机械设计实验指导书(请下载预习)

1、机械设计实验指导书实验一、机械设计陈列展示实验一、实验目的       结合对理论知识的理解，观察大量丰富的实体零件、实际机械、机构模型等，对实际机械系统增加感性认识，加深理解书本知识，开阔眼界，拓宽思路，启迪创造性思维并激发创新的欲望，培养同学们的观察能力、动手能力和创新能力。二、实验设备及内容1.实验设备：1）机械零件陈列柜；2）减速器陈列柜；3）各种机构和传动装置；4）轴系结构组合装拆综合实验装置。2.实验内容：参观机械设计陈列柜，所展示的内容具有广泛的代表性，几乎涵盖了课程要求掌握的所有通用零部件，把教材中各部分、各章节的内容

2、，甚至先修课程的知识，用一系列客观存在的实物模型联系起来，体现了实践教学内容跨学科的高度综合。三、参观要点1机械零件陈列1）注意观察各种零件的种类、材料、用途、结构形式及加工方法。2）应特别注意观察各种零件的失效形式，分析零件的失效原因。2机械展示部分1）了解各种机械的用途及工作原理，仔细观察机械的构造及运动情况；思考各机械的机构运动简图。2）观察各种机械是由哪些基本传动机构组成的；这些基本机构在机械中起什么作用。3）注意观察各种零构件在机械中的安装情况及相互关系，注意零构件的定位与固定。4）注意观察轴的支承方式；注意观察轴的安装位置是如何调整的、轴承是如何预紧的。5）注意机械的润滑和密封方式

3、。6）注意观察机械的箱体结构及与其内部各零构件的关系。3减速器展示部分   了解各种减速器的用途及结构形式，观察减速器内部零构件的传动情况。四、注意事项1 分小组按顺序观看，可以提问和讨论。2.注意安全；不要在实验室内跑动或打闹，以免被设备碰伤。3.爱护设备；动作要轻，不要随便移动设备，以免损坏设备；禁止从非拆卸设备或展台上取下零件。4. 实验完成后，应将清理实验教室，将物品摆放整齐。五、写出参观体会作为实验报告实验二、减速器装拆实验一、实验目的：拆装减速器实验是为后面即将进行的课程设计做准备；为能够正确地设计机械传动装置或设计简单机械获取感性知识。二、实验内容：1.减速器

4、的分类及其结构特点；2.各零部件名称、类型、特点、作用及设计方法；3.分析轴系零部件的安装、调整、定位与工作方式；4分析减速器的润滑方式，特别应注意各传动部件是如何润滑的；5注意观察减速器的密封方式；6了解减速器装配的基本要求。三、实验设备1单级圆柱齿轮减速器；2单级圆锥齿轮减速器；3二级圆柱齿轮减速器（凸缘式和嵌入式轴承盖）；4二级圆柱齿轮分流式减速器；5二级圆柱齿轮输入输出同轴线式减速器；6二级圆锥-圆柱齿轮减速器；7上置蜗杆-蜗轮减速器；8下置蜗杆-蜗轮减速器三、实验方法及注意事项1方法与步骤：结合课程设计的内容，理解和掌握减速器的类型、结构特点、各零部件的功用等，由教师指导学生拆卸。拆

5、下的箱盖应将接合面朝上摆放，并将各种零部件归类放好，以免丢失。2注意：拆卸完成后，应按拆卸的逆顺序照原样装配好；注意装配工艺及零件的正确位置，不要错装、漏装零件。3.若发现缺少零件或不能按原样复原的，应及时向老师报告，由教师指导安装。4.实验过程中，要边操作边记录；完成实验后，应立即清理实验场地，经教师许可后离开实验室。四、结合课程设计要求，记录实验数据或绘制结构草图，以供课程设计参考。 实验三、带传动实验一实验目的1了解带传动实验台的组成和工作原理；2观察带传动中的弹性滑动和打滑现象。3验证初拉力对带传动能力的影响；4分别作出不同初拉力下带传动关于输出扭矩的效率曲线和滑动系数曲线。二实验设备

