机械原理机械设计实验指导书

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1、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

2、、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

3、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

4、、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4分析机构运动的确定性，计算机构运动的自由度。五、 思考题1一张正确的机构运动简图应包括哪些内容？2绘制机构运动简图时，原动件的位置能否任意选择？是否会影响简图的正确性？3机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？六、实验报告班 级姓 名学 号实验日期成 绩编 号比例尺自由度机构运动简图编 号比例尺自由度机构运动简图编 号比例尺自由度机构运动简图编号比例尺自由度机构运动简图编号比例尺自由度机构运动简图实验二 渐开线齿轮的范成原理一、 实验目的1 掌握用范成法加工渐开线齿轮齿廓曲线的原理；2 了解齿廓产生根切现象的原因及避免根切的方法

5、；3 了解刀具径向变位对齿轮的齿形和几何尺寸的影响。二、 实验设备和工具1 齿轮范成仪；2 剪刀、绘图仪；3 圆规、三角尺、两种颜色的铅笔或圆珠笔（自备）。三、 实验原理范成法是利用齿轮啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的一种方法。加工时，其中一轮为刀具，另一轮为轮坯。他们之间保持固定的角速度比传动，好象一对真正的齿轮啮合传动一样，同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动，这样制得的齿轮齿廓就是刀具的刀刃在各个位置的包络线。为了能清楚地看到包络线的形成，我们用范成仪来模拟实现齿轮轮坯与刀具间的传动“切削”过程。齿轮范成仪构造如图21所示，半圆盘2绕固定于机架上的轴心转动，在圆盘的周缘刻有凹槽，

6、凹槽内嵌有两条钢丝3，钢丝绕在凹槽内，其中心线形成的圆相当于被加工齿轮的分度圆。两条钢丝的一端固定在圆盘2上的B、B点，另一端固定在拖板4的A、A点，拖板可水平方向移动，这与被加工齿轮相对齿条刀具的运动方向相同。在拖板4上还装有带有刀具的小拖板5，转动螺钉7可以调节刀具中线至轮坯中心的距离。齿轮范成仪中，已知基本参数为：1 齿条刀具：压力角，模数， 齿顶高系数，径向间隙系数2 被加工齿轮：分度圆直径四、 实验步骤1根据已知基本参数分别计算被加工齿轮的基圆直径db、最小变位系数xmin，标准齿轮和变位齿轮的齿顶圆直径da1和da2、齿根圆直径df1和df2，将上述六个圆画在一张绘图纸上，并沿最大

7、的圆周剪下制成被加工齿轮的“毛坯”；图21 齿轮范成仪结构2把齿轮“毛坯”安装到范成仪的半圆盘上，注意对准圆心；3调整刀具，使其中线与被加工齿轮分度圆相切，此时刀具处于“切制”标准齿轮位置；4“切制”齿廓时，把刀具移向范成仪的一端，然后每当刀具向另一端移动一个不大的距离（23mm），描下刀刃在图纸上的位置，直到形成两个完整的齿廓为止；5调整刀具的位置，使其中线远离轮坯中心。移动距离为避免根切的最小变位量mx，即刀具顶刃与变位齿轮齿根圆相切。重复上述“切制”过程，得到两个完整的变位齿轮齿廓，为便于比较，此齿廓可以用另一种颜色画出。五、 思考题1根切现象是怎样产生的？如何避免根切？2比较用同一把齿

8、条形刀具加工的标准齿轮和变位齿轮下述几何参数的变化：、m、d、da、df、db、ha、hf、S、Sb、Sa、Sf、e、P。3这两种齿轮的齿廓曲线是否全是渐开线？六、 实验报告班 级姓 名学 号实验日期成 绩1 已知参数齿条刀具：模数 压力角 齿顶高系数 顶隙系数被加工齿轮：分度圆直径d=2 计算结果名 称计 算 公 式标准齿轮变位齿轮齿 数 Z最小变位系数xmin 基圆直径db齿顶圆直径da齿顶圆直径df分度圆齿厚S齿 距 P实验三 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定一、 实验目的1 掌握用游标卡尺测定渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法；2 通过测量和计算，熟练掌握齿轮各几何参数之间的相互关系。二、

