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1、东 北 电 力 大 学 自 编 教 材机械设计基础实验指导书（附实验报告表）赵成军 编写机械工程学院机械基础实验室实验守则1、 实验课前必须认真阅读实验指导书。熟悉实验目的、要求、步骤以及有关注意事项，做好实验前的各项准备工作。2、 实验前必须完成“实验预习报告”，否则，不允许参加本次试验，不计成绩。3、 实验开始前对所用设备、仪器及工具，要认真检查。本次实验结束后，将上述物品整理放回原处，征得老师同意后，方可离去。4、 未经教师同意，不得自行挪用或调换其他实验台上的任何设备、仪器等用具。实验室内物品一律不许私自携出室外。5、 每次实验要在教师指导下独立进行。6、 爱护集体财产，严格遵守操作规
2、程。若自行拆改或者主观原因发生设备、仪器、工具损坏等责任事故，根据情节予以赔偿。7、 遵守实验课教学时间和课堂纪律，保持室内整洁，严禁吸烟。8、 认真填写“实验报告”的全部内容，实验课完成情况计入期末本门课程的综合考核成绩。 机械基础实验室目 录实验守则I目 录II实验一 齿轮范成原理1实验二 回转件的动平衡4实验三 螺栓联接实验8实验四 液体动压滑动轴承实验13实验五 减速器拆装18机械设计基础实验报告五21实验五预习报告24机械设计基础实验报告四25实验四预习报告27机械设计基础实验报告三28实验三预习报告32机械设计基础实验报告二33实验二预习报告36机械设计基础实验报告一37机械设计基
3、础课程设计任务书（一）39机械设计基础课程设计任务书（二）43II实验一 齿轮范成原理在工程中，齿轮齿廓的制造方法很多。其中以用范成法制造最为普遍。因此，有必要对这种方法的基本原理及形成过程加以研究。渐开线齿廓切削加工方法分为仿形法和范成法。范成法是批量生产高精度齿轮最常用的一种方法，如插齿、滚齿、剃齿、磨齿等都属于这种方法。范成法是利用一对齿轮相互啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来切制齿廓的。假想将一对相啮合的齿轮(或齿轮与齿条)之一作为刀具，另一个作为轮坯，并使两者仍按原传动比传动，同时刀具作切削运动，则在轮坯上便可加工出与刀具齿廓共轭的齿轮齿廓。范成法切制渐开线齿廓是在专用机床(如插齿机
4、、滚齿机、剃齿机、磨齿机等)上进行的，渐开线齿廓的形成过程不容易清晰地看到，课堂讲授时学生感到比较抽象，需要配有实验来展示和验证。“齿轮的范成法加工实验”是利用专用实验仪器模拟齿条插刀与轮坯的范成加工过程，用图纸取代轮坯，用铅笔记录刀具在切削过程中的一系列位置，展现包络线形成的过程，可清楚地观察到范成法加工齿轮齿廓的过程。一、实验目的1、掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理。2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。3、分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。二、实验内容使用齿轮范成仪描绘标准、正变位、负变位渐开线齿轮的齿廓，并进行分析比较，观察根切现象。三、设备和工具齿轮范成仪、圆规
5、、三角尺、剪刀、绘图纸、HB铅笔。四、原理和方法范成法是利用一对齿轮互相啮合时共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的，加工时，其中一轮为刀具，另一轮为齿坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和一对真正的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样所制作的齿轮的齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作为刀具齿廓。则其包络线亦为渐开线。由于在实际加工时看不到各个位置形成的包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实现轮坯与刀具之间的传动过程，并用笔将刀具刀刃的各个位置记录在绘图纸上，这样我们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。本范成仪所用的刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为m1=20mm和m2
