典型機械運動方案展示與分析及機構(gòu)運動簡圖測繪

1、實驗1 典型機械運動方案展示與分析及機構(gòu)運動簡圖測繪1.1 實驗?zāi)康耐ㄟ^對 (1) 測繪時使被測繪的機械緩慢地運動，從原動件開始仔細觀察機構(gòu)的運動，分清各個運動單元，從而確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目。 (2) 根據(jù)相互連接的兩構(gòu)件間的接觸情況及相對運動的特點，確定各個運動副的類型。 (3) 在草稿紙上徒手按規(guī)定的符號及構(gòu)件的連接順序，從原動件開始，逐步畫出機構(gòu)運動簡圖的草圖。用數(shù)字1、2、3、分別標注各構(gòu)件，用字母A、B、C、分別標注各運動副。 (4) 仔細測量與機構(gòu)運動有關(guān)的尺寸，即轉(zhuǎn)動副間的中心距和移動副某點導(dǎo)路的方位線等，選定原動件的位置，并按下式選擇一定的比例尺畫出正式的機構(gòu)運動簡圖。比例尺

2、1.4 實驗步驟和要求1. 對于指定的幾種機器或機構(gòu)，要求其中至少有兩種需按比例尺繪制機構(gòu)運動簡圖，其余的可憑目測，使圖與實物大致成比例，這種不按比例尺繪制的簡圖通常稱為機構(gòu)示意圖。2. 計算機構(gòu)自由度，并將結(jié)果與實際機構(gòu)的自由度對照，觀察計算結(jié)果與實際是否相符。3. 對上述機構(gòu)進行結(jié)構(gòu)分析（高副低代、分離桿組、確定桿組和機構(gòu)級別等）。1.5 思考題與實驗報告1. 思考題(1) 通過本實驗，闡述機構(gòu)運動簡圖的內(nèi)涵。機構(gòu)運動簡圖應(yīng)準確反映實際機構(gòu)中的哪些項目？(2) 繪制機構(gòu)運動簡圖時，原動件的位置為什么可以任意選擇？會不會影響簡圖的正確性？(3) 機構(gòu)自由度的計算對測繪機構(gòu)運動簡圖有何幫助？機

3、構(gòu)具有確定運動的條件是什么？(4) 對所測繪的機構(gòu)能否改進和創(chuàng)意新的機構(gòu)運動簡圖？2. 實驗報告基本內(nèi)容(1) 填寫完成下表內(nèi)容實驗1：典型機械運動方案展示與分析及機構(gòu)運動簡圖測繪實驗報告學(xué)生姓名學(xué) 號組 別實驗日期成 績指導(dǎo)教師(1) 機構(gòu)編號機構(gòu)名稱機構(gòu)運動簡圖 比例尺機構(gòu)運動尺寸：所含桿組機構(gòu)自由度計算機構(gòu)級別(2) 機構(gòu)編號機構(gòu)名稱機構(gòu)運動簡圖 比例尺機構(gòu)運動尺寸：所含桿組機構(gòu)自由度計算機構(gòu)級別(3) 機構(gòu)編號機構(gòu)名稱機構(gòu)運動簡圖 比例尺機構(gòu)運動尺寸：所含桿組機構(gòu)自由度計算機構(gòu)級別(4) 機構(gòu)編號機構(gòu)名稱機構(gòu)運動簡圖 比例尺機構(gòu)運動尺寸：所含桿組機構(gòu)自由度計算機構(gòu)級別(2) 思考題討論

4、(3) 實驗心得和建議實驗2 齒輪傳動效率測定與分析2.1 實驗?zāi)康?. 了解機械傳動效率的測定原理，掌握用扭矩儀測定傳動效率的方法；2. 測定齒輪傳動的傳遞功率和傳動效率；3. 了解封閉加載原理。2.2 實驗設(shè)備和工具1. 齒輪傳動效率試驗臺；2. 測力計；3. 數(shù)據(jù)處理與分析軟件；4. 計算機、打印機。2.3 實驗原理和方法 1. 齒輪傳動的效率及其測定方法 齒輪傳動的功率損失主要在于：(1)嚙合面的摩擦損失；(2)輪齒攪動潤滑油時的油阻損失；(3)輪軸支承在軸承中和軸承內(nèi)的摩擦損失。齒輪傳動的效率即指一對齒輪的從動輪（軸）輸出功率與主動輪（軸）輸入功率之比。對于采用滾動軸承支承的齒輪傳動

5、，滿負荷時計入上述損失后，平均效率如表3.1所示。表2.1 齒輪傳動的平均效率傳動類型齒輪精度等級與結(jié)構(gòu)型式6、7級，閉式8級，閉式脂潤滑，開式圓柱齒輪傳動0.980.970.95圓錐齒輪傳動0.970.960.94 測定效率的方式主要有兩種：開放功率流式與封閉功率流式。前者借助一個加載裝置（機械制動器、電磁測功器或磁粉制動器）來消耗齒輪傳動所傳遞的能量。其優(yōu)點是與實際工作情況一致，簡單易行，實驗裝置安裝方便；缺點是動力消耗大，對于需作較長時間試驗的場合（如疲勞試驗），消耗能力尤其嚴重。而后者采用輸出功率反饋給輸入的方式，電源只供給齒輪傳動中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大減小功耗，因此這種實驗

