石大机械设计综合实验指导

机械设计基础综合设计性实验指导书机械设计基础教研室目录实验一机构运动简图测绘实验机构运动简图测绘实验报告实验二机构原理方案设计与模型制作图纸及论述报告实验三轴系结构设计实验轴系结构设计实验报告实验四减速机拆装实验齿轮减速机拆装实验报告实验五机械设计基础课程教学参观参观报告绪言一、机械设计基础综合设计型实验的意义和基本内容机械设计基础综合设计型实验实验是机械设计基础课程教学内容的一个重要环节，这是由于这门学科不但需要理论研究，也需要与实验的紧密配合。在机械设计基础课程中的有些理论内容需要实验的验证，有些理论和概念需要经过实验加以巩固和升华，有些现象需要实验去提示其深刻道理，有些难以理解的理论教学环节需实验的辅助手段使其变得通俗易懂，有些理论卜所讲述的加工方法需要进行实际操作，才会使同学有一个感性的、全面的理解。有些理论课所讲述的机械（或机构、零部件）的设计方法需要实验为其提供一个训练的场所和实际动手的机会，而有些理论课所讲述的具体零件的结构及功用等还需要参观实物后，才会加深理解。总之，机械设计基础实验是针对理论课教学内容的自身特点和学生的实际现状而设置的一个必不可少的学习内容。其基本内容叮简单分为以下五类：（l）在机械（或机构、零件）设计方法学习中，涉及到的机构运动简图测绘实验和减速机拆装实验。（2）在实际零、部件加工方法学习中，涉及到的齿轮范成原理实验和回转构件动平衡实验。（3）在有些理论需要实验验证时，涉及到的带传动实验和液体摩擦滑动轴承实验。以下三类都属于传统性的实验。（4）在整个机构学学习后，启发学生创新思维，引导学生创新设计的综合性及创新性的实验项目，即机构运动创新设计实验。该实验是为适应教改要求新近开发的一项实验。（5）为加强实践性教学环节，建立了开放式参观学习实验——机械设计基础课程教学参观基地，并对其作了简要介绍。二、机械设计基础综合设计型实验实验的一般方法针对机械设计基础实验的特点，在完成实验时，既要使用简单的仪器设备，又要使用较贵重的机器和精密仪器：既要使用通用的仪器和设备，又要较多地使用自制的设备。有些实验要求一个同学去独立完成，而有些实验要求一个实验小组的所有同学互相协作，共同完成。因此，要做好实验，必须应有严肃认真的科学态度，正确的实验方法，较强的实践动手能力及同学间的密切配合。一般而言，一个完整的实验大致可分为三个过程，即准备实验、进行实验和整理实验数据并完成实验报告。认真准备实验是做好实验、保证实验效果的先决条件；掌握实验原理并以正确的方法进行实验是顺利完成实验的关键；仔细整理实验数据并写好实验报告是对实验结果的总结和对所学知识的巩固、升华。1．准备实验作为实验的基本要求，实验前首先要认真阅读实验指导书，复习有关理论课所学知识，明确实验目的，掌握实验原理，了解实验步骤，熟悉实验方法，对实验过程中要用到的理论数据要提前计算正确，以备使用。其次，对实验中所要用到的机器、仪表和实验装置等都要了解其工作原理及使用方法，更要牢记注意事项，以免发生事故。第三，必须翻阅实验报告，弄清本次实验要记录的数据及其处理方法。只要做好上述各项准备，就为顺利完成实验打下了一个良好的基础。2．进行实验（1）进入实验室后，严禁乱动实验设备。要认真接受指导教师对预习情况的抽查、质疑。注意听讲，听从安排，按操作规程使用机器设备。如发现故障，应及时报告指导教师，不得擅自处理。（2）按实验要求，对实验人员进行分工，各自站好自己的岗位，做好自己的工作，高质量地完成自己所承担的实验任务。必要时还可以互换岗位，再次进行实验，使每一位同学尽可能多地得到不同环节的训练。