機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告汽92班崔洪陽(yáng)2009010784機(jī)械設(shè)計(jì)課程教師：高志實(shí)驗(yàn)日期：2012年4月10日下午小組成員：劉凱風(fēng)、趙博、師遙、唐申軍、崔洪陽(yáng)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鈾C(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)效率測(cè)試的工程試驗(yàn)手段和常用的機(jī)械效率測(cè)試設(shè)備，掌握典型機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的效率范圍，分析傳動(dòng)系統(tǒng)效率損失的原因；通過(guò)對(duì)典型機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)及其組合的性能測(cè)試，加深對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)性能的認(rèn)識(shí)以及對(duì)機(jī)械傳動(dòng)合理布置的基本原則的理解；通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、組裝和性能測(cè)試等訓(xùn)練環(huán)節(jié)，掌握計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法,培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力。二．實(shí)驗(yàn)設(shè)備：機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用模塊化結(jié)構(gòu)，由不同種類(lèi)的機(jī)械傳動(dòng)裝置、聯(lián)軸器、變頻電機(jī)、加載裝置和工控機(jī)等模塊組成，學(xué)生可以根據(jù)選擇或設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)類(lèi)型、方案和內(nèi)容，自己動(dòng)手進(jìn)行傳動(dòng)連接、安裝調(diào)試和測(cè)試，進(jìn)行設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)、綜合性實(shí)驗(yàn)或創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)。機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)各硬件組成部件的結(jié)構(gòu)布局如圖1所示。圖1(b)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)布局圖1(a)實(shí)驗(yàn)臺(tái)外觀圖圖1(b)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)布局1-變頻調(diào)速電機(jī)2-聯(lián)軸器3-轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器4-試件5-加載與制動(dòng)裝置6-工控機(jī)7-電器控制柜8-臺(tái)座實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括機(jī)械傳動(dòng)綜合效率實(shí)驗(yàn)臺(tái)（包括臺(tái)座、變頻調(diào)速器、機(jī)柜、電控箱）、蝸輪蝸桿減速器、齒輪減速器、三相異步電動(dòng)機(jī)、同步帶傳動(dòng)裝置、滾子鏈傳動(dòng)裝置、V帶傳動(dòng)裝置、磁粉制動(dòng)器、JC轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、JCZ轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、計(jì)算機(jī)及打印機(jī)、其他零配件。典型實(shí)驗(yàn)裝置包括齒輪減速傳動(dòng)裝置、蝸輪蝸桿減速傳動(dòng)裝置、V帶+齒輪減速傳動(dòng)裝置、齒輪減速+滾子鏈傳動(dòng)裝置、同步帶減速傳動(dòng)裝置、V帶減速傳動(dòng)裝置、V帶+同步帶減速傳動(dòng)裝置。實(shí)驗(yàn)裝置由動(dòng)力部分、測(cè)試部分、加載部分和被測(cè)部分等組成。各部分的性能參數(shù)如下：1、動(dòng)力部分YP-50-0.55三相感應(yīng)變頻電機(jī)：額定功率0.55KW；同步轉(zhuǎn)速1500r/min；輸入電壓380V。LS600-4001變頻器：輸入規(guī)格AC3PH380-460V50/60HZ；輸出規(guī)格AC0－240V1.7KVA4.5A；變頻范圍2～200HZ。