机械传动性能综合测试实验指导

11.1.1 实验目的

(1) 本实验通过对常见机械传动，如带传动、链传动、齿轮传动及蜗杆传动等机械装置的测试，以及对传递运动和动力过程中的机械参数曲线，如速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等的分析，加深对常见机械传动性能的认识和理解。

(2) 通过对常见的机械传动装置组合而成的不同传动系统的参数曲线的测试，初步理解机械传动合理布置的基本原理和要求。

(3) 通过实验了解智能化机械传动性能综合测试实验台的工作原理，掌握一些计算机辅助实验和测试的新方法，培养进行设计性实验与创新性实验的能力。

11.1.2 实验设备

机械传动性能综合测试实验台采用模块化结构，其外观如图11- 1所示，由不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成。 学生可根据选择或设计的实验类型、实验方案及实验内容，进行传动系统的组织、安装、调试及测试，完成综合性、设计性或创新性实验。

图11- 1 机械传动性能综合测试实验台

机械传动性能综合测试实验台各机械部件的结构布局如图11- 2所示，各组成部件的主要技术参数见表11- 1。

图11- 2 机械传动性能综合测试实验台的结构布局

1—机架;2—电器控制柜;3—变频调速电机;4—联轴器;

5—转矩转速传感器;6—试件;7—加载装置;8—显示屏;9—工控机

表11- 1 实验台组成部件的主要技术参数

机械传动性能综合测试实验台采用自动控制测试技术，所有电机程控启停，转速程控调节，负载程控调节，用转矩测量卡代替转矩测量仪，整台设备能够自动进行数据采集处理，自动输出实验结果，其工作原理如图11- 3所示。

11.1.3 实验原理

使用机械传动性能综合测试实验台能完成多种实验项目，见表11- 2。 无论选择哪类实验，其基本内容都是通过对某种机械传动装置的性能参数曲线的测试，来分析机械传动的性能特点。

图11- 3 机械传动性能综合测试实验台的工作原理

表11- 2 机械传动性能综合测试实验台可完成的实验项目

机械传动性能综合测试实验台可自动测试机械传动的性能参数，如转速n(r/min)、转矩M (N·m)、功率N(k W)等，并按照以下计算公式自动绘制参数曲线。

传动比

转矩

传动效率

根据测试绘制的参数曲线，如图11- 4所示，可以对被测机械传动装置或传动系统的传动性能进行分析。

11.1.4 实验步骤

1) 准备阶段

(1) 确定实验类型与实验内容。

选择实验类型编号A时，可从V带传动、同步带传动、滚子链传动、圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器中选择一种或两种进行传动性能测试实验。

图11- 4 参数曲线(示例)

选择实验类型编号B时，则要确定选用的典型机械传动装置及其组合布置方案，并进行方案比较实验，见表11- 3。

选择实验类型编号C时，首先要了解被测机械的功能与结构特点。

表11- 3 组合传动系统布置优化实验方案

(2) 布置安装被测机械传动装置，注意选用合适的调整垫块，确保传动轴之间的同轴要求。

(3) 按要求对测试设备进行调零，以保证测量精度。

2) 测试阶段

(1) 打开实验台电源总开关和工控机电源开关。

(2)点击Test显示测试控制系统主界面或双击桌面的快捷方式图标，进入如图11-5所示的测试控制系统主界面。

图11- 5 测试控制系统主界面

(3) 在主界面窗口的左侧键入实验教学信息:实验类型、实验编号、小组编号、实验人员、指导教师、实验日期等，单击“√”表示确认。

(4) 启动主电机，进入实验。 点击如图11- 6所示的电机转速调节框，使电动机加速至接近同步转速，再点击电机负载调节框逐步加载。 加载时要缓慢平稳，否则会影响采样精度或损坏机件。待数据显示稳定后，即可进行数据采样。

图11- 6 电机控制操作面板

(5) 分级加载，分级采样，采集数据在17组左右即可，如图11- 7所示。

(6) 点击如图11- 8所示的“分析”菜单，调看“打印试验表格”和“绘制曲线”，以确认实验结果。

(7) 结束测试后，注意先卸载，再减速，最后关闭电动机电源。

(8) 整理和打印实验结果，关机。

图11- 7 测试记录数据库

图11- 8 “分析”菜单

3) 分析阶段

(1) 对实验结果进行分析。 对于实验类型编号A和实验类型编号C，重点分析机械传动装置传递运动的平稳性和传递动力的效率，对于实验类型编号B，重点分析不同的布置方案对传动性能的影响。

(2) 整理实验报告。 实验报告的内容包括测试数据表、参数曲线、实验结果分析以及实验中的新发现、新设想、新建议等。

11.1.5 思考题

(1) 在由带传动和齿轮传动等组成的组合传动系统中，如何布置比较合理，为什么？

(2) 在由链传动和齿轮传动等组成的组合传动系统中，如何布置比较合理，为什么？