機械設計實驗指導書(部分)

1、機械設計實驗指導書中國海洋大學工程學院機械原理及設計實驗室編者：楊新華學 生 實 驗 守 則一、 實驗前要認真預習，明確實驗內(nèi)容、原理、目的、步驟和注意事項；課外實驗研究項目，實驗前應擬定實驗方案，并經(jīng)實驗室管理人員審查同意方可實施；二、 學生在教師的指導下自主進行實驗，要嚴格遵守儀器設備操作規(guī)程，節(jié)約使用實驗材料和水、電、氣，如實記錄實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)和結(jié)果，認真分析，獨立完成實驗報告；三、 愛護儀器設備及其他設施、物品，不得擅自動用與實驗無關(guān)的儀器設備和物品；不準擅自將實驗室的物品帶出室外；損壞或遺失儀器設備及其他設施、物品，應按學校有關(guān)規(guī)定進行賠償；四、 實驗完畢后，要及時關(guān)閉電源、水源、氣

2、源，清理衛(wèi)生，將儀器設備和實驗物品復位，經(jīng)指導老師檢查合格后方可離開；五、 注意安全，熟悉安全設施和事故處理措施，實驗過程中發(fā)現(xiàn)異常情況要及時報告；發(fā)生危險時，應立即關(guān)閉電源、水源、氣源，并迅速撤離；規(guī)范處理實驗廢液、廢氣和固體廢棄物；六、 遵守紀律，必須按規(guī)定或預約時間參加實驗，不得遲到、早退、曠課；保持實驗室安靜，不準大聲喧嘩、嬉鬧，不準從事與實驗無關(guān)的活動；保持實驗室清潔，不準吸煙，不準隨地吐痰、亂扔雜物。目 錄實驗三、帶傳動特性實驗9實驗五、液體動壓軸承特性實驗17實驗六、典型機械結(jié)構(gòu)展示及拆裝與測繪20實驗七、軸系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計實驗24附錄：實驗中所用設備介紹附錄2. DCS型帶傳動測

3、試系統(tǒng)40 附錄4. ZCS-型液體動壓滑動軸承實驗系統(tǒng)54附錄5、JK-ABC型創(chuàng)意組合式軸系結(jié)構(gòu)設計實驗箱59實驗三、帶傳動特性實驗一、實驗目的 1、觀察帶傳動彈性滑動與打滑現(xiàn)象；2、了解帶的初拉力、帶速等參數(shù)的改變對帶傳動能力的影響； 3、掌握擺動式電機的轉(zhuǎn)矩、扭矩、轉(zhuǎn)速差及帶傳動效率的基本測量方法。二、實驗內(nèi)容測定不同初拉力下實驗帶的彈性滑動曲線（-F曲線）和效率曲線（-F曲線）。三、實驗儀器 DCS型帶傳動測試系統(tǒng)（具體結(jié)構(gòu)見附錄2）四、實驗步驟1人工記錄操作方法 (l)設置初拉力 不同型號傳動帶需在不同初拉力 FO 的條件下進行試驗，也可對同一型號傳動帶采用不同的初拉力，測試不同初

4、拉力對傳動性能的影響。為了改變初拉力FO，只需改變砝碼的重量。 (2)接通電源 在接通電源前首先將電機調(diào)速旋鈕粗調(diào)電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，使開關(guān)“斷開”，細調(diào)電位器旋鈕逆時針旋到底，撳電源開關(guān)接通電源，按一下“清零”鍵，此時主、被動電機轉(zhuǎn)速顯示為“0”。力矩顯示為“.”，實驗系統(tǒng)處于“自動校零” 狀態(tài)。校零結(jié)束后，力矩顯示為“0”再將粗調(diào)調(diào)速旋鈕順時針旋轉(zhuǎn)接通“開關(guān)”并慢慢向高速方向旋轉(zhuǎn)，電機由起動，逐漸增速，同時觀察實驗臺面板上主動輪轉(zhuǎn)速顯示屏上的轉(zhuǎn)速數(shù)，其上的數(shù)字即為當時的電機轉(zhuǎn)速。當主動電機轉(zhuǎn)速達到預定轉(zhuǎn)速 (本實驗建議預定轉(zhuǎn)速為12001300 轉(zhuǎn)/分左右)時，停止轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，此時從動電機轉(zhuǎn)

5、速也將穩(wěn)定地顯示在顯示屏上。 (3)加載 在空載時，記錄主、被動輪轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。按“加載”鍵一次，第一個加載指示燈亮，調(diào)整主動電機轉(zhuǎn)速，(此時,只需使用細調(diào)電位器進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)) 使其仍保持在預定工作轉(zhuǎn)速內(nèi), 待顯示基本穩(wěn)定(一般 LED 顯示器跳動23次即可達到穩(wěn)定值)記下主、被動輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速值。 再按“加載”鍵一次，第二個加載指示燈亮，再調(diào)整主動轉(zhuǎn)速(用細調(diào)電位器), 仍保持預定轉(zhuǎn)速，待顯示穩(wěn)定后再次記下主、被動輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速。 第三次按“加載”鍵，第三個加載指示燈亮, 同前次操作記錄下主、被動輪的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速。 重復上述操作，直至7個加載指示燈亮，記錄下八組數(shù)據(jù)。根據(jù)這八組數(shù)據(jù)便可作出帶傳動

