安工機械設(shè)計基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書

1、機構(gòu)運動簡圖測繪一、實驗?zāi)康? . 學(xué)會根據(jù)各種機械實物或模型，繪制機構(gòu)運動簡圖；2 . 分析和驗證機構(gòu)自由度，進一步理解機構(gòu)自由度的概念，掌握機構(gòu)自由度的計算方法；二、實驗設(shè)備和工具1 .各類機構(gòu)模型及實物機械（如：內(nèi)燃機模型.油泵模型等）；2 .鋼皮尺，內(nèi)外卡鉗.量角器（根據(jù)需要選用）；3 .三角板.鉛筆.橡皮.草稿紙（自備）；三、實驗原理和方法1. 實驗原理由于機構(gòu)的運動僅與機構(gòu)中所有構(gòu)件的數(shù)目和構(gòu)件所組成的運動副的數(shù)目、類型、相對位置有關(guān)，因此，在繪制機構(gòu)運動簡圖時，可以撇開構(gòu)件的形狀和運動副的具體構(gòu)造，而用一些簡略的符號（見教科書或機械設(shè)計手冊中有關(guān)“常用構(gòu)件和運動副簡圖符號”的規(guī)定

2、）來代替構(gòu)件和運動副，并按一定的比例尺表示運動副的相對位置，以此表明機構(gòu)的運動特征。表11為常用符號示例。2.實驗方法（1）測繪時使測繪的機械緩慢的運動，從原動構(gòu)件開始，仔細觀察機構(gòu)的運動，分清各個運動單元，從而確定組成機構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目。（2）根據(jù)相互連接的兩構(gòu)件間的接觸情況及相對運動的特點，確定各個運動副的種類。（3）在草稿紙上徒手按規(guī)定的符號及構(gòu)件的連接次序，從原動機構(gòu)開始，逐步畫出機構(gòu)運動的簡圖的草圖。用數(shù)字1、2、3、分別標注各構(gòu)件，用拉丁字母A、B、C分別標注各運動副。（4）仔細測量與機構(gòu)有關(guān)的尺寸，即轉(zhuǎn)動副間的中心距和移動副導(dǎo)路的方向等，選定原動件的位置，并按一定的比例尺畫成正式的機

3、構(gòu)運動簡圖。比例尺l=實際長度lAB（m）/圖上長度AB（mm）四、步驟和要求1.對繪制指定的幾種機器或機構(gòu)模型的機構(gòu)運動簡圖，其中至少有一種需按確定的比例尺繪制，其余的可憑目測，使圖與實物大致成比例，這種不按比例尺繪制的簡圖通常稱為機構(gòu)示意圖。2.計算機構(gòu)自由度數(shù)，并將結(jié)果與實際機構(gòu)的自由度對照，觀察計算結(jié)果與實際是否相符。五、思考題1.一個正確的“機構(gòu)與動簡圖”應(yīng)能說明那些內(nèi)容？2.機構(gòu)自由度的計算對測繪機構(gòu)運動簡圖有何幫助？機構(gòu)演示室本演示室是為了加強對機構(gòu)與機器的認識，配合機械原理課程而設(shè)置的，它實際上是一部直觀的、活動的機械原理教材。因此，這里只作一些必要的提示，提出問題供大家思考，

4、希望同學(xué)通過觀察現(xiàn)象，能歸納總結(jié)出一些規(guī)律來。機構(gòu)示教板共8板：1、機器與機構(gòu)；2、平面四連桿機構(gòu)基本知識；3、平面連桿機構(gòu)的應(yīng)用；4、凸輪機構(gòu)；5齒輪機構(gòu)類型；6、機構(gòu)參數(shù)；7、周轉(zhuǎn)輪系；8、停歇和間歇運動機構(gòu)，這些都是最基本的機構(gòu)，它們各自具有不同的運動特性（如構(gòu)件上一點的軌道、速度、加速度、構(gòu)件的位置、角速度、角加速度；機構(gòu)的傳動精度等等）和動力特性，可用它們來實現(xiàn)預(yù)期的動作要求，演示的機器有：單缸內(nèi)燃機、蒸汽機、縫紉機等。機器中將最基本的機構(gòu)巧妙地組合在一起，以完成預(yù)期復(fù)雜的運動要求。通過參觀機構(gòu)演示室，以便使同學(xué)們了解各類機構(gòu)及其結(jié)構(gòu)特點，了解機構(gòu)在機器中起的作用，增加對有關(guān)機器和機

