机械设计综合试验参考指导书及实验报告

机械设计综合试验指导书及试验汇报班级学号姓名机械基础试验中心雷代明3月第一部分机械设计试验一机械零件认知和分析试验一、试验目标1、熟悉常见机械零件基础结构，方便对所学理论知识产生一定感性认识。2、分析常见机械零件基础结构及制造原理。3、了解常见机械零件实际使用情况。二、试验内容经过观察，掌握常见机械零件基础结构及应用场所。三、试验介绍机械零件陈列观摩，共包含：(1)螺纹联接和应用(2)键、花键、销、铆、焊、铰接(3)带传动(4)链传动(5)齿轮传动(6)蜗杆传动(7)滑动轴承和润滑密封(8)滚动轴承和装置设计(9)轴分析和设计(10)联轴器和离合器。共10个陈列柜，罗列了机械设计内容中大多数常见基础零件和标准件，并对对应零件进行了结构和基础受力分析，联接和安装基础方法说明，有些常见零件还给出了简单应用举例。经过本试验观摩，学生能够对照书本所学基础内容，初步领会机械设计部分常见零部件基础设计和应用原理，从而达成举一反三教学目标，对其所学书本理论知识深入巩固和深化。四、试验要求1、学生必需带上书本，方便于和书本内容进行对照观察。2、进入试验室必需保持平静，不得大声喧哗，以免影响其它同学。3、不得私自打开陈列柜，不得用手触摸多种机械零件模型。4、服从试验人员安排，认真领会机械零件结构原理。五、思索题1、常见螺纹联接方法有哪些?2、说明无键联结优缺点．3、在带传动中，带张紧方法有哪些?4、轴上零件轴向常见定位方法有哪些?举例说明。第二章滑动轴承试验试验二滑动轴承基础性能试验一、概述滑动轴承用于支承转动零件，是一个在机械中被广泛应用关键零部件。依据轴承工作原理，滑动轴承属于滑动摩擦类型。滑动轴承中润滑油若能形成一定油膜厚度而将作相对转动轴承和轴颈表面分开，则运动副表面就不发生接触，从而降低摩擦、降低磨损，延长轴承使用寿命。依据流体润滑形成原理不一样，润滑油膜分为流体静压润滑(外部供压式)及流体动压润滑(内部自生式)，本章讨论流体动压轴承试验。流体动压润滑轴承其工作原理是经过轴颈旋转，借助流体粘性将润滑油带入轴颈和轴瓦配合表面收敛楔形间隙内，因为润滑油由大端入口至小端出口流动过程中必需满足流体流动连续性条件，从而润滑油在间隙内就自然形成周向油膜压力(见图2-1)，在油膜压力作用下，轴颈由图2-1(a)所表示位置被推向图2-1(b)所表示位置。当动压油膜压力p在载荷F方向分力协力和载荷F平衡时，轴颈中心处于某一对应稳定平衡位置O1，O1位置坐标为O1(e，φ)。其中e=OO1，称为偏心距；φ为偏位角(轴承中心0和轴颈中心0l连线和外载荷F作用线间夹角)。伴随轴承载荷、转速、润滑油种类等参数改变和轴承几何参数(如宽径比、相对间隙)不一样，轴颈中心位置也随之发生改变。对处于工况参数随时间改变下工作非稳态滑动轴承，轴心轨迹将形成一条轴心轨迹图。为了确保形成完全液体摩擦状态‘对于实际工程表面，最小油膜厚度必需满足下列条件：(2—1)式中，S为安全系数，通常取S≥2；Rzl、Rz2盈分别为轴颈和轴瓦孔表面粗糙度十点高度。滑动轴承试验是分析滑动轴承承载机理基础试验，它是分析和研究轴承润滑特征和进行滑动轴承创新性设计关键实践基础。依据要求不一样，滑动轴承试验分为基础型、综合设计型和研究创新型三种类型。二、试验目标(1)掌握试验装置结构原理，了解滑动轴承润滑方法、轴承试验台加载方法和轴承试验台主轴驱动方法及调速原理。(2)掌握试验台所采取测试用传感器工作原理。(3)经过试验测试周向油膜压力分布及轴向油膜压力分布，掌握滑动轴承中流体动压油膜形成机理及滑动轴承承载机理。(4)经过试验掌握工况参数和轴承参数改变对滑动轴承润滑性能及承载能力影响。三、试验内容对于基础型试验，试验内容以下：(1)轴承中间平面上周向油膜压力分布曲线图[见图2-2(a)]和轴向油膜压力分布曲线图[(见图2-2(c)]。(2)周向油膜压力分布曲线图承载分量曲线图[见图2—2。(b)]，求轴承端泄影响系数K。考虑有限宽轴承在宽度B方向端泄对油膜承载量影响，其影响系数K可由下式求出：(2—2)式中，F为轴承外载荷，N；B为轴承有效工作宽度，mm；d为轴颈直径，mm；pm为依据油膜压力承载分量曲线图求出动压油膜平均压力，图2—2(b)所表示。图2—2(a)为实测上轴瓦上均布测点1～7位置处油膜压力形成周向油膜压力分布曲线；图(b)为过这7个分点分别弓l垂线段l一1”、2—2”、…、7—7”，使之分别等于图(a)依据承载分量曲线和直径所围成图形面积等于平均压力pm和直径围成矩形面积相等条件，经过数方格数方法即可求出pm大小。再将求出pm值代入式2—2即可求出K。四、试验装置试验装置采取西南交通大学研制zHS20系列滑动轴承综合试验台。该试验台关键由主轴驱动系统、静压加载系统、轴承润滑系统、油膜压力测试系统、油温测试系统、摩擦原因测试系统和数据采集和处理系统等组成。1．主轴驱动系统及电机选择试验台主轴支承在试验台箱体上一对滚动轴承上。该主轴驱动电机需满足无极调速、低速大转矩及试验过程中能快速启停等要求。驱动电机关键有交流异步电动机、直流电动机、步进电机、交流(直流)伺服电动机等类型。