《机械设计基础》实验指导书

《机械设计基础》实验指导书

（适用热力专业）

集美大学机械设计及理论教研室

编

集美大学机械基础实验中心

年月

目录

实验一机构运动简图的测绘与分析（学时）………………………………实验二机械传动综合实验（学时）…………………………………………

实验三减速器拆装实验（学时）……………………………..…...………

实验一机构运动简图的测绘与分析

一、实验目的

、学会根据各种机械实物或模型绘制机构运动简图；

、分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法。

二、实验设备和工具

、各类典型机械的实物和模型（如：缝纫机机头、油泵模型、机构模型等）；

、钢皮尺、内外卡尺、剪刀等。

三、实验原理和方法

、原理

由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号来代替构件和运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此表明机构的运动特征。

、方法

）测绘时使被测绘的机构缓慢地运动，从原动构件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目；

）根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动的特点，确定各个运动副的种类。

）在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接次序，从原动构件开始，逐步画出机构运动简图的草图。用数字、、、…分别标注各构件，用拉丁字母、、、…分别标注各运动副；

）仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副导路的方向等，选定原动件的位置，并按一定的比例尺画成正式的机构运动简图。

四、实验步骤和要求

、对绘制指定的几种机器或机构模型的机构运动简图，其中至少有一种需按确定的比例尺绘制，其余的可凭目测，使图与实物大致成比例，这种不按比例尺绘制的简图通常称为机构示意图；

、分析机构有无局部自由度、复合铰链、虚约束等，计算机构自由度数，并将结果与实际机构的自由度相对照，观察计算结果与实际是否相符。

五、思考题

一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容？

绘制机构运动简图时，原动件的位置为什么可以任意选定？会不会影响简图的正确性？

、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？

实验二机械传动综合实验

实验目的

、通过对各种常见机械传动装置的认识，熟悉各种机械传动装置的性能、特点，加深各种机械传动装置性能的认识和理解；

、熟悉各种机械传动的基本要求，进行合理布置，并对组合传动方案进行比较，提高综合动手能力。二、实验设备结构

本实验在“机械传动性能综合实验台”上进行。该实验台以新型实验台的概念设计，可替代传统的单一实验台（如“带传动实验台”、“齿轮传动实验台” ）进行有关典型机械传动，“带传动”、“链传动”、“齿轮传动”、“蜗轮传动”及其它新型传动等基本实验，更可进行多级组合传动，如“带—齿轮传动”、“链—齿轮传动”、“齿轮—链传动”、“带—链传动” 等。采用模块化结构，由不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成，可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。由种类齐全的机械传动装置、联轴器动力输出装置、加载装置和控制及测试软件、工控机等组成，其工作原理系统图如下：

实验台由变频电机作为驱动，转矩转速传感器测量机械传动装置的输入与输出转矩和转速，磁粉加载器进行转矩加载，全过程采用程控调节或手动调节,同步采样输入输出端的扭矩、转速及功率。

机械传动性能综合实验台各硬件组成部件的结构布局如图所示。

变频调速电机联轴器转矩转速传感器试件

加载与制动装置工控机电器控制柜台座

机械传动性能综合实验台外型如图所示。

图

实验台组成部件的主要技术参数如表所示。

表

三、实验原理

采用模块化结构、可通过利用传动部分中不同部件的选择、组合搭配，通过支承联接，构成链传动实验台、三角带传动实验台、同步带传动实验台、齿轮传动实验台、蜗杆传动实验台、带－齿轮传动实验台、齿轮－链传动实验台、带－链传动实验台等多种单级和多级组合机械传动综合实验台。通过对各种机械传动方案的合理布置，了解各种机械传动装置的性能特点和适用场合。

四、实验步骤与要求

、熟悉各种机械传动装置的性能、特点；

、讨论并确定机械传动方案，绘制实验装置布局简图；

、根据布局简图在平台上组装出种以上的不同传动方案，确保在平台上安装固定好，比较各类传动的性能特点；

、对实验过程中出现的问题提出改进措施或新建议等；

、搭接实验装置时，由于电动机、被测传动装置、传感器、加载器的中心高不一致，组装时应选择合适的垫板、支承板、联轴器等，保证处在同轴、等高、同一截面这一条件。

各主要搭接件中心高及轴径尺寸如下:

