机械设计基础实验指导书

1、东北电力大学自编教材机械设计基础实验指导书（附实验报告表）赵成军编写机械工程学院机械基础实验室实验守则1、实验课前必须认真阅读实验指导书。熟悉实验目的、要求、步骤以及 有关注意事项，做好实验前的各项准备工作。2、实验前必须完成“实验预习报告” ，否则，不允许参加本次试验，不 计成绩。3、实验开始前对所用设备、 仪器及工具， 要认真检查。本次实验结束后， 将上述物品整理放回原处，征得老师同意后，方可离去。4、未经教师同意， 不得自行挪用或调换其他实验台上的任何设备、 仪器 等用具。实验室内物品一律不许私自携出室外。5、每次实验要在教师指导下独立进行。6、爱护集体财产， 严格遵守操作规程。 若自行

2、拆改或者主观原因发生设备、仪器、工具损坏等责任事故，根据情节予以赔偿。7、遵守实验课教学时间和课堂纪律，保持室内整洁，严禁吸烟。8、认真填写“实验报告”的全部内容，实验课完成情况计入期末本门课 程的综合考核成绩。机械基础实验室目录实验守则 I目 录 I.I.实验一齿轮范成原理 1.实验二回转件的动平衡 4.实验三螺栓联接实验 7.实验四 液体动压滑动轴承实验 1.2.实验五 减速器拆装 1.8.机械设计基础实验报告五 2.1.实验五预习报告 2.4.机械设计基础实验报告四 2.5.实验四预习报告 2.7.机械设计基础实验报告三 2.8.实验三预习报告 3.2.机械设计基础实验报告二 3.3.实

3、验二预习报告 3.6.机械设计基础实验报告一 3.7.机械设计基础课程设计任务书（一） 3.9机械设计基础课程设计任务书（二） 4.3实验一 齿轮范成原理在工程中，齿轮齿廓的制造方法很多。其中以用范成法制造最为普遍。因此，有 必要对这种方法的基本原理及形成过程加以研究。渐开线齿廓切削加工方法分为仿形法和范成法。范成法是批量生产高精度齿轮最 常用的一种方法，如插齿、滚齿、剃齿、磨齿等都属于这种方法。范成法是利用一对齿 轮相互啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理来切制齿廓的。假想将一对相啮合的齿轮 （或齿轮与齿条 ）之一作为刀具，另一个作为轮坯，并使两者仍按原传动比传动，同时刀 具作切削运动，则在轮坯

4、上便可加工出与刀具齿廓共轭的齿轮齿廓。范成法切制渐开线齿廓是在专用机床 （如插齿机、滚齿机、剃齿机、磨齿机等 ） 上进 行的，渐开线齿廓的形成过程不容易清晰地看到，课堂讲授时学生感到比较抽象，需要 配有实验来展示和验证。 “齿轮的范成法加工实验”是利用专用实验仪器模拟齿条插刀 与轮坯的范成加工过程， 用图纸取代轮坯， 用铅笔记录刀具在切削过程中的一系列位置， 展现包络线形成的过程，可清楚地观察到范成法加工齿轮齿廓的过程。一、实验目的1、掌握用范成法制造渐开线齿轮的基本原理。2、了解渐开线齿轮产生根切现象的原因和避免根切的方法。3、分析比较标准齿轮和变位齿轮的异同点。二、实验内容使用齿轮范成仪描

5、绘标准、正变位、负变位渐开线齿轮的齿廓，并进行分析比较， 观察根切现象。三、设备和工具齿轮范成仪、圆规、三角尺、剪刀、绘图纸、 HB 铅笔。四、原理和方法范成法是利用一对齿轮互相啮合时共轭齿廓互为包络线的原理来加工齿轮的， 加工 时，其中一轮为刀具，另一轮为齿坯，它们仍保持固定的角速比传动，完全和一对真正 的齿轮互相啮合传动一样；同时刀具还沿轮坯的轴向作切削运动。这样所制作的齿轮的 齿廓就是刀具刀刃在各个位置的包络线。若用渐开线作为刀具齿廓。则其包络线亦为渐 开线。由于在实际加工时看不到各个位置形成的包络线的过程，故通过齿轮范成仪来实 现轮坯与刀具之间的传动过程，并用笔将刀具刀刃的各个位置记录

6、在绘图纸上，这样我 们就能清楚地观察到齿轮范成的过程。本范成仪所用的刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为mi = 20mm和m2=8，=20，ha*= l，c*=0.25。仪器构造简图如图1所示。图1K 压板 2、网盘齿条刀4.淆板5.肌舉圆盘2代表齿轮加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮 坯，它们可以绕机架5上的轴线O转动。齿条3代表切齿刀具，安装在滑板4上，移动 滑板时，齿轮齿条使圆盘2与滑板4作纯滚动，用铅笔依次描下齿条刃廓各瞬时位置即 可包络出渐开线齿廓。齿条刀具 3可以相对于圆盘作径向移动，齿条刀具中线与齿坯分 度圆之间移距用Xm表示（由滑板4上的刻度指示）。在切制标

