機(jī)械工程基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書修改2012年9月機(jī)自專業(yè)(學(xué)生)

PAGEPAGE50實驗一：低碳鋼、鑄鐵的拉伸和壓縮實驗

一、實驗?zāi)康?.測定低碳鋼的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率和斷面收縮率。2.測定鑄鐵的抗拉強(qiáng)度。3.測定鑄鐵壓縮時的抗壓強(qiáng)度。4.觀察上述兩種材料在拉伸過程中的各種現(xiàn)象，并繪制拉伸圖。5.分析比較低碳鋼和鑄鐵的力學(xué)性能特點與試樣破壞特征。二、實驗內(nèi)容1.鑄鐵拉伸實驗；2.鑄鐵壓縮實驗；3.低碳鋼拉伸實驗。三、實驗原理、方法和手段常溫、靜載下的軸向拉伸實驗是材料力學(xué)試驗中最基本、應(yīng)用最廣泛的試驗。通過拉伸試驗，可以全面地測定材料的力學(xué)性能，如彈性、塑性、強(qiáng)度、斷裂等力學(xué)性能指標(biāo)。這些性能指標(biāo)對材料力學(xué)的分析計算、工程設(shè)計、選擇材料和新材料開發(fā)都有及其重要的作用。實驗表明，工程中常用的塑性材料，其受壓與受拉時所表現(xiàn)出的強(qiáng)度、剛度和塑性等力學(xué)性能是大致相同的。但廣泛使用的脆性材料，其抗壓強(qiáng)度很高，抗拉強(qiáng)度卻很低。為便于合理選用工程材料，以及滿足金屬成型工藝的需要，測定材料受壓時的力學(xué)性能是十分重要的。因此，壓縮實驗同拉伸實驗一樣，也是測定材料在常溫、靜載、單向受力下的力學(xué)性能的最常用、最基本的實驗之一。依據(jù)國標(biāo)GB/T228－2002《金屬室溫拉伸實驗方法》分別敘述如下：1.低碳鋼試樣。在拉伸實驗時，利用試驗機(jī)的自動繪圖器可繪出低碳鋼的拉伸曲線，見圖1-1所示的F—ΔL曲線。FpFDEBB?AOFbFsFpFDEBB?AOFbFsO?K圖1-1拉伸實驗過程分為四個階段：（1）線彈性階段；（2）屈服階段；（3）強(qiáng)化階段；（4）局部變形階段。2.鑄鐵試樣。做拉伸實驗時，利用試驗機(jī)的自動繪圖器繪出鑄鐵的拉伸曲線，如圖1-2所示。在整個拉伸過程中變形很小，無屈服、頸縮現(xiàn)象，拉伸曲線無直線段，可以近似認(rèn)為經(jīng)彈性階段直接斷裂，其斷口是平齊粗糙的。以低碳鋼為代表的塑性材料，軸向壓縮時會產(chǎn)生很大的橫向變形，但由于試樣兩端面與試驗機(jī)支承墊板間存在摩擦力，約束了這種橫向變形，故試樣出現(xiàn)顯著的鼓脹，如圖1-2所示。塑性材料在壓縮過程中的彈性模量、屈服點與拉伸時相同，但在到達(dá)屈服階段時不像拉伸試驗時那樣明顯，因此要仔細(xì)觀察才能確定屈服載荷Ps。當(dāng)繼續(xù)加載時，試樣越壓越扁，由于橫截面面積不斷增大，試樣抗壓能力也隨之提高，曲線持續(xù)上升。

以鑄鐵為代表的脆性金屬材料，由于塑性變形很小，所以盡管有端面摩擦，鼓脹效應(yīng)卻并不明顯，而是當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值后，試樣在與軸線大約成的方向上發(fā)生破裂，如圖1-4所示。這是由于脆性材料的抗剪強(qiáng)度低于抗壓強(qiáng)度，從而使試樣被剪斷。

圖1-2

圖1-3圖1-4

四、實驗條件1.液壓式萬能試驗機(jī)；2.游標(biāo)卡尺；3.試件。五、實驗步驟1.測量試件尺寸根據(jù)國標(biāo)GB/T228－2002《金屬室溫拉伸試驗方法》中的規(guī)定，測定試樣原始橫截面積。本次試驗采用圓形試樣，應(yīng)在標(biāo)距的兩端及中間處的兩個相互垂直的方向上各測一次橫截面直徑，取其算術(shù)平均值，選用三處測得的直徑最小值，并以此值計算橫截面面積。測定試樣的原始標(biāo)距長度2.選試驗機(jī)量程根據(jù)試樣的形狀、尺寸和預(yù)計材料的抗拉強(qiáng)度來估算最大拉力，并以此力作為示力盤量程的40％～80％，以選擇合適的示力盤和相應(yīng)的擺錘。然后，選用與試樣相適應(yīng)的夾具。3.為消除活動框架等的自重影響，應(yīng)開動油泵送油，將活動平臺升高到10毫米以上。4.轉(zhuǎn)動齒桿微調(diào)或指針齒輪粗調(diào)將示力盤指針調(diào)整到零位。5安裝試樣，快速調(diào)節(jié)萬能試驗機(jī)的夾頭位置，并將自動繪圖裝置調(diào)好。經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后即可開始試驗。5.加載試驗，在試驗過程中，要求均勻緩慢地進(jìn)行加載。對于低碳鋼試樣的拉伸試驗，要注意觀察拉伸過程四個階段中的各種現(xiàn)象。并記下屈服載荷值，最大載荷值。對于鑄鐵試樣，只需測定其最大載荷值。試樣被拉斷后立即停機(jī)，并取下試樣。

