1绪论
1.1机械传动综合试验台的发展现状及趋势
机械制造业是现代工业的主体，是装备工业的支柱产业。在工业化中期，国民经济增长主要依赖制造业的高速增长，机械制造业对整个工业的发展起到基础和支撑作用。机械工业是国家工业现代化的基础和经济实力的集中表现，也是实现军事现代化和保障国家安全的基础。因此，尽管当今世界上发达国家向以服务业为重心的工业化社会和知识经济方向发展，但仍然高度重视机械工业的发展，其主导产业和战略产业地位依然牢固，美国、日本、德国拥有世界上最发达的机械工业，包括这三大国在内的许多发达国家都积极采取对策，重塑机械工业以迎接世界新一轮的产业结构调整和更加激烈的竞争。当今世界机械工业的发展呈现全球化、集群化、信息化、服务化、产品高技术化的趋势。一是全球化战略已成为机械工业跨国公司抢占世界市场的首选战略，跨国公司为克服全球性生产能力过剩和产品生产成本不断上升的困难，加快了机械工业结构调整的步伐，纷纷将重心转向国外，掀起了新的兼并浪潮，规模越来越大，规模化生产使得垄断性跨国公司的技术创新和市场主导作用日益增强[1]。二是集群化趋势不断增强，同种产业或相关产业的制造企业在同一区域有机地集聚，通过不断创新而赢得竞争优势，具有特色的中小企业发挥着重要作用。三是机械工业正向信息化方向迈进，新趋势主要表现为柔性制造系统、计算机集成制造系统的开发与推广应用，并向制造智能化方向发展，特别是网络技术的应用，进一步加速了机械工业全球化的进程，并正在改变机械工业的生产和流通方式。四是服务个性化，为适应市场需求的不确定性和个性化的用户要求，先进的制造企业不断吸收各种高新技术和现代管理技术等信息，并将其综合应用于产品设计、生产、管理、销售、使用、服务乃至回收的全过程，以实现优质、高效、低耗、清洁、灵敏及柔性化生产。五是产品高技术化，先进的机械工业是高新技术的重要组成部分，是促进相关产业技术升级和发展的重要依托，随着信息技术、工业自动化技术、数控加工技术、机器人技术、先进的发电和输配电技术、电力电子技术、新型材料技术和新型生物、环保装备技术等当代高新技术成果的应用，使机械产品不断高技术化，其高新技术含量已成为市场竞争取胜的关键。在机械系统中，工作机一般都要靠原动机供
给一定形式的能量才能工作。但是把原动机和工作机直接连接的情况很少，通常需要在二者之间加入传递动力或改变运动状态的传动方式。机械传动系统是应用最为普遍的传动装置及机器中的重要部件之一，随着科学的发展、技术的进步,机械传动系统的传动方式、方法、承载能力都有了迅速的发展，人们对产品性能和产品质量提出了更高更严格的要求。为了对机械传动系统的性能、寿命进行测试和分析,为产品设计与质量评价提供可靠的科学依据，缩短产品的开发周期和提高产品质量，适应产品小批量、多品种的发展趋势。
1.2国内外对传动实验台研究的差距
国外较早地开始了这方面的研究，如美国Gleason公司在五十年代就设计出了用轮系作为加载系统的传动实验台的方案。比较著名的还有美国国家航空航天局(NASA)下属的Lewis研究中心、前苏联中央机械制造与设计研究院、美国通用动力公司、德国RENK公司、日本明电舍动力公司、日本丰田汽车公司、美国伊利诺斯大学机械工程系、法国Skoda公司等。从试验台方案的设计到最终的样品制造他们都进行了大量的研究工作，形成了系列化的设计模式。
与国外相比，国内对于传动实验台的研究起步相对较晚。研究工作始于八十年代初期。国内较早从事这方面研究工作的主要单位有重庆大学、郑州机械研究所、长春汽车研究所、西安重型机械研究所、西安理工大学、合肥工业大学、四川工业学院、西安减速机厂、西安公路交通大学等单位。他们先后建立起了各种形式的传动试验台，这些试验台的建立从理论上和实践上都取得了很大的进步，积累了丰富的经验，代表着我国机械传动试验设备的发展水平。因此,对机械传动系统多功能试验台的研究具有特别重要的意义。
1.3 现代机械传动实验台的发展方向
现代的机械传动实验台正朝着电封闭功率流式的方向深入发展。采用电封闭功率流的试验台易于控制，易于设计制造，各组成部分之间逐渐模块化、单元化，以便于使用和维护。在其组成上，原动机采用电动机，负载装置采用发电机。由于直流电动机具有易于控制、运行平稳和机械特性硬等优点，因此在电封闭试验台中处于主导地位，作为负载的发电机也多采用直流发电机，直流发电机发出的电能可以直接回馈给电动机，不需要逆变环节。这样就可以大大地简化试验台的组成，降低系统的复杂程度。
在控制系统上，早期建立的试验台没有专门的控制系统，仅靠机构组合及传动零件间的啮合作用来实现特定的加载功能。随着加载技术的不断发展，逐渐开始采用继电器控制来完成简单的控制操作。现代传动试验台已经广泛地应用电子技术和现代控制理论来实现试验过程的自动控制，如电动机的启动、转速调节、力矩调节以及试验过程的自动监测、保护等功能。
在数据测量系统上，大多采用计算机自动测量技术来实现数据的自动采集，如湘仪动力测试仪器厂生产的以Z80计算机为核心的JXW-l型机械效率仪，其它还有用Apple 计算机、单板机、单片机为核心的数据采集系统。
1.4课题研究的内容
机械传动试验台是对常见的传动部件和装置如:链传动、带传动、减速器、变速箱等进行综合性能测试的试验设备。通过试验来检验传动装置设计的合理性，加工、制造、装配和调试的工艺性。对试验结果的深入分析将有助于了解和评定传动部件和装置的综合机械性能同时也为工程设计人员提供实践的参考资料和设计依据。随着机械工业向着高速比、大功率、低噪声等方向飞速发展，人们对于机器传动系统的性能提出了更高的要求，因此，本文对于传动试验台的深入研究将具有重要的实际应用意义。
机械传动是利用机械方式传递动力和运动的传动。机械传动在机械工程中应用非常广泛,有多种形式，主要可分为两类：一是靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动，包括带传动和摩擦轮传动等。摩擦传动容易实现无级变速,大都能适应轴间距较大的传动场合,过载打滑还能起到缓冲和保护传动装置的作用，但这种传动一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。二是靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动，包括齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。啮合传动能够用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。由于机械传动在其结构和运动形式上的复杂性和多样性，使得学生在理解和掌握机械传动部分的内容时非常困难。机械传动件的性能是工程界十分重视的一个问题,它直接影响产品成本及能源消耗,每个设计师都希望自己设计的机器是一台高效率,噪声低,振动小,温升低的机械。但是,由于机器结构等因素的影响,实际机器很难达到理想的计算效率及其它设计参数,其原因是计算值是在理想状态下(包括轴承预紧润滑受力及加工精度)给出的。实际机
