带传动和齿轮传动实验指导书

一、实验目的

1.掌握转速、转矩、传动功率、传动效率等机械传动性能参数测试的基本原理和方法。

2.了解带传动装置的特点，对带传动装置的传动功率大小范围有定量的认识。

3.了解带传动中的弹性滑动现象、打滑现象及其与带传动工作能力之间的关系。

4.了解ZJS50系列综合设计型机械设计实验装置的基本构造及其工作原理。

二、实验内容

1.观察带传动的弹性滑动及打滑现。

2.绘制带传动效率曲线及滑动率曲线。

三、实验装置与工作原理

实验装置采用西南交大研制的ZJS50系列综合设计型设计实验装置（装置简介见附录Ⅰ）。

四、实验原理和方法

1.传动效率η及其测定方法

效率η表示能量的利用程度。在机械传动中，输入功率Pi应等于输出功率P0与损耗功率Pf之和，即

Pi=Po+Pf                                                           (3-1)

式中：Pi为输入功率，kW；Po为输出功率，kW；Pf为损耗功率，kW。则传动效率η定义为

                                                            (3-2)

由力学知识知，轴传递的功率可按轴的角速度和作用于轴上的力矩由下式求得

                              （3-3）

式中：P为轴传递的功率，kW；M为作用于轴上的力矩，N·m；ω为轴的角速度，rad/s；n为轴的转速，r/min。

则传动效率η可改写为

                                                          （3-4）

式中：Mi为输入功率，N·m；Mo为输出功率，N·m；ni为输入转速，r/min；n0为输出转速，r/min。

由此可见，若能利用仪器测出机械传动装置的输入转矩和转速以及输出转矩和转速，就可以通过式（3-4）计算出传动装置的传动效率η。

在本实验中，采用转矩转速传感器来测量输入转矩和转速以及输出转矩和转速。

2.带传动的弹性滑动、打滑现象及其滑动率的测定

由于带是弹性体，它在受力不同时变形（伸长）量不等。带在工作时，紧边和松边的拉力不同，这就形成了拉力差及相应的变形差，进而造成带在绕过带轮时，在摩擦力的作用下，其在主动轮部位出现带轮的线速度大于带的线速度，而在从动轮部位出现带轮的线速度小于带的线速度的现象，这种现象称为带的弹性滑动。由于带传动总有紧边和松边，所以弹性滑动就总是存在的，是不可避免的，是带传动固有的特性。

带的弹性滑动通常以滑动率ε来衡量，其定义为

                                          （3-5）

式中，v1、v2为主、从动轮的圆周速度，m/s； n1、n2为主、从动轮的转速，r/min；D1、D2为主、从动轮的直径，mm。

因此，只要能测得带传动主、从动轮的转速以及带轮直径，就可以通过式（3-5）计算出带传动的滑动率ε。

带传动的滑动率ε一般为1%~2%，载荷越大，则ε也越大。当ε＞3%时，带传动将开始打滑。

打滑时带的磨损急速加剧，传动效率急剧下降，从动轮转速急剧降低甚至停止转动，致使传动失效。所以应尽量予以避免。

五、实验步骤与方法

1.观察相关实验平台的各部分结构，检查实验平台上各设备、电路及各测试仪器间的信号线、连接线是否可靠连接。

2.用手转动被测传动装置，检查其是否转动灵活及有无阻滞现象。

3.实验数据测试前，应对测试设备进行调零。调零时，应将传感器负载侧联轴器脱开，启动主电动机，调节JX-1A机械效率仪的零点，以保证测量精度，在负载不便脱开时，启动传感器顶部的小电机，并使其转向与实验时传感器输出轴的转向相反，按仪器（或实验测试软件）的“清零”键，使仪器转矩显示为零，停止传感器顶部的小电动机转动，调零结束，即可开始实验。

