齒輪傳動(dòng)效率

齒輪傳動(dòng)效率第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

了解封閉流式實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)，弄懂封閉加載原理。了解齒輪傳動(dòng)效率的測定原理，掌握用封閉流式實(shí)驗(yàn)臺(tái)測定齒輪傳動(dòng)效率的方法。測定齒輪減速器的傳動(dòng)效率。第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四二、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

CLS-1I型齒輪試驗(yàn)臺(tái)為小型臺(tái)式封閉功率流式齒輪試驗(yàn)臺(tái)，采用懸掛式齒輪箱不停機(jī)加載方式，加載方便、操作簡單安全、耗能少。在數(shù)據(jù)處理方面，既可直接抄錄數(shù)據(jù)手工:計(jì)算，也可以和計(jì)算機(jī)接口組成具有數(shù)據(jù)采集處理，結(jié)果曲線顯示，信息儲(chǔ)存、打印輸出等多種功能的自動(dòng)化處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有體積小、重量輕、機(jī)電一體化相結(jié)合等特點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于機(jī)械設(shè)計(jì)等課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以方便地完成以下實(shí)驗(yàn)：

1、了解封閉功率流式齒輪試驗(yàn)臺(tái)的基本原理、特點(diǎn)及測定齒輪傳動(dòng)效率的方法。

2、通過改變載荷，測出不同載荷下的傳動(dòng)效率和功率。輸出T1—T9關(guān)系曲線及η一T9曲線。其中T1為輪系輸入扭矩（即電機(jī)輸出扭矩），T9為封閉扭矩（也即載荷扭矩）。η為齒輪傳動(dòng)效率。第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四1、實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)外觀如圖1所示。圖1

第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四如圖2所示，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由如下設(shè)備組成：（1）CLS-II型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)；（2）CLS-II型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀；（3）計(jì)算機(jī)；（4）打印機(jī)。齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)電機(jī)轉(zhuǎn)矩傳感器電機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器微計(jì)算機(jī)CRT顯示打印機(jī)CLS-II齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)CLS-II齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀單片微計(jì)算機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)矩顯示電機(jī)轉(zhuǎn)速顯示轉(zhuǎn)矩輸出接口RS232接口圖2

第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四2、實(shí)驗(yàn)機(jī)構(gòu)主要技術(shù)參數(shù)（1）試驗(yàn)齒輪模數(shù)m＝2；（2）齒數(shù)Z4＝Z3＝Z2＝Zl=38；（3）速比i=1；（4）直流電機(jī)額定功率P=300w；（5）直流電機(jī)轉(zhuǎn)速N＝0～1100r／m；（6）最大封閉扭矩TB=15N.m；（7）最大封閉功率PB=1.5Kw；（8）實(shí)驗(yàn)臺(tái)尺寸：長x寬x高=900x550x300；（9）電源220V交流/50Hz。第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四

3、實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)

實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，由定軸齒輪副、懸掛齒輪箱、扭力軸、雙萬向連軸器等組成一個(gè)封閉機(jī)械系統(tǒng)。電機(jī)采用外殼懸掛結(jié)構(gòu)，通過浮動(dòng)連軸器和齒輪相連，與電機(jī)懸臂相連的轉(zhuǎn)矩傳感器把電機(jī)轉(zhuǎn)矩信號送入實(shí)驗(yàn)臺(tái)電測箱，在數(shù)碼顯示器上直接讀出。電機(jī)轉(zhuǎn)速由霍耳傳感器4測出，同時(shí)送往電測箱中顯示。圖3齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡圖

1懸掛電機(jī)2轉(zhuǎn)矩傳感器3浮動(dòng)連軸器4霍耳傳感器5定軸齒輪副6剛性連軸器7懸掛齒輪箱8砝碼9懸掛齒輪副10扭力軸11萬向連軸器12永久磁鋼圖3

第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四4、效率計(jì)算（l）封閉功率流方向的確定封閉功率流方向如圖3(a)所示，其大小為：（KW）該功率的大小決定于加載力知和扭力軸的轉(zhuǎn)速，而不是決定于電動(dòng)機(jī)。電機(jī)提供的功率僅為封閉傳動(dòng)中損耗功率，即：。故單對齒輪

η為總效率，若η=95%，則電機(jī)供給的能量，其值約為封閉功率值的1/10，是一種節(jié)能高效的試驗(yàn)方法。第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四（2）封閉力矩T9的確定由圖3（b）可以看出，懸掛齒輪箱杠桿加上載荷后，齒輪9、齒輪9’就會(huì)，產(chǎn)生扭矩，其方向都是順時(shí)針，對齒輪9’中心取矩，得到封閉扭矩T9：（本實(shí)驗(yàn)臺(tái)T9是所加載荷產(chǎn)生扭矩的一半），即：（N·m）其中：

W一所加砝碼重力（N)；

L一加載杠桿長度L=0.3m。第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四5、齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀

實(shí)驗(yàn)儀正面面板布置及背面板布置如圖4、圖5所示。實(shí)驗(yàn)儀內(nèi)部系統(tǒng)框圖參見圖2。輸出轉(zhuǎn)速（r/m）輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）送數(shù)保持清零加載載荷指示CLS-II齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀圖4