6、方案采用較多。 2. 封閉式試驗臺加載原理 圖3.1表示一個加載系統(tǒng)，電機功率通過聯(lián)軸器1傳到齒輪2，帶動齒輪3及同一軸上的齒輪6，齒輪6再帶動齒輪5。齒輪5的軸與齒輪2的軸之間以一只特殊聯(lián)軸器和加載器相聯(lián)接。 設(shè)齒輪齒數(shù)，齒輪5的轉(zhuǎn)速為(r/min)、扭矩為，則齒輪5處的功率為 若齒輪2、5的軸不作封閉聯(lián)接，則電機的功率為式中為傳動系統(tǒng)的效率。 而當封閉加載時，在不變的情況下，齒輪2、3、6、5形成的封閉系統(tǒng)的內(nèi)力產(chǎn)生封閉力矩，其封閉功率為該功率不需全部由電機提供，此時電機提供的功率僅為 由此可見，若，則封閉式加載的功率消耗僅為開放式加載功率的1/20。 圖2.1 加載系統(tǒng) 圖2.2 試驗臺

7、結(jié)構(gòu) 3. 效率計算 要計算效率，應(yīng)先決定被試齒輪2處于主動還是被動。在齒輪傳動中，主動輪的轉(zhuǎn)向與輪齒嚙合作用力形成的扭矩方向相反，而從動輪的轉(zhuǎn)向則與輪齒嚙合作用力形成的扭矩方向相同。如圖3.1所示，由電機聯(lián)軸器1決定的方向與齒輪2所受扭矩方向相反，所以持論2為主動輪。設(shè)齒輪2、3間的傳動效率為，齒輪6、5間的傳動效率為（均含支承軸承效率及攪油損失，以便于計算），則電機供給功率可計算如下電機力矩 當設(shè)平均效率時，由上式可得 若電機轉(zhuǎn)向與圖3.1中所示的由聯(lián)軸器力矩1表示的方向相反（本實驗所采用的試驗臺便是這種情況），砝碼形成的負荷將保持捏合面不變。從齒輪2的轉(zhuǎn)向來判斷，轉(zhuǎn)向與所承受輪齒嚙合力的

8、扭矩方向相同，所以齒輪2即為被動輪，而齒輪3和5就成為主動輪，功率流的方向變?yōu)?632。此時功率流功率大于傳出的功率，則電機供給的摩擦功率為所以 則平均效率為 4. 試驗臺結(jié)構(gòu) 試驗臺結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。其中電機1懸掛式安裝，2是重錘式測力計，3是兩套相同傳動比的齒輪減速器，通過聯(lián)軸器和加載器4組成封閉加載回路，5是機架，6是電器控制箱。 若測力計的讀數(shù)為f(mN)，測力矩臂長為l=195mm，則功耗力矩為 減速器采用了螺旋槽加載機構(gòu)，如圖3.3所示。其螺旋角。當砝碼1的重量G(N)經(jīng)動滑輪2施加于滑架3時，滑架即在滑軌4上移動。由于螺旋槽的作用，此時銷軸5不動，而槽體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，帶動軸6旋轉(zhuǎn)而

9、產(chǎn)生加載力。加載受力情況如圖3.3的上圖所示。Q為螺旋槽壓在銷軸上的載荷，其分力與加載砝碼重量相平衡，即；分力則為圓周力，它乘以作用半徑r即為作用在封閉系統(tǒng)內(nèi)的封閉力矩。圖2.3 螺旋槽加載機構(gòu)當時，。 測力計的結(jié)構(gòu)和作用原理見實驗12。2.4 實驗步驟和要求1. 脫開測力計掛鉤并調(diào)零。判斷電機轉(zhuǎn)向應(yīng)為測力桿向下回轉(zhuǎn)。2. 卸去所有砝碼，使加載器銷軸處于軸向移動起點附近約23mm處。3. 手扶測力桿，啟動電機，空轉(zhuǎn)一分鐘。4. 將測力桿掛上測力計掛鉤，讀出空載下功耗力矩的力。（該力矩是與載荷無關(guān)的因素所引起的損失，如軸承的空載阻力，密封件阻力，箱體內(nèi)的攪油損失等）。5. 逐步加載到砝碼重250

