新能源汽车机械设计基础实验指导书

实验一 机构运动简图的测绘及分析一、实验目的：1、 掌握机构运动简图测绘的基本方法；2、 巩固机构自由度的计算。并验证机构具有确定运动的条件；3、 通过对机构进行结构分析，了解结构的组成原理二、设备和工具机器和机构模型 量具 铅笔 橡皮和草稿纸三、实验原理 机构运动与机构中的构件的数目、构件组成运动副的形式以及各运动副的相对位置有关，而与构件的复杂外形和运动副的具体结构无关，因此，在工程上对机构进行结构分析、运动分析和力分析时可以用机构运动简图来进行。 机构运动简图既简单有能正确地反映一部机器的运动特征，因此，正确地测量和绘制机构运动简图是机械设计的重要组成部分、四、实验方法与步骤1、观察机构的运动，弄清构件的数目缓慢移动被测的及其或机构模型，从原动件开始，根据运动传递路线，仔细观察相连接的两构件是否有相对运动，特别要注意那些运动很微小的构件，从而弄清楚组成机构的构件数目。2、判别运动副类型 一般，从原动件开始，遵循运动传递的顺序，仔细观察各相邻构件之间的相对运动性质。由此确定机构中运动副的类型、数目3、合理选择视图一般选择与机构的多数构件运动平面平行的平面作为投影面。必要时也可以就机构的不同部分选择两个或者两个以上的投影面，然后展开到一张图面上。或者把主运动简图上难于表示清楚的部分，另绘一张局部简图。对于齿轮机构则可选择与运动平面相垂直的平面作为投影面。总之，以简单清楚的把机构的运动情况表示出来为原则。4、画出机构运动简图的草图，计算机构的自由度。将原动件转到某一位置（即可看清多数活动构件和运动副的位置）。在草稿纸上按照规定的符号，目测尺寸使实物与图形大致成比例，徒手画出机构运动简图的草图，然后计算机构的自由度，并将草图与实物对照，观察是否和实物相符合。5、画正式的机构运动简图。确定尺寸比例尺，认真测量机构各运动副之间的相对位置参数，在实验报告纸上用三角板和圆规，将上述草图按照选定的比例尺l(构件的真实长度与图示长度的比值，单位为m/mm或mm/mm)画出正式的机构运动简图。注 ：对于某些不便直接测定的机构尺寸，可首先分析其机构的性质，采用间接测量的办法。机构运动简图的测绘及分析实验报告专业班级_姓 名_ 日期_ 学 号_ 指导老师_ 成绩_一、实验目的二、实验设备三、实验数据记录及结果机构一：机构运动简图（l= m/mm）机构自由度的计算机构二：机构运动简图（l= m/mm）机构自由度的计算机构三：机构运动简图（l= m/mm）机构自由度的计算四、思考题1、机构运动简图能反映实际机构的哪些内容？2、绘制机构运动简图的过程中应注意些什么问题？五、心得与建议实验二 渐开线齿廓的范成实验一、实验目的：1、掌握用范成法加工渐开线齿廓的基本原理，观察齿廓的渐开线及过渡曲线的形成过程；2、了解渐开线齿轮根切现象和齿顶变尖现象的原因及用变位修正来避免发生根切的方法；3、分析、比较标准齿轮和变位齿轮的异同。二、实验设备和用具：1、齿轮范成仪；2、自备：220圆形绘图纸一张（圆心要标记清楚），削尖的HB铅笔、橡皮、圆规（带延伸杆）、三角尺、剪刀、计算器、透明胶带纸。三、实验原理：范成法是利用一对齿轮（或齿条与齿轮）相互啮合时其共轭齿廓互为包络线的原理为加工轮齿的方法。刀具有渐开线齿轮（齿条）的外形，它与被切削齿轮坯的相对运动，完全与一对齿轮（或齿条与齿轮）的啮合过程一样，显然这样切制得到的轮齿齿廓就是刀具的刀刃在各个位置时的包络线。图 4-1 齿轮范成仪示意图本范成仪所用的两把刀具模型为齿条型插齿刀，其参数为m=20和m=8，=20，ha*=1，c*=0.25。仪器构造简图如图2报示。圆盘2代表齿轮加工机床的工作台；固定在它上面的圆形纸代表被加工齿轮的轮坯，它们可以绕机架5上的轴线O转动。齿条3代表切齿刀具，安装在滑块4上，移动滑板时，齿轮齿条使圆盘2与滑板4作纯滚动。齿条刀具3可以相对于圆盘作径向移动，当齿条刀具中线与轮坯分度圆之间移距为xm时（由滑板4上的刻度指标），分度圆则跟与刀具中线相平行的刀具切线相切并作纯滚动，具按移距的大小和方向切制出正变位或负变位齿轮的齿廓。四、实验步骤：1、被加工齿轮的模数m=20，z=8和m=8，z=20，各变位系数分别为x1=0，x2=+0.53，分别计算其分度圆、基圆、齿顶圆、齿根圆直径*，填入实验报告表内。2、将220圆形图纸分成三等分，即圆心角各为120，并轻轻画出各自的角平分线；再画出分度圆、基圆及各自的齿顶圆和齿根圆，其参数及尺寸应分别标注清楚。以上步骤应在实验课前完成。