机械设计实验

1、机电工程学院机械系前言前言 机械设计实验是理论学习基础上的一机械设计实验是理论学习基础上的一个极其重要的实践环节。通过实验可以使个极其重要的实践环节。通过实验可以使学生加深对学生加深对机械设计机械设计课程的基本概念、课程的基本概念、基本理论的理解，从而提高学生分析和解基本理论的理解，从而提高学生分析和解决问题的能力。决问题的能力。 每个实验基本内容包括：实验目的、每个实验基本内容包括：实验目的、实验原理、操作步骤、实验内容等。实验原理、操作步骤、实验内容等。 机机 械械 设设 计计实验一实验一 配合课堂教学及课程进度，为学生展示大量丰富的实际配合课堂教学及课程进度，为学生展示大量丰富的实际零件

2、、实际机械、机电一体化设备及创新设计实例，使学生零件、实际机械、机电一体化设备及创新设计实例，使学生对实际机械系统增加感性认识，加深理解所学知识，开阔眼对实际机械系统增加感性认识，加深理解所学知识，开阔眼界，拓宽思路，启迪学生的创造性思维并激发创新的欲望，界，拓宽思路，启迪学生的创造性思维并激发创新的欲望，培养学生最基本的观察能力、动手能力和创造能力。培养学生最基本的观察能力、动手能力和创造能力。一实验目的一实验目的二实验设备及内容二实验设备及内容 1、 机械机械零件零件陈列；陈列； 2、减速器陈列；、减速器陈列； 三实验要点三实验要点1 1、机械设计陈列部分、机械设计陈列部分 2真实机械展示

3、部分真实机械展示部分1）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。6）注意观察机械的箱体结构及与其内部各零构件的关系。 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。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。 了解各种减速器的用途及结构形式，观察减速器内部零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

4、况。构件的传动情况。3减速器展示部分减速器展示部分四注意事项四注意事项1 1注意人身安全；特别应注意摇动设备时不要压轧着自己或注意人身安全；特别应注意摇动设备时不要压轧着自己或 别人的手。别人的手。2爱护设备；摇动设备动作要轻，以免损坏设备；爱护设备；摇动设备动作要轻，以免损坏设备；3、一般不要从设备或展台上拿下零件；若拿出零件，看完、一般不要从设备或展台上拿下零件；若拿出零件，看完后后 应按原样复原，避免零件丢失。应按原样复原，避免零件丢失。4、不要随便移动设备，以免受伤或损坏设备。、不要随便移动设备，以免受伤或损坏设备。F带传动实验带传动实验 F齿轮传动效率实验齿轮传动效率实验F液体动压轴

5、承实验液体动压轴承实验F轴系结构设计实验轴系结构设计实验 F减速机拆装实验减速机拆装实验F综合设计型实验综合设计型实验实验一实验一 带带 传传 动动 实实 验验一、实验目的一、实验目的 1. 了解带传动的基本原理，并观察、分析有关带的弹性滑动和打滑等重要物理现象； 2. 了解转速、以及扭矩的测量原理与方法； 3. 绘制带的滑动曲线及传动效率曲线。二、实验系统二、实验系统 本实验台机械部分，主要有两台直流电机组成，其中一台本实验台机械部分，主要有两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机。作为原动机，另一台则作为负载的发电机。 对原动机，由单片机调速装置供给电动机电枢以不同的

6、端对原动机，由单片机调速装置供给电动机电枢以不同的端电压，实现无级调速。电压，实现无级调速。 对发电机，每打开一个负载开关，即并上一个负载电阻，对发电机，每打开一个负载开关，即并上一个负载电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。 两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩上的力矩T1（主动电机力矩）、（主动电机力矩）、T2（从动电机力柜）迫使（从动电机力柜）迫使拉钩作用

7、于拉力传感器，传感器输出的电信号正比于拉钩作用于拉力传感器，传感器输出的电信号正比于T1、T2的原始信号。的原始信号。 原动机的机座设计成浮动结构（滚动滑槽），与牵引钢丝原动机的机座设计成浮动结构（滚动滑槽），与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成带传动预拉力形成机构，改变绳、定滑轮、砝码一起组成带传动预拉力形成机构，改变砝码大小，即可准确地预定带传动的预拉力砝码大小，即可准确地预定带传动的预拉力F0。用扳手拧。用扳手拧紧螺纹拉杆即可改变带传动中心距，从而改变张紧力。紧螺纹拉杆即可改变带传动中心距，从而改变张紧力。 两台电机的转速传感器分别安装在带轮背后，由此可获得两台电机的转速传感器分别安装在带