7、准齿轮时，将刀具中线 调节至与被加工齿轮分度圆相切的位置（或者使刀具的齿顶与齿轮的齿根相切，此时 Xm=0）；当切制变位齿轮时，应重新调整刀具中线的位置，其变位值Xm= + 5mm时为正 变位，Xm= 5mm时为负变位。这样切出的齿轮就是变位齿轮。模数m压力角口齿顶咼系数ha*径向间隙系数c*8201.00.2520201.00.25表1范成仪齿条插刀的参数五、实验步骤1、范成标准齿轮（1）调整范成仪。将齿条刀具中线与机架上对刀线（或标尺）重合，拧紧固定螺栓。（2）安装圆形齿坯模纸。取下压板将模纸通过定位轴安装在圆盘上并插入齿条刀具下 面。将模纸转到标准齿轮范成区，调整模纸使模纸分度圆与刀具分

8、度线重合。放 上压板，初步旋紧螺母。(3) 校正刀具下齿坯模纸的位置。推动齿条使圆盘转动，观察刀具顶线是否处处与齿 根圆相切。若不相切，调整齿坯模纸安装位置直至刀具顶线处处与齿根圆相切为 止。(4) 切制时，首先将齿条推至机架左边(或右边)极端位置用于推动齿条使其移动。 每移动一格则用笔沿齿条轮廓在模纸上画下该齿廓在齿坯上的投影线， 直到形成 2 -3个完整的齿轮图形为止。此过程中要注意轮坯上齿廓的形成过程。(5) 观察所得的齿廓是否有根切现象，找出原因，以便进行变位。 如果被切齿轮的齿数Z 17,不发生根切现象。2、范成负变位齿轮 为观察齿轮的根切现象,将齿轮模纸转到负变位齿轮范成区重新固定

9、,此时需将刀具分度线从切制标准齿轮的位置起，向齿轮中心移近 5mm。即Xm= 5mm。刀具与模纸相对位置调整完了,齿廓的描绘同前。观察齿轮根切现象。3、范成正变位齿轮 过程与范成负变位齿轮相同，只是取刀具分度线移距 Xm=5mm。4、比较所得标准齿轮和变位齿轮的齿形。如齿厚S、齿槽宽e、齿距P、齿顶厚Sa、齿根厚Sf、分度圆和基圆等的相对变化。六、思考与讨论见实验报告。实验二 回转件的动平衡一、实验目的1、巩固回转件动平衡的基本理论。2、熟悉软支撑动平衡的操作原理并掌握刚性转子的动平衡实验原理与操作。二、实验内容使用动平衡机对刚性转子进行动平衡。三、设备和工具DS-30 型闪光式动平衡机、转速

10、测量仪、试验转子、添加重物、天平。四、动平衡简介1、实验理论 由动平衡理论知：任何刚性回转件的动不平衡，都可以认为是任意选定的两个回转 平面上的不平衡质量所产生的。因此，进行转子动平衡可以不管转子实际不平衡质量的 大小及所在位置如何，只需根据具体条件的许可，选择两个回转平面作为平衡校正的平 面，然后由实验确定出两个校正平面应加入或减去平衡质量的大小和位置，从而使转子 达到动平衡。2、工作原理 动平衡机主要由机械部分和电测部分组成，见图 1。 电机的转动，通过带传动、万向联轴器、主轴、拖动试验转子转动。由于试验转子 上存在着不平衡质量，便产生离心惯性力，并传给弹簧支撑（软支撑） ，使支撑产生一

11、个周期性的振动。在每个支撑上都固连着一个传感器，它的作用是把机械振动量转换为 电信号。电信号如何反应振动量的大小及位置？左右传感器将拾到的电信号，一并加到“解算电路” ，进行信号处理，以消除两校正 面之间的互相影响，然后经过“选频放大器” ，把与转子振动同频的电信号（基波）放 大，信号放大后，通过电测箱的一块 A表显示出来，表示校正平面不平衡的大小（相 对值）。与此同时，这个放大后的电信号，也经过“脉冲形成电路” ，将转子不平衡振动处 理后变为脉冲信号。在脉冲信号的作用下，点燃同步闪光灯，反映出不平衡量的位置角 度，由主轴上刻度盘示出。电测部分的解算电路，又称面的分解电路，它的作用是保证每次讥

12、表的示值及闪光灯下定出的角度。每次只反映某一个校正面不平衡量的大小和位置，并不包含另一个 校正面不平衡量的影响。校正面的选择，即面的分离电路控制，由“左、静、右”旋钮 切换。另外，yA表的示值是“格数”，是不平衡的相对值。因为理论上可以证明软支撑动 平衡机不平衡与支撑振动量之间成正比，且相位相反。因此，yA表的示值也是振动量，就可以确定出转的相对值，根据振动量的相对值（幅值）和闪光灯下的角度（相位） 子平衡量的大小和位置。确定转子平衡量大小和位置的方法有：试凑法，几何作图法和计算法。本实验用影响系数法进行转子动平衡，提倡用计算机程序化计算。图 1 DS 30 型动平衡机工作原理图五、实验步骤实

13、验的主要过程是：测量试验转子支撑处的初始振动幅值及相位；对左、右校正 面加试重，并分别测量支撑振动幅值及相位。1、接通电测箱电源，指示灯亮，仪器预热 20 分钟。2、按“顺”钮，启动试验转子。3、 待转子转速稳定后（转速表指示值固定不动）松开左右“支撑架锁紧柄”（分别向 外旋）。使支撑架在水平方向自由摆动，传感器拾得相应的振动信号。4、“输入衰减”钮置“ 1”档（电测箱右下角里侧钮） ，若表指针过满度，可依次衰减， 电测箱右侧其余三个钮的位置已调好，请不要旋转。 （它们的作用：使电测系统工作在 转子旋转频率）。5、测量转子初始值 S10、 S20。 “左、静、右”钮置“左，（电测箱左下角里侧钮

