机械原理与设计

机械原理与设计实验一

常用机构认识、分析与测绘一、实验目的1．了解各种常用机构的组成及运动情况；2．了解各种常用机构的实际应用；3．了解本课程所要学习的内容；4．机构运动简图的测绘方法；5．常用运动副及常用机构运动简图的代表符号和构件的表示方法；6．机构自由度的计算方法及其在实际中的应用。二、实验仪器及工具各类常用机构模型，常用机构展示柜、直尺、三角板、铅笔、橡皮及草稿纸。三、实验原理1．应用符号由于机构的运动仅仅与机构中的构件数目和构件组成运动副的数目、种类、相对位置及原动件有关，因此，在机构运动简图中可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，而用简单的线条表示构件，用规定的符号表示运动副，并按一定的比例尺表示运动副的相对位置，以此与实际机构的具有完全相同的运动特征，机构中各构件及运动副均有规定符号表示。2．几种简图表示方法：（1）具有两个转动副的构件：用一条直线联接两个运动副元素，表示转动副的小圆，其圆心必须与相对回转中心重合。（2）具有多个转动副的构件，用直线将相邻转动副元素的几何中心连接成多边形，并在相邻两直线相交部位涂以焊接记号，或画上阴影线，如三个转动副元素位于一直线上，可用跨越半圆符号表示。（3）具有两个移动副的构件，导路必须与相对移动方向一致。（4）具有一个转动副和移动副的构件；

（5）具有一个转动副和一个高副的构件，高副元素与实际轮廓相符。四、实验内容及步骤

观看各类常用机构模型和陈列柜演示。轻轻地、慢慢地转动手柄，从原动件开始仔细观察其依次传动的过程，找出哪些是固定件，哪些是活动件，确定出活动构件的数目，分析各构件相对运动性质，确定运动副的类型和数目。为了能更清楚地表示其相对运动，需要选择各构件的运动平面为投影面。判断各构件之间的运动副性质（即高副、低副）。为了使构件之间的关系易于表达，应将原动件置于一个恰当的位置。至少是使各种构件及运动副相互不遮挡、不重合。采用徒手目测的方法，画出机构示意图。各构件和运动副面的相对位置要大致成比例。各构件和运动副的画法要符合规定，并分别以1、2、3、┅┅和A、B、C、┅┅标记。由原动件开始依次测量出各运动副的相对位置，以毫米（mm）为单位，并逐一标注在机构示意图上。角度问题可以转化为长度问题来测量，测量应精确，可取多次测量的平均值。选择适当的比例尺（可根据实际尺寸和图纸的大小适当选取），将机构示意图转化为正规的机构运动简图。为了便于对机构进行分析，在机构运动简图上还可以标出与运动有关的尺寸，例如：转动副之间的中心距，移动副导路之间的距离等。五、实验报告1.按要求绘制3种机构模型的机构运动简图；2.计算所绘机构的自由度，并据此分析机构具有确定运动的条件。六、思考题1.机构运动简图有何用处？它能表示出原机构哪些方面的特征？2．绘制机构运动简图时，原动件的起始位置会不会影响机构运动简图的正确性？3．计算机构的自由度对测绘机构运动简图有何帮助？实验二

机组运转及飞轮调节实验一、实验目的

熟悉机组运转的工作阻力的测试方法；理解机组稳定运转时速度出现周期性波动的原因；掌握机器周期性速度波动的调节方法和设计指标；掌握飞轮设计方法；能够熟练利用实验数据计算飞轮的等效惯量。二、实验系系统1．实验系系统框图如图1所示示，本实验验系统由以以下部分组组成：1）0-0.7Mpa小型空空气压缩机机组（DS-II型型飞轮实验验台）；2）主轴轴同步脉脉冲信号号传感器器（已安安装在DS-II型飞飞轮实验验台中））；3）半导导体压力力传感器器（已安安装在DS-II型飞飞轮实验验台中））；4）实验验数据采采集控制制器（DS-II动力力学实验验仪）；；5）计算算机及相相关实验验软件。。2．DS-II型动力力学实验验台如图1所所示，DS-II型动动力学实实验台由由空压机机组、飞飞轮、传传动轴、、机座、、压力传传感器、、主轴同同步脉冲冲信号传传感器等等组成。。压力传传感器已已经安装装在空压压机的压压缩腔内内，9为为其输出出接口。。同步脉脉冲发生生器的分分度盘7（光栅栅盘）固固装在空空压机的的主轴上上，与主主轴曲柄柄位置保保持一个个固定的的同步关关系，同同步脉冲冲传感器器的输出出口为8。开机机时，改改变储气气罐压缩缩空气出出口阀门门3的大大小，就就可以改改变储气气罐2中中的空气气压强，，因而也也就改变变了机组组的负载载，压强强值可以以从储气气罐上的的压力表表11上上直接读读出。