机械设计实验报告1

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1、机械设计实验报告班级：*学号：实验一 带传动性能分析实验一、实验目的1 、了解带传动试验台的结构和工作原理。2 、掌握转矩、转速、转速差的测量方法，熟悉其操作步骤3 、观察带传动的弹性滑动及打滑现象。4 、了解改变预紧力对带传动能力的影响。二、实验内容与要求1 、测试带传动转速 n 、 n 和扭矩 T 、 T 。2、计算输入功率P、输出功率P、滑动率8、效率耳。123、绘制滑动率曲线8p和效率曲线np。三、带传动实验台的结构2及工作原理 2传动实验台是由机械部分、负载和测量系统三部分组成。如图 1-1所示。1 直流电机 2 主动带轮 3 、 7 力传感器 4 轨道 5 砝码 6 灯泡 8 从动

2、轮 9 直流发电机 10 皮带 图 1-1 带传动实验台结构图转速、转矩显示1、机械部分带传动实验台是一个装有平带的传动装置。主电机 1 是直流电动机，装在滑座上，可沿滑座滑 动，电机轴上装有主动轮 2，通过平带 10 带动从动轮 8，从动轮装在直流发电机 9 的轴上，在直流 发电机的输出电路上，并接了八个灯泡，每个 40瓦，作为发电机的负载。砝码通过尼龙绳、定滑 轮拉紧滑座，从而使带张紧，并保证一定的预拉力。随着负载增大，带的受力增大，两边拉力差也 增大，带的弹性滑动逐步增加。当带的有效拉力达到最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续 增加时则完全打滑。2、测量系统测量系统由转速测定装置和扭

3、矩测量装置两部分组成。（1）转速测定装置 用硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压实现无级调速，转动操纵面板上“调速”旋钮， 即可实现无级调速，电动机无级调速范围为01500r/min；两电机转速由光电测速装置测出，将转 速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的“U”形糟中，由此可获得转速信号，经电路 处理即可得到主、从动轮上的转速nl、n2。（ 2）扭矩测量装置电动机输出转矩t （主动轮转矩）、和发电机输入转矩t （从动轮转矩）采用平衡电机外壳（定 12子）的方法来测定。电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕转子的轴线摆动。当 电动机通过带传动带动发电机转动后，由于受转子转

4、矩的反作用，电动机定子将向转子旋转的相反 方向倾倒，发电机的定子将向转子旋转的相同方向倾倒，翻转力的大小可通过力传感器测得，经过 计算电路计算可得到作用于电机和发电机定子的转矩，其大小与主、从动轮上的转矩T、T相等。12只要测得不同负载下主动轮的转速n和从动轮的转速n以及主动轮的扭矩T和从动轮的扭矩1 2 1T，就可计算出不同的负载下的弹性滑动系数以及效率耳。以P为横坐标，分别以不同负载下的22和耳为纵坐标，就可以画出带传动的弹性滑动曲线和效率曲线。3、加载装置 在发电机激磁线圈上并联电阻，每按一下“加载”键，即并联上一个电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大。由于发电机

5、与电动机产生相反的电磁转矩，故此发电 机的电磁力矩对电动机而言即为负载转矩。因此每并联一个电阻，发电机的负载转矩就增大，从而 实现了负载的改变。4、电器箱：实验台所有的控制、测试均由电器控制箱（其原理参见图1-2），旋转面板上的调 速旋纽，可改变主动轮的转速，并由面板上的显示装置上直接显示。直流电动机和直流发电机的转 矩也分别由设在面板上的显示装置显示。发电机力传电动机力传电动机转速发电机转速电动机力袒发电机力袒7.接电动机电枢1-2电器箱电路原理图四、实验原理n12传动带装在主动轮和从动轮上，直流电动机和发电机均由一对滚动轴承支撑，其定子（外壳） 可以绕转子轴线摆动。通过转速测定装置和专据测

6、定装置，可以得到主动轮和从动轮的转速n、 及主动轮和从动轮的转矩T和T。带传动的滑动系数：n - in1旷 x 100%n1（i 为传动比）12n 一 n = 12 x 100%n1p Tn/q = 十=2 x 100 o- pTn01 1 1（P、P分别为主动轮的输入功率和从动轮的输出功率）n和T、T值也将随之改变。这样，可以获得不同负载下的和耳值，2 1 2F ，又可以得到在不同预紧拉力0带传动的传动效率：由于实验台的带轮直径D二D2=120mm, i =1,所以随着负载的改变， n1 由此可以得出带传动的滑动率曲线和效率曲线。改变带的预紧力 下的一组测试数据。显然，实验条件相同且预紧力F

