機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

第三部分：機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)一帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察帶傳動(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。2．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)曲線和效率曲線。3．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。二、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造和工作原理由于彈性滑動(dòng)率之值與打滑現(xiàn)象的出現(xiàn)以及帶傳動(dòng)的效率都和帶傳遞的載荷的大小有密切關(guān)系，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)用燈泡作負(fù)載。本實(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。1．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)皮帶帶動(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（即圖3上的負(fù)載燈泡），作為帶傳動(dòng)的加載裝置。砝碼通過(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，兩邊拉力差也增大，帶的彈性滑動(dòng)逐步增加。當(dāng)帶端傳遞的載荷剛好達(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。2．測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)由轉(zhuǎn)速測(cè)定裝置和電機(jī)的測(cè)扭矩裝置兩部分組成。A．光電測(cè)轉(zhuǎn)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。B．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)負(fù)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)子旋轉(zhuǎn)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T1＝Q1K1L1（N·mm）從動(dòng)輪上的扭矩T2＝Q2K2L2（N·mm）式中Q1，Q2——測(cè)力計(jì)上百分表的讀數(shù)。K1，K2——測(cè)力計(jì)標(biāo)定值。K1=K2=0.224L1，L2——測(cè)力計(jì)的力臂。L1=L2=120mm。帶傳動(dòng)的效率我們只要測(cè)得不同負(fù)載下主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速以及主動(dòng)輪的扭矩T1，和從動(dòng)輪的扭矩T2，就可算出在不同的有效拉力下的彈性滑動(dòng)率（，在兩帶輪的直徑相同時(shí)，）以及效率之值。以有效拉力F為橫坐標(biāo)，分別以不同載荷下的和之值為縱坐標(biāo)，就可畫(huà)出帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)曲線和效率曲線，如上圖所示。三、實(shí)驗(yàn)步驟1．接通電源，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的指示燈亮，檢查一下測(cè)力計(jì)的測(cè)力桿是否處于平衡狀態(tài)，若不平衡則調(diào)整到平衡。2．加砝碼3Kg，使帶具有初拉力。3．慢慢地沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)調(diào)速按扭，使電機(jī)從開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)逐漸加速到1000轉(zhuǎn)／分左右，記錄，Q1，Q2一組數(shù)據(jù)。4．打開(kāi)一個(gè)燈泡（即加載），記錄一組、、Q1和Q2一組數(shù)據(jù)，注意此時(shí)和之間的差值，即觀察帶的彈性滑動(dòng)現(xiàn)象。5．逐漸增加負(fù)載（即每次打開(kāi)一個(gè)40瓦的燈泡），重復(fù)第4步，直到≥3％左右，即圖上的臨界點(diǎn)，帶傳動(dòng)開(kāi)始進(jìn)人打滑區(qū)。若再打開(kāi)燈泡，則和之差值迅速增大。6．完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告（即繪制彈性滑動(dòng)和效率曲線）。注：本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的主要參數(shù)：帶輪直徑D1=120mm，D2=120mm，測(cè)力桿長(zhǎng)度L1＝120mm，L2＝120mm。實(shí)驗(yàn)二滑動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀察滑動(dòng)軸承液體動(dòng)壓潤(rùn)滑油膜的形成過(guò)程和現(xiàn)象。2．測(cè)定和繪制滑動(dòng)軸承徑向油膜壓力曲線，求軸承的承載能力。