實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)_扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)

1、職業(yè)教育機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)教學(xué)資源庫(kù)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書(shū)課程名稱(chēng)：機(jī)械設(shè)計(jì)與創(chuàng)新編 制 人：王紅軍郵 箱：wanghj電 話制時(shí)間：2014.8編制單位：南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則1.實(shí)驗(yàn)前必須充分預(yù)習(xí)，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙?，了解基本原理、?shí)驗(yàn)方法與操作步驟，并寫(xiě)好預(yù)習(xí)報(bào)告。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室須帶上預(yù)習(xí)報(bào)告，經(jīng)教師檢查同意方能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 2.遵守實(shí)驗(yàn)室規(guī)章制度，保持實(shí)驗(yàn)安靜，嚴(yán)禁在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)吸煙或飲食。3.實(shí)驗(yàn)前，檢查、清理所需的儀器、工具等。如有缺損，應(yīng)立即向教師報(bào)告，不得私自調(diào)用。4.高度重視安全，遵守實(shí)驗(yàn)室的安全守則。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室應(yīng)先熟悉實(shí)驗(yàn)室的水、電開(kāi)關(guān)。若遇事故應(yīng)立即采取適當(dāng)措施

2、，并報(bào)告教師。對(duì)違反操作規(guī)程造成事故者，應(yīng)給予嚴(yán)肅處理。5.愛(ài)護(hù)儀器設(shè)備，嚴(yán)格按儀器設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)或操作規(guī)程操作。儀器設(shè)備或工具發(fā)生故障、損壞或丟失等情況，應(yīng)立即向教師報(bào)告。嚴(yán)禁擅自拆卸、搬弄儀器設(shè)備。損壞儀器設(shè)備，應(yīng)檢查原因并登記損壞情況，按規(guī)定賠償。公用工具用完后應(yīng)立即放歸原處。 6.實(shí)驗(yàn)記錄要求真實(shí)、整齊、清楚，忠實(shí)于原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；明顯偏離的實(shí)驗(yàn)結(jié)果需認(rèn)真分析原因并重做實(shí)驗(yàn)。7.做完實(shí)驗(yàn)，學(xué)生應(yīng)負(fù)責(zé)將儀器、工具整理還原，清潔設(shè)備，桌面、凳子收拾整齊，借用工具等及時(shí)歸還。8.實(shí)驗(yàn)室中任何儀器、工具不得帶出實(shí)驗(yàn)室。 9.實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)在實(shí)驗(yàn)教師規(guī)定時(shí)間內(nèi)交實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)三 扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)工程中有許多承受

3、扭轉(zhuǎn)變形的構(gòu)件，了解材料在扭轉(zhuǎn)變形時(shí)的力學(xué)性能，對(duì)于構(gòu)件的合理設(shè)計(jì)和選材是十分重要的。扭轉(zhuǎn)變形是構(gòu)件的基本變形之一，因此扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)也是材料力學(xué)基本實(shí)驗(yàn)之一。1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1) 測(cè)定低碳鋼的剪切屈服強(qiáng)度s及剪切強(qiáng)度b。(2) 測(cè)定鑄鐵的剪切強(qiáng)度極限b。(3) 觀察、比較低碳鋼和鑄鐵在扭轉(zhuǎn)時(shí)的變形和破壞現(xiàn)象，分析其破壞原因。(4) 比較低碳鋼與鑄鐵在扭轉(zhuǎn)時(shí)的力學(xué)性能。2.實(shí)驗(yàn)設(shè)備與工具(1) 扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī) 一臺(tái)(2) 游標(biāo)卡尺 0-150mm 一支(3) 試樣(低碳鋼、鑄鐵) 各一個(gè)3. 實(shí)驗(yàn)原理圓軸承受扭轉(zhuǎn)時(shí)，材料處于純剪應(yīng)力狀態(tài)。因此，常用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)來(lái)研究不同材料純剪作用下的機(jī)械性質(zhì)。圖1為低碳鋼

