機(jī)械設(shè)計(jì)試驗(yàn)指導(dǎo)書

1、上海百睿機(jī)電設(shè)備有限公司- 機(jī)械設(shè)計(jì)試驗(yàn)指導(dǎo)書第一次機(jī)械設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)展示與分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私獬Ｓ脵C(jī)械傳動(dòng)的類型、工作原理、組成結(jié)構(gòu)及失效形式；了解軸系零部件的類型、組成結(jié)構(gòu)及失效形式；了解常用的潤(rùn)滑劑及密封裝置；了解常用緊固聯(lián)接件的類型；通過(guò)對(duì)機(jī)械零部件及機(jī)械結(jié)構(gòu)及裝配的展示與分析，增加對(duì)其直觀認(rèn)識(shí)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備機(jī)構(gòu)模型；典型機(jī)械零件實(shí)物；若干不同類型的機(jī)器。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟在實(shí)驗(yàn)室要認(rèn)識(shí)的典型機(jī)械零件主要有螺紋聯(lián)接件、齒輪、軸、軸承、彈簧，具體內(nèi)容如下：各種類型的螺紋聯(lián)接實(shí)物，各種類型的螺栓、螺母及墊圈實(shí)物，螺紋聯(lián)接的失效實(shí)物，各種類型的鍵、銷實(shí)物，各種類型的鍵、銷失效實(shí)物，各種類型的焊接、

2、鉚接實(shí)物；各種類型及各種材質(zhì)的齒輪、齒輪加工刀具、蝸輪蝸桿、帶、帶輪、鏈條、鏈輪、螺旋傳動(dòng)的零部件實(shí)物，失效零件實(shí)物；各種類型的軸、軸承實(shí)物，軸上零件的軸向固定和周向固定實(shí)物，軸瓦和軸承襯實(shí)物，軸承、軸、軸瓦失效實(shí)物；各種類型的彈簧和彈簧失效實(shí)物，各種聯(lián)軸器、離合器實(shí)物模型。四、注意事項(xiàng)注意保護(hù)零件陳列柜中的零件。五、實(shí)驗(yàn)作業(yè)請(qǐng)回答在實(shí)驗(yàn)室所見到的零部件如螺栓、鍵、銷、彈簧、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器、離合器各有哪些類型？請(qǐng)舉出螺栓、鍵、齒輪、滾動(dòng)軸承的一種使用情況以及相應(yīng)的失效形式。六、問(wèn)題思考傳動(dòng)帶按截面形式分哪幾種？帶傳動(dòng)有哪幾種失效形式？傳動(dòng)鏈有哪幾種？鏈傳動(dòng)的主要失效形式有哪些？齒輪傳動(dòng)有哪些

3、類型？各有何特點(diǎn)？齒輪的失效形式主要有哪幾種？蝸桿傳動(dòng)的主要類型有哪幾種？蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式有哪幾種？軸按承載情況分為哪幾種？軸常見的失效形式有哪些？聯(lián)軸器與離合器各分為哪幾類？各滿足哪些基本要求？彈簧的主要類型和功用是什么？可拆卸聯(lián)接和不可拆卸聯(lián)接的主要類型有哪些？零件和構(gòu)件的本質(zhì)區(qū)別是什么？常用帶傳動(dòng)效率測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及工作原理，了解機(jī)械的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等機(jī)械參數(shù)的測(cè)量手段。2觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象，加深對(duì)帶傳動(dòng)工作原理和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的理解。3.通過(guò)對(duì)滑動(dòng)曲線（8F曲線）和效率曲線（qF曲線）的測(cè)定和分析，深刻認(rèn)識(shí)帶傳動(dòng)特性、承載能力、效率及其影響因素。二、實(shí)

4、驗(yàn)原理帶傳動(dòng)是靠帶與帶輪間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的。因此，帶傳動(dòng)需以一定的預(yù)緊力F0緊套在兩個(gè)帶輪上，使帶與帶輪的接觸面上產(chǎn)生正壓力。工作時(shí)，由于帶與輪面間的摩擦力作用，使帶傳動(dòng)的緊邊拉力F1和松邊拉力F2不等，兩者之差F=F1-F2,即為帶的有效拉力，它等于帶沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總和Ff。在一定條件下，摩擦力有一極限值，如果工作載荷超過(guò)極限值，帶就在輪面上打滑，傳動(dòng)不能正常工作。預(yù)緊力F0愈大，帶傳動(dòng)的傳動(dòng)能力愈大。由于帶是彈性體，受力不同時(shí)帶的彈性變形不等。緊邊拉力大，相應(yīng)的伸長(zhǎng)變形量也大。在主動(dòng)輪上，當(dāng)帶從緊邊轉(zhuǎn)到松邊時(shí)，拉力逐漸降低，帶的彈性變形逐漸變小而回縮，帶的運(yùn)動(dòng)滯后于帶輪

