機械設(shè)計實驗大作業(yè)

機械原理機械設(shè)計

實險播導(dǎo)節(jié)

姓名___________________

班級___________________

學(xué)號___________________

南京農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院機械工程系

機械設(shè)計教研室編

實驗課守則

1.機械設(shè)計實驗課是學(xué)好機械設(shè)計課程的重要環(huán)節(jié)。它可以幫助學(xué)生加深理解課

堂上學(xué)習(xí)的理論知識。熟悉實驗儀器和設(shè)備，掌握操作技能，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，

使理論和實踐相結(jié)合。因此，學(xué)生對每個實驗都要認(rèn)真對待。

2.實驗前要認(rèn)真預(yù)習(xí)實驗指導(dǎo)書，了解實驗?zāi)康暮突驹?，?zhǔn)備好需自備的計

算器、文具等。實驗開始前指導(dǎo)教師根據(jù)需要進(jìn)行檢查、提問。

3.實驗時要求原理清楚，操作認(rèn)真，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，查表熟練。

4.嚴(yán)格遵守儀器、設(shè)備的操作規(guī)程，注意安全。對于儀表、設(shè)備、工具的性能有

不了解之處，應(yīng)及時詢問指導(dǎo)教師，對于非指定使用的設(shè)備、工具不得亂動亂用。

5.實驗出現(xiàn)故障時，應(yīng)立即報告指導(dǎo)教師，以便查明原因，妥善處理。

6.愛護(hù)公共財物，不得將實驗室工具、儀表等帶出實驗室，如有損壞、遺失公共

財物，視情節(jié)應(yīng)給予賠償。

7.設(shè)備用畢，及時切斷電源。整理全部儀器和附件，使之恢復(fù)原位。

8.實驗結(jié)束后認(rèn)真完成試驗報告，按時交給指導(dǎo)教師批閱。

實驗一機構(gòu)運動簡圖的測繪

一、實驗?zāi)康?/p>

1.掌握根據(jù)各種機構(gòu)實物或模型繪制機構(gòu)運動簡圖的方法；

2.驗證機構(gòu)自由度的計算公式；

3.分析某些四桿機構(gòu)的演化過程。

二、實驗設(shè)備和工具

1.各類機構(gòu)的模型和實物；

2.鋼板尺、量角器、內(nèi)外卡鉗等；

3.三角尺、鉛筆、橡皮、草稿紙等（自備）。

三、實驗原理

由于機構(gòu)的運動僅與機構(gòu)中構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件所組成的運動副數(shù)目、類型和相對

位置有關(guān)。因此，可以撇開構(gòu)件的實際外形和運動副的具體構(gòu)造，用簡單的線條來表

示構(gòu)件，用規(guī)定的或慣用的符號來表示運動副，并按一定的比例畫出運動副的相對位

置，這種簡單的圖形即為機構(gòu)運動簡圖。

四、實驗步驟

1.使被測機構(gòu)緩慢運動，從原動件開始，循著傳動路線觀察機構(gòu)的運動，分清各

個運動單元，確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目；

2.根據(jù)直接相聯(lián)接兩構(gòu)件的接觸情況及相對運動性質(zhì)，確定運動副的種類；

3.選擇能清楚表達(dá)各構(gòu)件相互關(guān)系的投影面，從原動件開始，按傳動路線用規(guī)定

的符號，以目測的比例畫出機構(gòu)運動示意圖，再仔細(xì)測量與機構(gòu)有關(guān)的尺寸，按確定

的比例再畫出機構(gòu)運動簡圖，用數(shù)字1、2、3……分別標(biāo)注各構(gòu)件，用字母A、B、C……

分別標(biāo)注各運動副；

比例尺—構(gòu)件實際長度

人一構(gòu)件在圖紙上的長度A8（相加）

4.分析機構(gòu)運動的確定性，計算機構(gòu)運動的自由度。

五、思考題

1.一張正確的機構(gòu)運動簡圖應(yīng)包括哪些內(nèi)容？

2.繪制機構(gòu)運動簡圖時，原動件的位置能否任意選擇？是否會影響簡圖的正確

性？

3.機構(gòu)自由度的計算對測繪機構(gòu)運動簡圖有何幫助？

六、實驗報告

班級姓名學(xué)號實驗日期成績

編

比例尺自由度

號

機

構(gòu)