6、滑動曲線T2 及效率曲線T2 。 在記錄下各組數(shù)據(jù)后應先將電機粗調(diào)速旋鈕逆時針轉(zhuǎn)至“關(guān)斷”狀態(tài)，然后將細調(diào)電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，再按“清零”鍵。顯示指示燈全部熄滅，機構(gòu)處于關(guān)斷狀態(tài)，等待下次實驗或關(guān)閉電源。 為便于記錄數(shù)據(jù)，在實驗臺的面板上還設置了“保持”鍵，每次加載數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，按“保持”鍵可使轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在當時的顯示值不變。按任意鍵，可脫離“保持”狀態(tài)。 2.實驗臺與計算機接口 在 DCS-H 型帶傳動實驗臺后板上設有RS232串行接口，可通過所附的通訊線直接和計算機相聯(lián)，組成帶傳動實驗系統(tǒng), 操作步驟為： (1)將隨機攜帶的通訊線一端接到實驗機構(gòu) RS232 插座，另一端接到計算機串行

7、輸出口(串行口1號或串行口2號均可，但無論連線或拆線，都應先關(guān)閉計算機和實驗機構(gòu)電源，以免燒壞接口元件)。 (2)打開計算機，運行帶傳動實驗系統(tǒng)，首先選擇端口，然后用鼠標點擊采集 “數(shù)據(jù)采集”菜單，等待數(shù)據(jù)輸入。 (3)將實驗臺粗調(diào)速電位器逆時針轉(zhuǎn)到底, 使開關(guān)斷開, 細調(diào)電位器也逆時針旋到底。打開實驗機構(gòu)電源，按“清零”鍵，幾秒鐘后數(shù)碼管顯示“0”，自動校零完成。 (4)順時針轉(zhuǎn)動粗調(diào)電位器，開關(guān)接通并使主動輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在工作轉(zhuǎn)速(一般取2001300rpm 左右), 按下“加載”鍵再調(diào)整主動輪轉(zhuǎn)速(用細調(diào)電位器)，使其仍保持在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定(一般需2-3個顯示周期)后，再按“加載

8、”鍵，以此往復，直至實驗機構(gòu)面板上的八個發(fā)光管指示燈全亮為止。此時，實驗臺面板上四組數(shù)碼管將全部顯示“8888”, 表明所采數(shù)據(jù)已全部送至計算機。 (5)當實驗機構(gòu)全部顯“8888”時，計算機屏幕將顯示所采集的全部八組主、被動輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。此時應將電機粗、細調(diào)速電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，使“開關(guān)”斷開。 (6)移動鼠標，選擇“數(shù)據(jù)分析”功能，屏幕將顯示本次實驗的曲線和數(shù)據(jù)。如果在此次采集過程中采集的數(shù)據(jù)有問題，或者采不到數(shù)據(jù), 請點擊串口選擇下拉菜單, 選擇較高級的機型，或者選擇另一端口。 (7)移動鼠標至“打印”功能, 打印機將打印實驗曲線和數(shù)據(jù)。 (8)實驗過程中如需調(diào)出本次數(shù)據(jù), 只須將鼠標

9、點擊“數(shù)據(jù)采集”功能，同時按下實驗臺上的“送數(shù)”鍵，數(shù)據(jù)即被送至計算機，可用上述6、7 項操作進行顯示和打印。 (9)一次實驗結(jié)束后如需繼續(xù)實驗, 應“關(guān)斷”粗調(diào)速電位器, 將細調(diào)電位器逆時針旋到底, 并按下實驗機構(gòu)的“清零”鍵, 進行“自動校零”。同時將計算機屏幕中的“數(shù)據(jù)采集”菜單選中,重復上述第4-7項即可。 (10)實驗結(jié)束后, 將實驗臺電機調(diào)速電位器開關(guān)關(guān)斷，關(guān)閉實驗機構(gòu)的電源，用鼠標點擊“退出”。退出后應及時關(guān)閉計算機。 五、實驗報告要求1、實驗目的2、預習作業(yè)1）本實驗中如何根據(jù)砝碼的質(zhì)量來確定帶初拉力F0（張緊力）的大??？2）本實驗設備上，如何通過改變電阻的大小給帶傳動加載的？

10、3、實驗結(jié)果1）實驗結(jié)果記錄 表1 第一種初拉力的實驗結(jié)果初拉力F0 = 包角 =測量參數(shù)計算參數(shù)序號主動輪轉(zhuǎn)速n1（r/min）從動輪轉(zhuǎn)速n2（r/min）主動輪扭矩T1（N.m）從動輪扭矩T2（N.m）效率（%）滑差率有效圓周力F（N）12345678表2 第二種初拉力的實驗結(jié)果初拉力F0 = 包角 =測量參數(shù)計算參數(shù)序號主動輪轉(zhuǎn)速n1（r/min）從動輪轉(zhuǎn)速n2（r/min）主動輪扭矩T1（N.m）從動輪扭矩T2（N.m）效率（%）滑差率有效圓周力F（N）123456782）在方格紙上作出滑動曲線（-F曲線）和效率曲線（-F曲線）。3）實驗數(shù)據(jù)分析。4、小結(jié)與心得體會六、思考題1、實驗過

