1、機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書及實驗報告前 言為了提高工科大學(xué)生的創(chuàng)新意思與動手能力，我們以轉(zhuǎn)變教學(xué)思想、更新教學(xué)觀念為先導(dǎo)，以培養(yǎng)適應(yīng)21世紀國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的高素質(zhì)人才為目標，構(gòu)建了以理論教學(xué)與實踐教學(xué)為一體的機械設(shè)計基礎(chǔ)課程教學(xué)體系。機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗既與相應(yīng)理論課程相關(guān)聯(lián)，又獨立形成體系。通過實驗，主要目的是使學(xué)生掌握機械組成和機械運動的一般規(guī)律以及現(xiàn)代測試原理和方法，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與工程實踐能力。機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗內(nèi)容可供機械類、機電類專業(yè)學(xué)生使用，也可以作為工程控制類、工程管理類，電子類等非機械類學(xué)生的選做實驗。本實驗指導(dǎo)書是在本校以前使用的實驗指導(dǎo)書的基礎(chǔ)上，根據(jù)教學(xué)改革與創(chuàng)新意識和培

2、養(yǎng)高素質(zhì)人才的需要，編寫了該實驗指導(dǎo)書。為使本書的順利出版，羅齊漢、周杰、曹少烈、盧耀舜、張國文等老師給予很大的支持與幫助，在此一并表示感謝。由于作者的水平有限，經(jīng)驗不足，編寫中不免存在不妥和漏誤之處，敬請讀者和專家給予批評指正。編者2006年10月3目 錄實驗一 機構(gòu)運動簡圖測繪實驗.（4）機構(gòu)運動簡圖測繪實驗報告.（8）實驗二 機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗.（49） 機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗報告.（59）實驗三 帶傳動實驗.（70） 帶傳動實驗報告.（77）實驗四 軸與軸承組合結(jié)構(gòu)實驗.（90） 軸與軸承組合結(jié)構(gòu)實驗報告.（92）實驗五 減速器拆裝實驗.（94） 減速器拆裝實驗報告.（100）

3、實驗一 機 構(gòu) 運 動 簡 圖 測 繪 實 驗一. 概 述在設(shè)計新的機械或?qū)ΜF(xiàn)有機械進行分析研究時，需要畫出能表明該機械組成情況和運動情況的機械運動簡圖，而機械各部分的運動情況是由其原動件的運動規(guī)律，該機構(gòu)中各運動副的類型（例如，是低副還是高副，是移動副還是轉(zhuǎn)動副）和機構(gòu)的運動尺寸（確定各運動相對位置的尺寸）來決定的。而與構(gòu)件的外形、斷面尺寸、組成構(gòu)件的零件數(shù)目及聯(lián)接方式、運動副的具體構(gòu)造無關(guān)。所以只要根據(jù)機構(gòu)的運動尺寸，按一定的比例定出各運動副的位置，用運動副的代表符號和簡單的線條來代替構(gòu)件和運動副，就可以把該構(gòu)件的運動情況表示出來，這種表示機構(gòu)運動情況的簡單圖形，就是所謂的機構(gòu)運動簡圖。機

4、構(gòu)運動簡圖應(yīng)與原實際機械具有完全相同的運動特性，它不僅可以簡明的表示出機構(gòu)的運動情況，而且還可以根據(jù)該簡圖對機構(gòu)進行運動及動力分析。二. 實驗?zāi)康?. 學(xué)會根據(jù)實際機構(gòu)或機構(gòu)模型繪制機構(gòu)運動簡圖。2. 驗證和鞏固機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析理論及機構(gòu)自由度的計算方法。3. 驗證機構(gòu)具有確定運動的條件，加深對機構(gòu)組成原理的了解。三. 實驗設(shè)備與工具1. 各種類型的機器或機器模型若干套。2. 鋼直尺、內(nèi)外卡鉗、測量工具（根據(jù)需要選用）。3. 鉛筆、鋼筆、三角板、圓規(guī)、橡皮、草稿紙（學(xué)生自備）。四. 實驗原理由于機構(gòu)的運動只是與組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目，各構(gòu)件組成的運動副的數(shù)目、類型及各運動副相對位置有關(guān)，而與構(gòu)件較復(fù)

5、雜的外形和運動副的具體構(gòu)造無關(guān)。因此，在繪制機構(gòu)運動簡圖時，可以撇開構(gòu)件較復(fù)雜的形狀和運動副的具體構(gòu)造，而用一些簡單的線條代表構(gòu)件，用規(guī)定的符號代表運動副來繪制機構(gòu)運動簡圖。這樣做既能夠使復(fù)雜的機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖形簡化，又能保持原有的運動特征，以便于今后的運動分析和動力分析。常用規(guī)定的運動副符號見表11。五. 實驗方法與步驟1. 觀察機構(gòu)的運動，弄清楚組成該機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)目：首先，緩慢的轉(zhuǎn)動被測機器或機器模型，從原動件開始仔細觀察機構(gòu)的運動，由相對運動觀點分清各個運動構(gòu)件，要特別注意那些相對運動很微小的構(gòu)件，從而確定組成該機構(gòu)的活動構(gòu)件數(shù)目。2. 按照運動副的性質(zhì)確定組成機構(gòu)運動副的類型和數(shù)目： 從