6、=8，=20，ha*=l，c*=0.25。 仪器构造简图如图1所示。 圆盘2代表齿轮加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯，它们可以绕机架5上的轴线O转动。齿条3代表切齿刀具，安装在滑板4上，移动滑板时，齿轮齿条使圆盘2与滑板4作纯滚动，用铅笔依次描下齿条刃廓各瞬时位置即可包络出渐开线齿廓。齿条刀具3可以相对于圆盘作径向移动，齿条刀具中线与齿坯分度圆之间移距用Xm表示（由滑板4上的刻度指示）。在切制标准齿轮时，将刀具中线调节至与被加工齿轮分度圆相切的位置（或者使刀具的齿顶与齿轮的齿根相切，此时Xm=0）；当切制变位齿轮时，应重新调整刀具中线的位置，其变位值Xm=5mm时为正
7、变位，Xm=5mm时为负变位。这样切出的齿轮就是变位齿轮。模数m压力角齿顶高系数ha*径向间隙系数c*8201.00.2520201.00.25表1 范成仪齿条插刀的参数五、实验步骤 1、范成标准齿轮 (1) 调整范成仪。将齿条刀具中线与机架上对刀线（或标尺）重合，拧紧固定螺栓。 (2) 安装圆形齿坯模纸。取下压板将模纸通过定位轴安装在圆盘上并插入齿条刀具下面。将模纸转到标准齿轮范成区，调整模纸使模纸分度圆与刀具分度线重合。放上压板，初步旋紧螺母。 (3) 校正刀具下齿坯模纸的位置。推动齿条使圆盘转动，观察刀具顶线是否处处与齿根圆相切。若不相切，调整齿坯模纸安装位置直至刀具顶线处处与齿根圆相切
8、为止。 (4) 切制时，首先将齿条推至机架左边（或右边）极端位置用于推动齿条使其移动。每移动一格则用笔沿齿条轮廓在模纸上画下该齿廓在齿坯上的投影线，直到形成2 3 个完整的齿轮图形为止。此过程中要注意轮坯上齿廓的形成过程。(5) 观察所得的齿廓是否有根切现象，找出原因，以便进行变位。如果被切齿轮的齿数Z17，不发生根切现象。 2、范成负变位齿轮为观察齿轮的根切现象，将齿轮模纸转到负变位齿轮范成区重新固定，此时需将刀具分度线从切制标准齿轮的位置起，向齿轮中心移近5mm。即Xm=5mm。刀具与模纸相对位置调整完了，齿廓的描绘同前。观察齿轮根切现象。3、范成正变位齿轮过程与范成负变位齿轮相同，只是取
9、刀具分度线移距Xm=5mm。4、比较所得标准齿轮和变位齿轮的齿形。如齿厚S、齿槽宽e、齿距P、齿顶厚Sa、齿根厚Sf、分度圆和基圆等的相对变化。六、思考与讨论见实验报告。实验二 回转件的动平衡一、实验目的1、巩固回转件动平衡的基本理论。2、熟悉软支撑动平衡的操作原理并掌握刚性转子的动平衡实验原理与操作。二、实验内容使用动平衡机对刚性转子进行动平衡。三、设备和工具DS-30型闪光式动平衡机、转速测量仪、试验转子、添加重物、天平。四、动平衡简介1、实验理论由动平衡理论知：任何刚性回转件的动不平衡，都可以认为是任意选定的两个回转平面上的不平衡质量所产生的。因此，进行转子动平衡可以不管转子实际不平衡质
10、量的大小及所在位置如何，只需根据具体条件的许可，选择两个回转平面作为平衡校正的平面，然后由实验确定出两个校正平面应加入或减去平衡质量的大小和位置，从而使转子达到动平衡。2、工作原理动平衡机主要由机械部分和电测部分组成，见图1。电机的转动，通过带传动、万向联轴器、主轴、拖动试验转子转动。由于试验转子上存在着不平衡质量，便产生离心惯性力，并传给弹簧支撑（软支撑），使支撑产生一个周期性的振动。在每个支撑上都固连着一个传感器，它的作用是把机械振动量转换为电信号。电信号如何反应振动量的大小及位置？左右传感器将拾到的电信号，一并加到“解算电路”，进行信号处理，以消除两校正面之间的互相影响，然后经过“选频放