運

動

簡

圖

實驗二漸開線齒輪的范成原理

一、實驗?zāi)康?/p>

1.掌握用范成法加工漸開線齒輪齒廓曲線的原理；

2.掌握漸開線齒廓產(chǎn)生根切現(xiàn)象的原因及避免根切的方法；

3.了解刀具徑向變位對齒輪的齒形和兒何尺寸的影響。

二、實驗設(shè)備和工具

1.齒輪范成儀；

2.剪刀、繪圖儀；

3.圓規(guī)、三角尺、兩種顏色的鉛筆或圓珠筆（自備）。

三、實驗原理

范成法是利用齒輪嚙合時其共軀齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工齒輪的一種方法。

加工時，其中一輪為刀具，另一輪為輪坯。他們之間保持固定的傳動比傳動，好象一

對真正的齒輪嚙合傳動一樣，同時刀具還沿輪坯的軸向作切削運動，這樣制得的齒輪

齒廓就是刀具的刀刃在各個位置的包絡(luò)線。為了能清楚地看到包絡(luò)線的形成，我們用

范成儀來模擬實現(xiàn)齒輪輪坯與刀具間的傳動“切削”過程。

齒輪范成儀構(gòu)造如圖2—1所示，半圓盤2繞固定于機架上的軸心轉(zhuǎn)動，在圓盤的

周緣刻有凹槽，凹槽內(nèi)嵌有兩條鋼絲3,鋼絲繞在凹槽內(nèi)，其中心線形成的圓相當(dāng)于

被加工齒輪的分度圓。兩條鋼絲的一端固定在圓盤2上的8、9點，另一端固定在拖

板4的A、點，拖板可水平方向移動，這與被加工齒輪相對齒條刀具的運動方向相

同。

在拖板4上還裝有帶有刀具的小拖板5,轉(zhuǎn)動螺釘7可以調(diào)節(jié)刀具中線至輪坯中心

的距離。

齒輪范成儀中，已知基本參數(shù)為：

1.齒條刀具：壓力角a=20",模數(shù)機=25機機，

齒頂高系數(shù)從=1.0,徑向間隙系數(shù)C*=0.25

2.被加工齒輪：分度圓直徑4=200〃?〃z

四、實驗步驟

1.根據(jù)已知基本參數(shù)分別計算被加工齒輪的基圓直徑辦、最小變位系數(shù)X""”，標(biāo)

準(zhǔn)齒輪和變位齒輪的齒頂圓直徑dal和42、齒根圓直徑dft和女，將上述六個圓畫在

一張繪圖紙上，并沿最大的圓周剪下制成被加工齒輪的“毛坯”；

圖2—1齒輪范成儀結(jié)構(gòu)

2.把齒輪“毛坯”安裝到范成儀的半圓盤上，注意對準(zhǔn)圓心；

3.調(diào)整刀具，使其中線與被加工齒輪分度圓相切，此時刀具處于“切制”標(biāo)準(zhǔn)齒

輪位置；

4.“切制”齒廓時，把刀具移向范成儀的一端，然后每當(dāng)?shù)毒呦蛄硪欢艘苿右粋€

不大的距離（2~3/nm）,描下刀刃在圖紙上的位置，直到形成兩個完整的齒廓為止；

5.調(diào)整刀具的位置，使其中線遠(yuǎn)離輪坯中心。移動距離為避免根切的最小變位量

mx,即刀具頂刃與變位齒輪齒根圓相切。重復(fù)上述“切制”過程，得到兩個完整的變

位齒輪齒廓，為便于比較，此齒廓可以用另?種顏色畫出。

五、思考題

1.根切現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的？如何避免根切？

2.比較用同一把齒條形刀具加工的標(biāo)準(zhǔn)齒輪和變位齒輪下述幾何參數(shù)的變化：a、

iti>d、d『、、h/、s、Sb、s°、s：、e、p°

3.這兩種齒輪的齒廓曲線是否全是漸開線？

六、實驗報告

1.已知參數(shù)

齒條刀具：模數(shù)〃2=壓力角a=

齒頂高系數(shù)一=頂隙系數(shù)C*=

被加工齒輪：分度圓直徑d=

2.計算結(jié)果

班級姓名學(xué)號實驗日期成績

名稱計算公式標(biāo)準(zhǔn)齒輪變位齒輪

d

z=-

齒數(shù)Zm

最小變位系數(shù)_/*Zmin-Z

H

人min-a

,7mi.n

d=mzcosa

基圓直徑dbh

齒頂圓直徑九da-m(z+2h：+2x)

齒頂圓直徑dfdf=m(z-2h*-2c*+2x)

分度圓齒厚Ss=加弓+2"ga)

齒距Pp=mn

實驗三漸開線直齒圓柱齒輪參數(shù)的測定

一、實驗?zāi)康?/p>

1.掌握用游標(biāo)卡尺測定漸開線直齒圓柱齒輪基本參數(shù)的方法；

2.通過測量和計算，熟練掌握齒輪各幾何參數(shù)之間的相互關(guān)系。

二、實驗設(shè)備和工具

1.被測齒輪一對；

2.游標(biāo)卡尺（精度0.02mm）；

3.機械零件手冊；

4.漸開線函數(shù)表、紙、筆、計算器（自備）。

三、實驗原理

本實驗是用游標(biāo)卡尺來測量，通過計算得出一對直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)。

漸開線直齒圓柱的基本參數(shù)有：齒數(shù)Z、模數(shù)〃八分度圓壓力角a、齒頂高系數(shù)

兒*、徑向間隙系數(shù)C*、變位系數(shù)X。

一對互相嚙合的齒輪的基本參數(shù)有：嚙合角"、中心距a。

以下為各參數(shù)的測量原理和方法如下：

1.測定模數(shù)〃?和壓力角a

如圖3—1所示，當(dāng)量具在被測齒輪上跨k個齒時，其公法線長度應(yīng)為

%=（k-1）乙+Sb

若所跨齒數(shù)為女+1時，則公法線長度為

s

%+i=kp卜+h

所以~wk=Pi,⑴

又因為pb=Pcosa=7rmcosa

所以-（2）

乃cosa

Pb為齒輪基圓周節(jié)，可以從（1）式中求得，由齒輪標(biāo)準(zhǔn)可知，a可能為15°,也

可能為20°,故分別用15°和20°代入式（2）,算得兩個模數(shù)，取數(shù)值接近于標(biāo)準(zhǔn)模

數(shù)的一組機和a為被測齒輪的模數(shù)和壓力角。

為保證量具的卡腳與齒廓的漸開線部分相切，所需的跨齒數(shù)可參照表3—1。

表3—1跨齒數(shù)

齒數(shù)z12-1718-2728?3637-4546-5455?6364-7273-81

跨齒數(shù)上23456789

2.測定變位系數(shù)x

與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，變位齒輪的齒厚發(fā)生了變化，故它的公法線長度與標(biāo)準(zhǔn)齒輪的