（3）在实验过程中，要严肃认真，相互配合，协问了作，以科学的态度，认真仔细地按实验步骤逐步进行。密切注意实验中所发生的各种现象，遇到疑问，及时询问指导教师，消除疑惑。同时要及时完整地记录实验中所产生的数据。（4）实验完毕后，原始的实验数据记录须交指导教师审阅、确认，若不符合要求，即应重做。最后对实验中所使用的全部设备应恢复到原来状态。3．完成实验报告实验报告是实验资料的总结和实验的最终成果。它既应具有清楚完整的原始记录，又应具有对实验结果的科学处理和分析。实验报告一般应图文并茂，既有直观明了的图形显示，又有简洁正确的文字说明。实验报告主要包括以下几个方面的内容：（1）实验名称、日期及同组人员。（2）实验的原始记录、实验数据的处理方法、分析依据及结论。若用图形或曲线来表示实验结果时，坐标要标清楚、比例要选择恰当，曲线应根据多点的位置并考虑误差原因，将其光滑连接。（3）回答教师指定的思考问题。实验一机构运动简图测绘实验一、实验目的在对现有机械进行分析或设计新的机械时，都需要运用到机构运动简图。因此，为了突出表达机构的运动特征，常常撇开其组成机构之物件的实际结构形状，用简中的线条和规定的符号来表示构件和运动副，并按一定比例定出各运动副的位置，将机构的运动情况表示出来。这种用以表示机构运动情况的简化图形就称为机构运动简图。本实验是通过对一些机器或机构模型运动简图的测绘，掌握下列三方面的内容：（1）机构运动简图的测绘方法。（2）常用运动副的代表符号。（3）机构自由度的计算方法在实际中的应用。二、实验步骤（1）用手轻轻转动所测机构，认清原动件、从动件、机架等，分析运动特征，数清其构件数目。（2）判断各构件间的运动副性质（即高副、低副）。（3）选择合适的投影面，并把机构运动简图的草图徒手绘制出来。（4）由原动件开始依次定出各运动副的位置，选定适当比例尺，绘制出上式的机构运动简图。比例尺（m/mm）为（5）计算机构运动简图的自由度，即F＝3n-2PL-PHn—活动构件数PL——低副数（转动副或移动副）；PH——高副数。三、实验内容及要求（l）选择三到五种机构模型进行测量，绘制出机构运动简图。（2）选择实际机构（如缝纫机引线机构及脚踏板机构或插齿机切削机构）进行实测，绘制出机构运动简图。要求：①计算机构的自由度时，必须先注明其活动构件数、低副数、高副数，然后代入公式进行计算；②机构运动简图必须标注各构件或运动副间的实际尺寸，并用m作单位。四、实验工具直角尺；钢板尺；自备铅笔、橡皮及草稿纸。五、思考题（l）一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？（2）绘制机构运动简图时，原动件的起始位置为什么任意确定？会不会影响简图的正确性？（3）计算机构的自由度对测绘机构运动简图有何帮助？实验二机构原理方案设计与模型制作一、机构原理方案设计机构原理方案设计也称机械运动方案设计，是机械产品设计中最具创造性的一个设计阶段。机构原理方案设计的优劣，将直接影响机械产品的质量好坏、性能优劣和经济效益的高低，因此机构原理方案设计在机械产品设计中占有重要的位置。机构原理方案设计的主要内容包括：机械功能目标的拟定；机械工作原理的拟定；机构的选型与组合协调等。机构原理方案设计的结果是：绘制出能反映机械系统工作原理的机构运动简图。1．机械功能目标的拟定机械功能目标是指该机械产品所具有的功用。如图2—4a所示的筛料机机构示意图，当分选筛杆7作变速往复直线运动时，能对物料颗粒起筛选作用，这里分选筛杆5的变速往复直线运动，就是筛料机的功能目标。又比如图2—4b所示的简易冲床设计方案示意图，冲头以较大的力向下冲压，从而对其下部工作台上的工件进行冲压加工，这里冲头以较大的力向下冲压的动作，以及冲压动作完成后，冲头向上抬升的动作，就是简易冲床的功能目标。