《机械设计》实验一(带传动的滑动率曲线与效率曲线测定)pdf

验证性实验指导书

实验名称：带传动的滑动率曲线与效率曲线测定

实验简介：带传动在工作中，滑动现象是不可避免的，通过本实验可以观察带传动的打滑现象，绘出滑动曲线和效率曲线，从而加深对带传动工作原理的特点的认识，并初步学会实验技能。

适用课程：机械设计

实验目的：A验证带传动滑动率曲线及效率曲线；B观察带传动的打滑现象；C了解实验台高效节能的电封闭加载原理；D 了解常用机械量的测量原理及方法。

面向专业：机械类

实验项目性质：验证性（课内必做）

计划学时： 2学时

实验分组： 2人/组

实验照片：

《机械设计》课程实验

实验一 带传动的滑动率曲线与效率曲线测定

带传动在工作中，滑动现象是不可避免的，本实验的目的和要求是：观察带传动的打滑

现象，绘出滑动曲线和效率曲线，从而加深对带传动工作原理的特点的认识，并初步学会实验技能。

一、 实验目的

1. 验证带传动滑动率曲线及效率曲线；

2. 观察带传动的打滑现象；

3. 了解实验台高效节能的电封闭加载原理；

4. 了解常用机械量的测量原理及方法。

二、 实验设备

带传动的滑动率与效率测定试验台

图1-1是试验台的结构简图，它有两台直流电机，电机1和电机2。在试验中，我们将用电机1通过进行试验的皮带拖着电机2发电来给皮带加上负载。具体的加载原理和方法，下面一节再详细介绍。

电机1的定子用轴承固定在支架上，并加以平衡，可以自由摆动，称为悬支电机。这样结构是为了便于通过固联在定子上的力臂和放在它旁边的磅秤，测量电机工作时转子上的转矩。因为按电动机工作的电机，定子上由反作用力产生的转矩，大小与转子转矩相等（摩擦力忽略不计），方向与转子产生转矩相反。这台电机试验时按电动机工作，转子顺时针方向旋转，所以磅秤放在它的左侧。转矩T1可由下式计算：

1

1

T P L =× (4)

式中：P1——磅秤的读数(kg)

L ——为力臂长度，L=400mm

右边的电机2也用相同的方法支承在它的支架上，因为这台电机在试验中按发电机工作，发电机定子上的转矩的大小和方向均与转子转矩相同，现在转子为顺时针方向旋转，所以磅秤放在它的右边。转矩T2的求法和力臂的长度，与电机1相同，即

2

2

T P L =× (5)

为了张紧皮带，支持电机2的支架是可以摆动的。这样结构，皮带的张紧力F 0就可以由滑轮下面的砝码的重量W 来决定。按试验台一定的结构尺寸（图1-2）。

0.6W F

=× (6)

5. 一般先定F 0然后计算所需W 的重量。 三、 实验原理与方法

1. 带传动的滑动与效率

带传动在工作中的滑动程度用滑动系数ε表示，它是随负载的大小而变

化的。滑动曲线就是表示：带在不同负载时滑动的程度的曲线，可用带所传递的有效圆周力Fe 为横坐标，以滑动系数ε为纵坐标来绘制，如图1-1所示。

当传动比i=1时，有效圆周力Fe 和滑动系数ε可用下式求得：

11

2

T Fe D =

(kgf) (1)

1

21

n n

n

−ε= (2)

式中：T 1——主动带轮的转矩（kgfmm ），

D 1——主动带轮直径（mm ）,n 1、n 2分别为主动和从动带轮的转速（rpm ）。

带传动的传动效率：

22

1

1

T n

T n

••η=

(3)

带传动效率η也是随负载的大小而变的，传动效率曲线一般也以传递的有效圆周力Fe 为横坐标，以效率η为纵坐标来绘制，如图2所示。把效率曲线和滑动曲线共用一个横坐标Fe 来绘制，更便于我们观察效率、滑动和传递的有效圆周力间的关系，可以找出一定型号的带在一定的工作条件下，效率既高、滑动也不严重而传动能力却能充分发挥的负载的数值。

要画出以上两条曲线，就需要一个能给试验皮带加上大小可调的负载的试验台，同时，实验时的转速n 1、n 2、转矩T 1、T 2要便于

测

量。

2. 加载方法

在实验室给机械传动加载的方法有许多种，我们采用的是“电封闭加载”。图1-5时它的电路图。两个同型号电机同时并联在同一电源上，两电机轴上，各装有一个皮带轮，它们的直径相同，即传动比i=1，试验皮带就套在这两个带轮上，为了观察一些电参数的变化，电路中接有四个电表，它们和电路中的四个电阻都装在同一个控制台上。它们在控制台上的位置及主要功用参看图1-6。

在这样的电路中，如果去掉皮带，启动两个电机，它们就会各自按电动机运转，这从两电流表A1和A2读数相同可以得到说明。如果两电机转速相同，我们套上皮带，由于两电机本来就在按电动机运转，带轮直径和转速又完全相同，不存在谁拖动谁的问题，故皮带不传递圆周力，只是在空载运转。这可从电表A1和A2读数与未套上皮带完全一样得到说明。在这种情况下，如果转动R1’提高电机1的n1（电动机2保持原状、），则这个高转速的电动机1，就要通过皮带，拖着电动机2超过它的理想空载转速运转而变为发电机，这从电流表A2变为负值就可以得到说明。发电机发电需要的机械转矩，就成了皮带传动的负载，这从两台电机旁边的

磅秤读数的变化可以得到说明。实践

证明，电机1转速提升愈多，皮带上

的负载也愈大，从以上的介绍可知，

这种加载方法只需提升电动机1的转

速n1就能给皮带传动加上负载。

现在进一步来看两个情况：第一个情

况是，在上面的加载状态下，若电机2

的转速也提升，当n2= n1时，又成了

空载状态。但这是两个电机转速比前

一次高了，这说明这种加载方法，可

以在很大的一个转速范围内实现空

载，能在一个较大范围内满足试验皮

带不同的工作速度的要求。第二情况

是，在某一空载状态下，逆时针方向