机械设计综合实验指导书及实验报告.pdf

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1、精选 机械设计综合实验指导书 及实验报告 班级 学号 姓名 机械基础实验中心 雷代明 2017 年 3 月 精选 第一部分 机械设计 实验一 机械零件认知与分析实验 一、实验目的 1、熟悉常用的机械零件的基本结构，以便对所学理论知识产生一定的感性认识。2、分析常用机械零件的基本构造及制造原理。3、了解常用机械零件的实际使用情况。二、实验内容 通过观察，掌握常用的机械零件的基本结构及应用场合。三、实验简介 机械零件陈列观摩，共包括：(1)螺纹联接与应用(2)键、花键、销、铆、焊、铰接(3)带传动(4)链传动(5)齿轮传动(6)蜗杆传动(7)滑动轴承与润滑密封(8)滚动轴承与装置设计(9)轴的分析

2、与设计(10)联轴器与离合器。共 10 个陈列柜，罗列了机械设计内容中大多数常用的基本零件与标准件，并对相应的零件进行了结构和基本受力分析，联接和安装的基本方法的说明，有些常用的零件还给出了简单的应用举例。通过本实验的观摩，学生可以对照书本所学的基本内容，初步领会机械设计的一些常用零部件的基本设计与应用原理，从而达到举一反三的教学目的，对其所学的课本理论知识进一步巩固和深化。四、实验要求 1、学生必须带上课本，以便于与书本内容进行对照观察。2、进入实验室必须保持安静，不得大声喧哗，以免影响其他同学。3、不得私自打开陈列柜，不得用手触摸各种机械零件模型。4、服从实验人员的安排，认真领会机械零件的

3、构造原理。五、思考题 1、常用螺纹联接的方法有哪些?精选 2、说明无键联结的优缺点 3、在带传动中，带张紧的方法有哪些?4、轴上零件轴向常用的定位方法有哪些?举例说明。第二章 滑动轴承实验 实验二 滑动轴承基本性能实验 一、概述 滑动轴承用于支承转动零件，是一种在机械中被广泛应用的重要零部件。根据轴承的工作原理，滑动轴承属于滑动摩擦类型。滑动轴承中的润滑油若能形成一定的油膜厚度而将作相对转动的轴承与轴颈表面分开，则运动副表面就不发生接触，从而降低摩擦、减少磨损，延长轴承的使用寿命。根据流体润滑形成原理的不同，润滑油膜分为流体静压润滑(外部供压式)及流体动压润滑(内部自生式)，本章讨论流体动压轴

4、承实验。流体动压润滑轴承其工作原理是通过轴颈旋转，借助流体粘性将润滑油带入轴颈与轴瓦配合表面的收敛楔形间隙内，由于润滑油由大端入口至小端出口的流动过程中必须满足流体流动连续性条件，从而润滑油在间隙内就自然形成周向油膜压力(见图 2-1)，在油膜压力作用下，轴颈由图 2-1(a)所示的位置被推向图 2-1(b)所示的位置。当动压油膜的压力 p 在载荷 F 方向分力的合力与载荷 F 平衡时，轴颈中心处于某一相应稳定的平衡位置 O1，O1位置的坐标为 O1(e，)。其中 e=OO1，称为偏心距；为偏位角(轴承中心 0 与轴颈中心 0l 连线与外载荷 F 作用线间的夹角)。精选 随着轴承载荷、转速、润

5、滑油种类等参数的变化以及轴承几何参数(如宽径比、相对间隙)的不同，轴颈中心的位置也随之发生变化。对处于工况参数随时间变化下工作的非稳态滑动轴承，轴心的轨迹将形成一条轴心轨迹图。为了保证形成完全的液体摩擦状态对于实际的工程表面，最小油膜厚度必须满足下列条件：)(21minZZRRSh (21)式中，S 为安全系数，通常取 S2；Rzl、Rz2 盈分别为轴颈和轴瓦孔表面粗糙度的十点高度。滑动轴承实验是分析滑动轴承承载机理的基本实验，它是分析与研究轴承的润滑特性以及进行滑动轴承创新性设计的重要实践基础。根据要求不同，滑动轴承实验分为基本型、综合设计型和研究创新型三种类型。二、实验目的 (1)掌握实验

6、装置的结构原理，了解滑动轴承的润滑方式、轴承实验台的加载方法以及轴承实验台主轴的驱动方式及调速的原理。(2)掌握实验台所采用的测试用传感器的工作原理。(3)通过实验测试的周向油膜压力分布及轴向油膜压力分布，掌握滑动轴承中流体动压油膜形成的机理及滑动轴承承载机理。(4)通过实验掌握工况参数和轴承参数的变化对滑动轴承润滑性能及承载能力的影响。三、实验内容 对于基本型实验，实验内容如下：(1)轴承中间平面上周向油膜压力分布曲线图见图 2-2(a)和轴向油膜压力分布曲线图(见图 2-2(c)。(2)周向油膜压力分布曲线图的承载分量的曲线图见图 22。(b)，求轴承的端泄影响系数 K。考虑有限宽轴承在宽