除此之外，像机械的运转速度、效率高低、移动距离、制品规格、使用要求、操作程序、维护与保养。对环境的影响、安全可靠性、价格成本、经济效益等，也均属机械功能的目标范畴。图2—4机械功能目标的拟定，是根据生产和生活实际进行的，在此我们一般已按要求给定。2．机械工作原理的拟定机械的功能目标确定之后，就要按功能目标的要求，拟定机械的工作原理。拟定机械工作原理的过程就是把机械的功能目标转化为机械工艺动作的过程，对于只有较为单一而简单动作的机械功能目标（如图2—4中的筛料机）来说，该过程可以省略，但对于具有复杂运动的机械功能目标来说，这是一个必不可少的过程。该过程一般分为两个步骤。（1）工艺动作的分解将复杂的运动形式用一种机械方法来实现，这往往是很困难的，有时甚至是不可能的。这就要求我们改变策略，不要仅局限于某一种机构，要考虑机械的运动特性。机械最容易实现的运动形式是转动和直线移动，而机械中的许多复杂运动都可以由这两种运动形式合成。因此，对于复杂的运动可采取先分解再合成的方法来实现。如图2－5所示的插齿机原理示意图，插刀的基本动作有切削、展成。让刀等运动。可以看出插刀的运动方式是比较复杂的，很难构思出一个单一机构来完成这样一个复杂的工艺动作。但若将复杂的动作进行分解，如将切削运动看成是往复移动，展成运动看成是转动，让刀运动看成是间歇往复移动，各子运动分别由不同的机构来实现，然后再将各子运动合成进行协调配合。如；转动和移动的同时实现可以利用插刀轴上的导向滑键，即在插刀因键的联接而随蜗轮一起作展成转动的同时，又可以使拔刀沿插刀轴作轴向移动，两种运动各由一种机构来实现。而让刀的间歇往复移动，则可以设计成被加工齿轮与工作台一起动作的结构，其动作由另一机构来实现。最后再对3种子运动进行合成，同时为防止产生干涉，对切削与让刀的动作在时间上作好协调配合，见图2－5b。再如图2—6所示．针织机的钩针8要实现预定的平面复合运动，即沿针织品的表面上下穿行的移动和钩针钩线的摆动。设计时先把复杂的运动分解成简单的移动和摆动，它们分别可用两个凸轮连杆机构实现。其中凸轮二和凸轮2安装于同一固定轴O1上，分别经摆动从动件3和4，通过连杆5和6传递给摇杆7（钩针架）和滑块8钩针），使钩针的运动既沿钩针架7作上下移动，又随构件7作摆动，从而实现了预定的平面复合运动。图2－5（2）各子工艺动作的协调与配合按工艺动作类型，机械运动循环可分为两种，即可变运动循环和固定运动循环。其中可变运动循环是指各执行机构的运动是彼此独立的，或其运动规律是非周期性的，如起重机对重物的起吊和对重物的水平移动动作。对于这类运动循环，设计时可不必考虑动作间的协调配合问题。而固定运动循环则是指各执行机构的运动是周期性的，各动作关系相互关联、相互制约，如插齿机的切削运动和让刀运动。对于具有固定运动循环特征的机械，设计时必须保证各执行机构的运动和动作的协调配合，不致于使一些动作超前，或另一些动作滞后，发生运动干涉，导致机器无法正常工作。为此需要制定一个机械运动循环图，规定每个工艺动作在运动循环周期内应处的位置，并以此为依据，对各子工艺动作进行协调和配合，以确保各工艺动作的先后次序。运动循环图的制定可按下列步骤进行：1）分析每个子工艺动作的特点，从中确定一个定标构件，以此作为其他动作的位置基准。2）设定定标构件动作的位置起点、终点和运动循环周期。3）分析其他动作相对定标构件主要动作的衔接位置，并且注意两个动作衔接处要有一定时间间隔，以避免干涉。下面以大家熟悉的牛头刨床为例（图2－7a）分析其刨头与工作台间的运动循环图的拟定过程。