6、主動件開始，按照運動的傳遞順序，仔細觀察兩連接構(gòu)件之的接觸情況及相對運動性質(zhì)，以確認該機構(gòu)運動副的類型，最后找出各運動副的數(shù)目。3. 合理選擇機構(gòu)運動簡圖的視圖平面： 一般選擇與機構(gòu)的絕大多數(shù)構(gòu)件的運動平面相平行的平面作為圖平面?？傊?，以簡單清楚的把機構(gòu)的運動情況能正確的表示出來為原則。4. 畫出機構(gòu)運動簡圖的草圖： 將該機構(gòu)原動件轉(zhuǎn)到某一適當(dāng)位置，以便在繪制機構(gòu)運動簡圖時，能清楚的表達出各構(gòu)件之間和運動副之間的相對位置，根據(jù)各構(gòu)件在視圖平面上的情況，從原動件開始，循著運動傳遞順序，在草稿紙上，用規(guī)定的符號，目測各運動副的相對位置，使機構(gòu)簡圖與實物大致成比例，徒手在草稿紙上畫出機構(gòu)運動簡圖的草

7、圖。5. 計算機構(gòu)自由度：機構(gòu)自由度用F表示，計算平面機構(gòu)自由度的公式為F=3n-2P-P。其中n為機構(gòu)活動構(gòu)件數(shù)目。P為平面低副數(shù)目，P為平面高副數(shù)目。并檢驗所求機構(gòu)自由度與機構(gòu)原動件數(shù)目是否一致。6. 選擇適當(dāng)?shù)谋壤?，測量機構(gòu)的運動學(xué)尺寸，確定機構(gòu)位置；長度比例尺實際長度（mm）/圖示長度（mm）7. 繪制機構(gòu)運動簡圖： 用繪圖儀器，按照一定的比例尺，將機構(gòu)運動簡圖畫在實驗報告上。用箭頭表示原動件，并從原動件開始，依次用數(shù)字表示活動構(gòu)件，用英文大寫字母表示各運動副。47實驗一 機 構(gòu) 運 動 簡 圖 測 繪 實 驗 報 告實 驗 名 稱學(xué)生組號學(xué) 生 姓 名學(xué)生班級學(xué)生成績實 驗 日 期

8、學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師一. 繪制機構(gòu)運動簡圖的要求：1. 用圓規(guī)和三角板、鉛筆，按選定的比例繪制機構(gòu)運動簡圖：2. 要求每位學(xué)生繪制五個機構(gòu)運動簡圖，其中三個是必須選擇繪制的，即“齒輪機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)”。3. 在機構(gòu)運動簡圖上，用箭頭表示原動件，用數(shù)字表示活動構(gòu)件，用英文大寫字母表示各運動副；虛約束、復(fù)合鉸和局部自由度需特別標注。4. 計算機構(gòu)自由度：F=3n-2P-P二. 繪制機構(gòu)運動簡圖機構(gòu)名稱機 構(gòu) 運 動 簡 圖活動構(gòu)件數(shù)n轉(zhuǎn) 動 副 PL1移 動 副 PL2高 副 PH自由度F=機構(gòu)名稱機 構(gòu) 運 動 簡 圖活動構(gòu)件數(shù)n轉(zhuǎn) 動 副 PL1移 動 副 PL2高 副 PH自由度F=

9、機構(gòu)名稱機 構(gòu) 運 動 簡 圖活動構(gòu)件數(shù)n轉(zhuǎn) 動 副 PL1移 動 副 PL2高 副 PH自由度F=機構(gòu)名稱機 構(gòu) 運 動 簡 圖活動構(gòu)件數(shù)n轉(zhuǎn) 動 副 PL1移 動 副 PL2高 副 PH自由度F=機構(gòu)名稱機 構(gòu) 運 動 簡 圖活動構(gòu)件數(shù)n轉(zhuǎn) 動 副 PL1移 動 副 PL2高 副 PH自由度F=三. 思考題1. 一個正確的“機構(gòu)運動簡圖”應(yīng)能說明哪些內(nèi)容？2. 機構(gòu)自由度的計算對測繪機構(gòu)運動簡圖有何幫助？3. 機構(gòu)具有確定運動的條件是什么？實驗二 機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗一. 概述機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計是各類復(fù)雜機械設(shè)計中決定性的一步，機構(gòu)的設(shè)計選型一般先通過作圖和計算來進行，一般比較復(fù)雜的

10、機構(gòu)都有多個運動方案，實現(xiàn)運動方案需要制作模型來試驗和驗證，多次改進后才能得到最佳的方案和參數(shù)。本實驗所用拼接試驗臺基本能夠滿足選擇平面機構(gòu)類型，組裝調(diào)整機構(gòu)尺寸等功能，能夠比較直觀、方便的拼接、驗證、調(diào)試、改進、確定設(shè)計方案，較好地改善了在校學(xué)生對平面機構(gòu)的學(xué)習(xí)和設(shè)計一般只停留在理論設(shè)計，缺少實踐的“紙上談兵”的狀況。二. 實驗?zāi)康模?） 掌握機構(gòu)創(chuàng)新模型的使用方法及實驗原理。（2） 訓(xùn)練學(xué)生的工程實踐動手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識及綜合設(shè)計的能力。（3） 加深對平面機構(gòu)的組成原理及其運動特性的理解和感性認識。三. 實驗原理任何平面機構(gòu)均可以用零自由度的桿組依次連接到原動件和機架上去的方法來組成

