《机械设计》课程教学课件（讲稿）带传动实验

实验一带传动实验一。 实验目的1.了解带传动中的弹性滑动和打滑现象2.掌握滑动率和机械效率的测试原理和方法：3．了解机械零件实验中的加载方法；4．了解力、力矩和转速的测试方法。二。实验原理带传动在工作时，由于紧边与松边的拉力差Fi一F引起带松紧两边弹性变形不等而引起的带与带轮间的局部相对滑动称为弹性滑动，是带传动中不可避免的现象，而且随着传递有效圆周力的增减而变化。当需要传递的圆周力逐渐增大，超过带与带轮间的摩擦力时，带与轮面间将出现显著的相对滑动，即发生打滑。打滑将使带磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传递失效，故打滑应予避免。在规定的张紧力条件下，逐次改变有效圆周力Fe，测出其滑动率e及效率n，即可获得滑动曲线-Fe和效率曲线n-Fe。带传动一般由主动轮、从动轮和传动带组成。把主动轮接原动机，从动轮接负载，再配以必要的测试仪器，就组成一套带传动实验设备。在规定的张紧力条件下，通过对从动轮不断加载，即不断增加带传动的有效拉力F。，带在轮上的弹性滑动不断增加，紧、松两边的带速v和V2之差越来越大，从动轮的转速n2不断降低，传动效率也随之变化，将测得的以上数据加以整理，可以绘制带传动的滑动曲线e-Fe和效率曲线n-Fe。1.滑动率e&="-"2=1-D,-nD,-nV1当主、从动轮直径相同时，即D,=D，则6 =1-2×100%(1)式中vi和v2分别为主、从动轮的圆周速度，ni、na分别为主、从动轮的转速，i为传动比。本实验中D,=Di，故只需测试主、从动带轮的转速ni、nz即可由（1）式计算滑动率&。2.传动效率n

实验一 带传动实验 一．实验目的 1.了解带传动中的弹性滑动和打滑现象； 2.掌握滑动率和机械效率的测试原理和方法： 3. 了解机械零件实验中的加载方法； 4. 了解力、力矩和转速的测试方法。 二．实验原理 带传动在工作时，由于紧边与松边的拉力差F1－F2引起带松紧两边弹性变形 不等而引起的带与带轮间的局部相对滑动称为弹性滑动，是带传动中不可避免的 现象，而且随着传递有效圆周力的增减而变化。当需要传递的圆周力逐渐增大， 超过带与带轮间的摩擦力时，带与轮面间将出现显著的相对滑动，即发生打滑。 打滑将使带磨损加剧，从动轮转速急剧降低，甚至使传递失效，故打滑应予避免。 在规定的张紧力条件下，逐次改变有效圆周力 Fe，测出其滑动率ε及效率η， 即可获得滑动曲线ε-Fe 和效率曲线η-Fe。 带传动一般由主动轮、从动轮和传动带组成。把主动轮接原动机，从动轮接 负载，再配以必要的测试仪器，就组成一套带传动实验设备。在规定的张紧力条 件下，通过对从动轮不断加载，即不断增加带传动的有效拉力Fe，带在轮上的弹 性滑动不断增加，紧、松两边的带速ν1和ν2之差越来越大，从动轮的转速n2不 断降低，传动效率也随之变化，将测得的以上数据加以整理，可以绘制带传动的 滑动曲线ε-Fe和效率曲线η-Fe。 1.滑动率ε 11 22 1 21 1 nD nD v vv ⋅ ⋅ −= − ε = 当主、从动轮直径相同时，即D2=D1，则 %1001 1 2 ×−= n n ε （1） 式中ν1和ν2分别为主、从动轮的圆周速度，n1、n2分别为主、从动轮的转速，i 为传动比。 本实验中D2=D1，故只需测试主、从动带轮的转速n1、n2 即可由（1）式计算 滑动率ε。 2. 传动效率η 1