14、）。讥表读数为1测点（左支撑） 振动幅值（格），闪光灯下的刻度为 1 测点振动相位（度） 。 “左、静、右”钮置“右，同样测得2测点（右支撑）振动幅值和相位。每次相位读出后，请立即关闭闪光灯，防止灯管老化，以延长使用寿命。测量完 毕，锁紧支撑手柄（向里旋） ，停车。将数据计入“实验记录 3”。 上述测量中，“轻、重”钮始终置“轻” （电测箱左下角外侧钮） 。这样最后计算 的转子不平衡位置为 “轻”，即平衡量应加在这个位置， 后面的测量仍然置 “轻”。 而“左、静、右”钮视测点的位置而定。电测箱上左侧其余四个钮已调定，实验 中不必旋动。6、1#校正面（左）加试重，测量两支撑振动量 S11,， S

15、21 。 在校正面的任意位置， 加一个任意重量 （试重），使支撑的振动量产生较明显的变化，这样做的目的，完全出于理论计算的需要。对所有转子，试重可在数克范围取值，安装 在转子校正面的加重槽内，其回转半径 R=85mm。如果1#，2#校正面用同一个试重，且 安装在相同的角度处，既可方便实验操作，又不影响实验结果。具体操作：只在 1#校正面加试重，开车，转速稳定后松开支撑锁紧柄。 “左、静、右”钮置“左”，记录 讥表值，若指针指过满度，置合适的衰减档， 记录灯下刻度，得 1 测点振动量 S11。 “左、静、右”钮置“右”，重复的操作，得2测点振动量S21。 1#面加试重完毕关闭闪光灯，锁紧支撑，停

16、车取下试重。7、2#校正面加试重，测量两支撑振动量 S12， S22。重复 6的操作，得 1、 2测点的振动量 S12， S22。将 6、 7项的测量数据计入“实验记录 3”。整理“实验记录 1 至 3”准备计算机操作。8、计算平衡量计算机操作：将实验记录 1 至 3 的准确数据，输入计算机，打印出极坐标的理论平衡量U1、 U2及加载位置 QU1、 QU2。9、 用天平称量橡皮泥，做为选定平衡重 Ui和U2,分别以位置QUi、QU2固定在1#、 2#校正面的加重槽里，然后开车，再次测量支撑振动幅值S1、S?和相位Q1、Q2。若闪光灯处的刻度模糊不清，或跳动不稳定，说明不平衡量或振动量已经很微小

17、， 即转子已非常接近平面，这是我们期望的。10、记录实验平衡效果（第二次计算机操作）将测得的残余振动量 S1、Q1、 S2、Q2 输入计算机，计算机可打印出残余振动量及 一次动平衡后的支撑振动降低率（ %）。实验到此可全部结束。六、思考与讨论见实验报告。七、预习思考题见实验预习报告。实验三 螺栓联接实验、实验目的1、掌握测试受轴向工作载荷的紧螺栓联接的受力和变形曲线（即变形协调图）2、 掌握求联接件（螺栓）刚度 Ci、被联接件刚度C2、相对刚度Ci/（Ci+C2）3、了解试验预紧力和相对刚度对应力幅的影响，以考察对螺栓疲劳的影响。、实验内容利用螺栓联接变形协调实验台，对螺栓及被联接件加载并测量

18、其应变。三、实验设备和仪器1、LBX-84型螺栓联接变形协调实验机图1是LBX-84型螺栓联接实验机结构组成示意图；在图 1中手轮9相当于螺母, 与联接件螺栓相连；套筒5相当于被联接件，拧紧手轮9就可将联接副预紧，并且联接 件受拉力作用，被联接件受压力作用。在螺栓杆和套筒上均贴有电阻应变片，用电阻应 变仪测量它们的应变来求受力和变形量。测力环 4是用来间接的指示轴向工作载荷的。 拧紧加载手轮（螺母）1使拉杆2产生轴向拉力，经过测力环4将轴向力作用到螺杆上。 测力环上的百分表读数正比于轴向载荷的大小。4567?9图1 LBX-84型实验机结构图1 -加载手轮 2 -拉杆 3 -测力计百分表4 -

19、测力环 5去筒6 -电阻应变片 7 -螺栓 8 -背紧手轮 9 -预紧手轮2、XL 2101B2静态电阻应变仪用于直接测量螺栓和被联接件套筒的变形。该仪器见图2 o图22101B2静态电阻应变仪3、LBX-84型螺栓联接变形协调实验机参数零件项目16#实验机17#实验机套筒材料45号钢同左弹性模量E， N/mm22.06X 105N/mm2外径 D2， mm30.030.7内径 Di， mm27.627.8变形计算长度 mm122.0122.0螺栓直径 d， mm10.110.9变形计算长度 mm130130测力环灵敏度K，N/小格142.8146.3表1原始参数四、实验原理1、力与变形协调关

