机械设计基础

1、机械设计基础（）实验指导书机械工程实践教学中心机械设计实验室2004实验 1 平面机构运动简图测绘实验一、实验目的1.训练根据实际机械绘制机构运动简图的技能；2.结合具体问题运用机构自由度分析与杆组分析理论。二、实验装置1. 实验现场备有各种典型机械的实物，如：牛头刨床、单缸内燃机、鳄式破碎机、缝纫机、印片机、轮胎成型鼓以及各种门铰机构等。2. 实验同学需自备绘图用具，包括铅笔、橡皮、直尺、圆规和练习纸等。三、实验步骤1. 确定组成机构的构件数 启动机器，仔细观察其中要绘制的某一机构，首先找出原动件和直接执行工作任务的执行构件。然后沿着运动传动的路线，弄清从原动件到执行构件经由哪些构件，从而确

2、定出组成机构的构件总数。2. 确定运动副类型 根据组成运动副的两构件之间的相对运动性质，正确地确定运动副类型。3. 确定构件尺寸 实际测量或目测机构中各构件的尺寸（构件两回转副之间的中心距离） 。4. 绘制机构运动简图 首先要恰当地选取机构运动的投影平面，以在此平面内能够简单而清楚地表达各构件之间的相对位置关系和运动状态为原则，一般应选择机构中大多数构件所在的运动平面为投影面。绘图时，要注意选择适当的比例尺。首先画出机架的位置，然后确定原动件相对于机架的任意一个位置，并以一定的比例，用简单的线条和规定的运动副符号，画出原动件。接着，根据各从动件的实际尺寸，依次定出各运动副之间的相对位置，同样以

3、简单的线条和规定的运动副符号予以表达，并以序号 1、2、3、表示各构件，以A、B、C表示运动副，用在相应的构件上画箭头的方法表示原动件及其运动的性质。5. 计算机构自由度 根据所绘制的机构运动简图，应用计算平面机构的自由度公式计算其自由度。并检查自由度与机构的起始构件数目是否吻合。举例：举例：绘制图 1-1 a）所示油泵机构的运动简图。机构运动简图的绘制过程如下： 确定构件数目 该机构由机架 4、偏心轮 1、连杆 2 和摇块 3 共四个构件组成。主动构件偏心轮 1 转动时，带动连杆 2 作平面运动，连杆 2 与摇块 3 之间具有相对移动，与此同时，使摇块 3 作往复摆动。 确定运动副类型 偏心

4、轮 1 相对于机架 4 绕点作回转运动，故构件 1 和 4 组A成回转副，其轴心为。连杆 2 相对于偏心轮 1 绕B点作回转运动，故构件 1 和 2 亦A组成回转副，其轴心为 B 。连杆 2 相对于摇块 3 沿导路BC移动。故连杆 2 和摇块 3 两构件组成移动副。摇块 3 相对于机架 4 饶摇块形心D点作回转运动，故构件 3、4 组成转动副，其中心位置为D 。 绘制机构运动简图 首先测量机构尺寸，而后选择垂直于回转轴线 A 的平面作投影面，取定比例尺，先画出机架位置，后画原动件 1 相对于机架的一个位置，再顺序画出各从动件，并标出原动件的转动方向，如图 1-1 b）所示，即为油泵机构的运动简

5、图。14324321a) b) c)图图 1-11-1 油泵及其机构运动简图油泵及其机构运动简图 计算机构自由度 由机构运动简图可知，活动构件数=3，有 3 个回转副和 1n个移动副共 4 个低副，高副数为 0，即=4， =0，故机构自由度数：LPHP 10423323HLPPnF自由度数与机构原动构件数相等，故机构具有确定运动。 分析机构组成：该机构由原动构件偏心轮 1 和一个级杆组BCD所组成。四、实验注意事项1. 实验前要预习实验内容，准备好实验用具。2. 按照教师指定的不同类型的机器和机构实物绘制机构运动简图，其中一个机构必须按实测的尺寸以一定的比例绘制，其余可以目测的方式大致按比例绘

