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机械设计实验指导书

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机 械 设 计 实 验 指 导 书 （机械设计及其自动化专业用）

编写：梁华琪

班级： 学号： ：

建筑工业学院机电系机械实验室 2007年9月 目 录 实验一 螺栓联接实验…………………………………………………2 实验二 带传动实验……………………………………………………6 实验三 机械传动性能综合实验………………………………………9 实验四 蜗杆传动效率测试实验………………………………………14 实验五 动压轴承实验…………………………………………………18 实验六 摩擦磨损试验…………………………………………………22 实验七 轴系结构分析与设计实验……………………………………31 实验八 链与万向节传动系统实验……………………………………35 实验九 减速器结构分析实验…………………………………………37 实验一 螺栓联接实验 实验学时：2 实验类型：验证性 实验要求：必开 一、实验目的 现代各类机械中，广泛应用螺栓进行联接，如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态特性参数，是工程技术人员的一个重要课题。本实验通过对螺栓的受力进行测试和分析要求达到下述目的。 1、了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。 2、计算螺栓相对刚度，并绘制螺栓联接的受力变形图。 3、验证受轴向工作载荷时，预紧螺栓联接的变形规律，及对螺栓总拉力的影响。 4、通过螺栓的动载实验，改变螺栓联接的相对刚度，观察螺栓动应力幅值的变化，以验证提高螺栓联接强度的各项措施。 二、实验项目 LZS螺栓联接综合实验台可进行下列实验项目： 1、（空心）螺栓联接静、动态实验。（空心螺栓+刚性垫片+无锥塞） 2、改变螺栓刚度的联接静、动态实验。（空心螺栓、实心螺栓） 3、改变垫片刚度的静、动态实验。（刚性垫片、弹性垫片） 4、改变被连接件刚度的静、动态实验。（有锥塞、无锥塞） 三、实验设备及仪器 该实验需LZS螺栓联接综合实验台一台，CQYDJ－4静动态测量仪一台，计算机及专用软件等实验设备及仪器。 1、螺栓联接实验台的结构与工作原理。如图1所示。 1）螺栓部分包括M16空心螺栓、大螺母、组合垫片和M8小螺杆组成。空心螺栓贴有测拉力和扭矩的两组应变片，分别测量螺栓在拧紧时，所受预紧拉力和扭矩。空心螺栓的孔中装有M8小螺杆，拧紧或松开其上的手柄杆，即可改变空心螺栓的实际受载截面积，以达到改变联接件刚度的目的。组合垫片设计成刚性和弹性两用的结构，用以改变被联接件系统的刚度。 2）被联接件部分由上板、下板和八角环、锥塞组成，八角环上贴有一组应变片，测量被联接件受力的大小，中部有锥形孔，插入或拨出锥塞即可改变八角环的受力，以改变被联接件系统的刚度。 3）加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成，挺杆上贴有应变片，用以测量所加工作载荷的大小，蜗杆一端与电机相联，另一端装有手轮，启动电机或转动手轮使挺杆上升或下降，以达到加载、卸载（改变工作载荷）的目的。 图1 螺栓联接实验台的结构 1、电动机 2、蜗杆 3、凸轮 4、蜗轮 5、下板 6、扭力插座 7、锥塞 8、拉力插座 9、弹簧 10、空心螺杆 11、千分表 12、螺母 13、组合垫片(一面刚性一面弹性) 14、八角环压力插座 15、八角环 16、挺杆压力插座 17、M8螺杆 18、挺杆 19、手轮 20上板 4）主要技术参数 ①、螺栓材料为40Cr、弹性模量E=206000 N/mm2，螺栓杆外直径D1=16mm，螺栓杆直径D2=8mm，变形计算长度L=160mm。 ②、八角环材料为40Cr，弹性模量E=206000 N/mm2。L=105mm。 ③、挺杆材料为40Cr、弹性模量E=206000 N/mm2，挺杆直径D=14mm，变形计算长度L=88mm。 2、LSD-A型静动态测量仪的工作原理及各测点应变片的组桥方式。 实验台各被测件的应变量用CQYDJ－4型静动态测量仪测量，通过标定或计算即可换算出各部分的大小。该仪器的工作原理方框图请参看CQYDJ－4型静动态测量仪使用说明书。 CQYDJ－4型静动态测量仪是利用金属材料的特性，将非电量的变化转换成电量变化的测量仪，应变测量的转换元件——应变片是用极细的金属电阻丝绕成或用金属箔片印刷腐蚀而成，用粘剂将应变片牢固的贴在被测物件上，当被测件受到外力作用长度发生变化时，粘贴在被测件上的应变片也相应变化，应变片的电阻值也随着发生了ΔR的变化，这样就把机械量转换成电量（电阻值）的变化。用灵敏的电阻测量仪——电桥，测出电阻值的变化ΔR/R，就可换算出相应的应变ε，并可直接在测量仪的液晶128X64点阵的大显示屏读出应变值。通过A/D板该仪器可向计算机发送被测点应变值，供计算机处理。 LZS螺栓联接综合实验台各测点均采用箔式电阻应变片，其阻值为120Ω，灵敏系数k=2.20，各测点均为两片应变片，按半桥测量要求粘贴组成如图2所示半桥电路（即测量桥的两桥臂），图中A、B、C三点分别应为连接线中的三色细导线，其黄色线（即B点）为两应变片之公共点。 3、计算机专用多媒体软件及其他配套器具 1）需要计算机的配置为带RS232口主板； 2）实验台专用多媒体软件，该软件可进行螺栓静态联接实验和动态联接实验的数据结果处理、整理，并打印出所需的实测曲线和理论曲线图，待实验结束后进行分析。 3）专用扭力扳手0-200Nm一把，量程为0-1mm的千分表两个。