器效率受加工精度和装配精度及使用条件等因素影响将低于计算效率。这就需要测量实际机器的效率值和与其相关的参数,给传动装置的选择及改进设计提供数据。随着机械传动实验台的不断更新和改进，现在用于教学的实验台大多都是多功能实验台，即一个实验台上有多种机械传动的方式，这样可以减少实验台的数量，使学生对机械传动各种不同的传动方式有了解，也可以让学生了解传动之间的连接，为以后复杂的机械系统的设计打下基础。为了让学生对机械传动有更实质上的了解，许多针对机械传动的实验台被应用于教学当中。目前，国内先后有多所大学建立了各自的传动试验台。机械传动试验台是用来对传动装置进行综合性能测试的实验平台，利用它可以模拟出被试传动装置的工作环境，评估和验证其综合性能。本文就是设计一个机械传动综合实验台的传动系统。设计的重点是利用在传动系统的输入和输出两端加转矩转速传感器，利用该转速转矩传感器测量出机械传动系统的输入和输出的功率，转矩，转速以及效率等动力参数。设计的实验台要求机械传动性能综合测试实验台的方便性、实用性，同时也保证了实验教学功能和科研辅助功能。能快速组装多种组合机械传动,测试各种传动的速比、转矩、效率，可恒定加载、恒转速、恒转矩，同步适时或连续采样，能自由进行数据采集处理、工况控制与实验结果自动输出。
2总体设计方案拟定
2.1实验台设计要求
2.1.1实验台特点
本实验装置为模块化结构，由四大模块组成，分别为：
Ⅰ—动力源模块（电动机部分）；
Ⅱ—传动装置模块（减速器及其他传动部件组成传动系统）；
Ⅲ—加载模块（磁粉加载器、控制箱）；
Ⅳ—测试模块（转矩转速传感器，扭矩测试卡，转矩、转速、效率等测试软件）。本实验台基本组成见图2.1。
图2.1 试验台的基本组成
从图2.1可以看出，实验动力由驱动装置发出，经测量装置、被试装置传递
到加载装置。测量装置用来测量出动力传递过程中的一些基本机械参量，主要有转速、扭矩、功率、效率等。通常用作驱动装置的有发动机、电动机等;用作测量装置的为转速转矩传感器;用作加载装置的有齿轮箱、发电机、液压缸、磁粉制动器、电涡流测功机等。机械传动实验台从工作原理上可以分为开放功率流式实验台和封闭功率流式实验台。下面分别对它们的组成及特点作简要介绍。
1)开放功率流式
开放功率流式实验台组成原理如图2.2所示
图 2.2 开放功率流式原理
实验台的输入功率由原动机提供，经过被试装置传递至负载装置。负载装置采用纯粹的耗能部件，如磁粉制动器、电涡流测功机等，传递到负载装置的功率被负载装置完全消耗掉，同时给被试装置施加了载荷。由于整个实验台的功率流向未形成回路，故称其为开放功率流式。
开放式功率流式实验台的主要优点是:结构简单、制造安装方便、加载稳定可靠、能够方便地进行不同功率和各种形式的被试装置的测试实验，但是，由于功率流开放使得动力消耗大，造成能量的巨大浪费，实验费用较高，这类实验大多用于中小功率、非长期运转的实验。
2)封闭功率流式
封闭功率流式实验台的组成原理如图2.3。该种类型的实验台在结构上与开放功率流式相似，不同之处在于负载装置具有功率回收功能。从原动机发出的功率可以部分地反馈回原动机，既达到了加载的目的，又实现了节能。封闭功率流式实验台除了具有开放功率流式的优点外，还具有节能的优点，节能效果可达50%左右，因而它适用于较大功率的被试装置进行长期的运转实验。
图 2.3 封闭功率流式原理
实验台的负载装置是用来对被试装置进行加载的，是实验台重要的组成部分。加载方式的不同对于实验台的性能有着重要的影响。常见的机械传动实验台的加载方式主要有机械加载、液压加载、电力加载。在传动试验台发展的初期阶段，大多采用机械加载方式。常见的机械式加载装置主要有摇摆齿轮箱、轮系、弹性扭力杆等。机械式加载具
有较大的力矩放大能力，适用于大功率和大扭矩的场合。其缺点是结构复杂，加载装置中的受力零件易被磨损而引起功率的损失，易产生振动和噪声，且在加载器的设计与制造时对于零件的材料和热处理有较高的要求，制造成本高。随着生产的不断发展，机械加载方式已逐渐被其它的加载方式所取代。液压加载方式是指采用液压泵、旋转液压伺服器等作为负载装置。
液压加载可以实现较大的加载功率，利用液压加载控制系统可以在加载过程中改变载荷。液压加载的缺点就是加载过程中载荷是脉动性的，液压缸油路系统的泄漏也易造成加载不平稳，而且由于液体会被压缩，因而在小功率条件下的试验结果不准确。目前，试验台采用液压加载方式的单位有:西安重型机械研究所、广西汽车拖拉机研究所、山东科技大学等单位。电力加载的方式是指利用电涡流测功机、磁粉制动器、发电机等作为负载装置。电力加载具有运行平稳、易于控制、加载精度高等优点，特别是利用发电机作为加载装置，可以将机械能转化为电能并回馈给原动机，实现了能量的回收。目前电力加载的方式得到了广泛采用，国内采用电力加载方式的单位有:重庆大学、郑州机械研究所、吉林工业大学合肥业大学、西安理大学等单位。
另外，机械传动试验台的传动系的布置方案有垂直和平行两种。平行传动是指对于整个传动系来说，输入轴和输出轴是平行布置的。平行机械传动方案如图2.4所示。
图2.4 平行轴式机械传动
而垂直轴式机械传动指传动系统的输入轴和输出轴是垂直布置的图2.5和图2.6是
垂直机械传动方案的简图。
图2.5 垂直轴式机械传动
图2.6 垂直轴式机械传动
综合上面介绍的实验台的各个组成模块的优缺点，本次设计选用如图2.7的机械传动综合实验台方案。图上简要给出了实验台的结构示意图，其中传动部分可以根据需要选择不同的传动方式进行组合，共同组装成传动系统。图2.7中所示的带传动和链传动
只是示意图，设计时可根据需要进行选择别的传动方式。
图2.7 传动实验台的组成示意图
1-磁粉加载器2-传感器3-链传动(带传动) 4-输出减速器5-带传动6-输入传感器7-电动机8-计算机及测试软件9-加载器控制