5、。也就是說(shuō)，帶與帶輪之間產(chǎn)生了相對(duì)滑動(dòng)。而在從動(dòng)輪上，帶從松邊轉(zhuǎn)到緊邊時(shí)，帶所受到的拉力逐漸增加，帶的彈性變形量也隨之增大，帶微微向前伸長(zhǎng)，帶的運(yùn)動(dòng)超前于帶輪。帶與帶輪間同樣也發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。這種由于帶的彈性變形而引起的帶與帶輪之間的滑動(dòng)，稱為彈性滑動(dòng)。這種彈性滑動(dòng)在帶傳動(dòng)中是不可避免的，其結(jié)果是使從動(dòng)帶輪的圓周速度低于主動(dòng)輪的圓周速度，使傳動(dòng)比不準(zhǔn)確，并引起帶傳動(dòng)效率的降低以及帶本身的磨損。帶傳動(dòng)中滑動(dòng)的程度用滑動(dòng)率表示，其表達(dá)式為8=44=（1-DA）xloo%vDn（1）111式中v1、v2分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的圓周速度，單位：m/s；n1、n2分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，r/min；D1

6、、D2分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的直徑，mm。圖2-1帶傳動(dòng)的滑動(dòng)曲線和效率曲線1-滑動(dòng)曲線2-效率曲線如圖2-1所示,帶傳動(dòng)的滑動(dòng)（曲線1）隨著帶的有效拉力F的增大而增大，表示這種關(guān)系的曲線稱為滑動(dòng)曲線。當(dāng)有效拉力F小于臨界點(diǎn)尸點(diǎn)時(shí)，滑動(dòng)率與有效拉力F成線性關(guān)系，帶處于彈性滑動(dòng)工作狀態(tài)；當(dāng)有效拉力F超過(guò)臨界點(diǎn)尸點(diǎn)以后，滑動(dòng)率急劇上升，帶處于彈性滑動(dòng)與打滑同時(shí)存在的工作狀態(tài)。當(dāng)有效拉力等于Fmax時(shí)，滑動(dòng)率近于直線上升，帶處于完全打滑的工作狀態(tài)。圖中曲線2為帶傳動(dòng)的效率曲線，即表示帶傳動(dòng)效率耳與有效拉力F之間關(guān)系的曲線。當(dāng)有效拉力增加時(shí)，傳動(dòng)效率逐漸提高，當(dāng)有效拉力F超過(guò)臨界點(diǎn)尸點(diǎn)以后，傳動(dòng)效率急劇

7、下降。帶傳動(dòng)最合理的狀態(tài)，應(yīng)使有效拉力F等于或稍小于臨界點(diǎn)尸，這時(shí)帶傳動(dòng)的效率最高，滑動(dòng)率s=1%2%，并且還有余力負(fù)擔(dān)短時(shí)間（如啟動(dòng)時(shí)）的過(guò)載。三、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)與工作原理本實(shí)驗(yàn)的設(shè)備是帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)由主機(jī)和測(cè)量系統(tǒng)兩大部分組成如圖3-1所示。主機(jī)主要由兩臺(tái)直流電機(jī)組成，其中一臺(tái)作為原動(dòng)機(jī)，另一臺(tái)則作為負(fù)載的發(fā)電機(jī)，原動(dòng)機(jī)由直流調(diào)速電路供給電樞以不同的端電壓，可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。主、從帶輪分別裝在原動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，實(shí)驗(yàn)用的平帶套在兩帶輪上。圖3-1實(shí)驗(yàn)臺(tái)1.從動(dòng)電機(jī)（發(fā)電機(jī)）2.燈泡（負(fù)載加載裝置）5.砝碼4.電動(dòng)機(jī)及主動(dòng)帶輪3.操控面板帶傳動(dòng)的加載裝置是在直流發(fā)電機(jī)的輸出電路上，