2、測(cè)試部分ZJ10型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器：額定轉(zhuǎn)矩10N.m；轉(zhuǎn)速范圍0～6000r/min；ZJ50型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器：額定轉(zhuǎn)矩50N.m；轉(zhuǎn)速范圍0～5000r/min；TC-1轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速測(cè)試卡：扭矩測(cè)試精度±0.2%FS；轉(zhuǎn)速測(cè)量精度±0.1%；PC-400數(shù)據(jù)采集控制卡。3、被測(cè)部分直齒圓柱齒輪減速器：減速比1：5；齒數(shù)Z1=19Z2=95；法向模數(shù)ｍn＝1.5；中心距ａ＝85.5ｍｍ；蝸輪減速器：減速比1：10；蝸桿頭數(shù)Z1=1；中心距a=50ｍｍ；法向模數(shù)ｍn＝5同步帶傳動(dòng)：帶輪齒數(shù)Z1=18Z2=25；節(jié)距LP=9.525；L型同步帶3×16×80。三角帶傳動(dòng)：帶輪基準(zhǔn)直徑D1=70mmD2=115mmO型帶L內(nèi)=900mm；帶輪基準(zhǔn)直徑D1=76mmD2=145mmO型帶L內(nèi)=900mm；帶輪基準(zhǔn)直徑D1=70mmD2=88mmO型帶L內(nèi)=630mm。鏈傳動(dòng)：鏈輪Z1=17Z2=25滾子鏈08A－1×71滾子鏈08A－1×53滾子鏈08A－1×66。4、加載部分FZ－5型磁粉制動(dòng)(加載)器：額定轉(zhuǎn)矩50N.m；激磁電流0～2A；允許滑差功率1.1KW。為了提高實(shí)驗(yàn)設(shè)備的精度，實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用兩個(gè)扭矩測(cè)量卡進(jìn)行采樣，測(cè)量精度達(dá)到±0.2%FS，能滿足教學(xué)實(shí)驗(yàn)與科研生產(chǎn)試驗(yàn)的實(shí)際需要。機(jī)械傳動(dòng)性能綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用自動(dòng)控制測(cè)試技術(shù)設(shè)計(jì)，所有電機(jī)程控起停，轉(zhuǎn)速程控調(diào)節(jié)，負(fù)載程控調(diào)節(jié)，用扭矩測(cè)量卡替代扭矩測(cè)量?jī)x，整臺(tái)設(shè)備能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集處理，自動(dòng)輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，是高度智能化的產(chǎn)品。其控制系統(tǒng)主界面如圖2所示。圖2實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)主界面三．實(shí)驗(yàn)原理：圖3圖3實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理四．實(shí)驗(yàn)過(guò)程及步驟：本組為鏈傳動(dòng)組1.方案設(shè)計(jì)：首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上各儀器設(shè)備的特點(diǎn)，確定各儀器設(shè)備組裝的順序和方法。由于鏈傳動(dòng)具有多邊形效應(yīng)，特別是在高轉(zhuǎn)速下容易產(chǎn)生振動(dòng)，因此應(yīng)將鏈傳動(dòng)放置在減速箱之后。根據(jù)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上三相異步電動(dòng)機(jī)所標(biāo)轉(zhuǎn)向和齒輪減速器輸出轉(zhuǎn)向，確定鏈傳動(dòng)安裝時(shí)要松邊在下、緊邊在上，這樣可以防止由于重力造成的高轉(zhuǎn)速下脫鏈的危險(xiǎn)。最終的設(shè)計(jì)方案為三相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器和10N.m的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，與齒輪減速器連接，再連接鏈傳動(dòng)裝置，后通過(guò)聯(lián)軸器和50N.m的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器與負(fù)載連接。2.裝配調(diào)試：按照設(shè)計(jì)好的方案將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的儀器設(shè)備連接好，連接時(shí)先將鏈裝上是正確安裝的前提，否則其他部件安好后無(wú)法將鏈安裝上。另外，在移動(dòng)部件時(shí)各個(gè)聯(lián)軸器一定要對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)要使兩軸的端面平行，同時(shí)留出1mm的間隙。各螺栓一定要扭緊，但之前要先進(jìn)行預(yù)緊。3.數(shù)據(jù)測(cè)試：打開(kāi)電腦的Test軟件并打開(kāi)開(kāi)關(guān)讓傳動(dòng)裝置運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)上的步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)采集?？刹杉嘟M數(shù)據(jù)，本組共采集兩組。并從其他組獲得帶傳動(dòng)的數(shù)據(jù)。