8、轮背后，由此可获得必须的转速信号。必须的转速信号。 1、皮带传动原理、皮带传动原理1.1 带传动的分析带传动的分析 预拉力促使带与轮之间具有一定的摩擦力，使得轮子预拉力促使带与轮之间具有一定的摩擦力，使得轮子转动时带动皮带传动。两皮带轮静止时，带各处的拉力转动时带动皮带传动。两皮带轮静止时，带各处的拉力 都都等于预紧力等于预紧力F0。传动时，由于带与轮子表面间摩擦力的作。传动时，由于带与轮子表面间摩擦力的作用，带两边出现拉力差异，绕进主动轮和绕出主动轮的一用，带两边出现拉力差异，绕进主动轮和绕出主动轮的一边的拉力从边的拉力从F0增大到增大到F1，绕出主动轮和绕进被动轮的一边，绕出主动轮和绕进被

9、动轮的一边的拉力由的拉力由F0减小到减小到F2，F1作用的边称为紧边，作用的边称为紧边，F2作用的边作用的边称为松边称为松边 设环形带的总长度不变，则紧边的拉力的增量设环形带的总长度不变，则紧边的拉力的增量F1-F0应应等于松边拉力的减小量等于松边拉力的减小量F0-F2。 即即 F1-F0=F0-F2 则则 紧边与松边之差称为带传动的有效拉力，即圆周紧边与松边之差称为带传动的有效拉力，即圆周力等于力等于F=F1-F2。1.2 带传动的弹性滑动与打滑带传动的弹性滑动与打滑 滑差率由于弹性滑动不可避免，所以从动轮的圆周滑差率由于弹性滑动不可避免，所以从动轮的圆周速度小于主动轮的圆周速度，在带传动时

10、，由带的滑动速度小于主动轮的圆周速度，在带传动时，由带的滑动引起的被动轮速度的降低率称为滑差率。引起的被动轮速度的降低率称为滑差率。 其中，其中， V1、V2为主、被动轮轮缘的线速度；为主、被动轮轮缘的线速度； n1、n2为主、被动轮的转速；为主、被动轮的转速； d1、d2为主、被动轮的直径。为主、被动轮的直径。 若若d1 = d2 ，则，则 =(n1-n2) /n1 ，根据实验研究结果，根据实验研究结果，带的弹性滑动只发生在全部包角的某一段的接触弧上，带的弹性滑动只发生在全部包角的某一段的接触弧上，随着有效圆周力的增加，弹性滑动的区段也逐渐增大，随着有效圆周力的增加，弹性滑动的区段也逐渐增大

11、，当它扩大至整个包角对应的接触弧时，带传动的有效圆当它扩大至整个包角对应的接触弧时，带传动的有效圆周力也达到最大极限，如果载荷进一步增大，带与带轮周力也达到最大极限，如果载荷进一步增大，带与带轮间就发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使皮带间就发生显著的相对滑动，即产生打滑。打滑将使皮带磨损加剧，被动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，这磨损加剧，被动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，这种情况应当避免。种情况应当避免。 2、实验系统的组成、实验系统的组成实验台外观如图1所示。图1如图2所示，实验系统主要包括如下部分：（1）带传动机构；（2）主、从动轮转矩传感器；（3）主、从动轮转速传感器；（4）控

12、制盒（数据采集箱 ）；（5）个人电脑；（6）打印机。带传动机构主、从动轮转矩传感器主、从动轮转速传感器单片微计算机主、从动轮转矩显示主、从动轮转速显示输出接口微机接口微计算机CRT显示打印机图23、实验机构结构特点、实验机构结构特点（1）机械结构 本实验台机械部分，主要由两台直流电机组成，如图3所示。其中一台作为原动机，另一台作为负载的发电机。图3（2）检测系统 实验台配数据采集箱一只，承担控制检测、数据处理、自动显示等功能。通过微机接口外接PC机，这时就可自动显示并能打印输出带传动的滑动曲线T2及效率曲线T2以及有关数据。三、实验操作步骤三、实验操作步骤 三、注意事项三、注意事项1. 必须按

13、操作规程操作实验机，实验中注意必须按操作规程操作实验机，实验中注意不要靠近、手摸传动皮带，避免发生安全事故。不要靠近、手摸传动皮带，避免发生安全事故。2. 2. 实验中皮带打滑状态不要维持过久，否则，实验中皮带打滑状态不要维持过久，否则，会使皮带过热，失去原有状态，也不利于使用会使皮带过热，失去原有状态，也不利于使用寿命。寿命。带传动实验台加载原理带传动实验台加载原理 本实验台由两台直流电机组成，左边一台是直流电动机，产生主动转矩，通过皮带，带动右边的直流发电机。直流发电机的输出电压通过面板的“加载”按键控制电子开关，逐级接通并联的负载电阻。计算公式为:1.2.3.求所曲线 (%) (%)T2

