齒輪傳動效率及齒輪疲勞實(shí)驗(yàn)

1、齒輪傳動效率及齒輪疲勞實(shí)驗(yàn)（附加機(jī)械功率、效率測試實(shí)驗(yàn)）一實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私夥忾]（閉閉式）齒齒輪實(shí)驗(yàn)驗(yàn)機(jī)的結(jié)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)點(diǎn)和工作作原理。了解齒輪疲疲勞實(shí)驗(yàn)驗(yàn)的過程程，及通通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)測定齒齒輪疲勞勞曲線的的方法。在封閉齒輪輪實(shí)驗(yàn)機(jī)機(jī)上測定定齒輪的的傳動效效率。介紹機(jī)械功功率、效效率測定定開式實(shí)實(shí)驗(yàn)臺，了了解一般般機(jī)械功功率、效效率的測測試方法法。二實(shí)驗(yàn)設(shè)設(shè)備及工工作原理理封閉（閉式式）傳動動系統(tǒng) 封閉齒齒輪實(shí)驗(yàn)驗(yàn)機(jī)具有有2個(gè)完完全相同同的齒輪輪箱（懸懸掛齒輪輪箱7和和定軸齒齒輪箱44）， 每個(gè)齒齒輪箱內(nèi)內(nèi)都有22個(gè)相同同的齒輪輪相互嚙嚙合傳動動(齒輪9與9，齒輪輪5與55)，兩兩個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)齒輪箱箱之間由由兩

2、根軸軸（一根根是用于于儲能的的彈性扭扭力軸66，另一一根為萬萬向節(jié)軸軸10）相相聯(lián)，組組成一個(gè)個(gè)封閉的的齒輪傳傳動系統(tǒng)統(tǒng)。當(dāng)由由電動機(jī)機(jī)1驅(qū)動該該傳動系系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)起來后后，電動動機(jī)傳遞遞給系統(tǒng)統(tǒng)的功率率被封閉閉在齒輪輪傳動系系統(tǒng)內(nèi)，既既兩對齒齒輪相互互自相傳傳動，此此時(shí)若在在動態(tài)下下脫開電電動機(jī)，如如果不存存在各種種摩擦力力（這是是不可能能的），且且不考慮慮攪油及及其它能能量損失失，該齒齒輪傳動動系統(tǒng)將將成為永永動系統(tǒng)統(tǒng)；由于于存在摩摩擦力及及其它能能量損耗耗，在系系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)起來后后，為使使系統(tǒng)連連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)下去，由由電動機(jī)機(jī)繼續(xù)提提供系統(tǒng)統(tǒng)能耗損損失的能能量，此此時(shí)電動動機(jī)輸出出的功率率僅為系

3、系統(tǒng)傳動動功率的的20%左右。對對于實(shí)驗(yàn)驗(yàn)時(shí)間較較長的情情況，封封閉式實(shí)實(shí)驗(yàn)機(jī)是是有利于于節(jié)能的的。1.懸掛電電動機(jī) 2.轉(zhuǎn)矩傳傳感器 3.轉(zhuǎn)速傳傳感器 4.定軸齒齒輪箱 5.定軸齒齒輪副 6.彈性扭扭力軸 7.懸掛齒齒輪箱 8.加載砝砝碼 9.懸懸掛齒輪輪副 10.萬向節(jié)節(jié)軸 111.轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速脈沖沖發(fā)生器器電動機(jī)的輸輸出功率率 電電動機(jī)11為直流流調(diào)速電電機(jī)，電電動機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子與定定軸齒輪輪箱輸入入軸相聯(lián)聯(lián)，電動動機(jī)采用用外殼懸懸掛支承承結(jié)構(gòu)（既既電機(jī)外外殼可繞繞支承軸軸線轉(zhuǎn)動動）；電電動機(jī)的的輸出轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩等于于電動機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)子與與定子之之間相互互作用的的電磁力力矩，與與電動機(jī)機(jī)外殼（定定子）相相聯(lián)的轉(zhuǎn)

