机械设计实验

1、实验二 带传动实验实验学时：2实验类型：验证性实验要求：必开一、实验台目的：1、掌握测定皮带传动滑差率和效率及绘制实测曲线。2、学生可利用计算机在软件界面说明文件的指导下，独立自主地进行实验，培养学生的实际动手能力。二、实验内容：1、皮带传动滑动曲线和效率曲线的测量绘制：该实验装置采用压力传感器和A/D卡采集主动带轮和从动带轮的驱动力矩力和阻力矩力，采用光电传感器和A/D板采集主、从动带轮的转速。最后输入计算机进行处理分析，作出实测滑动曲线和效率曲线。使学生了解带传动的弹性滑动和打滑对传动效率的影响。2、皮带传动运动弹性滑动和打滑现象动画模拟：该实验装置配置的计算机多媒体软件，在输入实测主、从

2、动带轮的转速后，通过数模计算作出带传动运动模拟，可清楚观察带传动的弹性滑动和打滑现象动画图象。三、实验设备1、实验台简介：图1 皮带传动实验台主要结构图1、电机移动底板 2、砝码和砝码架 3、力传感器 4、转矩力测杆 5、主动电动机6、平皮带 7、光电测速装置 8、发电机 9、灯泡组 10、机座机壳 11、操纵面板（1）主要结构及工作原理该实验传动系统，由皮带6和一个装有主动带轮的直流伺服电动机组件，另一个装有从动带轮的直流伺服发电机组件构成。（2）、主动轮电机5为特制两端带滚动轴承座的直流伺服电机，滚动轴承座固定在一个滑动的底板1上，电机外壳（定子）未固定可相对其两端滚动轴承座转动。滑动的底

3、板能相对机座10在水平方向滑动。（3）、砝码架和砝码2与滑动底板通过绳和滑轮相连，用于张紧皮带；加上或减少法码，即可增加或减少皮带初拉力。从动轮电机8也为特制两端带滚动轴承座的直流伺服发电机，电机外壳（定子）未固定可相对其两端滚动轴承座转动，轴承座固定在机座机壳上。（4）、发电机和灯泡9，以及实验台内的电子加载电路组成实验台加载系统，该加载系统可通过计算机软件主界面的加载按钮控制，也可用面板上触摸按钮（加载按钮和卸载按钮）进行手动控制和显示。（5）、可转动两电机的外壳上装有测力杆4，把电机外壳转动时产生的转矩力传递给传感器。主、从动皮带轮扭矩力可直接在面板各自的数码管上读取，并传到计算机中进行

4、处理分析。（6）、两电机后端装有光电测速装置和测速转盘7，测速方式为红外线光电测速；主、从动皮带轮转速可直接在面板各自的数码管上读取，并传到计算机中进行处理分析。（7）、直流电动机的调速电源，采用先进的脉冲宽度调制的调速电源； 2、主要技术参数直流电机功率为 355W主电机调速范围 501500rpm皮带初拉力值为 23.5kg.f杠杆测力臂长度 L1=L2=120mm（L1L2电动机、发电机中心至传感器中心的距离）皮带轮直径 D1=D2=120mm压力传感器 精度为1% 测量范围为050N测速范围： 50转/分1500转/分灯泡额定功率：共320W（8个40W）3、电气装置工作原理该仪器电气

5、测量控制由三个部分组成：（1）、电机调速部分：该部分采用专用的由脉宽调制（PWM）原理设计的直流电机调速电源，调节面板上的调速旋钮对电动机进行调速。 （2）、仪器控制直流电源及传感器放大电路部分：该电路板由直流电源及传感器放大电路组成，直流电源主要向显示控制板和4组传感器放大电路供电,和将4个传感器的测量信号放大到规定幅度供显示控制板采样测量。（3）、显示测量控制部分：该部分由单片机、A/D转换、加载控制电路和RS-232接口组成。A/D转换控制电路负责转速测量和4路传感器信号采样，采集的各参数除送面板进行显示外。经由RS-232接口送上位机（电脑）进行数据分柝处理。加载控制电路主要用于计算机

6、对负荷灯泡组加载，也可通过面板上的触摸按钮对灯泡组进行手工加载和卸载。实验台可脱机(电脑)，用手工对各采集的实验数据进行记录处理。四、实验步骤：1、打开计算机，单击“皮带传动”图标，进入皮带传动的封面。单击左键，进入皮带传动实验说明界面。2、 皮带传动实验说明界面下方单击“实验”键，进入皮带传动实验分析界面。3、启动实验台的电动机，待皮带传动运转平稳后，可进行皮带传动实验。在实验台的操作面板上开动总电源，均匀按动调速按钮，同时按动加载按钮置零，待皮带转速平稳后，在皮带传动实验界面上单击“稳定测试”，对带传动的主动轮、从动轮的转速，以及主动轮、从动轮的转矩，进行第一个工况的数据采集和处理，并在皮

