机械设计基础指导书下

机械设计基础实验室学生实验守则

1．实验室是理论联系实际的基地，任何人都必须爱护实验室内的一切设备，

如有损坏一律照章办理。

2．学生应预习指导书，认真作实验预习报告，实验前由教师提问题凡不能回答者，教师可停止该生进行实验。

3．在做实验过程中，必须认真填写测试数据，经教师许可才能离开实验室。 4．进行实验时必须遵守该实验仪器（设备）的操作规程，注意安全，在操作实验之前需经指导教师检查。学生应服从教师对实验的检查和指导。

5．实验报告是对学生成绩考核的一部分，学生应按规定（时间和格式）完成实验报告并交教师批阅。

6．在实验室内必须严守纪律，保持室内整洁，不得高声谈笑。

实验一 带传动实验

一、实验目的

1．通过实验确定三角带传动的滑动曲线和效率曲线，并确定单根三角带所能传递的功率；

2．观察带传动的滑动与打滑现象，加深对带传动工作原理和设计准则的理解；

3．掌握转矩与转速的基本测量方法。 二、实验原理

带传动工作中的滑动程度用滑动系数ε表示，它是随负载的大小而变化的。滑动曲线就是表示在不同负载时滑动的程度的曲线。可用带所传递的有效圆周力F为横坐标，以滑动系数ε为纵坐标绘制，如图一所示，有效圆周力F和滑动系数ε可用下式求得：

FM2M9.819.62(N) （1） D2D22 (1D2n2 )100% （2）

D1n1式中：M2为从动带轮转矩kg·cm

D2为从动带轮直径cm

n1、n2分别为主动轮和从动轮的转速rpm

带传动的效率η，可用从动轮所得到的功率P2与主动轮功率P1的比值来求得。

P2Mn100%22100% P1M1n1传动的效率η也是随负载的大小而变化的，传动效率曲线一般也可以传递的

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有效园周力F为横座标，以效率η为纵坐标来绘制，如图二所示。

把效率曲线和滑动曲线共用一个横坐标F来绘制，更便于我们观察效率、滑动率和传递的有效圆周力之间关系，可以找出一定型号的带在一定的工作条件下，效率既高，滑动也不严重而传动能力又能充分被发挥的负载值。

图一 图二

要画出以上两条曲线，就需要一个试验台，它应能给试验皮带加上一个大小可调的负载。同时，试验时的转速n1、n2转矩M1、M2要便于测量。 三、NF-1型带传动实验台的简介

1．概述

NF-1型带传动实验台是交流电封闭加载式带传动实验台。该实验台可用于三角带、平带等各种带传动的性能实验。

本实验台的主要功能是：（1）测定带传动的效率曲线；（2）测定带传动滑动率曲线；（3）借助闪光测速仪观察带的弹性滑动现象；（4）观察改变包角大小对带传动的影响等。

本实验台的主要特点是：（1）使用交流电，用电方便，不要价格昂贵的直流电机及其电源供给装置；（2）加载平稳，连续可调；（3）交流电封闭加载，电能可反馈电网，功耗小；（4）主电机转速可调，实验可在带速一定的条件下进行；（5）采用光电测速双路数字显示，读数准确；（6）起动平稳，操作方便。

本实验台的主要技术指标：

（1）外形尺寸 主机1500×325×357(mm)

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（2）重量 主机132公斤 控制台105公斤 （3）功率 1.5千瓦 （4）电源 380V三相交流电 （5）转速测量精度 误差±1r/1450r （6）力矩测量精度 误差＜1% （7）节能率 ＞50% （8）噪音 ＜65dB （9）中心距范围 450-720mm （10）最大滑动率 76% 2．结构简介

实验台由主机（图三）和控制箱（图四）两部组成。主机为两台三相异步电动机，通过被试带相连。电机1主动，电机2从动，两台电机分别由一对滚动轴承悬架，电机1的支承架固定在机架上，电机2的支承架则可沿机架导轨移动，以保持初拉力不变，并可满足不同中心距的要求。

