機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)機(jī)電工程系2021年9月實(shí)驗(yàn)一帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)測(cè)定一實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的提出由于皮帶的彈性模量較低，在帶傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，導(dǎo)致帶的瞬時(shí)傳動(dòng)比不是常量。另外，當(dāng)帶的工作載荷超過(guò)帶與帶輪之間的最大摩擦力時(shí)，帶與帶輪間會(huì)產(chǎn)生打滑，帶傳動(dòng)這時(shí)不能正常工作而失效。二實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象以及它們與帶傳遞的載荷之間的關(guān)系。測(cè)定彈性滑動(dòng)率與所傳遞的載荷和帶傳動(dòng)效率之間的關(guān)系，繪制帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)曲線和效率。了解帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)原理與扭矩、轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法。三實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造和工作原理由于彈性滑動(dòng)率&的值與打滑現(xiàn)象的出現(xiàn)以及帶傳動(dòng)的效率r|都與帶傳遞的載荷的大小有密切關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)用燈泡做負(fù)載，實(shí)驗(yàn)臺(tái)由主機(jī)和測(cè)量系統(tǒng)兩大部分組成如下圖所示。主機(jī)主機(jī)是一個(gè)裝有平帶的傳動(dòng)裝置。主電機(jī)是直流電動(dòng)機(jī)裝在滑座上，可沿滑座滑動(dòng)，電機(jī)軸上裝有主動(dòng)輪，通過(guò)平帶帶動(dòng)從動(dòng)輪，從動(dòng)輪裝在直流發(fā)電機(jī)的軸上。在直流發(fā)電機(jī)的輸出電路上，并聯(lián)了八個(gè)燈泡，每個(gè)40瓦，作為帶傳動(dòng)的砸在裝置。砥碼通過(guò)鋼絲繩、定滑輪拉緊滑座，從而使帶張緊，并保證一定的初拉力。，開(kāi)啟燈泡，以改變發(fā)電機(jī)的負(fù)載電阻，隨著開(kāi)啟燈泡的增多，發(fā)電機(jī)的負(fù)載增大，帶的受力增大，兩邊的拉力差也增大，帶的彈性滑動(dòng)逐步增加。當(dāng)帶傳遞的載荷剛好達(dá)到所能傳遞的最大有效圓周力時(shí)，帶開(kāi)始打滑，當(dāng)負(fù)載繼續(xù)增加時(shí)則完全打滑。測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)電轉(zhuǎn)速測(cè)定裝置和電機(jī)的測(cè)扭矩裝置兩部分組成。（1）光電測(cè)速裝置在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的軸上分別安裝一同步轉(zhuǎn)盤(pán)，在轉(zhuǎn)盤(pán)的同一半徑上鉆有一個(gè)小孔，在小孔一側(cè)固定有光電傳感器，并使傳感器的測(cè)頭正對(duì)小孔。帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就可在數(shù)碼管上直接讀出帶輪的轉(zhuǎn)速。（2）扭矩測(cè)量裝置主動(dòng)輪的扭矩T1和從動(dòng)輪的扭矩T2均通過(guò)電機(jī)外殼來(lái)測(cè)定。電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的外殼支承在支座的滾動(dòng)軸承中，并可繞與轉(zhuǎn)子相重合的軸線擺動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和發(fā)電機(jī)加載后，由于定子磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用，電動(dòng)機(jī)的外殼將向轉(zhuǎn)子的反向傾倒，發(fā)電機(jī)的外殼將向轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的同向傾倒，它們的傾倒力矩可分別通過(guò)固定在定子外殼上的測(cè)力計(jì)所測(cè)得的力矩來(lái)平衡。即：主動(dòng)輪上的扭矩Tl=QlKlLl（Nmm）從動(dòng)輪上的扭矩T2二Q2K2L2（Nmm）式中QI,Q2 測(cè)力計(jì)上百分表的讀數(shù)kl,k2 測(cè)力計(jì)標(biāo)定值LI,L2 測(cè)力計(jì)的力臂，均等于120mm帶傳動(dòng)的效率q=從動(dòng)輪的功率/主動(dòng)輪的功率二T1N1/T2N2我們只要測(cè)得不同負(fù)載下主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速以及主動(dòng)輪的扭矩T1和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩T2,就可算出在不同的有效拉力下的彈性滑動(dòng)率￡（^=Vl-V2/Vlxl00%,在兩個(gè)帶輪的直徑相同時(shí)^=nl-n2/nlxl00%）以及效率n之值。