机械基础实验B(二)

1、 机械性能和工作能力的测试与分析3.1 带传动实验3.1.1 实验目的及实验原理1实验目的（1）测定滑动率和传动效率，绘制滑动曲线及效率曲线（2）测定带传动的滑动功率。（3）观察带传动中的弹性滑动和打滑现象。2实验原理带传动是广泛应用的一种传动，其性能试验为机械设计教学大纲规定的必做的实验之一。带传动是靠带与带轮间的摩擦力来传递运动和动力的。在传递转矩时带在传动过程中紧边与松边所受到的拉力不同，因此，在带与带轮间会产生弹性滑动。这种弹性滑动是不可避免的。当带传动的负载增大到一定程度时，带与带轮间会产生打滑现象。通过本实验可以观察带传动的弹性滑动和打滑现象，形象地了解带传动的弹性滑动与打滑现象与

2、有效拉力的关系，掌握带传动的滑动率及效率的测试方法。（1）带传动的滑动率测定主从动轮直径为，主从动带轮转速、，由于带传动存在弹性滑动，使从动轮圆周速度小于主动轮圆周速度，其速度降低程度用滑动率表示：当时，式中：，主从动带轮基准直径；、主、从动带轮的圆周速度；、主、从动带轮的圆周速度；（2）皮带传动效率的测定式中：、主、从动带轮的功率；、主、从动带轮的转矩；、主、从动带轮的圆周速度；3.1.2 实验设备及工具1DCS-II带传动实验台主要技术参数（1）直流电机功率：2台×50W（2）主动电机调速范围：5002000转¤分（3）额定转矩：T=0.24N.M=2450g.cm（4

3、）实验台尺寸：长×宽×高600×280×300（5）电源：220V交流2实验设备的结构特点（1）机械结构本实验的机械部分，主要由两台直流电机组成，如图3.1所示。其中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机。对原动机，由可控硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压实现无级调速。7654321891011121、从动直流电机 2、从动带轮 3、传动带 4、主动直流电机 5、主动带轮 6、牵引绳 7、滑轮 8、砝码 9、拉簧 10、浮动支座11、固定支座 12、底座图3.1 实验台机械结构对发电机，每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻，使发电机负载逐步增加

4、，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1(主动电机力矩)、T2（从动电机力矩）迫使拉钩作用于拉力传感器，传感器输出的电讯号正比于T1、T2，因而可以作为测定T1、T2的原始讯号。 原动机的机座设计成浮动结构（滚动滑槽），与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成带传动预拉力形成机构，改变砝码大小，即可改变带传动的预拉力F0。 两台电机的转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形槽（图中未表示）中，由此可获得必需的转速信号。（2）电子系统 电子系统的结构框图如图3.2所示。带传动机构主、被动轮转

5、矩传感器主、被动轮转速传感器单片机主、被动轮转矩显示主、被动轮转速显示测试仪接口微机接口MEC-B机械动态参数测试仪CRT显示绘图打印计算机CRT显示绘图打印 图3.2 实验台电子系统框图实验台内的单片机，承担检测、数据处理、信息记忆、自动显示等功能。如外接MEC-B机械动态参数测试仪或计算机，这时测试仪或计算机就可自动显示并能打印输出带传动的滑动曲线eT2及效率曲线hT2有关数据。 （3）操作部分 操作部分主要集中在机台正面的面板上，面板的布置如图3.3所示。从动轮转矩从动轮转速主动轮转矩载荷指示12345678主动轮转速调速电源转速转矩转速转矩保持加载清零送数图3.3 面板布置图在机台背面

6、有微机RS232接口、主动轮转矩I及被动轮转矩II调零旋钮等，其布置情况如图3.4所示。123456图3.4 背面布置图1、主动力矩放大倍数调节 2、接地端子 3、被动力矩调零 4、主动力矩调零5、RS232接口 6、电源插座3.1.3实验内容与要求 1人工记录操作方法（1）不同型号传动带需在不同预拉力F0的条件下进行试验，也可对同一型号传动带，采用不同预拉力，试验不同预拉力对传动性能的影响。为了改变预拉力F0，如图1所示，只需改变砝码8的大小。 （2）接通电源在接通电源前首先将电机调速旋钮逆时针转至“最低速”（0 速）位置，按电源开关接通电源，按 “清零”键，此时主被动电机转速显示为“0”。