10、N，每次加載后運轉(zhuǎn)510min使趨于穩(wěn)定狀態(tài)，記錄砝碼重及測力計讀數(shù)，同時注意此兩數(shù)之間是否大致保持相應(yīng)關(guān)系。如有明顯不正常，則應(yīng)查明原因采取措施后重做一遍。數(shù)據(jù)正常則停機。6. 將數(shù)據(jù)輸入計算機，打印出加載力矩、功耗力矩及傳動效率諸值，并作出曲線和曲線圖。2.5 思考題與實驗報告1. 思考題(1) 為什么基本為直線關(guān)系，而則為曲線關(guān)系？(2) 油溫對傳動效率將有何影響？(3) 加載力矩的測量值介入了哪些誤差？2. 實驗報告基本內(nèi)容(1) 填寫完成下表內(nèi)容實驗2：齒輪傳動效率測定與分析實驗報告學(xué)生姓名學(xué) 號組 別實驗日期成 績指導(dǎo)教師實驗臺型號及規(guī)格齒輪箱傳動比：齒輪模數(shù)：加載軸轉(zhuǎn)速： r/m

11、in加載力矩范圍： 加載軸電機功率： W測力計型號及規(guī)格潤滑油種類溫度 序號加 載功 耗G(N)1234567891011121314實驗3 典型機械結(jié)構(gòu)展示及拆裝與測繪3.1 實驗?zāi)康?. 了解典型機械的功用和傳動機構(gòu)的組成情況以及運動、動力的傳遞路線和變換形式；2. 了解典型機械中各零部件的結(jié)構(gòu)特點、裝配關(guān)系及其調(diào)整方法；3. 通過拆裝進一步熟悉和掌握典型機械零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計的一般原則；4. 了解零部件的測繪方法，培養(yǎng)機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和反求設(shè)計的能力。3.2 實驗設(shè)備和工具1. 各種典型傳動裝置；2. 各種常用拆裝工具和測量工具。3.3 實驗步驟和要求1. 打開傳動裝置的機蓋，仔細觀察傳動裝置的

12、運動與動力輸入、輸出件、傳遞路線和變換形式，分析其功用和所含傳動機構(gòu)類型，繪制傳動系統(tǒng)示意圖。2. 觀察各零部件的結(jié)構(gòu)特點、裝配關(guān)系及其調(diào)整方法，用手感覺配合松緊程度和間隙大小，考慮合理的拆裝順序。3. 按順序拆下各零部件并作記錄，將拆下的零部件按一定順序放置，以免丟失、損壞，以便于裝配。4. 選擇其中的代表性結(jié)構(gòu)（如軸系）徒手繪制其裝配草圖。5. 選擇2個關(guān)鍵零件，繪制其結(jié)構(gòu)草圖，并通過實測，標注全部尺寸，推測配合處的配合制、名義尺寸和配合精度等級與公差，從功能要求考慮，選擇合理的形位公差和表面粗糙度。6. 將傳動裝置按一定順序安裝并調(diào)整好，使其運轉(zhuǎn)靈活。3.4 思考題與實驗報告1. 思考題

13、(1) 傳動裝置中為實現(xiàn)零部件周向和軸向定位與固定采用了哪些方法？(2) 傳動裝置中哪些零件需要對安裝間隙進行調(diào)整，采用什么方法進行調(diào)整？(3) 機械結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)注意和考慮哪些問題？(4) 結(jié)構(gòu)測繪時如何才能獲得較為精確的測量結(jié)果？2. 實驗報告基本內(nèi)容(1) 填寫完成下表內(nèi)容實驗4：典型機械結(jié)構(gòu)展示及拆裝與測繪實驗報告學(xué)生姓名學(xué) 號組 別實驗日期成 績指導(dǎo)教師傳動裝置名稱：所含傳動機構(gòu)類型及名稱：傳動系統(tǒng)示意圖：裝配結(jié)構(gòu)草圖：零件結(jié)構(gòu)草圖：(2) 思考題討論(3) 實驗心得和建議實驗4 漸開線直齒圓柱齒輪幾何參數(shù)測定與分析4.1 實驗?zāi)康?. 掌握運用游標卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的

14、方法；2. 通過測量和計算，熟練掌握齒輪各參數(shù)之間的相互關(guān)系和漸開線性質(zhì)。4.2 實驗設(shè)備和工具1. 一對齒輪（齒數(shù)為奇數(shù)和偶數(shù)的各一個）；2. 游標卡尺（游標讀數(shù)值不大于0.05mm）；3. 漸開線函數(shù)表、計算工具（學(xué)生自備）。4.3 實驗原理和方法 單個漸開線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有：齒數(shù)、模數(shù)、壓力角、齒頂高系數(shù)、頂隙系數(shù)、變位系數(shù)；一對漸開線直齒圓柱齒輪嚙合的基本參數(shù)有：嚙合角、中心距。 本實驗用游標卡尺來測量輪齒，并通過計算得出一對直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)。其原理如下： 1. 確定齒輪的模數(shù)和壓力角圖4.1 齒輪公法線長度的測量標準直齒圓柱齒輪公法線長度的計算如下：如圖7.1所示，若卡