以有效拉力F為橫坐標(biāo)，分別以不同載荷下的n和￡為縱坐標(biāo)，就可畫(huà)出帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)曲線和效率曲線四實(shí)驗(yàn)步驟接通電源前，檢查調(diào)速旋鈕是否處于零位置接通電源，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的指示燈亮，檢查百分表，使百分表指針調(diào)零3.加秩碼3Kg,使帶具有初拉力。慢慢地沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)調(diào)速按鈕，使電機(jī)從開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸加速到n1=1000轉(zhuǎn)/分，記錄n2,Ql,Q2—組數(shù)據(jù)。打開(kāi)一個(gè)燈泡(即加載)，記錄一組nl,n2,QI,Q2一組數(shù)據(jù)，注意此時(shí)nl和n2之間的差值，也就是帶的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象。逐漸增加負(fù)載(每次打開(kāi)一個(gè)40瓦的燈泡)，重復(fù)第4步，直到令3%左右，若再打開(kāi)燈泡，貝Uni,和n2差值迅速增大。繪出彈性滑動(dòng)和效率曲線，并討論實(shí)驗(yàn)曲線的變化規(guī)律，分析其中的原理。五注意事項(xiàng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)為開(kāi)始傳動(dòng)，實(shí)驗(yàn)人員必須注意安全，皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向嚴(yán)禁站人。調(diào)節(jié)調(diào)速旋鈕時(shí)，不要突然使速度增大或減小，以免產(chǎn)生較大沖擊力，以防損壞測(cè)力計(jì)。實(shí)驗(yàn)條件(1)帶的種類(lèi)：，截面積A=262二40mm(2滯的初拉力：2F0=N(3)張緊方式：自動(dòng)張緊(4)測(cè)力桿長(zhǎng)度Ll=L2=120mm,帶輪直徑D1二D2二120mm,,測(cè)力計(jì)標(biāo)定值K1=K2(5)包角(xl=a2=180測(cè)量數(shù)據(jù)記錄表參數(shù)數(shù)據(jù)nl序號(hào)12345678五.思考題帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與帶的初始張緊力有什么關(guān)系？2.帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)與帶上的有效工作拉力有什么關(guān)系？3.帶傳動(dòng)為什么會(huì)發(fā)生打滑失效？4.針對(duì)帶傳動(dòng)的打滑失效可采用哪些技術(shù)措施予以改進(jìn)？n2QIQ2qo2實(shí)驗(yàn)二齒輪傳動(dòng)效率測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夥忾]流式實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，弄懂封閉加載原理。了解齒輪傳動(dòng)效率的測(cè)定原理，掌握用封閉流式實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)定齒輪傳動(dòng)效率的方法。3.測(cè)定齒輪減速器的傳動(dòng)效率。二、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)CLS-1I型齒輪試驗(yàn)臺(tái)為小型臺(tái)式封閉功率流式齒輪試驗(yàn)臺(tái)，采用懸掛式齒輪箱不停機(jī)加載方式，加載方便、操作簡(jiǎn)單安全、耗能少。在數(shù)據(jù)處理方面，既可直接抄錄數(shù)據(jù)手工:計(jì)算，也可以和計(jì)算機(jī)接口組成具有數(shù)據(jù)采集處理，結(jié)果曲線顯示，信息儲(chǔ)存、打印輸出等多種功能的自動(dòng)化處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有體積小、重量輕、機(jī)電一體化相結(jié)合等點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以方便地完成以下實(shí)驗(yàn)：1、 了解封閉功率流式齒輪試驗(yàn)臺(tái)的基本原理、特點(diǎn)及測(cè)定齒輪傳動(dòng)效率的方法。2、通過(guò)改變載荷，測(cè)出不同載荷下的傳動(dòng)效率和功率。輸出Tl—T9關(guān)系曲線及口一T9曲線。其中T1為輪系輸入扭矩(即電機(jī)輸出扭矩)，T9為封閉扭矩(也即載荷扭矩)。n為齒輪傳動(dòng)效率。如圖2所示，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由如下設(shè)備組成：(1)CLS-II型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)；(2)CLS-II型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀；(3)計(jì)算機(jī)；(4)打印機(jī)。