7、再将粗调调速旋钮顺时针向“高速”方向旋转，电机由起动，逐渐增速，同时观察实验台面板上主动论转速显示屏上的转速数，其上的数字即为当时的电机转速。当主动电机转速达到预定转速（本实验建议预定转速为12001300转¤分左右）时，停止转速调节。此时，从动电机转速也将稳定的显示在显示屏上。（3）转矩零点及放大倍数调整 在空载状态下调整机台背面（参见图3.4）调零电位器，使被动转矩显示（参图3.3）上的转矩数00.030N.m，主动轮在0.0500.090N.m。待调零稳定后（一般在转动调零电位器后，显示器跳动23次 即可达到稳定值）按加载键一次，最左边的1个加载指示灯亮，待主、被动轮转速及转矩

8、显示稳定后，调节主动轮放大倍数电位器，使主动、轮转矩增量略大于被动轮转矩增量（一般出厂时已调好）。显示稳定后按清零键，再进行调零。如此反复几次，即可完成转矩零点数放大 倍数调整。（4）加载在空载时，记录主、被动轮转矩与转速。按“加载”键一次，第一个加载指示灯亮，调整主动电机转速，（此时，只需细调电位器进行转速调节）使其仍保持在预定工作转速内，待显示基本稳定后记下主、被动轮的转矩及转速值。再按“加载”键一次，二个加载指示灯亮，再调整主动电机转速，（此时，只需细调电位器进行转速调节）使其仍保持在预定工作转速内，待显示稳定后再次记下主、被动轮的转矩及转速。第三次按“加载”键，三个加载指示灯亮，同前次

9、操作，记录下主、被动轮的 转距、转速。 重复上述操作，直至7个加载指示灯亮，记录下八组数据。根据这八组数据便可作出带传动滑动曲线eT2及效率曲线hT2。在记录下各组数据后，应先将电机粗调旋钮逆时针转至“关断”状态，然后将细调电位器逆时针转到底。再按“清零”键。显示灯泡全部熄灭，机构处于空载状态，然后再关闭电源。为便于记录数据，在试验台的面板上还设置了“保持”键，每次加载数据基本稳定后，按“保持”键即可使转矩、转速稳定在当时的显示值不变。按任意键，可脱离“保持”状态。2与MECB机械动态参数测试仪连接如前所述，DSCII型智能带传动试验台，可与MECB机械动态参数测试仪连接，组成试验系统，其操作

10、步骤如下：（1）连接试验台与MECB测试仪使用所配的4根连接线，通过试验台面板上的信号输出接口，将试验台转矩I、II及转速I、II输出信号接入测试仪第1、2、5、6通道（参见MECB机械动态参数测试仪说明书）。使用导线连接试验台后板的接地端子与测试仪后板接地端子（消除干扰）。（2）测试仪参数预置 打开测试仪电源，通过键盘置入:401500402500EXECEXECMONMON其中×××在此表示对试验台的转矩输出电压信号5V时所对应的力矩值（参见测试仪使用说明书）。一般可先置入×××5.00。为使测试仪显示的力矩尽量和试验台显示值接近

11、,可在试验过程中，作进一步调整。 再键入：3433EXECEXECMONMON测试仪处于带传动试验待命状态。测试仪CRT显示曲线eT2、hT2坐标图。（3）设定试验台预拉力F0及接通电源启动电机（同前一节）。（4）试验台转矩零点及放大倍数调整（同前一节）。 （5）加载。当测试仪处于带传动试验待命状态，试验台处于空载状态时，按一下测试仪EXEC键，测试仪1、2通道采样指示灯亮，测试仪对试验台主、被动带轮转矩及转速采样，结束后在CRT显示屏上显示当时的转矩及转速值，LED数码显示33。 按一下试验台“加载”键，载荷指示灯亮，待试验台转矩、转速显示稳定后，再按测试仪EXEC键。结束后，CRT显示试验

12、台加载一点后的转矩、转速值，LED数码管显示33。再按“加载”键一次，加载二点，显示稳定后再按测试仪EXEC键，显示第二次加载的转矩转速值。重复上述操作，直至试验台“加载”7次，7个载荷指示灯亮，再按一下EXEC键，结束后，测试仪CRT屏显示如图5所示带传动试验eT2、hT2 曲线，LED显示33表示试验结束。若要输出试验结果，则按一下测试仪PRINT键，即可将CRT显示屏通过PP40打印机拷贝，并同时输出各试验点参数。如图3.5所示。%（N.m） 图3.5 实验数据与曲线 1936.00 1932.50 0000.08 0000.01 0017.35 0000.20 11699.50 168

13、2.50 0000.38 0000.30 0078.99 0000.99 21616.50 1548.50 0000.67 0000.52 0074.19 0004.20 31528.00 1346.50 0000.85 0000.64 0066.46 0011.90 41562.50 1189.50 0000.87 0000.68 0059.46 0023.87 51558.50 1077.50 0000.86 0000.69 0055.42 0030.87 61546.50 0987.50 0000.88 0000.71 0051.41 0036.15 71546.00 0938.50 0

