【實(shí)用】實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)指導(dǎo)書(shū)

實(shí)驗(yàn) 實(shí)習(xí) 指導(dǎo)書(shū) 2001 年，初步建立起一套適合我校實(shí)際的系列化實(shí)踐教學(xué)基礎(chǔ)文件體系。 這一體系包括實(shí)踐教學(xué)大綱、實(shí)踐教學(xué)課程目錄庫(kù)、實(shí)踐教學(xué)課程指導(dǎo)書(shū)、實(shí)訓(xùn)（驗(yàn)）項(xiàng)目報(bào)告和實(shí)訓(xùn)（驗(yàn)）項(xiàng)目卡等一系列實(shí)踐教學(xué)文件，并統(tǒng)一格式 、規(guī)范內(nèi)容，按專業(yè)匯編成 17 冊(cè)。 經(jīng)過(guò)三年的實(shí)際運(yùn)行，于 2003 年在原有基礎(chǔ)上，結(jié)合近年來(lái)實(shí)踐教學(xué)改革成果，對(duì)以上文件進(jìn)行更新，重新匯編成冊(cè)，進(jìn)一步明確了實(shí)踐教學(xué)各環(huán)節(jié)的要求，使每項(xiàng)實(shí)踐教學(xué)任務(wù)落在實(shí)處。 由于 各 專業(yè) 實(shí)踐 指導(dǎo)書(shū) 內(nèi)容 過(guò)于 龐大 ， 無(wú)法 逐一 顯示 ，現(xiàn) 列舉 機(jī)械設(shè)計(jì) 基礎(chǔ) 課程 的 實(shí)驗(yàn) 指導(dǎo)書(shū) 作一 說(shuō)明 。 1機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū) 系別班級(jí)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 蘭州工業(yè)高等專科學(xué)校機(jī)械系機(jī)械設(shè)計(jì)教研室 2目 錄 實(shí)驗(yàn)一 拉伸實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)二 彈性模量 E 的測(cè)定 實(shí)驗(yàn)三 扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) 實(shí)驗(yàn)四 彎曲實(shí)驗(yàn) 0 實(shí)驗(yàn)五 疲勞實(shí)驗(yàn) 17 實(shí)驗(yàn)六 機(jī)構(gòu)測(cè)繪 8 實(shí)驗(yàn)七 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)測(cè)定 0 實(shí)驗(yàn)八 齒輪齒廓范成實(shí)驗(yàn) 3 實(shí)驗(yàn)九 回轉(zhuǎn)構(gòu)件的靜平衡 4 實(shí)驗(yàn)十 回轉(zhuǎn)構(gòu)件的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn) 6 實(shí)驗(yàn)十一 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn) 7 實(shí)驗(yàn)十二 齒輪傳動(dòng)效率實(shí)驗(yàn) 0 實(shí)驗(yàn)十三 減速器拆裝實(shí)驗(yàn) - 32 附錄 30 型萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī) 3 3實(shí)驗(yàn)一 拉伸實(shí)驗(yàn) 一、目的 1、 測(cè)定低碳鋼的屈服極限 s 強(qiáng)度極限 b，延伸率 和面積收縮率 。 2、 測(cè)定鑄鐵的強(qiáng)度極限 b。 3、 比較低碳鋼（塑性材料）與鑄鐵（脆性材料）機(jī)械性能的特點(diǎn) 。 二 、設(shè)備 1、萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。 2、游標(biāo)卡尺。 三、原理及裝置 1、試件：材料的機(jī)械性質(zhì) s、 b， 和是由拉伸試驗(yàn)來(lái)確定的，為此首先介紹拉伸試件的形狀、尺寸。 試件可以加工成矩形截面和圓形截面兩種。圓形截面如圖 3 - 1 所示。試件中段用于測(cè)量拉伸變形，其長(zhǎng)度 為“標(biāo)距”。兩端較粗的部分用來(lái)裝入試驗(yàn)機(jī)的夾頭傳遞拉力。試件兩端的形狀和尺寸，可視試驗(yàn)機(jī)的夾頭而定，圓形、階梯形、螺紋均為經(jīng)常采用的形式，不論什么形狀，其兩頭粗的部分和中間細(xì)的部分之間圓弧過(guò)渡要加工合理，且中間細(xì)的部分的長(zhǎng)度要比“標(biāo)距”略長(zhǎng)一些。由于 試件的形狀和尺寸對(duì)試驗(yàn)結(jié)果具有一定的影響，故應(yīng)該有一個(gè)統(tǒng)一的規(guī)定，金屬拉力試驗(yàn)法（ 76 ） 就是我國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)，這是加工拉力試件的依據(jù)。 圖 2 - 1 實(shí) 件 形 狀 圖2 、 試驗(yàn)時(shí)，利用試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)繪圖器，可繪出低碳鋼的拉伸圖（圖 3 - 2 ） 和鑄鐵的拉伸圖（圖 3 - 3 ）。不論那種材料的拉伸圖，橫坐標(biāo)所表示的拉伸變形 L 包括了幾個(gè)方面的變形。首先是試件標(biāo)距部分和兩端夾持部分的變形，然后是機(jī)器本身的彈性變形和試件在夾頭中的滑動(dòng)。尤其是試件開(kāi)始受力時(shí)，兩端在夾頭中的滑動(dòng)較大，故繪出的拉伸圖最初一段 是曲線。對(duì)于低碳鋼拉伸圖所言，屈服階段（ B - C ） 常呈鋸齒形，上屈服點(diǎn)比較穩(wěn)定，故工程上均以 B 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷作為材料屈服時(shí)的載荷 確定屈服載荷 須注意觀察讀數(shù)表盤(pán)上測(cè)力的轉(zhuǎn)動(dòng)情況，一般規(guī)定測(cè)力指針回轉(zhuǎn)后所指示的最小載荷為屈服載荷 3 、 變形與斷裂：試件拉伸達(dá)到最大載荷 前，在標(biāo)距范圍內(nèi)的變形是均勻的，從最大載荷開(kāi)始，產(chǎn)生局部伸長(zhǎng)和頸縮。頸縮出現(xiàn)后，截面迅速減小，繼續(xù)拉伸，所需要的載荷也隨之變小，直至 E 點(diǎn)斷裂為止，試件斷裂后的左右兩個(gè)面各成凹凸?fàn)顟B(tài)。最初在對(duì)試件加載時(shí)測(cè)力指針隨載荷的增加向前轉(zhuǎn)動(dòng)， 同時(shí)它又推動(dòng)從動(dòng)指針前進(jìn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)最大載荷 測(cè)力指針（又稱為主動(dòng)指針）開(kāi)始后退，而從動(dòng)指針則停留在最大載荷的刻度線上，幫助我們記憶最大載荷 4C E L P L S L P L S L - 2 低碳鋼拉伸圖 圖 2 - 3 鑄鐵拉伸圖 4 、鑄鐵的受力破壞：鑄鐵試件在承受拉力時(shí)變形很小，達(dá)到最大載荷時(shí)突然斷裂破壞，沒(méi)有屈服階段和頸縮現(xiàn)象，其強(qiáng)度極限遠(yuǎn)小于低碳鋼的強(qiáng)度極限。 