公法線長度不等，兩者的公法線長度之差為2〃?xsina。

設(shè)卬/為被測齒輪跨k個齒的公法線長度，做為相同模數(shù)相，齒數(shù)z和壓力角a的

標(biāo)準(zhǔn)齒輪跨攵個齒的公法線長度，所以有

l

wk-wk=Imxsma

即x=（3）

2msina

式中伙可以從機械零件手冊查出，將做的值代入式（3）中即可求出變位系數(shù)X。

3.測定齒頂高系數(shù)兒*和徑向間隙系數(shù)C*

根據(jù)齒頂高計算公式(4)

式中力為被測齒輪齒根圓直徑，可用卡尺測得，然后求得齒根高。

另一齒根高計算公式hf=+C*-x）（5）

式中心*和C*為未知，因為不同齒制齒輪的總*和C*均為標(biāo)準(zhǔn)值，故分別將正常齒

制例*=1.0、C*=0.25和短齒制七*=0.8、C*=0.3兩組數(shù)值代入式（5）,取最接近％值

的一組力：和C*為所測定值。

4.測定嚙合角優(yōu)和中心距a,

如所測定的兩個齒輪是一對互相嚙合的齒輪，則根據(jù)所測得的這對齒輪的變位系

數(shù)xi和X2，按公式（6）和（7）計算出它們的嚙合角像和中心距d。

圖3—2實際中心距測定示意圖

,2(%,+%,).

inva------!------tga+mva(6)

Z[+馬

,m/、cosa、

a=3（Z|+Z2）----；z⑺

2cosa

實驗時可用游標(biāo)卡尺直接測定這對齒輪的實際中心距并與計算結(jié)果比較，求出中

心距誤差△優(yōu)，測定方法如圖3—2所示。

首先使這對齒輪作無側(cè)隙嚙合，然后分別測量齒輪內(nèi)孔的直徑公八42及尺寸從

由此得：

a'=A+g（4]+九）⑻

四、實驗步驟

1.數(shù)出齒數(shù)，按表3—1查出跨齒數(shù)生

2.分別在每個齒輪的三個位置測出公法線長度wk+1、wk及齒根圓直徑df,算

出平均值作為測量結(jié)果；

3.逐個計算齒輪參數(shù)，填寫實驗報告。

五、思考題

1.兩個齒輪參數(shù)測定后，怎樣判斷它們能否嚙合及傳動類型？

2.測量齒根圓直徑為時，對于齒數(shù)分別為奇數(shù)和偶數(shù)的齒輪測量方法有什么不

同？

六、實驗報告

班級姓名學(xué)號實驗日期成績

齒輪編號

齒數(shù)Z

跨齒數(shù)

測測量次數(shù)

公法線長度M

,里SL

公法線長度必T

數(shù)

齒根圓直徑df

據(jù)尺寸b

孔徑dk

中心距a,

基圓周節(jié)ph

模數(shù)”

壓力角a

計變位系數(shù)X

齒頂高系數(shù)％

算

徑向間隙系數(shù)C*

結(jié)

分度圓直徑能

果基圓齒厚“

嚙合角優(yōu)

