实验3 齿轮传动效率测定与分析
3.1 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。
3.2 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。
3.3 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。
表3.1 齿轮传动的平均效率
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 ( 9550
5
55n M N =
若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为
)kW ( 9550/5
551η
η?=
=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 ( 9550
4
44n 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 ( /441
N N N -='η 由此可见，11
N 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。
图3.1 加载系统 图3.2 试验台结构
3. 效率计算
要计算效率，应先决定被试齿轮2处于主动还是被动。在齿轮传动中，主动轮的转向与轮齿啮合作用力形成的扭矩方向相反，而从动轮的转向则与轮齿啮合作用力形成的扭矩方向相同。如图3.1所示，由电机联轴器1决定的方向与齿轮2所受扭矩方向相反，所以持论2为主动轮。设齿轮2、3间的传动效率为32-η，齿轮6、5间的传动效率为56-η（均含支承轴承效率及搅油损失，以便于计算），则电机供给功率可计算如下
)kW ( 45
6324
1N N N -=
'--ηη 电机力矩
45
6324
1M M M -=
--ηη
当设==--5632ηη平均效率η时，由上式可得
1
44
M M M +=
η
若电机转向与图3.1中所示的由联轴器力矩1表示的方向相反（本实验所采用的试验台便是这种情况），砝码形成的负荷将保持捏合面不变。从齿轮2的转向来判断，转向与所承受轮齿啮合力的扭矩方向相同，所以齿轮2即为被动轮，而齿轮3和5就成为主动轮，功率流的方向变为5→6→3→2。此时功率流功率4N 大于传出的功率，则电机供给的摩擦功率为
)1()1(24652346523441ηηηηη-=-=-=----N N N N N
所以 )1(2
41η-=M M
则平均效率为
4
1
4M M M -=
η
4. 试验台结构
试验台结构如图3.2所示。其中电机1悬挂式安装，2是重锤式测力计，3是两套相同传动比的齿轮减速器，通过联轴器和加载器4组成封闭加载回路，5是机架，6是电器控制箱。 若测力计的读数为f (mN)，测力矩臂长为l =195mm ，则功耗力矩为
)m N ( 10195.01000195.01000
3
2
??===
-f f lf M f 减速器采用了螺旋槽加载机构，如图3.3所示。其螺旋角?=14.11β。当砝码1的重量G (N)经
动滑轮2施加于滑架3时，滑架即在滑轨4上移动。由于螺旋槽的作用，此时销轴5不动，而槽体产生旋转，带动轴6旋转而产生加载力。加载受力情况如图3.3的上图所示。Q 为螺旋槽压在销轴上的载荷，其分力Q '与加载砝码重量相平衡，即G Q 2='；分力Q ''则为圆周力，它乘以作用半径r 即为作用在封闭系统内的封闭力矩B M 。
图3.3 螺旋槽加载机构
)m N ( 1000
14.112 /???='=''tg r
G
M tg Q Q B β
当mm 5.21=r 时，)m N (22.0?=G M B 。 测力计的结构和作用原理见实验12。
3.4 实验步骤和要求
1. 脱开测力计挂钩并调零。判断电机转向应为测力杆向下回转。
2. 卸去所有砝码，使加载器销轴处于轴向移动起点附近约2~3mm 处。
3. 手扶测力杆，启动电机，空转一分钟。
4. 将测力杆挂上测力计挂钩，读出空载下功耗力矩的力。（该力矩是与载荷无关的因素所引起的损失，如轴承的空载阻力，密封件阻力，箱体内的搅油损失等）。
5. 逐步加载到砝码重250N ，每次加载后运转5~10min 使趋于稳定状态，记录砝码重及测力计读数，同时注意此两数之间是否大致保持相应关系。如有明显不正常，则应查明原因采取措施后重做一遍。数据正常则停机。
6. 将数据输入计算机，打印出加载力矩B M 、功耗力矩f M 及传动效率η诸值，并作出B f M M -曲线和B M -η曲线图。
3.5 思考题与实验报告
1. 思考题
(1) 为什么B f M M -基本为直线关系，而B M -η则为曲线关系？ (2) 油温对传动效率将有何影响？
(3) 加载力矩的测量值介入了哪些误差？
2. 实验报告基本内容 (1) 填写完成下表内容
实验3：齿轮传动效率测定与分析实验报告
注：)m N (22.0?=G M B ；)m N (1000
195
.0?=
f M f ； B
f
B M M M -=
η（电机转向使砝码下落时），f
B B