11、程中“加載”與對帶輪加砝碼各指什么含義，有何區(qū)別？ 2、試分析滑動曲線、效率曲線與有效拉力的關(guān)系。3、影響帶傳動能力的因素有哪些？4、試分析不同初拉力（張緊力）對帶傳動承載能力的影響？實驗五、液體動壓軸承特性實驗一、實驗目的 1、測出液體動壓軸承油膜壓力周向分布曲線。2、滑動軸承摩擦特征曲線的測定。3、加深對液體潤滑狀態(tài)與各參數(shù)、n、p 之間關(guān)系的理解二、實驗內(nèi)容1、繪制動壓軸承中油膜壓力分布曲線與承載量曲線。2、繪制液體潤滑滑動軸承摩擦特性曲線三、實驗儀器 ZCS-型液體動壓滑動軸承實驗系統(tǒng)(具體結(jié)構(gòu)見附錄4)四、實驗步驟1、實驗機構(gòu)操作在開機做實驗之前必須首先完成以下幾點操作，否則容易影響

12、設備的使用壽命和精度。1）在開電機轉(zhuǎn)速之前請確認載荷為空，即要求先開轉(zhuǎn)速再加載2）在一次實驗結(jié)束后馬上又要重新開始實驗時請用軸瓦上端的螺栓旋入頂起軸瓦將油膜先放干凈，同時在軟件中要重新復位（這很重要！），這樣確保下次實驗數(shù)據(jù)準確。3）由于油膜形成需要一小段時間，所以在開機實驗或在變化載荷或轉(zhuǎn)速后請待其穩(wěn)定后（一般等待個510s即可）再采集數(shù)據(jù)。4）在長期使用過程中請確保實驗油的足量、清潔；油量不足和不干凈都會影響實驗數(shù)據(jù)的精度。2、系統(tǒng)軟件操作1）在使用軟件前請確保實驗臺與計算機通訊正常2）油膜壓力仿真與測試實驗 進入主窗體1，首先選擇通訊口COM1或者COM2，在開始加載和電機轉(zhuǎn)速

13、之前必須先點擊以讓軟件載入實驗臺的初始狀態(tài)，保證后面實驗結(jié)果的準確性（該步驟不可缺少，否則數(shù)據(jù)結(jié)果不可預測）。在確定機構(gòu)工作穩(wěn)定后點擊按鍵 將數(shù)據(jù)采集進來（總共12個數(shù)據(jù)，它們是7個油膜壓力值，1個外加載荷值，1個轉(zhuǎn)速值和1個計算摩擦力矩的壓力值）。當數(shù)據(jù)采集完成后就可進行油膜壓力分析，點擊  作出測得的7個壓力值曲線；點擊  作出理論壓力曲線，可對兩者進行比較。同時也可手動改變7點壓力值的大小或載荷、轉(zhuǎn)速值再觀察曲線的變化。點擊按鍵  會將相應的結(jié)果值顯示在結(jié)果顯示框中。3）摩擦特性仿真與測試進入主窗體2，同樣首先選擇通訊口COM1或COM2。在摩擦特性實驗中同

14、樣有實測實驗和仿真實驗兩部分。在實驗模式 中選擇進入相應操作狀態(tài)?！皩崪y實驗”模式將從實驗臺采集進的數(shù)據(jù)發(fā)送到軟件數(shù)據(jù)顯示列表中，點擊作出摩擦系數(shù)實測曲線。（為保證曲線準確合理，建議多次采集）在曲線顯示窗口，縱坐標顯示的均為摩擦系數(shù)，橫坐標由操作模式?jīng)Q定，若選擇速度固定則以載荷值為橫坐標，反之則以速度為橫坐標。軟件提供了在不需要實驗臺的情況下通過變化參數(shù)來觀察摩擦系數(shù)曲線所受影響情況。此時在實驗模式中選擇“理論模擬”，進入仿真模擬實驗?？梢怨潭ㄝd荷變化轉(zhuǎn)速或者固定轉(zhuǎn)速變化載荷來觀察曲線變化，同時點擊數(shù)據(jù)列表中的任一組數(shù)據(jù)均可計算出該組參數(shù)對應的摩擦系數(shù)值、偏心率和平均壓力等結(jié)果4）使用幫助說明

15、    在菜單第三項中有各實驗項目中關(guān)鍵點的扼要說明，有助于實驗者了解操作原理。點擊兩個主窗體底部的按鈕條上的幫助 按鈕可調(diào)出更詳細幫助說明。五、實驗報告要求1、實驗目的2、預習作業(yè)1）本實驗中外載荷加在哪個零件上，載荷施加在什么方向？2）啟動時，為什么要空載低速啟動？停車時，為什么必須先卸載再停車？3、實驗結(jié)果1）實驗結(jié)果記錄（可打印輸出）。2）實驗數(shù)據(jù)分析。4、小結(jié)與心得體會六、思考題1、為什么油膜壓力曲線會隨轉(zhuǎn)速的改變而改變?2、為什么摩擦系數(shù)會隨轉(zhuǎn)速的改變而改變?3、若已知軸承直徑間隙=0.07mm，承載量系數(shù)，試繪制曲線？實驗六、典型

16、機械結(jié)構(gòu)展示及拆裝與測繪一、實驗目的 1熟悉典型機械的基本結(jié)構(gòu)，了解常用典型機械的用途及特點。 2了解典型機械各組成零件的結(jié)構(gòu)及功用，并分析其結(jié)構(gòu)工藝性。3了解軸上零件的定位和固定、齒輪和軸承的潤滑、密封以及典型機械附屬零件的作用、構(gòu)造和安裝位置熟悉典型機械的拆裝和調(diào)整過程； 4學習典型機械的基本參數(shù)測定方法。二、實驗內(nèi)容（以減速器為例說明,如圖61）1. 了解鑄造箱體的結(jié)構(gòu)。2. 觀察、了解減速器附屬零件的用途、結(jié)構(gòu)和安裝位置的要求。 3. 測量減速器的中心距、中心高、箱座上、下凸緣的寬度和厚度、筋板厚度、齒輪端面（蝸輪輪轂）與箱體內(nèi)壁的距離、大齒輪頂圓（蝸輪外圓）與箱內(nèi)壁之間的距離、軸承內(nèi)