14、 112212nTnTPP121222nnnnnn式中T1，T2分别为主动轮和被动轮上的转矩 n1，n2分别为主动轮和被动轮的转速2n2n12112/nddnn式中为从动轮实际转速 为从动轮理论转速即假定带传动没有滑动时的转速，由于本试验中两轮直径相等2T2T和 测试软件界面 实验二实验二 齿轮传动效率齿轮传动效率 实实 验验1、了解封闭功率流式齿轮试验台的基本结构、特点及测定齿轮、了解封闭功率流式齿轮试验台的基本结构、特点及测定齿轮传动效率的方法。传动效率的方法。 2、在封闭齿轮实验机上测定齿轮的传动效率。、在封闭齿轮实验机上测定齿轮的传动效率。3、通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功

15、率。输出、通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功率。输出T1T9 关系曲线及关系曲线及T9 曲线。其中曲线。其中T1 为轮系输入扭矩为轮系输入扭矩(即电机输出扭矩即电机输出扭矩)，T9 为封闭扭矩为封闭扭矩(也即载荷扭矩也即载荷扭矩 )，为齿为齿轮传动效率。轮传动效率。一实验目的一实验目的 1）具有）具有2个完全相同的齿轮箱（悬挂齿轮箱个完全相同的齿轮箱（悬挂齿轮箱7和定轴齿轮箱和定轴齿轮箱4），）， 每个齿轮箱内都有每个齿轮箱内都有2个相同的齿轮相互啮合传动个相同的齿轮相互啮合传动(齿轮齿轮9与与9，齿轮，齿轮5与与5)，两个实验齿轮箱之间由两根轴（一根是用于，两个实验齿轮箱之间由两根轴

16、（一根是用于储能的弹性扭力轴储能的弹性扭力轴6，另一根为万向节轴，另一根为万向节轴10）相联，组成一个）相联，组成一个封闭的齿轮传动系统。封闭的齿轮传动系统。 1、 封闭（闭式）传动系统封闭（闭式）传动系统 二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理 2）当由电动机）当由电动机1驱动该传动系统运转起来后，电动机传递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，即两对齿轮相互自相给系统的功率被封闭在齿轮传动系统内，即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（这是不可能的），且不考虑搅油及其它能

17、量损失，该齿轮传（这是不可能的），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；动系统将成为永动系统； 1、 封闭（闭式）传动系统封闭（闭式）传动系统 二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理 3）由于存在摩擦力及其它能量损耗，在系统运转起来后，）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量，此时电动机输出的功率仅为系统传动功率的20%左右。对左右。对于实验时间较长的情况，封闭式实验机有利于节能。于实验时间较长的情况，封闭式实验

18、机有利于节能。 1、 封闭（闭式）传动系统封闭（闭式）传动系统 二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理 1） 电动机电动机1为直流调速电机，电动机转子与定轴齿轮箱输为直流调速电机，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）；承轴线转动）；二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理2电动机的输出功率电动机的输出功率 2）电动机的输出转矩等于电动机转子与定子之间相互作用）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）相联的转矩传感器的电磁力矩，与电动机外壳（定子）

19、相联的转矩传感器2提供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的力矩即为电动机的输出转矩T0；电动机转速为；电动机转速为n，电动机输，电动机输出功率为出功率为 nT0 / 9550（）。（）。二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理2电动机的输出功率电动机的输出功率 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，使悬挂齿轮箱产生

20、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在一扭矩T9（方向与外加负载力矩（方向与外加负载力矩WL相反），在万向节轴内同样存在一相反），在万向节轴内同样存在一扭矩扭矩T9（方向同样与外加力矩（方向同样与外加力矩WL相反）；若断开扭力轴和万向节轴，取相反）；若断开扭力轴和万向节轴，取悬挂齿轮箱为隔离体，可以看出两根轴内的扭矩之和（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）与外加负载力矩载力矩WL平衡（即平衡（即T9+T9=WL）；又因两轴内的两个扭矩（）；又因两轴

