机械设计课内实验报告

实验1：机械零部件认知实验

实验2：皮带传动实验

实验3：减速器拆装及轴系结构设计实验

班级： 09机械设计    班

姓名：                

学号：                

指导教师：张荣        

武汉东湖学院机电工程学院

实验一  机械零部件的认识实验

实验指导书

一、实验目的

1．初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。

2．了解各种标准零件的结构形式及相关的国家标准。

3．了解各种传动的特点及应用。

4．了解各种常用的润滑剂及相关的国家标准。

5．增强对各种零部的结构及机器的感性认识。

二、实验内容

陈列室展示各种常用零部件的模型和实物，通过展示，增强学生对零部件的感性认识。实验教师只作简单介绍，提出问题，供学生思考，学生通过观察，增加对常用零部件的结构、类型、特点的理解，培养对课程理论学习和专业方向的兴趣。

三、实验设备和工具

机械零部件陈列室展柜和各种零部件模型和实物。

四、实验原理

（一）螺纹联接

螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。基本要求是保证联接强度及联接可靠性，同学们应了解如下内容：

1．螺纹的种类：常用的螺纹主要有普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿螺纹。前三种主要用于联接，后三种主要用于传动。除矩形螺纹外，都已标准化。除管螺纹保留英制外，其余都采用米制螺纹。

2．螺纹联接的基本类型：常用的有普通螺栓联接，双头螺柱联接、螺钉联接及紧定螺钉联接。除此之外，还有一些特殊结构联接。如专门用于将机座或机架固定在地基上的地脚螺栓联接，装在大型零部件的顶盖或机器外壳上便于起吊用的吊环螺钉联接及应用在设备中的T型槽螺栓联接等。

3．螺纹联接的防松：防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松及铆冲防松等。摩擦防松简单、方便，但没有机械防松可靠。对重要联接，特别是在机器内部的不易检查的联接，应采机械防松。常见的摩擦防松方法有对顶螺母，弹簧垫圈及自锁螺母等；机械防松方法有开口销与六角开槽螺母、止动垫圈及串联钢丝等；铆冲防松主要是将螺母拧紧后把螺栓未端伸出部分铆死，或利用冲头在螺栓未端与螺母的旋合处打冲，利用冲点防松。

4．提高螺纹联接强度的措施

1）受轴向变载荷的紧螺栓联接，一般是因疲劳而破坏。为了提高疲劳强度，减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓长度，或采用腰状杆螺栓与空心螺栓。

2）不论螺栓联接的结构如何，所受的拉力都是通过螺栓和螺母的螺纹牙相接触来传递的，由于螺栓和螺母的刚度与变形的性质不同，各圈螺纹牙上的受力也是不同的。为了改善螺纹牙上的载荷分布不均程度，常用悬置螺母或采用钢丝螺套来减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面。

3）为了提高螺纹联连强度，还应减小螺栓头和螺栓杆的过渡处所产生的应力集中。为了减小应力集中的程度，可采用较大的过渡圆角和卸载结构。在设计、制造和装配上应力求避免螺纹联接产生附加弯曲应力，以免降低螺栓强度；

4）再就是采用合理的制造工艺方法，来提高螺栓的疲劳强度。如采用冷镦螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法或用采用表面氮化、氰化、喷丸等处理工艺都是有效方法。

在掌握上述内容，通过参观螺纹联接展柜，同学应区分出：①什么是普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹；②能认识什么是普通螺纹、双头螺纹、螺钉及紧定螺钉联接；③能认识摩擦防松与机械防松的零件；④了解联接螺栓的光杆部分做得比较细的原因是什么等问题。

（二）标准联接零件

标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB）成批生产，供应市场的零件。这类零件的结构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。通过实验学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了解各类零件有那些标准代号，以提高学生们对标准化意识。

1．螺栓：一般是与螺母配合使用以联接被联接零件，无需在被联接的零件上加工螺纹，其联接结构简单，装拆方便，种类较多，应用最广泛。其国家标准有：GB5782～5786六角头螺栓、GB31.1～31.3六角头带孔螺栓、GB8方头螺栓、GB27六角头铰制孔用螺栓、GB37 T形槽用螺栓、GB799地脚螺栓及GB897～900双头螺栓等。