M M M +=
η（电机转向使砝码提升时）
实测曲线： (1) f B M M -曲线
(2) η-B M 曲线
(2) 思考题讨论
(3) 实验心得和建议
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。 三、实验原理 1. 齿轮传动试验台简介 所有类型的齿转传动试验台，根据运转与否分为运转式和非运转式两大类。非运转式试验台指齿轮或齿轮副只能在静止状态下进行试验的试验台，如静态加载的齿轮静强度试验台。非运转式试验台中被测齿轮的试验状态同齿轮的实际工作状态有较大的差别，不大可能获得满意的试验结果。运转式试验台是指齿轮副能在一定转速下进行试验的设备。该类设备一般都由驱动装置、传动装置、加载装置、齿轮试件失效监护装置、润滑装置、测试装置等六部分组成。其试验能获得较接近实际的结果，运转式试验台根据试验台功率的传递原理和加载方法的不同，可分为开放功率流式和封闭功率流式两类。 （1）开放功率流式试验台 所谓开放功率流，就是齿轮传动所传递的功率由原动机传来，经过齿轮传动和试验装且中的全部传动件，最后传到耗能装置中，由耗能装置即加载装置将其全部消耗，并借助耗能装置给被测装置加载。功率传递的流向未形成封闭回路，故称其为开放功率流式试验台，图2-1为开放功率流式试验台构成原理。
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 1.封闭（闭式）传动系统 封闭齿轮实验机具有2个完全相同的齿轮箱（悬挂齿轮箱7和定轴齿轮箱4）,每个齿轮箱内都有2个相同的齿轮相互啮合传动（齿轮9与V,齿轮5与5'）,两个实验齿轮箱之间山两根轴（一根是用于储能的弹性扭力轴6,另一根为万向节轴10）相联，组成一个封闭的齿轮传动系统。当山电动机1驱动该传动系统运转起来后，电动机传递给系统的功率被封闭在齿轮传动系统内，既两对齿轮相互自相传动，此时若在动态下脱开电动机，如果不存在各种摩擦力（这是不可能的），且不考虑搅油及其它能量损失，该齿轮传动系统将成为永动系统; 山于存在摩擦力及其它能量损耗，在系统运转起来后，为使系统连续运转下去, 山电动机继续提供系统能耗损失的能量，此时电动机输出的功率仅为系统传动功率的20%左右。对于实验时间较长的情况，封闭式实验机是有利于节能的。 1?悬挂电动机2.转矩传感器3.转速传感器4?定轴齿轮箱5?泄轴齿轮副6.弹性扭力 轴7.悬挂齿轮箱&加载狂码9.悬挂齿轮副10.万向节轴11.转速脉冲发生器2.电动机的输出功率
电动机1为直流调速电机，电动机转子与定轴齿轮箱输入轴相联，电动机 采用外壳悬挂支承结构（既电机外壳可绕支承轴线转动）；电动机的输出转矩等于电 动机转子与定子之间相互作用的电磁力矩，与电动机外壳（定子）相联的转矩传感器2提供的外力矩与作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To；电动机转速为n,电动机输出功率为P u =n? To/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鼎紧，这时在弹性扭力轴内存在一扭矩T9 （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TJ （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（Tg+TJ）与外加负载力矩WL平衡（即T9+T9'=WL）；乂因两轴内的两个扭矩（T9和T9'）为同一个封闭环形传动链内的扭矩，故这两个扭矩相等（T9=T9*）,即2T9=WL, T9=WL/2 （Nm）；由此可以算出该封闭系统内传递的功率为： P9=T9 n / 9550=WLn/19100 （KW） 其中：n--电动机及封闭系统的转速（rpm）； W-所加祛码的重力（N）； L—加载杠杆（力臂）的长度，L= 0.3 mo 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Q ; 封闭齿轮传动系统内传递的有用功率为P9； 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Po,即： Po=（ P9 / n）-P9 n=p9 / （Po+PJ 二T9/ （T0+T9） 若忽略轴承的效率，系统总效包也含两级齿轮的传动效率，故单级齿轮的传 动效率为：7=向=｛〒务 5.封闭功率流方向""
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。
