机械设计实验指导书

PAGEPAGE1机械设计实验指导书姓名学号班级燕山大学机械学实验室实验一螺拴联接实验

一、实验目的1、通过实验使我们对螺栓联接的联接件与被联接件的变形协调关系有更深入的了解。2、通过实验可以了解一般的机械量的测量方法。

二、实验内容1、测量螺栓联接在预紧力与工作载荷作用下，联接件与被联接件的变形量。

2、求出螺栓的预紧力、工作载荷及剩余预紧力和总拉力。3、绘制螺栓联接的受力变形图。4、带计算器、直尺、铅笔等当堂完成实验报告。

三、实验设备的结构及工作原理1、联接件部分；参看图l—l，联接部分由M16螺栓l、螺母2、垫片3组成。2、被联接部分：该部分由上板14、侧板13、下板12构成，为了便于测量，将侧板制成八角环形状，使其易于变形。八角环中部，设有圆锥形孔，当在圆锥形孔中加入或去掉一特制锥塞时，就可以改变力流的路线，从而达到改变被联接件刚度的目的。去掉锥塞被联接件的刚度变小，加入锥塞被联接件的刚度增大。上板和下板设计成即宽又厚的形状，因此该件可以认为是受力不发生变形的大刚度元件。3、加载部分：螺栓上的工作载荷是由蜗杆9带动蜗轮(凸轮)10通过挺杆ll、压缩弹簧5施加，挺杆的行程为15mm，工作载荷F的大小与弹簧的刚度有关，蜗杆上装有手轮7，实验时只要转动手轮，即能实现加载。4、测量部分：螺栓和被联接件的变形的测量，是借助于两块千分表（精度0.001mm）15、16来完成，它们通过一支撑杆固定在下板12上，分别显示被联接件的压缩变形和螺栓的拉伸变形量。所加的预紧力和螺栓的总拉力，可根据测量的变形量计算得到。

四、实验参数与计算公式

1、被测试的参数名称材料弹性模量计算截面积附注M16螺栓452.06×105N/mm2200mm2侧板452.06×105N/mm22、螺栓上轴向载荷与千分表读数的关系：

F*=(N)

式中：

S1—千分表读数（μm），螺栓的变形量

A—螺栓截面积（mm2），实心螺栓A=200mm2

E—材料的弹性模量，E=2.06×105N/mm2

—螺栓的工作长度，=160mm

五、实验步骤

1、松开螺母2，摇动手柄7，使挺杆位于最下方。

2、用手轻轻拧动螺母2，手感到有轻微阻力即可。调整千分表15、16,使其指针对“0”(转动千分表外壳调整)。

3、预紧：用板手拧紧螺母2（使螺栓伸长量为30～50μm为宜）记录两个千分表的读数。

4、加工作载荷，摇动手柄7，使挺杆上升，压缩弹簧，把工作载荷F加于螺栓上。在挺杆到达最上方时，记录两个千分表读数，同时观察螺栓的伸长量与被联接件的变形恢复量的关系。

5、上述四步骤再重复三次，共记录四组实验数据，从测得的四组数据中选择Δs1、Δs2相等或最相近的一组，绘出螺栓联接的受力变形图。

图1—1实验装置结构图图1—1实验装置结构图实验二带传动实验

一、实验目的1、通过实验确定V带（三角带）传动的滑动曲线和效率曲线，并确定单根V带（三角带）能够传递的功率。2、观察带传动的弹性滑动与打滑现象，加深对带传动工作原理和设计准则的理解。3、掌握转矩与转速的基本测量方法。

二、实验设备由实验台主机和控制箱两部分组成。1、实验台的构造及工作原理

实验台的结构见图2-1，图中1和2为三相异步电机，通过被试带相连，其中电机l作为主动，电机2为从动，两台电机分别由一对滚动轴承支撑而被吊架起来，便于测定电机的工作转矩。电机1的支撑架固定在机架上，电机2的支架则可沿机

