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

機(jī)械原理與機(jī)械軟計(jì)實(shí)除器導(dǎo)零

青島大學(xué)機(jī)械根底實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心

前言

機(jī)械原理課程作為機(jī)械類專業(yè)的一門(mén)主干技術(shù)根底課，在培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力的全局中承當(dāng)

著培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械系統(tǒng)方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力的任務(wù)；機(jī)械設(shè)計(jì)課程是以一般通用零件的設(shè)計(jì)為核心的設(shè)

計(jì)件課程,是論述零部件的根本設(shè)計(jì)理論與方法的技術(shù)根底課C機(jī)械原理和機(jī)械設(shè)計(jì)課程在機(jī)械設(shè)

計(jì)系列課程體系中占有十分重要的地位。

《機(jī)械原理機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)》是結(jié)合“機(jī)械原理”、“機(jī)械設(shè)計(jì)”課程的具體要求并根據(jù)山

東省“高等學(xué)校根底課實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)”的要求進(jìn)行編寫(xiě)的，其主要目的是培養(yǎng)學(xué)生學(xué)

握典型機(jī)械的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技能的根本訓(xùn)練和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。本書(shū)注重了根本實(shí)驗(yàn)、提高

型實(shí)驗(yàn)、研究創(chuàng)新型三種不同類型實(shí)驗(yàn)編寫(xiě)。學(xué)生做實(shí)驗(yàn)由淺到深、由簡(jiǎn)到繁的學(xué)習(xí)過(guò)程，使學(xué)生

能系統(tǒng)的掌握本門(mén)課程的理論與實(shí)踐知識(shí)。

高等學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室是進(jìn)行教學(xué)和科研的重要基地，是積累科學(xué)優(yōu)勢(shì)的根底。沒(méi)有實(shí)驗(yàn)手段就不

可能出科研成果，就沒(méi)有科學(xué)的進(jìn)步和開(kāi)展，任何新知識(shí)、新科技、新創(chuàng)造、新成果都離不開(kāi)實(shí)驗(yàn)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。以適應(yīng)當(dāng)

前社會(huì)新知識(shí)、新技術(shù)快速開(kāi)展的需要。

本書(shū)可作為高等工科學(xué)校機(jī)械類專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教材也可供非機(jī)類專業(yè)可供參考。由于水平所限和

編寫(xiě)的時(shí)間倉(cāng)促，貽誤之處懇切希望廣闊讀者指正。

目錄

第一篇機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)

第一章實(shí)驗(yàn)一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪和分析.........................................3

第二章實(shí)驗(yàn)二齒輪范成實(shí)驗(yàn).......................................................6

第三章實(shí)驗(yàn)三漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)測(cè)定.........................................11

第四章實(shí)驗(yàn)四回轉(zhuǎn)構(gòu)件動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)...................................................15

第五章實(shí)驗(yàn)五機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)...................................................20

第二篇機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

第六章實(shí)驗(yàn)六帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)........................................................27

第七章實(shí)驗(yàn)七滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn).......................................................36

第八章實(shí)驗(yàn)八軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)..................................................44

第九章實(shí)驗(yàn)九減速器裝拆實(shí)驗(yàn).....................................................54

第一篇機(jī)械原理實(shí)驗(yàn)

第一章實(shí)驗(yàn)一機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪和分析

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)學(xué)會(huì)根據(jù)各類機(jī)械實(shí)物或模型，繪制機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)務(wù)；

(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；

(3)加深對(duì)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的了解。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

(IJ各類典型機(jī)構(gòu)的實(shí)物(如：牛頭刨床、縫紉機(jī)頭等〕；

(2)各類典型機(jī)構(gòu)的模型(如：攪拌機(jī)、碎石機(jī)等)：

(3)鋼皮尺、內(nèi)外卡鉗、量角器(根據(jù)需要選用)；

(4)三角板、鉛筆、橡皮、草紙(自備)；

(5)“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制”電教片及放像機(jī)。

三、原理和方法

1.原理

由于機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)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(shū)或機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中有關(guān)“常用機(jī)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)副簡(jiǎn)圖符號(hào)”的規(guī)定)來(lái)代替構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按

?定的比例尺表示運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，以此說(shuō)明機(jī)構(gòu)的運(yùn)助特征。常用符號(hào)例如如表1-1所示。

2.方法

(1)測(cè)繪時(shí)使被測(cè)繪的機(jī)構(gòu)緩慢運(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(huà)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、C……分別標(biāo)注各運(yùn)動(dòng)副。

(4)測(cè)量與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，即轉(zhuǎn)動(dòng)副間的中心距和移動(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(huà)成正式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

四、步驟和要求

(1)繪制指定的幾種機(jī)器或結(jié)構(gòu)模型的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，其中至少有?種需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。

(2)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)的自由度相對(duì)照，觀察計(jì)算結(jié)果與實(shí)際是否相符。

(3)對(duì)上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析(高副低代、分類桿組、確定機(jī)構(gòu)級(jí)別等)。

五、思考題

(I)一個(gè)正確的“機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖”應(yīng)能說(shuō)明那些內(nèi)容？

(2)繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí),原動(dòng)件的位置為什么可以任意選定？會(huì)不會(huì)影響簡(jiǎn)圖的不確性？

(3)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算對(duì)測(cè)繪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有何幫助？

表1-1

名稱符%

移

引

副irrk\rnr

副

￡1y片

齒

副

輪

副

件

機(jī)

架777777777

實(shí)驗(yàn)一機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪和分析報(bào)告

學(xué)生姓名||學(xué)號(hào)||組『I

(1)齒輪范成儀

(2)圓規(guī)

(3)三角尺

(4)剪刀

(5)鉛筆

(6)繪圖紙(直徑4)280)

(除齒輪范成儀外,其余均由學(xué)員自備)

三、實(shí)驗(yàn)原理和方法

運(yùn)用一對(duì)齒輪在嚙合時(shí)其共枕齒廓互為包絡(luò)線的原理加工輪齒的方法稱為范成法，加工時(shí)其中

一輪為刀具，另一輪為輪坯，它們保持固定的速比相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，完全和一對(duì)真正的齒輪在傳動(dòng)一樣。

