機械設(shè)計試驗指導(dǎo)書解析

1、機械設(shè)計實驗指導(dǎo)書濱州學(xué)院機電工程系實驗一 螺栓連接靜、動態(tài)實驗一、實驗?zāi)康?. 了解螺栓連接在擰緊過程中各部分的受力情況。2. 驗證受軸向工作載荷時，預(yù)緊螺栓連接的變形規(guī)律及對螺栓總拉力的影響。3. 通過螺栓的動載實驗，改變螺栓連接的相對剛度，觀察螺栓動應(yīng)力幅值的變 化，以驗證提高螺栓連接強度的各項措施。二、實驗設(shè)備及儀器CQL-A 螺栓連接綜合實驗臺一臺， CQYDJ4 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。三、實驗原理 螺栓連接實驗臺的結(jié)構(gòu)與工作原理。如圖 1 所示。1螺栓部分包括 M16 空心螺栓、大螺母、組合墊片和 M8 小螺桿組成?？招穆?栓貼有測拉力和扭矩的兩組應(yīng)

2、變片， 分別測量螺栓在擰緊時， 所受預(yù)緊拉力和扭 矩?？招穆菟ǖ膬?nèi)孔中裝有 M8 小螺桿，擰緊或松開其上的手柄桿，即可改變空 心螺栓的實際受載截面積， 以達到改變連接件剛度的目的。 組合墊片設(shè)計成剛性 和彈性兩用的結(jié)構(gòu)，用以改變被連接件系統(tǒng)的剛度。 2被連接件部分由上板、下板和八角環(huán)、錐塞組成，八角環(huán)上貼有一組應(yīng)變片， 測量被連接件受力的大小， 中部有錐形孔， 插入或撥出錐塞即可改變八角環(huán)的受 力，以改變被連接件系統(tǒng)的剛度。 3加載部分由蝸桿、蝸輪、挺桿和彈簧組成，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， 啟動電機或轉(zhuǎn)動手 輪使挺桿上升或下降，以

3、達到加載、卸載（改變工作載荷）的目的。四、實驗方法及步驟1. 螺栓連接靜態(tài)實驗方法與步驟1）用靜動態(tài)測量儀配套的 4 根信號數(shù)據(jù)線的插頭端將實驗臺各測點插座連接好， 各測點的布置為： 電機側(cè)八角環(huán)的上方為螺栓拉力， 下方為螺栓扭力。 手輪側(cè)八 角環(huán)的上方為八角環(huán)壓力，下方為挺桿壓力。2）打開測量儀電源開關(guān)，啟動計算機，進入軟件封面，單擊“靜態(tài)螺栓實驗 ”，進入靜態(tài)螺栓實驗主界面。3）進入靜態(tài)螺栓主界面，單擊 “實驗項目選擇 ”菜單，選 “空心螺桿 ”項，（默認 值）。4）轉(zhuǎn)動實驗臺手輪，挺桿下降，使彈簧下座接觸下板面，卸掉彈簧施加給空心 螺栓的軸向載荷。將用以測量被連接件與連接件（螺栓）變形量

4、的兩塊千分表， 分別安裝在表架上，使表的測桿觸頭分別與上板面和螺栓頂端面少許（0.5mm）接觸。5）手擰大螺母至恰好與墊片接觸。螺栓不應(yīng)有松動的感覺，分別將兩千分表調(diào) 零。單擊 校零”鍵，軟件對上一步驟采集的數(shù)據(jù)進行清零處理。6）用扭力矩扳手預(yù)緊被試螺栓，當(dāng)扳手力矩為 3040Nm時，取下扳手，完成 螺栓預(yù)緊。1電動機 2.蝸桿 3.凸輪 4.蝸輪 5.下板 6.扭力插座 7錐塞8.拉力插座 9.彈簧10.空心螺桿 11.千分表 12.螺母 13.組合墊片（一面剛性一面彈性）14.八角環(huán)壓力插座15.八角環(huán) 16.挺桿壓力插座17. M8螺桿 18.挺桿 19.手輪 20上板圖1螺栓連接實驗臺

