齿轮传动效率及齿轮疲劳实验修订版

齿轮传动效率及齿轮疲劳实验（附加机械功率、效率测试实验）一．实验目的1．了解封闭（闭式）齿轮实验机的结构特点和工作原理。

2．了解齿轮疲劳实验的过程，及通过实验测定齿轮疲劳曲线的方法。

3．在封闭齿轮实验机上测定齿轮的传动效率。

4．介绍机械功率、效率测定开式实验台，了解一般机械功率、效率的测试方法。

二．实验设备及工作原理用于定子的电磁力矩相平衡，故转矩传感器测得的力矩即为电动机的输出转矩T 0；电动机转速为n ，电动机输出功率为 Ｐ０＝n ·T 0 / 9550 （ＫＷ）。

3． 封闭系统的加载当实验台空载时，悬挂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上载荷W 后，对悬挂齿轮箱作用一外加力矩WL ，使悬挂齿轮箱产生一定角度的翻转，使两个齿轮箱内的两对齿轮的啮合齿面靠紧，这时在弹性扭力轴内存在一扭矩T 9（方向与外加负载力矩WL 相反），在万向节轴内同样存在一扭矩T 9'（方向同样与外加力矩WL 相反）；若断开扭力轴和万向节轴，取悬挂齿轮箱为隔离体，可以看出两根轴内的扭矩之和（T 9+T 9'）与外加负载力矩WL 平衡（即T 9+T 9'=WL ）；又因两轴内的两个扭矩（T 9和T 9'）为同一个封闭环形传动链内的扭矩，故这两个扭矩相等（T 9=T 9'），即2T 9=WL ， T 9=WL/2（Nm ）；由此可以算出该封闭系统内传递的功率为：P 9=T 9 n / 9550=WLn /19100 (KW)其中：n--电动机及封闭系统的转速（rpm ）；W--所加砝码的重力（N ）；L--加载杠杆（力臂）的长度，L= 0.3 m 。

4． 单对齿轮传动效率设封闭齿轮传动系统的总传动效率为η；封闭齿轮传动系统内传递的有用功率为P 9；封闭齿轮传动系统内的功率损耗（无用功率）等于电动机输出功率P 0，即：P 0=（P 9 /η）-P 9η=P 9 /（P 0+P 9）=T 9 /（T 0+T 9 ）若忽略轴承的效率，系统总效率η包含两级齿轮的传动效率，故单级齿轮的传动效率为：9091T T T +==ηη 5． 封闭功率流方向封闭系统内功率流的方向取决于由外加力矩决定的齿轮啮合齿面间作用力的方向和由电动机转向决定的各齿轮的转向；当一个齿轮所受到的齿面作用力与其转向相反时，该齿轮为主动齿轮，而当齿轮所受到的齿面作用力与其转向相同时，则该齿轮为从动齿轮；功率流的方向从主动齿轮流向从动齿轮，并封闭成环。

齿轮检验标准(总6页)本页仅作为文档封面，使用时可以删除This document is for reference only-rar21year.March2018检验标准（齿轮）[文档副标题]中国制造进料检验标准（齿轮）齿轮箱产品检验指导书1 2适用范围适用于齿轮产品检验。

齿轮箱产品检验按照单机检验规范和要求检验，检验项目和内容如下：外观及附带资料检验铸件不允许有明显的披缝、凹陷、飞边、胀箱等缺陷；焊缝符合图纸要求，表面光滑平整，无裂纹、焊瘤、焊渣、飞溅；经过喷砂（丸）处理，表面质量等级应达到 Sa2级，经过手工或机械打磨，表面质量应达到 St2级；外露结合面边缘整齐、均匀，不应有明显的错位；表面漆膜厚度，遵从技术文件要求，油漆无流挂、漏涂、污物、剥落现象；装入沉孔的螺钉不应高于零件表面，其头部与沉孔之间不得有明显偏心；固定销、螺栓尾端应略高于零件表面；外露轴端略高于包容件的端面，内孔表面与壳体凸缘间的壁厚应均匀对称；外露件表面不应有磕碰、锈蚀、锐角、飞边、毛刺、残漆、油污、型砂，外露的螺钉、螺母、定位销等紧固件应完整，不得有扭伤锤伤划痕，安装牢固，不应有松动现象；电机等配套件型号、规格与要求一致，外观无损伤、碰伤、掉漆；外型尺寸及安装孔位符合图纸要求；附带资料齐全（关键件及部件出厂检验记录、热处理或振动时效报告、特殊材质证明、技术图纸、配套的未装零件和外购件明细）。

