(新)機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(電子版)

1、所謂的光輝歲月，并不是以后，閃耀的日子，而是無(wú)人問(wèn)津時(shí)，你對(duì)夢(mèng)想的偏執(zhí)。機(jī)械原理與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書劉峰沈小云編廣東海洋大學(xué)工程學(xué)院2009年12月、乙 刖 百機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)（或機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)）是機(jī)械類（或近機(jī)類）專業(yè)的 主要的技術(shù)基礎(chǔ)課，它們?cè)诨A(chǔ)課與專業(yè)課之間起著承上啟下的作用；而實(shí) 驗(yàn)是這些課程的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。對(duì)于實(shí)驗(yàn)課，同學(xué)們必須做到以下幾點(diǎn)：1 .應(yīng)按時(shí)參加實(shí)驗(yàn)，不得無(wú)故缺席。2 .實(shí)驗(yàn)前應(yīng)認(rèn)真復(fù)習(xí)教材的有關(guān)章節(jié)和講授的內(nèi)容，預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書, 做好必要的準(zhǔn)備工作。3 .實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)嚴(yán)肅認(rèn)真、積極思考、獨(dú)立操作、相互配合，按照要求高 質(zhì)量地完成工作；并注意保持實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地的安靜、清潔。4 .

2、實(shí)驗(yàn)報(bào)告或有關(guān)圖紙應(yīng)獨(dú)立完成，按時(shí)上交。5 .愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備和實(shí)驗(yàn)用具，未經(jīng)教師許可，不得隨意擺弄、擅自拆 裝；如有損壞、丟失，應(yīng)立即報(bào)告，并酌情賠償。同是寒窗苦讀，怎愿甘拜下風(fēng)!18實(shí)驗(yàn)一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪和分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .學(xué)會(huì)根據(jù)各種機(jī)械實(shí)物或模型，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。2 .分析和驗(yàn)證機(jī)構(gòu)自由度，進(jìn)一步理解機(jī)構(gòu)自由度的概念，掌握機(jī)構(gòu) 自由度的計(jì)算方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1 .各類典型機(jī)械的實(shí)物或模型，量具。2 .鉛筆、橡皮、草稿紙等(學(xué)生自備)。三、實(shí)驗(yàn)原理和方法1 .實(shí)驗(yàn)原理由于機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)僅與機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件所組成的運(yùn)動(dòng)副的 數(shù)目、類型、相對(duì)位置有關(guān)，因此，在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

3、時(shí)，可以撇開(kāi)構(gòu)件 的形狀和運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造，而用一些簡(jiǎn)略的符號(hào)(見(jiàn)教科書或機(jī)械設(shè)計(jì)手 冊(cè)中有關(guān)“常用構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副簡(jiǎn)圖符號(hào)”的規(guī)定)來(lái)代表構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并 按一定的比例尺表示運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置， 以此表明機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特征。表1 1 為常用符號(hào)示例。2 .實(shí)驗(yàn)方法(1)使被測(cè)繪的機(jī)構(gòu)緩慢地運(yùn)動(dòng)，從原動(dòng)構(gòu)件開(kāi)始仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn) 動(dòng)，分清各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元，從而確定組成機(jī)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(duì)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，確定各 個(gè)運(yùn)動(dòng)副的種類。(3)在草稿紙上徒手按規(guī)定的符號(hào)及構(gòu)件的連接次序，從原動(dòng)構(gòu)件開(kāi) 始，逐步畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的草圖。用數(shù)字 1、2、3分別標(biāo)注各構(gòu)件，用 拉丁字母A、B、