3．觀察載荷和轉(zhuǎn)速改變時(shí)油膜壓力的變化情況。4．觀察滑動(dòng)軸承油膜的軸向壓力分布情況。5．了解滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)f的測(cè)量方法和摩擦特性曲線的繪制方法。二、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造與工作原理實(shí)驗(yàn)臺(tái)的構(gòu)造如圖一所示。1．實(shí)驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)裝置由直流電動(dòng)機(jī)1通過(guò)V帶傳動(dòng)2驅(qū)動(dòng)軸沿順時(shí)針（面對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板）方向轉(zhuǎn)動(dòng)，由無(wú)級(jí)調(diào)速器實(shí)現(xiàn)軸4的無(wú)級(jí)調(diào)速。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)軸的轉(zhuǎn)速范圍3～500轉(zhuǎn)500轉(zhuǎn)／分，軸的轉(zhuǎn)速由數(shù)碼管直接讀出。圖一2．軸與軸瓦間的油膜壓力測(cè)量裝置在軸瓦的一個(gè)徑向平面內(nèi)沿圓周鉆有7個(gè)小孔，每個(gè)小孔沿圓周相隔20°，每個(gè)小孔聯(lián)接一個(gè)壓力表，用來(lái)測(cè)量該徑向平面內(nèi)相應(yīng)點(diǎn)的油膜壓力，由此可繪制出徑向油膜壓力分布曲線。沿軸瓦的一個(gè)軸向剖面裝有兩個(gè)壓力表，用來(lái)觀察有限長(zhǎng)滑動(dòng)軸承沿軸向的油膜壓力情況。3．加載裝置油膜的徑向壓力分布曲線是在一定的載荷和一定的轉(zhuǎn)速下繪制的。當(dāng)載荷改變或軸的轉(zhuǎn)速改變時(shí)所測(cè)出的壓力值是不同的，所繪出的壓力分布曲線的形狀也是不同的。轉(zhuǎn)速的改變方法于前所述。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用螺旋加載（見(jiàn)圖1），轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋即可改變載荷的大小，所加載荷之值通過(guò)傳感器數(shù)字顯示，直接在實(shí)驗(yàn)的操縱板上讀出（取中間值）。這種加載方式的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，使用方便，載荷的大小可任意調(diào)節(jié)。4．摩擦系數(shù)測(cè)量裝置徑向滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)隨軸承的特性、系數(shù)值的改變而改變(一油的動(dòng)力粘度，軸的轉(zhuǎn)速，一壓力（P=），W一軸上的載荷，B一軸瓦的寬度，d一軸的直徑，本實(shí)驗(yàn)臺(tái)B一125mm，d=70mm)如圖4所示。在邊界摩擦?xí)r隨的增大而變化很?。ㄓ捎趎值很小，建議用手慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)軸），進(jìn)人混合摩擦后，的改變引起的急劇變化，在剛形成液體摩擦?xí)r達(dá)到最小值，此后，隨的增大油膜厚度亦隨之增大，因而亦有所增大。摩擦系數(shù)之值可通過(guò)測(cè)量軸承的摩擦力矩而得到。軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸對(duì)軸瓦產(chǎn)生周向摩擦力F，其摩擦力矩為F·d／2，它供軸瓦5翻轉(zhuǎn)，其翻轉(zhuǎn)力矩通過(guò)固定在彈簧片上的百分表9測(cè)出彈簧片的變形量并經(jīng)過(guò)以下計(jì)算就可得到摩擦系數(shù)之值。根據(jù)力矩平衡條件得：。L一測(cè)力桿的長(zhǎng)度（本實(shí)驗(yàn)臺(tái)L＝120mm）一作用在A處的反力。設(shè)作用在軸上的外載荷W，則：而(一測(cè)力計(jì)的剛度系數(shù)k＝0.098N／格，見(jiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的說(shuō)明)。一百分表讀數(shù)（百分表的讀數(shù)一格數(shù)）5．摩擦狀態(tài)指示裝置指示裝置的原理如圖5所示。當(dāng)軸不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可看到燈泡很亮；當(dāng)軸在很低的轉(zhuǎn)速下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸將潤(rùn)滑油帶人軸和軸瓦之間收斂性間隙內(nèi)，但由于此時(shí)的油膜厚很薄，軸與軸瓦之間部分微觀不平度的凸峰高峰處仍在接觸，故燈忽亮忽暗；當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí)，軸與軸瓦之間形成的壓力油膜厚度完全遮蓋兩表面之間微觀不平度的凸峰高度，油膜完全將軸與軸瓦隔開(kāi)，燈泡就不亮了。三、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備與步驟開(kāi)機(jī)前的準(zhǔn)備：在彈簧片8的端部安裝百分表（測(cè)力計(jì)），使其觸頭具有一定的壓力值。（1）用汽油將油箱清理干凈，加人N68（40＃）機(jī)油至圓形油標(biāo)中線。