南昌航空大学：航空制造工程教学资源（实验指导书）带传动性能测定

实验二带传动实验（一）NF-2型带传动实验台实验实验目的1.通过实验确定圆形带传动的滑动率曲线与效率曲线。2.观察带传动的弹性滑动与打滑现象，加深对带传动工作原理和设计准则的理解。3.掌握转矩与转速的基本测量方法。二、实验设备及仪器本实验设备为N-2型带传动实验台：该实验台由主机及控制箱两部分组成1.实验台主机的构造实验台主机的结构见图1，两台单相异步电动机1和2，通过被试带5相连。其中电机1为主动，电机2为从动。两台电机分别由一对滚动轴承支撑而被悬挂起来，便于测定电机的工作转矩。电机1的支撑架11固定在机架上，电机2的支撑架12则可沿机架上的导轨移动，以保证初拉力不变，并可满足不同中心距的要求。9W.1V12-541-主动电机2-从动电机3-主动带轮4-从动带轮5-传动带6-平衡碗7-游碗8-杠杆9-游碗10-平衡碗11、12-支承架13-码14-机架图5.1实验台主机示意图为正确地反映带的初拉力，电机2的支撑架下面做成滚动导轨，电机可沿导轨纵向移动，从而可以忽略摩擦力对初拉力的影响。在电机2带轮一侧的支撑架上有一可调的钢丝接头：皮带的初拉力通过钢丝绳加于支架上，钢丝绳绕过一差动滑轮（其轮径比为2：1），实验前可调整钢丝接头和滑轮的位置使之与皮带作用的合力共线

实验二 带传动实验 （一） NF-2 型带传动实验台实验 一、 实验目的 1．通过实验确定圆形带传动的滑动率曲线与效率曲线。 2．观察带传动的弹性滑动与打滑现象，加深对带传动工作原理和设计准则的理解。 3．掌握转矩与转速的基本测量方法。 二、 实验设备及仪器 本实验设备为 NF-2 型带传动实验台，该实验台由主机及控制箱两部分组成。 1．实验台主机的构造 实验台主机的结构见图 1，两台单相异步电动机 1 和 2，通过被试带 5 相连。其中电 机 1 为主动，电机 2 为从动。两台电机分别由一对滚动轴承支撑而被悬挂起来，便于测定 电机的工作转矩。电机 1 的支撑架 11 固定在机架上，电机 2 的支撑架 12 则可沿机架上的 导轨移动，以保证初拉力不变，并可满足不同中心距的要求。 1-主动电机 2-从动电机 3-主动带轮 4-从动带轮 5-传动带 6-平衡砣 7-游砣 8-杠杆 9-游砣 10-平衡砣 11、12-支承架 13-砝码 14-机架 图 5.1 实验台主机示意图 为正确地反映带的初拉力，电机 2 的支撑架下面做成滚动导轨，电机可沿导轨纵向移 动，从而可以忽略摩擦力对初拉力的影响。在电机 2 带轮一侧的支撑架上有一可调的钢丝 接头；皮带的初拉力通过钢丝绳加于支架上，钢丝绳绕过一差动滑轮（其轮径比为 2：1）， 实验前可调整钢丝接头和滑轮的位置使之与皮带作用的合力共线