一、初中物理有用功额外功总功机械效率的计算问题 1．如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程，已知物体下降的距离为3 m ，用时3 s ，工人的拉力为50 N ，工人质量为50kg （物体未浸入水中，且不计绳重及摩擦）设此时工人放绳的速度为v 1， 滑轮组的效率η1 ；如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为 η2，已知124 3ηη=∶∶（物体在水中仍匀速下降，动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦，g 取10 N/kg ） 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮，工人对地面的压力为F 2.则（ ） A ．v 1=1 m/s B ．η1=62.5%。 C ．F 2 =525 N D ．F 浮=120 N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A ．物体下降速度为 3m =1m/s 3s h v t = = 因为有4段绳子，所以工人放绳的速度为 441m/s 4m/s v v ==?=1物 故A 不符合题意； B ．已知物体下降的距离为3 m ，因为有4段绳子，所以绳子运动距离 443m 12m s h ==?= 放绳子的做的有用功 160N 3m 480J W Gh ==?=有用 放绳子的做的总功 50N 12m 600J W Fs ==?=总 滑轮组的效率 1480J 100%100%80%600J W W η=?=?=有用总 故B 不符合题意； CD ．物体未浸入水中时，不计绳重及摩擦，动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力，由(1 )F G G n = +动 可得，动滑轮重力
4450N 160N 40N G F G =-=?-=动 已知η1：η2=4：3，则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为 213380%60%44 ηη==?= 物体完全浸没水中后，滑轮组对物体的拉力做的功为有用功，不计绳重及摩擦，克服动滑轮重力做的功为额外功，则此时滑轮组的机械效率 260%40N W F h F W F h G h F η'= ==='++有用拉物拉物 总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ；物体的重力为160N ，根据公式可得 ==160N-60N=100N F G F -浮拉物 故D 不符合题意； 完全入水后，动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力，由力的平衡条件可得 4F F G =+绳拉物动 则人对绳子的拉力 11 60N 40N)25N 44 ()(F F G =+=+=绳拉物动 因为物体间力的作用是相互的，所以绳子对人的拉力也为25N ；人的重力为 50kg 10N/kg 500N G m g ==?=人人 对人进行受力分析可知，人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力，则人受到竖直向上的支持力 500N+25N=525N F G F =+=人绳支 因为物体间力的作用是相互的，则人对地面的压力为525N ，故C 符合题意。 故选C 。 2．如图所示，工人用250 N 的力将重400 N 的物体匀速提升2 m 。若不计绳重及摩擦，绳子自由端移动的距离是____m ，动滑轮的重力为____N ，该滑轮组的机械效率是______。
机械传动系统设计综合 实验指导书 目录 一、实验目的 (2) 二、实验内容 (2)
三、实验设备介绍 (2) 1. 实验设备的总体布局 (2) 2. 实验台各部分的安装连线 (3) 3. 实验台组成部件的主要技术参数 (5) 四、实验台的使用与操作 (5) 五、测试软件介绍 (7) 1.数据操作面板 (8) 2.电机控制操作面板 (8) 3.下拉菜单 (9) 六、实验注意事项 (14) 附录1：机械传动方案设计和性能测试综合实验任务卡 (15) 附录2：机械传动方案设计和性能测试综合实验方案书 (16) 附录3：机械传动方案设计和性能测试综合实验报告 (16) 附录4：实验系统各模块展示 (17) 附录5：转矩转速传感器介绍 (25) 一、实验目的 1.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； 2.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；
3.加深对常见机械传动装置传动性能的认识和理解； 4.培养学生根据机械传动实验任务，进行自主实验的能力。 二、实验内容 1.从附录1中选择3～4个实验任务，自主设计满足要求的机械传动系统，并参照 附录2写出实验方案书； 2.按照所设计传动系统的组成方案在综合实验台上搭接机械传动性能综合测试系 统，并进行主电机转速一定载荷变化的性能测试及绘制性能参数曲线（转速曲线、 转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等）； 3.根据测试结果分析传动系统设计方案。 三、实验设备介绍 1.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，如下图所示。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。学生可以根据不同的设计任务，设计相应的实验方案，选用不同机械传动装置，在此实验台上进行各种不同传动系统的搭建、安装调试和传动系统的各种性能测试，并分析系统传动性能，完成设计性实验、综合性实验或创新性实验。
数控铣床进给系统结构设计说明书 目录 前言................................................................... 1 ..... 1. ........................................................................................................................ 原始条件和设计要求 ..................................................................... 2 .. 2. ........................................................................................................................ 数控机床的加工原理 ..................................................................... 4 .. 3. ........................................................................................................................ 进给伺服系统概述 ....................................................................... 5 .. 