空运转试验试验前，检查油位，加注润滑油。

试验在无负荷状态下进行，试验条件与齿轮箱产品工况一致，试验不少于 4小时，正反各 2小时。

用以检验齿轮箱的运转状态、温度变化、功率消耗，以及运转动作的灵活性、平稳性、可靠性、安全性。

检验项目和内容如下：轴承温度检测：运转开始和结束时，用红外测温仪在轴承端盖处检测轴承温度。

轴承温度及温升，应符合技术协议及相关技术文件要求，如无明确规定，可参考以下指标：室温下，滚动轴承温度不高于 80℃，温升不超过 40℃。

齿轮接触疲劳极限表1. 引言齿轮是机械传动中常用的元件，广泛应用于各种机械设备中。

在长时间的使用过程中，由于受到载荷和速度等因素的影响，齿轮可能会发生疲劳破坏。

为了确保齿轮的可靠性和寿命，需要对其进行疲劳极限测试和分析。

本文将介绍齿轮接触疲劳极限表的相关内容，包括定义、测试方法、影响因素以及应用等方面。

2. 定义齿轮接触疲劳极限表是一种用于描述齿轮在特定工况下能够承受的最大载荷和寿命的表格。

它基于实验数据和统计分析，可以帮助设计师选择合适的材料、几何参数和工艺要求，以提高齿轮的使用寿命。

3. 测试方法3.1 实验设备进行齿轮接触疲劳极限测试需要一台专门的实验设备，该设备通常包括以下主要部件：•驱动装置：用于提供齿轮的转动力和转速。

•测试台架：用于支撑和固定齿轮及其相关部件。

•载荷装置：用于施加载荷到齿轮上，可以通过液压、气压或机械方式实现。

•测试传感器：用于测量齿轮的载荷、转速、温度等参数。

•数据采集系统：用于记录和分析测试数据。

3.2 测试步骤进行齿轮接触疲劳极限测试的一般步骤如下：1.准备测试样品：选择合适的齿轮样品，并根据设计要求进行加工和热处理等工艺处理。

2.安装样品：将齿轮样品安装到测试台架上，并确保其正确对中和固定。

3.设置测试参数：根据设计要求设置驱动装置、载荷装置和其他相关参数，如转速、载荷大小等。

4.运行测试：启动实验设备，以预定的工况条件下运行一段时间，记录相关数据。

5.结果分析：根据记录的数据，进行统计分析和曲线拟合，得出疲劳寿命曲线和极限载荷值。

4. 影响因素齿轮接触疲劳极限受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：4.1 材料性能齿轮材料的硬度、强度、韧性等性能指标会直接影响其疲劳寿命。

通常情况下，选择高强度、高硬度和高韧性的材料可以提高齿轮的疲劳极限。

4.2 几何参数齿轮的模数、压力角、齿数等几何参数也会对其疲劳寿命产生影响。

一般来说，较大的模数和压力角以及适当的齿数可以提高齿轮的承载能力和使用寿命。

验证性实验指导书实验名称：齿轮传动效率测定实验简介：齿轮是重要的机械传动零件，所以对齿轮传动的理论和实验研究都是很必要的。

齿轮传动往往要进行轮齿静强度、齿根弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度、齿面磨损、齿面胶合和影响齿轮传动性能的因素（如材料、制造工艺、热处理工艺、润滑、轮齿载荷分布等）的试验，以及对齿轮传动性能（如传动效率、动载荷、噪声、工作温度等）的测定。

