机械设计试验指导书

上海百睿机电设备有限公司–

机械设计试验指导书

第一次机械设计结构展示与分析

一、实验目的

1.了解常用机械传动的类型、工作原理、组成结构及失效形式；

2.了解轴系零部件的类型、组成结构及失效形式；

3.了解常用的润滑剂及密封装置；

4.了解常用紧固联接件的类型；

5.通过对机械零部件及机械结构及装配的展示与分析，增加对其直观认识。

二、实验设备

机构模型；典型机械零件实物；若干不同类型的机器。

三、实验内容、步骤

在实验室要认识的典型机械零件主要有螺纹联接件、齿轮、轴、轴承、弹簧，具体内容如下：

1.各种类型的螺纹联接实物，各种类型的螺栓、螺母及垫圈实物，螺纹联接的失效实物，各种类型的键、销实物，各种类型的键、销失效实物，各种类型的焊接、铆接实物；

2.各种类型及各种材质的齿轮、齿轮加工刀具、蜗轮蜗杆、带、带轮、链条、链轮、螺旋传动的零部件实物，失效零件实物；

3.各种类型的轴、轴承实物，轴上零件的轴向固定和周向固定实物，轴瓦和轴承衬实物，轴承、轴、轴瓦失效实物；

4.各种类型的弹簧和弹簧失效实物，各种联轴器、离合器实物模型。

四、注意事项

注意保护零件陈列柜中的零件。

五、实验作业

1.请回答在实验室所见到的零部件如螺栓、键、销、弹簧、滚动轴承、联轴器、离合器各

有哪些类型？

2.请举出螺栓、键、齿轮、滚动轴承的一种使用情况以及相应的失效形式。

六、问题思考

1.传动带按截面形式分哪几种？带传动有哪几种失效形式？

2.传动链有哪几种？链传动的主要失效形式有哪些？

3.齿轮传动有哪些类型？各有何特点？齿轮的失效形式主要有哪几种？

4.蜗杆传动的主要类型有哪几种？蜗杆传动的主要失效形式有哪几种？

5.轴按承载情况分为哪几种？轴常见的失效形式有哪些？

6.联轴器与离合器各分为哪几类？各满足哪些基本要求？

7.弹簧的主要类型和功用是什么？

8.可拆卸联接和不可拆卸联接的主要类型有哪些？

9.零件和构件的本质区别是什么？

常用带传动效率测试分析实验台

一、 实验目的

1．了解实验台的结构及工作原理，了解机械的转矩、转速等机械参数的测量手段。

2．观察带传动的弹性滑动和打滑现象，加深对带传动工作原理和设计准则的理解。

3．通过对滑动曲线（ε —F 曲线）和效率曲线（η—F 曲线）的测定和分析，深刻认识带传动特性、承载能力、效率及其影响因素。

二、 实验原理

带传动是靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。因此，带传动需以一定的预紧力F0紧套在两个带轮上，使带与带轮的接触面上产生正压力。工作时，由于带与轮面间的摩擦力作用，使带传动的紧边拉力F1和松边拉力 F2不等，两者之差F=F1-F2, 即为带的有效拉力，它等于带沿带轮的接触弧上摩擦力的总和Ff 。在一定条件下，摩擦力有一极限值，如果工作载荷超过极限值，带就在轮面上打滑，传动不能正常工作。预紧力F0愈大，带传动的传动能力愈大。

由于带是弹性体，受力不同时带的弹性变形不等。紧边拉力大，相应的伸长变形量也大。在主动轮上，当带从紧边转到松边时，拉力逐渐降低，带的弹性变形逐渐变小而回缩，带的运动滞后于带轮。也就是说，带与带轮之间产生了相对滑动。而在从动轮上，带从松边转到紧边时，带所受到的拉力逐渐增加，带的弹性变形量也随之增大，带微微向前伸长，带的运动超前于带轮。带与带轮间同样也发生相对滑动。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮之间的滑动，称为弹性滑动。这种弹性滑动在带传动中是不可避免的，其结果是使从动带轮的圆周速度低于主动轮的圆周速度，使传动比不准确，并引起带传动效率的降低以及带本身的磨损。