2．螺钉：螺钉联接不用螺母，而是紧定在被联接件之一的螺纹孔中，其结构与螺栓相同，但头部形状较多以适应不同装配要求。常用于结构紧凑场合。其国家标准有：GB65开槽圆柱头螺钉；GB67开槽盘头螺钉；GB68开槽沉头螺钉；GB818十字槽盘头螺钉；GB819十字槽沉头螺钉；GB820十字槽半沉头螺钉；GB70内六角圆柱头螺钉；GB71开槽锥端紧定螺钉；GB73开槽平端紧定螺钉；GB74开槽凹端紧定螺钉；GB75开槽长圆柱端紧定螺钉；GB834滚花高头螺钉；GB77～80各种内六角紧定螺钉；GB83～86各类方头紧定螺钉；GB845～847各类十字自攻螺钉；GB5282～5284各类开槽自攻螺钉；GB6560～6561各类十字头自攻锁紧螺钉；GB825吊环螺钉等。

3．螺母：螺母形式很多，按形状可分为六角螺母、四方螺母及圆螺母；按联接用途可分为普通螺母，锁紧螺母及悬置螺母等。应用最广泛的是六角螺母及普通螺母。其国家标准有：GB6170～6171、GB6175～6176 1型及2型A、B级六角螺母；GB41 1型C级螺母；GB6172A、B级六角薄螺母；GB6173A、B六角薄型细牙螺母；GB6178、GB6180 1、2型A、B级六角开槽螺母；GB9457、GB9458 1、2型，A、B级六角开槽细牙螺母；GB56六角厚螺母；GB6184六角锁紧螺母；GB39方螺母；GB806滚花高螺母；GB923盖形螺母；GB805扣紧螺母；GB812、GB810圆螺母及小圆螺母；GB62蝶形螺母等。

4．垫圈：垫圈种类有平垫、弹簧垫及锁紧垫圈等。平垫圈主要用于保护被联接件的支承面，弹簧及锁紧垫圈主要用于摩擦和机械防松场合，其国家标准有：GB97.1～97.2、GB95～96、GB848、GB5287各类大、小及特大平垫圈；GB852工字钢用方斜垫圈；GB853槽钢用方斜垫圈；GB861.1及GB862.1内齿、外齿锁紧垫圈；GB93、GB7244、GB859各种类弹簧垫圈；GB854～855单耳、双耳止动垫圈；GB856外舌止动垫圈；GB858圆螺母止动垫圈。

5．挡圈：常用于轴端零件固定之用。其国家标准有：GB891～892螺钉、螺栓紧固轴端挡圈；GB893.1～893.2A型B型孔用弹性挡圈；GB894.1～894.2A型B型轴用弹性挡圈；GB895.1～895.2孔用、轴用钢丝挡圈；GB886轴肩挡圈等。

（三）键、花键及销联接

1．键联接：键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。其主要类型有：平键联接、楔键联接和切向键联接。各类键使用的场合不同，键槽的加工工艺也不同。可根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择，键的尺寸则应符合标准规格和强度要求来取定。其国家标准有：GB1096～1099各类普通平键、导向键及各类半圆键；GB1563～1566各类楔键、切向键及薄型平键等。

2．花键联接：花键联接是由外花键和内花键组成。适用于定心精度要求高、裁荷大或经常滑移的联接。花键联接的齿数、尺寸，配合等均按标准选取，可用于静联接或动联接。按其齿形可分为矩形花键（GB1144）和渐线形花键（GB3478.1），前一种由于多齿工作，承载能力高、对中性好、导向性好、齿根较浅、应力集中较小、轴与毂强度削弱小等优点，广泛应用在飞机、汽车、拖拉机、机床及农业机械传动装置中；渐形线花键联接，受载时齿上有径向力，能起到定心作用，使各齿受力均匀，强度、寿命长等特点，主要用于载荷较大、定心精度要求较高以及尺寸较大的联接。

3．销联接：销主要用来固定零件之间的相对位置时，称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；用于接接时，称为联接销，可传递不大的载荷；作为安全装置中的过载剪断元件时，称为安全销。

销有多种类型，如圆锥销、槽销、销轴和开口销等，这些均已标准化，主要国标代号有：GB119、GB20、GB878、GB879、GB117、GB118、GB881、GB877等。

各种销都有各自的特点，如：圆柱销多次拆装会降低定位精度和可靠性；锥销在受横向力时可以自锁，安装方便，定位精度高，多次拆装不影响定位精度等。

以上几种联接，通过展柜的参观同学们要仔细观察其结构，使用场合，并能分清和认识以上各类零件。

（四）机械传动

机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿传动及蜗杆传动等。各种传动都有不同的特点和使用范围，这些传动知识同学们在学习“机械设计”课程中都有要详细讲授。在这里主要通过实物观察，增加同学们对各种机械传动知识的感性认识，为今后理论学习及课程设计打下良好基础。

