机械设计实验.pptx

实验一
带传动实验
一、实验目的
• 1. 了解带传动的基本原理，并观察、分析 有关带的弹性滑动和打滑等重要物理现象；
• 2. 了解转速、以及扭矩的测量原理与方法； • 3. 绘制带的滑动曲线及传动效率曲线。
二、实验系统
• 本实验台机械部分，主要有两台直流电机组成，其中一台作为原动机， 另一台则作为负载的发电机。
2、实验系统的组成
实验台外观如图1所示。
图1
如图2所示，实验系统主要包括如下部分： （1）带传动机构；（2）主、从动轮转矩传感器；
（3）主、从动轮转速传感器；（4）控制盒（数 据采集箱 ）；（5）个人电脑；（6）打印机。
单片微计算机
带传动机构
主、从动轮转矩传感器 主、从动轮转速传感器
微机接口
主、从动轮转矩显示 主、从动轮转速显示
• 对原动机，由单片机调速装置供给电动机电枢以不同的端电压，实现 无级调速。
• 对发电机，每打开一个负载开关，即并上一个负载电阻，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，即发电机的负载 转矩增大，实现了负载的改变。
• 两台电机均为压支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1 （主动电机力矩）、T2（从动电机力矩）迫使压杆作用于压力传感器， 传感器输出的电信号正比与T1、T2的原始信号。
• 原动机的机座设计成滑动结构，用扳手拧紧螺纹拉杆即可改变带传动 中心距，从而改变张紧力。
• 两台电机的转速传感器分别安装在带轮背后，由此可获得必须的转速 信号。
1、皮带传动原理
1.1 带传动的分析
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。两皮带轮静止时，带各处的拉 力 都等于预紧力F0。传动时，由于带与轮子表面间摩擦
三、注意事项
• 1.打开程序界面，在菜单栏下的一排按钮中，“加速”、“减速”以及 “停机”按钮与控制盒前面的相应的薄膜开关功能一致。
• 2.若显示数据失常且无法消除，可正常关闭机器后重新开启试验台重做 实验即可。
• 3.启动电机之前，应关闭负载（即将试验台前面的9个按钮全部弹出）。 • 4.实验数据可保存为电子档。
力的作用，带两边出现拉力差异，绕进主动轮和绕出主 动轮的一边的拉力从F0增大到F1，绕出主动轮和绕进被动 轮的一边的拉力由F0减小到F2，F1作用的边称为紧边，F2 作用的边称为松边
设环形带的总长度不变，则紧边的拉力的增量F1-F0 应等于松边拉力的减小量F0-F2。
即
F1-F0=F0-F2
则 紧边与松边之差称为带传动的有效拉力，即圆周 力等于F=F1-F2。
• 6.不断加载（按试验台前面的按钮），不断采集相应的数据，数据与生成 的曲线同步产生，当采集到足够多的点时最终曲线生成。
• 7.数据采集过程中，如有采点时机不当等原因造成的异常点则可点击“除 异”按钮（在“采点”按钮下方），将刚才异常点抹去后可重新采点。
• 8.采点结束后，点击 “停止采集”按钮（在“采集”按钮旁边），将载 荷全部卸掉（即将试验台前面的按钮全部弹出），按控制盒前面的“停止” 薄膜开关，最后将控制盒后面的电源开关关闭。
输出接口
微计算机
CRT显示
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ打印机
图2
3、实验机构结构特点
（1）机械结构 本实验台机械部分，主要由两台直流电机组成，如图3
所示。其中一台作为原动机，另一台作为负载的发电机。
图3
（2）检测系统
实验台配数据采集箱一只，承担控制检测、数据处理、自动显示等 功能。通过微机接口外接PC机，这时就可自动显示并能打印输出带 传动的滑动曲线ε—T2及效率曲线η—T2以及有关数据。
1.2 带传动的弹性滑动与打滑 滑动率由于弹性滑动不可避免，所以从动轮的圆周
速度小于主动轮的圆周速度，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。
其中，
V1、V2为主、被动轮轮缘的线速度； n1、n2为主、被动轮的转速； d1、d2为主、被动轮的直径。 带的若弹d性1 滑= d动2 只，发则生ε=在(n全1-部n2包) /n角1 的，某根一据段实的验接研触究弧结上果，， 随着有效圆周力的增加，弹性滑动的区段也逐渐增大， 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，如果载荷进一步增大，带与带轮 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。
机械设计实验
前言
机械设计实验是理论学习基础上的一个 极其重要的实践环节。通过实验可以使学 生加深对《机械设计》课程的基本概念、 基本理论的理解，从而提高学生分析和解 决问题的能力。
每个实验基本内容包括：实验目的、实 验原理、操作步骤、实验内容等。
实验项目
带传动实验 轴系结构分析与拼装实验 减速机拆装实验 机械系统创意组合实验
n1，n2分别为主动轮和被动轮的转速
2.
n2 'n2 n1 n2
n2 '
n1
T2
三、实验操作步骤
• 1.关闭负载（即将试验台前面的9个按钮全部弹出），打开控制盒后面的 电源开关。
• 2.按控制盒前面的“加速”薄膜开关，每按一下电机转速提升一级，将电 机转速调到400～500rpm之间（450rpm左右），如转速过高可按控制盒前 面的“减速”薄膜开关调低转速。
• 3.打开相应程序，点击“工具”菜单，再点击“选项”子菜单，将滤波系 数改为恰当值如“12”或其他，在以后采集数据过程中可随时调整滤波系 数。
• 4.界面有4个区域，最下面的区域为数据显示及曲线生成区域，点击菜单 栏下的“采集”按钮，待数据稳定后点击界面最下面的区域中的“采点” 按钮，这时采集到第一组空载数据同时相应的数据点出现在这个区域中。
• 5.按下试验台前面的9个按钮中的任意一个，这时加载一次，用第4步中相 同的方法采集相应的数据。
带传动实验台加载原理
本实验台由两台直流电机组成，左边一台是直流电动机，产生 主动转矩，通过皮带，带动右边的直流发电机。直流发电机的输出 电压通过面板的“加载”按键控制电子开关，逐级接通并联的负载 电阻。
计算公式为:
1.
P2 P1
T2n2 T1n1
η(%)
ε (%)
式中T1，T2分别为主动轮和被动轮上的转矩