同時(shí)刀具還沿著輪坯的軸向作往復(fù)切削運(yùn)動(dòng)。這樣所加工出的齒輪的齒廓就是刀具刀刃在各個(gè)位置

的包絡(luò)線。雖然在實(shí)際加工時(shí)，無(wú)法看到刀刃形成包絡(luò)線的過(guò)程，但我們可以設(shè)法通過(guò)齒輪范成儀

來(lái)反復(fù)演示輪坯與刀具間的對(duì)滾切削過(guò)程。將刀具刀刃在“切削”時(shí)曾占有的各個(gè)位置用鉛筆線記

錄在繪圖紙上，這樣我們就能清楚的觀察到齒輪范成的過(guò)程。

實(shí)驗(yàn)所用的刀具是齒條刀具，該刀具的齒廓用a=20°,模數(shù)〃『25,齒頂高系數(shù)〃徑向間

隙系數(shù)c*=0.25。被加工齒輪的齒數(shù)z=8,分度圓直徑d=200/〃/〃，最大變位量+20~-5,本實(shí)驗(yàn)

所用范成儀的結(jié)構(gòu)，如圖2-1所示：

半圓盤(pán)1可以繞其固定的中心O轉(zhuǎn)動(dòng)，在半圓盤(pán)的周緣刻有凹槽，槽內(nèi)繞有鋼絲2,兩根分別

固定在半圓盤(pán)及縱拖板3上的a、b和c、d處。縱拖板3那么可在機(jī)架4上沿水平方向左右移動(dòng)，形

成齒條與齒輪的嚙合運(yùn)動(dòng)。

做實(shí)驗(yàn)時(shí)，將畫(huà)好的齒頂圓、分度圓、基圓與齒根圓的齒坯圖紙安裝在半圓盤(pán)1上0對(duì)準(zhǔn)中心

由壓環(huán)7壓住,并放在齒條(刀具)6的下面。旋轉(zhuǎn)螺桿8使橫拖板5前后移動(dòng)，以調(diào)整刀具6(齒

條)中線4(圓相切)。

首先將齒車次這就相

當(dāng)于刀具彳七時(shí)壓緊在

圓盤(pán)上的E5條刀具，

認(rèn)真描出7

假設(shè)需描繪正移距變位齒廓時(shí)，只需調(diào)整螺桿8后刀具遠(yuǎn)離齒坯中心，直到刀具齒頂線與變位

齒輪的齒根圓相切為止。即可作正移距變位齒輪的齒廓曲線。反之，如將齒條刀具6調(diào)近輪坯中心

那么可相應(yīng)地描出負(fù)移距變位齒輪的齒廓曲線。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

要求繪制一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)齒輪(x=0)和一個(gè)變位齒輪5W0)。

1.繪制標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒輪(x=0)

⑴計(jì)算出齒輪分度圓直杼力基圓百?gòu)?和齒頂圓直徑兒：

(2)在圖紙上繪出齒輪的分度圓、基圓和齒頂圓，并將其裝在圓盤(pán)上；

(3)調(diào)整齒條刀具的位置，使齒條刀具的中線與初切齒輪的分度圓相切，描繪出2~3齒；

14)測(cè)量分度圓齒厚s及齒間并與計(jì)算結(jié)果加以匕擬。

2.繪制變位齒輪(x>0)

(1)算出變位系數(shù)X和變位量口〃,X的選擇應(yīng)使齒輪沒(méi)有根切現(xiàn)象；

(2)計(jì)算出齒輪的分度圓直徑由基圓直徑(和齒頂圓直徑兒：

(3)在圖紙上繪出分度圓、基圓、齒頂圓并將其裝夾在圓盤(pán)上；

(4)調(diào)整齒條刀具的位置，使齒條刀具的中線離開(kāi)被切齒輪的分度圓，并相距不〃？的距離，繪

出2?3個(gè)齒。

[5)測(cè)量分度圓齒厚s及齒間e,并與計(jì)算結(jié)果比擬。

3.繪制xvO的變位齒輪(選作)

五、思考題

(1)齒條刀具的齒頂高和齒根高為什么都等于(〃[+(??)〃？

(2)用范成法加工齒輪時(shí)，輪廓曲線是如何形成的？

13)試比擬標(biāo)準(zhǔn)齒輪與變位齒輪的齒形有什么不同，并分析其原因。

實(shí)驗(yàn)二齒輪范成實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生姓名學(xué)號(hào)組別

實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)指導(dǎo)教師

一、切削刀具的主要參數(shù)

模數(shù)m=齒頂高系數(shù)<=

齒形角a二徑向間隙系數(shù)C*二

二、計(jì)算數(shù)據(jù)

a、標(biāo)準(zhǔn)齒輪

序號(hào)項(xiàng)目公式及計(jì)算數(shù)值

1分度圓直徑d=mz=

2基圓直徑

db=Jcosa=

3齒頂圓直徑

du=<7+2mha

4分度圓齒厚mn

s=——

2

b、變位齒輪

序號(hào)項(xiàng)目公式及計(jì)算數(shù)值

1變位系數(shù)、.、-Z_

人？一

2齒條刀變位量xin=

3分度圓直徑d=mz=

4基圓直徑

dh=dcosa=

5齒頂圓直徑4=d+2私*+x)=

6分度圓齒厚/\

一+2xtana

S="l△J

X>0的變位齒輪和標(biāo)準(zhǔn)齒輪在齒輪參數(shù)上的比擬

序號(hào)項(xiàng)目異同變動(dòng)結(jié)果

1齒頂圓的直徑兒

2模數(shù)m

3齒根圓的直徑dr

4分度圓直徑d

5分度圓上的齒厚S

6分度圓上的齒槽寬e

7分度圓上的周節(jié)p

8刀具齒形角a

三、齒輪范萬(wàn)溷（附圖）

四、心得和體會(huì)

注：“異同”一欄填“異”或“同”字即可；“變動(dòng)結(jié)果”欄填“增”、“減”、“相同”即可；“增”

即表示變位齒輪上的尺寸比標(biāo)準(zhǔn)齒輪上尺寸增大1其余類推)。

第三章實(shí)驗(yàn)三漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測(cè)定

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)掌握應(yīng)用游標(biāo)卡尺測(cè)定漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪根本參數(shù)的方法；

(2)通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，熟練掌握有關(guān)齒輪各幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系和漸開(kāi)線性質(zhì)的知識(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具