17、端面至箱內(nèi)壁之間的距離等。 4. 觀察、了解蝸桿減速器箱體側(cè)面（蝸輪軸向）寬度與蝸桿的軸承蓋外園之間的關(guān)系。為提高蝸桿軸的剛度，仔細觀察蝸桿軸承座的結(jié)構(gòu)特點。 5.了解軸承的潤滑方式和密封裝置，包括外密封的型式。軸承內(nèi)側(cè)擋油環(huán)、封油環(huán)的作用原理及其結(jié)構(gòu)和安裝位置。 6.了解軸承的組合結(jié)構(gòu)以及軸承的拆、裝、固定和軸向游隙的調(diào)整，測繪高速軸及軸承部件的結(jié)構(gòu)圖。 圖61 單級圓柱齒輪減速器 1.箱體；2.軸承；3.放油螺塞；4.齒輪；5.油標； 6.軸；7.墊片；8.端蓋；9.螺釘； 10.定位銷； 11、12.螺栓； 13.觀察孔蓋； 14.螺釘； 15.箱蓋； 16.齒輪軸17.軸承；

18、 18. 墊片； 19.端蓋； 20.螺釘 21. 端蓋； 22. 螺釘； 23. 墊片； 24.螺帽； 三、實驗儀器 各種類型的減速器，如：1單級圓柱齒輪減速器； 2兩級三軸線圓柱齒輪減速器； 3兩級圓錐圓柱齒輪減速器； 4單級蝸桿減速器5工具：活板手二把；呆板手二把；拉馬一只；鋃頭一把；內(nèi)外卡鉗各一把；游標卡尺一把；鋼皮尺一把。四、實驗步驟1. 拆卸 （1）仔細觀察減速器外面各部分的結(jié)構(gòu)，從觀察中思考以下問題：如何保證箱體支承具有足夠的剛度？軸承座兩側(cè)的上下箱體聯(lián)接螺栓應如何布置？支承該螺栓的凸臺高度應如何確定？如何減輕箱體的重量和減少箱體的加工面積？減速器的附件如吊鉤、定位銷釘、啟蓋螺釘

19、、油標、油塞、觀察孔和通氣孔等各起何作用？其結(jié)構(gòu)如何？應如何合理布置？ （2）用板手拆下觀察孔蓋板，考慮觀察孔位置是否恰當，大小是否合適。 （3）拆卸箱蓋。 a) 用板手拆下軸承端蓋的緊固螺釘。 b) 用扳手（或套筒扳手）拆卸上、下箱體之間的聯(lián)接螺栓；拆下定位銷釘。將螺釘、螺栓、墊圈、螺母和銷釘?shù)确旁谒芰媳P中，以免丟失。然后擰動啟蓋螺釘卸下箱蓋。 c) 仔細觀察箱體內(nèi)各零部件的結(jié)構(gòu)及位置。對軸向游隙可調(diào)的軸承應如何進行調(diào)整？軸的熱膨脹如何進行補償？軸承是如何進行潤滑的？如箱座的接合面上有油溝，則箱蓋應采取怎樣的相應結(jié)構(gòu)才能使箱蓋上的油進入油溝？油溝有幾種加工方法？加工方法不同時，油溝的形狀有何

20、異同？為了使?jié)櫥徒?jīng)油溝后進入軸承，軸承蓋的結(jié)構(gòu)應如何設計？在何種條件下滾動軸承的內(nèi)側(cè)要用擋油環(huán)或封油環(huán)？其作用原理、構(gòu)造和安裝位置如何？ d) 測量實驗報告中表格中所列的有關(guān)尺寸。 e) 卸下軸承蓋；將軸和軸上零件隨軸一起從箱座取出，按合理的順序拆卸軸上零件。 2. 裝配 按原樣將減速器裝配好。裝配時按先內(nèi)部后外部的合理順序進行；裝配軸套和滾動軸承時，應注意方向；應注意滾動軸承的合理裝拆方法。經(jīng)指導教師檢查后才能合上箱蓋。裝配上、下箱之間的聯(lián)接螺栓前應先安裝好定位銷釘。 注意事項 1. 實驗前必須預習實驗指導書 ,初步了解有關(guān)減速器裝配圖。 2. 切忌盲目拆裝，拆卸前要仔細觀察零、部件的結(jié)構(gòu)

21、及位置，考慮好合理的拆裝順序，拆下的零、部件要妥善安放好，避免丟失和損壞。 3. 愛護工具及設備,仔細拆裝使箱體外的油漆少受損壞。 五、實驗報告要求1、實驗目的2、有關(guān)尺寸測量記錄名稱符號減速器形式及尺寸齒輪減速器蝸輪減速器大齒輪頂園（蝸輪外圓）與箱體內(nèi)壁距離齒輪端面（蝸輪端面）與箱體內(nèi)壁距離1軸承安裝位置與箱體內(nèi)壁距離2齒輪傳動的齒側(cè)間隙j中心距（圓錐齒輪為錐距）高速級a1 （R1）低速級a2齒輪齒數(shù)高速級小齒輪Z1高速級大齒輪Z2低速級小齒輪Z3低速級大齒輪Z4齒輪傳動比高速級i1低速級i2大齒輪外徑高速級Da2低速級Da4齒輪法面模數(shù)高速級mn低速級mq中心高H3、畫出減速器傳動示意圖。