×10%=×100%(2)Tn式中Pi、P,分别为带传动的输入、输出功率，T、T,分别为主、从动轮上的转矩。因此，在测得主、从动带轮的转速ni、na的基础上，只需测试主、从动轮上的转矩TI、T,即可由（2）式计算出带传动的效率n。事实上，带传动的滑动率ε和传动效率n并不是常数，而是随传递功率大小的改变而变化。为寻求其变化规律，通常在保持主动带轮转速和张紧力F。不变的前提下，用改变负载（即改变带传动传递功率）的方法，分别求得带传动的滑动率e和效率n，并将其变化规律以曲线方式表示在直角坐标系中三。实验台结构及工作原理实验台由机械结构、电子系统、操作控制等三部分组成：（一）机械结构1.本实验台主动带轮由50W直流电机5（原动机）驱动，如图1-1所示。原动机的机座设计成浮动结构(滚动滑槽)，与牵引钢丝绳、定滑轮、码一起组成带传动张紧力调节机构，改变码大小，即可准确地预定带传动的张紧力F。。2．从动带轮安装在作为负载的发电机主轴上。对发电机，每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。3．两台电机匀为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T（主动电机力矩)、T2(从动电机力柜)迫使拉钩作用于拉力传感器(序号13)，传感器输出的电信号正比于TI、T2的原始信号4.两台电机的转速传感器(红外光电传感器)分别安装在带轮背后的环形糟(本图未表示)中，由此可获得必需的转速信号

%100 %100 11 22 1 2 ×=×= nT nT P P η （2） 式中P1、P2分别为带传动的输入、输出功率，T1、T2分别为主、从动轮上的转 矩。 因此，在测得主、从动带轮的转速n1、n2的基础上，只需测试主、从动轮上 的转矩T1、T2即可由（2）式计算出带传动的效率η。 事实上，带传动的滑动率ε和传动效率η并不是常数，而是随传递功率大小 的改变而变化。为寻求其变化规律，通常在保持主动带轮转速和张紧力F0不变的 前提下，用改变负载（即改变带传动传递功率）的方法，分别求得带传动的滑动 率ε和效率η，并将其变化规律以曲线方式表示在直角坐标系中。 三．实验台结构及工作原理 实验台由机械结构、电子系统、操作控制等三部分组成： （一）机械结构 1．本实验台主动带轮由 50W直流电机 5（原动机）驱动，如图 1-1 所示。原 动机的机座设计成浮动结构(滚动滑槽)，与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成 带传动张紧力调节机构，改变砝码大小，即可准确地预定带传动的张紧力Fo 。 2．从动带轮安装在作为负载的发电机主轴上。对发电机，每按一下“加载” 按键，即并上一个负载电阻，使发电机负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁 转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。 3．两台电机匀为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1(主 动电机力矩)、T2(从动电机力柜)迫使拉钩作用于拉力传感器(序号 13)，传感器输 出的电信号正比于T1、T2的原始信号。 4．两台电机的转速传感器(红外光电传感器)分别安装在带轮背后的环形糟(本 图未表示)中，由此可获得必需的转速信号。 2

L891213U1从动直流电机6牵引绳11拉力传感器2从动带轮7滑轮12固定支座3传动带8码13底座主动带轮9拉簧14标定杆5主动直流电机10浮动支座图1-1实验台机械结构（二）电子系统电子系统的结构框图如图1-2所示。实验台内附设单片机，承担检测、数据处理、信息记忆、自动显示等功能。如通过微机接口外接PC机，就可自动显示并能打印输出带传动的滑动曲线、效率曲线及有关数据。（三）操作部分操作部分主要集中在机台正面的面板上，面板的布置如图1-3所示。在机台背面备有微机RS232接口、主动轮转矩及从动轮转矩调零旋扭等。带主、从动轮转矩显示单主、从动转矩传感器传动机构片微机主、从动转速传感器主、从动轮转速显示

1 从动直流电机 6 牵引绳 11 拉力传感器 2 从动带轮 7 滑轮 12 固定支座 3 传动带 8 砝码 13 底座 4 主动带轮 9 拉簧 14 标定杆 5 主动直流电机 10 浮动支座 图 1-1 实验台机械结构 （二）电子系统 电子系统的结构框图如图 1-2 所示。 实验台内附设单片机，承担检测、数据处理、信息记忆、自动显示等功能。 如通过微机接口外接 PC 机，就可自动显示并能打印输出带传动的滑动曲线、效 率曲线及有关数据。 （三）操作部分 操作部分主要集中在机台正面的面板上，面板的布置如图 1-3 所示。 在机台背面备有微机 RS232 接口、主动轮转矩及从动轮转矩调零旋扭等。 3 主、从动轮转速显示 主、从动轮转矩显示 主、从动转速传感器 主、从动转矩传感器 单 片 微 机 带 传 动 机 构