2、 實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)(1)試驗(yàn)齒輪模數(shù)m=2；(2)齒數(shù)Z4=Z3=Z2=ZI二38；(3)速比i=l；(4)直流電機(jī)額定功率P=300w；(5)直流電機(jī)轉(zhuǎn)速N=0?1100r/m；(6)最大封閉扭矩TB二15N.m；(7)最大封閉功率PB=1.5KW；(8)實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸：長(zhǎng)x寬x高=900x550x300；(9)電源220V交流/50HZo3、實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由定軸齒輪副、懸掛齒輪箱、扭力軸、雙萬(wàn)向連軸器等組成一個(gè)封閉機(jī)械系統(tǒng)。電機(jī)采用外殼懸掛結(jié)構(gòu)，通過(guò)浮動(dòng)連軸器和齒輪相連，與電機(jī)懸臂相連的轉(zhuǎn)矩傳感器把電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號(hào)送入實(shí)驗(yàn)臺(tái)電測(cè)箱，在數(shù)碼顯示器上直接讀出。電機(jī)轉(zhuǎn)速由霍耳傳感器4測(cè)出，同時(shí)送往電測(cè)箱中顯示。圖3齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1懸掛電機(jī)2轉(zhuǎn)矩傳感器3浮動(dòng)連軸器4霍耳傳感器5定軸齒輪副6剛性連軸器7懸掛齒輪箱8砥碼9懸掛齒輪副10扭力軸11萬(wàn)向連軸器12永久磁鋼4、效率計(jì)算封閉功率流方向的確定封閉功率流方向如圖3(a)所示，其大小為：T?NPa?99?P9?(KW)9550該功率的大小決定于加載力知和扭力軸的轉(zhuǎn)速，而不是決定于電動(dòng)機(jī)。電機(jī)提供的功率僅為封閉傳動(dòng)中損耗功率，艮供OP9?PT9?T11???故P?P?P??199P9T9T9?T1??T9單對(duì)齒輪n為總效率，若n=95%,則電機(jī)供給的能量，其值約為封閉功率值的1/10,是一種節(jié)能高效的試驗(yàn)方法。封閉力矩T9的確定由圖3(b)可以看出，懸掛齒輪箱杠桿加上載荷后，齒輪9、齒輪9'就會(huì)產(chǎn)生扭矩，其方向都是順時(shí)針，對(duì)齒輪9'中心取矩，得到封閉扭矩T9：(本實(shí)驗(yàn)臺(tái)T9是所加載荷產(chǎn)生扭矩的一半)，艮貝9?WL(N?m)T2其中：W一所加秩碼重力(N)；L一加載杠桿長(zhǎng)度L二0.3m。三、實(shí)驗(yàn)操作步驟1、人工記錄操作方法(1)系統(tǒng)聯(lián)接及接通電源齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)在接通電源前，應(yīng)首先將電機(jī)調(diào)速旋扭逆時(shí)針轉(zhuǎn)至最低速“0速”位置，將傳感器轉(zhuǎn)矩信號(hào)輸出線及轉(zhuǎn)速信號(hào)輸出線分別插入電測(cè)箱后板和實(shí)驗(yàn)臺(tái)上相應(yīng)接口上，然后按電源開(kāi)關(guān)接通電源。打開(kāi)實(shí)驗(yàn)儀后板上的電源開(kāi)關(guān)，并按一下“清零鍵”，此時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速顯示為“0”，輸出轉(zhuǎn)矩顯示數(shù)為“?”，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于“自動(dòng)校零”狀態(tài)。校零結(jié)束后，轉(zhuǎn)矩顯示為“0”。(2)轉(zhuǎn)矩零點(diǎn)及放大倍數(shù)調(diào)整a、零點(diǎn)調(diào)整在齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)不轉(zhuǎn)動(dòng)及空載狀態(tài)下，使用萬(wàn)用表接入電測(cè)箱后板力矩輸出接口3(見(jiàn)圖5)上，電壓輸出值應(yīng)在1—1.5V范圍內(nèi)，否則應(yīng)調(diào)整電測(cè)箱后板上的調(diào)零電位器(若電位器帶有鎖緊螺母，則應(yīng)先松開(kāi)鎖緊螺母，調(diào)整后再鎖緊)。零點(diǎn)調(diào)整完成后按一下“清零”鍵，待轉(zhuǎn)矩顯示“0”后表示調(diào)整結(jié)束。b、放大倍數(shù)調(diào)整“調(diào)零”完成后，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的調(diào)速旋扭順時(shí)針慢慢向“高速”方向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)起動(dòng)并逐漸增速，同時(shí)觀察電測(cè)箱面板上所顯示的轉(zhuǎn)速值。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1000轉(zhuǎn)/分左右時(shí)，停止轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，此時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩顯示值應(yīng)在0.6—0.8Nm.