22、4、繪制高速軸及其支承部件的結(jié)構(gòu)草圖（按比例繪制）。六、思考題1、軸承座孔兩側(cè)的凸臺為什么比箱體與箱座的聯(lián)接凸緣高？2、箱蓋上的吊耳與箱座的吊鉤有何不同？3、箱蓋與箱體的聯(lián)接凸緣寬度及底座凸緣寬度的確定，受何種因素影響？4、如何調(diào)整齒輪（蝸輪）的嚙合狀態(tài)？如何調(diào)整軸承間隙？5、軸承用何種方式潤滑？軸承端蓋的形式與結(jié)構(gòu)與軸承的潤滑方式有何關(guān)系？6、試分析通氣孔、定位銷、起蓋螺釘、油標、放油螺塞的作用。7、你所拆卸的減速器，結(jié)構(gòu)上是否有不合理的地方？實驗七、軸系結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設計實驗一、實驗目的 1、  熟悉并掌握軸、軸上零件的結(jié)構(gòu)形狀及功用、工藝要求和裝配關(guān)系；2、  熟悉并掌握軸

23、、軸上零件的定位與固定方法；3、 了解軸承的類型、布置、安裝及調(diào)整方法，以及潤滑和密封方式。二、實驗內(nèi)容1、 選擇實驗題號2、 進行軸的結(jié)構(gòu)設計與滾動軸承組合設計。根據(jù)實驗題號的要求，進行軸系結(jié)構(gòu)設計，解決軸承類型選擇，軸上零件定位固定、軸承安裝與調(diào)節(jié)、潤滑及密封等問題。3、  繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖。三、實驗儀器 1、組合式軸系結(jié)構(gòu)設計與分析實驗箱。箱內(nèi)提供可組成圓柱齒輪軸系、小圓錐齒輪軸系和蝸桿軸系三類軸系結(jié)構(gòu)模型的成套零件。2、測量及繪圖工具：300鋼板尺、游標卡尺、內(nèi)外卡鉗、鉛筆、三角板等。四、實驗步驟1、  明確實驗內(nèi)容，理解設計要求；2

24、、  復習有關(guān)軸的結(jié)構(gòu)設計與軸承組合設計的內(nèi)容與方法（參看教材有關(guān)章節(jié)）；3、  構(gòu)思軸系結(jié)構(gòu)方案（1）根據(jù)齒輪類型選擇滾動軸承型號；（2）確定支承軸向固定方式（兩端固定；一端固定、一端游動）；（3）根據(jù)齒輪圓周速度（高、中、低）確定軸承潤滑方式（脂潤滑、油潤滑）；（4）選擇端蓋形式（凸緣式、嵌入式）并考慮透蓋處密封方式（氈圈、皮碗、油溝）；（5）考慮軸上零件的定位與固定，軸承間隙調(diào)整等問題；（6）繪制軸系結(jié)構(gòu)方案示意圖4、  組裝軸系部件根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)方案，從實驗箱中選取合適零件并組裝成軸系部件、檢查所設計組裝的軸系結(jié)構(gòu)是否正確。5、  繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖

25、。6、  測量零件結(jié)構(gòu)尺寸（支座不用測量），并作好記錄。7、  將所有零件放入實驗箱內(nèi)，交還所借工具。8、 根據(jù)結(jié)構(gòu)草圖及測量數(shù)據(jù)，在3號圖紙上用1：1比例繪制軸系結(jié)構(gòu)裝配圖，要求裝配關(guān)系表達正確，注明必要尺寸（如支承跨距、齒輪直徑與寬度、主要配合尺寸），填寫標題欄和明細表。注意事項：1、實驗零件鋁合金制作，在選用時，不得任意敲打、錘銼，以免傷害零件表面，影響今后使用。2、愛惜零件，不得丟失，每箱零件只能單獨裝箱存放，不得與其他箱內(nèi)零件混雜在一起。3、每套實驗箱配備有說明書和裝配圖，圖紙需愛惜使用，不得弄臟、損壞和丟失，實驗完成后將說明書存放試驗箱中。五、實驗報告

26、要求1、實驗目的。2畫出所選題號軸系的結(jié)構(gòu)簡圖。3、要求正確、清晰地完成實驗步驟的第8項（軸系裝配圖）。4、軸系結(jié)構(gòu)分析（簡要說明軸上零件定位固定，滾動軸承安裝、調(diào)整、潤滑與密封等問題）附錄2 DCSII型 帶傳動測試系統(tǒng)一、 實驗系統(tǒng)的組成1、系統(tǒng)組成附圖21 實驗系統(tǒng)組成框圖 如附圖21所示，實驗系統(tǒng)主要包括如下部分： (1)帶傳動機構(gòu) (2)主、從動輪轉(zhuǎn)矩傳感器 (3)主、從動輪轉(zhuǎn)速傳感器 (4)電測箱（與帶傳動機構(gòu)裝為一體） (5)個人電腦 (6)打印機 2主要技術(shù)參數(shù) (l)直流電機功率：2臺×5OW (2)主動電機調(diào)速范圍：O1800 rpm (3)額定轉(zhuǎn)矩： T= (4