11、，這是機構(gòu)的組成原來，也是本實驗的基本原理。桿組的概念及正確拆分桿組及拼裝桿組：1.桿組的概念由于平面機構(gòu)具有確定運動的條件是機構(gòu)的原動件數(shù)目與機構(gòu)的自由度數(shù)目相等，因此機構(gòu)均由機架、原動件和自由度為零的從動件系統(tǒng)通過運動副聯(lián)接而成。將從動件系統(tǒng)拆成若干個不可再分的自由度為零的運動鏈，稱為基本桿組，簡稱桿組。根據(jù)桿組的定義，組成平面機構(gòu)桿組的條件是：F=3n2PLPH0。其中構(gòu)件數(shù)n，高副數(shù)PH和低副數(shù)PL都必須是整數(shù)。由此可以獲得各種類型的桿組。最簡單個桿組為n2，PL3，稱為級組，由于桿組中轉(zhuǎn)動副和移動副的配置不同，級桿組共有五種形式如圖21所示：圖 21 平 面 低 副 級 桿 組 級桿

12、組形式較多，其中n4，PL6，圖52所示為機構(gòu)創(chuàng)新模型已有的幾種常見的級桿組。2.正確拆分桿組正確拆分桿組的三個步驟：（1） 先去掉機構(gòu)中的局部自由度和虛約束，有時還要將高副加以低代。（2） 計算機構(gòu)的自由度，確定原動件。（3） 從遠離原動件的一端（即執(zhí)行構(gòu)件）先拆分級桿組，若拆不出級組時，再試拆級桿組，即由最低級別桿組向高一級桿組依次拆分，最后剩下原動件和機架。正確拆組的判定標準是：拆去一個桿組或一系列桿組后，剩余的必須仍為一個完整的機構(gòu)或若干個與機架相聯(lián)的原動件，不許有不成組的零散構(gòu)件或運動副存在，否則這個桿組拆得不對。每當(dāng)拆出一個桿組后，再對剩余機構(gòu)拆桿組，并按第（3）步驟進行，知道全部

13、桿組拆完，只應(yīng)剩下與機架相聯(lián)的原動件為止。圖 22 平 面 低 副 級 桿 組如圖23所示機構(gòu)，先除去K處的局部自由度，高副低帶，然后，按步驟（2）計算機構(gòu)的自由度：F1，并確定凸輪為原動件：最后根據(jù)步驟（3）的要領(lǐng)，先拆分出由構(gòu)件4和5組成的級桿組，再拆分出由構(gòu)件6和7及構(gòu)件3和2組成的兩個級桿組及由構(gòu)件8組成的單構(gòu)件高副桿組，最后剩下原動件1和機架9。圖 23 桿 組 拆 分 例 圖3. 正確拼裝桿組根據(jù)擬定的機構(gòu)運動學(xué)尺寸，利用機構(gòu)運動創(chuàng)新方案實驗臺提供的零件按機構(gòu)運動傳遞順序進行拼接。拼接時，首先要分清機構(gòu)中各構(gòu)件所占據(jù)的運動平面，并且使各構(gòu)件的運動在相互平行的平面內(nèi)進行，其目的是避免

14、各運動構(gòu)件發(fā)生干涉。然后，以實驗臺機架鉛垂面為拼接的起始參考面，所拼接的構(gòu)件以原動構(gòu)件起始，依運動傳遞順序?qū)⒏鳁U組由里（參考面）向外進行拼接。四. 實驗設(shè)備及功用機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗臺設(shè)備包括機架及其組件，分別詳述如下；1 機架圖 24 實 驗 臺 機 架1 沿x方向移動的立柱2 沿y方向移動的滑塊實驗臺機架如圖24所示：機架中有5根鉛垂立柱，它們可沿x方向移動。移動時請用雙手推動，并盡可能使立柱在移動過程中保持鉛垂狀態(tài)。立柱移動到預(yù)定位置后，用螺栓將立柱上、下兩端鎖緊（安全注意事項：不允許將立柱上、下兩端的螺栓卸下，在移動立柱前只需將螺栓擰松即可）。立柱上的滑塊可沿y方向移動。將滑塊移動

15、到預(yù)定的位置后，用螺栓將滑塊緊定在立柱上。按圖示方法即可在x、y平面內(nèi)確定一 個固定點，這樣活動構(gòu)件相對機架的連接位置就確定了。2. 其它組件（1）凸輪和高副鎖緊彈簧：凸輪基圓半徑為18mm，從動推桿的行程為30mm。從動件為正弦加速度運動規(guī)律；凸輪與從動件的高副形成是依靠彈簧力的鎖合，各4件。（2）齒輪：模數(shù)2，壓力角20°，齒數(shù)分別為34和42，兩齒輪中心距為76mm。各4件。（3）齒條：模數(shù)2，壓力角20°，單齒根條全長422mm，為4件。（4）槽輪撥盤：兩個主動銷，為4件。（5）槽輪：四槽，為1件。（6）主動軸：動力輸入用軸，軸上有平鍵槽。L為5mm、20mm、35

16、mm、50mm各4件，L為65mm，為2件。（7）轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊）：主要用于跨層面（即非相鄰平面）的轉(zhuǎn)動副或移動副的形成。L為5mm、15mm、30mm分別為6件、4件、3件。（8）扁頭軸：又稱從動軸，軸上無鍵槽，主要起支撐及傳遞運動的作用。L為5mm、20mm、35mm、50mm、65mm，分別為16件、12件、12件、10件和8件。（9）主動滑塊插件：與主動滑塊座固聯(lián)，可組成做直線運動的主動滑塊。L為40mm、50mm，各1件。（10）主動滑塊座：與直線電機齒條固連形成主動件，且隨直線電機齒條作往復(fù)直線運動，為1件。（11）連桿（或滑塊導(dǎo)向桿）：其長槽與滑塊形成移動副，其圓孔與軸形成轉(zhuǎn)動

