機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 新

1、機(jī) 械 工 程 學(xué) 院 機(jī)械設(shè)計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書(shū)機(jī) 械 基 礎(chǔ) 教 研 室 編 寫(xiě)適 用 專 業(yè) : 機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化、機(jī)械制造及自動(dòng)化、機(jī)械電子工程、車(chē)輛工程、農(nóng)業(yè)機(jī)械、過(guò)程控制等機(jī)械類專業(yè)。貴州大學(xué)二一二年八月前 言機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械類各專業(yè)的一門(mén)主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。它在培養(yǎng)學(xué)生的機(jī)械設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力所需的知識(shí)、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(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識(shí)，聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件去設(shè)計(jì)合用的零(部)件及簡(jiǎn)單的裝置機(jī)械，以便為順利的過(guò)度到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及進(jìn)行專業(yè)產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。在培養(yǎng)高級(jí)機(jī)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(jī)械設(shè)計(jì)、研究和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新奠定必要的基礎(chǔ)，并且有增強(qiáng)學(xué)生對(duì)機(jī)械技術(shù)工作適應(yīng)能力的作用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)驗(yàn)證、鞏固和加深課堂講授的理論，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用實(shí)驗(yàn)方法研究機(jī)械的初步能力，訓(xùn)練學(xué)生踏實(shí)細(xì)致、嚴(yán)肅認(rèn)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(jī)械傳動(dòng)性能參數(shù)測(cè)試與分析實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 單級(jí)機(jī)械傳動(dòng)裝置性能參數(shù)測(cè)試實(shí)驗(yàn)ZJS50系列綜合設(shè)計(jì)型機(jī)械設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)是由西南交通大學(xué)國(guó)家工科機(jī)械基礎(chǔ)課程教學(xué)基地研制開(kāi)發(fā)，成都通達(dá)恒力科技有限公司制造生產(chǎn)的一種模塊化、多功能、開(kāi)放式的具有工程背景的新型機(jī)械設(shè)計(jì)綜合實(shí)驗(yàn)裝置。一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)型配置的試驗(yàn)臺(tái)可利用種類齊全的動(dòng)力模塊（庫(kù)

3、）、傳動(dòng)模塊（庫(kù)）、支承聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊（庫(kù)）、加載模塊（庫(kù)）、測(cè)試模塊（庫(kù)）、工具模塊（庫(kù)）及數(shù)據(jù)處理模塊（庫(kù)），通過(guò)對(duì)各模塊（庫(kù)）的選擇及裝配搭接，可以替代傳統(tǒng)的單一型試驗(yàn)臺(tái)（如“帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)”、“齒輪傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)”等）進(jìn)行有關(guān)典型機(jī)械傳動(dòng)裝置，如：“帶傳動(dòng)”、“鏈傳動(dòng)”、“齒輪傳動(dòng)”、“蝸桿傳動(dòng)”及其它新型傳動(dòng)裝置等的基本實(shí)驗(yàn)，更可進(jìn)行多級(jí)組合傳動(dòng)系統(tǒng)，如“帶齒輪傳動(dòng)”、“齒輪鏈傳動(dòng)”、“帶鏈傳動(dòng)”、“帶齒輪鏈傳動(dòng)”等多種傳動(dòng)系統(tǒng)的布置優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。本試驗(yàn)臺(tái)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，柔性好，變型功能及綜合性強(qiáng)，具有較好的可操作性及二次開(kāi)發(fā)性。本試驗(yàn)臺(tái)是一種開(kāi)放式的新型機(jī)械設(shè)計(jì)綜合試驗(yàn)裝置，具有真實(shí)的工程

4、背景，而非模型或簡(jiǎn)單的玩具性實(shí)驗(yàn)裝置。本試驗(yàn)臺(tái)模塊化主要庫(kù)件的結(jié)構(gòu)、性能及精度既可用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)，亦可用于科研實(shí)驗(yàn)場(chǎng)合，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、資源共享，提高設(shè)備使用效率。本試驗(yàn)臺(tái)在教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，著重對(duì)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)的培養(yǎng)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生進(jìn)行包括實(shí)驗(yàn)方案的創(chuàng)意設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)、搭接、組裝及調(diào)試、實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法的選擇及應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)操作規(guī)程的制定、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的繪制等工程實(shí)驗(yàn)技能的培養(yǎng)與訓(xùn)練，打破了傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)課程實(shí)驗(yàn)的以驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主的單一化模式，為培養(yǎng)學(xué)生綜合實(shí)驗(yàn)素質(zhì)以及有驗(yàn)證性向?qū)嶒?yàn)與理論相結(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(shí)踐能力的理想的新型實(shí)驗(yàn)裝置