20、系在螺栓联接中，当联接副受轴向载荷后，螺栓受拉力，产生拉伸变形；被联接件受 压力，产生压缩变形，根据螺栓（联接件）和被联接件预紧力相等，可把二者的力和变 形图线画在一个坐标系中，如图3所示。当联接副受工作载荷后，螺栓因受轴向工作载 荷F作用，其拉力由预紧力Fo增加到总拉力F2,被联接件的预紧力Fo减少到剩余预紧 力Fi，这时，螺栓伸长变形的增量 !等于被联接件压缩变形的恢复 2，即!2，也就是说变形的关系是协调的。因此，又称为变形协调图。图3力一变形协调图2、本次实验要验证的受力、变形规律有三项(1) 在轴向工作载荷F作用下，螺栓总拉力F2等于F与被联接件剩余预紧力Fi之和 另一方面，螺栓总拉

21、力F2又可由其微应变 1算出，记以*F2。理论上F2=*F2， 但由于各种实验误差因素影响，它们不一定完全相等，螺栓总拉力误差为：* F2 F2*F2100%(2) 螺栓与被联接件的变形是协调一致的。即紧螺栓承受轴向工作载荷之后，螺栓伸 长变形的增量 1等于被联接件压缩变形的恢复量2。即12 。当螺栓与被联接件两者的计算变形长度近似相等时，上式又可表示为微应变增量的形式：1 = 2式中：1 =1 ( S)1 (0) ；2 =2 ( )2 (S)S= 10、20、30、40即每次加载时测力环百分表指示的格数。同样由于各种实验误差因素影响，两个微应变增量不一定完全相等，即协调变形误差为：% 1 2

22、 100%1(3) 测定螺栓的相对刚度系数(Ce )。力与变形之比F/入称为刚度。知道了力和变形的大小便可计算出联接副的刚度的大小。C1 F0 / 1为螺栓刚度；C2 F0 / 2为被联接件刚度。C1/(C1+C2)称为螺栓 的相对刚度。在力喪形图上，刚度表现为图线的斜率。为了提高螺栓的疲劳强度， 通常采用降低C1或增加C2的方法以降低载荷的变化值 F。3、王要公式.螺栓联接的受力和变形，采用在试件上贴电阻应变片，并配接电阻应变仪加以测量, 通常应变仪测量的数值为微应变，其可以表示为式：应变片的接线按半桥接到应变仪上。 材料在弹性限度内，应力与应变的关系为：E E故螺栓拉力为：F2 1 A E

23、被联接件(套筒)压力为：F1 2 A2 E10 6(4- 1)10 61 10 6 d2/4(4 - 2)(4 - 3)6 2 22 10(D2 D1 )/4(4 - 4)螺栓伸长变形为：611 10Li(4 5)套筒压缩变形为：22 10 6 L2(4 6)轴向工作载荷可由测力环中百分表读数测出：F K S（4 7）式中：K 测力环刚度，单位为：公斤/格；S 百分表读数（指针格数）4、测试系统说明（1）测试系统原理示意图如图4所示，图中R,、R1为贴在螺栓或套筒上的电阻应变片， 即受力应变片；R2、R2为温度补偿片，贴在与螺栓材料相同的零件上；Ri、Ri、R2、隔 共同组成外测量半桥，Z3、

24、乙为应变仪的内半桥电阻，与 Ri、R2组成一个全桥。图4测试系统连接原理图（2）测量前应对电桥调平衡，即在电阻应变片未受力的情况下，其阻值未发生改变， 电桥的输出信号值为零。当螺栓和被联接件受力时，则贴在其上的电阻应变片Ri、只，的 电阻值将发生变化，即电桥的信号输出与受力件的变形成正比，经放大器将其电压信号 放大和检波后，经A/D换成与模拟量对应的数字量，显示器显示出螺栓或套筒的微应变 量值，经计算后可得到联接副的联接件与被联接件的力和变形的数值。五、实验步骤1、 在指导老师的指导下，将被测应变片引线 Ai BC（螺栓）、A2 BC （套筒）分别与XL 2101B2静态电阻应变仪连接好。2、

25、将LBX-84实验机的螺栓联接处于卸载状态，测力环应处于不受力状态，且把百 分表指针调为零。3、打开应变仪电源，后面板开关打到半桥处。4、电桥调平衡：使加载、预紧手轮及背紧手轮处于松弛状态，按下应变仪手动铵钮 进行测点切换，按单点平衡按钮分别对各测点进行调平衡，使应变仪的输出值为零。5、 加预紧力：按箭头方向拧紧手轮 9,使应变仪1测点指示在500800 之间，背 紧手轮8,松开手轮9,则完成预紧，并读取此时各测点的应变值。6、施加轴向载荷：按箭头方向旋转手轮1,通过测力环对螺栓联接副施加轴向工作载 荷,最大工作载荷应控制为百分表不超过 40小格，在此范围内使百分表分别为10、20、 30、4