3、取m=20的齿条刀具模型和220的圆形图纸，安装在齿轮范成仪上。将刀具滑板4先移支中间，使x1=0区间进入被切削范围。为确保“轮坯”中心与圆盘中心对准，必须使其角平分线与范成仪上的径向线对准，并使刀具中线与“轮坯”分度圆相切具垂直于角平分线；使刀具顶线与“轮坯”齿要圆相切。来回移动刀架滑板，直到满足以上要求，再拧紧蝶形螺母，通过压板压紧“轮坯”，固定紧齿条刀具。移动滑板，使刀具某一侧刃线通过“轮坯”中心，画出“轮坯”上的这条径向线。再将滑板移到左边位置，准备进行“切削”。、每当把滑板向右推动一个较小的距离时，在代表轮坯的圆形图纸上，用铅笔笔尖始终紧贴着刀具轮廓描下刀刃的位置，表示齿条插刀切削一次的刀刃痕迹。应控制使其间距匀称。表示等速范成。重复描绘；直到形成2-3个完整齿形为止。仔细观察齿廓的形成过程，可清楚地看到被切到的部分成为齿槽，留下的部分即为直线刀刃范成包络而成的渐开线轮齿。当刀具侧刃与事先画好的轮坯径向线共线时，表示轮齿的渐开线齿廓已全部切成，观察这条径向线内的轮齿根部有无被切去的部分。5、将滑板退回到左边位置，松开压板1、将“轮坯”转到正变位齿轮区间，按步骤3的要求的调整、定位。但刀具应靠近“轮坯”中心x2m，刀具顶线与齿根圆相切，这时与“轮坯”分度圆相切的是与刀具中线平行的另一条“刀具节线”。重复上一步骤，绘制出正变位齿轮的轮廓。6、与上一步骤类似，但使齿条刀具远离“轮坯”中心x3m，绘制负变位齿轮的齿廓。观察比较标准齿轮、正变位齿轮、负变位齿轮的齿形变化和其齿厚、齿槽宽、周节、齿顶厚、基圆齿厚、齿顶圆直径、齿根圆直径有无变化，相对变化的特点以及根切现象、齿顶变尖现象。渐开线齿轮的范成实验报告专业班级_姓 名_ 日期_ 学 号_ 指导老师_ 成绩_（一）齿条刀的基本参数：模 数m 压 力 角 齿顶高系数h 径向间隙系数c （二）范成齿轮的计算数据：项目标准齿轮1计算m=8正变位齿轮计算标准齿轮2m=20计算公式Z208XddddPS(三)范成齿廓图一张齿廓图要求至少有两个以上完整的齿廓曲线。（四）仔细观察齿轮图，比较标准齿廓与变位齿廓的异同点：标准齿轮正变位齿轮x=+0.53标准齿轮齿数ZZ=8Z=20模数mM=20M=8分度圆压力角a齿顶圆直径d分度圆直径d齿根圆齿厚S分度圆齿间距e周节p齿圆齿厚S齿顶圆齿厚S公法线长度W注：正变位齿廓与标准齿廓进行比较时，只说明变化特点，填写“增大”或“减少”或“不变”即可，不要求具体数字。实验三 机械传动性能综合测试实验一、实验目的1.通过测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的参数曲线(速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等),加深对常见机械传动性能的认识和理解；2. 通过测试由常见机械传动组成的不同传动系统的参数曲线，掌握机械传动合理布置的基本要求；3. 通过实验认识智能化机械传动性能综合测试实验台的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法, 培养进行设计性实验与创新性实验的能力。二、实验设备本实验在“JCY机械传动性能综合测试实验台”上进行。本实验台采用模块化结构，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，学生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、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。机械传动性能综合测试实验台各硬件组成部件的结构布局如图2-1所示。252262143378图2-1实验台的结构布局1-变频调速电机 2-联轴器 3-转矩转速传感器 4-试件5-加载与制动装置 6-工控机 7-电器控制柜 8-台座 实验台组成部件的主要技术参数如表2-1所示。表2-1主要技术参数序号组 成 部 件技 术 参 数备 注1变频调速电机550W2ZJ型转矩转速传感器.规格 10N.m ;输出讯号幅度不小于100mV.规格 50N.m;输出讯号幅度不小于100mV3机械传动装置(试件)直齿圆柱齿轮减速器 i=5摆线针轮减速器蜗杆减速器 i=10V型带传动齿形带传动 Pb=9.525 Zb=80套筒滚子链传动 Z1=17 Z2=251台1台WPA50-1/10O型带3根1根08A型3根4磁粉制动器额定转矩: 50 N.m激磁电流: 2A允许滑差功率: 1.1Kw5工控机为了提高实验设备的精度，实验台采用两个扭矩测量卡进行采样。