电机转矩的测量采用杠杆测矩装置，为此在两个电机外壳上均固定一根测矩杠杆8。测矩时，调节码W1和W2的重量及杠杆上的游碗7或9使杠杆处于平衡位置（水平位置），即可以确定轴上的转矩。为静平衡时，两电机底座下均装有配重块，杠杆外端均装有一平衡碗6及10，以供静平衡时微调用，碗上装有水准泡，可以准确确定杠杆的平衡位置。2.控制箱控制箱的外形及面板仪表布置参见图2控制面板箱上装有NW-871数字转速表，用以直接显示两电机的转速（rpm）。装有电流表和电压表，电流表用于显示电机的负荷，电压表用以显示电压的大小。面板上还装有两调压器B1和B2，分别控制两台电机的运行。此外，还装有断电和通电按钮，按下通电按钮，表示电机控制回路已接通，此时若调节调压器，以供给电机电压，电机即可启动运行。国国国团600000002341-调压器B：2-断电按钮3-通电按钮4-调压器B25-电机电源插头6-总电源7-电机转速信号输入图5.2控制面板箱三、实验的基本原理及方法1.摆动电机测转矩原理两台电机分别由一对滚动轴承支撑而被悬挂起来，图3（a）所示。电机1作为主动电机，它在电机状态下运行。故通电后，在旋转磁场作用下，有电磁力矩作用在转子上，其对转子作用，带动带轮1工作，即表现为输入（工作）转矩M1。而同时，也有电磁力矩作用在定子上，该电磁力矩与作用在转子上的电磁力矩的大小相等，方向相反，故而电机壳同时受到与输入力矩大小相等，方向相反的力矩作用，使它翻转。所以，只要设法将电机壳的翻转力矩测出，就可以确定输入转矩M1的大小。如果将电机1直接固定在机架上，则该定子力矩将由机架承担，而这里电机被悬挂，该力矩就可由固定在电机定子（机壳）上的杠杆系统加以平衡求出

电机转矩的测量采用杠杆测矩装置，为此在两个电机外壳上均固定一根测矩杠杆 8。测矩 时，调节砝码 W1 和 W2 的重量及杠杆上的游砣 7 或 9 使杠杆处于平衡位置（水平位置）， 即可以确定轴上的转矩。为静平衡时，两电机底座下均装有配重块，杠杆外端均装有一平 衡砣 6 及 10，以供静平衡时微调用，砣上装有水准泡，可以准确确定杠杆的平衡位置。 2．控制箱 控制箱的外形及面板仪表布置参见图 2 控制面板箱上装有 NW-871 数字转速表，用以 直接显示两电机的转速（rpm）。装有电流表和电压表，电流表用于显示电机的负荷，电压 表用以显示电压的大小。面板上还装有两调压器 B1 和 B2，分别控制两台电机的运行。此 外，还装有断电和通电按钮，按下通电按钮，表示电机控制回路已接通，此时若调节调压 器，以供给电机电压，电机即可启动运行。 1-调压器 B1 2-断电按钮 3-通电按钮 4-调压器 B2 5-电机电源插头 6-总电源 7-电机转速信号输入 图 5.2 控制面板箱 三、 实验的基本原理及方法 1．摆动电机测转矩原理 两台电机分别由一对滚动轴承支撑而被悬挂起来，图 3（a）所示。电机 1 作为主动电 机，它在电机状态下运行。故通电后，在旋转磁场作用下，有电磁力矩作用在转子上，其 对转子作用，带动带轮 1 工作，即表现为输入（工作）转矩 M1。而同时，也有电磁力矩 作用在定子上，该电磁力矩与作用在转子上的电磁力矩的大小相等，方向相反，故而电机 壳同时受到与输入力矩大小相等，方向相反的力矩作用，使它翻转。所以，只要设法将电 机壳的翻转力矩测出，就可以确定输入转矩 M1 的大小。如果将电机 1 直接固定在机架上， 则该定子力矩将由机架承担，而这里电机被悬挂，该力矩就可由固定在电机定子（机壳） 上的杠杆系统加以平衡求出

(a)(b)1-带轮2-支承架3-电机4-滚动轴承5-杠杆6-游碗7-码图3摆动电机测转矩原理图测量时，首先让机壳静止，利用配重及平衡碗使当杠杆上的游碗放在零点处时，电机静平衡。加载后，机壳受定子力矩作用[本实验台有意使电机1受顺时针方向（沿带轮方向观察）的力矩翻转，此时移动游碗，使它至零点的距离由零增加到a1（或同时增加码的重量W1），使电机重新取得平衡，参见图5.3b。即可知在电机稳定运行时，翻转力矩（大小等于输入力矩M1）为：M, =W。xa, +L,xW,(1)式中：M.一翻转力矩，即为带传动的输入转矩，kg.cm。W.一游蛇重量，kgf。W一所加码重量，kgf。a,——游碗至零点距离，cm。L一一称盘离通过支点的垂线的距离，cm。由力矩平衡，可得：D=M(F -H(2)2式中：F、F-一分别为传动作用在紧边及松边上的拉力：