5、。二、主要技術(shù)指標(biāo) 1、動(dòng)力模塊（庫(kù)）：（1）Y90L-4電動(dòng)機(jī)：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(kuò)展型帶變頻器）；（3）變頻電動(dòng)機(jī)：（選配）； 2、傳動(dòng)模塊（庫(kù)）（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(kāi)彈簧卡圈可

6、改變輸出軸的方向；（3）V帶傳動(dòng)：型號(hào)Z-1000，帶輪基準(zhǔn)直徑d=106 mm；（4）鏈傳動(dòng)：鏈號(hào)：08B，鏈節(jié)距p=12.70 mm，鏈輪齒數(shù)：Z=21；（5）其它傳動(dòng)裝置（選配）； 3、支承聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊（庫(kù)）：基礎(chǔ)工作平臺(tái)(工程化的實(shí)驗(yàn)工作平臺(tái)可搭接一至四級(jí)、三十多種傳動(dòng)方式)聯(lián)軸器（美國(guó)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(guó)馬丁公司的專利產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)先進(jìn)、裝拆方便）等；電機(jī)-小傳感器墊塊、電機(jī)-小傳感器墊塊(擴(kuò)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(kuò)展)、磁粉制動(dòng)器墊塊等； 4、加載模塊（庫(kù)） （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(dòng)（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(cè)試模塊（庫(kù)）：（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(jī)械效率儀：轉(zhuǎn)矩測(cè)量范圍099999 N.m；轉(zhuǎn)速范圍：030000 r/min； 6、工具模塊（庫(kù)）： 配套、齊全的安裝調(diào)節(jié)工具。三、試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)及工作原理ZJS50系列綜合設(shè)計(jì)型機(jī)械設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)采用了模塊化結(jié)構(gòu)及目前最先進(jìn)

8、的零部件，其由動(dòng)力模塊、傳動(dòng)模塊、支承聯(lián)接及調(diào)節(jié)模塊、加載模塊、測(cè)試模塊、工具模塊及實(shí)驗(yàn)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(yàn)臺(tái)利用傳動(dòng)模塊（庫(kù)）中不同庫(kù)件的選擇及組合搭配，通過(guò)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(jí)及四級(jí)傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，其中包?種單級(jí)典型機(jī)械傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，如：帶傳?dòng)試驗(yàn)臺(tái)、鏈傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、齒輪傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、蝸桿傳動(dòng)（上置）試驗(yàn)臺(tái)、蝸桿傳動(dòng)（下置）試驗(yàn)臺(tái)，和十余種由帶、鏈、齒輪、蝸桿等相互組合而成的多級(jí)組合機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，如：帶齒輪傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、齒輪鏈傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、帶鏈傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、帶齒輪鏈傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)、帶鏈齒輪傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)等。四、實(shí)驗(yàn)原理和方法 1. 傳動(dòng)效

9、率及其測(cè)定方法 效率表示能量的利用程度。在機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)效率定義為 （1-2） 由力學(xué)知識(shí)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(dòng)效率可改寫(xiě)為 （1-4） 由此可見(jiàn)，若能利用儀器測(cè)出機(jī)械傳動(dòng)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(guò)式（1-4）計(jì)算出傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)效率。 在本實(shí)驗(yàn)中，采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)測(cè)

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(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象、滑動(dòng)率測(cè)定及預(yù)緊力控制與測(cè)定 帶傳動(dòng)是以帶作為撓性拉曳元件并借助帶與帶輪間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)或動(dòng)力的一種摩擦傳動(dòng)。其主要特點(diǎn)是能緩和沖擊，吸收振動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，過(guò)載時(shí)將引起帶在帶輪上打滑，因而具有過(guò)載保護(hù)作用，能適用于中心距較大的工作條件。但帶傳動(dòng)工作時(shí)有彈性滑動(dòng)，使其傳動(dòng)效率降低，并造成速度損失而不能保持準(zhǔn)確的傳動(dòng)比；帶傳動(dòng)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(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象及滑動(dòng)率測(cè)定 由于帶是彈性體，受力不同時(shí)變形（伸長(zhǎng)）量不等，而帶在工作時(shí)，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(guò)帶輪時(shí)，由于摩擦力的存在，使其在主動(dòng)輪上出現(xiàn)輪的線速度大于帶的線速度，而在從動(dòng)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(dòng)。彈性滑動(dòng)是不可避免的，是帶傳動(dòng)的固有特性。 帶的彈性滑動(dòng)通常以滑動(dòng)率來(lái)衡量，其定義為 （1-5）式中：v1、v2 主、從動(dòng)輪的圓周速度，m/s；n1、n2 主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，r/min；D1、D2 主、從動(dòng)輪的直徑，m。 因此，只要能測(cè)得帶傳動(dòng)主、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速以及帶輪直徑，就可以通過(guò)式（1-5）計(jì)算出帶傳動(dòng)滑動(dòng)率 。 帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率一般為1% 2%；當(dāng) 3%時(shí)，帶傳動(dòng)將開(kāi)始打滑。 帶傳動(dòng)工作時(shí)，當(dāng)載荷大到使彈性滑動(dòng)擴(kuò)展到整