4、轉(zhuǎn)矩傳感感器2提提供的外外力矩與與作用于于定子的的電磁力力矩相平平衡，故故轉(zhuǎn)矩傳傳感器測測得的力力矩即為為電動機(jī)機(jī)的輸出出轉(zhuǎn)矩TT0；電動動機(jī)轉(zhuǎn)速速為n，電動動機(jī)輸出出功率為為 nT0/9550（）。封閉系統(tǒng)的的加載 當(dāng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)臺空載載時(shí)，懸懸掛齒輪輪箱的杠杠桿通常常處于水水平位置置，當(dāng)加加上載荷荷W后，對對懸掛齒齒輪箱作作用一外外加力矩矩WL，使使懸掛齒齒輪箱產(chǎn)產(chǎn)生一定定角度的的翻轉(zhuǎn)，使使兩個(gè)齒齒輪箱內(nèi)內(nèi)的兩對對齒輪的的嚙合齒齒面靠緊緊，這時(shí)時(shí)在彈性性扭力軸軸內(nèi)存在在一扭矩矩T9（方向向與外加加負(fù)載力力矩WLL相反），在在萬向節(jié)節(jié)軸內(nèi)同同樣存在在一扭矩矩T9（方向向同樣與與外加力力矩WLL相反

5、）；若斷開開扭力軸軸和萬向向節(jié)軸，取取懸掛齒齒輪箱為為隔離體體，可以以看出兩兩根軸內(nèi)內(nèi)的扭矩矩之和（TT9+T9）與外外加負(fù)載載力矩WWL平衡（即即T9+T9=WWL）；又因兩兩軸內(nèi)的的兩個(gè)扭扭矩（TT9和T9）為同同一個(gè)封封閉環(huán)形形傳動鏈鏈內(nèi)的扭扭矩，故故這兩個(gè)個(gè)扭矩相相等（TT9=T9），即即2T99=WLL， TT9=WLL/2（NNm）；由由此可以以算出該該封閉系系統(tǒng)內(nèi)傳傳遞的功功率為： P9=T9n / 95550=WLnn /1191000 (KW)其中：n-電動動機(jī)及封封閉系統(tǒng)統(tǒng)的轉(zhuǎn)速速（rppm）； W-所加砝砝碼的重重力（NN）； L-加載杠杠桿（力力臂）的的長度，LL= 0

6、0.3m。單對齒輪傳傳動效率率 設(shè)封閉閉齒輪傳傳動系統(tǒng)統(tǒng)的總傳傳動效率率為； 封閉齒齒輪傳動動系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)傳遞的的有用功功率為PP9； 封閉齒齒輪傳動動系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)的功率率損耗（無無用功率率）等于于電動機(jī)機(jī)輸出功功率P00，即： P0=（PP9/）-P9=P9/（P00+P9）=TT9/（TT0+T9）若忽略軸承承的效率率，系統(tǒng)統(tǒng)總效率率包含兩兩級齒輪輪的傳動動效率，故故單級齒齒輪的 傳傳動效率率為：封閉功率流流方向封閉系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)功率流流的方向向取決于于由外加加力矩決決定的齒齒輪嚙合合齒面間間作用力力的方向向和由電電動機(jī)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向決定定的各齒齒輪的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向；當(dāng)當(dāng)一個(gè)齒齒輪所受受到的齒齒面作用用力與其其轉(zhuǎn)向相相

7、反時(shí)，該該齒輪為為主動齒齒輪，而而當(dāng)齒輪輪所受到到的齒面面作用力力與其轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向相同同時(shí)，則則該齒輪輪為從動動齒輪；功率流流的方向向從主動動齒輪流流向從動動齒輪，并并封閉成成環(huán)。6齒輪疲疲勞試驗(yàn)驗(yàn)及疲勞勞曲線的的求法 將兩對對試驗(yàn)齒齒輪分別別安裝在在懸掛齒齒輪箱和和定軸齒齒輪箱內(nèi)內(nèi)，由加加載砝碼碼通過加加載杠桿桿施加一一定的外外載荷，在在該載荷荷下由電電動機(jī)驅(qū)驅(qū)動運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，直至至齒輪輪輪齒發(fā)生生疲勞破破壞，記記錄該載載荷（應(yīng)應(yīng)力）下下所對應(yīng)應(yīng)的運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)循環(huán)次次數(shù)；在在不同的的外載荷荷下，試試驗(yàn)得到到一系列列相應(yīng)的的循環(huán)次次數(shù)，由由這些試試驗(yàn)數(shù)據(jù)據(jù)即可繪繪制出該該齒輪的的疲勞曲曲線?？煽梢钥闯龀?，通過過

