機械設計指導書.doc

機械基礎實驗學習指導書II（機械設計部分）主編 蔣全勝二O一三年八月目 錄實驗須知3實驗一 典型機構演示5實驗二 軸系結構測繪實驗13實驗三 減速器拆裝實驗16實驗四 減速器的拆裝與結構分析18實驗五 帶傳動的滑動與效率實驗21實驗六 機械傳動系統(tǒng)創(chuàng)新綜合實驗25實 驗 須 知為了培養(yǎng)學生嚴肅認真和一絲不茍的工作作風，保證教學實驗順利進行，達到實驗教學的要求和目的，每個學生應做到如下幾點：一、做好實驗前的準備工作：1、認真預習實驗指導書，并復習教材中的有關內(nèi)容，明確本次實驗的目的、方法和步驟。2、根據(jù)實驗所要求的內(nèi)容結合所學有關理論知識，弄清楚與本次實驗有關的基本原理。3、對實驗中所用到的儀器、設備和工具有一定的了解，規(guī)定學生自備的物品一定要準備齊。4、除了解實驗指導書中規(guī)定的實驗方案外，亦可多設想其它方案。二、遵守實驗室的規(guī)章制度：1、實驗時應嚴肅認真，保持安靜和整潔，不準亂拋紙屑，不準隨地吐痰，嚴禁吸煙。2、愛護儀器和設備，嚴格遵守操作規(guī)程，如發(fā)現(xiàn)故障應及時報告。3、凡與本次實驗無關的儀器與設備切勿任意動用。4、實驗完畢，應將設備及儀器擦拭干凈，并恢復到原來正常狀態(tài)。三、認真做好實驗：1、認真聽好指導老師對本次實驗的講解，實驗時，應有嚴格科學作風，認真細致地按照實驗指導書中所要求的實驗方法和步驟進行。2、對于帶電或貴重的儀器及設備，在接電或布置后，應請指導老師檢查，檢查通過后，才能開始實驗。3、在實驗過程中，應密切注意觀察實驗現(xiàn)象，記錄下全部所需測量數(shù)據(jù)，隨時進行分析，若發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，應及時總結。4、實驗是培養(yǎng)學生動手操作技能的重要環(huán)節(jié)，因此每個學生都必須自己動手，完成所有的實驗環(huán)節(jié)。5、實驗所測的數(shù)據(jù)和圖表，應以實事求是的科學態(tài)度，當場記錄清楚，不要拼湊和抄襲，所得結果交指導老師審閱認可后可才能離開實驗室，若不符合實驗要求應重做。6、學生在完成規(guī)定實驗項目后，如果希望觀察一些與本實驗有關的其它現(xiàn)象，或用另外方案來進行測試，經(jīng)老師同意可以進行。四、實驗報告的一般內(nèi)容與要求：實驗報告是實驗的總結，通過書寫實驗報告，可以提高學生的分析能力，因此每個學生必須獨立完成實驗報告，并要求學生對每個實驗應該做到原理清楚，方法正確，數(shù)據(jù)準備可靠，會簡單處理和分析測試數(shù)據(jù)。要有自己的觀點和見解，并加以討論，實驗報告要求書寫工整。一般實驗報告應具有下列基本內(nèi)容：1、實驗名稱、實驗日期、實驗者及同組人員。2、實驗所用的儀器和設備的名稱、型號（及編號），精度及量程等。3、實驗目的、原理、方法及步驟簡述。4、實驗數(shù)據(jù)及其處理：實驗數(shù)據(jù)應包括全部的測量原始數(shù)據(jù)，并注明測量單位，最好以表格形式，列出數(shù)據(jù)的運算過程，進行數(shù)據(jù)處理和誤并分析。5、討論及實驗心得體會：根據(jù)實驗所得到的結果及實驗中觀察到的現(xiàn)象，結合基本原理進地分析討論。如實驗對象有理論解，則希望能與理論結果進行比較，最后寫出心得體會。6、提出建議和期望：通過實驗課教學實踐，根據(jù)自己的收獲，客觀地進行評價，或提出建議和期望。五、實驗成績1、根據(jù)學生參加實驗的態(tài)度和表現(xiàn)，在老師審閱報告的基礎上，按優(yōu)秀、良好、中等、及格、不及格五級評定實驗成績。2、未完成所規(guī)定的實驗或實驗成績不及格者，應補做或重做實驗，否則不準參加本課程的期終考試。3、本課程的成績，按每次實驗成績累積計入總評成績。實驗一：典型機構演示一、 實驗目的1. 初步了解機械設計課程所研究的各種常用零件的結構、類型、特點及應用。2. 了解各種標準零件的結構形式及相關的國家標準。3. 了解各種傳動的特點及應用。4. 了解各種常用的潤滑劑及相關的國家標準。5. 增強對各種零部的結構及機器的感性認識。二、 實驗原理及說明學生們通過對實驗指導書的學習及“機械零件陳列柜”中的各種零件的展示，實驗教學人員的介紹，答疑及同學的觀察去認識機器常用的基本零件，使理論與實際對應起來，從而增強同學對機械零件的感性認識。并通過展示的機械設備、機器模型等，使學生們清楚知道機器的基本組成要素機械零件。