7、度 B 方向的端泄对油膜承载量的影响，其影响系数 K 可由下式求出：BdpFKm (22)式中，F 为轴承外载荷，N；B 为轴承有效工作宽度，mm；d 为轴颈直径，mm；pm为根据油膜压力承载分量的曲线图求出的动压油膜的平均压力，如图 22(b)所示。图 22(a)为实测上轴瓦上均布测点 17 位置处的油膜压力形成的周向油膜压力分布曲线；图(b)为过这 7 个分点分别弓 l 垂线段 l 一 1”、22”、77”，使之分别等于图(a)中的油膜压力值的垂直分量后连成的光滑曲线，该曲线被称为动压油膜的承载分量曲线；图(c)为轴向油膜压力分布曲线。根据承载分量曲线和直径所围成的图形面积等于平均压力 p

8、m与直径围成的矩形面积精选 相等的条件，通过数方格数的方法即可求出 pm大小。再将求出的 pm值代入式 22 即可求出 K。四、实验装置 实验装置采用西南交通大学研制的 zHS20 系列滑动轴承综合实验台。该实验台主要由主轴驱动系统、静压加载系统、轴承润滑系统、油膜压力测试系统、油温测试系统、摩擦因素测试系统以及数据采集与处理系统等组成。1主轴驱动系统及电机选择 实验台的主轴支承在实验台箱体上的一对滚动轴承上。该主轴的驱动电机需满足无极调速、低速大转矩及实验过程中能快速启停等要求。驱动电机主要有交流异步电动机、直流电动机、步进电机、交流(直流)伺服电动机等类型。交流伺服电动机的工作原理与普通交

9、流异步电动机相似，但交流伺服电动机的转子电阻比异步电机的大得多，其转矩特性(转矩 T 与转差率 S 的关系)也因此较普通电机有很大区别(见图 2-3)。它可使临界转差率大于 1，这样不仅使转矩特性更接近于线性，而且具有较大的起动转矩，因此，伺服电机具有起动快、灵敏度高的特点。目前，基于稀土永磁体的交流永磁伺服驱动系统，能提供最高水平的动态响应和扭矩密度。所以用交流伺服驱动取替传统交流调速、直流和步进调速驱动，以便使系统性能达到一个全新的控制水平，从而获得更宽的调速范围和更大的低速扭矩。因此，本实验台选用了交流伺服电动机，其优点归纳如下：(1)控制精度高。交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转

10、编码器保证，因此，交流伺服具有极高的精选 控制精度。(2)低频特性好。步进电机在低速时易出现低频振动现象；普通交流电机由变频器进行调速，在低频时的力矩小；直流电机在低速的控制极不稳定。而交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能，可以克服机械的刚性不足缺点，并且系统内部具有频率解析功能(FI 叮)，。可检测出机械的共振点，便于调整系统。(3)矩频特性好。交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速(一般为 1 000 rrain)以内，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。(4)过载能力强。交流伺服电机具有较强的过载能力。它具有速度过载和转矩过载

11、能力。其最大转矩为额定转矩的 3 倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。(5)运行稳定。交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲现象，控制性能更为可靠。(6)响应速度快。交流伺服系统的加速性能较好，从静止加速到其额定转速 1 000 t min 仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。2液压系统 实验台的液压系统功能，一是为实验轴承提供循环润滑系统，二是为轴承静压加载系统提供压力供油。液压系统框图如图 24 所示。为了保证液压加载系统的稳定性，该系统采用变频恒压的控制方式。变频恒压供油系统主要由油泵、

12、变频器、压力传感器组成，如图 25 所示。通过压力传感器对加载系统的压力监测，实时调节油泵电机的转速使电机一油泵一液压油路系统组成一个闭环控制系统。由于在各种转速下形成的油膜压力和端泄情况有一定的差别，通过变频恒压系统能真正地实现在各种转速下的加载压力保持不变。若液压加载系统向固定于箱座上的加载盖板内的油腔输送的供油压力为 p0 时，载荷即施加在轴瓦上，则轴承载荷为：)(81.900GApF (23)精选 式中，p0为油腔供油压力，kqfcm2；A 为油腔在水平面上投影面积，A=60 cm2；Go 为初始载荷(包括轴瓦自重、压力变送器重量等)，Go=7.5 kgf。注：由于实际需要，本书保留了

13、一些非国际标准制单位，l kgf=0.980665 N。3油膜压力变送系统 在轴瓦上半部承载区轴承宽度的中间剖面上，沿周向均匀分布钻有 17 共 7 个小孔，精选 分别在小孔处安装压力变送器。当轴旋转到一定转速后，在轴承内形成动压油膜，通过压力变送器测出油膜压力值，并在计算机上显示周向油膜压力分布曲线(见图 22)。在轴瓦的有效宽度 B 的 14 处，安装轴向油膜压力变送器 8，测出位置 8 处的油膜压力 P8，根据轴向油膜压力分布对称原理，可以测得轴向油膜压力分布曲线见图 22(c)。本实验台采用压阻式压力变送器，它由压力敏感部件与压力变送器部件组成。(1)压力敏感部件。扩散硅压阻式压力传感