5、構(gòu)方面的感性認識。一、學(xué)習(xí)目的1.結(jié)合機構(gòu)示教板，弄清什么是構(gòu)件、什么是運動副。2.了解常用機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性和運動特征。3.了解機器的工作原理及其組成，分析機器中包含有哪些機構(gòu)，它們之間怎樣配合運動。二、學(xué)習(xí)要點1.具體分析一臺機器，在運轉(zhuǎn)中對機器進行觀察和分析，畫出機構(gòu)示意圖，注意各構(gòu)件間的尺寸要與實物成比例。2.分析機構(gòu)時，著重注意“構(gòu)”與“零件”的區(qū)別，運動副元素的幾何形狀對機構(gòu)運動的影響。3.觀察并分析常用機構(gòu)的運動特征，如運動形式（轉(zhuǎn)動、擺動、移動），周期、軌跡等。三、總結(jié)與思考接示教板面來思考。第一板作為本演示室的序言，簡單的介紹一下。1.什么是機器，什么是機構(gòu)，運動副又是什么？第二

6、板向大家介紹平面四連桿機構(gòu)和其它傳動機構(gòu)比較在運動轉(zhuǎn)換上有什么特點？在動力傳遞上有什么優(yōu)點？從中體會平面連桿機構(gòu)廣泛地應(yīng)用在自動操作及工程運動機械的原因。2.鉸鏈四桿機構(gòu)變更機架以后，有時會改變連架桿的運動形式（擺動變轉(zhuǎn)動或相反），試問在變更機架的前后，這兩根相鄰桿之間的相對運動關(guān)系改變了沒有？如果連架桿相對機架能轉(zhuǎn)3600C時，各桿長度間有什么關(guān)系？3.已知曲柄擺桿機構(gòu)，如何確定搖桿兩極限位置？4.連桿機構(gòu)有哪幾種機構(gòu)形式？第三板：平面連桿機構(gòu)應(yīng)用第三板有兩個內(nèi)容，第一部分是機構(gòu)運動簡圖及其畫法，第二部分是平面連桿機構(gòu)應(yīng)用。1.機器用運動簡圖表達后，運動簡圖表示的運動與實際機器的運動是否相當

7、？要使兩者運動相當，關(guān)鍵條件是什么？2.總結(jié)一下鉸鏈四桿機構(gòu)中有哪些特性可為實際工程需要所采用的。第四板：凸輪機構(gòu)1.凸輪機構(gòu)有哪些構(gòu)件組成？凸輪機構(gòu)的類型有幾種？有哪些運動形式？2.凸輪機構(gòu)能否變更機架？其運動形式有何變化？3.凸輪機構(gòu)在運動及動力的傳遞上有什么特點？為什么被廣泛地采用在基礎(chǔ)更新中？4.凸輪廓線是根據(jù)從動件的運動要求確定的，當輪廓線傾斜到何種程度時將推不動從動件（自鎖）？這時可采取什么措施來避免出現(xiàn)自鎖？第五版：齒輪機構(gòu)第六版：齒輪機構(gòu)的基本參數(shù)1.齒輪機構(gòu)有哪幾種類型？傳動軸線的特點是什么？2.從實際齒輪的形狀出發(fā)，指出各部分尺寸、名稱、及其與齒輪基本參數(shù)之間的關(guān)系？3.齒

8、輪的模數(shù)相同，齒數(shù)不同時，齒在分度圓上的厚度是否相同？為什么？4.齒輪的模數(shù)不同，齒數(shù)相同時，齒在分度圓上的厚度是否相同？為什么？5.齒輪的模數(shù)和齒數(shù)的乘積相同時，齒在分度圓上的厚度是否相同？為什么？漸開線形狀是否相同，為什么？第七版：輪系1.什么叫周轉(zhuǎn)輪系？如何在混合輪系中分出周轉(zhuǎn)輪系來？2.周轉(zhuǎn)輪系有哪些運動特性被應(yīng)用在機器中？第八版：停歇和間隙運動機構(gòu)1.運動副形狀或運動副位置怎樣的配置，才能夠形成停歇或間歇運動機構(gòu)。2.停歇間歇機構(gòu)在機器中有哪些應(yīng)用？齒輪的范成一、實驗?zāi)康?.掌握用范成法加工漸開線齒輪齒廓的基本原理；觀察齒廓的漸開線及過渡曲線的形成過程；2.了解漸開線齒輪產(chǎn)生根切和齒

