机械09专业实验(2)实验指导书.doc

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1、机械机械 09 实验指导书实验指导书 专业实验专业实验(2) 机械工程实验室机械工程实验室 2012.2 机械设计机械设计实验指导书实验指导书 （机械类）（机械类） 机电系机械工程实验室机电系机械工程实验室 2006 年年 05 月月 实验一实验一 机械零件认知与分析实验机械零件认知与分析实验 一、实验目的、实验目的 1、熟悉常用的机械零件的基本结构，以便对所学理论知识产生一定 的感性认识。 2、分析常用机械零件的基本构造及制造原理。 3、了解常用机械零件的实际使用情况。 二、实验内容实验内容 通过观察，掌握常用的机械零件的基本结构及应用场合。 三、实验简介实验简介 机械零件陈列观摩，共包括：

2、(1)螺纹联接与应用 (2)键、花键、 销、铆、 焊、铰接(3)带传动(4)链传动(5)齿轮传动(6)蜗杆传动(7)滑动轴承与润滑密封 (8)滚动轴承与装置设计(9)轴的分析与设计(10)联轴器与离合器。共 10 个陈 列柜，罗列了机械设计内容中大多数常用的基本零件与标准件，并对相应的 零件进行了结构和基本受力分析， 联接和安装的基本方法的说明，有些 常用的零件还给出了简单的应用举例。 通过本实验的观摩，学生可以对照书本所学的基本内容，初步领会机械设计 的一些常用零部件的基本设计与应用原理，从而达到举一反三的教学目的， 对其所学的课本理论知识进一步巩固和深化。 四、实验要求实验要求 1、学生必

3、须带上课本，以便于与书本内容进行对照观察。 2、进入实验室必须保持安静，不得大声喧哗，以免影响其他同学。 3、不得私自打开陈列柜，不得用手触摸各种机械零件模型。 4、服从实验人员的安排，认真领会机械零件的构造原理。 五、实验报告五、实验报告 对每个陈列柜，分别写出两个模型的名称，并说明其对应的实物应用情况。 六、思考题六、思考题 1、常用螺纹联接的方法有哪些? 2、说明无键联结的优缺点 3、在带传动中，带张紧的方法有哪些? 4、轴上零件轴向常用的定位方法有哪些?举例说明。 实验二实验二 轴系结构设计与分析实验轴系结构设计与分析实验 一、实验目的一、实验目的 熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构

4、设计、滚动轴承组合设计的基本方 法。 二、实验设备二、实验设备 1、组合式轴系结构设计分析实验箱。 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。 2、测量及绘图工具 300mm 钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。 三、实验内容与要求三、实验内容与要求 1、根据下表选择性安排每组的实验内容(实验题号) 2、进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计每组学生根据实验题号的要求， 进行轴系结构设计，解决轴承类型选择，轴上零件定位固定轴承安装与调节、 润滑及密封等问题。 3、绘制轴系结构装配图。 4编写实验报告。 四、实验步骤四、实验步骤 1明确实验内容，理

5、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(参看教材有关章节)。 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)根据齿轮圆周速度(高、中、低)确定轴承润滑方式脂润滑、油润滑)； (4)选择端盖形式(凸缘式、嵌入式)并考虑透盖处密封方式(毡圈、皮碗、油沟)； (5)考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题； (6）绘制轴系结构示意图。 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绘制轴系结构草图。 6测量零件结构尺寸(支

6、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根据结构草图及测量数据，在 3 号图纸上用 1：1 比例绘制轴系结构装配 图，要求装配关系表达正确，注明必要尺寸(如交承跨距、齿轮直径与宽度、 主要配合尺寸)，填写标题栏和明细表。 五、实验报告五、实验报告 1、实验目的 2、实验内容(实验题号，已知条件) 3、实验结果 (1)轴系结构装配图(附 3 号图) (2)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、调连、 润滑与密封方法)。 六、思考题 1、轴为什么一般都做成阶梯形状?在你所测绘的轴系中，轴的各段尺寸包 括轴的长度和直径)是根据什么来确定的