4、C分別標(biāo)注各運(yùn)動(dòng)副。(4)仔細(xì)測(cè)量與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，如轉(zhuǎn)動(dòng)副問(wèn)的中心距和移動(dòng)副 導(dǎo)路的方向等，選定原動(dòng)件的位置，并按一定的比例尺畫成正式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)圖。比例尺實(shí)際長(zhǎng)度1AB m圖上長(zhǎng)度AB mm對(duì)繪制指定的幾種機(jī)構(gòu)模型的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖， 其中至少要有一種按確定 的比例尺繪制，其余的可憑目測(cè)，使圖與實(shí)物大致成比例，這種不按比例尺繪制的簡(jiǎn)圖通常稱為機(jī)構(gòu)示意圖。(5)計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度數(shù)，并將結(jié)果與實(shí)際機(jī)構(gòu)的自由度相驗(yàn)證五、思考題1 .機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖應(yīng)準(zhǔn)確表達(dá)機(jī)構(gòu)的哪些內(nèi)容、而簡(jiǎn)化表達(dá)哪些內(nèi)容？2 .繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，原動(dòng)件的位置可以任意選定嗎？會(huì)不會(huì)影響 簡(jiǎn)圖的正確性？3 .機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算對(duì)測(cè)繪

5、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有何幫助？實(shí)驗(yàn)記錄一一測(cè)繪和分析計(jì)算編號(hào)機(jī)構(gòu)名稱自由度F =編號(hào)機(jī)構(gòu)名稱自由度F =編號(hào)機(jī)構(gòu)名稱自由度F =表11機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中常用的構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副符號(hào)幺林網(wǎng)電動(dòng)再作構(gòu)成的超動(dòng)副網(wǎng)同件之一內(nèi)向定時(shí)叫運(yùn)動(dòng)副UV級(jí)）實(shí)驗(yàn)四帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? . 了解帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理及其結(jié)構(gòu)；2 .觀察帶傳動(dòng)工作中的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象并分析其產(chǎn)生原因；3 . 了解帶傳動(dòng)在不同初拉力下的負(fù)載與滑動(dòng)率、負(fù)載與傳動(dòng)效率之間 的關(guān)系；4 .測(cè)定帶傳動(dòng)在實(shí)驗(yàn)條件下的彈性滑動(dòng)率與傳動(dòng)效率，并繪制滑動(dòng)率 曲線及效率曲線。二、實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)及工作原理本實(shí)驗(yàn)采用的設(shè)備是PDC-R智能型皮帶傳動(dòng)測(cè)試臺(tái)，圖 4-1所示

6、為其 結(jié)構(gòu)示意圖。圖4-1 PDC II智能型皮帶傳動(dòng)測(cè)試臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖4固定支架7一測(cè)力杠桿11傳動(dòng)帶1一機(jī)座2一移動(dòng)支架3一（測(cè)初拉力）壓力傳感器5一負(fù)載燈泡（組）6（測(cè)支反力）壓力傳感器8 一直流電動(dòng)機(jī)9 一主動(dòng)帶輪10 一張緊裝置12從動(dòng)帶輪13一直流發(fā)電機(jī)圖4-2所示為PDC-H智能型皮帶傳動(dòng)測(cè)試臺(tái)控顯面板布局示意圖圖4-2 PDC II智能型皮帶傳動(dòng)測(cè)試臺(tái)控顯面板布局圖本實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要由兩個(gè)直流電機(jī)組成，左邊為主動(dòng)電機(jī)，提供驅(qū)動(dòng)力矩， 由調(diào)速旋鈕調(diào)節(jié)電壓；右邊為發(fā)電機(jī)，提供負(fù)載力矩，其電樞繞組兩端接上燈 泡作為負(fù)載。主電機(jī)固定在一個(gè)水平方向移動(dòng)的滑板上，可沿滑座滑動(dòng)，底 板的滑動(dòng)由皮帶預(yù)