27、)實驗臺尺寸：長×寬×高 =600×280×300 (5)電源：220V AC/5OHz 3、實驗臺機械結(jié)構(gòu)，附圖22附圖22 實驗臺機械結(jié)構(gòu)1.砝碼；2.滑輪；3.牽引繩；4.拉簧；5.浮動支座；6.主動直流電動機；7.主動帶輪； 8.力傳感器；9.傳動帶；10.固定支架；11.從動帶輪；12.從動直流發(fā)電機；13.標定桿；14.電測箱4、電測系統(tǒng) 電測系統(tǒng)裝在實驗臺電測箱內(nèi)，如附圖22所示。附設單片機，承擔數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、信息記憶、自動顯示等功能。能實時顯示帶傳動過程中主動輪轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩和從動輪的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩值。如通過微機接口外接PC機，這時就可自動

28、顯示并能打印輸出帶傳動的滑動曲線 T2 及傳遞效率曲線T2及相關(guān)數(shù)據(jù)。 電測箱操作部分主要集中在箱體正面的面板，面板的布置如附圖23所示。   附圖23 在電測箱背面?zhèn)溆形C RS232 接口、主、被動輪轉(zhuǎn)矩放大、調(diào)零旋鈕等，其布置情況如附圖24所示。 附圖241、電源插座； 2、被動力矩放大倍數(shù)調(diào)節(jié)；3、主動力矩放大倍數(shù)調(diào)節(jié)；4、被動力矩調(diào)零； 5、主動力矩調(diào)零； 6、RS-232 接口二、 實驗原理1、初拉力的調(diào)節(jié)本實驗臺，如附圖22所示，由兩臺直流電機組成，左邊是主動直流電動機6，產(chǎn)生主動轉(zhuǎn)矩，通過皮帶，帶動右邊的從動直流發(fā)電機12。原動機機座設計成浮動結(jié)構(gòu)(滾動滑槽)，以便于

29、測定電機的工作轉(zhuǎn)矩。直流發(fā)電機12的支承架固定在機架上，主動直流電動機6的支承架則可沿機架上的導軌移動，上下導軌之間置有鋼球，以減少摩擦力的影響。在主動直流電動機6的一側(cè)連著砝碼1，皮帶的初拉力通過牽引鋼絲繩3、定滑輪2作用于浮動支承架5上。改變砝碼大小，即可準確地預定帶傳動的預拉力FO。2、調(diào)速、加載原理對原動機6，由可控硅整流裝置供給電動機電樞以不同的端電壓實現(xiàn)無級調(diào)速。本實驗臺中設計了粗調(diào)和細調(diào)兩個電位器, 可精確的調(diào)節(jié)主動電機的轉(zhuǎn)速值。直流發(fā)動機12的輸出電壓通過面板的“加載”按鍵控制電子開關(guān)，逐漸接通并聯(lián)的負載電阻（本設備采用電烙鐵的內(nèi)芯電阻），使發(fā)電機的輸出功率逐漸增加，也即改變了

30、帶傳動的功率大小，使主動直流電動機的負載功率逐級增加。每按一下“加載” 按鍵，即并上一個負載電阻，電樞電流增大，隨之電磁轉(zhuǎn)矩也增大，即發(fā)電機的負載轉(zhuǎn)矩增大，實現(xiàn)了負載的改變（原理見附圖25）。附圖25直流發(fā)電機加載示意圖3、轉(zhuǎn)矩測量 如前所示（參見附圖21）實驗臺上的兩臺電機均設計為懸掛支承，當傳遞載荷時，傳動力矩分別通過固定在電機定子外殼上的杠桿受到轉(zhuǎn)子力矩的反方向力矩測得。該轉(zhuǎn)矩通過杠桿及拉鉤作用于拉力傳感器上而產(chǎn)生支反力，使定子處于平衡狀態(tài)。所以得到以下結(jié)論。 主動輪上的轉(zhuǎn)矩為 T1=L1·F1（Nm）從動輪上的轉(zhuǎn)矩為 T2=L2·F2（Nm）F1、F2分別為拉力傳感

31、器上所受的力，由傳感器轉(zhuǎn)換為正比于所受力的電壓信號，再經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換將模擬量變換為數(shù)字量，并送往單片微機中，經(jīng)過計算得到T1、T2，分別由實驗臺LED顯示器顯示測量值。 4、轉(zhuǎn)速測量兩臺電機的轉(zhuǎn)速，分別由安裝在實驗臺兩電機帶輪背后環(huán)形槽中的紅外交電傳感器上測出。帶輪上開有光柵槽，由交電傳感器將其角位移信號轉(zhuǎn)換為電脈沖輸入單片計算機中計數(shù)，計算得到兩電機的動態(tài)轉(zhuǎn)速值，并由實驗臺上的LED顯示器顯示上來也可通過微機接口送往PC機進一步處理。（參見附圖26）附圖26 5利用實驗裝置的四路數(shù)字顯示信息，在不同負載的情況下，手工抄錄主動輪轉(zhuǎn)速、主動輪轉(zhuǎn)矩、被動輪轉(zhuǎn)速、被動輪轉(zhuǎn)矩，然后根據(jù)此數(shù)據(jù)計算并繪出

