机械传动系统性能综合测试与分析

机械综合设计与创新实验

（实验项目三）

机械传动系统性能综合测试与分析

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实验三 机械传动系统性能综合测试与分析

一、实验目的

1、 了解、掌握综合机械系统的基本特性及实验测试原理与方法。

2、 掌握ZJS50系列综合设计型机械装置在现代实验测试研究中的应用。

3、 根据给定的实验项目内容、设备，提高学生的工程实践能力、科学实验能力、创新

能力、动手能力及团队合作能力。

4、 根据实验项目要求，通过实验测试与分析、定量评价，比较机械传动方案的优劣。

二、实验原理

机械传动效率是评价机械传动装置综合性能的重要指标。我们指导，机械传动系统输入功率等于输出功率与内部损耗功率之和，即

P i =P 0+P f

式中：P i 为输入功率，P 0为输出功率，P f 为损失功率。则机械效率η为

η= P 0/P i

根据力学知识，若机械传动的力矩为M ，转速为n ，则对应功率有如下关系

P =

Mn 9550

式中：n 为传动机械的转速。 故传动效率也可以表示为

η

=

M 0n 0M i n i

因此，我们只需要利用仪器测出被测传动的输入输出转矩和转速即可计算出传动效率。 机械传动性能综合测试实验台的工作原理如下图所示。通过对转矩和转速的测量，利用转矩、转速与功率的数学关系间接导出功率数值，并通过对电机和负载的相应控制观察分析转速、转矩、功率的相应变化趋势，同时通过对减速器的输入功率和输出功率的测量分析，得出减速器的效率及其随不同情况的变化所呈现的变化趋势。

实验台工作原理图

被测传动

转矩转速 传感器

电机 转矩转速传感器

制动器

工控机

三、实验仪器及设备

机械传动性能综合测试试验台采用模块化结构，根据不同的传动装置、联轴器、电动机、磁粉制动器和工控机等模块组成。本次实验方案的组成部件包括三相交流电机、联轴器、齿轮箱、带传动、转矩转速传感器、磁粉制动器和工控机。该实验方案的硬件组成部分如下图所示。

试验台硬件组成

1：三相异步电机2：联轴器3：转矩转速传感器

4：被测传动5：磁粉制动器6：功控台7：台座各部分的性能参数如下：

1、动力部分

JW5624三相异步电动机：额定功率120W，同步转速1400r/min，输入电压380V。

2、测试部分

NJ0转矩转速传感器：额定转矩20N.m，工作转速0~6000 r/min，齿数（内）120。

NJ10转矩转速传感器：额定转矩90N.m，工作转速0~5000 r/min，齿数（内）90。

3、被测部分

直齿圆柱齿轮减速器。

V带传动。

4、制动部分

CZ6磁粉制动器：额定转矩50 N.m，额定功率3.5KW，通磁电流0~0.3A。

四、实验内容

1、利用相关实验设备、装置及测试仪器，根据实验要求，提出科学的、详实可行的实

验方案。

2、构建能满足实验要求的实验装置，绘制装置的系统图和结构简图。

3、根据实验方案搭接、组装实验装置。

4、根据实验要求，制定实验操作规程，完成实验操作及测试，并按要求进行实验结果

分析。

五、实验步骤

1、齿-轮带传动

（1）根据机械传动方案要求选择齿轮箱一个，轴承座两个，皮带轮两个，皮带一根，转矩转速测量装置两个，磁粉制动器一个，联轴器六个。

（2）按照电机-联轴器-传感器-联轴器-齿轮箱-联轴器-轴承座-皮带轮-联轴器-传感器-联轴器磁粉制动器的顺序布置安装各传动组件。

（3）检查各连接部位是否牢固可靠，按实验要求进行测试设备调试，以保证传动精度。

（4）打开实验台电源开关和工控机电源开关。

（5）输入相应的测试信息并启动电机进行实验。使电机转速加快致接近同步转速后，进行加载。加载时应缓慢平稳，待数据显示稳定后，即可开始数据采样。

（6）查看参数曲线，确认实验结果。

（7）结束实验。先逐步卸载，后降速。

2、齿轮-带传动

调换齿轮箱和带传动的安装位置，其他实验程序同上。

六、实验结果记录

1、齿轮-带传动

2、带-齿轮传动

七、实验结果的分析与处理

图1 齿轮-带传动的功率—效率图

图2 带—齿轮传动的功率—效率图

八、结论

由以上两图可以看出，无论采用哪种布置方式，传动效率都随功率增加而呈现增加趋势，而且增加趋势逐渐减缓，出现这一现象的原因是因为带是弹性体，受力不同的时候伸长量不等，使带传动发生弹性滑动现象，而效率与弹性滑动密不可分。但是，图1和图2的传动效率都随着功率的增加而增加的趋势却不同，但是图1效率随功率的总体增加趋势较缓慢，图2效率在起始阶段随功率而增势较快，但是随后随着功率的增加增势较图1更慢。

相对图1和图2两种传动布置方式，图2更合理，图2中带布置在与电机直连的高速级，可以起到缓冲吸震和过载打滑的作用，且启动性能更好。若采用图1布置方式，带传动在低速级，低速时传动扭矩小且更易打滑。