(1)齒輪一對(duì)(齒數(shù)為奇數(shù)和偶數(shù)各一個(gè))；

（2）游標(biāo)卡尺（游標(biāo)讀數(shù)值不大于mm）；

⑶漸開(kāi)線函數(shù)表（自備）;

（4）計(jì)算工具（自備）。

三、原理和方法

單個(gè)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的根本參數(shù)有：齒數(shù)z、模數(shù)〃，、齒頂高系數(shù)4"、分度圓壓力角。、變

位系數(shù)X；一對(duì)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪嚙合的根本參數(shù)有：嚙合角優(yōu)、頂隙系數(shù)C*、中心距2。

本實(shí)驗(yàn)是用游標(biāo)卡尺來(lái)測(cè)量輪齒.并通過(guò)計(jì)算得出一對(duì)百齒圓柱齒輪的根本參數(shù)C其原理和方

法如下：

1.確定齒輪的模數(shù)R和壓力角a

標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪公法線長(zhǎng)度的計(jì)算如F：如圖3T所示，假設(shè)卡尺跨n個(gè)齒，其公法線長(zhǎng)

0

圖3-1

度為

同理,假設(shè)卡尺跨班1個(gè)齒,其公法線長(zhǎng)度那么應(yīng)為

所以晨「。=Pb(3-1)

又因ph=pcosa=mncosa

Pb

所以m=(3-2)

九'cosa

式中p&為齒輪基圓周節(jié),它由測(cè)量得到的公法線長(zhǎng)/“和/,㈤代人（3-1）求得。a可能是15。也可能是

20。，故分別用15。和20。代入式13-2）算出兩個(gè)模數(shù)，取其模數(shù)最接近標(biāo)準(zhǔn)值的一組〃?和a,即為所

求齒輪的模數(shù)和壓力角。

為了使卡尺的兩個(gè)卡角能保證與齒廓的漸開(kāi)線局部相切，所需的跨齒數(shù)〃按下式計(jì)算

C(

n-------z+0.5(3-3)

180

或直接由下表查出

Z12?1819?2728?3637?4546?5455?6364?72

n1234567

2.確定齒輪的變位系數(shù)x

根據(jù)基圓的內(nèi)厚公式：

----zinv?

得2------------(3-4)

2tana

式中必可由以上公法線長(zhǎng)度公式求得，即：

■=和-叩-3-5)

將式(3-5)代入(3-4)即可求出變位系數(shù)X,.

3.確定齒輪的齒頂高系數(shù)4"和頂隙系數(shù)C*

根據(jù)齒輪齒根高的計(jì)算公式：

mz-d

h,=--------Lf(3-6)

又1*=+c*—x)(3-7)

式(3-6)中齒根圓直徑d,可用游標(biāo)卡尺測(cè)定，因此可求出齒根高酊。在式(3-7)中僅〃:和未

知，由于不同齒制的兒*和c*均為標(biāo)準(zhǔn)值，故分別用正常齒制〃[=1,c"〃；=0.8,c*=0.3兩組標(biāo)準(zhǔn)值

代入，符合式(3-6)的一組即為所求的值。

4.確定一對(duì)互相嚙合的齒輪的嚙合角優(yōu)和中心距。

一對(duì)互相嚙合的齒輪，用上述方法分別確定其模數(shù)m、壓力角a和變位系數(shù)為、馬后，可用下

式計(jì)算嚙合角a，和中心距〃：

.,2(x.+x7).

inva=1"tana+invor(z3-8)

Z|+Z?

cosa

(3-9)

cosa'

實(shí)驗(yàn)時(shí)，可用游標(biāo)卡尺直接測(cè)定這對(duì)?齒輪的中心距測(cè)定方法如圖3-2所示。首先使該對(duì)?齒

輪做無(wú)齒側(cè)間隙嚙合，然后分別測(cè)量齒輪的孔徑4的、dn及尺寸悅由此得

/=b+g(4|+dk2)(3-10)

圖3-2

四、步驟和要求

(1)直接數(shù)齒輪的齒數(shù)z；

(2)由式(3-3)計(jì)算或查表得測(cè)量時(shí)卡尺的跨齒數(shù)〃：

(3)測(cè)量公法線長(zhǎng)度/“和晨?及齒根圓直徑，/廠中心距a'、讀數(shù)精確到。注意每個(gè)尺寸應(yīng)測(cè)

量三次，記入實(shí)驗(yàn)報(bào)告附表，取其平均值作為測(cè)量結(jié)果：

(4)逐個(gè)計(jì)算齒輪的參數(shù)，記入實(shí)驗(yàn)報(bào)告附表。最后將計(jì)算的中心距與實(shí)測(cè)的中心距進(jìn)行比擬。

五、思考題

(1)通過(guò)兩個(gè)齒輪的參數(shù)測(cè)定，試判別該對(duì)齒輪能否互相嚙合。如能，那么進(jìn)一步判別它們的

傳動(dòng)類型是什么？

(2)在測(cè)量齒根圓直徑d/時(shí)，對(duì)齒數(shù)為奇數(shù)和偶數(shù)的齒輪在測(cè)量方法上有什么不同？

(3)測(cè)量齒輪公法線長(zhǎng)度是根據(jù)漸開(kāi)線的什么性質(zhì)？

實(shí)驗(yàn)三漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生姓名學(xué)號(hào)組別

實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)指導(dǎo)教師

參數(shù)測(cè)定與計(jì)算

齒輪編號(hào)

齒數(shù)Z

測(cè)

跨齒數(shù)11

量

平均

測(cè)量次數(shù)123平均值123

值

數(shù)

〃齒公法線乙

據(jù)

〃+|齒公法線/"1

孔徑4

尺寸b

中心距a'

基圓周節(jié)〃〃

模數(shù)〃?

壓力角a

計(jì)

齒頂高系數(shù)力「

頂隙系數(shù)犬

算

基圓齒厚.