测量精度达到0.2%FS，能满足教学实验与科研生产试验的实际需要。机械传动性能综合测试实验台采用自动控制测试技术设计，所有电机程控起停，转速程控调节，负载程控调节，用扭矩测量卡替代扭矩测量仪，整台设备能够自动进行数据采集处理，自动输出实验结果，是高度智能化的产品。其控制系统主界面如图2-2所示。图2 -2实验台控制系统主界面机械传动性能综合测试实验台的工作原理如图2-3所示。负载ZJ扭矩传感器机械传动装置（试件）ZJ扭矩传感器变频电机扭矩测量卡扭矩测量卡负载调节转速调节工控机图2-3 实验台的工作原理三、实验原理运用“JCY机械传动性能综合测试实验台”能完成多类实验项目（表2-2），可根据专业特点和实验教学改革需要指定实验内容。表2-2类型编号实验项目名称被测试件项目适用对象备 注A典型机械传动装置性能测试实验在带传动、链传动、齿轮传动、摆线针轮传动（新增）、蜗杆传动等中选择专科本科B组合传动系统布置优化实验由典型机械传动装置按设计思路组合本科无论选择哪类实验, 其基本内容都是通过对某种机械传动装置或传动方案性能参数曲线的测试, 来分析机械传动的性能特点；实验利用实验台的自动控制测试技术，能自动测试出机械传动的性能参数, 如转速n (r/min)、扭矩M (N.m)、功率N(K.w)。并按照以下关系自动绘制参数曲线：传功比 I=n1/n2扭矩 M=9550 N/n (Nm)传功效率 =N2/N1= M1 n2/ M2 n1根据参数曲线（图2-4所示）可以对被测机械传动装置或传动系统的传动性能进行分析。图2-4 参数曲线（示例）四、实验步骤参考图2-5所示实验步骤，用鼠标和键盘进行实验操作。实验A实验B确定实验类型与内容准备阶段安装被测装置调试测试设备转速n 扭矩M功率N 效率传动比 i测试阶段设置实验参数采集实验数据参数曲线实验结果分析分析阶段实验报告图5 实验步骤1. 准备阶段（1）认真阅读实验指导书；（2）确定实验类型与实验内容；选择实验A(典型机械传动装置性能测试实验) 时, 可从V带传动、同步带传动、套筒滚子链传动、圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器中，选择1-2种进行传动性能测试实验;选择实验B（组合传动系统布置优化实验）时, 则要确定选用的典型机械传动装置及其组合布置方案，并进行方案比较实验。如表2-3所示。表2-3 编 号组合布置方案a组合布置方案b实验内容B1V带传动-齿轮减速器齿轮减速器-V带传动实验内容B2同步带传动-齿轮减速器齿轮减速器-同步带传动 实验内容B3链传动-齿轮减速器齿轮减速器-链传动实验内容B4带传动-蜗杆减速器蜗杆减速器-带传动实验内容B5链传动-蜗杆减速器蜗杆减速器-链传动实验内容B6V带传动-链传动链传动- V带传动实验内容B7V带传动-摆线针轮减速器摆线针轮减速器- V带传动实验内容B8链传动-摆线针轮减速器摆线针轮减速器-链传动（3）布置、安装被测机械传动装置（系统）。注意选用合适的调整垫块，确保传动轴之间的同轴线要求；在搭接好实验装置后，用手驱动电机轴、如果装置运转自如、即可接通电源、开启电源进入实验操作。否则、重调各连接轴的中心高、同轴度，以免损坏转矩转速传感器。 （4）按要求对测试设备进行参数设置和调零，以保证测量精度。参数设置a） 打开工控机、双击桌面的快捷方式“Test”进入软件运行界面。b） 按下控制台电源按钮、控制台上选择自动、按下主电机按钮。c） 下拉菜单C设置部分在报警参数对话框内第一报警参数、第二报警参数不必理睬，定时记录数据可设置为零或大于10Min、意思为采用手动记录数据、不用定时记录数据。采样周期为1000ms即可。在可供显示的参数对话框内，可供显示的参数已经打勾，故此对话框可不理睬（可供显示的参数也就是显示面板上所能显示的参数）。在设置扭矩传感器常数框内，用户根据输入端扭矩传感器和输出端扭矩传感器铭牌上的标识、正确填写对话框内系数、扭矩量程和齿数，框内的小电机转速和扭矩零点可暂不填入。C设置部分的配置流量传感器串口参数与设定压力温度等传感器参数两对话框，如果本实验台不能做压力、温度、流量等方面的测试,则可不理睬。注意存盘！d) 下拉菜单A分析部分在绘制曲线的对话框内:Y轴坐标名称可任意选择一种、二种或全选,但局限于可供显示的那几种试验参数。