21、内的两个扭矩（T9和和T9）为）为同一个封闭环形传动链内的扭矩，故这两个扭矩相等。同一个封闭环形传动链内的扭矩，故这两个扭矩相等。二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理3封闭系统的加载封闭系统的加载由此计算出封闭系统内传递的功率由此计算出封闭系统内传递的功率 二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理4单对齿轮传动效率单对齿轮传动效率 设封闭齿轮传动系统的总传动效率为； 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 =P9 /（P0+P9）=T9 /（T0+T9 ） 若忽略轴承的效率，系统总效率包含两级齿

22、轮的传动效率，故单级齿轮的传动效率为：9091TTT5 封闭功率流方向封闭功率流方向二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理 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，并封闭成环。二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理 原动机（电动机）原动机（电动机） 提供动力；提供动力； 制动器制动器 被测机械的负载；被测机械的负载； 特点：实验台的组成简便灵活，但能耗较大，适用于被测设

23、特点：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。备类型多变，实验周期较短的情况。二实验设备及工作原理二实验设备及工作原理 被测机械转矩转速传感器转矩转速传感器制动器原动机开式传动系统开式传动系统7机械功率、效率测定开式实验台简介机械功率、效率测定开式实验台简介1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。 2打开电源，按一下“清零键”进行清零，转速显示为“0”，电动机转矩显示 “ ” ，系统处于“自动校零”状态；校零结束后，转矩显示为“0”。3 保证卸掉所有加载砝码后，调整电动机调速旋钮，使电动机转速为500 r/min。4

24、在砝码吊篮上加上第一个砝码（10N），并微调转速使其始终保持在预定 转速（500r/min）左右，待显示稳定后（一般调速或加载后，转速和转矩 显示值跳动2-3次即可达到稳定值），按一下“保持键” ，使显示值保持不 变，记录该组数值；然后按一下“加载键”，第一个加载指示灯亮，并脱离 “保持”状态，表示第一点加载结束。 5在砝码吊篮上加上第二个砝码，重复上述操作，直至加上8个砝码，8个加载指示灯全亮，转速及转矩显示器分别显示“8888”，实验结束。6 记录下各组数据，先将电机转速慢慢调速至零，然后再关闭实验台电源。7 根据记录数据，作出齿轮封闭传动系统的传动效率（-T9）曲线。三实验方法及注意事项

25、三实验方法及注意事项四注意事项四注意事项封闭式传动系统为什么能够节能？封闭齿轮传动如何区分主动与被动齿轮？欲改变功率流方向，采用什么方法？改变齿轮工作面采用什么方法？五五. 实验报告实验报告 1. 记录对应外载荷下的转速n、扭矩T9，并计算出系统效率 2. 绘制 及 的变化曲线。 3 . 回答思考题。9T91TT 实验三实验三 液体动压轴承液体动压轴承 实实 验验1、了解实验台的构造和工作原理，通过实验进一步了解动压润、了解实验台的构造和工作原理，通过实验进一步了解动压润滑的形成，加深对动压原理的认识。滑的形成，加深对动压原理的认识。2、学习动压轴承油膜压力分布的测定方法，绘制油膜压力径向、学

26、习动压轴承油膜压力分布的测定方法，绘制油膜压力径向和轴向分布图，验证理论分布曲线。和轴向分布图，验证理论分布曲线。3、掌握动压轴承摩擦特征曲线的测定方法，绘制、掌握动压轴承摩擦特征曲线的测定方法，绘制fn曲线，加曲线，加深对润滑状态与各参数间关系的理解。深对润滑状态与各参数间关系的理解。一实验目的一实验目的 本实验使用湖南长庆科教仪器有限公司生产的本实验使用湖南长庆科教仪器有限公司生产的HS-B型型液体动压轴承实验台，它由传动装置、加载装置、摩擦系液体动压轴承实验台，它由传动装置、加载装置、摩擦系数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承等组成。数测量装置、油膜压力测量装置和被试验轴承等组成。二

27、实验设备及工作原理二实验设备及工作原理滑动轴承试验台 液体动压滑动轴承的工作原理是通过轴颈的旋转液体动压滑动轴承的工作原理是通过轴颈的旋转将润滑油带入摩擦表面，由于油的粘性（粘度）将润滑油带入摩擦表面，由于油的粘性（粘度）作用，当达到足够高的旋转速度时油就被挤入轴作用，当达到足够高的旋转速度时油就被挤入轴与轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效与轴瓦配合面间的楔形间隙内而形成流体动压效应，在承载区内的油层中产生压力，当压力的大应，在承载区内的油层中产生压力，当压力的大小能平衡外载荷时，轴与轴瓦之间形成了稳定的小能平衡外载荷时，轴与轴瓦之间形成了稳定的油膜，这时轴的中心对轴瓦中心处于偏心位置，