三、 實驗儀器序 號名 稱主要用途1各種機械零件模型2教學掛圖3機械零件陳列柜4 示教板四、 實驗內(nèi)容和步驟機械零件現(xiàn)場教學實驗內(nèi)容：機械零件陳列室內(nèi)，展出十柜各種典型機械零件，實際上是一部實的教材，所陳列典型零件為了觀察方便有的進行了剖切，并配有文字，圖表說明，主要內(nèi)容有：第一柜：螺紋聯(lián)接與應用第二柜：鍵、花鍵、無鍵、銷、鉚、焊、膠接第三柜：帶傳動第四柜：鏈傳動第五柜：齒輪傳動第六柜：蝸桿傳動第七柜：滑動軸承與潤滑密封第八柜：滾動軸承與裝置設計第九柜：軸的分析與設計第十柜：聯(lián)軸器與離合器(一) 螺紋聯(lián)接螺紋聯(lián)接是利用螺紋零件工作的，主要用作緊固零件?；疽笫潜ＷC聯(lián)接強度及聯(lián)接可靠性，同學們應了解如下內(nèi)容：1. 螺紋的種類：常用的螺紋主要有普通螺紋、米制錐螺紋、管螺紋、梯形螺紋、矩形螺紋和鋸齒螺紋。前三種主要用于聯(lián)接，后三種主要用于傳動。除矩形螺紋外，都已標準化。除管螺紋保留英制外，其余都采用米制螺紋。2. 螺紋聯(lián)接的基本類型：常用的有普通螺栓聯(lián)接，雙頭螺柱聯(lián)接、螺釘聯(lián)接及緊定螺釘聯(lián)接。除此之外，還有一些特殊結構聯(lián)接。如專門用于將機座或機架固定在地基上的地腳螺栓聯(lián)接，裝在大型零部件的頂蓋或機器外殼上便于起吊用的吊環(huán)螺釘聯(lián)接及應用在設備中的T型槽螺栓聯(lián)接等。3. 螺紋聯(lián)接的防松：防松的根本問題在于防止螺旋副在受載時發(fā)生相對轉動。防松的方法，按其工作原理可分為摩擦防松、機械防松及鉚沖防松等。摩擦防松簡單、方便，但沒有機械防松可靠。對重要聯(lián)接，特別是在機器內(nèi)部的不易檢查的聯(lián)接，應采機械防松。常見的摩擦防松方法有對頂螺母，彈簧墊圈及自鎖螺母等；機械防松方法有開口銷與六角開槽螺母、止動墊圈及串聯(lián)鋼絲等；鉚沖防松主要是將螺母擰緊后把螺栓未端伸出部分鉚死，或利用沖頭在螺栓未端與螺母的旋合處打沖，利用沖點防松。4. 提高螺紋聯(lián)接強度的措施1) 受軸向變載荷的緊螺栓聯(lián)接，一般是因疲勞而破壞。為了提高疲勞強度，減小螺栓的剛度，可適當增加螺栓長度，或采用腰狀桿螺栓與空心螺栓。2) 不論螺栓聯(lián)接的結構如何，所受的拉力都是通過螺栓和螺母的螺紋牙相接觸來傳遞的，由于螺栓和螺母的剛度與變形的性質不同，各圈螺紋牙上的受力也是不同的。為了改善螺紋牙上的載荷分布不均程度，常用懸置螺母或采用鋼絲螺套來減小螺栓旋合段本來受力較大的幾圈螺紋牙的受力面。3) 為了提高螺紋聯(lián)連強度，還應減小螺栓頭和螺栓桿的過渡處所產(chǎn)生的應力集中。為了減小應力集中的程度，可采用較大的過渡圓角和卸載結構。在設計、制造和裝配上應力求避免螺紋聯(lián)接產(chǎn)生附加彎曲應力，以免降低螺栓強度；4) 再就是采用合理的制造工藝方法，來提高螺栓的疲勞強度。如采用冷鐓螺栓頭部和滾壓螺紋的工藝方法或用采用表面氮化、氰化、噴丸等處理工藝都是有效方法。5) 在掌握上述內(nèi)容，通過參觀螺紋聯(lián)接展柜，同學應區(qū)分出：什么是普通螺紋、管螺紋、梯形螺紋和鋸齒螺紋；能認識什么是普通螺紋、雙頭螺紋、螺釘及緊定螺釘聯(lián)接；能認識摩擦防松與機械防松的零件；了解聯(lián)接螺栓的光桿部分做得比較細的原因是什么等問題。(二) 標準聯(lián)接零件標準聯(lián)接零件一般是由專業(yè)企業(yè)按國標（GB）成批生產(chǎn)，供應市場的零件。這類零件的結構形式和尺寸都已標準化，設計時可根據(jù)有關標準選用。通過實驗學生們要能區(qū)分螺栓與螺釘；能了解各種標準化零件的結構特點，使用情況；了解各類零件有那些標準代號，以提高學生們對標準化意識。1. 螺栓：一般是與螺母配合使用以聯(lián)接被聯(lián)接零件，無需在被聯(lián)接的零件上加工螺紋，其聯(lián)接結構簡單，裝拆方便，種類較多，應用最廣泛。其國家標準有：GB57825786六角頭螺栓、GB31.131.3六角頭帶孔螺栓、GB8方頭螺栓、GB27六角頭鉸制孔用螺栓、GB37 T形槽用螺栓、GB799地腳螺栓及GB897900雙頭螺栓等。2. 螺釘：螺釘聯(lián)接不用螺母，而是緊定在被聯(lián)接件之一的螺紋孔中，其結構與螺栓相同，但頭部形狀較多以適應不同裝配要求。常用于結構緊湊場合。其國家標準有：GB65開槽圓柱頭螺釘；GB67開槽盤頭螺釘；GB68開槽沉頭螺釘；GB818十字槽盤頭螺釘；GB819十字槽沉頭螺釘；GB820十字槽半沉頭螺釘；GB70內(nèi)六角圓柱頭螺釘；GB71開槽錐端緊定螺釘；GB73開槽平端緊定螺釘；GB74開槽凹端緊定螺釘；GB75開槽長圓柱端緊定螺釘；GB834滾花高頭螺釘；GB7780各種內(nèi)六角緊定螺釘；GB8386各類方頭緊定螺釘；GB845847各類十字自攻螺釘；GB52825284各類開槽自攻螺釘；GB65606561各類十字頭自攻鎖緊螺釘；GB825吊環(huán)螺釘?shù)取?. 