微机接口I微计算机图1-2实验台电子系统框图O0主动轮转速微调从动轮转速送保消加O持零载从动轮转矩主动轮转矩调速图1-3面板布置图四,实验要求1.绘制带传动滑动曲线和效率曲线；2.对实验结果进行分析讨论五．实验步骤(1)操作方法1．准备工作（1）检查实验台，保证各机件处于完好状态；（2）开关处于断开状态；（3）将电机调速旋扭时针方向转到底；（4）加上码以产生所需张紧力F。2.实验步骤（1）接通电源按电源开关接通电源，按一下“清零”键。此时主从动电机转速显示为“0”，力矩显示为“”，实验系统处于“自动校零”状态。校零结束后，力矩显示为“0”。再将调速旋钮顺时针向高速方向旋转，电机由起动，逐渐增速，同时观察实验台

微机接口 微计算机 图 1-2 实验台电子系统框图 载 荷 指 示 主动轮转速 1 2 3 4 5 6 7 8 从动轮转速 微调 送 数 保 持 清 零 加 载 主动轮转矩 从动轮转矩 调速 图 1-3 面板布置图 四.实验要求 1.绘制带传动滑动曲线和效率曲线； 2.对实验结果进行分析讨论 五．实验步骤 (一) 操作方法 1．准备工作 （1） 检查实验台，保证各机件处于完好状态； （2） 开关处于断开状态； （3） 将电机调速旋扭逆时针方向转到底； （4） 加上砝码以产生所需张紧力 F。 2．实验步骤 （1）接通电源 按电源开关接通电源，按一下“清零”键。此时主从动电机转速显示为“0”， 力矩显示为“．”，实验系统处于“自动校零”状态。校零结束后，力矩显示为“0”。 再将调速旋钮顺时针向高速方向旋转，电机由起动，逐渐增速，同时观察实验台 4

面板上主动轮转速显示屏上的转速数，其上的数字即为当时的电机转速。当主电机转速达到预定转速（本实验建议预定转速为1200—1300转／分左右)时，停止转速调节。此时从动电机转速也将稳定地显示在显示屏上。（2）加载在空载时，记录主、从动轮转矩与转速。按“加载”键一次，第一个加载指示灯亮，调整主动电机转速，使用微调旋钮，使其仍保持在预定工作转速内，待显示基本稳定（一般LED显示器跳动2~3次即可达到稳定值），记录主、从动轮的转矩及转速值。再按“加载”键一次，第二个加载指示灯亮，再使用微调旋钮调整主动转速，仍保持预定转速，待显示稳定后再次记录主、从动轮的转矩及转速。第三次按“加载”键，第三个加载指示灯亮，同样记录下主、从动轮的转矩、转速。为便于记录数据，在实验台的面板上还设置了“保持”键，每次加载数据基本稳定后，按“保持”键即可使转矩、转速稳定在当时的显示值不变。按任意键，可脱离“保持”状态。重复上述操作，直至实验台面板上的8个载荷指示灯全亮为止，此时实验台面板上四组数码管将全部显示“8888”，根据这八组数据便可作出带传动滑动曲线e-T2，及效率曲线n-T2。在记录各组数据后应将电机调速旋钮逆时针转至“关断”状态，并按“清零”键。显示指示灯全部熄灭，机构处于关断状态，等待下次实验或关闭电源。(二)、实验台与计算机接口在DCS-II型带传动实验台后板上设有RS232串行接口，可通过所附的通讯线直接和计算机相联，组成带传动实验系统，操作步骤为：1、打开计算机，运行专用软件DCS，出现带传动实验台画面，按任意键即进入工作界面，选择“菜单”中的“数据采集”功能，计算机将处于等待信号输入状态。2、当各组数据记录完毕，实验台面板上四组数码管全部显示“8888时，按下“送数”键，数据即被送入计算机。计算机屏幕将显示所采集的全部八组主、从动轮的转速和转矩3、移动功能菜单的光标，选择屏幕菜单中“数据分析”选项之“数据曲线”功能，屏幕将显示本次实验的滑动曲线和效率曲线及有关数据。4、移动功能菜单的光标至“打印”功能，打印机将打印实验曲线和数据。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台面5