牛头刨床工作时，刨头以一次切削行程和一次返回行程完成一次工作循环，其间工作台要间歇进给一次。牛头刨床的一次工作循环是在牛头刨床中的主体机构——曲柄导杆机构中的曲柄转过360“的角度内完成的。现以曲柄转角为横坐标划一水平直线，并选取刨头为定标构件，以刨头工作行程的起点为循环的起讫点。当刨头处于工作行程和空回行程的前半阶段时，工作台停歇，当刨头处于空回行程的后半阶段时，工作台作进给运动。为了使刨头在工作行程时工作台能完全停歇，工作台的进给运动必须在刨头空回行程结束前终止。因此在工作台进给运动的终止点位置与运动循环的起讫点位置之间保留一小段间隔。其循环图如图2—7b所示。图2－73．机构选型及其组合协调机械的工作原理确定之后，就要选择合宜的机构并对其进行组合协调来实现。此一工作是机构原理方案设计的重要步骤。（1）机构的选型机构的选型就是在对现有各种机构进行功能类比的基础上，根据对机械功能目标所要求的工艺动作所进行的分解，为所设计的机械选择合宜的机构类型，以此作为机构原理方案设计的初解。现有的各种机构可从有关的机构手册、图册或资料上查阅获得，为了便于机构的选型。在进行机构选型时要注意以下一些问题：1）按已拟定的工作原理进行选型时，应尽量满足或接近功能目标。能满足某种动作形式要求的机构类型可能很多，因此机构选型时应多方案进行比较，择优选用。2）机构选型时应力求结构简单。运动链要短，构件和运动副数目要少，尺寸要适度。紧凑。这样不仅可使耗材少、成本低，而且还可减少机械运动时的累积误差，提高机械的运动精度和机械的效率。3）应尽量选择易加工，且易得到较高配合精度的机构。在平面机构中，低副机构比高副机构易制造，回转副比移动副易保证配合精度。4）高速机构应注意使其具有良好的动力特性。机构的动力特性就是在机械运转时，机械要具有良好的振动稳定性，机械的振动要处于最低水平。杆式机构高速运转时的动力特性较差，因此高速运转机械尽量不用杆式机构。若必须采用时，可采用多套机构合理布置的方法，使各套机构运转时产生的不平衡力能相互抵消达到动态平衡。例如图2—8a所示用两套相同的曲柄滑块机构对称布置，可使其总的惯性力得到平衡，而按图2—8b所示布置，可使总的惯性力得到部分平衡。对于凸轮机构，则应尽量避免刚性冲击和柔性冲击。图2—85）应使机构具有较好的机械效率。机构的机械效率决定于机构的压力角或传动角，因此应尽量选择具有最大传动角的机构。（2）机构的组合协调机构的组合协调就是在机构选型的基础上，依据制定的运动循环图，对机构原理方案设计所确定的初解进行改造、创新、协调和配合，最后形成最终的机构原理方案图。下面举一实例分析机构的选型与组合协调问题。设计如图2－4b所示简易冲床的机构原理方案。前面已提到冲头的工艺动作为：冲头以较大的力向下冲压，冲压动作完成后，冲头再向上抬升，这里冲头的工艺动作较为简单，为往复直线移动，能实现这一工艺动作的常用机构见表2—2。设具体技术指标和动力源条件如下所列：冲头的移动行程为H＝20mm，冲压行程为h＝6mm；冲压时冲头的压力F不小于2000N，机构传动角不小于70”；动力源为电动机，可提供的驱动力矩为15N·m。机构原理方案设计步骤如下：图2—91）先制定简易冲床的工艺运动循环图。设定冲头为定标构件，以冲头向下运动的起点为运动循环的起讫点，制定工艺循环图，如图2—9所示。2）根据表2—2采取排除和逐一淘汰法进行机构选型。按行程范围，若用一种单一机构一实现冲头冲压动作，表中所列机构均可采用，但凸轮机构的承载能力较低，采用单一机构时。该机构不宜被选用。齿轮齿条机构中的齿条能作往复移动，但齿轮需要摆动，为此会使机构。