螺母：螺母形式很多，按形狀可分為六角螺母、四方螺母及圓螺母；按聯(lián)接用途可分為普通螺母，鎖緊螺母及懸置螺母等。應用最廣泛的是六角螺母及普通螺母。其國家標準有：GB61706171、GB61756176 1型及2型A、B級六角螺母；GB41 1型C級螺母；GB6172A、B級六角薄螺母；GB6173A、B六角薄型細牙螺母；GB6178、GB6180 1、2型A、B級六角開槽螺母；GB9457、GB9458 1、2型，A、B級六角開槽細牙螺母；GB56六角厚螺母；GB6184六角鎖緊螺母；GB39方螺母；GB806滾花高螺母；GB923蓋形螺母；GB805扣緊螺母；GB812、GB810圓螺母及小圓螺母；GB62蝶形螺母等。4. 墊圈：墊圈種類有平墊、彈簧墊及鎖緊墊圈等。平墊圈主要用于保護被聯(lián)接件的支承面，彈簧及鎖緊墊圈主要用于摩擦和機械防松場合，其國家標準有：GB97.197.2、GB9596、GB848、GB5287各類大、小及特大平墊圈；GB852工字鋼用方斜墊圈；GB853槽鋼用方斜墊圈；GB861.1及GB862.1內(nèi)齒、外齒鎖緊墊圈；GB93、GB7244、GB859各種類彈簧墊圈；GB854855單耳、雙耳止動墊圈；GB856外舌止動墊圈；GB858圓螺母止動墊圈。5. 擋圈：常用于軸端零件固定之用。其國家標準有：GB891892螺釘、螺栓緊固軸端擋圈；GB893.1893.2A型B型孔用彈性擋圈；GB894.1894.2A型B型軸用彈性擋圈；GB895.1895.2孔用、軸用鋼絲擋圈；GB886軸肩擋圈等。(三) 鍵、花鍵及銷聯(lián)接1. 鍵聯(lián)接：鍵是一種標準零件，通常用來實現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉矩，有的還能實現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動的導向。其主要類型有：平鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。各類鍵使用的場合不同，鍵槽的加工工藝也不同?？筛鶕?jù)鍵聯(lián)接的結構特點，使用要求和工作條件來選擇，鍵的尺寸則應符合標準規(guī)格和強度要求來取定。其國家標準有：GB10961099各類普通平鍵、導向鍵及各類半圓鍵；GB15631566各類楔鍵、切向鍵及薄型平鍵等。2. 花鍵聯(lián)接：花鍵聯(lián)接是由外花鍵和內(nèi)花鍵組成。適用于定心精度要求高、裁荷大或經(jīng)?；频穆?lián)接?；ㄦI聯(lián)接的齒數(shù)、尺寸，配合等均按標準選取，可用于靜聯(lián)接或動聯(lián)接。按其齒形可分為矩形花鍵（GB1144）和漸線形花鍵（GB3478.1），前一種由于多齒工作，承載能力高、對中性好、導向性好、齒根較淺、應力集中較小、軸與轂強度削弱小等優(yōu)點，廣泛應用在飛機、汽車、拖拉機、機床及農(nóng)業(yè)機械傳動裝置中；漸形線花鍵聯(lián)接，受載時齒上有徑向力，能起到定心作用，使各齒受力均勻，強度、壽命長等特點，主要用于載荷較大、定心精度要求較高以及尺寸較大的聯(lián)接。3. 銷聯(lián)接：銷主要用來固定零件之間的相對位置時，稱為定位銷，它是組合加工和裝配時的重要輔助零件；用于接接時，稱為聯(lián)接銷，可傳遞不大的載荷；作為安全裝置中的過載剪斷元件時，稱為安全銷。4. 銷有多種類型，如圓錐銷、槽銷、銷軸和開口銷等，這些均已標準化，主要國標代號有：GB119、GB20、GB878、GB879、GB117、GB118、GB881、GB877等。各種銷都有各自的特點，如：圓柱銷多次拆裝會降低定位精度和可靠性；錐銷在受橫向力時可以自鎖，安裝方便，定位精度高，多次拆裝不影響定位精度等。以上幾種聯(lián)接，通過展柜的參觀同學們要仔細觀察其結構，使用場合，并能分清和認識以上各類零件。(四) 機械傳動機械傳動有螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒傳動及蝸桿傳動等。各種傳動都有不同的特點和使用范圍，這些傳動知識同學們在學習“機械設計”課程中都有要詳細講授。在這里主要通過實物觀察，增加同學們對各種機械傳動知識的感性認識，為今后理論學習及課程設計打下良好基礎。1. 