機械設(shè)計實驗指導(dǎo)書 新

1、機 械 工 程 學(xué) 院 機械設(shè)計 實 驗 指 導(dǎo) 書機 械 基 礎(chǔ) 教 研 室 編 寫適 用 專 業(yè) : 機械設(shè)計及自動化、機械制造及自動化、機械電子工程、車輛工程、農(nóng)業(yè)機械、過程控制等機械類專業(yè)。貴州大學(xué)二一二年八月前 言機械設(shè)計是機械類各專業(yè)的一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。它在培養(yǎng)學(xué)生的機械設(shè)計能力和創(chuàng)新能力所需的知識、能力和素質(zhì)結(jié)構(gòu)中，占有十分重要的地位。本課程的任務(wù)是使學(xué)生結(jié)合本課程的學(xué)習(xí)，能夠綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識，聯(lián)系生產(chǎn)實際和機器的具體工作條件去設(shè)計合用的零(部)件及簡單的裝置機械，以便為順利的過度到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及進行專業(yè)產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計打下基礎(chǔ)。在培養(yǎng)高級機械工程技術(shù)人才的

2、全局中，本課程為學(xué)生今后從事機械設(shè)計、研究和開發(fā)創(chuàng)新奠定必要的基礎(chǔ)，并且有增強學(xué)生對機械技術(shù)工作適應(yīng)能力的作用。通過實驗教學(xué)驗證、鞏固和加深課堂講授的理論，培養(yǎng)學(xué)生運用實驗方法研究機械的初步能力，訓(xùn)練學(xué)生踏實細致、嚴肅認真的科學(xué)作風(fēng)，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維方法和創(chuàng)造性技法等綜合能力。機械傳動性能參數(shù)測試與分析實驗報告實驗一 單級機械傳動裝置性能參數(shù)測試實驗ZJS50系列綜合設(shè)計型機械設(shè)計試驗臺是由西南交通大學(xué)國家工科機械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地研制開發(fā)，成都通達恒力科技有限公司制造生產(chǎn)的一種模塊化、多功能、開放式的具有工程背景的新型機械設(shè)計綜合實驗裝置。一臺標準型配置的試驗臺可利用種類齊全的動力模塊（庫

3、）、傳動模塊（庫）、支承聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊（庫）、加載模塊（庫）、測試模塊（庫）、工具模塊（庫）及數(shù)據(jù)處理模塊（庫），通過對各模塊（庫）的選擇及裝配搭接，可以替代傳統(tǒng)的單一型試驗臺（如“帶傳動試驗臺”、“齒輪傳動試驗臺”等）進行有關(guān)典型機械傳動裝置，如：“帶傳動”、“鏈傳動”、“齒輪傳動”、“蝸桿傳動”及其它新型傳動裝置等的基本實驗，更可進行多級組合傳動系統(tǒng)，如“帶齒輪傳動”、“齒輪鏈傳動”、“帶鏈傳動”、“帶齒輪鏈傳動”等多種傳動系統(tǒng)的布置優(yōu)化實驗。本試驗臺采用模塊化的結(jié)構(gòu)，柔性好，變型功能及綜合性強，具有較好的可操作性及二次開發(fā)性。本試驗臺是一種開放式的新型機械設(shè)計綜合試驗裝置，具有真實的工程

4、背景，而非模型或簡單的玩具性實驗裝置。本試驗臺模塊化主要庫件的結(jié)構(gòu)、性能及精度既可用于教學(xué)實驗，亦可用于科研實驗場合，實現(xiàn)一機多用、資源共享，提高設(shè)備使用效率。本試驗臺在教學(xué)實驗中，著重對學(xué)生綜合實驗素質(zhì)的培養(yǎng)，可實現(xiàn)對學(xué)生進行包括實驗方案的創(chuàng)意設(shè)計、實驗裝置的設(shè)計、搭接、組裝及調(diào)試、實驗測試方法的選擇及應(yīng)用、實驗操作規(guī)程的制定、實驗數(shù)據(jù)測試、實驗結(jié)果分析及實驗裝置結(jié)構(gòu)簡圖的繪制等工程實驗技能的培養(yǎng)與訓(xùn)練，打破了傳統(tǒng)機械設(shè)計課程實驗的以驗證性實驗為主的單一化模式，為培養(yǎng)學(xué)生綜合實驗素質(zhì)以及有驗證性向?qū)嶒炁c理論相結(jié)合模式轉(zhuǎn)化提供了裝備條件，是適于培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力及工程實踐能力的理想的新型實驗裝置

