机械设计实验要点

实验一皮带传动实验

1. 实验目的

1.1了解皮带传动的弹性滑动和打滑现象。

1.2 作出皮带传动的滑动曲线和效率曲线。

1.3 分析影响皮带传动拉力的因素。

1.4 了解测定转矩、转速的确方法。

2. 实验设备及原理

2.1 实验台机构原理

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10 11 12 13

图1 实验台机械结构

1 滑轮

2 牵引绳

3 主动直流电机

4 主动带轮

5 传动带6被动直流电机

7 从动带轮8 砝码9 拉簧10 浮动支座11 拉力传感器12 固定支座13 面板

主要有二台直流电机组成，一台为原动机，另一台为负载的发电机，对发电机，每按一下“加载”键即并上一个电阻，使发电机负载逐渐增大，电枢电流也逐渐增大，随之电磁转矩也增大，实现了负载的改变。

原动机的机座为浮动结构，（滚动滑槽），与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成预拉力机构，改变砝码大小，可调整带传动的预拉力F0。

如何测量主动电机转矩和从动电机转矩，两台直流电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上力T1、T2迫使拉钩作用于拉力传感器，（应变片式），传感器输出与T1、T2呈正比的电信号，然后送单片机数据处理。

测量主动带轮、被动带轮转速原理是采用红外光电传感器，分别安装于两个带轮背后的环行槽中，由红外光敏管接收红外光发出的光信号，由此可获得必要的转速信号。

2.2 电子测量系统

电子系统的结构框图如图2所示。

DCS-Ⅱ智能带传动实验台

图2 实验台电子测量系统框图

2.3. 皮带传动原理

2.3.1带传动的分析

2.3.1.1预拉力促使带与轮之间具有一定的摩擦力，使得轮子转动时带动皮带传动。

2.3.1.2 两皮带轮静止时，带两的拉力都等于预拉力F0。传动时，由于带与轮子表面间摩擦力的作用，带两边出现拉力差异，绕进主动轮和绕出被动轮的一边的拉力从F0增大到F1，绕出主动轮和绕进被动轮一边的拉力由F0减小到F2，F1作用的边称为紧边，F2作用的边称为松边。

设环行带的总长度不变，则紧边拉力的增量F1-F0应等于松边拉力的减少量，F0-F2

即F1-F0=F0-F2。

2.1

紧边与松边之差称为带传动的有效拉力，即圆周力F=F1-F2

2.3.2带传动的弹性滑动和打滑

2.3.2.1 弹性滑动当带从绕进主动轮到绕出主动轮时，因为拉力差F1>F2，带的弹性变形也不同，它随着F1减小为F2，弹性变形也逐渐变小，带的速度过度到低于主动轮的圆周速度，这说明了带在绕经主动轮的过程中，在带与主动轮之间发生了相对滑动，同理，带在绕经被动轮过程中，带与被动轮之间也发生相对滑动，只不过它的弹性变形逐步增大，，带的速度逐渐增大并大于被动轮的圆周速度。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮间的滑动称为弹性滑动，这是带传动时固有的正常特性。只要传递圆周力，必然会发生弹性滑动。

2.3.2.2滑动率由于弹性滑动不可避免，所以从动轮的圆周速度<主动轮的圆周速度，在带传动时，由带的滑动引起的被动轮速度的降低率称为滑动率ε

2.2

若d1=d2

% 2.3

2.3.2.3打滑根据实验研究结果，带的弹性滑动只发生在全部包角的某一段的接触弧上，随着有效圆周力的增加，弹性滑动的区段也逐渐扩大，当它扩大至整个包角对应的接触弧时，带传动的有效圆周力也达到最大极限Fec，如果载荷进一步增大带与带轮（被动轮）间就发生显著的相对滑动即产生打滑。打滑将使皮带磨损加剧，被动轮转速急剧降低，甚至使传动失效，这种情况应当避免。

3．实验步骤与操作

3.1 操作部分

图3 面板布置图

3.2 在预拉力调整好的情况下，接通电源，打开开关前，将转速旋钮调到最低速位置，打开电源，按一下“清零”键，然后调转速旋钮（顺时针方向），电机由起动逐渐增速，将主动轮转速调高到1200r/min左右，停止调速，从动轮转速也稳定下来。

3.3调整转矩零点，在空载时，调实验台背面靠近定滑轮的电位器旋钮即主动轮转矩调零旋钮，将其调整到0.050－0.090 Nm，再调整紧挨它的电位器旋钮（被动轮转矩调零）将其调整到0.000－0.030 Nm。

3.4待调零稳定后，在空载时，记录主、被动轮转速与转矩，然后，按“加载”键一次，第一个载荷指示灯亮，显示数据跳动两三次后可记录数据，若有二、三个指示灯同时亮，需“清零”重新加载。否则，记录完数据，再按“加载”键一次直至转速、转矩显示出“8888”时，计算机CRT显示出采集的全部8组数据。

3.5移动功能菜单的光标，选择“数据”功能，屏幕将显示本次实验的曲线和数据。

3.6实验结束后，先按“清零”键，再将转速旋钮调到转速最低位置（逆时针方向），然后关闭实验台电源，将菜单功能选至“退出”，回车确认后即可退出，再按“CD”和“.”键两次回车确认，逐步退至C>：再关闭计算机电源。

4．实验报告

4.1将人工记录的数据处理后，绘出T2－η、ε曲线。

η（%）ε（%）

T2－η、ε曲线图

4.2 思考题

4.2.1主动轮圆周速度V1与被动轮圆周速度V2是否相同？原因何在？

4.2.2弹性滑动、打滑其中哪些现象产生，带传动就不能正常工作，为什么？

4.2.3带传动效率是否在打滑时最高？

4.2.4增加初拉力后，则对打滑有何影响？

4.2.5影响带传动拉力的因素有哪些？

实验二齿轮传动封闭功率流实验

1.实验目的

通过实验的进行，使学生直观了解齿轮传动过程，加深对齿轮传动中能量损失过程的认识，然而从根本上理解齿轮传动中啮合原理及啮合效率。

2.实验装置及主要技术参数

2.1 实验台型号：CLS-Ⅱ

2.2 试验齿轮模数m=2 (mm)

2.3 齿数Z1=Z2=Z3=Z4=38

2.4 中心距A=76 (mm)

2.5 速比I=1

2.6 直流电机额定功率P电=200 (W)

2.7 直流电机转速N电=50-2000 (r/m)

2.8 最大封闭扭矩TB=15 (Nm)

2.9 最大封闭功率PB=3 (Kw)

3.实验台结构特点

3.1 机械结构