14、000.84 0000.70 0050.83 0039.32 8 试验台与计算机接口在DSCII型带传动试验台后板上设有KS232串行接口，可通过所附的通讯线直接和计算机相连，组成带传动试验系统，操作步骤为：（1）将随机携带的信号线一端接到实验机构RS232插座，另一端接到计算机串行输出口（1或2均可，但无论连线或拆线时，都应先关闭计算机和试验台机构电源，以免烧坏接口元件）。（2）打开计算机，在DOS状态下，插入随机携带的软盘（或将磁盘文件拷入相应的子目录），运行DCS、EXE文件，屏幕将提示要求输入串行口通道号，根据通信线所接的通道，输入1或2通道，经回车确认后屏幕将出现功能菜单，选择“输入

15、”功能并回车确认，计算机将处于等待信号输入状态。（3）打开试验机构电源，并调整主、被动力矩的零点及放大倍数至合适位置（方法同前）。（4）按下“加载”键，待转速稳定（一般需23个显示周期）后，再按“加载”键，以此往复，直至试验机构面板上的八个指示灯全亮为止，此时，实验机构面板上四组数码管将全部显示“8888”，表明所采数据已全部送至计算机。（5）当试验机构全部显示“8888”时，计算机屏幕将显示所采集的全部八组主、被动轮的转速和转矩。（6）移动功能菜单的光标，选择“曲线”功能，屏幕将显示本次试验的曲线和数据。（7）移动功能菜单的光标至“打印”功能，打印机将打印试验曲线和数据(目前仅适配EPSON

16、LQ1600K打印机) 。（8）实验过程中如需调出本次数据,只需将光标移至“输入”功能,并回车确认,同时,按下实验机构的“送数”键，数据即被送至计算机，可用上述6、7项实验操作进行画图和打印。（9）一次实验结束后如需继续实验，可按下实验机构的“清零”键，同时将计算机屏幕中的“输入”菜单中，重复上述第4-7项即可。（10）实验结束后，将实验台电机转速调到零，关闭实验机构的电源，将计算机屏幕菜单选至“退出”，回车确认后即可退出。退出后应及时关闭计算机。2实验要求（1）熟悉实验台结构，了解仪器使用方法，记录实验条件和原始数据；（2）按预紧力的需要，把砝码加到砝码盘上，张紧带传动；（3）空载启动电机后

17、，逐步加载，每次加载并稳定运转后记录主、从带轮的转速和转矩；（4）观察每次加载后带传动的情况，判断带传动出现打滑现象；（5）计算各种载荷时的滑动率、效率和有效应力。3.1.4 实验预习与结果处理1实验预习内容：（1）预习实验目的和实验原理 （2） 预习实验设备和工具 （3）预习三种实验方法的实验内容和步骤2实验结果处理（实验报告要求）（1）人工记录操作方法表3.1 数据记录及结果分析表张紧力加载次数 N N实测值计算值实测值计算值012345678计算带传动效率，并画出eT2滑动曲线及hT2效率曲线（在坐标纸上绘制）。（2）MECB机械动态参数测试仪控制的实验方法按要求打印机将打印实验曲线和数

18、据并分析结果。（3）计算机控制的实验方法按要求打印机将打印实验曲线和数据并分析结果。3.1.5 思考题为什么从动轮的实测转速会比计算转速略小？打滑与弹性滑动有何区别？它们发生于哪个轮子，发生在什么时候？能否避免？影响效率和滑动率的主要因素是那些？它们在设计皮带中有何用处？设计皮带中一般取=? =? 为什么？3.2 滑动轴承实验3.2.1 实验目的及实验原理1实验目的（1）观察滑动轴承的动压油膜形成过程与现象。（2）通过实验，绘出滑动轴承的特性曲线。（3）了解摩擦系数、转速等数据的测量方法。（4）通过实验数据处理，绘制出滑动轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线。2实验原理滑动轴承用于支承转动零件

19、，是一种在机械中被广泛应用的重要零部件。滑动轴承的工作原理是通过轴颈旋转将润滑油带入轴承摩擦表面，由于油的粘性（粘度）作用，当达到足够高的旋转速度时，油就被带入轴与轴瓦配合面间的楔形间隙内形成流体动压效应，即在承载区内的油层中产生压力。当压力能平衡外载荷时，轴与轴瓦之间形成了稳定的油膜。这时轴的中心对轴瓦中心处于偏心位置，轴与轴瓦之间处于完全液体摩擦润滑状态。因此这种轴承摩擦小，轴承寿命长，具有一定吸振能力。本实验就是让学生直观地了解滑动轴承的动压油膜形成过程与现象，通过绘制出滑动轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线，深刻理解滑动轴承的工作原理。3.2.2 实验设备及工具实验设备可采用及HS-

