【2017年整理】CLS-II型齿轮传动实验台指导书.doc

CLS－II型 齿轮传动效率测试系统 一、实验目的 ClS-Ⅱ型齿轮试验台为小型台式封闭功率流式齿轮试验台，采用悬挂式齿轮箱不停机加载方式，加载方便、操作简单安全、耗能少。在数据处理方面，既可直接抄录数据手工计算，也可以和计算机接口组成具有数据采集处理，结果曲线显示，信息储存、打印输出等多种功能的自动化处理系统。该系统具有体积小、重量轻、机电一体化相结合等特点。 本实验台用于机械设计等课程的教学实验，可以方便地完成以下实验： 1、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。 2、通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功率。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（也即载荷扭矩）。η为齿轮传动效率。 二、实验系统 1、实验系统组成 如图 1 所示，实验系统由如下设备组成： （1）CLS-Ⅱ型齿轮传动实验台 （2）CLS-Ⅱ型齿轮传动实验仪 （3）计算机 （4）打印机 2、实验机构主要技术参数 （1）试验齿轮模数 m = 2 （2）齿数 Z4 = Z3 = Z2 = Z1= 38 （3）速比 i= 1 （4）直流电机额定功率 P = 300w （5）直流电机转速 N = 0~1100r／m（6）最大封闭扭矩 TB = 15NM （7）最大封闭功率 PB = 1.5KW （8）实验台尺寸 长×宽×高 = 900×550×300 （9）电源 220V交流/50Hz （10） 中心矩 A＝76mm 3、实验台结构 实验台的结构如图 2 所示，由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向连轴器等组成 一个封闭机械系统。 1、悬挂电机 2、转矩传感器 3、浮动连轴器 4、霍耳传感器 5、定轴齿轮副 6、刚性连轴器 7、悬挂齿轮箱 8、砝码 9、悬挂齿轮副 10、扭力轴 11、万向连轴器 12、永久磁钢 电机采用外壳悬挂结构，通过浮动连轴器和齿轮相连，与电机悬臂相连的转矩传感器把电机转矩信号送入实验台电测箱，在数码显示器上直接读出。电机转速由霍耳传感器 4 测出，同时送往电测箱中显示。 4、效率计算 （1） 封闭功率流方向的确定 由图2（b）可知，试验台空载时，悬臂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上一定载荷之后（通常加载砝码是 0.5kg 以上），悬臂齿轮箱会产生一定角度的翻转，这时扭力轴将有一力矩 T9作用于齿轮 9（其方向为顺时针），万向节轴也有一力矩 T9作用于齿轮9，（其方向也顺时针，如忽略摩擦，T9=T9）。当电机顺时针方向以角速度ω转动时，T9与 ω的方向相同，T9与ω方向相反，故这时齿轮 9为主动轮，齿轮 9为从动轮，同理齿轮 5为主动轮，齿轮 5 为从动轮，封闭功率流方向如图2（a）所示，其大小为： 该功率的大小决定于加载力矩和扭力轴的转速，而不是决定于电动机。电机提供的功率仅为封闭传动中损耗功率，即： P1 = P9-P9·η总 η为总效率，若η=95%，则电机供给的能量，其值约为封闭功率值的1/10， 是一种节能高效的试验方法。 （2）封闭力矩 T9 的确定 由图 2（b）可以看出，当悬挂齿轮箱杠杆加上载荷后，齿轮 9 、齿轮 9 就会产生扭矩，其方向都是顺时针，对齿轮 9 中心取矩，得到封闭扭矩 T9：（本实验台 T9 是所加载荷产生扭矩的一半）即： 5、齿轮传动实验仪 实验仪正面面板布置及背面板布置如图 3、图 4所示。实验仪内部系统框图参见图 1 。 1、调零电位器 2、转矩放大倍数电位器 3、力矩输出接口 4、接地端子 5、转速输入接口 6、转矩输入接口 7、RS-232接口 8、电源开关 9、电源插座 如图所示，实验仪操作部分主要集中在仪器