1．螺旋传动：螺旋传动是利用螺纹零件工作的，作为传动件要求保证螺旋副的传动精度，效率和磨损寿命等。其螺纹种类有矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹等。按其用途可分传力螺旋、传导螺旋及调整螺旋三种；按摩擦性质不同可分为滑动螺旋、滚动螺旋及静压螺旋等。

滑动螺旋常为半干摩擦，摩擦阻力大、传动效率低（一般为30～60%）；但其结构简单，加工方便，易于自锁，运转平稳，但在低速时可能出现爬行；其螺纹有侧向间隙，反向时有空行程，定位精度和轴向刚度较差，要提高精度必须采用消隙机构；磨损快。滑动螺旋应用于传力或调整螺旋时，要求自锁，常采用单线螺纹；用于传导时，为了提高传动效率及直线运动速度，常采用多线螺纹（线数n=3～4）。滑动螺旋主要应用于金属切削机床进给；分度机构的传导螺纹，摩擦压力机及千斤顶的传动。

滚动螺旋因螺旋中含有滚珠或滚子，在传动时摩擦阻力小，传动效率高（一般在90%以上）；起动力矩小，传动灵活、工作寿命长等优点，但结构复杂制造较难；滚动螺旋具有传动可逆性（可以把旋转动变为直线运动，也可把直线运动变成转运动），为了避免螺旋副受载时逆转，应设置防止逆转的机构；其运转平稳，起动时无颤动，低速时不爬行；螺母与螺杆经调整预紧后，可得到很高的定位精度（6μm/0.3m）和重复定位精度（可达1～2μm），并可提高轴的刚度；其工作寿命长、不易发生故障，但抗冲击性能较差。主要用在金属切削精密机床和数控机床、测试机械、仪表的传导螺旋和调整螺旋及起重、升降机构和汽车、拖拉机转向机构的传力螺旋；飞机、导弹、船舶、铁路等自控系统的传导和传力螺旋上。

静压螺旋是为了降低螺旋传动的摩擦，提高传动效率，并增强螺旋传动的刚性的抗振性能，将静压原理应用于螺旋传动中，制成静压螺旋。因为静压螺旋是液体摩擦，摩擦阻力小，传动效率高（可达99%），但螺母结构复杂；其具有传动的可逆性，必要时应设置防止逆转的机构；工作稳定，无爬行现象；反向时无空行程，定位精度高，并有较高轴向刚度；磨损小及寿命长等特点。使用时需要一套压力稳定、温度恒定、有精滤装置的供油系统。主要用于精密机床进给，分度机构的传导螺旋。

2.带传动：是带被张紧（预紧力）而压在两个带轮上，主动轮带轮通过摩擦带动带以后，再通过摩擦带动从动带轮转动。它具有传动中心距大、结构简单、超载打滑（减速）等特点。常有平带传动、V型带传动，多楔带及同步带传动等。

平带传动结构最简单，带轮容易制造。在传动中心距较大的情况下应用较多；

V型带为一整圈，无接缝，故质量均匀，在同样张紧力下，V型带较平带传动能产生更大的摩擦力，再加上传动比较大、结构紧凑，并标准化生产，因而应用广泛；

多楔带传动兼有平带和V型带传动的优点，柔性好、摩擦力大、能传递的功率大，并能解决多根V型带长短不一使各带受力不均匀的问题。主要用于传递功率较大而结构要求紧凑的场合，传动比可达10，带速可达40m/s。

同步带是沿纵向制有很多齿，带轮轮面也制有相应齿，它是靠齿的啮合进行传动，可使带与轮的速度一致等特点。

3.链传动：是由主动链轮齿带动链以后，又通过链带动从动链轮，属于带有中间挠性件的啮合传动。与属于摩擦传动的带传动相比，链传动无弹性滑动和打滑现象，能保持准确的平均传动比，传动效率高。按用途不同可分为传动链传动、输送链传动和起重链传动。输送链和起重链主要用在运输和起重机械中，而在一般机械传动中，常用的传动链。