其余X轴坐标名称先设置为t、曲线拟合法先设置为折线法, x、y坐标值先设置为自动，待正式测试时根据需要再作适当调整。准确完成以上步骤、参数设置即完成。调零a） 点击主界面下拉菜单中的T试验部分，起动输入端扭矩传感器和输出端扭矩传感器上部的小电机，此时显示面板上n1和n2应分别显示小电机的转速、M1和M2应分别显示传感器扭矩量程（M1一般为103Nm、M2一般为5010Nm）。然后点动电机控制操作面板上的电机转速调节框、调节主电机转速，如果此时小电机和主轴旋转方向相反、转速叠加，说明小电机旋转方向正确、可进行下一步骤。如果此时显示面板上n1和n2数值减小（可能n1数值减小、可能n2数值减小、也可能n1n2数值均减小）则要重新调整小电机旋向、直至两小电机转速均与主轴转速叠加为止。b） 小电机旋向正确后、将主轴转速回调至零，然后再次点击下拉菜单C设置部分选择T、系统再次弹出设置扭矩转速传感器参数对话框，此时只需分别按下输入端和输出端调零框右边一钥匙状按钮、便可自动调零，存盘后返回主界面、调零结束。注意存盘，关闭小电机。2.测试阶段（1）打开实验台电源总开关和工控机电源开关；（2）点击Test显示测试控制系统主界面，熟悉主界面的各项内容；（3）键入实验教学信息标：实验类型、实验编号、小组编号、实验人员、指导老师、实验日期等；（4）点击“设置”，确定实验测试参数：转速n1、n2 扭矩M1、M2等；（5）点击“分析”，确定实验分析所需项目：曲线选项、绘制曲线、打印表格等；（6）启动主电机，进入“试验”。使电动机转速加快至接近同步转速后，进行加载。加载时要缓慢平稳，否则会影响采样的测试精度；待数据显示稳定后，即可进行数据采样。分级加载，分级采样，采集数据10组左右即可；（7） 从“分析”中调看参数曲线，确认实验结果；（8） 打印实验结果；（9） 结束测试。注意逐步卸载，关闭电源开关。3.分析阶段（1） 对实验结果进行分析；对于实验A和实验C，重点分析机械传动装置传递运动的平稳性和传递动力的效率。对于实验B, 重点分析不同的布置方案对传动性能的影响。（2） 整理实验报告；实验报告的内容主要为：测试数据（表）、参数曲线；对实验结果的分析；实验中的新发现、新设想或新建议。机械设计综合实验台配套软件说明书概 述欢迎您使用机械传动实验台配套软件！这是本公司为机械传动实验台专门编写的软件，本软件用BORLAND C+BUILDER5编写，主要由下拉菜单、显示面板、电机控制操作面板、数据操作面板、被试件参数数据库、测试记录数据库六大部分构成，其优点是，贴近用户、使用方便、功能强大、操作简单。通过该说明书，您可以：一、全面了解本软件的功能二、解决使用中遇到的问题系统导航:快速入门操作指南:电机控制操作面板，数据操作面板，下拉菜单快速入门及注意事项:1、运行软件:双击桌面的快捷方式就能进入该软件运行环境了。 2、界面总览以上就是软件的运行界面，主要由下拉菜单显示面板电机控制操作面板数据操作面板被测参数数据库测试记录数据库六部分组成，其中电机控制操作面板主要用于控制试验台架，下拉菜单中可以设置各种参数，显示面板用于显示试验数据，测试记录数据库，用于存放并显示临时测试数据，被测参数数据库,用来存放被测参数, 数据操作面板主要用来操作两个数据库中的数据。一、数据操作面板主要由数据导航控件组成，其作用主要是对被测参数数据库和测试记录数据库中的数据进行操作。其中: 数据导航控件: 这些按钮的作用依次是,前进一个记录、插入一个记录、前进至最后一个记录 、删除当前记录、编辑记录、确认编辑有效、放弃编辑、添加一个记录。二、电机控制操作面板由电机转速调节框、被测件参数装入按钮，测 试参数自动采样按钮、停止采样按钮、手动采样按钮、主电机电源开关按钮、电机负载调节框及负载满度调节滑竿构成。 1、电机转速调节框:通过调节此框内数值可改变变频器频率，进而调节电机转速，变频器最高频率由变频器设置。 2、被测参数装入按钮:根据被试件参数数据库表格中的“实验编号”，装入与编号相符的实验数据，并在下面表格中显示。3、测试参数自动采样按钮:试验台开始运行后，由计算机自动进行采样并记录下采样点的各参数，按下此按钮后，用户对数据的采样无须干预。 4、停止采样按钮: 按下此按钮，计算机停止对试验数据进行采样。5、手动采样按钮:如果用户选择手动采样方式，那么在整个试验期间，用户必须在认为需要采集数据的时刻按下此按钮，计算机会将该时刻采集的试验数据填入下面表格中显示并等待用户进行下一个采样点的采样。