变位齿轮传动的受力分析及强度计算的原理与标准齿轮传动的一样。经变位修正后的轮齿齿形有变化，轮齿弯曲强度计算式中的齿形系数Y Fa及应力校正系数Y Sa，也随之改变，但进行弯曲强度计算时，仍沿用标准齿轮传动的公式。 变位齿轮的齿形系数Y Fa及应力校正系数Y Sa的具体数值可查阅有关资料。 在一定的齿数范围内(如80齿以内)，正变位齿轮的齿厚增加(即Y Fa减小)，尽管齿根圆角半径有所减小(即Y Sa有所增大)，但Y Fa Y Sa的乘积仍然减小。故对齿轮采取正变位可以提高其弯曲强度。 在变位齿轮传动中，分别以x2,x1代表大、小齿轮的变位系数，x∑代表配对齿轮的变位系数和，即x∑=x2+x1.对于x∑=0的高度变位齿轮传动，轮齿的接触强度未变，故高度变位齿轮传动的接触强度计算仍沿用标准齿轮传动的公式。对于x∑≠0的角度变位齿轮传动，其轮齿接触强度的变化由区域系数Z H来体现。 角度变位的直齿圆柱齿轮传动的区域系数为： 角度变位的斜齿圆柱齿轮传动区域系数为： 式中αt、αt'分别为变位斜齿轮传动的端面压力角及端面啮合角。 角度变位齿轮传动的区域系数Z H的具体数值可查阅有关资料。 x∑>0的角度变位齿轮传动,节点的啮合角α'>α(或αt'〉αt)可使区域系数Z H减小，因而提 高了轮齿的接触强度。 渐开线齿轮传动可借适当的变位修正获得所需要的特性，满足一定要求。为了提高外啮合齿轮传动的弯曲强度和接触强度，增强耐磨性抗胶合能力，推荐的变位系数列于下表中。按表中所列变位系数设计制造的齿轮传动皆能确保轮齿不产生相切与干涉、端面重合度εa≥1.2 及齿顶厚s a≥0.25m n。对于斜齿圆柱齿轮或直齿锥齿轮，按当量齿数z v查表，所得变位系数对斜齿圆柱齿轮为法向数值(x n1, x n2)。但为使大、小齿轮轮齿的弯曲强度相近可对锥齿轮传动进行切向变位修正。
机械原理实验报告-齿轮传动 机械原理实验 ——齿轮传动机构 groups, Wujiang County. In September, the chapter in the Tomb occupied formally established the village of KMT: Wu Jiang County Government (known as "guerrilla Government") and against self-defence groups. Begins to flow from jiaxing railway Lili, Tan Hills area. In November, the County Government is based on the tomb of Lu Xiyan, mine-and from the pier at Dang, under Jin bang. County Government operates three Civil Affairs, finance, education 一( 实验目的 1. 掌握齿轮的相关几何参数的定义及其意义。 2. 了解齿轮传动的构成，认识其组成原件。 3. 掌握齿轮传动比的计算方法。 4. 掌握齿轮的相关几何参数的计算。 5. 训练动手能力，培养综合设计的能力。二( 实验仪器 序号名称数量备注 1 1 试验台机架 2 1 主动轴带轮 3 1 电机轴带轮 4 2 主轴
5 3 端盖 6 2 卡环 三( 实验原理 (一)齿轮参数 groups, Wujiang County. In September, the chapter in the Tomb occupied formally established the village of KMT: Wu Jiang County Government (known as "guerrilla Government") and against self-defence groups. Begins to flow from jiaxing railway Lili, Tan Hills area. In
机械传动性能综合测试实验指导书 一、实验目的 1.了解机械传动效率测试的工程试验方法及常用测试设备及其精度； 2. 分析传动系统效率损失的主要原因，掌握常用传动系统的特点及其效率范围； 3. .认识智能化机械设计综合实验台的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法, 培养进行设计性实验与创新性实验的能力。 二、实验原理及设备 .本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。 机械设计综合实验台的工作原理如图1所示。 图1 实验台的工作原理 机械设计综合实验台各硬件组成部件的结构布局如图2所示。 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-变频器8电器控制柜9-台座
实验台组成部件的主要技术参数如表1所示。 机械设计综合实验台采用自动控制测试技术设计，所有电机程控起停，转速程控调节，负载程控调节，用扭矩测量卡替代扭矩测量仪，整台设备能够自动进行数据采集处理，自动输出实验结果。其控制系统主界面如图2所示，软件操作指南见附件二。 图2 实验台控制系统主界面 运用“机械设计综合实验台”能完成多类实验项目（表2），可根据专业特点和实验教学改革需要指定，也可以让学生自主选择设计实验类型与实验内容。 表2
线的测试, 来分析机械传动的性能特点； 实验利用实验台的自动控制测试技术，能自动测试出机械传动的性能参数, 如转速n (r/min)、扭矩T (N.m)、功率P (K.w)。并按照以下关系自动绘制参数曲线： 传功比i=n1/n2 扭矩T=9550 P/n (Nm) 传功效率η=P2/P1= T2 n2/ T1n1 四、实验步骤
