仪器仪表机械结构设计与制造实验指导书.doc

仪器仪表机械结构设计与制造

实 验 指 导 书

杨超 编

华东交通大学机电工程学院
测控技术与仪器教研室
2004年10月

实验一 螺旋拉伸压缩弹簧特性实验

一、实验目的

1． 掌握测定拉伸、压缩弹簧特性的方法；
2． 验证所测弹簧特性实际值与理论公式计算值的一致性；
3． 巩固和加深理解螺旋弹簧拉伸、压缩特性的概念。

二、实验仪器

本实验所用仪器为双数显TCS-P200拉压弹簧实验机。
实验机测试范围：0－200N
行程：170mm
力值分辨率：0.01N
位移分辨率：0.01mm
加载方式：手动加载
力值精度：0.5％示值
实验机由上压盘、下压盘、力传感器、光栅尺、加力手柄、升降手轮、微处理器、键盘和数显装置等部分组成。
上压盘的移动是靠加力手柄或者升降转动手轮产生的，位移靠光栅尺进行测量，其结果送到微处理器中；当下压盘受力后，其下面的传感器将结果送到微处理器中；然后将弹簧的负荷和变形量显示在数显窗口中，也可用微型打印机打印出来。

三、实验步骤

1．根据实验弹簧的自由长度，将上压盘调整到适当的位置（对于压缩弹簧，使上压盘略高于被测弹簧；对于拉伸弹簧，使上下挂钩的间距略小于被测弹簧两钩环距离，使拉簧很容易装于挂钩上），然后放置好弹簧；
2．开始加载，当上压盘刚接触被测压簧时（或者两挂钩刚刚接触被测拉簧的两钩环时），也即载荷显示窗口开始显示载荷时，调整位移显示窗口，使其位移置“0”，压“位移置0”键；
3．连续加载，给出不同的载荷值，记下相应的位移量（测两次，取其平均值），算出实际变形量；
4．根据弹簧特性公式算出不同载荷值时的理论变形值。
（）

四、数据记录
测量出弹簧的参数，计算出刚度值，填入下表：
弹 簧 参 数
拉 伸 弹 簧
压 缩 弹 簧
弹簧外径D(mm)

弹簧中径D2(mm)

钢丝直径d(mm)

工作圈数n

总圈数n1

自由高度h0(mm)

旋绕比C

刚度F’ (N/mm)

弹簧类型：压缩弹簧
序号
外加载荷,N
第一次弹簧变形量,mm
第二次弹簧变形量,mm
两次实测平均值,mm
理论计算变形量,mm
实际值与理论值之差,mm
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

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弹簧类型：拉伸弹簧
序号
外加载荷,N
第一次弹簧变形量,mm
第二次弹簧变形量,mm
两次实测平均值,mm
理论计算变形量,mm
实际值与理论值之差,mm
1

2

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12

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五、根据实际变形值与理论变形值分别画出特性图

六、比较分析影响两种特性图不完全一致的因素

实验二 传动、支承、联轴器、离合器

一、预习
1．曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构；
2．摩擦轮传动的工作原理；
3．传动带的工作原理；
4．传动带的类型；
5．同步齿型带传动；
6．齿轮传动；

7．螺旋传动的型式；
8．联轴器的类型及其用途；
9．支承的分类及其基本要求；
10．离合器的类型；
11．常用滚动轴承的类型、性能和应用；
12．弹性摩擦支承的类型。

二、目的和要求
1．熟悉仪器仪表中常用的传动机构及其特点和典型应用；
2．了解滚动螺旋传动的工作原理；
3．了解支承、联轴器、离合器的典型结构、特点和应用。

三、实验内容
1．观察连杆机构、凸轮机构的示教模型；
2．观察摩擦无级变速器的示教模型；
3．观察皮带传动的模型、指出皮带张紧的方法；
4．观察直齿圆柱齿轮、涡杆传动、螺旋齿轮传动等；
5．分析测量显微镜中纵向导轨的螺旋传动；
6．观察外循环滚珠螺旋副的结构；
7．观察盘销、十字型联轴器；
8．观察压嵌式、单转向离合器；
9．观察圆柱支承、圆锥支承的典型结构及其应用；
10．观察标准滚动轴承的结构。