7、?轴各段的过渡部位结构有何特点? 2轴系中采用什么类型？为什么?它们的布置和安装方式有何特点? 3轴系中轴上零件是靠哪些零件来轴向定位的?轴向位置是如何固定的？它 们的作用、结构形状有何特点? 4轴系固定方式采用何种形式?为什么? 5轴承的间隙是如何调整的?调整方式有何特点? 6轴上传动件及轴承采用什么润滑方式？轴承采用什么密封装置? 实验三实验三 液体动压轴承特性实验液体动压轴承特性实验 一、概 述 本项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验，其目的是测量轴承与转 轴间隙中的油膜在圆周方向的压力分布值，并验证径向油膜压力最大值 pmax 不在外载荷 Fr 的垂线位置，而是在最小油膜厚度附近处。

8、该实验还可以测 试下列几项内容。 (1) 测量轴承与转轴间隙中的油膜在轴线方向的压力分布值，并验证轴 向压力分布曲线呈抛物线分布，即轴向油膜最大压力值在轴承宽度的中间位 置。 (2) 测量径向液体动压滑动轴承在不同转速、不同载荷、不同黏度润滑 油情况下的摩擦系数 f 值，根据取得的一系列 f 值，可以做出滑动轴承的摩 擦特性曲线，进而分析液体动压的形成过程，并找出非液体摩擦到液体摩擦 的临界点，以便确定一定载荷、一定黏度润滑油情况下形成液体动压的最低 转速，或一定转速、一定黏度润滑油情况下保证液体动压状态的最大载荷。 (3) 观察液体动压的形成过程。在启动主轴时，一定要慢慢加速。因为 此时轴承

9、与主轴之间没有油膜，如果加速太快，容易烧坏轴瓦。为此，该实 验台人为地设计了轴承保护电路，当没有油膜时，油膜指示灯亮，在形成油 膜后，正常工作时油膜指示灯灭。根据油膜指示灯装置，也可以观察液体动 压润滑的形成过程和摩擦状态。 二、实验目的 (1) 观察径向滑动轴承液体动压润滑的形成过程和摩擦状态。 (2) 测定和绘制径向滑动轴承周向油膜压力分布曲线。 (3) 观察径向滑动轴承轴向油膜压力分布情况。 (4) 了解径向滑动轴承的摩擦系数 f 的测量方法和摩擦特性曲线的绘制方 法。 (5) 观察载荷和转速改变时油膜压力的变化情况或油膜厚度。 三、实验台结构及工作原理 1 1实验台的传动装置实验台的传

10、动装置实验台传动装置结构如图 1 所示，直流电动机 1 上 装有一个小带轮，主轴 4 上装有一个大带轮，通过 V 带 2 驱动主轴沿顺时针 方向转 动，由无级调速器实现直流电机的无级调速。实验台主轴转速范围为 0-1500 r/min。在主轴大带轮侧面装有一个红外线测速装置，轴的转速由实验台前 面板上转速数码管直接读出。 2 2轴承与轴间隙中油膜压力测量装置轴承与轴间隙中油膜压力测量装置 实验台测量装置结构如图 2 所示，主轴的两端分别装有一个滚动轴承， 滚动轴承安装在箱体两端的轴承座孔内，支承主轴转动。主轴的下半部浸泡 在润滑油中，当主轴转动时可以把油带入主轴与轴承的间隙中而形成油膜。 滑动

11、轴承的轴瓦包角 180，在轴承圆周 120范围内均匀分布看 7 个小通 孔，与轴和轴承之间的间隙相通，在 7 个小孔中装有空心管，当轴与轴承间 隙中的润滑油形成一定压力后，油可以在空心管中流动，在空心管的端部分 别装有 7 块压力表。油压推动压力表针转动，从而测量出圆周方向 7 个位置 的油压分布值。装在轴承宽度 B4 处的第 8 块压力表，与前 7 块结构相同， 表示轴向压力分布值。 滑动轴承连同轴承上装的 8 块压力表以及测力杆一起安装在主轴的上半 部(悬浮式安装，见图 2)。随着主轴转速的提高，轴与轴承间隙中的油膜压 力越来越大，这时，通过装在轴承上的 8 块压力表，可以直接观测滑动轴承