6.對于拉斷后的低碳鋼試樣，要分別測量斷裂后的標(biāo)距和頸縮處的最小直徑。按照國標(biāo)GB/T228－2002中的規(guī)定測定時，將試樣斷裂后的兩段在斷口處緊密地對接起來，直接測量原標(biāo)距兩端的距離。六、思考題1.實驗時如何觀察低碳鋼的屈服點？測定時為何要對加載速度提出要求？2.比較低碳鋼和鑄鐵的拉伸壓縮斷口形狀，分析其破壞的力學(xué)原因。七、實驗報告實驗報告應(yīng)應(yīng)包括試驗?zāi)康摹嶒炘怼嶒灁?shù)據(jù)測量并記錄、實驗數(shù)據(jù)處理、分析討論實驗現(xiàn)象及誤差原因并寫出心得體會。材料載荷F/KN標(biāo)距l(xiāng)0/mm直徑d0/mm最小橫截面積A0/mm2截面Ⅰ截面Ⅱ截面Ⅲ屈服載荷最大載荷12平均12平均12平均附1-1液壓式萬能材料試驗機(jī)材料試驗機(jī)是測定材料力學(xué)性能的主要設(shè)備。常用的材料試驗機(jī)有拉力試驗機(jī)、壓力試驗機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗機(jī)、沖擊試驗機(jī)、疲勞試驗機(jī)等。能兼作拉伸、壓縮、彎曲等多種試驗的試驗機(jī)稱為萬能材料試驗機(jī)，簡稱萬能機(jī)。供靜力試驗用的普通萬能材料試驗機(jī)，按其傳遞載荷的原理可分為液壓式和機(jī)械式兩類。現(xiàn)以國產(chǎn)WE系列為例，介紹液壓萬能機(jī)。圖1-5為這一系列中最常見的WE一1000A、600試驗機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1-測力計主機(jī)圖1-5底座；2底座；2—固定立柱；3—固定橫梁；4—工作油缸；6—上橫梁；7—活動立柱；8—活動平臺；9—上夾頭；12—下夾頭；13—螺桿；17—送油閥；18，19—油管；20—回油閥；29—示力指針；30—示力度盤；32—滾筒；35—油泵電機(jī)開關(guān)；36—下夾頭升降按鈕；37—油箱；38—放油閥一、加載系統(tǒng)在底座1上由兩根固定立柱2和固定橫梁3組成承載框架。工作油缸4固定于框架上。在工作油缸的活塞5上支承著由上橫梁6、活動立柱7和活動平臺8組成的活動框架。當(dāng)油泵16開動時，油液通過送油閥17，經(jīng)送油管18進(jìn)入工作油缸，把活塞5連同活動平臺8一同頂起。這樣，如把試樣安裝于上夾頭9和下夾頭12之間，由于下夾頭固定，上夾頭隨活動平臺上升，試樣將受到拉伸。若把試樣置放于兩個承壓墊板11之間，或?qū)⑹軓澰嚇又梅庞趦蓚€彎曲支座10上，則因固定橫梁不動而活動平臺上升，試樣將分別受到壓縮或彎曲。此外，試驗開始前如欲調(diào)整上、下夾頭之間的距離，則可開動電機(jī)14，驅(qū)動螺桿13，便可使下夾頭12上升或下降。但電機(jī)14不能用來給試樣施加拉力。圖1-圖1-.6二、測力系統(tǒng)加載時，開動油泵電機(jī)，打開送油閥17，油泵把油液送入工作油缸4頂起工作活塞5給試樣加載；同時，油液經(jīng)回油管19及測力油管21（這時回油閥20是關(guān)閉的，油液不能流回油箱）。進(jìn)人測力油缸22，壓迫測力活塞23，使它帶動拉桿24向下移動，從而迫使擺桿26和擺錘25聯(lián)同推桿27繞支點偏轉(zhuǎn)。推桿偏轉(zhuǎn)時，推動齒桿28作水平移動，于是驅(qū)動示力盤的指針齒輪，使示力指針29繞示力度盤30的中心旋轉(zhuǎn)。示力指針旋轉(zhuǎn)的角度與測力油缸活塞上的總壓力（即拉桿24所受拉力）成正比。因為測力油缸和工作油缸中油壓壓強(qiáng)相同，兩個油缸活塞上的總壓力成正比（活塞面積之比）。這樣，示力指針的轉(zhuǎn)角便與工作油缸活塞上的總壓力，亦即試樣所受載荷成正比。經(jīng)過標(biāo)定便可使指針在示力度盤上直接指示載荷的大小。試驗機(jī)一般配有重量不同的擺錘，可供選擇。對重量不同的擺錘，使示力指針轉(zhuǎn)同樣的轉(zhuǎn)角，所需油壓并不相同，即載荷并不相同。所以，示力度盤上由刻度表示的測力范圍應(yīng)與擺錘的重量相匹配。以WE－1000試驗機(jī)為例，它配有A、B、C三種擺錘。擺錘A對應(yīng)的測力范圍為0—200kN，A＋B對應(yīng)0—500kN，A＋B＋C對應(yīng)0一1000kN。開動油泵電機(jī)，送油閥開啟的大小可以調(diào)節(jié)油液進(jìn)人工作油缸的快慢，因而可用以控制增加載荷的速度。開啟回油閥20，可使工作油缸中的油液經(jīng)回油管19泄回油箱37，從而卸減試樣所受載荷。試驗開始前，為消除活動框架等的自重影響，應(yīng)開動油泵送油，將活動平臺略微升高。然后調(diào)節(jié)測力部分的平衡鉈31，使擺桿保持垂直位置，并使示力指針指在零點。試驗機(jī)上一般還有自動繪圖裝置。它的工作原理是，活動平臺上升時，由繞過滑輪（1）和（2）的拉繩33帶動滾筒32繞軸線轉(zhuǎn)動，在滾筒圓柱面上構(gòu)成沿周線表示位移的坐標(biāo)；同時，齒桿28的移動構(gòu)成沿滾筒軸線表示載荷的坐標(biāo)。這樣，試驗時繪圖筆34在滾筒上就可自動繪出載荷——位移曲線。當(dāng)然，這只是一條定性曲線，不是很準(zhǔn)確的。三、操作規(guī)程及注意事項1．根據(jù)試樣尺寸和材料，估計最大載荷，選定相適應(yīng)的示力度盤和擺錘重量。需要自動繪圖時，事先應(yīng)將滾筒上的紙和筆裝妥。2.先關(guān)閉送油閥及回油閥，再開動油泵電機(jī)。待油泵工作正常后，開啟送油閥將活動平臺升高約1cm，以消除其自重。然后關(guān)閉送油閥，調(diào)整示力度盤指針使它指在零點。3.安裝拉伸試樣時，可開動下夾頭升降電機(jī)以調(diào)整下夾頭位置，但不能用下夾頭升降電機(jī)給試樣加載。4．緩慢開啟送油閥，給試件平穩(wěn)加載。應(yīng)避免油閥開啟過大進(jìn)油太快。試驗進(jìn)行中，注意不要觸動擺桿或擺錘。5.試驗完畢，關(guān)閉送油閥，停止油泵工作。破壞性試驗先取下試樣，再緩緩打開回油閥將油液放回油箱。非破壞性實驗，自然應(yīng)先開回油閥卸載，才能取下試樣。實驗二彎扭組合變形主應(yīng)力和內(nèi)力素的測定一、實驗?zāi)康?、測定薄壁圓管在彎曲和扭轉(zhuǎn)組合變形下，其表面某點處的主應(yīng)力大小和方向；2、掌握使用應(yīng)變花測量某一點處主應(yīng)力大小及方向的方法；3、學(xué)習(xí)組合變形時內(nèi)力素的測量方法，測量薄壁圓管在彎扭組合作用下，測量彎矩及扭矩；4、將實驗方法所測得的主應(yīng)力的大小和方向與理論值進(jìn)行比較和分析。二、實驗內(nèi)容1.測定彎扭組合主應(yīng)力；2.測定彎扭組合內(nèi)力素（彎矩、扭矩）。三、實驗原理、方法和手段1.主應(yīng)力及主方向的測定彎扭組合作用下，圓管的m點處于平面應(yīng)力狀態(tài)。若在xy平面內(nèi)，沿x、y方向的線應(yīng)變?yōu)棣舩、εy，剪應(yīng)變?yōu)?，根?jù)應(yīng)變分析，沿與x軸成角的方向n（從x到n反時針的為正）線應(yīng)變?yōu)椋╝）隨的變化而改變，在兩個互相垂直的主方向上，到達(dá)極值，稱為主應(yīng)變。主應(yīng)變由下式計算（b）兩個互相垂直的主方向由下式確定（c）對線彈性各向同性材料，主應(yīng)變ε1、ε2和主應(yīng)力方向一致，并由下列廣義胡克定律相聯(lián)系（d）圖3-1主應(yīng)力測試裝置圖圖3-2應(yīng)變花粘貼方案圖實測時由a、b、c三個應(yīng)變片組成直角應(yīng)變花，并把它粘貼在圓筒固定端附近的表面點m。選定x軸如圖所示，則a、b、c三個應(yīng)變片的角分別為，-45000,+450代入式（a），得出沿這三個方向的線應(yīng)變分別是（e）從以上三式中解出（f）由于和可以直接測定，所以和可由測量的結(jié)果求出。將它們代入公式（b），得（g）把和代入胡克定律（d），便可確定m點的主應(yīng)力。將式（f）代入式（c），得（h）（i）由上式解出相差的兩個，確定兩個相互垂直的主方向。利用應(yīng)變圓可知，若的代數(shù)值大于，則由x軸量起，絕對值較小的確定主應(yīng)變（對應(yīng)于）的方向。反之，若，則由x軸量起，絕對值較小確定主應(yīng)變（對應(yīng)于）的方向。2.內(nèi)力素的測定利用電橋原理的基本公式：，合理把所需測量的應(yīng)變計組成測量橋路接到電阻應(yīng)變儀中，用增量法逐級加載，分別測量應(yīng)變計相應(yīng)的應(yīng)變，再利用應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系，即可求得相應(yīng)的內(nèi)力。

（1）彎曲應(yīng)力的測量取m、m′兩點處沿軸向方向兩片應(yīng)變計組成半橋橋路，因為沿X軸方向只有彎曲引起的拉伸和壓縮應(yīng)變，其數(shù)值大小相等，符號相反，則：式中εr為應(yīng)變儀讀數(shù)，εT為溫度應(yīng)變。根據(jù)虎克定律，則彎曲應(yīng)力為：

設(shè)薄壁圓管的外徑為D，內(nèi)徑為d，令系數(shù)α＝d/D，則彎矩為：

（j）式中：E為材料的彈性模量,WX為圓管抗彎截面模量。（2）、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的測量受扭矩作用的圓管表面上各點均為純剪切應(yīng)力狀態(tài)。由應(yīng)力狀態(tài)分析可知，主應(yīng)力大小相等，符號相反，且主方向與圓管軸線成450。選擇好m、m′兩點沿軸向成450的4片應(yīng)變計組成全橋橋路，則：式中εr為應(yīng)變儀讀數(shù)，εT為溫度應(yīng)變，ε45為主應(yīng)變。根據(jù)廣義虎克定律，則扭轉(zhuǎn)主應(yīng)力為：

（k）由扭矩公式可得扭矩為：

（l）式中：WT為抗扭截面模量。四、實驗條件1、數(shù)字式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀。2、游標(biāo)卡尺與鋼尺。3、材料力學(xué)實驗臺。五、實驗步驟

1、測量薄壁圓管試件的有關(guān)尺寸（內(nèi)外直徑d、D；懸臂端距測試點距離L；加力點距空心軸懸臂端軸線距離L1。），材料的常數(shù)E和μ由實驗室給出。2、采用多點半橋公共補(bǔ)償法或全橋法進(jìn)行測量。設(shè)計測試橋路，選擇應(yīng)變花的6個應(yīng)變計中所需的應(yīng)變計和溫度補(bǔ)償片接到靜態(tài)電阻應(yīng)變儀相應(yīng)接線柱上。3、檢查接線無誤后，打開智能全數(shù)字式靜態(tài)電阻應(yīng)變儀電源開關(guān)，設(shè)置好參數(shù)，預(yù)熱5分鐘左右，檢查各應(yīng)變儀各通道是否平衡。4、采用等增量法進(jìn)行加載，加載分為五級。加載方式在多功能實驗裝置上用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行加載，每加一級載荷讀取各測量應(yīng)變計的應(yīng)變值大小。達(dá)到最終載荷后，記錄相應(yīng)應(yīng)變值。卸載，應(yīng)變儀讀數(shù)回到初始狀態(tài)。5、重復(fù)實驗不少于三次，直至取得三次有效測量數(shù)據(jù)，并取其算術(shù)平均值或用最小二乘法處理數(shù)據(jù)。六、思考題測量值的誤差主要是由那些因素引起的？分析誤差產(chǎn)生的原因。七、實驗報告實驗報告應(yīng)包括：實驗?zāi)康?、原理簡述、組橋方案、實驗數(shù)據(jù)記錄和處理，以及誤差分析等。表3-1測量對象測量橋路橋臂系數(shù)讀數(shù)應(yīng)變增量加載級數(shù)讀數(shù)應(yīng)變則增量平均值12345實驗值M=T=理論值M=T=誤差表3-2材料常數(shù)：彈性模量E=GPa,伯松比=載荷增量F=N裝置尺寸：圓筒外徑D=mm,圓筒內(nèi)徑d=mm加載臂長h=mm,測點位置=mm讀數(shù)應(yīng)變增量加載級數(shù)讀數(shù)應(yīng)變增量平均值12345b點d點主應(yīng)力及主方向誤差分析b點理論值實驗值誤差/%d點理論值實驗值誤差/%1、主應(yīng)力的理論計算公式如下：

（3-1）

（3-2）式中

（3-3）

（3-4）2、主方向的理論計算公式如下：

(3-5)其中σW：由彎矩作用引起的應(yīng)力

τT：由扭矩作用引起的應(yīng)力MEW：作用在測試點上的彎矩

MET：作用在測試點上的扭矩WW：抗彎截面模量

WT：抗扭截面模量

列表比較最大主應(yīng)力的實測值和相應(yīng)的理論值，算出相對誤差，畫出理論和實驗的主應(yīng)力和主方向的應(yīng)力狀態(tài)圖。3、數(shù)據(jù)計算時，取三次測量的平均值計算，三次實驗中數(shù)據(jù)線性不好的一組應(yīng)作為可疑數(shù)據(jù)，舍去或重做。4、彎矩和扭矩的理論計算依據(jù)以下公式：