图三

在电机2带盘一侧的支承架上有一可调钢丝接头，皮带的初拉力通过钢丝绳加于支承架上，钢绳绕过一差动滑轮，实验前可调整钢丝绳接头和滑轮位置，使之与皮带作用的合力共线。

电机转矩的测量采用杠杆测矩装置，当在电机转子上作用电磁力矩时，电机定子将在电磁反力矩作用下产生翻转。调节砝码重量和游砣位置使之重新平衡，即可确定轴上转矩。为了调节电机水平，两电机底座下均有配重铁，杠杆外端正平衡砣上装有准泡可以准确确定杠杆的水平位置。

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控制箱 图四

主动带轮包角的改变由支臂轮来调节，改变支臂转角的位置可定性分析包角大小对传动的影响。

转速测量采用直射红外光传感器，测速盘转一转给出60个信号，用计数器取样1秒直接计数，自动重复数字显示，传感器装在支承架上，使用时不需调整。

控制箱面板上装有电流表和电压表，电流表用于监测电机的负荷，电压表用于显示电压大小。面板上装有断电按钮和通电按钮，按下通电按钮，表示电机控制回路已接通，此时若调节调压器，供给电机电压，电机即可起动运行。

两台相同型号的异步电机并联于电网。设计时，使两电机的转向相同（逆时针方向），且使电机1上的带轮直径大于电机2上的带轮直径。这时，电机的转速低于同步转速，运行于电动机状态。此时，电机所产生的电磁转矩M1与n1同向（图五a），它将电能转换成机械能，通过带传动迫使电机2在高于同步转速下运行，由此电机2的滑差率S=(n0-n2)/n0，转子导体切割旋转磁场的方向随之改变，因而在转子中感应电势及电流改变方向，根据左手定则，可以确定此时电机2所产生的电磁转矩M2的方向与旋转方向n2相反，成为一制动转矩（图五b）。事实上，此时电机2已转入发电机状态运行，它将由带传动输入的机械能转换成电能而送入电网（电机2发出的交流电所以能直接并入电网，是由于定子绕组中产生的电流频率与电网的频率同步）。这样不仅实现了对带传动的加载，而且节省了

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实验所需的电能，实现经济实验。

（a）电机1运行状态 （b）电机2运行状态

图五

为了使实验符合带速一定这一常规，本实验台采用两只调压器分别控制两台电机运行，其中B2用于改变负载，同时调节B1使电机1转速恒定（即保证主动带轮转速恒定）。这是因为电机1运行时的滑差率S为输出转矩M1与外加电压U1的函数，因此，由B2控制改变负荷M2时，同时改变外加电压U1（由B1控制）就可保护滑差率S不变，即使主动带轮转速不变。

3．实验台注意事项

1）本实验台电机悬浮支承，且电机2纵向可移，因此电源线接头需牢靠，接地电线稳妥，同学们勿必用手动电线。

2）本实验台为开式传动，同学们必须遵循常规安全制度以防机械或触电事故。

3）接上总电源前做好如下准备工作：

a）将被试带取下，使杠杆R上的游砣在零点处，观察水准泡，调配重或平衡砣使电机杠杆水平，然后装上被试带。

b）施加适当的初拉力：单根O型三角带可取50N~90N，差动滑轮的直径为2.5∶1。

c）将两调压器指针调为零。

4）接通电源，转动调压器B1旋钮起动电机1时，要缓慢，并在空载下起动，一般n1调到1420rpm或1400rpm即可。

5）转动调压器B2旋钮，逐级加载每次可增加25伏左右。

6）使用完毕，应卸去初拉力，卸去杠杆上的砝码，切断总电源，用布罩住主机。

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7）若需改变包角，可将主机上的支臂轮抵住传送带，包角大小由支臂的转角来控制。

