机械设计实验指导书
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目录实验一机械零件认识实验实验二带传动实验实验三基于功能原理的机器分析实验实验四减速器拆装实验实验五液体动压滑动轴承实验
目 录 实验一 机械零件认识实验 实验二 带传动实验 实验三 基于功能原理的机器分析实验 实验四 减速器拆装实验 实验五 液体动压滑动轴承实验
实验一机械零件认识实验一、实验目的1.初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点及应用。2.了解各种标准零件的结构形式及相关的国家标准。3.了解各种传动的特点及应用。4.了解各种常用的润滑剂及相关的国家标准。5.增强对各种零部的结构及机器的感性认识。二、实验方法学生们通过对实验指导书的学习及“机械零件陈列柜”中的各种零件的展示，实验教学人员的介绍，答疑及同学的观察去认识机器常用的基本零件，使理论与实际对应起来，从而增强同学对机械零件的感性认识。并通过展示的机械设备、机器模型等，使学生们清楚知道机器的基本组成要素一机械零件。三、实验内容（一）螺纹联接螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。基本要求是保证联接强度及联接可靠性，同学们应了解如下内容：1.螺纹的种类：常用的螺纹主要有普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形螺纹、矩形螺纹和锯齿螺纹。前三种主要用于联接，后三种主要用于传动。除矩形螺纹外，都已标准化。除管螺纹保留英制外，其余都采用米制螺纹。2.螺纹联接的基本类型：常用的有普通螺栓联接，双头螺柱联接、螺钉联接及紧定螺钉联接。除此之外，还有一些特殊结构联接。如专门用于将机座或机架固定在地基上的地脚螺栓联接，装在大型零部件的顶盖或机器外壳上便于起吊用的吊环螺钉联接及应用在设备中的T型槽螺栓联接等。3．螺纹联接的防松：防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转动。防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松及铆冲防松等。摩擦防松简单、方便，但没有机械防松可靠。对重要联接，特别是在机器内部的不易检查的联接，应采机械防松。常见的摩擦防松方法有对顶螺母，弹簧垫圈及自锁
实验一 机械零件认识实验 一、实验目的 1．初步了解《机械设计》课程所研究的各种常用零件的结构、类型、特点 及应用。 2．了解各种标准零件的结构形式及相关的国家标准。 3．了解各种传动的特点及应用。 4．了解各种常用的润滑剂及相关的国家标准。 5．增强对各种零部的结构及机器的感性认识。 二、实验方法 学生们通过对实验指导书的学习及“机械零件陈列柜”中的各种零件的展示， 实验教学人员的介绍，答疑及同学的观察去认识机器常用的基本零件，使理论与 实际对应起来，从而增强同学对机械零件的感性认识。并通过展示的机械设备、 机器模型等，使学生们清楚知道机器的基本组成要素—机械零件。 三、实验内容 （一）螺纹联接 螺纹联接是利用螺纹零件工作的，主要用作紧固零件。基本要求是保证联接 强度及联接可靠性，同学们应了解如下内容： 1．螺纹的种类：常用的螺纹主要有普通螺纹、米制锥螺纹、管螺纹、梯形 螺纹、矩形螺纹和锯齿螺纹。前三种主要用于联接，后三种主要用于传动。除矩 形螺纹外，都已标准化。除管螺纹保留英制外，其余都采用米制螺纹。 2．螺纹联接的基本类型：常用的有普通螺栓联接，双头螺柱联接、螺钉联 接及紧定螺钉联接。除此之外，还有一些特殊结构联接。如专门用于将机座或机 架固定在地基上的地脚螺栓联接，装在大型零部件的顶盖或机器外壳上便于起吊 用的吊环螺钉联接及应用在设备中的 T 型槽螺栓联接等。 3．螺纹联接的防松：防松的根本问题在于防止螺旋副在受载时发生相对转 动。防松的方法，按其工作原理可分为摩擦防松、机械防松及铆冲防松等。摩擦 防松简单、方便，但没有机械防松可靠。对重要联接，特别是在机器内部的不易 检查的联接，应采机械防松。常见的摩擦防松方法有对顶螺母，弹簧垫圈及自锁