四、实验报告
1．分析指出压力表、齿轮杠杆比较仪中各使用何种连杆机构？

2．指出电子电位差计中，齿轮与轴的联接采用了哪些联接方法？

3．简化齿轮啮合的优缺点？

实验三 百分表结构分析

一、实验目的：
1．了解百分表的结构及工作原理；
2．熟悉所学的齿轮、导轨、弹性元件、联接和示值装置等零件在百分表中具体应用及其结构形式，增强感性认识；
3．学习仪表拆装技能及工具使用方法。

二、百分表的工作原理
钟表式百分表是将测量杆的微小直线位移通过齿条、齿轮和齿轮的传动放大变为指针的角位移，从而在刻度盘上指示出相应的示值。

三、实验步骤
1．从观察百分表的外观入手，了解百分表的使用方法，记下指针的初始位置；
2．结合实物分析本指导书的拆装顺序在头脑中形成拆装顺序的完整概念；
3．拧下百分表后盖上的三个螺钉，取下后盖：
（1）观察机构的传动关系，画出机构系统图；
（2）结合思考题分析每个零件所起的作用；
4．收拢固定外圈的弹簧卡圈的两个外伸端，顺着指针方向取下表益，然后用起针镊子取下指针，再取下表盖和弹簧垫片；
5．取下测量力弹簧和测量杆防转滑块，拧下固定下支撑板的螺钉，即可取出机芯；
（注意：到此，拆表的过程全部完成，没让拆的零部件请不要拆卸）
6．完成思考题的全部要求。
7．按照相反的顺序把拆下的零部件一一装回。
往意：
（1）安装下支撑板时，应使游丝预紧p/2；
（2）安装下支撑板时，应注意使下支撑板与外壳同轴；
（3）安装下支撑板时，应保证齿条与齿轮啮合的齿侧间隙；
（4）装指针时，应保证对指针位置的要求。

四、装表质量检查
1．测杆移动需灵活，无卡滞现象；
2．当测杆在自由状态时，指针应位于测量杆轴线上方15－25个分度内；
转数指针对准刻度盘时，大指针应位于测量杆轴线上方10个分度内；
3．检查游丝是否预紧；
4．齿条与齿轮啮合的齿侧间隙应在0.01－0.06毫米之间。

五、思考题
1．表盘为什么要旋转，旋转的导向面在何处？
2．百分表中的齿条转动是升速传动还是降速传动？是力传还是示数传动？
3．哪一级齿轮的误差对百分表的示值误差影响最大？
4．指出百分表的限动装置，说明其作用：
5．什么是空程误差？影响百分表空程误差的主要原因是什么？
6．游丝的作用是什么？为什么它不装在另外两根齿轮轴上？
7．游丝内外端是如何固定的？画出结构草图；
8．大表盘下的弹簧片的作用是什么？
9．百分表的导轨为何要防转？如何提高防转精度？
10．如何提高导轨的运动灵活性？
11．百分表在下述各处采用了什么联接型式？
（1）片齿轮与轴；
（2）柱销与下支撑扳；
（3）导套与壳体：
（4）指针与指针套；
（5）指针套与齿轮轴；
（6）测头钢球与测头；
（7）防转滑块与下压板；

六、注意事项
1．实验前要认真阅读实验指导书；
2．不要求拆的地方不得随意拆卸；
3．拆下的零件要轻拿轻放在盒内，防止丢失和损坏，尤其要注意测力弹簧、游丝和指针。

七、实验报告
1．指出百分表的基本组成部分及其功用。

2．画出百分表的传动系统图。