機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

PAGEPAGE1機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書姓名學(xué)號(hào)班級(jí)燕山大學(xué)機(jī)械學(xué)實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)一螺拴聯(lián)接實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)使我們對(duì)螺栓聯(lián)接的聯(lián)接件與被聯(lián)接件的變形協(xié)調(diào)關(guān)系有更深入的了解。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以了解一般的機(jī)械量的測(cè)量方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量螺栓聯(lián)接在預(yù)緊力與工作載荷作用下，聯(lián)接件與被聯(lián)接件的變形量。

2、求出螺栓的預(yù)緊力、工作載荷及剩余預(yù)緊力和總拉力。3、繪制螺栓聯(lián)接的受力變形圖。4、帶計(jì)算器、直尺、鉛筆等當(dāng)堂完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)及工作原理1、聯(lián)接件部分；參看圖l—l，聯(lián)接部分由M16螺栓l、螺母2、墊片3組成。2、被聯(lián)接部分：該部分由上板14、側(cè)板13、下板12構(gòu)成，為了便于測(cè)量，將側(cè)板制成八角環(huán)形狀，使其易于變形。八角環(huán)中部，設(shè)有圓錐形孔，當(dāng)在圓錐形孔中加入或去掉一特制錐塞時(shí)，就可以改變力流的路線，從而達(dá)到改變被聯(lián)接件剛度的目的。去掉錐塞被聯(lián)接件的剛度變小，加入錐塞被聯(lián)接件的剛度增大。上板和下板設(shè)計(jì)成即寬又厚的形狀，因此該件可以認(rèn)為是受力不發(fā)生變形的大剛度元件。3、加載部分：螺栓上的工作載荷是由蝸桿9帶動(dòng)蝸輪(凸輪)10通過(guò)挺桿ll、壓縮彈簧5施加，挺桿的行程為15mm，工作載荷F的大小與彈簧的剛度有關(guān)，蝸桿上裝有手輪7，實(shí)驗(yàn)時(shí)只要轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，即能實(shí)現(xiàn)加載。4、測(cè)量部分：螺栓和被聯(lián)接件的變形的測(cè)量，是借助于兩塊千分表（精度0.001mm）15、16來(lái)完成，它們通過(guò)一支撐桿固定在下板12上，分別顯示被聯(lián)接件的壓縮變形和螺栓的拉伸變形量。所加的預(yù)緊力和螺栓的總拉力，可根據(jù)測(cè)量的變形量計(jì)算得到。

四、實(shí)驗(yàn)參數(shù)與計(jì)算公式

1、被測(cè)試的參數(shù)名稱材料彈性模量計(jì)算截面積附注M16螺栓452.06×105N/mm2200mm2側(cè)板452.06×105N/mm22、螺栓上軸向載荷與千分表讀數(shù)的關(guān)系：

F*=(N)

式中：

S1—千分表讀數(shù)（μm），螺栓的變形量

A—螺栓截面積（mm2），實(shí)心螺栓A=200mm2

E—材料的彈性模量，E=2.06×105N/mm2

—螺栓的工作長(zhǎng)度，=160mm

五、實(shí)驗(yàn)步驟

1、松開螺母2，搖動(dòng)手柄7，使挺桿位于最下方。

2、用手輕輕擰動(dòng)螺母2，手感到有輕微阻力即可。調(diào)整千分表15、16,使其指針對(duì)“0”(轉(zhuǎn)動(dòng)千分表外殼調(diào)整)。

3、預(yù)緊：用板手?jǐn)Q緊螺母2（使螺栓伸長(zhǎng)量為30～50μm為宜）記錄兩個(gè)千分表的讀數(shù)。

4、加工作載荷，搖動(dòng)手柄7，使挺桿上升，壓縮彈簧，把工作載荷F加于螺栓上。在挺桿到達(dá)最上方時(shí)，記錄兩個(gè)千分表讀數(shù)，同時(shí)觀察螺栓的伸長(zhǎng)量與被聯(lián)接件的變形恢復(fù)量的關(guān)系。

5、上述四步驟再重復(fù)三次，共記錄四組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從測(cè)得的四組數(shù)據(jù)中選擇Δs1、Δs2相等或最相近的一組，繪出螺栓聯(lián)接的受力變形圖。