9、实验设备和工具1 被测齿轮一对；2 游标卡尺（精度0.02mm）；3 机械零件手册；4 渐开线函数表、纸、笔、计算器（自备）。三、 实验原理本实验是用游标卡尺来测量，通过计算得出一对直齿圆柱齿轮的基本参数。渐开线直齿圆柱的基本参数有：齿数Z、模数m、分度圆压力角、齿顶高系数ha*、径向间隙系数C*、变位系数x。一对互相啮合的齿轮的基本参数有：啮合角、中心距a。以上各参数的测量原理和方法如下：1测定模数m和压力角 如图31所示，当量具在被测齿轮上跨K个齿时，其公法线长度应为若所跨齿数为K+1时，则公法线长度为所以 （1）有因为所以 （2）Pb为齿轮基圆周节，可以从（1）式中求得，由齿轮标准可知，

10、可能为150，也可能为200，故分别用150和200代入式（2），算得两个模数，取数值接近于标准模数的一组m和为被测齿轮的模数和压力角。为保证量具的卡脚与齿廓的渐开线部分相切，所需的跨齿数可参照表31。图31 公法线长度测量示意图表31 跨齿数齿数Z12171827283637454654556364727381跨齿数K234567892测定变位系数x与标准齿轮相比，变位齿轮的齿厚发生了变化，故它的公法线长度与标准齿轮的公法线长度不等，两公法线长度之差为。设WK为被测齿轮跨K个齿的公法线长度，WK为相同模数m，齿数Z和压力角的标准齿轮跨K个的公法线长度，所以有即 （3）式中WK可以从机械零件手

11、册查出，将WK的值代入式（3）中即可求出变位系数x。3测定齿顶高系数ha*和径向间隙系数C*根据齿根高计算公式 （4）式中df为被测齿轮齿根圆直径，可用卡尺测得，然后求得齿根高。另一齿根高计算公式 （5）式中ha*和C*为未知，因为不同齿制齿轮的ha*和C*均为标准值，故分别将正常齿制ha*=1.0、C*=0.25和短齿制ha*=0.8、C*=0.3两组标准值代入式（5），取最接近hf值的一组ha*和C*为所测定值。4. 测定啮合角和中心距a如所测定的两个齿轮是一对互相啮合的齿轮，则根据所测得的这对齿轮的变位系数x1和x2，按公式（6）和（7）计算出它们的啮合角和中心距a。 （6） （7）实验

12、时可用游标卡尺直接测定这对齿轮的实际中心距并与计算结果比较，求出中心距误差，测定方法如图32。图32 实际中心距测定示意图首先使这对齿轮作无侧隙啮合，然后分别测量齿轮内孔的直径及尺寸b，由此得： （8）四、 实验步骤1数出齿数，按表31查出跨齿数K；2分别在每个齿轮的三个位置测出公法线长度、及齿根圆直径，算出平均值作为测量结果；5 逐个计算齿轮参数，填写实验报告。五、 思考题1 两个齿轮参数测定后，怎样判断它们能否啮合及传动类型？2 测量齿根圆直径时，对于齿数分别为奇数和偶数的齿轮测量方法有什么不同？ 标准齿轮单位模数的公法线长度 （mm） Z K WK 12 2 4.5963 18 3 7.

13、6324 25 3 7.7305 33 4 10.7950六、 实验报告班 级姓 名学 号实验日期成 绩齿 轮 编 号测量数据齿 数 Z跨 齿 数 K测量次数公法线长度公法线长度齿根圆直径尺寸b孔径中心距计算结果基圆周节模数m压力角变位系数x齿顶高系数径向间隙系数分度圆直径d基圆齿厚啮合角中心距中心距误差实验四 插齿机结构及运动特性分析一、 实验目的1 通过插齿机演示教育培养学生对机器机构综合分析的能力；2 了解机器的机构组成和完成齿轮加工过程的有关运动；3 了解各机构包含的构件和运动副，看懂传动系统图。二、 实验设备和工具1YJ79型插齿机模型；2蜡制齿轮毛坯；3钢板尺、活扳手；4 铅笔、草

