机械设计基础实验指导书(精)
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《机械设计基础》
实
验
指
导
书
《机械设计基础》课题组编
景德镇陶瓷学院机电学院机设教研室
2006年5月
实验一:机构和机械传动的陈列演示
实验二、低碳钢拉伸时力学性能的测定
实验三、平面机构运动简图测绘
实验四、渐开线齿wk.baidu.com的范成实验
实验五、减速器的拆装
实验六、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定
实验七、轴系结构组合设计
实验八、机械传动测试实验
实验九、回转体动平衡实验
实验一:机构和机械传动的陈列演示
一、实验目的
1、“机械基础”是高校工科有关专业的一门重要的技术基础课,主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法,是一门实践性很强的课程。学生在学习这门课程中必须做到理论联系实际。通过本实验学生可以初步了解机构及机械零件的组成,建立一定的工程背景知识。
①弹性阶段是指拉伸图上的OA ′段。在弹性阶段,存在一比例极限点A ,对应的应力为比例极限p σ,此部分载荷与变形是成比例的,材料的弹性模量E
应
在此范围内测定。
②屈服阶段对应拉伸图上的BC段。在低碳钢的拉伸曲线上,当载荷增加到一定数值时出现的锯齿现象。屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点。低碳钢材料存在上屈服点和下屈服点,不加说明,一般都是指下屈服点。上屈服点对应拉伸图中的B点,记为F SU ,即试件发生屈服而力首次下降前的最大力值。下屈服点记为F SL ,是指不计初始瞬时效应的屈服阶段中的最小力值。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志。
2、观看通用零部件。因每种零部件上都有说明。所以这一部分可以采取教师介绍的方法和同学自己观看的办法,让学生初步了解各种通用零部件的结构特点及用处。
三、实验设备
模型陈列柜,分机械原理部分和机械设计部分。
机械原理部分有:
第一柜:机器的组成及特征;第二柜:平面连杆机构;第三柜:平面连杆机构的应用;第四柜:齿轮的基本参数;第五柜:齿轮机构;第六柜:凸轮机构;第七柜:组合机构;第八柜:周转轮系功用;第九柜:停歇和间歇运动机构;第十柜:空间机构
b σ=F b
/A (2.2
④缩颈阶段对应于拉伸图的DE段。载荷达到最大值后,由于材料本身存在缺陷,于是均匀变形转化为集中变形,导致形成缩颈。缩颈阶段,承载面积急剧减小,试件承受的载荷也不断下降,直至断裂。断裂后,试件的弹性变形消失,塑性变形则永久保留在破断的试件上。材料的塑性性能通常用试件断后残留的变形来衡量。轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率和断面收缩率来表示。
2、通过本实验使学生更具体的了解本课程的具体内容,初步了解平面机构和机械传动及通用零部件结构特点、组成、运动和传动特点。
3、增加学生的感性认识,培养他们对机械基础课程学习的兴趣,使学生对于学习本科程的具体内容及学习方法做到心中有数。
二、实验步骤
1、实验室有两种模型陈列柜:一组为机械原理部分,另一组为机械设计部分。首先让同学观看机械原理部分(平面机构的结构、组成、运动特点,然后观看机械传动部分。实验时让平面机构和机械传动动起来,老师对每一部分进行介绍。
图2-1圆形拉伸试件图2-2低碳钢的拉伸曲线
三、实验原理及方法
将试件安装于试验机的夹头内,之后匀速缓慢加载(加载速度对力学性能是有影响的,速度越快,所测的强度值就越高,直至将试件拉断。低碳钢试件在静拉伸试验中,通常可直接得到拉伸曲线,即F -△L曲线,如实2-2图所示。用准确的拉伸曲线可直接换算出应力应变σε-曲线。观察拉伸曲线可见试件依次经过弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段等四个阶段,其中前三个阶段是均匀变形的。
机械设计部分有:
第十一柜:机座及箱体;第十二柜:润滑与密封;第十三柜:齿轮传动;第十四柜:滑动轴承;第十五柜:滚动轴承;第十六柜:轴的类型及轴上零件应用;第十七柜:联轴器;第十八柜:轴的典型结构及轴上零件固定方法;第十九柜:铆接、焊接、胶接、过盈配合;第二十柜:离合器;第二十一柜:常用标准件及键联接
实验二、低碳钢拉伸时力学性能的测定
一、
实验目的
1、观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
2、测定低碳钢的屈服极限(屈服点σs ,强度极限(抗拉强度σb ,断后伸长率δ和断面收缩率ψ。二、