26、0小格进行加载实验。通过切换开关分别记录每次加载螺栓、套筒的微应变量数值 并记录。7、测试完毕后，卸去轴向工作载荷，卸除预紧力。六、实验注意事项1、给各油杯及螺母端面加润滑油。2、 螺栓最大应变值400,应避免施加轴向工作载荷后联接开缝，建议预紧力选在螺栓应变值500 左右。七、思考与讨论见实验报告。八、实验预习思考题见实验预习报告。实验四液体动压滑动轴承实验此项实验是径向加载的液体动压滑动轴承实验。实验可以测试动压滑动轴承的轴 向、周向油膜压力分布曲线，摩擦特性曲线。一、实验目的1、熟悉动压滑动轴承油膜压力分布规律，了解影响油膜压力分布规律的因素，并根 据油膜压力分布曲线确定轴承端泄影响系数

27、 Kb；2、测定动压滑动轴承的摩擦特征曲线，并考察影响摩擦系数的因素。二、实验台结构及原理液压油箱 力表 芥减压阖图1 HZS-1型动压滑动轴承实验台示意图1、液体动压滑动轴承实验台的传动装置图1为实验台总体布置，实验台的总开关在其正面下方。图2为实验轴承箱，件号9为主轴，由一对D级滚动轴承支撑。JZT型调速器电动机的可靠调速范围为 1201200 转/分，为了扩大调速范围，实验台传动系统中有一个两级变速箱，当手柄向右倾斜，主轴与电机转速相同；当手柄向左倾斜，主轴为电机转速的1/6。因此主轴的可靠调速范围为201200转/分。2、油膜压力测量装置12为实验轴承，空套在主轴上，轴承内径 d= 6

28、0mm,有效宽度B= 60mm。在轴承 中间横剖面上，沿轴向开7个测压孔，在1200范围内均匀分布，测压表1 -通过管路 分别与测压孔相联。距轴承中间剖面 L/4 （即15mm）处，轴承上端有一个测压孔，表头 8与其相联。图2实验轴承箱11-测力杆12-实验轴承13-平衡锤14-加载油腔盖3、实验轴承加载及轴承供油装置 采用液压加载方式：在机座内有一液压系统，液压油经油泵、压力控制阀及管路分别给 轴承和加载油腔供油。件号14为加载盖板，固 定在箱体上，加载油腔在水平面上的投影面积 为60cm2，随着液压油压力的增加，轴承的载 荷也相应的增加。4、摩擦力矩的测量装置 在轴承外圆左侧装有测杆11,

29、吊环装在测杆上以供测量摩擦力矩用，测力计10通过吊环 与测力杆相连接，测点与轴承中心的距离为 150mm,轴承外圆上装有两个平衡锤13，用以图3重锤拉力计工作原理图在轴承安装之前做静平衡。如图3所示：测量摩擦1_圆盘；2-传动放大齿轮；3-重锤力矩时，将拉力计上的吊钩与环F连接，即可测得 摩擦力矩。测杆通过吊环作用在拉力计上的力F，有重锤予以平衡，其F数值可由公式(4-1)求得。(4 1)f WL1 sinR式中R为圆盘半径，W为重锤之重量，L1为 通过齿轮放大，可使表头指针转角 放大10倍，表头刻度即为F的实际值，单位为克。三、实验方法及步骤1、测定动压滑动轴承的油膜压力分布，确定轴承端泄影

30、响系数Kb(1) 测试方法开启油泵，调节溢流阀及减压手柄，使加载油腔压力及轴承供油压力均在1kgf/cm2以下；将变速手柄放在低速档上；调节控制器按钮，使转速指针在最低速位置；将轴承 左侧的测杆用卡板锁住；启动主电机，然后调节控制器旋钮，使指针读数在100200r/min，再将变速手柄旋到高速档，使主轴转速达到1000r/min，调节溢流阀，将加载油压调到P0= 4kgf/cm2，此时轴承载荷 W P0 60 8kgf (轴承自重8kgf)。运转几分 钟，待各压力表指针稳定后，自左至右一次记录七个周向压力表及轴向压力表的读数； 与此同时用温度计测量出口油温。(2) 周向油膜压力分布曲线按照图4

31、所示做一圆，取其直径为轴承内径 d,现在圆周上定出七个压力表所接油 孔位置，通过这些点沿半径延长方向以一定的比例尺量出所测量的相应压力表的读数 值，用曲线板将各压力向量的末端联成一光滑曲线，这就是轴承中间剖面的周向油膜压 力分布曲线。由油膜周向压力分布曲线，可求得轴承中间剖面上的平均压强，如图4、5所示，将圆周上1、2、3 7各点投影到另一水平直线上，在相应点的垂线上画出对应的压 力值，将其端点1 2 37联成一光滑曲线，求出曲线的面积，然后取出 Pm,使 其所围面积与所求得面积相等，此 Pm值即为轴承中间剖面上的平均压强。(3) 做油膜轴向压力分布曲线做一水平线取其长度为轴承有效宽度(B=6

32、0mm),在中点垂线上按一定比例尺画出 该点的压力P4，端点为4在距中点两边各B/4 (即15mm)处，沿垂线方向画出压力 P8,轴承水平轴线两端的压力均为 0,将0、8 4 8 0五点联成一光滑曲线，此曲 线即为轴承油膜轴向压力分布曲线如图 5,用前述方法可求出其平均压强 Pa。(4) 确定端泄时轴向压力分布的影响系数 KbB轴承有效宽度（cm）d轴承内径（cm）由轴向压力分布曲线求出 Kb2值：PKb2a（4 3）图6轴承摩擦特性曲线P4式中：Pa前面所求得轴向平均压强（kgf/cm2 ）；P4轴承中间剖面中点的油膜压强（kgf/cm2 ）,比较Kbi与Kb2看其是否相符，是否符合抛物线分