四、低碳鋼試件的試驗(yàn)步驟 1 、 試件：用游標(biāo)卡尺量取試件“標(biāo)距”兩端和中間部分這三個(gè)截面的直徑，切 記在每一橫截面內(nèi)沿互相垂直的兩個(gè)直徑方向各量一次取其平均值，所測(cè)量的三個(gè)平均值中用最小的值計(jì)算截面積 A ， 三位有效數(shù)字。為了觀察“標(biāo)距”范圍內(nèi)伸長(zhǎng)的變化情況，用劃線機(jī)每隔 10一根圓周線，將標(biāo)距長(zhǎng)度分為十格。 2、 試驗(yàn)機(jī)：由低碳鋼的強(qiáng)度極限 o，估記最大載荷，并由此值選擇合適的測(cè)力度盤(pán)。然后依照調(diào)整機(jī)器零點(diǎn)的三個(gè)步驟調(diào)準(zhǔn)“零”點(diǎn)，并使從動(dòng)指針靠攏。同時(shí)裝好自動(dòng)繪圖儀上的紙和筆。 3、 裝與檢查：先將試件安裝在上夾頭內(nèi)，再移動(dòng)下夾頭（對(duì) 來(lái)講，開(kāi)動(dòng)升降電機(jī)，使活動(dòng)臺(tái)上下移動(dòng)，依次調(diào)整 上下夾頭之間的距離），使上下夾頭能適當(dāng)裝入試件，然后把下夾頭夾緊。試件安裝就緒后，開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，預(yù)加載荷（預(yù)加載荷對(duì)應(yīng)的應(yīng)力不能超過(guò)低碳鋼的比例極限），再卸載回“零”點(diǎn)，以檢查試驗(yàn)機(jī)是否工作正常。 4、 試驗(yàn)：開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)使之緩慢勻速加載，在加載過(guò)程中要注意觀察測(cè)力指針的轉(zhuǎn)動(dòng)，自動(dòng)繪圖器的情況和相應(yīng)的試件變化現(xiàn)象。當(dāng)指針不動(dòng)或倒退時(shí)，說(shuō)明材料開(kāi)始屈服，記錄屈服載荷 件斷裂后停車(chē)，由從動(dòng)指針讀出最大載荷 驗(yàn)完畢后取下斷裂后的兩截試件，在斷口處對(duì)齊并盡量靠近，用游標(biāo)卡尺測(cè)量拉斷后的標(biāo)距長(zhǎng) 量?jī)蓴嗫谔幍闹?徑 在每一斷口處沿相互垂直位置測(cè)量?jī)纱危∑淦骄?，最后取兩個(gè)平均值中的小者，計(jì)算橫截面 五、鑄鐵試件的試驗(yàn)步驟 1、 試件：用游標(biāo)卡尺測(cè)量試件中間截面兩個(gè)相互垂直方向的直徑，取其平均值，計(jì)算截面 2、 試驗(yàn)機(jī)（同前）。 3、 安裝與檢查（同前）。 4、 開(kāi)動(dòng)機(jī)器，使自動(dòng)繪圖器工作，直至試件拉伸斷裂為止。停車(chē)、記錄最大載荷 下試件和繪好的拉伸曲線圖，將試驗(yàn)機(jī)復(fù)原。 六 、 記錄表格 記錄表格可自行設(shè)計(jì)，下面的格式僅供參考，把試驗(yàn)數(shù)據(jù)用表格記錄下來(lái)。 5表 2 直徑 0d （ 最小橫截面0 截面 截面 截面 材料 標(biāo)距 0L 平均 平均 平均 低碳鋼 鑄鐵 表 2 料 屈服載荷 最大載荷 0P （ 表 2后處直徑 1d （ 斷后標(biāo)距長(zhǎng)度 1L （ （ 1） （ 2） 平 均 斷后處最小橫截面 1A （ 2 七、試驗(yàn)結(jié)果的處理 1、 根據(jù)屈服載荷 最大載荷 算屈服極限 s 和強(qiáng)度極限 b。 2、 根據(jù)試件前、后、標(biāo)距長(zhǎng)度及橫截面積計(jì)算延伸率 和面積收縮率。 s = b 低碳 = b 鑄鐵 = = %100001 = %10000 八、思考題 比較低碳鋼和鑄鐵拉伸時(shí)的機(jī)械性質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)二 彈性模量 E 的測(cè)定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、 觀察在比例極限以內(nèi)，力和變形的正比關(guān)系。驗(yàn)證彈性變形正比定律。 2、 測(cè)定低碳鋼 彈性模量 E。 3、 學(xué)會(huì)使用蝶式引伸儀。 二、設(shè)備 1、 萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī) 2、 蝶式引伸儀 3、原理 測(cè)定鋼材的彈性模量時(shí)，一般采用在比例極限內(nèi)的拉伸試驗(yàn)。已知虎克定律的關(guān)系 6式為： 為了驗(yàn)證力和變形的線性關(guān)系，一般均采用增量法逐級(jí)加載，也就是分幾次來(lái)逐級(jí)加載，而不是一次就將載荷加至最終數(shù)值。如各次增加相同的拉力 應(yīng)的引伸儀測(cè)出的伸深長(zhǎng)增加深也大致相等，這樣就驗(yàn)證了虎克定律的正確性。 設(shè)試件截面面積為 伸儀標(biāo)距為 各次長(zhǎng)度增加量的平均值為，則由虎克定律的關(guān)系式即可計(jì)算出彈性模量： 試驗(yàn)時(shí)為了夾牢試件和消除試件與機(jī)構(gòu)之間的空隙，必須加一定的“初載荷”。并且開(kāi)始時(shí)引伸儀機(jī)構(gòu)間也存在有空 隙，同時(shí)其刀刃往往在試件表面上有微小的滑動(dòng)。這些都會(huì)影響讀數(shù)的準(zhǔn)確性，所以應(yīng)將引伸儀放好后再加初載荷。小于初載荷的數(shù)據(jù)不與考慮，自初載荷始逐級(jí)加載，測(cè)量其伸長(zhǎng)。 在實(shí)驗(yàn)前要擬定“加載方案”，擬定加載方案時(shí)一般根據(jù)以下幾點(diǎn)來(lái)考慮： 1、 由于在此例極限內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，故最終應(yīng)力值不能超過(guò)比例極限，但也不宜低于它的一半。 2、 最終載荷值要與試驗(yàn)機(jī)測(cè)力范圍相適應(yīng)。 3、 最終變形要與儀器量程相適應(yīng)。 4、 至少應(yīng)有 5 6 級(jí)加載，第一級(jí)可作為初載荷，每級(jí)加載要使儀器的刻度值有明顯的變化。 三、蝶式引伸儀的使用 1、 結(jié)構(gòu)及原理 蝶式引伸儀主要由三 部分組成：感受變形部分、傳遞部分、指示部分。 感受變形部分 主要由一對(duì)上刀口和下刀口組成，并直接與試棒接觸。上刀口可在標(biāo)桿中上下移動(dòng)，在選擇位置上固定，下刀口可繞自身轉(zhuǎn)動(dòng) ,上下刀口之間的縱向距離就是試件的標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，橫向距離就是試件的直徑變化范圍，上下刀口橫向移動(dòng)是通過(guò)套在導(dǎo)桿內(nèi)彈簧在導(dǎo)向套內(nèi)的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)。 傳遞部分 把變形傳遞到量表是通過(guò)裝在左、右主體內(nèi)的兩活動(dòng)下刀口來(lái)實(shí)現(xiàn)的，活動(dòng)下刀口的一端是 60尖角，另一端設(shè)有一頂尖。他們分別被支承在旋入左、右主體的螺軸錐尖上，形成一等臂杠桿。引伸儀工作時(shí)，傳遞部分 的任務(wù)是將試件標(biāo)距范圍內(nèi)的變形量傳遞到配用表上，通過(guò)指針的轉(zhuǎn)動(dòng)直觀反映出來(lái)。 指示部分 引伸儀配用兩只量表?？砂床煌木纫筮x用分度為 的千分表。 