四、实验方法及步骤 以出厂设定（实验台八角环上未装两锥塞，松开空心螺栓上的M8小螺杆手柄，组合垫片换成刚性的。）的空心螺栓联接静动态实验为例说明实验方法和步骤 （一）螺栓联接静态实验方法与步骤 1）用静动态测量仪配套的4根信号数据线的插头端将实验台各测点插座连接好，各测点的布置为：电机侧八角环的上方为螺栓拉力，下方为螺栓扭力。手轮侧八角环的上方为八角环压力，下方为挺杆压力。然后再将数据线分别接于测量仪背面CH1、CH2、CH3、CH4各通道的A、B、C接线端子上。用配套的串口线接测量仪背面的9芯RS232插座，另一头连接计算机上的RS232串口。 2）打开测量仪电源开关，启动计算机，进入软件封面，单击“静态螺栓实验”，进入静态螺栓实验主界面。单击“串口测试”菜单，用以检查通讯是否正常，通讯正常方可进行以下实验步骤。 3）进入静态螺栓主界面，单击“实验项目选择”菜单，选 “空心螺杆”项，（默认值）。 4）转动实验台手轮，挺杆下降，使弹簧下座接触下板面，卸掉弹簧施加给空心螺栓的轴向载荷。将用以测量被联接件与联接件（螺栓）变形量的两块千分表，分别安装在表架上，使表的测杆触头分别与上板面和螺栓顶端面少许（0.5mm）接触。