为此，人们采用了许多试验方法和试验设备。

本实验是针对齿轮传动的效率进行验证性测定。

适用课程：机械设计实验目的：A了解电功率封闭式齿轮传动试验台的基本原理、结构及特点；B掌握功率流分析、效率测定的方法；C测量单级圆柱齿轮减速器的传动效率，画出它的效率曲线；D初步了解拟定实验方案、设计实验装置和数据测量等方面的知识。

面向专业：机械类实验项目性质：验证性（课内选做）计划学时： 2学时实验分组：4人/组实验照片：《机械设计》课程实验实验二齿轮传动效率测定齿轮是重要的机械传动零件，所以对齿轮传动的理论和实验研究都是很必要的。

齿轮传动往往要进行轮齿静强度、齿根弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度、齿面磨损、齿面胶合和影响齿轮传动性能的因素（如材料、制造工艺、热处理工艺、润滑、轮齿载荷分布等）的试验，以及对齿轮传动性能（如传动效率、动载荷、噪声、工作温度等）的测定。

为此，人们采用了许多试验方法和试验设备。

本实验是针对齿轮传动的效率进行验证性测定。

一、实验目的1. 了解电功率封闭式齿轮传动试验台的基本原理、结构及特点；2.掌握功率流分析、效率测定的方法；3.测量单级圆柱齿轮减速器的传动效率，画出它的效率曲线；4.初步了解拟定实验方案、设计实验装置和数据测量等方面的知识。

二、实验设备和工具1. Z-45直流电动机2台；2. ZJ型转矩转速传感器2台；3. ZD10型减速器2台；4. JXW-1型机械效率仪1台；5. TSGC-20调压器1台；6. 加载控制箱1台；7. CP-80打印机1台。

DL／T875-2004输电线路施⼯机具设计、试验基本要求ICS27.F22备案号:10013625-2004OL中华⼈民共和国电⼒⾏业标准DL/T875⼀2004代替SD165⼀1987输电线路施⼯机具设计、试验基本要求Basicrequirementsfordesignandtestofconstructionmachines andtoolsofoverheadtransmissionline2004-03-09发布2004-06-01实施中华⼈民共和国国家发展和改⾰委员会发布DL/T875⼀2004⽬次前⾔···············“··…”····-····...“···”·········”····”·”···“·········“··，·“!··“·····.··”······”·…n1范围.，妞。

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机械传动系统中齿轮齿面接触疲劳损伤评估研究齿轮是机械传动系统中常用的元件之一，其作用是传递动力和扭矩。

然而，在长期的运转中，齿轮与齿轮之间的接触运动会导致齿面的疲劳损伤，从而影响机械的传动性能和寿命。

因此，对齿轮齿面接触疲劳损伤进行评估研究具有重要意义。

一、齿轮齿面接触疲劳损伤的机理齿轮在工作中承受着周期性的载荷作用，使得齿轮齿面发生塑性变形和微裂纹的形成。

当载荷作用周期性变化时，塑性变形和微裂纹在齿轮齿面上逐渐扩展，最终导致齿轮的疲劳破坏。

接触疲劳损伤是由很多复杂的因素共同作用而引起的，包括载荷、材料性能、润滑条件等。

二、齿轮齿面接触疲劳损伤的评估方法为了评估齿轮齿面接触疲劳损伤，需要考虑多个因素。

其中一个重要的因素是载荷。

齿轮的载荷可以通过数学方法或实验测试来确定。

数学方法可以利用齿轮传动动力学模型计算得出，实验测试则可以通过测力传感器等设备进行。

另一个重要的因素是齿轮材料的性能。

齿轮材料的性能对齿轮的疲劳寿命有着重要的影响。

常用的齿轮材料包括钢、铸铁和涂层材料等。

不同材料的疲劳寿命是不同的，因此在评估齿轮齿面接触疲劳损伤时需要考虑材料的性能。

润滑条件也是评估齿轮齿面接触疲劳损伤的重要因素之一。

润滑条件包括润滑油的粘度、添加剂的种类和含量等。

适当的润滑条件可以降低齿轮的摩擦和磨损，延长齿轮的寿命。

三、齿轮齿面接触疲劳损伤的改善方法为了改善齿轮齿面的接触疲劳损伤，可以采取以下方法：1. 优化齿轮设计：通过合理设计齿轮的几何参数和模数，可以减轻齿轮的载荷和摩擦。

