齿轮传动实验

一、实验目的了解封闭流式实验台结构，弄懂封闭加载原理。了解齿轮传动效率的测定原理，掌握用封闭流式实验台测定齿轮传动效率的方法。测定齿轮减速器的传动效率。二、实验系统CLS-1I型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，既可直接抄录数据手工计算，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系统。实验内容：1、了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理、特点及测定齿轮传动效率的方法。2、通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功率。输出T1—T9关系曲线及η一T9曲线。其中T1为轮系输入扭矩（即电机输出扭矩），T9为封闭扭矩（也即载荷扭矩）。η为齿轮传动效率。1、实验系统组成实验系统外观如图1所示。图1如图2所示，实验系统由如下设备组成：（1）CLS-II型齿轮传动实验台；（2）CLS-II型齿轮传动实验仪；（3）计算机；（4）打印机。齿轮传动机构电机转矩传感器电机转速传感器微计算机CRT显示打印机CLS-II齿轮传动实验台CLS-II齿轮传动实验仪单片微计算机电机转矩显示电机转速显示转矩输出接口RS232接口图22、实验机构主要技术参数（1）试验齿轮模数m＝2；（2）齿数Z4＝Z3＝Z2＝Zl=38；（3）速比i=1；（4）直流电机额定功率P=300w；（5）直流电机转速N＝0～1100r／m；（6）最大封闭扭矩TB=15N.m；（7）最大封闭功率PB=1.5Kw；（8）实验台尺寸：长x宽x高=900x550x300；（9）电源220V交流/50Hz。3、实验台结构实验台的结构如图3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。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。图3齿轮实验台结构简图1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永久磁钢图34、效率计算（l）封闭功率流方向的确定封闭功率流方向如图3(a)所示，其大小为：（KW）该功率的大小决定于加载力知和扭力轴的转速，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，即：。故单对齿轮η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1/10，是一种节能高效的试验方法。9999550PNTPa991PPP919919TTTPPP919TTT（2）封闭力矩T9的确定由图3（b）可以看出，悬挂齿轮箱杠杆加上载荷后，齿轮9、齿轮9’就会产生扭矩，其方向都是顺时针，对齿轮9’中心取矩，得到封闭扭矩T9：（本实验台T9是所加载荷产生扭矩的一半），即：（N·m）其中：W一所加砝码重力（N)；L一加载杠杆长度L=0.3m。29WLT5、齿轮传动实验仪实验仪正面面板布置及背面板布置如图4、图5所示。实验仪内部系统框图参见图2。输出转速（r/m）输出转矩（Nm）送数保持清零加载载荷指示CLS-II齿轮传动实验仪图41、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3123456789三、实验操作步骤1、人工记录操作方法（1）系统连接及接通电源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低速“0速”位置，将传感器转矩信号输出线及转速信号输出线分别插入电测箱后板和实验台上相应接口上，然后按电源开关接通电源。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”，输出转矩显示数为“．”，实验系统处于“自动校零”状态。校零结束后，转矩显示为“0”。（2）转矩零点及放大倍数调整a、零点调整在齿轮实验台不转动及空载状态下，使用万用表接入电测箱后板力矩输出接口3（见图5）上，电压输出值应在1—1.5V范围内，否则应调整电测箱后板上的调零电位器（若电位器带有锁紧螺母，则应先松开锁紧螺母，调整后再锁紧）。零点调整完成后按一下“清零”键，待转矩显示“0”后表示调整结束。b、放大倍数调整“调零”完成后，将实验台上的调速旋扭顺时针慢慢向“高速”方向旋转，电机起动并逐渐增速，同时观察电测箱面板上所显示的转速值。当电机转速达到1000转／分左右时，停止转速调节，此时输出转矩显示值应在0.6—0.8Nm.之间（此值为出厂时标定值），否则通过电测箱后板上的转矩放大倍数电位器加以调节。调节电位器时，转速与转矩的显示值有一段滞后时间。一般调节后待显示器数值跳动两次即可达到稳定值。(3)加载调零及放大倍数调整结束后，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2一3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—T9曲线及T1—T9曲线。2、与计算机接口实验方法1）连接RS232通讯线在CLS-II型齿轮传动实验台电测箱后板上设有RS-232接口，通过所附的通讯连接线和计算机相联，组成智能齿轮传动实验系统。如果采用多机通讯转换器，则需要首先将多机通讯转换器通过RS-232通讯线连接到计算机，然后用双端插头电话线，将CLS-1I型齿轮传动实验仪连接到多机通讯转换器的任一个输入口。2）启动机械教学综合实验系统五、实验报告1、将实验数据填入下表，并求出计算值，以T9为横坐标（如图13所示），分别绘出传动效率η-T9曲线和T1-T9曲线。加载次数实测值计算值WT1T9η123456782、思考题（1）试分析影响传动效率的因素和提高效率的措施。（2）试分析封闭功率流式齿轮实验台的工作原理。T9ηT1T9图13