6、主电机电源开关:按下此按钮可以打开关闭主电机电源，并且通过图象显示当前电机电源状态。（由于此开关影响继电器寿命，故现为虚设，主电机电源开关现设置于工作台控制面板上。）7、电机负载调节框:控制此调节框，计算机将控制电机负载的大小（磁粉制动器）。调节框数值为0-100可调，负载满度由后面的满度调节滑竿控制。三、下拉菜单由文件，设置，试验，分析四部分组成。1、文件菜单:文件主菜单内包括退出系统菜单项，选择此菜单项将退出本软件系统。2、设置菜单:设置主菜单内包括“基本试验常数”，“选择测试参数”，“设定转矩转速传感器参数”，“配置流量传感器串口参数”，“设定压力温度等传感器参数”菜单项。 a.选择“基本试验常数”菜单项，将弹出设置报警参数窗口用户可根据实际情况进行参数的选择填写，其中要注意的是“定时记录数据”框内数据为计算机对试验数据采样的时间，单位为分钟，本实验台测试时以手动数据采样为佳，故一般“定时记录数据”框内数据设置为0或大于10。采样周期为计算机自动采样时连续采集两个采样点时间隔的时间，定为1000ms即可。其余第一报警参数，第二报警参数框可不予理睬。b.“选择测试参数”被选中时，系统弹出“选择试验时应显示的测试参数”对话框用户可以根据自己的需要选择显示的参数，开始测试时计算机将根据用户的选择来显示相应的数据。本实验台如无压力、温度、流量测试项目的话，可供显示的试验参数共8项，对话框内打勾之处即是。c.选择“设定转矩转速传感器参数”时，系统弹出“设置扭矩转速传感器参数”对话框 用户应根据输入端扭矩传感器和输出端扭矩传感器铭牌上的标识正确填写对话框内系数，扭矩量程和齿数。注意:填写小电机转速时，用户必须启动传感器上小电机，此时测试台架主轴应处于静止状态，按下小电机转速旁一齿轮图标按钮，计算机将自动检测小电机转速，并填入该框内。当主轴转速低于100转/分钟时必须启动传感器上小电机，且小电机转向必须同主轴相反！机械台架每次重新安装后都需要进行扭矩的调零，但是没必要每次测试都进行调零。 调零时要注意，输入和输出一定要分开调零。调零分为精细调零和普通调零，当进行精细调零时，要先断开负载和连轴器，然后主轴开始转动，进行输入调零，接下来接好 连轴器，主轴转动，进行输出调零。当进行普通调零时则没有这么麻烦，无须断开连轴器，直接开动小电机进行调零就可以了。但小电机转动方向必须与主轴转动方向相反，处于零点状态时用户只需按下调零框右边一钥匙状按钮，便可自动调零。d.选择“配置流量传感器串口参数”时，将会弹出“配置设备串行口”对话框 根据实际情况，本实验台测试时，无需理睬此对话框e.选择“设定压力温度等传感器参数”，将弹出“传感器常数”对话框用户可根据传感器的使用说明进行正确配置并调节零点。如实验台没有压力、温度测试内容，则可不理睬此对话框。3、试验菜单:试验主菜单内包括“主电机电源”，“输入端小电机p正转电源”，“输入端小电机p反转电源”，“输出端小电机p正转电源”，“输出端小电机p反转电源”，“开始采样”，“停止采样”，“记录数据”，“覆盖当前记录”菜单项。a.主电机电源，功能相当于电机控制操作面板上的主电机电源按钮。b.输入端输出端小电机正反转电源，此四个菜单项可分别控制输入端输出端传感器上小电机的正反转，以保证测试时小电机转向同主轴转向相反。c.开始采样，功能相当与电机控制操作面板上的开始采样按钮。d.停止采样，功能相当与电机控制操作面板上的停止采样按钮。e.记录数据，功能相当与电机控制操作面板上的手动记录数据。f.覆盖当前记录，此菜单项将新的记录替换当前记录。4、分析菜单:分析主菜单内包括“设置曲线选项”，“绘制曲线”，“打印试验表格”菜单项。a. 打开绘制曲线选项，系统会弹出“绘制曲线选项”对话框用户根据自己的需要选择要绘制曲线的参数项，其中，标记采样点的作用是在曲线图上用小圆点标记出数据的采样点，曲线拟合算法为用数学方法将曲线进行预处理，以便试验数据的分析。b. 绘制曲线选项，即根据用户的选择绘制出整个试验采样数据的曲线图。C打印。机械传动性能综合测试实验实验报告专业班级_ 姓 名_学 号_日 期_指导老师_ 成绩_一、实验目的二、实验原理与实验设备三、实验数据记录及结果四、思考题1、拟定传动方案时，应考虑哪些问题？2、实验中你采用了哪些机械传动？其性能如何？五、心得与建议实验四 螺栓联接综合实验一、实验目的现代各类机械中，广泛应用螺栓进行联接，如何计算和测量螺栓受力情况及静、动态特性参数，是工程技术人员的一个重要课题。本实验通过对螺栓的受力进行测试和分析要求达到下述目的。