螺旋傳動：螺旋傳動是利用螺紋零件工作的，作為傳動件要求保證螺旋副的傳動精度，效率和磨損壽命等。其螺紋種類有矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒螺紋等。按其用途可分傳力螺旋、傳導螺旋及調整螺旋三種；按摩擦性質不同可分為滑動螺旋、滾動螺旋及靜壓螺旋等。滑動螺旋常為半干摩擦，摩擦阻力大、傳動效率低（一般為3060%）；但其結構簡單，加工方便，易于自鎖，運轉平穩(wěn)，但在低速時可能出現(xiàn)爬行；其螺紋有側向間隙，反向時有空行程，定位精度和軸向剛度較差，要提高精度必須采用消隙機構；磨損快。滑動螺旋應用于傳力或調整螺旋時，要求自鎖，常采用單線螺紋；用于傳導時，為了提高傳動效率及直線運動速度，常采用多線螺紋（線數(shù)n=34）。滑動螺旋主要應用于金屬切削機床進給；分度機構的傳導螺紋，摩擦壓力機及千斤頂?shù)膫鲃?。滾動螺旋因螺旋中含有滾珠或滾子，在傳動時摩擦阻力小，傳動效率高（一般在90%以上）；起動力矩小，傳動靈活、工作壽命長等優(yōu)點，但結構復雜制造較難；滾動螺旋具有傳動可逆性（可以把旋轉動變?yōu)橹本€運動，也可把直線運動變成轉運動），為了避免螺旋副受載時逆轉，應設置防止逆轉的機構；其運轉平穩(wěn)，起動時無顫動，低速時不爬行；螺母與螺桿經(jīng)調整預緊后，可得到很高的定位精度（6m/0.3m）和重復定位精度（可達12m），并可提高軸的剛度；其工作壽命長、不易發(fā)生故障，但抗沖擊性能較差。主要用在金屬切削精密機床和數(shù)控機床、測試機械、儀表的傳導螺旋和調整螺旋及起重、升降機構和汽車、拖拉機轉向機構的傳力螺旋；飛機、導彈、船舶、鐵路等自控系統(tǒng)的傳導和傳力螺旋上。靜壓螺旋是為了降低螺旋傳動的摩擦，提高傳動效率，并增強螺旋傳動的剛性的抗振性能，將靜壓原理應用于螺旋傳動中，制成靜壓螺旋。因為靜壓螺旋是液體摩擦，摩擦阻力小，傳動效率高（可達99%），但螺母結構復雜；其具有傳動的可逆性，必要時應設置防止逆轉的機構；工作穩(wěn)定，無爬行現(xiàn)象；反向時無空行程，定位精度高，并有較高軸向剛度；磨損小及壽命長等特點。使用時需要一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定、有精濾裝置的供油系統(tǒng)。主要用于精密機床進給，分度機構的傳導螺旋。2. 帶傳動：是帶被張緊（預緊力）而壓在兩個帶輪上，主動輪帶輪通過摩擦帶動帶以后，再通過摩擦帶動從動帶輪轉動。它具有傳動中心距大、結構簡單、超載打滑（減速）等特點。常有平帶傳動、V型帶傳動，多楔帶及同步帶傳動等。平帶傳動結構最簡單，帶輪容易制造。在傳動中心距較大的情況下應用較多；V型帶為一整圈，無接縫，故質量均勻，在同樣張緊力下，V型帶較平帶傳動能產(chǎn)生更大的摩擦力，再加上傳動比較大、結構緊湊，并標準化生產(chǎn)，因而應用廣泛；多楔帶傳動兼有平帶和V型帶傳動的優(yōu)點，柔性好、摩擦力大、能傳遞的功率大，并能解決多根V型帶長短不一使各帶受力不均勻的問題。主要用于傳遞功率較大而結構要求緊湊的場合，傳動比可達10，帶速可達40m/s。同步帶是沿縱向制有很多齒，帶輪輪面也制有相應齒，它是靠齒的嚙合進行傳動，可使帶與輪的速度一致等特點。3. 鏈傳動：是由主動鏈輪齒帶動鏈以后，又通過鏈帶動從動鏈輪，屬于帶有中間撓性件的嚙合傳動。與屬于摩擦傳動的帶傳動相比，鏈傳動無彈性滑動和打滑現(xiàn)象，能保持準確的平均傳動比，傳動效率高。按用途不同可分為傳動鏈傳動、輸送鏈傳動和起重鏈傳動。輸送鏈和起重鏈主要用在運輸和起重機械中，而在一般機械傳動中，常用的傳動鏈。傳動鏈有短節(jié)距精密滾子鏈（簡稱滾子鏈），齒形鏈等。在滾子鏈中為使傳動平穩(wěn)，結構緊湊，宜選用小節(jié)距單排鏈，當速度高、功率大時則選用小節(jié)距多排鏈。齒形鏈又稱無聲鏈，它是由一級帶有兩個齒的鏈板左右交錯并列鉸鏈而成。齒形鏈設有導板，以防止鏈條在工作時發(fā)生側向竄動。與滾子鏈相比，齒形鏈傳動平穩(wěn)、無噪聲、承受沖擊性能好、工作可靠。鏈輪是鏈傳動的主要零件，鏈輪齒形已標準化(GB1244、GB10855)鏈輪設計主要是確定其結構尺寸，選擇材料及熱處理方法等。4. 齒輪傳動：齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，型式多、應用廣泛。其主要特點是：效率高、結構緊湊、工作可靠、傳動比穩(wěn)定等?？勺龀砷_式、半開式及封閉式傳動。失效形式主要有輪齒折斷、齒面點銹、齒面磨損、齒面膠合及塑性變形等。常用的漸開線齒輪有直齒圓柱齒輪傳動、斜齒圓柱齒輪傳動、標準錐齒齒輪傳動、圓弧齒圓柱齒傳動等。齒輪傳動嚙合方式有內(nèi)嚙合、外嚙合、齒輪與齒條嚙合等。