4．控制台工作原理

实验台结构见图三，图中1和2为异步电机，其中电机1主动，电机2从动，两只电机分别由一对滚动轴承支撑悬架，便于测定电机的工作转矩。因为电磁力矩作用在转子上，它对转子作用，带动带轮工作，即表现为工作转矩，同时机壳受到该转矩的反作用，使机壳翻转。所以只需将机壳翻转力矩测出，就知道了工作力矩。为了测出转矩，在两电机上都装有杠杆。实验前，将杠杆上的游砣放在零点处，调整机壳下的配重，使电机水平。加载后，机壳受力矩作用（本实验台有意让电机受到顺时针方向的力矩），此时移动游砣，使游砣由零增加至a1（a2）（或同时增加W1（W2）的重量），使电机重新取得水平。游砣重0.156kg，移动的距离为a1（a2），故知电机输出转矩M1=0.156a1（M2=0.156a2）若增加W1（W2），则还要加上W1×L1（W2×L2）的数值。

为了能正确地反映带的初拉力，电机2的支架下面做成滚动导轨，电机可沿导轨纵向移动，从而可以忽略摩擦力对初拉力的影响。

本试验台加载原理如下：将电机2的转速设计成超过同步转速运行，此时，异步电机便进入发电机运行状态。由于转子导体切割旋转磁场的方向改变，使转子电势以及电流都改变方向，从而使电磁转矩的方向与电机转矩的方向相反，成为一个制动转矩。为了维护电机继续运转，必须由外界对转子输入机械转矩，以克服由电磁转矩所造成的制动转矩。这样，异步电机就将输入的机械能转换成电能，以实现经济实验。

实验台用了两只三相感应调压器。调压器1用以调节电机1的电压，使主动轮转速保持为常量，而调压器2用于调节电机2的电压，使电机轴产生扭矩变化，从而改变加于传动带上的载荷。

5．测速方法及原理

（1）光电测速：光电测速仪由光电传感器和数字显示仪组成。在测速盘上做出亮区和暗区（图六），让它每转一转射出一定数目的（60个）光信号，传感器将光信号转换成电脉冲，显示仪用数字显示一定取样时间（1秒）内信号的个数，即为每分钟转速。

（2）闪光测速：藉调节光电管的闪光频率与轮的角速度相同，使光电管每次发光时均照射在轮上同一个位置处。当肉眼观察轮子上标记几乎静止时，测速仪显示的转速即为所测轮子的转速，带的滞后即为带的弹性滑动。

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图六

四、实验步骤

1．将被试三角带取下，使杠杆尺上的游砣放在零点处，利用机壳配重杠杆上的平衡砣检查电机是否水平，然后装上三角带。

2．施加适当的初拉力。对于O型三角带可取50N~90N。

3．旋动调压器1旋钮起动电机。起动前，两只调压器指针都调为零，使电机在空载情况下起动以减小起动电流。

4．旋动调压器2旋钮逐级加载（每次可调25伏左右）。每加载一次调B1使电机1的转速n1恒定（如1420rpm）。然后平衡杠杆，测速，记录所测数据。

5．借助闪光测速仪，观察带传动的弹性滑动与打滑现象。 6．整理数据，写出实验报告。 五、思考题

1．带传动效率与哪些因素有关？为什么？ 2．带传动的滑动系数与哪些因素有关？为什么？ 3．试解释实验所得的效率和滑动率曲线。

4．带与主动轮间的滑动方向和带与从动轮间的滑动方向有何区别？为什么会出现这样的现象？

附表1：带传动实验记录表

带的型号规格O1400 张紧力F0 带轮直径D1=77mm D2=67mm V1= m/s， 力 臂L1=290mm， L2=298mm 序a1 W1 M1 a2 W2 M2  % 号 (cm) (kg) (kg·cm) (cm) （kg） (kg·cm) 1 2 n1 rpm n2 rpm  % F(N) 7 3 4 5 6 7 8

表中：a1——电机1杠杆上的游砣位置；

a2——电机2杠杆上的游砣位置； W1、W2（N）为所加砝码重；

M1L1W10.156a1

M2L2W20.156a2(Kgcm)