9、頂變尖現(xiàn)象的原因及用變位修正來避免根切的方法3.分析、比較標準齒輪和變位齒輪的異同二、實驗設(shè)備和用具1.齒輪范成儀；2.圓規(guī)，三角尺，剪刀，計數(shù)器，兩支不同顏色的鉛筆或圓珠筆，220圓形繪圖紙一張（學(xué)生自備）；三、實驗原理和方法范成法是利用一對齒輪互相嚙合時其共軛齒廓互為包絡(luò)線的原理來加工輪齒的一種方法。加工時，其中一輪為刀具，另一輪為輪胚，二者對滾時，好象一對齒輪互相嚙合傳動一樣；同時刀具還沿輪胚的軸向做切削運動，最后在輪胚上被加工出來的齒廓就是刀具刀刃在各個位置的包絡(luò)線。為了看清楚齒廓形成的過程，可以用圖紙做輪胚。在不考慮切削和讓刀運動的情況下，刀具與輪胚對滾時。刀刃在圖紙上所印出的各個位

10、置的包絡(luò)線，就是被加工齒輪的齒廓曲線。目前生產(chǎn)中大量使用漸開線齒廓，故刀具齒廓必然亦為漸開線 。為了逐步地再現(xiàn)上述加工中刀刃在相對輪胚每個位置形成包絡(luò)線的詳細過程，通常采用齒輪范成儀來實現(xiàn)。齒輪范成用的儀器雖有多種形式，但其基本原理是相同的，現(xiàn)就某一范成儀（如圖所示）簡介如下。本范成儀所用的兩把刀具模型為齒條形插齒刀，其參數(shù)為m=20和m=8,a=200， ha*=1， c*=0.25。儀器構(gòu)造簡圖如圖所示。圓盤2代表齒輪加工機床的工作臺；固定在它上面的圓形紙代表被加工齒輪的輪胚，它們可以繞機架5上的軸線O轉(zhuǎn)動。齒條3代表切齒刀具，安裝在滑板4上，移動滑板時，齒輪齒條使圓盤2與滑板4作純滾動。

11、齒條刀具3可以相對于圓盤2作徑向移動，當齒條刀具中線與輪胚分度圓之間移距為xm時（由滑板4上的刻度指標），分度圓則跟與刀具中線相平行的刀具節(jié)線相切并作純滾動，且按移距的大小和方向切制出正變位或負變位齒輪的齒廓。四、實驗步驟和要求1.被加工齒輪的模數(shù)m=20，z=8,z=20,和變位系數(shù)分別為X1=0，X2=+0.53，分別計算其分度圓、基圓、齒頂圓與齒根圓直徑，填入實驗報告表內(nèi)。2.將220圓形繪圖紙分成三等份，即圓心角各為1200，并輕輕畫出各自的角平分線；再畫出分度圓、基圓及各自的齒頂圓與齒根圓，其參數(shù)及尺寸應(yīng)分別標注清楚。3.取m=20mm的齒條刀具模型和220mm圓形繪圖紙，安裝在齒輪

12、范成儀上。將刀具滑板4先移到中間，使X1=0區(qū)間進入被切削范圍。為確?！拜喤摺敝行呐c圓盤2中心對準，必須使其角平分線與范成儀上的徑向線對準，并使刀具中線與“輪胚”分度圓相切且垂直于角平分線；使刀具頂線與“輪胚”齒根圓相切。來回移動刀架滑板4，直到滿足以上要求，再擰緊蝶形螺母，通過壓板1壓緊“輪胚”，固定緊齒條刀具。移動滑板4，使刀具某一側(cè)刃線通過“輪胚”中心，畫出“輪胚”上的這條徑向線。再將滑板4移到左邊位置，準備進行“切削”。4.每當把滑板4向右推動一個較小的距離時，在代表輪胚的圓形圖紙上，用鉛筆筆尖始終緊貼著刀具輪廓描下刀刃的位置，表示齒條插刀切削一次的刀刃痕跡。應(yīng)控制使其間距勻稱，表示等