5、結(jié)構(gòu)圖7）將千分表測量的螺栓拉變形值和八角環(huán)壓變形值輸入到相應(yīng)的千分表值輸入”框中。a：單擊 預(yù)緊”鍵進行螺栓預(yù)緊后，預(yù)緊工況的數(shù)據(jù)采集和處理。同時生成預(yù)緊時 的理論曲線。b）如果預(yù)緊正確，單擊"標定"鍵進行參數(shù)標定，此時標定系數(shù)被自動修正。c）用手將實驗臺上手輪逆時鐘（面對手輪）旋轉(zhuǎn)，使挺桿上升至一定高度（ 15mr）壓縮彈簧對空心螺栓軸向加載，力的大小可通過上升高度控制，塞 入© 15mm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。d）單擊 加載”鍵進行軸向加載工況的數(shù)據(jù)采集和處理，同時生成理論曲線與實際 測量的曲線圖。e）如果加

6、載正確，單擊"標定"鍵進行參數(shù)標定，此時標定系數(shù)被自動修正。2. 螺栓連接動態(tài)實驗1）螺栓連接的靜態(tài)實驗結(jié)束返回封面，單擊動態(tài)螺栓”進入動態(tài)螺栓實驗界面。2）重復(fù)靜態(tài)實驗方法與步驟。如果你已經(jīng)做了靜態(tài)實驗，則此處不必重做3） 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)”鍵，使電動機運 轉(zhuǎn)。進行動態(tài)工況的采集和處理。同時生成理論曲線與實際測量的曲線圖。五、注意事項1. 電機的接線必須正確，電機的旋轉(zhuǎn)方向為逆時針（面向手輪正面）2. 進行動態(tài)實驗，開啟電機電源開關(guān)時必須注意把手輪卸下來，避免電機轉(zhuǎn)動 時發(fā)生安全事故，并可減少實驗臺振動和噪聲。實驗二帶傳動實驗一、實驗?zāi)康?/p>

7、1. 觀察帶傳動中的彈性滑動和打滑現(xiàn)象，以及它們與帶傳遞載荷之間的關(guān)系。2. 測定并繪制帶傳動的彈性滑動曲線和效率曲線，了解帶傳動所傳遞載荷與彈 性滑差率及傳動效率之間的關(guān)系。二、實驗儀器及工作原理1.電動機移動底板2砝碼及砝碼架3. 力傳感器4. 轉(zhuǎn)矩力測桿5. 電動機6. 試驗帶7. 光電測速裝置8.發(fā)電機9. 負載燈泡組10. 機座11. 操縱面板圖1 CQP-C帶傳動實驗臺主要結(jié)構(gòu)圖實驗儀器：CQP-Cf傳動實驗臺，結(jié)構(gòu)如圖1所示。1. 試驗帶6裝在主動帶輪和從動帶輪上。2. 砝碼及砝碼架2通過尼龍繩與移動底板1相連，用于張緊試驗帶，增加或減 少砝碼，即可增大或減少試驗帶的初拉力。3.

8、 發(fā)電機8的輸出電路中并聯(lián)有8個40W燈泡9,組成實驗臺加載系統(tǒng)。4. 主動帶輪的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩T1和從動帶輪的負載轉(zhuǎn)矩T2均是通過電機外殼的反力矩來測定的。主、從動帶輪轉(zhuǎn)矩力可直接在面板上的數(shù)碼管窗口上讀取，并可傳到計算機中進行計算分析。帶傳動實驗分析界面窗口直接顯示主、從動帶輪上的 轉(zhuǎn)矩值。主動帶輪上的轉(zhuǎn)矩T1=Q1K1L1 N.m從動帶輪上的轉(zhuǎn)矩T2=Q2K2L2 N.m式中：Q1、Q2電機轉(zhuǎn)矩力（面板窗口顯示讀?。?；心、K2轉(zhuǎn)矩力測桿剛性系 數(shù)（本實驗臺K1=K2=0.24N/格）；L1、L2力臂長，即電機轉(zhuǎn)子中心至力傳感器 軸心矩離（本實驗臺L1=L2=120mm）。5. 彈性滑動率