6、出。3. 按规定格式完成实验报告。思考题：思考题：1.在绘制机构运动简图时应当把握的要点是什么？2.机构自由度计算对于绘制机构运动简图有何意义？3.进行机构杆组分析对于绘制机构运动简图有何意义？实验 3 齿轮范成原理实验一、实验目的一、实验目的1. 掌握用范成法切制渐开线齿轮的基本原理；2. 了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法；3. 分析比较标准齿轮和移距修正齿轮的异同点。二、实验器材二、实验器材1. 齿轮范成仪2. 圆规3. 图纸200 一张。4. H 铅笔两支。以上除齿轮范成仪外其余均由学生自备。三、实验原理方法：三、实验原理方法： 范成法是利用一对齿轮互相啮合时共轭齿廓互为

7、包络线的原理来加工齿轮的。加工时其中一为刀具，另一为轮坯，而由机床的传动链迫使它们保持固定的速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样切出的齿轮齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。今若用渐开线作为刀具齿廓，则其包络线亦为渐开线。由于在实际加工时，看不到刀刃在各个位置形成包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现上述刀具与轮坯间的范成运动。并用铅笔将刀具刀刃的各个位置描绘在图纸上，这样就能清楚地观察到齿轮范成的过程。范成仪所用的刀具模型为齿条插刀，仪器构造如图 4.3-1 所示：圆盘 1 绕固定的轴心 O 转动，代表刀具的齿条 2 安装在溜板 3 上。当移动

8、溜板时，借助于齿轮-齿条传动，迫使轮坯 1 上的分度圆与溜板 3 上的齿条节线作纯滚动。图图 4.3-1 齿轮范成仪齿轮范成仪松开螺钉 4、5 即可改变齿条刀具相对于轮坯中心的距离，因此齿条 2 可以固定在相对与圆盘 1 的任一位置上，如把齿条中线安装在与圆盘 1 的分度圆相切的位置时则可以绘出标准齿轮的齿廓。当齿条 2 的中线与圆盘 1 的分度圆之间具有一定距离（其移距值可以在溜板两侧的刻度上直接读出）时，则可以按变位的大小和方向绘出各xm种正、负变位齿轮。齿条插刀的参数为：膜数 m = 15 毫米，压力角=20，齿顶高系数=1，顶隙*ah系数=0.25 。被加工齿轮的分度圆直径 d =15

9、0 毫米，故齿数 Z=10。*c四、实验步骤四、实验步骤1. 把代表轮坯的图纸中间开一个28 的孔，放在圆盘 1 上用螺母压住。2. 以仪器上的圆心 O 为中心，计算出被加工齿轮的分度圆、顶圆、根圆和基圆，并将其画在半个圆周上（另半圆周留作画变位齿轮用） 。3. 松开螺母调节刀具使刀具上的刻线对准两侧 O 刻度。4. 开始“切制”齿廓时，移动托板 3，将刀具第一个齿推至范成仪的中央，然后每移动一个不大的距离（23 毫米） ，即在代表轮坯的图纸上用铅笔描绘刀具刀刃的位置，直到形成 23 个完整的轮齿时为止。在上述过程中应留意轮坯上齿廓的形成过程。5. 观察有无根切现象。如有根切，则分析其原因，并

10、计算其最小变位系数 。minx6. 按照计算所确定的变位系数和上面所述的方法，重新调整刀具。将代表轮坯的图纸绕中心 O 旋转 180，仍以仪器上的圆心 O 为中心，画出变位齿轮的分度圆、顶圆、根圆和基圆于另半张图纸上。7. 比较所得的标准齿轮和变位齿轮的齿厚、齿槽、周节、齿顶厚、基圆齿厚以及顶圆、根圆、分度圆和基圆的变化情况。思考题思考题1. 齿条刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（）？*cham2. 用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和轮坯之间的相对位置和相对运动有何要求？为什么？实验 5 齿轮几何参数测定实验 当没有图纸而又需要修配损坏的齿轮时，通常需要进行实物测绘，以确定齿轮的基本参数和主要几

11、何尺寸。 一、实验目的一、实验目的： 1. 掌握用普通量具测定渐开线直齿圆柱齿轮(或齿条)的基本参数，如模数 m、压力角、齿顶高系数和变位系数等参数的方法。ahx2. 通过测量和计算，熟练掌握齿轮各部分尺寸与其基本参数之间关系。3. 了解径节制齿轮的知识。比较模数制齿轮和径节制齿轮的异同。二实验器材二实验器材工具工具1一对待测量的变位直齿圆柱齿轮；2游标卡尺（或公法线千分尺） 、计算器。三实验原理和方法三实验原理和方法 计算渐开线直齿圆柱齿轮的几何尺寸需要六个基本参数，即：齿数 Z、模数 m(对于英制齿轮为径节 D.P)、压力角、齿顶高系数、顶隙系数和变位系数。本实ahcx验用游标卡尺测量齿轮