12、個(gè)帶與帶輪的接觸弧時(shí)，帶在帶輪上開(kāi)始全面滑動(dòng)，這種現(xiàn)象就稱為打滑。打滑時(shí)帶的磨損急劇加劇，傳動(dòng)效率急劇下降，從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇降低甚至停止運(yùn)動(dòng)，致使傳動(dòng)失效。打滑對(duì)正常工作的帶傳動(dòng)是不希望發(fā)生的，應(yīng)予以避免（用作過(guò)載保護(hù)時(shí)除外）。帶傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)的載荷大小、工作狀況、運(yùn)行時(shí)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(guò)帶的極限工作能力時(shí)而產(chǎn)生的，是可以避免的。（b）帶的預(yù)緊力控制 帶傳動(dòng)工作前需進(jìn)行張緊，而預(yù)緊力的大小是保證帶傳動(dòng)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(dòng)能力低，容易發(fā)生打滑；預(yù)緊力過(guò)大，又會(huì)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(jì)算 （1-6）式中：Ka 小帶輪包角修正系數(shù)；Pd 設(shè)計(jì)功率，KW；z V帶根數(shù)；m V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量，Kg/m；v 帶速，m/s。貴 州 大 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告學(xué) 院： 專 業(yè)： 班 級(jí)：姓 名學(xué) 號(hào)實(shí)驗(yàn)組實(shí)驗(yàn)時(shí)間指導(dǎo)教師成 績(jī)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)儀器實(shí)驗(yàn)步驟實(shí) 驗(yàn) 內(nèi) 容 及 數(shù) 據(jù)作滑動(dòng)率及效率曲線并作實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析實(shí)驗(yàn)總結(jié)指導(dǎo)老師意 見(jiàn) 簽名： 年 月 日實(shí)驗(yàn)三：減速箱裝拆實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)： 2學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型：

14、 綜合性實(shí)驗(yàn)要求： 選修一、實(shí)驗(yàn)?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(cè)量（檢驗(yàn)）方法二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1）實(shí)際中心距與傳動(dòng)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(diǎn)。5）齒輪付嚙合時(shí)的側(cè)隙。6）軸的軸向游隙。三、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段 學(xué)生自行獨(dú)立的根據(jù)所在組的減速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全、不破壞性的裝拆。四、實(shí)驗(yàn)組織運(yùn)行要求： 采用“以學(xué)生自主訓(xùn)練為主的開(kāi)放模式組織教學(xué)”的形式。五、實(shí)驗(yàn)條件： 多種結(jié)構(gòu)的減速箱六、實(shí)驗(yàn)步驟 1）仔細(xì)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(xì)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(cè)量齒輪，軸承與箱座之間的位置，然后繪出布置 圖。5）測(cè)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(dòng)比i1、i2及總傳動(dòng)比。7）仔細(xì)擦凈每個(gè)輪齒輪后，在主動(dòng)齒輪2-3個(gè)齒上涂一薄層紅丹，反復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)（轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可在輸出軸上用手加一點(diǎn)負(fù)荷）。再由從動(dòng)輪齒上觀察接觸班點(diǎn)的分布情況，并測(cè)量其尺寸（參閱圖一）沿齒長(zhǎng)方向。接觸班點(diǎn)時(shí)計(jì)算：相對(duì)尺寸（百分比）為接觸班點(diǎn)的長(zhǎng)度b扣除超過(guò)模數(shù)值的中斷部分c比全齒長(zhǎng)B：沿齒高方向接觸班點(diǎn)計(jì)算，相對(duì)尺寸（百分比）為接觸班點(diǎn)的平均高度h平比齒的工作高度hr： 圖一 圖二8）測(cè)量齒側(cè)間隙Cn。在齒輪輪齒之間插入一厚度稍大于估計(jì)側(cè)隙的軟鉛片，轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪輾壓輪齒間的軟鉛片（注意單方向轉(zhuǎn)過(guò)，不要反復(fù)轉(zhuǎn)）取出軟鉛片用千分尺測(cè)量其最薄處的厚度。9）測(cè)量減速器各級(jí)中心距，檢查中心距的實(shí)際值與傳動(dòng)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(biāo)尺仔細(xì)測(cè)量各孔徑及孔間壁厚，尺寸（D1、D2、A）計(jì)算減速器各級(jí)中心距；測(cè)量中心距：10）完成減速器的裝配。七、