机械设计实验指导书(1)

1.机械结构
（1）主要由两台直流电机组成。其中一台作原动机，由可控硅整流装置供给电动机电枢以不同的端压，实现无级调速；另一台则作为负载的发电机。
（2）两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1（主动电机力矩）、T2（从动电机力矩）迫使拉钩作用于拉力传感器（13），传感器输出的电信号正比于T1、T2的原始信号。
机械设计实验指导书
贺俊林冯晚平编著
机械设计制造及其自动化
农业机械化及其自动化专业用
山西农业大学工程技术学院
机械原理与零件实验室
2008年
目 录
实验一、减速器拆装实验……………………………………2
实验二、轴系结构设计实验…………………………………6
实验三、齿轮结构设计实验…………………………………9
实验四、带传动实验………………………………………12
试验机编号：班级：
一、实验目的
二、实验内容
三、实验结果
1.主要零件尺寸表：
名称
尺 寸
齿轮
齿数：
齿形：
计算模数：
轴
与轴承配合处直径：
与齿轮配合处直径：
轴承
型号：
内径：
轴承盖
宽度：
外径：
内径：
2.绘制所组装的传动图。
3.轴系结构设计说明（说明轴上零件的定位固定，滚动轴承的安装、调整、润滑与密封方法）
实验成绩
数据
中心距
af
机座凸缘壁厚
b1
as
箱盖上筋板厚度
m1
中心高
H
箱座下筋板厚度
m
箱盖上凸台厚度
h
大齿轮顶圆与箱体壁间距
Δ1
箱座下凸台厚度
h1
大齿轮顶圆与箱体底壁间距
Δ
机盖凸缘壁厚
b
齿轮端面与箱内壁距离
Δ2
箱盖壁厚
δ1
箱座壁厚
δ2
地脚螺钉数目
ｎ
轴承旁联接螺栓距离
S
三、简述下列问题：
1.减速器传动示意图。
2.试述你所拆装的减速器中轴承的轴向是如何固定的？
（3）两台电机的转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形槽中，由此可获得必需的转速信号。
（4）原动机的机座设计成浮动结构，与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成带传动预拉力形成机构，改变砝码大小，即可准确地预定带传动的预拉力F0。
2.操作部分
操作部分主要集中在机台正面的面板
图2面板布置图
在机台背面备的微机RS232接口、主动轮转矩及被动轮转矩调零旋钮等，其布置情况如下图
b、仔细观察箱体内各零部件的结构和位置，并分析回答后面思考题内容。
c、测量实验内容所要求的尺寸。
d、卸下轴承盖，将轴和轴上零件一起从箱内取出，按合理顺序拆卸轴上零件。
2.装配
按原样将减速器装配好，装配时按先内部后外部的合理顺序进行，装配轴套和滚动轴承时，应注意方向，注意滚动轴承的合理装拆方法，经指导教师检查合格后才能合上箱盖，注意退回启盖螺钉，并在装配上、下箱盖之间螺栓前应先安装好定位销，最后拧紧各个螺栓。
指导老师
年月日
实验三 齿轮结构设计实验
一、实验目的
1.了解齿轮传动的型式及其结构特点、传动性能。
2.了解齿侧间隙的调整、检测方法。
3.观察齿轮接触斑点，了解传动过程中齿轮的啮合情况。
4.了解齿轮的润滑方法。
二、实验设备与工具
1.设备：减速器一台
2.工具：游标卡尺、300钢尺一把，涂料、铅丝
三、实验内容
4.每人编写实验性报告一份。
四、实验步骤
1.明确实验内容，理解设计要求；
2.复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法；
3.构思轴系结构方案
（1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；
（2）确定支承轴向固定方式（两端固定；一端固定；一端游动）；
（3）选择端盖形式。并考虑透盖处密封方式；
（4）考虑轴上零件的定位与紧固，轴承间隙调整等问题；
一、实验目的
1.了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理特点。
2.了解齿轮传动效率的测试方法。
3.通过实验掌握齿轮传动的传动效率曲线。
二、实验设备及仪器（CLS—Ⅱ型齿轮试验台）
1、悬挂电机2、转矩传感器3、浮动联轴器
4、转速传感器5、定轴齿轮副6、刚性联轴器
7、悬挂齿轮箱8、砝码9、悬挂齿轮副
10、万向联轴器11、脉冲发生器
（5）绘制轴系结构方案示意图。
4.组装轴系部件
根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查所设计组装的轴系结构是否正确。