式中W为游砣重 W=0.156kg

P1P2M1n1kw 3955010M2n2kw

9550103M2n2P2Dn 122

M1n1P1D1n1（由于D1、D2难于测准，计算时，可以空载时的速比n10/n20代替理想比D2/D1），F=19.6M2/D2。 六、原始数据及实验记录

传动带型号规格 初拉力F0= N

带轮直径D1= mm，D2= mm，V1= m/s， L1= cm，L2= cm

a1——电机1杠杆上的游砣位置（cm）； a2——电机2杠杆上的游砣位置（cm）； W1——电机1杠杆上的砝码重（kg）； W2——电机2杠杆上的砝码重（Kg）。

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M1L1W10.156a1，M2L2W20.156a2（kg·cm）

M2n2Dn100% (122)100%

M1n1D1n119.6M2 （N） FD2注：由于D1、D2难于测准，计算时，可以空载时的速比n10/n20代替D2/D1。

项目测点 空载 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 a1(cm) W1(kg) 测定数据 a2(cm) W2(kg) n1(rpm) n2(rpm)

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实验二 齿轮传动效率实验

一、实验目的

1．了解齿轮传动实验的工作原理及结构。

2．掌握用齿轮试验台测齿轮传动效率的原理和方法。 3．学习实验数据的整理、分析和齿轮试验台的操作技能。 二、实验台结构简介及工作原理 1．实验台结构

实验台由主机和控制箱两部分组成（图一），主机采用两台三相异步电动机，一台作主动电机，一台作负载电机，齿轮箱安装于两电机之间。

两电机分别安装在平衡支承上，可绕自身的轴线自由摆动，为测得平衡力矩，电机顶部装有称杆，电机底面装有可调配重平衡铁，称杆上装有镶嵌水准泡的平衡砣。

两电机轴的尾部装有测速盘，测速盘开有60条细缝，两侧分别装有红外发光管和光敏三级管。作为直射式红外光电传感器，测速盘每转一周给60个脉冲信号，用于计数器取样1秒后，并直接计数，自动重复数字显示两电机的轴的转速（rpm）。

控制箱面板上装有电流表和电压表，电流表用于监视电机的负荷，电压表用于显示电压大小。面板上装有断电按钮和通电按钮，按下通电按钮，表示电机控制回路已接通。此时若调节调压器供给电机电压，电机即可启动运行。控制台安有两只调压器，是为了使转速恒定，以便测出一定转速不同载荷下的传动效率。

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主机

控制箱 图一

本实验台主要特点是：（1）实验台按模块化设计，它与NF—Ⅰ型带传动实验台可共用一个控制箱；（2）实验可控制在预定的转速下进行，由此可测出一定

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转速下效率与载荷的关系曲线；（3）可在运行条件下连续无级加载；（4）使用交流电源，电能反馈电网、功耗小；（5）采用平衡电机砝码测力机构，测矩方便、直观；（6）光电测速，双路数显。（7）结构紧凑，启动平稳，操作方便。

本实验台主要技术指标： （1）外形尺寸 主机：560×990 控制箱700×1100×400 （2）重量 主机：150kg 控制箱105kg （3）电机额定功率和转速 1.1kw/910rpm （4）试验齿轮主要参数 中心距a=100mm 模数 mn=1.5mm

齿数 Z1=70 Z2=62

螺旋角 β=8°6′34.6″

2．工作原理

两台同型号的异步电机分别通过三相调压器并接于电网，设计时使两台电机的转向相反，且使齿轮箱主动齿轮的齿数大于从动齿轮的齿数。这样，当运行时电机1的转速低于同步转速，处于电动机运行状态，它所产生的电磁转矩与电机转子的转向相同，将电能转换成机械能，同时通过齿轮传动迫使电机2在高于同步转速状态下运行，电机2所产生的电磁转矩与电机转子转向相反，成为制动转矩。此时，电机2已进入发电机状态运行，将由齿轮传动输入的机械能转换成电能送入电网。这样不仅实现了对齿轮传动的加载，而且大大节省了实验所需的电能。