5、。二、主要技術(shù)指標 1、動力模塊（庫）：（1）Y90L-4電動機：額定功率1.5KW；同步轉(zhuǎn)速：1500 r/min；額定電壓下，最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩之比2.3；（2）MM420-150/3變頻器：（普通型不帶變頻器,擴展型帶變頻器）；（3）變頻電動機：（選配）； 2、傳動模塊（庫）（1）JSQ-XC-120齒輪減速器（斜齒）：減速比11.5，齒數(shù)Z1=38、Z2=57，螺旋角=81638，中心距a=120 mm，法面模數(shù)mn=2.5； （2）NRV063蝸桿減速器：蝸桿類型ZA，軸向模數(shù)m=3.250，蝸桿頭數(shù)Z1=4，蝸輪齒數(shù)Z2=30，減速比1:7.5，中心距a=63 mm；松開彈簧卡圈可

6、改變輸出軸的方向；（3）V帶傳動：型號Z-1000，帶輪基準直徑d=106 mm；（4）鏈傳動：鏈號：08B，鏈節(jié)距p=12.70 mm，鏈輪齒數(shù)：Z=21；（5）其它傳動裝置（選配）； 3、支承聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊（庫）：基礎(chǔ)工作平臺(工程化的實驗工作平臺可搭接一至四級、三十多種傳動方式)聯(lián)軸器（美國馬丁公司專利產(chǎn)品）各種規(guī)格墊塊及聯(lián)接件（配有美國馬丁公司的專利產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)先進、裝拆方便）等；電機-小傳感器墊塊、電機-小傳感器墊塊(擴展)、 小傳感器墊塊、大傳感器墊塊-01、大傳感器墊塊-02、蝸桿墊塊、蝸桿墊塊(擴展)、磁粉制動器墊塊等； 4、加載模塊（庫） （1）WLY-1A穩(wěn)流電源：輸入電壓：

7、AC220V10，50/60Hz；輸出電流：01A；穩(wěn)流精度：1； （2）CZ-5型磁粉制動（加載）器：額定轉(zhuǎn)矩50 N.m，激磁電流0.8A，允許滑差功率4KW； 5、測試模塊（庫）：（1）JCO型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器：額定轉(zhuǎn)矩20 N.m；轉(zhuǎn)速范圍：010000 r/min；（2）JC1A型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器：額定轉(zhuǎn)矩50 N.m；轉(zhuǎn)速范圍：06000 r/min；（3）JX-1A機械效率儀：轉(zhuǎn)矩測量范圍099999 N.m；轉(zhuǎn)速范圍：030000 r/min； 6、工具模塊（庫）： 配套、齊全的安裝調(diào)節(jié)工具。三、試驗臺結(jié)構(gòu)及工作原理ZJS50系列綜合設(shè)計型機械設(shè)計試驗臺采用了模塊化結(jié)構(gòu)及目前最先進

8、的零部件，其由動力模塊、傳動模塊、支承聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊、加載模塊、測試模塊、工具模塊及實驗數(shù)據(jù)處理模塊搭接而成，其連接及工作原理系統(tǒng)圖如下：本試驗臺利用傳動模塊（庫）中不同庫件的選擇及組合搭配，通過支承聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊的選擇搭接，可構(gòu)成三十余種單級及四級傳動實驗?zāi)Ｊ?，其中包?種單級典型機械傳動實驗?zāi)Ｊ?，如：帶傳動試驗臺、鏈傳動試驗臺、齒輪傳動試驗臺、蝸桿傳動（上置）試驗臺、蝸桿傳動（下置）試驗臺，和十余種由帶、鏈、齒輪、蝸桿等相互組合而成的多級組合機械傳動系統(tǒng)試驗臺，如：帶齒輪傳動試驗臺、齒輪鏈傳動試驗臺、帶鏈傳動試驗臺、帶齒輪鏈傳動試驗臺、帶鏈齒輪傳動試驗臺等。四、實驗原理和方法 1. 傳動效