传动链有短节距精密滚子链（简称滚子链），齿形链等。

在滚子链中为使传动平稳，结构紧凑，宜选用小节距单排链，当速度高、功率大时则选用小节距多排链。

齿形链又称无声链，它是由一级带有两个齿的链板左右交错并列铰链而成。齿形链设有导板，以防止链条在工作时发生侧向窜动。与滚子链相比，齿形链传动平稳、无噪声、承受冲击性能好、工作可靠。

链轮是链传动的主要零件，链轮齿形已标准化(GB1244、GB10855)链轮设计主要是确定其结构尺寸，选择材料及热处理方法等。

4.齿轮传动：齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，型式多、应用广泛。其主要特点是：效率高、结构紧凑、工作可靠、传动比稳定等。可做成开式、半开式及封闭式传动。失效形式主要有轮齿折断、齿面点锈、齿面磨损、齿面胶合及塑性变形等。

常用的渐开线齿轮有直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、标准锥齿齿轮传动、圆弧齿圆柱齿传动等。齿轮传动啮合方式有内啮合、外啮合、齿轮与齿条啮合等。参观时一定要了解各种齿轮特征，主要参数的名称及几种失效形式的主要特征，使实验在真正意义上的与理论教学上产生互补作用。

5.蜗杆传动：蜗杆传动是在空间交错的两轴间传递运动和动力的一种传动机构，两轴线交错的夹角可为任意角，常用的为90°。

蜗杆传动有下述特点：当使用单头蜗杆（相当于单线螺纹）时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，因此能实现大传动比。在动力传动中，一般传动比i=5～80；在分度机构或手动机构 的传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。在传动中，蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，与蜗轮啮合是逐渐进入与逐渐退出，故冲击载荷小，传动平衡，噪声低；但当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动便具有自锁；再就是蜗杆传动与螺旋传动相似，在啮合处的有相对滑动，当速度很大，工作条件不够良好时会产生严重摩擦与磨损，引起发热，摩擦损失较大，效率低。

根据蜗杆形状不同，分为圆柱蜗杆传动，环面蜗杆传动和锥面蜗杆传动。通过实验同学应了解蜗杆传动结构及蜗杆减速器种类和形式。

(五)轴系零、部件

1.轴承：轴承是现代机器中广泛应用的部件之一。轴承根据摩擦性质不同分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承由于摩擦系数小，起动阻力小，而且它已标准化(标准代号有：GB /T281、GB/T276、GB/T288、GB/T292、GB/T285、GB/T5801、GB/T297、GB/T301及GB/T4663、GB/T5859等)，选用，润滑、维护都很方便，因此在一般机器应用较广。滑动轴承按其承受载荷方向的不同分为径向滑动轴承和止推轴承；按润滑表面状态不同又可分为液体润滑轴承、不完全液体润滑轴承及无润滑轴承(指工作时不加润滑剂)；根据液体润滑承载机理不同，又可分为液体动力润滑轴承(简称液体动压轴承)和液体静压润滑轴承(简称液体静压轴承)。

轴承理论课程，将详细讲授机理、结构、材料等，并且还有实验与之相配合，这次实验同学们主要要了解各类，各种轴承的结构及特征，扩大自己的眼界。

2．轴：轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。

按承受载荷的不同，可分为转轴、心轴和传动轴三类；按轴线形状不同，可分为曲轴和直轴两大类，直轴又可分为光轴和阶梯轴。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴正好与光轴相反。所以光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则常用于转轴；此外，还有一种钢丝软轴(挠性轴)，它可以把回转运动灵活地传到不开敞的空间位置。

轴的失效形式主要是疲劳断裂和磨损。防止失效的措施是：从结构设计上力求降低应力集中(如减小直径差，加大过渡圆半径等，可详看实物)再就是提高轴的表面品质，包括降低轴的表面粗糙度，对轴进行热处理或表面强化处等。

轴上零件的固定，主要是轴向和周向固定。轴向固定可采用轴肩、轴环、套筒、挡圈、圆锥面、圆螺母、轴端挡圈、轴端挡板、弹簧挡圈、紧定螺钉方式；周向固定可采用平键、楔键、切向键，花键、圆柱销、圆锥销及过盈配合等联连方式。