32、彈性滑動曲線和傳動效率曲線。 6利用 RS232 串行線，將實驗裝置與PC機直接連通。隨帶傳動負載逐級增加，計算機能根據(jù)專用軟件自動進行數(shù)據(jù)處理與分析，并輸出滑動曲線、效率曲線和所有實驗數(shù)據(jù)。7.校零與標定 (1)校零 為提高實驗系統(tǒng)的實驗準確度和穩(wěn)定性，以及方便實驗操作。本實驗臺具有“自動校零”功能, 能清除系統(tǒng)的零點漂移而帶來的實驗誤差。操作者在平時的實驗過程中, 無需進行于動檢零操作。若因種種原因而使系統(tǒng)零點產(chǎn)生較大偏移時, 則可按下述方法進行手動校正： a.接通實驗臺電源, 并使實驗臺處于“自動校零”狀態(tài)。 b.松開實驗臺背面調(diào)零電位器的鎖緊螺母, 同時使用萬用表接入實驗臺面板上的主、

33、被動轉(zhuǎn)矩輸出端。調(diào)整調(diào)零電位器, 使得輸出電壓在lV左右。 c.調(diào)零結(jié)束后，再鎖緊調(diào)零電位器的鎖緊螺母即可。 (2)標定 為提高實驗數(shù)據(jù)的精度及可靠性，實驗臺在出廠時都是經(jīng)過標定的。標定方法如下: a.接通實驗臺電源, 使實驗臺進入“自動校零”狀態(tài)(方法同前), 然后調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕,使電機穩(wěn)定在某一低速狀態(tài)(一般可取n=300 轉(zhuǎn)/分左右)。按“加載” 鍵一次, 第一個加載指示燈亮, 實驗臺進入“標定”狀態(tài)。 b.記錄下“標定”狀態(tài)時主、被動電機轉(zhuǎn)矩的顯示值T10和T20。選定某一重量的標準砝碼, 掛在實驗臺的標定桿(標定時臨時裝上)。調(diào)節(jié)力矩放大倍數(shù)調(diào)節(jié)電位器，使得力矩顯示值 Ti 符合下式：

34、 Ti=m×L×g+ Tio (N.m)式中 m砝碼質(zhì)量 (kg) L砝碼懸掛點到電機中心距離 (m) g重力加速度 (m/s2) Tio掛砝碼前的力矩顯示值。 例如 m=0.4kg；L=0.10m；Tio則Ti=0.452N.m 標定結(jié)束后，應鎖緊力矩放大倍數(shù)電位器的鎖緊螺母。 注意：巳“校零”與 “標定”的設備，無須重復。 三、系統(tǒng)軟件應用說明 整個軟件界面由標題欄、菜單欄、采集數(shù)據(jù)顯示區(qū)、計算結(jié)果顯示區(qū)、曲線顯示區(qū)、誤差分析結(jié)果顯示區(qū)、剩余標準差S相關(guān)指數(shù)R*R 結(jié)果顯示區(qū), 七部分組成。整個軟件的功能是由菜單欄的下拉菜單完成的, 整個菜單欄包括串口選擇、數(shù)據(jù)采集、采

35、用模擬數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)擬合、打印、幫助、退出。下面分別對每一菜單功能進行說明： 串口選擇 串口1:在進行數(shù)據(jù)采集之前必須做這一步, 用戶可根據(jù)實際硬件的搭接情況進行選擇, 其中串口1在本軟件指定的位置為:3F8H(十六進制) 。 串口2:同串口1的菜單說明, 只不過串口2 在本軟件中指定的位置為2F8H(十六進制) 。 數(shù)據(jù)采集 在進行串口選擇操作后, 即可進行數(shù)據(jù)采集操作, 在正確采集數(shù)據(jù)操作后,在采集數(shù)據(jù)顯示區(qū)可以看到所采集的數(shù)據(jù),它包括主動輪轉(zhuǎn)速N1(r/m)、從動輪轉(zhuǎn)速 N2(r/m)、主動輪轉(zhuǎn)矩 Tl(N.m)、被動輪轉(zhuǎn)矩T2(N.m) 。如果在采集過程中, 出現(xiàn)采集不到數(shù)據(jù),

36、或者采集數(shù)據(jù)有錯誤, 請重復數(shù)據(jù)采集這一步, 或者重新進行串口選擇操作。 有關(guān)數(shù)據(jù)采集的實驗臺的使用說明請參看“幫助”下拉菜單的“實驗臺使用說明”中有關(guān)實驗操作部分. 采用模擬數(shù)據(jù) 設置該項功能的目的在于,如果現(xiàn)場沒有帶傳動實驗臺,無法進行現(xiàn)場采集操作,那么就可以點擊該菜單,系統(tǒng)將自動采用軟件出品時所采集的一組數(shù)據(jù),在采集數(shù)據(jù)顯示區(qū)可以看到所采用的模擬數(shù)據(jù),用該組數(shù)據(jù),用戶可以進行數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)擬合、打印等一系列操作。即可以在無實驗臺的情況下進行軟件演示。 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)分析的功能在于:將采集的數(shù)據(jù)(主動輪轉(zhuǎn)速 Nl(r/m)、從動輪轉(zhuǎn)速 N2(r/m)、主動輪轉(zhuǎn)矩Tl(N.m) 、被動輪轉(zhuǎn)矩