參觀時一定要了解各種齒輪特征，主要參數(shù)的名稱及幾種失效形式的主要特征，使實驗在真正意義上的與理論教學上產(chǎn)生互補作用。5. 蝸桿傳動：蝸桿傳動是在空間交錯的兩軸間傳遞運動和動力的一種傳動機構，兩軸線交錯的夾角可為任意角，常用的為90。蝸桿傳動有下述特點：當使用單頭蝸桿（相當于單線螺紋）時，蝸桿旋轉一周，蝸輪只轉過一個齒距，因此能實現(xiàn)大傳動比。在動力傳動中，一般傳動比i=580；在分度機構或手動機構 的傳動中，傳動比可達300；若只傳遞運動，傳動比可達1000。由于傳動比大，零件數(shù)目又少，因而結構很緊湊。在傳動中，蝸桿齒是連續(xù)不斷的螺旋齒，與蝸輪嚙合是逐漸進入與逐漸退出，故沖擊載荷小，傳動平衡，噪聲低；但當蝸桿的螺旋線升角小于嚙合面的當量摩擦角時，蝸桿傳動便具有自鎖；再就是蝸桿傳動與螺旋傳動相似，在嚙合處的有相對滑動，當速度很大，工作條件不夠良好時會產(chǎn)生嚴重摩擦與磨損，引起發(fā)熱，摩擦損失較大，效率低。根據(jù)蝸桿形狀不同，分為圓柱蝸桿傳動，環(huán)面蝸桿傳動和錐面蝸桿傳動。通過實驗同學應了解蝸桿傳動結構及蝸桿減速器種類和形式。(五) 軸系零、部件1. 軸承：軸承是現(xiàn)代機器中廣泛應用的部件之一。軸承根據(jù)摩擦性質不同分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。滾動軸承由于摩擦系數(shù)小，起動阻力小，而且它已標準化(標準代號有：GB /T281、GB/T276、GB/T288、GB/T292、GB/T285、GB/T5801、GB/T297、GB/T301及GB/T4663、GB/T5859等)，選用，潤滑、維護都很方便，因此在一般機器應用較廣。滑動軸承按其承受載荷方向的不同分為徑向滑動軸承和止推軸承；按潤滑表面狀態(tài)不同又可分為液體潤滑軸承、不完全液體潤滑軸承及無潤滑軸承(指工作時不加潤滑劑)；根據(jù)液體潤滑承載機理不同，又可分為液體動力潤滑軸承(簡稱液體動壓軸承)和液體靜壓潤滑軸承(簡稱液體靜壓軸承)。軸承理論課程，將詳細講授機理、結構、材料等，并且還有實驗與之相配合，這次實驗同學們主要要了解各類，各種軸承的結構及特征，擴大自己的眼界。2. 軸：軸是組成機器的主要零件之一。一切作回轉運動的傳動零件(如齒輪、蝸輪等)，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。軸的主要功用是支承回轉零件及傳遞運動和動力。按承受載荷的不同，可分為轉軸、心軸和傳動軸三類；按軸線形狀不同，可分為曲軸和直軸兩大類，直軸又可分為光軸和階梯軸。光軸形狀簡單，加工容易，應力集中源少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸正好與光軸相反。所以光軸主要用于心軸和傳動軸，階梯軸則常用于轉軸；此外，還有一種鋼絲軟軸(撓性軸)，它可以把回轉運動靈活地傳到不開敞的空間位置。軸的失效形式主要是疲勞斷裂和磨損。防止失效的措施是：從結構設計上力求降低應力集中(如減小直徑差，加大過渡圓半徑等，可詳看實物)再就是提高軸的表面品質，包括降低軸的表面粗糙度，對軸進行熱處理或表面強化處等。軸上零件的固定，主要是軸向和周向固定。軸向固定可采用軸肩、軸環(huán)、套筒、擋圈、圓錐面、圓螺母、軸端擋圈、軸端擋板、彈簧擋圈、緊定螺釘方式；周向固定可采用平鍵、楔鍵、切向鍵，花鍵、圓柱銷、圓錐銷及過盈配合等聯(lián)連方式。軸看似簡單，但軸的知識，內(nèi)容都比較豐富，完全掌握是很不容易。只有通過理論學習及實踐知識的積累(多看、多觀察)逐步掌握。(六) 彈簧彈簧是一種彈性元件，它可以在載荷作用產(chǎn)生較大的彈性變形。在各類機械中應用十分廣泛。主要應用于：1. 控制機構的運動，如制動器、離合器中的控制彈簧，內(nèi)燃機氣缸的閥門彈簧等。2. 減振和緩沖，如汽車、火車車廂下的減振簧，及各種緩沖器用的彈簧等。3. 儲存及輸出能量，如鐘表彈簧，槍內(nèi)彈簧等。4. 測量力的大小，如測力器和彈簧秤中的彈簧等。彈簧的種類比較多，按承受的載荷不同可分為拉伸彈簧、壓縮彈簧、扭轉彈簧及彎曲彈簧四種；按形狀不同又可分為螺旋彈簧、環(huán)形彈簧、碟形彈簧、板簧和平面渦卷彈簧等，觀看時要看清各種彈簧的結構、材料，并能與名稱對應起來。(七) 潤滑劑及密封1) 潤滑劑：在摩擦面間加入潤滑劑不僅可以降低摩擦，減輕磨損，保護零件不遭銹蝕，而且在采用循環(huán)潤滑時還能起到散熱降溫的作用。由于液體的不可壓縮性，潤滑油膜還具有緩沖、吸振的能力。使用膏狀潤滑脂，既可防止內(nèi)部的潤滑劑外泄，又可阻止外部雜質侵入，避免加劇零件的磨損，起到密封作用。