機械基礎(chǔ)實驗

機械基礎(chǔ)實驗

訓練一機構(gòu)運動簡圖測繪.......................................3

訓練二齒輪范成原理...........................................6

實驗三動平衡實驗.............................................9

實驗四速度波動調(diào)節(jié)實驗.......................................12

實驗五機構(gòu)創(chuàng)意組合實驗.......................................17

實驗六平面機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動測試分析實驗.....................18

實驗七平面機構(gòu)設(shè)計及運動仿真分析實驗.........................19

實驗八螺栓聯(lián)接靜動態(tài)實驗.....................................21

實驗九螺旋傳動效率實驗.......................................25

實驗十帶傳動實驗.............................................29

實驗十一液體動壓軸承實驗.....................................31

實驗十二機械傳動性能綜合測試實驗.............................37

實驗十三滾動軸承綜合性能測試分析實驗.........................41

實驗十四機械傳動設(shè)計及多軸搭接實驗...........................43

實驗十五減速器拆裝實驗.......................................45

緒論

機械基礎(chǔ)課（工程制圖、機械設(shè)計基礎(chǔ)、制造工程學等）是實踐性與理論性

均很強的課程，實驗教學不能依附于理論教學,但是更不能與理論教學完全脫節(jié),

實驗教學務(wù)必以理論教學為基礎(chǔ)，以培養(yǎng)學生綜合實踐能力與開拓創(chuàng)新能力為目

的。我們按照從機械認識、機械設(shè)計到機械研究創(chuàng)新的認識規(guī)律，構(gòu)建了以學生

自我訓練為主，培養(yǎng)高素養(yǎng)創(chuàng)新人才的更為寬廣與開放的“五個層次”實驗課程

體系：引導認知、基本訓練、基礎(chǔ)實驗、綜合實驗與創(chuàng)新實踐。將工程制圖、機

械設(shè)計基礎(chǔ)、制造工程學等課程的實驗教學環(huán)節(jié)融為一體。

“五個層次”實驗課程體系架構(gòu)如下:

幾何體認知、機械進展與未來認知

引導認知機械原理認知、機械設(shè)計認知

機械創(chuàng)新設(shè)計認知

構(gòu)形設(shè)計與繪圖、計算機繪圖室

基本訓練機構(gòu)運動簡圖測繪

齒輪范成原理

動平衡實驗

基礎(chǔ)實驗速度波動調(diào)節(jié)實驗

帶傳動實驗，液體動壓軸承實驗

r（包含綜合性、設(shè)計性與研究創(chuàng)新性實驗項目）

機械傳動方案綜合及性能分析實驗

平面機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動測試分析實驗

機構(gòu)創(chuàng)意組合實驗，螺紋傳動綜合性能分析實驗

綜合實驗機械傳動設(shè)計及多軸搭接實驗

滾動軸承組合設(shè)計及綜合性能分析實驗

靜態(tài)與動態(tài)螺栓聯(lián)接綜合實驗

平面機構(gòu)設(shè)計及運動仿真分析實驗

減速箱結(jié)構(gòu)分析及裝拆實驗

創(chuàng)新實踐--------學生機械創(chuàng)新設(shè)計作品制作

“五個層次”的實驗作為一個有機的整體，又各具相對獨立的系統(tǒng)與明確的

目標：

(1)引導認知——在學習機械基礎(chǔ)課程之前設(shè)置的“啟蒙作業(yè)”：通過實

物與模型的動態(tài)展示，讓學生得到有關(guān)機械設(shè)計與創(chuàng)新的“啟蒙教育"。

(2)基本訓練一一機械創(chuàng)新設(shè)計必不可少的基本技能的訓練：通過構(gòu)形設(shè)

計與繪圖一計算機繪圖一機構(gòu)運動簡圖測繪等項目的訓練，培養(yǎng)學生空間想像能

力、構(gòu)形能力、圖形表達能力，機構(gòu)綜合能力，為機械創(chuàng)新設(shè)計打下堅實的基礎(chǔ)。

(3)基礎(chǔ)實驗一一機械系統(tǒng)基本原理、基本實驗方法的初步剖析：讓學生

通過基礎(chǔ)實驗掌握機械系統(tǒng)基本原理、基本實驗方法，培養(yǎng)學生工程實踐能力、

分析問題與解決問題的能力。

(4)綜合實驗一一綜合設(shè)計能力與開拓創(chuàng)新能力培養(yǎng)的提升性實驗：機械

創(chuàng)新設(shè)計是綜合性很強的實踐活動，包含機電液的綜合、方案與結(jié)構(gòu)的設(shè)計、功

能與結(jié)構(gòu)研究創(chuàng)新，按綜合性一設(shè)計性一研究創(chuàng)新性的機械創(chuàng)新設(shè)計過程，由我

中心實驗教師自行設(shè)計了一組以學生自我訓練為主、培養(yǎng)高素養(yǎng)創(chuàng)新人才的綜合

性、設(shè)計性與研究創(chuàng)新性實驗項目，培養(yǎng)學生綜合設(shè)計能力，開拓創(chuàng)新能力，分

析問題與解決問題的能力。

(5)創(chuàng)新實踐一一創(chuàng)新實驗教學的蔣蕾工程：根據(jù)以學生為主體、以實現(xiàn)

學生自我訓練為主、重視學生個性進展、習慣高素養(yǎng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的實驗教學模

式，通過讓學生根據(jù)自己的特長與興趣，進行機械創(chuàng)新設(shè)計制作，并參加各類大

獎賽。培養(yǎng)學生綜合設(shè)計能力，工程實踐能力，開拓創(chuàng)新能力，提出問題與解

決問題的能力。

根據(jù)“五個層次”實驗課程體系與機械類機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗教學的要求，編

寫了這本習慣高素養(yǎng)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的《機械基礎(chǔ)實驗》教材。其內(nèi)容涵蓋基本訓

練、基礎(chǔ)實驗與綜合實驗。

由于時間倉促，本教材還有許多不足之處尚未彌補，如有疏漏的地方，望請

指正。

訓練一機構(gòu)運動簡圖測繪

一、訓練目的：

1.掌握對實際機械或者模型的機構(gòu)運動簡圖測繪的基本技能。

2.熟悉機構(gòu)運動簡圖與實際機械結(jié)構(gòu)的區(qū)別，加深與鞏固機構(gòu)自由度計算

等理論知識。

二、訓練工具

1.機構(gòu)模型一組、鋼尺一把等；

2.草稿紙、鉛筆等（自備）。

三、訓練要求：

1.實驗前，認真預習教材及有關(guān)參考資料，弄清機構(gòu)運動簡圖、機構(gòu)示意

圖的概念及繪制機構(gòu)運動簡圖時的注意事項。

2.每人測繪四個機構(gòu)簡圖，（其中兩個機構(gòu)運動簡圖，二個機構(gòu)示意圖）。

要求包含四連桿機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等，其中至少有一個根據(jù)實

物繪制的簡圖。

3.每人完成一份實驗報告（運動簡圖、機構(gòu)自由度計算、體會與建議等）。

四、原理及方法：

機構(gòu)運動簡圖是反映機構(gòu)運動情況的簡單圖形，由于機構(gòu)運動情況僅與機構(gòu)

中的構(gòu)件數(shù)及其所構(gòu)成的各運動副的數(shù)目、種類、相對位置有關(guān)。因此，在繪制

機構(gòu)運動簡圖時，能夠撇開構(gòu)件的復雜外形與運動副的具體結(jié)構(gòu)，而用簡單的線

條與規(guī)定符號來代替構(gòu)件、運動副，并按一定的比例尺定出運動副的相對位置，

這樣繪制的圖形叫做機構(gòu)運動簡圖。機構(gòu)運動簡圖與原機構(gòu)具有完全相同的運動

特征，它不僅能夠簡明地表示機構(gòu)的運動情況，而且還能夠根據(jù)該圖對機構(gòu)進行

運動及動力分析。

不按比例繪出的圖形稱之機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡圖或者機構(gòu)示意圖，它只能定性研究機