M=PL

T=PL1可將彎矩和扭矩的理論值和實驗值進(jìn)行比較，計算相對誤差。附2-1組合式材料力學(xué)多功能實驗臺組合式材料力學(xué)多功能實驗臺是方便同學(xué)們自己動手作材料力學(xué)電測實驗的設(shè)備，一個實驗臺可做七個以上電測實驗，功能全面，操作簡單。構(gòu)造及工作原理1、外形結(jié)構(gòu)實驗臺為框架式結(jié)構(gòu)，分前后兩片架，其外形結(jié)構(gòu)如圖2-1。前面架可做彎扭組合受力分析，材料彈性模量、泊松比測定，偏心拉伸實驗，壓桿穩(wěn)定實驗，懸臂梁實驗、等強(qiáng)度梁實驗；后面架可做純彎曲梁正應(yīng)力實驗，電阻應(yīng)變片靈敏系數(shù)標(biāo)定，組合疊梁實驗等。(a)前面(b)后面圖2-1組合式材料力學(xué)多功能實驗臺外形結(jié)構(gòu)圖1.傳感器；2.彎曲梁附件；3.彎曲梁；4.三點撓度儀；5.千分表（用戶需另配）；6.懸臂梁附件；7.懸臂梁；8.扭轉(zhuǎn)筒；9.扭轉(zhuǎn)附件；10.加載機(jī)構(gòu)；11.手輪；12.拉伸附件；13.拉伸試件；14.可調(diào)節(jié)底盤2、加載原理加載機(jī)構(gòu)為內(nèi)置式，采用蝸輪蝸桿及螺旋傳動的原理，在不產(chǎn)生對輪齒破壞的情況下，對試件進(jìn)行施力加載，該設(shè)計采用了兩種省力機(jī)械機(jī)構(gòu)組合在一起，將手輪的轉(zhuǎn)動變成了螺旋千斤加載的直線運動，具有操作省力，加載穩(wěn)定等特點。3、工作機(jī)理實驗臺采用蝸桿和螺旋復(fù)合加載機(jī)構(gòu)，通過傳感器及過渡加載附件對試件進(jìn)行施力加載，加載力大小經(jīng)拉壓力傳感器由力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀的測力部分測出所施加的力值；各試件的受力變形，通過力＆應(yīng)變綜合參數(shù)測試儀的測試應(yīng)變部分顯示出來，該測試設(shè)備備有微機(jī)接口，所有數(shù)據(jù)可由計算機(jī)分析處理打印。操作步驟1、將所作實驗的試件通過有關(guān)附件連接到架體相應(yīng)位置，連接拉壓力傳感器和加載件到加載機(jī)構(gòu)上去。2、連接傳感器電纜線到儀器傳感器輸入插座，連接應(yīng)變片導(dǎo)線到儀器的各個通道接口上去。3、打開儀器電源，預(yù)熱約20分鐘左右，輸入傳感器量程及靈敏度和應(yīng)變片靈敏系數(shù)（一般首次使用時已調(diào)好，如實驗項目及傳感器沒有改變，可不必重新設(shè)置），在不加載的情況下將測力量和應(yīng)變量調(diào)至零。4、在初始值以上對各試件進(jìn)行分級加載，轉(zhuǎn)動手輪速度要均勻，記下各級力值和試件產(chǎn)生的應(yīng)變值進(jìn)行計算、分析和驗證，如已與微機(jī)連接，則全部數(shù)據(jù)可由計算機(jī)進(jìn)行簡單的分析并打印。注意事項1、每次實驗最好先將試件擺放好，儀器接通電源，打開儀器預(yù)熱約20分鐘左右，講完課再作實驗。2、各項實驗不得超過規(guī)定的終載的最大拉壓力。3、加載機(jī)構(gòu)作用行程為504、所有實驗進(jìn)行完后，應(yīng)釋放加力機(jī)構(gòu)，最好拆下試件，以免閑雜人員亂動損壞傳感器和有關(guān)試件。5、蝸桿加載機(jī)構(gòu)每半年或定期加潤滑機(jī)油，避免干磨損，縮短使用壽命。附2-2電測法的基本原理電測法的基本原理是用電阻應(yīng)變片測定構(gòu)件表面的線應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)變—應(yīng)力關(guān)系確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)的一種實驗應(yīng)力分析方法。這種方法是將電阻應(yīng)變片粘貼的被測構(gòu)件表面，當(dāng)構(gòu)件變形時，電阻應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，然后通過電阻應(yīng)變儀將此電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓（或電流）的變化，再換算成應(yīng)變值或者輸出與此應(yīng)變成正比的電壓（或電流）的信號，由記錄儀進(jìn)行記錄，就可得到所測定的應(yīng)變或應(yīng)力。其原理框圖如圖2-2。電量欲電量欲測量被測物體敏感元件測量儀器光、電、機(jī)傳感器數(shù)據(jù)采集與處理物理量力學(xué)量生物參數(shù)機(jī)械量 物理量力學(xué)量生物參數(shù)機(jī)械量數(shù)字量電數(shù)字量電流電壓圖2-2電測技術(shù)原理圖電測法的優(yōu)點：1、測量靈敏度和精度高。其最小應(yīng)變?yōu)?με（με—微應(yīng)變，1με=10-6ε）。在常溫靜態(tài)測量時，誤差一般為1～3%；動態(tài)測量時，誤差在3～5%范圍內(nèi)。2、測量范圍廣?？蓽y±1～2×104με;力或重力的測量范圍10-2～105N等。3、頻率響應(yīng)好?？梢詼y量從靜態(tài)到數(shù)105Hz動態(tài)應(yīng)變。4、輕便靈活。在現(xiàn)場或野外等惡劣環(huán)境下均可進(jìn)行測試。5、能在高、低溫或高壓環(huán)境等特殊條件下進(jìn)行測量。6便于與計算機(jī)聯(lián)結(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與處理，易于實現(xiàn)數(shù)字化、自動化及無線電遙測。電測法測量電路及其工作原理電橋基本特性通過電阻應(yīng)變片可以將試件的應(yīng)變轉(zhuǎn)換成應(yīng)變片的電阻變化，通常這種電阻變化很小。測量電路的作用就是將電阻應(yīng)變片感受到的電阻變化率△R/R變換成電壓（或電流）信號，再經(jīng)過放大器將信號放大、輸出。測量電路有多種，惠斯登電路是最常用的電路，如圖2－3。設(shè)電橋各橋臂電阻分別為R1、R2、R3、R4，其中任一橋臂都可以是電阻應(yīng)變片。電橋的A、C為輸入端接電源E，B、D為輸出端，輸出電壓為UBD。從ABC半個電橋來看，A、C間的電壓為E，流經(jīng)R1的電流為I1＝E/（R1＋R2）R1兩端的電壓降為UAB=I1R1=R1E/(R1+R2)同理，R4兩端的電壓降為UAD=I3R4=R4E/(R3+R4)BR1R2UBD UBDA CR4R3D E圖2－3因此可得到電橋輸出電壓為UBD=UAB-UAD=R1E/(R1+R2)-R4E/(R3+R4)=(R1R3-R2R4)E/(R1+R2)(R3+R4)由上式可知，當(dāng)R1R3=R2R4或R1/R2＝R4/R3時，輸出電壓UBD為零，成為電橋平衡。設(shè)電橋的四個橋臂與粘在構(gòu)件上的四枚電阻應(yīng)變片聯(lián)接，當(dāng)構(gòu)件變形時，其電阻值的變化分別為:R1+△R1、R2+△R2、R3+△R3、R4+△R4，此時電橋的輸出電壓為經(jīng)整理、簡化并略去高階小量，可得當(dāng)四個橋臂電阻值均相等時即:R1＝R2＝R3＝R4＝R，且它們的靈敏系數(shù)均相同，則將關(guān)系式△R/R＝Kε帶入上式，則有電橋輸出電壓為（2－1）由于電阻應(yīng)變片是測量應(yīng)變的專用儀器，電阻應(yīng)變儀的輸出電壓UBD是用應(yīng)變值εd直接顯示的。電阻應(yīng)變儀有一個靈敏系數(shù)K0，在測量應(yīng)變時，只需將電阻應(yīng)變儀的靈敏系數(shù)調(diào)節(jié)到與應(yīng)變片的靈敏系數(shù)相等。則εd=ε,即應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變εd值不需進(jìn)行修正，否則，需按下式進(jìn)行修正K0εd＝Kε（2－2）則其輸出電壓為由此可得電阻應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變?yōu)椋?－3）式中ε1、ε2、ε3、ε4分別為R1、R2、R3、R4感受的應(yīng)變值。上式表明電橋的輸出電壓與各橋臂應(yīng)變的代數(shù)和成正比。應(yīng)變ε的符號由變形方向決定，一般規(guī)定拉應(yīng)變?yōu)檎?，壓?yīng)變?yōu)樨?fù)。由上式可知，電橋具有以下基本特性：兩相鄰橋臂電阻所感受的應(yīng)變ε代數(shù)值相減；而兩相對橋臂電阻所感受的應(yīng)變ε代數(shù)值相加。這種作用也稱為電橋的加減性。利用電橋的這一特性，正確地布片和組橋，可以提高測量的靈敏度、減少誤差、測取某一應(yīng)變分量和補(bǔ)償溫度影響。溫度補(bǔ)償電阻應(yīng)變片對溫度變化十分敏感。當(dāng)環(huán)境溫度變化時，因應(yīng)變片的線膨脹系數(shù)與被測構(gòu)件的線膨脹系數(shù)不同，且敏感柵的電阻值隨溫度的變化而變化，所以測得應(yīng)變將包含溫度變化的影響，不能反映構(gòu)件的實際應(yīng)變，因此在測量中必須設(shè)法消除溫度變化的影響。消除溫度影響的措施是溫度補(bǔ)償。在常溫應(yīng)變測量中溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ遣捎脴蚵费a(bǔ)償法。它是利用電橋特性進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)?。?）補(bǔ)償塊補(bǔ)償法把粘貼在構(gòu)件被測點處的應(yīng)變片稱為工作片，接入電橋的AB橋臂；另外以相同規(guī)格的應(yīng)變片粘貼在與被測構(gòu)件相同材料但不參與變形的一塊材料上，并與被測構(gòu)件處于相同溫度條件下，稱為溫度補(bǔ)償片，將它接入電橋與工作片組成測量電橋的半橋，電橋的另外兩橋臂為應(yīng)變儀內(nèi)部固定無感標(biāo)準(zhǔn)電阻，組成等臂電橋。有電橋特性可知，只要將補(bǔ)償片正確的接在橋路中即可消除溫度變化所產(chǎn)生的影響。（2）工作片補(bǔ)償法這種方法不需要補(bǔ)償片和補(bǔ)償塊，而是在同一被測構(gòu)件上粘貼幾個工作應(yīng)變片，根據(jù)電橋的基本特性及構(gòu)件的受力情況，將工作片正確地接入電橋中，即可消除溫度變化所引起的應(yīng)變，得到所需測量的應(yīng)變。應(yīng)變片在電橋中的接線方法應(yīng)變片在測量電橋中，利用電橋的基本特性，可用各種不同的接線方法以達(dá)到溫度補(bǔ)償；從復(fù)雜的變形中測出所需要的應(yīng)變分量；提高測量靈敏度和減少誤差。半橋接線方法①半橋單臂測量(圖2－4a)：電橋中只有一個橋臂接工作應(yīng)變片（常用AB橋臂），而另一橋臂接溫度補(bǔ)償片（常用BC橋臂），CD和DA橋臂接應(yīng)變儀內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電阻?？紤]溫度引起的電阻變化，按公式（2－3）可得到應(yīng)變儀的讀數(shù)應(yīng)變?yōu)棣興＝ε1＋ε1t－ε2t由于R1和R2溫度條件完全相同，因此（△R1/R1）t=（△R2/R2）t，所以電橋的輸出電壓只與工作片引起的電阻變化有關(guān)，與溫度變化無關(guān)，即應(yīng)變儀的讀數(shù)為εd＝ε1②半橋雙臂測量（圖2－4b）：電橋的兩個橋臂AB和BC上均接工作應(yīng)變片，CD和DA兩個橋臂接應(yīng)變儀內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)電阻。因為兩工作應(yīng)變片處在相同溫度條件下，（△R1/R1）t=（△R2/R2）t，所以應(yīng)變儀的讀數(shù)為εd＝（ε1＋ε1t）―（ε2＋ε2t）＝ε1―ε2由橋路的基本特性，自動消除了溫度的影響，無需另接溫度補(bǔ)償片。 B BR1RR1R2 dUDB dUDBA C A CR4R3R4R3DD E E (a)半橋單臂測量(b)半橋雙臂測量圖2－4半橋電路接線法全橋接線法相對橋臂測量（圖2－4c）：電橋中相對的兩個橋臂接工作片（常用AB和CD橋臂），另兩個橋臂接溫度補(bǔ)償片。此時，四個橋臂的電阻處于相同的溫度條件下，相互抵消了溫度的影響。應(yīng)變儀的讀數(shù)為εd＝（ε1＋ε1t）―ε2t＋（ε3＋ε3t）－ε4t＝ε1＋ε3②全橋測量（圖2－4d）：電橋中的四個橋臂上全部接工作應(yīng)變片，由于它們處于相同的溫度條件下，相互抵消了溫度的影響。應(yīng)變儀的讀數(shù)為εd＝ε1―ε2+ε3-ε4 B BR1R2R1R2 dUDB dUDBA C A CR4R3R4R3DD E E(c)相對橋臂測量(d)全橋測量圖2－4全橋電路接線法橋臂系數(shù)同一個被測量值，其組橋方式不同，應(yīng)變儀的讀數(shù)εd也不相同。定義測量出的應(yīng)變儀的讀數(shù)εd與待測應(yīng)變ε之比為橋臂系數(shù)，因此橋臂系數(shù)B為