14、器的工作原理：以扩散硅材料制成的膜片作为弹性敏感元件，其硅晶片上通过微机加工工艺构成一个惠斯通电桥，如图 26 所示，图中，表示恒流源，R 表示电桥阻值，U 表示激励电压，Vo 表示电桥输出电压。当有外部压力作用时，膜片发生弹性变形，膜片的一部分受压缩，另一部分则受拉伸。两个电阻位于膜片的压缩区，另两个位于位伸区，并联成惠斯通全桥形式，以使输出信号最大。(2)压力变送器部件(性能参数见表 21)。因压力传感器是一个在硅晶片上通过加工工艺构成的一个惠斯通电桥，该电桥桥阻的变化与作用在其上的外部作用力大小成正比例关系。为了将电阻变化量转换为电压信号，给电桥提供最大 2 mA DC 的恒流源，用于激

15、励压力传感器工作。信号放大和转换处理电路将惠斯通电桥产生的电压信号线性放大处理后，将其转换为 420 mA DC 的工业标准信号变送输出构成压力变送器。其主要性能特点如下。稳定性高。每年漂移优于 02满量程。温度系数小。由于在生产过程中对产品精密地校准及补偿，使其温度误差极小。适应性强。产品量程宽，过程连接形式、制造材料、结构具有多样化特征，因而可适应工业测量中的各种场合及不同的介质。安装维护方便。产品可任意安装在各测量点而不影响其性能。表 21 压力变送器的性能参数表 量 程 O12Mpa 允许过载 200 供电电压 24 VDC，范围电源：1230 VDC 输出信号 420mADC(二线制

16、)精选 精 度 05 补偿温度范围 0+60 工作温度范围-10+80 精选 4油温测试系统 在轴承的入口处和出口处分别安装温度传感器各一只，分别采集轴承入口处的润滑油油温 t1和出口处的油温 t2，则可得到润滑油的平均温度 tmtm=(t1+t2)2，一般情况下 tm不大于 75。5滑动轴承控制系统 实验台的 8 个油膜压力传感器、液压加载传感器、测摩擦因数用的拉压负荷传感器以及油温传感器采集的测试数据通过 AD 转换器，以 RS485 总线方式传送到计算机的实验数据采集及处理软件系统，直接在屏幕上显示出来，或由打印机打印输出实验结果。主轴电机的转速大小通过计算机进行设置，设置值通过 RS4

17、85 总线送到伺服电机驱动器，由伺服电机驱动器控制电机的转速。油压加载系统的压力是由实验人员在电脑上设置加载压力 p0与液压加载压力传感器的反馈值进行比较，再通过 PID 调节运算，将动态地改变变频器的输出频率，使其液压加载压力保持恒定。实验台的控制原理框图如图 27 所示。五、实验装置的操作步骤及方法 (1)网上预习“滑动轴承实验”课件。(2)观察实验台的各部分结构、检查油路及电路是否可靠连接.(3)用手转动轴瓦，使其摆动灵活、无阻滞现象。(4)根据实验台操纵面板(见图 28)，按图示按钮功能使总电源、油压系统及主轴系统处于接通位置，这时系统进入工作状态。图 28 实验台操纵面板布置图 电源

18、按钮 1，将此按钮旋转至“开”的位置，接通装置电源；油压系统启动按钮 2，精选 用于启动油压系统电机；油压系统停止按钮 3，用于停止油压系统电机；主轴系统启动按钮 4，用于启动伺服电机(主轴驱动电机)；主轴系统停止按钮 5，用于停止伺服电机；急停旋钮 6，在应急情况下，压下此旋钮可切断整个系统的电源；按箭头方向旋转后，旋钮弹起即可恢复供电。说明：无论做何种实验，均应先启动液压系统电机，后启动主轴驱动电机（伺服电机），确保主轴旋转前有充足的供油。在实验过程中，如遇电机转速突然下降或者出现不正常的噪音和振动时，必须按急停按钮紧急停车，以防电机突然转速过高而烧坏电机与电器，防止意外事故的发生。导老师

19、”等，点击返回。点击实验分类菜单，将会显示出可供选择的“径向滑动轴承油膜压力分布曲线”、精选“f-曲线”及“p-f-n 曲线”3 种类型实验。选择“径向滑动轴承油墨压力分布曲线”菜单，开始本章实验 1“滑动轴承基本性能（基本型）”（见图 2-11）。该界面显示有：主轴的转速、油压以及周向的 7 个油膜压力等。点击“静压加载”数字框，弹出键盘，设置加载压力(建议用户 o=0 10 15 MPa)。点击油泵控制菜单，选择“启动”，启动油压系统。油压升起后，点击“当前转速”数字框，设置主轴转速(建议用 n=200500rmin)。观察油膜周向和轴向压力的分布曲线，如果曲线模糊，请点击“稳定取值”按钮