構(gòu)的某些運動特性。下面以平面機構(gòu)為例說明機構(gòu)運動簡圖測繪的步驟及方

法。

五、訓練步驟：

在繪制機構(gòu)運動簡圖時，要把該機構(gòu)的實際構(gòu)造與運動情況搞清晰，首先要

定出其運動輸入（原動）部分與運動輸出（工作）部分，然后再沿著運動傳遞的

路線，把運動輸入與輸出之間各個傳動部分搞清晰，這樣才能正確繪出機構(gòu)運動

簡圖。下面我們以圖1一1（a）所示偏心輪機構(gòu)模型為例，進行機構(gòu)運動簡圖

的測繪及機構(gòu)自由度計算。

會3?樸4-4田

1.認清構(gòu)成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)。

測繪時，緩慢轉(zhuǎn)動手柄使機構(gòu)運動，注意觀察機構(gòu)中什么構(gòu)件是活動構(gòu)件，

哪個構(gòu)件是固定構(gòu)件，哪個是運動輸入構(gòu)件，哪個是運動輸出構(gòu)件，并逐一編排

構(gòu)件序號。如圖2—1中所示1、2、3、4等。

2.推斷各構(gòu)件間構(gòu)成的運動副的性質(zhì)及種類與數(shù)目。

緩慢轉(zhuǎn)動手柄，根據(jù)相聯(lián)兩構(gòu)件的接觸及相對運動情況，確定各個運動副的

性質(zhì)與種類。如偏心輪2與固定構(gòu)件1是圓柱面接觸，其相對運動是繞A點轉(zhuǎn)

動，故構(gòu)件2與構(gòu)件1在A點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副；同樣構(gòu)件3與構(gòu)件2在偏心輪2上B

點、滑塊4與構(gòu)件3在銷軸中心C點構(gòu)成轉(zhuǎn)動副；滑塊4沿固定構(gòu)件1的方向x

-x移動，故滑塊4與構(gòu)件1構(gòu)成移動副。此機構(gòu)有三個轉(zhuǎn)動副與一個移動副，

共有四個低副。

3.選擇視圖面繪出機構(gòu)示意圖。

選擇視圖面的原則是以與大多數(shù)構(gòu)件運動平面相平行的平面作為視圖面。

在草稿紙上首先定出與機架構(gòu)成運動副的大致位置，然后按規(guī)定的符號及構(gòu)

件的聯(lián)接次序徒手畫出機構(gòu)示意圖。關(guān)于構(gòu)成轉(zhuǎn)動副的構(gòu)件，不管事實上際形狀

如何，都只用兩轉(zhuǎn)動副之間的連線代表，比如AB代表構(gòu)件2,BC代表構(gòu)件3。

關(guān)于構(gòu)成移動副的構(gòu)件，不管其截面形狀如何，通常用滑塊或者導桿表示，比如

滑快4代表構(gòu)件4,并通過滑快上轉(zhuǎn)動副C的中心線x-x代表構(gòu)件4與構(gòu)件1

相對移動的方向線。機架打斜線表示，如構(gòu)件1。原動件上打箭頭表示，如構(gòu)件

2o關(guān)于構(gòu)成高副的構(gòu)件，也務(wù)必按照表1—1中規(guī)定的符號表示（或者畫出接觸

處兩運動副元素的實際形狀來表示）。

4.計算自由度并校核計算結(jié)果是否正確

由機構(gòu)自由度的計算公式可得：

,,

F=3n-（2pf+p/,-p）-F=3x3-（2x4+0-0）-0=l

根據(jù)計算所得機構(gòu)自由度F=l,該機構(gòu)只有一個原動件即偏心輪，因此機構(gòu)

的原動件數(shù)與自由度數(shù)相等。該機構(gòu)具有確定的運動。若計算機的自由度與原動

件數(shù)不符時，務(wù)必檢查所繪制的簡圖或者機構(gòu)自由度計算是否有誤，直至計算結(jié)

果符合實際情況。

5.測量機構(gòu)的運動學尺寸并按比例繪機構(gòu)運動簡圖。

認真測量機構(gòu)的有關(guān)運動學尺寸（如轉(zhuǎn)動副的中心距、移動副方向線、線間

的夾角等），如測量AB桿、BC桿的長度、滑快4的移動方向線x—x至轉(zhuǎn)動副

A的距離。將數(shù)據(jù)記錄好，然后選擇恰當?shù)拈L度比例尺山（m/mm），按比例畫出

機構(gòu)運動簡圖（圖l-lb）.

構(gòu)件的實際長度（m）

二一簡圖上所畫的構(gòu)件長度（mm）

6.繪制機構(gòu)運動簡圖，完成實驗報告。

六、課外訓練作業(yè)

1.試繪制2-3個牛頭刨模型或者實物的機構(gòu)運動簡圖，并進行機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析;