根根据实验验要求，，飞轮4可以随随时从传传动轴上上拆下或或装上，，拆下时时注意包包管好轴轴上的平平键5，，在安装装飞轮时时应注意意放入平平键，并并且将轴轴端面固固定螺母母6拧紧紧。3．DS-II型动力力学实验验仪DS-II动力力学实验验仪内部部由单片片机控制制，它完完成汽缸缸压强和和同步数数据的采采集和处处理，同同时将采采集的数数据传送送到计算算机进行行处理。。它的面面板如图图3所示示。4．实验验台主要要技术参参数空压机气气压范围围：p=0～0.7MPa电机额定定功率：：P=550W电机转速速：1400r/m电源：220V交流/50HZ实验台尺尺寸：长长×宽××高＝600××300×330（mm）三、实验验原理飞轮设计计的基本本问题是是根据机机器实际际所需的的平均速速度ωm和许可可的不均均匀系数数δ来确确定飞轮轮的转动动惯量J。当设设计飞轮轮时，因因为研究究的范围围是在稳稳定运动动时期的的任一个个运动循循环内，，我们假假定在循循环开始始和循环环结束时时系统的的状态是是一样的的，对回回转机械械来说，，也就是是在循环环开始和和结束时时它们的的速度是是一样的的，这时时驱动力力提供的的能量全全部用来来克服工工作阻力力（不计计摩擦等等阻力））所做的的功，在在这样的的前提下下，我们们就可以以用盈亏亏功的方方法来计计算机械械系统所所需要的的飞轮惯惯量。具具体地来来说，计计算一个个运动周周期中驱驱动力矩矩所做的的盈功和和阻力矩矩所做的的亏功，，最大盈盈功和最最小亏功功的差就就是系统统的最大大能量变变化，用用这个能能量变化化就可以以计算机机械系统统所需要要的飞轮轮惯量。。四、操作作步骤1．连接接RS232通通讯线本实验必必须通过过计算机机来完成成。将计计算机RS232串行行口，通通过标准准的通讯讯线，连连接到DS-II动力力学实验验仪背面面的RS232接口，，如果采采用多机机通讯转转换器，，则需要要首先将将多机通通讯转换换器通过过RS232通通讯线连连接到计计算机，，然后用用双端电电话线插插头，将将DS-II动动力学实实验仪连连接到多多机通讯讯转换器器的任一一个输入入口。2．启动动机械教教学综合合实验系系统图6图73．拆卸卸飞轮，，对实验验系统标标定图10图9图8将飞轮从从空压机机组上拆拆卸下来来，并主主要保存存联接平平键。点点击图6进入““飞轮机机构实验验台主窗窗体”，，如图8所示。。在该窗窗体中，，点击串串口选择择菜单，，根据接接口实际际联接情情况，选选中COM1或或COM2。在实验系系统第一一次应用用之前，，或者必必要时，，应该对对系统进进行标定定。点击击应用程程序界面面上的标标定菜单单，首先先进行大大气压强强的标定定。根据据提示，，关闭飞飞轮机组组，打开开储气罐罐阀门，，并点击击确定如如图9所所示。大气压强强标定以以后，将将出现第第二个界界面，提提示对汽汽缸压强强进行标标定，如如图10所示。。启动空空压机组组，关闭闭阀门，，让储气气罐压力力达到0.3MPa左左右，在在方框内内输入此此压力值值，点击击确定即即可完成成标定。。4．数据据采集系统标定定以后，，就可以以用数据据采集按按钮对实实验数据据进行采采集了。。数据采采集的结结果将分分别显示示在程序序界面上上，如图图11所所示。界界面左边边显示的的汽缸压压强值和和主轴回回转速度度值，本本实验数数据是以以主轴（（曲柄））的转角角为同步步信号采采集，每每一点的的采集间间隔为曲曲柄转动动6度。。右边用用图表曲曲线显示示汽缸压压强和主主轴转速速。界面面下方的的文字框框中将显显示主轴轴最大、、最小、、平均转转速和回回转不匀匀率，汽汽缸压强强的最大大、最小小值和平平均压强强。图115．分析析计算数据采集集完成以以后，就就可以对对空压机机组进行行分析，，点击计计算按钮钮，系统统将出现现第二个个界面如如图12所示。。在这个个界面中中，将显显示空压压机组曲曲柄的主主动力矩矩（假设设为常数数）、空空压机阻阻力距曲曲线和系系统的盈盈亏功曲曲线。下下方的文文字框中中将显示示最大阻阻力距、、平均驱驱动力矩矩、最大大机械能能、最小小机械能能、最大大剩余功功等数据据，以及及根据用用户输入入的许可可不均匀匀系数计计算得到到的系统统所需的的飞轮惯惯量。图126．关闭闭飞轮机机组，安安装飞飞轮，重重新启动动飞轮机机组得到以上上数据以以后，用用户可以以关闭飞飞轮机组组，将卸卸下的飞飞轮安装装到机组组上，重重新启动动空压机机组，点点击数据据采集按按钮，查查看主轴轴的速度度曲线，，就会发发现由于于飞轮的的调节作作用，主主轴的运运转不均均匀系数数已经有有明显下下降，主主轴运转转稳定。。