28、油膜，这时轴的中心对轴瓦中心处于偏心位置，轴与轴瓦间的摩擦是处于完全液体摩擦润滑状态，轴与轴瓦间的摩擦是处于完全液体摩擦润滑状态，其油膜形成过程及油膜压力分布如图所示。其油膜形成过程及油膜压力分布如图所示。二实验原理二实验原理油膜压力分布曲线油膜压力分布曲线 此项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验。此项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验。其目的是测量轴承与转轴间隙中的油膜在圆周其目的是测量轴承与转轴间隙中的油膜在圆周方向的压力分布值，并验证径向油膜压力最大方向的压力分布值，并验证径向油膜压力最大值值PMAX不在外载荷不在外载荷FR的垂线位置，而是在最的垂线位置，而是在最小油膜厚度附近。小油

29、膜厚度附近。图1 周向油膜压力分布曲线 图2轴向油膜压力分布曲线轴承摩擦特性曲线 1在轴承载荷在轴承载荷F=80kg和和F=70kg时，分别测量轴时，分别测量轴承周向油膜压力和轴向油膜压力，绘制出周向和轴向承周向油膜压力和轴向油膜压力，绘制出周向和轴向油膜压力分布曲线，并求出轴承的实际承载量。油膜压力分布曲线，并求出轴承的实际承载量。 2测定轴承压力、轴转速、润滑油粘度与摩擦系测定轴承压力、轴转速、润滑油粘度与摩擦系数之间的关系，用计算机进行数据处理，得出轴承数之间的关系，用计算机进行数据处理，得出轴承f曲线。曲线。三实验内容三实验内容 1、测取绘制径向油膜压力分布曲线与承载曲线图。、测取绘制

30、径向油膜压力分布曲线与承载曲线图。 1)启动电机，将轴的转速调整到一定值启动电机，将轴的转速调整到一定值(可取可取200rpm左右左右)，注意观察从轴，注意观察从轴开始运转至开始运转至200rpm时灯泡亮度的变化情况，待灯泡完全熄灭，此时已处于时灯泡亮度的变化情况，待灯泡完全熄灭，此时已处于完全液体润滑状态；完全液体润滑状态； 2)用加载装置分几次加载用加载装置分几次加载70kg左右左右(但切记加载不超过但切记加载不超过1000N即即100kg)。 3)待各压力传感器的压力值稳定后，由左至右依次记录各压力传感器的压待各压力传感器的压力值稳定后，由左至右依次记录各压力传感器的压力值力值; 4)卸

31、载、关机卸载、关机 5)根据测出的各压力传感器的压力值按一定比例绘制出油压分布曲线，此根据测出的各压力传感器的压力值按一定比例绘制出油压分布曲线，此图的具体画法是：沿着圆周表面从左到右画出角度分别为图的具体画法是：沿着圆周表面从左到右画出角度分别为30、50、70、90、110、130、150分别得出油孔点分别得出油孔点l、2、3、4、5、6、7的位置。通过这些点与圆心的位置。通过这些点与圆心O连线，在各连线的延长线上，将压力传感器连线，在各连线的延长线上，将压力传感器(比例：比例：0.1MP5mm)测出的压力值画出压力线测出的压力值画出压力线l-l 、2-2 、3-3 7-7 。将。将1、2

32、 7各点连成光滑曲线，此曲线就是所测轴承的一个径向各点连成光滑曲线，此曲线就是所测轴承的一个径向截面的油膜径向压力分布曲线。截面的油膜径向压力分布曲线。四实验方法与步骤四实验方法与步骤 2.测量摩擦系数测量摩擦系数f与绘制摩擦特性曲线与绘制摩擦特性曲线1）启动电机，逐渐使电机升速，在转速达到启动电机，逐渐使电机升速，在转速达到250300转时，转时，旋动螺杆，逐渐加载到旋动螺杆，逐渐加载到700N（70kg），稳定转速后减速。），稳定转速后减速。2）依次记录转速依次记录转速2502转，负载为转，负载为70kg时的摩擦力。时的摩擦力。3）卸载，减速，停机。卸载，减速，停机。4）根据记录的转速和摩