13、速范成。重復(fù)描繪，直到形成23個完整的輪齒時為止。5.仔細觀察齒廓形成過程，可清楚地看到被切去的部分成為齒槽，留下的部分即為直線刀刃范成包絡(luò)而成的漸開線輪齒。當?shù)毒邆?cè)刃與事先畫好的輪胚徑向線共線時，表示輪齒的漸開線齒廓已全部切成，觀察這條徑向線內(nèi)的輪齒根部有無被切去的部分。6.將滑板退回到左邊位置，松開壓板1，將“輪胚”轉(zhuǎn)到正變位齒輪區(qū)間，按步驟3的要求調(diào)整、定位。但刀具應(yīng)靠近“輪胚”中心X2m，刀具頂線與齒根圓相切，這時與“輪胚”分度圓相切的是與刀具中線平行的另一條“刀具節(jié)線”。重復(fù)上一步驟，繪制出正變位齒輪的輪廓。7.與上一步驟類似，但使齒條刀具遠離“輪胚”中心X3m，繪制負變位齒輪的齒廓

14、。觀察比較標準齒輪、正變位齒輪、負變位齒輪的齒形變化和其齒厚、齒槽寬、周節(jié)、齒頂厚、基圓齒厚、齒頂圓直徑、齒根圓直徑有無變化，相對變化的特點以及根切現(xiàn)象、齒頂變尖現(xiàn)象。帶傳動實驗一實驗?zāi)康?.了解帶傳動實驗臺的組成和工作原理。2.觀察帶傳動中的彈性滑動和打滑現(xiàn)象。3.分別作出不同負載下帶傳動的效率曲線和滑動曲線。二實驗設(shè)備及工作原理1.機械機構(gòu)本實驗臺機械部分，主要有兩臺直流電機組成，如圖1所示。其中一臺為原動機，另一臺則作為負載的發(fā)電機。 圖1實驗臺機械結(jié)構(gòu)1從動直流發(fā)電機 2從動帶輪 3傳動帶 4主動帶輪 5主動直流發(fā)電機6牽引繩 7滑輪 8砝碼 9拉簧 10浮動支座 11固定支座 12電

15、測箱13拉力傳感器 14標定桿對原動機，由可控硅整流裝置供給電動機電樞以不同的端電壓，實現(xiàn)無級調(diào)速。對發(fā)電機，每按一下“加載”按鍵，即并上一個負載電阻，使發(fā)電機負載逐步增加，電樞電流增大，隨之電磁轉(zhuǎn)矩也增大，即發(fā)電機的負載轉(zhuǎn)矩增大，實現(xiàn)了負載的改變。兩臺電機均為懸掛支承，當傳遞載荷時，作用于電機定子上的力矩T1（主動電機力矩）、T2（從動電機力矩）迫使拉鉤作用于拉力傳感器（序號13），傳感器輸出的電信號正比于T1、T2的原始信號。原動機的機座設(shè)計成浮動結(jié)構(gòu)（滾動滑槽），與牽引鋼絲繩、定滑輪、砝碼一起組成帶傳動預(yù)拉力形成機構(gòu)，改變砝碼大小，即可準確地預(yù)定帶傳動的預(yù)拉力F0。兩臺電機的轉(zhuǎn)速傳感器（

16、紅外光電傳感器）分別安裝在帶輪背后的環(huán)形槽（本圖未表示）中，由此可獲得必需的轉(zhuǎn)速信號。電測系統(tǒng)電測系統(tǒng)裝在實驗臺電測箱內(nèi)，如圖所示。附設(shè)單片機，承擔(dān)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、信息記憶、自動顯示等功能。能實時顯示帶傳動過程中主動輪轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和從動輪的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩值。如通過微機接口外接PC機，這時就可自動顯示并能打印輸出帶傳動的滑動曲線一T2及傳遞效率曲線一T2及相關(guān)數(shù)據(jù)。3.實驗系統(tǒng) 單帶 片傳 主、從動輪轉(zhuǎn)矩傳感器 微 主、從動輪轉(zhuǎn)矩顯示動 計機 主、從動輪轉(zhuǎn)速傳感器 算 主、從動輪轉(zhuǎn)速顯示構(gòu) 機 輸出接口 微機接口微計算機CRT顯示 打印機圖2實驗系統(tǒng)組成框圖4.操作部分電測箱操作部分主要集中在箱體