交流伺服电动机工作原理和一般交流异步电动机相同，但交流伺服电动机转子电阻比异步电机大得多，其转矩特征(转矩T和转差率S关系)也所以较一般电机有很大区分(见图2-3)。。它可使临界转差率大于1，这么不仅使转矩特征更靠近于线性，而且含有较大起动转矩，所以，伺服电机含有起动快、灵敏度高特点。现在，基于稀土永磁体交流永磁伺服驱动系统，能提供最高水平动态响应和扭矩密度。所以用交流伺服驱动取替传统交流调速、直流和步进调速驱动，方便使系统性能达成一个全新控制水平，从而取得更宽调速范围和更大低速扭矩。所以，本试验台选择了交流伺服电动机，其优点归纳以下：(1)控制精度高。交流伺服电机控制精度由电机轴后端旋转编码器确保，所以，交流伺服含有极高控制精度。(2)低频特征好。步进电机在低速时易出现低频振动现象；一般交流电机由变频器进行调速，在低频时力矩小；直流电机在低速控制极不稳定。而交流伺服电机运转很平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统含有共振抑制功效，能够克服机械刚性不足缺点，而且系统内部含有频率解析功效(FI叮)，。可检测出机械共振点，便于调整系统。(3)矩频特征好。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(通常为1000r'／rain)以内，全部能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。(4)过载能力强。交流伺服电机含有较强过载能力。它含有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩3倍，可用于克服惯性负载在开启瞬间惯性力矩。(5)运行稳定。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部组成位置环和速度环，通常不会出现步进电机丢步或过冲现象，控制性能更为可靠。(6)响应速度快。交流伺服系统加速性能很好，从静止加速到其额定转速1000t．／min仅需几毫秒，可用于要求快速启停控制场所。2．液压系统试验台液压系统功效，一是为试验轴承提供循环润滑系统，二是为轴承静压加载系统提供压力供油。液压系统框图图2—4所表示。为了确保液压加载系统稳定性，该系统采取变频恒压控制方法。变频恒压供油系统关键由油泵、变频器、压力传感器组成，图2—5所表示。经过压力传感器对加载系统压力监测，实时调整油泵电机转速使电机一油泵一液压油路系统组成一个闭环控制系统。因为在多种转速下形成油膜压力和端泄情况有一定差异，经过变频恒压系统能真正地实现在多种转速下加载压力保持不变。若液压加载系统向固定于箱座上加载盖板内油腔输送供油压力为p0时，载荷即施加在轴瓦上，则轴承载荷为：(2—3)式中，p0为油腔供油压力，kqf／cm2；A为油腔在水平面上投影面积，A=60cm2；Go为初始载荷(包含轴瓦自重、压力变送器重量等)，Go=7.5kgf。注：因为实际需要，本书保留了部分非国际标准制单位，lkgf=0.980665N。3．油膜压力变送系统在轴瓦上半部承载区轴承宽度中间剖面上，沿周向均匀分布钻有1～7共7个小孔，分别在小孔处安装压力变送器。当轴旋转到一定转速后，在轴承内形成动压油膜，经过压力变送器测出油膜压力值，并在计算机上显示周向油膜压力分布曲线(见图2—2)。在轴瓦有效宽度B1／4处，安装轴向油膜压力变送器8，测出位置8处油膜压力P8，依据轴向油膜压力分布对称原理，能够测得轴向油膜压力分布曲线[见图2—2(c)]。本试验台采取压阻式压力变送器，它由压力敏感部件和压力变送器部件组成。(1)压力敏感部件。扩散硅压阻式压力传感器工作原理：以扩散硅材料制成膜片作为弹性敏感元件，其硅晶片上经过微机加工工艺组成一个惠斯通电桥，图2—6所表示，图中，表示恒流源，R表示电桥阻值，U表示激励电压，Vo表示电桥输出电压。当有外部压力作用时，膜片发生弹性变形，膜片一部分受压缩，另一部分则受拉伸。两个电阻在膜片压缩区，另两个在位伸区，并联成惠斯通全桥形式，以使输出信号最大。(2)压力变送器部件(性能参数见表2—1)。因压力传感器是一个在硅晶片上经过加工工艺组成一个惠斯通电桥，该电桥桥阻改变和作用在其上外部作用力大小成正百分比关系。为了将电阻改变量转换为电压信号，给电桥提供最大2mADC恒流源，用于激励压力传感器工作。信号放大和转换处理电路将惠斯通电桥产生电压信号线性放大处理后，将其转换为4～20mADC工业标准信号变送输出组成压力变送器。其关键性能特点以下。①稳定性高。每十二个月漂移优于0．2％满量程。②温度系数小。因为在生产过程中对产品精密地校准及赔偿，使其温度误差极小。③适应性强。产品量程宽，过程连接形式、制造材料、结构含有多样化特征，所以可适应工业测量中多种场所及不一样介质。④安装维护方便。产品可任意安装在各测量点而不影响其性能。表2—1压力变送器性能参数表量程O～1．2Mpa许可过载200％供电电压24VDC，范围电源：12~30VDC输出信号4～20mADC(二线制)精度±0．