實驗三機(jī)構(gòu)運動簡圖繪制一、實驗?zāi)康?、培養(yǎng)根據(jù)實際機(jī)構(gòu)模型繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖的能力。2、熟悉并掌握機(jī)構(gòu)自由度的計算方法。3、正確處理機(jī)構(gòu)自由度計算時應(yīng)注意的三個問題。二、實驗設(shè)備1、油泵、牛頭刨、沖床等機(jī)構(gòu)模型。2、自備繪圖工具（圓規(guī)、三角板、鉛筆、橡皮等）。三、實驗內(nèi)容及步驟1、機(jī)構(gòu)運動簡圖繪制（1）確定構(gòu)件類型及其數(shù)目轉(zhuǎn)動原動件，按傳動順序仔細(xì)觀察構(gòu)件之間的相對運動關(guān)系，認(rèn)清機(jī)架、原動件、從動件和執(zhí)行件并確定構(gòu)件數(shù)目（活動構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件總數(shù)目）。（2）確定運動副類型及數(shù)目重復(fù)以上操作，根據(jù)構(gòu)件之間的相對運動性質(zhì)認(rèn)清移動副、回轉(zhuǎn)副、高副、低副，并數(shù)清其數(shù)目（3）選擇機(jī)構(gòu)運動瞬時位置選擇能清楚表達(dá)機(jī)構(gòu)運動特征的一般瞬時位置.不要選特殊位置。（4）合理選擇投影面選擇能清楚表達(dá)機(jī)構(gòu)運動特征的平面作為投影面，對平面機(jī)構(gòu)應(yīng)選運動平面為投影面。（5）繪制機(jī)構(gòu)運動簡圖選擇適當(dāng)?shù)谋壤?按GB446084中規(guī)定的構(gòu)件和運動副的符號,畫出機(jī)構(gòu)運動簡圖。（6）構(gòu)件和運動副編號從原動件開始順著傳動路線在圖中依次引序號1,2,3…；標(biāo)出原動件;在回轉(zhuǎn)副中心、移動副導(dǎo)路上或高副接觸處引出A,B,C…。2、計算機(jī)構(gòu)的自由度（1）套公式將以上確定的參數(shù)代入平面機(jī)構(gòu)的自由度計算公式：F=3n-2PL-Ph（2）檢驗正誤根據(jù)計算所得的自由度值判定機(jī)構(gòu)運動的確定性，并用實際機(jī)構(gòu)的運動確定情況檢驗，如發(fā)生矛盾說明簡圖或計算有錯，須做如下檢查。(a)自由度計算檢查檢查是否考慮了復(fù)合鉸鏈、局部自由度、虛約束等情況。(b)運動簡圖檢查檢查所繪制的機(jī)構(gòu)運動簡圖的構(gòu)件數(shù)、運動副類型及數(shù)目是否與原實際機(jī)構(gòu)一致。四、實驗報告要求1、實驗結(jié)果每人在實驗報告紙上繪出十個測得的機(jī)構(gòu)運動簡圖。2、實驗結(jié)果分析與討論（1）計算上述機(jī)構(gòu)的自由度（2）判定運動的確定性（3）指出每一個機(jī)構(gòu)中存在的復(fù)合餃鏈、局部自由度和虛約束。3、實驗結(jié)論實驗四機(jī)構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康?.培養(yǎng)學(xué)生對機(jī)械系統(tǒng)運動方案的整體認(rèn)識，加強(qiáng)學(xué)生的工程實踐背景的訓(xùn)練，拓寬學(xué)生的知識面，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、綜合設(shè)計及工程實踐動手能力；2.通過機(jī)構(gòu)的拼接，在培養(yǎng)工程實踐動手能力的同時，可以發(fā)現(xiàn)一些基本機(jī)構(gòu)及機(jī)械設(shè)計中的典型問題，通過解決問題，可以對運動方案設(shè)計中的一些基本知識點融會貫通，對機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運動特性有一個更全面更深入的理解；3.加深學(xué)生對機(jī)構(gòu)組成原理的認(rèn)識，進(jìn)一步掌握機(jī)構(gòu)運動方案構(gòu)型的各種創(chuàng)新設(shè)計方法。二、設(shè)備和工具創(chuàng)新組合模型一套，包括組成機(jī)構(gòu)的各種運動副、構(gòu)件、動力源及一套實驗工具(扳手、起子)。構(gòu)件包括機(jī)架、連桿，圓柱齒輪，齒條、圓錐齒輪，蝸輪蝸桿，凸輪及從動件，槽輪及撥盤和皮帶輪等，運動副包括轉(zhuǎn)動副、移動副、齒輪副、凸輪副、槽輪副等。1、機(jī)架：給構(gòu)件和運動副提供了一個多層、多面和多維支撐的機(jī)架(見圖6-1)。圖6-1機(jī)架機(jī)架滑塊橫梁輔架圖6-1機(jī)架機(jī)架滑塊橫梁輔架把手聯(lián)接片主立柱角聯(lián)接片輔立柱底架圖6-圖6-2連桿圖6-3連桿的加長2、連桿：提供5種長度的連桿，運動學(xué)尺寸在整個連桿長度(20～700)范圍內(nèi)無級調(diào)整。另外齒輪上有多個軸孔，因而均可用作連桿，當(dāng)曲柄使用，其運動學(xué)尺寸為18、20、26mm。每根連桿端部有M8的螺孔，分別與各運動副接頭M8的螺桿相連。其中間的螺母起調(diào)整和所緊作用(見圖6-3所示)。連桿表面有一淺槽，是緊定螺釘?shù)慕佑|表面(需要時用)。另外，每臺提供了1個連桿連接頭，可以將現(xiàn)有的兩個連桿連接起來，起到加長連桿的作用，因而可實現(xiàn)連桿的運動學(xué)尺寸在20～700mm內(nèi)調(diào)整(見圖3所示)。圖6-4齒輪與圓錐齒輪圖6-4齒輪與圓錐齒輪圖圖6-5齒條4、齒條：提供了長度相同的兩個齒條，長度約300mm(有的小組是250mm5、圓錐齒輪：齒數(shù)25的圓錐齒輪2件，可實現(xiàn)垂直軸間的運動傳遞。6、蝸輪蝸桿：提供齒數(shù)40的蝸輪l件，頭數(shù)為l的蝸桿l件?？蓪崿F(xiàn)垂直交錯軸間的運動傳遞及減速。7、凸輪與從動件：每組提供一個盤形凸輪，即可實現(xiàn)一種從動件運動規(guī)律。從動件有兩種，一種是對心滾子從動件，一種是平底從動件。凸輪上打有鋼號，每種鋼號對應(yīng)一種從動件運動規(guī)律，具體如下：鋼號凸輪名稱升程(mm)升程運動規(guī)律回程運動規(guī)律滾子半徑(mm)l雙停凸輪25改進(jìn)梯形規(guī)律()改進(jìn)正弦規(guī)律()142單停凸輪25諧波函數(shù)規(guī)律()諧波函數(shù)規(guī)律()143無停凸輪2l等速運動規(guī)律()減速運動規(guī)律()14為了保證凸輪和從動件始終接觸，還提供了幾種彈簧使其產(chǎn)生力鎖合。8、皮帶輪：提供直徑為40mm的雙層皮帶輪l件和直徑為80mm的單層皮帶輪兩件，可實現(xiàn)減速和多種形式的運動傳遞。每組提供5根長度不同的皮帶供選擇使用。如圖6-6所示圖6-6皮帶輪9、槽輪和撥盤：每組僅提供一套槽輪機(jī)構(gòu)，包括槽數(shù)為4的槽輪、一個撥盤(單銷或雙銷撥盤)。如圖6-7所示圖6-6皮帶輪圖6-7槽輪、撥盤10、各種規(guī)格的運動副接頭：可以與各種軸類零件組成各種轉(zhuǎn)動副；可以與連桿表面組成移動副。如圖6-8所示圖6-7槽輪、撥盤主要功能介紹：1)圓軸：運動副接頭l上的圓軸與運動副接頭2的圓孔形成轉(zhuǎn)動副，圓軸的不同長度，適用于將構(gòu)件安裝在不同的層內(nèi)，避免構(gòu)件間的運動干涉?？