另外本組實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)了抱死情況，應(yīng)使機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)、關(guān)閉電源，檢查后重新安裝并按上述步驟進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。五．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理和分析：1.數(shù)據(jù)整理：1）鏈傳動(dòng)第一組數(shù)據(jù)如下：n1/(r/min)M1/N.mn2/(r/min)M2/N.mP1/kWP2/kW效率/%i1000.30.33135.81.190.0340.01749.617.36710000.61135.63.040.0640.04367.837.3771000.51.05135.76.020.110.08677.667.373999.51.63135.79.990.170.14283.317.368999.31.91135.611.990.20.1784.987.3671000.92.36135.915.090.2470.21586.947.3661000.62.75135.818.060.2880.25789.147.366998.53.32135.422.030.3470.31290.17.3721000.93.87135.825.930.4050.36990.987.3712）鏈傳動(dòng)第二組數(shù)據(jù)如下：n1/(r/min)M1/N.mn2/(r/min)M2/N.mP1/kWP2/kW效率/%i1000.90.31135.91.940.0320.02884.867.3651001.10.64135.93.950.0670.05683.497.363999.81.22135.67.950.1280.11388.467.372999.41.82135.512.190.1910.17390.737.374999.92.36135.715.960.2470.22791.937.3691000.62.95135.920.040.3090.28592.427.36410013.59135.823.920.3770.3490.337.3693）帶傳動(dòng)數(shù)據(jù)如下：n1/(r/min)M1/N.mn2/(r/min)M2/N.mP1/kWP2/kW效率/%i998.71.55157.41.50.1620.02515.316.3471000.61.85157.630.1940.0525.596.3511000.62.3157.560.2410.09941.086.351998.92.72156.590.2850.14851.766.3821003.93.7155.812.040.3890.19750.586.444997.43.55155.715.010.3710.24565.946.4061000.73.86155.818.020.4050.29472.646.422998.64.1155.321.030.4290.34279.716.432下面分析中鏈傳動(dòng)均采用第一組數(shù)據(jù)。鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率隨負(fù)載變化規(guī)律分別如下：鏈傳動(dòng)：帶傳動(dòng)：鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的功率損失變化規(guī)律分別如下：鏈傳動(dòng)：帶傳動(dòng)：鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比變化規(guī)律分別如下：鏈傳動(dòng)：帶傳動(dòng)：通過(guò)以上圖表分析，可以看出：隨著傳動(dòng)負(fù)載的升高，傳動(dòng)效率顯著上升，但隨負(fù)載的上升，傳動(dòng)效率升高的幅度下降。分析原因，根據(jù)公式，由于隨著負(fù)載的增加，變化很小，而的上升幅度很大，所以負(fù)載增大會(huì)導(dǎo)致效率的增大，并且增加的幅度逐漸減小。隨著傳動(dòng)負(fù)載的升高，功率損失也在增大。分析原因，這是因?yàn)楣β蕮p失主要體現(xiàn)在減速裝置輸出轉(zhuǎn)矩的損失以及帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)本身的摩擦上，而它們均隨負(fù)載的增大而增大。對(duì)比鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的三條曲線可以看出：傳動(dòng)效率方面，鏈傳動(dòng)相較帶傳動(dòng)效率較高且隨負(fù)載的上升，傳動(dòng)效率能較快達(dá)到穩(wěn)定；損失功率方面，鏈傳動(dòng)功率損失的變化范圍和絕對(duì)值相較帶傳動(dòng)都更大一些，實(shí)際上，由于轉(zhuǎn)速不變，鏈傳動(dòng)的功率損失可以近似認(rèn)為不變，但帶傳動(dòng)隨著負(fù)荷增大，帶的形變滑移增大，隨之而來(lái)的就是功率損失的增大，但總體上還略低于鏈傳動(dòng)；傳動(dòng)比方面，鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比相較帶傳動(dòng)更大一些，并且變化范圍非常小，是帶傳動(dòng)變化范圍的大約十分之一。