12、的有关尺寸，并通过计算确定其基本参数。具体作法如下：（一）确定齿数 z齿数 z 可由齿轮直接数出。（二）测量公法线长度围绕公法线长度的测量，需要搞清以下基本问题：1.公法线长度及跨齿数概念 如图 4.5-1 所示，用游标卡尺的两个卡脚卡住若干个轮齿，使两卡脚分别与齿廓的两条反向渐开线相切，两切点之间连线 AB（图中卡住两个轮齿时）或 AC（卡住三个轮齿时）就是两条反向渐开线的公法线。线段或AB的长度即称为公法线长度，可分别用或表示。同理，当跨 n 个齿测量时，通AC2W3W常用表示其公法线长度，并简称 n 为跨齿数。nW2.公法线长度的计算 分别设和为齿轮基圆上的齿距（简称基节）和齿厚，bPb

13、S由图 4.5-1 不难得出，在跨 n 个齿测量时，公法线长度 （4.5-1）bbn) 1(SPnW其中基圆上的齿距（基节） （4.5-2）cosmPb基圆上的齿厚 （4.5-3）)(cosinvmzSSb对于变位齿轮，其分度圆齿厚 （4.5-4）2tan2mSxm将式（4.5-2） 、 （4.5-3）和（4.5-4）代入式（4.5-1） ，可得公法线长度 （4.5-5）cos (n-0.5)z inv 2sinnWmxm 3.跨齿数的确定 跨齿数选择不当，可能影响到公法线的测量精度，通常应尽可n能使游标卡尺的两个卡脚与渐开线齿廓的中部相切。理想的跨齿数为 （4.5-6）2z0.5-tan18

14、0 xn在不了解变位系数的情况下，可取上式中进行粗略计算。实际上也可以不经过x0 x 计算，而直接采用以卡尺试测的方法决定跨几个齿为宜。 图图 4.5-1 公法线长度的测量公法线长度的测量（三）确定模数和压力角m由公式（4.5-1）推论，当跨齿数为时，其公法线长度1nbbSPWn1n由此可将基圆上的齿距（基节）表示为 （4.5-7）n 1nbPWW上式表明，当分别用游标卡尺测出跨 n 个齿和 n+1 个齿的公法线长度和之nWn 1W后，就可以得到基圆上的齿距（基节）。然后，通过将求得的值与表 4.5-1 中的bpbP值进行比对，并取其接近值，即可确定齿轮的模数和压力角。bPm为了减少测量误差，

15、公法线长度的测量，可以选择齿轮不同方位的轮齿进行多次测量，然后取算术平均值。表 4.5-1 与和的对应关系bPmbPbP模数m径节D.P201514.5模数m径节D.P201514.511.251.51.7522.252.52.7533.252018161412111098762.9523.6903.7494.1654.4284.6885.1665.3555.9046.2506.6426.8167.3807.4988.1188.3318.8569.3739.59410.33210.71311.073.0343.7934.5525.3106.0696.8287.5868.3459.1049.86

16、210.62111.3793.8634.2924.8305.5176.4397.0237.7258.5839.65711.03812.87566.57891011121314151618204.543.53342122142234112116.66217.71318.74619.18920.66521.42423.61724.99626.56927.26629.52130.00032.47333.32735.42637.49238.37841.33042.84744.28247.23449.98953.13959.04318.20719.72421.24224.27627.31130.3453

17、3.38036.41439.44942.48445.51848.55354.62260.69117.16619.31422.07225.75328.09230.90234.33638.62744.14551.5023.53.7544.555.55011.80912.49613.28514.76115.00016.23712.13813.65515.17316.69015.4512225141159.98764.94773.80374.98466.76075.86461.80477.255（四）确定变位系数x由式（4.5-5）可得变位系数 （4.5-8）sin2invz0.5)-n(cosWnm

