《机械设计基础实验指导书》

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1、广州城市职业学院《机械设计基础》学生实习指导书《信息与汽车机电工程学院》编制2009年2月3目录1.实训一低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验42.实训二机构运动简图的测绘及机构CAD设计93.实验三渐开线直齿圆柱齿轮的参数测定及CAD设计134.实验四减速器的拆装及其轴系的结构分析165.实验五综合实验206.学生实验（训）报告213说明1.本手册适用于课程设置的实践实训教学环节。2.根据《广州城市职业学院实习（训）教学管理规定》，凡进入实习（训）教学阶段的学生均按实习（训）教学大纲和实习（训）计划的要求，在实习（训）过程中认真做好实习（训）情况记录，完成实习（训）报告（设计）

2、等工作任务。3.认真填写各项内容记录，若某项内容的纸张不够填写可另附纸张。实习（训）结束后，应将本手册提交指导教师审阅。4.各专业的实习（训）要求不尽相同，若手册中的实习（训）报告格式不适应用于专业实习（训）报告（设计）的要求，可另行确定报告（设计）的格式。5.学生实习（训）记录、实习（训）报告等材料是实习（训）教学的重要资料，将作为教师指导实习（训）工作检查和考核的依据，请各教学单位注意收集保存。3实训一 低碳钢、铸铁的拉伸和压缩实验 1.实验目的（1）观察分析低碳钢的拉伸过程和铸铁的拉伸、压缩过程，比较其力学性能。（2）测定低碳钢材料的、、、；测定铸铁材料的和。（3）了解

3、万能材料试验机的结构原理，能正确独立操作使用。2.实验设备及工具（1）液压摆式万能材料试验机。（2）x—y记录仪。（3）游标卡尺。（4）拉伸和压缩试件。3.拉伸和压缩试件为了便于比较各种材料在拉伸和压缩时的力学性能，拉伸试件按国标GB/T6397—1986制作，压缩试件按国标GB/T7314-1987制作。如图所示，拉伸试件采用哑铃状，由工作部分、圆弧过渡部分和夹持部分组成。若以L表示试件工作部分标距，d表示试件直径，则拉伸试件有短试件（L＝5d）和长试件（L＝10d）两种。本试验采用长试件。24压缩试件通常为圆柱状，如实1-2图所示。试件受压时，两端面与试验机压头间的摩擦力

4、很大，约束了试件的横向变形，试件越短，影响越大，实验结果越不准确。因此，试件应有一定的长度。但是，试件太长又容易产生纵向弯曲而失稳。铸铁压缩实验时取L＝(1~2)d。4.实验原理和方法（1）低碳钢拉伸实验将试件安装于试验机的夹头内，之后匀速缓慢加载（加载速度对力学性能是有影响的，速度越快，所测的强度值就越高），直至将试件拉断。低碳钢试件在静拉伸试验中，通常可直接得到拉伸曲线，即F－△L曲线，如实1-3图所示。用准确的拉伸曲线可直接换算出应力应变曲线。观察拉伸曲线可见试件依次经过弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段等四个阶段，其中前三个阶段是均匀变形的。①弹性阶段是指拉伸图上

5、的OA′段。在弹性阶段，存在一比例极限点A，对应的应力为比例极限,此部分载荷与变形是成比例的，材料的弹性模量E应在此范围内测定。②屈服阶段对应拉伸图上的BC段。在低碳钢的拉伸曲线上，当载荷增加到一定数值时出现的锯齿现象。屈服阶段中一个重要的力学性能就是屈服点。低碳钢材料存在上屈服点和下屈服点，不加说明，一般都是指下屈服点。上屈服点对应拉伸图中的B点，记为FSU，即试件发生屈服而力首次下降前的最大力值。下屈服点记为FSL，是指不计初始瞬时效应的屈服阶段中的最小力值。金属材料的屈服是宏观塑性变形开始的一种标志。一般通过指针法或图示法来确定屈服点，综合起来具体做法可概括为：当屈服出

6、现一对峰谷时，则对应于谷低点的位置就是屈服点；当屈服阶段出现多个波动峰谷时，则除去第一个谷值后所余最小谷值点就是屈服点。用上述方法测得屈服载荷，然后计算出屈服点、下屈服点和上屈服点：＝FS/A，=FSL/A，＝FSU/A。③强化阶段对应于拉伸图中的CD24段。变形强化标志着材料抵抗继续变形的能力在增强。这也表明材料要继续变形，就要不断增加载荷。在强化阶段如果卸载，弹性变形会随之消失，塑性变形将会永久保留下来。强化阶段的卸载路径与弹性阶段平行。卸载后重新加载时，加载线仍与弹性阶段平行。重新加载后，材料的比例极限明显提高，而塑性性能会相应下降。这种现象称之为形变硬化或冷作硬化。冷

7、作硬化是金属材料的宝贵性质之一。工程中利用冷作硬化工艺的例子很多，如挤压、冷拔、喷丸等。D点是拉伸曲线的最高点，载荷为Fb，对应的应力是材料的强度极限或抗拉极限，记为，＝Fb/A。④缩颈阶段对应于拉伸图的DE段。载荷达到最大值后，由于材料本身存在缺陷，于是均匀变形转化为集中变形，导致形成缩颈。缩颈阶段，承载面积急剧减小，试件承受的载荷也不断下降，直至断裂。断裂后，试件的弹性变形消失，塑性变形则永久保留在破断的试件上。材料的塑性性能通常用试件断后残留的变形来衡量。轴向拉伸的塑性性能通常用伸长率和断面收缩率