机械设计实验报告带传动

实验一带传动性能分析实验

一、实验目的

1、了解带传动试验台的结构和工作原理。

2、掌握转矩、转速、转速差的测量方法，熟悉其操作步骤。

3、观察带传动的弹性滑动及打滑现象。

4、了解改变预紧力对带传动能力的影响。

二、实验内容与要求

1、测试带传动转速山、八和扭矩T1、T2o

2、计算输入功率H、输出功率P2、滑动率€、效率η0

3、绘制滑动率曲线£一P2和效率曲线n—P2。

三、带传动实验台的结构及工作原理

传动实验台是由机械部分、负载和测量系统三部分组成。如图IT所示。

1直流电机2主动带轮3、7力传感器4轨道5祛码6灯泡 8从动轮9直流发电机10皮带

图1-1带传动实验台结构图

］、机械部分

带传动实验台是一个装有平带的传动装置。主电机1是直流电动机，装在滑座上，可沿滑座滑 动，电机轴上装有主动轮2,通过平带10带动从动轮8,从动轮装在直流发电机9的轴上，在直流 发电机的输出电路上，并接了八个灯泡，每个40瓦，作为发电机的负载。祛码通过尼龙绳、定滑 轮拉紧滑座，从而使带张紧，并保证一定的预拉力。随着负载增大，带的受力增大，两边拉力差也 增大，带的弹性滑动逐步增加。当带的有效拉力达到最大有效圆周力时，带开始打滑，当负载继续 增加时则完全打滑。

2、测量系统

测量系统由转速测定装置和扭矩测量装置两部分组成。

（1）转速测定装置

用硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压实现无级调速，转动操纵面板上“调速”旋钮, 即可实现无级调速，电动机无级调速范围为0〜1500r∕min;两电机转速由光电测速装置测出，将转 速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的形糟中，由此可获得转速信号，经电路 处理即可得到主、从动轮上的转速H、成。

（2）扭矩测量装置

电动机输出转矩7；（主动轮转矩）、和发电机输入转矩4（从动轮转矩）采用平衡电机外壳（定 子）的方法来测定。电动机和发电机的外壳支承在支座的滚动轴承中，并可绕转子的轴线摆动。当 电动机通过带传动带动发电机转动后，由于受转子转矩的反作用，电动机定子将向转子旋转的相反 方向倾倒，发电机的定子将向转子旋转的相同方向倾倒，翻转力的大小可通过力传感器测得，经过 计算电路计算可得到作用于电机和发电机定子的转矩，其大小与主、从动轮上的转矩Z、,相等。

只要测得不同负载下主动轮的转速为和从动轮的转速%以及主动轮的扭矩工和从动轮的扭矩 T2,就可计算出不同的负载下的弹性滑动系数£以及效率以2为横坐标，分别以不同负载下的 £和〃为纵坐标，就可以画出带传动的弹性滑动曲线和效率曲线。

3、加载装置

在发电机激磁线圈上并联电阻，每按一下“加载”键，即并联上一个电阻，使发电机负载逐步 增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大。由于发电机与电动机产生相反的电磁转矩，故此发电 机的电磁力矩对电动机而言即为负载转矩。因此每并联一个电阻，发电机的负载转矩就增大，从而 实现了负载的改变。

4、电器箱：实验台所有的控制、测试均由电器控制箱（其原理参见图1-2）,旋转面板上的调 速旋纽，可改变主动轮的转速，并由面板上的显示装置上直接显示。直流电动机和直流发电机的转 矩也分别由设在面板上的显示装置显示。

电动机力传 发电机力传

电动机转速 发电机转速 电动机力矩 发电机力矩

图1-2电器箱电路原理图

四、实验原理

传动带装在主动轮和从动轮上，直流电动机和发电机均由一对滚动轴承支撑，其定子（外壳） 可以绕转子轴线摆动。通过转速测定装置和专据测定装置，可以得到主动轮和从动轮的转速々、％ 及主动轮和从动轮的转矩7；和■。

带传动的滑动系数： £ _-X100% （i为传动比）

nA

由于实验台的带轮直径〃=2=12Onim, i=l,所以 ε = -一%∙χlOO%

%

m Xlo0%

带传动的传动效率： Pl

（4、巴分别为主动轮的输入功率和从动轮的输出功率）

随着负载的改变，勺、％和工、心值也将随之改变。这样，可以获得不同负载下的£和〃值， 由此可以得出带传动的滑动率曲线和效率曲线。改变带的预紧力与，又可以得到在不同预紧拉力 下的一组测试数据。

显然，实验条件相同且预紧力外一定时，滑动率的大小取决于负载的大小，再与K之间的差 值越大，则产生弹性滑动的范围也随之增大。当带在整个接触弧上都产生滑动时，就会沿带轮表面 出现打滑现象，这时，带传动已不能正常工作。所以打滑现象是应该避免的。滑动曲线上临界点（A 和B）所对应的有效拉力即不产生打滑现象时带所能传递的最大有效拉力。通常，我们以临界点为 界，将降曲线分为两个区，即弹性滑动区和打滑区（见图1-3所示） 图1-4带传动效率曲线

实验证明，不同的预紧力具有不同的滑动曲线。其临界点对应的有效拉力也有所不同。从图 1-3和图1-4可以看出，预紧力增大，其滑动曲线上的临界点所对应的功率鸟也随之增加，因此带 传递负载的能力有所提高，但预紧力过大势必对带的疲劳寿命产生不利的影响。