5％赔偿温度范围0～+60工作温度范围-10～+804．油温测试系统在轴承入口处和出口处分别安装温度传感器各一只，分别采集轴承入口处润滑油油温t1和出口处油温t2，则可得到润滑油平均温度tm[tm=(t1+t2)／2]，通常情况下tm小于75℃5．滑动轴承控制系统试验台8个油膜压力传感器、液压加载传感器、测摩擦因数用拉压负荷传感器和油温传感器采集测试数据经过A／D转换器，以RS485总线方法传送到计算机试验数据采集及处理软件系统，直接在屏幕上显示出来，或由打印机打印输出试验结果。主轴电机转速大小经过计算机进行设置，设置值经过RS485总线送到伺服电机驱动器，由伺服电机驱动器控制电机转速。油压加载系统压力是由试验人员在电脑上设置加载压力p0和液压加载压力传感器反馈值进行比较，再经过PID调整运算，将动态地改变变频器输出频率，使其液压加载压力保持恒定。试验台控制原理框图图2—7所表示。五、试验装置操作步骤及方法(1)网上预习“滑动轴承试验”课件。(2)观察试验台各部分结构、检验油路及电路是否可靠连接.(3)用手转动轴瓦，使其摆动灵活、无阻滞现象。(4)依据试验台操纵面板(见图2—8)，按图示按钮功效使总电源、油压系统及主轴系统处于接通位置，这时系统进入工作状态。图2—8试验台操纵面板部署图电源按钮1，将此按钮旋转至“开”位置，接通装置电源；油压系统开启按钮2，用于开启油压系统电机；油压系统停止按钮3，用于停止油压系统电机；主轴系统开启按钮4，用于开启伺服电机(主轴驱动电机)；主轴系统停止按钮5，用于停止伺服电机；急停旋钮6，在应急情况下，压下此旋钮可切断整个系统电源；按箭头方向旋转后，旋钮弹起即可恢复供电。说明：不管做何种试验，均应先开启液压系统电机，后开启主轴驱动电机（伺服电机），确保主轴旋转前有充足供油。在试验过程中，如遇电机转速忽然下降或出现不正常噪音和振动时，必需按急停按钮紧急停车，以防电机忽然转速过高而烧坏电机和电器，预防意外事故发生。导老师”等，点击[返回]。③点击[试验分类]菜单，将会显示出可供选择“径向滑动轴承油膜压力分布曲线”、“f-λ曲线”及“p-f-n曲线”3种类型试验。选择“径向滑动轴承油墨压力分布曲线”菜单，开始本章试验1“滑动轴承基础性能（基础型）”（见图2-11）。该界面显示有：主轴转速、油压和周向7个油膜压力等。④点击“静压加载”数字框，弹出键盘，设置加载压力(提议用户o=0．1～0．15MPa)。⑤点击[油泵控制]菜单，选择“开启”，开启油压系统。⑥油压升起后，点击“目前转速”数字框，设置主轴转速(提议用n=200～500r／min)。⑦观察油膜周向和轴向压力分布曲线，假如曲线模糊，请点击“稳定取值”按钮，同时观察右边油膜压力数值显示窗口内8个点油膜压力值。⑧曲线稳定后，点击[暂停采样]，再点击[打印]按钮打印目前窗口。⑨试验完成后，依据周向油膜压力分布曲线承载图，求出油膜平均压力Pm值，并计算K值。停止系统运行时，务必先关闭主轴驱动电机(按“轴停止”键)，等主轴驱动电机停止转动后再卸载轴承静压载荷(调“静压加载”键)，最终关闭液压系统电机，以减轻轴瓦磨损。停止主轴：点击“轴停止”。停止油压系统：选择[油泵控制]菜单下“停止”即可。思索题1．哪些原因影响液体动压轴承承载能力及其动压油膜形成?2．当载荷增加或转速升高时，油膜压力分布曲线有什么改变?3．轴向压力分布曲线和轴承宽径比B／d之间有什么关系?当B／d≥4及B／d≤1／4两种情况下，它们轴向油膜压力分布有何显著差异?求解流体动力润滑雷诺方程简化方程时又有何不一样。第三章机械传动性能参数测试和分析试验试验三单级机械传动装置性能参数测试试验一、试验目标(1)掌握转速、转矩、传动功率、传动效率等机械传动性能参数测试基础原理和万法。(2)经过试验，了解多种单级机械传动装置特点，对多种单级机械传动装置传动功率大小范围有定量认识。(3)经过试验，了解带传动中弹性滑动现象、打滑现象及其和带传动工作能力之间关系。(4)经过试验，了解链传动动态特征(多边形效应)及其对链传动影响。(5)了解ZJS50系列综合设计型机械设计试验装置基础结构及其工作原理。二、试验内容1．摩擦传动性能参数测试试验(1)观察带传动弹性滑动及打滑现象。(2)绘制带传动效率曲线及滑动率曲线。2．啮合传动性能参数测试试验(1)绘制齿轮传动效率曲线。(2)绘制蜗杆传动效率曲线。(3)观察链传动动态特征(多边形效应)，绘制链传动效率曲线。三、试验装置和工作原理试验装置采取西南交通大学研制zJS50系列综合设计型机械设计试验装置。该试验装置是一个模块化、多功效、开放式，含有工程背景教学和科研兼用新型机械设计综合试验装置，其关键由动力模块(库)、传动模块(库)、支承联接及调整模块(库)、加载模块(库)、测试模块(库)、工具模块(库)及控制和数据处理模块(库)等组成，经过对各模块(库)选择及装配搭接，实现“带传动”、“链传动”、“齿轮传动”、“蜗杆传动”、等经典单级机械传动装置性能测试，和其它新型传动装置性能测试等基础型试验，更可进行多级组合机械传动装置性能测试等基础试验，形成如“带一齿轮传动”、“齿轮一链传动”、“带一链传动”、“带一齿轮一链传动”等多个组合传动系统性能比较、部署优化等综合设计型试验及分析、研究相关参数改变对机械传动系统基础特征影响、机械传动系统方案评价等研究创新型试验。