图2 半桥电路 5）手拧大螺母至恰好与垫片接触。螺栓不应有松动的感觉，分别将两千分表调零。 单击“校零”键，软件对上一步骤采集的数据进行清零处理。 用扭力矩扳手预紧被试螺栓，当扳手力矩为30～40Nm时，取下扳手，完成螺栓预紧。 6）将千分表测量的螺栓拉变形值和八角环压变形值输入到相应的“千分表值输入”框中。 a) 单击“预紧”键进行螺栓预紧后，预紧工况的数据采集和处理。同时生成预紧时的理论曲线。 b) 如果预紧正确，单击"标定"键进行参数标定，此时标定系数被自动修正。 c) 用手将实验台上手轮逆时钟（面对手轮）旋转，使挺杆上升至一定高度（≤15mm），压缩弹簧对空心螺栓轴向加载，力的大小可通过上升高度控制，塞入φ15mm的测量棒确定，然后将千分表测到的变形值再次输入到相应的“千分表值输入”框中。 d) 单击“加载”键进行轴向加载工况的数据采集和处理，同时生成理论曲线与实际测量的曲线图。 e) 如果加载正确，单击"标定"键进行参数标定，此时标定系数被自动修正。 f) 单击"实验报告"键，生成实验报告。 （二）螺栓联接动态实验` 1）螺栓联接的静态实验结束返回封面，单击“动态螺栓”进入动态螺栓实验界面。 2）重复静态实验方法与步骤中的1-12步。你已经做了静态实验，则此处不必重做。 3）取下实验台右侧手轮，开启实验台电动机开关，单击“动态”键，使电动机运转。进行动态工况的采集和处理。同时生成理论曲线与实际测量的曲线图。 4）单击"实验报告"键，生成实验报告。 5）完成上述操作后，动态螺栓联接实验结束。 五、注意事项 1、电机的接线必须正确，电机的旋转方向为逆时钟（面向手轮正面）； 2、进行动态实验，开启电机电源开关时必须注意把手轮卸下来，避免电机转动时发生安全事故，并可减少实验台振动和噪声。

六、实验报告 1、数据记录（自拟） 2、螺栓联接静、动特性应力分布曲线图（力与变形曲线） 3、结果分析。

实验二 带传动实验 实验学时：2 实验类型：验证性 实验要求：必开 一、实验台目的： 1、掌握测定皮带传动滑差率和效率及绘制实测曲线。 2、学生可利用计算机在软件界面说明文件的指导下，独立自主地进行实验，培养学生的实际动手能力。 二、实验容： 1、皮带传动滑动曲线和效率曲线的测量绘制： 该实验装置采用压力传感器和A/D卡采集主动带轮和从动带轮的驱动力矩力和阻力矩力，采用光电传感器和A/D板采集主、从动带轮的转速。最后输入计算机进行处理分析，作出实测滑动曲线和效率曲线。使学生了解带传动的弹性滑动和打滑对传动效率的影响。 2、皮带传动运动弹性滑动和打滑现象动画模拟： 该实验装置配置的计算机多媒体软件，在输入实测主、从动带轮的转速后，通过数模计算作出带传动运动模拟，可清楚观察带传动的弹性滑动和打滑现象动画图象。 三、实验设备 1、实验台简介：

图1 皮带传动实验台主要结构图 1、电机移动底板 2、砝码和砝码架 3、力传感器 4、转矩力测杆 5、主动电动机 6、平皮带 7、光电测速装置 8、发电机 9、灯泡组 10、机座机壳 11、操纵面板 （1）主要结构及工作原理 该实验传动系统，由皮带6和一个装有主动带轮的直流伺服电动机组件，另一个装有从

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机械原理机械设计实验指导书

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机械原理机械设计实验指导书姓名________________班级________________学号________________南京农业大学工学院机械工程系力学教研组编实验课守则1．机械设计实验课是学好机械设计课程的重要环节。