变得较为复杂。螺旋机构的效率低，不适于用作加工效率高的冲床。故最后较为适用的只有，曲柄滑块机构。现接受力条件，对曲柄滑块机构进行受力分析。如图2—10a所示，由于冲头的行程较小，当冲头处于冲压行程的起点时，曲柄与连杆间的夹角与90”相差不远，可估算出这时冲头的冲压力难以达到规定的2000N。因此，单独用一种曲柄滑块机构作为机构方；案不太可行，另需要一种机构与之配合，将作用力放大。现再筛选一套凸轮机构与之配合，图2—103）依图2—9对初定的机构方案进行组合协调。如图2—10b所示，机构要求传动角y＞70“，冲头行程H—20mm，按此条件适当确定机构中杆长l。和l。，再按增力要求定出IOC（这里按增力一倍以上计），从而可定出凸轮的轴心位置和杆烂的摆角行程。最后选定凸轮机构中从动件的运动规律和凸轮的基圆半径，进而设计出凸轮的轮廓，并验证当冲头进人冲压行程的起点以后，凸轮作用在增力杠杆上的力是否经扩力后能满足冲头的压力要求，这里从略。图2—114．能实现夹持功能的机构特点在生产和日常生活中，许多地方要用到夹持机械或装置，图2—11中列举了几个例子。现我们分析图2—11a中的复式杠杆铁丝剪的特点。该二力的作用如同一个含有两个回转副元素的二力受压杆件，如图2—11a中的虚线杆所示。同理，手作用在剪把上的两个力P和P’（主动夹持力）也如同另一受压二力杆，现画出图2一豆la中复式杠杆铁丝剪的机构示意图，如图2－12b所示。由图可以看出，该机构的三个二元素杆（只含有两个运动副元素的杆）中，两个是力替代杆，另有两个三元素杆（含有三个运动副元素的杆）和一个四元素杆（含有四个运动副元素的杆）。若计算该机构的自由度，则F＝—1。机构未夹待时，相当于拆除两个力替代杆，此时机构的自由度F’。＋l。自由度前后相差F’—F＝2，正好等于为替代杆数。水进人水斗，当水斗在机构作用下上升时，水斗底部的活门关闭，使水获得提升并由出水口流出。图2—12图2—13设计该机构的功能目标如下：1．水斗上、下往复运动的行程为H－400～600mm，H大小可offl分5步调节，每节H变化50mm。2．向上提升水斗时机构的最小传动角≥40°。3．原动构件提供的运动为转动，原动力为力矩。图2—14要求：1．定出机构原理方案，画出机构原理方案的运动简图。；图2—152．适当确定各构件的结构形状和尺寸，按比例制作出机构的模型。设计提示：由于该机构的工艺动作比较单一，可不制定机构的运图2－15提水机提水原理动循环图，与水斗联接的构件可以是刚性构件，也可以是柔索，水斗行程的调节可通过改变构件的长度获得。题目二设计一钢板翻转机的机构原理方案。该机构具有将钢板翻转180o功能，其工作原理及工艺动作如图2—16所示。当钢板由辊道送至翻板1后，翻板1开始顺时针方向转动，转到铅垂位置偏左10o左右时，与逆时针方向转动的右翻板2会合；接着翻板2折回，翻板1继续顺时针方向转动，当翻板1与翻板2一起转到铅垂位置偏右10o左右时，翻板三折回翻板2继续顺时针转到水平位置，从而完成钢板翻转任务。钢板翻转机的具体技术指标和动力源条件如下：1．相关技术尺寸如图2—16所示。2．许用传动角[]＝50o。3．动力源为转动力矩。要求：1．制定机构运动循环图。2．定出机构原理方案，画出机构原理方案的运动简图。3．适当确定各构件的结构形状和尺寸，按比例制作出机构的模型。设计提示：由钢板翻转机的工作过程可以看出，翻板1和翻板2的运动形式都是摆动两者摆动的角度完全相同，不同的则是摆动的次序和方向。图2—16题目三设计一杠杆起重支承机构。该机构的具体技术指标和动力源条件如下：原动力为人力，起重支承力要求至少能达到人力的6倍以上，起重支承点在垂直方向上的活动范围不低于20mm，起重支承机构的总长度不超过400mm。