33、擦力的值计算整理根据记录的转速和摩擦力的值计算整理f与与 值，按一定值，按一定比例绘制摩擦特性曲线如图所示。比例绘制摩擦特性曲线如图所示。四实验方法与步骤四实验方法与步骤五思考题五思考题1. 哪些因素影响液体动压轴承的承载能力及其油膜的形哪些因素影响液体动压轴承的承载能力及其油膜的形成？形成动压油膜的必要条件是什么？成？形成动压油膜的必要条件是什么？2. f-曲线说明什么问题？试解释当曲线说明什么问题？试解释当增加时，为什么在增加时，为什么在非液体摩擦区和液体摩擦区非液体摩擦区和液体摩擦区f会随之下降和增大？会随之下降和增大？ 六实验报告六实验报告轴系结构分析与拼装实验轴系结构分析与拼装实验实

34、验四实验四一、实验目的1、熟悉并掌握轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系 2、熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法3、了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，了解润滑和密封方式二、实验设备1、组合式轴系结构实验箱2、测量及绘图工具（绘图工具学生自备）三、实验内容与要求三、实验内容与要求 1指导教师根据教学要求给每组指定实验内容（圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系或蜗杆轴系分析）。 2分析并测绘轴系部件，画出轴系部件。 3编写实验报告齿 轮 类 型示 意 图载 荷 转 速实 验题 号小 直 齿 轮大 直 齿 轮小 斜 齿 轮大 斜 齿 轮小 锥 齿 轮 蜗 杆轻中中重轻中轻中轻重低高低中中高中

35、低低高低中重中已 知 条 件四、实验步骤1明确实验内容，复习轴的结构设计及轴承组合设 计等内容。2观察与分析轴承的结构特点。3绘制轴系装配示意图或结构草图。4测量轴系主要装配尺寸（如支承跨距）和零件主要结构尺寸（支座不用测量）。5拆卸轴系部件，恢复原状，整理工具，实验结束。6根据装配草图和测量数据，绘制轴系部件装配简图。 （这一步可简略，酌情）7编写实验报告。 1、观察不同类型轴承的外形和结构特点，轴承代号的标识； 注意轴承的固定、装拆、间隙调整等问题；2、注意轴的支承方式(如：两端单向固定；一端固定，一端游动) ；3、轴上零件的定位结构或定位零件（如：定位台阶、弹性挡 圈、圆螺母、套筒等）4

36、、注意轴的密封形式和密封件（毡圈、橡胶圈、皮碗、油沟等）；5、注意轴承端盖形式（透盖、闷盖、凸缘式、嵌入式）；6、套杯的结构形式（正装与反装）。五、实验中应注意观察与思考的几个问题五、实验中应注意观察与思考的几个问题注意结构特点，注意结构特点，注意装配方法。注意装配方法。每人编写实验报告一份内容包括：实验目的；轴系类型：（两端固定、一端固定一端游走或两端游走等）；附轴系结构装配简图 说明（简要说明所绘制的轴系中轴上零件特别是齿 轮和轴承的定位和固定方式、透盖处的密封方式、滚动轴承的安装调整及润滑等问题 ）。六、实验报告六、实验报告参考图实验五减速机拆装实验 一、实验目的 通过对拆装用减速器的拆

37、装和分析，达到了解其中各零件的结构、用途及减速器的装配、调整、润滑方法。 二、实验设备及工具 1拆装用减速器2扳手两把，游标卡尺一把，长直尺一把3铅笔，橡皮，三角尺（自备）三、实验步骤 1拆卸减速器前，观察其外形，外露零件的相互位置，判断减速器属于 哪种类型。2拆开箱盖，观察齿轮、轴的结构特点及齿轮在轴上如何定位。3确定齿轮副的润滑形式。4通过对轴承结构的分析，了解其结构特点，明确如下问题。轴承的受力情况如何？为什么采用该形式轴承？为什么这样布置？是否要调整轴承的间隙？如何调整？轴承盖的形式，结构。如何保证轴承的润滑？采用哪种润滑剂？采用了何种密封装置？5分析减速器其它部分（螺栓凸台，吊耳或吊

38、环，加强筋，箱体结合面，底座面及螺栓分布，通气螺栓，放油螺栓，油标，观察孔等）的结构特点、用途及优缺点。6分析如何调整齿轮啮合。7分析轴上零件的装配顺序。四、实验要求 1给出总传动图并在图上标明各齿轮的齿数、旋向 及各级传动比。2给出分析结果 如轴承类型，轴承润滑方法，轴承轴向间隙的调整方法，上下箱体结合的联接螺栓数，箱盖和箱座吊耳（环）及加强筋的数量，上下箱体之间的定位销的布置，观察孔、启盖螺钉、通气螺栓、放油螺栓及油标的布置和作用等。3测绘其中一轴系，并说明轴上零件的定位和固定方式（选做）。五、注意事项 1拆装时要认真负责，观察要仔细。爱护工具和各构件，拆装用力要适当，以免损坏零件。2拆出

