齿轮传动效率测试实验指南

一、实验目的

（1）了解齿轮传动实验台的结构及其工作原理；

（2）通过本实验加深理解齿轮传动效率与转速及载荷的关系；

（3）通过齿轮传动装置的实验，进一步了解齿轮传动性能；

（4）掌握转矩、转速、功率、效率的测量方法。

二、实验台结构及其工作原理

齿轮传动效率测试实验台，是采用传感器技术、微机测控技术等先进测试方法，测试齿轮传动效率的智能化实验台。它具有体积小、操作方便、技术先进、效果直观等优点，是理想的实验教学设备。

1.齿轮传动效率测试实验台的结构

齿轮传动效率测试实验台的结构如图8-1所示：

实验台的动力自一台直流调速电机3，电机的转轴由一对固定在底座1上的轴承支架4托起，因而电机的定子连同外壳可以绕转轴摆动。转子的轴头通过联轴器5与齿轮减速器7的输入轴相连，直接驱动输入轴转动。电机机壳上装有测距杠杆，通过输入测距传感器2，可测出电机工作时的输出转矩（即齿轮减速器的输入转矩）。

被测减速器7的箱体固定在实验台底座上，齿轮减速器传动比i=5，其动力输出轴上装有磁粉制动器6，改变制动器输入电流的大小即可改变负载制动力矩的大小。实验台面板上布置或装有电机转速调节旋钮和加载按钮，以及转速和加载显示器件等。电机转速、输入及输出力矩等信号，通过单片机数据采集系统输入上位机数据处理后，即可显示并打印出实验结果和曲线。实验台原理框图如图8-2所示：

图8-1　齿轮传动效率测试实验台的结构简图

1—底座；2—传感器；3—电机；4—轴承支架；5—联轴器；6—磁粉制动器；7—齿轮传动减速器

图8-2　齿轮传动效率测试实验台原理框图

2.实验测试的内容与方法

（1）当齿轮传动系统工作在一定转速时，改变输出负载的大小，测定齿轮传动系统输入功率P1和相应的输出功率P2，从而得出其传动效率功率是通过测定其转矩及转速获得的。

（2）当齿轮传动系统工作在一定负载时，改变输入轴的转速大小，测定齿轮传动系统输入功率P1和相应的输出功率P2，也可得到其传动效率

（3）通过齿轮减速器传动效率测试实验，分析对齿轮传动性能的影响因素。

三、实验操作步骤

1.准备工作

（1）将实验台与微机的串口连接线连好。

（2）用手转动联轴器，要求转动灵活。

（3）将控制面板上的电源开关放到“关”的位置，调速旋钮旋在最低点。

2.进行实验

（1）启动微机，进入实验软件主界面，并根据实验台上的配置选择齿轮减速器。

（2）接通电源，打开电源开关，数码管灯亮。

（3）缓慢顺时针旋转调节电机调速旋钮，电机起动，使转速逐渐达1 000 r/min左右。

（4）待转速稳定后，可按动加载按钮加载（第1挡加载系统已默认）。

（5）点击软件主界面“数据采集”按钮，电机转速、电机转矩、负载力矩等实验数据发送到实验界面。(www.xing528.com)

（6）点击软件主界面“数据分析”按钮，实验结果以及实验曲线即在相应窗口显示，点击“保存”。

（7）将载荷设定在某一定值，从小到大（反之也可）调节输入转速，中间采集数据8次，点击软件主界面，分析实验结果以及相应的实验曲线（η-T2、η-n1）。

（8）点击软件主界面“打印”按钮，如连接打印机即可打印实验结果及实验曲线。

（9）根据实验软件界面提供的齿轮减速器参数以及实验条件，进行齿轮传动效率的理论值计算，与实测值进行比较，并进行误差分析。

3.注意事项

（1）必须起动电机后才能加载，且加载值不得过大。实验完毕后应先卸载后停机，以免烧坏电机。

（2）实验完毕后应将调速旋钮旋至最低，并关闭电源开关，切断电源。

四、实验数据记录与处理

1.实验台参数

2.实验数据处理

齿轮减速器传动效率：

式中　（1）P1——齿轮输入功率（即电机输出功率）

T1——齿轮输出转矩（即电机输出扭矩）

L1——电机测力杠杆臂长（m）

G1——电机测力传感器测得力值（N）

n1——齿轮输入转速（即电机的转速）（rpm）

（2）P2——齿轮传动输出功率

T2——齿轮传动输出转矩（即磁粉制动器输出扭矩）（N·m）

n2——齿轮输出转速

3.情况说明

（1）实验得出的传动效率除啮合传动效率外，还包含了两对轴承的效率和搅油损失。

（2）本实验指导书仅供参考，具体实验由指导教师根据需要安排。

五、思考题

1.齿轮减速器的传动效率与哪些因素有关？

2.影响传动效率的原因是什么？