要求：1．定出机构原理方案，画出机构原理方案的运动简图。2．适当确定各构件的结构形状和尺寸，按比例制作出机构的模型。题目四设计一夹紧机构。该机构要求能实现两个方向的快速夹紧，如图2－17所示。图中FH和Fv分别为水平方向夹紧和垂直方向夹紧，和分别为工件在水平方向和垂直方向可能的尺寸变化。具体技术指标和动力源条件如下：1．工件水平方向和垂直方向的尺寸分别为100mm和70mm，==6±5mm。2.原动力为液压缸提供的有向拉力工件上的夹紧力需大于液压缸提供的有向拉力1倍以上。要求：1．定出机构原理方案，画出机构原理方案的运动简图。2．适当确定各构件的结构形状和尺寸，按比例制作出机构的模型。自拟题目联系生产、生活实际，自定机构的功能目标设计一部机构。要求能解决生产、生活中的一项具体问题，要有两个或两个以上工艺动作，工艺动作的运动形式要具体，行程要明确，至少用到两个单一机构。任务：1．制定机构运动循环图。2．定出机构原理方案，画出机构原理方案的运动简图。3．适当确定各构件的结构形状和尺寸，按比例制作出机构的模型。三、机构原理方案模型制作机构原理方案设计完成之后，为便于从运动的角度检验方案的正确性和可行性，可将方案制作成模型。模型制作一般在实作室进行，制作时应注意以下几个方面的问题：1．要适当确定机构模型方案的制作比例模型制作时，最好按1：1的比例将模型作出，这样作出的模型最具真实感。但有时由于机构的实际尺寸较大，使制作的模型外廓尺寸也较大，这时模型不仅笨重、不灵活，而且费时、费工、费料和不经济。反之若机构的实际尺寸较小，则此时制作的模型外廓尺寸也较小，若尺寸过小，虽然模型制作时耗材较少，但却会增加模型制作的难度。因此要适当选取模型的制作比例，通常接模型制作完成后，最大外廓尺寸为300～500mm为宜。2．要适当确定各构件的轮廓形状和尺寸完成之后的机构原理方案设计通常为一机构运动简图，图中仅包含一些运动副之间的位置尺寸，各构件和运动副也仅为一些规定符号。显然仅靠这些是不能作成机构模型的。因此，模型制作前必须为每一构件确定其结构形状和尺寸大小。（1）构件的轮廓形状构件轮廓线首先应保证满足机构的运动要求，如凸轮的轮廓曲线等。对于与机构运动无关的轮廓线，则需自己设定。设计轮廓线时，为便于构件的制作，应优先采用直线轮廓，其次是圆弧轮廓等，避免采用一般曲线，像椭圆、二次曲线以及任意曲线等。当有不同的轮廓线相接过渡时，则应采用相切过渡，若定位方便时，也可采用相交过渡，如图2—18所示。对于构件的轮廓线形状，若为图2－19a的形状则便于加工制作，而如图2－19b的形状则不便于制作加工。（2）模型构件的尺寸制作模型的材料多为板状非金属材料，对此类材料主要是确定构件的板面尺寸。对于杆状构件，构件的板面宽度以取15～25mm为宜，以保证在模型构件上作完回转副圆孔后．圆孔四周的材料宽度仍在5mm以上，如图2—20所示。对于运动副尺寸，回转副主要看也应控制在0.5mm范围内，否则制作出的模型将图2－20杆状构件板面宽度的确定会有较明显的失真。移动副的尺寸则可适当自定。3．要按尺寸划线下料制作构件时应先走好运动副间的主要尺寸，然后在定下构件的轮廓尺寸后用相关尺寸工具划线下料。划线时，尺寸应尽可能准确，尤其是运动副间的主要尺寸。4．要注意构件间运动层位间的关系模型构件制好以后，在最后组装机构时，要注意各构件间的层位关系。若构件的层位关系安放不当，则制作的机构模型就会不能实现完整的预定机构运动。如图2—21a所示，由于曲柄摇杆机构中的连杆与曲柄和摇杆的层位发生了错位，曲柄不能作360o整周转动，因而该曲柄和摇杆不能实现预期的机械运动。