7、緊裝置推動(dòng)，帶傳動(dòng)的張緊裝置由螺旋機(jī)構(gòu)和液壓機(jī)構(gòu)組 成，通過(guò)旋轉(zhuǎn)豎直方向的螺桿改變下面的水平活塞桿位置，活塞桿推動(dòng)移動(dòng) 支架沿水平方向移動(dòng)，從而改變了兩帶輪之間的中心距，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)傳動(dòng)帶 施加一定的初拉力或調(diào)節(jié)初拉力的大小。在移動(dòng)支架與水平活塞之間安裝一 個(gè)壓力傳感器，活塞對(duì)移動(dòng)支架的推力由該壓力傳感器測(cè)定，具值等于傳動(dòng) 帶上下兩邊拉力之和（即2F0）,該值在實(shí)驗(yàn)中將直接顯示在控顯面板的“張 力”數(shù)碼管上。電機(jī)軸上裝有主動(dòng)輪，通過(guò)一根傳動(dòng)帶（平帶或 V帶）帶動(dòng)從動(dòng)輪，從 動(dòng)輪裝在發(fā)電機(jī)的軸上，電機(jī)定子（連外殼）可繞其軸線擺動(dòng)，具外殼上裝 有測(cè)力杠桿，其端部支點(diǎn)壓在測(cè)力傳感器上，產(chǎn)生的壓力信號(hào)通

8、過(guò)測(cè)量電路 轉(zhuǎn)換為與之成比例的電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)線性放大和 A / D轉(zhuǎn)換，將安裝在電動(dòng) 機(jī)和發(fā)電機(jī)定子機(jī)殼上的測(cè)力杠桿的端部支點(diǎn)反力Ni、N2值直接顯示在控顯面板的“扭矩臂力1" 、“扭矩臂力2”數(shù)碼管上。實(shí)驗(yàn)時(shí)啟動(dòng)電機(jī)，具 實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速由控顯面板上的調(diào)速旋扭來(lái)調(diào)整，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的反作用力由力矩臂傳遞到測(cè)力傳感器上，結(jié)合測(cè)力杠桿的臂長(zhǎng)（杠桿支點(diǎn)至電動(dòng)機(jī)或發(fā) 電機(jī)外殼的距離）Li、L2,便可計(jì)算電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)定子機(jī)殼所受的翻轉(zhuǎn)力矩，而翻轉(zhuǎn)力矩在數(shù)值上與兩帶輪傳遞的轉(zhuǎn)矩相等。通過(guò)以下公式可得電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩為：T =N （L+d/2）式中：N測(cè)力杠桿的支點(diǎn)反力（N） ; L測(cè)力杠桿臂長(zhǎng)，6

9、0 mm ;d電機(jī)外殼直徑，120 mm 。ni、兩電機(jī)后端裝有測(cè)速轉(zhuǎn)盤和測(cè)速光電傳感器，所測(cè)主、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速值 n2在控顯面板上“轉(zhuǎn)速1”和“轉(zhuǎn)速2”的數(shù)碼管上顯示。n1 n2 i則帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率為-X100%n1在本實(shí)驗(yàn)臺(tái)中，兩帶輪直徑:Di=D2=120mm,即傳動(dòng)比 i=1 ,則帶傳動(dòng)的效率為T2n2T1n1100%式中：T1、T2 一分別為輸入、輸出轉(zhuǎn)矩，Nmm ;m、n2 一 分別為輸入、輸出轉(zhuǎn)速，r/min 。實(shí)驗(yàn)以燈泡模擬負(fù)載，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用一組（5個(gè)）60W燈泡并聯(lián)并配以用 聯(lián)變阻器作為發(fā)電機(jī)的負(fù)載電路。通過(guò)控顯面板的“負(fù)載”控制鍵和可逐檔遞增或遞減電路電阻，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)負(fù)載功