五、实验验报告（1）打打印所采采集的相相关曲线线，并粘粘在实验验报告上上。（2）分分析调速速的目的的与原理理。六、实验验思考题题1）空压压机在稳稳定运转转时，为为什么有有周期性性速度波波动？2）随着着工作载载荷的不不断增加加，速度度波动出出现什么么变化，，为什么么？3）加飞飞轮与不不加飞轮轮相比，，速度波波动有什什么变化化，为什什么？汽汽缸压强强又有什什么变化化，为什什么？4）取空空压机主主轴（曲曲柄）作作为等效效构件，，作用于于活塞上上的工作作阻力F的等效效阻力矩矩Mp如如何计算算？5）分析析机组在在各种状状态（如如加飞轮轮、不加加飞轮、、加负载载、不加加负载））的运动动规律。。上述状状态实际际上与各各种机械械均有相相似之处处，如柴柴油机、、冲床、、起重机机、轧钢钢机、甚甚至自动动武器等等，因此此上述分分析方法法也可供供研究其其他设备备之用。。实验三曲曲柄柄滑块、、导杆、、凸轮实实验一、实验验目的1）通过过实验、、了解位位移、速速度、加加速度的的测定方方法；转转速及回回转不匀匀率的测测定方法法；2）通过过实验，，初步了了解“QTD-Ⅲ型组组合机构构实验台台”及光光电脉冲冲编码器器、同步步脉冲发发生器（（或称角角度传感感器）的的基本原原理，并并掌握它它们的使使用方法法；3）通过过比较理理论运动动线图与与实测运运动线图图的差异异，并分分析其原原因，增增加运动动速度特特别是加加速度的的感性认认识；4）比较较曲柄滑滑块机构构与曲柄柄导杆机机构的性性能差别别；5）检测测凸轮直直动从动动杆的运运动规律律；6）比较较不同凸凸轮廓线线或接触触副，对对凸轮直直动从动动杆运动动规律的的影响。。二、实验验系统1．实验验系统组组成实验系统统框图如如图1所所示，它它由一下下设备组组成：（1）实实验机构构----曲柄柄滑块、、导杆、、凸轮组组合机构构；（2）QTD-Ⅲ型组组合机构构实验仪仪（单片片机控制制系统））；（3）打打印机；；（4）个个人电脑脑一台；；（5）光光电脉冲冲编码器器；（6）同同步脉冲冲发生器器（或称称角度传传感器））。图12．实验验机构主主要技术术参数直流电机机额定功功率100W电机调速速范围0-2000r/min蜗轮减速速箱速比比1/20实验台尺尺寸长长××宽×高高＝500×380××230电源220V/50Hz3．实验验机构结结构特点点该组合实实验装置置，只需需拆装少少量零部部件，即即可分别别构成四四种典型型的传动动系统，，分别是是曲柄滑滑块机构构、曲柄柄导杆滑滑块机构构、；平平底直动动从动杆杆凸轮机机构和滚滚子直动动从动杆杆凸轮机机构。而而每一种种机构的的某一些些参数，，如曲柄柄长度、、连杆长长度、滚滚子偏心心等都可可在一定定范围内内作一些些调整，，通过拆拆装及调调整可加加深实验验者对机机械结构构本身特特点的了了解，对对某些参参数改动动对整个个运动状状态的影影响也会会有更好好的认识识。4．组合合机构实实验仪（1）实实验仪外外形布置置此实验仪仪的外形形结构如如图2所所示，图图2（a）为正正面结构构，图2（b））为背面面结构。。图2（a）图2（b）（2）实实验仪系系统原理理以QTD-III型组组合机构构实验仪仪为主体体的整个个控制系系统的原原理框图图如图3所示。。图3图4为实实验系统统外观图4三、实验验操作步步骤1．系统统联接及及启动（1）连连接RS232通讯线线本实验必必须通过过计算机机来完成成。将计计算机RS232串口口，通过过标准的的通讯线线，连接接到QTD-III型型组合机机构实验验仪背面面的RS232接口，，如果采采用多机机通讯转转换器，，则需要要首先将将多机通通讯转换换器通过过RS232通通讯线连连接到计计算机，，然后用用双端插插头电话话线，将将QTD-III型组组合机构构实验仪仪连接到到多机通通讯转换换器的任任一个输输入口。。（2）启启动机械械教学组组合实验验系统图5图6图72．组合合机构实实验操作作<1>曲曲柄滑滑块运动动机构实实验将曲柄滑滑块机构构组装好好。a、滑块块位移、、速度、、加速度度测量（1）将将光电脉脉冲编码码器输出出的5芯芯插头及及同步脉脉冲发生生器输出出的5芯芯插头分分别插入入测试仪仪上相对对应接口口上。把把串行传传输线一一头插在在计算机机任一串串口上，，另一头头插在实实验仪的的串口上上。