20、A型滑动轴承实验台，现分别介绍如下：4326781115149101213图3.6 滑动轴承实验台结构1、滑动轴承实验台其结构如图3.6所示：它由底座1，箱体2，轴3，轴瓦4，压力表5，加载砝码6,加载杠杆7、8,测力百分表9，测距杠杆14，测力弹簧片10,控制面板11,型传送带12,直流电机13等组成。实验台有关数据：轴瓦： 材料:ZQAL94 表面粗糙度:1.6 宽度:B75mm轴： 材料:45# 表面粗糙度:0.8 直径:d=60mm电动机： 型号:130SZO2 额定功率:P355W 额定转速:n1500rpmV带传动: 型号:O型 内周长:Ll120mm 根数:Z2 中心距:a350

21、mm 传动比:i3.175润滑油： 牌号:45号机油 粘度:0.34（）加力杠杆比：42.627测矩杠杆力臂长:L160mm测力弹簧片刚度系数K N格（见实验机上标牌，每个实验机均不相同）轴瓦4与测矩杠杆14联成一体，压在轴上，直流电动机13通过V型传动带12驱动轴3旋转。箱体内装有足够的润滑油，轴将润滑油带到轴与轴瓦之间。当轴不转时，轴与轴瓦之间是直接接触的。开始启动时，当轴转速很低，轴与轴瓦之间处于半干摩擦状态，当轴的转速达到足够高时，在轴与轴瓦之间形成动压油膜，将它们完全隔开。 （）当轴旋转时，由于摩擦力矩的作用，在测矩杠杆14与测力弹簧片10的触点处产生作用力Q,其大小可由测力表（百分

22、表）测出： 式中：K弹簧片刚度系数 (N/格) 测力表读数 (格) (1格0.01mm) （3.1） 设轴与轴瓦之间的摩擦力为 F，根据力矩平衡条件，可得： （） 式中： d轴的直径（60mm） L测力杠杆的力臂长(160mm)(轴中心至测距杠触头一端的距离)而作用于轴瓦上的载荷W是由砝码通过加载杠杆系统7、8加上去的，它还包括加载系统和轴瓦的自重，故有： W=iG+G0=42.627G+342(N) 式中：G砝玛6的重力(N) G0轴瓦、压力计等自重力，为342N i加载系统杠杆比，为42.627因此轴与轴瓦之间的摩擦系数f可用下式计算： （3.2）而单位压力q可用下式计算：式中：B轴瓦宽度

23、(mm) （）在轴瓦宽度的中间，沿圆周均布钻有7个直径为1mm的小孔(图3.7)，每个小孔联接一个压力表。当轴的转速达到一定数值，在杠杆系统上加适当的砝码重量，轴与轴瓦间就会形成动压油膜，呈液体摩擦状态。此时，从压力表上就可看到滑动轴承沿圆周各点的径向油膜压力，记录下各压力表上显示的压力值，选定一定比例尺，便可绘制出径向油膜压力分布曲线(图5a)。7-1 图3.7 轴瓦2、HS-A型滑动轴承实验台（1）实验台的传动装置实验台的传动装置如图3.8所示，直流电动机1通过V带传动2驱动轴沿顺时针（面对实验台面板）方向转动，由无级调速器实现轴4的无级调速。本实验台轴的转速范围3500转/分，轴的转速由

24、数码管直接读出。1、直流电机 2、V带传动 3、箱体 4、轴 5、轴瓦 6、压力表7、加载装置 8、弹簧片 9、测力计（百分表）图3.8 实验台传动装置结构图（2）轴与轴瓦间的油膜压力测量装置（如图3.9所示）轴的材料为45号钢，经表面淬火、磨光，由滚动轴承支承在箱体3上，轴的下半部浸泡在润滑油中，本实验台采用的润滑油的牌号为N68（即旧牌号的40号机械油）。轴瓦的材料为铸锡铅青铜，牌号为ZCuSn5Pb5Zn5（即旧牌号和ZQSn6-6-3）。在轴瓦的一个径向平面内沿圆周钻有7个小孔，每个小孔沿圆周相隔20°，每个小孔联接一个压力表，用来测量该径向平面内相应点的油膜压力，由此可绘制