由圖上可以看出，當(dāng)?shù)揭靸x上下刀口緊卡在試件上時(shí)，由試件受力所產(chǎn)生的軸向位移，使活動(dòng)下刀口繞中點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，由于杠桿比為 1： 1，使量表直接反映出軸向位移數(shù)值來(lái)。 7 下 刀 口試 件定 位 螺 栓底 板右 主 體量 表加 緊 夾上 刀 口左 主 體碟式引伸儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 2、 操作步驟 根據(jù)使用和實(shí)際需要，決定標(biāo)距和選用量表。 刀口的位置，使上下刀口距離等于標(biāo)距 值。 、松開(kāi)緊固螺釘調(diào)整量表位置，使上下刀口底面與板上定位螺釘接觸，頂尖與量表測(cè)量桿平面接觸，測(cè)量拉伸變形時(shí)，量表起始位置應(yīng)在指針正向行程 以上，然后固定好量表，轉(zhuǎn)動(dòng)量表圈罩使指針指“ 0”。注意，緊固量表時(shí)，要保證量表測(cè)量桿能上下活動(dòng)自如不被卡住，如系重復(fù)使用，則不需要每次實(shí)驗(yàn)都要調(diào)整量表位置。 手握蝶式引伸儀，壓縮彈簧，使兩刀口分開(kāi)，夾持在試件上如果夾力不夠，可調(diào)整連接板簧帽。 如增加上刀口夾緊力時(shí)，需要在標(biāo)桿上使用夾緊架，其位置應(yīng)盡量靠近上刀口處，夾緊力也可以通過(guò)簧帽調(diào)整。 試件在 標(biāo)距范圍內(nèi)的伸長(zhǎng)量取兩表數(shù)值的平均值進(jìn)行計(jì)算（試件讀數(shù)常會(huì)不一致，但相差不太大，如相差太大則應(yīng)檢查引伸儀安裝是否合適。 3、注意事項(xiàng)： 引伸儀系精密儀器，使用時(shí)必須小心，輕拿輕放。 引伸儀的下刀口是兩錐體支撐，出廠時(shí)已調(diào)好，不得隨便調(diào)整。 安裝時(shí)，要輕輕夾持在試件上，以防刀口崩口，影響使用。 引伸儀在被測(cè)試件的變形超過(guò)最大量程時(shí)，必須卸下停止使用，以免損壞儀器。 當(dāng)使用螺帽調(diào)整夾緊力時(shí)，使用后必須把螺帽退回原始位置。 四、實(shí)驗(yàn)步驟 1、測(cè)量試件截面尺寸，計(jì)算截面面積，擬訂加載方案。在標(biāo)距 長(zhǎng)度范圍內(nèi)，測(cè)量試件兩端及中間三個(gè)截面的直徑，取三處平均直徑 d 計(jì)算截面面積 2、準(zhǔn)備試驗(yàn)機(jī) 、復(fù)習(xí)試驗(yàn)機(jī)操作規(guī)程 、根據(jù)最終載荷的大小，選擇測(cè)力度盤(pán)和相應(yīng)的擺錘，調(diào)整指針，對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)。 83、安裝試件和引伸儀 、將試件安裝在試驗(yàn)機(jī)夾頭上。 、了解引伸儀的操作規(guī)程，小心正確的安裝引伸儀使其刀刃位于試件對(duì)稱平面內(nèi)，調(diào)整千分表罩圈指“零”。 4、進(jìn)行試驗(yàn) 用慢速逐漸加載至初載荷，記下引伸儀的 讀數(shù)，緩慢的逐次等量加載。每增加一次載荷，記錄一次引伸儀讀數(shù)，隨時(shí)估算引伸儀先后兩次讀數(shù)值的差值，借以判斷工作是 否正確，繼續(xù)加載至最終數(shù)值為止。 可再卸載至初載荷以內(nèi)，輪換操作重復(fù)進(jìn)行以上試驗(yàn)。 5、結(jié)束工作 、輕輕取下引伸儀，放入儀器盒中。卸載后、取出試件。 、請(qǐng)教師檢查實(shí)驗(yàn)記錄 。 、將試驗(yàn)機(jī)一切機(jī)構(gòu)復(fù)原，清理設(shè)備。 五、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理 1、 試件尺寸 = = = 2數(shù)據(jù)計(jì)算： ） 平均平均 21(21 =d 實(shí)驗(yàn)記錄 載 荷 引伸儀讀數(shù) 單位 310量 表 量 表 總載荷 增量)( 讀數(shù) 1A 增量 1A 讀數(shù) 2A 增量 2A 六、思考題： 1、用逐級(jí)加載法求出彈性模量 E 與一次加載到最終值所求出彈性摸量是否相同？ 2、為什么測(cè)定彈性模量時(shí)截面面積取三處的平均值，而在拉伸實(shí)驗(yàn)時(shí)截面面積取試件三處之中最小值？ 實(shí)驗(yàn)三 扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn) 一、 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī) 9試驗(yàn)機(jī)采用直流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速機(jī)械傳動(dòng)加載，可以正反兩個(gè)方向施加扭矩進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，用電子自動(dòng)平衡隨動(dòng)系統(tǒng)測(cè)取扭 轉(zhuǎn)。最大載荷扭矩是 100 mK g ，有四個(gè)測(cè)力度盤(pán)，分別是： 010 mK g 、 020 、 050 、 0100 ；扭轉(zhuǎn)速度為 個(gè)范圍；試件最長(zhǎng)可達(dá) 650 構(gòu)造原理 ：本試驗(yàn)機(jī)由加載機(jī)構(gòu)，測(cè)力針、自動(dòng)繪圖器組成。加載機(jī)構(gòu)由 6 個(gè)滾球軸承支持在機(jī)座的導(dǎo)軌上，它可以左右自由滑動(dòng)，加載時(shí)，由直流電機(jī)帶動(dòng)減速箱減速，夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)試件施加扭矩，轉(zhuǎn)速由電表指出。在測(cè)力計(jì)內(nèi)有杠桿測(cè)力系統(tǒng)，通過(guò)刻度盤(pán)指出試件所受扭矩的大小。自動(dòng)繪圖器由繪圖筆和滾筒等組成，繪圖筆的移動(dòng)量表示扭轉(zhuǎn)的大小，繪圖滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)表示試件加力端夾頭的絕對(duì)轉(zhuǎn)角，其轉(zhuǎn)動(dòng)量正比于試件的轉(zhuǎn)角。 二、操作步驟 1、檢查試驗(yàn)機(jī)夾頭的形式是否與試件相配合，將速度范圍置于 0 360 ，調(diào)速電位器置于零位。 2、根據(jù)所需最大扭轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)量程選擇旋扭，選取相應(yīng)的測(cè)力度盤(pán)，按下電源開(kāi)關(guān)接通電源，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)零旋扭，使指針對(duì)準(zhǔn)零點(diǎn)。 3、裝好自動(dòng) 繪圖器的筆和紙，掛好傳動(dòng)齒輪，打開(kāi)繪圖開(kāi)關(guān)。 4、安裝試件，先將試件的一端插入夾頭，調(diào)整加載機(jī)構(gòu)作水平移動(dòng)，使試件另一端插入夾頭，然后夾緊。 5、加載，按下加載開(kāi)關(guān)，逐級(jí)增加調(diào)速電位器的刻度值，操縱直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)試件施加扭矩。 6、實(shí)驗(yàn)完畢、停車(chē)，取下試件，將機(jī)器復(fù)原并清理現(xiàn)場(chǎng)。 三、注意事項(xiàng)： 1、施加扭矩后，禁止再 轉(zhuǎn)動(dòng)量旋鈕。 