机电专业《机械设计基础》实验指导书

1、目 录实验一 减速器拆装实验.2实验二 机械零件拆装实验.6实验三 轴系结构设计实验11实验四 渐开线齿轮参数的测定20实验一 减速器拆装实验学时：2学时一、概述由于减速器在机械和建筑等行业中应用比较广泛，所以对于机械专业的学生有必要了解减速器的用途、类型及结构等方面。减速器是由封闭在箱体内的齿轮传动或蜗轮蜗杆等传动零件所组成的独立部件，常安装在原动机和工作机之间，用以降低输入轴的转速并相应地增加输出轴的转矩。其基本结构由箱体、轴系零件和附件三部分组成。学生通过减速器的拆装实验可以进一步了解和掌握各零部件结构布置、加工工艺、密封方式、安装方法等内容。二、实验目的（1）速器的结构，各零件的名称、

2、形状、用途及相互装配关系；（2）观察齿轮和轴承的轴向及周向固定方式和安装顺序；（3）了解减速器各附件的名称、结构、安置位置及作用；（4）掌握高、低速齿轮侧向间隙的测量方法及轴向间隙的调整和测量方法。三、减速器的类型与布置方式（1）减速器根据不同的用途可分为以下三种类型：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器，如图1-1a、b、c所示。1-1 减速器的类型在圆柱齿轮减速器中，按齿轮传动级数可分为单级、两级和多级。蜗轮蜗杆减速器又可分为蜗杆上置式和蜗杆下置式。（2）两级或两级以上减速器的传动布置形式有展开式、分流式、同轴式三种形式，如图1-2a、b、c所示。展开式用于载荷平稳的场合，分流式

3、用于变载荷的场合，同轴式用于原动机与工作机同轴的特殊的工作场合。图1-2 减速器传动布置形式四、减速器的箱体结构与附件减速器的箱体结构与附件如图1-3所示。1箱体结构减速器的箱体用来支撑和固定轴系零件，可分为箱盖与箱座两部分，剖分面通过齿轮轴线平面。一般先将箱盖与箱座的剖分面加工平整，合上后用定位销定位将螺栓联接，对支承同一轴的轴承孔应一次镗出。箱体应有足够的强度和刚度,除适当的壁厚外，还要在轴承座孔处设加强筋以增加支撑的刚度。为保证轴承孔的联接刚度，轴承座安装螺栓处做出凸台。2附件要了解减速器上的附件及其布置和功用。如：视孔盖、通气器、吊环螺钉、箱钩、油标尺、排油塞、起盖螺钉等。1、螺钉 2

4、、通气器 3、视孔盖4、箱盖 5、吊耳 6、吊钩7、箱座 8、油标尺 9、油塞10、油沟 11、定位销图9-3 单级圆柱齿轮减速器结构图五、减速器润滑与密封（1）减速器中齿轮与轴承的润滑，一般采用油池润滑（飞溅润滑）。（2）减速器中的密封方式，可根据不同的工作条件和使用要求进行选择。轴伸出端的密封常用的有毡圈密封（图1-4a、b）和密封圈密封（图1-5）。 图1-4 毡圈密封 图1-5 密封圈密封轴承靠箱体内侧的密封常用的有挡油环和封油环，其中，挡油环适用于油润滑轴承，如图1-6；封油环适用于脂润滑轴承如图1-7。图1-6 挡油环结构 图1-7 封油环结构箱体结合面的密封通常于装配时在箱体结合

5、面上涂密封胶或玻璃胶。六、实验设备与工具（1）各种类型的减速器；（2）游标卡尺、百分表及表架；（3）活动扳手、手锤、铅丝、轴承拆卸器。七、实验步骤（1）通过观察减速器的外形，了解其名称、类型、总减速比；（2）取下减速器箱体两端的定位销，卸下上下箱体所有联接螺栓，将上箱体取下；（3）观察轴承类型及轴承和齿轮布置方式，了解轴上各零件的周向和轴向固定方式；（4）了解轴承轴向间隙的测定与调整方法。先固定好百分表，用手推动轴至一端，然后再将轴推至另一端，百分表所指示出的量值差即是轴向间隙的大小；（5）测量高、低级齿轮的侧隙。将一段铅丝插入齿轮间，转动齿轮碾压铅丝，铅丝变形后的厚度即是齿轮副侧隙的大小，用