实验设备及工具
a WE型液压式万能试验机; b SH-350试样分划器; c游标卡尺;
d低碳钢长试样(l =100mm ,d=10mm。拉伸试件按国标GB/T 6397—1986制作。如图2-1所示,拉伸试件采用哑铃状,由工作部分、圆弧过渡部分和夹持部分组成。若以L表示试件工作部分标距,d表示试件直径,则拉伸试件有短试件(L =5d和长试件(L =10d两种。本试验采用长试件。
塑性材料缩颈部分的变形在总变形中占很大比例,研究表明,低碳钢试件缩颈部分的变形占塑性变形的80%左右。测定断后伸长率时,缩颈部分及其影响区的塑性变形都包含在内,这就要求断口位置到最邻近的标距端线的距离不小于L /3,此时可直接测量试件标距两端的距离得到L 1。否则就要用移位法(见⑥使断口居于标距的中央附近。若断口落在标距之外则试验无效。
第二十二柜:常用标准件及螺纹联接;第二十三柜:键、销及其联接;第二十四柜:常用标准件及螺旋传动;第二十五柜:典型滚动轴承的组合设计;第二十六柜:齿轮与蜗杆结构;第二十七柜:带传动;第二十八柜:带的张紧装置及初拉力控制;第二十九柜:链传动;第三十柜:弹簧。
四、实验要求
2、记录不少于三个所参观的零件并以任一标准件为例,谈谈对其认识。
/A (2.1 ③强化阶段对应于拉伸图中的CD段。变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。这也表明材料要继续变形,就要不断增加载荷。在强化阶段如果卸载,
弹性变形会随之消失,塑性变形将会永久保留下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后重新加载时,加载线仍与弹性阶段平行。重新加载后,材料的比例极限明显提高,而塑性性能会相应下降。这种现象称之为形变硬化或冷作硬化。冷作硬化是金属材料的宝贵性质之一。工程中利用冷作硬化工艺的例子很多,如挤压、冷拔、喷丸等。D点是拉伸曲线的最高点,载荷为F b ,对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限,记为b σ,
一般通过指针法或图示法来确定屈服点,综合起来具体做法可概括为:当屈服出现一对峰谷时,则对应于谷低点的位置就是屈服点;当屈服阶段出现多个波动峰谷时,则除去第一个谷值后所余最小谷值点就是屈服点。用上述方法测得屈服载荷,然后计算出屈服点、下屈服点和上屈服点:
s σ=F S /A ,SL σ=F SL /A ,SU σ=F SU
实
验
指
导
书
《机械设计基础》课题组编
景德镇陶瓷学院机电学院机设教研室
2006年5月
实验一:机构和机械传动的陈列演示
实验二、低碳钢拉伸时力学性能的测定
实验三、平面机构运动简图测绘
实验四、渐开线齿wk.baidu.com的范成实验
实验五、减速器的拆装
实验六、渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定
实验七、轴系结构组合设计
实验八、机械传动测试实验
实验九、回转体动平衡实验
实验一:机构和机械传动的陈列演示
一、实验目的
1、“机械基础”是高校工科有关专业的一门重要的技术基础课,主要研究机械中的常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法,是一门实践性很强的课程。学生在学习这门课程中必须做到理论联系实际。通过本实验学生可以初步了解机构及机械零件的组成,建立一定的工程背景知识。
①弹性阶段是指拉伸图上的OA ′段。在弹性阶段,存在一比例极限点A ,对应的应力为比例极限p σ,此部分载荷与变形是成比例的,材料的弹性模量E
应
在此范围内测定。
②屈服阶段对应拉伸图上的BC段。在低碳钢的拉伸曲线上,当载荷增加到一定数值时出现的锯齿现象。屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点。低碳钢材料存在上屈服点和下屈服点,不加说明,一般都是指下屈服点。上屈服点对应拉伸图中的B点,记为F SU ,即试件发生屈服而力首次下降前的最大力值。下屈服点记为F SL ,是指不计初始瞬时效应的屈服阶段中的最小力值。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志。
2、观看通用零部件。因每种零部件上都有说明。所以这一部分可以采取教师介绍的方法和同学自己观看的办法,让学生初步了解各种通用零部件的结构特点及用处。
三、实验设备
模型陈列柜,分机械原理部分和机械设计部分。
机械原理部分有:
第一柜:机器的组成及特征;第二柜:平面连杆机构;第三柜:平面连杆机构的应用;第四柜:齿轮的基本参数;第五柜:齿轮机构;第六柜:凸轮机构;第七柜:组合机构;第八柜:周转轮系功用;第九柜:停歇和间歇运动机构;第十柜:空间机构