39、的零件不得乱放，要轻拿轻放，各配合面不应接触地面和粗糙面，以免碰损。3拆装结束后，应把减速器按原样装好，点齐工具并交还指导老师后方可离开。六、实验报告 内容包括1总传动图：2减速器分析：（重点是减速器结构特征的分析） 注：可以比较一下两级圆柱齿轮减速器中展开式、 分流式及同轴式的各自特点及应用（选做）3所选轴系的测绘及分析结果：（选做）二级齿轮减速器二级齿轮减速器单级齿轮减速器单级齿轮减速器蜗杆减速器蜗杆减速器减速器减速器减速器减速器减速器的基本构造减速器的基本构造。 减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所减速器主要由传动零件（齿轮或蜗杆）、轴、轴承、箱体及其附件所组成。

40、下图为单级圆柱齿轮减速器的结构图，其基本结构有三大部分：组成。下图为单级圆柱齿轮减速器的结构图，其基本结构有三大部分： 1 1）齿轮、轴及轴承组合；）齿轮、轴及轴承组合；2 2）箱体；）箱体； 3 3）减速器附件）减速器附件减速器的基本结构减速器的基本结构 1-1-箱座箱座2-2-箱盖箱盖3-3-上下箱联接螺栓上下箱联接螺栓 4-4-通气器通气器5-5-检查孔盖板检查孔盖板6-6-吊环螺钉吊环螺钉 7-7-定位销定位销8-8-油标尺油标尺9-9-放油螺塞放油螺塞10-10-平键平键11-11-油封油封12-12-齿轮轴齿轮轴13-13-挡油盘挡油盘14-14-轴承轴承15-15-轴承端盖轴承端

41、盖16-16-轴轴17-17-齿轮齿轮18-18-轴套轴套 减速器的基本构造减速器的基本构造齿轮、轴及轴承组合小齿轮与轴制成一体，称齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下，如果轴的直径为d，齿轮齿根圆的直径为df，则当df-d67mn时，应采用这种结构。而当df-d67mn时，采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定平键联接，轴上零件利用轴肩、轴套和轴承盖作轴向固定。两轴均采用了深沟球轴承。这种组合，用于承受径向载荷和不大的轴向载荷的情况。当轴向载荷较大时，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。图中，轴承是利用齿轮旋

42、转时溅起的稀油，进行润滑。箱座中油池的润滑油，被旋转的齿轮溅起飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面坡口后，通过导油槽流入轴承。当浸油齿轮圆周速度2m/s时，应采用润滑脂润滑轴承，为避免可能溅起的稀油冲掉润滑脂，可采用挡油环将其分开。为防止润滑油流失和外界灰尘进入箱内，在轴承端盖和外伸轴之间装有密封元件。减速器的基本构造减速器的基本构造箱体箱体 箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。的强度和刚度。 箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器

43、也可以采用铸钢箱体。单体生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用用铸钢箱体。单体生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接的箱体。钢板焊接的箱体。 上图中的箱体是由灰铸铁制造的。灰铸铁具有很好的铸造性能和减上图中的箱体是由灰铸铁制造的。灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置靠近轴承座孔，而轴承座

44、旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。图中减速器下箱座底面是采用两纵向长条形加工基面。完整的平面。图中减速器下箱座底面是采用两纵向长条形加工基面。 减速器的基本构造减速器的基本构造附件 为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、

45、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 1）检查孔 为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。图中检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。 2）通气器 减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。 3）轴承盖 为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔

46、两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。凸缘式轴承盖的优点是拆装、调整轴承方便，但和嵌入式轴承盖相比，零件数目较多，尺寸较大，外观不平整。 减速器的基本构造减速器的基本构造 4 4）定位销）定位销 为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。图中采应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。图中采用的两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈用的两个

47、定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。对称布置，以免错装。 5 5）油面指示器）油面指示器 检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，图的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，图中采用的油面指示器是油标尺。中采用的油面指示器是油标尺。 6 6）放油螺塞）放油螺塞 换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面位置

48、处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。间应加防漏用的垫圈。 7 7）启箱螺钉）启箱螺钉 为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出接凸缘的适当位置，加工出1 12 2个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。小型减速器也可不设启箱启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。小型减速器也可不设