14、稿纸。三、 实验原理该教学模型根据齿轮形成原理设计，具有插齿机的外形和相似的传动系统。为了实现机器的功能，在整个传动系统中，各个机构不但完成自己特定的运动，而且相互协调配合。通过在腊制齿轮毛坯上切制一直齿圆柱齿轮，清楚地演示了齿轮形成的过程及其有关的运动。插齿机的几个有关运动及功能分析如下：1切削运动 为切制出齿轮宽度，插齿刀作与被加工齿轮轴心线平行的垂直往复运动。2范成运动 为切制完整的齿轮，插齿刀与被加工齿轮像一对互相啮合的齿轮，被加工齿轮随齿轮插刀按一定传动比作旋转运动。3径向进给运动 在切齿开始时，插刀不能切出全齿高，被加工齿轮相对于插齿刀需作径向进给运动。4让刀运动 为使插刀在退刀时

15、不受磨损，插刀向后作让刀运动。以上运动链均无须调整，径向采用一次进刀凸轮。插齿机传动系统如图41。四、 实验步骤1在机器的工作台上安装、夹紧齿轮“毛坯”；2开机、仔细观察机器的工作原理，分析各机构中的构件和运动副，了解加工中的几个主要运动；3 停机测量有关尺寸，画出12种机构运动简图。五、 思考题1 分析凸轮机构在加工齿轮中的作用；2 试画出12张插齿机中机构的运动简图。实验五 回转构件的动平衡一、 实验目的1 巩固和验证回转件动平衡的基本概念；2 了解补偿质径积式动平衡机的工作原理和操作方法。二、 实验设备和工具1 补偿质径积式动平衡机；2 试件；3 平衡质量（螺钉、螺母、橡皮泥等）；4 普

16、通天平、量角器、活动扳手。图51 动平衡机的结构原理图三、 实验原理理论上已经阐明：质量分布不在同一回转面内的回转构件的动不平衡，都可以认为是分别处于两个任选回转平面和内向径分别为和的两个不平衡质量和所产生的。因此，在实验中分别测定所选两平衡校正平面内的不平衡质径积和的大小和相位，并给予校正就可以达到要求的动平衡。图51为动平衡机的结构原理图。框架1经弹簧2与固定的底座3相联，它只能绕道OX轴摆动构成一个振动系统。框架上装有主轴4，由固定在底座上的电动机14通过皮带和皮带轮12驱动，主轴4上装有齿轮8，与齿轮5齿数相等，相互构成交错轴斜齿轮传动。齿轮5、圆盘7固定在轴9上，圆盘8随轴9转动，还

17、可通过调节手轮17沿轴9上下移动，由此而改变两圆盘间的距离，由指针16指示，圆盘7、8的大小、质量完全相等，上面各装有一质量为的重块，质心都与其回转轴相距，但相位差，因此，当圆盘7、8转动时，所产生的离心力便构成一个可调的力偶矩，它与框架振摆平面间的夹角以表示，轴9上端的指针15即用来指示的作用平面和方向，指针相对圆盘的指向即为的转向，齿轮6还可以沿主轴4移动，移动的距离与它的轴向宽度相等，比齿轮5的节圆圆周要大，当调节手轮18，使齿轮6从左端移动到右端时，齿轮5和轴9可以回转一周以上，以此调节瞬时的值。实验时，将待平衡的试件10架于两个滚动支承13上。通过挠性联轴器11由主轴4带动，此时试件

18、的不平衡质量可以看成在所选的两平衡校正面和内，向径分别为和的两个不平衡质量和。平衡时，可先令校正面通过振摆轴线OX。当试件转动后，面上不平衡质量所产生的离心力矩为零，不引起框架振动；而面上的不平衡质量所产生的离心力对于振摆轴线OX形成力矩使框架发生振动，其大小为：振幅可由指针20指示。与此同时，主轴4带动齿轮5、6，因而圆盘7、8以相同的速度旋转。对于OX轴的力偶矩分量为，也直接影响框架的振动，此即用补偿质径积产生补偿力偶矩的一种方法。使框架振动的合力矩大小为：当M=0时，框架便静止不动。所以有：或 满足上式的条件应为： （1） （2）因此，通过移动圆盘8和齿轮6调节和值，可使框架静止不动，此

