掌握转速、力矩、传动功率和传动效率等机械传动性能参数测.
实验三 多级机械传动装置性能参数测试实验
实验三 多级机械传动装置性能参数测试实验一、实验目的(1)掌握转速、转矩、传动功率、传动效率等机械传动性能参数测试的基本原理和万法。
(2)通过实验，了解各种单级机械传动装置的特点，对各种单级机械传动装置的传动功率大小范围有定量的认识。
(3)通过实验，了解齿轮传动、蜗杆传动中的在传递运动与动力过程中的参数曲线（速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等），加深对常见机械传动性能的认识和理解。
(4)了解JLC-A 系列综合设计型机械设计实验装置的基本构造及其工作原理。
二、实验设备本实验在“机械传动性能综合测试实验台”上进行。
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。
本实验台的传感器测量精度高，能满足教学实验与科研生产试验的实际需要。
机械传动性能综合测试实验台采用自动控制测试技术设计，所有电机自动起停，转速自动调节，负载自动调节，整台设备能够自动进行数据采集处理，自动输出实验结果，是高度智能化的产品。
机械设计综合实验台的控制系统如图1—1所示。
三、实验原理和方法1．传动效率η及其测定方法效率η表示能量的利用程度。
在机械传动中，输入功率P i 应等于输出功率P 0与损耗 功率P f 之和，即f i P P P +=0 (1—1)式中，i P 为输入功率，kW ；P 0为输出功率，kW ；P f 为损耗功率，kW 。
则传动效率η定义为iP P 0=η (1-2) 由力学知识知，轴传递的功率可按轴的角速度和作用于轴上的力矩由下式求得： M n M nP M P 3000010006020ππϖ=⨯== (1—3) 式中，P 为轴传递的功率，kW ；M 为作用于轴上的力矩，N ·m ；ω为轴的角速度，rad ；n 为轴的转速，r ／min 。
机械传动性能综合实验指导书
机械传动系统设计综合实验指导书目录一、实验目的 (2)二、实验内容 (2)三、实验设备介绍 (2)1. 实验设备的总体布局 (2)2. 实验台各部分的安装连线 (3)3. 实验台组成部件的主要技术参数 (5)四、实验台的使用与操作 (5)五、测试软件介绍 (7)1.数据操作面板 (8)2.电机控制操作面板 (8)3.下拉菜单 (9)六、实验注意事项 (14)附录1：机械传动方案设计和性能测试综合实验任务卡 (15)附录2：机械传动方案设计和性能测试综合实验方案书 (16)附录3：机械传动方案设计和性能测试综合实验报告 (16)附录4：实验系统各模块展示 (17)附录5：转矩转速传感器介绍 (25)一、实验目的1.了解机械传动性能综合测试的工作原理和方法及计算机辅助实验的新方法；2.掌握机械传动合理布置的基本要求和机械传动方案设计的一般方法；3.加深对常见机械传动装置传动性能的认识和理解；4.培养学生根据机械传动实验任务，进行自主实验的能力。
二、实验内容1.从附录1中选择3～4个实验任务，自主设计满足要求的机械传动系统，并参照附录2写出实验方案书；2.按照所设计传动系统的组成方案在综合实验台上搭接机械传动性能综合测试系统，并进行主电机转速一定载荷变化的性能测试及绘制性能参数曲线（转速曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等）；3.根据测试结果分析传动系统设计方案。
三、实验设备介绍1.实验设备的总体布局“机械传动性能综合测试实验台”由变频电机、联轴器、机械传动装置、加载装置（磁粉制动器）、转矩转速传感器和工控机等硬件模块及测试软件组成，如下图所示。
变频电机、机械传动装置、加载装置（磁粉制动器）、转矩转速传感器之间用联轴器连接；两转矩转速传感器的信号线分别与安装在工控机主板上的两块转矩转速测试卡联接，两转矩转速传感器的信号由此传入工控机，系统性能参数的测量通过测试软件控制。
学生可以根据不同的设计任务，设计相应的实验方案，选用不同机械传动装置，在此实验台上进行各种不同传动系统的搭建、安装调试和传动系统的各种性能测试，并分析系统传动性能，完成设计性实验、综合性实验或创新性实验。
机械传动方案设计性综合实验
机械传动方案设计性综合实验一、目的与要求1、根据给定的条件及零部件，设计机械传动方案，并组装成机械传动装置。