（2）打打开QTD-ⅢⅢ组合机机构实验验仪上的的电源，，此时带带有LED数码码管显示示的面板板上将显显示"0"。（3）打打开个人人计算机机。（4）起起动机构构，在机机构电源源接通前前应将电电机调速速电位器器逆时针针旋转至至最低速速位置，，然后接接通电源源，并顺顺时转动动调速电电位器，，使转速速逐渐加加至所需需的值（（否则易易烧断保保险丝，，甚至损损坏调速速器），，显示面面板上实实时显示示曲柄轴轴的转速速。（5）机构构运转正常常后，就可可在计算机机上进行操操作了。请请启动系统统软件。（6）选择择好串口，，并在弹出出的采样参参数设置区区内选择相相应该的采采样方式和和采样常数数。你可以以选择是定定时采样方方式，采样样的时间常常数有10个选择档档（分别是是：2ms、5ms、10ms、15ms、20ms、、25ms、30ms、35ms、40ms、、50ms），比如如选25ms；你也也可以选择择定角采样样方式，采采样的角度度常数有5个选择档档（分别是是：2度、、4度、6度、8度度、10度度），比如如选择4度度。（7）在““标定值输输入框”中中输入标定定值0.05。标定定值是指光光电脉冲编编码器每输输出一个脉脉冲所对应应滑块的位位移量（mm），也也称作光电电编码器的的脉冲当量量。它是按按以下公式式计算出来来的：脉冲当量计计算式：脉冲（取为为0.05）式中：—脉脉冲当量；；—齿轮分度度圆直径（（现配齿轮轮）；—光电脉冲冲编码器每每转脉冲数数（现配编编码器）。。（8）按下下“采样””按键，开开始采样。。（请等若若干时间，，此时测试试仪就在接接收到PC机的指令令进行对机机构运动的的采样，并并回送采集集的数据给给PC机，，PC机对对收到的数数据进行一一定的处理理，得到运运动的位移移值）（9）当采采样完成，，在界面将将出现“运运动曲线绘绘制区”，，绘制当前前的位移曲曲线，且在在左边的““数据显示示区”内显显示采样的的数据。（10）按按下“数据据分析”键键。则“运运动曲线绘绘制区”将将在位移曲曲线上再逐逐渐绘出相相应的速度度和加速度度曲线。同同时在左边边的“数据据显示区””内也将增增加各采样样点的速度度和加速度度值。b、转速及及回转不匀匀率的测试试（1）同““滑块位移移、速度、、加速度测测量”的的(1)至至(7)步步。（2）选择择好串口，，在弹出的的采样参数数设计区内内，你应该该选择最右右边的一栏栏，角度常常数选择有有5档（2度、4度度、6度、、8度、10度），，选择一个个你想要的的一档，比比如选择6度。（3）同““滑块位移移、速度、、加速度测测量”的的(9)、、(10)、(11)步，不不同的是““数据显示示区”不显显示相应的的数据。<2>曲曲柄导杆滑滑块运动机机构实验将曲柄导杆杆滑块机构构组装好。。按上述<1>a、、<1>b步骤操作作，比较曲曲柄滑块机机构与曲柄柄导杆滑块块机构运动动参数的差差异。<3>平底底直动从动动件凸轮机机构实验将平底直动动从动件凸凸轮机构组组装好，检检测其从动动杆的运动动规律。<4>滚子子直动从动动件凸轮机机构实验将滚子直动动从动件凸凸轮机构组组装好，检检测其从动动杆的运动动规律比较较平底接触触与滚子接接触运动特特性的差异异。四、注意事事项（1）在未未确定拼装装机构能正正常运行前前，一定不不能开机。。（2）若机机构在运行行时出现松松动、卡死死等现象，，请及时关关闭电源，，对机构进进行调整。。五、实验报报告（1）打印印实验结果果，并将其其贴在实验验报告上；；（2）比较较曲柄滑块块机构与曲曲柄导杆机机构的性能能差别？（3）采用用不同的凸凸轮廓线或或接触副，，对直动从从动件运动动规律有哪哪些影响？？（4）理论论运动线图图与实测运运动线图有有哪些差异异，分析其其产生原因因？实验四带传动动实实验验一、实验目目的1.了解解带传动的的基本原理理，并观察察、分析有有关带的弹弹性滑动和和打滑等重重要物理现现象；2.分析析并验证预预紧力对带带的工作能能力的影响响；3.了解解转速、转转差速以及及扭矩的测测量原理与与方法；4.绘制制带的滑动动曲线及传传动效率曲曲线。二、实验系系统带传动是广广泛应用的的一种传动动，其性能能实验为机机械设计教教学大纲规规定的必做做实验之一一，也是产产品开发中中的一项重重要鉴别手手段。本实实验台的完完善设计保保证操作者者用简单的的操作，同同时又概念念形象地获获得传动的的效率曲线线及滑动曲曲线。采用用直流电动动机为原动动机及负载载，具有无无级调速功功能。