试验装置基础组成以下：1．动力模块(库)(1)Y90L-4电动机：额定功率1.5kW；同时转速1500r／min；额定电压下，最大转矩和额定转矩之比为2.3。(2)MM420—150／3变频器：用于控制三相交流电动机速度；输入电压(380～480)v±10％；功率范围1.5kW；输入频率47～63Hz；输出频率0～650Hz；功率因数0.98；控制方法：线性V／f控制，带磁通电流控制(FCC)线性V／f控制，平方V／f控制，多点V／f控制。。2．传动模块(库)(1)v带传动：带及带轮，z型带，带轮基准直径ddl=dd2=106mm。(2)链传动：链及链轮，链号：08B，链节距P=12.70mm，链轮齿数：z1=z2=21。(3)JSQ—XC—120齿轮减速器(斜齿)：减速比1：1.5，齿数Z1=38、Z2=57，螺旋角β=8º16'38＂，中心距a=120mm，法面模数mn=2.5。(4)NRV063蜗杆减速器：蜗杆类型ZA，轴向模数m=3.250，蜗杆头数Z1=4，蜗轮齿数Z2=30，减速比1：7.5，中心距a=63mm；松开弹簧卡圈可改变输出轴方向。3．支承联接及调整模块(库)基础工作平台、标准导轨、专用导轨、电机—小传感器垫块—01、电机—小传感器垫块—02、小传感器垫块、大传感器垫块—01、大传感器垫块—02、蜗杆垫块—01、蜗杆垫块—02、磁粉制动器垫块、专用轴承座、新型联轴器(FlexibleJawCouplings)、带轮及链轮快速张紧装置(StockTaperBushings)，和多种规格联接件(键、螺钉、螺栓、垫片、螺母等)等。4．加载模块(库)(1)CZ—5型磁粉制动(加载)器：额定转矩50N·m，激磁电流0.8A，许可滑差功率4kW。(2)WLY—1A稳流电源：输入电压：AC220V±10％，50／60Hz；输出电流：0～1A；稳流精度：1％。5．测试模块(库)(1)试验数据测试及处理软件：试验教学专用软件。(2)ZJ0D型转矩转速传感器：额定转矩20N·m；转速范围：O～10000r／min；转矩测量精度：0.1～0.2级；转速测量精度：±1r／min。(3)NJlD型转矩转速传感器：额定转矩50N·m；转速范围：O～6000r／min；转矩测量精度：0.1～0.2级；转速测量精度：±1r／min。(4)JX—1A机械效率仪：转矩测量范围0～99999N·m；转速测量范围：0～30000r／min。6．工具模块(库)配套齐全装拆调整工具。7．控制和数据处理模块(库)试验装置控制模块、数据采集、处理模块(除传感器外)及加载模块等集中配置于一个分置式试验控制柜内。经过对被测试验传动装置动力、数据采集、处理及加载等控制，将传感器采集试验测试数据经过A／D转换器以RS232方法传送到测试模块，再由测控模块计算机系统专用试验教学软件进行试验数据分析和处理，试验结果可直接在计算机屏幕上显示，或由打印机打印输出试验结果，完成试验。试验装置基础结构框图图1—1所表示、试验装置控制原理框图图1—2所表示、试验装置数据采集及加载原理框图图1—3所表示。四、试验原理和方法1．传动效率η及其测定方法效率η表示能量利用程度。在机械传动中，输入功率应等于输出功率P。和损耗功率Pf之和，即(1—1)式中，为输入功率，kW；P。为输出功率，kW；Pf为损耗功率，kW。则传动效率η定义为(1-2)由力学知识知，轴传输功率可按轴角速度和作用于轴上力矩由下式求得：(1—3)式中，P为轴传输功率，kW；M为作用于轴上力矩，N·m；ω为轴角速度，rad／s；n为轴转速，r／min。则传动效率η可改写为(1—4)由此可见，若能利用仪器测出机械传动装置输入转矩和转速和输出转矩和转速，就能够经过式(1—4)计算出传动装置传动效率η。在本试验中，采取转矩转速传感器来测量输入转矩和转速和输出转矩和转速。2．带传动滑动率测定及预紧力控制和测定带传动是以带作为挠性拉曳元件并借助带和带轮间摩擦力来传输运动或动力一个摩擦传动。其关键特点是能缓解冲击、吸收振动、运转平稳、噪声小、结构简单，过载时将引发带在带轮上打滑，所以含有过载保护作用，适适用于中心距较大工作条件。但因为带传动工作时存在弹性滑动，造成其传动效率降低，并造成速度损失，而不能保持正确传动比，而且带传动外廓尺寸较大，工作前需要张紧，故其轴上受力较大。(1)带传动弹性滑动、打滑现象及其滑动率测定。因为带是弹性体，它在受力不一样时变形(伸长)量不等；而带在工作时，紧边和松边拉力不一样，这就形成了拉力差及对应变形差，进而造成带在绕过带轮时，在摩擦力作用下，其在主动轮部位出现带轮线速度大于带线速度，而在从动轮部位出现带轮线速度小于带线速度现象，这种现象称为带弹性滑动。因为带传动是摩擦传动，摩擦力是这类传动所必需，所以弹性滑动是不可避免，是带传动固有特征。带弹性滑动通常以滑动率￡来衡量，其定义为(1—5)式中，vl、v2为主、从动轮圆周速度，m/s；n1、n2为主、从动轮抟速，r/min,；D1、D2为主、从动轮直径，m。