4. ........................................................................................................................ 纵向进给系统的设计计算 ................................................................. 7 .. 4.1 丝杠螺母静态设计................................................. 7 .. 4.2 丝杠螺母动态设计................................................. 9 .. 4.3 变速机构设计 (11) 4.4 电动机的静态设计 (13) 5. ........................................................................................................................ 电动机的选取与减速结构的设计 .. (16) 5.1 电动机的选取 (16) 5.2 减速机构的选取设计 (16) 6. ........................................................................................................................... 进给系统的结构设计 .. (17) 7. ........................................................................................................................... 滚珠丝杠螺母副的设计 (17) 总结 (19) 致谢 (20) 参考文献 (21)
数控机床进给系统设计
第一章、数控机床进给系统概述 数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示： 图1-1数控机床进给系统伺服 由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。 1.1、伺服系统对伺服电机的要求 （1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。 （2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。 （3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。 （4）电机应能随频繁启动、制动和反转。 随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。 数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。 1.2、伺服系统的分类 数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反
馈环节等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。检测元件与反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
机械设计制造及自动化专业实验 机械传动系统方案设计和性能测试 实验指导书 2012-10-10 机械工程学院 实践技能及培训中心
目录 一、实验目的 (1) 二、实验设备介绍 (1) 三、实验任务 (3) 四、实验台的使用与操作 (3) 1．实验台各部分的安装连线 (4) 2．实验前的准备及实验操作 (4) 五、实验步骤 (5) 六、测试软件介绍 (6) 1．界面总览 (6) ２．数据操作面板 (6) ３．电机控制操作面板 (6) ４．下拉菜单 (7) 附录1机械传动方案设计和性能测试综合实验报告错误！未定义书签。 附录2实验系统各模块展示 (17) 附录3转矩转速传感器介绍 (18) 附录4实验注意事项 (26)
一、实验目的 1. 掌握机械传动合理布置的基本要求，机械传动方案设计的一般方法，并利用机械 传动综合实验台对机械传动系统组成方案的性能进行测试，分析组成方案的特点； 2. 通过实验掌握机械传动性能综合测试的工作原理和方法，掌握计算机辅助实验的 新方法。 3. 测试常用机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运 动与动力过程中的参数曲线(速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等)，加深对常见机械传动性能的认识和理解； 二、实验设备介绍 1 实验台系统组成 “机械传动性能综合测试实验台”由机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机几个模块组成，另外还有实验软件支持。系统性能参数的测量通过测试软件控制，安装在工控机主板上的两块转矩转速测试卡和转矩转速传感器联接，如图1和图2所示。 图1 机械传动测试系统组成示意图 变频电机 ZJ 扭矩传感器 被试传 动机构 ZJ 扭矩传感器 负载 工控机 转速调节 负载调节 扭矩测量卡 扭矩测量卡 D/A 转换卡
立体车库传动装置设计 目录 摘要 第一章绪论 1.1课题背景和意义 1.2立体车库发展概况 1.3设计任务与要求 1.3.1 设计目标 1.3.2 设计内容 第二章立体车库的分类及原理 2.1立体车库的分类 2.2垂直升降式立体车库的工作原理 2.3垂直升降式立体车库的主要组成部分 第三章垂直升降式立体车库升降传动装置设计 3.1 升降电机功率的计算及选择 3.2 升降传动轴的计算 3.3 联轴器的选择 3.4 轴承的选择 3.5 钢丝绳的选用 3.6 滑轮的选用 3.7 卷筒的设计 3.8 升降轴的强度校核
第四章结论 4.1．结论 摘要 立体车库是专门实现各种车辆的自动停放及科学寄存的仓储设施。随着城市汽车保有量的不断增加，停车难问题己经成为大中型城市的一个普遍现象。机械式立体车库可充分利用上地资源，发挥空间优势，最大限度地停放车辆，成为解决城市静态交通问题的重要途径。本课题以较为简单的垂直升降式立体车库为研究对象。简易垂直升降式立体车库就其组成部分而言，可分为三大部分：车库结构部分、传动机构部分和控制系统部分。简易升降式车库的驱动系统通常采用电机驱动，这取决于传动的特点及其优点，本文就是对简易升降立体车库的传动装置设计计算，以及其他元件的设计选择，使得立体车库结构更加合理、安全，提高驱动的效率以及无障碍停车车库的经济性。 第一章绪论 1.1课题背景和意义 随着我国城市经济和汽车工业的迅速发展，拥有私家车的家庭越来越多，而与此相对应的是城市停车状况的尴尬。数据显示，最近几年我国城市机动车辆平均增长速度在15%-20%，而同时期城市停车基础设施的平均增长速度只有2%-3%，特别是大城市的机动车拥有量的增长速度远远超过停车基础设施的增长速度，因此，我们必须重视城市停车难的问题，并积极探求解决的措施。措施主要包括增建停车场，建设地下及立体停车场、利用其它空间满足停车需求。 1.2立体车库发展概况 早在50多年前，立体停车就在国外有所发展，先后出现了针对家庭使用的