之間（此值為出廠時(shí)標(biāo)定值），否則通過(guò)電測(cè)箱后板上的轉(zhuǎn)矩放大倍數(shù)電位器加以調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器時(shí)，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的顯示值有一段滯后時(shí)間。一般調(diào)節(jié)后待顯示器數(shù)值跳動(dòng)兩次即可達(dá)到穩(wěn)定值。（3）加載調(diào)零及放大倍數(shù)調(diào)整結(jié)束后，為保證加載過(guò)程中機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，建議先將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)低。一般實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速調(diào)到300—800轉(zhuǎn)/分為宜。待實(shí)驗(yàn)臺(tái)處于穩(wěn)定空載運(yùn)轉(zhuǎn)后（若有較大振動(dòng)，要按一下加載秩碼吊籃或適當(dāng)調(diào)節(jié)一下電機(jī)轉(zhuǎn)速），在秩碼吊籃上加上第一個(gè)秩碼。觀察輸出轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩值，待顯示穩(wěn)定（一般加載后轉(zhuǎn)矩顯示值跳動(dòng)2一3次即可達(dá)穩(wěn)定值）后，按一下“保持鍵”，使當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩值穩(wěn)定不變，記錄下該組數(shù)值。然后按一下“加載鍵”，第一個(gè)加載指示燈亮，并脫離“保持”狀態(tài)，表示第一點(diǎn)加載結(jié)束。在吊籃上加上第二個(gè)砥碼，重復(fù)上述操作，直至加上八個(gè)秩碼，八個(gè)加載指示燈亮，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩顯示器分別顯示“8888"表示實(shí)驗(yàn)結(jié)束。根據(jù)所記錄下的八組數(shù)據(jù)便可作出齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率n-T9曲線及T1-T9曲線。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表，并求出計(jì)算值，以T9為橫坐標(biāo)（如圖13所示），分別繪出傳動(dòng)效率r|-T9曲線和Tl-T9曲線。加載次實(shí)測(cè)值數(shù)WT112345678計(jì)算值T9r|2、思考題（1）試分析影響傳動(dòng)效率的因素和提高效率的措施。（2）試分析封閉功率流式齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理。實(shí)驗(yàn)三軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析一實(shí)驗(yàn)問(wèn)題的提出如何根據(jù)軸的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、軸上零件的受力情況、決定軸承的類(lèi)型;再根據(jù)機(jī)器的工作環(huán)境決定軸系的總體結(jié)構(gòu)；軸上零件的軸向定位與固定、周向的固定來(lái)設(shè)計(jì)機(jī)器的軸系，是機(jī)器設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。為了設(shè)計(jì)出合適于機(jī)器的軸系，有必要熟悉常見(jiàn)的軸系結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上才能設(shè)計(jì)出正確的軸系結(jié)構(gòu)，為機(jī)器的正確設(shè)計(jì)提供核心的技術(shù)支持。二實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜ず驼莆蛰S的結(jié)構(gòu)與其設(shè)計(jì)熟悉軸上零件的常用定位與固定的技術(shù)方法3.熟悉和掌握軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求與常用軸系結(jié)構(gòu)三實(shí)驗(yàn)設(shè)備模塊化軸段，用其可組裝成不同結(jié)構(gòu)形狀的階梯軸軸上零件：齒輪、軸、軸承端蓋、軸套、支座、軸承以及連接件四實(shí)驗(yàn)步驟1.從軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案中選擇設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案規(guī)定的設(shè)計(jì)條件，確定需要哪些軸上零件。檢查軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，并對(duì)不合理的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修改。合理結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足下述要求：（1）軸上零件裝拆方便，軸的加工工藝性良好；（2）軸上零件的軸向固定、軸上零件的周向固定可靠；（3）一般滾動(dòng)軸承與軸過(guò)盈配合、軸承與軸承支座孔間隙配合；（4）