所以，只要能测得带传动主、从动轮转速和带轮直径，就能够经过式(1—5)计算出带传动滑动率ε。带传动滑动率ε通常为1％～2％；当ε>3％时，带传动将开始打滑。带传动工作过程中，当载荷大到使弹性滑动扩展到整个带和带轮接触弧时，带在带轮上开始全方面滑动，这种现象就称为打滑。打滑时带磨损急速加剧，传动效率急剧下降，从动轮转速急剧降低甚至停止转动，致使传动失效。打滑现象对于正常工作带传动来说是不期望发生，应给予避免(用作过载保护时除外)。带传动关键失效形式是带磨损、疲惫破坏和打滑。带磨损是因为带和带轮间弹性滑动引发，是不可避免；带疲惫破坏是因为带在工作中所受交变应力引发，和带传动载荷大小、工作情况、运行时间、带轮直径等原因相关，也是不可避免；而带打滑是因为载荷超出带极限工作能力而产生，是能够避免。(2)带预紧力控制和测定。带传动在工作前需进行张紧，而预紧力大小是确保带传动能否正常工作关键条件。预紧力不足，则带和带轮间极限摩擦力小、传动能力低、轻易发生打滑；预紧力过大，又会使带寿命降低、轴和轴承上压力增大。单根V带最适宜预紧力F0可按下式计算：（1—6）式中，Kα为小带轮包角修正系数；Pd为设计功率，kW；z为V带根数；m为V带每米长质量，kg／m；可为带速，m／s。在带传动中，为了测定预紧力F0，通常是在带和带轮切边中点处加一垂直于带边载荷G，使其产生要求挠度f(使切边长每100mrn产生1.6mn挠度f)来控制，图l—4所表示。图中切边长￡能够实测，或用下式计算：（mm）（1—7）式中，盘为两轮轴间距，mm。切边长t在载荷G作用下产生挠度f为(mm)（1—8）载荷G值可由下式计算：新安装V带：（N）（1—9）运转后V带：（N）（1—10）最小极限值：（N）（1—11）式中，为预紧力修正值(见表1—3)，N。表1—3V带预紧力修正值带型(N)一般V带Y6Z10A15B20C29D59E108G值亦能够参考表1—4，其中G值上限用于新V带。五、试验步骤和方法(1)点击进入“西南交通大学机械基础试验教学示范中心”网站，网上预习“单级传动装置性能参数测试试验”课件。(2)观察相关试验平台各部分结构，检验试验平台上各设备、电路及各测试仪器间信号线、连接线是否可靠连接。(3)用手转动被测传动装置，检验其是否转动灵活及有没有阻滞现象。(4)试验数据测试前，应对测试设备进行调零。调零时，应将传感器负载侧联轴器脱开，开启主电动机，调整JX—1A机械效率仪零点，以确保测量精度；在负载不便脱开时，开启传感器顶部小电动机，并使其转向和试验时传感器输出轴转向相反，按仪器(或试验测试软件)“清零”键，使仪器转矩显示为零；停止传感器顶部小电动机转动，调零结束，即可开始试验。(5)开启主电动机进行试验数据测试。试验测量应从空载开始，不管进行何种试验，均应先开启电机，后施加载荷，严禁先加载后开机。在施加试验载荷时，应平稳旋动WLY—1A稳流电源激磁旋扭，并注意输入传感器最大转矩不应超出其额定值120％。(6)在试验过程中，如遇电机及其它设备转速忽然下降或出现不正常噪音、振动或温升时，必需卸载或紧急停车，以防电机忽然转速过高而烧坏电机、设备及其它意外事故发生。(7)试验测试完成后，关闭控制柜主电源及各测试设备电源。(8)依据试验要求，完成试验汇报。☆ZJS50系列“综合设计型机械设计试验装置试验教学测试软件系统”介绍进入“综合设计型机械设计试验装置试验教学测试软件系统”，其主菜单包含：、[试验管理]、[变量设置]、[试验汇报]、[系统设置]、[帮助]、[退出]功效。1．系统设置其子菜单有[串口设置]、[参数设置]和[机械效率仪调零]。(1)串口设置。点击[系统设置]下[串口]子菜单，进入“串口参数选择”对话框。首先依据实际情况进行串口选择，接下来波特率、数据位、停止位及通道地址设置则图1—5所表示。机械效率仪输出通道地址设置为10，输入通道地址设置为9。将机械效率仪输出信号接入测试计算机串口1(C0~IVll)或串口2(∞M2)。(2)参数设置点击[系统设置]下[参数]子菜单，进入“参数选择”对话框，图l—6所表示。依据使用转矩转速传感器说明书(铭牌)进行扭矩系数设置，依据空载时数据进行扭矩零点编辑。(参见相关机械效率仪使用说明书)。(3)调零。点击[系统设置]下[调零]子菜单，根据上一步输入扭矩零点数据调整机械效率仪零点。2．变量设置点击[变量设置]，进入“变量设置”对话框(见图1—7)。测量参数和系统预置参数均不能被修改，前者是直接测量，后者是依据直接测量数据经过计算得到。其中：传动效率=输出功率／输入功率滑动率；(主动轮线速度一从动轮线速度)／主动轮线速度若试验需要，可自行定义测量参数，方法是：点击“+”按钮增加一行，录入“参数名称”、“参数符号”和“计算公式”，点击“√”按钮完成参数添加。【注意】计算公式中所引用测量数据只能是输入转矩T1、输出转矩T2；输入转速nl、输出转速