4.启动主电动机进行实验数据测试。实验测量应从空载开始，无论进行何种实验，均应先启动电机，后施加载荷，严禁先加载后开机。在施加实验载荷时，应平稳旋动WLY-1A稳流电源的激磁旋钮，并注意输入传感器的最大转矩不应超过其额定值的120%。

5.在实验过程中，如遇电机及其他设备的转速突然下降或者出现不正常的噪音、振动或温升时，必须卸载或紧急停车，以防电机突然转速过高而烧坏电机、设备及其他意外事故的发生。

6.实验测试完毕后，关闭控制柜主电源及各测试设备电源。

7.根据实验要求，完成实验报告。

六、思考题

1.影响带传动的弹性滑动与传动能力的因素有哪些？对传动有何影响？

2.带传动的弹性滑动现象与打滑现象有何区别？它们产生的原因是什么？当D1=D2时判断打滑发生在哪个带轮上？分析其原因？

实验四 齿轮传动装置性能参数测试与分析

一、实验目的

1.掌握转速、转矩、传动功率、传动效率等机械传动性能参数测试的基本原理和方法。

2.了解齿轮传动装置的特点，对齿轮传动装置的传动功率大小范围有定量的认识。

3.了解ZJS50系列综合设计型机械设计实验装置的基本构造及其工作原理。

二、实验内容

1.绘制齿轮传动的效率曲线。

三、实验装置与工作原理

实验装置采用西南交大研制的ZJS50系列综合设计型设计实验装置（装置简介见附录Ⅰ）。

四、实验原理和方法

效率η表示能量的利用程度。在机械传动中，输入功率Pi应等于输出功率P0与损耗功率Pf之和，即

Pi=Po+Pf                                                           (4-1)

式中：Pi为输入功率，kW；Po为输出功率，kW；Pf为损耗功率，kW。则传动效率η定义为

                                                            (4-2)

由力学知识知，轴传递的功率可按轴的角速度和作用于轴上的力矩由下式求得

                                （4-3）

式中：P为轴传递的功率，kW；M为作用于轴上的力矩，N·m；ω为轴的角速度，rad/s；n为轴的转速，r/min。

则传动效率η可改写为

                                                          （4-4）

式中：Mi为输入功率，N·m；Mo为输出功率，N·m；ni为输入转速，r/min；n0为输出转速，r/min。

由此可见，若能利用仪器测出机械传动装置的输入转矩和转速以及输出转矩和转速，就可以通过式（4-4）计算出传动装置的传动效率η。

在本实验中，采用转矩转速传感器来测量输入转矩和转速以及输出转矩和转速。

五、实验步骤与方法

1.观察相关实验平台的各部分结构，检查实验平台上各设备、电路及各测试仪器间的信号线、连接线是否可靠连接。

2.用手转动被测传动装置，检查其是否转动灵活及有无阻滞现象。

3.实验数据测试前，应对测试设备进行调零。调零时，应将传感器负载侧联轴器脱开，启动主电动机，调节JX-1A机械效率仪的零点，以保证测量精度，在负载不便脱开时，启动传感器顶部的小电机，并使其转向与实验时传感器输出轴的转向相反，按仪器（或实验测试软件）的“清零”键，使仪器转矩显示为零，停止传感器顶部的小电动机转动，调零结束，即可开始实验。

4.启动主电动机进行实验数据测试。实验测量应从空载开始，无论进行何种实验，均应先启动电机，后施加载荷，严禁先加载后开机。在施加实验载荷时，应平稳旋动WLY-1A稳流电源的激磁旋钮，并注意输入传感器的最大转矩不应超过其额定值的120%。

5.在实验过程中，如遇电机及其他设备的转速突然下降或者出现不正常的噪音、振动或温升时，必须卸载或紧急停车，以防电机突然转速过高而烧坏电机、设备及其他意外事故的发生。

6.实验测试完毕后，关闭控制柜主电源及各测试设备电源。

7.根据实验要求，完成实验报告。

六、思考题

1.齿轮传动装置的效率与哪些因素有关？为什么？

2.齿轮传动有什么特点？其应用范围如何？