潤滑劑可分為氣體、液體，半固體和固體四種基本類型。在液體潤滑劑中應用最廣泛的是潤滑油，包括礦物油、動植物油、合成油和各種乳劑。半固體潤滑劑主要是指各種潤滑脂，它是潤滑油和稠化劑的穩(wěn)定混合物。固體潤油劑是任何可以形成固體膜以減少摩擦阻力的物質，如石墨、三硫化鉬、聚四氟乙烯等。任何氣體都可作為氣體潤滑劑，其中用的最多的是空氣，主要用在氣體軸承中。各類潤滑劑潤滑原理，性能教課中都會講授。液體、半固體潤滑劑，在生產(chǎn)中其成份及各種分類(品種)都是嚴格按照國家有關標準進行生產(chǎn)。學生們不但要了解展柜展出油劑，脂劑各種實物，潤滑方法與潤滑裝置，還應了解其相關國家標準，如潤滑油的粘度等級GB3141標準；石油產(chǎn)品及潤滑劑的總分類GB498標準；潤滑劑GB7631.17631.8標準等。國家標準中油劑共有20大組類、70余個品種，脂劑有14個種類品種等。2) 密封：機器在運轉過程中及氣動、液壓傳動中需潤滑劑、氣、油潤滑、冷卻、傳力保壓等，在零件的接合面、軸的伸出端等處容易產(chǎn)生油、脂、水、氣等滲漏。為了防止這些滲漏，在這些地方常要采用一些密封的措施。但密封方法和類型很多。如填料密封，機械密封、O形圈密封，迷宮式密封、離心密封、螺旋密封等。這些密封廣泛應用在泵、水輪機、閥、壓氣機、軸承、活塞等部件的密封中。學生們在參觀時應認清各類密零件及應用場合。五、 實驗報告指導書中列舉看到的典型機械零件種類，并舉例說明應用范圍。實驗二 軸系結構測繪實驗一、實驗目的通過對實際軸系結構（或模型）的觀察測繪，熟悉并掌握軸系零件結構形狀與功用，工藝要求，尺寸裝配關系，安裝調整以及軸、軸上零件的定位固定方式等，為軸系結構設計學習提供感情認識。二、測繪步驟及要求1、軸系結構分析對所選測繪的軸系實物（或模型）進行觀察分析，明確軸系結構設計需要滿足的要求，軸上各零件結構特點、作用。例如某個零件是如何從結構形狀上、裝配尺寸上和材料上滿足該零件受力、安裝、調整、周向和軸向定位，以及潤滑、密封等要求，可結合回簽實驗報告中的思考題進行觀察分析。2、測量軸系零件尺寸（1）測量精度，一般準確到小數(shù)點后兩位，并要測取零件全部尺寸，否則給后面繪圖帶來困難。（2）對于因拆卸困難或別的原因而難以直接測量的尺寸，允許根據(jù)實物相對大小和結構關系估算出來，或利用有并標準查出尺寸。（3）軸系零件主要配合關系見附錄1。（4）一些特殊零件如斜齒輪，基法向模數(shù)mn，螺旋角的測定參考實驗五的有關內(nèi)容測定和計算。（5）因為軸系內(nèi)圈與軸按工作要求二者需周向固定，采用的是過盈配合或緊過配合的方法。所以，在測量時，軸承取不下來，可記下軸承代號，再由手冊查出寬度，內(nèi)外徑主要參數(shù)，如果在實驗中軸承可以從軸上取下，那是因為實驗中拆裝，測繪方便，已有意識將軸磨小了，已不再是原來的配合狀態(tài)。同學們在測繪時還應在圖紙上標明原來的配合關系。（6）對于支承軸系部件的箱體部分，只要求用雙點劃線畫出與軸承，端蓋等配合的局部，而不必過多測量尺寸。3、繪制軸系結構裝配圖利用測量所得各零件尺寸，對照軸系實物，畫出軸系結構裝配圖一張。圖副及比例自定，一般以3號圖紙大小為宜。要求所繪圖結構合理，裝配關系清楚，按裝配圖要求注明必要的尺寸，如軸孔之間的配合尺寸等。最后填寫標題欄和零件明細表，其格式見附錄II所示。明細表中材料欄的填寫，若系測繪的模型，則要求學生自己選定材料再填入。4、測繪完畢后，將軸系部件復原，放回原處。三、測繪設備及量具實驗設備有軸系結構模型、減速器等。量具有游標卡尺，其它量具自備。四、附錄1、軸上零件用配合關系表：配合零件常 用 配 合軸承內(nèi)圈與軸J6k6m6n6軸了外圈與機座位H7J7齒輪、蝸輪孔與軸（帶鍵）H7h7H7j6H7n6H7K7軸套、擋油環(huán)與軸H7h6E8j6E8k6F9m6輸入、輸出軸（帶鍵）r61、標題欄、明細表格式8箱體1HT20407滾動軸承2208GB276646端蓋2HT20405軸套1A24齒輪軸145M=2mm,Z=223密封圈1毛氈2調整墊片1A31擋油環(huán)2A2序號名稱數(shù)量材料備 注班級比例制圖審批圖號五、實驗報告實驗三 減速器拆裝實驗一、實驗目的1、了解減速器的功能、分類和傳動路線。2、了解減速器中各零件作用、結構形態(tài)及裝配關系。3、了解減速器的潤滑和密封。4、了解減速器的基本要求。二、實驗要求1. 按正確程序拆開減速器，分析減速器結構及各零件功用。2. 測定減速器的主要參數(shù)，繪出傳動示意圖。畫軸系結構裝配圖一張。3. 測量減速器傳動副的齒側間隙及接觸斑點。三、實驗設備及工具齒輪減速器、蝸桿減速器、鋼尺、游標卡尺、內(nèi)、外卡尺、鉛絲、涂料等。四、實驗步驟1. 