18、mx（五）确定齿顶高系数和顶隙系数ahc由齿根高公式可知： （4.5-9）faf11()z-22hhcx mmd齿根圆直径可用游标卡尺测定，测量方法如图 4.5-2 所示。图 4.5-2a 用于测量偶数fd齿的齿轮，齿根圆直径可直接读出；图 4.5-2b 则用于测量奇数齿的齿轮，此时fd （4.5-10）2of2Hdd式中是齿轮孔的直径。 od在测出后，通常可分别以、或、两种标准值代入fd1ah0.25c8 . 0ah3 . 0c式（4.5-9）进行试算，即可求得齿顶高系数和顶隙系数。ahc a) b)图图 4.5-2 齿顶圆直径和齿根圆直径的测量齿顶圆直径和齿根圆直径的测量a）齿数为偶数时

19、b）齿数为奇数时（六）确定齿顶降低系数由变位齿轮齿顶圆直径的计算公式，可求得齿顶降低系数 （4.5-11）mdxhmaa2)22z(齿顶圆直径测量方法亦如图 4.5-2 所示。对于齿数为奇数的齿轮ad (4.5-12)12Hddoa同样，为了尽可能消除误差的影响，在测量齿根圆直径或齿顶圆直径时，可fdad在齿轮不同的方位进行多次测量，然后取其平均值。（七）确定实际中心距和啮合角a有条件时，实际中心距应该采用在机器上直接测量的方法获得，即直接测量被测齿轮副的支撑轴承孔之间的距离。其啮合角也应按下式确定 (4.5-13)coscosaa 在实际中心距不能进行直接测量的场合，可按图 4.5-3 所示

20、的测量方法，近似确定。a测量时，让两齿轮处于无齿侧间隙啮合状态，若分别设、为其轴孔直径，则1D2D （4.5-14）)(2121DDBa啮合角由下式计算 （4.5-15）invzxxinvtanz)(22121图图 4.5-3 齿轮实际中心距的测量齿轮实际中心距的测量四实验报告要求四实验报告要求实验报告要求包括以下基本内容1）被测齿轮编号2）实验操作步骤3）实验数据记录及主要实验结论思考题思考题1测量公法线长度时，卡尺的卡脚切于渐开线齿廓的什么位置时，测出的尺寸较为可靠？为什么？2. 测量齿轮的公法线长度是根据渐开线的什么性质？3. 根据测得中心距如何判断齿轮传动的类型？a4. 标准齿轮和高度

21、变位齿轮的压力角与啮合角之间有什么关系?其实际中心距与标准中心距之间有什么关系?试分析影响本实验测量精度的因素有哪些？附录附录 径节制齿轮的几何参数测定径节制齿轮的几何参数测定在英美等采用吋制的国家中，用径节作为计算齿轮各部分几何尺寸的基础。对于径节制齿轮，可以采用与模数制齿轮相同的方法进行测绘。通常首先需要确定齿轮的径节 D.P 和压力角。下面对径节制齿轮作简要介绍。1.径节的定义 径节是齿数 z 与分度圆直径 d（以吋为单位）的比值，以 D.P 表示，即 （4.5-16）zD.Pd径节 D.P 的单位是，径节的标准值见表 4.5-1。各种标准径节和常用压力角齿轮所对吋1应的基圆上的齿距也都

22、列于该表中。2.各国常用原始齿形的基本参数 在齿轮测绘中，了解机器的生产国家，对于判定齿轮的制式极为重要。拿来一个齿轮，究竟是模数制还是径节制？往往只需要知道这个齿轮的产地便不难判定。这是因为各国常用的原始齿形基本上是固定不变的。世界上一些国家常用的原始齿形基本参数列于表 4.5-2。应当指出，除了常用压力角、和之外，在齿轮测绘中，有时还可能遇到、和201514.51717.522.525等特殊压力角情况。30表 4.62国 别齿 形 种 类m 或D.P.oahc中 国标准齿形短齿齿形m2010.80.250.3前苏联标准齿形短齿齿形旧标准齿形m2010.810.250.30.2德 国标准齿形

23、m2010.100.30捷 克标准齿形m2010.25英 国级复合齿形1A级、B 级 C 级 D 级复2A合齿形D.P.2010.440.25美 国 标准齿形114220标准齿形20短齿齿形D.P1570.1570.80.20日 本标准齿形m2010.25法 国标准齿形m2010.25瑞 士马格齿形m201510.167实验 10 带传动的滑动与效率实验一、实验目的实验目的通过本实验了解并掌握以下内容：1. 摩擦传动中的弹性滑动和打滑现象；2. 滑动曲线和机械效率的测试原理和方法；3. 机械零件实验中的加载方法；4. 力、力矩和转速的测试方法及仪器、仪表的使用。二、实