轴看似简单，但轴的知识，内容都比较丰富，完全掌握是很不容易。只有通过理论学习及实践知识的积累(多看、多观察)逐步掌握。

(六)弹簧

弹簧是一种弹性元件，它可以在载荷作用产生较大的弹性变形。在各类机械中应用十分广泛。主要应用于：

1.控制机构的运动，如制动器、离合器中的控制弹簧，内燃机气缸的阀门弹簧等。

2.减振和缓冲，如汽车、火车车厢下的减振簧，及各种缓冲器用的弹簧等。

3.储存及输出能量，如钟表弹簧，枪内弹簧等。

4.测量力的大小，如测力器和弹簧秤中的弹簧等。

弹簧的种类比较多，按承受的载荷不同可分为拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧及弯曲弹簧四种；按形状不同又可分为螺旋弹簧、环形弹簧、碟形弹簧、板簧和平面涡卷弹簧等，观看时要看清各种弹簧的结构、材料，并能与名称对应起来。

(七)润滑剂及密封

1.润滑剂：在摩擦面间加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，而且在采用循环润滑时还能起到散热降温的作用。由于液体的不可压缩性，润滑油膜还具有缓冲、吸振的能力。使用膏状润滑脂，既可防止内部的润滑剂外泄，又可阻止外部杂质侵入，避免加剧零件的磨损，起到密封作用。

润滑剂可分为气体、液体，半固体和固体四种基本类型。在液体润滑剂中应用最广泛的是润滑油，包括矿物油、动植物油、合成油和各种乳剂。半固体润滑剂主要是指各种润滑脂，它是润滑油和稠化剂的稳定混合物。固体润油剂是任何可以形成固体膜以减少摩擦阻力的物质，如石墨、三硫化钼、聚四氟乙烯等。任何气体都可作为气体润滑剂，其中用的最多的是空气，主要用在气体轴承中。各类润滑剂润滑原理，性能教课中都会讲授。液体、半固体润滑剂，在生产中其成份及各种分类(品种)都是严格按照国家有关标准进行生产。学生们不但要了解展柜展出油剂，脂剂各种实物，润滑方法与润滑装置，还应了解其相关国家标准，如润滑油的粘度等级GB3141标准；石油产品及润滑剂的总分类GB498标准；润滑剂GB7631.1～7631.8标准等。国家标准中油剂共有20大组类、70余个品种，脂剂有14个种类品种等。

2.密封

机器在运转过程中及气动、液压传动中需润滑剂、气、油润滑、冷却、传力保压等，在零件的接合面、轴的伸出端等处容易产生油、脂、水、气等渗漏。为了防止这些渗漏，在这些地方常要采用一些密封的措施。但密封方法和类型很多。如填料密封，机械密封、O形圈密封，迷宫式密封、离心密封、螺旋密封等。这些密封广泛应用在泵、水轮机、阀、压气机、轴承、活塞等部件的密封中。学生们在参观时应认清各类密零件及应用场合。

五、实验方法和步骤

1、 认真阅读和掌握教材中相关部分的理论知识；

2、 现场观察各种零部件结构和特点，听实验教师讲解；

3、 认真完成实验报告。

六、实验报告主要内容及要求

根据现场观察结果，分析至少六种常见机械零部件，包括结构特点、材料、主要失效形式、主要应用。

七、实验注意事项

实验中应严格遵守实验室实验规则。各种模型观察和分析后，放回原处，不得损化或任意放置。

实验2  皮带传动实验

实验指导书

一、实验目的

1.观察带传动中的弹性滑动及打滑现象；

2.理解滑动曲线及效率曲线的意义。

二、自带工具

    纸、计算器、笔。

三、实验设备及工作原理

本实验采用DCS-Ⅱ型带传动试台，它由主机、测转矩装置、加载装置、测速装置、电测装置等五大部分组成。其结构示意图如图4—1所示。

图2—1  带传动试验台结构示意图

1-直流发电机；2-从动带轮；3-传动带；4-主动带轮；5-直流电动机；6-牵引绳；7-滑轮；8-砝码；9-拉簧；10-浮动支座；11-固定支座；12-底座；13-拉力传感器。

1.主机

由装在底座12上可摇摆的直流电动机５、直流发电机１、主动带轮４、从动带轮2、传动带3、以及改变带张紧力机构的砝码８、牵引绳6和滑轮７组成。

直流电动机5为原动机，直流发电机1作为负载。

2.测转矩装置

电动机输出转矩T₁ (主动轮转矩)、和发电机输入转矩T₂ (从动轮转矩)均采用平衡式电机外壳（定子）的方法来测定。两电机都为摇摆支承，定子可绕电机转子轴线摆动；拉力传感器13用拉钩与电机外壳（定子）悬臂相连。当主机运转起来时，由于受转子转矩的反作用，电动机定子将向转子旋转的相反方向倾倒，发电机的定子将向转子旋转的相同方向倾倒，使拉钩牵拉拉力传感器13，传感器便输出正比于T₁、T₂的电信号，经过计算电路计算就可测出作用于两电机定子上的转矩，其大小与主、从动轮上的转矩T₁、T₂相等。