17、正面的面板，面板的布置如圖3所示。載荷指示主動輪轉(zhuǎn)速 1 2 3 4 5 6 7 8 從動輪轉(zhuǎn)速送 數(shù) 保持 清 零 加 載主動輪轉(zhuǎn) 轉(zhuǎn)速I 轉(zhuǎn)矩I 轉(zhuǎn)速II 轉(zhuǎn)矩II 從動輪轉(zhuǎn)矩細調(diào) 粗調(diào) 電源圖3在電測箱背面有微機RS232接口、主、被動輪轉(zhuǎn)矩放大、調(diào)零旋鈕等，其布置情況如圖4所示。 1 2 3 4 5 6圖41電源插座 2被動力矩放大倍數(shù)調(diào)節(jié) 3主動力矩放大倍數(shù)調(diào)節(jié)4被動力矩調(diào)零 5主動力矩調(diào)零 6RS-232接口三實驗操作（一）、人工記錄操作方法1.設(shè)置預(yù)拉力不同型號傳動帶在不同預(yù)拉力F0的條件下進行實驗，也可對同一型號傳動帶，采用不同的預(yù)拉力，試驗不同預(yù)拉力對傳動性能的影響。為了改變

18、預(yù)拉力FO，如圖2所示，只需改變砝碼8的大小。2.接通電源在接通電源前首先將電機調(diào)速旋鈕粗調(diào)電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，使開關(guān)“斷開”，細調(diào)電位器旋鈕逆時針旋到底 ，按電源開關(guān)接通電源，按一下“清零”鍵，此時主、被動電機轉(zhuǎn)速顯示為“0”，力矩顯示為“”，實驗系統(tǒng)處于“自動校零”狀態(tài)。校零結(jié)束后，力矩顯示為“”。再將粗調(diào)調(diào)速旋鈕順時針旋轉(zhuǎn)接通“開關(guān)”并慢慢向高速方向旋轉(zhuǎn)，電機由起動，逐漸增速，同時觀察實驗臺面板上主動輪轉(zhuǎn)速顯示屏上的轉(zhuǎn)速數(shù)，其上的數(shù)字即為當時的電機轉(zhuǎn)速。當主動電機轉(zhuǎn)速達到預(yù)定轉(zhuǎn)速（本實驗建議預(yù)定轉(zhuǎn)速為12001300轉(zhuǎn)/分左右）時，停止轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。此時從動電機轉(zhuǎn)速也將穩(wěn)定地顯示在顯示屏上。

19、3.加載在空載時，記錄主、被動輪轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。按“加載”鍵一次，第一個加載指示燈亮，調(diào)整主動電機轉(zhuǎn)速，（此時，只需使用細調(diào)電位器進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)）使其仍保持在預(yù)定工作轉(zhuǎn)速內(nèi)，待顯示基本穩(wěn)定（一般LED顯示器跳動23次即可達到穩(wěn)定值）記下主、被動輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速值。再按“加載”鍵一次，第二個加載指示燈亮，再調(diào)整主動轉(zhuǎn)速（用細調(diào)電位器），仍保持預(yù)定轉(zhuǎn)速，待顯示穩(wěn)定后再次記下主、被動輪的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速。第三次按“加載”鍵，第三個加載指示燈亮，同前次操作記錄下主、被動輪的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速。重復(fù)上述操作，直至7個加載指示燈亮，記錄下八組數(shù)據(jù)。根據(jù)這八組數(shù)據(jù)便可作出帶傳動滑動曲線一T2及效率曲線一T2。在記錄下各組數(shù)據(jù)后應(yīng)

20、先將電機粗調(diào)速旋鈕逆時針轉(zhuǎn)至“關(guān)斷”狀態(tài)，然后將細調(diào)電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，再按“清零”鍵。顯示指示燈全部熄滅，機構(gòu)處于關(guān)斷狀態(tài)，等待下次實驗或關(guān)閉電源。為便于記錄數(shù)據(jù)，在實驗臺的面板上還設(shè)置了“保持”鍵，每次加載數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，按“保持”鍵可使轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在當時的顯示值不變。按任意鍵，可脫離“保持”狀態(tài)。（二）、實驗臺與計算機接口在DCS一型帶傳動實驗臺后板上設(shè)有RS232串行接口，可通過所附的通信線直接和計算機相連，組成帶傳動實驗系統(tǒng)，操作步驟為：1.將隨機攜帶的通信線一端接到實驗機構(gòu)RS232插座，另一端接到計算機串行輸出口（串行口1#或串行口2#均可，但無論連線或拆線，都應(yīng)先關(guān)閉計算機和