（1）加载原理

两台同型号的异步电机分别通过三相调压器并接于电网，设计时，使两台电机的转向相反，且使减速器主动齿轮的齿数大于从动齿轮的齿数。这样，当运行时，电机1的转速低于同步转速，处于电动机状态，此时电机1产生的电磁转矩与转轴转向相同，它将电能转换成机械能。同时它通过齿轮传动迫使电机2在高于同步转速状态下运行，此时电机2所产生的电磁转矩的方向与旋转方向相反，成为制动转矩。事实上，此时电机2已进入发电机状态运行，将由齿轮传动输入的机械能转换成电能送入电网，这样不仅实现了齿轮传动的加载，而且大大节省了实验所需的电能。

（2）测矩方法

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为了测出转矩，在两电机上都装有称杆。测量时，首先将机壳在静止时利用平衡铁使称杆水平。加载后，机壳受力矩作用，转过一定角度，此时移动游砣，使称杆重新水平，从而测出转矩的大小。

输入转矩M1和输出转矩M2可按以下公式求出： M1=L1×W1+a1×W （kg·cm） M2=L2×W2+a2×W （kg·cm）

式中：W——游砣重（kg） （本机为0.156kg） a1、a2——电机1、电机2称杆上的游砣位置（cm）。 W1、W2——称杆1、称杆2所加的砝码重（kg）

L1、L2——花兰悬挂点到通过电机轴线的垂线之间的距离。（本机为29.8cm） 三、齿轮传动效率测定

单纯的齿轮副效率测定比较复杂，这里的齿轮效率是指齿轮传动效率。它包括啮合效率、轴承效率以及搅油效率等。

通常，效率是根据输出功率和输入功率之比来确定的。本实验采用测量转速的方法确定功率的大小，因而效率可表达为：

η=输出功率/输入功率=M2·n2/（M1·n1）=M2·Z1/（M1·Z2）=i·M2/M1 式中：M1、M2分别为输入转矩和输出转矩 M1=L1×W1+a1×W M2=L2×W2+a2×W

L1L2——花兰悬挂点与通过电机轴线的垂线之间的距离。 W1、W2——所加砝码重； a1、a2——称杆上游砣位置； W——游砣重； i——齿数比；

D2——齿轮2的分度圆直径。 四、实验步骤

1．准备

（1）观察了解实验台主要结构、工作原理和操作方法。

（2）调零，将称杆上游砣放零点处，调配重或微调平衡砣，使电机水平。

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（3）将调压器指针调至零位。

（4）插上各插座，并检查接头是否可靠。

2．接通电源，按下通电按钮，转动调压器B1旋钮，启动电机1，确认转向如联轴器1上箭头所示方向后，调B1指针回零。再调B2启动电机2，确认转向如联轴器2上箭头所示方向后，使B2指针回零。

3．调B1，启动电机1，使电机1转速n=900rpm，测空载下转短和转速。 4．缓慢转动调压器B2旋钮，逐级加载，每加载一次，同时调B1使电机1转速恒定，然后平衡称杆，测定并记录转矩转速。（加载操作不得超过电机额定电流、电压值）。

5．使用完毕，将调压器缓慢调至零位后切断电源，卸去砝码。 6．整理数据，写出实验报告。 五、思考题

1．输出转矩M2=0时的损失，意味着什么？ 2．试分析影响传动效率的因素和提高效率的措施。

3．测定齿轮传动效率，除用本设备外，还可用其它什么方法？试比较其优缺点。

六、齿轮传动效率实验原始记录

一、原始数据及实验台主要参数 1．中心距a= mm 2．传动比i= 3．齿数Z1= Z2 4．游砣重W= 5．称杆力臂长L1=L2= 6．润滑油脾号： 7．润滑方式：