15、尺跨個齒，其公法線長度為同理，若卡尺跨個齒，其公法線長度則應(yīng)為所以 (4.1)又因所以 (4.2)式中為齒輪基圓齒距，它由測量得到的公法線長度和代入式(7.1)求得?？赡苁牵部赡苁牵史謩e用和代入式(7.2)算出模數(shù)，取模數(shù)最接近標準值的一組和，即為所求齒輪的模數(shù)和壓力角。 為了使卡尺的兩個卡腳能保證與齒廓的漸開線部分相切，所需的跨齒數(shù)按下式計算 (4.3)或直接由表7.1查出。表4.1 跨齒數(shù)12181927283637454654556364722345678 2. 確定齒輪的變位系數(shù) 根據(jù)齒輪的齒厚公式得 (4.4)式中可由以上公法線長度公式求得，即 (4.5)將式(7.5)代入式(7

16、.4)即可求出變位系數(shù)。 3. 確定齒輪的齒頂高系數(shù)和頂隙系數(shù)根據(jù)齒輪齒根高的計算公式 (4.6)又 (4.6a)式(7.6)中齒根圓直徑可用游標卡尺測定，因此可求出齒根高。在式(7.6a)中僅和未知，由于不同齒制的和均為已知標準值，故分別用正常齒制、和短齒制、兩組標準值代入，符合式(7.6a)的一組即為所求的值。 4. 確定一對互相嚙合的齒輪的嚙合角和中心距 一對互相嚙合的齒輪，用上述方法分別確定其模數(shù)、壓力角和變位系數(shù)、后，可用下式計算嚙合角和中心距： (4.7) (4.8) 實驗時，可用游標卡尺直接測定這對齒輪的中心距，測定方法如圖7.2所示。首先使該對齒輪作無齒側(cè)間隙嚙合，然后分別測量

17、齒輪的孔徑、及尺寸，由此得 （4.9)圖4.2 中心距的測量4.4 實驗步驟和要求1. 數(shù)出齒輪的齒數(shù)。2. 由式(7.3)計算或查表確定跨齒數(shù)。3. 測量公法線長度和及齒根圓直徑、中心距，讀數(shù)精度至0.01mm。注意，每個尺寸應(yīng)測量三次，記入實驗報告附表，取其平均值作為測量結(jié)果。4. 逐個計算齒輪的參數(shù)，記入實驗報告附表。最后將計算的中心距與實測中心距進行比較。4.5 思考題與實驗報告1. 思考題(1) 通過兩個齒輪的參數(shù)測定，試判別該對齒輪能否互相嚙合。如能，則進一步判別其傳動類型是什么？(2) 在測量齒根圓直徑時，對齒數(shù)為偶數(shù)和奇數(shù)的齒輪在測量方法上有何不同？(3) 公法線長度的測量是根

18、據(jù)漸開線的什么性質(zhì)？(4) 如何分析跨齒數(shù)的計算公式(7.3)？2. 實驗報告基本內(nèi)容(1) 填寫完成下表內(nèi)容實驗4：漸開線直齒圓柱齒輪幾何參數(shù)測定與分析實驗報告學(xué)生姓名學(xué) 號組 別實驗日期成 績指導(dǎo)教師齒輪編號測量數(shù)據(jù)齒數(shù)跨齒數(shù)測量次數(shù)123平均值123平均值齒公法線長度齒公法線長度孔徑尺寸中心距計算數(shù)據(jù)基圓齒距模數(shù)壓力角齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)基圓齒厚分度圓直徑變位系數(shù)嚙合角中心距中心距相對誤差(2) 思考題討論(3) 實驗心得和建議實驗5 漸開線直齒圓柱齒輪范成5.1 實驗?zāi)康?. 通過實驗掌握用范成法制造漸開線齒輪齒廓的基本原理；2. 了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法；3.

19、分析比較標準齒輪和變位齒輪的異同點。5.2 實驗設(shè)備和工具1. 齒輪范成儀；2. 圓規(guī)、三角尺、繪圖紙、剪刀、兩支不同顏色的鉛筆或圓珠筆（學(xué)生自備）；3. “齒輪范成實驗”電教片、放像機。5.3 實驗原理和方法范成法是利用一對齒輪（或齒輪齒條）互相嚙合時其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工輪齒的一種方法。加工時，其中一齒輪（或齒條）為刀具，另一輪為輪坯，二者對滾，同時刀具還沿輪坯的軸向作切削運動，最后輪坯上被加工出來的齒廓就是刀具刀刃在各個位置的包絡(luò)線，其過程好像一對齒輪（或齒輪齒條）作無齒側(cè)間隙嚙合傳動一樣。為了看清楚齒廓形成的過程，可以用圖紙做輪坯。在不考慮切削和讓刀運動的情況下，刀具與輪坯對

20、滾時，刀刃在圖紙上所印出的各個位置的包絡(luò)線，就是被加工齒輪的齒廓曲線。圖8.1所示齒輪范成儀，圓盤2（相當于待切齒輪）繞固定于機架1上的軸心O轉(zhuǎn)動，在圓盤的周緣刻有凹槽，槽內(nèi)嵌兩根鋼絲3，其中心線（圖中圓盤2上虛線為鋼絲3的中心線）形成的圓相當于被加工齒輪的分度圓。兩根鋼絲的一端分別固定在圓盤2上B、，另一端分別固定在拖板4的A、處，拖板在機架上沿水平方向移動時，鋼絲便拖動圓盤轉(zhuǎn)動。這與被加工齒輪相對于齒條刀具的運動相同。 圖5.1 齒輪范成儀在拖板4上還裝有帶齒條刀具6的小拖板5，轉(zhuǎn)動螺旋7可使其相對于拖板4垂直移動，從而可調(diào)節(jié)齒條刀具中線至輪坯中心的距離。在齒輪范成儀中，已知的齒條刀具參數(shù)