6、游标卡尺测量其值；（6）数出齿轮的齿数并计算分级传动比，绘制机构传动示意图；（7）取出轴系部件，拆下各零件并分析各零件的结构及作用；（8）任选一轴系，测量轴上零件，画出轴系结构图，并标注所测得的尺寸；（9）按拆卸的反向顺序装配好减速器。八、思考题（1）本减速器的润滑及密封是怎样考虑的？箱体结合面是用什么方法密封的？（2）测得的轴承轴向间隙如不符合技术要求时，应如何进行调整？（3）减速器箱体上有哪些附件？各起什么作用？（4）本减速器从设计角度看有哪些不合理之处？实验二 机械零件参观实验学时：2学时一、实验目的通过参观使学生初步了解通用机械零件或部件的类型、结构和功用的一般常识，为学习机械技术应用

7、建立感性知识，为在本门课程中理论联系实际打下基础。二、实验内容在教师指导下认真观察每台示教板上所展示的全部内容，陈列柜示教板共有十三个部分，其主要内容如下：第一部份 螺纹连接和螺旋传动1.各种连接用螺母：如方螺母，六角螺母、六角扁螺母、盖形螺母、蝶形螺母、六角圈锁紧螺母及其它特殊用途的螺母。2.垫圈：普通垫圈、弹性垫圈、外齿弹性垫圈、圆螺母止退垫圈、槽钢用方斜垫圈、外舌止动垫圈等。3.挡圈：螺钉紧固轴端挡圈、螺钉锁紧轴用弹性挡圈、孔用弹性挡圈、钢丝挡圈等。4.螺纹：按牙形分有梯形螺纹、矩形螺纹、锯齿形螺纹、普通三角形螺纹、滚珠螺纹、圆锥螺纹等。按旋向分有右旋螺纹和左旋螺纹。按同一公称直径尺寸其

8、螺距不同又分粗牙和细牙。按螺纹线数分有单头螺纹和多头螺纹。5.螺纹连接件：螺栓、螺柱、螺钉。其中螺栓有六角头螺栓，小六角头螺杆带孔螺栓，小六角头铰制孔用螺栓，内六角头螺栓，地脚螺栓等。螺柱有等长双头螺柱、双头螺柱（A型、B型）、焊接单头螺柱（A型）等。螺钉有沉头螺钉、圆柱头内六角头螺钉、十字槽平头螺钉、圆头螺钉、十字槽沉头螺钉、锥端紧定螺钉、平端紧定螺钉、圆柱端紧定螺钉、内六角平端紧定螺钉、吊环螺钉等。6.螺纹连接形式：有螺栓连接，螺钉连接及双头螺柱连接。7.螺纹连接的防松形式有靠摩擦力防松，用双螺母、弹性垫圈等；靠机械方法防松有带槽螺母和开口销、止动垫圈、圆螺母和止退垫圈、串连金属丝等。8.

9、对于承受横向力或轴向力不同的螺纹连接，为了加强承载能力，示教板上有五种横向力的减载结构设计，三种减少附加弯矩的措施及四种提高连接强度的措施。第二部分 键、花键、无键连接和销连接1.键的类型及连接形式：一般键连接有普通平键（A型、B型、C型三种），导向平键（A型、B型），滑键，半圆键，楔键和切向键等。花键连接形式有矩形花键、渐开线花键和三角形花键，其定心形式有侧面定心、外径定心和内径定心三种。2.销连接：由于工作场合不同，共展出八种各具特点的销。常见的有圆锥销、圆柱销、槽销、弹性圆柱销等。3.无键连接：其成形曲线有摆线和等轴曲线等。4.弹性环连键。第三部分 铆接、焊接、粘接和过盈连接1.铆接：以