數(shù)分度圓直徑d

變位系數(shù)X

據(jù)嚙合角〃

中心距a

中心距的相對(duì)誤差

a-a,

a

第四章實(shí)驗(yàn)四回轉(zhuǎn)構(gòu)件動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

穩(wěn)固回轉(zhuǎn)構(gòu)件動(dòng)平衡的根本原理，掌握補(bǔ)償式動(dòng)平衡機(jī)的根本原理和操作方法。

二、設(shè)備和工具

(1)框架式動(dòng)平衡機(jī)及其附件、試件；

(2)平衡重量、螺釘、螺母和橡皮泥；

(3)游標(biāo)卡尺、磁力千分表架及百分表；

(4)扳手、螺絲刀。

三、實(shí)驗(yàn)原理和方法

由回轉(zhuǎn)構(gòu)件動(dòng)平衡原理可知，任一回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)不平衡都可以認(rèn)為是分別處于兩個(gè)任迷平面T'

和T〃內(nèi)，回轉(zhuǎn)半徑分別為ro'和ro〃的兩個(gè)不平衡重量Go'和Go〃所產(chǎn)生，如圖4-1所示。因此進(jìn)行

動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)時(shí)，便可以不管被平衡構(gòu)件的實(shí)際不平衡重量所在位置及其大小如何，只需要根據(jù)構(gòu)件

實(shí)際外形的許可，選擇兩回轉(zhuǎn)平面作為校正平面T'和T"，旦把不平衡重量看作處于該兩平衡平面

中的G。'和Go”,然后針對(duì)QGo'和ro〃Go〃進(jìn)行平衡就可以到達(dá)目的。

圖4-1

本實(shí)驗(yàn)采用框架式機(jī)械動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)，如圖4-2所示。下面介紹其工作原理，主要說(shuō)明雙面校正

使回轉(zhuǎn)件到達(dá)這一根本概念的具體應(yīng)用，及其利用補(bǔ)償重徑積法測(cè)定兩平衡校正平面中的不平衡重

徑積的根本方法。圖示框架1經(jīng)彈簧2與固定的底座3相聯(lián)，它只能繞0X軸線擺動(dòng)，構(gòu)成一個(gè)震動(dòng)

系統(tǒng)。框架上裝有主軸4,由固定在底座上的電動(dòng)機(jī)14通過(guò)傳動(dòng)帶和帶盤(pán)12驅(qū)動(dòng)。主軸4上裝有螺

旋的輪6,它和齒輪5齒數(shù)框等且互相嚙合。齒輪6還可沿主軸4移動(dòng)，移動(dòng)的最大距離和它的軸向

寬度相等，比齒輪5的節(jié)圓局長(zhǎng)要長(zhǎng)，因此調(diào)節(jié)手輪18使齒輪6從左極限位置移到右極限位置時(shí)，

齒輪5以及和它相固定的軸9能隨之回轉(zhuǎn)一周以上。借此調(diào)整9與主軸4的相對(duì)轉(zhuǎn)角底，即調(diào)節(jié)補(bǔ)償

重量位置的指示角，似的大小由指針15指示。圓盤(pán)7固定在軸9」二，通過(guò)調(diào)節(jié)手輪17可以使圓盤(pán)8

沿軸9上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)補(bǔ)償力偶大小的兩圓盤(pán)間的距離晨，L的大小由指針16指示。

圖

4--2

被平衡的I可轉(zhuǎn)件10放在兩個(gè)滾動(dòng)支承13上，通過(guò)撓性聯(lián)軸器11由主軸4帶動(dòng)。此時(shí)試件不平

衡重量可以看成在兩平衡校正平面T'和T"上兩個(gè)不平衡直量G(/和Go〃所產(chǎn)生。平衡時(shí)可先令平衡

平面T〃通過(guò)擺架的振擺軸線OX,如圖4-2所示。當(dāng)回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)后，T〃面上的不平衡重量Go”的離心

力Po〃對(duì)軸線OX的力矩為零，不引起框架的振動(dòng)；而平衡校正平面To,上的G。'的離?心刀P。'對(duì)振

楔軸線OX形成力矩Mo,便框架發(fā)牛振動(dòng)，其大小為

Mo=Po'Lcos(p

為了測(cè)量出T'面上的不平衡重量大小和相位，加上一補(bǔ)償重徑積Gcrc使產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償力矩，

即在圓盤(pán)7和8上各裝一個(gè)立衡重量Gc，其重心都與軸線相距3但相位差為180°,當(dāng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)后,

其主軸4帶動(dòng)齒輪6、5,因而圓盤(pán)7、8也旋轉(zhuǎn)，這時(shí)Gc的離心力Pc就構(gòu)成一力偶矩PcL，它對(duì)

于軸線OX的分量為Me也影響框架的振動(dòng)，其大小為

按合力矩定理，框架繞軸振動(dòng)時(shí)所受的合力矩為：

式中Me的轉(zhuǎn)向從圖示軸OX的箭頭處向O點(diǎn)看為順時(shí)針?lè)较颍拾戳W(xué)規(guī)定取負(fù)值，如M=0,

那么框架靜止不動(dòng)。此時(shí)，

f

M=玲Lcos^>-PL(cos^.=0

ff

或GQELcos(p-G(rcLccos(p(=0

滿足上式的條件應(yīng)為:

，9L

G06=G3:(4-1)

<L

(p=(pc(4-2)

在平衡機(jī)的補(bǔ)償位置中，Gc、rc是的，試件的兩平衡校正平面是預(yù)先選定的，因而兩平衡校正

平面的距離L也是的，因此(4-1)式可以寫(xiě)成：

z

Go'ro=AU(4-3)

其中A二生上

L

測(cè)量另一個(gè)平衡校正平面丁上的不平衡重徑積，只需將試件調(diào)頭使平面T'通過(guò)OX軸，測(cè)量方

法與上述相同。

為了便于觀察和提高測(cè)量精度，在框架I上裝有重塊19,移動(dòng)19,即改變整個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的自振

頻率使框架接近共振狀態(tài)，即振幅放大。

通過(guò)調(diào)節(jié)手輪17和18,使框架靜止不動(dòng)，讀出L和牝的數(shù)值。由公式(4-3)既可計(jì)算不平衡

重徑積的大小，中選定加平衡重量的回轉(zhuǎn)半徑X后平衡重量Gp'的大小為：

其相位可以這樣來(lái)確定：停車后，使指針15轉(zhuǎn)到圖中與OX軸垂直的虛線位置，此時(shí)Gp'的位

置就在平面T'內(nèi)回轉(zhuǎn)中心的鉛直上方。

四、實(shí)驗(yàn)步驟

(1)記錄屋的零點(diǎn)及木實(shí)驗(yàn)的系數(shù)A。(A數(shù)值標(biāo)注在馬達(dá)上

(2)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)使試件回轉(zhuǎn)，注意試件一端的聯(lián)軸節(jié)應(yīng)與皮帶輪順著轉(zhuǎn)動(dòng)方向靠好，防止起動(dòng)