6、及实验原理1实验设备：DCSII型智能带传动实验台2实验原理带传动实验台由直流电动机通过传动带拖动直流发电机而组成带传动机械系统，电动机为原动机，发电机作为负载。电控电路为电动机提供电源；传动带拖动发电机发电，每按一次“加载”按钮，在发电机电枢电路上并联一个负载电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，发电机电磁转矩随之增大，即发电机的负载转矩增大，实现了带传动负载的变化。在不同的负载下，分别测量主动带轮和从动带轮的转速（n1,n2）和带轮与传动带之间的摩擦力矩（T1，T2），就可以分别计算出主动轮和从动轮的传动功率（P1= n1·T1/ 9550，P2= n2·T1/ 9

7、550）及带传动的效率（=P2/ P1）和滑动系数（=(n1-n2)/ n1）。   带轮的转速是通过光电式转速传感器测量的。   带轮与传动带之间的摩擦力矩是通过测量电机定子（激磁绕组）作用于转子（与带轮同轴刚性联结）上的电磁力矩而间接测到的；当带轮-电机轴-电机转子一同稳定匀速转动时，传动带作用于带轮上的摩擦力矩与电机定子通过磁场作用于转子上的电磁力矩相等（为一对平衡力矩）。两台电机均为悬挂浮动支承（既电机机壳可悬浮转动），当电机工作时，定子通过磁场驱动转子转动，同时磁场也以相同的电磁力矩反作用于定子上，使电机壳有反向转动的趋势，而电机壳外安装的拉力

8、传感器（或秤杆）提供的外部机械力矩使电机壳平衡，这时由拉力传感器（或秤杆）测得的外部力矩即为带轮与传动带之间的摩擦力矩。三实验步骤1根据实验要求加初拉力（挂砝码）。2打开电源前，应先将电动机调速旋钮逆时针轻旋到头，避免开机时电动机突然启动。3.校零；打开电源，按一下“清零”键，当力矩显示由“.”变为“0”时，校零结束，此时转速和力矩均显示为“0”。4.顺时针轻调速度旋钮，电动机启动，逐渐增速，最终将转速稳定在1000转/分左右。5.记录空载时（载荷指示灯不亮）主、从动轮的转速和转矩。6.按“加载”键一次，加载指示灯亮一个，调整电动机转速，使其保持在预定工作转速内（1000转/分左右），记录主、

9、从动轮的转速n1、n2和转矩T1、T2。7.重复第6步，依次加载并记录数据，直至加载指示灯全亮为止。8.根据所记数据计算、，可作出带传动的滑动曲线（-T）和效率曲线（-T）。；9. 改变初拉力Fo或主动轮转速重复上述步骤，分析初拉力或传动速度对带的传动能力的影响。10为了便于记录数据，在实验台面板上设置了“保持”键，每次加载数据基本稳定后，按一下“保持”键，即可使转速和转矩稳定在当时的显示值不变；按任意键可脱离“保持”状态。11.关机；先将电机转速调至零，再关闭电源。以避免以后的使用者因误操作而使电动机突然启动，发生危险。四思考题1实验台上的初拉力是如何加上的，而实际的带传动机械的初拉力（张紧

10、力）是如何加上的，如何调整的。2根据实验结果分析带传动的初拉力对带的传动能力有何影响，初拉力过大过小有何不利影响。3影响带传动效率的因素有那些。4带传动的带速一般应在5-25m/s的范围内，带速过高或过低有何不利影响。实验四、齿轮传动效率实验一实验目的1了解封闭（闭式）齿轮实验机的结构特点和工作原理。2了解齿轮疲劳实验的过程，及通过实验测定齿轮疲劳曲线的方法。3在封闭齿轮实验机上测定齿轮的传动效率。4介绍机械功率、效率测定开式实验台，了解一般机械功率、效率的测试方法。二实验设备及工作原理实验设备：CLS-II型齿轮传动试验机1     

11、0;        封闭（闭式）传动系统     封闭齿轮实验机具有2个完全相同的齿轮箱（悬挂齿轮箱7和定轴齿轮箱4）， 每个齿轮箱内都有2个相同的齿轮相互啮合传动(齿轮9与9'，齿轮5与5')，两个实验齿轮箱之间由两根轴（一根是用于储能的弹性扭力轴6，另一根为万向节轴10）相联，组成一个封闭的齿轮传动系统。当由电动机1驱动该传动系统运转起来后，电动机传递给系统的功率被封闭在齿轮传动系统内，既两对齿轮相互自相传动，此时若在动态下脱开电动机，如果不存在各种摩擦力（这是不可