10、铆钉为主要连接件，铆钉按其头部形状分半圆头铆钉、平锥头铆钉、半沉头铆钉、锥体杆铆钉、锥头带根铆钉和沉头铆钉。2.焊接：基本型式分对接焊缝（其中有无坡口双面焊缝、U型、V型、X型和K型等型式）、搭接接头焊缝（有角焊缝、切口焊缝、塞形焊缝等）、正交接头焊缝（有双面V型、V型角）等。3.粘接：有板接、管接、角接触等不同结构。4.过盈配合：如齿轮轮缘与辐板连接，滚动轴承内圈与轴的间连接等。第四部分 带传动1.传动带的类型：平带、普通带、活络三角带、多楔带、同步带、齿状带等。2.平带和普通V带传动能力比较：由平带及普通带工作时的受力分析得出在同样张紧力的作用下普通V带带轮工作面所产生的摩擦力大于平带带轮

11、工作面所产生的摩擦力，故在同样条件下，普通带能传递较大的功率。3.普通带型号选择：按小带轮转速n1和计算功率Pc选择。4.普通V带轮结构：实体式、腹板式、孔板式和轮辐式等。5.带传动的张紧：可用调节中心距或采用张紧轮等方法张紧。第五部分 链传动展出了链传动的类型、链轮结构、链传动的张紧及极限功率曲线和许用功率曲线。第六部分 齿轮传动1.齿轮的主要失效形式。2.各种齿轮轮齿及蜗杆受力分析。3.齿轮及蜗杆结构形式及传动类型。第七部分 轴系零部件1.轴的类型：阶梯直轴（实心轴和空心轴）、曲轴、钢丝软轴。2.轴上零件的轴向固定：轴肩、轴环、套筒、圆螺母、螺钉锁紧等方式。3.轴上零件的周向固定：普通平键

12、、花键、销或过盈配合等。4.考虑轴上零件便于装拆、定位、固定和轴加工的良好工艺性，轴的结构设计可参看示教板上的实物展示。第八部分 滑动轴承1.轴瓦类型及结构，油孔和油槽形式，轴瓦内表面由轴承合金浇铸的结构。其中：剖分式轴瓦、扇式轴瓦、椭园轴承轴瓦均陈列在示教板上，可仔细观察。2.轴承的结构：向心轴承：对开式、整体式；推力轴承：空心推力轴承和实心推力轴承。3.液体静压轴承：示教板展示的是恒压供油静压轴承，其中有轴向回油槽的轴承。第九部分 滚动轴承1.滚动体型式。2.常用滚动轴承类型及代号。3.轴承压入工具及拆卸工具。4.典型滚动轴承组合设计。5.轴承的润滑和密封： 润滑装置：有压配式压注油杯、直

13、通式压注油杯、接头式压注油杯、针阀式注油油杯、自动关闭式铰链油杯，旋盖式油杯， 密封形式：油沟式间隙密封、毡圈密封、皮碗密封、迷宫密封等。第十部份 减速器第十一部分 联轴器1.固定式刚性联轴器：销联接套筒联轴器、键连接套筒联轴器、刚性凸缘联轴器。2.可移式联轴器：十字滑块联轴器、挠性爪型联轴器、齿轮联轴器、万向联轴器、滚子链联轴器、轮胎联轴器、弹性联轴器、单剪销安全联轴器、柱销联轴器。第十二部分 离合器离合器的类型：牙嵌离合器、电磁摩擦离合器、圆锥式摩擦离合器、单圆盘式摩擦离合器、齿轮离合器、滚柱定向离合器、离心式离合器、多圆盘式摩擦离合器。第十三部分 弹簧1.拉伸弹簧的类型：圆钩环、半圆钩环

14、、偏心钩环、可调式、两端具有可转钩环、长臂半圆钩环、长臂小圆钩环等弹簧。2.压端弹簧的类型：两端面圈并紧磨平弹簧、两端面圈并紧不磨平弹簧。3.扭簧的类型：外臂扭转弹簧、中心臂扭转弹簧、双扭簧。4.蜗卷弹簧。5.对合式碟式弹簧6.单板弹簧，多板弹簧等。三、实验设备机械零件陈列柜一套四、思考题1.常用螺纹按牙形分为哪几种？各有何特点？主要用途怎样？2.平键和楔键在结构和使用上有何区别？为何平键应用最广？3.在张紧力相同的情况下，为什么普通带传动比平带传动的承载能力强？4.链传动常用的传动链有哪些？链传动中套筒滚子链有哪些失效形式？许用功率曲线在什么条件下得出的？5.什么叫内啮合齿轮传动？什么叫外啮

