【正文】 機械設(shè)計實驗 機電工程學(xué)院機械系 前言 機械設(shè)計實驗是理論學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上的一個極其重要的實踐環(huán)節(jié)。通過實驗可以使學(xué)生加深對 《 機械設(shè)計 》 課程的基本概念、基本理論的理解，從而提高學(xué)生分析和解決問題的能力。 每個實驗基本內(nèi)容包括：實驗?zāi)康?、實驗原理、操作步驟、實驗內(nèi)容等。 現(xiàn)場教學(xué) 機 械 設(shè) 計 實驗一 配合課堂教學(xué)及課程進(jìn)度，為學(xué)生展示大量豐富的實際零件、實際機械、機電一體化設(shè)備及創(chuàng)新設(shè)計實例，使學(xué)生對實際機械系統(tǒng)增加感性認(rèn)識，加深理解所學(xué)知識，開闊眼界，拓寬思路，啟迪學(xué)生的創(chuàng)造性思維并激發(fā)創(chuàng)新的欲望，培養(yǎng)學(xué)生最基本的觀察能力、動手能力和創(chuàng)造能力。 一．實驗?zāi)康? 二．實驗設(shè)備及內(nèi)容 機械 零件 陳列； 減速器陳列； 三．實驗要點 機械設(shè)計陳列部分 2．真實機械展示部分 1）注意觀察各種零構(gòu)件在機械中的安裝情況及相互關(guān)系，注 意零構(gòu)件的定位與固定。 4）注意觀察軸的支承方式；注意觀察軸的安裝位置是如何調(diào) 整的、軸承是如何預(yù)緊的。 5）注意機械的潤滑和密封方式。 6）注意觀察機械的箱體結(jié)構(gòu)及與其內(nèi)部各零構(gòu)件的關(guān)系。 1)注意觀察各種零件的種類、材料、用途、結(jié)構(gòu)形式及加工方法 。 2)應(yīng)特別注意觀察各種零件的失效形式，分析零件的失效原因。 了解各種減速器的用途及結(jié)構(gòu)形式，觀察減速器內(nèi)部零構(gòu)件的傳動情況。 3．減速器展示部分 四．注意事項 1．注意人身安全；特別應(yīng)注意搖動設(shè)備時不要壓軋著自己或 別人的手。 2．愛護(hù)設(shè)備；搖動設(shè)備動作要輕，以免損壞設(shè)備； 一般不要從設(shè)備或展臺上拿下零件；若拿出零件，看完后 應(yīng)按原樣復(fù)原，避免零件丟失。 不要隨便移動設(shè)備，以免受傷或損壞設(shè)備。 實驗項目 ?帶傳動實驗 ?齒輪傳動效率實驗 ?液體動壓軸承實驗 ?軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計實驗 ?減速機拆裝實驗 ?綜合設(shè)計型實驗 實驗一 帶 傳 動 實 驗 一、實驗?zāi)康? ? 1. 了解帶傳動的基本原理，并觀察、分析有關(guān)帶的彈性滑動和打滑等重要物理現(xiàn)象； ? 2. 了解轉(zhuǎn)速、以及扭矩的測量原理與方法； ? 3. 繪制帶的滑動曲線及傳動效率曲線。 二、實驗系統(tǒng) ? 本實驗臺機械部分，主要有兩臺直流電機組成，其中一臺作為原動機，另一臺則作為負(fù)載的發(fā)電機。 ? 對原動機，由單片機調(diào)速裝置供給電動機電樞以不同的端電壓，實現(xiàn)無級調(diào)速。 ? 對發(fā)電機，每打開一個負(fù)載開關(guān)，即并上一個負(fù)載電阻，使發(fā)電機負(fù)載逐步增加，電樞電流增大，隨之電磁轉(zhuǎn)矩也增大，即發(fā)電機的負(fù)載轉(zhuǎn)矩增大，實現(xiàn)了負(fù)載的改變。 ? 兩臺電機均為懸掛支承，當(dāng)傳遞載荷時，作用于電機定子上的力矩 T1（主動電機力矩）、 T2（從動電機力柜）迫使拉鉤作用于拉力傳感器，傳感器輸出的電信號正比于 TT2的原始信號。 ? 原動機的機座設(shè)計成浮動結(jié)構(gòu)（滾動滑槽），與牽引鋼絲繩、定滑輪、砝碼一起組成帶傳動預(yù)拉力形成機構(gòu)，改變砝碼大小，即可準(zhǔn)確地預(yù)定帶傳動的預(yù)拉力 F0。用扳手?jǐn)Q緊螺紋拉桿即可改變帶傳動中心距，從而改變張緊力。 ? 兩臺電機的轉(zhuǎn)速傳感器分別安裝在帶輪背后，由此可獲得必須的轉(zhuǎn)速信號。 皮帶傳動原理 帶傳動的分析 預(yù)拉力促使帶與輪之間具有一定的摩擦力，使得輪子轉(zhuǎn)動時帶動皮帶傳動。兩皮帶輪靜止時，帶各處的拉力 都等于預(yù)緊力 F0。傳動時，由于帶與輪子表面間摩擦力的作用，帶兩邊出現(xiàn)拉力差異，繞進(jìn)主動輪和繞出主動輪的一邊的拉力從 F0增大到 F1，繞出主動輪和繞進(jìn)被動輪的一邊的拉力由 F0減小到 F2， F1作用的邊稱為緊邊， F2作用的邊稱為松邊 設(shè)環(huán)形帶的總長度不變，則緊邊的拉力的增量 F1F0應(yīng)等于松邊拉力的減小量 F0F2。 