2、使用 V 型夾板夾持試件時(shí)，必須盡量夾緊，以免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試件打滑。 3、機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，操作者不得擅自離開(kāi)，聽(tīng)見(jiàn)異聲或發(fā)生任何故障應(yīng)立即停車(chē)。 扭轉(zhuǎn)桿是基本變形之一，而扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)是測(cè)金屬材料機(jī)械性能的一個(gè)基本實(shí)驗(yàn)。 扭轉(zhuǎn)試件的中間工作部分應(yīng)做成薄壁管為最理想，可以得到近似均勻分布的純剪切，但因加工精度成本高而采用實(shí)心圓或截面，根據(jù) 屬扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)件為圓形截面，標(biāo)距部分直徑 d= 10距長(zhǎng) 000 = ，亦可采用 00 = 的短試件。 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，試件內(nèi)一點(diǎn)處于純剪切應(yīng)力狀態(tài)，橫截面上的剪應(yīng)力值等于 45斜截面上的主應(yīng)力值，其一為拉應(yīng)力 =1s ，另一為壓應(yīng)力 =2s ，這樣，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)，破壞形式能表達(dá)出金屬材料是正應(yīng)力拉斷還是切應(yīng)力剪斷。 四、扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)的目的 1、 觀察低碳鋼，鑄鐵材料的扭轉(zhuǎn)變形和破壞現(xiàn)象。 2、 測(cè)定低碳鋼的扭轉(zhuǎn)變形屈服極限 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限 及鑄鐵的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度極限 五、原理 10塑性材料的 的扭轉(zhuǎn)圖（ 圖所示。如低碳鋼扭轉(zhuǎn)時(shí)具有可分辨的屈服臺(tái)階，相應(yīng)于該處的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力值稱之為扭轉(zhuǎn)屈服點(diǎn)或扭轉(zhuǎn)屈服極限，以 示，在屈服臺(tái)階的起始 A 點(diǎn)，對(duì)應(yīng)于橫截面上周邊最大剪應(yīng)力剛達(dá)到材料的剪切屈服點(diǎn)，由于剪應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)的材料逐步向心伸展，而反映在 到 B 點(diǎn)趨于平坦同時(shí)也進(jìn)入屈服階段的末期，以 B 點(diǎn)扭距值 定為 0M 按全截面理論屈服，屈服點(diǎn)的近似計(jì)算式為： t 式中 163p= 是試件抗扭距截面模量，在繼續(xù)扭轉(zhuǎn)變形時(shí)材料進(jìn)一步強(qiáng)化，達(dá)到 時(shí)，試件開(kāi)始被剪斷相應(yīng)于 C 點(diǎn)的最大扭矩為 M 與類似，得強(qiáng)度極限的計(jì)算式。 MM bM 圖 t 低碳鋼試件受扭破壞時(shí)，斷口與橫截面一致且較平整，是剪切破壞形式；鑄鐵試件的扭轉(zhuǎn)圖（ T）如圖所示，在很小的扭角下試件就會(huì)斷裂，相應(yīng)于斷裂時(shí)的最大扭轉(zhuǎn) T，強(qiáng)度極限的計(jì)算公式為： M=t 式中 試件的抗扭矩截面模量。 鑄鐵試件受扭破壞的斷口是在 向呈旋轉(zhuǎn)面，該截面即為最大主應(yīng)力 1s 所在， 11因而是拉斷破壞形式，比較這兩種材料的斷口，可以得出這樣的結(jié)果：低碳鋼抗拉能力大于抗剪能力，而鑄鐵抗剪能力大于抗拉能力。 六、方法及步驟 1、測(cè)量試件直徑（與拉伸試驗(yàn)同）； 2、將試件一端裝于試驗(yàn)機(jī)與擺錘相連的夾頭中，調(diào)整示力盤(pán)至零點(diǎn)； 3、夾緊另一端，調(diào)好自動(dòng)繪圖裝置，開(kāi)始對(duì)試件逐漸均勻地施加扭轉(zhuǎn)外力偶距，讀下屈服點(diǎn)負(fù)荷，然后點(diǎn)動(dòng)，直至試件破壞為止，記下最大負(fù)荷。 將機(jī)器恢復(fù)原位，并把工具、試件放回原 處。 七、實(shí)驗(yàn)記錄及計(jì)算結(jié)果 項(xiàng)目材料 直徑d0(抗扭模量Wp(m ) 屈服扭矩 ) 屈服應(yīng)力 )( 2破壞扭距 )( b 破壞應(yīng)力 )( 2破壞后截面形狀圖 低碳鋼 鑄鐵 八、思考題 根據(jù)低碳鋼和鑄鐵的拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)三種試驗(yàn)結(jié)果，分析總結(jié)兩種材料的力學(xué)機(jī)械性質(zhì)。 實(shí)驗(yàn)四 彎曲實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 了解電測(cè)技術(shù) ，練習(xí)靜態(tài)電阻應(yīng)儀的接線、平衡、測(cè)讀。 2、 測(cè)定純彎曲時(shí)截面的應(yīng)力分布規(guī)律，驗(yàn)證純彎曲正應(yīng)力公式。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、純彎曲梁實(shí)驗(yàn)器 2、靜態(tài)電阻應(yīng)變儀 三、試件 在欲測(cè)梁試件的純彎曲段上貼有五個(gè)測(cè)量電阻片，見(jiàn)圖示 5 把五個(gè)電阻片從上到下，依次編號(hào)為，也就是說(shuō)在中性軸上貼的哪一片號(hào)碼為。 12 、原理 梁受彎曲時(shí)中截面上各點(diǎn)的彎曲正應(yīng)力的理論值為： = = =0 = =式中： 中截面對(duì)中性軸 Z 的抗彎截面模量； 中截面對(duì)中性軸 Z 的慣性矩。 現(xiàn)在電測(cè)法測(cè)量跨中截面、五個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力，加載過(guò)程中用電阻應(yīng)變儀測(cè)出其應(yīng)變 、 、 、 、 由單向應(yīng)力的彈性變形定律算出截面上各點(diǎn)的應(yīng)力。 = = = = = 式中 E 鋼梁的彈性模量 ,可取 E=210 10 9 N/； 將測(cè)出的應(yīng)力與理論計(jì)算值相比較。 五、實(shí)驗(yàn)步驟 131、 預(yù)習(xí)靜態(tài)電阻應(yīng)變儀與調(diào)平衡箱的使用說(shuō)明； 2、 將已帖好的測(cè)量片和補(bǔ)償片的引出導(dǎo)線接在預(yù)調(diào)平衡箱接線柱上 ,按電阻應(yīng)變儀多點(diǎn)測(cè)量時(shí)的實(shí)驗(yàn)步驟做好測(cè)量前的準(zhǔn)備工作； 3、 加載至最大載荷 ,然后卸載 ,檢查應(yīng)變儀是否處于正常狀態(tài)； 4、 正式測(cè)量 ,逐級(jí)加法碼 ,在應(yīng)變儀上分別讀出五個(gè)點(diǎn)的應(yīng)變大小并記錄、卸載； 5、 使儀器恢復(fù)到正常狀態(tài)。 