8、并聯(lián)了4個(gè)60瓦的燈泡作負(fù)載。調(diào)節(jié)加載旋鈕，控制發(fā)電機(jī)輸出電壓，即減少負(fù)載電阻（減小了總電阻），由于發(fā)電機(jī)的輸出功率為P=U2/R,因此減少負(fù)載電阻后使得發(fā)電機(jī)負(fù)載增加，電樞電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，即發(fā)電機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩的增大，實(shí)現(xiàn)了改變帶傳動(dòng)輸出轉(zhuǎn)矩的作用,即帶的受力增大，兩邊拉力差也增大，帶的彈性滑動(dòng)逐步增加。當(dāng)帶傳遞的載荷剛好達(dá)到所能傳遞的最大有效圓周力時(shí)，帶開始打滑，當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增加時(shí)則完全打滑。原動(dòng)機(jī)裝在滑動(dòng)底板上，可沿底板滑動(dòng)，與牽引鋼絲繩、定滑輪和砝碼2一起組成帶傳動(dòng)的預(yù)緊力形成機(jī)構(gòu)。通過(guò)改變砝碼的質(zhì)量，使鋼絲繩拉動(dòng)滑動(dòng)底板，即可設(shè)定帶傳動(dòng)的預(yù)緊力。1測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)由光電測(cè)速裝置和電

9、機(jī)的測(cè)扭矩裝置組成。（1）轉(zhuǎn)速的測(cè)定在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的軸上分別安裝一光電編碼盤，在編碼盤外圈開有凹槽在凹槽一側(cè)固定有光電傳感器，并使傳感器的測(cè)頭卡住編碼盤。帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器輸出脈沖通過(guò)測(cè)試系統(tǒng)計(jì)算就可在液晶上直接讀出主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速n1和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2。因帶輪直徑D1=D2，可以得出滑動(dòng)率的計(jì)算公式v-v二2v1(1Dn)=(I-廠)=Dn11n-n2X100%n12）2）扭矩及效率的測(cè)定主動(dòng)輪的扭矩T1和從動(dòng)輪的扭矩T2均通過(guò)電機(jī)外殼來(lái)測(cè)定。電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的外殼支承在支座的滾動(dòng)軸承中。并可繞與轉(zhuǎn)子相重合的軸線擺動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和發(fā)電機(jī)加上負(fù)載后，由于定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用，電動(dòng)機(jī)的外殼將

10、向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的反向傾倒，發(fā)電機(jī)的外殼將向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的同向傾倒，它們的傾倒力矩等于固定在定子外殼上的測(cè)力計(jì)所測(cè)得的力矩大小。即：主動(dòng)輪上的扭矩：=FDL(Nmm)111從動(dòng)輪上的扭矩：M=FDL(Nmm)222式中L1、L2一一壓力傳感器的力臂，L1=L2=70mm。測(cè)得不同負(fù)載下主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n2以及主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩T1和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩T2后，帶傳動(dòng)效率可由3式確定。Mn13)4)22Mn11帶傳動(dòng)的有效拉力可近似由下面的公式計(jì)算2MiD1式中PfP2一一為帶傳動(dòng)的輸入、輸出功率；M、M2為帶傳動(dòng)的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩。D帶輪直徑以有效拉力F為橫坐標(biāo)，分別以不同載荷下的8和n之值為縱坐標(biāo)，就可

11、畫出帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)曲線和效率曲線，如圖2-1所示。2操作面板說(shuō)明圖3-2操作面板功能示意圖功能說(shuō)明：1)電源：實(shí)驗(yàn)臺(tái)電源開關(guān)顯示：4X20液晶顯示區(qū)域，顯示：輸入轉(zhuǎn)速n1、輸出轉(zhuǎn)速n2、主電機(jī)扭矩M1、發(fā)電機(jī)扭矩M2、滑動(dòng)率8、效率n置零：設(shè)置壓力傳感器零點(diǎn)，用于防止傳感器應(yīng)環(huán)境變化導(dǎo)致零點(diǎn)變化后影響實(shí)驗(yàn)。復(fù)位：復(fù)位傳感器“置零”前數(shù)值。5）調(diào)速：調(diào)節(jié)主電機(jī)轉(zhuǎn)速，改電位器為精密多圈電位器，速度調(diào)節(jié)范圍52500r/min6）加載：調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)輸出功率。四、實(shí)驗(yàn)步驟1檢查調(diào)速旋鈕是否在最低位置，按下電源開關(guān)，待系統(tǒng)啟動(dòng)完畢后，觀察壓力傳感器數(shù)值待數(shù)值穩(wěn)定后按下“置零”鍵。2.加砝碼1kg,使帶具

12、有初拉力。3慢慢地沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)調(diào)速按扭，使電機(jī)從開始運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸加速到11001500r/min左右，并記錄n1、n2、M1、M2、耳（注：由于液晶顯示字符有限，、n分別用“G”和“h”表示）一組數(shù)據(jù)完成表4-1。4緩慢調(diào)節(jié)加載旋鈕，觀察數(shù)值變化，并再次記錄一組n1、n2、M1、M2、n數(shù)據(jù)完成表4-1，注意此時(shí)n1和n2之間的差值，即觀察帶的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象。5.逐漸增加負(fù)載，重復(fù)第4步，直到s2%左右，即帶傳動(dòng)開始進(jìn)入打滑區(qū)，把上述所得數(shù)據(jù)記在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的表內(nèi)。若再打開燈泡則n1和n2之差值迅速增大。6逆時(shí)針調(diào)節(jié)加載旋鈕至最低位置，將調(diào)速旋鈕逆時(shí)針旋到底，加砝碼2kg，重復(fù)（3）（5）步，觀察