21、為：壓力角；齒頂高系數(shù)；徑向間隙系數(shù)；模數(shù)；被加工齒輪的分度圓直徑。5.4 實驗步驟和要求1. 根據(jù)已知的刀具參數(shù)和被加工齒輪分度圓直徑，計算被加工齒輪的基圓、不發(fā)生根切的最小變位系數(shù)與最小變位量、標準齒輪的齒頂圓與齒根圓直徑以及變位齒輪的齒頂圓與齒根圓直徑。然后根據(jù)計算數(shù)據(jù)將上述六個圓畫在同一張紙上，并沿最大圓的圓周剪成圓形紙片，作為本實驗用的“輪坯”。2. 把“輪坯”安裝到范成儀的圓盤上，必須注意對準中心。3. 調(diào)節(jié)齒條刀具中線，使其與被加工齒輪分度圓相切。刀具處于切制標準齒輪時的安裝位置上。4. “切制”齒廓時，先把刀具移向一端，使刀具的齒廓退出輪坯中標準齒輪的齒頂圓；然后每當?shù)毒呦蛄硪?/p>

22、端移動23mm距離時，描下刀刃在圖紙輪坯上的位置，直到形成兩個完整的輪齒齒廓曲線為止。此時應(yīng)注意輪坯上齒廓的形成過程。5. 觀察根切現(xiàn)象（用標準漸開線齒廓檢驗所繪得的漸開線齒廓或觀察刀具的齒頂線是否超過被加工齒輪的極限點）。6. 重新調(diào)整刀具，使刀具中線遠離輪坯中心，移動距離為避免根切的最小變位量，再“切制”齒廓。此時也就是刀具齒頂線與變位齒輪的根圓相切。按照上述的操作過程，同樣可以“切制”得到兩個完整的正變位齒輪的齒廓曲線。為便于比較，此齒廓可用另一種顏色的筆畫出。5.5 思考題與實驗報告1. 思考題(1) 實驗得到的標準齒輪齒廓與正變位齒輪齒廓（如圖8.2所示）形狀是否相同？為什么？(2)

23、 通過實驗，你所觀察到的根切現(xiàn)象發(fā)生在基圓之內(nèi)還是基圓之外？是什么原因引起的？如何避免根切？(3) 比較用同一齒條刀具加工出的標準齒輪和正變位齒輪的以下參數(shù)尺寸：、，其中哪些變了？哪些沒有變？為什么？(4) 通過實驗對范成齒廓和變位齒廓的創(chuàng)意有何體會？2. 實驗報告基本內(nèi)容(1) 填寫完成下表內(nèi)容實驗5：漸開線直齒圓柱齒輪范成實驗報告學(xué)生姓名學(xué) 號組 別實驗日期成 績指導(dǎo)教師原始數(shù)據(jù)齒條：模數(shù) mm；壓力角 ； 齒頂高系數(shù)= ； 徑向間隙系數(shù)= 。被加工齒輪：分度圓半徑 mm。齒輪幾何尺寸計算名 稱符 號計算公式計算結(jié)果標準齒輪變位齒輪齒數(shù)最小變位系數(shù)基圓半徑齒頂圓半徑齒根圓半徑(2) 思考題

24、討論(3) 實驗心得和建議圖5.2 標準齒輪齒廓和正變位齒輪齒廓實驗6 帶傳動特性6.1 實驗?zāi)康?. 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(guān)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(yù)緊拉力之間的關(guān)系曲線。2. 了解實驗臺的結(jié)構(gòu)原理，掌握扭矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速差、效率的測試方法。6.2 實驗設(shè)備和工具1. 帶傳動特性實驗臺；2. 計算工具（學(xué)生自備）。6.3 實驗原理和方法 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

25、變應(yīng)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(guān)，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 (9.1) 這里v1、v2分別為主、從動輪的轉(zhuǎn)動線速度；、分別為主、從

26、動輪的轉(zhuǎn)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 (9.2)式中，M1、M2分別為主、從動輪的轉(zhuǎn)矩。 因此，只要測得帶傳動主、從動輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，就可以獲得帶傳動的轉(zhuǎn)速差、彈性滑動系數(shù)和傳動效率。在本實驗中，我們采用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器來測量兩軸的轉(zhuǎn)速和扭矩。 2 實驗原理 在圖9.1中，電機軸經(jīng)過聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器聯(lián)結(jié)，傳感器與主動輪聯(lián)結(jié)；主動輪通過帶將動力傳遞到從動輪，從動輪再經(jīng)過傳感器、聯(lián)軸器與發(fā)電機相聯(lián)。這樣，通過兩個轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器，就可以分析測量主、從動輪軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，從而對帶的傳動特