中心距a,

中心距誤差A(yù)a

實驗四轉(zhuǎn)子動平衡

一、實驗?zāi)康?/p>

1.學(xué)習(xí)和研究回轉(zhuǎn)構(gòu)件動平衡的實驗方法；

2.掌握工業(yè)用軟、硬支承動平衡機的基本工作原理和操作方法。

二、實驗設(shè)備和工具

1.RYQ—30平衡機，DTZ300通用平衡機指示器；

2.試件（在校正平面上具有校正孔的轉(zhuǎn)子）；

3.平衡質(zhì)量（與校正孔相應(yīng)的螺釘、螺母和墊圈以及適量的橡皮泥）；

4.普通天平；

5.鋼卷尺；

6.活動螺紋扳手。

三、實驗原理

軟支撐動平衡機實驗原理如圖4—1所示，硬支撐動平衡機測試原理與之類似。

固定

圖4-1動平衡機實驗原理結(jié)構(gòu)圖

動平衡機根據(jù)振動原理設(shè)計，支架2上方由螺栓與機架固定，轉(zhuǎn)子1置于支架2

的V形槽內(nèi)，通過萬向聯(lián)軸器或圈帶驅(qū)動作回轉(zhuǎn)運動。彈性支撐為薄彈簧鋼板制作,

在垂直方向上有大的剛度，而在水平方向上剛度很小。當(dāng)轉(zhuǎn)子1回轉(zhuǎn)時，由于不平衡

質(zhì)量的存在，將產(chǎn)生離心慣性力。

設(shè)慣性力為F,F=mew2,,Fx=Fcoswt,Fy=sincot,Fx、Fy分另1］為F在x、

y方向的投影。由于彈性支撐在y方向剛度很小，在周期性慣性力Fx作用下，支架

2沿x方向振動。通過左、右傳感器（其內(nèi)有永久磁鐵和線圈，使其作切割磁力線運

動）對振動位移信號拾取，產(chǎn)生周期變化的感應(yīng)電動勢，不平衡量愈大，感應(yīng)電動勢

愈大，由此獲得不平衡量大小。不平衡量方向角由光電傳感器測量，需在被測工件上

設(shè)置不反光標(biāo)記，以此作為方向角定位。上述信號通過電子線路進(jìn)行放大、濾波等處

理，最后通過外設(shè)（顯示儀器）顯示出被測轉(zhuǎn)子的不平衡量大小和方位。根據(jù)平衡基

本理論，對于質(zhì)心與轉(zhuǎn)動中心不重合的回轉(zhuǎn)構(gòu)件，它的不平衡量都可以認(rèn)為是在兩個

任選回轉(zhuǎn)面內(nèi)，由向量半徑分別為h和「2的兩個不平衡質(zhì)量叫和012所產(chǎn)生。因此,

只需針對叫和m2進(jìn)行平衡就可以達(dá)到回轉(zhuǎn)構(gòu)件動平衡的目的。使用動平衡機，分別

測試所選定平衡校正平面內(nèi)相應(yīng)的不平衡質(zhì)徑積mm、m2r2的大小和相位，并加以校

正，最后達(dá)到所要求的動平衡。

振

動

傳

感

器

圖4-2動平衡機電路原理框圖

被平衡的工件支承在動平衡機擺架上，經(jīng)一定方式（圈帶、聯(lián)軸器、氣動或自驅(qū)）

使工件旋轉(zhuǎn)，不平衡質(zhì)量產(chǎn)生離心力激勵擺架振動。左右振動傳感器將振動信號轉(zhuǎn)換

成電信號輸人到電測系統(tǒng)，光電傳感器則為系統(tǒng)提供一個頻率/相位基準(zhǔn)信號。

系統(tǒng)軟、硬件分工如下：硬件完成振動信號的處理任務(wù)，使系統(tǒng)具備良好的實時

性；軟件完成運算、控制和其他擴展功能的實現(xiàn)。信號預(yù)處理采用了多階積分電路，

用來抑制噪聲，改善信噪比。程控放大器在計算機的控制下根據(jù)不平衡信號大小而改

變增益。窄帶跟蹤式濾波器完成被測信號的信噪分離。A/D轉(zhuǎn)換器將經(jīng)過濾波的信

號（不平衡信號）進(jìn)行采樣、量化，輸人計算機，它還完成對其他信號（如系統(tǒng)自檢、

轉(zhuǎn)速信號）的采集。

電測系統(tǒng)軟件所完成的基本任務(wù)有數(shù)據(jù)采集和計算、平面分離運算、過程控制（測

量、顯示、鍵盤和打印控制）、系統(tǒng)自檢和系統(tǒng)定標(biāo)。

四、實驗步驟

1.機器的設(shè)置

在第一次使用本機或準(zhǔn)備平衡新的工件時，可根據(jù)需要進(jìn)行“工件參數(shù)設(shè)置”和“系

統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”。在這些設(shè)置中包括輸入工件尺寸、工件形狀、最終平衡精度、測量一鎖

定時間和橋架的種類（硬支承或軟支承）等。“工件參數(shù)設(shè)置”和“系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置”都在“主

目錄”中選擇。在平衡測量狀態(tài)下按【Esc】鍵彈出“主菜單”（圖4-3）。

圖4-3主菜單

在主菜單中用［J,［J鍵移動菜單條，當(dāng)落在“轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)置”或“系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置”

上時，按【Enter］鍵，程序自動切換到所選設(shè)置中。如果在“主菜單”中不打算進(jìn)

人任一功能選項，可將菜單條移到最下方的“返回平衡測量”，并按【Enter］鍵即可

返回平衡測量狀態(tài)。

在主菜單中，“平衡機的校準(zhǔn)（定標(biāo)）”可由廠家或用戶來校準(zhǔn)整機的測量精度，

以便準(zhǔn)確進(jìn)行平衡。具體操作詳見“平衡機的校準(zhǔn)（定標(biāo)）:

“系統(tǒng)自?！睅椭脩舸_認(rèn)電測部分的主要電路以及兩個振動傳感器（安裝在機械

橋架上）是否正常。具體操作詳見“自檢”。

“打印記錄''可從打印機上輸出“平衡報告“操作指南”可在屏幕上顯示出一套完

整的本電測系統(tǒng)的操作說明，方使用戶隨時查閱。

2.轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)置

進(jìn)人”轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)置”，屏幕顯示如圖4-4。

圖4-4轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)置

使用【打、【1】、【―】、【一】和【Enter】鍵，選定欄目輸人數(shù)據(jù)并選擇工件的支承

方式。當(dāng)黃色的光標(biāo)移到最右一列時，用戶可在這一列選擇符合自己工件的支承方式。

例如：工件的兩個校正平面均在支承點的右側(cè)，可選擇第4種支承方式，將光標(biāo)移到

［4］的位置，按【Enter】鍵即可看到左側(cè)的圖形發(fā)生相應(yīng)的變化。另外，第8種

支承方式適用于單面立式的轉(zhuǎn)子，其尺寸參數(shù)與雙面轉(zhuǎn)子有所不同，設(shè)置時應(yīng)注意正

確給出參數(shù)，以免系統(tǒng)錯誤。

輸人工件型號及工件尺寸。使用數(shù)字鍵和字母鍵進(jìn)行輸入，最多可輸人14個字

符。如果工件型號以前曾被輸入過，可直接鍵入該工件型號，按【Enter］鍵即可

調(diào)出相應(yīng)的a、b、c、h和功的尺寸數(shù)及工件的支承方式。若忘記型號，按"F10”

鍵查詢以前的工件型號記錄。工件尺寸a、b、c、口和殳可根據(jù)屏幕上工件圖形

的要求將工件實際尺寸輸人，尺寸單位均為毫米。在“合格范圍”一欄內(nèi)所輸人的數(shù)據(jù)