9、率及其測定方法 效率表示能量的利用程度。在機械傳動中，輸入功率Pi應(yīng)等于輸出功率Po與損耗功率Pf之和，即 （1-1）式中：Pi 輸入功率，KW；Po 輸出功率，KW； Pf 損耗功率，KW。則傳動效率定義為 （1-2） 由力學(xué)知識知，軸傳遞的功率可按軸的角速度和作用于軸上的力矩由下式求锝 （1-3）式中：P 軸傳遞的功率，KW；M 作用于軸上的力矩，Nm；軸的角速度，rad/s；n 軸的轉(zhuǎn)速，r/min。則傳動效率可改寫為 （1-4） 由此可見，若能利用儀器測出機械傳動裝置的輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，就可以通過式（1-4）計算出傳動裝置的傳動效率。 在本實驗中，采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器來測

10、量輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以及輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 2. 帶傳動的彈性滑動和打滑現(xiàn)象、滑動率測定及預(yù)緊力控制與測定 帶傳動是以帶作為撓性拉曳元件并借助帶與帶輪間的摩擦力來傳遞運動或動力的一種摩擦傳動。其主要特點是能緩和沖擊，吸收振動，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，結(jié)構(gòu)簡單，過載時將引起帶在帶輪上打滑，因而具有過載保護作用，能適用于中心距較大的工作條件。但帶傳動工作時有彈性滑動，使其傳動效率降低，并造成速度損失而不能保持準確的傳動比；帶傳動的外廓尺寸大；由于工作前需要張緊，使軸上受力較大。 （a）帶傳動的彈性滑動和打滑現(xiàn)象及滑動率測定 由于帶是彈性體，受力不同時變形（伸長）量不等，而帶在工作時，緊邊和松邊的拉力不同，其拉

11、力差及相應(yīng)的變形差造成帶在繞過帶輪時，由于摩擦力的存在，使其在主動輪上出現(xiàn)輪的線速度大于帶的線速度，而在從動輪上出現(xiàn)輪的線速度小于帶的線速度的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為帶的彈性滑動。彈性滑動是不可避免的，是帶傳動的固有特性。 帶的彈性滑動通常以滑動率來衡量，其定義為 （1-5）式中：v1、v2 主、從動輪的圓周速度，m/s；n1、n2 主、從動輪的轉(zhuǎn)速，r/min；D1、D2 主、從動輪的直徑，m。 因此，只要能測得帶傳動主、從動輪的轉(zhuǎn)速以及帶輪直徑，就可以通過式（1-5）計算出帶傳動滑動率 。 帶傳動的滑動率一般為1% 2%；當 3%時，帶傳動將開始打滑。 帶傳動工作時，當載荷大到使彈性滑動擴展到整

12、個帶與帶輪的接觸弧時，帶在帶輪上開始全面滑動，這種現(xiàn)象就稱為打滑。打滑時帶的磨損急劇加劇，傳動效率急劇下降，從動輪轉(zhuǎn)速急劇降低甚至停止運動，致使傳動失效。打滑對正常工作的帶傳動是不希望發(fā)生的，應(yīng)予以避免（用作過載保護時除外）。帶傳動的主要失效形式是帶的磨損、疲勞破壞和打滑。帶的磨損是由于帶與帶輪間的彈性滑動引起的，是不可避免的；帶的疲勞破壞是由于帶在工作中所受的交變應(yīng)力引起的，其與帶傳動的載荷大小、工作狀況、運行時間、帶輪直徑等因素有關(guān)，它也是不可避免的；帶的打滑是由于載荷超過帶的極限工作能力時而產(chǎn)生的，是可以避免的。（b）帶的預(yù)緊力控制 帶傳動工作前需進行張緊，而預(yù)緊力的大小是保證帶傳動能否