捎萌舾筛魤|進(jìn)行軸向定位。2)圓軸上的M8的螺紋：可與M8的螺母或端蓋零件連接。圖8圖8運動副接頭1、2、3(從左至右)4)M8的螺桿：可與連桿上M8的螺紋孔連接。5)M5的螺紋孔：各接頭上M5的螺孔，在需要時，可用于將相對運動的兩構(gòu)件固定。11、傳動軸：提供了長度不同的多根傳動軸，可與機(jī)架滑塊、齒輪、蝸輪、凸輪、槽輪或撥盤、皮帶輪、各種運動副接頭組成轉(zhuǎn)動副，或通過M5的緊定螺釘連接與上述構(gòu)件一起運動。12、隔墊：提供了兩種尺寸長度的隔墊，起作用是保證各構(gòu)件在相互平行的平面內(nèi)。13、動力源：旋轉(zhuǎn)電機(jī)(轉(zhuǎn)速為1200r／min)加上一定軸齒輪減速器(減速比為l:150和1:100)，即提供8轉(zhuǎn)／分鐘或12轉(zhuǎn)／分鐘的轉(zhuǎn)速，每組僅提供一套減速電機(jī)，學(xué)生可以通過齒輪傳動、帶輪傳動及蝸輪蝸桿傳動繼續(xù)減速。另外提供一個可以實現(xiàn)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停的電機(jī)控制系統(tǒng)。啟動停止撥動開關(guān)必須置于啟動狀態(tài)，正、反轉(zhuǎn)撥動開關(guān)才有效。圖6-9傳動軸圖6-10隔墊圖6-9傳動軸圖6-10隔墊15、配置：每2～3人一組。三、模型零部件的基本拼接方法l、轉(zhuǎn)動副的聯(lián)接圖6-11表示構(gòu)件l與帶有轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件2的聯(lián)接方法。圖6圖6-1l2、移動副的聯(lián)接圖6-12表示構(gòu)件l與構(gòu)件2用移動副相聯(lián)的方法。圖圖6-12移動副的聯(lián)接3、齒條與構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)圖6-13齒條與構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)圖圖6-13齒條與構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副相聯(lián)圖6-14表示齒條與機(jī)架移動副相聯(lián)4、齒條與機(jī)架相聯(lián)圖6-15連桿與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動副圖6-1圖6-15連桿與機(jī)架組成轉(zhuǎn)動副5、構(gòu)件以轉(zhuǎn)動副的形式與機(jī)架相連圖6-15表示連桿與機(jī)架以轉(zhuǎn)動副形式相聯(lián)的方法。用同樣的方法可以將凸輪、齒輪、蝸輪或槽輪及撥盤與機(jī)架的傳動軸相連。這種連接方式可以使構(gòu)件帶動傳動軸運動，也可以使傳動軸上的運動傳給構(gòu)件。注意為確保機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件的運動都必須在相互平行的平面內(nèi)進(jìn)行，必須選擇適當(dāng)長度的傳動軸及墊柱，否則構(gòu)件間的運動就可能發(fā)生干涉或機(jī)構(gòu)的運動不順暢。當(dāng)需要構(gòu)件與傳動軸一起運動時，可用M5的螺釘聯(lián)接。6、構(gòu)件以移動副的形式與機(jī)架相聯(lián)構(gòu)件以移動副的形式與機(jī)架相聯(lián)有三種通用方法。1)將機(jī)架滑塊與型材(橫梁)的連接螺母(或螺栓)擰松，使機(jī)架滑塊沿型材移動。圖6-17電機(jī)與一小皮帶輪的聯(lián)接圖6-18電機(jī)與蝸輪蝸桿的聯(lián)接圖6-16構(gòu)件與機(jī)架以移動副的聯(lián)接2)如圖6-14所示，使連桿沿著兩個連接頭的方孔移動。該兩連接頭的方孔形成了支撐連桿的兩個機(jī)架，如果這兩個方孔不同軸，連桿的運動就可能不通暢。注意的方法就是盡量使支架的懸臂不宜過長；或支架兩側(cè)的載荷盡量均勻；或?qū)⑦B桿在導(dǎo)路中移動圖6-17電機(jī)與一小皮帶輪的聯(lián)接圖6-18電機(jī)與蝸輪蝸桿的聯(lián)接圖6-16構(gòu)件與機(jī)架以移動副的聯(lián)接3)將連桿固定在機(jī)架上，使連接頭上的方孔在連桿上滑動而形成移動副。7、與減速電機(jī)的聯(lián)接通常電機(jī)直接與一小皮帶輪以平鍵連接(如圖6-17所示)。通過皮帶傳動，將運動輸送給機(jī)構(gòu)系統(tǒng)中的其他構(gòu)件。但有時，也可以將電機(jī)運動直接輸送給其他構(gòu)件。此時需要增加一聯(lián)軸器，聯(lián)軸器的一端孔直徑為lO，通過平鍵直接與電機(jī)相連，另一端直徑為12的圓孔，通過緊定螺釘與傳動軸相連，再通過緊定螺釘將傳動軸與其它構(gòu)件相連。圖6-18表示旋轉(zhuǎn)電機(jī)與蝸輪蝸桿的連接。圖6-20三個轉(zhuǎn)動副不在同一直線上圖6-19三個轉(zhuǎn)動副在同一直線上8、三個轉(zhuǎn)動副在一條直線上的構(gòu)件拼接方法見圖6-1圖6-20三個轉(zhuǎn)動副不在同一直線上圖6-19三個轉(zhuǎn)動副在同一直線上9、三個轉(zhuǎn)動副不在一條直線上的構(gòu)件的拼接方法見圖6-20所示。四、內(nèi)容與要求1.實驗前預(yù)習(xí)本實驗，掌握實驗原理，初步了解機(jī)構(gòu)創(chuàng)新模型；2.選擇設(shè)計題目，初步擬定機(jī)構(gòu)設(shè)計方案；3.用機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計模型加以實現(xiàn)；4.繪制出機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的運動簡圖，并對所設(shè)計的機(jī)構(gòu)進(jìn)行說明。五、參考題目（建議題目自擬）1、設(shè)計一固定式港口用起重機(jī)，要求安裝吊鉤處點的軌跡為一直線。2、設(shè)計玻璃窗的開閉機(jī)構(gòu)已知條件：1）窗框開閉的相對角度為90°；2）操作構(gòu)件必須是單一構(gòu)件，要求操作省力；3）在開啟位置時，人在室內(nèi)能擦洗玻璃的正反兩面；4）在關(guān)閉位置時，機(jī)構(gòu)在室內(nèi)的構(gòu)件必須盡量靠近窗檻；5）機(jī)構(gòu)應(yīng)支承起整個窗戶的重量。3、設(shè)計坐躺兩用搖動椅已知條件：1）坐躺角度為90°～150°；2）搖動角度為25°；3）操作動力源為手動與重力；4）安全舒適。4、鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)鋼板翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)工作原理圖已知條件：1）原動件由旋轉(zhuǎn)式電機(jī)驅(qū)動；2）每分鐘翻鋼板10次；3）其他尺寸如圖11所示；4）許用傳動角[γ]=50°；六、實驗報告內(nèi)容基本要求l、畫出機(jī)構(gòu)運動簡圖，并簡要說明其結(jié)構(gòu)特點和工作原理；2、簡要說明在調(diào)試過程中所遇到的問題和解決問題的辦法；3、本次實驗總結(jié)。