代表工件左右兩個支承點允許的振動量大小（以g-mm為單位）。一般在被平衡工件

的技術(shù)要求中有此數(shù)據(jù)，但要注意技術(shù)要求中的數(shù)據(jù)是否為單個支承的要求。

“平衡參數(shù)”欄中的“轉(zhuǎn)速”一項可輸人實際平衡轉(zhuǎn)速，如800r/min,則實際平衡

時工件到達(dá)800r/min時，無需按［Enter］鍵即可自動進(jìn)行測量。若不想自動測量，

可輸人任意一個很大的轉(zhuǎn)速值。

“計算器''功能為用戶提供一個可隨時調(diào)出使用的數(shù)字計算器。若調(diào)出計算器，用

戶可進(jìn)行加減乘除的四則運算。用完后可按【Esc］鍵關(guān)閉計算器。

“查閱轉(zhuǎn)子記錄”功能幫助用戶查詢原先輸人的工件型號和相應(yīng)的尺寸。查詢后可

按【Esc］鍵關(guān)閉。凡被輸人的工件型號及有關(guān)參數(shù)均在退出改設(shè)置后被永久記錄。

如需要刪除某種型號，可在返回平衡畫面后，按【F】鍵進(jìn)行操作，具體方法詳見“快

速更換或刪除轉(zhuǎn)子型號

3.系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置

進(jìn)人“系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置”后，屏幕顯示如圖4-5所示。

圖4-5系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置

用【3、【口鍵移動亮條，選擇所需設(shè)置的項目，并按【Enter】鍵確認(rèn)。

“測量時間選擇”功能用于設(shè)置一個時間值（代表從手動松鎖測量至自動鎖定的這

段時間）。當(dāng)使用時在其右側(cè)出現(xiàn)一個小窗口，輸人3-150之間的數(shù)字量，具體數(shù)值

取決于用戶對平衡效率和測量精度的綜合考慮。一般測量時間長，測量精度也較高。

若對精度要求不高，可減小時間值，以提高平衡效率。

“聯(lián)軸器（夾具）補償''功能可用于消除萬向聯(lián)軸器自身不平衡量對工件平衡的影

響。進(jìn)人后，屏幕顯示“是否需要補償？Y/N”的提示。此時按【Y】鍵表示需要這

種補償；如果按【N】鍵為取消聯(lián)軸器不平衡量補償。

注意：在使用帶驅(qū)動方式時，必須在此按【N】鍵，否則將造成平衡誤差。

1）按【Y】鍵后，屏幕首先提示啟動工件，當(dāng)工件轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后按【Enter】鍵開

始測量。測量時間的長短由“測量時間設(shè)置”決定。測量結(jié)束其結(jié)果自動鎖定。如果需

要重測，可按下【Enter】鍵，機器重復(fù)前面的測量過程。當(dāng)多次測量結(jié)果變化不大即

可停車，至工件轉(zhuǎn)速為零，按【Esc】鍵進(jìn)行下一步操作。

2）按屏幕提示松開聯(lián)軸器，將工件轉(zhuǎn)180°與聯(lián)軸器聯(lián)接緊固，再次啟動工件。

轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后，重復(fù)上一步驟中的操作。

3）停車，至工件轉(zhuǎn)速為零，按【Esc】鍵，屏幕上出現(xiàn)“OK”，表示補償?shù)母鞑襟E

全部結(jié)束，系統(tǒng)自動返回測量狀態(tài)。在以后的測量中將按這次的補償值對所用的聯(lián)軸

器自動消除其不平衡量。

機器和工件出下列變化時應(yīng)重新進(jìn)行該補償：轉(zhuǎn)子質(zhì)量和尺寸發(fā)生變化；機械橋

架（含聯(lián)軸器）的位置發(fā)生變化。

4.平衡機的校準(zhǔn)（定標(biāo)）

硬支承平衡機的特點是永久性定標(biāo)，即一次定標(biāo)后，在平衡機的平衡范圍內(nèi)無需

再次定標(biāo)，如果轉(zhuǎn)子尺寸或校正平面改變，只需給出新的數(shù)據(jù)系統(tǒng)即可自動校準(zhǔn)；而

軟支承平衡機根據(jù)轉(zhuǎn)子規(guī)格或平衡轉(zhuǎn)速的改變需重新定標(biāo)。建議使用校驗工件或剩余

不平衡量較小的工件，定標(biāo)前應(yīng)正確設(shè)置支承方式和a、b、c、小上尺寸，正確

設(shè)置工件合格范圍，正確設(shè)置平衡機的種類。

1）安裝定標(biāo)質(zhì)量

分別在平面1、平面2校正半徑上的已知角度（建議0°）,安裝已知重量的定

標(biāo)質(zhì)量。定標(biāo)質(zhì)量m的選取參考：3?10m。,mo為轉(zhuǎn)子初始不平衡量值（m。應(yīng)盡可能

通過粗平衡控制在較小的數(shù)值）。

2）輸入數(shù)據(jù)

將數(shù)據(jù)（定標(biāo)質(zhì)量、角度）填人表格，按【Esc】鍵退出數(shù)據(jù)輸人，啟動工件。當(dāng)

工件轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后按【Enter】鍵開始測量。測量時間的長短由“測量時間設(shè)置”決定。測

量結(jié)束其結(jié)果自動鎖定。如果需要重測，可按下【Enter】鍵，機器重復(fù)前面的測量過

程。當(dāng)多次測量結(jié)果變化不大、停車至工件轉(zhuǎn)速為零后，按【Esc]鍵進(jìn)行下一步操作。

定標(biāo)過程的具體步驟如圖5所示。當(dāng)定標(biāo)結(jié)果欄內(nèi)出現(xiàn)“0K”字樣時，定標(biāo)完畢,

系統(tǒng)自動進(jìn)入測量狀態(tài)。

3）注意事項

（1）平衡某一型號的土件只需要定標(biāo)一次。系統(tǒng)也允許在臨時平衡某種轉(zhuǎn)子時，

隨時進(jìn)行定標(biāo)。

（2）為保證定標(biāo)精度，定標(biāo)操作應(yīng)在外界干擾、轉(zhuǎn)動部分噪聲盡可能小的條件下

進(jìn)行。

（3）若系統(tǒng)設(shè)置為“軟支承模式”，在更換工件型號或者改變平衡轉(zhuǎn)速的情況下，

必須重新進(jìn)行定標(biāo)。

（4）若實際測量時光電傳感器安放位置與定標(biāo)時安放位置不一致，會產(chǎn)生不平衡

角度的指示誤差，可通過移動光電傳感器位置的方法來消除角度誤差，也可以通過再

次定標(biāo)消除角度誤差。

（5）定標(biāo)過程中，可按【Ctrl[+[Q]組合鍵，中斷定標(biāo)操作。

（6）定標(biāo)過程中，需注意各校正面在加重量和不加重量的情況下，指示值的大小

應(yīng)有明顯變化。

（7）定標(biāo)過程中，每次測量顯示的質(zhì)量值與實際定標(biāo)質(zhì)量不完全一致，待定標(biāo)結(jié)