螺母等：机械防松方法有开口销与六角开槽螺母、止动垫圈及事联钢丝等：铆冲防松主要是将螺母拧紧后把螺栓未端伸出部分铆死，或利用冲头在螺栓未端与螺母的旋合处打冲，利用冲点防松。4.提高螺纹联接强度的措施1）受轴向变载荷的紧螺栓联接，一般是因疲劳而破坏。为了提高疲劳强度，减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓长度，或采用腰状杆螺栓与空心螺栓。2）不论螺栓联接的结构如何，所受的拉力都是通过螺栓和螺母的螺纹牙相接触来传递的，由于螺栓和螺母的刚度与变形的性质不同，各圈螺纹牙上的受力也是不同的。为了改善螺纹牙上的载荷分布不均程度，常用悬置螺母或采用钢丝螺套来减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面。3）为了提高螺纹联连强度，还应减小螺栓头和螺栓杆的过渡处所产生的应力集中。为了减小应力集中的程度，可采用较大的过渡圆角和卸载结构。在设计、制造和装配上应力求避免螺纹联接产生附加弯曲应力，以免降低螺栓强度4）再就是采用合理的制造工艺方法，来提高螺栓的疲劳强度。如采用冷螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法或用采用表面氮化、氰化、喷丸等处理工艺都是有效方法。在掌握上述内容，通过参观螺纹联接展柜，同学应区分出：①什么是普通螺纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹：②能认识什么是普通螺纹、双头螺纹、螺钊及紧定螺钉联接；③能认识摩擦防松与机械防松的零件；④了解联接螺栓的光杆部分做得比较细的原因是什么等问题。（二）标准联接零件标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB）成批生产，供应市场的零件。这类零件的结构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。通过实验学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了解各类零件有那些标准代号，以提高学生们对标准化意识。1，螺栓：一般股是与螺母配合使用以联接被联接零件，无需在被联接的零件上加工螺纹，其联接结构简单，装拆方便，种类较多，应用最广泛。其国家标准有：GB5782～5786六角头螺栓、GB31.1～31.3六角头带孔螺栓、GB8方头螺栓、GB27六角头铰制孔用螺栓、GB37T形槽用螺栓、GB799地脚螺栓及GB897～900双头螺栓等。2.螺钉：螺钉联接不用螺母，而是紧定在被联接件之一的螺纹孔中，其结构与螺栓相同，但头部形状较多以适应不同装配要求。常用于结构紧凑场合。其国家标准有：GB65开槽圆柱头螺钉：GB67开槽盘头螺钉；GB68开槽沉头螺钉；GB818十字槽盘头螺钉；GB819十字槽沉头螺钉；GB820十字槽半沉头螺钉；GB70内六角圆柱头螺钉；GB71开槽锥端紧定螺钉；GB73开槽平端紧定螺钉：GB74开
螺母等；机械防松方法有开口销与六角开槽螺母、止动垫圈及串联钢丝等；铆冲 防松主要是将螺母拧紧后把螺栓未端伸出部分铆死，或利用冲头在螺栓未端与螺 母的旋合处打冲，利用冲点防松。 4．提高螺纹联接强度的措施 1）受轴向变载荷的紧螺栓联接，一般是因疲劳而破坏。为了提高疲劳强度， 减小螺栓的刚度，可适当增加螺栓长度，或采用腰状杆螺栓与空心螺栓。 2）不论螺栓联接的结构如何，所受的拉力都是通过螺栓和螺母的螺纹牙相 接触来传递的，由于螺栓和螺母的刚度与变形的性质不同，各圈螺纹牙上的受力 也是不同的。为了改善螺纹牙上的载荷分布不均程度，常用悬置螺母或采用钢丝 螺套来减小螺栓旋合段本来受力较大的几圈螺纹牙的受力面。 3）为了提高螺纹联连强度，还应减小螺栓头和螺栓杆的过渡处所产生的应 力集中。为了减小应力集中的程度，可采用较大的过渡圆角和卸载结构。