21、實驗機構(gòu)電源，以免燒壞接口元件）。2.打開計算機，運行帶傳動實驗系統(tǒng)，首先選擇端口，然后用鼠標點擊采集“數(shù)據(jù)采集”菜單，等待數(shù)據(jù)輸入。3.將實驗臺粗調(diào)速電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，使開關(guān)斷開，細調(diào)電位器也逆時針旋到底。打開實驗機構(gòu)電源，按“清零”鍵，幾秒種后，數(shù)碼管顯示“0”，自動校零完成。4.順時針轉(zhuǎn)動粗調(diào)電位器，開關(guān)接通并使主動輪轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在工作轉(zhuǎn)速（一般取12001300r/m左右），按下“加載”鍵再調(diào)整主動輪轉(zhuǎn)速（用細調(diào)電位器），使其仍保持在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，待轉(zhuǎn)速穩(wěn)定（一般需23個顯示周期）后，再按“加載”鍵，以此往復(fù)，直至實驗機構(gòu)面板上的八個發(fā)光管指示燈全亮為止。此時，實驗臺面板上四組數(shù)碼管將

22、全部顯示“8888”，表明所采數(shù)據(jù)已全部送至計算機。5.當實驗機構(gòu)全部顯“8888”時，計算機屏幕將顯示所采集的全部八組主、被動輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。此時應(yīng)將電機粗、細調(diào)速電位器逆時針轉(zhuǎn)到底，使“開關(guān)”斷開。6.移動鼠標，選擇“數(shù)據(jù)分析”功能，屏幕將顯示本次實驗的曲線和數(shù)據(jù)。如果在此次采集過程中采集的數(shù)據(jù)有問題，或者采不倒數(shù)據(jù)，請點擊串口選擇下拉菜單，選擇較高級的機型，或者選擇另一端口。7.鼠標移動至“打印”功能，打印機將打印實驗曲線和數(shù)據(jù)。8.實驗過程中如需調(diào)出本次數(shù)據(jù)，只需將鼠標點擊“數(shù)據(jù)采集”功能，同時，按下實驗臺上的“送數(shù)”鍵，數(shù)據(jù)即被送至計算機，可用上述6、7項操作進行顯示和打印。9.一次

23、實驗結(jié)束后如需繼續(xù)實驗，應(yīng)“關(guān)斷”粗調(diào)電位器，將細調(diào)電位器逆時針旋到底，并按下實驗機構(gòu)的“清零”鍵，進行“自動校零”。同時將計算機屏幕中的“數(shù)據(jù)采集”菜單選中，重復(fù)上述47項即可。10.實驗結(jié)束后，將實驗臺電機調(diào)速電位器開關(guān)關(guān)斷，關(guān)閉實驗機構(gòu)的電源，用鼠標點擊“退出”。退出后應(yīng)及時關(guān)閉計算機。齒輪傳動效率實驗一、實驗?zāi)康?.了解封閉（閉式）齒輪實驗機的結(jié)構(gòu)特點和工作原理。2.在封閉齒輪實驗機上測定齒輪的傳動效率。二、實驗設(shè)備及工作原理1.閉式傳動系統(tǒng)閉式齒輪實驗機具有2個完全相同的齒輪箱，每個齒輪箱內(nèi)都有2個相同的齒輪相互嚙合傳動，兩個齒輪實驗箱之間由兩根軸相聯(lián)，組成一個封閉的齒輪傳動系統(tǒng)。當

24、由電動機1驅(qū)動該傳動系統(tǒng)運轉(zhuǎn)起來后，電動機傳遞給系統(tǒng)的功率被封閉在齒輪傳動系統(tǒng)內(nèi)，既兩對齒輪相互自相傳動，此時若在動態(tài)下脫開電動機，如果不存在各種摩檫力（這是不可能的），且不考慮攪油及其它能量損失，該齒輪傳動系統(tǒng)將成為永動系統(tǒng)；由于存在摩擦力及其它能量損耗，在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)起來后，為使系統(tǒng)連續(xù)運轉(zhuǎn)下去，有電動機繼續(xù)提供系統(tǒng)能耗損失的能量，此時電動機輸出的功率僅為系統(tǒng)傳動功率的20%左右。對于時間較長的情況，封閉式實驗機是有利于節(jié)能的。圖1 齒輪實驗臺結(jié)構(gòu)簡圖1. 懸掛電機 2.轉(zhuǎn)矩傳感器 3.浮動連軸器 4.霍耳傳感器 5.定軸齒輪副 6.剛性連軸器 7.懸掛齒輪箱 8.砝碼 9.懸掛齒輪副 10.