8．环境温度t= ℃ 9．螺旋角β=8°6′34.6″

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二、测试记录 项目 测点 空载 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 V1 电压电流值 I1 V2 I2 a1 W1 测试数据 a2 W2 n1 n2 （伏） （安） （伏） （安） （cm） （kg） （cm） （kg） （rpm） （rpm）

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实验三 滑动轴承实验

一、实验目的

1．观察滑动轴承的动压油膜形成过程及液体摩擦现象。

2．通过实验，给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。 二、实验台结构和工作原理

实验台主要由被测滑动轴承部分、动力传动部分、加载装置、测试装置和电机控制装置等几部分组成。

图1

实验台结构如图1所示，它由底座、箱体2、轴3、轴瓦4、压力表5、加载码6、加载杠杆7、加载杆8、轴承盖9、测力杠杆10、测力计11、V型传动带12、直流电机13等组成。

轴瓦4与测力杠杆10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。

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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，在测力杠杆10与测力计弹簧片的触点处产生作用力Q，其大小可由测力计11的百分表测出：

QK （N）

式中：K——测力计刚度系数 （N/格）；

——测力计中百分表读数（格，1格=0.01mm）

设轴与轴瓦之间的摩擦力为F，根据力矩平衡条件，可得：

FdQLKL （N·mm） （1） 22LK （N） dF式中：d——轴的直径（60mm）； L——测力杠杆的力臂长（160mm）（轴中心至测力杠杆右端的距离）包括加载系统和轴瓦的自重。故有：

W=iG+G0

=42.667G+350 （N）

式中：G——砝码6的重力（N）

G0——轴瓦、压力计等自重力，为350N i——加载系统杠杆比，为42.667

因此轴与轴瓦之间的摩擦系统f可用下式计算：

fF WW （MPa） dB而单位压力q可用下式计算

q式中：B——轴瓦宽度（mm）

在轴瓦宽度的中间，沿圆周均布钻有7个直径为φ1mm的小孔（图2），每个小孔联接一个压力表，当轴的转速达到一定数值，在杠杆系统加上适当的砝码重量，轴与轴瓦间就会形成动压油膜，呈液体摩擦状态，此时从压力表上就会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

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一定比例尺，便可绘制出径向油膜压力分布曲线（图5a）。

图2

三、实验台有关数据

1．轴瓦：青铜材料——ZQAL 9-4 表面粗糙度——1.6 宽度B=75mm

2．轴：材料——45钢、轴径表面淬火、磨光 表面粗糙度——0.8 直径d=60mm

3．电动机：型号——130SZ02 额定功率P=355W 额定转速n=1500r·P·m 4．V带传动：型号——0型 内周长L=1120mm 根数Z=2 中心距a=350mm 传动比i=3.175

5．润滑油：牌号——50号机油

粘度——η=0.24（Pa·s），1Pa·s=1N·s/m2 四、实验操作

1．准备工作

1）检查实验台，使各个机件处于完好状态；

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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50号机油； 4）去掉加载砝码6；

5）在弹簧端部安装百分表，使其触头与底座接触并有一定预压力值； 6）为保证图3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触。

2．实验内容

1）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中电路系统的变化来观察，如图3所示

图3 观察油膜形成过程电路图

当主轴没有转动时，轴与轴瓦是接触的，接通开关K，有较大的电流流过灯泡，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，则电路中的电流减少，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了，处于液体摩擦状态。

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）或者也可慢慢启动电动机，当轴刚有转动趋势的时候，读出并记下百分表的最大格数。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1中，根据记录的数据，代入（1），（2）公式，求出启动时的摩擦力矩和摩擦系数，最后求出一个平均值。

3）绘制滑动轴承的特性曲线

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滑动轴承的ηn/q-f特性曲线如图4所示，参数η为油的动力粘度，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5MPa=50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50号机械油在室温（20℃）时的动力粘度η=0.24pa·s，而n为转速，是个变量，可实际测得。q为平均单位载荷（也称比压）可用下式计算：