图2—1实验台结构原理图

架导轨移动，以保持初拉力不变并可满足不同中心距的要求，并可以忽略摩擦力对初拉力的影响。

电机的转矩的测量采用杠杆测矩装置。当电机转子上作用电磁力矩时，转子转动带动带轮工作，即表现为工作转矩，同时机壳(定子)受到该转矩的反作用使机壳翻转，只要将机壳翻转力矩测出，就知道了工作转矩，为了测出转矩，在两台电机上都装有杠杆，两台电机底座下均装有配重铁。测量时，首先将机壳在静止时把杠杆上的游砣放在零点处，利用电机配重和杠杆上的平衡砣，(平衡砣上装有准泡，可以准确确定杠杆的平衡位置)使电机平衡，加载以后，机壳受力矩作用产生翻转，此时移动游砣，移动距离为a1(a2)，或同时增加祛码w1(w2)的重量，使电机重新取得平衡，游砣重0.156Kg，故知电机输出转矩。本实验台的加载原理如下：

两台相同型号的三相异步电机并联于电网，设计时，使两电机的转向相同(逆时针方向)，且使电机l上的带轮直径D1大于电机2上的带轮直径D2，这样电机l的转速低于同步转速。运行于电动机状态，此时电机1所产生的电磁转矩M1与转向n1相同，它将电能转换成机械能，通过带传动迫使电机2高于同步转速下运行，由此电机2的转差率，转子导体切割旋转磁场的方向随之改变，因而在转子中的感应电势及电流都改变方向，电机2所产生的电磁转矩M2与转向n2相反，

成为一阻力矩，与M1方向相反，此时电机2处于发电机状态运行，它将由带传动输入的机械能转换成电能并反馈给电网，节省了实验所需的电能，实现了经济实验。实验台用了两只三相调压器，调压器1用于调节电机1的电压，使主动带轮转速n1保持为常量；而调压器2用于调节电机2的电压，电机轴产生扭矩变化即改变M2，从而改变了加于带上的载荷。图2—图2—2两台电机的转速测量采用光电测速。光电测速仪由光电传感器和数字显示仪组成。在电机轴上固定一测速盘，测速盘上做出亮区和暗区见图2—2，让它每转一转射出一定数目的光信号(60个)传感器将光信号变换成电脉冲，显示仪用数字显示一定取样时间(1秒)内信号的个数，即为每分钟转速。3、实验步骤

(1)、将被试V带(三角带)取下，使杠杆上的游砣放在零点处，利用机壳配重和杠杆上的平衡砣使电机平衡，然后装上V带（三角带）。(2)、施加适当的初拉力，本实验取100N。(3)、旋动调压器1起动电机1，在起动前，两只调压器指针都调为零，使电机在空载下起动，以减少起动电流。使，这时记下空载的两电机转速n10和n20。(4)、旋动调压器2，逐级加载，每次可增加25V左右，每加载一次同时旋动调压器1使电机1的转速恒定()。然后平衡杠杆，记录数据、，、、。

(5)、继续加载，皮带打滑，电机1转速基本不下降时停止。(6)、整理数据，写出实验报告。4、实验基本参数(1)、带的型号和长度：Z型V带（0型三角带），(2)、带轮直径：，，。(3)、带的线速度：(4)、张紧形式：自动张紧。(5)、初拉力：100N(6)、裁荷性质：平稳5、数据处理计算每一级载荷下的：其中；；注：计算时，由于D1，D2难于测准，可以用空载时的速比代替。项目

测点测定数据计算数据mmKgmmKgrpmKg·mmKg·mm%%N空载n10=n20=123456789101112131415实验三轴系结构设计实验一、实验目的熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本方法。二、实验设备1、组合式轴系结构设计与分析实验箱。实验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件。2、绘图工具铅笔、三角板等。三、实验内容与要求1、指导教师根据下表选择性安排每组的实验内容(实验题号)。2、进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计。每组学生根据实验题号的要求，进行轴系结构设计，解决轴承类型选择,轴上零件定位固定轴承安装与调节、润滑及密封等问题。3、绘制轴系结构装配图。4、每人编写实验报告一份。四、实验步骤1、明确实验内容，理解设计要求。2、复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法(参看教材有关章节)。3、构思轴系结构方案(1)根据齿轮类型选择滚动轴承型号。(2)确定支承轴向固定方式(两端固定；一端固定、一端游动)。(3)根据齿轮圆周速度(高、中、低)确定轴承润滑方式(脂润滑、油润滑)。(4)选择轴承端盖形式(凸缘式、嵌入式)并考虑透盖处密封方式(毡圈、皮碗、油沟等)。(5)考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题。(6)绘制轴系结构方案示意图。4、组装轴系部件根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查所设计组装的轴系结构是否正确。5、绘制轴系结构草图。6、将所有零件放入实验箱内的规定位置。7、写出实验报告。附：