24、验任务二、实验任务通过在带传动实验台上进行实验测试，绘制带传动的滑动曲线和效率曲线。三、实验设备三、实验设备本实验所使用的带传动实验台，其结构如图 4.10-1 所示。它是由驱动电动机1、V 带 2、发电机 3、张紧系统 5、机座 9 以及转速传感器 4、8 和转矩测量系统 7 等部分构成。带传动实验是由驱动电动机 1 通过带传动拖动发电机 3 来进行的。电动机1 固定在机座上，而发电机与机座之间采用浮动方式，通过张紧重砣的牵引作用，使测试带产生并保持一定的张紧力。发电机发出的电能，由灯箱内的灯泡进行消耗，用以实现加载。而灯泡开启的多少，即可直观地反映负载的大小。由传感器 4、8 与转矩测量系

25、统 7 等构成的测试系统，可以随时测量带传动主、从动带轮的转速和转矩。重砣539612784图图 4.10-1 带传动实验台带传动实验台1. 电动机 2.V 带 3.发电机 4、8.转速传感器 5.张紧系统 6.滚动导轨 7.转矩测量系统 9.机座四、实验原理四、实验原理1. 滑动率的测试 由定义，滑动率表示为121vvv 式中、分别为主、从动带轮的圆周速度（m/s）1v2v若分别设主、从动带轮的转速 n1、n2，基准直径 dd1、dd2，则滑动率可表示为 = （4.6-1）1212121211211nnddnnddnvvvdddd通常带轮的基准直径 dd1 、dd2为已知，故实验中只需测试主

26、、从动带轮的转速 n1 、n2即可由（4.6-1）式计算滑动率 。2. 效率的测试 由效率定义，带传动的效率可表示为 = （4.6-2）22211 1PT nPTn这里、分别为带传动的输入、输出功率（kw）1P2P、分别为主、从动带轮轴上的转矩 （N. mm）1T2T可见，在测得主、从动带轮转速 n1 、n2的基础上，只需测试主、从动带轮轴上的转矩T1 、T2 即可由（4.6-2）式计算出带传动的效率 。事实上，带传动的滑动率及其效率均非常数，而是随传递功率大小的改变而变化。为了寻求其变化规律，通常在保持主动带轮转速 n1和带张紧力 Fo不变的前提下，用改变负载，即改变带传动传递功率的方法，可

27、分别求得不同有效拉力 F 下带传动的滑动率 ，并可将其变化规律，以曲线方式表示在直角坐标系中，如图 4.10-2。图图 4.10-2 带传动的效率与滑动曲线带传动的效率与滑动曲线五、实验提示五、实验提示1. 实验之前，首先需搞清实验台的工作原理及其各主要组成部分的功能和作用。并着重注意以下几点：1）带的张紧方法和张紧力大小的测量；2）主、从动带轮的转速和力矩的测量；3）怎样实现加载？2. 实验中，实验者必须遵守实验设备的操作规程，切实注意人员及设备安全。3. 实验报告是实验的记录和总结，认真整理和编写实验报告，不仅是实验本身的需要，同时也是培养和锻炼实验者的实验分析与综合能力的需要。在实验报告

28、中，除必需反映有关实验任务完成情况之外，还应当对实验结果和实验过程中出现的问题进行必要的分析和总结。对于实验中的各主要被测项目，通常都应以列表形式记录实验数据的采集过程。建议该实验报告按以下题目编写：原始数据原始数据：内容包括带轮基准直径 dd1、dd2，实验 V 带型号，张紧力 Fo等等。实验记录及数据处理实验记录及数据处理：在记录实验数据的表格中，一般应记录同一实验过程的重复次数，以及每次被测参数及导出参数的相应数据。这些参数如：主、从带轮转速n1、n2，转矩 T1、T2，滑动率，效率亦即有效拉力 F 等等。效率和滑动曲线：效率和滑动曲线：根据实验记录数据绘出相应曲线。思考题思考题分析并解