20、，同时观察右边的油膜压力数值显示窗口内的 8 个点的油膜压力值。曲线稳定后，点击暂停采样，再点击打印按钮打印当前窗口。实验完成后，根据周向油膜压力分布曲线承载图，求出油膜平均压力 Pm值，并计算 K 值。停止系统运行时，务必先关闭主轴驱动电机(按“轴停止”键)，等主轴驱动电机停止转动后再卸载轴承静压载荷(调“静压加载”键)，最后关闭液压系统电机，以减轻轴瓦磨损。停止主轴：点击“轴停止”。停止油压系统：选择油泵控制菜单下的“停止”即可。思考题 1哪些因素影响液体动压轴承的承载能力及其动压油膜的形成?精选 2当载荷增加或转速升高时，油膜压力分布曲线有什么变化?3 轴向压力分布曲线与轴承宽径比 Bd

21、 之间有什么关系?当 Bd4 及 Bd14两种情况下，它们的轴向油膜压力分布有何明显差异?求解流体动力润滑雷诺方程的简化方程时又有何不同。第三章 机械传动性能参数测试与分析实验 实验三 单级机械传动装置性能参数测试实验 一、实验目的 (1)掌握转速、转矩、传动功率、传动效率等机械传动性能参数测试的基本原理和万法。(2)通过实验，了解各种单级机械传动装置的特点，对各种单级机械传动装置的传动功率大小范围有定量的认识。(3)通过实验，了解带传动中的弹性滑动现象、打滑现象及其与带传动工作能力之间的关系。(4)通过实验，了解链传动的动态特性(多边形效应)及其对链传动的影响。(5)了解 ZJS50 系列综

22、合设计型机械设计实验装置的基本构造及其工作原理。二、实验内容 1摩擦传动性能参数测试实验(1)观察带传动的弹性滑动及打滑现象。(2)绘制带传动效率曲线及滑动率曲线。2啮合传动性能参数测试实验(1)绘制齿轮传动的效率曲线。(2)绘制蜗杆传动的效率曲线。(3)观察链传动的动态特性(多边形效应)，绘制链传动效率曲线。三、实验装置与工作原理 实验装置采用西南交通大学研制的 zJS50 系列综合设计型机械设计实验装置。该实验装置是一种模块化、多功能、开放式的，具有工程背景的教学与科研兼用的新型机械设计综合实验装置，其主要由动力模块(库)、传动模块(库)、支承联接及调节模块(库)、加载模块(库)、测试模块

23、(库)、工具模块(库)及控制与数据处理模块(库)等组成，通过对各模块(库)的选择及装配搭接，实现“带传动”、“链传动”、“齿轮传动”、“蜗杆传动”、等典型的单级机械传动装置性能测试，以及其他新型传动装置性能测试等的基本型实验，更可进行多级组合机械传动装置性能测试等的基本实验，形成如“带一齿轮传动”、“齿轮一链传动”、“带一链传动”、“带一齿轮一链传动”等多种组合传动系统的性能比较、布置优化等综合设计型实验及分析、研究相关参数变化对机械传动系统基本特性的影响、机械传动系统方案评价等研究创新型实验。精选 实验装置的基本组成如下：1动力模块(库)(1)Y90L-4 电动机：额定功率 1.5 kW；同

24、步转速 1 500 rmin；额定电压下，最大转矩与额定转矩之比为 2.3。(2)MM4201503 变频器：用于控制三相交流电动机的速度；输入电压(380480)v10；功率范围 1.5 kW；输入频率 4763 Hz；输出频率 0650 Hz；功率因数 0.98；控制方法：线性 Vf 控制，带磁通电流控制(FCC)的线性 Vf 控制，平方 Vf 控制，多点 Vf 控制。2传动模块(库)(1)v 带传动：带及带轮，z 型带，带轮基准直径 ddl=dd2=106 mm。(2)链传动：链及链轮，链号：08B，链节距 P=12.70mm，链轮齿数：z1=z2=21。(3)JSQXC120 齿轮减速

25、器(斜齿)：减速比 1：1.5，齿数 Z1=38、Z2=57，螺旋角=81638，中心距 a=120 mm，法面模数 mn=2.5。(4)NRV063 蜗杆减速器：蜗杆类型 ZA，轴向模数 m=3.250，蜗杆头数 Z1=4，蜗轮齿数 Z2=30，减速比 1：7.5，中心距 a=63mm；松开弹簧卡圈可改变输出轴的方向。3支承联接及调节模块(库)基础工作平台、标准导轨、专用导轨、电机小传感器垫块01、电机小传感器垫块02、小传感器垫块、大传感器垫块01、大传感器垫块02、蜗杆垫块01、蜗杆垫块02、磁粉制动器垫块、专用轴承座、新型联轴器(Flexible Jaw Couplings)、带轮及链