齿轮传动效率实验 一. 实验目的 1. 了解封闭式齿轮试验台的基本原理及其结构。 2. 测定齿轮传动效率，掌握测试方法。 3. 本试验台可长期运行，定时观察齿面点蚀现象。 二. 实验设备及工作原理 1. 1. 试验台结构 图12－１所示为封闭式齿轮试验台的结构示意图： 1—功耗电机 2—重力测力计 3—齿轮箱 4—加载器 5—试验齿轮箱 6—砝码 7—电器控制箱 图12－1 封闭式齿轮试验台结构示意图 1是外壳浮动式功耗电机；2是重力测力计；3、5是两套完全相同的齿轮箱，两对齿轮①、②、③、④分别用两根轴I 、II 相联接，并由特殊设计的联轴器和加载器4组成机械封闭回路；6是加在加载器上的砝码，从而产生作用在封闭系统中的轴向力；7是电器控制箱。 2. 加载机构 封闭式齿轮试验台加载器有多种形式，本试验台是采用螺旋槽轴向移动而产生轴扭转的方法来实现加载的。图12－2表示螺旋槽加载器的结构，由于槽中的滚子距轴心的作用半径为d/2（d ＝43mm ），螺旋槽的螺旋角β＝11.14°，轴向力由砝码G （kgf ）通过动滑轮实现，故作用在封闭系统内的封闭力矩为： （12—1） 系统中最大封闭力矩T B ＝50 N ?m 时，砝码重量G 最大为25 kgf 左右。 T G tg G N m B =???=?22159811141000 2140....()
系统中齿轮所受负载的大小仅与加载机构施加的扭矩有关，而与封闭系统外的浮动电机无关。当电机不转时，即齿轮处于静止状态，力矩T B仍然存在，此时 T B是由齿轮①—②—③—④所组成封闭系统中的平衡内力产生，称为封闭力矩。静止时，系统中只有力矩的存在而无功率的流动和损耗。当电机运转时，带动整个系统运转，并使封闭系统产生功率流动和损耗，电动机的作用就是克服系统中各种摩擦阻力，补充摩擦功率耗损、以维持正常运转状态。由于摩擦功率损耗很小，因而电机容量很小，仅需齿轮工作功率的1/20左右。这对于长期运转的实验，其经济意义很大。本试验台的功耗电机功率仅300w左右，同步转速1000 r/min，工作时约950 r/min。 三. 封闭功率的效率计算 单纯的齿轮副的效率测定是比较困难的，这里齿轮副的效率分别为η12，η34，它包括啮合效率，轴承效率及搅油效率等。 效率是指输出功率与输入功率之比。要确定输入和输出功率，首先要判明哪个是主动轮，哪个是从动轮。判别的方法是根据加载机构产生扭矩的方向与电机的转向是否一致，若方向一致则齿轮④为主动，相反为从动，封闭功率流动的方向应由大流向小，由主动流向从动。图12－1中设电机转动的方向与螺旋加载器产生扭矩T B方向相同，则齿轮④为主动，③为从动，齿轮④的左端为封闭功率P B的输入端（功率最大），功率P B流经齿轮④→齿轮③→轴II→齿轮②→齿轮①→轴I。流动中有啮合磨损，轴承磨损，搅油损耗等，功率逐渐减少，然而经过电动机输出功率P f的弥补，则通过轴II输入齿轮④的左端时，又恢复成P B。设封闭系统中的总效率为η0，则η0＝η12?η34若η12≈η34＝η，则一对齿轮副的效率为η＝。 电动机输出功率为： P f =P B(1－η0)＝P B(1－η２) η=P-P P B f B η
齿轮传动效率测定与分 析 Document number：PBGCG-0857-BTDO-0089-PTT1998
实验2 齿轮传动效率测定与分析 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。 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。 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，平均效率如表所示。 表齿轮传动的平均效率
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 ( 9550 555n M N = 若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为 )kW ( 9550/5 551η η?==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 ( 9550 444n 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 ( /441 N N N -='η 由此可见，11 N 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。