六、注意事項(xiàng) 1、試驗(yàn)時(shí)必須 要遵守應(yīng)變儀的操作規(guī)程和使用注意事項(xiàng)； 2、加載時(shí)要緩慢； 3、試驗(yàn)前準(zhǔn)備好一份本次實(shí)驗(yàn)的記錄表格 ,在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中填數(shù)據(jù)。 七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理 1、試件數(shù)據(jù) 00 =200=30 b=8彈性模量 E=106 / 2 抗彎曲截面模量 WZ= 慣性矩 JZ=2 2、實(shí)驗(yàn)記錄 載荷 (N) 應(yīng)變讀數(shù) 單位 :格 (10增量片 增量片 增量片 增量片 增量片 載荷讀數(shù) P 載荷增量 p 讀數(shù)A 增量 A 讀數(shù)B 增量 B 讀數(shù)C 增量 C 讀數(shù)D 增量 D 讀數(shù)E 增量 E P 平均 = A 平均 = B 平均 = C 平均 = D平均 = E 平均 = 3、 數(shù)據(jù)計(jì)算 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 增量片 = A = = = 增量片 = B = 14 = = 增量片 = C = = = 增量片 = D = = = 增量片 = E = = = 理論計(jì)算值： 截面彎距 = 21 點(diǎn)的應(yīng)力 =s 點(diǎn)的應(yīng)力 =點(diǎn)的應(yīng)力 =s 點(diǎn)的應(yīng)力 =s 點(diǎn)的應(yīng)力 =s 比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算值： 測(cè)點(diǎn)編號(hào) 理論值理 實(shí)驗(yàn)值實(shí) 誤差百分?jǐn)?shù) （ 理 實(shí) ） / 理 100% 15附： 電阻應(yīng)變儀工作原理與結(jié)構(gòu) 一、 工作原理 態(tài)電阻應(yīng)變儀的原理方框圖，如圖所示 5信 號(hào) 發(fā) 生 器穩(wěn) 壓 電 源A / D Z 轉(zhuǎn) 換 器檢 波 解 條電 橋 盒 放 大 器數(shù) 碼 顯 示被 測(cè) 信 號(hào) 2 2 0 v 5 0 H 25 型電阻應(yīng)變儀原理圖 1、 應(yīng)變測(cè)量 將電阻應(yīng)變儀片貼在試件上，當(dāng)試件受外力作 用產(chǎn)生變形時(shí)，應(yīng)變產(chǎn)生相應(yīng)變形，其阻值也隨之變化。在一定范圍內(nèi)，其電阻相對(duì)變化量 R/R 與試件長(zhǎng)度變化量成線性關(guān)系，即： = .（ 1） 式中 K 為電阻應(yīng)變儀片靈敏系數(shù)。 由（ 1） 可知，為了測(cè)得應(yīng)變，只需求出 R 即可。為此，我們通常將電阻應(yīng)變片（或電阻應(yīng)變片和精密線繞電阻）組成測(cè)量電橋。如圖 5示。 E R 1 R 4 3U 圖 5電橋原理圖 16其中： E 為供橋電壓， U 為輸出電壓。根據(jù)電橋理論： )()(43214231= 當(dāng)電橋中的測(cè)量變片產(chǎn)生增量 R 時(shí)， = 4321 電橋的輸出電壓： +=+= . = 由上可知，對(duì)電壓 U 進(jìn)行測(cè)量，即可求得應(yīng)變值。 2、 儀器結(jié)構(gòu)： 前面板示意如圖 5面板示意如圖 5 4 6 8 2 3靈 感 系 統(tǒng)基 零 測(cè) 量 電 壓 平 衡開(kāi) 關(guān) 粗 細(xì) 基 零 平 衡Y J - 2 5 圖 525 靜態(tài)電阻應(yīng)變議前面板 標(biāo) 定電 橋 盒 轉(zhuǎn) 換 器靈 敏 度預(yù) 調(diào) 箱出 廠 編 號(hào) 制 造 日 期電 源 2 2 0 圖 525 靜態(tài)電阻應(yīng)變議后面板 二、使用方法 171、本儀器在下列條件下可以使用： （ 1）環(huán)境溫度 0+40，溫度變化速率不大于 1 相對(duì)濕度在 80%以下。 （ 2）周?chē)鸁o(wú)腐蝕性氣體及強(qiáng)磁場(chǎng)干擾。 （ 3）電源電壓：交流 50 20V。 （ 4）儀器預(yù)熱時(shí)間為半小時(shí)，連續(xù)工作時(shí)間 4 小時(shí)。 2、準(zhǔn)備工作： （ 1）測(cè)量片和溫度補(bǔ)償片的阻值應(yīng)盡量選用一致，這樣便于平衡。補(bǔ)償片應(yīng)貼在與試件相同的材料上， 與測(cè)量片保持同樣的溫度，應(yīng)變片對(duì)地絕緣電阻應(yīng)為 500 M 以上。測(cè)量片和補(bǔ)償片不受強(qiáng)光曝曬，高溫輻射和空氣劇烈流動(dòng)的影響。 （ 2）測(cè)量片和補(bǔ)償片上所用的連接導(dǎo)線長(zhǎng)度的線徑相同。導(dǎo)線對(duì)地絕緣電阻應(yīng)為500 M 以上。測(cè)量片和補(bǔ)償片導(dǎo)線最好采用屏蔽電纜，測(cè)量時(shí)導(dǎo)線不能移動(dòng)。 （ 3）根據(jù)實(shí)際情況，選擇不同測(cè)量方式。 全橋測(cè)量：分別取下 1 和 5、 3 和 7、。 4 和 8 之間的連接片。在橋盒外接上二只塑料殼密封的雙精密無(wú)感線繞電阻，阻值 120 2，儀器橋盒接線法如圖 5 51 2 3 46 7 8R 5R 6R 1 R 2R 3 R 4圖 5 全橋測(cè)量圖 多點(diǎn)測(cè)量可接 25 型預(yù)調(diào)平衡箱，將預(yù)調(diào)平衡箱連接線插頭，插入儀器的插座上，后面板上的開(kāi)關(guān)打到預(yù)調(diào)箱擋，使用方法參照 25 型預(yù)調(diào)平衡箱說(shuō)明。 3、儀器的使用 （ 1）接通電源，按下電源開(kāi)關(guān)。 （ 2）按下 “基零“開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)“電阻平衡”電位器，使顯示為 0000。 （ 3）再按上“測(cè)量” 開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)“電阻平衡”電位器，使顯示為 0000，這時(shí)，將“粗”“細(xì)“開(kāi)關(guān)應(yīng)置于”細(xì)“，若調(diào)零無(wú)法調(diào)到 0000 時(shí)，則 按下”粗“。 （ 4）調(diào)整靈敏系數(shù)盤(pán)，使指示 K 值指于“ 18（ 5）將后面板開(kāi)關(guān)打置“標(biāo)定“擋，調(diào)節(jié)”靈敏度“電位器，使指定值顯示為 ：必須使用電橋盒）。然后打置“電橋盒” 擋。 （ 6）反復(fù)幾次調(diào)平衡（零點(diǎn)）和標(biāo)定值讀數(shù)（ 。 （ 7）測(cè)量過(guò)程中，為了提高測(cè)試精度，若測(cè)試條件允許，每個(gè)一段時(shí)間核對(duì)一下平衡和標(biāo)定值讀數(shù)（在無(wú)載荷的情況下）。 （ 8）再次按下“測(cè)量”開(kāi)關(guān)，儀器即可開(kāi)始測(cè)量。 （ 9）使用不同靈敏系數(shù)應(yīng)變片，將靈敏系數(shù)盤(pán)的 刻度值調(diào)到相同的數(shù)值上。 4、非線性誤差的修正 單片測(cè)量時(shí)，應(yīng)變值 2000時(shí)，其電橋的理論誤差已超過(guò)本儀器 測(cè)量精度，此時(shí)可根據(jù)式（ 2）計(jì)算并修正。 