9、63;主、從動帶輪轉(zhuǎn)速n1、n2可從實驗臺面板窗口或帶傳動實驗分析界面窗口上直接 讀出。由于帶傳動存在彈性滑動，使 V 2 V V1，其速度降低程度用滑差率£表示：V1dn12門2 %d 1厲當(dāng)d1=d2時:式中：d1、d2 主、從動帶輪基準直徑；V1、V2 主、從動帶論的圓周速度;n1、n2 主、從動帶輪的轉(zhuǎn)速。6. 帶傳動的效率 =P2 = T2門2 %P1T1 式中：p、P2 主、從動帶輪上的功率；、T2主、從動帶輪上的轉(zhuǎn)矩；n1、n2主、從動帶輪的轉(zhuǎn)速。7. 帶傳動的彈性滑動曲線和效率曲線改變帶傳動的負載，其 、T2、n1、n2也都在改變，這樣就可算得一系列的 £n

10、值，以T2為橫坐標，分別以& n為縱坐標，可繪制出彈性滑動曲線和效率曲 線，如圖2所示。圖2帶傳動彈性滑動曲線和效率曲線圖中橫坐標上Ao點為臨界點，Ao點以左為彈性滑動區(qū)，即帶傳動的正常工作區(qū) 段，在該區(qū)域內(nèi)，隨著載荷的增加，彈性滑差率&和效率n逐漸增加；當(dāng)載荷繼續(xù)增加到超過臨界點Ao時，彈性滑差率&急劇上升，效率n急劇下降，帶傳動 進入打滑區(qū)段，不能正常工作，應(yīng)當(dāng)避免。三、實驗步驟1. 打開計算機，單擊“帶傳動”圖標，進入帶傳動封面。單擊左鍵，進入帶傳 動實驗說明界面。再單擊“實驗”鍵，進入帶傳動實驗分析界面。2. 在實驗臺帶輪上安裝試驗平帶；接通實驗臺電源，電源指示

11、燈亮；調(diào)整測力 桿，使其處于平衡狀態(tài)；加砝碼，使帶具預(yù)緊力。3. 按順時針方向慢慢地旋轉(zhuǎn)電動機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕，使電動機逐漸加速到 ni=1000r/m左右，待帶傳動運動平穩(wěn)后（需數(shù)分鐘），記錄帶輪轉(zhuǎn)速ni、乜和電 機轉(zhuǎn)矩力Qi、Q2一組數(shù)據(jù)。4. 在帶傳動實驗分析下方單擊“運動模擬”鍵；再擊“加載”鍵，每間隔 510 秒鐘，逐個打開燈泡（即加載），單擊 穩(wěn)定測試”鍵，逐組記錄數(shù)據(jù)ni、n2及Qi、 Q2，注意ni與n2間的差值，分別在實驗臺上及實驗分析界面的運動模擬窗口觀 察帶傳動的彈性滑動現(xiàn)象。5. 再擊“加載”鍵，繼續(xù)增加負載，直到3%右，帶傳動進入打滑區(qū)，若再繼續(xù)增加負載，ni與n2之差迅

12、速增大，帶傳動出現(xiàn)明顯打滑現(xiàn)象。同時，分別 在實驗臺及實驗分析界面的運動模擬窗口觀察帶傳動的打滑現(xiàn)象。6. 如果實驗效果不理想，可單擊 重做實驗”，即可從第4步起重做實驗。7. 單擊“實測曲線”鍵，顯示繪制的帶傳動滑動曲線和效率曲線。8. 關(guān)閉實驗臺電源，在實驗分析界面上單擊 退出系統(tǒng)”，返回WINDOWS界面。 9整理實驗數(shù)據(jù)，手工繪制帶傳動彈性滑動曲線和效率曲線。四、注意事項1. 在啟動實驗臺電源開關(guān)之前，將面板上轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕逆時針旋到止位，以避 免電動機突然高速運動產(chǎn)生沖擊損壞傳感器；卸去發(fā)電機所有的負載。2. 實驗時，先將電動機轉(zhuǎn)速逐漸調(diào)至1000r/m,穩(wěn)定運轉(zhuǎn)數(shù)分鐘，使帶的傳動性能