实验名称实验3 齿轮传动测试实验 课程名称机械设计实验时间实验地点F302 组号同组人成绩 一、实验目的： 1.圆柱齿轮减速器传动效率测试。 二、仪器设备： THMCY-2型齿轮与蜗杆传动效率综合分析实验装置 本装置主要由实验台、圆柱齿轮减速器(速比为5)、直流调速电机、磁粉制动器及一些实验所需的仪器仪表等组成。使学生掌握齿轮传动主要性能参数的测试方法。 实验台的主要技术参数 1. 输入电源：单相三线 AC220V±10% 50Hz 2. 实训台外形尺寸：750mm×600mm×1160mm 3. 圆柱齿轮减速器 1台 4. 直流调速电机1台：额定功率 355W，调速范围 0～1500r/min 5. 直流调速器1个：PWM脉宽调速，为直流电机提供可调电源 6. 恒流源1路：输出电流0～0.8A，为磁粉制动器提供工作电流 7. 磁粉制动器1台：额定转矩50N·m 三、实验原理简要：(请自行节选) (一)实验台电源仪表控制部分操作说明 本实验台由电源仪表控制部分和机械部分两部分组成。电源仪表控制部分包括电源总开关（即漏电保护器）、电源指示灯、一只数显转速表、一只数显激磁电流表、激磁电流调节旋钮和电机调速部分。 1. 实验前先将实验台左后侧的单相电源线插头与实验室内电源接通。 2. 实验台面板左侧的漏电保护器是整个实验台的电源总开关，打开后，红色指示灯亮，两只数显仪表可以正常显示。 3. 磁粉制动器加载电流的调节，是通过实验台面板上磁粉制动器方格内的“激磁电流调节”旋钮来调节。旋钮慢慢的顺时针旋转，激磁电流数显表的数值会增大，磁粉制动器的加载电流增大，即减速器输出轴的负载转矩增大，实现了减速器传动负载的变化。 4. 实验台面板右边是电机调速部分，控制直流电机的转动，由“调速开关”和“电机调速”电位器组成。按下红色“调速开关”按钮，指示灯亮，顺时针旋转“电机调速”电位器，电机会带动减速器旋转。 (二)实验台的结构特点 1. 机械结构 本实验台的机械部分，主要由直流电机、减速器、磁粉制动器组成。直流电机作为输入功率的动力装置，磁粉制动器则作为输出功率的加载装置。 对直流电机，由直流调速器供给电动机电枢以不同的电压实现无级调速。直流电机可在两电机的机座上旋转，（由于定子与转子间磁场的相互左右，电动机的外壳（定子）将朝转子回转的反向反转。）通过与摆动臂、压力传感器一起组成可测试电机转矩的装置。改变输入磁粉制动器激磁电流的大小，即可准确预定电机的转矩。 磁粉制动器，有1路恒流源通过调节磁粉制动器输入电流的大小，来调节磁粉制动器的转矩，改变输入磁粉制动器激磁电流的大小，即可准确预定磁粉制动器的转矩。 采用直流调速电路和光电测速电路，对电机进行转速控制，并以数字仪表显示。 可无级控制电机负载大小，能直观的观察到电机的功率变化。
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 ( 9550 5 55n M N = 若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为
机械原理卖验报告母轮 传动 Pleasure Group Office [T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18]
机械匱理实豔 —歯轮传动机构 一.实验目的 1.掌握齿轮的相关几何参数的定义及其意义。 2.了解齿轮传动的构成，认识其组成原件。 3.掌握齿轮传动比的计算方法。 4.掌握齿轮的相关几何参数的计算。 5.训练动手能力，培养综合设计的能力。 -?实验仪器 三?实验原理(―)齿轮参数 传动比大小:
订 2=col/w2 =Z2/Z1 \ 、 转向外啮合转向相反取“■"号 丿 J 丿 内啮合转向相同取屮号 对于圆柱齿轮传动，从动轮与主动轮的转向关系可直接在传动比公式 中表示即： 订 2=±z2/zl 其中号表不主从动轮转向相同，用于内啮合；"-"号表不主从动轮 转向相反，用于外啮合；对于圆锥齿轮传动和蜗杆传动，由于主从动 轮运动不在同一平面内，因此不能用电”号法确定，圆锥齿轮传动、蜗 杆传动和齿轮齿条传动只能用画箭头法确定。 对于齿轮齿条传动，若31表示齿轮1角速度，dl 表示齿轮1分度圆直 径，v2表示齿条的移动速度，存在以下关系：V2=dl31/2 定轴齿轮系传动比，在数值上等于组成该定轴齿轮系的各对啮合齿 轮传动的连乘积，也等于首末轮之间各对啮合齿轮中所有从动轮齿数 的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。设定轴齿轮系首轮为1 轮、末轮为K 轮，定轴齿轮系传动比公式为： i=nl/nk=各对齿轮传动比的连乘积订k=（-l ）M 所有从动轮齿数的连乘积 /所有主动轮齿数的连乘积 式中：T”表示首 轮，”K“表示末轮，m 表 示轮系中外啮合齿轮的对数。当m 为奇数时传动比为负，表示首末轮 转向相反；当m 为偶数时传动比为负，表示首末轮转向相同。 注意：中介轮（惰轮）不影响传动比的大小，但改变了从动轮的转向。 四?实验分析 （一）齿轮参数的计算 —对渐开线标准外啮合圆柱齿轮传动的模数压力角 。=20°,中心距a=350mm,传动比订2=,求两轮的齿数、分度圆直