通过实验，了解机械传动方案设计的多样性，对多种可行方案进行比较、评价，从而确定最佳传动方案。
2、通过对传动效率、动态性能及工作稳定性的分析，了解各种传动零件的适用条件及其对传动系统的影响。
3、了解机械传动系统输入端的转矩（T1）、转速（n1）、功率（P1）与输出端的转矩（T2）、转速（n2）、功率（P2）的变化关系，要求绘出T1与T2、n1与n2及P1与P2的关系曲线。
4、掌握转速、转矩、效率等参数的测量方法。
二、提供的设备及零部件本实验装置为模块化结构，可在备件库中任选所需的零部件，组装成机械传动系统。
按减速器的类型将实验台分成两大类：平行轴传动方案实验台和垂直轴传动方案实验台。
前者的减速器为圆柱齿轮或摆线针轮减速器，后者的减速器为锥齿轮或蜗轮蜗杆减速器。
实验所提供的设备及零部件如下：1、电动机a. Y90L-2 额定功率2.2Kw 满载转速2840 r/min 280元b. Y100L1-4 额定功率2.2Kw 满载转速1420 r/min 380元c. Y112M-6 额定功率2.2Kw 满载转速940 r/min 740元d. Y132S-8 额定功率2.2Kw 满载转速710 r/min 1230元2、减速器a）ZD-100单级直齿圆柱齿轮减速器，速比i =2.37 750元b）WX3摆线针轮减速器，速比i =11 1150元3、V带传动：小带轮若干70元/个大带轮若干 70元/个普通V带5元/根4、链传动：小链轮若干 110元/个大链轮若干 130元/个滚子链链条30元/米5、联轴器若干 30元/对三、实验设备简介本实验装置如图1所示，由四大模块组成，即：Ⅰ—动力源模块（电动机部分）；Ⅱ—传动装置模块（减速器及其他传动零件）；Ⅲ—加载模块（磁粉加载器、可调电源，相当于工作机）；Ⅳ—测试模块（转矩传感器，转矩、转速、效率等测试软件）。
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n 1、n 2和扭矩T 1、T 2。
2、计算输入功率P 1、输出功率P 2、滑动率ε、效率η。
3、绘制滑动率曲线ε—P 2和效率曲线η—P 2。
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1-1所示。
1直流电机 2主动带轮 3、7力传感器 4轨道 5砝码 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1、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。
砝码通过尼龙绳、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“U ”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n 1、n 2。
（2）扭矩测量装置电动机输出转矩1T (主动轮转矩)、和发电机输入转矩2T (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。
带传动及齿轮传动效率实验
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。
机械原理实验报告大全
机械原理实验项目机械原理课程实验（一）机械传动性能测试实验一、实验目的(1) 通过测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的速度、转矩、传动比、功率及机械效率等,加深对常见机械传动性能的认识与理解。
(2) 通过测试由常见机械传动组成的不同传动系统的机械参数，掌握机械传动合理布置的基本要求。
(3) 通过实验认识机械传动性能综合实验台的工作原理、提高计算机辅助实验能力。
二、实验设备机械传动性能测试综合实验台。
三、实验内容机械传动性能测试是一项基于基本传动单元自由组装、利用传感器获取相关信息、采用工控机控制实验对象的综合性实验。
它可以测量用户自行组装的机械传动装置中的速度、转矩、传动比、功率与机械效率，具有数据采集与处理、输出结果数据与曲线等功能。