機(jī)構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗報告一、實驗?zāi)康亩嶒炓笕?、設(shè)計題目四、方案擬定五、實驗結(jié)果1、機(jī)構(gòu)方案示意圖2、在實驗臺上搭接機(jī)構(gòu)，觀察機(jī)構(gòu)運動情況，測繪機(jī)構(gòu)尺寸，按比例畫出機(jī)構(gòu)運動簡圖3、計算機(jī)構(gòu)自由度4、設(shè)計方案說明（就其是否滿足設(shè)計要求作必要的說明）六、感想與體會實驗五液體動力潤滑滑動軸承實驗實驗?zāi)康臏y定和繪制徑向滑動軸承徑向油膜壓力曲線，求軸承的承載能力。觀察載荷和轉(zhuǎn)速改變時油膜壓力的變化情況。在轉(zhuǎn)速一定，以及載荷分別取4個不同值的情況下測得油膜壓力，進(jìn)行對比。觀察徑向滑動軸承油膜的軸向壓力分布情況。了解徑向滑動軸承的摩擦系數(shù)f的測量方法和摩擦特性曲線的繪制原理及方法。實驗臺的構(gòu)造與工作原理實驗臺的傳動裝置由直流電動機(jī)通過V帶傳動驅(qū)動軸沿順時針（面對實驗臺面板）方向轉(zhuǎn)動，由單片機(jī)控制調(diào)速來實現(xiàn)軸的無級調(diào)速。本實驗臺軸的轉(zhuǎn)速范圍3-300轉(zhuǎn)/分，軸的轉(zhuǎn)速由控制箱上的右數(shù)碼管直接讀出，或由軟件界面內(nèi)的讀數(shù)窗口讀出。圖1實驗臺主要結(jié)構(gòu)1、電機(jī)2、磙子3、油壓傳感器4、加載桿5、平衡塊6、軸瓦軸與軸瓦間的油膜壓力測量裝置軸的材料為45號鋼，經(jīng)表面游淬火、磨光，由滾動軸承支承在箱體上，軸的下半部浸泡在潤滑油中，本實驗臺采用的潤滑油的牌號為0.34Pa.S。軸瓦的材料為鑄錫鉛青銅，牌號為ZCuSn5Pb5Zn5（即舊牌號和ZQSn6-6-3）。在軸瓦的一個徑向平面內(nèi)沿圓周鉆有7個小孔，每個小孔沿圓周相隔20o加載裝置油膜的徑向壓力分布曲線是在一定的載荷和一定的轉(zhuǎn)速下繪制的。當(dāng)載荷改變或軸的轉(zhuǎn)速改變時抽測出的壓力值是不同的，所繪出的壓力分布曲線的形狀也是不同的。轉(zhuǎn)速的改變方法于前所述。本實驗臺采用螺旋加載，轉(zhuǎn)動螺旋即可改變載荷的大小，所加載荷之值通過傳感器檢測，直接在測控制箱面板左顯示窗口上讀出（取中間值）。這種加載方式的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、可靠，使用方便，載荷的大小可任意調(diào)節(jié)。摩擦系數(shù)f測量裝置主軸瓦上裝有測力桿，通過測力壓力傳感器檢測壓力，經(jīng)過單片機(jī)數(shù)據(jù)處理可直接得到摩擦力矩值。摩擦系數(shù)f之值可通過測量軸承的摩擦力矩而得到。軸轉(zhuǎn)動時，軸對軸瓦產(chǎn)生周向摩擦力F，其摩擦力矩為F?d/2，它使軸瓦翻轉(zhuǎn)，軸瓦上測力壓頭將力傳遞至壓力傳感器，測力傳感器的檢測值乘以力臂長L，就可以得到摩擦力矩值，經(jīng)計算就可得到摩擦系數(shù)f之值。根據(jù)力矩平衡條件得：Fd/2=LQ。L―測力桿的長度（本實驗臺L=120mm），Q―作用在A處的反力。設(shè)作用在軸上的外載荷W，則：f=F/W=2LQ/WdMf=LQ的值可直接讀到∴f=2Mf/Wd在邊界摩擦?xí)r，f隨λ的增大而變化很?。ㄓ捎趎值很小，建議用手慢慢轉(zhuǎn)動軸），進(jìn)入混合摩擦后，λ的改變引起f的急劇變化，在剛形成液體摩擦?xí)rf達(dá)到最小值，此后，隨λ的增大油膜厚度亦隨之增大，因而f亦有所增大。徑向滑動軸承的摩擦系數(shù)f隨軸承的特性系數(shù)λ=ηn/p值的改變而改變（η―油的動力粘度，n―軸的轉(zhuǎn)速，p―壓力，p=W/Bd，W―軸上的載荷，B―軸瓦的寬度，d―軸的直徑，本實驗臺B=125mm，d=70mm軸瓦自重4.3kg）如上圖所示。實驗方法與步驟1、準(zhǔn)備工作1；（2）加載螺旋桿旋至與負(fù)載傳感器脫離接觸；（3）將電機(jī)引線與測控箱電機(jī)電源輸出口相插合；（4）如果使用計算機(jī)則將計算機(jī)與控制箱用串口線相聯(lián)。2、將測控箱通電后，面板上兩組數(shù)碼管亮（左一油壓值，右一轉(zhuǎn)速值），調(diào)節(jié)增速按鍵可使電機(jī)起動。3、使電機(jī)在100─250轉(zhuǎn)/分運行3─4分鐘。準(zhǔn)備工作將光電傳感器接至測控箱背板的數(shù)字通道1上，從左至右依次將管路壓力傳感器接至控制箱上的模擬通道1-7上，將軸上的管路壓力傳感器接至模擬通道8上，摩擦力矩檢測傳感器接至模擬通道10，負(fù)載荷重壓力傳感器接至模擬通道9上。將電機(jī)電源線插入控制盒電機(jī)電源輸出口。繪制徑向油膜壓力分布曲線與承載曲線開啟測控箱電源，按動面板上的“加速”調(diào)速旋鈕，將主軸的轉(zhuǎn)速調(diào)整到一定值（可取300轉(zhuǎn)/分左右，轉(zhuǎn)速值在測控箱面板的右顯示窗口顯示）；旋動加載螺紋加載（約200kg，加載值在測控箱面板的左顯示窗口顯示）；待各壓力傳感器的壓力值穩(wěn)定后，由左至右依次記錄各壓力傳感器的壓力值；調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速并逐次記錄有關(guān)數(shù)據(jù)；(保持加載力不變)；若使用計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析可打開相關(guān)界面（如后附圖）；卸載、關(guān)機(jī)；根據(jù)測出的各壓力傳感器的壓力值按一定比例繪制出油壓分布曲線與承載曲線，如右圖所示。此圖的具體畫法是：沿著圓周表面從左到右畫出角度分別為30o、50o、70o、90o、110o、130o、150o，等分別得出油孔點1、2、3、4、5、6、7的位置。通過這些點與圓心O 連線，在各連線的延長線上，將壓力傳感器（比例：0.1MP=5mm）測陋的壓力值畫出壓力線1―1’、2―2’、3―3’……7―7’。將1’為了確定軸承的承載量，用Plsinφ1（l=1，2……7）求得向量1―1’、2―2’、3―3’……7―7’在載荷方向（即y軸的投影值）。角度φ1φ30o50o70o90o110o130o150osinφ10.5000.76600.93971.000.93970.76600.5000然后將Plsinφ1這些平行于y軸的向量移到直徑0―8上。為清楚起見，將直徑0―8平移到圖3―4的下部，在直徑0″―8″上先畫出軸承表面上油孔位置的投影點1″、2″…8″，然后通過這些畫出上述相應(yīng)的各點壓力在載荷方向的分量，即1″、2″…7″等點，將各點平滑連接起來，所形成的曲線即為在載荷方向的壓力分布。在直徑0″―8″上做一個矩形，采用方格紙，使其面積與曲線所包圍的面積相等，那么矩形的邊長P平均.B.dq=W=ΦP平均Bd式中q：軸承內(nèi)油膜承載量；W：外載荷；ф：端泄對承載能力影響系數(shù)，一般取0.7；P平均：徑向平均單位壓力；B：軸瓦寬度；繪制摩擦系數(shù)f與摩擦特征值λ變化關(guān)系曲線。將加載壓力加至200kg，依次將轉(zhuǎn)速調(diào)高，利用采集箱上的窗口讀出主軸轉(zhuǎn)速值及摩擦力矩值。計算摩擦系數(shù)f：f=2Mf/WdW負(fù)載值計算摩擦特征系數(shù)λ：λ=η·n/P負(fù)η—潤滑油絕對粘度，單位：可PaS?？筛鶕?jù)油的型號及有關(guān)圖表查得。本實驗中，我們假設(shè)油溫即為室溫，一般取25℃P負(fù)—在實驗一次過程中保持恒定，利用改變n值來改變λ。根據(jù)計算的f及λ繪制f-λ曲線；在分析軟件里只要點擊“檢測”控件，就可在已設(shè)置好的f-λ坐標(biāo)系內(nèi)得到一個相應(yīng)的坐標(biāo)點，不同工作狀態(tài)的f-λ點將連成f-λ變化曲線；將P負(fù)分別恒定在200kg、250kg兩個值上進(jìn)行實驗，所得到的f-λ曲線應(yīng)基本吻合。實驗報告實驗數(shù)據(jù)記錄表P0（kg）nr/min油壓讀數(shù)n/mm2摩擦力矩值（Mf）12345678200（250）100150200250300100200150200250五、分析與討論1、載荷和轉(zhuǎn)速的變化對油膜壓力影響如何？2、f-ηn/p曲線說明什么？試解釋當(dāng)ηn/p增加時，為何在液體摩擦區(qū)f會隨之增大？實驗六軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗一、實驗?zāi)康氖煜げ⒄莆蛰S系結(jié)構(gòu)設(shè)計中有關(guān)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)汁、滾動軸承組合設(shè)計的基本方法。二、實驗設(shè)備1、組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計分析實驗箱。實驗箱提供能進(jìn)行減速器圓柱齒輪軸系，小圓錐齒輪軸系及蝸桿軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗的全套零、部件。2、測量及繪圖工具300mm制板尺、游標(biāo)卡尺、向外卡鉗、鉛筆、三角板等。三、實驗內(nèi)容１、指導(dǎo)教師根據(jù)下表選擇性地安排每組學(xué)生的實驗內(nèi)容(實驗題號)。２、進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與滾動軸承組合設(shè)計每組學(xué)生根據(jù)實驗題號提供的已知條件，進(jìn)行軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計：解決軸系支承方式選擇（即軸承配置）、軸承類型選擇、軸上零件定位固定、軸承安裝與調(diào)節(jié)、潤滑及密封等問題。３、繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配示意圖。４、根據(jù)繪制的軸系結(jié)構(gòu)裝配示意圖組裝軸系結(jié)構(gòu)。５、根據(jù)組裝的軸系結(jié)構(gòu)，測繪并繪出軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。６、每人撰寫實驗試驗報告一份。