（a） （b） 1-带轮 2-支承架 3-电机 4-滚动轴承 5-杠杆 6-游砣 7-砝码 图 3 摆动电机测转矩原理图 测量时，首先让机壳静止，利用配重及平衡砣使当杠杆上的游砣放在零点处时，电机 静平衡。加载后，机壳受定子力矩作用[本实验台有意使电机 1 受顺时针方向（沿带轮方向 观察）的力矩]翻转，此时移动游砣，使它至零点的距离由零增加到 a1（或同时增加砝码 的重量 W1），使电机重新取得平衡，参见图 5.3b。即可知在电机稳定运行时，翻转力矩（大 小等于输入力矩 M1）为： M1 =W0 a1 + L1 W1 （1） 式中： M1 ——翻转力矩，即为带传动的输入转矩，kg.cm。 W0 ——游砣重量，kgf。 W1——所加砝码重量，kgf。 1 a ——游砣至零点距离，cm。 L1——称盘离通过支点的垂线的距离，cm。 由力矩平衡，可得： 1 1 1 2 2 ( ) M D F − F = （2） 式中： F1 、 F2 ——分别为传动作用在紧边及松边上的拉力；

D.一一带轮直径。而由带传动受力分析知，作用在带轮上的有效圆周力：F=F-F(3)于是，由实验测得的有效圆周力为：2M,2×9.8×M119.6MF=(N)(4)D,D,D,2.加载原理将电机2的转速设计成超过同步转速运行（为此，本实验台带传动设计成增速传动），电机2便进入电机运行状态。由于此时转子导体切割旋转磁场的方向改变，使转子中的感应电势及电流都改变方向，故而产生的作用在转子上的电磁力矩恰好与作用在电机1转子上的电磁力相反，从而成为一个制动力矩（即负载）。为了维持电机2继续运转，必须由外界对转子输入机械转矩，以克服由转子电磁力矩造成的制动转矩。这样，电机2就将由带传动输入的机械能转换成电能。采用合理的反馈电路将由此产生的电能输入主动电机1中，不仅实现了带传动的加载，而且大大节省了试验所需的电能，采用前述的摆动电机测转矩原理，便可方便地求出该带传动的输出转矩（即制动转矩）的大小为：M, =W, xa, +L, xW(5)kgfcm19.6M,F=(N)(6)D,式中各符号含义同前述。本实验台的W。=0.156kgf，L=L，=29.8cm3.效率计算带传动的效率为：M,nz×100%(7)n=M.n4.滑差率计算由转速表数字显示仪直接读得两电机的转速n，、n，（rpm）后，即可由滑差率定义

D1——带轮直径。 而由带传动受力分析知，作用在带轮上的有效圆周力： F = F1 − F2 （3） 于是，由实验测得的有效圆周力为： 1 1 1 1 1 2 1 2 9.8 19.6 D M D M D M F =   = = （N） （4） 2．加载原理 将电机 2 的转速设计成超过同步转速运行（为此，本实验台带传动设计成增速传动）， 电机 2 便进入电机运行状态。由于此时转子导体切割旋转磁场的方向改变，使转子中的感 应电势及电流都改变方向，故而产生的作用在转子上的电磁力矩恰好与作用在电机 1 转子 上的电磁力相反，从而成为一个制动力矩（即负载）。为了维持电机 2 继续运转，必须由 外界对转子输入机械转矩，以克服由转子电磁力矩造成的制动转矩。这样，电机 2 就将由 带传动输入的机械能转换成电能。采用合理的反馈电路将由此产生的电能输入主动电机 1 中，不仅实现了带传动的加载，而且大大节省了试验所需的电能。 采用前述的摆动电机测转矩原理，便可方便地求出该带传动的输出转矩（即制动转矩） 的大小为： M2 = W0  a2 + L2 W1 kgfcm （5） 2 6 2 19. D M F = （N） （6） 式中各符号含义同前述。本实验台的 W 0.156kgf 0 = ，L1 = L2 = 29.8cm 3．效率计算 带传动的效率为： 100% 1 1 2 2    =    M M （7） 4．滑差率计算 由转速表数字显示仪直接读得两电机的转速 1 n 、n2 （rpm）后，即可由滑差率定义