机械传动性能测试实验台的逻辑框图变频 电机ZJ 扭矩 传感器ZJ 扭矩 传感器工作载荷扭矩测量卡转速调节机械传动装置负载调节工控机扭矩测量卡机械原理课程实验（二）慧鱼机器人设计实验一、实验目的1）通过对慧鱼机器人、机电产品的系统运动方案的组装设计，培养学生独立确定系统运动方案设计与选型的能力。
2）利用“慧鱼模型”组装机器人模型，探索机器人各个功能的实现方法，进行机电一体化方面的训练。
二、实验设备1）慧鱼创意组合模型包； 2）计算机一台；3）可编程控制器、智能接口板； 4）控制软件。
三、实验内容“慧鱼创意组合模型”是工程技术型模型，能够实现对工程技术以及机器人技术等的模拟仿真。
模型是由各种可以相互拼接的零件所组成，由于模型充分体现了各种结构、动力、控制的组成因素，并设计了相应的模块，因此，可以拼装成各种各样的机器人模型，可以用于检验学生的机械结构和机械创新设计与控制的合理可行性。
慧鱼机器人实验二室自动步行车 学生创新实验机械原理课程实验（三）PLC控制实验一、实验目的1）了解全自动加工中心、自动化立体仓库、焊接站等工业模型的组装设计，控制原理及PLC在工业中的应用；2）了解和熟悉PLC的结构和外部接线方法，掌握编程软件的使用方法；3）掌握顺序功能图的绘制，掌握以顺序控制梯形图的设计方法与调试。
机械传动系统效率综合测试实验
机械传动系统效率综合测试实验一、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所示。
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1图1(a) 实验台外观图Array1-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AC0－240V 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。
实验9 机械传动性能参数测试分析(2)重庆大学机械基础实验报告
开放功率流式实验台借助一个加载装置(机械制动器、电磁测功器或磁粉制动器)来消耗测试对象所传递的能量。开放功率流式的优点是与实际工作情况一致，实验装置简单，安装方便；缺点是能量消耗大，对于需作较长时间试验的场合(如疲劳试验)，耗费能量尤其严重。一般测试对象的功率较小时多采用此种形式。
3.通过测试常见机械传动装置（如带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等）在传递运动与动力过程中的参数曲线（速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等），加深对常见机械传动性能的认识和理解。
4.通过机械传动系统的拼装，培养学生的工程实践能力、动手能力及团队工作能力。
9.2实验测试对象
可为各种传动装置，包括直齿圆柱齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮减速器、同步带传动、V带传动、链传动等。
9.3测试原理
机械传动中，输入功率应等于输出功率与机械内部损耗功率之和。即：
（9－1）
式中： ——输入功率； ——输出功率； ——机械内部所消耗功率。则机械效率η为：
（9－2）
由力学知识可知，对于机械传动若设其传动力矩为M，角速度为ω，则对应的功率为：
（9－3）
式中：n——传动机械的转速（r/min）
9．实验过程中，发现有问题要先停止传动电机，在元器件停止转动后，修正后再继续进行实验。
10．本实验台采用高压供电，实验时请勿打开电器控制柜，以免造成安全事故。
11．注意：变频器出厂前设定完成、若需更改内部参数，必须由专业技术人员或熟悉变频器的相关人员担任，避免设定参数不当造成不必要的损坏。
12．实验完毕后，要清理好元器件；做好元器件的保养和实验台的整洁工作。
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3.4.3 JC型转矩转速传感器的工作原理
JC型转矩转速传感器基本原理：通过弹性轴、两组磁 电信号发生器，把被测转矩、转速转换成具有相位差的两 组交流电信号，这两组交流电信号的频率相同且与轴的转 速成正比，而其相位差的变化部分又与被测转矩成正比。
1.转矩的测试
受载前：
u1 Um sinZt
u2 U m sinZ (t 0 )
0 z 0
z zK 1 M
0 ：齿轮的初始偏差角。