4、Q235扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)扭矩T和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線，圖2為鑄鐵HT200試件的扭轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)扭矩T和扭轉(zhuǎn)角的關(guān)系曲線。圖3為低碳鋼和鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞斷口形式。 圖1 低碳鋼Q235扭轉(zhuǎn)T曲線 圖2 鑄鐵HT200扭轉(zhuǎn)T曲線 圖 3 低碳鋼扭轉(zhuǎn)破壞斷口形式 圖 4 鑄鐵扭轉(zhuǎn)破壞斷口形式由圖1低碳鋼扭轉(zhuǎn)T曲線可以看出，低碳鋼Q235的扭轉(zhuǎn)T曲線類(lèi)似于拉伸的FL曲線，有明顯的彈性階段、流動(dòng)屈服階段及強(qiáng)化階段。隨著試件變形，塑性區(qū)不斷向圓心擴(kuò)展，T曲線稍微上升，之后趨于平坦( ，其中W試件抗扭截面模量)。試件繼續(xù)變形，材料進(jìn)一步強(qiáng)化。到達(dá)T曲線最高點(diǎn)，試件發(fā)生斷裂，獲得最大扭矩Tb()。試件斷裂后，呈現(xiàn)螺旋狀塑性變形的痕

5、跡，斷口平面與試件軸線垂直(圖3)，表明是在剪應(yīng)力作用下引起的切斷。鑄鐵的T曲線如圖2所示，從開(kāi)始受扭，直至破壞，近似為一直線(s=)。鑄鐵的抗拉能力較抗剪能力弱，故斷口面與試件軸線成45°角，無(wú)螺旋形狀，這說(shuō)明它的斷裂是由于拉應(yīng)力過(guò)大所引起的。4.實(shí)驗(yàn)方案4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、測(cè)量工具及試件根據(jù)使用技術(shù)先進(jìn)性的程度，扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)主要由單純液壓式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)和電子式試驗(yàn)機(jī)兩大類(lèi)，電子式試驗(yàn)機(jī)有單獨(dú)的電子式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)或由萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)通過(guò)更換夾頭實(shí)現(xiàn)。試件采用兩端為扁形標(biāo)準(zhǔn)扭轉(zhuǎn)試件，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)金屬材料 室溫扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)方法（GB/T10128-2007）的規(guī)定制作，試件(如圖7)的兩端與試驗(yàn)機(jī)的扭轉(zhuǎn)夾

6、頭相聯(lián)接。為方便觀測(cè)試件的變形，試驗(yàn)前需用游標(biāo)卡尺測(cè)量出試件的最小直徑d0，計(jì)算抗扭截面模量WP。 圖5 液壓式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī) 圖6 電子式扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)(a)扭轉(zhuǎn)試樣外形(b)扭轉(zhuǎn)試樣圖7 扭轉(zhuǎn)試樣4.2 裝夾、加載方案圖8是扭轉(zhuǎn)試樣裝夾示意圖。裝夾時(shí)，先將試樣插入靜夾頭端（帶有傳感器的一端），然后調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的動(dòng)夾頭，使之容易的讓試樣進(jìn)入動(dòng)夾頭。扭轉(zhuǎn)時(shí)，扭矩傳感器固定不動(dòng)，扭轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)下夾頭轉(zhuǎn)動(dòng)，試件受到扭轉(zhuǎn)。裝入試樣后，注意不要再旋轉(zhuǎn)動(dòng)夾頭。圖8 扭轉(zhuǎn)試樣裝夾示意裝夾完成后，進(jìn)行開(kāi)始加載試驗(yàn)。根據(jù)材料特性選擇加載速率。試驗(yàn)結(jié)束，根據(jù)試驗(yàn)所畫(huà)T曲線，計(jì)算低碳鋼的s、b和鑄鐵的b。5.實(shí)驗(yàn)步驟5.1試

7、件原始參數(shù)的測(cè)量及標(biāo)距的確定試驗(yàn)前，用游標(biāo)卡尺在標(biāo)距長(zhǎng)度的中央和兩端的截面處，按兩個(gè)垂直的方向測(cè)量試件的直徑，取三組數(shù)據(jù)平均值的最小值計(jì)算抗扭截面模量WP。并用記號(hào)筆或粉筆在試件表面畫(huà)12條平行于軸線的直線或在試樣上作一組如圖7a所示的矩形框標(biāo)記。5.2 試驗(yàn)條件設(shè)置按試件材料及尺寸大小，估算試件的最大扭矩Tb=b·WP，從而選定使用量程或進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)置(不同試驗(yàn)機(jī)設(shè)置內(nèi)容不同)。5.3 試樣裝夾如前述裝夾、加載方案所述。5.4 加載測(cè)試試件裝夾完畢后，并確定數(shù)據(jù)設(shè)置正確后，就可以進(jìn)行加載測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中，試件很快進(jìn)入屈服階段、強(qiáng)化階段。注意觀察標(biāo)距線的變化，橫向標(biāo)距線的距離不變，軸向標(biāo)距線變成螺旋線而且間距變短。由于標(biāo)距線的距離不斷伸長(zhǎng)，原來(lái)清晰的標(biāo)距線變得不太清