1、了解螺栓联接在拧紧过程中各部分的受力情况。2、计算螺栓相对刚度，并绘制螺栓联接的受力变形图。3、验证受轴向工作载荷时，预紧螺栓联接的变形规律，及对螺栓总拉力的影响。4、通过螺栓的动载实验，改变螺栓联接的相对刚度，观察螺栓动应力幅值的变化，以验证提高螺栓联接强度的各项措施。二、实验项目 LZS螺栓联接综合实验台可进行下列实验项目：1、（空心）螺栓联接静、动态实验。（空心螺栓+刚性垫片+无锥塞）2、改变螺栓刚度的联接静、动态实验。（空心螺栓、实心螺栓）3、改变垫片刚度的静、动态实验。（刚性垫片、弹性垫片）4、改变被连接件刚度的静、动态实验。（有锥塞、无锥塞）三、实验设备及仪器该实验需LZS螺栓联接综合实验台一台，CQYDJ4静动态测量仪一台，计算机及专用软件等实验设备及仪器。1、 螺栓联接实验台的结构与工作原理。如图1所示。1）螺栓部分包括M16空心螺栓、大螺母、组合垫片和M8小螺杆组成。空心螺栓贴有测拉力和扭矩的两组应变片，分别测量螺栓在拧紧时，所受预紧拉力和扭矩。空心螺栓的内孔中装有M8小螺杆，拧紧或松开其上的手柄杆，即可改变空心螺栓的实际受载截面积，以达到改变联接件刚度的目的。组合垫片设计成刚性和弹性两用的结构，用以改变被联接件系统的刚度。2）被联接件部分由上板、下板和八角环、锥塞组成，八角环上贴有一组应变片，测量被联接件受力的大小，中部有锥形孔，插入或拨出锥塞即可改变八角环的受力，以改变被联接件系统的刚度。3）加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成，挺杆上贴有应变片，用以测量所加工作载荷的大小，蜗杆一端与电机相联，另一端装有手轮，启动电机或转动手轮使挺杆上升或下降，以达到加载、卸载（改变工作载荷）的目的。2、 LSD-A型静动态测量仪的工作原理及各测点应变片的组桥方式。实验台各被测件的应变量用CQYDJ4型静动态测量仪测量，通过标定或计算即可换算出各部分的大小。该仪器的工作原理方框图请参看CQYDJ4型静动态测量仪使用说明书。CQYDJ4型静动态测量仪是利用金属材料的特性，将非电量的变化转换成电量变化的测量仪，应变测量的转换元件应变片是用极细的金属电阻丝绕成或用金属箔片印刷腐蚀而成，用粘剂将应变片牢固的贴在被测物件上，当被测件受到外力作用长度发生变化时，粘贴在被测件上的应变片也相应变化，应变片的电阻值也随着发生了R的变化，这样就把机械量转换成电量（电阻值）的变化。用灵敏的电阻测量仪电桥，测出电阻值的变化R/R，就可换算出相应的应变，并可直接在测量仪的液晶128X64点阵的大显示屏读出应变值。通过A/D板该仪器可向计算机发送被测点应变值，供计算机处理。1）.an 、电动机 2、蜗杆 3、凸轮 4、蜗轮 5、下板 6、扭力插座 7、锥塞 8、拉力插座 9、弹簧 10、空心螺杆 11、千分表 12、螺母 13、组合垫片(一面刚性一面弹性)14、八角环压力插座 15、八角环 16、挺杆压力插座 17、M8螺杆 18、挺杆 19、手轮 20上板图1LZS螺栓联接综合实验台各测点均采用箔式电阻应变片，其阻值为120，灵敏系数k=2.20，各测点均为两片应变片，按半桥测量要求粘贴组成如图4所示半桥电路（即测量桥的两桥臂），图中A、B、C三点分别应为连接线中的三色细导线，其黄色线（即B点）为两应变片之公共点。3、计算机专用多媒体软件及其他配套器具1） 需要计算机的配置为带RS232口主板、128M内存、40G硬盘、Celeron1.3G、光驱48X、17”纯平显示器。2） 实验台专用多媒体软件，该软件可进行螺栓静态联接实验和动态联接实验的数据结果处理、整理，并打印出所需的实测曲线和理论曲线图，待实验结束后进行分析。3） 专用扭力扳手0-200Nm一把，量程为0-1mm的千分表两个四、实验方法及步骤以出厂设定（实验台八角环上未装两锥塞，松开空心螺栓上的M8小螺杆手柄，组合垫片换成刚性的。）的空心螺栓联接静动态实验为例说明实验方法和步骤（一）螺栓联接静态实验方法与步骤1）用静动态测量仪配套的4根信号数据线的插头端将实验台各测点插座连接好，各测点的布置为：电机侧八角环的上方为螺栓拉力，下方为螺栓扭力。手轮侧八角环的上方为八角环压力，下方为挺杆压力。然后再将数据线分别接于测量仪背面CH1、CH2、CH3、CH4各通道的A、B、C接线端子上。用配套的串口线接测量仪背面的9芯RS232插座，另一头连接计算机上的RS232串口（见图3）。2）打开测量仪电源开关，启动计算机，进入软件封面，单击“静态螺栓实验”，进入静态螺栓实验主界面。