2.試繪制2-3個油泵模型或者實物的機構(gòu)運動簡圖，并進行機構(gòu)結(jié)構(gòu)分析；

3.試繪制2-3個其他機構(gòu)模型或者實物的機構(gòu)運動簡圖，并進行機構(gòu)結(jié)構(gòu)分

析。

訓練二齒輪范成原理

一、訓練目的

1、掌握用范成法加工漸開線齒輪齒廓的基本原理，觀察齒廓形成的過程；

2、熟悉漸開線齒廓產(chǎn)生根切現(xiàn)象、原因及避免根切的方法，建立變位齒輪概

念；

3、要求認真觀察插齒機插齒的范成原理及范成過程；

3、比較標準齒輪與變位的異同點，分析熟悉它們的齒形變化及各參數(shù)的關(guān)系。

二、訓練工具

1.插齒機、齒輪范成儀；

2.范成齒廓的齒輪毛坯的圖紙；

3.學生自備：計算器、圓規(guī)、削尖的鉛筆、三角板、橡皮擦及小刀等物。

三、訓練要求

1.每組一人，繪制標準齒輪與變位齒輪的齒廓圖各一張；齒廓圖要求至少有

兩個以上完整的齒廓曲線

2.每人一份實驗報告。

四、原理及方法

范成法是利用一對齒輪嚙合時，其共挽齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工齒輪。

加工時，其中一輪為刀具，另一輪為毛坯，毛坯與刀具之間仍然保持固定速比的

傳動，它們的對滾運動如同一對互相嚙合的齒輪的運動，同時刀具還沿毛坯軸向

作切削運動，這樣加工所得到的齒輪的齒廓曲線就是刀具的刀刃在各個位置的包

絡(luò)線。若用漸開線作為刀具的齒廓曲線，則包絡(luò)線亦必為漸開線。由于在實際加

工時，看不到刀刃在各個位置形成包絡(luò)線的過程，故通過齒輪范成儀來實現(xiàn)毛坯

與刀具之間的形成過程。

為了保證毛坯與齒條刀具的固定速比的傳動，也就要求毛坯的（即轉(zhuǎn)動的齒

輪圓盤）分度圓與齒條刀具的節(jié)線相切、齒條刀具的移動速度與毛坯分度圓的圓

周速度相等。在齒條刀具上并標有范成標準齒輪時兩條對“零”的刻度線。

切制標準齒輪時，應(yīng)使齒條刀具的分度線（中線）與齒輪毛坯的分度圓相切,

即齒條刀具準確對“零”刻度線，這就能夠利用范成儀來加工一個標準齒輪的圖

形。

齒輪加工示意圖

切制變位齒輪時，應(yīng)使齒條刀具的分度線（中線）向前或者向后平行移動一

段距離xm（x為變位系數(shù)、m為加工齒輪時刀具的模數(shù)）。即齒條刀具的刀頂線

與變位齒輪毛坯的齒根圓相切并留下鉛筆所畫的位置。這樣能夠加工一個變位齒

輪的圖形。

刀具的齒頂線若超出極限嚙合點Ni時齒廓的齒根部位產(chǎn)生了根切，齒根己

切好的漸開線齒廓被切去一部分，這種現(xiàn)象就稱之根切現(xiàn)象。為了避免根切現(xiàn)象,

使齒條刀具的分度線（中線）向后（遠離齒輪毛坯中心）平行移動一段距離xm,

使刀具的齒頂線不超出極限嚙合點Ni就能夠，作一個正變位齒輪的范成實驗。

取移距值要適宜，當移距值超過一定極限時，齒頂會變尖。（通常齒頂圓的齒厚

應(yīng)保證在0.25m~0.4m）o

齒輪不產(chǎn)生根切的最小變位系數(shù)的計算公式：

Xmin=（Zinin-Z）ha/Zinine0

因此，只需將齒條刀具平行向齒輪毛坯齒頂部移動距離不小于x*m,這樣加

工出來的變位齒輪可避免根切現(xiàn)象。

五、訓練步驟

1.根據(jù)已知的刀具基本參數(shù)a、m、％*、C*與被加工齒輪的分度圓直徑，計

算出被加工的標準齒輪的齒數(shù)、基園、齒根圓及齒頂圓的直徑。

2.擰下范成儀齒輪上的壓板，將毛坯圖紙的中心與范成儀的中心重合，然后

將壓板擰緊。

3.調(diào)節(jié)刀具的中線，使與被加工齒輪的分度圓相切（或者調(diào)節(jié)刀具的齒頂線,

使與毛坯的齒根圓相切），如今，刀具處在切制標準齒輪的位置上。

4.開始“切制”齒廓時，馬上所有的準備工作都做好了，如今將齒條刀與毛

坯作純滾動的移動到一端，然后向另一端走刀（移動），移動的距離不要太大，

太大了會使?jié)u開線出現(xiàn)不圓滑，造成產(chǎn)品報廢現(xiàn)象，標準移動距離為不使?jié)u開線

出現(xiàn)毛刺為宜。當移動了一個不大的距離使齒條刀刃切入毛坯齒頂圓時，用削尖

的鉛筆描下刀具刀刃的位置，直到形成兩個完整的輪齒齒廓，刀具走到另一端不

能再走為止。

5.用標準漸開線齒廓檢驗所繪得的漸開線齒廓，觀察有無根切現(xiàn)象。如有根

切，分析其原因。觀察刀具的齒頂線是否超過極限嚙合點N,若超過了，就會產(chǎn)

生根切。

6.計算正變位齒輪的基園，齒根圓及齒頂圓的直徑；重新調(diào)整刀具，使刀具

離開毛坯的分度圓，即向毛坯的齒頂部移動一段距離Xminm,這時刀具的齒頂線

與變位齒輪的根圓相切。按2、4步驟切制變位齒輪的輪齒齒廓。

7.全部加工完時，取下圖紙，觀察標準齒廓與變位齒廓有什么異同點并按要

求寫出實驗報告。

實驗三動平衡實驗

一.實驗?zāi)康?/p>

1.鞏固與驗證剛性回轉(zhuǎn)件動平衡理論與方法；

2.掌握動平衡實驗臺的工作原理與操作方法；

3.掌握平衡精度的基本概念

二.設(shè)備與工具

1.通用電測回轉(zhuǎn)件動平衡機。

2.普通天平與平衡質(zhì)量（橡皮泥）。

三.實驗要求

每2-3人一組，每人完成一份實驗報告。

四.實驗原理及方法

質(zhì)量分布不在同一回轉(zhuǎn)達面內(nèi)的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，其不平衡都能夠認為是在兩個任

選回轉(zhuǎn)面內(nèi)，由矢量半徑分別為F'與F"的兩個不平衡質(zhì)量m。'與m"產(chǎn)

生。因此只需針對m。'與mJ進行平衡就能夠達到回轉(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mJr。'與m。"r。"的大小與相位，并加以校正，最后達一所要求的平

衡。

<

圖1

如圖1所示動平衡機要緊由機架、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動機構(gòu)與測量系統(tǒng)四部分構(gòu)成。

轉(zhuǎn)子通過一對彈性構(gòu)件懸掛或者支撐在機架上，能在垂直于試件轉(zhuǎn)動軸線的水平

方向自由擺動。實驗時轉(zhuǎn)子通過聯(lián)軸器，傳動帶由電動機驅(qū)動作自由轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)子

的不平衡質(zhì)徑所產(chǎn)生的離心慣性力迫使試件架往復擺動。傳感器直接安裝在試件

架上。當轉(zhuǎn)子往復擺動時，傳感器就輸出一周期信號，此信號送入測量系統(tǒng)進行

測量。

圖2：電器操縱操縱面板

五.動平衡機實驗步驟：

1.打開電源，啟動電機，使轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)。

2.將輸入“衰減器”開關(guān)指向XI檔，若電表超過滿刻度，則將開關(guān)順次轉(zhuǎn)

向高衰減檔位，以減弱信號輸入。

3.“左、右”開關(guān)指向右，即接通了支架右端傳感器，此電表讀示右端不平衡。

假如開關(guān)指向左，即接通了轉(zhuǎn)子左端傳感器，如今電表讀數(shù)表示左端的不平衡值。

4.“重、輕”：開關(guān)指向重，表示相位角度指示處要加配重，開關(guān)指向輕，

表示相位角度指示處要減少重量。

5.“轉(zhuǎn)速、相位”開關(guān)，指向轉(zhuǎn)速，表示“相位轉(zhuǎn)速顯示”是顯示轉(zhuǎn)速；若本

開關(guān)轉(zhuǎn)向相位，表示“相位轉(zhuǎn)速顯示”是相位。

6.“電表”的讀數(shù)反映了要加減平衡配重的相對大小。

7.停機，分別在“相位轉(zhuǎn)速顯示”的相位處加（減）平衡配重。

8.再啟動動平衡機，若所對應(yīng)的端面的電表讀數(shù)都減小，但沒有達到預定要

求，說明所加平衡配重不夠。這樣重復幾次，直要達到預定的要求，如今平衡結(jié)

束。

實驗四速度波動調(diào)節(jié)實驗

一.實驗?zāi)康模?/p>

1.通過機械系統(tǒng)動力學調(diào)速實驗，觀察機械的周期性波動現(xiàn)象，并掌握利用

飛輪進行速度波動調(diào)節(jié)的原理與方法；

2.通過利用傳感器、工控機等先進的實驗技術(shù)手段進行實驗操作，訓練掌握

現(xiàn)代化的實驗測試手段與方法，增強工程實踐能力；

3.通過進行實驗結(jié)果與理論數(shù)據(jù)的比較，分析誤差產(chǎn)生的原因增強工程意識,

樹立正確的設(shè)計理念。

二.實驗要求

每2-3人一組，每人完成一份實驗報告。

三.實驗臺使用說明：

I.基本參數(shù)