33、布规律。2、轴承摩擦特性曲线的测定测试原理参见图3,轴承摩擦特性理论曲线见图6。将轴承加载至P0 = 4 Kgf/cm2 （即 W= 248kgf）,再将主轴调至1000r/min ,然后转动拉力计表盘，使指针归零，解脱测杆 卡板，把吊钩挂在测力杆的吊环上，待指针稳定后，记录其数值。然后依次将主轴转速 调速到800, 600, 200，80, 40，10，5, 2,记录各转速时的拉力计读数，改变轴承载 荷，使P0 = 2 kgf/cm2取W= 128kgf,重复记录各转速时拉力计的读数。然后列表计算各 转速时的摩擦系数f,轴承特征值入，计算公式如下： 摩擦系数：f F L 2 FL 5 FW(

34、4 4)w d Wd2式中：F 拉力计读数(克);W 轴承载荷（克）;L 测杆之力臂(L= 150mm);d 轴承内径（d= 60mm）轴承特征值：nP(4 5)式中：n 润滑油动力粘度（Pa s），根据所测出口油温，及室温求出平均温度 tm,可 根据教材或图8的粘度一温度曲线，查出相应机械油轴承工作区的运动粘度，然后再转 换成动力粘度。n 主轴转速（min-1）；P 主轴之平均压强（N/mm2或MPa）, P= W/dX B。四、实验机主要参数实验轴承：直径：d=60mm；有效长度：L = 60mm；材料：铜合金 ZQSn6-6-3;表面粗糙度Ra 6.3;自重80N （包括压力表及平衡锤等

35、）;加载范围 0 300N;转速范围 10 1200r/min ;轴承静压油垫受力面积 60cm2;10号润滑油温度曲线及温度一粘度变化曲线如图7、8图 7 进油温度与平均温度关系曲线 图 8 温度与黏度曲线五、实验注意事项1、启动电机时，必须先开动油泵，然后再由低速启动电机，逐渐加大转速，不可把 变速手柄放在高速档（右侧）启动，以免扭曲动力过大。2、为了保证拉力计的精度，只有测轴向摩擦力矩时，才允许解脱测力杆卡板。3、在混合摩擦区工作时间尽量短，以避免轴承磨损4、轴承供油压力必须保持在 1kgf /cm2 左右，以便消除静压对实验数据的影响，同时 保护硅胶进油管不致损坏。5、测出口油时务必注

36、意水银玻璃温度计不可碰撞金属物体。六、实验预习思考题见实验预习报告四。实验五 减速器拆装一、概述减速器是一种普遍通用的机械设备， 其组成包括了传统零件设计 （直齿轮、斜齿轮、 锥齿轮、蜗杆等），支撑件设计（轴、轴承等） ，箱体设计及密封等。机械工程专业的本 科生在学习机械原理、机械设计、机械 CAD 等课程过程中，以减速器为对象进行结构 分析，是培养学生首次独立完成设计与思考任务的良好参照设备。由于学生对齿轮结构、 加工过程、安装形式不熟悉； 对轴的结构、加工过程、 选材、 热处理不熟悉；对箱体结构、铸造（焊接）过程不熟悉；对轴承型号选择、密封形式选 择、联接件选择与安装没有经验。所以让学生亲

37、自动手进行减速器实物拆装很有必要。 通过减速器拆装实验，可以使学生对减速器各个零件有直观认识，进一步了解和掌握各 零部件的结构意义、加工工艺、安装方法。尤其是运动件与运动件之间的安装要求、运 动件与固定件之间的安装要求、轴承的拆装等，通过拆装实验，都可以起到事半功倍的 作用。二、实验目的1、了解齿轮减速器的总体布置特点；2、了解齿轮减速器各零件的用途、结构特点、并进行结构工艺性分析；3、了解齿轮减速器装拆过程，以及为保证技术性能的调整测试方法；4、了解齿轮和轴承的润滑方法；5、了解齿轮减速器各部分尺寸的大致比例关系。三、设备和工具 圆柱齿轮减速器；扳手；钢卷尺或钢板尺；内卡钳；外卡钳；游标卡尺

38、；螺丝刀； 手锤；铜棒；铅丝；涂料；铅笔等。四、实验内容拆装一级直齿圆柱齿轮减速器。五、实验步骤及内容1、减速器拆卸（1）观察减速器的外部结构特点；联接螺栓布置情况；地脚螺栓孔直径和位置尺寸； 研究拆装方法。（ 2）拧下机体连接螺栓和轴承旁螺栓； 拔出定位销；用扳手旋起盖螺钉，然后由两人轻轻取下箱盖，仔细观察箱盖及箱体的内部结构。（3）取下轴承盖和垫片2、结构分析（1）观察主体部件（主、从动齿轮、主、从动轴）的布置情况，分析传动路线。（2）仔细观察轴承部件的结构，分析轴承部件的固定、调整、安装和拆卸及对结构的 要求；绘出轴承结构部件草图。（3）观察铸造箱体的凸台高度；拔模斜度；加强筋的位置与作