单击“串口测试”菜单，用以检查通讯是否正常，通讯正常方可进行以下实验步骤。3）进入静态螺栓主界面，单击“实验项目选择”菜单，选 “空心螺杆”项，（默认值）。4）转动实验台手轮，挺杆下降，使弹簧下座接触下板面，卸掉弹簧施加给空心螺栓的轴向载荷。将用以测量被联接件与联接件（螺栓）变形量的两块千分表，分别安装在表架上，使表的测杆触头分别与上板面和螺栓顶端面少许（0.5mm）接触。5）手拧大螺母至恰好与垫片接触。螺栓不应有松动的感觉，分别将两千分表调零。单击“校零”键，软件对上一步骤采集的数据进行清零处理。6） 用扭力矩扳手预紧被试螺栓，当扳手力矩为3040Nm时，取下扳手，完成螺栓预紧。7） 将千分表测量的螺栓拉变形值和八角环压变形值输入到相应的“千分表值输入”框中。a)单击“预紧”键进行螺栓预紧后，预紧工况的数据采集和处理。同时生成预紧时的理论曲线。b)如果预紧正确，单击标定键进行参数标定，此时标定系数被自动修正。c)用手将实验台上手轮逆时钟（面对手轮）旋转，使挺杆上升至一定高度（15mm），压缩弹簧对空心螺栓轴向加载，力的大小可通过上升高度控制，塞入15mm的测量棒确定，然后将千分表测到的变形值再次输入到相应的“千分表值输入”框中。d)单击“加载”键进行轴向加载工况的数据采集和处理，同时生成理论曲线与实际测量的曲线图。e)如果加载正确，单击标定键进行参数标定，此时标定系数被自动修正。f)单击实验报告键，生成实验报告。2螺栓联接动态实验1）螺栓联接的静态实验结束返回封面，单击“动态螺栓”进入动态螺栓实验界面。2）重复静态实验方法与步骤中的1-12步。.如果你已经做了静态实验，则此处不必重做3）取下实验台右侧手轮，开启实验台电动机开关，单击“动态”键，使电动机运转。进行动态工况的采集和处理。同时生成理论曲线与实际测量的曲线图。4）单击实验报告键，生成实验报告。5）完成上述操作后，动态螺栓联接实验结束。五、注意事项1、 电机的接线必须正确，电机的旋转方向为逆时钟（面向手轮正面）2、 进行动态实验，开启电机电源开关时必须注意把手轮卸下来，避免电机转动时发生安全事故，并可减少实验台振动和噪声。CQYDJ4型静、动态电阻应变仪使用说明一、仪器概述 CQYDJ4型静、动态电阻应变仪可广泛应用于土木工程、桥梁、机械结构的实验应力分析，结构及材料任意点变形的动、静态应力分析。配接压力、接力、扭矩、位移和温度传感器，对上述物理量进行测试。因此该仪器在材料研究、机械制造、水利工程、铁路运输、土木建筑及船舶制造等行业得到了广泛应用。该系列静、动态电阻应变仪采用全数字化智能设计（见图2），本机控制模式时采用LCD液晶128X64点阵的大显示屏显示，显示当前测点序号及测得绝对应变值和相对应变值，同时具备灵敏系数数字设定，桥路单点、多点自动平衡及自动扫描测试等功能；计算机外控模式时，可通过连接计算机与相应软件组成多点静、动态电阻应变测量分析系统，完成从采集存档时生成测试报告等一系列功能，轻松实现虚拟仪器测试。图2 CQYDJ4型静、动态电阻应变仪系统示意图CQYDJ4型静、动态电阻应变仪是该应变仪中适合高校实验室实验及小型工程测试的机型。该机型主机自带四路独立的应变测量回路，采用仪器后部接线方式，接线方法兼容常规模拟式静、动态电阻应变仪，使用方便可靠。二、 性能特点全数字化智能设计，操作简单，测量功能丰富，能方便连接微机实现虚拟仪器测试。可测量全桥、半桥、1/4桥；1/4桥测量方式设公共补偿接线端子。每通道测量采用独立的高精度数据放大器、24位A/D高精度转换器（四路），测量准确可靠，减少了切换变化对测试结果的影响，提高了动态测试的速度。接线时在仪器后部接插，可采用焊片或线叉，真正做到“轻松接线”。接线方式与传统模拟式静、动态电阻应变仪基本相同，减少您在静、动态电阻应变仪升级换代中的不便。接线端子采用优选进口器件，经久耐用，接触电阻变化极小。极优性能价格比，适合各大专院校力学实验室模拟应变仪升级换代。三、主要技术指标测量范围：030000 零点不平衡：10000灵敏度系数设定范围：2.002.55 基本误差：0.2%F.S. 2个字自动扫描速度：1点/1秒 测量方式：1/4桥、半桥、全桥零点漂移：2/24小时；0.5/；桥压：DC2.5V分辨率：1 测数：4点（独立）显示：LCD128X64 显示测点序号、6位测量应变值电源：AC220V（20%），50Hz 功耗：约10W外形尺寸（mm）：320220148 (宽深高)；深度含仪器把手四、面板功能按键说明图2仪器前面板4.1前面板功能按键定义见图2 （从左右）如下： 校时键：按该键后对本仪器时间进行校时。 