3.加载装置

在发电机激磁线圈上并联了７个电阻，每按一下“加载”键，即并联上一个电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大。由于发电机与电动机产生相反的电磁转矩，故此发电机的电磁力矩对电动机而言即为负载转矩。因此每并联一个电阻，发电机的负载转矩就增大，从而实现了负载的改变。

4.调速及测速装置

用硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压实现无级调速，转动操纵面板上的“电机调速”旋钮（见图4—3），即可实现无级调速，电动机无级调速范围为：0～1800r/min；两电机转速由光电测速装置测出，将转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形糟（本图未表示）中，由此可获得转速信号，经电路处理即可得到主、从动轮上的转速n₁、n₂。

5.电测装置

电测原理如图4—2所示。

图2—2  电测原理图

实验台内附设单片机，承担信号检测、数据处理、信息记忆、自动显示等功能。如微机接口接上ＰＣ机和打印机，就可自动显示并打印输出带传动的滑动曲线（e- T₁）、效率曲线（-）及有关数据。

四、实验内容

1.测定主、从动轴在各负载下的转速n₁、n₂绘制滑动曲线；

2.测定主、从动轴在各负载下的转矩T₁、T₂计算带传动效率，绘制效率曲线。

五、主要参数

1.带的类型：平带               

2.带材料：锦纶

3.带轮直径：

4.带宽：    带厚

5.包角：a₁=180⁰,a₂=180⁰

6.皮带的许用应力：s₀

7.张紧形式：悬重张紧

    8.滑轮张紧力放大倍数：３倍

六、实验步骤

操作部分主要集中在实验台正面的面板上，面板的布置如图4—3所示。

图2—3面板布置图

1.开机：

按“电源”开关，接通电源，然后再按“清零”键，等待片刻后，当实验台面板上主、从动轮转速及转矩窗口显示零时，再顺时针旋转“调速”旋钮，使电动机旋转，同时观察主动轮转速显示窗口的转速数值，将主动轮转速调节到1000±20范围内。

2.测量数据：

当主动轮转速稳定在1000±20范围内后，待稳定后，即可按“保持”健，记录下空载时主、从动轮转矩、及转速、值；之后，按“加载”键，进行第一次加载，第一个加载指示灯亮。由于加载，主动轮转速将下降，需再次调整电动机转速，使其仍保持在预定转速1000±20范围内，待稳定后，按“保持”健，记录下第一次加载时的主、从动轮转矩、及转速、值。重复上述加载、调速、记录数据操作过程，当第７个加载指示灯亮时，则可测得八组数据。当第8次按下“加载”键后，主、从动轮的转矩及转速显示窗口均显示“8888”，表示实验完毕。

将实验测得的八组数据、及转速、值均记录在数据表4—1中，根据这八组数据便可做出带传动滑动曲线-及效率曲线-。

3.关机：

按“清零”键除去全部载荷，再将“调速”旋钮逆时针旋转使电动机转速为零，关闭电源；最后除去张紧砝码。

4.可通过改变砝码重量或改变主动轮转速重复上述步骤。并分析张紧力或传动转速对带的传动能力的影响。

七、实验数据的整理

1．滑动率ε的计算

由测得的各负载下的主、从动轮转速、计算出滑动率，由于D₁=D₂,所以：

以测得的从动轮转矩（或圆周力）为横坐标，滑动率ε为纵坐标，绘制出滑动曲线，如图4—4所示。

2． 带传动效率的计算

由带传动效率的定义，则带传动的效率为：

代入转矩、和转速、的测量值，则可求得各负载下带的传动效率。

以从动轮转矩（或圆周力）为横坐标，为纵坐标，绘制出带传动效率曲线，如图4—4所示。

图2—4  带传动滑动曲线和效率曲线

八、思考题

1.    初拉力F₀不同对皮带的承载能力有何影响？

2.    分析作出的滑动率曲线，说明弹性滑动、打滑与载荷的关系。

3.    分析作出的效率曲线，说明效率变化与载荷的关系。

4.    综合分析滑动率曲线和效率曲线，说明弹性滑动、打滑与效率的关系。

                                                                  