它可以帮助学生加深理解课堂上学习的理论知识。

熟悉实验仪器和设备，掌握操作技能，培养严谨的工作作风，使理论和实践相结合。

因此，学生对每个实验都要认真对待。

2．实验前要认真预习实验指导书，了解实验目的和基本原理，准备好需自备的计算器、文具等。

实验开始前指导教师根据需要进行检查、提问。

3．实验时要求原理清楚，操作认真，数据准确，查表熟练。

4．严格遵守仪器、设备的操作规程，注意安全。

对于仪表、设备、工具的性能有不了解之处，应及时询问指导教师，对于非指定使用的设备、工具不得乱动乱用。

5．实验出现故障时，应立即报告指导教师，以便查明原因，妥善处理。

6．爱护公共财物，不得将实验室工具、仪表等带出实验室，如有损坏、遗失公共财物，视情节应给予赔偿。

7．设备用毕，及时切断电源。

整理全部仪器和附件，使之恢复原位。

8．实验结束后认真完成试验报告，按时交给指导教师批阅。

实验一 机构运动简图的测绘一、 实验目的1．掌握根据各种机构实物或模型绘制机构运动简图的方法； 2．验证机构自由度的计算公式； 3．分析某些四杆机构的演化过程。

二、 实验设备和工具1．各类机构的模型和实物； 2．钢板尺、量角器、内外卡钳等；3．三角尺、铅笔、橡皮、草稿纸等（自备）。

三、 实验原理由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成的运动副数目、类型和相对位置有关。

因此，可以撇开构件的实际外形和运动副的具体构造，用简单的线条来表示构件，用规定的或惯用的符号来表示运动副，并按一定的比例画出运动副的相对位置，这种简单的图形即为机构运动简图。

四、 实验步骤1．使被测机构缓慢运动，从原动件开始，循着传动路线观察机构的运动，分清各个运动单元，确定组成机构的构件数目；2．根据直接相联接两构件的接触情况及相对运动性质，确定运动副的种类； 3．选择能清楚表达各构件相互关系的投影面，从原动件开始，按传动路线用规定的符号，以目测的比例画出机构运动示意图，再仔细测量与机构有关的尺寸，按确定的比例再画出机构运动简图，用数字1、2、3……分别标注各构件，用字母A 、B 、C ……分别标注各运动副；比例尺）（构件在图纸上的长度）（构件实际长度mm AB cm L AB L =μ4．分析机构运动的确定性，计算机构运动的自由度。

机械设计实验指导书

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第4章机械性能和工作能力的测试与分析4.1 概述提高机械及其零部件的性能和工作能力是提高机械产品质量的关键。

机械及其零部件的性能和工作能力的测试涉及运动学特性、动力学特性、精确度、承载能力、可靠性、安全性、人机工程、节能环保等，项目和内容十分广泛，其基本内容包括机械传动的效率、振动、噪声等，这些测试项目常常作为评定机械产品性能的基本质量指标。

因此，掌握机械性能和工作能力的测试方法，对于研究、改进和创新机械以及对机械设备进行故障诊断具有重要的意义。

4.2 机械设计展示开放实验4.2.1 实验目的通过实验对各种机械零部件、各种传动装置的结构组成形式以及润滑与密封、零件的失效形式等有一个比较全面的认识与了解。

4.2.2 实验设备机械设计示教板，由18个陈列柜组成，如图4-1所示。

图4-1 机械设计示教板4.2.3 实验内容（1）螺纹联接1：螺纹的类型、螺纹联接的基本类型、常见的各种螺纹联接件；（2）螺纹联接2：螺纹联接的防松、提高螺纹联接强度的措施、螺纹联接的装拆；（3）键、销和花键联接；（4）铆、焊、粘和过盈联接；（5）带传动1：V带传动、平带传动、同步带传动及带传动的张紧装置；（6）带传动2：平带的材料与接头形式、V带的结构与型号、其它带传动、各种带轮的结构；（7）链传动：滚子链的结构与接头形式、齿形链、无级变速链、起重链、链传动的布置与张紧；（8）齿轮和蜗杆传动：齿轮的结构、蜗杆的类型、蜗轮的结构；（9）滑动轴承：轴瓦与衬的材料、滑动轴承的结构、动压滑动轴承油膜压力分布；（10）滚动轴承1：滚动轴承的结构、常用类型与代号、尺寸系列、滚动轴承的装拆；（11）滚动轴承2：内圈和外圈的固定方法、轴承的预紧与调整、密封、轴承座的形式；（12）联轴器：刚性固定式、刚性可移式、弹性联轴器、安全联轴器；（13）离合器：牙嵌离合器、摩擦离合器、安全离合器、离心式离合器、超越离合器；（14）轴1：轴的承载类型、轴的结构类型、轴的结构设计；（15）轴2：轴上零件的定位；（16）弹簧：拉伸弹簧、压缩弹簧、扭转弹簧、组合弹簧以及弹簧的应用；（17）润滑与密封：润滑装置、密封件、润滑剂；（18）机械零件的失效形式：残余变形、断裂、磨损、胶合、点蚀、腐蚀。