19、时将动平衡机所指示的和值代入以上两式，即可求得的大小和相位。在本实验中动平衡机的、是已知的，试件的两平衡校正平面是预先选定的，故值也是已知的，故式（1）可写成 （3）式中=常数当选定所加平衡质量的向径后，的大小便为：根据读得的值便可直接求出值。图中重块19可在框架1上移动，作为调节整个振动系统的固有频率之用，使实验时框架接近共振状态，以便提高平衡精度。测量另一个平衡校正面内的不平衡径积并求平衡质量的大小和相位时，其原理同上所述，只需使面通过框架振摆轴线OX轴即可。四、 实验步骤1 记录本实验台系数c；2 开机，使一校正平面通过振摆轴线OX轴；3 移动重块19，使框架振幅最大；4加补偿力矩，先调

20、节手轮17，使有一定读数，框架振动。然后调节手轮18，观察指针20。由于试件与圆盘转速相等，故与变化频率相同。当调节到时，与同向，两力矩正向叠加，框架振幅最大，当时，两力矩反向叠加，框架振幅最小；如此反复调整数次，至指针20基本不动，框架振动消除。5读出的值，确定应加平衡质量的相位和安装时的回转半径；6根据式（4）由c、和的值算出；7根据所得的大小和相位，将试件在面内校正，然后使为零。开机、观察平衡效果。8测试另一校正平面，步骤同上。五、 思考题1 动平衡实验法适用于哪些类型的试件？2 试件经动平衡后是否还需要进行静平衡试验？3 简述执行实验步骤7时，校正平面的过程。实验六 机械运动的线位移、

21、线速度、线加速度电测法一、 实验目的1了解机械运动中线位移、线速度、线加速度电测的基本方法和原理；2了解实际运动规律的测量结果，并与理论运动规律进行比较。二、 实验设备和工具1 电测实验台（包括工作机械及线位移、线速度和线加速度传感器）；2 有关通用电子仪器，如：超低频双线示波器（SSBD6），动态应变仪（Y6D3A），光线示波器（SC16）。三、 实验原理电测实验台工作机械选用从动件作直线变速运动的典型机构（如曲柄滑块机构、偏心圆盘凸轮等机构），应用非电量电测法将从动件的线位移、线速度和线加速度通过各种传感器转换为电量并进行测量。1 线位移的测量采用电阻式传感器（小位移可用应变片式传感器，如

22、图61所示，大位移可用滑线电阻式传感器），将线位移的变化量线性地转换为电阻的变化，通过平衡电桥（如图62所示）转换为电压的变化，输送到双线示波器中，并直接在示波器屏幕上显示线位移变化线图；或经光线示波器作拍摄记录，其过程如图63所示。 图61 图622 线速度的测量采用电磁式传感器，如图64所示。软铁轴1与被测构件2固联，其上的两个线圈3随轴在固定磁场中往复运动。由电磁感应定律可知，线圈中的输出电压与轴移动的线速度成正比，将输出电压接到双线示波器上，即可直接显示运动构件的线速度v的变化曲线，也可通过光线示波器作拍摄记录。图633 线加速度的测量使用惯性式传感器，如图65所示。在一定条件下，重块

23、M的位移与壳体（与被测构件固联）的加速度成正比，通过（贴于片簧两侧面的）电阻片和平衡电桥将这个位移量的变化转换为输出电压的变化。用双线示波器可以直接显示被测构件运动的线加速度变化曲线，也可以通过光线示波器拍摄记录。 图64 图65四、 实验步骤1 应用解析法作出运动构件的位移、速度、加速度曲线；2 接通电源，打开电源开关，指示灯亮，机构开始运动；3依次进行线位移、线速度、线加速度测定；利用双线示波器或光线示波器记录被测机构从动件各项运动参数的变化规律。将传感器的输出端与上述仪器的输入端相连，即可在双线示波器的屏幕上显示有关曲线，或在光线示波器上拍摄到有关曲线。4 比较理论运动曲线与实际运动曲线