本实实验台设计计了专门的的带传动预预张力形成成机构，预预张力可预预先准确设设定，在实实验过程中中，预张力力稳定不变变。在实验验台的电测测箱中配置置了单片机机，设计了了专用的软软件，使本本实验台具具有数据采采集、数据据处理、显显示、保持持、记忆等等多种人工工智能。也也可与PC机对接（（实验台备备有接口）），这时可可自动显示示并打印输输出实验数数据及实验验曲线。使用本实验验台，可以以方便的完完成以下实实验：1、利用实实验装置的的四路数字字显示信息息，在不同同负载的情情况下，手手工抄录主主动轮转速速、主动轮轮转矩、被被动轮转速速、被动轮轮转矩，然然后根据此此数据计算算并绘出弹弹性滑动曲曲线和传动动效率。2、利用RS232串行线，，将实验装装置与PC机直接连连通。随带带传动负载载逐级增加加，计算机机能根据专专用软件自自动进行数数据处理与与分析，并并输出滑动动曲线、效效率曲线和和所有实验验数据。1、皮带传传动原理1.1带带传动的分分析预拉力促使使带与轮之之间具有一一定的摩擦擦力，使得得轮子转动动时带动皮皮带传动。。两皮带轮轮静止时，，带各处的的拉力都都等于预紧紧力F0。传动时时，由于带带与轮子表表面间摩擦擦力的作用用，带两边边出现拉力力差异，绕绕进主动轮轮和绕出主主动轮的一一边的拉力力从F0增大到F1，绕出主主动轮和绕绕进被动轮轮的一边的的拉力由F0减小到F2，F1作用的边边称为紧边边，F2作用的边边称为松边边设环形带的的总长度不不变，则紧紧边的拉力力的增量F1-F0应等于松松边拉力的的减小量F0-F2。即F1-F0=F0-F2则紧紧边与与松边之差差称为带传传动的有效效拉力，即即圆周力等等于F=F1-F2。1.2带带传动的弹弹性滑动与与打滑滑动率由于于弹性滑动动不可避免免，所以从从动轮的圆圆周速度小小于主动轮轮的圆周速速度，在带带传动时，，由带的滑滑动引起的的被动轮速速度的降低低率称为滑滑动率。其中，V1、V2为主、被动动轮轮缘的的线速度；；n1、n2为主、被动动轮的转速速；d1、d2为主、被动动轮的直径径。若d1=d2，则ε=(n1-n2)/n1，根据实验验研究结果果，带的弹弹性滑动只只发生在全全部包角的的某一段的的接触弧上上，随着有有效圆周力力的增加，，弹性滑动动的区段也也逐渐增大大，当它扩扩大至整个个包角对应应的接触弧弧时，带传传动的有效效圆周力也也达到最大大极限，如如果载荷进进一步增大大，带与带带轮间就发发生显著的的相对滑动动，即产生生打滑。打打滑将使皮皮带磨损加加剧，被动动轮转速急急剧降低，，甚至使传传动失效，，这种情况况应当避免免。2、实验系系统的组成成实验系统外外观如图1所示。图1如图2所示示，实验系系统主要包包括如下部部分：（1）带传传动机构；；（2）主主、从动轮轮转矩传感感器；（3）主、从从动轮转速速传感器；；（4）电电测箱（与与带传动机机构装为一一体）；（（5）个人人电脑；（（6）打印印机。带传动机构主、从动轮转矩传感器主、从动轮转速传感器单片微计算机主、从动轮转矩显示主、从动轮转速显示输出接口微机接口微计算机CRT显示打印机图23、主要技技术参数（1）直流流电机功率率：2台x50W（2）主动动电机调速速范围：0～1800转/分分（3）额定定转矩：T=0.24N.m=2450g.cm（4）实验验台尺寸：：长x宽x高=600x280x300（5）电源源：220V交流/50Hz4、实验机机构结构特特点（1）机械械结构本实验台机机械部分，，主要由两两台直流电电机组成，，如图3所所示。其中中一台作为为原动机，，另一台作作为负载的的发电机。。图3（2）电测测系统电测箱操作作部分主要要集中在箱箱体正面的的面板上，，面板的布布置如图4所示。送数保持清零加载载荷指示转速I转矩I转速II转矩II主动轮转速r/m主动轮转矩Nm从动轮转速r/m从动轮转矩Nm细调粗调电源图4在电测箱背背面备有微微机RS232接口口、主、被被动轮转矩矩放大、调调零旋钮等等，其布置置情况如图图5所示。。图5123456在电测箱背背面备有微微机RS232接口口、主、被被动轮转矩矩放大、调调零旋钮等等，其布置置情况如图图5所示。。1、电源源插座2、被动动力矩放大大倍数调节节3、、主动力矩矩放大倍数数调节4、被动力力矩调零5、主主动力矩调调零6、RS-232接接口三、实验操操作步骤1、人工记记录操作方方法（1）设置置预拉力不同型号传传动带需在在不同预拉拉力F0的的条件下进进行实验，，也可对同同一型号传传动带采用用不同的预预拉力，以以实验不同同预拉力对对同一传动动带传动性性能的影响响。