25、出径向油膜压力分布曲线。沿轴瓦的一个轴向剖面装有两个压力表，用来观察有限长滑动轴承沿轴向的油膜压力情况。1、测力杆 2、弹簧挡板 3、测力计 4、平衡锤 5、压力传感器6、压力表（第8块表） 7、滑动轴承 8、机座9、螺旋加载器10、机架 11、压力表 12、主轴图3.9 实验台测量装置结构图（3）加载装置油膜的径向压力分布曲线是在一定的载荷和一定的转速下绘制的。当载荷改变或轴的转速改变时所测出的压力值是不同的，所绘出的压力分布曲线的形状也是不同的。转速的改变方法于前所述。本实验台采用螺旋加载，转动螺旋即可改变载荷的大小，所加载荷之值通过传感器数字显示，直接在实验的操纵板上读出（取中间值）。这

26、种加载方式的主要优点是结构简单、可靠，使用方便，载荷的大小可任意调节。0图3.10 轴承摩擦特性曲线（4）摩擦系数f测量装置径向滑动轴承的摩擦系数f随轴承的特性系数值的改变而改变（油的动力粘度，n轴的转速，q压力，q=：W轴上的载荷，B轴瓦的宽度，d轴的直径，本实验台B=125mm，d=70mm）。 处于边界摩擦状态时，f随的增大而变化很小（由于n值很小，建议用手慢慢转动轴），进入混合摩擦后，的改变引起f的急剧变化，在刚形成液体摩擦时f达到最小值，此后，随的增大油膜厚度亦随之增大，因而f亦有所增大。摩擦系数f之值可通过测量轴承的摩擦力矩而得到。轴转动时，轴对轴瓦产生周向摩擦力F，其摩擦力矩为，

27、它使轴瓦5翻转，其翻转力矩通过固定在弹簧片上的百分表9测出弹簧片的变形量，并经过以下计算就可得到摩擦系数f之值。根据力矩平衡条件得：LQ。其中L为测力杆的长度（本实验台L=120mm），Q为作用在A处的反力，（K为测力计的刚度系数，单位：N格； 为百分表读数，单位：格数）。再设作用在轴上的外载荷为W，则有：f=（5）摩擦状态指示装置指示装置的原理如图3.11所示。当轴不转动时，可看到灯泡很亮；当轴在很低的转速下转动时，轴将润滑油带入轴和轴瓦之间收敛性间隙内，但由于此时的油膜厚很薄，轴与轴瓦之间部分微观不平度的凸峰高峰处仍在接触，故灯忽亮忽暗；当轴的转速达到一定值时，轴与轴瓦之间形成的压力油膜厚

28、度完全遮盖两表面之间微观不平度的凸峰高度，油膜完全将轴与轴瓦隔开，灯泡就不亮了。3.2.3 实验内容与要求1准备工作（l）检查实验台，使各个机件处于完好状态；（2）检查实验台地线是否接好； （3）在箱体油池中注入足够量的经过过滤的45号机油； （4）去掉加载法码6； （5）在弹簧片端部安装百分表，使其触头与底座接触并有一定预压值； （6）为保证图3.11所示电路中轴与轴瓦之间除通过直接接触外，其它部分是绝缘的，轴瓦不得与轴座相接融。 2实验内容（l）观察动压油膜的形成过程与现象 动压油膜形成过程中的现象，我们可通过观察油膜形成过程的电路系统来观察。 电路系统如图3.11所示。1231轴瓦 2轴

29、 3灯泡图3.11 观测油膜形成过程电路图当主轴没有转动时，轴2与轴瓦3是接触的，接通开关K，有较大的电流流过灯泡3，可以看到灯光很亮。当主轴在很低的转速下慢慢转动时，主轴把油带入轴与轴瓦之间，形成部分润滑油膜，由于油为绝缘体，使金属接触面积减小，使电路中的电流减小，因而灯光亮度变暗。当主轴转速再提高时，轴与轴瓦之间形成了很薄的压力油膜，将轴与轴瓦分开，灯泡就不亮了，这时我们就得知动压油膜已经形成。 （2）求出滑动轴承在刚启动时的摩擦力矩与摩擦系数实验时，可以用手缓慢地转动 V型带轮(这时要求不加砝码，载荷只是杠杆系统的自重 G)，或者慢慢启动电动机，当轴刚有转动趋势的时候，读出并记下百分表的

30、最大格数或。为了保证数据记录的准确性，需要重复做三次，将测得的数据记录在表 l中，根据记录的数据，代入(1)，(2)式子，求出启动时的摩擦力矩和摩擦系数，最后求得一个平均值。（3）绘制滑动轴承的特性曲线滑动轴承的特性曲线如图3.10的所示，参数h为油的粘度，它是受压力和温度影响的。但由于本实验进行的时间短，压力也不大(在大气压以下)温度变化也不大，因此把油的粘度近似地看做一个常数。根据查表可得45号机械油在室温（20）时的动力粘度0.34（）。而为转速，是个变量。可实际测得。为平均单位载荷（也称比压）可用下式计算： （）式中： 为载荷；为主轴的直径；为轴瓦宽度；为平均单位载荷。从特性曲线图可以