24、。五、 思考题1 影响机械运动参数电测准确度的因数有哪些？2实测图线与理论计算所得的曲线有何差别？实验七 皮带传动实验一、 实验目的1观察带传动中的弹性滑动和打滑现象；2测绘V带传动的效率曲线和滑动曲线；3了解带传动实验台的结构，掌握转矩、转速、转速差的测量方法。二、 实验设备和工具1 皮带传动实验台；2 转速表、秒表；3 文具、计算器等。三、 实验台结构和工作原理皮带传动实验台的结构如图11所示。实验台主要有带传动部分、电器部分和测试部分组成。图11 带传动实验台结构图1电动机 2发电机 3主动带轮 4从动带轮 5V型传动带 6滑轮 7发码 8拉力计 9测力臂 10电器箱传动带套装在主动带轮

25、和从动带轮上，两轮分别安装在电动机和发电机的转子轴上，电动机和发电机的定子都是悬浮安装的，它们仅通过支承罩壳与机身相连。滑轮上悬挂的发码拉动电动机沿水平导轨移动，使V带获得一定的预拉力。通过操作电器箱面板上的相应旋钮来控制实验台的启停和加载。1 转矩和效率的测定如图12所示。电动机启动后，设转子受力F1的作用而旋转，则定子同时受到大小相等方向相反的力F1的作用，通过测力臂对拉力计产生向下的作用力W1，此时电动机输出的转矩T1为： （1）通过皮带连接，发电机转子将按F2方向旋转，当定子绕组中有电流通过时，定子受一与F2大小相同方向相反的力F2作用，该力通过测力臂对另一拉力计产生向下的作用力W2，

26、此时发电机的输出转矩T2为： （2）电动机的输出功率P1为： （3）发电机的输出功率P2为: （4）图12 皮带传动的受力图则该皮带传动的效率为 （5）以上各式中：L1、L2分别为电动机、发电机上测力臂的长度； 、分别为主动带轮、从动带轮的角速度； n1、n2分别为主、从动带轮的转速（rpm）；本实验台中L1=L2所以 （6）测出在不同载荷作用下的n1、n2，W1、W2即可按式（6）计算出相应的效率值。2 滑动系数的测定根据滑动系数的计算公式 （7）因为本实验台两带轮直径相等d1=d2所以 （8）式中 为转速差。为了计算滑动系数，需测出主动带轮和从动带轮的转速差。因为载荷是逐步加入的，皮带由开

27、始的不打滑到少许打滑，两带轮之间的转速差很小，此时需用测光轴漂移量的方法来测转速差。如图13所示, 电动机测速盘上，镶有一块磁钢，每转到舌簧管上方一次，舌簧管就闭合一次，使发电机侧的光轴亮一次。若传动带不打滑，主动带轮与从动带轮转速相等，则每当磁钢转到舌簧管上方时，光轴都到达B2位置发亮一次，当带轮高速旋转（只要转速高于24转/秒）时，由于人眼的惰性，就回会感到B2位置保持着一根红色的光轴。若传动带有少许打滑，每当磁钢到达舌簧管正上方时光轴都滞后于先前位置发光，给人的印象是光轴向后漂移。只要测出一分钟内光轴向后漂移的圈数，就是转速差。在不同的载荷作用下，测出相应的n1和n2（或），就可按式（8

28、）计算出相应的滑动系数。图13 光轴漂移量法转速差测量示意图四、 实验步骤1 熟悉实验台上电器箱控制面板；2 将传动带套装在两带轮上，挂上砝码，使带轮张紧；3 调整拉力计盘面，使指针对零。将调压器指针调零；4 按下总启动开关，绿灯亮；5 按下电动机启动开关，转动调压器，使电动机电压平稳升至180220V；6 缓慢旋转激磁调节旋钮，随着激磁电流的增大，记录不同载荷下拉力计的相应读数W1和W2；相应转速n1和n2（记录68个点），仔细观察被测皮带从弹性滑动到打滑的全过程；7 打滑后迅速将激磁电流减小，使其卸载；8 整理记录数据，计算滑动系数、机械效率，完成试验报告。五、 思考题1 根据所作滑动曲线