同时，增大齿轮的硬度和强度，提高齿轮的疲劳寿命。

2. 选择合适的材料：选择具有高强度和耐磨性的材料可以减小齿轮的疲劳损伤。

此外，还可以利用表面处理技术，如渗碳、氮化等，提高齿轮表面的硬度和抗疲劳性能。

3. 改善润滑条件：选择合适的润滑油和添加剂，可以降低齿轮的摩擦和磨损。

此外，还可以采用润滑封闭系统，提高齿轮的润滑效果。

四、齿轮齿面接触疲劳损伤评估的应用齿轮齿面接触疲劳损伤评估在机械工程领域有着广泛的应用。

齿轮接触疲劳强度试验方法〔GB/T14229-93〕1主题内容与适用X围本标准规定了测定渐开线圆柱齿轮接触疲劳强度的试验方法，以确定齿轮接触承载能力所需的根底数据。

本标准适用于钢、铸铁制造的渐开线圆柱齿轮由齿面点蚀损伤而失效的试验。

其它金属齿轮的接触疲劳强度试验可参照使用。

4试验方法确定齿轮接触疲劳强度应在齿轮试验机上进展试验齿轮的负荷运转试验。

当齿面出现接触疲劳失效或齿面应力循环次数达到规定的循环基数N。

而未失效时〔以下简称“越出〞〕，试验终止并获得齿面在试验应力下的一个寿命数据。

当试验齿轮与试验过程均无异常时，通常将该数据称为“试验点〞。

根据不同的试验目的，选择小列不同的试验点的组合，经试验数据的统计处理，确定试验齿轮的接触疲劳特性曲线与接触疲劳极限应力。

常规成组法用于测定试验齿轮的可靠度-应力-寿命曲线〔即R-S-N曲线〕，求出试验齿轮的接触疲劳极限应力。

试验时取4～5个应力级，每个应力级不少于5个试验点〔不包括越出点〕。

最高应力有中的各试验点的齿面应力循环次数不少于1×106。

最高应力级与次高应力级的应力间隔为总试验应力X围的40%～50%，随着应力的降低，应力间隔逐渐减少。

最低应力级至少有一个试验点越出。

少试验点组合法通常用于测定S-N曲线或仅测定极限应力。

试验时试验点总数为7～16个。

测定S-N曲线时，应力级为4～10个，每个应力级取1～4个试验点。

测定极限应力时可采用升降法。

采用正交法进展比照试验时，每个比照因素至少有3个试验点。

5试验条件与试验齿轮5.1齿轮接触疲劳强度试验按下述规定的试验条件和试验齿轮进展〔比照试验的研究对象除外〕，上此可确定试验齿轮的接触疲劳极限应力σHlim。

试验应使用功率流封闭式结构的齿轮试验机，试验机的性能校核见表A〔补充件〕。

试验机的中心距一般为90～150mm，试验齿轮线速度为8～16m/s。

试验机的精度应不低于试验齿轮所要求的精度，试验机应具有以下根本功能：a.齿轮断齿时自动停机；b.有保证齿轮良好润滑的循环喷油润滑系统；c.有润滑油油墨度控制装置，回油温度控制在60℃以下；d.有循环次数记录装置，其记录误差不大于±0.1%。

实验2 齿轮传动效率测定与分析2.1 实验目的1. 了解机械传动效率的测定原理，掌握用扭矩仪测定传动效率的方法；2. 测定齿轮传动的传递功率和传动效率；3. 了解封闭加载原理。

2.2 实验设备和工具1. 齿轮传动效率试验台；2. 测力计；3. 数据处理与分析软件；4. 计算机、打印机。

2.3 实验原理和方法1. 齿轮传动的效率及其测定方法齿轮传动的功率损失主要在于：(1)啮合面的摩擦损失；(2)轮齿搅动润滑油时的油阻损失；(3)轮轴支承在轴承中和轴承内的摩擦损失。