为了改改变预拉力力F0，如如图2所示示，只需改改变砝码8的大小。。（2）接通通电源在接通电源源前，将开开关粗调电电位器的电电机调速旋旋钮逆时针针转到底，，使开关““断开”，，细调电位位器旋钮逆逆时针转到到底，按电电源开关接接通电源，，按一下““清零”键键，此时主主、被动电电机转速显显示为“0”，力矩矩显示为““.”，实实验系统处处于“自动动校零”状状态。校零零结束后，，力矩显示示为“0””。再将粗粗调调速旋旋钮顺时针针旋转接通通“开关””并慢慢向向高速方向向旋转，电电机起动，，逐渐增速速，同时观观察实验台台面板上主主动轮转速速显示屏上上的转速数数，其上的的数字即为为当时的电电机转速。。当主动电电机转速达达到预定转转速（本实实验建议预预定转速为为1200～1300r/m）时，停停止转速调调节。此时时从动电机机转速也将将稳定地显显示在显示示屏上。（3）加载载在空载时，，记录主、、被动轮转转矩与转速速。按“加加载”键一一次，第一一个加载指指示灯亮，，调整主动动电机转速速（此时，，只需使用用细调电位位器进行转转速调节）），使其保保持在预定定工作转速速内，待显显示基本稳稳定（一般般LED显显示器跳动动2～3次次即可达到到稳定值）），记下主主、被动轮轮的转矩及及转速值。。再按“加载载”键一次次，第二次次加载指示示灯亮，再再调整主动动转速（用用细调电位位器），仍仍保持在预预定转速，，待显示稳稳定后再次次记下主、、被动轮的的转矩及转转速值。第三次按““加载”键键，第三个个加载指示示灯亮，同同前次操作作记录主、、被动轮的的转矩及转转速值。重复上述操操作步骤，，直至7个个加载指示示灯亮，记记录下八组组数据。根根据这八组组数据便可可作出带传传动滑动曲曲线ε—T2及效率率曲线η——T2。在记录下各各组数据后后，应先将将电机粗调调速旋钮逆逆时针转至至“关断””状态，然然后将细调调电位器逆逆时针转到到底，再按按“清零””键。显示示指示灯全全部熄火，，机构处于于关断状态态，等待下下次实验或或关闭电源源。为便于记录录数据，在在实验台的的面板还设设置了“保保持”键，，每次加载载数据基本本稳定后，，按“保持持”键可使使转矩、转转速稳定在在当时的显显示值不变变。按任意意键，可脱脱离“保持持”状态。。2、与计算算机接口操操作方法（1）连接接RS232通讯线线在DCS-II型带带传动实验验台后板上上设有RS232串串行接口，，可通过所所附的通讯讯线直接和和计算机相相联，组成成带传动实实验系统。。如果采用用多机通讯讯转换器，，则需要首首先将多机机通讯转换换器通过RS232通讯线连连接到计算算机，然后后用双端插插头电话线线，将DCS-II型带传动动实验台连连接到多机机通讯转换换器的任一一个输入口口。（2）启动动机械教学学综合实验验系统图6图7（3）数据据采集及分分析图8图9带传动实验验台加载原原理本实验台由由两台直流流电机组成成，左边一一台是直流流电动机，，产生主动动转矩，通通过皮带，，带动右边边的直流发发电机。直直流发电机机的输出电电压通过面面板的“加加载”按键键控制电子子开关，逐逐级接通并并联的负载载电阻（采采用电烙铁铁的内芯电电阻），使使发电机的的输出功率率逐级增加加，也即改改变了皮带带传送的功功率大小，，使主动直直流电动机机的负载功功率逐级增增加。图10五、实验报报告1、将实验验数据填入入下表，并并求出计算算值，以T2为横坐标，，η、ε为为纵坐标（（如图11所示坐标标系），绘绘出T2－η、εε曲线。。加载次数张紧力F01＝N加载次数张紧力F02＝N实测值计算值实测值计算值0011223344556677传动效率的的计算公式式为η(%)ε(%)图11T22、、思思考考题题（1））主主动动轮轮圆圆周周速速度度V1与与被被动动轮轮圆圆周周速速度度V2是是否否相相同同？？原原因因何何在在？？（2））对对于于弹弹性性滑滑动动和和打打滑滑，，其其中中哪哪些些现现象象产产生生，，带带传传动动就就不不能能正正常常工工作作，，为为什什么么？？（3））带带传传动动效效率率是是否否载载打打滑滑时时最最高高？？（4））增增加加初初拉拉力力后后，，对对打打滑滑有有何何影影响响？？（5））影影响响带带传传动动拉拉力力的的因因素素有有哪哪些些？？实验验五五齿轮轮传传动动实实验验一、、实实验验目目的的了解解封封闭闭流流式式实实验验台台结结构构，，弄弄懂懂封封闭闭加加载载原原理理。。