29、和效率曲线，可得出什么结论？2 带传动的效率曲线和滑动系数与哪些因数有关？六、 实验报告班 级姓 名学 号实验日期成 绩1测量结果及计算结果 项目次数W1(g)W2(g)n1(rpm)n2(rpm)(rpm)(%)(%)123456782 绘制效率曲线和滑动曲线实验八 液体动压轴承实验一、 实验目的1、 测绘动压轴承油膜压力周向分布曲线和轴向分布曲线；2、 测定动压轴承摩擦特性曲线。二、 实验设备和工具1、 液体动压轴承试验台；2、 座标纸、文具、计算器等；三、 实验台结构与工作原理液体动压轴承试验台总体结构如图21。图21 液体动压轴承试验台总体结构示意图试验轴承箱1通过联轴节与变速箱7相联

30、，液压箱6安装于底座9内，调速电机控制器8可改变调速电机12的输出转速，溢流阀4控制加载腔压力表5，以调节油腔压力。减压阀3控制轴承供油压力表2，调节供油压力。10为油泵电机开关。11为主电机开关。试验轴承箱结构如图22所示。图22 试验轴承箱结构示意图主轴2由滚动轴承及支座3支承。实验轴承7空套在主轴2上，轴承内径d=60mm，有效长度L=60mm，在中间断面（有效长度1/2处的断面），沿周向开有7个测压孔，在1200内均匀分布，距中间断面1/4处（即距周向测压孔15mm处），在铅垂方向开有一个测压孔。图中1为七只压力表与七个周向测压孔相联。8为一只压力表与轴承测压孔相联，加载盖板4固定在箱

31、体上，加载油腔在水平面上的投影面积为60cm2。测力杆5装在轴承外圆左侧，环6与轴承中心距为150mm，轴承外圆上装有两平衡锤9，用以在轴承安装前做静平衡。箱体左侧装有一重锤式拉力计，将拉力计上的吊钩与6联接即可测得摩擦力距。四、 实验步骤1 测绘油膜压力分布曲线；A、 接通电源，启动油泵，调节溢流阀，使加载油腔压力在1kg/cm2 以下；B、置变速手柄于低档（左侧），调节控制器旋扭，使转速指针在最低位置；C、开主电机，调节控制器旋扭，使指针读数在100200rpm之间，然后将变速手柄置于高速档，逐渐增加至1000rpm左右；D、加载、调节溢流阀手柄，将加载供油压力调到p0 =4kg/cm2，

32、此时，载荷w=p0（kg/cm）60（cm2）+8（kg）（8kg为轴承自重），待各压力表数值稳定后自左向右依次记下17和8压力表上的读数；E、 作周向油膜分布曲线 （a） （b）图23 油膜分布曲线如图23a所示，作一圆取其直径为轴承内径d=60mm，在圆周上定出7只压力表所接油孔的位置，通过这些点在半径延长方向以一定的比例量出所测相应压力表读数值，将各压力向量末端连成一光滑的曲线，即轴承中间断面的油膜压力分布曲线；F、根据油膜压力周向分布曲线求得轴承中间断面上的平均单位压力pm，如图23a将圆周上1、27各点投影到一水平线上，在相应点的垂线上画出对应的压力值，将其端点1、27连成一光滑的曲

33、线，求出此曲线所围成的面积（可数方格近似求出），取pm值，使其所围成的面积与所求面积相等。pm即为轴承中间断面的平均单位压力。G、 作轴向油膜压力分布曲线如图23b所示，作一水平线，取其长度为轴承有效长度L=60mm，在中点垂线上按一定比例尺画出该点压力p4（压力表4的读数），在距二端L/4=15mm处，沿垂线方向各画压力p8（压力表8的读数），轴承两端压力均为0，将0、8、4、8、0五点连成一光滑的曲线，此即轴承油膜压力轴向分布曲线。用前述方法可求其平均压力pa。2 测定轴承摩擦特性曲线A、在上述载荷条件下（p0=4kg/cm，主轴转速1000rpm），将拉力计吊钩联接在轴承测力杆顶端吊环上