26、轮快速张紧装置(Stock Taper Bushings)，以及各种规格的联接件(键、螺钉、螺栓、垫片、螺母等)等。4加载模块(库)(1)CZ5 型磁粉制动(加载)器：额定转矩 50N m，激磁电流 0.8A，允许滑差功率 4 kW。(2)WLY1A 稳流电源：输入电压：AC220 V10，5060 Hz；输出电流：01 A；稳流精度：1。5测试模块(库)(1)实验数据测试及处理软件：实验教学专用软件。(2)ZJ0D 型转矩转速传感器：额定转矩 20 Nm；转速范围：O10 000 rmin；转矩测量精度：0.10.2 级；转速测量精度：1 rmin。(3)NJlD 型转矩转速传感器：额定转矩

27、 50 Nm；转速范围：O6 000 rmin；转矩测量精度：0.10.2 级；转速测量精度：1 rmin。(4)JX1A 机械效率仪：转矩测量范围 099 999 Nm；转速测量范围：030 000 rmin。6工具模块(库)配套齐全的装拆调节工具。7控制与数据处理模块(库)实验装置的控制模块、数据采集、处理模块(除传感器外)及加载模块等集中配置于一个分置式实验控制柜内。通过对被测实验传动装置的动力、数据采集、处理及加载等控制，将传感器采集的实验测试数据通过 AD 转换器以 RS232 的方式传送到测试模块，再由测精选 控模块计算机系统的专用实验教学软件进行实验数据分析与处理，实验结果可直接

28、在计算机屏幕上显示，或由打印机打印输出实验结果，完成实验。实验装置的基本构造框图如图 11 所示、实验装置的控制原理框图如图 12 所示、实验装置的数据采集及加载原理框图如图 13 所示。精选 四、实验原理和方法 1传动效率及其测定方法 效率表示能量的利用程度。在机械传动中，输入功率iP应等于输出功率 P。与损耗 功率 Pf之和，即 fiPPP0 (11)式中，iP为输入功率，kW；P。为输出功率，kW；Pf 为损耗功率，kW。则传动效率定义为 iPP0 (1-2)由力学知识知，轴传递的功率可按轴的角速度和作用于轴上的力矩由下式求得：MnMnPMP3000010006020 (13)式中，P

29、为轴传递的功率，kW；M 为作用于轴上的力矩，Nm；为轴的角速度，rads；n 为轴的转速，rmin。则传动效率可改写为 iionMnM0 (14)由此可见，若能利用仪器测出机械传动装置的输入转矩和转速以及输出转矩和转速，就可以通过式(14)计算出传动装置的传动效率。在本实验中，采用转矩转速传感器来测量输入转矩和转速以及输出转矩和转速。2带传动的滑动率测定及预紧力控制与测定 带传动是以带作为挠性拉曳元件并借助带与带轮间的摩擦力来传递运动或动力的一种摩擦传动。其主要特点是能缓和冲击、吸收振动、运转平稳、噪声小、结构简单，过载时将引起带在带轮上打滑，因而具有过载保护作用，适用于中心距较大的工作条件

30、。但由于带传动工作时存在弹性滑动，导致其传动效率降低，并造成速度损失，而不能保持准确的传动比，而且带传动的外廓尺寸较大，工作前需要张紧，故其轴上受力较大。(1)带传动的弹性滑动、打滑现象及其滑动率的测定。由于带是弹性体，它在受力不同时的变形(伸长)量不等；而带在工作时，紧边和松边的拉力不同，这就形成了拉力差及相应的变形差，进而造成带在绕过带轮时，在摩擦力的作用下，其在主动轮部位出现带轮的线速度大于带的线速度，而在从动轮部位出现带轮的线速度小于带的线速度的现象，这种现象称为带的弹性滑动。由于带传动是摩擦传动，摩擦力是这类传动所必需的，所以弹性滑动是不可避免的，是带传动的固有特性。精选 带的弹性滑

31、动通常以滑动率来衡量，其定义为 112211121DnDnDnvvv (15)式中，vl、v2为主、从动轮的圆周速度，m/s；n1、n2为主、从动轮的抟速，r/min,；D1、D2为主、从动轮的直径，m。因此，只要能测得带传动主、从动轮的转速以及带轮直径，就可以通过式(15)计算出带传动的滑动率。带传动的滑动率一般为 12；当3时，带传动将开始打滑。带传动工作过程中，当载荷大到使弹性滑动扩展到整个带与带轮的接触弧时，带在带轮上开始全面滑动，这种现象就称为打滑。打滑时带的磨损急速加剧，传动效率急剧下降，从动轮转速急剧降低甚至停止转动，致使传动失效。打滑现象对于正常工作的带传动来说是不希望发生的，