受载后：
u1 Um sinZt
u2 U m sinZ (t )
z z 0 z
KM
0
K1 M
——两个基本点齿轮间的偏转角度。
2.转速的测试 两组交流电信号的频率相同且与齿轮的齿数 和轴的转速成正比，因此可以用来测量转速。
设转矩转速传感器信号齿轮的齿数为Z，每 秒钟转矩转速传感器输出的脉冲数为f，则转速n 为：
n f Z 60
3．传动功率的测试
(r/min)
P M
nT
1.4实验台的组成及测试原理
1.4.1实验原理
P0 机械效率η 为： Pi
式中：Pi——输入功率；Po——输出功率； 对于机械传动若设其传动转矩为T，角速度 为ω ，则对应的功率为：
2n n P T T＝ T 60 30
T0 n0 Ti ni
1.4.2实验台的组成
1.开放功率流式实验台
由上式可见，N值并不随轴的转速而变化。而 N0的值也可以设法把它补偿掉。因此，只要适当 选择测量时间t2，就可以使转矩积数器的计数值直 接等于被测转矩T。
2．转速测量
转速的测量是将检相脉冲经“内、外转速信号 选择回路”后与“转速控制门”的时间控制脉冲一 起送到“与门3”， “与门3”输出的脉冲直接送到转 速计数器中计数及显示。t3为进行一次转速测量所 需要的脉冲计数时间。 3.PI-100转矩转速仪前面板图
3.4.4磁粉制动器的工作原理
磁粉制动器是根据电磁原理和利用磁粉传递扭 矩的，它具有响应速度快、结构简单等优点，是一 种多用途、性能优越的自动控制元件。
定子
转子
1.磁粉
图3-8 磁粉制动器 2.线圈 3.定子 4.转子 5.轴承
6.转轴
磁粉制动器的特性
激磁电流——转矩特性
转速——转矩特性
思考题
外接转速
放大整形
内外转速 信号选择
转速计数器
信号波形
传 感 器 信 号 放 形大 后整 检 相 器 后 时 钟 脉 冲 与输 门出
1
控 转制 矩门
与输 门出 2
1．转矩的测量
Z 0 0 K 1T t1 Z
在t1时间秒内经过的脉冲数等于: t1f0
在t2时间秒内总共经过的脉冲组数等于在此时间 内齿轮所转过的齿数，即
1）常见的机械传动装置的性能参数有哪些?
2）机械传动装置的效率与所传递的功率大小有没有关系?
3）影响传动装置效率的因素有哪些? 4）常见的机械传动装置机械性能测试实验台有哪些构造类 型? 5）磁粉制动器具有哪些优缺点? 6）为什么在测试转矩之前需要对转矩转速传感器进行调零? 7）转矩转速传感器上的小电机有什么功用 ? 在什么情况小 需要开启小电机? 小电机应与主轴同向转动还是反向转动 ? 开启小电机对哪些测试参数有影响?
各种传动装置，包括带传动、链传动、无级变 速器、减速器。
1.3实验测试仪器设备
1)JC 型转矩转速传感器 —— 用于测试输入输出的 转矩和转速。 2)PI-100 型转矩转速测量仪 —— 用于显示转矩、 转速和功率。 3)磁粉制动器——用于增加载荷。 4)电动机——用于驱动测试对象。 5)CB2000 卡式扭矩仪及计算机 —— 用于显示转矩、 转速和功率。
优点: (1)实验装置简单，安装方便，价格较低；
(2)对象的测试工作状况与实际工作情况一致。
缺点：能量消耗相对较大。 使用范围：一般测试对象的功率较小时多采用此种形式。
实验台构成
2.封闭功率流式实验台
优点：电源只供给传动中摩擦阻力所消耗的功率，可以大大 地减小功耗； 缺点：实验台的控制复杂，价格较高。
t2 Z 2
在t2时间秒内所测得的总 t1 f 0 t 2 Z C 2 Z 0 ZK1T 1 ( 0 K 1T ) f0t2 Z t2 f0 C 2 2C ZK1t 2 f 0 N0 T 2C
实验1 机械传动性能参数测试
1.1 实验目的
1) 掌握转速、力矩、传动功率和传动效率等机械传 动性能参数测试的基本原理和方法。
2) 验证在传动中存在摩擦损耗，因此，减速器的输 出功率总是小于输入功率，效率总是小于100%。
3) 了解机械传动性能参数测试实验台的基本构造及 其工作原理。
3.2 实验测试对象
30
(Kw)
4．转矩转速传感器的机械结构
3.4.3 转矩转速测量仪的工作原理
1MHz 时钟脉冲 转 矩 转 速 传 感 器 放大整形 与门1 t2 检相器 放大整形 与门2 转矩显示 转矩寄存器
转矩控制门
分频 测量时间 调节回路 转矩计数器 初始值补偿回路
转速控制门
t3 与门3
转速显示
转速寄存器