沖擊。

(3)移動(dòng)重塊19,使框架振幅最大(此步驟實(shí)驗(yàn)前已調(diào)整完畢)。

(4)加補(bǔ)償力矩，先調(diào)節(jié)手輪17,使L有一些讀數(shù)，這時(shí)框架振動(dòng)，然后調(diào)節(jié)手輪18,觀察

指針20,由于試件與圓盤(pán)轉(zhuǎn)速相等，故M。與Me變化頻率相等，當(dāng)調(diào)節(jié)s=(po+18O°時(shí)，Me與M。相

同，兩力矩正向疊加，框架振幅最大，當(dāng)調(diào)節(jié)到隊(duì)=<po時(shí).兩力矩反向疊加，框架振幅最小，這時(shí)

不平衡重量的相位已經(jīng)根本找到，再繼續(xù)調(diào)節(jié)手輪17即改變L，如此反復(fù)調(diào)整數(shù)次直到指針20不

動(dòng)，此時(shí)框架振動(dòng)消失。

(5)停車、讀出L，取的數(shù)值，計(jì)算不平衡重徑積的大小。

(6)再根據(jù)你所確定的不平衡重量，試件校正后再開(kāi)車，觀察平衡效果(此時(shí)Lc必須調(diào)到零值

的初始位置)。

五、思考題

(I)動(dòng)平衡試驗(yàn)法適合哪些類型的試件？試件經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡后是否滿足靜平衡要求？

(2)為什么動(dòng)平衡要在垂直于軸線的兩端平衡面上分別進(jìn)行平衡？

(3)當(dāng)試件的?個(gè)平面已被平衡后欲平衡第二個(gè)平面時(shí)，是否仍?定要使第個(gè)平面通過(guò)框架

的振擺軸線?為什么?

實(shí)驗(yàn)四回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生姓名學(xué)號(hào)組別

實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)指導(dǎo)教師

一、數(shù)據(jù)的記錄與計(jì)算

項(xiàng)目單位數(shù)量

Gc

已

fc

知L

ro'

測(cè)定U

計(jì)算Go'

觀察(pc

二、答復(fù)思考題

第五章實(shí)驗(yàn)五機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)加深學(xué)生對(duì)機(jī)構(gòu)組成原理的認(rèn)識(shí)，進(jìn)?步了解機(jī)構(gòu)組成及其運(yùn)動(dòng)特性；

(2)訓(xùn)練學(xué)生的工程實(shí)踐動(dòng)手能力；

(3)培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)及綜合設(shè)計(jì)能力。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具

(1)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新方案案驗(yàn)臺(tái)(共X臺(tái))：

[2)可供在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)方案的各種零件及組件；

(3)六角扳手、活動(dòng)扳手、卷尺等。

三、實(shí)驗(yàn)原理

任何機(jī)構(gòu)都是由自由度為零的假設(shè)干桿組依次連接到原動(dòng)件(或已經(jīng)形成的簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu))和機(jī)架

上的方法所組成。學(xué)生根據(jù)預(yù)定的系統(tǒng)要求，完成機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案，初步設(shè)計(jì)后，利用該裝置提供的

零件或組件，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)方案，并用減速電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)行，以檢驗(yàn)方案的合理性與可

行性。

四、桿組的概念、正確拆分桿組及拼裝機(jī)構(gòu)

1.桿組的概念

任何機(jī)構(gòu)中都包含原動(dòng)件、機(jī)架和從動(dòng)件系統(tǒng)三局部。由于機(jī)架的自由度為零，一般每個(gè)原動(dòng)

件的自由度為I，而平面機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是機(jī)構(gòu)的原動(dòng)件數(shù)目與機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)目相等，所

以，從動(dòng)件系統(tǒng)的自由度必然為零。機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件一般還可以進(jìn)一步分解成假設(shè)干個(gè)不可再分的自

由度為零的構(gòu)件組合，這種組合成為根本桿組。

對(duì)于只含低副的平面機(jī)構(gòu)，假設(shè)桿組中有〃個(gè)活動(dòng)構(gòu)件、pz.個(gè)低副，因桿組自由度為零，故有

3

2計(jì)3PL=0或/4=-

為保證〃和PL均為整數(shù)，〃只能取2,4,6,…等偶數(shù)。根據(jù)〃的取值不同，桿組可分為以下情況。

(1)兩個(gè)構(gòu)件和三個(gè)低副構(gòu)成的桿組稱II級(jí)組，如圖5-1所示。

圖5-1

(2)四個(gè)構(gòu)件和六個(gè)低副組成的桿組稱III級(jí)組，如圖5-2所示。

圖5-2

2.機(jī)構(gòu)的組成原理

任何平面機(jī)構(gòu)均可以用假設(shè)干個(gè)根本桿組依次聯(lián)接到原動(dòng)件和機(jī)架上去的方法來(lái)組成。這是本

實(shí)驗(yàn)的根本原理。

3.正確拆分桿組

(1)先去掉機(jī)構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時(shí)還要將高副加以低代；

(2)計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度，確定原動(dòng)件；

(3)從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的一端先試拆分n級(jí)桿組，假設(shè)拆不出II級(jí)組時(shí)，再試拆in級(jí)組，即由

最低級(jí)別向高一級(jí)桿組依次拆分，最后剩下原動(dòng)件和機(jī)架。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

(I)根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)備及工具的內(nèi)容介紹，熟悉實(shí)驗(yàn)設(shè)備的硬件組成及零件的功用；

(2)自擬機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案或選擇實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)中提供的運(yùn)動(dòng)方案為拼裝實(shí)驗(yàn)內(nèi)容；

(3)將所選定的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理按桿組進(jìn)行正確拆分，并用圖示之；

(4)拼裝機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案，從舉例中選擇一個(gè)。

六、舉例說(shuō)明

1.自動(dòng)車床送料機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)說(shuō)明：圖5-3所示，自動(dòng)車床送料機(jī)構(gòu)由平底直動(dòng)從動(dòng)件盤(pán)狀凸輪機(jī)構(gòu)與連桿機(jī)溝組成。當(dāng)

凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推動(dòng)桿5往復(fù)移動(dòng)，通過(guò)連桿4與擺桿3及滑塊2帶動(dòng)從動(dòng)件1(推料桿)作周期性往

復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。

工作特點(diǎn)：?般凸輪為主動(dòng)件，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

2.鑄錠送料機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)說(shuō)明：如圖5-4所示，滑塊為主動(dòng)件，通過(guò)連桿2驅(qū)動(dòng)雙搖桿4BCD,將從加熱爐出料的鑄

錠（工件）送到下一工序。

圖5-4

工作特點(diǎn)：圖中實(shí)線位置為加熱爐鑄錠進(jìn)入裝料器4中，裝料器4即為雙搖桿機(jī)構(gòu)八BCD中的

連桿8C,當(dāng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)到虛線位置時(shí)，裝料器4翻轉(zhuǎn)180。把鑄錠卸放到下?工序的位置。例如：加熱

爐出料設(shè)備、加工機(jī)械的上料設(shè)備等。

3.轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)桿與凸輪放大升程機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)說(shuō)明：圖5-5所示，曲柄I為主動(dòng)件，凸輪3和導(dǎo)桿2固聯(lián)。

工作特點(diǎn)：當(dāng)曲柄1從圖示位置順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90c時(shí)，導(dǎo)打和凸輪?起轉(zhuǎn)過(guò)18（尸。圖5-5所示機(jī)構(gòu)

常用于凸輪升程較大，而升程角受到某些因素的限制不能太大的情況。該機(jī)構(gòu)制造安裝簡(jiǎn)單，工作

性能可靠。

圖5-5

4.沖壓送料機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)說(shuō)明：圖5-6所示，1一2—3—4一5一9組成導(dǎo)桿搖桿滑塊沖壓機(jī)構(gòu)，由1一8—7—6—9組

成齒輪凸輪送料機(jī)構(gòu)。沖壓機(jī)構(gòu)是在導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的根底上，吊聯(lián)一個(gè)搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合而成的。

工作特點(diǎn)：導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)按給定的行程速度變化系數(shù)設(shè)計(jì)，它和搖桿滑塊機(jī)構(gòu)組合可到達(dá)工作段兒

近于勻速的要求。適中選擇導(dǎo)路位置，可使工作段壓力角a較小。按機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖確定凸輪工作角

和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律，那么機(jī)構(gòu)可在預(yù)定時(shí)間將工件送至待加工位置

5.插床的插削機(jī)構(gòu)

結(jié)構(gòu)說(shuō)明：圖5-7所示，在ABC擺動(dòng)導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)的擺桿8c反向延長(zhǎng)的。點(diǎn)上加二級(jí)桿組連桿4

和滑塊5,成為六桿機(jī)構(gòu)。在滑塊5固接插刀，該機(jī)構(gòu)可作為插床的插削機(jī)構(gòu)。

工作特點(diǎn)：主動(dòng)曲柄A8勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，滑塊5在垂宜.4。的導(dǎo)路上往復(fù)移動(dòng)，具有較大急回特性。

改變七。連桿的長(zhǎng)度，滑塊5可獲得不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

6.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)與齒輪齒條機(jī)構(gòu)的組合

結(jié)構(gòu)說(shuō)明：圖5-8所示機(jī)構(gòu)由偏置曲柄滑塊與齒輪齒條機(jī)構(gòu)串聯(lián)組合而成。其中下齒條為固定齒

圖5-8

條，上齒條作往復(fù)移動(dòng)。

工作特點(diǎn)：此組合機(jī)構(gòu)最重要的特點(diǎn)是上齒條的行程比齒輪3的錢接中心點(diǎn)。的行程大一倍。

此外，由下齒輪中心C的軌跡對(duì)丁點(diǎn)4偏置.，所以上齒條和往復(fù)運(yùn)動(dòng)有急回特性。

當(dāng)主動(dòng)件曲柄1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)連桿2推動(dòng)齒輪3與上、下齒條嚙合傳動(dòng)。下齒條5固定，上齒

條4作往復(fù)移動(dòng)，齒條移動(dòng)行程H=4R(R為齒輪3的半徑)，故采用此種機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)行程放大。

七、思考題

(I)何為機(jī)構(gòu)創(chuàng)新方案？

(2)你設(shè)計(jì)或選擇機(jī)構(gòu)系統(tǒng)方案在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上組裝后是否介理？

(3)你設(shè)計(jì)的方案可用幾種形式來(lái)組裝，最后能否到達(dá)設(shè)計(jì)要求？

實(shí)驗(yàn)五機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)報(bào)告

學(xué)生姓名學(xué)號(hào)組別

實(shí)驗(yàn)日期成績(jī)指導(dǎo)教師

一、繪制實(shí)際4并裝的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖，引F在簡(jiǎn)圖中標(biāo)注實(shí)際測(cè)得構(gòu)件尺寸。

二、簡(jiǎn)要說(shuō)明機(jī)構(gòu)桿組拆組過(guò)程，并畫(huà)出所拆桿組簡(jiǎn)圖。

三、答復(fù)思考題

第二篇機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

第六章實(shí)驗(yàn)六帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

本實(shí)驗(yàn)配有專用多媒體軟件，學(xué)生可利用計(jì)算機(jī)在軟件界面說(shuō)明文件的指導(dǎo)下，獨(dú)立的進(jìn)行實(shí)

驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力。

(1)觀察帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象以及它們與帶傳遞的載荷之間的關(guān)系；

(2)測(cè)定彈性滑動(dòng)率和帶傳動(dòng)效率與所傳遞的載荷之間的關(guān)系，繪制帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)曲線和效

率曲線：

(3)了解帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理與扭矩、轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法。

二、實(shí)驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)介

皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。

圖6-1皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要結(jié)構(gòu)圖

1、電機(jī)移動(dòng)底板2、法碼3、傳感器4,彈性測(cè)力桿5、主動(dòng)電動(dòng)機(jī)

6、平皮帶7、光月測(cè)速裝置8、發(fā)電機(jī)9、電了?加我10、機(jī)殼II、操縱面板

1.主要結(jié)構(gòu)及工作原理

本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可進(jìn)行皮帶傳動(dòng)滑差率和效率曲線的測(cè)定。其電動(dòng)機(jī)為直流無(wú)級(jí)調(diào)速，采用先進(jìn)的調(diào)