29、释实验所得效率曲线和滑动曲线。实验 11 齿轮传动效率实验一、实验目的一、实验目的1. 了解齿轮传动效率实验的原理和方法； 2. 了解齿轮实验台的组成及使用方法；3. 测定齿轮传动的效率曲线。三、实验台的结构及实验原理三、实验台的结构及实验原理CS型封闭功率流式齿轮实验台的结构，如图 4.11-1 所示：它由试验齿轮箱，陪试齿轮箱，电动机 1 ，联轴器 2、3、5，弹性轴 4、14，加载机构 6 ，测力装置 7 等组成。加载装置 6，其结构如图 4.11-2 所示。它是由蜗杆 8、连接螺钉 9、蜗轮（左半联轴器）10、右半联轴器 11、加载杠杆 12 和重砣 13 等组成。蜗轮 10 除了可与

30、蜗杆 8 啮合之外，还作为左半联轴器使用：其辐板上制有环形长槽，通过联接螺钉 9 可将其与右半联轴器 11 相连，即可构成连接齿轮箱、相应两弹性轴 4 和 14 的联轴器。在对系统加载时，首先通过蜗杆 8 与蜗轮 10 啮合，使左端弹性轴 4 固定下来。然后在右端半联轴器 11 上，利用重砣 13 和加载杠杆 12 对传动系统进行加载。加载后在弹性轴 14 上所产生的转矩，通过陪试齿轮箱、联轴器 3、5 以及齿轮箱等，一直传递到弹性轴 4为止。这时若把两半联轴器用连接螺钉 9 固紧，并去掉加载杠杆，且使蜗杆与蜗轮脱离啮合，则系统中的载荷就可保持下来。这里因力的传递路线，构成了一封闭的循环系统，

31、从而形成了封闭加载。在实验过程中，由于电机的输出功率只是用来克服系统中的摩擦损失，因此，这种实验方法的能量损耗较低。 654321714 图图 4.11-1 CS型封闭功率流式齿轮实验台组成型封闭功率流式齿轮实验台组成 图图 4.11-2 加载装置加载装置加载器所加的转矩，即系统中封闭转矩为： （4.11-1）22GT 2cLT式中 加载砝码产生的重力，N2G 加载杠杆的臂长，这里=0.5m2L2L 加载杠杆及砝码架自重产生的转矩，这里=6N mcTcT驱动电机 1 设计成摇摆式的，用与其相连接的杠杆及测力装置即可测定电机的输出转矩。1T （4.11-2）KT 11L式中 测力装置中测力器的刚

32、度系数 N / 格。K百分表读数，格与电机相连的杠杆力臂长=0.115m1L1L由实验采集数据后，即可计算系统的总效率： =212PPP212T nTnT n电机电机电机212TTT式中 输入功率，kW1P输出功率，kW2P电机转速，r / minn电机假定齿轮箱、的效率相同，则即可近似计算出单个齿轮箱的效率 。 = （4.11-3）212TTT三、试验步骤三、试验步骤1. 熟悉实验台并检查各部分是否正常。2.松开加载器上连接螺钉 9，抬起加载装置中蜗杆 8，使其与加载器上蜗轮啮合并使之固定。3.利用加载杠杆施加封闭转矩。加载后，转动蜗杆 8，将加载杠杆 12 调整至水平状态，然后按公式（4.

33、11-1）算出转矩。2T4. 拧紧加载器上的连接螺钉 9，使两半联轴器固紧。然后取下加载杠杆。5. 放下蜗杆，使其与加载器上蜗轮脱离接触。6. 将测力装置上百分表调零。7. 开机，调至所需转速(百分表相对平稳即可)。8. 待油温稳定后，测定电机输出转矩 。1T9. 改变封闭转矩，重复上述实验步骤。四、注意事项四、注意事项1. 开机前，必须取下加载杠杆并使蜗杆与加载器上蜗轮脱离接触。2. 实验后，必须松开加载联轴器的连接螺钉，将载荷卸掉。实验 12 轴系的结构设计一、概述一、概述轴系结构是机械的重要组成部分，也是机械设计课程的核心教学内容。由于轴系结构设计设计的问题多、实践性强、灵活性大，因此既

