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机械设计实验项目及实验报告车辆工程教研室2012.3实验须知为了培养学生严肃认真和一丝不苟的工作作风，保证教学实验顺利进行，达到实验教学的要求和目的，每个学生应做到如下几点：一、做好实验前的准备工作1、认真预习实验指导书，并复习教材中的有关内容，明确本次实验的目的、方法和步骤。2、根据实验所要求的内容结合所学有关理论知识，弄清楚与本次实验有关的基本原理。3、对实验中所用到的仪器、设备和工具有一定的了解，规定学生自备的物品一定要准备齐。4、除了解实验指导书中规定的实验方案外，亦可多设想其它方案。二、遵守实验室的规章制度1、实验时应严肃认真，保持安静和整洁，不准乱抛纸屑，不准随地吐痰，严禁吸烟。2、爱护仪器和设备，严格遵守操作规程，如发现故障应及时报告。3、凡与本次实验无关的仪器与设备切勿任意动用。4、实验完毕，应将设备及仪器擦拭干净，并恢复到原来正常状态。三、认真做好实验1、认真听好指导老师对本次实验的讲解，实验时，应有严格科学作风，认真细致地按照实验指导书中所要求的实验方法和步骤进行。2、对于带电或贵重的仪器及设备，在接电或布置后，应请指导老师检查，检查通过后，才能开始实验。3、在实验过程中，应密切注意观察实验现象，记录下全部所需测量数据，随时进行分析，若发现异常现象，应及时总结。4、实验是培养学生动手操作技能的重要环节，因此每个学生都必须自己动手，完成所有的实验环节。5、实验所测的数据和图表，应以实事求是的科学态度，当场记录清楚，不要拼凑和抄袭，所得结果交指导老师审阅认可后可才能离开实验室，若不符合实验要求应重做。6、学生在完成规定实验项目后，如果希望观察一些与本实验有关的其它现象，或用另外方案来进行测试，经老师同意可以进行。四、实验报告的一般内容与要求实验报告是实验的总结，通过书写实验报告，可以提高学生的分析能力，因此每个学生必须独立完成实验报告，并要求学生对每个实验应该做到原理清楚，方法正确，数据准备可靠，会简单处理和分析测试数据。要有自己的观点和见解，并加以讨论，实验报告要求书写工整。一般实验报告应具有下列基本内容：1、实验名称、实验日期、实验者及同组人员。2、实验所用的仪器和设备的名称、型号（及编号），精度及量程等。3、实验目的、原理、方法及步骤简述。4、实验数据及其处理：实验数据应包括全部的测量原始数据，并注明测量单位，最好以表格形式，列出数据的运算过程，进行数据处理和误并分析。5、讨论及实验心得体会：根据实验所得到的结果及实验中观察到的现象，结合基本原理进地分析讨论。如实验对象有理论解，则希望能与理论结果进行比较，最后写出心得体会。6、提出建议和期望：通过实验课教学实践，根据自己的收获，客观地进行评价，或提出建议和期望。五、实验成绩1、根据学生参加实验的态度和表现，在老师审阅报告的基础上，按优秀、良好、中等、及格、不及格五级评定实验成绩。2、未完成所规定的实验或实验成绩不及格者，应补做或重做实验，否则不准参加本课程的期终考试。3、本课程的实验成绩，按比例计入本课程的总评成绩。实验一机械零件认知实验实验一机构、机械零部件认知实验一、实验目的1、了解机械零、部件的类型和结构，了解其特点和应用。2、了解机械零、部件的常用材料和工作原理。二、方式和要求1、实验方式以学生观察、自学为主，教师辅导答疑为辅，并进行现场讨论、分析此为开放式教学形式，学生可利用课余时间来陈列室参观、学习。2、学生可根据理论教学的时间不同，结合教科书的有关章节，随时到实验室观，回答思考题，可阶段性回答，也可一次性回答。3、在观察过程中，应着重了解：（1）机械零、部件的类型、结构，掌握其特点和应用。（2）机械零、部件的常用材料和工作原理。（3）机械零、部件的失效形式。（4）加深对标准件如：滚动轴承、螺纹等零件代号的理解，为正确选用打好基础三、实验内容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。（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、GB6175～61761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及尺寸较大的联接。3．销联接：销主要用来固定零件之间的相对位置时，称为定位销，它是组合加工和装配时的重要辅助零件；用于接接时，称为联接销，可传递不大的载荷；作为安全装置中的过载剪断元件时，称为安全销。销有多种类型，如圆锥销、槽销、销轴和开口销等，这些均已标准化，主要国标代号有：GB119、GB20、GB878、GB879、GB117、GB118、GB881、GB877等。各种销都有各自的特点，如：圆柱销多次拆装会降低定位精度和可靠性；锥销在受横向力时可以自锁，安装方便，定位精度高，多次拆装不影响定位精度等。以上几种联接，通过展柜的参观同学们要仔细观察其结构，使用场合，并能分清和认识以上各类零件。（四）机械传动机械传动有螺旋传动、带传动、链传动、齿传动及蜗杆传动等。各种传动都有不同的特点和使用范围，这些传动知识同学们在学习“机械设计”课程中都有要详细讲授。在这里主要通过实物观察，增加同学们对各种机械传动知识的感性认识，为今后理论学习及课程设计打下良好基础。1．螺旋传动：螺旋传动是利用螺纹零件工作的，作为传动件要求保证螺旋副的传动精度，效率和磨损寿命等。其螺纹种类有矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹等。按其用途可分传力螺