速電路，測(cè)速方式為紅外線光電測(cè)速；皮帶輪轉(zhuǎn)速和扭矩可直接在面板上準(zhǔn)確讀取，也可輸出到計(jì)

算機(jī)中進(jìn)行測(cè)試分析)

(1)該實(shí)驗(yàn)傳動(dòng)系統(tǒng)由主動(dòng)直流伺服電動(dòng)機(jī)5裝在滑座上，可沿滑座滑動(dòng)，電機(jī)軸上裝有主

動(dòng)輪，通過(guò)平皮帶帶動(dòng)從動(dòng)輪，從動(dòng)輪裝在直流伺服發(fā)電機(jī)8的軸上。在發(fā)電機(jī)的輸出電路上，并

聯(lián)了八個(gè)燈泡(每個(gè)燈泡40瓦)，作為帶傳動(dòng)的加載裝置(可手動(dòng)或計(jì)算機(jī)加載控制祛碼2通

過(guò)鋼絲繩、定滑輪拉緊滑座，從而使帶張緊，并保證一定的初拉力。開(kāi)啟燈泡，以改變發(fā)電機(jī)的負(fù)

載電阻增大，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)帶傳遞的載荷剛好到

達(dá)所能傳遞的最大有效圓周力時(shí)帶開(kāi)始打滑，當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增加時(shí)那么完全打滑。

12)測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)由光電測(cè)速裝置和測(cè)扭矩裝置兩局部組成。

A、兩電機(jī)后端裝有紅外線光電測(cè)速裝置和測(cè)速轉(zhuǎn)盤(pán)7,主、從動(dòng)皮帶輪轉(zhuǎn)速可直接在計(jì)算機(jī)

上或在面板各自的數(shù)碼管上讀取，并傳到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理分析。

B、主動(dòng)輪的扭矩Ti和從動(dòng)輪扭矩外均通過(guò)電機(jī)外殼來(lái)測(cè)定。電動(dòng)機(jī)5和發(fā)電機(jī)8的外殼支

撐在支庫(kù)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)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，它們的傾倒力矩可分別通過(guò)固定在定子外殼上的測(cè)力計(jì)所得的力矩來(lái)平衡。B型實(shí)

驗(yàn)臺(tái)可直接在面板11各自的數(shù)碼管上讀取，并傳到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理分析；A型實(shí)驗(yàn)臺(tái)可在各自

的測(cè)力計(jì)讀數(shù)并通過(guò)扭矩公式進(jìn)行計(jì)算。

主動(dòng)輪上扭矩：T>=QiKiLi(N-mm)(1)

從動(dòng)輪上扭矩：T2=Q2K2L2(N-mni)(2)

傳動(dòng)的有效拉力：F=2Ti/D.(N)(3)

式中Qi、Q2——測(cè)力計(jì)上百分表的讀數(shù)

Ki.K2一一測(cè)力計(jì)標(biāo)定值0

Li>L2——測(cè)力計(jì)的力臂(LI=L2=120mm)

帶傳動(dòng)的效率：q=(T2112)/(Tini)-KX)%(4)

彈性滑動(dòng)率：E=(n.-n2)/m-100%(5)

2.主要技術(shù)參數(shù)

直流電動(dòng)機(jī)功率：355W

發(fā)電機(jī)額定功率：355W

調(diào)速范圍：50?1500rpm

最大負(fù)載轉(zhuǎn)速下降率：W5%

初拉力最大值為：3kg

杠桿測(cè)力臂長(zhǎng)度：LI=L2=120mm

(L、L2—電動(dòng)機(jī)中心至測(cè)力桿支點(diǎn)的長(zhǎng)度)

皮帶輪直徑：D尸D2=120mm

測(cè)力計(jì)標(biāo)定值：Ki=Kz=

百分表精度為：測(cè)量范圍為：0?10mm

實(shí)驗(yàn)臺(tái)總重量：45kg

3.電氣裝置工作原理

皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板布置圖如圖6-2所示。

圖6-2皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板布置圖

1、電流開(kāi)關(guān)2、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)3、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速顯示4、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示

5、發(fā)電機(jī)負(fù)載6、加載按鈕7、減載按鈕

該儀器的轉(zhuǎn)速控制由兩局部組成：一局部為由脈沖寬度調(diào)制原理所設(shè)計(jì)的直流電機(jī)調(diào)速電源;

另一局部為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)各自的轉(zhuǎn)速測(cè)量電路及顯示電路以及各自的紅外線傳感器電路。

(1)調(diào)速電源能輸出電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電壓，還能輸出電動(dòng)機(jī)所需的電樞電壓，調(diào)節(jié)板面上

“調(diào)速”旋鈕，即可獲得不同的電樞電壓，也就改變了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)皮帶的作用，也就同時(shí)

改變了發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使發(fā)電機(jī)輸出不同的功率。發(fā)電機(jī)的電樞端最多可并接八個(gè)40W燈泡用為負(fù)

載，改變面板上A~H的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，即可改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載量。

(2)轉(zhuǎn)速測(cè)量及顯示電路有左、右兩組LED數(shù)碼管，分別顯示電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。在單片

機(jī)的程序控制下，可分別完成“復(fù)位”、“查看”和“存儲(chǔ)”功能，以及同時(shí)完成“測(cè)量”功能。通

電后，該電路自動(dòng)開(kāi)始工作，個(gè)位右下方的小數(shù)點(diǎn)亮，即表示電路正在檢測(cè)并計(jì)算電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)

的轉(zhuǎn)速。通電后或檢測(cè)過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)測(cè)速顯示不正?；蛐枰匦聠?dòng)測(cè)速時(shí)，可按“復(fù)位”鍵。

當(dāng)需要存儲(chǔ)記憶所測(cè)到的轉(zhuǎn)速時(shí)，可按“存儲(chǔ)”鍵，一共可存儲(chǔ)記憶最后存儲(chǔ)的10個(gè)數(shù)據(jù)。如果按

“查看”鍵，即可查看前一次存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)?，再按可再繼續(xù)向前查看。在“存儲(chǔ)”和“查看”操作后，

如需繼續(xù)測(cè)量，可按“測(cè)量”鍵，這樣就可以同時(shí)測(cè)量電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(1)皮帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線的測(cè)量繪制：該實(shí)驗(yàn)裝置采用壓力傳感器和A/D采集并轉(zhuǎn)換