五、带传动实验台主要技术参数

将其逆时针旋转到底，即置于电动机转速为零的位置。

2、将传动带套到主动带轮和从动带轮上，并在预紧装置的祛码盘上加2Kg重量的祛码。

3、打开电源开关，顺时针方向缓慢旋转调速旋钮，使电动机转速由低到高直到电动机的转速 显示为勺≈900转/分为止（同时显示出〃2），此时，转矩显示器也同时显示出电机的转矩工和发电 机的转矩与。

4、待稳定后,记录皮带传动的实测结果，同时将这一结果记录到实验指导书的数据记录表中。

5、点击“加载”按钮，使发电机增加一定的负载，待稳定后，记录测试结果々、勺和刀、4到 数据记录表中。重复本步骤,直到£≥ 16〜20%为止,结束本实验。

6、增加皮带预紧力到3Kg （增加祛码重量），再重复以上实验。经比较实验结果，可发现带传 动功率提高，滑动率系数降低。

7、实验结束后，首先将负载卸去，然后将调速旋钮逆时针方向旋转到底，关掉电源开关，然 后切断电源，取下带的预紧祛码。

8、整理实验数据，写出实验报告。

七、实验数据记录及计算结果

FQ=2 kg

序号

(rpm) n2

(rpm) ε

(%) T∖

(N ∙ m) 心

(N ∙ m) (W) Λ (W) 〃（%） P负

(W)

1 701 700 0.0014 1.17 0.05 820.17 35 0.04 0

2 700 699 0.0014 1.4 0.52 980 363.48 0.37 10

3 700 663 0.0529 2 0.99 1400 65637 0.47 20

4 700 572 0.1829 2.4 1.28 1680 732.16 0.44 30

5 700 523 0.2529 2.48 1.64 1736 857.72 0.49 40

6 700 474 0.3229 2.6 1.87 1820 886.38 0.49 50

7 700 425 0.3929 2.87 2.01 2009 854.25 0.43 60

8 700 414 0.4086 2.9 2.22 2030 919.08 0.45 70 直流电机功率为

初拉力最大值为

六、实验步骤

1、接通电源前, 355W

3Kg 调速范围 皮带轮直径 50"1500rpm

Dλ= D1= ∖ 20mm

先将实验台的电源开关置于“关”的位置，检查控制面板上的调速旋钮，应 ξ)=3 kg

序号 % (rpm) n2

(rpm) ε

(%) T1

(N ∙ m) T2

(N ∙ m) P、

(W) P2

(W) η (%) ⅞ (W)

1 701 701 0 1.34 0.035 939.34 24.535 0.03 0

2 701 700 0.00143 1.75 0.7 1226.8 490 0.4 10

3 700 699 0.00143 2.18 1.2 1526 838.8 0.55 20

4 701 697 0.00571 2.75 1.64 1927.8 1143.1 0.59 30

5 701 695 0.00856 3.04 1.99 2131 1383.1 0.65 40

6 700 693 0.01 3.45 2.34 2415 1621.6 0.67 50

7 699 690 0.01288 3.51 2.62 2453.5 1807.8 0.74 60

8 701 670 0.04422 4.33 2.92 3035.3 1956.4 0.64 70

9 700 615 0.12143 4.45 3.28 3115 2017.2 0.65 90

10 700 570 0.18571 4.98 3.69 3486 2103.3 0.6 110

八、用坐标纸绘制滑动率曲线£一巴和效率曲线〃-鸟。

用获得的一系列为、%、T、心值，通过计算可获得一系列£、〃和6（P2=n2T2）的值然后可 在坐标纸上绘制£一鸟和〃一旦关系曲线，如图1-5所示。

1滑动系数曲线 2效率曲线

图1-5滑动曲线和效率曲线

从图1-5上可以看出，£曲线上的A。点是临界点，其左侧为弹性滑动区，是带传动的正常工作 区。随着负载的增加，传动效率增大，滑动系数逐渐增加，。当载荷增加到超过临界点A。后，带传 动进入打滑区，传动效率降低，滑动系数突然增加很快，带传动不能正常工作，所以应当避免。 九、思考题

1、带传动的弹性滑动和打滑现象有何区别？它们各自产生的原因是什么？

答：现象区别：（1）弹性滑动是带传动的固有特性，是不可避免的。打滑是一种失效形式，是可以避免的, 而且我们必须避免；（2）打滑发生在小带轮的全部包角内，而弹性滑动只发生在离开主、从动轮前的一段弧（即 滑动弧）上；（3）打滑有过载保护的作用，但会加剧带的磨损，而弹性滑动会影响传动精度。

产生的原因：弹性滑动是由带的拉力差引起的，带的拉力差就越大，就导致弹性滑动区增大, 滑动现象越明显；打滑时过载引起的，当载荷过大，带和轮之间的摩擦力小于带拉力时就会出现打 滑。

2、带传动的预紧力对带的传动能力有何影响？

答：预紧力越大，带与带轮之间的的正压力就越大，最大有效拉力FmaX越大，带传动的最大拉力会增加。 但当预紧力过大，将导致带的磨损加剧，带寿命缩短；当预紧力过小，带的工作能力将不足，工作时会打滑。