实验3  减速器拆装及轴系结构分析实验

实验指导书

1.实验目的

（1）通过对减速器的拆装与观察，了解减速器的整体结构、功能及设计布局。

（2）通过减速器的结构分析，了解其如何满足功能要求和强度、刚度要求、工艺（加工与装配）要求及润滑与密封等要求。

（3）通过对减速器中某轴系部件的拆装与分析，了解轴上零件的定位方式、轴系与箱体的定位方式、轴承及其间隙调整方法、密封装置等；观察与分析轴的工艺结构。

（4）通过对不同类型减速器的分析比较，加深对机械零、部件结构设计的感性认识，为机械零、部件设计打下基础。

2.实验设备和工具

（1）拆装用减速器  单级直齿圆柱齿轮减速器，两级直齿圆柱齿轮减速器，锥齿轮减速器，蜗杆减速器（下置式）。

（2）观察、比较用减速器  单级斜齿圆柱齿轮减速器，两级斜齿圆柱齿轮减速器，蜗杆减速器（上置式），摆线针轮行星减速器。

（3）活动扳手、手锤、铜棒、钢直尺、铅丝、轴承拆卸器、游标卡尺、百分表及表架。

（4）煤油若干量、油盘若干只。

3.减速器的类型与结构

图3-1  减速器尺寸位置示意图

减速器（如图3-1）是一种由封闭在箱体内的齿轮、蜗杆蜗轮等传动零件组成的传动装置，装在原动机和工作机之间用来改变轴的转速和转矩，以适应工作机的需要。由于减速器结构紧凑、传动效率高、使用维护方便，因而在工业中应用广泛。

减速器常见类型有以下三种：圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器和蜗杆减速器，分别见3-2图 、 、 所示。

）单级圆柱齿轮减速器          ）锥齿轮减速器         ）下置式蜗杆减速器

3-2图  减速器的类型

在圆柱齿轮减速器中，按齿轮传动级数可分为单级、两级和多级。蜗杆减速器又可分为蜗杆上置式和蜗杆下置式。

两级和两级以上的减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式三种形式，分别见3-3图 、 、 所示。展开式用于载荷平稳的场合，分流式用于变载荷的场合，同轴式用于原动机与工作机同轴的特殊的工作场合。

）展开式         ）分流式         ）同轴式

                        3-3图  减速器传动布置形式

减速器的结构随其类型和要求的不同而异，一般由齿轮、轴、轴承、箱体和附件等组成。3-4图为单级圆柱齿轮减速器的结构图。

 

箱体为剖分式结构，由箱盖和箱座组成，剖分面通过齿轮轴线平面。箱体应有足够的强度和刚度，除适当的壁厚外，还要在轴承座孔处设加强肋以增加支承刚度。

一般先将箱盖与箱座的剖分面加工平整，合拢后用螺栓联接并以定位销定位，找正后加工轴承孔。对支承同一轴的轴承孔应一次镗出。装配时，在剖分面上不允许用垫片，否则将不能保证轴承孔的圆度误差在允许范围内。

箱盖与箱座用一组螺栓联接。为保证轴承孔的联接刚度，轴承座安装螺栓处做出凸台，并使轴承座孔两侧联接螺栓尽量靠近轴承座孔。安装螺栓的凸台处应留有扳手空间。        

为便于箱盖与箱座加工及安装定位，在剖分面的长度方向两端各有一个定位圆锥销。箱盖上设有窥视孔，以便观察齿轮或蜗杆蜗轮的啮合情况。窥视孔盖上装有通气器，使箱体内外气压平衡，否则易造成漏油。为便于拆卸箱盖，其上装有起盖螺钉。为拆卸方便，箱盖上设有吊耳或吊环螺钉。为搬运整台减速器，在箱座上铸有吊钩。

箱座上设有油标尺用来检查箱内油池的油面高度。最低处有放油油塞，以便排净污油和清洗箱体内腔底部。箱座与基座用地脚螺栓联接，地脚螺栓孔端制成沉孔，并留出扳手空间。

4.减速器的润滑与密封

减速器的润滑主要指齿轮与轴承的润滑，其润滑方式及润滑剂的选择见第17章。

减速器需密封的部位很多，可根据不同的工作条件和使用要求选择不同的密封结构。轴伸出端的密封和轴承靠箱体内侧的密封见第17章。箱体接合面的密封通常于装配时在箱体接合面上涂密封胶或水玻璃。