在设计、 制造和装配上应力求避免螺纹联接产生附加弯曲应力，以免降低螺栓强度； 4）再就是采用合理的制造工艺方法，来提高螺栓的疲劳强度。如采用冷镦 螺栓头部和滚压螺纹的工艺方法或用采用表面氮化、氰化、喷丸等处理工艺都是 有效方法。 在掌握上述内容，通过参观螺纹联接展柜，同学应区分出：①什么是普通螺 纹、管螺纹、梯形螺纹和锯齿螺纹；②能认识什么是普通螺纹、双头螺纹、螺钉 及紧定螺钉联接；③能认识摩擦防松与机械防松的零件；④了解联接螺栓的光杆 部分做得比较细的原因是什么等问题。 （二）标准联接零件 标准联接零件一般是由专业企业按国标（GB）成批生产，供应市场的零件。 这类零件的结构形式和尺寸都已标准化，设计时可根据有关标准选用。通过实验 学生们要能区分螺栓与螺钉；能了解各种标准化零件的结构特点，使用情况；了 解各类零件有那些标准代号，以提高学生们对标准化意识。 1．螺栓：一般是与螺母配合使用以联接被联接零件，无需在被联接的零件 上加工螺纹，其联接结构简单，装拆方便，种类较多，应用最广泛。其国家标准 有：GB5782～5786 六角头螺栓、GB31.1～31.3 六角头带孔螺栓、GB8 方头螺栓、 GB27 六角头铰制孔用螺栓、GB37T 形槽用螺栓、GB799 地脚螺栓及 GB897～900 双头螺栓等。 2．螺钉：螺钉联接不用螺母，而是紧定在被联接件之一的螺纹孔中，其结 构与螺栓相同，但头部形状较多以适应不同装配要求。常用于结构紧凑场合。其 国家标准有：GB65 开槽圆柱头螺钉；GB67 开槽盘头螺钉；GB68 开槽沉头螺钉； GB818 十字槽盘头螺钉；GB819 十字槽沉头螺钉；GB820 十字槽半沉头螺钉；GB70 内六角圆柱头螺钉；GB71 开槽锥端紧定螺钉；GB73 开槽平端紧定螺钉；GB74 开
槽凹端紧定螺钉：GB75开槽长圆柱端紧定螺钉；GB834滚花高头螺钉：GB77～80各种内六角紧定螺钉；GB83～86各类方头紧定螺钉：GB845～847各类十字自攻螺钉：GB5282～5284各类开槽自攻螺钉：GB6560～6561各类十字头自攻锁紧螺钉；GB825吊环螺钉等。3.螺母：螺母形式很多，按形状可分为六角螺母、四方螺母及圆螺母；按联接用途可分为普通螺母，锁紧螺母及悬置螺母等。应用最广泛的是六角螺母及普通螺母。其国家标准有：GB6170～6171、GB61756176.1型及2型A、B级六角螺母：GB411型C级螺母；GB6172A、B级六角薄螺母GB6173A、B六角薄型细牙螺母；GB6178、GB61801、2型A、B级六角开槽螺母；GB9457、GB94581、2型，A、B级六角开槽细牙螺母：GB56六角厚螺母：GB6184六角锁紧螺母：GB39方螺母；GB806滚花高螺母：GB923盖形螺母；GB805扣紧螺母；GB812、GB810圆螺母及小圆螺母：GB62蝶形螺母等。4，垫圈：垫圈种类有平垫、弹簧垫及锁紧垫圈等。平垫圈主要用于保护被联接件的支承面，弹簧及锁紧垫圈主要用子摩擦和机械防松场合，其国家标准有：GB97.1～97.2、GB95～96、GB848、GB5287各类大、小及特大平垫圈；GB852工字钢用方斜垫圈：GB853槽钢用方斜垫圈：GB861.1及GB862.1内齿、外齿锁紧垫圈；GB93、GB7244、GB859各种类弹簧垫圈；GB854～855单耳、双耳止动垫圈；GB856外舌止动垫圈：GB858圆螺母止动垫圈。5.挡圈：常用于轴端零件固定之用。其国家标准有：GB891～892螺钉、螺栓紧固轴端挡圈：GB893.1~893.2A型B型孔用弹性挡圈：GB894.1~894.2A型B型轴用弹性挡圈：GB895.1～895.2孔用、轴用钢丝挡圈；GB886轴肩挡圈等。（三）键、花键及销联接1.键联接：键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。其主要类型有：平键联接、楔键联接和切向键联接。各类键使用的场合不同，键槽的加工工艺也不同。可根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择，键的尺寸则应符合标准规格和强度要求来取定。