Wq(Mpa)

dB式中：W为载荷；d为主轴的直径；B为轴瓦宽度；f为摩擦系数。

图4 滑动轴承ηn/q-f曲线

从特性曲线图可以看出，摩擦系数f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少，摩擦系数明显下降。当达到临界点a0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ηn/q），将各种转速所对应的摩擦力矩和摩擦系数求出，记录在表2中（并画成ηn/q-f特性曲线。

（建议：由最高转速向低转速改变）

[注]由于试验台的低速很难控制和测量，a0点以前的曲线很难真实地绘出。 4）绘制轴承径向油膜压力分布曲线与承载量曲线

启动电机，控制主轴转速，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，压力表稳定在某一位置时，由左向右依次记录各压力表的压力值，并记录在表3中。根据测出的油压大小按一定比例绘制油压分布曲线，如图5a所示。具体画法是沿着圆周表面从左向右画出角度分别为22°30′，45°，67°30′，90°，112°30′，135°，157°30′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，在它们延长线上，将压力表测出的压力值（比

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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载面的油膜径向压力分布曲线。

图5 径向压力分布曲线

3．实验原始数据记录表

表1 启动状态下摩擦力矩及摩擦系数的测试记录 实验数据 单位 次序 1 2 3 格数 N·m 百分表最大读数Δ 载荷W

表2 非液体摩擦与液体摩擦状态下的转数n与百分表记录

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已知条件：砝码重Q= N 载荷W= N qW Mpa ηBd转速n r/min =0.34 pa·s 实验数据 单位 次序 1 2 3 4 5 6 7 8 百分表最大读数Δ 格

表3 油压分布记录

油膜压力 压力表号 压力

转速（ ）r/min 载荷（ ）kg 1 2 3 4 5 6 7 22

实验四 减速器拆装实验

一、实验目的

1．熟悉并掌握减速器的结构。

2．了解减速器中各零件的作用、结构形状、润滑、密封及装配关系。 3．了解减速器拆装的基本要求、方法和步骤。 二、实验设备及工具

1．单级园柱齿轮减速器，单级蜗轮减速器，二级圆柱齿轮减速器，圆锥-圆柱齿轮减速器。

2．活动搬手、螺丝刀、手锤、棉纱、煤油、机油、黄油等。 三、实验内容及步骤

1．用手转动高速轴，了解减速器运转的灵活程度，判断传动方式、级数。 2．拆下轴承端盖螺钉，取下轴承盖和垫片。

3．拆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，放置时结合面应向上，以防结合面擦伤，严禁用螺丝刀或金属硬物在结合处乱撬或用手锤乱敲。

4．对照图观察了解减速器内部各零部件的形状、位置和作用并研究分析其结构的制造工艺注意轴的结构、轴上零件的固定方法及轴的轴向固定方法与轴承轴向间隙的调整。观察齿轮、轴承的润滑系统及减速器的密封。

5．观察箱体有关尺寸：壁厚、地脚凸缘厚、轴承旁螺钉尺寸扳手空间，上、下箱体凸缘宽度和高度、筋板厚度、箱体圆角，齿轮端面与箱体内壁的距离，大齿轮顶圆与箱体内底的距离，中心高，箱体的铸造斜度与拔模斜度，了解箱体加工工艺对结构的要求。

6．观察了解减速器各辅助零件：通气孔、窥视孔、油塞、油面指示器、吊勾、吊环、起盖螺钉、定位销、档油板、括油板等等的结构和位置要求。

7．注意观察轴的结构，阶梯变化，轴上零件的轴向和周向固定方式，以及各级轴承选用区别。

8．完成减速器装配：将各传动轴装入箱座内，检查是否有无装上的零件，

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确定无误后盖上箱盖，插入定位销，装上联接螺栓及轴承盖。 四、思考讨论题

1）拆装紧固螺栓是否需要按一定次序，为什么？为什么要考虑板手空间？ 2）齿轮传动和滚动轴承各采用什么形式的润滑，为什么？ 3）分析轴上零件的固定方式及轴承部件的轴向定位方式。