b σ=F b
/A (2.2
④缩颈阶段对应于拉伸图的DE段。载荷达到最大值后,由于材料本身存在缺陷,于是均匀变形转化为集中变形,导致形成缩颈。缩颈阶段,承载面积急剧减小,试件承受的载荷也不断下降,直至断裂。断裂后,试件的弹性变形消失,塑性变形则永久保留在破断的试件上。材料的塑性性能通常用试件断后残留的变形来衡量。轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率和断面收缩率来表示。
2、通过本实验使学生更具体的了解本课程的具体内容,初步了解平面机构和机械传动及通用零部件结构特点、组成、运动和传动特点。
3、增加学生的感性认识,培养他们对机械基础课程学习的兴趣,使学生对于学习本科程的具体内容及学习方法做到心中有数。
二、实验步骤
1、实验室有两种模型陈列柜:一组为机械原理部分,另一组为机械设计部分。首先让同学观看机械原理部分(平面机构的结构、组成、运动特点,然后观看机械传动部分。实验时让平面机构和机械传动动起来,老师对每一部分进行介绍。
图2-1圆形拉伸试件图2-2低碳钢的拉伸曲线
三、实验原理及方法
将试件安装于试验机的夹头内,之后匀速缓慢加载(加载速度对力学性能是有影响的,速度越快,所测的强度值就越高,直至将试件拉断。低碳钢试件在静拉伸试验中,通常可直接得到拉伸曲线,即F -△L曲线,如实2-2图所示。用准确的拉伸曲线可直接换算出应力应变σε-曲线。观察拉伸曲线可见试件依次经过弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段等四个阶段,其中前三个阶段是均匀变形的。
机械设计部分有:
第十一柜:机座及箱体;第十二柜:润滑与密封;第十三柜:齿轮传动;第十四柜:滑动轴承;第十五柜:滚动轴承;第十六柜:轴的类型及轴上零件应用;第十七柜:联轴器;第十八柜:轴的典型结构及轴上零件固定方法;第十九柜:铆接、焊接、胶接、过盈配合;第二十柜:离合器;第二十一柜:常用标准件及键联接
实验二、低碳钢拉伸时力学性能的测定
一、
实验目的
1、观察低碳钢拉伸过程中的弹性、屈服、强化、颈缩、断裂等物理现象。
2、测定低碳钢的屈服极限(屈服点σs ,强度极限(抗拉强度σb ,断后伸长率δ和断面收缩率ψ。二、
实验设备及工具
a WE型液压式万能试验机; b SH-350试样分划器; c游标卡尺;
d低碳钢长试样(l =100mm ,d=10mm。拉伸试件按国标GB/T 6397—1986制作。如图2-1所示,拉伸试件采用哑铃状,由工作部分、圆弧过渡部分和夹持部分组成。若以L表示试件工作部分标距,d表示试件直径,则拉伸试件有短试件(L =5d和长试件(L =10d两种。本试验采用长试件。
塑性材料缩颈部分的变形在总变形中占很大比例,研究表明,低碳钢试件缩颈部分的变形占塑性变形的80%左右。测定断后伸长率时,缩颈部分及其影响区的塑性变形都包含在内,这就要求断口位置到最邻近的标距端线的距离不小于L /3,此时可直接测量试件标距两端的距离得到L 1。否则就要用移位法(见⑥使断口居于标距的中央附近。若断口落在标距之外则试验无效。
第二十二柜:常用标准件及螺纹联接;第二十三柜:键、销及其联接;第二十四柜:常用标准件及螺旋传动;第二十五柜:典型滚动轴承的组合设计;第二十六柜:齿轮与蜗杆结构;第二十七柜:带传动;第二十八柜:带的张紧装置及初拉力控制;第二十九柜:链传动;第三十柜:弹簧。
四、实验要求
2、记录不少于三个所参观的零件并以任一标准件为例,谈谈对其认识。
/A (2.1 ③强化阶段对应于拉伸图中的CD段。变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。这也表明材料要继续变形,就要不断增加载荷。在强化阶段如果卸载,
弹性变形会随之消失,塑性变形将会永久保留下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后重新加载时,加载线仍与弹性阶段平行。重新加载后,材料的比例极限明显提高,而塑性性能会相应下降。这种现象称之为形变硬化或冷作硬化。冷作硬化是金属材料的宝贵性质之一。工程中利用冷作硬化工艺的例子很多,如挤压、冷拔、喷丸等。D点是拉伸曲线的最高点,载荷为F b ,对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限,记为b σ,
一般通过指针法或图示法来确定屈服点,综合起来具体做法可概括为:当屈服出现一对峰谷时,则对应于谷低点的位置就是屈服点;当屈服阶段出现多个波动峰谷时,则除去第一个谷值后所余最小谷值点就是屈服点。用上述方法测得屈服载荷,然后计算出屈服点、下屈服点和上屈服点:
s σ=F S /A ,SL σ=F SL /A ,SU σ=F SU