49、启箱螺钉，启盖时用起子撬开箱盖，启箱螺钉的大小可同于凸缘联接螺栓。螺钉，启盖时用起子撬开箱盖，启箱螺钉的大小可同于凸缘联接螺栓。 8 8）起吊装置）起吊装置 当减速器重量超过当减速器重量超过25kg25kg时，为了便于搬运，在箱体设置起时，为了便于搬运，在箱体设置起吊装置，如在箱体上铸出吊耳或吊钩等。图中上箱盖装有两个吊环螺钉，吊装置，如在箱体上铸出吊耳或吊钩等。图中上箱盖装有两个吊环螺钉，下箱座铸出四个吊钩。下箱座铸出四个吊钩。 常用减速器的型式和应用 减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需装置，用来降低

50、转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器；按照传动的级数可分为单级和合起来的减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器；器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和按照传动的布置形式又可分为展开式

51、、分流式和同轴式减速器。常用的减速器型式及其特点和应同轴式减速器。常用的减速器型式及其特点和应用见下表。用见下表。 常用减速器的型式和应用常用减速器的型式和应用 实验六实验六 机械设计综合机械设计综合 实实 验验 主要内容主要内容 一、实验目的一、实验目的 二、实验设备二、实验设备 三、实验原理三、实验原理 四、实验步骤四、实验步骤 一、实验目的一、实验目的 1 1）通过测试常见机械传动装置（如带传动、链）通过测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的参数曲线力过程中的参数曲线( (速度曲线、转矩曲线、传速度

52、曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等动比曲线、功率曲线及效率曲线等),),加深对常见加深对常见机械传动性能的认识和理解；机械传动性能的认识和理解； 2 2） 通过测试由常见机械传动组成的不同传动系通过测试由常见机械传动组成的不同传动系统的统的 参数曲线，掌握机械传动合理布置的基本参数曲线，掌握机械传动合理布置的基本要求；要求； 3 3） 通过实验认识智能化机械设计综合实验台的通过实验认识智能化机械设计综合实验台的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法, , 培养培养进行设计性实验与创新性实验的能力。进行设计性实验与创新性实验的能力。 二、实验设备二

53、、实验设备 本实验在本实验在“机械设计综合实验台机械设计综合实验台”上进行。上进行。本实验台采用模块化结构，由不同种类的机械本实验台采用模块化结构，由不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成，学生可以根据选择或设计的控机等模块组成，学生可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。性实验或创新性实验。 机械设计综合实验台各硬件组成部件的结机械设计综合实验台各硬件组成部件的结构

54、布局如图构布局如图3-13-1所示。所示。1232423256789实验台的结构布局实验台的结构布局1-1-变频调速电机变频调速电机 2-2-联轴器联轴器 3-3-转矩转速传感器转矩转速传感器 4-4-试件试件 5-5-加载与制加载与制动装置动装置 6-6-工控机工控机 7-7-变频器变频器 8 8电器控制柜电器控制柜 9-9-台座台座 实验台组成部件的主要技术参数如表实验台组成部件的主要技术参数如表3 31 1所示。所示。 表表3 31 1实验台组成部件的主要技术参数实验台组成部件的主要技术参数序序号号组成部分组成部分技术参数技术参数备注备注1变频调速电机变频调速电机 550W YP-50-

55、0.55-4-B32ZJ型转矩转速型转矩转速传感器大直齿传感器大直齿轮轮.规格规格 5N.m ;输出讯号幅度输出讯号幅度不小于不小于100mV.规格规格 50N.m;输出讯号幅度输出讯号幅度不小于不小于100mV 3 3机械传动装机械传动装置置( (试件试件) ) 直齿圆柱齿轮减速直齿圆柱齿轮减速器器 i=5i=5蜗杆减速器蜗杆减速器 i=10i=10V V型带传动型带传动齿形带传动齿形带传动 Pb=9.525 Zb=80Pb=9.525 Zb=80套筒滚子链传动套筒滚子链传动 Z1=17 Z2=25Z1=17 Z2=25 WPA50-WPA50-1/101/10O O型带型带3 3根根08A08A型型3 3根根 4 4磁粉制动器磁粉制动器 额定转矩额定转矩: 50 N.m: 50 N.m激磁电流激磁电流: 2A: 2A允许滑差功率允许滑差功率: : 1.1Kw1.1Kw 5 5工控机工控机 PC-500PC-500 为了提高实验设备的精度，实验台采用两个为了提高实验设备的精度，实验台采用两个扭矩测量卡进行采样。测量精度达到扭矩测量卡进行采样。测量精度达到0.2%FS，能满足教学实验与科研生产试验，能满足教学实验与科研生产试验的实际需要。的实际需要。 机械设计综合实验台采用自动控制测试技术机械设计综合实验台采用自动控制测试技术设计，所有电机程控起停，转速程控调节