27、性進行計算。變頻器電阻絲電機發(fā)電機轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器主動輪從動輪帶圖9.1 帶傳動特性實驗臺結(jié)構(gòu)原理圖為了調(diào)節(jié)主動輪的轉(zhuǎn)速，本實驗采用變頻器調(diào)節(jié)三相交流電機的轉(zhuǎn)速；而載荷的調(diào)節(jié)，則采用調(diào)節(jié)發(fā)電機勵磁電流，使發(fā)電電壓增加，從而增大電阻消耗的方法。另外，還可以通過調(diào)節(jié)張緊輪位置，改變帶傳動的包角大?。ㄟ@只是包角調(diào)節(jié)的一種方法，改變方向帶輪直徑也可以改變包角）；通過調(diào)節(jié)張緊彈簧位置改變初始預(yù)緊力。 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩采用光電傳感器測量，其結(jié)構(gòu)如圖9.2。發(fā)光管接收管遮光盤光孔彈性軸圖6.2 轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器 圖中兩遮光盤被固定在彈性軸的兩端，兩盤上的透光孔位置一致，光電開關(guān)分別被固定在兩個遮光盤附近。每個光孔經(jīng)過光

28、電傳感器時，電信號就會有變化。因此電信號可以反映光孔的位置。另外，電信號的變化次數(shù)（頻率）又反映了遮光盤轉(zhuǎn)過的圈數(shù)即轉(zhuǎn)速。 若遮光盤上的透光孔數(shù)為k，則電信號的頻率F與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系為： (9.3) 因此，通過測量光電傳感器的頻率，即可獲得被測軸的轉(zhuǎn)速。 假設(shè)在沒有載荷時，兩個光電傳感器的電信號的相位差為零（可以通過機械加工保證），在有載荷后，彈性軸將發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形，從而使得電信號產(chǎn)生相位差。假設(shè)彈性軸的長度為L，剪切模量為G，截面極慣矩為J，負載扭矩為M，則電信號相位差為： (9.4) 從而通過測量兩個光電傳感器的電信號的相位角，即可得到被測軸傳遞的扭矩。6.4 實驗步驟和要求1. 將張緊輪調(diào)整

29、到不起作用的位置，這時候包角為180o；將預(yù)緊彈簧完全放松，壓緊主動輪浮動機構(gòu)。2. 將變頻器轉(zhuǎn)速旋鈕逆時針旋轉(zhuǎn)到底，將測控儀面板負載旋鈕逆時針旋轉(zhuǎn)到底。（否則易有危險）3. 打開測量儀表電源，這時變頻器和測控儀都會有響聲。4. 輕觸測控儀面板的 啟動/停止 按鈕，測控儀開始顯示數(shù)據(jù)。5. 按一下變頻器 啟動/停止 按鈕，微微旋轉(zhuǎn)變頻器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕，至其顯示器顯示1.0，這時記下測控儀顯示的主、從動輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩數(shù)據(jù)，作為靜態(tài)無載荷時的數(shù)據(jù)。6. 調(diào)節(jié)變頻器轉(zhuǎn)速旋鈕，直到其顯示40.0。7. 將負載旋鈕緩慢旋轉(zhuǎn)，沒旋轉(zhuǎn)20o，記錄一組主從動輪的數(shù)據(jù)，直到旋轉(zhuǎn)到底。8. 將負載控制旋鈕和變頻器轉(zhuǎn)

30、速調(diào)節(jié)旋鈕旋轉(zhuǎn)到零位（逆時針到底）。9. 不改變張緊輪位置，只改變張緊彈簧并固定，使預(yù)緊力增大 ，重復(fù)步驟18。10. 不改變張緊彈簧的力，只改變張緊輪位置，使包角變小，重復(fù)步驟18。6.5 思考題與實驗報告1. 思考題(1) 帶傳動的效率與哪些因素有關(guān)？為什么？(2) 帶的滑動系數(shù)與哪些因素有關(guān)？為什么？(3) 如何使儀器測量的零點得到自動校準？(4) 試考慮扭矩的其他測量方法。2. 實驗報告基本內(nèi)容(1) 填寫完成下表內(nèi)容實驗6：帶傳動特性實驗報告學(xué)生姓名學(xué) 號組 別實驗日期成 績指導(dǎo)教師包角=1800，張緊力小時的數(shù)據(jù)12345678包角=1800，張緊力大時的數(shù)據(jù)12345678包角&

31、lt;1800，張緊力小時的數(shù)據(jù)12345678包角<1800，張緊力大時的數(shù)據(jù)12345678(2) 思考題討論(3) 實驗心得和建議實驗7 回轉(zhuǎn)件動平衡7.1 實驗?zāi)康?. 鞏固和驗證剛性回轉(zhuǎn)件動平衡理論和方法；2. 掌握動平衡實驗臺的工作原理和操作方法；3. 掌握平衡精度的基本概念。7.2 實驗設(shè)備和工具1. 通用電測回轉(zhuǎn)件動平衡機；2. 試件（在校正平面上具有校正孔的轉(zhuǎn)子）；3. 平衡質(zhì)量（與校正孔相應(yīng)的螺釘、螺母和墊圈以及適量橡皮泥）；4. 普通天平；5. 外卡尺、鋼皮尺；6. 活動扳手。7.3 實驗原理和方法 質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)面內(nèi)的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，其不平衡都可以認為是在兩個任選