又如图2—21b所示，虽然此时曲柄似乎能作360o整周转动，但此时是在连杆模型发生变形的情况下实现的，且摇杆的摆动别扭不顺，这在实际机械中是不允许的。倘若如图2—21C所示，改变连杆所在的层位，使连杆独处一层，曲柄与摇杆共处另外一层，则整个机构就不会有上述情况发生，整个机构模型的运动就会顺畅。由此可见，组装机构模型时，应协调好机构中各构件的层位关系。图2—21实验三轴系结构设计实验一、概述轴系结构是机械系统的重要组成部分，也是机械设计课程教学的重点内容。由于轴系结构设计涉及的加工工艺、装配工艺方面的问题较多，实践性较强，而学生在进人机械设计课程学习阶段还没有独立进行机械设计的经验泅此，教师在课堂上用语言论述轴系结构设计过程，类似纸上谈兵。图3－33所示一个简单的齿轮传动轴系，教师可以按图逐段讲解轴系结构的设计过程，但由于学生没有实践经验，对结构意义理解不深，记忆不牢，在后面的综合课程设计训练中，仍然不会确定阶梯轴的各阶段直径和长度尺寸，甚至出现运动件与固定件相互于涉的现象。为提高教学质量，强化轴系结构设计能力的t）；l练，参加轴系结构设计实验是很有必要的。通过实验可以熟悉和掌握轴的结构和轴承组合结构设计的基本要求，加深课堂上所学知识的理解与记忆，大大提高工程实践能力，为后面的综合课程设计训练打好基础，还可以培养创新意识。二、实验目的（1）熟悉和掌握轴的结构设计和轴承组合设计的基本要求和设计方法。（2）了解轴的加工工艺和轴上零件的装配工艺。三、实验设备（1）模块化轴段（可组装成不同结构形状的阶梯轴）。（2）轴上零件齿轮、蜗轮、带轮、联轴器、轴承。端盖、套杯、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、螺钉、螺母等。（3）工具活动扳手、游标卡尺、胀钳。四、实验设备特点（1）轴系结构设计实验方案表中选择实验方案号（见轴系结构设计方案表2－2~表2—4）。（2）绘出选定的轴系结构设计方案装配草图（可参照教材中有关轴的结构设计内容）。绘制装配草图时应注意以下两点：①设计应满足轴的结构设计、轴承组合设计的基本要求，如轴上零件的固定、拆装、轴承间隙的调整、密封、轴的结构工艺性等（暂不考虑润滑问题）。②标出每段轴的直径和长度，其余零件的尺寸可不标注。（3）按照装配草图中的设计条件，列出所需零件的名称和数量。以上三项准备工作应在进人实验室前完成。五、实验步骤（1）用模块化轴段组装阶梯轴，该轴应与装配草图中轴的结构尺寸一致或尽可能相近。（2）根据轴系结构设计装配草图，选择相应的零件实物，按装配工艺要求顺序装到轴上，完成轴系结构设计。（3）检验轴系结构设计是否合理，并对不合理的结构进行修改。合理的轴系结构应满足下列要求：①轴上零件装拆方便，轴的加工工艺性良好。②轴上零件固定（轴向、周向）可靠。③轴承固定方式应符合给定的设计条件，轴承间隙调整方便。④锥齿轮轴系的位置应能作轴向调整。（4）测绘各零件的实际结构尺寸（底板不测绘，轴承座只测量轴向宽度）。（5）装拆完毕，将实验零件放回箱内用E列整齐，工具放回原处。（6）在实验报告上按1：1比例完成轴系结构设计装配图（只标出各段轴的直径和长度即可，公差配合及其余尺寸不注，零件序号、标题栏可省略）。注意：因实验条件的限制，本实验忽略过盈配合的松紧程度、轴肩过渡圆角及润滑问题。六、自检提纲（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否固定，若未固定原因是什么。