15、合齿轮传动？6.轴上零件的轴向固定和周向固定有哪些方法？它们各有什么特点？7.滑动轴承的典型结构一般是由哪几部份组成？各部分起什么作用？8.常用滚动轴承有哪些类型？双列向心球面球轴承为什么能自动调心？9.滚动轴承的密封形式有哪些？各用在什么场合？10.常用联轴器有哪些？各有何特点？实验三 轴系结构设计实验学时：2学时一、实验目的（1）熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、轴承组合设计的基本方法。（2）了解轴的加工工艺和轴上零件的装配工艺。二、实验设备1组合式轴系结构设计分析实验箱实验箱提供能进行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。2测量及绘图工具300钢板

16、尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等（自备）。三、实验内容与要求1指导老师根据表3-1选择性安排每组的实验内容（实验题号）表3-1 实验内容实验题号 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重中5小斜齿轮轻中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进行轴的结构设计与滚动轴承装置的组合设计 每组学生根据实验题号（如：1、3、5、8等）的要求，进行轴系结构设计，解决轴承类型选择、轴上零件的固定和拆装、轴承间隙的调整、润滑与密封等问题。3绘制轴承装置结构装配图。4每人编写实验报告一份

17、。四、实验步骤（1）明确实验内容，理解设计要求；（2）复习有关轴承装置设计的内容与方法（参看教材有关章节）；（3）构思轴系结构方案根据齿轮类型选择滚动轴承型号；确定支承轴向固定方式（两端固定：一端固定、一端游动）；根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油润滑）；选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、皮碗、油沟）；考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题；绘制轴系结构方案示意图。4组装轴系部件根据轴系结构方案，从实验箱中选取合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。5绘制轴承装置结构草图。6测量零件结构尺寸（箱体零件不用测量），并作好记

18、录。7将所有零件放入实验箱内的规定位置，交还所借工具。8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、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸），填写标题栏和明细表。9写出实验报告。实验箱内零件明细表序号类别零件代号零件名称件数序号类别零件代号零件名称件数1234齿轮类ZJ-01-01直齿轮121 -04-06透 盖1 -01-02斜齿轮122 -04-07透 盖1 -01-03锥齿轮123支座ZJ-05-01支 座2 -01-04蜗 杆124 -05-02套 杯1567轴类ZJ-02-01轴125套杯类 -05-03套 杯1 -02-

19、02锥齿轮轴126 -05-04套 杯1 -02-03轴：27 -05-05套 杯189101112131415套筒类ZJ-03-01挡油环228轴轴承2052 -03-02轴 套129承轴承72052 -03-03轴 套130联接件类4 -03-04轴 套131GB31-76螺栓M8×181 -03-05调整环232螺栓M8×304 -03-06隔 套133GB810-76小圆螺母N181 -03-07定位套134GB97-761 -03-08隔 套13511617181920端盖类ZJ-04-01闷 盖136GB1096-79键8×7×321 -04

20、-02透 盖137GB1096-79键8×7×201 -04-03闷 盖138GB1096-79键6×5×131 -04-04透 盖139FJ145-79密封毡圈3 -04-05闷 盖140调整垫片2三回答问题1轴上各键槽是否在同一条母线上？2轴上零件的（如：齿轮、轴承）轴向、周向固定方式如何？3轴系位置是否需要调整，如何调整？4该轴系是如何考虑密封方式的？5心得与建议轴系结构设计实验参考图如图3-1、3-2、3-3、3-4、3-5。图2-1方案1图2-2 方案2图2-3 方案3图2-4 方案4图2-5 方案5实验四 渐开线齿轮参数的测定学时：2学时一、实验目的 （1） 运用所学过的齿轮基本知识，掌握测定齿轮基本参数的方法。 （2） 进一步巩固齿轮基本尺寸的计算方法，明确参数之间的相互关系和渐开线的有关性质。 二、实验用具 （1） 待测齿轮：2 个。 （2）量具：游标卡尺、公法线长度千分尺。 三、实验步骤 1.齿数