32、回轉(zhuǎn)面內(nèi)、由矢量半徑分別為和的兩個不平衡質(zhì)量和產(chǎn)生。因此，只需針對和進行平衡就可以達到回轉(zhuǎn)構(gòu)件動平衡的目的。本實驗就是使用通用電測回轉(zhuǎn)件動平衡機，分別測定所選平衡校正面內(nèi)相應(yīng)的不平衡質(zhì)徑積和的大小和相位，并加以校正，最后達到所要求的動平衡。 通用電測回轉(zhuǎn)件動平衡機適用面廣，能對各種不同機械結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)件進行動平衡測量，同時也能用于現(xiàn)場動平衡。其工作原理如下：圖7.1 通用電測回轉(zhuǎn)件動平衡機的結(jié)構(gòu)組成如圖13.1所示，動平衡機主要由機架、試件架、驅(qū)動機構(gòu)和測量系統(tǒng)四部分組成。試件架通過一對彈性構(gòu)件懸掛（或支撐）在機架上，能在垂直于試件轉(zhuǎn)動軸線的水平方向自由擺動。實驗時試件的兩個軸頸安放在試件架上的

33、兩個滾動軸承上，通過聯(lián)軸器、傳動帶由電機驅(qū)動作自由轉(zhuǎn)動。此時試件的不平衡質(zhì)徑積所產(chǎn)生的離心慣性力就迫使試件架往復(fù)擺動。傳感器（磁電式）直接安裝在試件架上，當試件架往復(fù)擺動時，傳感器就輸出一周期性信號，此信號送入測量系統(tǒng)進行測量。動平衡機的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖13.2所示。由磁電式速度傳感器獲得的振動信號經(jīng)放大、積分后轉(zhuǎn)換成振動位移信號，再經(jīng)跟蹤濾波器濾波后，去掉干擾信號，取出振動信號。經(jīng)放大、檢波后輸出給模擬表頭指示出振幅。振動信號經(jīng)放大整形后輸入到單片微機的一個接口，而基準信號通過整形電路后輸入到單片微機的另一個接口，單片微機通過比較基準信號與振動信號之間的相位差，來確定不平衡量所在的相位，然后

34、通過軟件送出不平衡量的相位值，用數(shù)碼管顯示出來。圖72 動平衡機的電路結(jié)構(gòu)框圖7.4 實驗步驟和要求1. 左、右輸入信號插入插孔，接上基準信號，“轉(zhuǎn)速，相位”開關(guān)放在相位一邊，共測量三次，第一次不加重，第二次加左面，第三次加右面。2. 啟動電機，“左，右”開關(guān)放在左，記錄下振幅和相位值；“左，右”開關(guān)放在右，記錄下振幅和相位值；關(guān)閉電機。3. 左面加一已知重量，記錄下重量和安裝相位角；啟動電機，“左，右”開關(guān)放在左，記錄下振幅和相位值；“左，右”開關(guān)放在右，記錄下振幅和相位值；關(guān)閉電機。4. 右面加一已知重量，記錄下重量和安裝相位角；啟動電機，“左，右”開關(guān)放在左，記錄下振幅和相位值；“左，右

35、”開關(guān)放在右，記錄下振幅和相位值；關(guān)閉電機。 記錄下計算機解算軟件所需要的數(shù)據(jù)，填滿實驗報告中的記錄表格即可。表中各欄為計算機軟件所需數(shù)據(jù)，當運行解算軟件時，計算機會給出所需符號及數(shù)據(jù)，讓你填入。當數(shù)據(jù)添完后，不平衡量大?。ㄗ螅?、（右）及相位（左）、（右）數(shù)據(jù)會自動解算出來。7.5 思考題與實驗報告1. 思考題(1) 哪些類型的試件需要進行動平衡試驗？試驗的理論依據(jù)是什么？試件經(jīng)動平衡后是否還需要進行靜平衡？(2) 指出影響動平衡精度的一些因素。2. 實驗報告基本內(nèi)容(1) 填寫完成下表內(nèi)容實驗7：回轉(zhuǎn)件動平衡實驗報告學(xué)生姓名學(xué) 號組 別實驗日期成 績指導(dǎo)教師試加重(克)試加重相位“左，右”開

