实验11 封闭功率流式齿轮试验.doc

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1、实验11封闭功率流式齿轮试验CLS—Ⅱ试验台为小型台式封闭功率流式齿轮试验台采用悬挂式齿轮箱不停机加载方式，加载方便、操作简单安全，耗能少。在数据处理方面，即可直接用抄录数据手工计算方法，也可以计算机接口组成有数具采集处理，结果曲线显示，信息储存、打印输出等多种功能的自动化处理系统，该系统具有重量轻、机电一体化相结合等特点。本试验台用于机械设计等课程的教学实验。可进行齿轮传动效率试验，小模数齿轮的承载能力试验。通过试验，使学生能了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理特点及齿轮传动效率的测试方法。一、实验目的1、了解封闭功率流式

2、齿轮试验台的基本原理、结构及特点2、掌握齿轮传动效率的测试方法。二、设备和工具（一）试验台主要技术参数1.试验台齿轮模数m=22.齿数Z=Z=Z=Z=383.中心距A=76mm4.速比I=15.直流电机额定功率P电=200W6.直流电机转速N电=50—2000r/m7.最大封闭扭距T=15NM8.最大封闭功率P=3KW（二）试验台机械结构试验台的结构如图11-1a所示，由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向联轴器等组成一个封闭机械系统。12786345109111213WL(a)(b)1、悬挂电机2、浮动联轴器3、转速传感

3、器4/11、定轴齿轮副5、刚性联轴器6、悬挂齿轮箱7、砝码8/9、悬挂齿轮副10、万向联轴器12、脉冲发生器13、转矩传感器图11-1试验台的结构简图电机采用外壳悬挂结构，通过浮动联轴器和齿轮轴相联，与电机悬臂相连的转矩传感器把电机转矩信号送入实验台电控箱，在数码显示上直接读出。电机转速由测速传感器4测出，同时送往电控箱中显示。（三）实验台电子系统1.系统框图电控箱内系统的结构框图如图11-2所示。齿轮传动机构电机转速传感器电机转矩传感器RS232接口单片微计算机电机转速显示器电机转矩显示器转矩、转速输出接口计算机CRT显示

4、器打印机图11-2实验台系统框图2.电控箱操作部分主要部分集中在电控箱正面的面板上，面板的布置如图11-3所示：转速输出显示转矩输出显示载荷指示送数保持清零加载电源调零增益转速输出转矩输出图11-3面板的布置图在电控箱背面备有微机RS232接口、转矩、转速输入接口等，其布置情况如图11-4示；43215图11-4电控箱后板布置电源插座2、转矩增益调节电位器3、RS232接口4、转矩输入接口5、转速输入接口三、实验原理1、功率流方向的确定由图1（b）可知，试验台空载时，悬臂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上一定载荷之后（通常

5、加载砝码是0.5kg以上）悬臂齿轮箱会产生一定角度的翻转，这时扭力轴将有一个力矩T作为齿轮9（其方向为顺时针），万向节也有一力矩T`作用于齿轮9`，（其方向也为顺时针，如忽略磨檫，T`=T）。当电机顺时针方向一角速度转动时，T与的方向相同，T`与的方向相反，故这是齿轮9为主动轮，齿轮9`为从动轮，同理齿轮5`为主动轮，齿轮5为从动轮，封闭功率方向如图1（a）所示，其大小为：（KW）该功率流大小决定与加载力矩和扭力轴的转速，而不是决定与电机。电机提供的功率仅为封闭传动中的损耗功率，既故，单对齿轮为总效率若=95%，则封闭加载的

6、功率仅为开式加载功率的1/20，是一种节能高效率的试验方法。1、T的确定由图11-1b可以看出，当悬挂齿轮箱杠杆加上载荷后，齿轮9、齿轮9`就会产生扭矩，其方法都是顺时针，对齿轮9`中心取矩，得到封闭力矩T；（本试验台T是所加载产生扭矩的一半）即：W—所家砝码重力NL—加载杠杆长度L=0.3m平均效率为：（本试验台电机为顺时针）3、效率的计算及实验曲线的输出`实验台电控箱内附设单片机，承担检测、数据处理、信息记忆、自动数字显示及传送等功能。若通过串行接口与计算机相联，就可有计算机对所采集数据进行自动分析处理，并能显示及打印齿

7、轮传递效率—T曲线及T—T曲线和全部相关数据。如图11-5例所示。图11-5实验曲线四、实验步骤（一）人工记录操作方法1.系统联接及接通电源在接通电源前，先将试验台上的转矩输出线（较粗的信号线）及转速信号线分别插入电控箱后板的相应输入插口上，打开电控箱面板开关，并按一下“清零键”使单片机微机复位，处于待命状态。齿轮实验台在接通电源前，应首先将电机调速旋扭逆时针转至“最地速”（0速）位置，然后将电源开关接通电源。2.转矩零点及放大倍数调整在试验台电机（0速）及空载状态下，调节电控箱面板上的“增益”（粗调），电位器（细调），使输

8、出转矩显示值≤0.010Nm一般转动电位器后，显示器跳动2次及达到稳定值。在调零过程中，若转矩显示为“9999”则表示转矩为“一”值应逆时针转电位器使显示值增大。“调零”完成后，将试验台上的调速旋扭顺时针漫漫向“高速”方向旋转，电机起动逐渐增速，同时观察电控箱面板上显示的转速值。当电机转速