34、；B、放下挡块，观察拉力计读数，待读数稳定后，记录读数值。然后依次将主轴转速调至800、600、400、200、100、50、20rpm，分别记录每个转速下拉力计的相应读数。C、 测定加载油箱的回油温度，作为回油温度t进。D、 计算各转速下轴承特性值及摩擦系数f，计算公式如下： 式中：F拉力计读数 W载荷（W=P060+8） L力臂L=150mm d轴承直径d=60mm式中 ：润滑油动力粘度（pa .s），可查表或实测。 n主轴转速（rpm） P轴承比压（N/mm2 ） 式中：P0 =4kg/cm2 时 ，P=0.689 P0 =2kg/cm2 时， P=0.356根据计算作f特性曲线。E、

35、改变载荷，将加载油膜压力调到2kg/cm2 ，重复上述实验，将所测f曲线与前一次相比较（两条曲线应重合，说明f仅与有关）。五、 思考题1油膜压力分布曲线会随转速改变，为什么？2摩擦系数会随转速改变，为什么？3 哪些因素会引起摩擦系数的测定误差？六、 实验步骤班 级姓 名学 号实验日期成 绩1 测定轴承油膜压力分布曲线：a、测定数据P0nP1P2P3P4P5P6P7P8表中：P0 加载油腔压力（kg/cm2 ） n 主轴转速（rpm） P1 P7 测油膜周向压力分布的各压力表读数（kg/cm2 ） P4 、P8 测油膜轴向压力分布的各压力表读数（kg/cm2 ）b、作轴承油膜压力分布曲线周向油膜

36、压力分布轴向油膜压力分布2测定轴承特性曲线、测算数据n (rpm)P0 =4kg/cm2（W=248kg） P0=2kg/cm2（W=128kg）F（g）f10-3 F（g）f10-3 1000 800 600 400 200 100 70 40 20 10 表中：F拉力计读数（g）； f摩擦系数 f=5F/W 轴承特性值 润滑油动力粘度（Pa），查表得知； n主轴转速（rpm）； P轴承比压（N/mm2）。 b、轴承特性曲线附图2 （10#机油）实验九 齿轮传动效率实验一、 实验目的1 了解机械传动效率的测试原理；2 测定齿轮减速器的传动功率和传动效率；3 了解封闭式加载原理。二、 实验设备

37、和工具1 齿轮效率实验台；2 砝码；3 座标纸、文具、计算器等。三、 实验台结构与工作原理1 封闭式加载原理图31表示一封闭式加载系统。电机功率通过联轴器1传到齿轮2，再传动齿轮3及同一轴上的齿轮6，齿轮6传动齿轮5。齿轮5的轴与齿轮2的轴间以一只特联轴器和加载器相联接。设齿轮Z3=Z6；Z2=Z5；齿轮5的转速为n5（rpm），扭矩为M5 （Nm），则齿轮5处的功率为：若齿轮2、5的轴不作封闭联结，则电机功率为为传动系统效率。而当封闭加载时，在M5 不变的情况下，齿轮2、3、6、5形成的封闭系统的内力而形成封闭力矩M4 ，其封闭功率为：此功率不需全部由电机提供，电机提供功率仅为：（Kw）。由

38、此可见，N1Nm ，若95%，则封闭式加载的电机功率消耗N1仅约为开放式加载的电机功率消耗Nm的1/20。2 效率计算要计算效率，应先决定被测齿轮2处于主动还是被动。在齿轮传动中，主动轮的转向与轮齿啮合的作用力矩方向相反，而从动轮的转向与轮齿啮合作用力力矩的方向相同。如图31所示，由电机联轴器1决定的方向与齿轮2所受力矩的方向相反。齿轮2为主动轮。设齿轮2、3间的传动效率为23 ，齿轮6、5间的传动效率为65（均含支承轴承效率及搅油损失，以便计算）。图31 封闭加载系统示意图则电机提供的功率为所以电机力矩为式中：N4封闭功率；M4封闭力矩； 设2.3 =6.5 =；平均效率；则若电机转动方向与