12、 在圆周方向和轴线方向的油膜压力分布值，以及油膜压力随主轴变化的情况。 图 1 实验台传动装置结构 图 2 实验台测量装置结构 3 3加载装置加载装置 油膜的径向压力分布曲线是在一定的载荷和一定的转速下绘制的。当载 荷改变或主轴转速改变时所测量出的压力值是不同的，所绘出的压力分布曲 线的形状也是不同的。转速的改变方法是由无级调速器实现，载荷的改变方 法是由螺旋装置实现(见图 2)。在实验台的箱体上装有一套螺旋装置和一个 压力传感器，转动螺旋杆，压紧传感器，力通过传感器作用在滑动轴承上。 改变螺旋杆的转动方向，即可改变载荷的大小，所加载荷之值通过传感器数 字显示，直接在实验台前面板上读出。这种加

13、载方式的主要优点是结构简单、 可靠，使用方便，载荷的大小可任意调节。但在起动电动机之前，一定要使 滑动轴承处在零载荷状态，以免烧坏轴瓦。 4 4摩擦系数摩擦系数 f f 的测量装置的测量装置 径向滑动轴承的摩擦系数 f 随轴承的特性系数 np 值的改变而改变 ( 为润滑油的动力黏度，n 为主轴转速，p 为压强，p=FrBD，Fr 为轴承 上所受载荷，B 为轴瓦宽度，D 为轴承直径)。在边界摩擦时，f 随 np 的 增大而增大，进入混合摩擦后，随 np 的增大，f 值急剧下降，在刚形成 液体摩擦时 f 达到最小值，此后，随 np 的增大油膜厚度也随之增大，f 值也有所回升。 摩擦系数 f 值可通

14、过测量轴承的摩擦力矩而得到。当主轴转动时，轴对 轴承产生周向摩擦力 F，其摩擦力矩为 Fd2(d 为轴的直径)。由于轴承是 悬浮式安装，该力矩可使轴承随轴翻转。因此，在轴承径向方向装有一个测 力杆，在实验台机架上装有一块弹簧挡板，在弹簧挡板的另一侧装有一个测 力计(百分表)。当轴承欲随轴翻转时，测力杆被弹簧挡板顶住，使轴承不能 随轴翻转，保持径向平衡位置。这时，在测力杆作用下，弹簧挡板产生变形， 其变形量值由测力计测量。变形量值在测力计上显示的是转动的格数， 已知测力计每转动一格，需 0098N 的作用力(测力计的标定刚度系数 K=0098N格)，设测力杆上 A 点为测力点，则该点的作用力 Q

15、=K。摩擦 系数 f 值求解过程如下： 已知测力杆上测力点 A 点距轴承中心线距离 L=98mm，作用给轴承的平衡 力矩为 M=LQ=LK 根据力矩平衡条件得 Fd/2=LK 又根据摩擦力 F=fFr，(Fr 为轴承所受外载荷)。把力矩平衡条件公式代 入摩擦力计算公式得 F=2LK/ Fr d 由整理后的摩擦系数计算公式，可求出不同载荷、不同转速下的摩擦系 数 f 值，可绘出摩擦特性曲线。 5 5摩擦状态指示装置摩擦状态指示装置 在摩擦状态指示装置中，当主轴不转时，可看到灯泡很亮。当主轴在很低 的转速下运转时，轴将润滑油带入轴与轴瓦之间收敛形间隙内，但由于此时 的油膜很薄，轴与轴瓦之间部分微观

16、不平度的凸峰处仍有接触，故灯忽亮忽 暗。当轴的转速达到一定值时，轴与轴瓦之间形成的油膜厚度完全遮盖了两 表面之间微观不平度的凸峰高度，油膜完全将轴与轴瓦隔开，灯泡熄灭。 四、实验设备主要技术参数 实验台型号 试验轴承 轴承内径 D= 65mm ，有效宽度 B= 167 mm， 粗糙度 Ra= 1.6 ；材料 ZCnSn5P65Zn5（ZQSn6-6-3） 主轴 直径 d=65 mm，材料 40Cr ，淬火，磨光，HRC48-50 加载范围 0-100 N 测力杆上测力点距轴承中心距离 L= 98 mm 测力计(百分表)刚度标定值 K=0098N格 百分表精度 001mm，量程 0-5 mm 油压表量程 0-0.6 MPa 润滑油动力黏度 0.34 Pa.So （68 号机油，20C） 电机功率 355 W 调速范围 0-1500 rmin 五、实验方法与步骤 1 1开机前的准备工作开机前的准备工作 (1)检查百分表(测力计)，使其触头压在弹簧挡板上，并具有少量的压力