n2；输入功率P1和输出功率P2。3．试验数据测试系统(1)录入试验基础信息。点击[试验管理]菜单，选择“新建试验”项，进入“试验统计基础信息”对话框，图1—8所表示。试验统计号是由系统自动生成12位(8位年月日编码+4位流水号)数字组成。使用者在对应编辑栏中录入试验分组编号、试验人员名单、指导老师姓名后，点击“确定”按钮进入“试验参数设置”对话框。(2)设置试验参数(见图1—9)。①选择试验类型。②录入对应试验参数。其中最大输入功率(kW)、最高输入转速(r／min)是用于计算转矩(或工作拉力)量程。在调速试验中，最高输入转速也是第一条效率曲线转速默认值。提议试验时第一条曲线在此最高转速下测试。(3)横、纵坐标和量程选择。“横、纵坐标和量程选择”对话框图1—10所表示，其操作方法为：①点击“▼”按钮，从下拉菜单中选择适宜横坐标。②点击“…”按钮，进入“选择纵坐标”对话框，最多可选择4个不一样纵坐标。③点击“量程”按钮，进入“量程修改”对话框，设置纵坐标量程。(4)试验数据采集。试验参数录入完成后，点击“确定”按钮进入试验数据采集界面，：数据采集有连续采样和单步采样两种方法：①连续采样。点击[连续采样]按钮，系统将以lHz采样频率连续地从转矩转速传感器读取转速、转矩和功率数据，同时进行机械传动效率计算、显示和绘图。【注意】在试验完成后，应先点击“采样结束”按钮停止采样，再卸载，不然传动效率曲线将会失真。②单步采样。在系统稳定运行时，点击一次[单步采样]按钮，系统将从转矩转速传感器读取一组转速、转矩和功率数据，同时进行机械传动效率计算、显示和绘图。数次点击便可得到多组数据，这么可得到较“连续采样”更平滑传动效率曲线图。③调速试验。若要比较不一样输入转速下传动效率特征，可在采样结束后，点击：“调速试验”按钮，录入新输入转速，反复前述采样步骤便可得到不一样转速下传动效率曲线。(5)数据保留。试验完成后，点击“采样结束”按钮停止数据采集，点击“保留■按钮可将试验数据保留，方便查询和打印。若对试验结果不满意，可点击“取消”按钮。(6)退出试验。点击“退出”按钮即可退出试验。4．试验数据查询和打印(1)进入查询界面。点击[试验汇报]菜单项，进入“试验数据查询”界面，图1—11所表示。(2)设置查询范围。系统默认查询范围是全部试验统计。用户可经过选择“起始日期”和“截止日期”来设置查询范围。(3)查询试验结果。点击“查询”按钮，可得到所谩范围内全部试验统计。点击“箭头”按钮则依次显示出历次试验统计数据和效率曲线图。(4)横、纵坐标和量程编辑。①点击“▼”按钮，从下拉菜单中选择适宜横坐标；②点击“…”按钮，进入“选择纵坐标”对话框，最多可选择4个不一样纵坐标。③点击“量程”按钮，进入“量程修改”对话框，修改纵坐标量程。(5)打印试验汇报。点击“打印”按钮，系统将以第(4)步所选纵、横坐标和量程打印目前试验统计试验汇报。首先打印传动效率曲线，同时弹出“是否打印试验测试数据”对话框，图1—12所表示。点击“‘Yes'’按钮，打印试验测试数据。点击“No”按钮，则不打印试验测试数据。(6)删除历史统计。查询并显示出要删除历史试验统计，点击“Cancel”按钮进行历史统计删除。5.退出系统点击菜单“退出”按钮，退出“综合设计型机械设计实驻装置试验教学测试软件系统”。思索题1．影响带传动弹性滑动和传动能力原因有哪些t耐传动有何影响。2．带传动弹性滑动现象和打滑现象有何区分?它们产生原因是什么?当D1=D2时判定打滑发生在哪个带轮上并试分析原因?3．啮合传动装置效率和哪些原因相关?为何?。4．啮合传动中多种传动类型各有什么特点?其应用范围怎样。5．经过试验，比较带传动和链传动关键特点及应用范围。6．经过试验，讨论摩擦传动和啮合传动关键特征怎样?试验四组合式轴系结构设计和分析试验一、试验目标1．熟悉并掌握轴系结构设计中相关轴结构设计、滚动轴承组合设计基础方法；2．熟悉并掌握轴、轴上零件结构形状及功用、工艺要求和装配关系；3．熟悉并掌握轴上零件定位和固定方法；4．了解轴承类型、部署、安装及调整方法，和润滑和密封方法。二、试验设备1．创意组合式轴系结构设计和分析试验箱。试验箱由8类40种168件零件组成，能方便组合出数十种轴系结构方案。含有开设轴系结构设计和轴系结构分析两大项试验功效，对培养和提升学生机械设计能力、机械结构能力及机构创新能力含有显著效果。2．绘图工具300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。三、试验内容和要求1．指导老师能够选择性安排每组试验内容或学生自行确定试验方案。试验

表格已知条件齿轮类型载荷转速其它条件示意图1

小直齿轮轻低606060706060702中高3大直齿轮中低4重中5

小斜齿轮轻中606060706060706中高7

大斜齿轮中中8重低9

小锥齿轮轻低锥齿轮轴30827030827010中高锥齿轮和