六．?dāng)U展知識(shí)部分：（5）有關(guān)聯(lián)軸器的知識(shí)（種類(lèi)和應(yīng)用范圍等）：答：種類(lèi)：常用的聯(lián)軸器有兩類(lèi)：剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器又可根據(jù)特點(diǎn)分為固定式和可移式。固定式屬于完全剛性聯(lián)接，它要求被聯(lián)接的兩軸中心線嚴(yán)格對(duì)中；可移式僅在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上是剛性聯(lián)接，而在其他方向上允許兩軸有一定的安裝誤差，即對(duì)兩周間的安裝誤差有一定的補(bǔ)償能力。撓性聯(lián)軸器用于兩軸有相對(duì)位移（軸向、徑向、角位移和綜合位移）的地方。它具有隔振、緩沖振動(dòng)的能力，還可以補(bǔ)償兩周間的安裝誤差。撓性聯(lián)軸器又有無(wú)彈性元件和含金屬、非金屬?gòu)椥栽?，后兩種統(tǒng)稱為彈性聯(lián)軸器。應(yīng)用范圍：對(duì)于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、同軸度好、無(wú)相對(duì)位移的可選用剛性聯(lián)軸器；有相對(duì)位移的應(yīng)選用無(wú)彈性元件的撓性聯(lián)軸器。對(duì)同軸度不易保證，載荷速度變化較大的場(chǎng)合，最好選用具有緩沖、隔振作用的彈性聯(lián)軸器。其他要求：裝拆方便、尺寸較小、質(zhì)量較輕、維護(hù)方便、安裝位置應(yīng)盡量靠近軸承。七．實(shí)驗(yàn)中的新設(shè)想或者建議：1.實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)部分實(shí)驗(yàn)儀器已經(jīng)出現(xiàn)損壞，有些無(wú)法進(jìn)行很好的對(duì)接，可能會(huì)影響實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，建議檢修并更換部分儀器。2.本組實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)了抱死的情況，不知是裝配問(wèn)題還是運(yùn)行問(wèn)題，希望得到老師的分析指導(dǎo)，并在今后的實(shí)驗(yàn)中提前糾正這種錯(cuò)誤，防止抱死的現(xiàn)象再次發(fā)生。3.建議將實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的螺絲由圓角矩形螺帽變?yōu)樵吐菝?，這樣可以方便移動(dòng)，否則在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能由于螺絲不方便移動(dòng)造成必須更大范圍的調(diào)整其他儀器設(shè)備。八．思考題：1.機(jī)械效率如何定義？在沒(méi)有負(fù)載的情況下，能否測(cè)定傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械效率？答：機(jī)械效率定義為輸出功率和輸入功率的比值。在沒(méi)有負(fù)載的情況下，沒(méi)有有效的輸出功率，機(jī)械效率為0.2.在械傳動(dòng)系統(tǒng)中，滾子鏈傳動(dòng)和V型帶傳動(dòng)的特性和基本安裝要求，分析設(shè)立這些基本安裝要求的原因。答：（1）傳動(dòng)特性：滾子鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)相比，平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確，與齒輪傳動(dòng)相比，中心距較大，存在動(dòng)載荷、沖擊、脫鏈，急速反向性差。V型帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、摩擦傳動(dòng)（同步帶除外）、間接的柔性傳動(dòng)、較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)；傳動(dòng)比不穩(wěn)定、效率較低；具有過(guò)載保護(hù)功能。（2）基本安裝要求及原因：滾子鏈傳動(dòng)要求緊邊在上、松邊在下，合理張緊，因?yàn)檫@樣可以避免起動(dòng)和制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的慣性沖擊載荷。V型帶傳動(dòng)要求松邊在上、緊邊在下從而增大包角、提高承載能力；將張緊輪置于松邊，因?yàn)檫@樣可以增大包角、提高彎曲強(qiáng)度；同時(shí)要合理選擇中心距，因?yàn)橹行木嗵?huì)影響小輪包角，中心距太大會(huì)導(dǎo)致振動(dòng)。3.試分析負(fù)載對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械效率和轉(zhuǎn)速的影響。答：（1）轉(zhuǎn)速變化不大時(shí)，可以認(rèn)為損失功率不變，而輸出功率隨負(fù)載增大而增大，因此機(jī)械效率隨負(fù)載增大而增大。（2）隨著負(fù)載上升，轉(zhuǎn)速下降，但幅度不大。4.在對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，功率取