了解解齿齿轮轮传传动动效效率率的的测测定定原原理理，，掌掌握握用用封封闭闭流流式式实实验验台台测测定定齿齿轮轮传传动动效效率率的的方方法法。。测定定齿齿轮轮减减速速器器的的传传动动效效率率。。二、、实实验验系系统统CLS-1I型型齿齿轮轮试试验验台台为为小小型型台台式式封封闭闭功功率率流流式式齿齿轮轮试试验验台台，，采采用用悬悬挂挂式式齿齿轮轮箱箱不不停停机机加加载载方方式式，，加加载载方方便便、、操操作作简简单单安安全全、、耗耗能能少少。。在在数数据据处处理理方方面面，，既既可可直直接接抄抄录录数数据据手手工工:计计算算，，也也可可以以和和计计算算机机接接口口组组成成具具有有数数据据采采集集处处理理，，结结果果曲曲线线显显示示，，信信息息储储存存、、打打印印输输出出等等多多种种功功能能的的自自动动化化处处理理系系统统。。该该系系统统具具有有体体积积小小、、重重量量轻轻、、机机电电一一体体化化相相结结合合等等特特点点。。本实实验验台台用用于于机机械械设设计计等等课课程程的的教教学学实实验验，，可可以以方方便便地地完完成成以以下下实实验验：：1、、了了解解封封闭闭功功率率流流式式齿齿轮轮试试验验台台的的基基本本原原理理、、特特点点及及测测定定齿齿轮轮传传动动效效率率的的方方法法。。2、、通通过过改改变变载载荷荷，，测测出出不不同同载载荷荷下下的的传传动动效效率率和和功功率率。。输输出出T1——T9关关系系曲曲线线及及η一T9曲曲线线。。其其中中T1为为轮轮系系输输入入扭扭矩矩（（即即电电机机输输出出扭扭矩矩）），，T9为为封封闭闭扭扭矩矩（（也也即即载载荷荷扭扭矩矩））。。η为齿齿轮轮传传动动效效率率。。1、、实实验验系系统统组组成成实验验系系统统外外观观如如图图1所所示示。。图1如图图2所所示示，，实实验验系系统统由由如如下下设设备备组组成成：：（1））CLS-II型型齿齿轮轮传传动动实实验验台台；；（（2））CLS-II型型齿齿轮轮传传动动实实验验仪仪；；（（3））计计算算机机；；（（4））打打印印机机。。齿轮传动机构电机转矩传感器电机转速传感器微计算机CRT显示打印机CLS-II齿轮传动实验台CLS-II齿轮传动实验仪单片微计算机电机转矩显示电机转速显示转矩输出接口RS232接口图22、、实实验验机机构构主主要要技技术术参参数数（1））试试验验齿齿轮轮模模数数m＝＝2；；（2））齿齿数数Z4＝＝Z3＝＝Z2＝＝Zl=38；；（3））速速比比i=1；；（4））直直流流电电机机额额定定功功率率P=300w；；（5））直直流流电电机机转转速速N＝＝0～～1100r／／m；；（6））最最大大封封闭闭扭扭矩矩TB=15N.m；；（7））最最大大封封闭闭功功率率PB=1.5Kw；；（8））实实验验台台尺尺寸寸：：长长x宽宽x高高=900x550x300；；（9））电电源源220V交交流流/50Hz。。3、、实实验验台台结结构构实验验台台的的结结构构如如图图3所所示示，，由由定定轴轴齿齿轮轮副副、、悬悬挂挂齿齿轮轮箱箱、、扭扭力力轴轴、、双双万万向向连连轴轴器器等等组组成成一一个个封封闭闭机机械械系系统统。。电机机采采用用外外壳壳悬悬挂挂结结构构，，通通过过浮浮动动连连轴轴器器和和齿齿轮轮相相连连，，与与电电机机悬悬臂臂相相连连的的转转矩矩传传感感器器把把电电机机转转矩矩信信号号送送入入实实验验台台电电测测箱箱，，在在数数码码显显示示器器上上直直接接读读出出。。电电机机转转速速由由霍霍耳耳传传感感器器4测测出出，，同同时时送送往往电电测测箱箱中中显显示示。。图3齿齿轮轮实实验验台台结结构构简简图图1悬悬挂挂电电机机2转转矩矩传传感感器器3浮浮动动连连轴轴器器4霍霍耳耳传传感感器器5定定轴轴齿齿轮轮副副6刚刚性性连连轴轴器器7悬悬挂挂齿齿轮轮箱箱8砝砝码码9悬悬挂挂齿齿轮轮副副10扭扭力力轴轴11万万向向连连轴轴器器12永永久久磁磁钢钢图34、、效效率率计计算算（l））封封闭闭功功率率流流方方向向的的确确定定封闭闭功功率率流流方方向向如如图图3(a)所所示示，，其其大大小小为为：：（KW））该功功率率的的大大小小决决定定于于加加载载力力知知和和扭扭力力轴轴的的转转速速，，而而不不是是决决定定于于电电动动机机。。电电机机提提供供的的功功率率仅仅为为封封闭闭传传动动中中损损耗耗功功率率，，即即：：。。