面板上主动轮转速显示屏上的转速数，其上的数字即为当时的电机转速。当主电 机转速达到预定转速(本实验建议预定转速为 1200—1300 转／分左右)时，停止 转速调节。此时从动电机转速也将稳定地显示在显示屏上。 （2）加载 在空载时，记录主、从动轮转矩与转速。按“加载”键一次，第一个加载指 示灯亮，调整主动电机转速，使用微调旋钮，使其仍保持在预定工作转速内，待 显示基本稳定(一般 LED 显示器跳动 2～3 次即可达到稳定值)，记录主、从动轮 的转矩及转速值。 再按“加载”键一次，第二个加载指示灯亮，再使用微调旋钮调整主动转速， 仍保持预定转速，待显示稳定后再次记录主、从动轮的转矩及转速。 第三次按“加载”键，第三个加载指示灯亮，同样记录下主、从动轮的转矩、 转速。 为便于记录数据，在实验台的面板上还设置了“保持”键，每次加载数据基 本稳定后，按“保持”键即可使转矩、转速稳定在当时的显示值不变。按任意键， 可脱离“保持”状态。 重复上述操作，直至实验台面板上的 8 个载荷指示灯全亮为止，此时实验台 面板上四组数码管将全部显示“8888”，根据这八组数据便可作出带传动滑动曲 线ε-T2，及效率曲线η-T2 。 在记录各组数据后应将电机调速旋钮逆时针转至“关断”状态，并按“清零” 键。显示指示灯全部熄灭，机构处于关断状态，等待下次实验或关闭电源。 (二)、实验台与计算机接口 在 DCS-Ⅱ型带传动实验台后板上设有 RS232 串行接口，可通过所附的通 讯线直接和计算机相联，组成带传动实验系统，操作步骤为： 1、打开计算机，运行专用软件 DCS，出现带传动实验台画面，按任意 键即进入工作界面，选择“菜单”中的“数据采集”功能，计算机将处于等待信 号输入状态。 2、当各组数据记录完毕，实验台面板上四组数码管全部显示“8888” 时，按下“送数”键，数据即被送入计算机。计算机屏幕将显示所采集的全部八 组主、从动轮的转速和转矩 3、移动功能菜单的光标，选择屏幕菜单中“数据分析”选项之“数 据曲线”功能，屏幕将显示本次实验的滑动曲线和效率曲线及有关数据。 4、移动功能菜单的光标至“打印”功能，打印机将打印实验曲线和数据。 5、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台面 5

板上的“清零”键，进行“自动校零”。重复上述操作即可。6、实验结束后，将实验台电机调速电位器关断，关闭实验台的电源，将计算机屏幕菜单选至“退出”，回车确认后即可退出。退出后应及时关闭计算机。带传动实验报告班级专业姓名学号实验日期一、实验数据记录和处理1.原始数据1）传动带类型：平型带，断面积为7×3mm2）张紧力For=N张紧力Fo=N带轮直径：D=D,= 82 mm包角：180°2.实验记录表Fo1序号m(rpm)n2 (rpm)Ti (Nmm)T2 (Nmm)e%1n%12-3-4-5-67-

板上的“清零”键，进行“自动校零”。重复上述操作即可。 6、实验结束后，将实验台电机调速电位器关断，关闭实验台的电源，将计 算机屏幕菜单选至“退出”，回车确认后即可退出。退出后应及时关闭计算机。 带传动实验报告 专业 班级 姓名 学号 实验日期 一、实验数据记录和处理 1．原始数据 1）传动带类型：平型带，断面积为 7×3mm2 2）张紧力F01= N 张紧力F02= N 带轮直径： D1=D2= 82 mm 包角：1800 2．实验记录表 F01= 序 号 n1(rpm) n2(rpm) ε % T1(Nmm) T2(Nmm) η % 1 2 3 4 5 6 7 8 6

Fo2序号n(rpm) T. (Nmm)n(rpmT(Nmm1%678滑动系数：及传动效率n的曲线二、100%T, (Nmm)三、分析思考题1.张紧力F。的改变对曲线有何影响？分析张紧力对带传动能力的影响。2．带传动的效率与哪些因素有关？为什么？3．带传动中弹性滑动是如何发生的？打滑又是如何发生的？对带传动各产生什么影响？

F02= 序 号 n1(rpm) n2(rpm) ε % T1(Nmm) T2(Nmm) η % 1 2 3 4 5 6 7 8 二、 滑动系数ε及传动效率η的曲线 η ε 100% 0 T2（Nmm） 三、分析思考题 1． 张紧力F0的改变对曲线有何影响？分析张紧力对带传动能力的影响。 2． 带传动的效率与哪些因素有关？为什么？ 3．带传动中弹性滑动是如何发生的？打滑又是如何发生的？对带传动各产生什 么影响？ 7

四、实验数据的计算机处理 (粘贴打印结果)

四、实验数据的计算机处理 （粘贴打印结果） 8