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1、实验二齿轮传动效率测试实验指导书一．实验目的1．了解机械传动效率测试的意义，内容和方法。2．了解封闭功率流式齿轮试验台的基本结构、特点及测定齿轮传动效率的方法。3．通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功率。输出—关系曲线及η—曲线。其中为轮系输入扭矩(即电机输出扭矩)，为封闭扭矩(也即载荷扭矩)，η为齿轮传动效率。二．实验原理齿轮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,既可直接用抄录数据手工计算方法,也可以和计算机接口组成具有数据采集处理,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
2、系统。该系统具有重量轻、机电一体化相结合等特点。1.实验系统组成10图1实验系统框图2.实验台结构试验台的结构示意图如图2所示，由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向连轴器等组成一个封闭机械系统。图2齿轮实验台结构简图101.悬挂电机2.转矩传感器3.浮动连轴器4.霍耳传感器5.定轴齿轮副6.刚性连轴器7.悬挂齿轮箱8.砝码9.悬挂齿轮副10.扭力轴11.万向连轴器12.永久磁钢电机采用外壳悬挂结构，通过浮动连轴器和齿轮相连,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测箱，在数码显示器上直接读出。电机转速由霍耳传感器4测出，同时送往电测箱中显示。3.效率计算(1)
3、封闭功率流方向的确定由图2(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(通常加载砝码是05kg以上),悬臂齿轮箱会产生一定角度的翻转,这时扭力轴将有一力矩T9作用于齿轮9(其方向为顺时针),万向节轴也有一力矩用于齿轮,(其方向也顺时针,如忽略磨擦,=T9)。当电机顺时针方向以角速度ω转动时,T9与ω的方向相同,与ω方向相反,故这时齿轮9为主动轮,齿轮为从动轮,同理齿轮5为主动轮,齿轮为从动轮,齿轮5为从动轮，封闭功率流方向如图2所示,其大小为:该功率流的大小决定于加载力矩和扭力轴的转速,而不是决定于电动机。电机提供的功率仅为封闭传动中损耗功率
4、,即：总故η总＝单对齿轮η＝10η为总效率,若η=95%,则电机供给的能量,其值约为封闭功率值的l/10,是一种节能高效的试验方法。(2)封闭力矩T9的确定由图2(b)可以看出,当悬挂齿轮箱杠杆加上载荷后,齿轮9、齿轮就会产生扭矩,其方向都是顺时针,对齿轮中心取矩,得到封闭扭矩T9:(本试验台T9是所加载荷产生扭矩的一半)即：式中：W——所加砝码重力(N)L——加载杠杆长度L=03m平均效率为：(本试验台电机为顺时针)式中：——电动机输出转矩（电测箱输出转矩显示值）4.齿轮传动实验仪实验仪正面面板布置及背面板布置如图3、图4所示。实验仪内部系统框图参见图1。10图3面板布置图
5、l.调零电位器 2.转矩放大倍数电位器 3.力矩输出接口 4.接地端子5.转速输入接口6.转矩输入接口 7.RS-232接口 8.电源开关9.电源插座图4电测箱后板布置图如图所示，实验仪操作部分主要集中在仪器正面的面板上。在实验仪的背面备有微机RS-232接口,转矩、转速输入接口等。实验仪箱体内附设有单片机，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,10就可由计算机对所采集数据进行自动分析处理、并能显示及打印齿轮传递效率η-曲线及-曲线和全部相关数据。三．实验操作步骤1.人工记录操作方法(1)系统联接及接通电源齿轮实验台在接通电源前
6、,应首先将电机调速旋钮逆时针转至最低速“O速”位置,然后揿电源开关接通电源。打开实验仪后板上的电源开关,并按一下“清零键”,此时,输出转速显示为“0”，输出转矩显示数“.”,实验系统处于“自动校零”状态。校零结束后,转矩显示为“0”。(2)加载为保证加载过程中机构运转比较平稳,建议先将电机转速调低。一般实验转速调到300-800转/分为宜。待实验台处于稳定空载运转后(若有较大振动,要按一下加载砝码吊篮或适当调节一下电机转速),在砝码吊篮上加上第一个砝码。观察输出转速及转矩值,待显示稳定(一般加载后转矩显示值跳动2-3次即可达稳定值)后,按一下“保持键”,使当时的转速及转矩值稳
7、定不变,记录下该组数值，然后按一下“加载键”,第一个加载指示灯亮,并脱离“保持”状态,表示第一点加载结束。在吊篮上加上第二个砝码,重复上述操作,直至加上八个砝码,八个加载指示灯亮,转速及转矩显示器分别显示“8888”表示实验结束。根据所记录下的八组数据便可作出齿轮传动的传动效率η-T9曲线及T1-T9曲线。注意：加载过程中,应始终使电机转速基本保持在预定转速左右。在记录下各组数据后,应先将电机调速至零,然后再关闭实验台电源。102.与计算机接口实验方法在CLS-E型齿轮传动实验台电控箱后板上设有RS-2