10、率的遞增或遞減。每按一次“”，負(fù)載功率遞增5%;每按一次，負(fù)載功率遞減5%; 滿負(fù)載功率300W。隨著負(fù)載的改變，燈泡的亮度逐漸由弱變強(qiáng)，T1、T2、n1、n2值也隨之改變；這樣可獲得一組 e和刀的值，據(jù)此可繪制出滑動(dòng)率曲 線&F和效率曲線4-T20三、實(shí)驗(yàn)步驟1 .將“調(diào)速”旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到起點(diǎn)位置，使電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。然后接 通主機(jī)電源（在機(jī)身后面的綠色按鈕），斷開(kāi)發(fā)電機(jī)所有負(fù)載（此時(shí)所有燈 泡都不亮并且控顯面板的“負(fù)載”顯示為“0”）。2 .旋轉(zhuǎn)預(yù)緊裝置的預(yù)緊螺栓，皮帶開(kāi)始預(yù)緊，為便于比較，不同組采 用不同的初拉力值，平皮帶分別按指定初拉力2F0=25N和2F0=35N使傳動(dòng)帶張緊。

11、（V帶分別按指定初拉力2F0=15N和2F0=20N使傳動(dòng)帶張緊。）3 .按下“電機(jī)啟?！奔t色按鈕，接通電動(dòng)機(jī)電源，順時(shí)針緩慢旋轉(zhuǎn)“調(diào) 速”旋鈕，使電動(dòng)機(jī)逐漸加速到實(shí)驗(yàn)初始轉(zhuǎn)速，當(dāng)轉(zhuǎn)速表顯示m=1200 r/min 時(shí)，記錄數(shù)據(jù)（n1、n2、N1、N2）,此時(shí)負(fù)載功率為零。4 .按鍵兩下加負(fù)載（此時(shí)五個(gè)燈泡都亮了），當(dāng)“負(fù)載”顯示 “10”時(shí)（即?f負(fù)載的10%,此時(shí)負(fù)載功率為30W）,記錄數(shù)據(jù)（n1、n2、Nk N2）o5 .重復(fù)步驟4,即每次按鍵兩下，使負(fù)載功率按每檔 30W遞增，分別記錄每檔負(fù)載功率下的（ni、n2、Ni、N2）,直到帶與帶輪間發(fā)生顯著 滑動(dòng)（即帶傳動(dòng)開(kāi)始進(jìn)入打滑狀態(tài)）為

12、止。6 .當(dāng)皮帶出現(xiàn)明顯打滑現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)迅速記錄相關(guān)數(shù)據(jù)， 然后將“調(diào)速”旋鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到起點(diǎn)位置，使電機(jī)轉(zhuǎn)速為零。7 .連續(xù)按鍵，直到“負(fù)載”顯示為“ 0”（所有燈泡全部關(guān)閉）， 按“電機(jī)啟?！辨I，關(guān)閉電動(dòng)機(jī)電源。8 .將實(shí)驗(yàn)臺(tái)恢復(fù)至實(shí)驗(yàn)前狀態(tài)，關(guān)閉主機(jī)電源。9 .整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。（進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理，并在同一坐標(biāo) 系中繪制帶傳動(dòng)在不同初拉力下的彈性滑動(dòng)曲線和傳動(dòng)效率曲線。）四、思考題1 .初拉力的大小對(duì)滑動(dòng)率和效率的影響如何 ？2 .隨著負(fù)載的增大，滑動(dòng)率曲線和效率曲線的變化規(guī)律如何？3 .帶傳動(dòng)中彈性滑動(dòng)與打滑有何區(qū)別沱們對(duì)于帶傳動(dòng)各有什么影響？五、注意事項(xiàng)1 .實(shí)驗(yàn)中必須注意安