变频电机中心高80mm 轴径φ

转矩转速传感器中心高60mm 轴径φ

转矩转速传感器中心高70mm 轴径φ

磁粉制动器法兰式轴径φ

蜗轮减速器输入轴轴径φ

输出轴轴径φ

齿轮减速器中心高120mm 轴径φ 中心距85.5mm

摆线针轮减速器中心高120mm 轴径φ 轴径φ

轴承支承中心高120mm 轴径() φ 轴径() φ、φ

控制面板中：

电源：接通、断开电源及主电机冷却风扇

自动－手动：选择操作方式

主电机：开启、关闭变频电机

Ⅰ正转：输入端型传感器电机正向转动的开启、关闭

Ⅰ反转：输入端型传感器电机反向转动的开启、关闭

Ⅱ正转：输出端型传感器电机正向转动的开启、关闭

Ⅱ反转：输出端型传感器电机反向转动的开启、关闭

电流粗调：型磁粉制动器加载粗调

电流微调：型磁粉制动器加载微调

图

五、实验注意事项

（）本实验台采用的是电源，严禁带电操作，如需带电演示，由指导教师操作；

（）注意检查各类减速器润滑油实验时的润滑状态；

（）在安装装置时，严禁在地上拖、拉，和用铁质榔头敲打，只能使用橡胶锤轻轻敲打；

（）实验台不工作时、应马上切断电源。

六、实验结果与思考题

、绘制所设计的机械传动实验方案布局简图。

、对传动方案进行比较分析，简述机械传动的性能特点。

、您在实验装置组装的过程中，有无遇到什么问题？您是如何解决的？有何新设想或新建议等？

实验三减速器拆装实验

一、实验目的

熟悉、了解减速器的结构；

了解减速器上各零件的结构、安装位置及作用；

加深了解轴与轴承部件的结构。

二、实验设备

单级、二级圆柱齿轮减速器；

一级蜗轮减速器。

三、测量工具

游标卡尺一把

内外卡尺各一把

活动扳手二把

600mm钢尺一把

螺丝刀二把

四、实验内容

测量各种螺栓直径：轴承旁联接螺栓直径，箱盖与底座联接螺栓直径，轴承端盖螺钉直径(专指涡轮减速器)，窥视孔盖螺钉直径,起盖螺钉直径，吊环螺钉直径；

测量箱体有关尺寸：中心距、中心高、壁厚、地脚凸缘高度、筋板厚度、大齿轮顶圆与内机壁的距离；观察、了解蜗轮减速器箱体侧面宽度与蜗杆的轴承盖外圆之间的关系。

了解轴承部件的安装、拆卸、固定、间隙调整对结构的要求，并且绘制轴承部件结构草图；

轴承部件包括轴、轴承、轴承端盖、调整垫片、密封垫圈、挡油板等。

观察、了解减速器各辅助零件的用途、结构和位置的要求，包括通气器、窥视孔、吊钩（或吊环）、起盖螺钉、定位销、油塞、油标等；

了解测量齿侧间隙与接触斑点的方法。

五、实验步骤

拧下盖与座联接螺栓，（蜗轮减速器要先拧下轴承端盖螺钉，取下轴承端盖和垫片。）拔出定位销，借用起盖螺钉打开箱体上盖。

取下轴承端盖和垫片。

测量各种螺栓的直径。观察螺栓扳手空间尺寸，鱼眼坑的大小、深度。比较螺栓直径和孔径间的大小关系及防松方式。

观察铸造箱体的凸缘宽度，轴承旁凸台高度，拔模斜度，加强筋的位置和作用。了解箱体加工工艺对结构的要求。

分析轴承部件的结构，并绘出结构草图。了解如何实现安装、拆卸、固定和调整。

测量实验内容之所列的其他箱体有关尺寸。

观察、了解减速器上各辅助零件的用途、结构和位置的要求（实验内容之）

扣上箱盖，将减速器安装好。

六、实验结果

绘制减速器中一根轴的轴承部件结构草图。

将测得的各种螺栓直径填入下表：

将测得的箱体有关尺寸填入下表：

七、思考题

、轴承端盖有哪些结构形式？各有什么特点？、一对相互啮合的齿轮，齿宽应如何考虑？