5.实验步骤

（1）观察减速器外部结构，判断传动级数、输入轴、输出轴及安装方式。

（2）观察减速器的外形与箱体附件，了解附件的功能、结构特点和位置，测出外廓尺寸、中心距、中心高。

（3）拧下箱盖和箱座联接螺栓，拧下端盖螺钉（嵌入式端盖除外），拔出定位销，借助起盖螺钉打开箱盖。

（4）仔细观察箱体剖分面及内部结构、箱体内轴系零部件间相互位置关系，确定传动方式。数出齿轮齿数并计算传动比，判定斜齿轮或蜗杆的旋向及轴向力、轴承型号及安装方式。绘制机构传动示意图。

（5）取出轴系部件，拆零件并观察分析各零件的作用、结构、周向定位、轴向定位、间隙调整、润滑、密封等问题。把各零件编号并分类放置。

（6）分析轴承内圈与轴的配合，轴承外圈与机座的配合情况。

（7）拆、量、观察分析过程结束后，按拆卸的反顺序装配好减速器。

6.注意事项

（1）减速器拆装过程中，若需搬动，必须按规则用箱座上的吊钩缓吊轻放，并注意人身安全。

（2）拆卸箱盖时应先拆开联接螺钉与定位销，再用起盖螺钉将盖、座分离，然后利用盖上的吊耳或环首螺钉起吊。拆开的箱盖与箱座应注意保护其结合面，防止碰坏或擦伤。

（3）拆装轴承时须用专用工具，不得用锤子乱敲。无论是拆卸还是装配，均不得将力施加于外圈上通过滚动体带动内圈，否则将损坏轴承滚道。

实验一、机械零部件的认知

实验报告

一、本次实验包括那些内容。

二、心得体会

                                                          成绩           

实验二、皮带传动实验报告

一、实验目的：

二、实验结果

（1）实验数据记录及处理：

表2-1 实验结果

（2）绘制带传动的滑动率曲线和效率曲线

三、思考题

1.       分析作出的滑动率曲线受哪些因素影响，如何影响？

2.       分析作出的效率曲线受哪些因素影响，如何影响？

3.       带传动的弹性滑动和打滑现象有何区别？他们产生的原因是什么？

                                                             

成绩             

实验三、减速器拆装及轴系结构设计实验报告

1、实验目的

2.拆装减速器的主要参数

3.绘制减速器传动示意图

（图中应标出中心距、输入轴、输出轴、齿轮代号及旋向、轴承代号等）

4.列出减速器主要外观附件名称

5.轴系结构分析（选择填空题）

（1）分析对象为      （高速、中速、低速）轴系。

（2）齿轮(或蜗轮)在轴上的轴向定位是由      （轴肩、轴套、端盖、挡圈）实现的。周向定位是由      （销、键、过盈配合、紧定螺钉）实现的。

（3）轴承在轴上的轴向定位是由      （轴肩、轴套、端盖、挡圈）实现的，周向定位是由      （销、键、过盈配合、紧定螺钉）实现的。

（4）轴系在箱体上的定位是由      （轴承座孔、端盖、螺钉）实现的。

（5）需要进行间隙调整的地方是      （轴向间隙、径向间隙），调整方法是      （调整螺母、调整螺钉、增减调整垫片）。需调整的原因是      （转动灵活、齿轮啮合好、保持适当的间隙）。

（6）采用轴肩定位时，与轴上零件相配的轴长度应比齿轮（蜗轮）轮毂宽度      （大、小），才能使齿轮（蜗轮）轴向定位。

（7）轴肩高度应比轴承内圈外径      （大、小、相等），以便对轴承进行拆装。

（8）轴承端盖与轴承外圈接触处的厚度不能太      （厚、薄），否则将与     相碰擦。

（9）轴承端盖孔与轴外径之间应留有足够的      （轴向间隙、径向间隙），以避免二者碰擦，而此处的泄漏问题由      （密封装置、回油装置、防尘装置）避免。

6.思考题

（1）箱体结合面用什么方法密封？

（2）减速器箱体上有哪些附件？各起什么作用？分别安排在什么位置？

（3）轴承轴向间隙如不符合要求，应如何调整？

（4）轴上安装齿轮的一端总要设计成轴肩（或轴环）结构，为什么此处不用轴套？

（5）扳手空间如何考虑？正确的扳手空间位置如何确定？

（6）轴上零件的轴向定位和固定分别靠什么零件？周向固定采用什么零件？