带传动中滑动的程度用滑动率表示，其表达式为

%100)1(1

122121⨯-=-=

n D n

D v v v ε （1）

式中 v1、v2——分别为主动轮、从动轮的圆周速度，单位：m/s ； n1、n2——分别为主动轮、从动轮的转速，r/min ； D1、D2——分别为主动轮、从动轮的直径，mm 。

图2-1 带传动的滑动曲线和效率曲线

1-滑动曲线2-效率曲线

如图2-1所示，带传动的滑动（曲线1）随着带的有效拉力F的增大而增大，表示这种关系的曲线称为滑动曲线。当有效拉力F小于临界点F'点时，滑动率与有效拉力F成线性关系，带处于弹性滑动工作状态；当有效拉力F超过临界点F'点以后，滑动率急剧上升，带处于弹性滑动与打滑同时存在的工作状态。

当有效拉力等于Fmax时，滑动率近于直线上升，带处于完全打滑的工作状态。

图中曲线2为带传动的效率曲线，即表示带传动效率η与有效拉力F之间关系的曲线。当有效拉力增加时，传动效率逐渐提高，当有效拉力F超过临界点F'点以后，传动效率急剧下降。

带传动最合理的状态，应使有效拉力F等于或稍小于临界点F'，这时带传动的效率最高，滑动率ε =1% ~ 2%，并且还有余力负担短时间（如启动时）的过载。

三、实验台的结构与工作原理

本实验的设备是带传动实验台。该实验台由主机和测量系统两大部分组成，如图3-1所示。

主机主要由两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机，原动机由直流调速电路供给电枢以不同的端电压，可实现无级调速。

主、从带轮分别装在原动机和发电机的转子轴上，实验用的平带套在两带轮上。

图3-1实验台

1.从动电机（发电机）

2.灯泡(负载加载装置)5. 砝码 4.电动机及主动带轮

3.操控面板

带传动的加载装置是在直流发电机的输出电路上，并联了4个60瓦的灯泡作负载。调节加载旋钮，控制发电机输出电压，即减少负载电阻（减小了总电阻），由于发电机的输出功率为P=U 2/R, 因此减少负载电阻后使得发电机负载增加，电枢电流增大，电磁转矩增大，即发电机的负载转矩的增大，实现了改变带传动输出转矩的作用,即带的受力增大，两边拉力差也增大，带的弹性滑动逐步增加。当带传递的载荷刚好达到所能传递的最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续增加时则完全打滑。

原动机装在滑动底板上，可沿底板滑动，与牵引钢丝绳、定滑轮和砝码2一起组成带传动的预紧力形成机构。通过改变砝码的质量，使钢丝绳拉动滑动底板，即可设定带传动的预紧力。

1． 测量系统

测量系统由光电测速装置和电机的测扭矩装置组成。 (1) 转速的测定

在主动轮和从动轮的轴上分别安装一光电编码盘，在编码盘外圈开有凹槽，在凹槽一侧固定有光电传感器，并使传感器的测头卡住编码盘。带轮转动时，传感器输出脉冲通过测试系统计算就可在液晶上直接读出主动带轮转速n1和从动轮转速n2。因带轮直径D 1＝D 2，可以得出滑动率ε 的计算公式

%100)1(1

2

11122121⨯-=-=-=

n n n n D n D v v v ε （2） （2）扭矩及效率的测定

主动轮的扭矩T1和从动轮的扭矩T2均通过电机外壳来测定。电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中。并可绕与转子相重合的轴线摆动。当电动机启动和发电机加上负载后，由于定子磁场和转子磁场的相互作用，电动机