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1、实验三 齿轮效率实验指导书一、实验目的 1了解封闭功率流式齿轮实验台的结构、工作原理及操作方法； 2测定齿轮传动的效率。二、实验设备及原理 (一)机械结构 实验台的结构如图41所示，它由悬挂电机1、转矩传感器2、浮动联轴器3、转速传感器4、定轴齿轮副5、刚性联轴器6、悬挂齿轮箱7、砝码8、悬挂齿轮副9、万向联轴器10、脉冲发生器11等组成个封闭机械系统。 图41 齿轮实验台结构简图 电机采用外壳悬挂结构，通过浮动联轴器和齿轮轴相联，与电机悬臂相联的转矩传感器把电机转矩信号送入实验台的电控箱，在数码显示器上直接读出。电机转速由测速传感器4测出，同时送往电控箱中显示。 (二)效率计算 1封闭功率流
2、方向的拟定 由图41(b)可知，实验台空载时，悬臂齿轮箱的杠杆通常处在水平位置，当加上一定载荷以后，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上(其方向为顺时针)。万向联轴节的轴也有一力矩T9，作用于齿轮9，(其方向也为顺时针，如忽略摩擦，则T9，=T9)。当电机顺时针方向以角速度转动时，T9与的方向相同，T9，与的方向相反，故这时齿轮9为积极轮，齿轮9，为从动轮。同理齿轮5，为积极轮，齿轮5为从动轮，封闭功率流方向如图61(a)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，而不是决定于电机。电机提供的功率仅为封闭传动中损耗的功率，即：故 单对齿轮总为
3、总效率，若总=95，则封闭加载的功率仅为开式加载功率的120，是一种节能高效的实验方法。 2封闭力矩T9的拟定 由图41(b)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，其方向都为顺时针。对齿轮9中心取矩，可得出封闭扭矩T9(本实验台T9为所加载荷产生扭矩的一半)，即：式中： W-所加砝码的重量(N)： L一加载杠杆的长度， L=03m。平均效率为：(三)电子系统 1系统框图 电控箱内电子系统的结构框图如图42所示。 图42 实验台系统框图2操作部分 操作部分重要集中在电控箱正面的面板上，面板的布置如图43所示图43 面板布置图在电控箱背面有微机RS-232接门、转矩、
4、转速输入接口等，其布置如图44所示。 图44 电控箱背面控制图1电源 2一转矩增益调节电位器 3RS232接口4转矩输入接口 5一转速输入接口三、实验内容及环节(一)人工记录操作方法1准备工作 1) 检查实验台，使各机件处在完好状态。 2) 将转矩信号输出线及转速信号输出线分别插入电控箱后板的相应输入插口上。 3) 将电机调速旋钮逆时针方向旋到底。2实验环节 1) 接通电源(单向220V)。 2) 按“清零”键，使单片机复位。3）在实验台电机“0速”及空载状态下，调节电控箱面板上的“增益”电位器(粗调)及“调零”电位器(细调)，使输山转矩显示值001Nm 。一般转动电位器后，显示器跳动两次即达
5、成稳定值。在调零过程中，若转矩显示为“9999”，则表达转矩为“”值，应逆时针旋动电位器，使其显示值增大。4)“调零”稳定后，将实验台上的调速旋钮顺时针慢慢向“高速”方向旋转，电机由启动逐渐增速，同时观测电控箱面板上所显示的转速值，当电机转速达成预定转速(500800转分)时，停止转速调节。此时输出转矩显示值应在(0304)Nm之间。否则，可通过电控箱背面的转矩增益电位器加以调节。5) 加载 当实验台处在稳定空载运转后，在砝码吊篮上加上第个砝码。观测输出转速及转矩值。待显示稳定后，按一下“保持”键，使当时的转速和转矩值稳定不变，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“
6、保持”状态，表达第点加载结束。在吊篮上加上第二个砝码，反复上述操作，直至加上8个砝码，8个加载指示灯亮，转速及转矩显示器分别显示“8888”，表达实验结束。记录下8组数据后，应及时卸载，按“清零”键，将电机转速慢慢的调至零。根据所记录下的8组数据便可作出齿轮传动的传动效率曲线，即一T9及T1一T9曲线。 (二) 实验台与计算机接口在CLS-II型齿轮传动实验台电控箱后板上设有RS-232串行接口，可通过所附的通讯线直接和计算机相联，组成智能齿轮传动实验系统。操作环节为： 1在关电源的状态下，将信号线端接到实验机RS-232插座，另一端接到计算机串行输出口(串行口1#或串行口2#均可，但无论连线
7、或拆线时，都应先关闭计算机和实验机电源，以免烧坏接口元件)。 2打开计算机，在DOS状态下插入软盘，运营GEAREXE文献，屏幕将提醒规定输入串行口通道号，根据通讯线所接的通道，输入1#或2#通道，经回车确认后屏幕将出现功能菜单，根据菜单，选择“输入”功能并按回车拟定，计算机将处在等待信号输入状态。 3打开实验机电源，调整转矩零点及放大倍数至合适位置(方法同前)。 4实验台处在空载状态下，加上第个砝码，待转速和转矩显示稳定后，按一下“加载”键，第个加载指示灯亮。加第二个砝码，显示稳定后再按下加载”键，第二个加载指示灯亮，第二次加载结束。如此反复，直至加上8个砝码，按下8次“加载键，8个加载指示
8、灯都亮。转速、转矩显示器都显示“8888”，表白所采数据已所有送至计算机。电机慢慢调速为零，并卸下所有砝码。 5当实验机所有显示“8888”时，计算机屏幕将所有显示所采集的8组数。 6移动功能菜单的光标，选择“曲线”功能，屏幕将显示本次实验的曲线和数据。 7移动功能菜单的光标至“打印”功能，打印机将打印实验曲线和数据。 8实验过程中如需调出本次数据，只需将光标移至“输入”功能，并回车确认，同时按下实验机的“送数”键，数据即被送至计算机，可用上述6、7项操作进行画图打印。 9次实验结束后如需继续实验，可按下实验机的“清零”键，同时将计算机屏幕上的菜单选至“输入”，反复上述47项即可。10实验结束
9、后，关闭实验机的电源，将计算机屏幕上的菜单选至“退出”，回车确认后即可退出。退出后应及时关闭计算机。四、 实验注意事项1 通电前，面板上调速旋钮逆时针旋到底位置，连接地线。 2通电后，转速显示的4位数码管亮。 3此后即可按实验指导书的规定操作。 五、 实验报告规定1、 整理实验数据，填写实验报告；2、 回答思考题；3、 填写对本实验台的改善建议及本次实验的收获和体会。实验三 齿轮效率实验报告姓名 班级 日期 同组实验者姓名 1实验设备与实验条件实验机型号（或编号）实验条件2实验数据记录1）计算公式封闭功率电机输出功率总效率效率封闭扭矩2）实验数据序号加载转速电机输出扭矩效率W（N）T9（N.m）n9(rpm)T1(N,m)123456783绘制曲线1）T1T9曲线2）T9曲线4实测曲线1）T1T9曲线2） T9曲线+5实验小结试分析效率与载荷的关系。6思考题1）影响齿轮传动效率的重要因素是什么？2）本实验台测实验效率的优、缺陷各是什么？