開箱蓋前先觀察減速器外部形狀，判斷傳動方式、級數(shù)、輸入和輸出軸。并觀察有哪些箱體附件。2. 擰下箱蓋與底座聯(lián)接螺栓及端蓋螺釘，拔出定位銷，借助起蓋螺釘頂起減速器箱蓋。3. 邊拆卸邊觀察，并就箱體形狀，軸系零件的定位的固定，潤滑密封方式，箱體附件（如通氣器、油標、油塞、起蓋螺釘、定位銷等）結構和作用，位置要求和零件材料等進行分析。4. 畫傳動示意圖，測定減速器的主要參數(shù)a、m、Z1、Z2等，測得的參數(shù)或計算得出的參數(shù)記錄于表中。傳動示意圖也應注明必要的參數(shù)。5. 軸系結構測繪軸系結構分析：分析和測繪軸系結構，明確軸系結構設計需要滿足的要求。應了解軸的各部分結構作用，形狀尺寸，它與強度、剛度、加工裝配的關系，軸上各零件的用途、軸承類型、布置、安裝調整方式、軸和軸上零件的定位及固定方法、潤滑和密封等。畫軸系結構裝配圖一張：將測得各零件的定位及固定方法、潤滑和密封等。6. 測量齒側間隙：在兩輪齒之間插入一鉛絲，其厚度稍大于所假設的側隙，轉動齒輪，使兩齒面間的鉛絲被輾壓，然后取出鉛絲，用游標卡尺測出被輾壓后鉛絲的厚度，以檢驗該對齒輪的齒側間隙是否符合JB17983標準的要求。7. 檢查接觸斑點。仔細擦凈每一個輪齒在主動輪34個輪齒上均勻地涂上一薄層涂料（如紅丹油），在從動輪被輕輕制動下，用手轉動主動輪，然后確定從動輪輪齒上接觸斑點的分布情況和尺寸。接觸斑點的大小在齒面展開圖上用百分比計算（下圖一）。圖一 齒面接觸痕跡斑點沿齒長方向：接觸斑點的長度（除去超過模數(shù)值的的斷開的部分C）與工作長度之比，即沿齒高方向，接觸斑點的平均高度和工作高度之比，即檢查是否符合JB標準中所規(guī)定的接觸精度要求。五、思考題1. 試說明減速器各零件的名稱及其作用？2. 試述減速器的拆裝步驟？3. 試以中間軸或低速軸為例，說明軸上零件的周向固定和軸向固定？4. 減速器的齒輪和軸承采用什么方法潤滑？六、實驗報告實驗四：減速器的拆裝與結構分析一、 實驗目的 1. 了解減速器的整體結構及工作要求。2. 了解減速器的箱體零件、軸、齒輪等主要零件的結構及加工工藝。3. 了解減速器主要部件及整機的裝配工藝。4. 了解齒輪、軸承的潤滑、冷卻及密封。5. 通過自己動手拆裝，了解軸承及軸上零件的調整、固定方法，及消除和防止零件發(fā)生干涉的方法。6. 了解拆裝工具與減速器結構設計間的關系，為課程設計做好前期準備。二、 實驗原理及說明在實驗室首先由實驗指導老師對幾種不同類型的減速器現(xiàn)場進行結構分析、介紹，并對其中一種減速器的主要零、部件的結構及加工工藝過程進行分析、講解及介紹。再由學生們分組進行拆裝，指導及輔導老師解答學生們提出的各種問題。在拆裝過程中學生們進一步觀察了解減速器的各零、部件的結構、相互間配合的性質、零件的精度要求、定位尺寸、裝配關系及齒輪、軸承潤滑、冷卻的方式及潤滑系統(tǒng)的結構和布置；輸出、輸入軸與箱體間的密封裝置及軸承工作間隙調整方法及結構等。三、 實驗儀器序 號名 稱主要用途1級、級圓柱齒輪傳動減速器2級蝸桿傳動減速器3活動扳手，螺絲起、木錘、鋼尺等工具四、 實驗內(nèi)容和步驟(一) 觀察外形及外部結構1. 觀察外部附件，分清哪個是起吊裝置，哪個是定位銷、起蓋螺釘、油標、油塞，它們各起什么作用？布置在什么位置？2. 箱體、箱蓋上為什么要設計筋板？筋板的作用是什么，如何布置？3. 仔細觀察軸承座的結構形狀，應了解軸承座兩側聯(lián)接螺栓應如何布置，支承螺栓的凸臺高度及空間尺寸應如何確定？4. 鑄造成型的箱體最小壁厚是多少？如何減輕其重量及表面加工面積？5. 箱蓋上為什么要設置銘牌？其目的是什么？銘牌中有什么內(nèi)容？(二) 拆卸觀察孔蓋1. 觀察孔起什么作用？應布置在什么位置及設計多大才是適宜的？2. 觀察孔蓋上為什么要設計通氣孔？孔的位置應如何確定？(三) 拆卸箱蓋1. 拆卸軸承端蓋緊固螺釘(嵌入式端蓋無緊固螺釘)；2. 拆卸箱體與箱蓋聯(lián)連螺栓，起出定位銷釘，然后擰動起蓋螺釘，卸下箱蓋；3. 在用扳手擰緊或松開螺栓螺母時扳手至少要旋轉多少度才能松緊螺母，這與螺栓中心到外箱壁間距離有何關系？設計時距離應如何確定？4. 起蓋螺釘?shù)淖饔檬鞘裁矗颗c普通螺釘結構有什么不同？5. 如果在箱體、箱蓋上不設計定位銷釘將會產(chǎn)生什么樣的嚴重后果？為什么？(四) 觀察減速器內(nèi)部各零部件的結構和布置1. 箱體與箱蓋接觸面為什么沒有密封墊？是如何解決密封？箱體的分箱面上的溝槽有何作用？2. 看清被拆的減速器內(nèi)的軸承是油劑還是脂劑潤滑，若采用油劑潤滑，應了解潤滑油劑是如何導入軸承內(nèi)進行潤滑？如果采用脂劑應了解如何防止箱內(nèi)飛濺的油劑及齒輪嚙合區(qū)擠壓出的熱油劑沖刷軸承潤滑脂？