圖1—1實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖圖1—1實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖實(shí)驗(yàn)二帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定V帶（三角帶）傳動(dòng)的滑動(dòng)曲線和效率曲線，并確定單根V帶（三角帶）能夠傳遞的功率。2、觀察帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與打滑現(xiàn)象，加深對(duì)帶傳動(dòng)工作原理和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的理解。3、掌握轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的基本測(cè)量方法。

二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備由實(shí)驗(yàn)臺(tái)主機(jī)和控制箱兩部分組成。1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造及工作原理

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)見圖2-1，圖中1和2為三相異步電機(jī)，通過(guò)被試帶相連，其中電機(jī)l作為主動(dòng)，電機(jī)2為從動(dòng)，兩臺(tái)電機(jī)分別由一對(duì)滾動(dòng)軸承支撐而被吊架起來(lái)，便于測(cè)定電機(jī)的工作轉(zhuǎn)矩。電機(jī)1的支撐架固定在機(jī)架上，電機(jī)2的支架則可沿機(jī)

圖2—1實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)原理圖

架導(dǎo)軌移動(dòng)，以保持初拉力不變并可滿足不同中心距的要求，并可以忽略摩擦力對(duì)初拉力的影響。

電機(jī)的轉(zhuǎn)矩的測(cè)量采用杠桿測(cè)矩裝置。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子上作用電磁力矩時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)帶輪工作，即表現(xiàn)為工作轉(zhuǎn)矩，同時(shí)機(jī)殼(定子)受到該轉(zhuǎn)矩的反作用使機(jī)殼翻轉(zhuǎn)，只要將機(jī)殼翻轉(zhuǎn)力矩測(cè)出，就知道了工作轉(zhuǎn)矩，為了測(cè)出轉(zhuǎn)矩，在兩臺(tái)電機(jī)上都裝有杠桿，兩臺(tái)電機(jī)底座下均裝有配重鐵。測(cè)量時(shí)，首先將機(jī)殼在靜止時(shí)把杠桿上的游砣放在零點(diǎn)處，利用電機(jī)配重和杠桿上的平衡砣，(平衡砣上裝有準(zhǔn)泡，可以準(zhǔn)確確定杠桿的平衡位置)使電機(jī)平衡，加載以后，機(jī)殼受力矩作用產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)，此時(shí)移動(dòng)游砣，移動(dòng)距離為a1(a2)，或同時(shí)增加祛碼w1(w2)的重量，使電機(jī)重新取得平衡，游砣重0.156Kg，故知電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加載原理如下：

兩臺(tái)相同型號(hào)的三相異步電機(jī)并聯(lián)于電網(wǎng)，設(shè)計(jì)時(shí)，使兩電機(jī)的轉(zhuǎn)向相同(逆時(shí)針方向)，且使電機(jī)l上的帶輪直徑D1大于電機(jī)2上的帶輪直徑D2，這樣電機(jī)l的轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速。運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)1所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩M1與轉(zhuǎn)向n1相同，它將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，通過(guò)帶傳動(dòng)迫使電機(jī)2高于同步轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，由此電機(jī)2的轉(zhuǎn)差率，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向隨之改變，因而在轉(zhuǎn)子中的感應(yīng)電勢(shì)及電流都改變方向，電機(jī)2所產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩M2與轉(zhuǎn)向n2相反，

成為一阻力矩，與M1方向相反，此時(shí)電機(jī)2處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)運(yùn)行，它將由帶傳動(dòng)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能并反饋給電網(wǎng)，節(jié)省了實(shí)驗(yàn)所需的電能，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)用了兩只三相調(diào)壓器，調(diào)壓器1用于調(diào)節(jié)電機(jī)1的電壓，使主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速n1保持為常量；而調(diào)壓器2用于調(diào)節(jié)電機(jī)2的電壓，電機(jī)軸產(chǎn)生扭矩變化即改變M2，從而改變了加于帶上的載荷。圖2—圖2—2兩臺(tái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量采用光電測(cè)速。光電測(cè)速儀由光電傳感器和數(shù)字顯示儀組成。在電機(jī)軸上固定一測(cè)速盤，測(cè)速盤上做出亮區(qū)和暗區(qū)見圖2—2，讓它每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)射出一定數(shù)目的光信號(hào)(60個(gè))傳感器將光信號(hào)變換成電脈沖，顯示儀用數(shù)字顯示一定取樣時(shí)間(1秒)內(nèi)信號(hào)的個(gè)數(shù)，即為每分鐘轉(zhuǎn)速。3、實(shí)驗(yàn)步驟