5.画轴系结构草图。
6.测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。
7.将所有零件放入实验箱内的规定位置，交还所借工具。
8.写出实验报告。
轴系结构设计实验报告
实验日期：年月日姓名：
（1）试验齿轮模数m=2
（2）齿数Z4=Z3=Z2=Z1=38
（3）速比I=1
（4）直流电机额定功率
（5）下流电机转速 ~1100r/Mimin
（6）最大封闭扭矩TB=15NM
（7）最大封闭功率PB=1.5KW
3．效率计算
（1）封闭功率流方向的确定
由图1（b）可知，试验台空载时，悬臂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上一定载荷之后（通常加载砝码是0.5kg以上），悬臂齿轮箱会产生一定角度的翻转，这时扭力轴将有一力矩T9作用于齿轮9（其方向为顺时针），万向节轴也有一力矩T9ˊ作用于齿轮9ˊ（其方向也为顺时针，如忽略磨擦T9=T9ˊ）。当电机顺时针方向以角速度W转动时，T9与ω的方向相同，T9ˊ与ωBiblioteka Baidu向相反，故这时齿轮9为主动轮、齿轮9ˊ为从动轮，同理轮5ˊ为主动轮、齿轮5为从动轮。封闭功率流方向如图1（a）所示，其大小为：
（5）轴承座和六种轴承压盖。
（6）一个箱体。
（8）卡尺、钢板尺等（用户自备）。
三、实验内容与要求
1.传动方案
2.进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计
每位学生自选或由教师指定一或几种齿轮传动组合方案，进行轴系结构设计，解决轴承类型选择、轴上零件定位紧固、轴承安装与调节、润滑及密封等问题。
3.绘制轴系结构传动图。
四、实验步骤
1.拆卸。
（1）仔细观察减速器外部各部分的结构，从各部分结构中观察分析回答后面思考题内容。
（2）用板手拆下观察孔盖板，考虑观察孔位置是否恰当，大小是否合适。
（3）拆卸箱盖
a、用扳手拆卸上，下箱体之间的连接螺栓、拆下定位销。将螺栓，螺钉、垫片、螺母和销钉放在盘中，以免丢失，然后拧动启盖螺钉使上下箱体分离，卸下箱盖。
1.电源插座4.被动力矩调零
2.被动力矩放大倍数调节5.主动力矩调零
3.主动力矩放大倍数调节6.RS—232接口
图3背面板布置图
三、实验步骤
1.施加带的初拉力
不同型号传动带需在不同预拉力F0的条件下进行试验；也可对同一型号传动带，采用不同的预拉力。试验不同预拉力对传动性能的影响，改变预拉力F0只需改变砝码8（图1）的大小。
4.结束实验
先将电机调速旋钮逆时针转至“关断”状态，并按“清零”键，显示指示灯全部熄灭，再关闭电源。
5.计算方法
滑动率的计算：
效率的计算：由发电机的输入功率P2与电动机输出功率P1可求出带传动的功率η。
电动机输出功率：
发电机的输入功率：
带传动效率：
带传动实验报告
实验日期：年月日姓名：
试验机编号：班级：
该功率流的大小决定于加载力矩和扭力轴的转速，而不是决定于电机。电机提供的功率仅为封闭传动中损耗功率，即
故
实验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系、小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件：
（1）五种齿轮副：直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、螺旋齿轮、锥齿轮、蜗轮蜗杆。
（2）两种轴承：五个单列向心轴承、二个单列圆锥滚子轴承。
（3）密封元件：毛毡圈、橡胶油封、迷宫式油封、回油螺纹式密封等。
（4）五根传动轴多种轴套和调整垫。
三、实验内容
1.了解铸造箱体的结构。
2.观察、了解减速器附属零件的用途，结构安装位置的要求。
3.测量减速器的中心距，中心高、箱座下凸缘及箱盖上凸缘的厚度、筋板厚度、齿轮端面与箱体内壁的距离、大齿轮顶圆与箱体底壁之间的距离等。
4.了解轴承的润滑方式和密封装置，包括外密封的型式，轴承内侧的挡油环、封油环的作用原理及其结构和安装位置。
2.启动、调速
在接通电源前首先将电机调速旋钮逆时针转到底使开关“断开”，揿电源开关接通电源，按下“清零”键，此时主、被动电机转速显示为“0”，力矩显示“.”，实验系统处于“自动校零”状态，过一会儿，力矩显示为“0”，校零结束。再将调速旋钮
顺时针向高速方向旋转，电机由起动逐渐增速，直至转速为1200~1300转/分左右时，停止转速调节。