39、用；了解箱体结构工艺 性要求。（4）观察各螺栓处搬手空间尺寸；鱼眼坑直径和深度；比较螺钉（栓）直径与螺钉（栓）孔径的大小关系；螺栓防松方式。（5） 观察减数器各种辅助零件的结构形状和安装位置，了解它们的功用。油面指示 器（油标）、放油螺塞、通气器、视孔盖、起盖螺钉、定位销、轴 承盖、轴承调整垫片。3、结构及主要零、部件检测（1） 测量齿轮传动参数及有关尺寸（详见实验报告表1）。（2）测量齿侧隙Cn。在齿面间塞入铅丝，转动齿轮以碾压齿间铅丝，然后测量铅丝 压扁部位的厚度，即相当齿侧隙值。齿侧隙在不同部位的齿间做两次测量，取 其平均值填入实验报告表1。需要的侧隙值见下表。结合形式中心距（mm）50

40、 8080 120120 200200320标准保证侧隙De105130170210表1齿轮传动的侧隙（JB179 60）（单位：艸）（3）测量机体结构尺寸（详见实验报告表 2）。其中：大齿轮顶圆至机座内底面距离, 可以先测出分箱面至机体内底面的高度（机座池深），再减去大齿轮顶圆半径; 大齿轮顶圆到机盖内壁距离，测量方法相同。（4） 测量各种螺栓、螺钉的公称直径和杆部长度（详见实验报告表3）。4、减速器安装（1）将主要的零、部件（主、从动齿轮，主、从动轴）装入箱体，盖上机盖。用定 位销定位，拧紧机体连接螺栓。采用嵌入式轴承盖，应在轴承与端盖间装入适当厚度的调整环来预留轴承轴向 游隙。轴承内径d

41、（mm）轴向游隙厶允许的轴承间距离 （概略值）30最小40最大7014d 30 505010012d 50 808015011d8012012020010d表2圆锥滚子轴承的轴向游隙 （单位：m）六、注意事项1拆装时应该轻拿轻放，避免损坏减速器各零件。2、测量工具不要碰撞其他物品，以保持精度的要求。3、轴系部件不必从轴上拆下。4、减速器在安装前要将有关配合表面擦拭干净，并涂以机油。5、拆装时要注意安全，以防手碰伤。七、思考与讨论见实验报告。八、实验预习与思考题见实验预习报告。机械设计基础实验报告五实验名称减速器拆装日期班级学号姓名审阅、实验名称二、主要操作过程三、减速器型号及简图1型号:2、简

42、图四、测试数据记录1测量齿轮传动数据模数(mm)传动比中心距（mm）齿数（个）齿宽(mm)顶圆直径（mm）齿侧隙（卩讪miaZiZ2bib2d aida2Cn表1测量齿轮传动数据2、测量机体结构尺寸部位壁厚筋厚机体连接凸缘视孔盖厚度宽度长度宽度机座机盖大齿轮顶圆至齿轮端面至机座内底面距离机盖内壁距离机体内壁距离表2测量机体结构尺寸（mm）3、测量螺栓尺寸凸缘螺栓dix L地脚螺栓dfX L表3测量螺栓尺寸（公称直径x长度）（mm）五、绘制一根轴的轴承部件结构草图六、思考与讨论1、轴上零件的安装、调整和固定应该如何考虑？2、轴承的调整如何实现？轴承密封和润滑有哪些方式？其特点如何？3、轴承旁联接

43、螺栓的位置及轴承旁凸台的尺寸应怎样确定？4、一般减速器箱体为什么制成剖分式？5、齿轮啮合过程怎样实现润滑？6你所拆装的减速器在结构、设计等方面还有哪些可以改进之处？7、减速器各种辅助零件的作用（油标，放油螺塞，通气器，视孔盖，起盖螺钉，定位 销，轴承盖）实验五预习报告实验名称减速器拆装日期班级学号姓名审阅实验预习思考题按下列思考题做出实验预习报告，若指定用纸不足可另补。实验课前由负责同学统 一收、交到实验室。1、写出本次实验的目的2、减速器的作用?3、根据已学过的知识说明轴肩有几种，起什么作用？螺栓联接防松的目的是什么？有 哪些防松方式？机械设计基础实验报告四实验名称液体动压轴承日期班级学号姓

44、名审阅一、实验项目、设备名称、型号三、测试数据及数据处理结果1轴承油膜压力径向、轴向分布加载压力P（N/mm2轴转速n(r/min)压力表读数（N/mm2）PiP2P3P4P5P6P7P8表1轴承油膜压力径向、轴向分布数据2、画出实验轴承的油膜径向压力分布图。要求图中画出轴和轴瓦、轴和轴瓦的中心位 置；载荷F的作用方向和位置；hmin位置；偏位角等。可参考教材267页图，但要注 意不同的是：轴瓦为非固定件，轴向间隙油膜不在轴的下方，在上方。3、画出实验轴承的油膜轴向压力分布图实验四预习报告实验名称液体动压轴承日期班级学号姓名审阅实验预习思考题按下列思考题做出实验预习报告，若指定的用纸不足可以另