實(shí)驗(yàn)五 疲勞實(shí)驗(yàn) 一、目的： 1、 了解純彎曲疲勞試驗(yàn)機(jī)。 2、 介紹測(cè)定金屬材料持久極限的方法。 二、設(shè)備： 1、純彎曲式疲勞試驗(yàn)機(jī) 試驗(yàn)機(jī)的構(gòu)造示意圖如圖（ a）所示，試件 4 的兩端加緊在兩個(gè)滾筒 2 內(nèi)，滾筒 2臥桿置于兩個(gè)滾珠軸承 1 上，兩個(gè)滾筒與試件連成一個(gè)整體，利于電動(dòng)機(jī) 7 通過(guò)彈性聯(lián)軸器 5 使這個(gè)連接起來(lái)的體系轉(zhuǎn)動(dòng)。 1 2 3 4 3 2 1 6 7M M a x( a )( b ) 通過(guò)拉桿 9 將橫桿 10 掛在滾珠軸承 3 上，橫桿中央裝有砝碼盤(pán) 11，可放置砝碼 12，滾珠軸承 3 套在滾筒 2 上，這樣試件將發(fā)生純彎曲。在砝碼盤(pán)放置一數(shù)值砝碼。試件截面上最大應(yīng)力為 = 為定值（圖 b），使機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)至試件斷裂，滾筒 2 立即下垂，壓住自動(dòng)停車(chē)電鈕 8，使電動(dòng)機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。機(jī)器工作時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)次數(shù)（即應(yīng)力重復(fù)次數(shù)）可 19由轉(zhuǎn)數(shù)計(jì)數(shù)器 6 讀出（須將讀數(shù)放大 100 倍）。 我們用若干圓形截面的試件做實(shí)驗(yàn)，使它在旋轉(zhuǎn)時(shí)受到純彎曲（即對(duì)稱循環(huán)）。試件在旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，其截面上除圓心外，任意一點(diǎn)處的彎曲正應(yīng)力都經(jīng)歷了從 最大拉應(yīng)力到最大壓應(yīng)力，再回到最大拉應(yīng)力，這樣一個(gè)應(yīng)力循環(huán)，若以拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負(fù)，則最大拉應(yīng)力為應(yīng)力循環(huán)的最大應(yīng)力 最大壓應(yīng)力為應(yīng)力循環(huán)中的最大應(yīng)力 在這里 - 對(duì)稱循環(huán)的交變應(yīng)力下，應(yīng)力變化的程度最厲害，故材料在對(duì)稱循環(huán)的交變應(yīng)力下的耐疲勞比在非對(duì)稱循環(huán)的交變應(yīng)力下的耐疲勞強(qiáng)度低，所以通常都以對(duì)稱循環(huán)的交變應(yīng)力下的耐疲勞作為材料交變應(yīng)力下的強(qiáng)度指標(biāo)。 2、疲勞極限的測(cè)定 一般疲勞試驗(yàn)需要 6尺寸相同的一組按 規(guī)定加工成的標(biāo)準(zhǔn)試件，要求表面粗糙度 R m，將這一組試件編號(hào)，先取第一號(hào)試件放在疲勞試驗(yàn)機(jī)上，施加在試件上的負(fù)荷是恒定的。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試件不斷的旋轉(zhuǎn)，因而試件表面任一點(diǎn)處的應(yīng)力都在最大和最小彎曲應(yīng)力值之間周而復(fù)始的變化。 在對(duì)稱循環(huán)下進(jìn)行試驗(yàn)，依次改變每根試件循環(huán)應(yīng)力的最大值 為了減少試驗(yàn)次數(shù)，對(duì)于鋼材來(lái)說(shuō)，使第一根試件的循環(huán)應(yīng)力的最大值均等于其強(qiáng)度極限的 60%，該應(yīng)力是超過(guò)持久極限的，故經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的循環(huán)，試件即行斷裂，記錄試件斷裂時(shí)的循環(huán)次數(shù)，然后進(jìn)行第二根試件的試驗(yàn)，使它的應(yīng)力比 第一根試件的應(yīng)力減少2 4 2g ,同樣循環(huán)至破壞為止。 對(duì)其余試件，依次類推地進(jìn)行試驗(yàn)，以求得與各個(gè)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的破壞循環(huán)次數(shù)。（記下載荷和由試驗(yàn)機(jī)的自動(dòng)記錄器上讀出的試件斷前所受的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，簡(jiǎn)稱壽命“ 。 試驗(yàn)指出，對(duì)于鋼材試件，若在一定應(yīng)力作用下經(jīng) 107 次（有色金屬 107 108）循環(huán)后不破壞時(shí)，即可認(rèn)為該試件在 此應(yīng)力作用下繼續(xù)循環(huán)也不會(huì)破壞，現(xiàn)在假定第六根試件在應(yīng)力 6 的應(yīng)力 7 作用下，經(jīng) 10 7 次循環(huán)沒(méi)有斷裂，而第七根試件在小于 6 的應(yīng)力 7 作用下，經(jīng) 10 7 次循環(huán)沒(méi)有斷裂，那么，必須再取第八根試件，使它的應(yīng)力等于 6 和 7 的平均值 8 ；若試件在 8 的作用 下，經(jīng) 107 次循環(huán)仍沒(méi)有斷裂，而 8 與 6 相差不大于 1 2g ,試驗(yàn)即可停止， 8 就相當(dāng)于材料的持久極限；若試件在應(yīng)力 8 作用下，發(fā)生斷裂，而 8 與 7 相差不大于 1 2g ，試件也可停止， 7 就相當(dāng)于材料的持久極限。 疲勞試驗(yàn)的結(jié)果常常用圖形來(lái)表示，以應(yīng)力 壞循環(huán)次數(shù) N 的對(duì)數(shù) 橫坐標(biāo)，根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖，水平 直線的縱坐標(biāo)即為材料的持久極限。 本次試驗(yàn)所需時(shí)間太長(zhǎng)，故一般只能做表演試驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn) 六 機(jī)構(gòu)測(cè)繪 一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 、學(xué)會(huì)根據(jù)各種機(jī)械實(shí)物或模型，繪制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 2 、分析和驗(yàn)證機(jī)構(gòu)自由度；掌握正確的自由度計(jì)算方法。 二 、設(shè)備和工具 201 、各類典型機(jī)械的模型。 2 、鋼皮尺、卡尺、量角器等 ( 根據(jù)需要選用 ) 。 3 、三角板、鉛筆、橡皮、草稿紙等 ( 自備 ) 。 三 、原理和方法 1 、原理 機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)僅與機(jī)構(gòu)中所有構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件所組成的運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目、類型、相對(duì)位置有關(guān)。