机械传动实验..docVIP

机械传动系统设计和性能测试实验 —关于对机械传动系统设计实验的分析总结 摘要： 通过对整套机械传动系统的设计,调试和测试，了解机械传动性能综合测试的工作原理和方法及计算机辅助实验的新方法。掌握机械传动合理布置的基本要求和机械传动方案设计的一般方法。机械传动有单级，两级传动或多级传动组成，这样可以充分发挥不同机械传动形式的特点，实现机器设计的性价比最优化。通过对实验过程中各种故障的处理和分析，提高解决实际问题的能力。 关键词：机械传动 单级齿轮传动 效率测试 实验数据 误差分析 一 实验内容 机械传动装置设计原则 常见的传动形式有：带传动 链传动 齿轮传动和蜗杆传动。在机械传动系统设计中主要有几点原则; 传动载荷能力小的放在高速级。 有动载荷（如链传动 连杆运动 凸轮运动）放在低速级。 传动平稳的放在高速级，传动平稳性较差的放在低速级。 传动链中有摩擦传动的，制动器应放在工作机前，才能对工作机实现有效制动。 实验设备的总体布局 “机械传动性能综合测试实验台”由变频电机、联轴器、机械传动装置、加载装置（磁粉制动器）、转矩转速传感器和工控机等硬件模块及测试软件组成，变频电机、机械传动装置、加载装置（磁粉制动器）、转矩转速传感器之间用联轴器连接；两转矩转速传感器的信号线分别与安装在工控机主板上的两块转矩转速测试卡联接，两转矩转速传感器的信号由此传入工控机，系统性能参数的测量通过测试软件控制。 本次实验是利用“机械传动性能综合测试实验台”进行单级齿轮传动的搭建及机械效率测试。其布局如下： 单级齿轮效率测试原理图 实验实物装置图 二 实验设备 2.1 转矩转速传感器。 转矩转速传感器(简称传感器)是根据磁电转换和相位差原理，将转矩，转速机械量转换成两路有一定相位电压讯号的一种精密仪器，它一般与转矩转速(简称测量仪)配套使用，能直接测量各种动力机械的转矩与转速(即机械功率)，具有测量精度高，操作简便，显示直观，测量范围广等优点，可以测量轴静止状态至额定转速范围的转矩，广泛应用于： A．各种发动机的台架试验； B．各种电机的转矩、转速及功率测试； C．各种不同类型水泵、液压泵的转矩、转速及功率测试； D．各种类型的风机的转矩、转速及功率测试； E．各种减速器、变速器的转矩、转速及功率测试； F．各种家用电器设备旋转轴的转矩、转速及功率测试。 G．各种旋转机械的转矩、转速及功率测试。 结构原理 图一为传感器的结构示意图，它由机座、端盖、扭力轴、内齿轮、外齿轮、磁钢、线圈轴承等组成。内齿轮、磁钢固定在套筒上，线圈固定在端盖上，外齿轮固定在扭力轴上，当内外齿轮发生相对转动时，由于磁通不断变化、在线圈中便感应出近似正弦波的感应电势μ1、μ2，两感应电势的初始相位差是恒定的，考虑到正反加载，α0设计在大约1800位置上，当加上扭力时，扭力轴发生扭转变形。在弹性范围内外加扭矩与机械扭转角成正比，这时 μ1、μ2讯号的相位差要发生变化，α=α0±Δα。当传感器的扭矩增加到额定值时，变化的相位Δα大约为900。因此，测量出α就等于间接测量出轴上的外加转矩，这样，传感器就实现了把机械量(扭角变化)转化成电子量(相位差变化)的过程。图二为讯号的时序波形图。此时，扭力轴的机械扭转角Δβ为3600/Z的1/4（Z为齿轮齿数） 2.2 磁粉制动器。 磁粉制动器是由传动单元（输入轴）和从动单元（输出轴）合并而成。在两组单元之间的空间，填有粒状的磁粉（休积大约40微米）。当磁性线圈不导电时，转矩不会从传动轴传于从动轴，但如将线圈电磁通电，就由于磁力的作用而吸引磁粉产生硬化现象，在连继滑动之间会把转矩传达。 　　磁粉制动器是一种性能优越的自动控制元件。它以磁粉为工作介质，以激磁电流为控制手段，达到控制制动或传递转矩的目的。其输出转矩与激磁粉电流呈良好的线性关系而与转速或滑差无关，并具有响应速度快，结构简单的优点。 　　工作原理 　　磁粉制动器是采用磁粉作介质，在通电情况下形成磁粉链来传递扭矩的新型传动元件，主要由内转子、外转子、激磁线圈及磁粉组成。 　　当线圈不通电时，主动转子旋转，由于离心力的作用，磁粉被甩在主动转子的内壁上，磁粉与从动转子之间没有接触，主动转子空转。 接通直流电源后产生电磁场，工作介质磁粉在磁力线作用下形成磁粉链，把内转子、外转子联接起来，从而达到传递，制动扭矩的目的。特点 　1. 合离频繁，响应速度快，频率高，每分钟可达到40-60次，可广泛应用于快速工作状态和高频率场合。 2. 线性度好，转矩与激磁电流在相当广泛的范围内成