成主動(dòng)帶輪和從動(dòng)帶輪的驅(qū)動(dòng)力矩和阻力矩?cái)?shù)據(jù)，采用角位移傳感器和A/D板采集并轉(zhuǎn)換成主、從

動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)數(shù)。最后輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理作出滑動(dòng)曲線和效率曲線。使學(xué)生了解帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)

和打滑對(duì)傳動(dòng)效率的影響。

(2)皮帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)模擬：該實(shí)驗(yàn)裝置配置的計(jì)算機(jī)軟件，在輸入實(shí)測(cè)主、從動(dòng)帶輪的轉(zhuǎn)數(shù)后，

通過(guò)模計(jì)算作出帶傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)模擬，可清楚觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象。

四、軟件界面操作說(shuō)明

1.皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)軟件封面

皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)軟件封面如圖6-3所示。

圖6-3軟件封面

2.皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明界面

在封面上非文字區(qū)單擊左鍵，即可進(jìn)入皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明界面，如圖6-4所示。

圖6-4說(shuō)明界面

［實(shí)驗(yàn)］:單擊此鍵，進(jìn)入皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面。

［關(guān)閉音樂(lè)］:單擊此鍵，音樂(lè)關(guān)閉，同時(shí)［關(guān)閉音樂(lè)］變?yōu)椋鄯_(kāi)音樂(lè)］;反之，單擊［翻開(kāi)音樂(lè)］,

音樂(lè)翻開(kāi)，［翻開(kāi)音樂(lè)］變?yōu)椋坳P(guān)閉音樂(lè)］。

［說(shuō)明］:單擊此鍵，彈出皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明框。

［返回］:單擊此鍵，返回皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)軟件封面。

［退出］:單擊此鍵，結(jié)束程序的運(yùn)行，返回WINDOWS界面。

3.皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面

皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面如圖6-5所示，各控制鍵說(shuō)明如下：

圖6-5實(shí)驗(yàn)分析界面

［運(yùn)動(dòng)模擬］:單擊此健，可以清楚觀察皮帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和彈性滑動(dòng)及打滑現(xiàn)象。

［穩(wěn)定測(cè)試J:單擊此鍵，穩(wěn)定記錄顯示皮帶傳動(dòng)的實(shí)測(cè)結(jié)果。

［實(shí)測(cè)曲線］:單擊此鍵，顯示皮帶傳動(dòng)的滑動(dòng)曲線和效率曲線。

［關(guān)閉音樂(lè)］:單擊此鍵，音樂(lè)關(guān)閉，同時(shí).［關(guān)閉音樂(lè)］變?yōu)椋鄯_(kāi)音樂(lè)］;反之，單擊音樂(lè)翻開(kāi)，同

時(shí)［翻開(kāi)音樂(lè)］變?yōu)椋坳P(guān)閉音樂(lè)］。

［說(shuō)明］:單擊此鍵，彈出皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明框。

［打印］:單擊此鍵，彈出打印對(duì)話童，將皮帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線打印出來(lái)或保存為文件V

［返回］:單擊此鍵，返回皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明界面。

［退出］:單擊此鍵，結(jié)束程序的運(yùn)行，返回WINDOWS界面。

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1.B型實(shí)驗(yàn)臺(tái)

(1)翻開(kāi)計(jì)算機(jī)，單擊“皮帶傳動(dòng)”圖標(biāo)，進(jìn)入皮帶傳動(dòng)的封面。單擊左鍵，進(jìn)入皮帶傳動(dòng)實(shí)

驗(yàn)說(shuō)明界面；

(2)在皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明界面下方單擊“實(shí)驗(yàn)”鍵，進(jìn)入皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面；

(3)啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的電動(dòng)機(jī)，待皮帶傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，可進(jìn)行皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)；

(4)在皮帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)分析界面下方單擊“運(yùn)動(dòng)模擬”犍，觀察皮帶傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和彈性滑動(dòng)及打

滑現(xiàn)象；

(5)單擊“加載”鍵，可對(duì)燈泡組加載，每加載一次可增加5%的燈泡組負(fù)荷功率。每采集一次

數(shù)據(jù),時(shí)間間隔5-10秒鐘：

(6)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，單擊“穩(wěn)定測(cè)試”鍵，穩(wěn)定記錄顯示皮帶傳動(dòng)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)；

(7)重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟5和6直至皮帶打滑，結(jié)束測(cè)試；

(8)如果實(shí)驗(yàn)效果不夠理想，可單擊“重做實(shí)驗(yàn)”即可從第五步開(kāi)始重做實(shí)驗(yàn)；

(9)單擊“實(shí)測(cè)曲線”鍵，顯示皮帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線；

(10)如果要打印皮帶傳動(dòng)滑動(dòng)曲線和效率曲線。在該界面下方單擊''打印"鍵，即可打印出

該曲線圖；

(11)如果實(shí)驗(yàn)結(jié)束,單擊“退出”，返回Windows界面。

2.A型實(shí)驗(yàn)臺(tái)：

(1)接通電源，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的指示燈亮，檢查一下測(cè)力計(jì)的測(cè)力桿是否處于平衡狀態(tài)，假設(shè)不平衡

那么調(diào)整到平衡。

(2)加祛碼3kg,使皮帶具有初拉力。

(3)慢慢地沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)按扭，使電機(jī)從開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)加速到川=1000轉(zhuǎn)/分左右，在沒(méi)加負(fù)

載的情況下，記錄n?、Q?一組數(shù)據(jù)。

(4)翻開(kāi)一個(gè)燈泡(即加載40W)記錄nQi、Q2一組數(shù)據(jù)，注意此時(shí),和n

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(即每次翻開(kāi)一個(gè)40瓦的燈泡)，重復(fù)第4步，直到￡三3與左右，即圓2

上的A點(diǎn)，帶傳動(dòng)開(kāi)始進(jìn)入打滑狀態(tài)。假設(shè)再翻開(kāi)燈泡增加載荷，那么\和上之差值迅速增大。

(6)添寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，繪制彈性滑動(dòng)曲線和效率曲線圖。

六、實(shí)驗(yàn)操作考前須知

(1)通電前的準(zhǔn)備

a.面板上調(diào)速旋鈕逆時(shí)針