4）旋转零件与箱体内壁之间，轴承端面和箱体内壁之间的距离如何考虑？ 5）定位销、起盖螺钉、油面指标器，油塞，检查孔和通气器各起什么作用？位置应如何安排？

6）通孔的轴承端盖和箱体的剖分面采用什么办法密封？

7）减速器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？

8）为什么要规定润滑油面的最高位置与最低位置？ 五、实验报告内容

1．测定减速器的传动比、齿轮的齿数。 2．回答思考讨论题。

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实验一 带传动实验报告

班级 姓名 学号 实验日期

一、原始数据及实验记录

传动带型号规格 初拉力F0= N

带轮直径D1= mm，D2= mm，V1= m/s， L1= cm，L2= cm

表中a1——电机1杠杆上的游砣位置（cm）；a2——电机2杠杆上的游砣位置（cm），W1——电机1杠杆上的砝码重（kg），W2——电机2杠杆上的砝码重（Kg）。

M1L1W10.156a1，M2L2W20.156a2(Kgcm)

M2n2100%

M1n1D2n2)100% D1n1(1F19.6M2(N) D2注：由于D1、D2难于测准，计算时，可以空载时的速比n10/n20代替D2/D1，0.156kg为杠杆上的游砣重量。

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项目测点 空载 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 a1 (cm) W1 (kg) 测定数据 a2 (cm) W2 (kg) 计算数据 n1 n2 M1 M2 (rpm) (rpm) (kg·cm) (kg·cm)   % % F (N)

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二、效率和曲线

% 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

20 40 60 80 100 120 140 160 180

%

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 F

允许传递的有效圆周力[F]= N 允许传递的功率P0=[F]·V/1000= KW 三、分析讨论思考题

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实验二 齿轮传动效率实验报告

班级 姓名 学号 实验日期 一、实验目的

二、实验方法简述

三、实验结果 1．数据计算 测定数据 项目a1 测点 (cm) 空载 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 W1 (kg) a2 (cm) W2 (kg) n1 n2 (rpm) (rpm) M1 (kg·cm) 计算数据 M2 (kg·cm) n （%） F (N) 2．绘制效率曲线 四、实验结果分析与讨论

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实验三 滑动轴承实验报告

班级 姓名 学号 实验日期 一、实验目的

二、实验结果

1．叙述滑动轴承产生液体摩擦现象

2．测试数据及处理结果（曲线均用坐标纸绘制） 1）求滑动轴承刚启动时的摩擦力矩T1与摩擦系数f

表1 启动状态下摩擦力矩及摩擦系数的测试记录 实验数据 单位 次序 1 2 3 格数 N·m 百分表最大读数Δ 载荷W 启动摩擦力矩T1 摩擦系数f 启动时的摩擦力矩平均值：T1平均= 摩擦系数平均值：f=

2）求滑动轴承的f与ηn/q特性曲线

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表2 非液体摩擦与液体摩擦状态下的转数n与百分表记录 已知条件：砝码重Q= N 载荷W= N qW Npa ηBd转速n r/min =0.34 pa·s 实验数据 单位 次序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 百分表最大读数Δ 格 摩擦力矩Ti N 摩擦系数f N·m ηn/q 1/60×10-6 绘制ηn/q-f特性曲线图（参考图4）

3）绘制油膜径向压力分布曲线（参考图5）

表3 油压分布记录 油膜压力 压力表号 径向单位面积上压力MPa 油膜径向压力分布曲线图

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转速 r/min 载荷 kg 1 2 3 4 5 6 7 径向单位上的平均压力q平均=

3．回答下列思考题

1）形成液体润滑的条件是什么？

2）从油膜压力分布曲线中找出最大油压在何处？最小油压在何处？为什么？

3）为什么油膜压力分布曲线会随转速而改变？ 4）为什么摩擦系数f会随着转速改变而改变？

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实验四 减速器拆装实验报告

一、实验目的

二、实验内容

三、测出减速器的传动比、齿轮的齿数

四、回答思考题

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