四、實驗步驟1、明確實驗內(nèi)容，吃透設(shè)計要求；2、復(fù)習(xí)有關(guān)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與軸承組合設(shè)計的內(nèi)容與方法(參看教材有關(guān)章節(jié))；3、構(gòu)思軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計方案；（1）根據(jù)齒輪類型、載荷大小和方向等選擇滾動軸承型號；（2）根據(jù)工作環(huán)境溫升和軸系支承跨距大小等確定軸承配置方式(兩端固定、；一端固定、一端游動或全游動支承方式)；（3）根據(jù)齒輪圓周速度(高、中、低)等確定軸承潤滑方式（脂潤滑、油潤滑)；實驗題號已知條件齒輪類型載荷轉(zhuǎn)速其他條件示意圖1小直齒輪輕低支承跨距較大2中高支承跨距較小3大直齒輪中低支承跨距較大4重中支承跨距較小5小斜齒輪輕中支承跨距較小、工作溫度較高（低）6中高7大斜齒輪中中8重低9小錐齒輪輕低錐齒輪軸10中高錐齒輪與軸分開11蝸桿輕低發(fā)熱量小12重中發(fā)熱量大（4）選擇端蓋形式(凸緣式、嵌入式)并考慮透蓋處密封方式(氈圈、皮碗、油溝)；（5）考慮軸上零件的定位與固定，軸承間隙調(diào)整及軸系位置的調(diào)整等問題；（6）繪制軸系結(jié)構(gòu)方案示意圖。4、組裝軸系部件根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)方案示意圖，從實驗箱中選取合適零件并組裝成軸系部件、檢查所設(shè)計組裝的軸系結(jié)構(gòu)足否正確。5、繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。6、測量零件結(jié)構(gòu)尺寸(支座不用測量)，并作好記錄。7、將所有零件放入實驗箱內(nèi)的規(guī)定位置，交還所借工具。8、根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖及測量數(shù)據(jù)，在3號圖紙上按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖，要求裝配關(guān)系表示正確，注明必要尺寸（如支承跨距、齒輪直徑與寬度、主要配合尺寸），填寫標(biāo)題欄和明細(xì)表。9、寫出實驗報告。五、實驗報告要求１、必須寫清楚實驗的題號；２、必須寫清已知條件；３、必須繪出示意圖；４、軸承的類型選擇和軸承配置方式的選擇要求說明選擇的依據(jù)；５、軸承游隙的調(diào)整、軸系位置的調(diào)整等均要說明如何實現(xiàn)，有什么特點；６、軸承的潤滑及密封選擇的依據(jù)；７、繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖（3號圖一張），按正式裝配圖要求繪制；８、最后，應(yīng)寫出實驗體會與總結(jié)。附軸系實驗箱零件清單序號零件名稱件數(shù)圖片序號零件名稱件數(shù)圖片1直齒輪軸用支座（油用）2件11大凸緣式透蓋1件2*直齒輪軸用支座（脂用）2件12大凸緣式悶蓋1件3蝸桿軸用支座1件13*凸緣式透蓋(脂用)1件4錐齒輪軸用支座1件14凸緣式悶蓋(脂用)1件5錐齒輪軸用套環(huán)2件15凸緣式透蓋(油用)4件6蝸桿用套環(huán)1件16凸緣式悶蓋(油用)1件7*組裝底座2件17凸緣式透蓋(迷宮)1件8大直齒輪1件18迷宮式軸套1件9大斜齒輪1件19嵌入式透蓋2件10小直齒輪1件20嵌入式悶蓋1件21小斜齒輪1件40聯(lián)軸器A1件22小錐齒輪1件41聯(lián)軸器B1件23大直齒輪用軸1件42骨架油封2件24小直齒輪用軸1件43軸用彈性卡環(huán)φ301件25兩端固定用蝸桿1件44無骨架油封1件26固游式用蝸桿1件45M8×154件27錐齒輪用軸1件46M8×256件28錐齒輪軸1件47M6×2510件29無骨架油封壓蓋1件48M6×354件30軸承62062件49M4×104件31軸承302062件50φ6墊圈10件32軸承N2062件51φ4墊圈4件33軸承7206AC2件52擋圈鉗1把34鍵8×354件53#擋油環(huán)4件35鍵6×204件54#甩油環(huán)6件36圓螺母M30×1.52件55#調(diào)整環(huán)2件37圓螺母止動圈φ302件56#套筒24件38軸端壓板4件57調(diào)整墊片16件3914×12雙頭扳手1把58羊毛氈圈φ302件實驗七：孔軸長度尺寸測量一、實驗?zāi)康模?．了解立式光學(xué)比較儀的結(jié)構(gòu)并熟悉它們的示值零位調(diào)整方法和使用方法；2．掌握用相對測量法測量外尺寸的原理；3．熟悉量塊的使用與維護(hù)方法。二、實驗內(nèi)容：測量一批軸類工件的尺寸，根據(jù)設(shè)計尺寸對工件的合格性進(jìn)行判斷，并確定尺寸精度（一批工件設(shè)計尺寸￠250-0.021另一批工件設(shè)計尺寸￠100-0.015）三、實驗原理、方法和手段：圖10—1立式光學(xué)比較儀1—反射鏡；2—偏差調(diào)節(jié)手輪；3—目鏡；4圖10—1立式光學(xué)比較儀1—反射鏡；2—偏差調(diào)節(jié)手輪；3—目鏡；4—光管；9—被測工件；10—工作臺；11—工作臺調(diào)整螺釘；12升降螺母；14—橫臂；15—橫臂緊釘螺釘；16—立柱用比較儀測量時，先用量塊(或標(biāo)準(zhǔn)器)調(diào)整量儀示值零位，測工件所得的示值為被測尺寸相對于量塊尺寸的偏差。再通過計算得出零件的實際尺寸。標(biāo)準(zhǔn)件用量塊來體現(xiàn)工件基本尺寸。圖10-1為量儀的外形圖，量儀主要由底座12、立柱16、橫臂14、直角形光管4和工作臺10等幾部分組成。量儀的光學(xué)系統(tǒng)安裝在光管內(nèi)，光學(xué)系統(tǒng)如圖l0—2所示。光管的測量原理是光學(xué)杠桿放大原理。參看圖10—2所示的光路圖，光線經(jīng)反射鏡1、棱鏡9投射到分劃板6上的刻度尺8(它在分劃板左半面)。分劃板位于物鏡3的焦平面上。當(dāng)刻度尺8被照亮后，從刻度尺發(fā)出的光束經(jīng)直角轉(zhuǎn)向棱鏡2、物鏡3形成平行光束，投射到平面反射鏡4上。光束從反射鏡4反射回來，在分劃板6右半面形成刻度尺8的影象，如圖l0—210-1所示。從目鏡7可以觀察到該影象和一條固定指示線?？潭瘸呱嫌幸粭l零刻線。它的兩側(cè)各有100條均布的刻線，這些刻線與零刻線構(gòu)成200格刻度間距。零刻線位于固定指示線上。10-1測量時．若反射鏡4垂直于物鏡3的主光軸，則分劃板右半面的刻度尺影象與其左半面的刻度尺的上下位置是對稱的，即零刻線影象位于固定指示線上。如果反射鏡4與物鏡3的主光軸不垂直，則分劃板右半面的刻度尺影象既相對于其左半面的刻度尺上下移動10-2，從目鏡中可以讀出刻度尺零刻線影象相對于固定指示線移動的格數(shù)，將它乘以量儀的分度值就是量儀示值。由于零刻線兩側(cè)各有100格刻度，因此量儀的示值范圍為-100μm到+100μm。10-2光學(xué)比較儀測量原理圖根據(jù)本實驗特點及實驗條件采用集中授課形式五、實驗步驟：1.根據(jù)被測表面的幾何形狀，選擇測頭并把它安裝在測桿上。2.根據(jù)被測部分的基本尺寸或極限尺寸選取幾塊量塊，并把它們研合成量塊組。3.接通電源4.調(diào)整量儀示值零位。將量塊組放在工作臺10上，并使測頭對準(zhǔn)量塊測量面的中央，按下列三個步驟進(jìn)行調(diào)整。（1）粗調(diào)整：松開螺釘15，轉(zhuǎn)動螺母13，使橫臂14緩緩下降，直至測頭與量塊測量面接觸，從目鏡3的視場中看到刻度尺影象位于±20之間為止，再擰緊螺釘15。(a)細(xì)調(diào)整后(b)微調(diào)整后圖10—3目鏡視場A—(a)細(xì)調(diào)整后(b)微調(diào)整后圖10—3目鏡視場A—固定指示線（3）微調(diào)整：轉(zhuǎn)動小手輪5，使零刻線影象與固定指示線重合。微調(diào)整后的目鏡視場如圖l0—3b所示。輕輕按動測頭提升器7，使測頭起落數(shù)次，零刻線影象的位置穩(wěn)定后，5.按動測頭提升器7，使測頭抬起，取下量塊組，換上被測件測量。（1）在被測件的三個軸向橫截面上，分別對相隔的徑向位置進(jìn)行測量。測量完成后，取下被測工件，再放上量塊組復(fù)查零位。其誤差不得超過μm。將測量結(jié)果記錄在表1中。按照被測工件的要求判斷其合格性。（2）對一個被測工件，在同一個測量部位進(jìn)行多次測量，將測量結(jié)果記錄在表10-2中。進(jìn)行測量誤差的統(tǒng)計分析。六、實驗數(shù)據(jù)記錄表10-1：合格性判斷測量單位：μm工件位置1位置2位置3量塊尺寸mm方向1方向2方向1方向2方向1方向21第1塊23第2塊45第3塊67第塊89量塊組10表10-2：測量誤差統(tǒng)計分析單位：μm序號12345678測量值序號910111213141516測量值七、實驗思考題1.用比較儀測量光滑圓柱體屬于何種測量方法？有何特點？比較儀能否用于絕對測量？2.什么什刻度間距、分度值？他們與放大倍數(shù)有和關(guān)系？3.怎樣正確地選用量塊和研合量塊？八、實驗報告1．實驗預(yù)習(xí)在實驗前每位同學(xué)都需要對本次實驗進(jìn)行認(rèn)真的預(yù)習(xí)，并寫好預(yù)習(xí)報告，在預(yù)習(xí)報告中要寫出實驗?zāi)康?、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料以及簡要的實驗步驟，形成一個操作提綱。對實驗中的安全注意事項及可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等做到心中有數(shù)，但這些不要求寫在預(yù)習(xí)報告中。2．實驗記錄學(xué)生開始實驗時，應(yīng)該將記錄本放在近旁，將實驗中所做的每一步操作、觀察到的現(xiàn)象和所測得的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件如實地記錄下來。實驗記錄中應(yīng)有指導(dǎo)教師的簽名。3．實驗報告主要內(nèi)容包括對實驗數(shù)據(jù)、實驗中的特殊現(xiàn)象、實驗操作的成敗、實驗的關(guān)鍵點等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實驗結(jié)論或提出自己的看法等。實驗八箱體位置誤差測量一、目的與要求1、理解有關(guān)位置公差的實際含義；2、學(xué)會用普通測量器具測量箱體零件的有關(guān)位置誤差二、測量原理圖11—1箱體位置誤差是指關(guān)聯(lián)被測實際要素對其理想要素的變動量。