兩種情況的導油槽及回油槽應如何設計？3. 軸承在軸承座上的安放位置離箱體內(nèi)壁有多大距離，在采用不同的潤滑方式時距離應如何確定？4. 目測一下齒輪與箱體內(nèi)壁的最近距離，設計時距離的尺寸應如何確定？5. 用手輕輕轉動高速軸，觀察各級嚙合時齒輪有無側隙？并了解側隙的作用。6. 觀察箱內(nèi)零件間有無干涉現(xiàn)象，并觀察結構中是如何防止和調整零件間相互干涉。7. 觀察調整軸承工作間隙(周向和軸向間隙)結構，在減速器設計時采用不同軸承應如何考慮調整工作間隙裝置？應了解軸承內(nèi)孔與軸的配合性質，軸承外徑與軸承座的配合性質。8. 設計時應如何考慮對軸的熱膨脹進行自行調節(jié)。9. 測量各級嚙合齒輪的中心距。(五) 從箱體中取出各傳動軸部件1. 觀察軸上大、小齒輪結構，了解大齒輪上為什么要設計工藝孔？其目的是什么？2. 軸上零件是如何實現(xiàn)周向和軸向定位、固定？3. 各級傳動軸為什么要設計成階梯軸，不設計成光軸？設計階梯軸時應考慮什么問題？4. 采用直齒圓柱齒輪或斜齒圓柱齒時，各有什么特點？其軸承在選擇時應考慮什么問題？5. 計數(shù)各齒輪齒數(shù)，計算各級齒輪的傳動比。高、低各級傳動比是是如何分配的？6. 測量大齒輪齒頂圓直徑da，估算各級齒輪模數(shù)m。測量最大齒輪處箱體分箱面到內(nèi)壁底部的最大距離H，并計算大齒輪的齒頂(下部)與內(nèi)壁底部距離L=H-1/2da,L值的大小會影響什么？設計時應根據(jù)什么來確定L值？7. 觀察輸入、輸出軸的伸出端與端蓋采用什么形式密封結構；8. 觀察箱體內(nèi)油標(油尺)、油塞的結構及布置。設計時應注意什么？油塞的密封是如何處理？(六) 裝配1. 檢查箱體內(nèi)有無零件及其他雜物留在箱體內(nèi)后，擦凈箱體內(nèi)部。將各傳動軸部件裝入箱體內(nèi)；2. 將嵌入式端蓋裝入軸承壓槽內(nèi)，并用調整墊圈調整好軸承的工作間隙。3. 將箱內(nèi)各零件，用棉紗擦凈，并塗上機油防銹。再用手轉動高速軸，觀察有無零件干涉。無誤后，經(jīng)指導老師檢查后合上箱蓋。4. 松開起蓋螺釘，裝上定位銷，并打緊。裝上螺栓、螺母用手逐一擰緊后，再用扳手分多次均勻擰緊。5. 裝好軸承小蓋，觀察所有附件是否都裝好。用棉紗擦凈減速器外部，放回原處，擺放整齊。6. 清點好工具，擦凈后交還指導老師驗收。五、 實驗數(shù)據(jù)處理與分析實驗前必須預習實驗指導書及課程設計指導書，初步了解減速器的基本結構。多提出實際問題，以便在實驗中加以解決。六、 實驗報告1. 在實驗報告中畫出傳動簡略。2. 記錄拆裝步驟。3. 寫出出軸承及軸上零件的調整、固定方法。4. 寫出其中的潤滑及密封的形式。七、 預習與思考題1. 定位銷、起蓋螺釘分別起什么作用？2. 筋板的作用是什么，如何布置？3. 鑄造成型的箱體最小壁厚是多少？如何減輕其重量及表面加工面積？實驗五：帶傳動的滑動與效率實驗一、 實驗目的1. 了解帶傳動中的彈性滑動現(xiàn)象、打滑現(xiàn)象及其與帶傳動工作能力的關系。通過實驗，測出帶傳動的彈性滑動系數(shù)、傳動效率與帶傳動預緊拉力之間的關系曲線。2. 了解實驗臺的結構原理，掌握扭矩、轉速、轉速差、效率的測試方法。3. 確定三角皮帶傳動的滑動曲線及傳動效率曲線。二、 實驗原理及說明1. 帶傳動的彈性滑動和傳動效率帶傳動是靠摩擦力作用而工作的，其主要失效形式是帶的磨損、疲勞損壞和打滑。帶的磨損是由于帶與帶輪之間的相對滑動引起，是不可避免的；帶的疲勞破壞是由于帶傳動中交變應力引起，與帶傳動的載荷大小、運行時間、工作狀況、帶輪直徑等有關，它也是不可避免的；帶的打滑是由于載荷超過帶的傳動能力而產(chǎn)生，是可以避免的。 由于帶在傳動運動過程中，緊邊和松邊的拉力不同，使得帶在緊邊的彈性變形大于松邊的彈性變形，在帶繞過帶輪時，由于摩擦力的存在，在主動輪上出現(xiàn)輪的線速度大于帶的線速度，在從動輪上出現(xiàn)輪的線速度小于帶的線速度的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是帶的彈性滑動。 彈性滑動是帶傳動主、從動輪產(chǎn)生速度差的主要原因，是帶傳動效率降低以及帶磨損的主要原因，也是帶傳動的主要特點。 彈性滑動通常以滑動系數(shù)來衡量，其定義為 (2.1) 這里v1、v2分別為主、從動輪的轉動線速度；、分別為主、從動輪的轉速；D1、D2分別為主、從動輪的直徑。 一般帶傳動的滑動系數(shù)為（12）%。 帶傳動的效率是指從動輪輸出功率P2與主動輪輸入功率P1的比值，即 (2.2)式中，M1、M2分別為主、從動輪的轉矩。 因此，只要測得帶傳動主、從動輪的轉速和W，就可以獲得帶傳動的轉速差、彈性