39、图31中所示的由联轴器力矩1表示的方向相反（本实验所用的试验台便是这种情况）。砝码形成的负载将保持啮合表面不变。从齿轮2的转向来判断，转向与所受轮齿啮合力的力矩方向相同、齿轮2即为被动轮。而齿轮3和5成为主动轮。功率流的方向变为齿轮5632。此时功率流功率N4 大于传出的功率，则电机供给的摩擦功率为：则平均效率为 3 试验台结构图32为实验台结构示意图1 功耗电机； 2重垂式测力机； 3两套传动比相同的齿轮减速器，通过联轴器和加载器组成封闭加载回路； 4加载器； 5机架； 6电器控制箱。若测力计读数为f（kgf），则功耗力矩L则力杆的力臂长，本实验台L=195mm，所以：图32 实验台结构示意

40、图减速器齿轮采用的是法面模数mn =2的螺旋齿轮，齿轮箱传递的最大功率约7kW，当转速为960rpm时承受力矩可达70（Nm）。加载器采用了螺旋槽加载结构。如图33所示。其螺旋角=11.140 ，当砝码的重量G（Kgf）经动滑轮2施加于滑架3时，滑架即在滑轨4上移动。由于螺旋槽的作用，此时销轴5不动，而槽体旋转，带动轴6旋转而产生加载力，加载受力情况如图33所示。Q为螺旋槽压在销轴上的载荷，其分力Q与加载砝码重量相平衡，即Q=2G，分力Q则为圆周方向的力，它乘以作用半径即为作用在封闭系统的封闭力矩 。此时的封闭力矩为 式中： r轴6的半径，本试验台r=21.5mm ，则: MB =2.14G（

41、Nm）图33 螺旋槽加载系统结构示意图四、 实验步骤：1 脱开测力计挂钩并调零；2 卸去所有砝码，使加载器销轴处于轴向移动起点附近约25mm；3 手扶测力杆，启动电机，空载运转一分钟；4 将测力杆挂上测力计挂钩，读出空载下测力计示值；5 逐步加载，每次加载后运转五分钟左右，待机器运转平稳，记录砝码重及测力计读数；6 停机，整理实验数据，作出M1 MB和MB曲线。五、 思考题1 M1与MB基本为直线关系，为什么MB与为曲线关系？2 油温对传动效率将有何影响？六、 实验报告班 级姓 名学 号实 验 日 期成 绩1 测试数据及计算结果序 号加 载功 耗（%）GMBfM1123456789101112

42、表中：G加载砝码重（kgf）； MB加载砝码产生的力矩，MB=2.14G（Nm）；拉力计读数（gf）； 功耗力矩； 齿轮传动效率；（电机转动方向使砝码下落时）（电机转动方向使砝码上升时）实测曲线a、 曲线、 曲线实验十 减速器的结构分析一、 目的1、 了解各种常用减速器的基本结构和用途；2、 了解减速器各部份的结构特点，分析其结构的工艺性；3、 了解各部份之间的比例关系。二、 设备和工具1、 各种类型的减速器；2、 活动搬手、钢尺、启子等。三、 步骤1考察各种减速器的外型特点，它有哪些箱体附件，主动轴、从动轴的外伸端如何与联轴器相联？2 打开箱盖，观察讨论：（1） 轴、齿轮轴的结构，轴上零件的固定方法，挡圈的形状、材料和作用；轴承的固定、调整与密封。（2） 齿轮及蜗轮、蜗杆的结构、装配方法、可采用的材料、制造方法。（3） 润滑装置：齿轮、蜗轮及轴承的润滑方式，放油孔的位置，油塞、油面批示器的形式。（4） 箱体结构：窥视孔、透气孔、盘的作用和位置，定位销的作用和位置，吊环螺钉，螺栓凸台的位置、壁厚、铸造工艺等。3用钢尺估计减速器的主要尺寸及参数，如中心距、模数、轴径、壁厚、齿宽系数、齿轮与箱壁间的间隙，油池深度、流动轴承型号等。4分析安装顺序及轴承组合的调整，将减速器复原。41