其国家标准有：GB1096～1099各类普通平键、导向键及各类半圆键：GB1563～1566各类楔键、切向键及薄型平键等。2.花键联接：花键联接是由外花键和内花键组成。适用于定心精度要求高、裁荷大或经常滑移的联接。花键联接的齿数、尺寸，配合等均按标准选取，可用于静联接或动联接。按其齿形可分为矩形花键（GB1144）和渐线形花键（GB3478.1）前一种由于多齿工作，承载能力高、对中性好、导向性好、齿根较浅、应力集中较小、轴与毂强度削弱小等优点，广泛应用在飞机、汽车、拖拉机、机床及农业机械传动装置中；渐形线花键联接，受载时齿上有径向力，能起到定心作用，使各齿受力均匀，强度、寿命长等特点，主要用于载荷较大、定心精度要求较高以
槽凹端紧定螺钉；GB75 开槽长圆柱端紧定螺钉；GB834 滚花高头螺钉；GB77～80 各种内六角紧定螺钉；GB83～86 各类方头紧定螺钉；GB845～847 各类十字自攻 螺钉；GB5282～5284 各类开槽自攻螺钉；GB6560～6561 各类十字头自攻锁紧螺 钉；GB825 吊环螺钉等。 3．螺母：螺母形式很多，按形状可分为六角螺母、四方螺母及圆螺母；按 联接用途可分为普通螺母，锁紧螺母及悬置螺母等。应用最广泛的是六角螺母及 普通螺母。其国家标准有：GB6170～6171、GB6175～6176.1 型及 2 型 A、B 级六 角螺母；GB41 1 型 C 级螺母；GB6172A、B 级六角薄螺母；GB6173A、B 六角薄型 细牙螺母；GB6178、GB6180 1、2 型 A、B 级六角开槽螺母；GB9457、GB9458 1、 2 型，A、B 级六角开槽细牙螺母；GB56 六角厚螺母；GB6184 六角锁紧螺母；GB39 方螺母；GB806 滚花高螺母；GB923 盖形螺母；GB805 扣紧螺母；GB812、GB810 圆螺母及小圆螺母；GB62 蝶形螺母等。 4．垫圈：垫圈种类有平垫、弹簧垫及锁紧垫圈等。平垫圈主要用于保护被 联接件的支承面，弹簧及锁紧垫圈主要用于摩擦和机械防松场合，其国家标准有： GB97.1～97.2、GB95～96、GB848、GB5287 各类大、小及特大平垫圈；GB852 工 字钢用方斜垫圈；GB853 槽钢用方斜垫圈；GB861.1 及 GB862.1 内齿、外齿锁紧 垫圈；GB93、GB7244、GB859 各种类弹簧垫圈；GB854～855 单耳、双耳止动垫圈； GB856 外舌止动垫圈；GB858 圆螺母止动垫圈。 5．挡圈：常用于轴端零件固定之用。其国家标准有：GB891～892 螺钉、螺 栓紧固轴端挡圈；GB893.1～893.2A 型 B 型孔用弹性挡圈；GB894.1～894.2A 型 B 型轴用弹性挡圈；GB895.1～895.2 孔用、轴用钢丝挡圈；GB886 轴肩挡圈等。 （三）键、花键及销联接 1．键联接：键是一种标准零件，通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定以 传递转矩，有的还能实现轴上零件的轴向固定或轴向滑动的导向。其主要类型有： 平键联接、楔键联接和切向键联接。各类键使用的场合不同，键槽的加工工艺也 不同。可根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择，键的尺寸则应符 合标准规格和强度要求来取定。其国家标准有：GB1096～1099 各类普通平键、 导向键及各类半圆键；GB1563～1566 各类楔键、切向键及薄型平键等。 2．花键联接：花键联接是由外花键和内花键组成。适用于定心精度要求高、 裁荷大或经常滑移的联接。花键联接的齿数、尺寸，配合等均按标准选取，可用 于静联接或动联接。按其齿形可分为矩形花键（GB1144）和渐线形花键（GB3478.1）， 前一种由于多齿工作，承载能力高、对中性好、导向性好、齿根较浅、应力集中 较小、轴与毂强度削弱小等优点，广泛应用在飞机、汽车、拖拉机、机床及农业 机械传动装置中；渐形线花键联接，受载时齿上有径向力，能起到定心作用，使 各齿受力均匀，强度、寿命长等特点，主要用于载荷较大、定心精度要求较高以