8、試驗(yàn)測測定齒輪輪的疲勞勞曲線，需需要比較較長的試試驗(yàn)時(shí)間間，學(xué)生生實(shí)驗(yàn)只只體會實(shí)實(shí)驗(yàn)過程程。7機(jī)械功功率、效效率測定定開式實(shí)實(shí)驗(yàn)臺簡簡介 開開式機(jī)械械功率、效效率實(shí)驗(yàn)驗(yàn)臺的組組成如圖圖所示。原原動機(jī)（電電動機(jī)）為為被測機(jī)機(jī)械提供供動力，制制動器作作為被測測機(jī)械的的負(fù)載。由由原動機(jī)機(jī)輸出的的動力經(jīng)經(jīng)被測機(jī)機(jī)械傳遞遞到制動動器，所所傳遞的的能量在在制動器器“消耗掉掉”（轉(zhuǎn)化化成其它它形式的的能，如如熱能），形形成開式式傳動系系統(tǒng)。開開式傳動動實(shí)驗(yàn)臺臺的組成成簡便靈靈活，但但能耗較較大，適適用于被被測設(shè)備備類型多多變，實(shí)實(shí)驗(yàn)周期期較短的的情況。 被測機(jī)械 被測機(jī)械轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 傳感器轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 傳感器制動

9、器原動機(jī)為了測量被被測機(jī)械械所傳遞遞的功率率及傳動動效率，將將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速傳感感器串接接在被測測機(jī)械的的輸入軸軸和輸出出軸上，分分別測出出兩軸上上所傳遞遞的扭矩矩和轉(zhuǎn)速速，即可可算出被被測機(jī)械械的輸入入功率和和輸出功功率，輸輸出功率率與輸入入功率之之比即為為傳動效效率。由指導(dǎo)教師師在開式式實(shí)驗(yàn)臺臺上演示示機(jī)械傳傳動效率率的測試試過程。三實(shí)驗(yàn)方方法及注注意事項(xiàng)項(xiàng)打開電源前前，應(yīng)先先將電動動機(jī)調(diào)速速旋鈕逆逆時(shí)針輕輕旋到頭頭，避免免開機(jī)時(shí)時(shí)電動機(jī)機(jī)突然啟啟動。打開電源，按按一下“清零鍵鍵”進(jìn)行清清零；此此時(shí)，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速顯示示“0”，電動動機(jī)轉(zhuǎn)矩矩顯示“”，說明明系統(tǒng)處處于“自動校校零”狀態(tài)；校零結(jié)結(jié)束后，

10、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩顯示示為“0”。在保證卸掉掉所有加加載砝碼碼后，調(diào)調(diào)整電動動機(jī)調(diào)速速旋鈕，使使電動機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速為為6000 r/minn。在砝碼吊籃籃上加上上第一個(gè)個(gè)砝碼（110N），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(dá)到穩(wěn)定值），按一下“保持鍵”，使當(dāng)時(shí)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(gè)加載指示燈亮，并脫離“保持”狀態(tài)，表示第一點(diǎn)加載結(jié)束。在砝碼吊籃籃上加上上第二個(gè)個(gè)砝碼，重重復(fù)上述述操作，直直至加上上8個(gè)砝砝碼，88個(gè)加載載指示燈燈全亮，轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩顯示示器分別別顯示“88888”，表示示實(shí)驗(yàn)結(jié)結(jié)束。記錄下各組組數(shù)據(jù)后后，應(yīng)先先將電機(jī)機(jī)轉(zhuǎn)速慢慢慢調(diào)速速至零，然然后再關(guān)關(guān)閉實(shí)驗(yàn)驗(yàn)臺電源源。由記錄數(shù)據(jù)據(jù)，作出出齒輪封封閉傳動動系統(tǒng)的的傳動效效率（-T99）曲線線。