机械设计实验指导书新.docx

1、机械设计实验指导书新机 械 工 程 学 院 机械设计 实 验 指 导 书机 械 基 础 教 研 室 编 写适 用 专 业 : 机械设计及自动化、机械制造及自动化、机械电子工程、车辆工程、农业机械、过程控制等机械类专业。贵州大学二一二年八月前 言机械设计是机械类各专业的一门主干技术基础课程。它在培养学生的机械设计能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位。本课程的任务是使学生结合本课程的学习，能够综合运用所学的基础理论和技术知识，联系生产实际和机器的具体工作条件去设计合用的零(部)件及简单的装置机械，以便为顺利的过度到专业课程的学习及进行专业产品与设备的设计打下基础。在培养高

2、级机械工程技术人才的全局中，本课程为学生今后从事机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础，并且有增强学生对机械技术工作适应能力的作用。通过实验教学验证、巩固和加深课堂讲授的理论，培养学生运用实验方法研究机械的初步能力，训练学生踏实细致、严肃认真的科学作风，激发学生的创造性思维方法和创造性技法等综合能力。机械传动性能参数测试与分析实验报告实验一 单级机械传动装置性能参数测试实验ZJS50系列综合设计型机械设计试验台是由西南交通大学国家工科机械基础课程教学基地研制开发，成都通达恒力科技有限公司制造生产的一种模块化、多功能、开放式的具有工程背景的新型机械设计综合实验装置。一台标准型配置的试验台可利用种

3、类齐全的动力模块（库）、传动模块（库）、支承联接及调节模块（库）、加载模块（库）、测试模块（库）、工具模块（库）及数据处理模块（库），通过对各模块（库）的选择及装配搭接，可以替代传统的单一型试验台（如“带传动试验台”、“齿轮传动试验台”等）进行有关典型机械传动装置，如：“带传动”、“链传动”、“齿轮传动”、“蜗杆传动”及其它新型传动装置等的基本实验，更可进行多级组合传动系统，如“带齿轮传动”、“齿轮链传动”、“带链传动”、“带齿轮链传动”等多种传动系统的布置优化实验。本试验台采用模块化的结构，柔性好，变型功能及综合性强，具有较好的可操作性及二次开发性。本试验台是一种开放式的新型机械设计综合试验

4、装置，具有真实的工程背景，而非模型或简单的玩具性实验装置。本试验台模块化主要库件的结构、性能及精度既可用于教学实验，亦可用于科研实验场合，实现一机多用、资源共享，提高设备使用效率。本试验台在教学实验中，着重对学生综合实验素质的培养，可实现对学生进行包括实验方案的创意设计、实验装置的设计、搭接、组装及调试、实验测试方法的选择及应用、实验操作规程的制定、实验数据测试、实验结果分析及实验装置结构简图的绘制等工程实验技能的培养与训练，打破了传统机械设计课程实验的以验证性实验为主的单一化模式，为培养学生综合实验素质以及有验证性向实验与理论相结合模式转化提供了装备条件，是适于培养学生创新能力及工程实践能力

5、的理想的新型实验装置。二、主要技术指标 1、动力模块（库）：（1）Y90L-4电动机：额定功率1.5KW；同步转速：1500 r/min；额定电压下，最大转矩与额定转矩之比2.3；（2）MM420-150/3变频器：（普通型不带变频器,扩展型带变频器）；（3）变频电动机：（选配）； 2、传动模块（库）（1）JSQ-XC-120齿轮减速器（斜齿）：减速比11.5，齿数Z1=38、Z2=57，螺旋角=81638，中心距a=120 mm，法面模数mn=2.5； （2）NRV063蜗杆减速器：蜗杆类型ZA，轴向模数m=3.250，蜗杆头数Z1=4，蜗轮齿数Z2=30，减速比1:7.5，中心距a=63

6、mm；松开弹簧卡圈可改变输出轴的方向；（3）V带传动：型号Z-1000，带轮基准直径d=106 mm；（4）链传动：链号：08B，链节距p=12.70 mm，链轮齿数：Z=21；（5）其它传动装置（选配）； 3、支承联接及调节模块（库）：基础工作平台(工程化的实验工作平台可搭接一至四级、三十多种传动方式)联轴器（美国马丁公司专利产品）各种规格垫块及联接件（配有美国马丁公司的专利产品，结构先进、装拆方便）等；电机-小传感器垫块、电机-小传感器垫块(扩展)、 小传感器垫块、大传感器垫块-01、大传感器垫块-02、蜗杆垫块、蜗杆垫块(扩展)、磁粉制动器垫块等； 4、加载模块（库） （1）WLY-1A