机械综合设计与创新实验 （实验项目三） 机械传动系统性能综合测试与分析 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 时间：
实验三 机械传动系统性能综合测试与分析 一、实验目的 1、 了解、掌握综合机械系统的基本特性及实验测试原理与方法。 2、 掌握ZJS50系列综合设计型机械装置在现代实验测试研究中的应用。 3、 根据给定的实验项目内容、设备，提高学生的工程实践能力、科学实验能力、创新 能力、动手能力及团队合作能力。 4、 根据实验项目要求，通过实验测试与分析、定量评价，比较机械传动方案的优劣。 二、实验原理 机械传动效率是评价机械传动装置综合性能的重要指标。我们指导，机械传动系统输入功率等于输出功率与内部损耗功率之和，即 P i =P 0+P f 式中：P i 为输入功率，P 0为输出功率，P f 为损失功率。则机械效率η为 η= P 0/P i 根据力学知识，若机械传动的力矩为M ，转速为n ，则对应功率有如下关系 P = Mn 9550 式中：n 为传动机械的转速。 故传动效率也可以表示为 η = M 0n 0M i n i 因此，我们只需要利用仪器测出被测传动的输入输出转矩和转速即可计算出传动效率。 机械传动性能综合测试实验台的工作原理如下图所示。通过对转矩和转速的测量，利用转矩、转速与功率的数学关系间接导出功率数值，并通过对电机和负载的相应控制观察分析转速、转矩、功率的相应变化趋势，同时通过对减速器的输入功率和输出功率的测量分析，得出减速器的效率及其随不同情况的变化所呈现的变化趋势。 实验台工作原理图 被测传动 转矩转速 传感器 电机 转矩转速传感器 制动器 工控机
题型之三 有关机械效率的综合题 功与能内容包罗万象，计算公式繁多.形式往往把滑轮、功与功率、机械效率综合起来，要求我们把握知识间的内在联系，正确应用相应公式进行计算. （2014·聊城）一辆重2×10４ N 的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶，司机找来一小型拖拉机绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3 750 N 的水平拉力，将汽车以0.2 m/s 的速度水 平匀速拉出泥泞路段，用时10 s.若每一个车轮与地面接触面积为0.05 m ２. （1）求汽车对路面的压强； （2）求拉力F 做的功和功率； （3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力. 点拨：（1）卡车对地面的压力等于其自身重力，利用压强公式S F p = 可求得汽车对路面的压强；（2）利用速度公式变形s=vt 求出汽车前进的距离，根据动滑轮特点求出绳子移动的距离，再利用功的计算公式W=Fs 和t W P =求出拉力做的功和功率；（3）根据机械效率求得有用功，再利用W=Fs 变形求得牵引力，汽车匀速前进，牵引力等于车所受的阻力. 1.（2014·孝感）如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F 作用下，将重为105 N 的物 体匀速提起，在5 s 时间内绳子自由端移动的距离为s=3 m.图乙是滑轮组工作时的拉力 F 与绳自由端移动 距离s 的关系图. （1）计算物体上升的速度.
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是_________，并列式计算出该物理量. （3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率. 2.（2014·哈尔滨）如图所示，小机车通过滑轮组提升重物，机车的最大输出功率为10 kW 重物重3 500 N，动滑轮重500 N.机车所受摩擦阻力不计，绳重及滑轮转动时摩擦忽略不计. （1）滑轮组的机械效率是多少？ （2）若要求重物以1 m/s匀速提升，则机车能提升重物的最大重量为多少？ 3.（2014·昆明）用如图所示的滑轮，使一个铁块以0.2 m/s的速度匀速上升了1 m，已 知铁块的体积为10－３ m３,求：
实验9 机械传动性能参数测试分析 9.1实验目的 传动系统是机器的重要组成部分，其性能的好坏直接影响到机器的性能。机械传动系统的性能主要由传动功率、转矩、转速、传动效率、振动噪声和寿命等性能参数来描述。本实验的主要目的如下： 1. 掌握转速、转矩、传动功率和传动效率等机械传动性能参数测试的基本原理和方法。 2.了解机械传动性能参数测试实验台的基本构造及其工作原理，提高学生综合设计实验的能力。 3.通过测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的参数曲线（速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等），加深对常见机械传动性能的认识和理解。 4.通过机械传动系统的拼装，培养学生的工程实践能力、动手能力及团队工作能力。 9.2实验测试对象 可为各种传动装置，包括直齿圆柱齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮减速器、同步带传动、V 带传动、链传动等。 9.3测试原理 机械传动中，输入功率应等于输出功率与机械内部损耗功率之和。即： f o i P P P += （9－1） 式中：i P ——输入功率；o P ——输出功率；f P ——机械内部所消耗功率。则机械效率η为： i o P P = η （9－2） 由力学知识可知，对于机械传动若设其传动力矩为M ，角速度为ω，则对应的功率为： M n M n M P 30 602ππω＝= = （9－3） 式中：n ——传动机械的转速（r/min ） 所以，传动效率η可表述为： i i o o n M n M = η （9－4）
