机械设计实验报告带传动

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 1、n 2和扭矩T 1、T 2。

2、计算输入功率P 1、输出功率P 2、滑动率ε、效率η。

3、绘制滑动率曲线ε—P 2和效率曲线η—P 2。

三、带传动实验台的结构及工作原理

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从动轮 9 直流发电机 10皮带 图1-1 带传动实验台结构图

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0～1500r/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n 1、n 2。 （2）扭矩测量装置

电动机输出转矩1T (主动轮转矩)、和发电机输入转矩2T (从动轮转矩)采用平衡电机外壳（定子）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1T 、2T 相等。

只要测得不同负载下主动轮的转速1n

和从动轮的转速2n 以及主动轮的扭矩1T 和从动轮的扭矩2T ，就可计算出不同的负载下的弹性滑动系数ε以及效率η。以2P 为横坐标，分别以不同负载下的

ε和η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。

图1-2电器箱电路原理图

四、实验原理

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定装置，可以得到主动轮和从动轮的转速1n 、2n 及主动轮和从动轮的转矩1T 和2T 。 带传动的滑动系数： 12

1

-100%n in n ε=

⨯ (i 为传动比) 由于实验台的带轮直径D 1=D 2＝120mm ，i =1，所以 12

1

100%n n n ε-=

⨯ 带传动的传动效率：

001

12

212100⨯==

n T n T p p η

(1P 、2P 分别为主动轮的输入功率和从动轮的输出功率)

随着负载的改变，1n 、2n 和1T 、2T 值也将随之改变。这样，可以获得不同负载下的ε和η值，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0F ，又可以得到在不同预紧拉力下的一组测试数据。

显然，实验条件相同且预紧力0F 一定时，滑动率的大小取决于负载的大小，1F 与2F 之间的差值越大，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）

图1-3 带传动滑动曲线 图1-4 带传动效率曲线

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2P 也随之增加，因此带传递负载的能力有所提高，但预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 50~1500rpm

初拉力最大值为 3Kg 皮带轮直径 12120mm D D ==

六、实验步骤

1、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1900n ≈转／分为止（同时显示出2n ），此时，转矩显示器也同时显示出电机的转矩1T 和发电

机的转矩2T 。

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1n 、2n 和1T 、2T 到数据记录表中。重复本步骤,直到16~20%ε≥为止,结束本实验。

6、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 kg