45、补，实验课前由负责同 学统一收、交到实验室。1、实验轴瓦与主轴的安装、承载方面有何特点？2、实验轴瓦体上接出哪些测压表？它们的功用是什么？3、若承载区某个径向压力表指示为零，说明什么？轴承处于何种摩檫状态?机械设计基础实验报告二实验名称螺栓联接日期班级学号姓名审阅、实验目的、主要操作过程三、实验数据与处理结果汇总表实验台名称、型号头验台编号被测件名称、编号螺栓N0.1套筒N0.2分组项目数据程序语句实 验 记 录百分表读数S格010203040螺栓微应变 1套筒微应变2计算结果工作载何F (N )残余预紧力Fi(N )螺栓总拉力F2 (N )实验总拉力* F2 (N )微 应 变 增 量12相

46、对刚度系数Ce实 验 误 差螺栓总拉力F2%协调变形%四、实验数据处理（写出指定加载的实验计算过程，结果填入前页汇总表。其它的加载计算过程相同，可 直接将计算结果填入表，不必在下计算） 。1、实验计算2、联接的受力一变形线图（按给定的比例尺绘制，注出特征的力和变形符号及具体数值）F五、思考与讨论1预紧连接时，为什么加载手轮1一定要处于“灵活可动”状态?2根据实验“计算结果”的数据，写出实验结论。3、试分析实验误差产生的可能原因。4、写出本次实验的收获、心得和建议。实验三预习报告实验名称螺栓联接日期班级学号姓名审阅实验预习思考题按下列思考题做出实验预习报告，若指定用纸不足可另补，实验课前由负责同

47、学统 一收、交到实验室。1写出本次实验的目的。2、螺栓联接实验台由哪几部分组成？其作用是什么？3、一般而言，旋转手轮9、8和1，使其向左，向右移动，被测的螺栓联接分别处于 什么状态？4、写出实验报告表中“计算结果”栏和“实验误差”栏各计算项目所用的具体公式。机械设计基础实验报告二实验名称回转件的动平衡日期班级学号姓名审阅一、实验目的二、刚性回转件的动平衡原理三、主要操作过程四、实验数据记录1动平衡机型号平衡转速n（r/min）加重半径R（mm ）测点数目N校正面数目M记录2试加重W（克/度）1 #面2#面记录3开车序项目振动量Sij1测点（左）2测点（右）初始1振动量21#面加重32#面加重五

48、、实验结果（计算机输出）1、理论平衡量（克/度）Ui=/注：测点的振动降低率为100%Si0U2 =/2、残余振动量（格/度）Si=/S2=/3、支撑振动降低率（%）1#测点：2#测点：六、思考与讨论1、何谓质径积？写出本次实验所得平衡质径积的数值。2、动平衡实验适用于哪些类型的回转件？试件经过动平衡后是否满足静平衡？为什 么？实验二预习报告实验名称回转件的动平衡日期班级学号姓名审阅实验预习思考题按下列思考题做出实验预习报告，若指定用纸不足可另补，实验课前由负责同学统一收、交到实验室1、任何刚性转子的动平衡，只需在两个校正面上施加平衡量，请简洁说明道理。2、DS-30型动平衡机由哪几部分组成？

49、机械部分和电测部分各自的作用是什么?3、本次实验，电测箱上哪三个钮必须使用？实验机身上哪几个柄钮需操纵？以上柄钮 的作用是什么？何时使用？机械设计基础实验报告实验名称齿轮范成原理日期班级学号姓名审阅、实验目的二、范成法切齿的基本原理三、齿条插刀的原始参数四、在一对齿轮啮合时，用变位齿轮的情况下，为什么小齿轮用正变 位，大齿轮用负变位。五、实验结果1描绘出来的渐开线齿轮齿廓图（标准齿轮齿廓、变位齿轮齿廓，写上班级、学号、 姓名。2、被切齿轮几何尺寸计算和比较表名称标准齿轮几何尺寸计算尺寸比较写出计算公式计算结果正移距 变位齿轮负移距 变位齿轮分度圆直径基圆直径齿顶圆直径齿根圆直径分度圆齿距分度圆

50、齿厚分度圆齿槽宽齿根高齿顶咼齿全高注：尺寸比较栏中，尺寸比标准齿轮大的填入“ + ”号，小的填入“一”号，一样大 小的填入“ 0”号非标准齿轮几何尺寸没讲，不用计算，直观比较。六、思考与讨论1刀具的齿顶高和齿根高为什么都等于（ha* C*） m ？2、用齿轮刀具加工标准齿轮时，刀具和轮抷之间的相对位置和相对运动有何要求？ 为什么？3、通过实验，说明你所观察到的根切现象怎样？是由于什么原因引起的？避免根切 的方法有哪些？机械设计基础课程设计任务书（一）姓 名 班级学号发题日期 完成日期指导教师东北电力大学机械基础教研室一、设计题目：带式输送机的驱动装置哥VHh f、II11-电动机2-普通V带传动3-斜齿圆柱齿轮减速器4-联轴器5-驱动滚筒6-输送带7-托辊8-张紧滚筒原始数据1、输送带有效拉力F （N）5、输送物料2、输送带速度V （m/s）6、载荷情况3、滚筒直径D（ mm）7、每天工作班数4、输送带速允许偏差 5%建议三、设计工作量1、斜齿圆柱齿轮减速器设计装配图1张（0号图纸）2、件工作图1张（3号图纸）1份（约20页）3、设计计算说明书四、设计工作进度工作阶段主要工作内容设计日序备注一一一电动机选择 与运动学计算1、熟悉任务书，阅读指