理想要素的位置和方向由基準(zhǔn)確定；在箱體上一般用平面或孔的軸心線作為基準(zhǔn)。測量箱體位置誤差實質(zhì)上是以平板或心軸來模擬基準(zhǔn)，用合適的測量器具來測量被測實際要素上各點對平板的平面或心軸的軸線之間的距離，按照各項位置公差要求來評定位置誤差。例如圖11-圖11—1箱體∥100:0.015B1．平行度這表示孔φ30H6的軸線對箱體底平面B的平行度公差，在軸線長度100mm內(nèi)，平行度公差值為0.015mm。當(dāng)軸線長度為40mm時；平行度公差值為：(0.015×40／100)mm＝0.006mm測量時，用平板模擬基準(zhǔn)平面B，用標(biāo)淮心軸模擬被測軸線。在標(biāo)準(zhǔn)心軸的最高素線上測量兩點，根據(jù)兩點的讀數(shù)差、兩點的軸向距離以及被測孔的軸向長度，即可計算出被測孔軸線對基準(zhǔn)平面的平行度誤差。↗0.05A2、圓跳動這表示主視圖上箱體左端面對孔φ30H6軸心線的端面圓跳動公差為0.05mm，以孔φ30H6測量時，將一標(biāo)準(zhǔn)心軸插入孔φ30H6中，以此模擬基準(zhǔn)軸心線A。在被測端面的某一圓周上，測量各點與垂直于基準(zhǔn)軸心線的平面之間的距離，以各點距離中的最大差值作為端面圓跳動誤差。↗↗0.08A3．全跳動這表示φ80H8孔壁對孔φ30H6軸心線的徑向全跳動公差為0.08mm，以孔φ30H6的軸心線A為基準(zhǔn)。測量時，將一標(biāo)準(zhǔn)心軸插入孔φ30H6中，并以此模擬基準(zhǔn)軸心線A。在φ80H8的圓柱面上，沿某條螺旋線測量各點到基準(zhǔn)軸線的距離，以各點距離中的最大差值作為徑向全跳動誤差。⊥0.1B4．垂直度這表示左視圖上箱體兩側(cè)面對底平面的垂直度公差為0.10mm，以底平面B為基準(zhǔn)。測量時，用平板模擬基準(zhǔn)平面B，將側(cè)面和平板所組成的角度與直角尺進(jìn)行比較，確定垂直度誤差。◎Φ0D—F5．同軸度這表示在φ30H7兩孔均處于最大實體狀態(tài)時，兩孔的實際軸心線對其公共軸心線的同軸度為φ0(即不允許存在同軸度誤差)；當(dāng)φ30H7兩孔偏離最大實體狀態(tài)時，兩孔的實際軸心線對其公共軸心線的同軸度公差值可從尺寸公差中獲得補(bǔ)償。這項公差要求最適宜用同軸度綜合量規(guī)檢驗。⊕Φ0.25A6．位置度這表示當(dāng)四個φ8孔和基準(zhǔn)孔徑φ30H6均處于最大實體狀態(tài)時，四個φ8孔的軸心線的位置度公差為φ0.25mm。這項公差要求最適宜用位置度綜合量規(guī)檢驗?！?.20C7．對稱度這表示寬度為的90土0.1mm的槽面之中心平面對箱體左、右兩側(cè)面之中心平面的對稱度公差為0.20mm。測量時，可分別測出左槽面到左側(cè)面和右槽面到右側(cè)面的距離，并取對應(yīng)的兩個距離之差為對稱度誤差。取絕對值大的數(shù)值，作為對稱度誤差。三、測量器具測量器具主要是，平板、心軸、杠桿百分表、表架、墊鐵、同軸度量規(guī)和位量度量規(guī)。四、測量步驟1.平行度誤差測量（1）圖11—2平行度誤差如圖11圖11—2平行度誤差（2）將標(biāo)準(zhǔn)心軸2插入被測孔，并以此模擬被測軸線。（3）在標(biāo)準(zhǔn)心軸的最高素線上，測量距離為L2的a、b兩點；設(shè)兩點上測得的讀數(shù)分別為Ma、Mb，則被測軸線對底平面的平行度誤差f∥為：f∥若f∥≤(0.015×40／100)mm＝0.006mm時，則該項指標(biāo)合格。其中L1=40mm，L2為軸上ab間實際距離2.端面圓跳動誤差測量圖11—3端面圓跳動誤差圖11圖11—3端面圓跳動誤差圖11—4徑向全跳動誤差（1）圖11—3所示，將箱體5置于平板1上。將標(biāo)準(zhǔn)心軸4插人基準(zhǔn)孔中，在其頂尖孔中放鋼球3。用方鐵2使心軸的軸向位置固定不動。（2）將杠桿百分表6安裝在標(biāo)準(zhǔn)心軸的左端面上。調(diào)整百分表的位置，使測頭盡可能與被測端面的最遠(yuǎn)處接觸(一般距端面邊緣1—2mm)，并將表針預(yù)壓半圈。（3）將心軸回轉(zhuǎn)一周，取百分表上的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差作為被測端面的圓跳動誤差。若f≤0.05mm，則該項指標(biāo)合格。3.徑向全跳動誤差測量（1）如圖11—4所示，將標(biāo)準(zhǔn)心軸2插入基準(zhǔn)孔φ30H6中，并以此模擬基準(zhǔn)軸線。在心軸的左槽面上裝上杠桿百分表4，使其測量頭與被測孔孔壁接觸，并將表針預(yù)壓半圈左右。（2）將標(biāo)準(zhǔn)心軸一邊回轉(zhuǎn)，一邊沿軸向移動，使測頭在孔壁上所走過的軌跡為一條螺旋線(理論情況)。取整個測量過程中指示表上的最大讀數(shù)與最小讀數(shù)之差作為被測孔的徑向全跳動誤差若f≤0．08mm，則此項指標(biāo)合格。4.垂直度誤差測量（1）如圖11—5所示，將表座3置于墊鐵2上用直角尺（本例用素線與端面垂直的同軸度量規(guī))調(diào)整杠桿百分表4，圖11—圖11—5垂直度誤差針預(yù)壓半圈左右。轉(zhuǎn)動表盤，使零刻度與表針對齊，此時讀數(shù)取零。（2）如圖11—6所示，將調(diào)整好的表座圓弧側(cè)面和杠桿百分表測量頭同時靠向箱體的被測面。在表座圓弧側(cè)面與箱體被測面保持接觸的條件下，水平移動表座，取各次讀數(shù)中絕對值最大者作為垂直度誤差f⊥。測量需在箱體的左、右兩側(cè)面分別進(jìn)行。圖11—6垂直度誤差若f⊥≤圖11—6垂直度誤差5.同軸度誤差檢驗如圖11—7所示，若同軸度量規(guī)2能同時通過箱體1上兩個Ф30H7的孔,則兩孔的同軸度誤差符合設(shè)計要求。否則，此項指標(biāo)將不合格。同軸度量規(guī)按GB8069—87設(shè)計制造，其直徑等于被測孔的實效尺寸6.位置度誤差檢驗位置度量規(guī)如圖11—8所示，將其中間塞規(guī)先插入基準(zhǔn)孔φ30H6中，然后稍稍轉(zhuǎn)動，將四個測銷對準(zhǔn)箱體上四個φ8的被測孔。如果測銷能同時插入四孔，則四孔所處的位置合格。圖11—8位置度誤差圖11—圖11—8位置度誤差圖11—7同軸度誤差制造。四個測銷直徑等于被測孔的實效尺寸(8-0.25=7.75mm)，中間塞規(guī)的直徑等于基準(zhǔn)孔的最大實體尺寸(φ30mm)，各測銷的位置尺寸與被測各孔位置的理論正確尺寸(φ55mm)相同。7.對稱度誤差測量（1）如圖11—9所示，將箱體4的左側(cè)面置于平板1上。再將杠桿百分表3的換向手柄朝上撥，調(diào)整百分表的位置，使表針預(yù)壓半圈。（2）分別測量槽面上三處高度a1、b1、c1，記下讀數(shù)Ma1、Mb1、Mc1。將箱體4的右側(cè)面置于平板1上，保持百分表的原有高度，再分別測量另一槽面上三處高度a2、b2、c2，記下讀數(shù)Ma2、Mb2、Mc2。則各對應(yīng)點的對稱度誤差為：圖11—9對稱度誤差f圖11—9對稱度誤差若f≤0.20mm，則此項指標(biāo)合格。五、思考題徑向全跳動誤差測量與同軸度誤差測量有何異同?六、實驗報告1．實驗預(yù)習(xí)在實驗前每位同學(xué)都需要對本次實驗進(jìn)行認(rèn)真的預(yù)習(xí)，并寫好預(yù)習(xí)報告，在預(yù)習(xí)報告中要寫出實驗?zāi)康?、要求，需要用到的儀器設(shè)備、物品資料以及簡要的實驗步驟，形成一個操作提綱。對實驗中的安全注意事項及可能出現(xiàn)的現(xiàn)象等做到心中有數(shù)，但這些不要求寫在預(yù)習(xí)報告中。2．實驗記錄學(xué)生開始實驗時，應(yīng)該將記錄本放在近旁，將實驗中所做的每一步操作、觀察到的現(xiàn)象和所測得的數(shù)據(jù)及相關(guān)條件如實地記錄下來。實驗記錄中應(yīng)有指導(dǎo)教師的簽名。3．實驗報告主要內(nèi)容包括對實驗數(shù)據(jù)、實驗中的特殊現(xiàn)象、實驗操作的成敗、實驗的關(guān)鍵點等內(nèi)容進(jìn)行整理、解釋、分析總結(jié)，回答思考題，提出實驗結(jié)論或提出自己的看法等。實驗九表面粗糙度測量一、目的與要求1、掌握顯微鏡的原理及使用2、學(xué)會用該儀器測量表面粗糙度的方法二、實驗內(nèi)容：一待測鋁件，測量其表面粗糙度三、實驗儀器與原理光切顯微鏡，主要用來測量各種工件外表面的粗糙度，測量參數(shù)為微觀不平度RZ，測量范圍為0.8-63微米，視場直徑為0.3-2.5毫米結(jié)構(gòu)：由基座（1）、立柱（2）、顯微鏡（13）、工作臺組成。電源為六伏低壓電源。顯微鏡粗調(diào)焦轉(zhuǎn)動手輪4將橫臂沿立柱上下移動顯微鏡細(xì)調(diào)用轉(zhuǎn)動手輪6即可11為讀數(shù)目鏡，在目鏡分劃板上有0-10的數(shù)字和互成90度的十字線，可在顯微鏡上轉(zhuǎn)動。12位可換物鏡。規(guī)格為7、14、30、60倍，根據(jù)被測工件粗糙度級別選取。工作原理如圖。由光源發(fā)出的光線經(jīng)光闌及物鏡形成一扁平的光束，此光束以45°角方向投射到被測表面上形成綠色光帶。光帶邊緣的形狀即為被測工件在截面上的表面形狀。光帶經(jīng)反射后通過觀察顯微鏡物鏡后成像于目鏡分劃板上。此時經(jīng)目鏡可觀察到與被測表面呈45°角方向截面上的輪廓曲線，并經(jīng)物鏡放大了M倍，則表面不平度實際高度h與影像高度h’的關(guān)系如下：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。(1)為了測量計算方便，目鏡分劃板十字線沿目鏡測微計螺桿移動方向成45°的方向移動，移動量從目鏡測微計上讀出，因此，目鏡視場內(nèi)光帶峰谷間距離h’與從目鏡測微計上讀取的數(shù)值H之間的關(guān)系為：。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2）（1）、（2）式聯(lián)解得：令：E為顯微鏡系數(shù)則：物鏡放大倍數(shù)與系數(shù)按表面粗糙度進(jìn)行選取。物鏡放大倍數(shù)M總放大倍數(shù)視場直徑系數(shù)E微米/格測量范圍RZ微米粗糙度級別取樣長度毫米605100.30.160.81.60.2-0.40.8302600.60.291.66.30.4-0.80.8141201.30.636.3200.8-3.22.576