17、副。L為50mm、100mm、150mm、200mm、250mm、300mm、350mm，各8件。（12）壓緊連桿用特制墊片：將連桿固定在主動軸或固定軸上時用。6.5為16件。（13）轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊）：與固定轉(zhuǎn)軸塊配用時可在連桿長槽的某一選定位置形成轉(zhuǎn)動副或作滑塊。L為5mm、20mm，各8件。（14）轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊）：用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副或作滑塊用，為16件。（15）帶墊片螺栓：轉(zhuǎn)動副軸與連桿之間構(gòu)成轉(zhuǎn)動副或移動副時用帶墊片螺栓連接，用于加長轉(zhuǎn)動副軸或固定軸的軸長，規(guī)格M 6，為48件。（16）壓緊螺栓：轉(zhuǎn)動副軸或固定軸與連桿形成同一構(gòu)件時用該壓緊螺栓連接，規(guī)格M 6，為48件。（17）

18、運動構(gòu)件層面限位套：用于不同構(gòu)件運動平面之間的距離限定，避免發(fā)生運動構(gòu)件間的運動干涉。L為5mm、15mm、30mm、45mm、60mm，分別35件、40件、20件、20件、10件。（18）帶輪：大孔軸，用于旋轉(zhuǎn)電機，為3件。（19）主動軸帶輪：小孔軸，用于主動軸，為3件。（20）盤桿轉(zhuǎn)動軸：盤類零件或與其它構(gòu)件（如連桿）構(gòu)成轉(zhuǎn)動副時用。L為20mm、35mm、45mm，分別為6件、6件、4件。（21）固定轉(zhuǎn)軸塊：用螺栓將固定轉(zhuǎn)軸塊鎖緊在連桿長槽上，構(gòu)件可與該連桿在選定位置形成轉(zhuǎn)動副，為8件。（22）加長連桿和固定凸輪彈簧用螺栓、螺母：用于兩桿加長時鎖緊的連接件，固定彈簧，M 10，各為18件

19、。（23）曲柄雙連桿部件：偏心輪與活動圓環(huán)形成轉(zhuǎn)動副，且已制作成一組合件，為4件。（24）齒條導(dǎo)向板：將齒條夾緊在兩塊齒條導(dǎo)向板之間，可保證齒輪與齒條的正常嚙合，為8件。（25）轉(zhuǎn)動副軸（或滑塊）：軸的扁頭主要用于兩構(gòu)件形成轉(zhuǎn)動副；軸的圓頭主要用于兩構(gòu)件形成移動副，或做滑塊時用，為16件。（26）安裝電機座行程開關(guān)座用內(nèi)六角螺栓、平墊：標準件M 825，8，各32件。（27）內(nèi)六角螺釘：標準件M 615，為2件，用于將主動滑塊固定在直線電機齒條上。（28）內(nèi)六角緊定螺釘：標準件M 66，為18件。（29）滑塊：已與機架相連支撐軸，并在機架平面內(nèi)沿鉛垂方向上下移動，為64件。（30）壓緊立柱特制

20、平墊：已與機架相連，用于固定立柱。9，為40件。（31）固定立柱上滑塊用特制螺母：已與機架相連，M 6，為64件。（32）固定電機用特制螺母：卡在機架的長槽內(nèi)，可輕松擰緊螺栓固定電機座，為18件。（33）行程開關(guān)支座：2件，并配內(nèi)六角頭螺栓平墊，M 515，5，各4件。用于行程開關(guān)與其座的連接，行程開關(guān)的安裝高度可在長孔內(nèi)進行調(diào)節(jié)。（34）平墊片：使軸相對機架不轉(zhuǎn)動時用，17，為20件。（35）防脫螺母：防止軸從機架上脫出，M 12，為76件。（36）轉(zhuǎn)速電機座：已與電機相連，為3件。（37）直流電機座：已與電機相連，為1件。（38）平鍵：主動軸與帶輪的連接，315，為20件。（39）直線電機

21、控制器：與行程開關(guān)配用，可控制直線電機的往復(fù)運動行程。前面板為LED顯示方式，當(dāng)控制器的前面板與操作者是面對面的位置關(guān)系時，控制器上的發(fā)光管指示直線電機齒條的位移方向?？刂破鞯暮竺姘迳现糜须娫匆鼍€及開關(guān)，與直線電機相連的4芯插座、與行程開關(guān)相連的5芯插座和2A保險管，為1件。（40）帶：標準件，O型，為3件。（41）直線電機：10mm/s,10r/min。直線電機安裝在實驗臺機架底部，并可沿機架底部的長形槽移動電機。直線電機的長齒條為機構(gòu)輸入直線運動的主動件。在實驗中，允許齒條單方向的最大直線位移為300mm，可根據(jù)主動滑塊位移量確定直線電機兩行程開關(guān)的相對間距，并且將兩行程開關(guān)的最大安裝間