式中： M i ， M o ——分别为传动机械输入、输出转矩 n i ，n o ——分别为传动机械输入、输出转速 因此，若能利用仪器测出被测试对象的输入转矩和转速，以及其输出转矩和转速，就可以通过式（9－4）计算出其传动效率。 9.4实验台的组成及主要实验测试仪器设备 9.4.1实验台的类型 根据测试对象的功率的大小，机械传动性能参数测试实验台可采用开放功率流式与封闭功率流式两种构造形式。 开放功率流式实验台借助一个加载装置(机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器)来消耗测试对象所传递的能量。开放功率流式的优点是与实际工作情况一致，实验装置简单，安装方便；缺点是能量消耗大，对于需作较长时间试验的场合(如疲劳试验)，耗费能量尤其严重。一般测试对象的功率较小时多采用此种形式。 封闭功率流式实验台采用输出功率反馈给输入从而形成功率流封闭。封闭功率流式的优点是电源只供给传动中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大地减小功耗；缺点是实验台的控制复杂，价格较高。一般测试对象的功率较大时或需作较长时间试验时(如疲劳试验)多采用此种形式。 9.4.2实验台的组成 本实验台采用开放功率流式实验台，其基本构造简图如图9-1所示，其实物构成如图9-2所示。 图中：1——变频电动机 2、5、7、10——联轴器 图9-1 实验台的基本构造简图
机械传动性能综合实验报告 姓名： 学号： 班级： 任课老师：
(特别提示：本报告第一、二、三部分来自试验指导书，稍有更改。) 一、实验目的 1.了解机械传动系统效率测试的工程试验手段和常用的机械效率测试设备， 掌握典型机械传动系统的效率范围，分析传动系统效率损失的原因； 2.通过对典型机械传动系统及其组合的性能测试，加深对机械传动系统性能 的认识以及对机械传动合理布置的基本原则的理解； 3.通过对实验方案的设计、组装和性能测试等训练环节，掌握计算机辅助实 验测试方法, 培养学生创新设计与实践能力。 二、实验原理及设备 1、实验原理： 机械传动性能综合测试实验台的工作原理如图1所示。通过对转矩和转速的测量，利用转矩、转速与功率的数学关系间接导出功率数值，并通过对电机和负载的相应控制观察分析转速、转矩、功率的相应变化趋势，同时通过对减速器的输入功率和输出功率的测量分析，得出减速器的效率及其随不同情况的变化所呈现的变化趋势。 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，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，学生可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。机械传动性能综合测试实验台各硬件组成部件的结构布局如图2所示。 图2(a) 实验台外观图
1-变频调速电机 2-联轴器 3-转矩转速传感器 4-试件 5-加载与制动装置 6-工控机 7-电器控制柜 8-台座实验设备包括机械传动综合效率实验台（包括台座、变频调速器、机柜、电控箱）、蜗轮蜗杆减速器、齿轮减速器、三相异步电动机、同步带传动装置、滚子链传动装置、V带传动装置、磁粉制动器、ZJ转矩转速传感器、计算机及打印机、其他零配件。典型实验装置包括齿轮减速传动装置、蜗轮蜗杆减速传动装置、V带+齿轮减速传动装置、齿轮减速+滚子链传动装置、同步带减速传动装置、V带减速传动装置、V带+同步带减速传动装置。实验装置由动力部分、测试部分、加载部分和被测部分等组成。各部分的性能参数如下： 1、动力部分 1)YP-50-0.55三相感应变频电机：额定功率0.55KW；同步转速 1500r/min；输入电压380V。 2)LS600-4001变频器：输入规格 AC 3PH 380-460V 50/60HZ；输出规格 AC 0－240V 1.7KVA 4.5A；变频范围 2～200 HZ。 2、测试部分 1)ZJ10型转矩转速传感器：额定转矩 10N.m；转速范围 0～6000r/min； 2)ZJ50型转矩转速传感器：额定转矩 50N.m；转速范围 0～5000r/min； 3)TC-1转矩转速测试卡：扭矩测试精度±0.2%FS；转速测量精度± 0.1%； 4)PC-400数据采集控制卡。 3、被测部分 1)三角带传动： 带轮基准直径 D1=70mm D2=115mm O型带L内=900mm； 带轮基准直径 D1=76mm D2=145mm O型带L内=900mm； 带轮基准直径 D1=70mm D2=88mm O型带L内=630mm。 2)链传动：链轮 Z1=17 Z2=25 滚子链 08A－1×71 滚子链 08A－1×53 滚子链 08A－1×66。
机械基础实验报告 (机械类) 中南大学机械基础实验教学中心 2011年8月 目录 训练一机构运动简图测绘 (1) 实验二动平衡实验 (3) 实验三速度波动调节实验 (4) 实验四机构创意组合实验 (5) 实验五平面机构创新设计及运动测试分析实验 (6) 实验六螺栓联接静动态实验 (7) 实验七螺旋传动效率实验 (8) 实验八带传动实验 (9) 实验九液体动压轴承实验 (10) 实验十机械传动性能综合测试实验 (12) 实验十一滚动轴承综合性能测试分析实验 (13) 实验十二机械传动设计及多轴搭接实验 (14) 实验十三减速器拆装实验 (15)
训练一机构运动简图测绘 专业班级第组姓名成绩 1.一个正确的“机构运动简图”应能说明哪些内容绘制机构运动简图的基本步骤是什么 2.机构自由度与原动件的数目各为多少当机构自由度=原动件的数目,机构的
运动是否确定 五.收获与建议
实验二动平衡实验 专业班级第组姓名成绩 一、实验目的: 二?设备名称: 三?实验数据 实验转速: 四.思考题: 转子动平衡为什么要在左右两个平面上进行平衡
实验三速度波动调节实验 专业班级第组姓名成绩一?实验目的: 二?设备名称: 三?实验数据 1?当转速不变时,采用不同的飞轮,数据记录: 结论:当转速不变时,飞轮转动惯量越大,则机构的速度波动越二?当飞轮不变时,转速变化,数据记录: 结论:当飞轮不变时,转速越大,则机构的速度波动越
实验四机构创意组合实验 专业班级第组姓名成绩 一、机构运动简图(要求符号规范标注参数) 二、机构的设计方案图(复印件) 三、机构有____________个活动构件?有______个低副,其中转动副 _______个, 移动副__________个,有____________复合铰链,在_________处?有________处? 有__________个虚约束,在__________处? 四、机构自由度数目为 F=3n-2PL-PH=3X-2X-0= 五、机构有_________个原动件 在___________处用__________驱动,在__________处用___________驱动? 六、针对原设计要求,按照实验结果简述机构的有关杆件是否运动到 位?曲柄是否存在?是否实现急回特性?最小传动角数值?是否有“卡住” 现象?(原无要求的项目可以不作涉及) 七、指出在机构中自己有所创新之处? 八、指出机构的设计存在的不足之处,简述进一步改进的设想?