轴分开2．进行轴结构设计和滚动轴承组合设计。每组学生依据试验要求，进行轴系结构设计，处理轴承类型选择、轴上零件定位固定、轴承安装和调整、润滑及密封等问题。3．绘制轴系结构装配图。4．每人编写试验汇报一份。四、试验步骤1．明确试验内容，了解设计要求。2．复习相关轴结构设计和轴承组合设计内容和方法。3．构思轴系结构方案(1)依据齿轮类型选择滚动轴承型号。(2)确定支承轴向固定方法(两端固定；一端固定、一端游动)。(3)依据齿轮圆周速度(高、中、低)确定轴承润滑方法(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法(毡圈、皮碗、油沟等)。(5)考虑轴上零件定位和固定，轴承间隙调整等问题。(6)绘制轴系结构方案示意图。4．组装轴系部件依据轴系结构方案，从试验箱中选择适宜零件并组装成轴系部件、检验所设计组装轴系结构是否正确。5．绘制轴系结构草图。6．将全部零件放入试验箱内要求位置。7．写出试验汇报。五、参考结构图六、时间安排1、学生选择题目进行轴系初步设计课下进行，2小时；2、现场搭接轴系结构，依据搭接正确轴系改图，2小时；3、画出正确结构装配图，课后进行，2小时。七、试验作业撰写试验汇报、上交绘制轴系结构装配图。八、问题思索1、轴为何做成阶梯形状，哪些部位叫做轴颈、轴头、轴身或轴肩，它们尺寸是怎样确定，轴各段过渡部位结构应注意什么？2、轴系中是否采取了卡圈、档圈、紧定螺钉、压板、定位套筒等零件，它们作用是什么，结构形状有何特点？3、轴承采取什么类型，它们部署和安装方法有什么特点，轴承锁紧和固定是什么结构，怎样调整轴承间隙及轴承轴向位置？4、轴系采取什么密封装置，为何？5、轴上传动件及轴承采取什么润滑方法，是否在轴承里恻采取了挡油环，它作用是什么？6、轴系各零件材料是什么？（如测绘模型样品，则要求选定各零件材料）第二部分液气压传动和控制试验五油路认识试验（必做）一、试验目标了解油路组成，建立起实际油路感性认识，了解在回路中多种液压元件作用及使用方法。了解JSX—A型液压综合试验台组成，熟悉其操作方法，为以后试验做准备。二、试验装置JSX—A型液压综合试验台是依据“液压传动”等课程学生分组设计试验要求而设计，其多种液压元件基础上全部由透明有机玻璃，并按实物大小制作而成，所以能仔细观察各液压元件内工作状态。本试验台正面竖立了一块充满直径6毫米定位孔矩阵试验工作板，每个液压元件全部有两个长20毫米定位销，试验时可将所需液压元件插入试验板上。试验台桌面右边为“电气控制操作台”。操作台左边FU为直流24V电磁阀电源保险管，“电源”为总电源开关，按下开关，按钮开关红色指示灯亮，同时电压表指示为25—30V，说明控制部分基础正常。三、试验步骤1、步骤首先按试验要求合理、正确部署油路（图1）。打开总阀转阀，使油泵无负载。开启“油泵”开关，油泵开启，再把总阀溢流阀全部打开，然后关闭总阀转阀，使油泵油从溢流阀溢出，此时油泵仍在无负载情况下运转，总阀上压力表指针指向零。慢慢地调整总阀溢流阀，使压力慢慢地升高，最高压力Pmax≤1mPa（总阀上压力表读出），以后即可操作液压回路。按图1部署好回路后，回路半自动循环，快进：1DT通电，其它断电。油泵（1）油→电磁阀（4）P口→A口→油缸无杆。油缸有杆腔油→电磁阀（4）B口→T口→电磁阀（5）→油池。工进：快进终点1×K发出讯号，1DT、3DT通点，其它断电。油缸有杆腔油→电磁阀（4）B口→T口→节流阀→油池。工进终点2×K发出讯号，2DT通电，其它断电。油泵（l）油→电磁阀（4）P口→B口→油缸有杆腔油。油缸无杆腔油→电磁阀（4）A口→T口→电磁阀（5）→油池。卸载：4DT通电。油泵（1）油→电磁阀（3）→油池。系统压力由溢流阀（2）调定。快速接头装拆：快速接头结构图2所表示。拆时：一手捏住接头体（2），将其用力和接头体（10）顶住，另一手捏住外套（6），将其克服弹簧（7）弹簧力往接头体（2）方向用力拉至让出钢球（8），然后将接头体（2）往相反方向拉出即可。装时：一手捏住外套（6），将其克服弹簧（7）弹簧力往接头体（2）方向用力拉至让出钢球（8），另一手将接头体插入接头体（10），待钢球（8）落入接头体（10）槽内，松开外套（6），弹簧（7）将其往接头体（10）方向推，直至碰到弹簧卡圈（9）。流量计安装和使用：按图1重新组合，将油泵（1）出口直接接入节流阀（6）进口（原接电磁阀（4）T口），节流阀（6）出口（原接油池）联接流量计入口，安装完成后关闭节流阀（6），待油泵开启后，将溢流阀压力调至0.2mPa，然后慢慢地打开节流阀（6），以免忽然开路，造成浮子急骤上升击损锥管。2、注意事项：a、漏油：检验接头是否拧紧，快速接头是否插好，密封圈是否损坏或变形。b、油缸爬行：油中混入空气，可将油缸上腔放气阀打开（逆时针旋转），然后将油缸往返运转数次，待爬行现象消除后，将放气阀关闭（顺时针旋转）。c、管路不通油：第一，管路接错，将其纠正；第二，油不清洁，更换油；第三，管接头堵塞，尤其是快速接头两端挡圈（1）处堵塞（见图2），必需清洗接头。d、滑阀卡死：第一，油温过高，待油温降低后再开启，第二，油液不清洁，污物卡住阀芯，必需更换油液，并将阀拆开清洗。e、尤其注意试验时间不能太长，因油温升高后，不一样材料膨胀系数不一样，易使阀芯卡死，所以应使油温下降后再重新试验。f、压力表冲坏后即时更换。g、电气控制部分注意事项：第一、假如输出直流电压低于20伏，可能使液压阀不动作，应检验负载是否超5个阀，市电电压是否太低。