32、应予以避免(用作过载保护时除外)。带传动的主要失效形式是带的磨损、疲劳破坏和打滑。带的磨损是由于带与带轮间的弹性滑动引起的，是不可避免的；带的疲劳破坏是由于带在工作中所受的交变应力引起的，与带传动的载荷大小、工作状况、运行时间、带轮直径等因素有关，也是不可避免的；而带的打滑是由于载荷超过带的极限工作能力而产生的，是可以避免的。(2)带的预紧力控制与测定。带传动在工作前需进行张紧，而预紧力的大小是保证带传动能否正常工作的重要条件。预紧力不足，则带与带轮间的极限摩擦力小、传动能力低、容易发生打滑；预紧力过大，又会使带的寿命降低、轴和轴承上的压力增大。单根 V 带最合适的预紧力 F0可按下式计算：2

33、015.2500mvzvPKFd （16）式中，K为小带轮包角修正系数；Pd为设计功率，kW；z 为 V 带的根数；m 为 V 带每米长的质量，kgm；可为带速，ms。在带传动中，为了测定预紧力 F0，通常是在带与带轮的切边中点处加一垂直于带边的载荷 G，使其产生规定的挠度 f(使切边长每 100 mrn 产生 1.6 mn 的挠度 f)来控制，如图 l4 所示。精选 图中切边长可以实测，或用下式计算：4)(2122DDat（mm）（17）式中，盘为两轮轴间距，mm。切边长 t 在载荷 G 作用下产生的挠度 f 为 1006.1 tf(mm)（18）载荷 G 值可由下式计算：新安装的 V 带：

34、165.100FFG（N）（19）运转后的 V 带：163.100FFG（N）（110）最小极限值：1600FFG（N）（111）式中，0F为预紧力修正值(见表 13)，N。表 13 V 带的预紧力修正值0F 带 型 0F(N)普通 V 带 Y 6 Z 10 A 15 B 20 C 29 D 59 E 108 G 值亦可以参考表 14，其中 G 值的上限用于新 V 带。精选 五、实验步骤与方法 (1)点击进入“西南交通大学机械基础实验教学示范中心”网站，网上预习“单级传动装置性能参数测试实验”课件。(2)观察相关实验平台的各部分结构，检查实验平台上各设备、电路及各测试仪器间的信号线、连接线是否

35、可靠连接。(3)用手转动被测传动装置，检查其是否转动灵活及有无阻滞现象。(4)实验数据测试前，应对测试设备进行调零。调零时，应将传感器负载侧联轴器脱开，启动主电动机，调节 JX1A 机械效率仪的零点，以保证测量精度；在负载不便脱开时，启动传感器顶部的小电动机，并使其转向与实验时传感器输出轴的转向相反，按仪器(或实验测试软件)的“清零”键，使仪器转矩显示为零；停止传感器顶部的小电动机转动，调零结束，即可开始实验。(5)启动主电动机进行实验数据测试。实验测量应从空载开始，无论进行何种实验，均应先启动电机，后施加载荷，严禁先加载后开机。在施加实验载荷时，应平稳旋动WLY1A 稳流电源的激磁旋扭，并注

36、意输入传感器的最大转矩不应超过其额定值的 120。(6)在实验过程中，如遇电机及其他设备的转速突然下降或者出现不正常的噪音、振动或温升时，必须卸载或紧急停车，以防电机突然转速过高而烧坏电机、设备及其他意外事故的发生。(7)实验测试完毕后，关闭控制柜主电源及各测试设备电源。(8)根据实验要求，完成实验报告。ZJS50 系列“综合设计型机械设计实验装置实验教学测试软件系统”简介 进入“综合设计型机械设计实验装置实验教学测试软件系统”，其主菜单包含：、实验管理、变量设置、实验报告、系统设置、帮助、退出功能。1系统设置 其子菜单有串口设置、参数设置与机械效率仪调零。(1)串口设置。精选 点击系统设置下

37、的串口子菜单，进入“串口参数选择”对话框。首先根据实际情况进行串口选择，接下来的波特率、数据位、停止位及通道地址的设置则如图 15 所示。机械效率仪输出通道地址设置为 10，输入通道地址设置为 9。将机械效率仪的输出信号接入测试计算机的串口 1(C0IVll)或串口 2(M2)。(2)参数设置 点击系统设置下的参数子菜单，进入“参数选择”对话框，如图 l6 所示。根据使用的转矩转速传感器的说明书(铭牌)进行扭矩系数设置，根据空载时的数据进行扭矩零点编辑。(参见相关的机械效率仪使用说明书)。(3)调零。点击系统设置下的调零子菜单，按照上一步输入的扭矩零点数据调整机械效率仪的零点。2变量设置 点击