4.通过实验掌握带传动的滑动率曲线和效率曲线。
3.观察带传动的弹性滑动及打滑现象。
二、实验设备及仪器（DCS—Ⅱ型带传动实验台）
1.从动直流电机6.牵引绳11.固定支座
2.从动带轮7.滑轮12.底座
3.传动带8.砝码13.拉力传感器
4.主动带轮9.拉簧
5.主动直流电机10.浮动支座
图1带传动实验台结构原理
一、实验目的
二、带传动滑动率及效率的测定（实验数据记录在附表上）
三、绘制带传动的滑动率曲线和效率曲线
四、回答下列问题
1.带传动的弹性滑动和打滑现象是如何产生的？
2．弹性滑动和打滑现象对带传动有何影响？能否采取措施予以消除？
3．解释实验所得滑动曲线和效率曲线的变化规律。
实验成绩
指导老师
年月日
实验五 齿轮传动效率实验
实验五、齿轮传动效率实验………………………………17
实验一 减速器拆装
一、实验目的
1.了解减速器各部分的结构，并分析其结构工艺性。
2.了解减速箱各部分的装配关系和比例关系。
3.熟悉减速器的拆装和调整过程
二、实验所用的工具、设备、仪器（每试验小组）
1.二级减速器一台
2.游标卡尺一把3、活搬手二把4、套筒扳手一套5、钢板尺一把
齿侧间隙 (mm)
模数mn(mm)
表3－2
参 数 名 称
高 速 级
低 速 级
主动轮
从动轮
主动轮
从动轮
齿 数
Z1=
Z2=
Z3=
Z4=
齿顶圆直径 (mm)
da1=
da2=
da3=
da4=
齿根圆直径 (mm)
df1=
df2=
df3=
df4=
节圆直径 (mm)
d1ˊ=
d2ˊ=
d3ˊ=
d4ˊ=
分度圆直径 (mm)
五、注意事项
1.切勿盲目拆装，拆卸前要仔细观察零、部件的结构及位置，考虑好拆装顺序，拆下的零、部件要统一放在盘中，以免丢失和损坏。
2.爱护工具、仪器及设备，小心仔细拆装避免损坏
“减速器拆装”实验报告
实验日期：年月日姓名：
试验机编号：班级：
一、实验目的
二、将测得的数据填入下表
单位mm
名称
符号
数据
名称
符号
d1=
d2=
d3=
d4=
齿 宽 (mm)
B1=
B2=
B3=
B4=
三、思考题
1.齿轮安装时为什么要远离输入或输出端？
2.齿轮润滑油的粘度应如何选择？齿轮的润滑方式如何选择？
实验成绩
指导老师
年月日
实验四 带传动实验
一、实验目的
1.了解带传动实验台的构造，工作原理和测试带传动参数的方法。
2.观察带的初拉力对带传动工作
接触斑点的检查：在主动轮齿面上涂料，当主动轮转动2－3周后，观察从动齿面的着色情况，测量齿面的接触斑点，填入表5－1。
齿轮结构设计实验报告
实验日期：年月日姓名：
试验机编号：班级：
一、实验目的
二、测量数据记录及记录
表3－1
参 数 名 称
高 速 级
低 速 级
中心距a (mm)
传动比i
螺旋角β (°)
啮合角an(°)
图1齿轮实验台结构简图
1.机械结构
（1）由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向联轴器等组成一封闭机械系统。
（2）采用外壳悬挂结构，通过浮动联轴器和齿轮轴相联，与电机悬臂相连的转矩传感器把电机转矩信号送入实验台电测箱，在数码显示器上直接读出，电机转速由测速传感器械测出，同时送往电测箱中显示。
2.参数
3．加载
在空载时，记录主、被动轮速与转矩。按“加载”键一次，第一个加载指示灯亮，待显示基本稳定之后，按“保持”键，使转速、转矩稳定在当时的显示值，并记录下主、被动轮的转矩（T1、T2）及转速（n1、n2）。再按“加载”键一次，第二个加载指示灯亮，同上程序并记录数据。重复上述操作，直至7个加载指示灯亮，记录下八组数据，根据这八组数据可作出带传动滑动曲线ε—T2及效率曲线η—T2。
3.分析中间轴上各零件是如何实现轴向及周向固定的？
4.你所拆装的减速器中齿轮和轴承是采用哪种润滑方式？说明原因。
5.你所拆装的减速器中，轴承采用那种密封形式？
实验成绩
指导老师
年月日
实验二 轴系结构设计实验
一、实验目的
熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本方法。
二、实验设备
1.组合式轴系结构设计分析实验箱。
1.观察了解齿轮的结构型式、特点。
2.观察齿轮传动的类型，了解其传动性能。
3.观察齿轮的传动过程，了解其常见失效形式。
4.对齿轮的一些特征参数进行检测、计算分别填入表5－1、表5－2。
5.检查、调整齿侧间隙
齿侧间隙的检查：把铅丝压入相互啮合的两齿间，然后测量铅丝变形后的厚度，即为齿侧间隙的大小。
6.测量齿面的接触斑点，并计算接触面积百分比