1. 齿面接触疲劳强度的计算 齿面接触疲劳强度的计算中，由于赫兹应力是齿面间应力的主要指标，故把赫兹应力作为齿面接触应力的计算基础，并用来评价接触强度。齿面接触疲劳强度核算时，根据设计要求可以选择不同的计算公式。用于总体设计和非重要齿轮计算时，可采用简化计算方法；重要齿轮校核时可采用精确计算方法。 分析计算表明，大、小齿轮的接触应力总是相等的。齿面最大接触应力一般出现在小轮单对齿啮合区内界点、节点和大轮单对齿啮合区内界点三个特征点之一。实际使用和实验也证明了这一规律的正确。因此，在齿面接触疲劳强度的计算中，常采用节点的接触应力分析齿轮的接触强 度。强度条件为：大、小齿轮在节点处的计算接触应力均不大于其相应的许用接触应力，即： ⑴圆柱齿轮的接触疲劳强度计算 1）两圆柱体接触时的接触应力 在载荷作用下，两曲面零件表面理论上为线接触或点接触，考虑到弹性变形，实际为很小的面接触。两圆柱体接触时的接触面尺寸和接触应力可按赫兹公式计算。 两圆柱体接触，接触面为矩形（2axb），最大接触应力σHmax位于接触面宽中线处。计算公式为： 接触面半宽: 最大接触应力: ?F——接触面所受到的载荷 ?ρ——综合曲率半径，（正号用于外接触，负号用于内接触） ?E1、E2——两接触体材料的弹性模量 ?μ1、μ2——两接触体材料的泊松比
2）齿轮啮合时的接触应力 两渐开线圆柱齿轮在任意一处啮合点时接触应力状况，都可以转化为以啮合点处的曲率半径ρ1、ρ2为半径的两圆柱体的接触应力。在整个啮合过程中的最大接触应力即为各啮合点接触应力的最大值。节点附近处的ρ虽然不是最小值，但节点处一般只有一对轮齿啮合，点蚀也往往先 参数直齿圆柱齿轮斜齿圆柱齿轮 节点处的载荷为 综合曲率半径为 接触线的长度为 ， 3）圆柱齿轮的接触疲劳强度 将节点处的上述参数带入两圆柱体接触应力公式，并考虑各载荷系数的影响，得到： 接触疲劳强度的校核公式为：接触疲劳强度的设计公式为： ?KA——使用系数 ?KV——动载荷系数 ?KHβ——接触强度计算的齿向载荷分布系数 ?KHα——接触强度计算的齿间载荷分配系数 ?Ft——端面内分度圆上的名义切向力，N； ?T1——端面内分度圆上的名义转矩，N.mm； ?d1——小齿轮分度圆直径，mm； ?b ——工作齿宽，mm，指一对齿轮中的较小齿宽； ?u ——齿数比； ?ψd——齿宽系数，指齿宽b和小齿轮分度圆直径的比值（ψd=b/d1）。在一定载荷作用下，齿宽增加可以减小齿轮传动的结构尺寸，降低圆周速度，但齿宽过大，载荷分布不均匀程度增加，因此必须合理选择齿宽系数。 ?ZH——节点区域系数，用于考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响。
齿轮传动效率测定与分析 Prepared on 22 November 2020
实验2 齿轮传动效率测定与分析 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。 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。 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，平均效率如表所示。 表齿轮传动的平均效率
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 ( 9550 555n M N = 若齿轮2、5的轴不作封闭联接，则电机的功率为 )kW ( 9550/5 551η η?==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 ( 9550 444n 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 ( /441 N N N -='η 由此可见，11 N 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。
《齿轮传动效率测试实验》参考实验报告 实验目的 1．了解机械传动效率测试的意义，内容和方法。 2．了解封闭功率流式齿轮试验台的基本结构、特点及测定齿轮传动效率的方法。 3．通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功率。输出 — 关系曲线 及η— 曲线。其中 为轮系输入扭矩(即电机输出 扭矩)， 为封闭扭矩(也即载荷扭矩 )，η为齿轮传 动效率。 实验仪器 CLS-Ⅱ传动实验台、实验仪。 实验步骤 (1) 在接通电源前，先将实验台上的转速、转矩输出信号线分别插入电测箱后面的对应输入插口，将随机携带的通讯线一端接到实验机构 RS232 插座，另一端接到计算机串行输出口(串行口1号或串行口2号均可，但无论连线或拆线，都应先关闭计算机和实验机构电源，以免烧坏接口元件)。 (2)将实验台调速电位器逆时针转到底, 使开关断开,。打开实验机构电源，按“清零”键，几秒钟后数码管显示“0”，自动校零完成。 (3)打开计算机，运