38、变量设置，进入“变量设置”对话框(见图 17)。测量参数与系统预置参数均不能被修改，前者是直接测量，后者是根据直接测量的数据经过计算得到的。其中：传动效率=输出功率输入功率 滑动率；(主动轮线速度一从动轮线速度)主动轮线速度 若实验需要，可自行定义测量参数，方法是：点击“+”按钮增加一行，录入“参数名称”、“参数符号”和“计算公式”，点击“”按钮完成参数添加。【注意】计算公式中所引用的测量数据只能是输入转矩 T1、输出转矩 T2；输入转速nl、输出转速 n2；输入功率 P1和输出功率 P2。精选 3实验数据测试系统 (1)录入实验的基本信息。点击实验管理菜单，选择“新建实验”项，进入“实验记录

39、基本信息”对话框，如图 18 所示。实验记录号是由系统自动生成的 12 位(8 位年月日编码+4 位流水号)数字构成的。使用者在相应的编辑栏中录入实验分组编号、实验人员名单、指导教师姓名后，点击“确定”按钮进入“实验参数设置”对话框。精选 (2)设置实验参数(见图 19)。选择实验类型。录入相应的实验参数。其中最大输入功率(kW)、最高输入转速(rmin)是用于计算转矩(或工作拉力)的量程。在调速实验中，最高输入转速也是第一条效率曲线的转速默认值。建议实验时第一条曲线在此最高转速下测试。(3)横、纵坐标与量程选择。“横、纵坐标与量程选择”对话框如图 110 所示，其操作方式为：精选 点击“”按

40、钮，从下拉菜单中选择合适的横坐标。点击“”按钮，进入“选择纵坐标”对话框，最多可选择 4 个不同的纵坐标。点击“量程”按钮，进入“量程修改”对话框，设置纵坐标量程。(4)实验数据采集。实验参数录入完成后，点击“确定”按钮进入实验数据采集界面，：数据采集有连续采样和单步采样两种方式：连续采样。点击连续采样按钮，系统将以 lHz 采样频率连续地从转矩转速传感器读取转速、转矩和功率数据，同时进行机械传动效率的计算、显示和绘图。【注意】在实验完成后，应先点击“采样结束”按钮停止采样，再卸载，否则传动效率曲线将会失真。单步采样。在系统稳定运行时，点击一次单步采样按钮，系统将从转矩转速传感器读取一组转速、

41、转矩和功率数据，同时进行机械传动效率的计算、显示和绘图。多次点击便可得到多组数据，这样可得到较“连续采样”更平滑的传动效率曲线图。调速实验。若要比较不同输入转速下的传动效率特性，可在采样结束后，点击：“调速实验”按钮，录入新的输入转速，重复前述采样步骤便可得到不同转速下的传动效率曲线。精选 (5)数据保存。实验完成后，点击“采样结束”按钮停止数据采集，点击“保存按钮可将实验数据保存，以便查询和打印。若对实验结果不满意，可点击“取消”按钮。(6)退出实验。点击“退出”按钮即可退出实验。4实验数据的查询和打印 (1)进入查询界面。点击实验报告菜单项，进入“实验数据查询”界面，如图 111 所示。(

42、2)设置查询范围。系统默认的查询范围是所有实验记录。用户可通过选择“起始日期”和“截止日期”来设置查询范围。(3)查询实验结果。点击“查询”按钮，可得到所谩范围内的所有实验记录。点击“箭头”按钮则依次显示出历次实验记录的数据和效率曲线图。(4)横、纵坐标与量程编辑。点击“”按钮，从下拉菜单中选择合适的横坐标；点击“”按钮，进入“选择纵坐标”对话框，最多可选择 4 个不同的纵坐标。点击“量程”按钮，进入“量程修改”对话框，修改纵坐标量程。(5)打印实验报告。精选 点击“打印”按钮，系统将以第(4)步所选的纵、横坐标与量程打印当前实验记录的实验报告。首先打印传动效率曲线，同时弹出“是否打印实验测试

43、数据”对话框，如图 112 所示。点击“Yes按钮，打印实验测试数据。点击“No”按钮，则不打印实验测试数据。(6)删除历史记录。查询并显示出要删除的历史实验记录，点击“Cancel”按钮进行历史记录的删除。5.退出系统 点击菜单“退出”按钮，退出“综合设计型机械设计实驻装置实验教学测试软件系统”。思考题 1影响带传动的弹性滑动与传动能力的因素有哪些 t 耐传动有何影响。2带传动的弹性滑动现象与打滑现象有何区别?它们产生的原因是什么?当 D1=D2 时判断打滑发生在哪个带轮上并试分析原因?3啮合传动装置的效率与哪些因素有关?为什么?。4啮合传动中各种传动类型各有什么特点?其应用范围如何。5通过

44、实验，比较带传动与链传动的主要特点及应用范围。6通过实验，讨论摩擦传动与啮合传动的主要特性如何?精选 实验四 组合式轴系结构设计与分析实验 一、实验目的 1熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本方法；2熟悉并掌握轴、轴上零件的结构形状及功用、工艺要求和装配关系；3熟悉并掌握轴上零件的定位与固定方法；4了解轴承的类型、布置、安装及调整方法，以及润滑和密封方式。二、实验设备 1创意组合式轴系结构设计与分析实验箱。实验箱由 8 类 40 种 168 件零件组成，能方便的组合出数十种轴系结构方案。具有开设轴系结构设计和轴系结构分析两大项实验功能，对培养和提高学生的机械设计能力