31、看出，摩擦系数的大小是和转速有关的，主轴刚启动时，轴与轴瓦为半干摩擦，此时摩擦系数是很大的。随着转速的增加，压力油膜使轴与轴瓦的接触面积不断减小，摩擦系数明显下降，当达到临界点后为液体摩擦区，即为滑动轴承的正常工作区域。实验时，我们用改变转速n(即改变)，将各转速下所对应的摩擦力矩和摩擦系数求出，记录在表3.2中(并绘出特性曲线)。（4）绘制轴承径向油膜压力分布曲线启动电机，控制转速在250300转/分，然后加上载荷，观察指示灯泡，看是否形成油膜，当形成压力油膜后，待各压力表的压力值稳定后，由左向右依次记录各压力表的压力值，并记录在表中。根据测出的油膜大小按一定比例绘制油压分布曲线，如图3.1

32、2a所示。具体画法是沿着圆周表面从左向右画出角度分别为30°、50°、70°、90°、110°、130°、150°等分，得出油孔点1、2、3、4、5、6、7位置。通过这些点与圆心4连线。在它们的延长线上，将压力表测出的压力值（比例：0.1Mpa=5mm画出压力向量1-1、2-2、7-7）经1、2、7各点连成平滑曲线，这就是位于轴承中部截面的油膜径向压力分布曲线。为了确定轴承承载量，用求得向量11，2277在载荷方向（即y轴）的投影值，角度与Sin的数值见表3.2所示：表3.2 角度fi及其Sinfi22.54567.5901

33、12.5136157.50.3820.7070.92310.9230.7070.382然后将这些平行y轴的向量移到直径08上，为清楚起见，将直径08平移到图3.12a的下部，如图3.12b，在直径08''上先画出轴承表面上油孔位置的投影点1''、2''、8'' ，然后通过这些点画出上述相应的各点压力在载荷方向上的分量，即1'''、2'''、7'''等点，将各点平滑地连接起来，所形成的曲线即为载荷方向上的压力分布。在直径08''上做一个矩形，采用

34、方格坐标纸，使其面积与曲线所包围的面积相等，那么该矩形的边长即为轴承中部截面上油膜径向平均单位压力。1308(a)123456724567(b)12345678图3.12 径向油压分布曲线轴承处在液体摩擦工作时，其油膜承载量与外载荷相平衡，轴承内油膜的承载量可用下式求出：式中：P轴承内油膜承载能力W为外加载荷为端泄对承载能力影响系数为径向平均单位压力B为轴瓦宽度D为轴瓦内径端泄对轴承压力分布及承载能力影响较大，通过实验，可求得其影响，具体方法如下：由实验测得的每块压力表上的压力，代入下式，可求出在轴瓦中点截面上的径向平均单位压力：端泄对承载能力的影响系数，由下式求得： （4）轴向油膜压力分布曲

35、线油膜压力沿轴向呈抛物线分布，分布曲线由圆周方向第4块表（此表与第8块表在轴向的同一个剖面内）和轴线方向第8块表获得，具体画法是：根据轴承宽度B值按比例画出一条水平线，在此线的12处用第4块表的值，14和34处用第8块表的值按比例分别画出垂直于水平线的压力线，将各压力线的端点连成光滑曲线，此曲线就是所测轴承的轴向油膜压力分布曲线。3实验要求（1）测量轴承与转轴间隙中的油膜在轴线方向的压力分布值，并验证轴向压力分布曲线呈抛物线分布，即轴向油膜最大压力值在轴承宽度的中间位置。（2）测量径向液体动压滑动轴承在不同转速、不同载荷、不同粘度润滑油情况下的摩擦系数f值，可以做出滑动轴承的摩擦特性曲线，进而

36、分析液体动压的形成过程，并找出非液体摩擦到液体摩擦的临界点，以便确定一定载荷、一定粘度润滑油情况下形成液体动压的最低转速，或一定转速、一定粘度润滑油情况下保证液体动压状态的最大载荷。（3）观察液体动压的形成过程。在启动主轴时，一定要慢慢加速。因此此时轴承与主轴之间没有油膜，如果加速太快，容易烧坏轴瓦。为此，该实验台人为地设计了轴承保护电路，当没有油膜时，油膜指示灯亮，在形成油膜后，正常工作时油膜指示灯灭。根据油膜指示灯装置，也可以观察液体动压润滑形式过程和摩擦状态。3.2.4 实验预习与结果处理1实验预习内容：（1）预习实验目的和实验原理 （2）预习实验设备和工具 （3）预习实验步骤2实验结果