求得：V-V_Dn-D,n=(1--D,nz)×100% (8)5=V.πD,n,D,n,5.测速原理及方法本实验台采用光电测速，光电测速仪由光电传感器和数字显示仪组成，图4为直射式光电转速传感器原理图。在被测轴上装有测速圆盘3，在盘上均匀地作出亮区和暗区（本测速盘做有60个亮区），在圆盘两侧装有红外发光管2和光敏二极管1。当圆盘转至光源亮区和光电管处于同一直线上时，光线直接投射到光电管上，产生一个电脉冲。这样，当轴转动一周时，光电管发出和盘上亮区数目相同的脉冲数（60个），显示仪则用数字显示在1秒取样时间内的信号个数，则数码管显示的数字即表示为转轴的没分钟转速。2电器1-光敏二极管2-红外发光管3-测速盘4-转轴图5.4直射式光电转速传感器原理图图5.56.保持主动带轮转速恒定的方法为使实验符合带速这一常规，本实验台采用两只调压器分别控制两台电机运行（图5），其中B2用于改变负载值，同时调节B1，使电机D1的转速恒定。这是因为电机D1运行时的转差率S为输出转矩M2（或负载M2）与外加电压V的函数。因此，当改变负载M2（由B2控制）时，同时改变外加电压V（由B1控制），就可以保持转差率S不变，即使主动带轮转速不变。四、实验方法1.了解实验台的结构及各部分的工作原理。2.在未装上传动带之前，将杠杆上的游碗移至零刻度处，调节电机机壳下面的配重块使杠杆处于水平位置（以平衡碗上的水泡为准）。然后将传动带套在两带轮上。3.施加适当的初拉力（本实验台中的初拉力预紧采用差动滑轮，其轮径比为2:1）。4.将控制箱上的两调压器旋钮旋至零位置（逆时针方向旋至终点）。5.插上各插座接通总电源，按下控制箱上的通电按钮3（参看图2）。6.在空载情况下（调压器B2处零位），顺时针方向转动调压器B1旋钮，启动主动电

求得： (1 ) 100% 1 1 2 2 1 1 1 1 2 2 1 1 2 = −  − = − = D n D n D n D n D n V V V     （8） 5．测速原理及方法 本实验台采用光电测速，光电测速仪由光电传感器和数字显示仪组成，图 4 为直射式 光电转速传感器原理图。在被测轴上装有测速圆盘 3，在盘上均匀地作出亮区和暗区（本 测速盘做有 60 个亮区），在圆盘两恻装有红外发光管 2 和光敏二极管 1。当圆盘转至光源 亮区和光电管处于同一直线上时，光线直接投射到光电管上，产生一个电脉冲。这样，当 轴转动一周时，光电管发出和盘上亮区数目相同的脉冲数（60 个），显示仪则用数字显示 在 1 秒取样时间内的信号个数，则数码管显示的数字即表示为转轴的没分钟转速。 1-光敏二极管 2-红外发光管 3-测速盘 4-转轴 图 5.4 直射式光电转速传感器原理图 图 5.5 6．保持主动带轮转速恒定的方法 为使实验符合带速这一常规，本实验台采用两只调压器分别控制两台电机运行（图 5）， 其中 B2 用于改变负载值，同时调节 B1，使电机 D1 的转速恒定。这是因为电机 D1 运行 时的转差率 S 为输出转矩 M2（或负载 M2）与外加电压 V 的函数。因此，当改变负载 M2 （由 B2 控制）时，同时改变外加电压 V（由 B1 控制），就可以保持转差率 S 不变，即使 主动带轮转速不变。 四、 实验方法 1．了解实验台的结构及各部分的工作原理。 2．在未装上传动带之前，将杠杆上的游砣移至零刻度处，调节电机机壳下面的配重块 使杠杆处于水平位置（以平衡砣上的水泡为准）。然后将传动带套在两带轮上。 3．施加适当的初拉力（本实验台中的初拉力预紧采用差动滑轮，其轮径比为 2:1）。 4．将控制箱上的两调压器旋钮旋至零位置（逆时针方向旋至终点）。 5．插上各插座接通总电源，按下控制箱上的通电按钮 3（参看图 2）。 6．在空载情况下（调压器 B2 处零位），顺时针方向转动调压器 B1 旋钮，启动主动电