36、關(guān)衰減開關(guān)幅值相位(度)第一次左左第一次右右第二次左 克左第二次右 克右第三次左 克左第三次右 克右結(jié)果左右(2) 思考題討論(3) 實驗心得和建議實驗8 機電系統(tǒng)創(chuàng)意組裝實驗8.1、實驗?zāi)康睦没埕~創(chuàng)意組合模型搭接機電一體化產(chǎn)品模型。了解順序控制過程所需的基本組合件。根據(jù)提供的機械組件，搭制可實現(xiàn)一定相關(guān)動作的裝置，并根據(jù)一定的動作要求在合適的位置安放傳感器，最終編制PLC控制軟件實現(xiàn)裝置的順序控制。8.2、實驗器材計算機技術(shù)組合包，傳感技術(shù)組合包機械元件有：齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿、帶、鏈、萬向聯(lián)軸節(jié)、連桿、凸輪、彈簧、曲軸、鉸鏈、底座、減速器。電氣元件有：直流電機、可調(diào)直流變壓器、傳感器、

37、紅外線發(fā)射裝置、發(fā)光器件、接口電路板。氣動元件有：儲氣罐、氣缸、活塞、手動氣閥、電磁氣閥、氣管等。8.3、實驗原理組合模型提供各種高度塊以調(diào)節(jié)個組件的相對位置，各組件的組合方式采用燕尾槽嵌合和圓柱銷插接。位置傳感器類似于限位開關(guān)，具有常開常閉兩種形式，可根據(jù)具體要求加以選擇。將位置開關(guān)與PLC相接時，開關(guān)的兩引線，應(yīng)分別與PLC的公共點和輸入點（XOX1等）相連。為實現(xiàn)運動件位置控制可將相應(yīng)的傳感器的輸出信號送至PLC，并由PLC控制電機的開關(guān)。8.4、實驗步驟1、根據(jù)圖例或自行構(gòu)思一種運動裝置，要求有三種以上的運動。2、根據(jù)不同要求通過基本的機構(gòu)元件及傳感器庫自行創(chuàng)意并搭建機電一體化產(chǎn)品模型

38、。3、用手運動各可動部件，保證它們能正常動作。4、安裝電動機。5、編制PLC控制軟件。6、用編制的軟件進行實現(xiàn)模型裝置的順序控制運轉(zhuǎn)。下面舉例說明幾種機器人的具體實驗過程。1、三自由度機器人，它的功能是能夠?qū)崿F(xiàn)搬運工件的作用，包括腰部大臂以及夾鉗。腰部能夠?qū)崿F(xiàn)左右旋轉(zhuǎn)運動，大臂能夠?qū)崿F(xiàn)上下的俯仰運動，夾鉗則能夠?qū)崿F(xiàn)夾取物體。該三自由度機器人總共涉及到6個行程開關(guān)以及3個電動機，其中驅(qū)動腰部旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動大臂俯仰，驅(qū)動夾鉗的開閉是利用三個電動機來實現(xiàn)的。其中用于限定夾鉗的開閉位置，用于對腰部旋轉(zhuǎn)進行計數(shù)，限定了大臂仰起后的極限位置，用于對夾鉗的驅(qū)動州旋轉(zhuǎn)的次數(shù)進行計數(shù)，對大臂處的蝸桿旋轉(zhuǎn)次數(shù)進行統(tǒng)計

39、以及限制腰部旋轉(zhuǎn)的極限位置是利用6個行程開關(guān)來實現(xiàn)的。（1）按照裝配圖組裝出機器人（參考設(shè)備使用說明書）。（2）按照連線圖將機器人各部分與計算機數(shù)據(jù)線連好。（3）用計算機中的軟件（LLWIN）對機器人進行控制操作。（4）對軟件進行改編，使機器人實現(xiàn)更多的功能。2、跟蹤光源移動機器人，它的功能是能夠跟蹤光源而運動。跟蹤光源移動機器人由驅(qū)動部分，控制部分及接口電路組成。驅(qū)動部分由電動機及減速器組成，主要提供動力?？刂撇糠謩t由多個傳感器組成，用于提供反饋信號。接口電路是為了和計算機連接而專門制作的。跟蹤光源移動機器人共總使用了4個行程開關(guān)，2個電動機以及兩個光電傳感器。其中Power on/off是

40、電源開關(guān)。其中計算右驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)數(shù)的，給左驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)是利用兩個行程開關(guān)控制的。當利用傳感器來控制，光線照到它們時，會產(chǎn)生電信號。它們一左一右，用來辨別光源的位置。利用兩個電機來驅(qū)動左、右輪的正反轉(zhuǎn)。（1）按照裝配圖搭接出跟蹤光源移動機器人（參考設(shè)備使用說明書）此機器人主要依靠齒輪傳動，因此裝配精度要求較高，這是傳動平穩(wěn)的保證。由于需要用到計數(shù)開關(guān)，脈沖輪的裝配一定要合適。裝配過程中可以用手轉(zhuǎn)動脈沖輪，當計數(shù)開關(guān)發(fā)出均勻的“噠，噠”聲，表示記數(shù)開關(guān)可以正常工作。 （2）照連線圖將機器人各部分的電纜與接口板及計算機連接好。 （3）各個部件進行檢測。類打孔機器人簡圖所示。本方案中機器人的工作原理為：氣缸將工件8送到轉(zhuǎn)盤6上，轉(zhuǎn)盤在電動機4的帶