25、扭力軸 11.萬向連軸器 12.永久磁鐵 2. 實驗系統(tǒng)組成 電機轉(zhuǎn)速顯示齒 單輪 電機轉(zhuǎn)速傳感器 片 電機轉(zhuǎn)速顯示傳 微動 計 轉(zhuǎn)矩輸出接口機 電機轉(zhuǎn)速傳感器 算構(gòu) 機 RS232接口CLS-II齒輪傳動實驗臺 CLS-II齒輪傳動實驗儀微 型 CRT顯示器計算機 打印機圖2實驗系統(tǒng)框圖 如圖2所示，實驗系統(tǒng)由以下設(shè)備組成：（1）CLS-II型齒輪傳動實驗臺 （2）CLS-II型齒輪傳動實驗儀（3）計算機 （4）打印機3.效率計算（1）封閉功率流方向的確定由圖1（b）可知，實驗臺空載時，懸臂齒輪箱的杠桿通常處于水平位置，當加上一定載荷之后，懸臂齒輪箱會產(chǎn)生一定角度的翻轉(zhuǎn)，這時扭力軸將有一力矩

26、T9 作用于齒輪（其方向為順時針），萬向節(jié)軸也有一力矩T9用于齒輪9（其方向也順時針，如忽略磨擦，T9=T9）。當電機順時針方向以角速度轉(zhuǎn)動時，T9 與的方向相同，T9與方向相反，故這時齒輪9為主動輪，齒輪9為從動輪，同理齒輪 5為主動輪，齒輪5為從動輪，封閉功率流方向如圖1（a）所示，其大小為： Pa=T9N9/9550=P9(KW)該功率流的大小決定于加載力矩和扭力軸的轉(zhuǎn)速，而不是決定于電動機。電機提供的功率僅為封閉傳動中損耗功率，即： P1=P9-P9總故總=（P9-P1）/P9=（T9-T1）/T9 單對齒輪=（T9- T1）/ T91/2（2）封閉力矩T9的確定由圖1(b)可知，當懸

27、臂齒輪箱杠桿加上載荷后，齒輪9，齒輪9就會產(chǎn)生扭矩，其方向都是順時針,對齒輪9中心取矩，得到封閉扭矩T9：T9=WL/2（N·m）W-所加砝碼重力（N） L-加載杠桿長度L=0.3m 平均效率為：(本實驗臺電機為順時針) =（T9- T1）/ T91/2 T1-電機輸出轉(zhuǎn)矩（電測箱輸出轉(zhuǎn)矩顯示值）三、實驗步驟及注意事項：1.打開電源前，應(yīng)先將電動機調(diào)速旋鈕逆時針輕旋到頭，避免開機時電動機突然啟動。2.打開電源，按一下“清零鍵”進行清零，此時，轉(zhuǎn)速顯示“0”，電動機轉(zhuǎn)矩顯示“.”，說明系統(tǒng)處于“自動校零”狀態(tài)，校零結(jié)束后，轉(zhuǎn)矩顯示為“0”。3.在保證卸掉所有加載砝碼后，調(diào)整電動機調(diào)速旋紐，使電動機轉(zhuǎn)速為600r/min.4.在砝碼吊籃上加上第一個砝碼，并微調(diào)轉(zhuǎn)速使其始終保持在預(yù)定轉(zhuǎn)速（600r/min）左右，在待顯示穩(wěn)定后（一般調(diào)速或加載后，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩顯示值跳動2-3次即可達到穩(wěn)定值），按一下“保持鍵”，使當時的顯示值保持不變，記錄該組數(shù)值；然后按一下“加載鍵”第一個加載指示燈亮，并脫離“保持”狀態(tài)，表示第一點加載結(jié)束5.在砝碼吊籃上加上第二個砝碼，從復(fù)上述操作，直至加上8個砝碼，8個加載指示燈全亮，轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩顯示器分別顯示“8888”，表示實驗結(jié)束。6.記錄下各組數(shù)據(jù)后，應(yīng)先將電機轉(zhuǎn)速慢慢調(diào)速至零，然后再關(guān)閉實驗臺電源。7.由記錄數(shù)據(jù)，作出齒輪傳動的傳動效率- T9曲線