机带动从动带轮，带传动工作起来。调节B1使主动轮转速n1达到预定的转速（本实验定为1440r.p.m）。7.移动杠杆上游碗的位置，使杠杆重新平衡（参看图3）。然后记录下主动轮转速nl、从动轮转速n2、主动电机杠杆上游碗移动的距离al和码重W1、从动电机杠杆上游蛇移动距离a2和所加码重W2等六个数据，即为空载条件下所测得的第一组实验数据。8.顺时针方向缓慢移动调压器B2旋钮（即给带传动施加工作载荷），使从动带轮转速n2下降一定值，同时调节B1使主动轮转速nl稳定在1440r.p.m。然后重复上述步骤7，测得第2组实验数据。如此重复下去，给带传动逐级加载，依次记录下各组实验数据。9.测完最后一组数据后，将调压器B1和B2缓慢旋回零位置，带传动停止工作。按下控制箱上的断电按钮，切断总电源，卸去初拉力和杠杆上的码。10.整理实验场地，实验结束

机带动从动带轮，带传动工作起来。调节 B1 使主动轮转速 n1 达到预定的转速（本实验定 为 1440r.p.m）。 7．移动杠杆上游砣的位置，使杠杆重新平衡（参看图 3）。然后记录下主动轮转速 n1、 从动轮转速 n2、主动电机杠杆上游砣移动的距离 a1 和砝码重 W1、从动电机杠杆上游砣 移动距离 a2 和所加砝码重 W2 等六个数据，即为空载条件下所测得的第一组实验数据。 8．顺时针方向缓慢移动调压器 B2 旋钮（即给带传动施加工作载荷），使从动带轮转速 n2 下降一定值，同时调节 B1 使主动轮转速 n1 稳定在 1440r.p.m。然后重复上述步骤 7， 测得第 2 组实验数据。如此重复下去，给带传动逐级加载，依次记录下各组实验数据。 9．测完最后一组数据后，将调压器 B1 和 B2 缓慢旋回零位置，带传动停止工作。按下 控制箱上的断电按钮，切断总电源，卸去初拉力和杠杆上的砝码。 10．整理实验场地，实验结束

带传动实验报告（一）课程名称：实验日期：年月日班级：姓名：同组人：实验成绩指导老师1.实验目的2.实验原理、实验内容及涵盖的知识点

带传动实验报告（一） 课程名称： 实验日期： 年 月 日 班级： 姓名： 同组人： 指导老师 实验成绩 1. 实验目的 2．实验原理、实验内容及涵盖的知识点

3.原始数据及计算公式1）原始数据：初拉力F。=N带轮直径D,=:D, =cm;cm游重量W。=0.156kg码盘离通过支点的垂线距离L,=L,=29.8cm2）计算公式：M,nz×100%效率=M,n2M2N有效拉力F=D2输入转矩M,=aW。+LW输出转矩M,=a,W。+L,W

3．原始数据及计算公式 1）原始数据： 初拉力 F0 = N 带轮直径 D1 = cm； D2 = cm 游砣重量 W0 = 0.156kg 砝码盘离通过支点的垂线距离 L1 = L2 = 29.8cm 2）计算公式： 效率 100% 1 1 2 2 =  M n M n  有效拉力 N D M F 2 2 2 = 输入转矩 M1 = a1W0 + L1W1 输出转矩 M2 = a2W0 + L2W2

4.实验过程原始记录计算数据测量数据项目WiW2MM2nEFnia1n2a2%Nkgkg%rpmcmcmKg.cmKg.cmrpm空载234567891011121314151617

4．实验过程原始记录 项目 测量数据 计算数据 n1 rpm n2 rpm a1 cm W1 kg a2 cm W2 kg M1 Kg.cm M2 Kg.cm η % ε % F N 空载 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

5.绘制效率曲线及滑差率曲线5.实验结果及分析

5．绘制效率曲线及滑差率曲线 5．实验结果及分析