束后，返回平衡顯示的質(zhì)量應(yīng)與實際質(zhì)量一致。

圖4-6平衡機的校準(zhǔn)（定標(biāo)）操作步驟

5.測量

在正確完成機器的設(shè)置和校準(zhǔn)后，可以開始某個工件的不平衡量的測量。屏幕所

本功能如下：

1）在線幫助

對于測量畫面所顯示的內(nèi)容或功能有疑惑的時候，可按下"F1"鍵請求幫助。

2）合格圈

矢量圖中的綠環(huán)代表合格圈，表示在“轉(zhuǎn)子參數(shù)設(shè)置''中設(shè)定的工件合格范圍（最

大允許動載荷）。

3）測量

啟動工件，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定過程中，屏幕左下方的“信號穩(wěn)定指示''燈亮，即可按【Enter】

鍵開始測量。此時幅值、角度顯示為黃色，自動鎖定后變?yōu)榧t色，表明一次測量完畢。

測量時間長短可在“系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置”項選擇。若在鎖定狀態(tài)下按【Enter］鍵，可手動

松鎖光點，進(jìn)行再一次測量。一次測量完后，停車校正工件，再啟動可進(jìn)行新的平衡

測量。

4）結(jié)果保存

一次測量完畢后，若需要保留這次結(jié)果，可按【Delete】鍵，屏幕上部瞬時顯示“正

在存檔…”。

5）多次測量平均功能

在平衡活動葉片型工件時，由于工件本身結(jié)構(gòu)的變化，每次測量的結(jié)果可能不相

同，這時可使用平均功能。每一次測量完畢（鎖定后），工件未停車時按【空格】鍵，

可以將結(jié)果存入計算機，同時數(shù)據(jù)區(qū)中顯示的不平衡量將重新計算，得出這兒次測量

的平均結(jié)果。屏幕中部顯示已平均的次數(shù)。最多可將32次測量值進(jìn)行平均計算。要

結(jié)束平均功能，可在停車時按【空格】鍵。

6）選擇不平衡量校正方式

使用【十】、【一】鍵選擇加重或去重平衡方式。按【十】鍵需同時按下【Shift】

鍵。

7）快速檢查系統(tǒng)設(shè)置情況

按下【F2】鍵，在屏幕的左上角會彈出一個藍(lán)色的窗口，上面列出諸如工件的有

關(guān)尺寸、支承方式、測量時間、合格范圍等內(nèi)容，如圖7所示。其中“系統(tǒng)參數(shù)”所指

示的四個數(shù)值為機器內(nèi)部參數(shù)，僅供調(diào)試用?！爱?dāng)前狀態(tài)”顯示的內(nèi)容僅供查看.需要

修改請參考“設(shè)置”一節(jié)。查看完畢按【Esc】鍵退出。

茸干尺寸100,-UO.lj「TO。.。、

,iU30.0x2i30.0

手浪方*

合格圖左30.000右30.000

轉(zhuǎn)子型號ml

KJtslciin酰版準(zhǔn)w

轉(zhuǎn)子攜號

0.00Eg0.00mg

270°42700

口3也

?，-加去重E$c主目錄F1幅防方式F5支承方式F8平面方式En??W*

圖4-7快速檢查系統(tǒng)設(shè)置情況

8）輸入轉(zhuǎn)子編號

按下【F10】鍵，在屏幕的中間出現(xiàn)一個窗口。用鍵盤輸人被平衡工件的編號。轉(zhuǎn)

子編號不同于轉(zhuǎn)子型號。前者只是每個工件的標(biāo)記編號；后者則代表某一類工件的型

號。輸人結(jié)束后按【Esc】鍵退出。工件編號只在打印平衡報告中有體現(xiàn)。更換工件后，

需輸人新的工件編號，機器斷電后，工件編號不保存。

9）快速更換或刪除轉(zhuǎn)子型號

按下【F】鍵，在屏幕的右下角會出現(xiàn)藍(lán)色的窗口，如圖7。上面列出已經(jīng)輸人的

工件型號，紅色的亮條所在的型號就是當(dāng)前平衡的轉(zhuǎn)子型號。如不打算對工件型號進(jìn)