被測機構(gòu)為曲柄滑動機構(gòu)，如圖1所示：

各桿長度：曲柄LAB=50mm;連桿LBC=180mm,曲柄轉(zhuǎn)速m=1325r/min

已知生產(chǎn)阻力為拉伸彈簧，當拉伸長度L時的拉伸阻力F為：

L=5mm,F=Okg；L=10mm,F=5kg；L=15mm,F=15kg。

2.實驗內(nèi)容

(1)曲柄的真實運動仿真：通過數(shù)模計算得出真實運動規(guī)律，作出曲柄等

效驅(qū)動力矩線圖、等效阻力矩線圖，角速度線圖與角加速度線圖；進行速度波動

調(diào)節(jié)計算，得出最大盈虧功Wmax與速度不均勻系數(shù)6的值。

(2)曲柄真實運動的實測：通過曲柄上的角位移傳感器與A/D轉(zhuǎn)換器進

行采集、轉(zhuǎn)換與處理，并輸入計算機顯示出實測的曲柄角速度線圖與角加速度線

圖；與理論角速度線圖與角加速度線圖分析比較使學生熟悉機構(gòu)結(jié)構(gòu)對曲柄速度

波動的影響。

(3)分別不裝飛輪、在曲柄軸上裝大飛輪或者小飛輪，觀察并比較它們的

系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的不均勻性。

三.實驗原理與方法

作用在機械上的驅(qū)動力矩與阻力矩是主動件轉(zhuǎn)角6的周期性函數(shù)。且在等效

驅(qū)動力矩與等效阻力矩及等效轉(zhuǎn)動慣量變化的公共周期(這里均為360。)，驅(qū)動

功=阻抗功時，在穩(wěn)固轉(zhuǎn)動期間主動件的速度(角速度)波動值按周期性波動，

其運轉(zhuǎn)不均勻程度，用運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)表示，其大小為：

3max-3min

6=3m

3max---------周期中最大角速度；umin------------周期中最小角速度；

3m平均角速度：3=(3max+3min)/2。

所謂機器運轉(zhuǎn)周期性速度波動的調(diào)節(jié)，其目的就在于減小速度波動，使其達

到機器工作所同意的程度；或者者說，減小機器運轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)6使其不超

過許用值[6]。周期性速度波動的調(diào)節(jié)方法，是在機器中安裝一個具有很大轉(zhuǎn)動

慣量的構(gòu)件即所謂飛輪，其調(diào)速原理簡述如下：

在一個周期中最大動能Emax與最小動能Emax之差稱之最大盈虧功，以[W]

示之，即：

[W]=Emax-Emin=(1/2)(JO+JF)(wmax2-wmin2)

Jo--------------忽略等效轉(zhuǎn)動慣量中的變量部分機械的等效轉(zhuǎn)動慣量；

JF------飛輪等效轉(zhuǎn)動慣量。

°=3m2(jo+Jf)

因此，當機器等效力矩已給定時，最大盈虧功是一確定值。欲減小3max-3

min的值，可增大等效轉(zhuǎn)動慣量J。或者增大以心機器做好后J。是一個確定值，

故在機器中外加一個轉(zhuǎn)動慣量為JF的飛輪，即可減小3max-3mh來達到調(diào)速

的目的

四.實驗步驟：

1.打開計算機，單擊“速度波動調(diào)節(jié)”圖標，進入速度波動調(diào)節(jié)試驗臺軟件

系統(tǒng)的封面。單擊左鍵，進入曲柄滑塊機構(gòu)原始參數(shù)輸入界面。

2.啟動實驗臺電動機，待曲柄滑塊機構(gòu)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，測定電動機的功率，填

入?yún)?shù)輸入界面的對應(yīng)參數(shù)框內(nèi)。

3.在曲柄滑塊機構(gòu)原始參數(shù)輸入界面左下方單擊“進入實驗”鍵，進入曲柄

滑塊機構(gòu)的曲柄運動仿真與測試分析界面。

“速度實測”，進行數(shù)據(jù)采集與傳輸，顯示曲柄實測的角速度，角加速度曲線圖。

圖2

4.在曲柄滑塊的曲柄運動仿真與測試分析界面的左下方單擊“等效力矩”鍵,

等效力矩鍵變?yōu)椤八俣确抡妗?，動態(tài)顯示曲柄滑塊機構(gòu)即時位置與曲柄動態(tài)的等

效驅(qū)動力矩、等效阻力矩線圖，單擊“速度仿真”鍵“速度仿真”鍵變?yōu)椤暗刃?/p>

力矩”，動態(tài)顯示曲柄滑塊機構(gòu)即時位置與曲柄動態(tài)的角速度、角加速度曲線圖。

單擊“速度實測”，進行數(shù)據(jù)采集與傳輸，顯示曲柄實測的角速度，角加速度曲

線圖。

5.假如要打印仿真等效驅(qū)動力矩線圖、等效阻力矩線圖，角速度、角加速度

線圖與實測的角速度、角加速度曲線圖，在曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄運動仿真與測試

分析界面下方，單擊“打印”鍵，打印機自動打印。

6.在曲柄軸上加上大飛輪進行測試；記錄實驗測試運動曲線；

7.將大飛輪卸下加上小飛輪；記錄實驗測試運動曲線；

8.不加飛輪測試；記錄實驗測試運動曲線。

五.問題討論

1.分析大飛輪與小飛輪調(diào)速后傳動平穩(wěn)性的影響？哪一種好？為什么？

2.飛輪調(diào)速方法適用于那類機構(gòu)？

3.平均轉(zhuǎn)速提高后，速度不均勻系數(shù)如何變化？

六.軟件操作說明（★曲柄滑塊機構(gòu)參數(shù)輸入界面說明）

1.曲柄滑塊機構(gòu)原始參數(shù)說明

A曲柄原始參數(shù)

曲柄AB的長度：LAB=0.05m；曲柄質(zhì)心Si到A點距離：LASI=

0.025m；

2

平衡塊的轉(zhuǎn)動慣量：JP=0.00674kgm；

2

飛輪1的轉(zhuǎn)動慣量：JF=0.00657kgm；

2

（未加飛輪）飛輪2的轉(zhuǎn)動慣量：JF=0.00814kgm；

（加小飛輪）飛輪3的轉(zhuǎn)動慣量：JF=0.01336kgm2；

（加大飛輪）曲柄AB的質(zhì)量（不包含MPI）：Mi=0.253kg；

曲柄AB繞質(zhì)心Si的轉(zhuǎn)動慣量（不包含）：Jsi=0.000142kgm2o

B連桿原始參數(shù)

連桿BC的長度：LBC=0.18m；連桿質(zhì)心S2到B點距離：LBS2=0.045

連桿BC的質(zhì)量M2=0.579kg；連桿繞質(zhì)心S2的轉(zhuǎn)動慣量Jsi=

0.00081kgm20

C滑塊原始參數(shù)

滑塊質(zhì)量：M3=0.335kg；偏距值（上為正）：e=-0.02m。

D彈簧原始參數(shù)

彈簧剛度值：K=1100N/m；彈簧初壓值：L=0.01m。

E動力原始參數(shù)：

電動機（曲柄）的功率P：可調(diào)0~9。3；

電動機（曲柄）的特性系數(shù)：G=9.72rpm/Nm；

許用速度不均勻系數(shù)6：按機械要求選?。?/p>

仿真計算步長D6：按計算精度選取。

2.功能鍵說明:

［進入實驗］:單擊此鍵，進入曲柄運動仿真與測試分析界面;

如要打印仿真等效力矩線圖，等效阻力矩線圖、角速度、角加速度線圖與實

測角速度、角加速度線圖，在曲柄滑塊機構(gòu)的曲柄運動仿真與測試界面的下方單

擊“打印”。

［關(guān)閉音樂］:單擊此鍵,音樂關(guān)閉，同時［關(guān)閉］音樂變?yōu)椋鄞蜷_音樂］;

明］:單擊此鍵,彈出曲柄滑塊機構(gòu)原始參數(shù)與界面操作說明框;

［返回］:單擊此鍵,返回主界面;