13、全。女生須特別注意，勿將長(zhǎng)發(fā)散落在機(jī)器 上方；操作者須扣緊衣袖；實(shí)驗(yàn)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，不許用手觸摸旋轉(zhuǎn)部 位。2 .預(yù)緊裝置預(yù)緊時(shí)，預(yù)緊力不得超過(guò) 60N,否則油缸活塞不回位。當(dāng)活 塞不回位時(shí)，需要在預(yù)緊裝置單向節(jié)流閥處注入空氣（用注射氣筒注入）。3.發(fā)生明顯打滑現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)迅速記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，以免皮帶因打滑而發(fā) 生過(guò)度磨損（一般當(dāng)ni-n2>200 r/min時(shí)即可停止實(shí)驗(yàn)）。實(shí)驗(yàn)記錄與數(shù)據(jù)處理1 .實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理pdc n智能型皮帶傳動(dòng)測(cè)試臺(tái)主要技術(shù)參數(shù):直流電動(dòng)機(jī)功率：355W測(cè)速范圍：0 1200 r/min初拉力調(diào)節(jié)范圍：0 60 N測(cè)支反力傳感器量程：0 50 N原始數(shù)據(jù)：電機(jī)外

14、殼直徑di= d2= 120 mm;測(cè)力杠桿臂長(zhǎng) L1 = L2 = 60 mm ;初拉力F0=No測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)Ni(N)N2(N)ni r/minn2 r/minTi NmmT2 Nmm(%)£(%)空載1234567892 .作出效率和滑動(dòng)率曲線:, (%)T2 (Nmm)實(shí)驗(yàn)五減速器拆裝實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解減速器結(jié)構(gòu)，熟悉裝配和拆卸方法。2. 通過(guò)拆裝，很好的掌握軸系部件的結(jié)構(gòu)。3. 了解減速器各個(gè)附件的名稱、結(jié)構(gòu)、安裝位置和作用二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具1 .二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器，有凸緣式端蓋結(jié)構(gòu)（圖51）和嵌入式端蓋結(jié)構(gòu)兩種；或者單級(jí)圓柱齒輪減速器。2 .游標(biāo)卡尺、活

15、扳手或呆扳手一套、鋼板尺等。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 .觀察了解軸系部件的安裝、拆卸、固定、調(diào)整。軸系部件包括軸、 軸承、軸套、軸承端蓋、調(diào)整墊片、密封圈、擋油板等。2 .觀察了解減速器附件的用途、結(jié)構(gòu)和安裝位置的要求。附件包括通 氣器、窺視孔蓋、油塞、油標(biāo)指示器、吊勾和吊環(huán)、起蓋螺釘、定位銷等。3 .測(cè)量各種螺栓直徑：地腳螺栓、軸承旁聯(lián)接螺栓、上下箱體凸緣聯(lián) 接螺栓、軸承端蓋螺釘、窺視孔螺釘?shù)取? .測(cè)量箱體有關(guān)尺寸：中心距、中心高、上下箱體壁厚、地腳凸緣厚、 上下箱體凸緣寬度和厚度、軸承凸臺(tái)寬度和高度、筋板厚度、齒輪端面與箱 體內(nèi)壁距離、大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁距離、軸承端蓋外徑等。四、實(shí)驗(yàn)步驟1 .擰下軸承端蓋的螺釘，取下軸承端蓋和調(diào)整墊片。（此步驟是對(duì)凸緣式端蓋結(jié)構(gòu)而言的，對(duì)嵌入式端蓋結(jié)構(gòu)則無(wú)此步驟）2 .擰下上、下箱體聯(lián)接螺栓及軸承旁螺栓、拔出定位銷，利用起蓋螺 釘打開(kāi)箱體上蓋。3 .分析軸系部件的結(jié)構(gòu)，了解如何實(shí)現(xiàn)安裝、拆卸、固定、調(diào)整。4 .觀察各附件的位置、結(jié)構(gòu)及用途。5 .測(cè)量實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3、4所列各有關(guān)尺寸，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告表中。圖51二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器立體圖圖5 2單級(jí)圓柱齒輪減速器立體圖實(shí)驗(yàn)記錄1 .測(cè)量數(shù)據(jù)名稱符號(hào)尺寸（mm）地腳螺釘直徑df軸承旁聯(lián)螺栓直徑d