（2）面板上調(diào)速旋鈕逆時(shí)針旋到底（轉(zhuǎn)速最低咖載螺旋桿旋與負(fù)載傳感器脫離接觸（3）通電后，面板上兩組數(shù)碼管亮（左一轉(zhuǎn)速，右一負(fù)載），調(diào)節(jié)調(diào)零旋鈕使負(fù)載數(shù)碼管清零。（4）旋轉(zhuǎn)調(diào)速旋鈕使電機(jī)在100—200轉(zhuǎn)／rpm運(yùn)行。此時(shí)油膜指示燈應(yīng)熄滅。穩(wěn)定運(yùn)行3—4分鐘后。2．實(shí)驗(yàn)（1）啟動(dòng)電機(jī)，將軸的轉(zhuǎn)速調(diào)整到一定值（可取200轉(zhuǎn)/分左右），注意觀察從軸開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)至200轉(zhuǎn)／分時(shí)燈泡亮度的變化情況，待燈泡完全熄滅，此時(shí)已處于完全液體潤(rùn)滑狀態(tài)；（2）用加載裝置加載（約400N）；（3）待各壓力表的壓力值穩(wěn)定后，由左至右依次記錄各壓力表的壓力值；（4）卸載、關(guān)機(jī)；（5）根據(jù)測(cè)出的各壓力表的壓力值按一定比例繪制出油壓分布曲線與承載曲線，四、注意事項(xiàng)：1．使用的機(jī)油必須通過(guò)過(guò)濾才能使用，使用過(guò)程中嚴(yán)禁灰塵及金屬屑混人油內(nèi)。2．由于主軸和軸瓦加工精度高，配合間隙小，潤(rùn)滑油進(jìn)人軸和軸瓦間隙后。不易流失，在做摩擦系數(shù)測(cè)定時(shí)，油壓表的壓力不易回零，為了使表迅速回零。需人為把軸瓦抬起，使油流出。3．所加負(fù)載不允許超過(guò)120kg，以免損壞負(fù)載傳感器元件。4．機(jī)油牌號(hào)的選擇司“根據(jù)具體、環(huán)境，溫度，在20＃一40＃內(nèi)選擇。5．為防止主軸瓦在無(wú)油膜運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)燒壞，在面板上裝有無(wú)油膜報(bào)警指示燈正常工作時(shí)指示燈熄滅，嚴(yán)禁在指示燈亮?xí)r主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)。3．繪制徑向油膜壓力分布曲線與承載曲線①如圖6的上圖所示。此圖的具體畫(huà)法是：沿著圓周表面從左到右畫(huà)出角度分別為30°、50°、70°、90°、110°。130°、150°、等分別得出油孔點(diǎn)1、2、3、4、5、6、7的位置。通過(guò)這些點(diǎn)與圓心O連線，在各連線的延長(zhǎng)線上，將壓力表（比例：0.1MP—5mm）測(cè)出的壓力值畫(huà)出壓力線1—1’、2—2’、3—3’……7—7’。將1’、2’……7’各點(diǎn)連成光滑曲線，此曲線就是所測(cè)軸承的一個(gè)徑向截面的油膜徑向壓力分布曲線。為了確定軸承的承載量，用中。（=1，2……7）求得向量1—1’、2—2’、……7—7’在載荷方向（即y軸的投影值。角度中與的數(shù)值見(jiàn)下表：30°50°70°90°110°130°150°0.5000.76600.93971.000.93970.76600.5000然后將中。這些平行于y軸的向量移到直徑0—8上。為清楚起見(jiàn)，將直徑0—8平移到圖3—4的下部、在直徑D”一8”上先畫(huà)出軸承表面上油孔位置的投影點(diǎn)1”、2”…8”，然后通過(guò)這些點(diǎn)畫(huà)出上述相應(yīng)的各點(diǎn)壓力在載荷方向的分量，即1”、2”…7”等點(diǎn)，將各點(diǎn)平滑連接起來(lái)，所形成的曲線即為在載荷方向的壓力分布。在直徑0”一8”上做一個(gè)矩形，采用方格紙，使其面積與曲線所包圍的面積相等，那么矩形的邊長(zhǎng)式中q：軸承內(nèi)油膜承載量；W：外載荷；：端泄對(duì)承載能力影響系數(shù)，一般取0.7；：徑向平均單位壓力；B：軸瓦寬度。②做油膜軸向壓力分布曲線做一水平線，取其長(zhǎng)度為軸承有效長(zhǎng)度L=125mm，在中點(diǎn)的垂線上按一定的比例尺標(biāo)出該點(diǎn)的壓力P4（端點(diǎn)為4）在距二端L/4（即有效長(zhǎng)度的1/4處）沿垂線方向各標(biāo)出壓力P8的讀數(shù)，軸承兩端壓力均為0，將0、8、4、8、0五個(gè)點(diǎn)連成一光滑曲線，即得軸承油膜壓力軸向分布曲線，用前述方法可求出其平均壓力Pa。實(shí)驗(yàn)三減速器折裝實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模和ㄟ^(guò)減速器的折裝，了解減速器的結(jié)構(gòu)（包括各個(gè)零件的幾實(shí)驗(yàn)幾何形狀，構(gòu)造，作用及零件間的相互關(guān)系）。2、熟悉減速器的折裝調(diào)整和有關(guān)項(xiàng)目的測(cè)量方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備和工具兩級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器。折裝及測(cè)量工具三、實(shí)驗(yàn)步驟1、用板手松開(kāi)軸承端正蓋的緊固螺栓，拔出定位銷(xiāo)，向下緊擰啟蓋螺釘，取下箱蓋。2、確定減速器的主要參數(shù)：①數(shù)出齒輪齒數(shù)，算出各級(jí)傳動(dòng)比，，和總傳動(dòng)比i總(高速級(jí))(低速級(jí))i總②確定中心距已知：螺旋角8°6′34″（≈0,99），嚙合角20°。用測(cè)量工具測(cè)出中間軸上的小齒輪和大齒輪的齒頂圓直徑，計(jì)