［退單擊此鍵,結(jié)束程序的運行，返回WINDOWS界面。

實驗五機構(gòu)創(chuàng)意組合實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1.加深學生對平面機構(gòu)的構(gòu)成原理認識，進一步熟悉機構(gòu)構(gòu)成及運動特性；

2.訓練學生的工程實踐動手能力。培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。

二、實驗設(shè)備及工具

1、ZBS—C平面機構(gòu)創(chuàng)意組合分析測試實驗臺附件：齒輪、齒條、槽輪、凸輪、

轉(zhuǎn)動軸、連桿、各類連接組合零部件等。

2、裝拆工具：十字起子、活動板手、內(nèi)六角板手、鋼板尺、卷尺等。

3.（自備）草稿紙、筆、繪圖工具等

三、實驗要求

1.每2-3人一組，每一組實驗前擬一份機構(gòu)運動設(shè)計方案，實驗后提交新設(shè)

計方案；

2.完成實驗后各組將機械零部件“物還原位”，老師驗收后方可離去；

3.每人完成一份實驗報告。

四、實驗原理及方法

根據(jù)平面機構(gòu)的構(gòu)成原理：任何平面機構(gòu)都能夠由若干個基本桿組依次聯(lián)接到

原動件與機架上而構(gòu)成，故可通過選定的機構(gòu)類型，拼裝該機構(gòu)并進行分析。

五.實驗內(nèi)容

1.自行到實驗室熟悉本實驗中的實驗裝置，各類零部件、裝拆工具的功用。

熟悉機構(gòu)的拼接方法，擬訂自己的機構(gòu)運動方案的拼接步驟；

2.自擬或者課本提供的機構(gòu)運動方案做為拼接對象；

3.拼接機構(gòu)，將各基本桿組按運動傳遞規(guī)律順序拼接到原動件與機架上。

4、繪制運動簡圖，分析所拼接的平面機構(gòu)

5.根據(jù)平面機構(gòu)的構(gòu)成的原理，利用常用的零部件拼接調(diào)整，設(shè)計一種具有

新型的帶發(fā)明制造性的組合機構(gòu)。每一組提交一份機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方案。

6.最后把組合機構(gòu)安裝在實驗平臺上，進行測試分析、運動分析、實驗結(jié)果

分析、擬定這次實驗的步驟，并寫出實驗報告。

實驗六平面機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計及運動測試分析實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1.加深學生對平面機構(gòu)的構(gòu)成原理認識，進一步熟悉機構(gòu)構(gòu)成及運動特性；

2.訓練學生的工程實踐動手能力。培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。

二、實驗設(shè)備及工具

1、ZBS—C平面機構(gòu)創(chuàng)意組合分析測試實驗臺附件：齒輪、齒條、槽輪、凸輪、

轉(zhuǎn)動軸、連桿、各類連接組合零部件等。

2、裝拆工具：十字起子、活動板手、內(nèi)六角板手、鋼板尺、卷尺等。

3.（自備）草稿紙、筆、繪圖工具等

三、實驗要求

1.每2-3人一組，每一組實驗前擬一份機構(gòu)運動設(shè)計方案，實驗后提交新設(shè)

計方案；

2.完成實驗后各組將機械零部件“物還原位”，老師驗收后方可離去；

3.每人完成一份實驗報告。

四、實驗原理及方法

根據(jù)平面機構(gòu)的構(gòu)成原理：任何平面機構(gòu)都能夠由若干個基本桿組依次聯(lián)接到

原動件與機架上而構(gòu)成，故可通過選定的機構(gòu)類型，拼裝該機構(gòu)并進行分析。

五.實驗內(nèi)容

1.自行到實驗室熟悉本實驗中的實驗裝置，各類零部件、裝拆工具的功用。

熟悉機構(gòu)的拼接方法，擬訂自己的機構(gòu)運動方案的拼接步驟；

2.自擬或者課本提供的機構(gòu)運動方案做為拼接對象；

3.拼接機構(gòu)，將各基本桿組按運動傳遞規(guī)律順序拼接到原動件與機架上。

4、繪制運動簡圖，分析所拼接的平面機構(gòu)

5.根據(jù)平面機構(gòu)的構(gòu)成的原理，利用常用的零部件拼接調(diào)整，設(shè)計一種具有

新型的帶發(fā)明制造性的組合機構(gòu)。每一組提交一份機構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計方案。

6.最后把組合機構(gòu)安裝在實驗平臺上，進行測試分析、運動分析、實驗結(jié)果

分析、擬定這次實驗的步驟，并寫出實驗報告。

實驗七平面機構(gòu)設(shè)計及運動仿真分析實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1.以機構(gòu)及系統(tǒng)設(shè)計為主線，以機構(gòu)系統(tǒng)運動方案設(shè)計為重點，培養(yǎng)學掌

握機構(gòu)運動參數(shù)測試的原理與方法。掌握利用運動學、動力學測試結(jié)果，重新調(diào)

整、設(shè)計機構(gòu)的原理與方法，從而培養(yǎng)學生設(shè)計、創(chuàng)新能力。

2.通過本系統(tǒng)的實驗，使學生深入熟悉機構(gòu)結(jié)構(gòu)參數(shù)及幾何參數(shù)對機構(gòu)

運動及動力性能的影響，從而對機構(gòu)運動學與動力學（機構(gòu)平衡、機構(gòu)真實運動

規(guī)律，速度波動調(diào)節(jié)）有一個完整的認識。

3.實現(xiàn)計算機多媒體交互式教學方式，使學生在計算機多媒體教學課件的

指導下，獨立自主地進行實驗內(nèi)容的選擇實驗臺操作及虛擬仿真，培養(yǎng)學生綜合

分析能力及獨立解決工程實際問題的能力，熟悉現(xiàn)代實驗設(shè)計、現(xiàn)代測試手段。

二、實驗設(shè)備及工具

實驗臺共由三種基本機構(gòu)構(gòu)成：四桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)與平面凸輪機構(gòu)。

這些機構(gòu)的參數(shù)均可變化，以達到機構(gòu)設(shè)計的目的。

三、實驗要求

1.每2-3人一組，每一組實驗前擬一份預習報告；

2.完成實驗后，每人完成一份實驗報告。

四、實驗原理及方法

實驗臺由電機、傳動機構(gòu)、檢測傳感口構(gòu)成，檢測傳感口包含光珊角位移

傳感口及直線位移傳感口，每臺實驗臺配有檢測系統(tǒng)一套，分析仿真軟件一套，

可顯示運動軌入構(gòu)運動軌出的構(gòu)件的運動變化曲線（速度、位移、加速度）及仿

真曲線。

五、實驗內(nèi)容：

1、四桿機構(gòu)設(shè)計及運動檢測仿真與分析。

2、曲柄滑塊機構(gòu)設(shè)計及運動檢測仿真與分析。

3、基本平面凸輪輪廓設(shè)計及運動檢測仿真與分析。

實驗八螺栓聯(lián)接靜動態(tài)實驗

一.實驗?zāi)康?/p>

1.熟悉螺栓聯(lián)接在擰緊過程中各部分的受力情況。

2.計算螺栓相對剛度，并繪制螺栓聯(lián)接的受力變形圖。

3.驗證受軸向工作載荷時，預緊螺栓聯(lián)接的變形規(guī)律。

4.通過螺栓動載實驗，改變螺栓聯(lián)接的相對剛度，觀察螺栓動應(yīng)力幅值的變

化，以驗證提高螺栓聯(lián)強度的各項措施。

二.實驗設(shè)備及工具

1.LZS螺栓聯(lián)接綜合實驗臺一臺，

2.LSD1—A靜動態(tài)測量儀一臺，計算機及專用軟件等實驗設(shè)備及儀器。

3.記錄紙、筆等

三.實驗內(nèi)容與要求

1.完成基本螺栓聯(lián)接靜動態(tài)實驗、增加螺栓剛度時的靜動態(tài)實驗、增加被聯(lián)