37、 T2(N.m)進行效率,滑差率的計算，并在曲線顯示區(qū)顯示效率T2、滑差率T2 的曲線。如果沒有進行數(shù)據(jù)采集操作或采用模擬數(shù)據(jù)操作,系統(tǒng)會提示要求進行數(shù)據(jù)采集操作,沒有數(shù)據(jù),系統(tǒng)將不會進行數(shù)據(jù)分析操作。 數(shù)據(jù)擬合 在這一菜單下,有“效率曲線最小二乘法擬合”、“效率曲線指數(shù)擬合”、“滑差率曲線最小二乘法擬合”、“滑差率曲線指數(shù)擬合”四個下拉菜單，在“效率曲線最小二乘法擬合”和“滑差率曲線最小二乘法擬合” 下又分別設有有子菜單：“二次擬合飛” 、“三次擬合飛” 、“四次擬合” 、“高次擬合”。在“高次擬合”中，可以輸入的擬合次數(shù)為5到8次,如果輸入擬合次數(shù)高于8次，系統(tǒng)將不會進行該次數(shù)的擬合操作。

38、選擇相應的擬合次數(shù)后，系統(tǒng)將會進行相應的擬合操作,同時在曲線顯示區(qū)將會分別顯示出效率曲線和滑差率曲線的擬合效果,用戶可以選擇相應的擬合方式進行擬合，以達到偏差最小、相關(guān)系數(shù)最大的擬合效果。在進行擬合操作以后，可以使用計算機鍵盤上的方向鍵來移動光標,查看橫坐標位置的滑差率和效率數(shù)值； 打印 點擊該菜單可以進行打印操作, 打印的結(jié)果是采集的數(shù)據(jù)和曲線顯示區(qū)顯示的曲線。 幫助 該菜單下有下拉菜單：“帶傳動系統(tǒng)軟件說明書” 、“實驗系統(tǒng)說明書”、“關(guān)于”三項。其中帶傳動系統(tǒng)軟件說明書指的本使用說明書，實驗系統(tǒng)說明書指的是帶傳動實驗臺的使用說明書，關(guān)于里有一些版本的信息。 退出 點擊該菜單可以退出本系統(tǒng)

39、。   附錄4 ZCS-型液體動壓滑動軸承實驗系統(tǒng)一、實驗系統(tǒng)組成軸承實驗臺的系統(tǒng)框圖如附圖41所示，它由以下設備組成：軸承實驗臺力 傳感器力矩傳感器數(shù)據(jù)采集器計算機CRT顯示器打 印轉(zhuǎn)速傳感器壓力傳感器附圖41軸承實驗臺系統(tǒng)框圖1 軸承實驗臺軸承實驗臺的機械結(jié)構(gòu)2 壓力傳感器共7個，用于測量軸瓦上油膜壓力分布值3 力傳感器共1個， 測量外加載荷值4 轉(zhuǎn)速傳感器測量主軸轉(zhuǎn)速5 力矩傳感器傳感器測量摩擦力矩6 單片機7 PC機8 打印機二、軸承實驗臺結(jié)構(gòu)與工作原理滑動軸承實驗臺部分的結(jié)構(gòu)簡如附圖42。1、電機2、皮帶3、摩擦力傳感器4、壓力傳感器：測量軸承表面油膜壓力，共7個F1F7，

40、5、軸瓦附圖42 滑動軸承部分簡圖6、加載傳感器： 測量外加載荷值7、主軸8、油槽9、底座10、面板11、調(diào)速旋鈕：控制電機轉(zhuǎn)速并由轉(zhuǎn)速傳感器測出轉(zhuǎn)速大小 實驗臺所用軸瓦5是包角為180的半瓦，置于軸7上部，軸的下部浸在油池中。當主軸轉(zhuǎn)動時，將油帶入軸和軸瓦之間的收斂楔形間隙內(nèi)，形成動壓油膜。軸的轉(zhuǎn)速用調(diào)速旋鈕11控制。通過壓力傳感器4測量軸和軸瓦間徑向油膜壓力?；瑒虞S承摩檫力與摩檫系數(shù)是通過摩擦力傳感器3測得。測量滑動軸承摩擦系數(shù)的結(jié)構(gòu)如附圖43所示。由于軸瓦和測力杠桿連成一體，當主軸轉(zhuǎn)動時，軸瓦在摩擦力矩和彈簧力的支反力矩的作用下處于平衡狀態(tài)，摩擦力矩： （1）式中：軸與軸瓦間的摩擦力，（

41、N） 主軸直徑（mm）彈簧支承反力矩： （2）式中：R彈簧支反力，由摩擦力傳感器3測得 L測力杠桿的臂長，根據(jù)力平衡條件： （3）即： （4）附圖43 測量摩擦系數(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖摩擦力為： （5） 求出摩擦力后，根據(jù)作用在軸瓦上的徑向載荷，可以用下式求出摩擦系數(shù): （6） 作用在軸瓦上的載荷是通過加載裝置（圖上未標明，數(shù)值由加載傳感器6測得），它包括加載系統(tǒng)和軸瓦的自重, 固有： （7）式中: 加載重量（N） 軸瓦自重（N），由實驗臺結(jié)構(gòu)決定。單位壓力可由下式計算得到： （8） 式中: 軸瓦寬度（mm）三、實驗系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)1 實驗軸瓦： 內(nèi)徑d=70mm 寬度B=125mm2 加載范圍： 01000 N （100kg）3 摩擦力傳感器量程： 50 N4 壓力傳感器量程： 01.0 MPa5 加載傳感器量程： 02000 N6 直流電機功率： 355 W7 主軸調(diào)速范圍： 2500 rpm四、滑動軸承中油膜壓力分布曲線與承載量曲線的繪制原理啟動電機，控制主軸轉(zhuǎn)速，當軸承中形成壓力油