37、处理（1）原始记录轴承直径： d= mm；轴承宽度： B= mm；润滑油动力粘度： 润滑油工作温度： t= （2）滑动轴承刚启动时的摩擦力矩与摩擦系数表3.3 启动状态下摩擦力矩及摩擦系数的测试记录百分表读数载荷启动摩擦力矩摩擦系数格数123启动时的摩擦力矩平均值： 摩擦系数平均值：（3）滑动轴承的与特性曲线表3.4 非液体摩擦与液体摩擦状态下的转数与百分表读数记录总载荷 F= kgf转速n百分表读数摩擦力矩摩擦系数fn/q格1/6012345678绘制特性曲线图（参考图3.12）（4）绘制轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线表3.5 油压记录油压表位置1234567径向压力Mpa向轴投影压力

38、值径向单位面积上的平均压力= 端泄对承载量的影响系数绘制油膜径向压力分布曲线于承载量曲线 3.2.5 思考题1当轴转速增加或载荷增大时，油膜压力分布曲线的变化如何？ 2 曲线说明什么？试解释当增加时，为什么在非液体摩擦区会随之下降，而在液体摩擦区会随之增大？3试提出一种试验液体动压轴承的加载装置和摩擦系数测量装置的新方案。12.3 轴系结构设计实验12.3.1 实验目的及实验原理1实验目的（1）熟悉并掌握轴及轴上零件的结构形状及功用，工艺要求和装配关系；（2）熟悉并掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；（3）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；（4）掌握轴承组合设计的基本方法

39、和综合创新轴系结构设计方案。2实验原理轴是组成机器的主要零件之一，一切作回转运动的传动零件（例如齿轮、蜗轮等），都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位以及制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形式和尺寸。轴的结构设计不合理，会影响轴的工作能力和轴上零件的工作可靠性，还会增加轴的制造成本和轴上零件装配的困难等。12.3.2 实验设备及工具1组合式轴系结构设计分析实验箱内有8类56种164件轴系零部件，可组合出十余种轴系机构方案（如下图所示）。图12.16 轴系零件照片实验箱提供减速器圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件（见表12

40、.3）。表12.3 实验箱零件明细清单序号类别零件名称件数序号类别零件名称件数1齿轮类小直齿轮131支座类蜗杆用套环12小斜齿轮132直齿轮轴用支座（油用）23大直齿轮133直齿轮轴用支座（脂用）24大斜齿轮134锥齿轮轴用支座15小锥齿轮135蜗杆轴用支座16轴类大直齿轮用轴136轴承轴承620627小直齿轮用轴137轴承7206AC28大锥齿轮用轴138轴承3020629小锥齿轮用轴139轴承N206210固游式用蜗杆140键8×35411两端固定用蜗杆141键6×20412联轴器联轴器A142圆螺母M30×1.5213联轴器B143圆螺母止动圈30214轴承

41、端盖类凸缘式闷盖（脂用）144联接件及其他骨架油封30×45×10215凸缘式透盖（脂用）145无骨架油封30×55×12116大凸缘式闷盖146无骨架油封压盖117凸缘式闷盖（油用）147轴用弹性卡环30218凸缘式透盖（油用）148羊毛毡圈30219大凸缘式透盖149M8×15420嵌入式闷盖150M8×25621嵌入式透盖151M6×25 11022凸缘式透盖（迷宫）152M6×35423迷宫式轴承153M4×10424轴套甩油环1546垫圈1025挡油环1554垫圈426轴套类套筒156组装底座2

42、27调整环157工具双头扳手12×14128调整垫片158双头扳手10×12129轴端压板159挡圈钳130锥齿轮轴用套环1603寸起子1（1）模块化轴段（可组装成不同结构的阶梯轴）；（2）轴上零件：齿轮、蜗轮、带轮、联轴器、轴承、轴承端盖、套环、套筒、圆螺母、轴端挡板、止动垫圈、轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈等。2测量及绘图工具：300mm钢板尺，游标卡尺，内外卡钳，铅笔，三角板等。12.3.3 实验内容与要求1实验内容指导教师根据下表选择性安排每组的实验内容（实验题号）表12.4 实验方案介绍实验题号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