13、 穩(wěn)定。3. 采集數(shù)據(jù)時，一定要等轉(zhuǎn)速窗口數(shù)據(jù)穩(wěn)定后進行，兩次采集間隔510秒鐘4. 當(dāng)帶加載至打滑時，運轉(zhuǎn)時間不能過長，以防帶過度磨損。5. 若出現(xiàn)平帶飛出的情況，可將帶調(diào)頭后裝上帶輪，再進行實驗。若帶調(diào)頭后 仍出現(xiàn)飛出情況，則需將電機支座固定螺釘擰松，將兩電機的軸線調(diào)整平行后再 擰緊螺釘，裝帶實驗。五、思考題：帶傳動的彈性滑動和打滑有何不同？產(chǎn)生的原因是什么？實驗三軸系結(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)計、滾動軸承組合設(shè)計的基本方法。二、實驗設(shè)備及儀器JDI-A型創(chuàng)意組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗箱；測量及繪圖工具三、實驗內(nèi)容設(shè)計圓柱齒輪、圓錐齒輪和蝸桿軸系的結(jié)構(gòu)。1、

14、每組自行選擇實驗內(nèi)容實驗 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2中高-3大直齒輪中低4重中5小斜齒輪輕中6中高-L-rfl-*7大斜齒輪中中*a-1/8重低-T>|9小錐齒輪輕低錐齒輪軸8210中高錐齒輪與軸 分開11蝸桿輕低發(fā)熱量小L4 rflyz 1712重中發(fā)熱量大2、進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與滾動軸承組合設(shè)計根據(jù)實驗題號的要求， 進行軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計， 解決軸承類型選擇， 軸上零件定位固 定，軸承安裝與調(diào)節(jié)等問題。3、繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖四、實驗步驟1、明確實驗內(nèi)容，理解設(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 （參看數(shù)材有關(guān)章節(jié) ）。3、構(gòu)思軸系結(jié)

15、構(gòu)方案（1）根據(jù)齒輪類型選擇滾動軸承型號 ;（2）確定支承軸向固定方式 （兩端固定 : 一端固定、一端游動 ）;（3）根據(jù)齒輪圓周速度 （高、中、低 ）確定軸承潤滑方式 （脂潤滑、油潤滑 ）;（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)整等問題4、組裝軸系部件根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)方案， 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)是否正確。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)，繪

16、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 （如交承跨距、齒輪直徑與寬度、主要配合尺寸 ）。實驗四 滾動軸承性能測試分析實驗一、實驗?zāi)康?. 了解在總軸向和徑向載荷作用下，滾動軸承徑向載荷分布及變化情況，特別是 軸向載荷對滾動軸承徑向載荷分布的影響；2. 了解滾動軸承元件上的載荷隨時間的變化情況， 掌握滾動軸承元件上載荷波動 特性；3. 通過測試并計算滾動軸承組內(nèi)部軸向載荷、軸向載荷和總軸向載荷，使學(xué)生滾 動軸承組合設(shè)計計算方法。二、實驗設(shè)備及儀器GZ-50A 雙控滾動軸承性能測試分析實驗臺，計算機三、實驗要求1.每 2 人一組，每人一份實驗報告；2.實驗前選定好滾動軸承綜合性能測試分析實驗方案，寫出預(yù)習(xí)報告；3. 實驗后，整理實驗臺“物還原位” 。四、實驗原理1.左、右滾動軸承座可軸向移動，各裝有軸向載荷傳感器，可通過電腦或數(shù)顯測 試并計算單個滾動軸承軸向載荷與總軸向載荷的關(guān)系；2.左、右滾動軸承各裝有 16 個徑向載荷傳感器，可