22、距限制在300mm范圍內(nèi)。直線電機控制器使用注意事項：根據(jù)主動滑塊移動的距離，通過改變離直線電機較遠的行程開關(guān)，來調(diào)節(jié)齒條（相當(dāng)于滑塊）往復(fù)運動行程，其可調(diào)節(jié)的最大行程不得大于400mm。故障排除 當(dāng)接通電源開關(guān)，電機不運行，可能是前面板上保護電機的熔斷器（2.5A）燒斷。及時告訴指導(dǎo)教師更換新的2.5A熔斷器。* 注意：未拼接機構(gòu)運動前、預(yù)設(shè)直線電機的工作行程后，請務(wù)必調(diào)整直線電機行程開關(guān)的高度，以確保電機行程開關(guān)的靈活動作，從而防止直線電機齒條脫離電機主題，防止組裝零件的損壞及人身安全。3. 工具提供M 5、M 6、M 8內(nèi)六角扳手各2件、810寸活動扳手各1把、2 m卷尺。鉛筆、紙（學(xué)生

23、自帶）。五. 實驗步驟（1） 掌握機構(gòu)創(chuàng)新模型的實驗原理。（2） 熟悉機構(gòu)組合創(chuàng)新實驗臺使用方法。（3） 選擇實驗教師提供的機構(gòu)運動方案或課前自己擬定機構(gòu)運動方案作為機構(gòu)組合實驗內(nèi)容。（4） 將擬定的機構(gòu)運動方案根據(jù)機構(gòu)組成原理按桿組進行正確拆分，并用機構(gòu)簡圖表示出來。（5） 正確拼裝桿組機構(gòu)運動方案。（6） 完成實驗報告。實驗二 機構(gòu)運動方案創(chuàng)新設(shè)計實驗報告實驗名稱學(xué)生組號學(xué)生姓名學(xué)生班級學(xué)生成績實驗日期學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師一.實驗內(nèi)容（1）. 按比例繪制實際拼裝的機構(gòu)運動簡圖，并分別標出活動構(gòu)件、原動件、計算自由度。機構(gòu)名稱機 構(gòu) 運 動 簡 圖活動構(gòu)件數(shù)n轉(zhuǎn)動副PL1移動副PL2高副PH自由

24、度F=（2）. 進行機構(gòu)分析：高副低代、桿組劃分，簡要說明機構(gòu)桿組的拆分過程，并畫出所拆機構(gòu)的桿組簡圖。機構(gòu)分析機構(gòu)桿組簡圖（3）根據(jù)你所拆分的桿組，按不同的順序排列桿組，可能組合的機構(gòu)運動方案有哪一些？要求用機構(gòu)運動簡圖表示出來，就運動傳遞情況作方案比較，并簡要說明之。簡圖說明（4）利用不同的桿組進行機構(gòu)拼接，得到了哪一些有創(chuàng)新的機構(gòu)運動方案？用機構(gòu)運動簡圖示意創(chuàng)新機構(gòu)運動方案。簡述簡圖二.思考題1.什么叫桿組？如何拆分桿組？拆分桿組應(yīng)遵循什么原則？2.通過該項創(chuàng)新實驗，自己有哪些收獲和體會。實驗三 帶 傳 動 實 驗一 概述帶傳動是依靠帶與帶輪接觸表面間產(chǎn)生的摩擦力來傳遞運動和動力的，由于

25、中間元件傳動帶所具有的繞性，使帶傳動在工作中產(chǎn)生緊邊拉力和松邊拉力，由緊邊拉力計算式和松邊拉力計算式（式中為帶的預(yù)緊力；F為工作載荷要求的有效圓周力）?？梢钥闯?，由于緊邊和松邊的拉力不同，造成帶的緊邊和松邊的拉伸變形不同，因而不可避免的會產(chǎn)生帶的彈性滑動。由于彈性滑動的影響，從動輪的圓周速度低于主動輪的圓周速度，我們把低于的降低率稱為滑動率； （71）滑動率的值與發(fā)生彈性滑動的強弱有關(guān)，也就是與工作載荷要求的有效圓周力有關(guān)。在做該實驗過程中可以觀察到，隨著工作載荷的增加，從動輪的圓周速度與主動輪的圓周速度的差值越來越大，即值越大。當(dāng)工作載荷要求的有效圓周力F超過帶與帶輪間的摩擦力極限值時，帶開

26、始在帶輪表面打滑，滑動率值急劇上升，帶傳動失效。這就是帶傳動實驗中的滑動實驗。帶傳動實驗的第二項內(nèi)容是測出帶傳動的工作效率。機械傳動的工作效率是輸出功率與輸入功率的比值：即/。帶傳動工作時，由于彈性滑動的影響，造成帶的摩擦發(fā)熱和帶的磨損，也使帶的傳動效率降低。從機械手冊中查到帶傳動的工作效率值，是在預(yù)緊力、工作載荷F、帶的圓周速度V都達到設(shè)計的預(yù)定值時，其效率值低于最高效率值。帶傳動效率實驗是在預(yù)定帶的圓周速度V值、預(yù)緊力值條件下，工作載荷F由小到大過程中，效率的變化情況。如果預(yù)緊力超過設(shè)計的預(yù)定值，雖然效率值有所提高，但將使帶的磨損加劇，溫升增高，壽命下降。根據(jù)公式 （72） （73）式中、

27、為輸入、輸出功率，單位為kw；、為輸入、輸出扭矩，單位為N·m; 、為輸入、輸出轉(zhuǎn)速，單位為r/min。效率值可表示為： （74）一般實驗在測量帶傳動工作效率時，不是測量的輸入與輸出功率、，而是測量帶傳動工作時的輸入、輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩、，、；求帶傳動時的工作效率值時，可用式（74）求出。二 實驗?zāi)康? 了解帶傳動實驗臺的結(jié)構(gòu)及工作原理。2 觀察帶傳動的滑動與打滑現(xiàn)象，加深對帶傳動工作原理和設(shè)計準則的理解。3 掌握轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的基本測量方法。4 繪制帶傳動的滑動率曲線和效率曲線。三. 帶傳動試驗臺結(jié)構(gòu)與工作原理： 該試驗臺由機械傳動部分和電器控制部分兩大部分組成。（一） 機械傳動部分：（圖