7、稳流电源：输入电压：AC220V10，50/60Hz；输出电流：01A；稳流精度：1； （2）CZ-5型磁粉制动（加载）器：额定转矩50 N.m，激磁电流0.8A，允许滑差功率4KW； 5、测试模块（库）：（1）JCO型转矩转速传感器：额定转矩20 N.m；转速范围：010000 r/min；（2）JC1A型转矩转速传感器：额定转矩50 N.m；转速范围：06000 r/min；（3）JX-1A机械效率仪：转矩测量范围099999 N.m；转速范围：030000 r/min； 6、工具模块（库）： 配套、齐全的安装调节工具。三、试验台结构及工作原理ZJS50系列综合设计型机械设计试验台采用了模

8、块化结构及目前最先进的零部件，其由动力模块、传动模块、支承联接及调节模块、加载模块、测试模块、工具模块及实验数据处理模块搭接而成，其连接及工作原理系统图如下：本试验台利用传动模块（库）中不同库件的选择及组合搭配，通过支承联接及调节模块的选择搭接，可构成三十余种单级及四级传动实验模式，其中包括5种单级典型机械传动实验模式，如：带传动试验台、链传动试验台、齿轮传动试验台、蜗杆传动（上置）试验台、蜗杆传动（下置）试验台，和十余种由带、链、齿轮、蜗杆等相互组合而成的多级组合机械传动系统试验台，如：带齿轮传动试验台、齿轮链传动试验台、带链传动试验台、带齿轮链传动试验台、带链齿轮传动试验台等。四、实验原理

9、和方法 1. 传动效率及其测定方法 效率表示能量的利用程度。在机械传动中，输入功率Pi应等于输出功率Po与损耗功率Pf之和，即 （1-1）式中：Pi 输入功率，KW；Po 输出功率，KW； Pf 损耗功率，KW。则传动效率定义为 （1-2） 由力学知识知，轴传递的功率可按轴的角速度和作用于轴上的力矩由下式求锝 （1-3）式中：P 轴传递的功率，KW；M 作用于轴上的力矩，Nm；轴的角速度，rad/s；n 轴的转速，r/min。则传动效率可改写为 （1-4） 由此可见，若能利用仪器测出机械传动装置的输入转矩和转速以及输出转矩和转速，就可以通过式（1-4）计算出传动装置的传动效率。 在本实验中，采

10、用转矩转速传感器来测量输入转矩和转速以及输出转矩和转速。 2. 带传动的弹性滑动和打滑现象、滑动率测定及预紧力控制与测定 带传动是以带作为挠性拉曳元件并借助带与带轮间的摩擦力来传递运动或动力的一种摩擦传动。其主要特点是能缓和冲击，吸收振动，运转平稳，噪声小，结构简单，过载时将引起带在带轮上打滑，因而具有过载保护作用，能适用于中心距较大的工作条件。但带传动工作时有弹性滑动，使其传动效率降低，并造成速度损失而不能保持准确的传动比；带传动的外廓尺寸大；由于工作前需要张紧，使轴上受力较大。 （a）带传动的弹性滑动和打滑现象及滑动率测定 由于带是弹性体，受力不同时变形（伸长）量不等，而带在工作时，紧边和

11、松边的拉力不同，其拉力差及相应的变形差造成带在绕过带轮时，由于摩擦力的存在，使其在主动轮上出现轮的线速度大于带的线速度，而在从动轮上出现轮的线速度小于带的线速度的现象，这种现象称为带的弹性滑动。弹性滑动是不可避免的，是带传动的固有特性。 带的弹性滑动通常以滑动率来衡量，其定义为 （1-5）式中：v1、v2 主、从动轮的圆周速度，m/s；n1、n2 主、从动轮的转速，r/min；D1、D2 主、从动轮的直径，m。 因此，只要能测得带传动主、从动轮的转速以及带轮直径，就可以通过式（1-5）计算出带传动滑动率 。 带传动的滑动率一般为1% 2%；当 3%时，带传动将开始打滑。 带传动工作时，当载荷大