机械创新设计 指导书 机械设计教研究室 班级： 姓名： 学号：
实验一基于机构组成原理的拼接设计 一、实验目的 1、加深学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性； 2、培养学生的工程实践动手能力； 3、培养学生创新意识及综合设计的能力。 二、设备和工具 1、创新组合模型一套： 1）五种平面低副Ⅱ级组，四种平面低副Ⅱ级组，各杆长可在80-340mm内无级调整，其他各种常见的杆组可根据需要自由装配； 2）两种单构件高副杆组 3）八种轮廓的凸轮构件，其从动件可实现八种运动规律： ⅰ）等加速等减速运动规律上升200mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，近休止角30°，回程运动角120°，凸轮标号为1； ⅱ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，回程运动角150°，凸轮标号为2； ⅲ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角150°，近休止角30°，凸轮标号为3； ⅳ）等加速等减速运动规律上升20mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角180°，凸轮标号为4； ⅴ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，近休止角30°，回程运动角120°，凸轮标号为5； ⅵ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，远休止角30°，回程运动角150°，凸轮标号为6； ⅶ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角150°，近休止角30°，凸轮标号为7； ⅷ）等加速等减速运动规律上升35mm，余弦规律回程，推程运动角180°，回程运动角180°，凸轮标号为8； 4）模数相等齿数不同的7种直齿圆柱齿轮，其齿数分别为17，25，34，43，51，59，68，可提供21种传动比：与齿轮模数相等的齿条一个。 5）旋转式电机一台，其转速为10r/min。 6）直线式电机一台，其速度为10m/s。 2、平口起子和活动扳手各一把。 三、实验前的准备工作 1、要求预习实验，掌握实验原理，初步了解机构创新模型； 2、选择设计题目，初步拟定机构系统运动方案。
实验五机械传动系统组合实验 实验项目性质：综合性 实验计划学时：1 一、实验目的 1. 了解带传动、链传动、齿轮传动的构成及其应用特点，认识其组成元件； 2．了解不同类型及其在工程实际中的应用； 3．了解几种常见传动设计、组成、制作、安装与校准方法； 4．能将几种传动形式组合，并完成安装调试工作； 5．掌握齿轮传动系统中的多轴、混轴传动系统设计、安装及校准方法。 二、实验设备 主要应用的设备为JCY—C创意组合机械系统综合实验系统，关于实验系统做如下说明：1．系统的主要组成 存储面板 传动系统 控制板 工作面 存储单元 图5-1 JCY—C创意组合机械系统综合实验系统 JCY-C机械驱动系统如图1所示，此系统包括一个活动的工作站，用于装配机械系统的的标准工作台板，存储面板，储存组件的存储单元。工作台板包含四块金属板，每一个工作台板都设计有用于装配组件的狭槽和孔，工作站还包括一个电动机控制单元。 2．存储面板组件： 轴面板1、轴面板2、带面板、链面板；齿轮面板1、齿轮面板2、不合格件面板、机构
面板；这些面板装配在工作台的头顶上方架子上。 3．组件存储单元（抽屉） 抽屉存储单元中含有以下类别的物品：测量仪器、垫片和按键；带、链；装配器具、紧固标准件。 系统主要安装部件及测量与校正零件：常转速电机、齿轮电机、电机支座、带式制动器、转速计；支撑座制动器、数字转速表及常用工具 图5-2存储零件面板 图5-3常用安装部件及工具
三、实验方法 1．单一传动系统类实验题目： 2．传动系统综合运用类实验题目： 3．实验要求： 同学在规定的学时，从实验题目中选择至少2项以上，同学自主完成设计并塔接；根据实验项目的要求，制定实验初步方案，在实验台所提供的硬件系统中，选择零配件，并完成
数控机床的进给传动系统概述 数控机床进给系统的机械传动结构，包括引导和支承执行部件的导轨、丝杠螺母副、齿轮齿条副、蜗杆蜗轮副、齿轮副、同步齿形带副及其支承部件等。数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终坐标位置精度和轮廓精度都与其传动结构的几何精度、传动精度、灵敏度和稳定性密切相关。 滚珠丝杠螺毋副 数控机床的进给运动链中，将旋转运动转换为直线运动的方法很多，主要采用滚珠丝枉螺母副。有些大型数控机床和精密机床进给机构中，也采用静压丝扛螺母副和静压蜗杆蜗条副。 (1)摄珠丝杠螺母副的工作原理和特点 滚珠丝杠螺母副由弧形滚道面的丝杠、滚珠、滚珠循环返回器(回珠器)，以及圆弧形滚道面的螺母组成。其结构原理示意图如图7—2所示。在丝杠3和螺母1 上都有半圆弧形的螺旋榴，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道M将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠旋转时，滚珠在谈道内既自转又沿滚道循环转动。因而迫使螺母(或丝杠)轴向移动。 由于滚珠丝杠螺母副是以滚动摩擦代替滑动摩擦，所以具有下列特点： ①摩擦损失小，传动效率高，效率可以达到o．92一o．96，相当于滑动丝扛的 1／43 ②动作灵敏，低速运动平稳性好，随动精度和定位精度高；滚珠丝杠螺母副的摩擦阻力小，动静摩擦力差小，不易产生爬行现象； ③磨损小，精度保持性好，使用寿命长； ④不自锁，可以进行进向传动； ⑥进行适当的预紧后，可以消除轴向间隙，提高袖向运动精度和刚度。 ⑥工艺复杂、制造成本高．另外，由于不能自钡，垂直和倾斜安装的时候须考虑制动装置；运动速度受到一定的限制，传动速度过高时，容易出现滚珠在其回路滚道内卡珠现象。 (2)滚珠丝杠螺母副的循环方式
四．计算题 1、（2013四川自贡）如图所示（滑轮组的绕绳未画出），人以600N 的力向下拉动绕在滑轮组的绳子一端10秒，使绳端向下移动了1.5m ，重物匀速上升了0.5m ，已知滑轮组的机械效率为70%（g=10N/kg ）． （1）按题意画出滑轮组的绕绳． （2）人所做功的功率多大？ （3）被吊起的重物质量多大？ 解：（1）根据n=3，即动滑轮上绳子段数是3股； 则绳子的固定端应从动滑轮上开始缠绕，如图： （2）∵W 总=FS=600N×1.5m=900J ； ∴P=W/t=900J/10s=90W ． （3）∵S=nh ；∴n=S/h=15m/05m=3； 由η=G/nF 得：G=ηnF=70%×3×600N=1260N ； ∴m=G/g=1260N/10Nkg=126kg ． 2．（2013乐山）某建筑工地用升降机提升大理石的示意图如图所示。升降机货箱的重力是400N ， g 取10N/kg 。不计滑轮和钢丝绳的重力，不计摩擦。试求： （1）已知大理石的密度是2.8×103kg/m 3，每块大理石的体积是1.0×10-2m 3 ,则每块大理石的重力是多少？ （2）如果每根钢丝绳上能承受的最大拉力是2000N ，则该升降机一次最多能匀速提升多少块大理 石？ （3）某次提升中，升降机在1min 内将货物匀速提升了15m ，钢丝绳的拉力是2000N 。则钢丝绳的 拉力的功率是多少？ (1) 每块大理石重： N Kg N m m Kg Vg mg G 280/10100.1/108.23233=????===-ρ （2分） (2) 升降机一次能提起的大理石块数： 块每块大理石重量能提起的大理石总重量2028040020003=-?== N N N n (3) 钢丝绳端移动的距离：m m h s 451533=?== （1分） 把货物提升15 m 做的功：J m N Fs W 4 109452000?=?== （1分） 升降机的功率：w s J J t W P 150060109min 110944=?=?== （1分） 3．（2013扬州）（6分）工人用如图所示的装置将重物提高5m ，已知物重为800N ，人对绳的拉力 为500N 。 求此过程中： （1）做的做功。 （2）做的有用功。 （3）滑轮组的机械效率。