行齿轮传动实验系统，首先选择端口，然后用鼠标点击采集“数据采集”菜单，等待数据输入。 (4)顺时针转动调速将电机转速调高到700至800转/分，此时输出转矩显示应为0.3至0.4(Nm)之间。在实验台处于稳定运转后（若有较大振动，可按一下加载砝码钓钩或适当调节一下电机转速），然后在钓钩上加一块砝码，等显示值稳定后，按一下“保持”键，然后记录测量数据，记完后再按一下“加载”键使第一个加载指示灯亮，并脱离保持状态，此时第一次加载结束。然后重复上述步骤，直至加完八个砝码，等转速、转矩显示都为“8888”表明所采数据已全部送至计算机。 (5)当实验机构全部显“8888”时，计算机屏幕将显示所采集的全部八组电动机输入转矩和封闭力矩。此时应将电机调速电位器逆时针转到底，使“开关”断开。 (6)移动鼠标，选择“数据分析”功能，屏幕将显示本次实验的曲线和数据。如果在此次采集过程中采集的数据有问题，或者采不到数据, 请点击串口选择下拉菜单, 选择较高级的机型，或者选择另一端口。 (7)一次实验结束后如需继续实验, 应“关断”调速电位器,并按下实验机构的“清零”键, 进行“自
直齿轮箱尺寸变化影响传动强度分析
阮超
传递：功率P，转速n，扭矩T
齿轮：齿数Z，齿宽b，模数m，材料强度σ 强度公式： 弯曲 T∝b(Zm)mσ 接触 T∝b(Zm)2σ2（体积关联） 条件变化： 1.齿轮箱外形尺寸不变，n2=3600r/min， m2=4mm，求P2？ 弯曲 模数变化4/3，转速变化3600/3000， P2=120*4/3KW 接触 体积不变，转速变化3600/3000，P2=120KW；
弯曲变化机理：齿形变大 接触变化机理：P=T*n/9550
已知：功率P1=100KW，转速n1=3000r/min,模数m1=3mm
直齿轮箱尺寸变化影响传动强度分析
阮超
传递：功率P，转速n，扭矩T
齿轮：齿数Z，齿宽b，模数m，材料强度σ 强度公式： 弯曲 T∝b(Zm)mσ 接触 T∝b(Zm)2σ2（体积关联） 条件变化： 2.齿轮箱齿数不变，n2=3600r/min， m2=4mm，求P2？ 弯曲 模数变化4/3，转速变化3600/3000， P =120*（4/3） KW 接触 模数变化4/3，转速变化3600/3000， P =120*（4/3） KW
2 2 2 2
弯曲变化机理：力臂和曲率半径增大 接触变化机理：单位齿宽负载和直径增大
已知：功率P1=100KW，转速n1=3000r/min,模数m1=3mm
直齿轮箱尺寸变化影响传动强度分析
阮超
传递：功率P，转速n，扭矩T
齿轮：齿数Z，齿宽b，模数m，材料强度σ 强度公式： 弯曲 T∝b(Zm)mσ 接触 T∝b(Zm)2σ2（体积关联） 条件变化： 3.齿轮箱尺寸放大4/3倍，n2=3600r/min， 求P2？ 弯曲 模数变化4/3，转速变化3600/3000， P =120*（4/3） KW 接触 模数变化4/3，转速变化3600/3000， P =120*（4/3） KW
2 2 3 3
弯曲变化机理：齿宽b，模数m增大 接触变化机理：齿宽b，模数m增大
已知：功率P1=100KW，转速n1=3000r/min,模数m1=3mm
实验11 封闭功率流式齿轮试验 CLS —Ⅱ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，即可直接用抄录数据手工计算方法，也可以计算机接口组成有数具采集处理，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，该系统具有重量轻、机电一体化相结合等特点。本试验台用于机械设计等课程的教学实验。可进行齿轮传动效率试验，小模数齿轮的承载能力试验。通过试验，使学生能了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理特点及齿轮传动效率的测试方法。 一、 实验目的 1、 了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理、结构及特点 2、 掌握齿轮传动效率的测试方法。 二、设备和工具 （一）试验台主要技术参数 1.试验台齿轮模数 m=2 2.齿 数 Z 4=Z 3=Z 2=Z 1=38 3.中心距 A=76mm 4.速比 I=1 5.直流电机额定功率 P 电=200W 6.直流电机转速 N 电=50—2000r/m 7.最大封闭扭距 T B =15NM 8.最大封闭功率 P B =3KW （二）试验台机械结构 试验台的结构如图11-1a 所示，由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向联轴器等组成一个封闭机械系统。 (a) (b) 1、 悬挂电机 2、浮动联轴器 3、转速传感器4/11、定轴齿轮副5、刚性联轴器6、悬挂齿轮 箱7、砝码8/9、悬挂齿轮副10、万向联轴器12、脉冲发生器13、转矩传感器 图11-1 试验台的结构简图 电机采用外壳悬挂结构，通过浮动联轴器和齿轮轴相联，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控箱，在数码显示上直接读出。电机转速由测速传感器4测出，同时送往电控箱中显示。 （三） 实验台电子系统 1.系统框图 电控箱内系统的结构框图如图11-2所示。 2 8 6 3 4 5
实验三 封闭功率流式齿轮传动效率测定实验 （一）实验目的 1、了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理、特点和测定齿轮传动效率的方法. 2、测定齿轮传动功率和效率. （二）试验台结构及工作原理. 1、试验台结构 图1 如图1所示,齿轮固连于刚性轴A 的两端,齿轮b 套在弹性轴B 外,齿轮C 固连于弹性轴B 的左端,电机采用外壳悬挂装置,并通过齿轮、齿条机构和传感器6获得电机输出力矩, 其结构