接件剛度時的靜動態(tài)實驗、改用彈性墊片時的靜動態(tài)實驗等內(nèi)容實驗；

2.作好實驗數(shù)據(jù)記錄，認真觀察實驗過程中發(fā)生的各類現(xiàn)象與數(shù)據(jù)變化；

3.遵守實驗操作規(guī)程，切記接線、開啟電源時要注意安全；

4.每2-3人一組，每人一份實驗報告。

四.螺栓聯(lián)接實驗臺的結(jié)構(gòu)與工作原理（如圖1所示）

1.聯(lián)接部分包含M16空心螺栓、大螺母、墊片構(gòu)成?？招穆菟ㄙN有測拉力扭

矩兩組變應(yīng)片，分別測量螺栓在擰緊時，所受的預拉力與扭矩?？招穆菟ǖ膬?nèi)孔

中裝有M8螺栓，擰緊或者松開其上的手柄，即可改變空心螺栓的實際受載面積,

以達到改變聯(lián)接件剛度的目的。墊片組由剛性與彈性兩種墊片構(gòu)成。

2.被聯(lián)接件部分由上板、下板與八角環(huán)構(gòu)成，八角環(huán)上貼有應(yīng)變片，測量被

聯(lián)接件受力大小，中部有錐形孔，插入或者拔出錐塞即改變八角環(huán)受力，以改變

被聯(lián)接件系統(tǒng)的剛度。

3.加載部分由蝸輪、蝸桿、挺桿與彈簧構(gòu)成，挺桿上貼有應(yīng)變片，用以測量

所加工作載荷的大小，蝸桿一端與電機相聯(lián)，另一端裝有手輪，啟動電機或者

轉(zhuǎn)動手輪，使挺桿上升或者下降，以達到加載、卸載的目的。

五.實驗步驟及方法

（一）實驗臺及儀器的預調(diào)與連接:

1.實驗臺：取出八角環(huán)上兩錐塞，松開空心螺栓上M8小螺桿，裝上剛性墊

付片，轉(zhuǎn)動手輪使挺桿降下，處于卸載位置。將兩塊千分表分別安裝在表架上，

使表頭分別與上板面（靠外側(cè)）與螺栓頂面接觸，用以測量聯(lián)接件（螺栓）與被

聯(lián)接件的變形量。手擰大螺母至恰好與墊片接觸。（預緊初始值）螺栓不應(yīng)有松

2.測量儀：配套的4根輸出線的插頭將各點插座連接好，各測點布置：電機

側(cè)八角環(huán)上方為螺栓拉力，下方為螺栓扭力。手輪側(cè)八角環(huán)上方為八角環(huán)壓力，

下方為挺桿壓力。然后將各測點輸出線分別接于測量儀背面1、2、3、4通道的

A、B、C接線端子上。注意黃色地線接B端子（中點）。

3.計算機：用配套的串口數(shù)據(jù)線接儀器背面的9芯插座，另一端接計算機上

的A/D板接口。啟動計算機，按軟件使用與說明書要求與步驟操作進入實驗臺

靜態(tài)螺栓實驗界面后。單擊空調(diào)零鍵后對“應(yīng)變測量值”框中的數(shù)據(jù)清零，如串

口數(shù)據(jù)聯(lián)接無誤，則該輸入框中會有數(shù)據(jù)顯示并跳動。

4.調(diào)節(jié)靜動態(tài)測量儀：通過測量儀上的選擇開關(guān)，分別切換至各對應(yīng)點，調(diào)

節(jié)對應(yīng)的“電阻平衡”電位器，使數(shù)碼管為“0”，進行測點的電阻平衡。

(二)實驗方法與步驟：

1、螺栓聯(lián)接靜態(tài)實驗:

⑴用扭力矩扳手預緊被試螺栓，當板手力矩為30~40N時，取下板手，完成

螺栓預緊。

⑵進入靜態(tài)螺栓界面，將附錄表中給定的標定系數(shù)由鍵盤輸入到相應(yīng)的“參

數(shù)給定”框中。將千分表測量的螺栓拉變形與八角環(huán)壓變形值輸入到相應(yīng)的“千

分表值輸入"框中。

⑶單擊“預緊測試”鍵，對預緊的數(shù)據(jù)進行采集與處理。

⑷用手將實驗臺上的手輪逆時鐘(面對手輪)旋轉(zhuǎn)，使挺桿上升到一定高度,

對螺栓軸向加載，加載高度6mm。高度值可通過塞入916mm的測量棒確定,

然后將千分表測到的變形值再次輸入到相應(yīng)的“千分表值輸入”框中。

⑸單擊“加載測試鍵”，進行軸向加載的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)；

(6)單擊“實測曲線”鍵，做出螺栓聯(lián)接對受力與變形的實測綜合變形圖；

⑺單擊“理論曲線”鍵，做出螺栓聯(lián)接對受力與變形的理論曲線圖形；

(8)單擊“打印”鍵，打印實測曲線圖形與理論曲線圖形；

(9)完成上述操作后，靜態(tài)螺栓實驗結(jié)束，單擊“返回”鍵可返回主界面。

2、螺栓聯(lián)接動態(tài)實驗

⑴螺栓聯(lián)的靜態(tài)實驗結(jié)束返回主界面后，單擊動態(tài)螺栓鍵，進入動態(tài)螺

栓實驗界面；

⑵重復靜態(tài)實驗方法與步驟中的3~4步；

⑶取下實驗臺右側(cè)手輪開啟實驗臺電動機開關(guān)，單擊“動態(tài)測試”鍵，使

電動機運轉(zhuǎn)30秒左右。進行動態(tài)加載工況的采集與處理；

⑷單擊“測試曲線”鍵，做出工作載荷變化時螺栓拉力與八角環(huán)壓力變化

的實際波形圖；

⑸單擊“理論曲線”鍵，做出工作載荷變化時螺栓拉力與八角環(huán)壓力及工

作載荷變化的理論波形圖；

(6)單擊“打印”鍵，打印實測波形圖與理論波形圖；

⑺完成上述操作后，動態(tài)螺栓聯(lián)接實驗結(jié)束。

3.實驗完畢，關(guān)好電源，清理好儀器與實驗臺。

4.分析實驗結(jié)果，完成實驗報告。

（三）注意事項

1.電機的接線務(wù)必正確，電機的旋轉(zhuǎn)方向為逆時鐘（面向手輪正面）；

2.進行動態(tài)實驗開啟電機電源開關(guān)前，，務(wù)必先把手輪卸下來，避免電機轉(zhuǎn)動

時發(fā)生安全事故，并可減少實驗臺振動與噪聲；

實驗九螺旋傳動效率實驗

實驗?zāi)康?/p>

螺旋傳動是利用螺桿與螺母構(gòu)成的螺旋副來實現(xiàn)傳動要求的。它要緊用于

將回轉(zhuǎn)運動傳變?yōu)橹本€運動，同時傳遞運動與動力。LXL—1型螺旋傳動實驗臺

使用滑動螺旋傳動方式，通過LXL操縱相實現(xiàn)螺紋在一定負載下正反運轉(zhuǎn)，并

選配不一致參數(shù)的矩形螺紋、梯形螺紋與鋸齒螺紋等廣泛應(yīng)用的傳動螺紋類型，

運用現(xiàn)代測試手段與自行開發(fā)的測試軟件，計算與實測相結(jié)合而獲得給定螺紋參

數(shù)與螺紋類型的傳動效率，并繪制效率曲線圖。

二.實驗設(shè)備及配件

（-）實驗臺系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

實驗臺傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下所示：

廠行程開關(guān)2-螺旋工作副3-支承座4-轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器

5-聯(lián)軸器6-減速器7-直流電機8-底座

（二）實驗臺技術(shù)指標

1.驅(qū)動電機：92瓦直流電機驅(qū)動，通過調(diào)速電路實現(xiàn)額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)無