第二、假如某一阀不动作，应检验直流电源驱动线插头接线是否松脱，并立即焊好。第三、假如试验台两侧任一插孔无直流电压（20伏一25伏）输出，应检验插孔联线是否松脱，应立即焊好。第四、如两侧全部插孔无直流电压输出，应检验控制台上直流电源保险管是否熔断，应以一样大小更换。第五、维护及修理时，应先断开三相电源，注意安全。四、试验汇报分析回路快进、工进、快退和卸载四种状态时油液流动旅程，并绘制对应油路图。试验六压力控制回路设计模拟试验（选做）一、试验目标经过对压力控制回路设计和实际操作，掌握这类液压基础回路组成、工作原理和特征。二、试验装置本试验在JSX—A型液压综合试验台上进行，油路由同学自行设计。三、原理压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统整体或某一部分压力，以满足液压实施元件对力或转矩要求回路。这类回路包含调压、减压、增压、卸荷和平衡等多个回路。（1）调压回路调压回路功用是使液压系统整体或部分压力保持恒定或不超出某个数值。在定量泵系统中，液压泵供油压力能够经过滋流阀来调整。在变量泵系统中，用安全阀来限定系统最高压力。（2）减压回路减压回路功用是使液压系统中某一部分油路含有较低稳定压力。（3）增压回路当液压系统中某一支路需要压力较高但流量不大压力油，若采取高压泵不经济或根本没有这么高压力液压泵时，能够采取增压回路。（4）卸荷回路卸荷回路功用是在液压泵不停止转动时，使其输出流量在压力很低情况下流回油箱，以降低功率损耗，降低系统发烧，延长泵和电动机寿命。这种卸荷方法称为压力卸荷。（5）平衡回路平衡回路功用，在于实施机构不工作时，不至于因受负载重力作用而使实施机构自行下落。四、试验要求按自己设计液压油路图连接油路，老师检验无误后开始试验，在试验过程中具体统计油路工作情况，试验结束后，关闭总电源。五、试验汇报画出自己设计液压油路图，分析油路工作过程及工作特征，指出油路含有优点和存在不足。试验七速度控制回路设计模拟试验（选做）一、试验目标经过对速度控制回路设计和实际操作，掌握这类液压基础回路组成、工作原理和特征。二、试验装置本试验在JSX—A型液压综合试验台上进行，油路由同学自行设计。三、试验原理液压传动系统中速度控制回路包含调整液压实施元件速度调速回路，使之取得快速运动快速运动回路，和工作进给速度和工作进给速度之间速度换接回路等。调速是为了满足液压实施元件对工作速度要求，关键有以下多个回路：（1）节流调速回路节流调速回路工作原理是经过改变回路中流量控制元件（节流阀和调速阀）通流截面积大小来控制流入实施元件或自实施元件流出流量，以调整其运动速度。依据流量阀在回路中位置不一样，分为进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种回路。前两种调速回路因为在工作中回路供油压力不随负载改变而改变，故又称为定压式节流调速回路；而旁路节流调速回路中，因为回路供油压力随负载改变而改变，故又称为变压式节流调速回路。（2）容积调速回路容积调速回路是用改变泵或马达排量来实现调速。关键优点是没有节流损失和溢流损失，所以效率高，油液温升小，适适用于高速、大功率调速系统。缺点是变量泵和变量马达结构较复杂，成本较高。依据油路循环方法，容积调速回路能够分为开式回路或闭式回路。在开式回路中，液压泵从油箱吸油，实施元件回油直接回油箱。这种回路结构简单，油液在油箱中能得到充足冷却，但油箱体积较大，空气和脏物易进入回路。在闭式回路中，实施元件回油直接和泵吸油腔连接，结构紧凑，空气和脏物不易进入回路，但油液冷却条件差，需附设辅助泵补油、冷却和换油等。（3）容积节流调速回路容积节流调速回路采取压力赔偿型变量泵供油，用流量控制阀调整进入或流出液压缸流量来调整其运动速度，并使变量泵输油量自动地和液压缸所需流量相适应。这种调速回路没有溢流损失，效率较高，速度稳定性也比容积调速回路好，常见在速度范围大、中小功率场所。（4）快速运动回路快速运动回路又称增速回路，其功用在于使液压实施元件取得所需高速，缩短机械空程运动时间，以提升系统工作效率。实现快速运动随方法不一样可有多个结构方案。四、试验要求按自己设计液压油路图连接油路，老师检验无误后开始试验，在试验过程中具体统计油路工作情况，试验结束后，关闭总电源。五、试验汇报画出自己设计液压油路图，分析油路工作过程及工作特征，指出油路含有优点和存在不足。试验八方向控制回路设计模拟试验（选做）一、试验目标经过对方向控制回路设计和实际操作，掌握这类液压基础回路组成、工作原理和特征。二、试验装置本试验在JSX—A型液压综合试验台上进行，油路由同学自行设计。三、试验原理方向控制回路用来控制液压系统各油路中液流接通、切断或变向，从而使各实施元件按需要对应地实现起动、停止或换向等一系列动作。这类控制回路有换向回路、锁紧回路等。（1）换向回路对换向回路基础要求是：换向可靠、灵敏而又平稳，换向精度适宜。换向过程通常可分为三个阶段：实施元件减速制动，暂短停留和反向起动。这一过程是经过换向阀阀心和阀体之间位置变换来