43、重中5小斜齿轮轻低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11蜗杆轻低发热量小12重中发热量大2实验要求（1）构思轴系结构方案（a）根据齿轮受力特点选择滚动轴承型号；（b）确定轴承组合的轴向固定方式（两端固定或一端固定另一端游动，正装或反装）；（c）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承的润滑方式（脂润滑、油润滑）及甩油、挡油措施；（d）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式），并考虑透盖处的密封方式（毡圈、皮碗油封、油沟）；（e）确定轴上零件的定位和固定、轴承间隙及轴系位置的调整方法等问题；（f）绘制轴系结构方案示意图。（2）组装轴系部件根据轴系结构方案，从实验箱中选取合

44、适零件并组装成轴系部件，检查所设计组装的轴系结构是否正确。（3）绘制轴系结构草图（4）测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。（5）将所有零件放入实验箱内的规定位置，交还所借工具。（6）根据结构草图及测量数据，在3号图纸上用1：1比例绘制轴系结构装配图，要求装配关系表达正确，注明必要尺寸（如支承跨距，主要配合尺寸及配合标注、齿轮顶圆直径与宽度等），填写标题栏和明细表。12.3.4 实验预习与结果处理1实验预习：（1）复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法（参看教材有关章节）；（2）明确实验内容，理解设计要求；（3）绘制轴承结构装配图时应注意哪些问题。2实验结果处理（实验报告要求）

45、（1）实验题号、已知条件及绘制轴系结构方案示意图；每组学生根据实验题号的要求，进行轴系结构设计，解决轴系类型选择，轴上零件定位、固定，轴承的安装与调节、润滑及密封等问题。（2）绘制轴承结构装配图；（3）轴系结构设计说明（如轴承型号选择、轴承的组合设计安装及调整、轴上零件的定位与固定、端盖选择、润滑与密封方法等）。12.3.5 思考题1轴上各键槽是否在同一条母线上？2轴上各零件（如齿轮、轴承等）能否装到指定位置？3轴上零件的轴向、周向固定是否可靠？4轴承能否拆下？5轴承游隙是否需要调整，如何调整？6轴系位置是否需要调整，如何调整？7轴系能否实现工作的回转运动，运动是否灵活？8轴系沿轴线方向位置是

46、否固定，若未固定，原因是什么？8.4 减速器拆装实验8.4.1 实验目的1了解减速器的总体结构及其各种零件的结构与用途，并熟悉装配和拆卸方法。2了解传动系统的基本结构，通过轴上零件的拆装，进一步熟悉并掌握阶梯轴设计的一般原则。3了解传动系统中各种轴承部件的组合设计的特点及其调整方法。4了解减速器拆装的顺序及零部件装配时的调整方法、零件的润滑方法。5培养分析、判断和正确设计减速器的能力。8.4.2 实验设备及工具1实验设备：一级圆柱齿轮减速器（如图8.4），二级展开式圆柱齿轮减速器（如图8.5），同轴式二级圆柱齿轮减速器（如图8.6），圆锥圆柱齿轮减速器（如图8.7），蜗杆减速器（如图8.8）等

47、模型和实物。模型供拆装和分析结构用，实物供测量齿测间隙、接触斑点和轴承间隙用。每个学生可选一种减速器作拆装实验。图8.4 一级圆柱齿轮减速器 图8.5 二级展开式圆柱齿轮减速器 图8.6 同轴式二级圆柱齿轮减速器 图8.7 圆锥圆柱齿轮减速器 图8.8 一级蜗杆减速器 图8.9 分流式二级圆柱齿轮减速器2工具（1）游标卡尺；（2）钢板尺；（3）活动扳手和呆扳手；（4）十字改锥和一字改锥；（5）内外卡钳，百分表及表架，铅丝，涂料（研磨粉）等。8.4.3 实验内容与实验要求1开盖前先观察减速器外部形状，判断传动方式、级数、输入输出轴，观察外部零件（如联接螺栓、通气器、定位销、起盖螺钉、油标、放油螺

48、塞等）的类型、布置，了解其作用。2拧下箱盖与底座联接螺栓及端盖螺钉，拔除定位销，取下轴承端盖及调整垫片，借助起盖螺钉打开减速器箱盖并完成以下工作：（1）观察传动系统及其各零件的基本结构；（2）分析轴的结构特点，轴上零件在轴上的定位方式及其与轴的配合方式；（3）观察并分析齿轮副（蜗轮副）的润滑方式；（4）观察并检查齿侧间隙、轴向间隙、齿面接触状态，分析如何调整齿轮（蜗轮）的啮合状态； （5）观察轴承组合结构；（6）观察箱体分型面的结构与特点，观察并分析油沟的种类及作用；（7）绘出传动系统的传动示意图；（8）分析轴系零件的合理拆装顺序，进行传动系统的拆（装）。3目测与测量各种螺栓直径及箱体有关尺寸（尺寸内容如表8.8所示），并将测量结果填入表中。4边拆卸边观察，