12、能的），且不考虑搅油及其它能量损失，该齿轮传动系统将成为永动系统；由于存在摩擦力及其它能量损耗，在系统运转起来后，为使系统连续运转下去，由电动机继续提供系统能耗损失的能量，此时电动机输出的功率仅为系统传动功率的20%左右。对于实验时间较长的情况，封闭式实验机是有利于节能的。 1.悬挂电动机  2.转矩传感器  3.转速传感器  4.定轴齿轮箱  5.定轴齿轮副  6.弹性扭力轴  7.悬挂齿轮箱  8.加载砝码     9.悬挂齿轮副  10.万向节轴 &

13、#160;  11.转速脉冲发生器 2              电动机的输出功率    电动机1为直流调速电机，电动机转子与定轴齿轮箱输入轴相联，电动机采用外壳悬挂支承结构（既电机外壳可绕支承轴线转动）；电动机的输出转矩等于电动机转子与定子之间相互作用的电磁力矩，与电动机外壳（定子）相联的转矩传感器2提供的外力矩与作用于定子的电磁力矩相平衡，故转矩传感器测得的力矩即为电动机的输出转矩T0；电动机转速为n，电动机输出

14、功率为 n·T0 / 9550（）。3              封闭系统的加载     当实验台空载时，悬挂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上载荷W后，对悬挂齿轮箱作用一外加力矩WL，使悬挂齿轮箱产生一定角度的翻转，使两个齿轮箱内的两对齿轮的啮合齿面靠紧，这时在弹性扭力轴内存在一扭矩T9（方向与外加负载力矩WL相反），在万向节轴内同样存在一扭矩T9'（方向同样与外加力矩WL相反）；若断开扭力轴和万向节轴，

15、取悬挂齿轮箱为隔离体，可以看出两根轴内的扭矩之和（T9+T9'）与外加负载力矩WL平衡（即T9+T9'=WL）；又因两轴内的两个扭矩（T9和T9'）为同一个封闭环形传动链内的扭矩，故这两个扭矩相等（T9=T9'），即2T9=WL， T9=WL/2（Nm）；由此可以算出该封闭系统内传递的功率为：           P9=T9 n / 9550=WLn /19100 (KW)     其中：n-电动机及封闭系统的转速（rpm）

16、；           W-所加砝码的重力（N）；           L-加载杠杆（力臂）的长度，L= 0.3 m。4              单对齿轮传动效率     设封闭齿轮传动系统的总传动效率为；  

17、;   封闭齿轮传动系统内传递的有用功率为P9；     封闭齿轮传动系统内的功率损耗（无用功率）等于电动机输出功率P0，即：                 P0=（P9 /）-P9                 =

18、P9 /（P0+P9）=T9 /（T0+T9 ）    若忽略轴承的效率，系统总效率包含两级齿轮的传动效率，故单级齿轮的传动效率为：5              封闭功率流方向封闭系统内功率流的方向取决于由外加力矩决定的齿轮啮合齿面间作用力的方向和由电动机转向决定的各齿轮的转向；当一个齿轮所受到的齿面作用力与其转向相反时，该齿轮为主动齿轮，而当齿轮所受到的齿面作用力与其转向相同时，则该齿轮为从动齿轮；功率流的方向从主动齿轮流向从动齿轮，

19、并封闭成环。6齿轮疲劳试验及疲劳曲线的求法     将两对试验齿轮分别安装在悬挂齿轮箱和定轴齿轮箱内，由加载砝码通过加载杠杆施加一定的外载荷，在该载荷下由电动机驱动运转，直至齿轮轮齿发生疲劳破坏，记录该载荷（应力）下所对应的运转循环次数；在不同的外载荷下，试验得到一系列相应的循环次数，由这些试验数据即可绘制出该齿轮的疲劳曲线。可以看出，通过试验测定齿轮的疲劳曲线，需要比较长的试验时间，学生实验只体会实验过程。7机械功率、效率测定开式实验台简介    开式机械功率、效率实验台的组成如图所示。原动机（电动机）为被测机械提供动力，制动器作为被测机械的负载。由原动机输出的动力经被测机械传递到制动器，所传递的能量在制动器“消耗掉”（转化成其它形式的能，如热能），形成开式传动系统。开式传动实验台的组成简便灵活，但能耗较大，适用于被测设备类型多变，实验周期较短的情况。为了测量被测机械所传递的功率及传动效率，将转矩转速传感器串接在被测机械的输入轴和输出轴上，分别测出两轴上所传递的扭矩和转速，即可算出被测机