7、 一定时，滑动率的大小取决于负载的大小，F与F之间的差 0 1 2 值越大，则产生弹性滑动的范围也随之增大。当带在整个接触弧上都产生滑动时，就会沿带轮表面 出现打滑现象，这时，带传动已不能正常工作。所以打滑现象是应该避免的。滑动曲线上临界点（A 和B）所对应的有效拉力即不产生打滑现象时带所能传递的最大有效拉力。通常，我们以临界点为 界，将降曲线分为两个区，即弹性滑动区和打滑区（见图 1-3所示）实验证明，不同的预紧力具有不同的滑动曲线。其临界点对应的有效拉力也有所不同。从图1-3和图1-4可以看出，预紧力增大，其滑动曲线上的临界点所对应的功率p也随之增加，因此带2 传递负载的能力有所提高，但预

8、紧力过大势必对带的疲劳寿命产生不利的影响。 五、带传动实验台主要技术参数直流电机功率为355W调速范围501500rpm初拉力最大值为3Kg皮带轮直径D = D = 120m m六、实验步骤 1 21、接通电源前，先将实验台的电源开关置于“关”的位置，检查控制面板上的调速旋钮，应 将其逆时针旋转到底，即置于电动机转速为零的位置。2、将传动带套到主动带轮和从动带轮上，并在预紧装置的砝码盘上加2Kg重量的砝码。3、打开电源开关，顺时针方向缓慢旋转调速旋钮，使电动机转速由低到高直到电动机的转速显示为n 900转/分为止（同时显示出n ），此时，转矩显示器也同时显示出电机的转矩T和发电1 2 1 机的

9、转矩 T 。4、待稳定后,记录皮带传动的实测结果，同时将这一结果记录到实验指导书的数据记录表中。5、 点击“加载”按钮，使发电机增加一定的负载，待稳定后，记录测试结果笃和,7到 数据记录表中。重复本步骤，直到e 1620%为止,结束本实验。16、增加皮带预紧力到3Kg （增加砝码重量），再重复以上实验。经比较实验结果，可发现带传 动功率提高，滑动率系数降低。7、实验结束后，首先将负载卸去，然后将调速旋钮逆时针方向旋转到底，关掉电源开关，然 后切断电源，取下带的预紧砝码。8、整理实验数据，写出实验报告。七、实验数据记录及计算结果F =2 kg0序号n1(rpm)n2(rpm)(%)T1(N m)

10、T2(N m)P(W)P(W)耳(%)P负(W)17017000.00141.170.05820.17350.04027006990.00141.40.52980363.480.371037006630.052920.991400656.370.472047005720.18292.41.281680732.160.443057005230.25292.481.641736857.720.494067004740.32292.61.871820886.380.495077004250.39292.872.012009854.250.436087004140.40862.92.222030919

11、.080.4570序号n(rpm)n(rpm)(%)T1(N m)T2(N m)P(W)P(W)耳(%)P (W)负170170101.340.035939.3424.5350.03027017000.001431.750.71226.84900.41037006990.001432.181.21526838.80.552047016970.005712.751.641927.81143.10.593057016950.008563.041.9921311383.10.654067006930.013.452.3424151621.60.675076996900.012883.512.6224

12、53.51807.80.746087016700.044224.332.923035.31956.40.647097006150.121434.453.2831152017.20.6590107005700.185714.983.6934862103.30.6110F =3 kg八22用获得的一系列n、n、T、T值通过计算可获得一系列、耳和P ( P = n T )的值然后可1 2 1 2 2 2 2 2 在坐标纸上绘制 p和耳一p关系曲线，如图1-5所示。2 21 滑动系数曲线2 效率曲线图 1-5 滑动曲线和效率曲线从图 1-5 上可以看出， 曲线上的 A 点是临界点，其左侧为弹性滑动区，

13、是带传动的正常工作 0区。随着负载的增加，传动效率增大，滑动系数逐渐增加，。当载荷增加到超过临界点A后，带传0 动进入打滑区，传动效率降低，滑动系数突然增加很快，带传动不能正常工作，所以应当避免。 九、思考题1、带传动的弹性滑动和打滑现象有何区别？它们各自产生的原因是什么？答：现象区别：(1)弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的。打滑是一种失效形式，是可以避免的 而且我们必须避免；( 2)打滑发生在小带轮的全部包角内，而弹性滑动只发生在离开主、从动轮前的一段弧(即 滑动弧)上；( 3)打滑有过载保护的作用，但会加剧带的磨损，而弹性滑动会影响传动精度。产生的原因：弹性滑动是由带的拉力差引起的，带的拉力差就越大，就导致弹性滑动区增大， 滑动现象越明显；打滑时过载引起的，当载荷过大，带和轮之间的摩擦力小于带拉力时就会出现打 滑。2、带传动的预紧力对带的传动能力有何影响？答：预紧力越大，带与带轮之间的的正压力就越大，最大有效拉力 Fmax 越大，带传动的最大拉力会增加。 但当预紧力过大，将导致带的磨损加剧，带寿命缩短；当预紧力过小，带的工作能力将不足，工作时会打滑。3、带传动的滑动率如何测定？带传动的效率如何测定？答：（1）滑动率的测量：通过转速测量装置和转矩测量装置，可以得到主动轮和从动轮的转速 n