級調(diào)速，調(diào)速范圍：。?1500轉(zhuǎn)/分;

2.螺紋參數(shù)：螺距P=3、4、6；公稱直徑=30,制造精度8級；

3.測量精度±3%；

（三）LXL操縱箱操作使用說明

操縱箱是整個系統(tǒng)的操縱中心，它向直流電機、傳感器、行程開關(guān)等元器

件輸送不一致的電壓。為避免接線錯誤而導致使用故障，在線路連接接頭設(shè)計上,

插口與插頭對應(yīng)，互不相同。

操作步驟：

1.按后面板各插口連接電源線及信號線路；

2.接通前面板總電源開關(guān)；

3.按下前面板啟動按鈕；

4.順時針旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋鈕，逐步調(diào)節(jié)運行速度。

（四）工作機構(gòu)裝拆方法

實驗臺每臺配備3套類型相同而螺距不一致（螺距P=3、4、6）的螺桿，

測完一套，則更換另一套。通過測得三套數(shù)據(jù)繪制成曲線。

實驗過程中，螺紋裝拆步驟是：

1.斷開電源；

2.松開左、右支承座前后止動螺釘；

3.卸下載荷（祛碼）后，松開蝴蝶螺母并從絲桿母上卸下固定螺桿；

4.用手轉(zhuǎn)動聯(lián)軸器，使十字聯(lián)軸器槽口垂直朝上，整體取出螺旋機構(gòu)；

4.更換螺旋機構(gòu)。

三、實驗程序

（-）螺旋傳動效率實驗原理

螺紋傳動效率是隨升角增加、當量摩擦角減小而減小。具體計算方法是：

①運動方向與負載方向相反

火力

71=------

吆（丸+化）

其中：2---升角吆2=

兀d?

J

（pv----當量摩擦角tg（p2=

COSP

n——螺紋線數(shù)p——當量摩擦角d2——螺紋中徑

f螺紋副摩擦系數(shù)；B——螺紋牙斜角

②運動方向與負載方向相同

_tg（A-（pv）

%―

2.測試原理及數(shù)據(jù)處理

通過扭矩轉(zhuǎn)速傳感器適時采集扭矩M與轉(zhuǎn)速n,每次采集五組取平均值,

實測效率的計算按如下公式：

①運動方向與負載方向相反

_電（4一心）

77—

2

2兀M

②運動方向與負載方向相同

2兀Mm

甘r+lA,A/]+A/2+Ms

其中：Mm=」---Z―--------------“

nitl=〃]+〃2+〃3+〃4+〃5F----軸向負荷

（二）.測試指導軟件系統(tǒng)操作使用說明

1.輸入?yún)?shù)；

2.輸入測量值框螺桿軸向負荷（每個祛碼5KG）；

3.點擊|理論曲線|；

4.卸去載荷；點擊|空載測試|；

5.加載后，點擊加載測試|。注意觀擦數(shù)據(jù)穩(wěn)固性，并連測4次，獲得被測

螺紋效率，且構(gòu)成實測曲線中的一個點；

6.更換另外兩種同類型不一致螺距的螺紋，按以上步驟測試，獲得實測曲

線上另外兩個點;

7.點擊除制曲線I，程序按測得的三點繪制給定類型不一致升角的效率曲線。

（三）實驗臺使用過程中的安全'保護及注意事項

為避免實驗過程中因使用、保護不當，而產(chǎn)生意外事故或者安全事故，實

驗前務(wù)必做好下列安全保護工作：

1.行程開關(guān)工作狀態(tài)檢查：

（1）檢查方法：螺桿轉(zhuǎn)動使螺母作直線滑動，由于滑動距離的限制，螺桿

務(wù)必在極限位置時反轉(zhuǎn)。電機正反轉(zhuǎn)是通過一對行程開關(guān)來操縱的，因此行程開

關(guān)不能失靈。檢查辦法是：接通操縱箱，螺旋裝置工作，用手按下行程開關(guān)（行

程開關(guān)電壓＜24伏）2?5秒，觀察電機是否反轉(zhuǎn)（為避免反轉(zhuǎn)啟動過快而燒壞電機,

啟動間隔時間設(shè)定為2?5秒）。

（2）故障排除方法：①檢查行程開關(guān)接線是否松動；②檢查行程開關(guān)是否

通電（必要時還需檢查電壓）；③行程開關(guān)是否損壞（行程開關(guān)故障率為

l/1000000）o

2.加載鋼絲鍋工作狀態(tài)檢查

螺旋傳動工作負荷是由祛碼組重量通過鋼絲繩施加于螺母而產(chǎn)生的，每個祛

碼重5KG,工作負荷要求10KG（即兩個祛碼）。為避免鋼絲因磨損而拉斷，實

驗教師應(yīng)定期更換鋼絲繩，以免砸傷學生。

3.LXL操縱箱工作狀態(tài)檢查

LXL操縱箱是整個實驗臺的供電系統(tǒng)，其功能是變壓、調(diào)速、定時與電機

正反轉(zhuǎn)操縱，工作過程中要留心操縱箱前面板電流、電壓表讀數(shù)是否穩(wěn)固與過載,

表讀數(shù)較不穩(wěn)固時，要予以檢查。

4.潤滑狀態(tài)檢查

定期給減速器、被測螺旋副加潤滑油。

（四）打印曲線，進行結(jié)果分析

實驗十帶傳動實驗

一、實驗?zāi)康模?/p>

1、觀察帶傳動的彈性滑動與打滑現(xiàn)象

2、觀察帶傳動初拉力對傳動能力的影響

3、測繪滑動曲線與效率曲線

二、實驗臺簡介及工作原理

圖1

?要緊結(jié)構(gòu)及工作原理

本實驗臺的電動機為直流無級調(diào)速，使用先進的調(diào)速電路，測速方式為紅外

線光電測速，皮帶輪轉(zhuǎn)速與扭矩可直接在面板上準確讀取讀取，也可輸入到計算

機中進行測試分析。

實驗臺有一主動電機5作驅(qū)動使用，它固定在一個以水平方向移動的滑動底

板1上，與從動電機8用一根平皮帶6連接，在與滑動底板1相連的法碼架上加

上法碼2作為預緊力，即可拉緊皮帶6。從動電機8作發(fā)電機使用，其電樞繞組

兩端接上燈泡9作為負載。

當工作運轉(zhuǎn)時，電機定子未固定可轉(zhuǎn)動，其外殼上裝有測力桿4,支點壓在

壓力傳感器3上，通過操縱電路可得到電動機與發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩，其數(shù)值可在面板

11上各自的數(shù)碼管上顯示。兩電機后端裝有光電測速裝置7與測速轉(zhuǎn)盤，所測

轉(zhuǎn)速可在面板11上各自的數(shù)碼管上顯示。同樣，所測得的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速也可輸送

到計算機、打印機，將數(shù)據(jù)與變化曲線打印出來，提供分析。

三、實驗內(nèi)容與要求

1.皮帶傳動滑動曲線與效率曲線的測量繪制：

2.觀察與分析帶傳動的彈性滑動與打滑現(xiàn)象及其對傳動效率的影響。

3.每2-3人一組，每人一份實驗報告。

四、實驗步驟：

1、打開計算機，單擊“皮帶傳動”圖標，進入皮帶傳動的封面，單擊左鍵進

入皮帶傳動實驗說明界面。

2、在皮帶傳動實驗說明界面下單擊“實驗”鍵，進入皮帶傳動實驗分析界面。

3、啟動實驗臺的電動機，待皮帶傳動運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，可進行皮帶傳動實驗。