13、正常工作的重要條件。預(yù)緊力不足，則極限摩擦力小，傳動能力低，容易發(fā)生打滑；預(yù)緊力過大，又會使帶的壽命降低，軸和軸承上的壓力增大。 單根V帶最合適的預(yù)緊力F0可按下式計算 （1-6）式中：Ka 小帶輪包角修正系數(shù)；Pd 設(shè)計功率，KW；z V帶根數(shù)；m V帶每米長的質(zhì)量，Kg/m；v 帶速，m/s。貴 州 大 學(xué) 實 驗 報 告學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級：姓 名學(xué) 號實驗組實驗時間指導(dǎo)教師成 績實驗項目名稱實驗?zāi)康膶嶒炓髮嶒炘韺嶒瀮x器實驗步驟實 驗 內(nèi) 容 及 數(shù) 據(jù)作滑動率及效率曲線并作實驗結(jié)果分析實驗總結(jié)指導(dǎo)老師意 見 簽名： 年 月 日實驗三：減速箱裝拆實驗實驗學(xué)時： 2學(xué)時實驗類型：

14、 綜合性實驗要求： 選修一、實驗?zāi)康模?）熟悉減速器的結(jié)構(gòu)。2）了解減速器裝配的基本要求及測量（檢驗）方法二、實驗內(nèi)容：1）實際中心距與傳動要求中心距。2）齒輪軸中心線的平行度。3）各齒輪在軸上的安裝位置及它們之間的相互位置。4）相嚙合齒輪的接觸班點。5）齒輪付嚙合時的側(cè)隙。6）軸的軸向游隙。三、實驗原理、方法和手段 學(xué)生自行獨立的根據(jù)所在組的減速器的結(jié)構(gòu)進行安全、不破壞性的裝拆。四、實驗組織運行要求： 采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開放模式組織教學(xué)”的形式。五、實驗條件： 多種結(jié)構(gòu)的減速箱六、實驗步驟 1）仔細觀察減速器的外形，外部結(jié)構(gòu)（包括各附件的位置和結(jié)構(gòu)）2）擰下減速器箱蓋與箱座的聯(lián)接螺檢

15、，并注意其直徑是否一致。3）擰起蓋螺釘取下減速箱蓋。4）仔細觀察箱的知零件的結(jié)構(gòu)，注意各輪齒的旋向。軸承的類型，配置，軸向游隙的調(diào)整方式等。并測量齒輪，軸承與箱座之間的位置，然后繪出布置 圖。5）測量各軸向游隙的大小。6）數(shù)中齒輪的齒數(shù)。確定減速器各毋傳動比i1、i2及總傳動比。7）仔細擦凈每個輪齒輪后，在主動齒輪2-3個齒上涂一薄層紅丹，反復(fù)轉(zhuǎn)動（轉(zhuǎn)動時可在輸出軸上用手加一點負荷）。再由從動輪齒上觀察接觸班點的分布情況，并測量其尺寸（參閱圖一）沿齒長方向。接觸班點時計算：相對尺寸（百分比）為接觸班點的長度b扣除超過模數(shù)值的中斷部分c比全齒長B：沿齒高方向接觸班點計算，相對尺寸（百分比）為接觸班點的平均高度h平比齒的工作高度hr： 圖一 圖二8）測量齒側(cè)間隙Cn。在齒輪輪齒之間插入一厚度稍大于估計側(cè)隙的軟鉛片，轉(zhuǎn)動齒輪輾壓輪齒間的軟鉛片（注意單方向轉(zhuǎn)過，不要反復(fù)轉(zhuǎn)）取出軟鉛片用千分尺測量其最薄處的厚度。9）測量減速器各級中心距，檢查中心距的實際值與傳動要求值之間的符合情況，將減速器各軸承蓋，輸出軸取出，合上箱蓋用游標尺仔細測量各孔徑及孔間壁厚，尺寸（D1、D2、A）計算減速器各級中心距；測量中心距：10）完成減速器的裝配。七、