齿轮传动的效率即指一对齿轮的从动轮（轴）输出功率与主动轮（轴）输入功率之比。

对于采用滚动轴承支承的齿轮传动，满负荷时计入上述损失后，平均效率如表3.1所示。

测定效率的方式主要有两种：开放功率流式与封闭功率流式。

前者借助一个加载装置（机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器）来消耗齿轮传动所传递的能量。

其优点是与实际工作情况一致，简单易行，实验装置安装方便；缺点是动力消耗大，对于需作较长时间试验的场合（如疲劳试验），消耗能力尤其严重。

而后者采用输出功率反馈给输入的方式，电源只供给齿轮传动中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大减小功耗，因此这种实验方案采用较多。

2. 封闭式试验台加载原理图3.1表示一个加载系统，电机功率通过联轴器1传到齿轮2，带动齿轮3及同一轴上的齿轮6，齿轮6再带动齿轮5。

齿轮5的轴与齿轮2的轴之间以一只特殊联轴器和加载器相联接。

设齿轮齿数6532,z z z z ==，齿轮5的转速为5n (r/min)、扭矩为)m N (5⋅M ，则齿轮5处的功率为)kW ( 9550555n M N =若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为)kW ( 9550/5551ηη⨯==n M N N式中η为传动系统的效率。

而当封闭加载时，在5M 不变的情况下，齿轮2、3、6、5形成的封闭系统的内力产生封闭力矩4M )m N (⋅，其封闭功率为)kW ( 9550444n M N =该功率不需全部由电机提供，此时电机提供的功率仅为)kW ( /441N N N -='η 由此可见，11N N <<'，若%95≈η，则封闭式加载的功率消耗仅为开放式加载功率的1/20。

实验三带传动及齿轮传动效率实验一、实验目的1、观察带传动弹性滑动与打滑现象；2、了解带的初拉力、带速等参数的改变对带传动能力的影响；3、掌握摆动式电机的转矩、扭矩、转速差及带传动效率的基本测量方法。

4、了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理、特点及测定齿轮传动效率的方法。

5、通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功率。

二、实验内容1、测定不同初拉力下实验带的弹性滑动曲线（ε-F曲线）和效率曲线（η-F曲线）。

2、测定齿轮传动效率，输出T1-T9关系曲线及η-T9曲线。

其中：T1为轮系输入扭矩（即电机输出扭矩）；T9为封闭扭矩（即载荷扭矩）；η为齿轮传动效率。

三、实验仪器DCSⅡ型带传动测试系统CLS－II型齿轮传动效率测试系统四、实验原理1、带传动测试系统原理（1）调速和加载主动电机的直流电源由可控硅整流装置供给，转动电位器可改变可控硅控制角，提供给主动电机电枢不同的端电压，以实现无级调节电机转速。

本实验台中设计了粗调和细调两个电位器。

可精确的调节主动电机的转速值。

加载是通过改变发电机激磁电压实现的。

逐个按动实验台操作面上的“加载”按扭（即逐个并上发电机负载电阻），使发电机激磁电压加大，电枢电流增大，随之电磁转矩增大。

由于电动机与发电机产生相反的电磁转矩，发电机的电磁转矩对电动机而言，即为负载转矩。

所以改变发电机的激磁电压，也就实现了负载的改变。

本实验台由两台直流电机组成，左边一台是直流电动机，产生主动转矩，通过皮带，带动右边的直流发电机。

直流发电机的输出电压通过面板的“加载”按键控制电子开关，逐级接通并联的负载电阻（采用电烙铁的内芯电阻），使发电机的输出功率逐级增加，也即改变了皮带传送的功率大小，使主动直流电动机的负载功率逐级增加。

图1直流发电机加载示意图（2）转速测量两台电机的转速，分别由安装在实验台两电机带轮背后环形槽中的红外交电传感器上测出。

带轮上开有光栅槽，由光电传感器将其角位移信号转换为电脉冲输入单片计算机中计数，计算得到两电机的动态转速值，并由实验台上的LED 显示器显示上来也可通过微机接口送往PC机进一步处理。