行任何操作，可直接按【Esc】鍵退出。若要更換到另一種型號，可用口】、鍵移

動亮條到所需型號上，按【Esc】鍵退出并關(guān)閉該窗口。這時轉(zhuǎn)子型號已經(jīng)更改，無論

關(guān)機、開機，系統(tǒng)都將按照變更后的工件型號進(jìn)行不平衡量的計算。

若需要刪除其中某種型號，可用口】、【口鍵移動亮條到所需刪除的型號上，按

“D”鍵，窗口下方出現(xiàn)提示，若確實要刪除，按【Y】鍵；如果不想刪除，按【N】鍵。

10）許用不平衡量及平衡精度

回轉(zhuǎn)件經(jīng)平衡實驗后可將不平衡慣性力及其引起的動反力減少到相當(dāng)?shù)偷某潭取?/p>

但一般不可能達(dá)到完全平衡，過高的要求在實際上也是不必要的。因此，應(yīng)根據(jù)實際

的使用要求，規(guī)定允許的不平衡量，即用許用不平衡量確定回轉(zhuǎn)體的平衡精度。

由平衡理論知，當(dāng)質(zhì)徑積me=0時，回轉(zhuǎn)體平衡。如有不平衡量存在，則me#）。

由于質(zhì)徑積能相對表達(dá)回轉(zhuǎn)件在同一回轉(zhuǎn)速度時離心慣性力的大小，故工業(yè)上常用此

來表示不平衡量大小。質(zhì)徑積的大小與回轉(zhuǎn)體質(zhì)量有關(guān)，為充分表達(dá)平衡效果的優(yōu)劣,

在工業(yè)中，以單位質(zhì)量對應(yīng)的不平衡質(zhì)徑積表示，即以不平衡回轉(zhuǎn)體質(zhì)心向徑（質(zhì)心

偏心距）e（單位ptm）表示不平衡量?；剞D(zhuǎn)體不平衡的動力效應(yīng)與角速度有關(guān)，因此,

用e和角速度3的乘積es表示平衡精度。下表為各種典型剛性回轉(zhuǎn)體的適用平衡精

度。G表示平衡精度等級，其后的數(shù)值A(chǔ)為該級es上限值的千分之一，即A=e（o/1000

（單位mm/s）,以此表示平衡精度的等級。各種典型剛性回轉(zhuǎn)體的平衡精度等級見

表4—10

表4一1各種典型回轉(zhuǎn)體的平衡精度

精度eco/1000/

回轉(zhuǎn)體類型示例

等級(mm/s)

G40004000剛性安裝的具有奇數(shù)氣缸的低速船用柴油機曲軸部件

G16001600剛性安裝的大型二沖程發(fā)動機曲軸部件

G630630剛性安裝的大型四沖程發(fā)動機曲軸部件；彈性安裝的船用柴油機曲軸部件

G250250剛性安裝的高速四沖程發(fā)動機曲軸部件

G100100六缸和六缸以上的高速柴油機曲軸部件；汽車、機車用發(fā)動機整機

汽車車輪、輪緣、輪組、傳動軸；彈性安裝的六缸和六缸以上的高速四沖程

G4040

發(fā)動機曲軸部件；汽車、機車用發(fā)動機曲軸部件

特殊要求的傳動軸（螺旋漿軸、萬向節(jié)軸）；破碎機械和農(nóng)業(yè)機械的零部件；

G1616

汽車、機車用發(fā)動機特殊部件：特殊要求的發(fā)動機回轉(zhuǎn)零部件

作業(yè)機械的回轉(zhuǎn)零部件；船用主汽輪機的齒輪；風(fēng)扇；航空燃汽輪機轉(zhuǎn)子部

G6.36.3件；泵的葉輪；離心機的鼓輪；機床及一般機械的回轉(zhuǎn)零部件；普通電機轉(zhuǎn)

子；特殊要求的發(fā)動機回轉(zhuǎn)零部件

燃汽輪機和汽輪機的轉(zhuǎn)子部件：剛性汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子；透平壓縮機轉(zhuǎn)子；機

G2.52.5床主軸和驅(qū)動部件；特殊要求的大型和中型電機轉(zhuǎn)子：小型電機轉(zhuǎn)子；透平

驅(qū)動泵

G1.01.0磁帶記錄儀及錄音機驅(qū)動部件：磨床驅(qū)動部件：特殊要求的微型電機轉(zhuǎn)子

G0.40.4精密磨床的主軸、砂輪盤及電機轉(zhuǎn)子；陀螺儀

6.思考題

1）機械的平衡有哪些分類？平衡的目的是什么？

2）對剛性轉(zhuǎn)子，在什么情況下采用靜平衡？什么情況下采用動平衡？其平衡的方

法有何不同？

3）在求出靜不平衡剛性轉(zhuǎn)子不平衡量的大小和方向后，若結(jié)構(gòu)不允許在該方向加

重，也不允許在該方向的對稱方向去重，可采用什么方法加重或去重？應(yīng)滿足的條件

是什么？

4）對動不平衡剛性轉(zhuǎn)子，為什么可以在所選定的兩個平面上，通過加重或去重的

方法實現(xiàn)剛性轉(zhuǎn)子的動平衡？

5）為什么要確定剛性轉(zhuǎn)子的許用不平衡平衡精度？如何確定？

6）簡述剛性轉(zhuǎn)子動平衡機的實驗測試原理。

7）簡述剛性轉(zhuǎn)子動平衡實驗的操作步驟。

實驗五機械傳動綜合-實驗

一、實驗?zāi)康?/p>

1.機械傳動綜合設(shè)計實驗課是重要實踐性環(huán)節(jié)，通過實驗?zāi)軌蚴箤W(xué)生鞏固對課堂

教學(xué)內(nèi)容的理解，拓展學(xué)習(xí)理論知識的應(yīng)用性。

2.掌握方案設(shè)計，優(yōu)化機械傳動組合設(shè)計，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生的實際工作能力和動手

能力。

3.掌握機械零部件設(shè)計，使學(xué)生掌握機械傳動設(shè)計及其部件性能和實驗方法，熟悉

常用檢測儀器、儀表的性能和操作，培養(yǎng)學(xué)生利用計算機動態(tài)采集數(shù)據(jù)、繪圖的能力。

二、實驗設(shè)備

機械傳動綜合設(shè)計實驗臺如圖5T所示。配套的電子儀器有轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)

速轉(zhuǎn)矩顯示儀、磁粉制動器、直流電機、計算機及實驗軟件等。其框圖如圖5-2所示。

圖5-1ZJS50-A綜合設(shè)計型機械設(shè)計試驗臺

動力庫被測傳動庫加載庫

測試庫

圖5-2綜合設(shè)計型機械設(shè)計試驗臺工作原理系統(tǒng)框圖

三、實驗基本原理

設(shè)計傳動時，如傳遞的功率尸、傳動比1.和工作條件已定，則不同類型的傳動各有

其優(yōu)、缺點。因而就產(chǎn)生了怎樣合理選擇傳動類型的問題。

本實驗只討論機械傳動中摩擦傳動和嚙合傳動，它們的分類如圖5-3o

機械傳動

（按傳遞力方式分）（按傳動比是否可變分）

摩擦傳動可變傳動比

有級變速傳動無級變速傳動

摩

帶

齒輪

同

傳

擦

桿

蝸

步

動

輪

螺

及

傳審

傳

旋

傳

動

動

圖5-3機械傳動分類

1.基本機械傳動原理包括：（1）.帶傳動；（2）.圓柱齒輪傳動；（3）.蝸桿傳動；（4）.