28、31）圖31試驗臺結(jié)構(gòu)簡圖1 - 主動輪杠桿 2 - 游砣 3 - 主動帶輪 4 - 主動電機5 - 皮帶6 -從動帶輪7 -從動電機8 -游砣 9 -從動輪杠桿 10 -皮帶預(yù)緊裝置主機為兩臺三相異步電機，通過被試V帶與之相連接，電機4為主動電機，電機7為從動電機。兩臺電機分別由一對滾動軸承支撐而被懸架起來，電機4的支承架固定在機架上，電機7的支承架可沿機架導(dǎo)軌左右直線移動，以保證初拉力不變并可滿足不同中心距的要求。1試驗臺加載原理：本試驗臺的加載原理如下：將電機7的轉(zhuǎn)速設(shè)計成超過同步轉(zhuǎn)速運行，此時異步電動機便進入發(fā)電機運行狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場的方向改變，使轉(zhuǎn)子電勢以及電流都改變方

29、向，從而使電磁轉(zhuǎn)矩的方向與電機轉(zhuǎn)矩的方向相反，成為一個制動轉(zhuǎn)矩，為了維持電機繼續(xù)運轉(zhuǎn)，必須由外界對轉(zhuǎn)子輸入機械轉(zhuǎn)矩，以克服由電磁轉(zhuǎn)矩所造成的制動轉(zhuǎn)矩。這時異步電機就將輸入的機械能轉(zhuǎn)換成電能，采用合理的反饋線路把由此產(chǎn)生的電能輸入到主動電機中。這樣不僅實現(xiàn)了對帶傳動的加載，而且節(jié)省了試驗所需的電能，這種將電能反饋到電動機的實驗裝置，稱為閉式加載實驗裝置。2電機轉(zhuǎn)矩的測量：電機轉(zhuǎn)矩的測量是采用杠桿測矩裝置來進行的；當(dāng)電磁力矩作用在轉(zhuǎn)子上時，它對轉(zhuǎn)子作用，代動帶輪工作，即表現(xiàn)為工作轉(zhuǎn)矩，同時機殼受到該轉(zhuǎn)矩的反作用，使機殼翻轉(zhuǎn)。所以只要將機殼翻轉(zhuǎn)力矩測出，就知道了工作力矩。為了測出轉(zhuǎn)矩，在兩電機上都裝

30、上杠桿。測量時首先將機殼在靜止時利用配重使杠桿上的游砣放在零位，使電機平衡。加載以后，機殼受力矩的作用，產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，此時移動游砣，使游砣由零增加至a1(a2)（或同時增加W的重量），使電機處于平衡狀態(tài)。3. 電機轉(zhuǎn)速測量：（1） 光電測速：光電轉(zhuǎn)速儀由光電傳感器和數(shù)字顯示儀組成。在測速盤上做出亮區(qū)和暗區(qū)處，讓它每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)射出一定數(shù)目（60個）光信號，傳感器將光信號變換成電脈沖，顯示儀用數(shù)字顯示一定取樣時間（1秒）內(nèi)信號個數(shù)，即為每分鐘轉(zhuǎn)速。（2） 閃光測速：藉調(diào)節(jié)光電管的閃光頻率與輪的角速度相同，使光電管每次發(fā)光時均照射在輪的同一位置處，當(dāng)肉眼觀察輪子上標記幾乎靜止時，測速儀顯示的轉(zhuǎn)速即為所測輪子

31、的轉(zhuǎn)速。（二） 試驗臺電器控制部分（圖32）控制柜面板上裝有主動電機圖32電器控制柜面板簡圖1 -電機插座 2 -電源開關(guān) 3 -斷電按鈕 4 -調(diào)壓器B25 - 電機2電壓電流表 6 - 電機1電壓電流表7 - 計數(shù)器 8 - 調(diào)壓器B1 9 - 通電按鈕電流表、電壓表和從動電機電流表、電壓表；數(shù)字計數(shù)器；控制主動電機和從動電機的調(diào)壓器B1、B2；電源通、斷開關(guān)。電流表用于監(jiān)視電機的負荷，電壓表用于顯示電壓的大小。按下通電按鈕，表示電機回路已接通，此時若節(jié)調(diào)調(diào)壓器，以供給電機電壓，電機即可啟動運行。為了使試驗臺符合帶速恒定這一常規(guī)，本試驗臺用了兩個三相感應(yīng)調(diào)壓器，分別控制兩臺電機的運行。調(diào)壓

32、器B1用以調(diào)節(jié)電機1的電壓，使主動輪轉(zhuǎn)速保持為恒定，調(diào)壓器B2用于調(diào)節(jié)電機2的電壓，使電機軸產(chǎn)生扭矩變化，從而改變加在試驗帶上的載荷。一 實驗設(shè)備及主要技術(shù)參數(shù)1 帶傳動試驗臺45臺（視情況而定）2 活動扳手和起子等工具3 帶輪直徑： D177mm，D2=67mm4 杠桿臂長： L1L2298mm5 初拉力： F05080N6 帶的型號： O型7 帶輪包角： 8 帶張緊方式： 自動張緊二 實驗方法與步驟1 將被測三角帶取下，使杠桿尺上的游砣處在零位，利用機殼配重杠桿上砝碼檢查電機是否平衡，然后將三角帶裝上帶輪。2 在預(yù)緊裝置的砝碼盤上施加適當(dāng)重量的砝碼，作為帶傳動的初拉力對于O型三角帶初拉力可