34、是教师讲授的难点，也是学生学习中最不易掌握的内容。本实验通过学生自己动手，经过设计、装配、调整、拆卸等全过程，不仅可以增强学生对轴系零部件结构的感性认识，还能帮助学生深入理解轴的结构设计、轴承组合结构设计的基本要领，达到提高设计能力和工程实践能力的目的。二、实验目的二、实验目的熟悉常用轴系零部件的结构；1.掌握轴的结构设计基本要求；2.掌握轴承组合结构设计的基本方法。三、实验设备三、实验设备1. 模块化轴段（可组装成不同结构形状的阶梯轴） ；2. 轴上零件：齿轮、蜗杆、带轮、联轴器、轴承、轴承座、端盖、套杯、套筒、圆螺母、止退垫圈、轴端挡板、轴用弹性垫圈、孔用弹性垫圈、螺钉、螺母等。3. 工具

35、：活搬手、游标卡尺、胀钳。四、实验准备四、实验准备1. 从轴系结构设计实验方案表中选择设计实验方案号；2. 根据实验方案规定的设计条件确定需要哪些轴上零件；3. 绘出轴系结构设计装配草图（参考教材图 15-2115-25 的形式） ，并注意以下几点：应满足轴的结构设计、轴承组合设计的基本要求，如轴上零件的固定、装拆、轴承间隙的调整、密封、轴的结构工艺性等；（暂不考虑润滑问题） 标出每段轴的直径和长度，其余零件的尺寸可不标注。各项准备工作应在进入实验室之前完成。五、实验步骤五、实验步骤1. 以自己设计的装配草图为依据，根据阶梯轴的直径与长度尺寸，逐段选择完全对应或基本对应的模块化轴段，并用双头螺

36、柱将各轴段组装成一个完整的阶梯轴。该轴应与装配草图中的设计尺寸尽可能一致；2. 根据轴系结构设计装配草图，选择相应的零件实物，按装配工艺要求顺序装在轴上，完成轴系结构设计；3. 自行检查轴系结构方案的合理性，对不合理之处进行修改，直到装配出合理的结构为止。检查时应考虑以下问题： 轴上各键槽是否在同一条母线上？ 轴上各零件是否处于指定位置？ 轴上各零件的轴向、周向固定是否合理、可靠？如防松、轴承拆卸等； 轴系能否实现回转运动？运动是否灵活？ 轴系沿轴线方向的位置是否确定？轴向力能否传到机座上？ 轴承的游隙能否调整？如何调整？ 轴系的轴向位置是否需要调整？需要时，如何调整？4. 在确认实际装配结构

37、无误时，测绘各零件的实际尺寸（底板不测绘，轴承座只测量轴向宽度） ；5. 将实验零件放回箱内，排列整齐，工具放回原处；6. 在实验报告上，按 11 比例完成轴系结构设计装配图（只标出各段轴的直径和长度即可，公差配合及其余尺寸不标注，零件序号、标题栏可省略） 。注意：注意：因实验条件限制，本实验忽略过盈配合的松紧程度、轴肩过渡圆角及润滑等问题。五、实验时间五、实验时间完成本实验约需 24 个小时。常犯错误举例：常犯错误举例：图图 4.12-1 圆拄齿轮轴系圆拄齿轮轴系图图 4.12-2 圆锥齿轮轴系圆锥齿轮轴系一 一一 一一 一 一ABCAABBC 一一一一一一一一一一llllllll一 一一一

38、一一一一一一一一 一 一 一一一一一一一一一一一一一010203041-11-21-32-14-12-39513562067206C3020662067206C30206AA一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一95145135ABB.CB.C一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一l =(mm)95一一一一 1一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一050607082-24-2一一一一一一一一一一一一B1457206C30206145 BABBABC一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一3-109一一一一一一一一3-51314 3-6123-411 3-31

39、03-2一一一一一一一一一168630615762061576206168一一一一168一一一6306一一一30206N306168一一一A一一一一一一一一一一一一l =(mm)一一一一一一一一 2一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一7206C一一一一一一7206C一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一6206N206一一llllll一 一 一 一一一一一 一一一一B一 一 一 A一 一 一 B 一一一一一一一一一A5-65-52019一一一一一一一一一一一一3020530205BB7580B一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一5-45-318175-25-11615一一一一一一一一一一一一一一一一一30205一一一63056205一一一一一一62056205一一一一一一一一一一一一一一一一一一 一 一 一一一一一一80A80A80B80A一一一l =(mm)一 3l l l l l l 类型一一一一一一实验 16 减速器结构设计分析实