11、大器”，把与转子振动同频的电信号（基波）放大，信号放大后，通过电测箱的一块A表显示出来，表示校正平面不平衡的大小（相对值）。与此同时，这个放大后的电信号，也经过“脉冲形成电路”，将转子不平衡振动处理后变为脉冲信号。在脉冲信号的作用下，点燃同步闪光灯，反映出不平衡量的位置角度，由主轴上刻度盘示出。电测部分的解算电路，又称面的分解电路，它的作用是保证每次A表的示值及闪光灯下定出的角度。每次只反映某一个校正面不平衡量的大小和位置，并不包含另一个校正面不平衡量的影响。校正面的选择，即面的分离电路控制，由“左、静、右”旋钮切换。另外，A表的示值是“格数”，是不平衡的相对值。因为理论上可以证明软支撑动平衡
12、机不平衡与支撑振动量之间成正比，且相位相反。因此，A表的示值也是振动量的相对值，根据振动量的相对值（幅值）和闪光灯下的角度（相位），就可以确定出转子平衡量的大小和位置。确定转子平衡量大小和位置的方法有：试凑法，几何作图法和计算法。本实验用影响系数法进行转子动平衡，提倡用计算机程序化计算。图1 DS30型动平衡机工作原理图五、实验步骤实验的主要过程是：测量试验转子支撑处的初始振动幅值及相位；对左、右校正面加试重，并分别测量支撑振动幅值及相位。1、接通电测箱电源，指示灯亮，仪器预热20分钟。2、按“顺”钮，启动试验转子。3、待转子转速稳定后（转速表指示值固定不动）松开左右“支撑架锁紧柄”（分别向外
13、旋）。使支撑架在水平方向自由摆动，传感器拾得相应的振动信号。4、“输入衰减”钮置“1”档（电测箱右下角里侧钮），若表指针过满度，可依次衰减，电测箱右侧其余三个钮的位置已调好，请不要旋转。（它们的作用：使电测系统工作在转子旋转频率）。5、测量转子初始值S10、S20。“左、静、右”钮置“左，（电测箱左下角里侧钮）。A表读数为1测点（左支撑）振动幅值（格），闪光灯下的刻度为1测点振动相位（度）。“左、静、右”钮置“右， 同样测得2测点（右支撑）振动幅值和相位。每次相位读出后，请立即关闭闪光灯，防止灯管老化，以延长使用寿命。测量完毕，锁紧支撑手柄（向里旋），停车。将数据计入“实验记录3”。 上述测量
14、中，“轻、重”钮始终置“轻”（电测箱左下角外侧钮）。这样最后计算的转子不平衡位置为“轻”，即平衡量应加在这个位置，后面的测量仍然置“轻”。而“左、静、右”钮视测点的位置而定。电测箱上左侧其余四个钮已调定，实验中不必旋动。6、1#校正面（左）加试重，测量两支撑振动量S11,，S21 。在校正面的任意位置，加一个任意重量（试重），使支撑的振动量产生较明显的变化，这样做的目的，完全出于理论计算的需要。对所有转子，试重可在数克范围取值，安装在转子校正面的加重槽内，其回转半径R=85mm。如果1#，2#校正面用同一个试重，且安装在相同的角度处，既可方便实验操作，又不影响实验结果。具体操作：只在1#校正面
15、加试重，开车，转速稳定后松开支撑锁紧柄。“左、静、右”钮置“左”，记录A表值，若指针指过满度，置合适的衰减档，记录灯下刻度，得1测点振动量S11。“左、静、右”钮置“右”，重复的操作，得2测点振动量S21。1#面加试重完毕关闭闪光灯，锁紧支撑，停车取下试重。7、2#校正面加试重，测量两支撑振动量S12，S22。重复6的操作，得1、2测点的振动量S12，S22。将6、7项的测量数据计入“实验记录3”。整理“实验记录1至3”准备计算机操作。8、计算平衡量计算机操作：将实验记录1至3的准确数据，输入计算机，打印出极坐标的理论平衡量U1、U2及加载位置QU1、QU2。9、用天平称量橡皮泥，做为选定平衡重U1和U2，分别以位置QU1、QU2固定在1#、2#校正面的加重槽里，然后开车，再次测量支撑振动幅值S1、S2和相位Q1、Q2。若闪光灯处的刻度模糊不清，或跳动不稳定