K值键：按该键后进入应变片灵敏系数修改状态。灵敏系数设置完毕后自动保持，下次开机时仍生效。 设置键：暂无操作功能。 保存键：暂无操作功能。 背光键：按该键后背光熄灭，再按该键背光亮。 静测键：按该键进入静态电阻应变测量状态。 动测键：按该键进入动态电阻应变测量状态。 校零键：按该键进入通道自动校零。 C E 键：按该键清除错误输入或退出该功能操作。 联机键：静态应变数据采集分析系统（计算机程控）联机、退出手动测量操作 确定键：按该键确定该功能操作 键：上、下项目选择移动键 0-9键：为数字键图3仪器后面板五、使用及维护5.1、准备工作1） 根据测试要求，可使用1/4桥、半桥或全桥测量方式。2 ）建议尽可能采用半桥或全桥测量，以提高测试灵敏度及实现测量点之间的温度补偿。3） CQYDJ4型静、动态电阻应变仪与AC220V50Hz电源相连接。5.2、接线1） 电桥接线端子与测量桥原理对应关系如图2所示。A、B、C、D、D1、D2为测量电桥的接线端，全桥测试时不使用D1、D2接线端。图4A、B、C、D、D1、D2为测量电桥的接线端，全桥测试时不使用D1、D2接线端。2） 组桥方法CQYJ4型动、静态应变仪在LZS螺栓联接综合实验台应变测试中的接线方法如下：图5：半桥测试接法为方便用户，出厂时已配好短接线。1/4桥和全桥的接线、组桥方法祥见CQYDJ4型静、动态电阻应变仪使用说明书。六、设置灵敏度系数为适应用户在一次测试中可能使用不同灵敏系数应变片的情况，该仪器的灵敏系数设置方法有测试前设定和在测试状态设定两种方法均可。使用方法如下：在测试前按下K值键，就进入到灵敏系数设定状态，修改完成后，按确定键确定后退出。在测试状态按下K值键，就进入到灵敏系数设定状态，同上。本应变仪的灵敏系数设定范围为2.002.55，出厂时设为K=2.20。系统将根据用户设定的该点灵敏系数自动进行折算。这方便了用户使用不同K值应变片的情况。七、测量7.1在进入静态测量状态下仪器预热5分钟后（给电阻应变片即传感器），即可进行测试。按校零键应变仪器可进行所有测点的桥路自动平衡。此时，通道显示从01依次递增到4，LCD液晶显示屏显示。同时校零指示灯在LCD液晶显示屏显示。7.2 进入动态测量状态时，进行测量，在LCD液晶显示屏显示相应动态测量状态，同时通过RS232通讯口向上位机传送测量数据。校零同上。通讯格式见附件：7.3如通道出现短路状况，静态应变仪在LCD液晶显示屏显示该通道“桥压短路”字样，同时报警，通道短路消除，静态应变仪自动复该通道测量。使用注意事项接线时如采用线叉，请旋紧螺丝以防止接触电阻变化。长距离多点测量时，应选择线径、线长一致的导线连接测量片和补偿片。同时导线应采用绞合方式，以减少导线的分布电容。仪器应尽量放置在远离磁场源的地方。应变片不得置于阳光爆晒下；同时测量时应避免高温辐射和空气剧烈流动的影响。应选用对地绝缘阻抗大于500M的应变片和测试电缆。测量过程中不得移动测量导线。八、维护本仪器属于精密测量仪器，应置于清洁、干燥及无腐蚀性气体的环境中。移动搬运时应防止剧烈振动、冲击、碰撞和路跌落，放置地点应平稳。非专业人员不得拆装仪表，以免发生不必要的损坏。禁止用水和强溶剂（如苯、硝基类油）擦拭仪器机壳和面板。螺栓联接综合实验实验报告专业班级_ 姓 名_学 号_日 期_指导老师_ 成绩_一、实验目的二、实验原理与实验设备三、实验数据记录及结果四、思考题1、为什么紧螺栓联接受轴向载荷时螺栓的总拉力不等于预紧力加外载荷？2、影响螺栓相对刚度系数值的因素有哪一些？五、心得与建议in advance, closely associated with the partys patriotic youth Yu Qingzhi when Chang. Yu Qing Zhi, nanling County, Anhui Wuhu Brook family beach people, after the start of the war, participated in the third war zone relative to the officer training Corps trainees, young Chang Shen Liqun from Shangrao, Jiangxi province, is the only military