因此，在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，可以撇 開(kāi)機(jī)構(gòu)的形狀和運(yùn)動(dòng)副的具體結(jié)構(gòu)，而用一些簡(jiǎn)單的、規(guī)定的符號(hào)來(lái)代替構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。并按一定比例作出機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖。以此表示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性。表 1 - 1 為常用符號(hào)示例。 2 、方法 (1) 測(cè)繪時(shí)，使被測(cè)繪的機(jī)構(gòu)緩慢地運(yùn)動(dòng)。從原動(dòng)構(gòu)件開(kāi)始詳細(xì)觀察機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。分清各個(gè)運(yùn)動(dòng)單元。從而確定組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目。 (2) 確定各個(gè)運(yùn)動(dòng)副的種類。 表 1 - 1 名 稱 型 號(hào)低副高副構(gòu)件運(yùn)動(dòng)副移動(dòng)副螺旋副凸輪副齒輪副機(jī)架活動(dòng)構(gòu)件可根據(jù)相互連接構(gòu)件間的接觸情況及相對(duì)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)來(lái)確定各運(yùn)動(dòng)副的種類。 (3) 繪制機(jī)構(gòu)示意草圖 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。 在草圖上徒手按規(guī)定 的符號(hào)及構(gòu)件的連接次序。從原動(dòng)構(gòu)件開(kāi)始，逐步畫(huà)出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的草圖。用數(shù)字 l 、 2 、 3 分別標(biāo)注構(gòu)件。用英文字母 A 、 B 、 C 、 D 分別標(biāo)注回 21轉(zhuǎn)副。 (4) 繪制正規(guī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 仔細(xì)測(cè)量與機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)有關(guān)的尺寸，即轉(zhuǎn)動(dòng)副間的中心距和移動(dòng)副導(dǎo)路的方向等。標(biāo)記在草圖上，然后選定原動(dòng)件一個(gè)位置。并按一定的比例尺畫(huà)出正式的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 比例尺 L = ( )( )四 、要求 l 、對(duì)指定的幾種機(jī)器或機(jī)構(gòu)模型繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。至少有一種需按比例尺繪制。其余可憑目測(cè)，使圖與實(shí)物大致成比 例。 ( 不按比例繪制簡(jiǎn)圖稱為機(jī)構(gòu)示意圖 ) 2 、計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，并將結(jié)果與實(shí)際機(jī)構(gòu)的自由度相對(duì)照。觀察計(jì)算結(jié)果與實(shí)際是否相符合。 五、 思考題 1 、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖有哪些用途 ? 2 、一個(gè)“正確的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖”應(yīng)能說(shuō)明什么內(nèi)容 ? 3 、為什么在繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)，原動(dòng)件可以任意選定位置 ? 會(huì)不會(huì)影響簡(jiǎn)圖正確性 ? 4 、當(dāng)機(jī)構(gòu)的自由度大于或小于主動(dòng)件數(shù)時(shí)，將出現(xiàn)什么情況 ? 實(shí)驗(yàn)七 漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪參數(shù)測(cè)定 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?l 、掌握應(yīng)用公法線千分尺測(cè)定漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法 。 2 、通過(guò)測(cè)量和計(jì)算，熟練掌握有關(guān)齒輪各幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系和漸開(kāi)線性質(zhì)的知識(shí)。 二 、設(shè)備及工具 l 、齒輪一對(duì)。 2 、游標(biāo)卡尺（ 0 150一把或公法線千分尺 (0 2 5 2 5 5 0 50 75一把 ) 。 3 、計(jì)算工具及漸開(kāi)線函數(shù)表自備。 三、 原理和方法 單個(gè)漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)有：齒數(shù) Z 、模數(shù) m ，齒頂高系數(shù) h a *，頂隙系數(shù) C *分度圓壓力角，變位系數(shù) x ，齒頂高降低系數(shù)。 一對(duì)漸開(kāi) 線直齒圓柱齒輪嚙合的基本參數(shù)有：嚙合角，中心距 a ，分度圓分離數(shù) y 。 1 、確定齒輪的模數(shù) m 和壓力角。 標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪公法線長(zhǎng)度計(jì)算如下：如圖 7 1 所示。 22dd fp b p b S b p W K + 1圖 7 - 1 若卡尺跨 K 個(gè)齒，其公法線長(zhǎng)度為： W K =(K 1)P b +S b 同理，若卡尺跨 K 十 1 個(gè)齒，其公法線長(zhǎng)度則應(yīng)為： W K+1 =KP b +S b 所以 W k+1 - W K =P b (1) 又因 P b = = 所以 m= K +1 = (2) 式中 P b 為齒輪基圓周節(jié)，它由測(cè)量得到 W k+l 和 W k 代入 (l) 求得?？赡苁?l 5 和 20 代入 (2) 式算出兩個(gè)模數(shù)。取其模數(shù)最接近標(biāo)準(zhǔn)的一組 m和 a ，即為所求的模數(shù)和壓力角。 為了使卡尺的兩個(gè)腳能保證與齒廓的漸開(kāi)線部分相切，所需的跨齒數(shù) K 按下式計(jì)算圓整確定。 K ( 180)Z 十 (3) 也可查機(jī)械零件手冊(cè)確定。 2 、確定齒輪的變位系數(shù) X 。 S b = ( /2+ )+2 X= a ）（ + (4) 其中 S b =W k+1 - KP b (5) (5) 代入 (4) 即可求得變位系數(shù) X 。 3 、確定齒頂高系數(shù) h a * 和頂隙系數(shù) C * 。 (1) 齒根圓測(cè)量 當(dāng)齒數(shù)為偶數(shù)時(shí)，可以直接用游標(biāo)卡尺測(cè)量相對(duì)齒槽的距離，則此距離為齒根圓 d f 23當(dāng)齒數(shù)為奇數(shù)時(shí)，先測(cè)得齒輪內(nèi)孔孔徑 d k ，再測(cè)量出孔徑邊沿到齒槽的距離 M ，由下式計(jì)算所得齒根圓 d f 。