即 F1F0=F0F2 則 緊邊與松邊之差稱為帶傳動的有效拉力，即圓周力等于 F=F1F2。 帶傳動的彈性滑動與打滑 滑差率由于彈性滑動不可避免，所以從動輪的圓周速度小于主動輪的圓周速度，在帶傳動時，由帶的滑動引起的被動輪速度的降低率稱為滑差率。 其中， V V2為主、被動輪輪緣的線速度； n n2為主、被動輪的轉(zhuǎn)速； d d2為主、被動輪的直徑。 若 d1 = d2 ，則 ε=(n1n2) /n1 ，根據(jù)實驗研究結(jié)果，帶的彈性滑動只發(fā)生在全部包角的某一段的接觸弧上，隨著有效圓周力的增加，彈性滑動的區(qū)段也逐漸增大，當(dāng)它擴大至整個包角對應(yīng)的接觸弧時，帶傳動的有效圓周力也達(dá)到最大極限，如果載荷進(jìn)一步增大，帶與帶輪間就發(fā)生顯著的相對滑動，即產(chǎn)生打滑。打滑將使皮帶磨損加劇，被動輪轉(zhuǎn)速急劇降低，甚至使傳動失效，這種情況應(yīng)當(dāng)避免。 實驗系統(tǒng)的組成 實驗臺外觀如圖 1所示。 圖 1 如圖 2所示，實驗系統(tǒng)主要包括如下部分： （ 1）帶傳動機構(gòu)；（ 2）主、從動輪轉(zhuǎn)矩傳感器；（ 3）主、從動輪轉(zhuǎn)速傳感器；（ 4）控制盒（數(shù)據(jù)采集箱 ）；（ 5）個人電腦；（ 6）打印機。 帶傳動機構(gòu) 主 、 從動輪轉(zhuǎn)矩傳感器 主 、 從動輪轉(zhuǎn)速傳感器 單片微計算機 主 、 從動輪轉(zhuǎn)矩顯示 主 、 從動輪轉(zhuǎn)速顯示 輸出接口 微機接口 微計算機 CRT顯示 打印機 圖 2 實驗機構(gòu)結(jié)構(gòu)特點 （ 1）機械結(jié)構(gòu) 本實驗臺機械部分，主要由兩臺直流電機組成，如圖 3所示。其中一臺作為原動機，另一臺作為負(fù)載的發(fā)電機。 圖 3 （ 2） 檢測系統(tǒng) 實驗臺配數(shù)據(jù)采集箱一只，承擔(dān)控制檢測、數(shù)據(jù)處理、自動顯示等功能。通過微機接口外接 PC機，這時就可自動顯示并能打印輸出帶傳動的滑動曲線 ε — T2及效率曲線 η — T2以及有關(guān)數(shù)據(jù)。 三、實驗操作步驟 ? ? 在接通電源前首先將電機調(diào)速旋鈕粗調(diào)電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，使開關(guān)“斷開”，細(xì)調(diào)電位器旋鈕逆時針旋到底，按電源開關(guān)接通電源，按一下“清零”鍵，此時主、被動電機轉(zhuǎn)速顯示為“ 0” ，力矩顯示為“ .” ，實驗系統(tǒng)處于“自動校零”狀態(tài)。校零結(jié)束后，力矩顯示為“ 0” 。再將粗調(diào)調(diào)速旋鈕順時針旋轉(zhuǎn)接通“開關(guān)”并慢慢向高速方向旋轉(zhuǎn)，電機起動，逐漸增速，同時觀察實驗臺面板上主動輪轉(zhuǎn)速顯示屏上的轉(zhuǎn)速數(shù)，其上的數(shù)字即為當(dāng)時的電機轉(zhuǎn)速。當(dāng)主電機轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速（本實驗建議預(yù)定轉(zhuǎn)速為 1200~1300轉(zhuǎn) /分左右）時，停止轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。此時從動電機轉(zhuǎn)速也將穩(wěn)定地顯示在顯示屏上。 ? 2. 加載 ? 在空載時，記錄主、被動輪轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。按“加載”鍵一次，第一個加載指示燈亮，調(diào)整主動電機轉(zhuǎn)速，（此時，只需使用細(xì)調(diào)電位器進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）使其仍保持在預(yù)定工作轉(zhuǎn)速內(nèi)，待顯示基本穩(wěn)定（一般 LED顯示器跳動 2~3次即可達(dá)到穩(wěn)定值）記下主、從動輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速值。 ? 再按“加載”鍵一次，第二個加載指示燈亮，再調(diào)整主動轉(zhuǎn)速（用細(xì)調(diào)電位器），仍保持預(yù)定轉(zhuǎn)速，待顯示穩(wěn)定后再次記下主、從動輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速。 ?