13、預(yù)緊力對(duì)帶傳動(dòng)傳動(dòng)能力的影響以及滑動(dòng)率s和效率n的變化。7完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告，即計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)并繪制彈性滑動(dòng)和效率曲線。表4-1：實(shí)驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)表Kg(砝碼)參數(shù)數(shù)居序號(hào)n1(r/min)n2(r/min)8(%)M1(Nm)M2(Nm)n(%)12345五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告整理和思考題將上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，整理成實(shí)驗(yàn)報(bào)告并回答如下問(wèn)題。1帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象有何區(qū)別？它們產(chǎn)生的原因分別是什么？它們分別會(huì)造成什么后果？2預(yù)緊力不同時(shí)，帶傳動(dòng)的有效拉力如何變化？滑動(dòng)率和效率曲線的變化如何？3若要避免帶傳動(dòng)打滑，可采取什么措施？六、附：實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康亩?、?shí)驗(yàn)儀器三、實(shí)驗(yàn)臺(tái)參數(shù)

14、1帶輪半徑D=D=120mm122測(cè)力桿長(zhǎng)度L=L=70mm124預(yù)緊力（初拉力）F0=13Kg四、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與計(jì)算參數(shù)序號(hào)、nin2M1%n%F空載加載1加載2加載3加載4加載5加載6加載7加載8五、問(wèn)題1帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象有何區(qū)別？它們產(chǎn)生的原因分別是什么？它們分別會(huì)造成什么后果？2預(yù)緊力不同時(shí)，帶傳動(dòng)的有效拉力如何變化？滑動(dòng)率和效率曲線的變化如何？3若要避免帶傳動(dòng)打滑，可采取什么措施？六、繪制滑動(dòng)率曲線F、效率曲線nF第三次減速器拆裝實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁p速器結(jié)構(gòu)，熟悉各零件的名稱、形狀、用途及各零件之間的裝配關(guān)系觀察齒輪的軸向固定方式及安裝順序。了解軸承的安裝尺寸和拆裝方法。了解減

15、速器各附件的名稱、結(jié)構(gòu)、安裝位置及作用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工具齒輪減速器一臺(tái)活扳手二把，內(nèi)外卡鉗各一把。3.600mm鋼板尺一把。4.300mm游標(biāo)卡尺一把、千分尺一個(gè)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、步驟開蓋前先觀察減速器外形，判斷傳動(dòng)方式、級(jí)數(shù)、輸入、輸出軸的位置。擰下箱蓋和箱座聯(lián)接螺栓，擰下端蓋螺釘（嵌入式端蓋除外），拔出定位銷，借助起蓋螺釘打開箱蓋。仔細(xì)觀察機(jī)體內(nèi)零件的結(jié)構(gòu)，布置位置以及定位方式。具體有：（1）軸系零件的定位方式。（2）軸承的類型、安裝方式（正、反裝，軸承游隙的的調(diào)整）。（3）布置方法以及潤(rùn)滑密封方式。（4）機(jī)體附件的用途、結(jié)構(gòu)和安裝位置：通氣器、油標(biāo)、油塞、起蓋螺釘，定位銷。除此之外，還需注意軸承旁凸臺(tái)的設(shè)計(jì)，工藝上減少加工面所采取的一些措施等。卸下軸承端蓋，將軸和軸上零件一起從機(jī)體內(nèi)取出，按合理的順序拆卸軸上的零件。拆、量、觀察分析過(guò)程結(jié)束后，按拆卸的反順序裝配好減速器。經(jīng)指導(dǎo)老師檢查裝配良好、工具齊全后，方能離開現(xiàn)場(chǎng)。四、注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)前認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書。拆裝過(guò)程中不準(zhǔn)用錘子或其他工具打擊任何零件。拆裝過(guò)程中同學(xué)之間要相互配合與關(guān)照，做到輕拿輕放，以防砸傷手腳。五、實(shí)驗(yàn)作業(yè)1.減速器主要零部件的名稱與作用（2）軸承的類型、安裝方式（正、反裝）。（3）布置方法以及潤(rùn)滑密封方式。六、問(wèn)題思考1.為什么齒輪減速器的箱體沿軸線平面剖分?為