机械设计实验指导书及报告--螺栓联接实验

机械设计实验指导书及报告--螺栓联接实验

螺栓联接实验指导书徐双满洪建平编王青温审机械工程实验教学中心2012年9月螺栓联接实验指导书一．实验目的1．掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）。

2．掌握求联接件（螺栓）刚度C 1、被联接件刚度C 2、相对刚度C 1/C 1+C 2。

3．了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。

二．实验设备图1—1为螺栓联接实验机结构组成示意图，手轮1相当于螺母，与螺栓杆2相连。

套筒3相当于被联接件，拧紧手轮1就可将联接副预紧，并且联接件受拉力作用，被联接件受压力作用。

在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应变仪测量它们的应变来求受力和变形量。

测力环4是用来间接的指示轴向工作载荷的。

拧紧加载手轮（螺母）6使拉杆5产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。

测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。

１．螺栓联接实验机的主要实验参数如下:1)．螺栓材料为45号钢，弹性模量E 1=2.06×105N/mm 2，螺栓杆直径d=10mm ，有效变形计算长度L 1=130mm 。

2）．套筒材料为45号钢，弹性模量E 2=2.06×105N/mm 2，两件套筒外径分别为D=31和32，内径为D 1=27.5mm ，有效变形计算长度L 2=130mm.。

2．仪器1）YJ-26型数字电阻应变仪。

2）YJ-26型数字电阻应变仪。

3）PR10-26型预调平衡箱。

1．力与变形协调关系在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形；被联接件受压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变形图线画在一个坐标系中，如4－3所示。

当联接副受工作载荷后，螺栓因受轴p p剩余预紧力Qˊp ，这时，螺栓伸长变形的增量Δλ1，等于被联接件压缩变形的恢复Δλ2，即Δλ1=Δλ2=λ，也就是说变形的关系是协调的。

因此，又称为变形协调图。

机械设计实验指导书(精)

机械设计实验指导书(精)

本文由【中文word文档库】收集实验一机构运动简图测绘分析机构的组成可知，任何机构都是由许多构件通过运动副的联接而构成的。

这些组成机构的构件其外形和结构往往是很复杂的，但决定机构各部分之间相对运动关系的是原动件的运动规律、运动副类型及运动副相对位置的尺寸，而不是构件的外形（高副机构的轮廓形状除外）、断面尺寸以及运动副的具体结构。

因此，为了便于对现有机构进行分析或设计新机构，可以撇开构件、运动副的外形和具体构造，而只用简单的线条和符号代表构件和运动副，按比例定出各运动副的位置，以此表示机构的组成和运动情况。

这种表示机构相对运动关系的简单图形称为机构运动简图。

掌握机构运动简图的绘制方法是工程技术人员进行机构设计、机构分析、方案讨论和交流所必需的。

一、实验目的1．对运动副、零件、构件及机构等概念建立实感；2．熟悉并运用各种运动副、构件及机构的代表符号；3．学会根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图；4．验证和巩固机构自由度计算方法和机构运动是否确定的判定方法。

二、实验设备及用具1．各种机构和机器的实物或模型2．直尺、圆规、铅笔、橡皮、草稿纸（自备）三、机构运动简图绘制的方法及步骤1．了解待绘制机器或模型的结构、名称及功用，认清机械的原动件、传动系统和工作执行构件。

2．缓慢转动原动件，细心观察运动在构件间的传递情况，了解活动构件的数目。

3. 根据相连接的两构件间的接触情况和相对运动特点，判定机构中运动副种类、个数和相对位置。

在了解活动构件的数目及运动副的数目时，需注意以下两种情况：①当两构件间的相对运动很小时，勿认为一个构件。

②由于制造误差和使用日久，同一构件各部分之间有稍许松动时，易误认为两个构件。

碰到这种情况，要仔细分析，正确判断。

3．要选择最能表示机构特征的平面为视图平面，同时，要将原动件放在一适当的位置，以使机构运动简图最为清晰。

4．在草稿纸上按规定的符号绘制机构运动简图，在绘制时，应从原动件开始，先画出运动副，再用粗实线连接属于同一构件的运动副，即得各相应的构件。