第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四1、調(diào)零電位器2、轉(zhuǎn)矩放大倍數(shù)電位器3、力矩輸出接口4、接地端子5、轉(zhuǎn)速輸入接口6、轉(zhuǎn)矩輸入接口7、RS-232接口8、電源開關(guān)9、電源插座圖3

123456789第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四三、實(shí)驗(yàn)操作步驟

1、人工記錄操作方法（1）系統(tǒng)聯(lián)接及接通電源齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)在接通電源前，應(yīng)首先將電機(jī)調(diào)速旋扭逆時(shí)針轉(zhuǎn)至最低速“0速”位置，將傳感器轉(zhuǎn)矩信號輸出線及轉(zhuǎn)速信號輸出線分別插入電測箱后板和實(shí)驗(yàn)臺(tái)上相應(yīng)接口上，然后按電源開關(guān)接通電源。打開實(shí)驗(yàn)儀后板上的電源開關(guān)，并按一下“清零鍵”，此時(shí)，輸出轉(zhuǎn)速顯示為“0”，輸出轉(zhuǎn)矩顯示數(shù)為“．”，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)處于“自動(dòng)校零”狀態(tài)。校零結(jié)束后，轉(zhuǎn)矩顯示為“0”。（2）轉(zhuǎn)矩零點(diǎn)及放大倍數(shù)調(diào)整

a、零點(diǎn)調(diào)整在齒輪實(shí)驗(yàn)臺(tái)不轉(zhuǎn)動(dòng)及空載狀態(tài)下，使用萬用表接入電測箱后板力矩輸出接口3（見圖5）上，電壓輸出值應(yīng)在1—1.5V范圍內(nèi)，否則應(yīng)調(diào)整電測箱后板上的調(diào)零電位器（若電位器帶有鎖緊螺母，則應(yīng)先松開鎖緊螺母，調(diào)整后再鎖緊）。零點(diǎn)調(diào)整完成后按一下“清零”鍵，待轉(zhuǎn)矩顯示“0”后表示調(diào)整結(jié)束。第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四b、放大倍數(shù)調(diào)整“調(diào)零”完成后，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的調(diào)速旋扭順時(shí)針慢慢向“高速”方向旋轉(zhuǎn)，電機(jī)起動(dòng)并逐漸增速，同時(shí)觀察電測箱面板上所顯示的轉(zhuǎn)速值。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1000轉(zhuǎn)／分左右時(shí)，停止轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，此時(shí)輸出轉(zhuǎn)矩顯示值應(yīng)在0.6—0.8Nm.之間（此值為出廠時(shí)標(biāo)定值），否則通過電測箱后板上的轉(zhuǎn)矩放大倍數(shù)電位器加以調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)電位器時(shí)，轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的顯示值有一段滯后時(shí)間。一般調(diào)節(jié)后待顯示器數(shù)值跳動(dòng)兩次即可達(dá)到穩(wěn)定值。

(3)加載調(diào)零及放大倍數(shù)調(diào)整結(jié)束后，為保證加載過程中機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，建議先將電機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)低。一般實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)速調(diào)到300—800轉(zhuǎn)／分為宜。待實(shí)驗(yàn)臺(tái)處于穩(wěn)定空載運(yùn)轉(zhuǎn)后（若有較大振動(dòng)，要按一下加載砝碼吊籃或適當(dāng)調(diào)節(jié)一下電機(jī)轉(zhuǎn)速），在砝碼吊籃上加上第一個(gè)砝碼。觀察輸出轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩值，待顯示穩(wěn)定（一般加載后轉(zhuǎn)矩顯示值跳動(dòng)2一3次即可達(dá)穩(wěn)定值）后，按一下“保持鍵”，使當(dāng)時(shí)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩值穩(wěn)定不變，記錄下該組數(shù)值。然后按一下“加載鍵”，第一個(gè)加載指示燈亮，并脫離“保持”狀態(tài)，表示第一點(diǎn)加載結(jié)束。在吊籃上加上第二個(gè)砝碼，重復(fù)上述操作，直至加上八個(gè)砝碼，八個(gè)加載指示燈亮，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩顯示器分別顯示“8888”表示實(shí)驗(yàn)結(jié)束。根據(jù)所記錄下的八組數(shù)據(jù)便可作出齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率—T9曲線及T1—T9曲線。第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四2、與計(jì)算機(jī)接口實(shí)驗(yàn)方法1）連接RS232通訊線在CLS-II型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)電測箱后板上設(shè)有RS-232接口，通過所附的通訊連接線和計(jì)算機(jī)相聯(lián)，組成智能齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。如果采用多機(jī)通訊轉(zhuǎn)換器，則需要首先將多機(jī)通訊轉(zhuǎn)換器通過RS-232通訊線連接到計(jì)算機(jī)，然后用雙端插頭電話線，將CLS-1I型齒輪傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)儀連接到多機(jī)通訊轉(zhuǎn)換器的任一個(gè)輸入口。第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四2）啟動(dòng)機(jī)械教學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期四五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入下表，并求出計(jì)算值，以T9為橫坐標(biāo)（如圖13所示），分別繪出傳動(dòng)