鏈傳動和國外先進(jìn)機械傳動裝置、聯(lián)軸器和制動器等內(nèi)容，目的是為廣大工程技術(shù)人

員提供與機械傳動有關(guān)的最新標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)、方法和傳動裝置的典型結(jié)構(gòu)以及成功的設(shè)

計典例，充分利用最新的資料為開發(fā)、設(shè)計機械傳動裝置服務(wù)。

2.傳動類型選擇（主要論述定傳動比傳動）參考要點：

1）功率與效率

各類傳動所能傳遞的功率取決于其傳動原理、承載能力、載荷分布、工作速度、

制造精度、機械效率和發(fā)熱情況等因素。

2）速度

表示傳動速度的參數(shù)是最大圓周速度和最大轉(zhuǎn)速。傳動速度的提高，在不同傳動

型式中要受到不同因素的限制，例如載荷、傳動的熱平衡條件、離心力及振動穩(wěn)定性

等。

3）外廓尺寸、質(zhì)量和成本

在大傳動比的多級傳動中，傳動比的分配對外廓尺寸起著很大的影響。

四、使用與操作

1.由指導(dǎo)教師講解實驗的目的、基本原理、實驗步驟和方法；提出實驗要求、

實驗紀(jì)律和安全注意事項等。

2.學(xué)生搭接實驗裝置時，應(yīng)仔細(xì)閱讀使用說明書，由于電動機、被測傳動裝置、

傳感器、加載器的中心高均不一致，組裝、搭接時應(yīng)選擇合適的支承、聯(lián)接件，傳感

器的安裝同心度WO.1mm,調(diào)整好設(shè)備的安裝精度，以使測量的數(shù)據(jù)精確。

3.實驗數(shù)據(jù)測試前，應(yīng)對測試設(shè)備進(jìn)行調(diào)零。調(diào)零時脫開負(fù)載側(cè)梅花形聯(lián)軸器，

啟動電動機，調(diào)節(jié)TR1-B的零點，聯(lián)接好梅花形聯(lián)軸器，則可進(jìn)行測量。

環(huán)境溫度的變化會直接影響儀器的測量精度，如果環(huán)境溫度超出范圍，須對傳感

器標(biāo)定系數(shù)值進(jìn)行修正，即將TRTB系數(shù)修正后使用，才能保證測試精度。

溫度系數(shù)的修正按下式計算

Xt=Xt0[l+￡G（t-to）]

式中：Xt-----溫度為t時的傳感器系數(shù)。

Xt0-----溫度為時所標(biāo)定的傳感器系數(shù)（即銘牌上的傳感器溫度系數(shù)）；

t-----測量時的實際溫度環(huán)境℃;

to-----標(biāo)定傳感器系數(shù)時的環(huán)境溫度。C;

sG-----剪切彈性模量G的溫度系數(shù)，其值在這里取為-0.027%。

例如，傳感器出廠時的標(biāo)定系數(shù)為7215是在10C下進(jìn)行標(biāo)定的，現(xiàn)在環(huán)境為

36℃的情況下使用，其修正系數(shù)應(yīng)為：

Xt=7215X(1-0.27%X26℃)=7164,

即將傳感器的標(biāo)定系數(shù)修正為7164,并在使用時將TRTB的系數(shù)置于7164,若

環(huán)境溫度仍為10℃,則系數(shù)仍為7215o

4.要求每個實驗小組6?8人，實驗時間是2小時，由學(xué)生獨立操作完成實驗。

學(xué)生須發(fā)揮創(chuàng)造性思維能力，設(shè)置實驗對象和設(shè)計試驗方法，從中掌握常用實驗方法,

熟悉檢測儀器、儀表的性能和操作。

五、綜合傳動設(shè)計試驗軟件使用說明書

1.安裝與設(shè)置

1)軟件安裝

先將加密狗插在計算機并口上，再開機將安裝盤的Install,zip程序拷貝至C盤,

解包該程序后運行Setup.exe進(jìn)行初始化，并完成軟件安裝。在安裝目錄下有7個程

序及1個文件夾：

(1)Setup,exe

(2)Experimentmachinedog.exe

(3)expert,mdb

(4)TR_1B.dll

(5)Pcom.dll

(6)Readem.doc

(7)Readme,txt

(8)文件夾Drive

2)傳感器設(shè)置

輸入、輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的地址均設(shè)置為5o輸入轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的輸出信號接入測試

計算機的串口l(COMl),輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的輸出信號接入測試計算機的串口2(C0M2)o

3)啟動

運行experimentmachine.exe進(jìn)入綜合設(shè)計型機械設(shè)計試驗臺測試軟件,其主菜

單為：

［實驗管理］、［幫助］、［退出］

2.實驗數(shù)據(jù)測試

1)錄入實驗基本信息

點擊菜單［實驗管理］,選擇［新建實驗］項，進(jìn)入“實驗記錄基本信息”對話框：

實瞼記錄號：|200112180001

實驗分組編號：同一

實驗人員」壬輛001王暗，