故单对对齿齿轮轮η为为总总效效率率，，若若ηη=95%，，则则电电机机供供给给的的能能量量，，其其值值约约为为封封闭闭功功率率值值的的1/10，，是是一一种种节节能能高高效效的的试试验验方方法法。。（2）封闭闭力矩T9的确确定由图3（（b）可可以看出出，悬挂挂齿轮箱箱杠杆加加上载荷荷后，齿齿轮9、、齿轮9’就会会，产生生扭矩，，其方向向都是顺顺时针，，对齿轮轮9’中中心取矩矩，得到到封闭扭扭矩T9：（本本实验台台T9是所加加载荷产产生扭矩矩的一半半），即即：（N·m）其中：W一所加加砝码重重力（N)；L一加载载杠杆长长度L=0.3m。5、齿轮轮传动实实验仪实验仪正正面面板板布置及及背面板板布置如如图4、、图5所所示。实实验仪内内部系统统框图参参见图2。输出转速（r/m）输出转矩（Nm）送数保持清零加载载荷指示CLS-II齿轮传动实验仪图41、调零零电位器器2、转矩矩放大倍倍数电位位器3、力力矩输出出接口4、、接地端端子5、转速速输入接接口6、转转矩输入入接口7、、RS-232接口8、、电源开开关9、电电源插座座图3123456789三、实验验操作步步骤1、人工工记录操操作方法法（1）系系统联接接及接通通电源齿轮实验验台在接接通电源源前，应应首先将将电机调调速旋扭扭逆时针针转至最最低速““0速””位置，，将传感感器转矩矩信号输输出线及及转速信信号输出出线分别别插入电电测箱后后板和实实验台上上相应接接口上，，然后按按电源开开关接通通电源。。打开实实验仪后后板上的的电源开开关，并并按一下下“清零零键”，，此时，，输出转转速显示示为“0”，输输出转矩矩显示数数为“．．”，实实验系统统处于““自动校校零”状状态。校校零结束束后，转转矩显示示为“0”。（2）转转矩零点点及放大大倍数调调整a、零点点调整在齿轮实实验台不不转动及及空载状状态下，，使用万万用表接接入电测测箱后板板力矩输输出接口口3（见见图5））上，电电压输出出值应在在1—1.5V范围内内，否则则应调整整电测箱箱后板上上的调零零电位器器（若电电位器带带有锁紧紧螺母，，则应先先松开锁锁紧螺母母，调整整后再锁锁紧）。。零点调调整完成成后按一一下“清清零”键键，待转转矩显示示“0””后表示示调整结结束。b、放大大倍数调调整“调零””完成后后，将实实验台上上的调速速旋扭顺顺时针慢慢慢向““高速””方向旋旋转，电电机起动动并逐渐渐增速，，同时观观察电测测箱面板板上所显显示的转转速值。。当电机机转速达达到1000转转／分左左右时，，停止转转速调节节，此时时输出转转矩显示示值应在在0.6—0.8Nm.之间间（此值值为出厂厂时标定定值），，否则通通过电测测箱后板板上的转转矩放大大倍数电电位器加加以调节节。调节节电位器器时，转转速与转转矩的显显示值有有一段滞滞后时间间。一般般调节后后待显示示器数值值跳动两两次即可可达到稳稳定值。。(3)加加载调零及放放大倍数数调整结结束后，，为保证证加载过过程中机机构运转转比较平平稳，建建议先将将电机转转速调低低。一般般实验转转速调到到300—800转／／分为宜宜。待实实验台处处于稳定定空载运运转后（（若有较较大振动动，要按按一下加加载砝码码吊篮或或适当调调节一下下电机转转速），，在砝码码吊篮上上加上第第一个砝砝码。观观察输出出转速及及转矩值值，待显显示稳定定（一般般加载后后转矩显显示值跳跳动2一一3次即即可达稳稳定值））后，按按一下““保持键键”，使使当时的的转速及及转矩值值稳定不不变，记记录下该该组数值值。然后后按一下下“加载载键”，，第一个个加载指指示灯亮亮，并脱脱离“保保持”状状态，表表示第一一点加载载结束。。在吊篮上上加上第第二个砝砝码，重重复上述述操作，，直至加加上八个个砝码，，八个加加载指示示灯亮，，转速及及转矩显显示器分分别显示示“8888””表示实实验结束束。根据所记记录下的的八组数数据便可可作出齿齿轮传动动的传动动效率——T9曲线及及T1—T9曲线。。2、与计计算机接接口实验验方法1）连接接RS232通通讯线在CLS-II型齿轮轮传动实实验台电电测箱后后板上设设有RS-232接口口，通过过所附的的通讯连连接线和和计算机机相联，，组成智智能齿轮轮传动实实验系统统。如果果采用多多机通讯讯转换器器，则需需要首先先将多机机通讯转转换器通通过RS-232通讯讯线连接接到计算算机，然然后用双双端插头头电话线线，将CLS-1I型型齿轮传传动实验验仪连接接到多机机通讯转转换器的的任一个个输入口口。2）启动动机械教教学综合合实验系系统五、实验验报告1、将实实验数据据填入下下表，并并求出