(1)、將被試V帶(三角帶)取下，使杠桿上的游砣放在零點(diǎn)處，利用機(jī)殼配重和杠桿上的平衡砣使電機(jī)平衡，然后裝上V帶（三角帶）。(2)、施加適當(dāng)?shù)某趵Γ緦?shí)驗(yàn)取100N。(3)、旋動(dòng)調(diào)壓器1起動(dòng)電機(jī)1，在起動(dòng)前，兩只調(diào)壓器指針都調(diào)為零，使電機(jī)在空載下起動(dòng)，以減少起動(dòng)電流。使，這時(shí)記下空載的兩電機(jī)轉(zhuǎn)速n10和n20。(4)、旋動(dòng)調(diào)壓器2，逐級(jí)加載，每次可增加25V左右，每加載一次同時(shí)旋動(dòng)調(diào)壓器1使電機(jī)1的轉(zhuǎn)速恒定()。然后平衡杠桿，記錄數(shù)據(jù)、，、、。

(5)、繼續(xù)加載，皮帶打滑，電機(jī)1轉(zhuǎn)速基本不下降時(shí)停止。(6)、整理數(shù)據(jù)，寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。4、實(shí)驗(yàn)基本參數(shù)(1)、帶的型號(hào)和長(zhǎng)度：Z型V帶（0型三角帶），(2)、帶輪直徑：，，。(3)、帶的線速度：(4)、張緊形式：自動(dòng)張緊。(5)、初拉力：100N(6)、裁荷性質(zhì)：平穩(wěn)5、數(shù)據(jù)處理計(jì)算每一級(jí)載荷下的：其中；；注：計(jì)算時(shí)，由于D1，D2難于測(cè)準(zhǔn)，可以用空載時(shí)的速比代替。項(xiàng)目

測(cè)點(diǎn)測(cè)定數(shù)據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)mmKgmmKgrpmKg·mmKg·mm%%N空載n10=n20=123456789101112131415實(shí)驗(yàn)三軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜げ⒄莆蛰S系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中有關(guān)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)的基本方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、組合式軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)箱。實(shí)驗(yàn)箱提供能進(jìn)行減速器圓柱齒輪軸系，小圓錐齒輪軸系及蝸桿軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的全套零件。2、繪圖工具鉛筆、三角板等。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與要求1、指導(dǎo)教師根據(jù)下表選擇性安排每組的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容(實(shí)驗(yàn)題號(hào))。2、進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與滾動(dòng)軸承組合設(shè)計(jì)。每組學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)題號(hào)的要求，進(jìn)行軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，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)、潤(rùn)滑及密封等問(wèn)題。3、繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。4、每人編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告一份。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、明確實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，理解設(shè)計(jì)要求。2、復(fù)習(xí)有關(guān)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與軸承組合設(shè)計(jì)的內(nèi)容與方法(參看教材有關(guān)章節(jié))。3、構(gòu)思軸系結(jié)構(gòu)方案(1)根據(jù)齒輪類型選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)。(2)確定支承軸向固定方式(兩端固定；一端固定、一端游動(dòng))。(3)根據(jù)齒輪圓周速度(高、中、低)確定軸承潤(rùn)滑方式(脂潤(rùn)滑、油潤(rùn)滑)。(4)選擇軸承端蓋形式(凸緣式、嵌入式)并考慮透蓋處密封方式(氈圈、皮碗、油溝等)。(5)考慮軸上零件的定位與固定，軸承間隙調(diào)整等問(wèn)題。(6)繪制軸系結(jié)構(gòu)方案示意圖。4、組裝軸系部件根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)方案，從實(shí)驗(yàn)箱中選取合適零件并組裝成軸系部件、檢查所設(shè)計(jì)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、將所有零件放入實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)的規(guī)定位置。7、寫出實(shí)驗(yàn)報(bào)告。附：