33、取5090N。3 檢查試驗臺，使試驗臺各處于完好狀態(tài)；接通電源，電源指示燈亮；將電器控制柜預(yù)熱20min后，再啟動電機。4 啟動前檢查兩個調(diào)壓器指針是否為零，使電機在空載情況下啟動以減少啟動電流；然后旋動調(diào)壓器B1旋鈕，啟動主動電機。5 旋動調(diào)壓器B2旋鈕，逐級加載；每加載1次須旋動調(diào)壓器B1旋鈕，使主動電機的轉(zhuǎn)速n1恒定不變（如1420rpm），然后加砝碼平衡杠桿。測速，記錄所測數(shù)據(jù)，測得的數(shù)據(jù)不少于1012點。6 借助閃光測速儀，觀察帶傳動的彈性滑動與打滑現(xiàn)象。7 實驗結(jié)束后，將調(diào)壓器慢慢回到零位，取下加重砝碼,再關(guān)掉電源開關(guān)，切斷電源。8 整理計算數(shù)據(jù)，填寫實驗報告，繪制效率曲線和滑動率

34、曲線。實驗三 帶 傳 動 實 驗 報 告實驗名稱學(xué)生組號學(xué)生姓名學(xué)生班級學(xué)生成績實驗日期學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師一 原始數(shù)據(jù)及試驗數(shù)據(jù)記錄與計算二 1. 試驗數(shù)據(jù)記錄整理與計算：項 目 測 量 點 測 量 數(shù) 據(jù)計 算 數(shù) 據(jù)a1(cm) n(rpm)W1 (kg)a(cm)n2 (rpm)W2(kg)M1(kg.cm)M2(kg.cm) % %F (N) 空 載 1 2 3 4 5 6 78 9表中： a1電機1杠桿上游砣移動距離；（cm） a2電機2杠桿上游砣移動距離；（cm） W1電機1杠桿上新加砝碼重量；（kg） W2電機2杠桿上新加砝碼重量；（kg）M1=L1×W1+0.156a1

35、 M2=L2×W2+0.156a2 F=(N)注：0.156為游砣的重量（kg）2原始數(shù)據(jù)： 傳動帶的型號（ ） 初拉力F0= N·m 帶輪直徑 D1 mm D2= mm 杠桿臂長 L1 mm L2 mm二繪制效率曲線與滑動率曲線 /% 0 F (N)效率曲線與滑動率曲線圖三思考題：1帶傳動效率與哪些因素有關(guān)？為什么？2帶傳動的滑動系數(shù)與哪些因素有關(guān)？為什么？實驗四 軸 與 軸 承 組 合 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計 實 驗一概述軸與軸承組合結(jié)構(gòu)是機械系統(tǒng)的重要組成部分，也是機械設(shè)計課程的教學(xué)重點內(nèi)容。由于軸與軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計涉及的加工工藝、裝配工藝方面的問題較多、實踐性較強，而學(xué)生沒

36、有實踐經(jīng)驗，對軸與軸承組合結(jié)構(gòu)意義理解不深，記憶不牢。為了提高學(xué)生對這方面的認識和理解，加強學(xué)生對軸與軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計能力的訓(xùn)練，參加軸與軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗是很有必要的。通過實驗可以使學(xué)生熟悉和掌握軸與軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，加深課堂老師所講這方面知識的理解和記憶，提高工程實踐能力，為后面的綜合課程設(shè)計訓(xùn)練打好基礎(chǔ)，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識。二實驗?zāi)康? 熟悉軸與軸承組合結(jié)構(gòu)的幾種典型結(jié)構(gòu)形式。2 學(xué)習(xí)測繪軸及軸承組合部件的結(jié)構(gòu)草圖，了解軸、軸承與各零件之間的相互關(guān)系3 進一步理解軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與滾動軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計要領(lǐng)，提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。三實驗設(shè)備1 局部剖開的軸上零件固定裝置模塊化軸段

37、若干套。2 局部剖開的滾動軸承部件安裝模塊化軸段若干套。3 各種類型的軸、齒輪、軸承等零件箱若干個。4 坐標紙2張，鉛筆、橡皮、三角板等學(xué)習(xí)用具等（學(xué)生自備） 5. 活動扳手、游標卡尺、起子、木榔頭等工具若干套。四. 實驗方法與步驟5 仔細觀察模塊化軸及軸上零件的作用，分析其定位、固定、安裝拆卸、間隙調(diào)整、潤滑密封、公差配合，同軸度以及加工工藝等方面的特點。6 仔細觀察模塊化軸段上軸與軸承的軸向固定方式，判別它們是屬于全固式、固游式還是全游式的軸承組合結(jié)構(gòu)形式，分析其各自的特點和應(yīng)用場合。7 根據(jù)觀察結(jié)果和體會，自己選擇各種軸、軸承、齒輪等零件組裝設(shè)計兩種形式的軸與軸承組合結(jié)構(gòu)模型實物。（全固