实验三轴系结构设计实验报告机械设计实验报告实验名称实验日期组别姓名班级成绩1、绘制轴系结构设计装置图2、按指导书中自检题纲要求进行自检3、心得与建议实验四减速机拆装实验一、实验目的按照机械设计基础课程基本要求，在学完本课程理论课后，每个学生必须完成一个课程设计。它既是一个重要的教学环节，也是工科院校较多专业学生第一次全面的设计能力训练。课程设计通常选择一般用途的机械传动装置或简单机械为题，而减速机的设计就成为首选。为了使同学们在课程设计前对减速机的结构及其主要零部件（机械设计基础课程都学过这些零部件）有一个全面的了解，产生一个感性认识，方便课程设计，故开设此项实验。通过实验要求达到以下目的：（l）了解减速机拆装的基本要求、方法和步骤。（2）熟悉减速机的一般结构。（3）分析、研究减速机中各种零件的结构、用途、制造工艺；减速机的润滑、密封以及各种零部件之间的相互位置关系。二、实验设备及工具（1）实验设备：二级斜齿圆柱齿轮减速机。（2）拆装工具：活扳手、螺丝刀、手锤、内外卡钳、钢皮尺、钢卷尺、游标卡尺、深度尺等。三、实验内容及步骤二级斜齿圆柱齿轮减速机的典型结构如图7—1所示。（1）用手转动高速轴，了解减速机运转的灵活程度。（2）拧下轴承端盖紧固螺钉，取下轴承端盖和垫片（嵌入式轴承端盖除外）。（3）拧下联接上、下箱体的全部螺栓，拔出定位销，用起盖螺钉顶起箱盖，并取下箱盖。放置时，箱盖的接合面应朝上，以防接合面被擦伤。严禁用螺丝刀或金属硬物在接合面处乱撬，或用手锤乱敲。（4）参照结构图，观察和了解减速机内部各个零部件的形状、位置和作用，并研究。分析其结构特点和制造工艺，特别注意轴的结构，轴上零件的定位方式、固定方法和拆装顺序，滚动轴承间隙的调整以及齿轮、轴承的润滑系统和减速机的密封装置。（5）数清齿数：Z1，Z2，Z3，Z4，测量中心距。及齿宽民B1，B2，B3，B4计算分度圆直径dl，d2，d3，d4及法面模数mnf和mns，传动比if，is，i总。（6）观察、测量箱体的有关尺寸：壁厚，地脚凸缘厚，轴承旁螺栓孔的大小、位置及扳手空问，上、下箱体接合面的凸缘宽度和厚度，筋板厚度，箱体铸造圆角，齿轮端面与箱体内壁的距离，大齿轮齿顶与箱体内底面的距离，中心高，箱体的铸造丁艺与拔模斜度，了解箱体的加工工艺对结构的要求。（7）观察、了解减速机的各个辅助零件：通气塞、窥视孔、放油塞、油面指示器、吊勾、吊环、起盖螺钉、定位销、挡油板、甩油盘、刮油板等的结构和位置要求。（8）测定齿侧间隙。打开窥视孔盖，从主、从动齿轮中间插入直径稍大于齿侧间隙的铅丝（保险丝X如图72所示。转动主动轴，铅丝随轮齿被带进后受压变薄，取出后测量，得相应的齿侧间隙，图并按表7－l确定齿侧间隙的结合形式。（9）将所有零部件擦试干净，依次装好放油塞、油面指示器、通气塞、窥视孔盖、将转轴部件装好，加上箱盖并装上定位销和轴承端盖（对嵌入式轴承盖应先装端盖再加箱盖），然后拧紧全部螺栓和螺钉，实验结束。最小侧隙jnmin参考值如表7－1所示。更多的值可参照《机械设计手册》，第2版，第4卷，机械工业出版社，2001．l。名称及代号中心距／mm≤80＞80~125＞125~180＞180~250＞250~315侧隙jn／m最小侧隙7487100115130中等侧隙120140160185210较大侧隙19022250290320院、系专业班级姓名同组人实验日期年月日一、测定和计算下表中减速机的主要参数二、回答下列问题（l）齿轮传动和滚动轴承各采用什么样的润滑方式？为什么？在什么情况下需要开设油槽？（2）定位销、起盖螺钉、油面指示器、放油塞、窥视孔和通气塞各起什么作用？（3）减速机箱体有些地方为什么要加筋？为什么有些地方有凸台，而另一些地方有凹坑？（4