7、带传动实验界面的虚拟仪表上显示。4、在实验台的操作面板上按动加载按钮12次，待皮带转速平稳后，在皮带传动实验界面上再次单击“稳定测试”，进行第二个工况的数据采集和处理。如此类推，直至皮带打滑，结束测试。5、在皮带传动实验界面上单击“实测曲线”，在皮带传动实验界面上作出带传动的实测滑差效率曲线图。6、若实验结果不够理想，在皮带传动实实验界面上单击“重做实验”，即可从第3步开始重做一次实验。7、在皮带传动实验分析界面下方单击“运动模拟”键，观察皮带传动的运动和弹性滑动及打滑现象。8、如果要打印皮带传动滑动曲线和效率曲线。在该界面下方单击“打印”键，打印机自动打印出皮带传动滑动曲线和效率曲线。9、如

8、果实验结束，单击“退出”，返回Windows界面。五、实验操作注意事项：1、启动电源开关前，需将面板上的调速旋钮逆时针旋到底（转速最低位置）。以避免电机高速运动带来的冲击损坏传感器。在法码架上加上一定的法码使皮带张紧，以确保实验安全。2、实验台的R232连接线与计算机接口，不允许带电插拔。以免损坏电电脑。3、做实验测试前，先开机将皮带转速调至1000转/分以上，运转10分钟以上。使实验台皮带预热性能稳定。4、在实验中采集数据时，一定要等数据采集窗口的数据稳定后再进行采集 ，每采集一次，时间间隔5-10秒钟。5、当皮带加载至打滑时， 运转时间不能过长，防止损坏皮带。6、在皮带万一飞出的情况下，一

9、般可将皮带调头，再装上进行实验。在皮带调头，实验仍不能进行的情况下，则需将电机支座固定螺钉松动，适当调整两个带轮的轴线的平行后，再拧紧螺钉。再做实验。六、实验报告1、数据记录功率（N）滑差率（）效率（）2、作出N-、N-曲线图。3、结果分析。实验七 轴系结构分析与设计实验实验学时：2实验类型：验证性实验要求：必开一、实验目的1、了解并掌握轴、轴承和轴上零件的结构与功用，工艺要求，装配关系；2、了解轴与轴承及轴上零件的定位、固定及调整方式等，以建立轴系结构的感性认识并巩固轴系结构设计理论知识。二、实验要求1.根据所给图，分析一种典型轴系的结构包括轴及轴上零件的各部形状及功用，轴承类型、安装、固定

10、和调整方式，润滑及密封装置类型和结构特点。按照图纸，将零件以及标准件选配齐全，进行组装。2.利用已有的实验零件，进行创意组合设计。三、实验设备与原理实验设备采用“创意组合式轴系结构设计实验箱”。该套轴系结构设计实验箱比较完整地概括了轴系部分教学与教材的内容，基本零件中共有40种168个零件。 提供装配方案最多可达到31种。具有内容系统方案多样的特点，同时还可利用两块底板处于不同的位置(同一平面或垂直平面)，实现创意组合及相互传动。学生可以按照给出的设计方案选用零件及标准件进行组装分析，也可另行设计新的方案组装。可选用的设计方案如下，部分装配图参见附录。1单球组合2单球垫组合3单球环组合4单球嵌

11、组合5单球嵌套组合6单推垫组合7.单球盖嵌套组合8单推盖嵌套组合 9.单推垫组合 10.单球垫轴齿组合11单推垫轴齿组合12.单推垫中轴齿组合l 3.单球双推垫轴齿组合l 4.套双拒垫轴锥组合1 5套双推垫轴锥锁组合l 6单球垫密组合17单球垫压密组合l 8.单球双平推垫轴齿组合1 9单推垫外调组合2 0.单推轴蜗组合2l.单球调垫组合2 2.单球轴挡组合2 3.单球垫轴挡嵌组合2 4.单球垫轴挡组合2 5单球垫中轴齿组合2 6单调心垫中轴齿组合27.单球垫中轴齿密组合2 8单球垫中轴齿闷密组合2 9.单背推垫组合3 0单球双背推垫轴齿组合31单调心双背推垫轴齿组合四、实验步骤1.分析装配图图

12、纸或新方案的轴系结构，分析轴的内部结构、形状、尺寸与轴的强度、加工、装配的关系；了解轴上各零件的用途，轴承类型、布置、安装调整方式；了解轴上零件的定位、固定方法，润滑和密封结构等。2.按照装配图及零件明细表，将零件及标准紧固件选配齐全，分先后步骤在底板上一步步进行组装，一直到完全符合装配图为止，再转动轴类旋转零件，是否转动灵活。，并可进行结构分析、讨论。 注意事项：1.该套零件全部采用铝合金制作，在选用时不得任意敲打、锤挫，以免伤害零件表面影响今后使用。2.爱惜零件，不得丢失，每箱零件只能单独装箱存放不得与其它箱内零件混杂在一起。3.每套实验箱配备有说明书和装配图，图纸需爱惜使用。不得弄脏、损坏和丢失，实验完成后将说明书存放在箱中。五、思考题1.为什么轴通常要做成中间大两头小的阶梯形状?如何区分轴上的轴颈、轴头和轴身各轴段，它们的尺寸如何确定的?对轴各段的过渡部分和轴肩结构有何要求?2.轴承采用什么类型?选择的根据是什么?它们的布置和安装方式有何特点?3.轴系固定方式是 “两端固定”还是“一端固定，一端游动”，为什么?如何考虑轴的受热伸长问题?4.轴承