38、式、固游式、全游式）8 按比例正確繪制出自己設(shè)計組裝的軸與軸承組合結(jié)構(gòu)模型的裝配草圖。9 實驗完畢將零件拆卸放回箱內(nèi)原處，排列整齊，工具放好。實驗四 軸與軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗報告實驗名稱學(xué)生組號學(xué)生姓名學(xué)生班級學(xué)生成績實驗日期學(xué)生學(xué)號指導(dǎo)教師一. 繪制軸與軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖1. 軸上零件組合結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖2. 全固式或固游式軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計裝配圖一 思考題：1. 軸上零件的周向、軸向定位與固定的典型方法有哪些？2.軸承處為什么要有間隙？如何調(diào)整間隙？3. 軸承密封有哪些方式？各有何特點？4. 向心球軸承正裝和反裝各有何特點？實驗五 減 速 器 拆 裝 實 驗一概述為了進一步培養(yǎng)工科學(xué)生獨立

39、設(shè)計的能力，當(dāng)機械類或非機類的學(xué)生學(xué)完機械設(shè)計課程或機械設(shè)計基礎(chǔ)課程后，還要進行1周半2周半的綜合設(shè)計（課程設(shè)計）能力訓(xùn)練。綜合設(shè)計的內(nèi)容就是要求學(xué)生設(shè)計（單級或雙級）斜齒圓柱齒輪減速器或蝸輪蝸桿。而減速器是一種普遍通用的機械設(shè)備，其結(jié)構(gòu)包括傳動零件設(shè)計（直齒、斜齒、錐齒、蝸輪蝸桿）、支撐零件設(shè)計（軸、軸承）、箱體設(shè)計及密封、附件等等；是培養(yǎng)學(xué)生獨立完成設(shè)計的良好參照設(shè)備。由于學(xué)生是獨立進行機械設(shè)計，對齒輪結(jié)構(gòu)、加工過程、安裝形式不熟悉；對軸的結(jié)構(gòu)、加工過程、選擇材料、熱處理等工藝不熟悉；對箱體結(jié)構(gòu)、鑄造（焊接）過程不熟悉；對軸承型號選擇、密封形式選擇、聯(lián)接件選擇與安裝沒有經(jīng)驗。為了使學(xué)生對減

40、速器的結(jié)構(gòu)，各主要零、部件及附件作用的了解，因此在綜合設(shè)計之前，讓學(xué)生做減速器拆裝實驗是很有必要的。通過減速器拆裝實驗，可以使學(xué)生對減速器的各主要零件、各種附件有更直觀的認識，進一步了解和掌握各零部件的結(jié)構(gòu)意義，加工工藝、安裝工藝以及齒輪接觸精度和齒側(cè)間隙的檢驗方法。由其是運動件與運動件之間的安裝要求、運動件與固定件之間的安裝要求、軸承拆裝等；通過減速器拆裝實驗，對學(xué)生搞課程設(shè)計是有很大幫助的，起到事半功倍的作用。二實驗?zāi)康? 熟悉減速器的結(jié)構(gòu)，了解減速器上各零件、附件的作用。2 實習(xí)減速器的軸承等拆裝工藝。3 初步掌握減速器齒輪嚙合過程中齒輪的接觸精度和齒側(cè)間隙的檢驗方法。三實驗設(shè)備1. 雙

41、級圓柱斜齒齒輪減速器若干臺。2. 拆裝工具：手動螺旋式軸承拆卸器（拉馬）、扳手、起子、木榔頭、套筒、墊土。3. 熱套器具： 恒溫加熱器、夾鉗、鐵鉤、軸承、帆布手套。4.檢測工具：厚度千分尺、鋼直尺、鉛絲、紅丹粉或蘭色涂料。5.潤滑油（機油20）、抹布、棉紗等。四. 減速器類型1. 按傳動部件分：a.圓柱齒輪減速器、（直齒或斜齒減速器）b.圓錐齒輪減速器、c.蝸輪蝸桿減速器、d.組合式減速器。 2. 按級數(shù)分： a.單級齒輪減速器、b.雙級齒輪減速器、c.多級齒輪減速器。3. 按齒輪的布置形式分：a.展開式減速器、b.分流式減速器、c.同軸線式減速器。展開式示意圖： 分流式示意圖： 同軸線式示意

42、圖：五. 實驗要求1. 畫出減速器簡圖，并在簡圖上標注各級中心距。2. 測量計算減速器特性參數(shù)：mn1、mn2、a1、a2、i1、i2、i總 3. 將測量齒輪的接觸精度等級數(shù)據(jù)填在實驗報告中。 4. 將測量齒輪的齒側(cè)間隙數(shù)據(jù)填在實驗報告中。六實驗方法與步驟1. 擰出聯(lián)接螺栓的螺母，拔出定位銷，擰緊啟蓋螺釘，抬下減速器箱蓋（抬下箱蓋時請注意安全）。 2. 繪制減速器簡圖，并將各級中心距標注在減速器簡圖上。 3. 數(shù)出齒輪的齒數(shù)，計算各級傳動比和總傳動比,并測量各級中心距。 4. 從減速器箱座上取出高速軸組件、軸承端蓋及調(diào)整環(huán)。 5. 用軸承拆卸器（拉馬）將高速軸上一端的滾動軸承卸下來如圖 (51)6. 將卸下的滾動軸承放入恒溫加熱器中加熱，加熱溫度t=80ºC左右。 7. 用鐵鉗將已加熱好的軸承從恒溫加熱器中取出，迅速趁熱裝在軸頸上，若套裝還不到位，可輔以墊木用木榔頭敲入之。圖51 8. 將裝好的高速軸組件安裝到減速器箱座的相應(yīng)孔上，裝入調(diào)整環(huán)和軸承端蓋。 9. 檢驗齒輪的接觸精度（1） 測量低速軸這對