4、單擊“穩(wěn)固測試”鍵，穩(wěn)固記錄實時顯示的皮帶傳動實測結(jié)果；單擊“實

測曲線”鍵，顯示皮帶傳動滑動曲線與效率曲線。

5、假如要打印皮帶傳動滑動曲線與效率曲線。在該界面下方單擊打印鍵，打

印機自動打印出皮帶傳動滑動曲線與效率曲線。

6、假如實驗結(jié)束，單擊退出，返回window界面。

五、實驗操作注意事項

1、通電前準備a、b、c請查原稿。

2、通電后，電動機與發(fā)電機轉(zhuǎn)速顯示的四位數(shù)碼管亮。

3、調(diào)節(jié)調(diào)旋鈕，使電動機與發(fā)電機有一定轉(zhuǎn)速，測速電路可同時測出它們的

轉(zhuǎn)速。

4、此后即可按實驗指導書的要求操作。

實驗十一液體動壓軸承實驗

一、實驗?zāi)康模?/p>

1.觀察滑動軸承在啟動過程中的摩擦現(xiàn)象，加深對形成液體動壓條件的懂得;

2.熟悉滑動軸承動壓油膜的形成過程與現(xiàn)象；

3.熟悉摩擦系數(shù)、轉(zhuǎn)速、力的測量方法；測定液體動壓軸承摩擦特性曲線，

熟悉滑動軸承摩擦特性，考察影響摩擦系數(shù)的因素。

二、實驗要求：

1.繪出滑動軸承在一定轉(zhuǎn)速下的徑向油壓分布曲線；求軸承的承載能力；

2.繪出滑動軸承的確摩擦特性曲線；

三、實驗原理：

我們明白動壓油膜形成有三個條件，即：①兩工作表面務(wù)必有鍥形間隙；

②兩工作表面務(wù)必有相對滑動速度（相對速度）其運動方向務(wù)必保證潤滑油從大

截面流進，從小截面流出；③兩工作表面務(wù)必連續(xù)充滿潤滑油或者其他粘性液

體?；瑒虞S承形成動壓油膜的過程如下圖所示。靜止時，軸承與軸頸直接接觸,

如圖（a）徑向間隙△使軸承與軸頸配合面之間形成鍥形間隙，其間充滿潤滑油。

由于潤滑油具有粘性與附著于金屬表面的特性，因而當軸頸回轉(zhuǎn)時，依靠附著在

軸上的油層帶動潤滑油擠入鍥形間隙。由于通過間隙的油量不變（流體連續(xù)條

件），而間隙的截面逐步變小，因此油層中必定產(chǎn)生液體動壓力，它力圖鍥開配

合面以支撐外載荷。當各類參數(shù)協(xié)調(diào)時，液體動壓力能使軸中心與軸瓦中心有一

偏距。最小油膜度hmin在軸頸與軸承中心連線上。液體動壓力的分布如圖（C）

所示。

圖1液體動壓潤滑的過程

當軸剛啟動的前一瞬間，軸與軸瓦直接接觸，它們之間的摩擦為干性摩擦,

摩擦系數(shù)f比較大；隨著軸的轉(zhuǎn)動，液體油被帶進鍥形，如今軸與軸瓦之間的摩

擦為半干摩擦，摩擦系數(shù)f相對減??；隨著液體油被大量帶進軸與軸瓦間，如今

油把軸與軸瓦分隔開來，如今的摩擦為液體摩擦；我們能夠畫出f--nn/p曲線,

n為油的粘度，n為軸的轉(zhuǎn)速，P為平均單位載荷。

P=——MPa

dB

式中：主軸直彳初為60〃〃律；B：軸瓦寬度，為25mm

〃：為軸的轉(zhuǎn)速W：軸承所承受的外載荷

液體摩擦區(qū)

圖2

從圖中能夠看出，當液體潤滑油一定（n一定）及外載荷一定時，摩擦系數(shù)

的大小與轉(zhuǎn)速大小有關(guān)。

四、實驗臺的結(jié)構(gòu)與工作原理

此實驗臺由下列幾部份構(gòu)成

1.軸與軸瓦及油膜壓力測量裝置：

軸10的材料為45號鋼，軸頸表面淬火、磨光，通過滾動軸承安裝在支座

±0軸下部分泡在潤滑油中。軸瓦11的材料為青銅，在軸瓦寬度的中間，沿圓

周均布鉆有7個直徑為1mm的小孔，每個小孔連接一個壓力傳感器。壓力的大

小能夠在面板上讀出。

記錄下各壓力表上的壓力值，選定一定的比例尺，便可繪出滑動軸承徑向

油膜壓力分布曲線。

在軸瓦全長1/4處裝有一個測軸向油壓傳感器4

2.加載裝置：

主軸瓦外圓上方有加載裝置，旋轉(zhuǎn)加載桿6即可對軸瓦加載，加載大小W

由載荷傳感器5傳出，在面板上由數(shù)碼管顯示。

3.測摩擦力裝置：

摩擦系數(shù)是通過測量軸承的摩擦力矩而得到的。軸轉(zhuǎn)動時，軸對軸瓦產(chǎn)生摩

擦力F,其摩擦力矩為Fd/2,其翻轉(zhuǎn)力矩由測力桿在主軸瓦上方某處(裝有測力

計)產(chǎn)生的反力矩來平衡。其反力通過摩擦傳感器7由面板上相應(yīng)的數(shù)碼管顯示

出摩擦力值Q(單位：N)o

根據(jù)力矩平衡方程條件得：

Fd/2=LQ

貝UF=(2LQ)/d

f=F/W=(2LQ)/(dW)

式中d：軸的直徑為70mm

L：測力桿上的測力點到軸承中心的距離，L為140mm

W：作用在軸上的外載荷(N)

4.傳動裝置：

由直流電動機2通過三角帶3傳動，驅(qū)動主軸順時針方向轉(zhuǎn)動，由裝在底座

里的調(diào)速器實現(xiàn)主軸的無級調(diào)速.

5.摩擦狀態(tài)指示裝置及動壓油膜的形成：

如圖4為滑動軸承摩擦狀態(tài)指示原理圖，將軸與軸瓦串聯(lián)在指示電路中，當軸

沒有轉(zhuǎn)動時，軸與軸瓦是接觸的，接通電源開關(guān)能夠看到燈很亮；當軸在很低的

轉(zhuǎn)速下慢慢轉(zhuǎn)動時，燈忽亮忽暗；當軸的轉(zhuǎn)速達到一定值時，燈泡就不亮了，這

時動壓油膜已經(jīng)形成了。

五實驗方法：

1.準備工作:

除了保證圖4電路中軸與軸瓦之間的直接接觸以外，其它部分是絕緣的，軸

瓦不得與機座相接觸。

2.繪制軸承徑向油膜壓力分布曲線與承載量曲線

①啟動電機（如今不加外載荷），慢慢調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速旋扭，觀察油膜指示燈的變

化情況，觀察潤滑油膜的形成過程，將轉(zhuǎn)速調(diào)到轉(zhuǎn)/分左右，旋轉(zhuǎn)加載桿6加載

②觀擦指示燈泡，看是否形成油膜，當油膜形成以后，壓力表穩(wěn)固時，由

左至右依次記錄各壓力表的壓力值P并記錄在下表中

壓力表1壓力表2壓力表3壓力表4壓力表5壓力表6壓力表7

壓力值

Mpa

（當轉(zhuǎn)速不變，能夠改變外載的大小，觀察同一壓力表值的變化）③非液體

摩擦與液體摩擦狀態(tài)下的轉(zhuǎn)速n