摘要 实验设备对于加深学生对理论知识的理解，锻炼学生的实践、创新能力具有十分重要的意义，在教学体系中占有举足轻重的地位。目前，我国大部分高校的实验设备存在陈旧、落后的问题，而实验设备开发与实验教学应用严重脱节，导致实验设备无法满足教学发展的要求。因此，迫切地需要通过新型实验设备的自主设计研制，来改进实验设备现状、提高实验教学水平。 关键词：机械传动，运动学，动力学，实验台，仿真，测试
ABSTRACT The experimental facilities have the very important function for the understanding of the academic knowledge, exercises student's practice, ability of creation. At present, problems of obsolete and backward facilities exist in majority of the universities.Because of the disjoint between the development of the experimental facilities and the experimental teaching application, the experimental facilities can not suit for the development of teaching. Therefore, it is urgent to develop the new experimental facilities, to improve the test installation present situation, the enhancement experiment teaching level. Keyword: Mechanical Transmission , Kinematics, Dynamics, Laboratory Bench, Simulation, Test
1、如图19所示，滑轮组的机械效率为50％，当重为G 的物体没有放入水中时 （如图甲），在绳端用60N 的力F 1可使物体匀速上升；当物体浸没在水中时 （如图乙），在绳端用50N 的力F 2可使物体匀速上升。 （g 取10N ／kg ，忽略绳重和摩擦） 求：（1）在图乙所示时，物体受到的浮力。 （2）物体的密度。 2、如图23所示，用滑轮组将重为G =1360N 的金属打捞出水面，不计绳重、 摩擦和水对金属块的阻力，作用在绳自由端拉力的功率始终保持1700W ， 金属块浸没在水中时匀速提起的速度为v 1=1m/s ，金属块的密度 为8×103kg/m 3，取g=10N/kg. 求：（1）金属块未露出水面以前的机械效率η。 （2）金属块被提出水面后匀速提起的速度v 2（保留到两位小数） 3、人们利用如图20所示的滑轮组将浸没在河底的实心物体A 打捞上来，物体A 的密度、 为9.0×103Kg/m 3，体积为100dm 3。在5000N 的拉力F 作用下，物体A 在2s 内匀速 竖直上升2m （物体未露出水面），不计水的阻力，g=10N/Kg 。求： （1） 物体A 受到的浮力。 （2） 拉力F 做功的功率。 （3） 滑轮组的机械效率。 4、如图34所示，小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体，已知物体重1.2×103N,密度为1.6×103 kg/m 3,测得物体在出水前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1:2.若不计摩擦、绳重及水的阻力, g 取kg N /10.问: （1）物体出水前,滑轮组的机械效率是多少? （2）物体出水面后上升的速度是1m/s,牵引车拉力的功率为多大? 5、如图15所示，用滑轮组提升水中的物体A ，若物体的质量为140kg ，体积为60dm 3，滑轮组的机械效率为80%，取g=10N/kg ，不计绳重及轮与轴的摩擦，求 （1）物体A 在水中被匀速提升时，拉力F 是多大？ （2）如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体A 相连，而连接滑轮组的绳子 所能承受的最大拉力为350N ，当物体露出水的体积多大时绳子会断？ 6、如图30所示，盛满水的薄壁容器放在水平桌面上，容器重3.5N ， 容器底面积为40cm 2，高为20cm ，将一个重为1N ，密度为2×103kg/m 3的 小球放入容器中，当小球在水中静止时，求： （1）小球受到的浮力；（2）容器对桌面的压强. （g 取10N/kg ） 7、如图37所示装置的机械效率为90%，物体A 在拉力F 的作用下，以1.5m/s 的速度在水平面上匀速移动，已知物体A 重200N ，A 运动时受到的阻力是72N ，求拉力F 的功率。不计绳重和轮重。 8、质量为4t 的旅行车陷入沼泽地，并且发动机出现了故障。如图17所示，在小汽车的牵引下，用滑轮组把旅游车拉出沼泽地。旅游车的运动可看成速度ｖ＝0.5m/s 的匀速直线运动，所受阻力ｆ＝2×104N ，移动的距离ｓ＝4m 。在最省力的情况下，小汽车提供的拉力F ＝0.5×104N 。（滑轮、绳所受重力不计） （1）在图中画出最省力的绕绳方法。（2）滑轮组对旅游车所做的有用功。（３）小汽车匀速运动的速度。（４）滑轮组的机械效率。 9、如图20所示，工人利用滑轮组提升矿井中重420N 的物体A ，用F ＝250N 的水平力匀速拉动绳子，在10s 内将重物提升5m 。求滑轮组的机械效率。 若用此滑轮组以相同的速度匀速提升重720N 的物体B ，则此时工人 做功的功率多大？（不计绳重和摩擦） 10、如图14所示：在空气中提起质量是240kg 的石块时，作用于绳端的拉力为 720N 。将石块没入水中，匀速拉起时，作用于绳端的拉力为520N ，不计 绳重及摩擦。求：（1）动滑轮重；（2）石块的密度。（g 取10N/Kg ） 11、工人师傅用图26所示的滑轮组提升建筑材料.设绳重和摩擦都不计. （1）若用100N 的拉力能匀速提起300N 的物体， 求滑轮组的机械效率是多大？ （2）若仍使用此滑轮组在4s 内将600N 的物体匀速提升2m ， 求拉力所做的总功和拉力的功率各多大？