如圖 7 - 2 。 d f =d k +2 M r fd k 1 d - 2 圖 7 - 3 （ 2 ）確定齒頂高系數(shù) 和頂隙系 數(shù) C * h f = （ d f ） /2 （ 6 ） 又因 h f =m （ + C * - X ） （ 7 ） 其中 h f 為測(cè)量 d f 后計(jì)算所得。 h =1 和 C *= = C *=別計(jì)算出的兩個(gè)值。比較 h f 和 h 看用 =1 、 C *= = C *=算所得 h f 與 h f 那一個(gè)相接近，則 、 C *為那一組值。 4 、 確定一對(duì)互相嚙合齒輪的嚙合角 和中心距 a a = （ 8 ） 其中 a 為實(shí)際中心距， 為嚙合角， a 為標(biāo)準(zhǔn)齒輪的標(biāo)準(zhǔn)中心距 a= 21 m （ Z 1+Z 2 ），為標(biāo)準(zhǔn)壓力角 （ 15 或 20 ）。 若讓一對(duì)齒輪作無(wú)側(cè)隙嚙合， a 可以直接測(cè)量 m 值及孔徑 d d 到（如圖 7 - 3 ）。 a =B+ 21 （ 則嚙合角 可由公式（ 8）求得。 245、分度圓分離系數(shù) y 和齒頂高縮短系數(shù) y= )11 + aa （ 9） 也可以通過(guò)公式 a 得。 將 y 帶入公式 =x1+得齒頂高縮短系數(shù)。 四 、實(shí)驗(yàn)步驟 1、 數(shù)出被測(cè)齒輪的齒數(shù) z； 2、 根據(jù)公式（ 3）計(jì)算出跨齒數(shù) k； 3、 用卡尺測(cè)量 、 、 B、 M，讀數(shù)精確至 意每個(gè)尺寸應(yīng)測(cè)量三次，算出算術(shù)平均值。并填寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)。 4、 根據(jù)所測(cè)得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算被測(cè)齒輪各參數(shù)，填入實(shí)驗(yàn)報(bào)告冊(cè)。 五 、思考題 1、 分析計(jì)算所得的齒輪各參數(shù)，確定該對(duì)齒輪能否互相嚙合，若能，判斷其傳動(dòng)類型？ 2、 測(cè)量齒輪公法線長(zhǎng)度是根據(jù)漸開(kāi)線的什么性質(zhì)？ 實(shí)驗(yàn)八 齒輪齒廓范成實(shí) 驗(yàn) 一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握用范成法加工齒輪漸開(kāi)線齒輪的基本原理； 2、了解漸開(kāi)線齒輪產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因和避免根切的方法； 3、 分析比較標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的異同點(diǎn)。 二 、設(shè)備及工具 1、 齒輪范成儀； 2、 繪圖紙（ 3 號(hào)一張），圓規(guī)、三角尺、小剪刀、鉛筆等。 三 、原理和方法 范成法也稱展成法或包絡(luò)線法，是目前齒輪加工中應(yīng)用最普遍的方法。范成法的基本原理是各種齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)齒輪輪齒的齒廓是與其相嚙合的齒輪齒廓互為包絡(luò)線。因此，如把其中齒輪 1 做成加工輪坯 2 的刀具，又使刀具 1、輪坯 2 的運(yùn)動(dòng)分別與齒輪傳動(dòng)中齒輪 1、 2 的運(yùn)動(dòng)相 同（通過(guò)調(diào)整切齒機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)，使 1/ 2=1），就可在輪坯 2 上切出所需的齒廓。改變刀具與輪坯的傳動(dòng)比，就可以用同一模數(shù)，同一壓力角的刀具加工出不同齒數(shù)的齒輪。 為了看清楚齒廓形成的過(guò)程，可以用圖紙做輪坯，在不考慮切削和讓刀運(yùn)動(dòng)的情況下，刀具與輪坯相對(duì)滾時(shí)，刀刃在圖紙上所印出各個(gè)位置的包絡(luò)線，就是被加工齒輪的齒廓曲線。通常采用齒輪范成儀來(lái)再現(xiàn)上述加工中刀刃在相對(duì)輪坯每個(gè)位置形成的包絡(luò)線。 本實(shí)驗(yàn)中采用儀器簡(jiǎn)圖如圖 8盤(pán)圓周上有鋼絲槽，槽中有兩根鋼絲，鋼絲一端固定在拖板上，另一端固定在圓盤(pán)上， 反向繞成。齒條刀具用碟形螺母固定于拖板上，當(dāng)推動(dòng)拖板移動(dòng)時(shí)，由鋼絲帶動(dòng)圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)，從而切制出齒輪輪齒。 25 345圖 8 刀盤(pán) 2 齒條刀具 3 螺母 4 托板 5 機(jī)架 儀器參數(shù) m=10 =20， ， C*= 被加工齒輪分度圓直徑 d=200X= =0 四、步驟和要求 1、 根據(jù)已知刀具參數(shù)和被加工齒輪的分度圓直徑，計(jì)算被加工齒輪的基圓，標(biāo)準(zhǔn) 齒輪頂圓，齒根圓，變位齒輪齒頂圓，齒根圓。 2、上述計(jì)算所得正變位 齒輪齒頂圓直徑在 3 號(hào)圖紙上畫(huà)一個(gè)圓，（圓邊留 3 右）剪成圓片。然后分成 120三等份，在三等份上分別畫(huà)出標(biāo)準(zhǔn)齒輪，正變位齒輪和負(fù)變位齒輪的頂圓、根圓、分度圓、基圓。此紙片作為實(shí)驗(yàn)用的“輪坯”。 3、把“輪坯”的圓心和儀器中心對(duì)準(zhǔn)后，安裝在儀器上。 4、調(diào)節(jié)刀具中線，使其與被加工齒輪分度圓相切。刀具處于切制標(biāo)準(zhǔn)齒輪的安裝位置上。 5、“切制”時(shí)，先把刀具移向一端，使刀具齒廓退出輪坯中標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒頂圓。然后每當(dāng)?shù)毒呦蛄硪欢艘苿?dòng) 2離時(shí)，描下刀刃在圖紙“輪坯”上形狀，直到形成兩個(gè)完整的齒輪為止。此時(shí) 應(yīng)注意“輪坯”上形狀，直到形成兩個(gè)完整的輪齒為止。此時(shí)應(yīng)注意輪坯上輪齒形成的過(guò)程。 6、重新裝圖紙輪坯在另一個(gè) 120范圍內(nèi)，調(diào)整刀具使正變位即刀具齒頂線對(duì)準(zhǔn)被加工齒輪齒根圓。重復(fù)做一次，同理再轉(zhuǎn)動(dòng)圖紙輪坯在剩下的 120范圍內(nèi)，調(diào)整到負(fù)變位，重復(fù)再做一遍。 7、觀察“切制”出三種齒輪輪齒，是否有根切現(xiàn)象。比較三者齒形特點(diǎn)。 五、思考題 1、 錄得到的標(biāo)準(zhǔn)齒輪輪齒和變位齒輪齒廓形狀是否相同，為什么？ 2、 通過(guò)實(shí)驗(yàn)，你所觀察到的根切現(xiàn)象發(fā)生在基圓以內(nèi)，還是以外，是由什么原因引起的？應(yīng)如何避免產(chǎn)生？ 3、 三種齒輪輪齒有何特點(diǎn) ？ 實(shí)驗(yàn)九 回轉(zhuǎn)構(gòu)件的靜平衡 一 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?261、 鞏固回轉(zhuǎn)構(gòu)件靜平衡的基本概念； 2、 掌握一種常用的回轉(zhuǎn)構(gòu)件靜平衡實(shí)驗(yàn)法。 二 、設(shè)備及工具 1、