12、到使弹性滑动扩展到整个带与带轮的接触弧时，带在带轮上开始全面滑动，这种现象就称为打滑。打滑时带的磨损急剧加剧，传动效率急剧下降，从动轮转速急剧降低甚至停止运动，致使传动失效。打滑对正常工作的带传动是不希望发生的，应予以避免（用作过载保护时除外）。带传动的主要失效形式是带的磨损、疲劳破坏和打滑。带的磨损是由于带与带轮间的弹性滑动引起的，是不可避免的；带的疲劳破坏是由于带在工作中所受的交变应力引起的，其与带传动的载荷大小、工作状况、运行时间、带轮直径等因素有关，它也是不可避免的；带的打滑是由于载荷超过带的极限工作能力时而产生的，是可以避免的。（b）带的预紧力控制 带传动工作前需进行张紧，而预紧力的

13、大小是保证带传动能否正常工作的重要条件。预紧力不足，则极限摩擦力小，传动能力低，容易发生打滑；预紧力过大，又会使带的寿命降低，轴和轴承上的压力增大。 单根V带最合适的预紧力F0可按下式计算 （1-6）式中：Ka 小带轮包角修正系数；Pd 设计功率，KW；z V带根数；m V带每米长的质量，Kg/m；v 带速，m/s。贵 州 大 学 实 验 报 告学 院： 专 业： 班 级：姓 名学 号实验组实验时间指导教师成 绩实验项目名称实验目的实验要求实验原理实验仪器实验步骤实 验 内 容 及 数 据作滑动率及效率曲线并作实验结果分析实验总结指导老师意 见 签名： 年 月 日实验三：减速箱装拆实验实验学时

14、： 2学时实验类型： 综合性实验要求： 选修一、实验目的：1）熟悉减速器的结构。2）了解减速器装配的基本要求及测量（检验）方法二、实验内容：1）实际中心距与传动要求中心距。2）齿轮轴中心线的平行度。3）各齿轮在轴上的安装位置及它们之间的相互位置。4）相啮合齿轮的接触班点。5）齿轮付啮合时的侧隙。6）轴的轴向游隙。三、实验原理、方法和手段 学生自行独立的根据所在组的减速器的结构进行安全、不破坏性的装拆。四、实验组织运行要求： 采用“以学生自主训练为主的开放模式组织教学”的形式。五、实验条件： 多种结构的减速箱六、实验步骤 1）仔细观察减速器的外形，外部结构（包括各附件的位置和结构）2）拧下减速器

15、箱盖与箱座的联接螺检，并注意其直径是否一致。3）拧起盖螺钉取下减速箱盖。4）仔细观察箱的知零件的结构，注意各轮齿的旋向。轴承的类型，配置，轴向游隙的调整方式等。并测量齿轮，轴承与箱座之间的位置，然后绘出布置 图。5）测量各轴向游隙的大小。6）数中齿轮的齿数。确定减速器各毋传动比i1、i2及总传动比。7）仔细擦净每个轮齿轮后，在主动齿轮2-3个齿上涂一薄层红丹，反复转动（转动时可在输出轴上用手加一点负荷）。再由从动轮齿上观察接触班点的分布情况，并测量其尺寸（参阅图一）沿齿长方向。接触班点时计算：相对尺寸（百分比）为接触班点的长度b扣除超过模数值的中断部分c比全齿长B：沿齿高方向接触班点计算，相对

16、尺寸（百分比）为接触班点的平均高度h平比齿的工作高度hr： 图一 图二8）测量齿侧间隙Cn。在齿轮轮齿之间插入一厚度稍大于估计侧隙的软铅片，转动齿轮辗压轮齿间的软铅片（注意单方向转过，不要反复转）取出软铅片用千分尺测量其最薄处的厚度。9）测量减速器各级中心距，检查中心距的实际值与传动要求值之间的符合情况，将减速器各轴承盖，输出轴取出，合上箱盖用游标尺仔细测量各孔径及孔间壁厚，尺寸（D1、D2、A）计算减速器各级中心距；测量中心距：10）完成减速器的装配。七、思考题1、减速器齿轮中心线平行度应当如何测定。2、实验结果分析？贵 州 大 学 实 验 报 告学 院： 专 业： 班 级：姓 名学 号实验组实验时间指导教师成 绩实验项目名称实验目的实验要求实验原理实验仪器实验步骤实验内容和计算数据1、减速箱布置图减速箱参数名 称代 号第一 级第二 级中 心 距a模 数mn小齿轮齿数Z1大齿轮齿数Z2变位系数XX1= X2= X1= X2= 啮 合 角螺 旋 角传 动 比减速器总传动比：轴结构图（每人选绘一根）实验总结指导老师意 见 签名： 年 月 日