45、、机械结构能力及机构创新能力的具有明显的效果。2绘图工具 300mm 钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。精选 30 三、实验内容与要求 1指导教师可以选择性安排每组的实验内容或学生自行确定实验方案。实验 表格 已 知 条 件 齿轮类型 载荷 转速 其他条件 示 意 图 1 小直齿轮 轻 低 2 中 高 3 大直齿轮 中 低 4 重 中 5 小斜齿轮 轻 中 6 中 高 7 大斜齿轮 中 中 8 重 低 9 小锥齿轮 轻 低 锥齿轮轴 10 中 高 锥齿轮与 轴分开 2进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计。每组学生根据实验要求，进行轴系结构设计，解决轴承类型选择、轴上零件定位固定、轴承安

46、装与调节、润滑及密封等问题。3绘制轴系结构装配图。4每人编写实验报告一份。四、实验步骤 1明确实验内容，理解设计要求。2复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法。3构思轴系结构方案(1)根据齿轮类型选择滚动轴承型号。(2)确定支承轴向固定方式(两端固定；一端固定、一端游动)。(3)根据齿轮圆周速度(高、中、低)确定轴承润滑方式(脂润滑、油润滑)。(4)选择轴承端盖形式(凸缘式、嵌入式)并考虑透盖处密封方式(毡圈、皮碗、油沟等)。(5)考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题。(6)绘制轴系结构方案示意图。4组装轴系部件 根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查所

47、设计组装的轴系结构是否正确。5绘制轴系结构草图。6将所有零件放入实验箱内的规定位置。66760 60 70 66760 60 70 70 82 精选 7写出实验报告。五、参考结构图 六、时间安排 1、学生选择题目进行轴系的初步设计课下进行，2 小时；2、现场搭接轴系结构，根据搭接的正确轴系改图，2 小时；3、画出正确结构装配图，课后进行，2 小时。精选 七、实验作业 撰写实验报告、上交绘制的轴系结构装配图。八、问题思考 1、轴为什么做成阶梯形状，哪些部位叫做轴颈、轴头、轴身或轴肩，它们的尺寸是怎样确定的，轴各段的过渡部位结构应注意什么？2、轴系中是否采用了卡圈、档圈、紧定螺钉、压板、定位套筒等

48、零件，它们的作用是什么，结构形状有何特点？3、轴承采用什么类型，它们的布置和安装方式有什么特点，轴承的锁紧和固定是什么结构，如何调整轴承间隙及轴承轴向位置？4、轴系采用什么密封装置，为什么？5、轴上传动件及轴承采用什么润滑方式，是否在轴承里恻采用了挡油环，它的作用是什么？6、轴系各零件的材料是什么？（如测绘模型样品，则要求选定各零件的材料）第二部分 液气压传动与控制 实验五 油路认识实验（必做）一、实验目的 1、了解油路组成，建立起实际油路的感性认识，了解在回路中各种液压元件的作用及使用方法。2、了解 JSXA 型液压综合实验台的构成，熟悉其操作方法，为以后的实验做准备。二、实验装置 JSXA

49、 型液压综合实验台是根据“液压传动”等课程的学生分组设计实验的要求而设计的，其各种液压元件基本上都由透明的有机玻璃，并按实物大小制作而成，因而能仔细观察各液压元件内的工作状态。本实验台正面竖立了一块布满直径 6 毫米的定位孔矩阵的实验工作板，每个液压元件都有两个长 20 毫米的定位销，实验时可将所需液压元件插入实验板上。实验台桌面右边为“电气控制操作台”。操作台左边 FU 为直流 24V 电磁阀电源的保险管，“电源”为总电源开关，按下开关，按钮开关的红色指示灯亮，同时电压表指示为 2530V，说明控制部分基本正常。三、实验步骤 1、步骤 a、首先按实验要求合理、正确布置油路（如图 1）。精选

50、b、打开总阀的转阀，使油泵无负载。c、开启“油泵”开关，油泵启动，再把总阀的溢流阀全部打开，然后关闭总阀的转阀，使油泵的油从溢流阀溢出，此时油泵仍在无负载的情况下运转，总阀上的压力表指针指向零。d、慢慢地调节总阀的溢流阀，使压力慢慢地升高，最高压力 Pmax1mPa（总阀上压力表读出），此后即可操作液压回路。e、按图 1 布置好回路后，回路半自动循环，快进：1DT 通电，其余断电。油泵（1）油电磁阀（4）P 口A 口油缸无杆。油缸有杆腔油电磁阀（4）B 口T 口电磁阀（5）油池。工进：快进终点 1K 发出讯号，1DT、3DT 通点，其余断电。油缸有杆腔油电磁阀（4）B 口T 口节流阀油池。快退