见图4.封闭力矩的施加通过手轮7和螺旋槽加载器5获取. 加载器件5的结构见图2 所示,加载时,转动手轮7,使端头螺杆7’旋转,推动加载器的螺母套5直线左移并通过推力轴承4,使加载套3同样左移, 加载套的左移,一方面使固定于其上的销轴滚轮组2沿固定于齿轮b 上的螺旋槽套1中的槽滑移,另一方面, 加载套3弹性轴端头上的键滑移,滑移结果使得弹性轴产生相对扭转变形,从而对齿轮产生了加载力. 加载力的情况如图例 3所示. F=轴向力(N)由加载手轮7的螺杆7’产生. R=圆周力 β=斜槽螺旋角=15 。 r=d/2=16mm(螺旋槽套1的半径) 由图知 β tg F R = 则所施加的封闭力矩为 ).(1000 mm N tg r F T B ??= β F 值的确定,通过传感器6的位移量转换成电量确定电机的输出力 矩:).(1000 8 .91m N T L T ??= 式中L---电机外壳齿轮的节圆半径=(mm)， T---弹簧反力（kg ） 本装置通过应用电机转角变化的机械量转换成电量的变化，再经放大整形电路直接由数
码显示、电机的输出为力矩。其结构见图4。 2、封闭加载原理 封闭功率流式齿轮试验台，主要是通过装置系统中的一个特殊部件来加载，用以获得为平衡此弹性件的变形而产生的内力矩（封闭力矩），运转时，这内力矩相应作功而成为封闭功率，并在此封闭回路中按一定方向流动。 a 与 b 和 c 与 d 为两对具有相同速比和中心距A 的圆柱齿轮传动，并如图1所示构成了一个封闭的机械系统。系统中当螺旋槽加载器不加载时处在松开的位置，此时控制箱中的转矩显示在“0000”位置。当加载时，加载套左移，使得弹性轴产生相对扭转变形－即内力矩（封闭力矩），从而对左右两对齿轮产生了加载力，各传动元件运转时相应作功，此功率在封闭系统中按一定的方向流动，并在流动过程中不断循环。在这种情况下，由于载荷已体现为系统的内力，因此电机提供的动力，主要用于克服此系统中各传动件的摩擦阻力，其能耗远远小于开式的实验装置，因而可大大减小电机容量。 3．效率的测定 先判明齿轮的主动、从动关系，以及功率的流动方向。 根据图2的加载方向，以及齿轮的啮合情况和电机的转动方向，由图5可看出，齿轮a 为主动，a 推动b ，c 推动d ，其功率按a d c b →→→方向流动。而当电动机的回转方向相反时，齿轮d 为主动，c 为从动，功率流向也相反，因而，对于封闭试验台，可以根据加载力矩的方向和电动机转向来判明齿轮是主动或从动。 图5中，①、②、③分别表示电动机的功率在循环过程中消耗于齿轮、轴承、联轴节等的损耗。 在测定及计算效率时，常将功率转化为扭矩，并取： （1）电机的输出功率时P 1 ，完全消耗于克服封闭系统的摩擦损耗，即P 1=P 5。
机械原理实验 ——齿轮传动机构
一．实验目的 1.掌握齿轮的相关几何参数的定义及其意义。 2.了解齿轮传动的构成，认识其组成原件。 3.掌握齿轮传动比的计算方法。 4.掌握齿轮的相关几何参数的计算。 5.训练动手能力，培养综合设计的能力。 二．实验仪器 序号名称数量备注 1 试验台机架 1 2 主动轴带轮 1 3 电机轴带轮 1 4 主轴 2 5 端盖 3 6 卡环 2 三．实验原理 (一)齿轮参数
（二）传动比计算 1、一对齿轮的传动比： 传动比大小: i12=ω1/ω2 =Z2/Z1 转向外啮合转向相反取“-”号 内啮合转向相同取“+”号 对于圆柱齿轮传动，从动轮与主动轮的转向关系可直接在传动比公式中表示即： i12=±z2/z1 其中"+"号表示主从动轮转向相同，用于内啮合；"－"号表示主从动轮转向相反，用于外啮合；对于圆锥齿轮传动和蜗杆传动，由于主从动轮运动不在同一平面内，因此不能用"±"号法确定，圆锥齿轮传动、蜗杆传动和齿轮齿条传动只能用画箭头法确定。对于齿轮齿条传动，若ω1表示齿轮1角速度，d1表示齿轮1分度圆直径，v2表示齿条的移动速度，存在以下关系：V2=d1ω1/2 定轴齿轮系传动比，在数值上等于组成该定轴齿轮系的各对啮
合齿轮传动的连乘积，也等于首末轮之间各对啮合齿轮中所有从动轮齿数的连乘积与所有主动轮齿数的连乘积之比。设定轴齿轮系首轮为1轮、末轮为K轮，定轴齿轮系传动比公式为： i=n1/nk=各对齿轮传动比的连乘积i1k=(-1)M所有从动轮齿数的连乘积/所有主动轮齿数的连乘积式中："1"表示首轮，"K"表示末轮，m表示轮系中外啮合齿轮的对数。当m为奇数时传动比为负，表示首末轮转向相反；当m为偶数时传动比为负，表示首末轮转向相同。 注意：中介轮(惰轮)不影响传动比的大小,但改变了从动轮的转向。 四．实验分析 (一)齿轮参数的计算 一对渐开线标准外啮合圆柱齿轮传动的模数m=5mm，压力角 =20°，中心距a=350mm，传动比i12=1.8，求两轮的齿数、分度圆直径、齿顶圆直径、基圆直径以及分度圆上的齿厚和齿槽宽。 (二)传动比的计算 如图所示齿轮系，蜗杆的头数z1=1，右旋；蜗轮的齿数z2=26。一对圆锥齿轮z3=20，z4=21。一对圆柱齿轮z5=21，z6=28.