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) 实验台外观图变频 电机ZJ 扭矩 传感器ZJ 扭矩 传感器负载工控机扭矩测量卡扭矩测量卡转速调节机械传动 装置（试件）负载调节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。
4、加载部分FZ－5型磁粉制动(加载)器：额定转矩50N.m；激磁电流0～2A；允许滑差功率1.1KW。
为了提高实验设备的精度，实验台采用两个扭矩测量卡进行采样，测量精度达到±0.2%FS，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，是高度智能化的产品。
其控制系统主界面如图3所示。
图3 实验台控制系统主界面三、实验项目及步骤1、实验项目：链传动－齿轮减速器、V带传动－齿轮减速器。
2、实验步骤：实验步骤可以分成3个阶段：准备阶段、测试阶段和分析阶段。
在实验时，要按照不同阶段的相关要求进行操作。
1.准备阶段1)认真阅读《实验指导书》和《实验台使用说明书》并熟悉实验台；2)确定实验内容；选择实验时, 则要确定选用的典型机械传动装置及其组合布置方案，并进行方案比较实验。
如表1所示。
3)根据选择的机械传动方案选择仪器设备，布置、安装被测机械传动装置（系统）。
注意选用合适的调整垫块，确保传动轴之间的同轴线要求；4)检查各连接部位是否牢固可靠，按《实验台使用说明书》要求对测试设备进行调零，以保证测量精度。
2.测试阶段1)打开实验台电源总开关和工控机电源开关；2)点击Test显示测试控制系统主界面，熟悉主界面的各项内容；3)键入实验教学信息标：实验类型、实验编号、小组编号、实验人员、指导老师、实验日期等；4)点击“设置”，确定实验测试参数：转速n1、n2 扭矩T1、T2等；5)点击“分析”，确定实验分析所需项目：曲线选项、绘制曲线、打印表格等；6)启动主电机，进入“试验”。
使电动机转速加快至接近同步转速后，进行加载。
加载时要缓慢平稳，否则会影响采样的测试精度；待数据显示稳定后，即可进行数据采样。
分级加载，分级采样，采集数据10组左右即可；7)从“分析”中调看参数曲线，确认实验结果；8)结束测试。
注意先逐步卸载，后降速；9)关闭仪器电源，拆卸传动系统，将各仪器设备和组件复位。
3.分析阶段1)对实验结果进行分析；对于实验B, 重点分析不同的布置方案对传动性能的影响。
2) 整理实验报告；实验报告的内容主要为：测试数据（表）、参数曲线；对实验结果的分析；实验中的新发现、新设想或新建议。
四、实验过程1、链传动：（1）方案设计：按照实验原理中的实验台工作原理图进行机械机构和数据采集部分的设计。
（2）装配调试：将主动轴、从动轴、传动链、传感器搭接完成，调整各联轴器同心并控制间距在1mm左右，调整主、从动轴到达合适的间距使链条受到适当的张紧力。
（3）数据测试：装配调试完成后，用计算机控制设备运行并进行数据采集：控制主动轴转速在1000r/min左右基本不变，逐渐增大从动轴上的负载，记录主、从动轴上的力矩值及转速值。
注意每次记录数据时要等到各数据值稳定以后在进行。
2、V带传动：（1）方案设计：按照实验原理中的实验台工作原理图进行机械机构和数据采集部分的设计。
（2）装配调试：将主动轴、从动轴、传动链、传感器搭接完成，调整各联轴器同心并控制间距在1mm左右，调整主、从动轴至合适的间距使V带受到适当的张紧力。
（3）数据测试：装配调试完成后，用计算机控制设备运行并进行数据采集：控制主动轴转速在1000r/min左右基本不变，逐渐增大从动轴上的负载，记录主、从动轴上的力矩值及转速值。
注意每次记录数据时要等到各数据值稳定以后在进行。
五、实验数据分析本部分对实验数据进行处理，得出初步结论，原因分析见第六部分。
1、链传动n1(r/min) (N·m)n2(r/min) (N·m)i=n1/n2P1=M2N2/9550kWP2=M1N1/9550kWη=P2/P1％1000.2 0.82 136.3 0.72 7.339 0.086 0.01 11.86 999.7 1.48 136.2 4.04 7.337 0.155 0.058 37.15 1000.5 2.06 136.4 8.26 7.337 0.216 0.118 54.69 1004.4 2.36 136.9 10.42 7.337 0.248 0.149 60.16 1002.6 2.32 136.6 10.12 7.337 0.244 0.145 59.45 1003.7 2.59 136.7 12.06 7.342 0.272 0.173 63.56 1000.6 2.88 136.3 14.18 7.341 0.302 0.202 67.14 1001.1 3.14 136.4 16.12 7.339 0.329 0.23 69.9 1001.2 3.42 136.5 18.11 7.337 0.358 0.259 72.29 1001.2 3.7 136.4 20.17 7.339 0.388 0.288 74.36 1002 3.94 136.5 21.89 7.34 0.413 0.313 75.75 999.1 4.2 136.1 23.86 7.339 0.44 0.34 77.36（2）实验数据分析①效率-负载M2曲线由效率-负载图可见，链传动效率随负载增加而呈现增加的趋势，而且增加的程度越来越小。
②输出功率P1、P2—负载M2曲线③负载M2-传动比i曲线由图可知，随着负载的增加，功率近似成线性关系上升；而且输入、输出功率增加的速度基本相等。
由图可知，在负载不断变化的过程中，传动比近似维持常值，约为i=7.342、V带传动n1(r/min) (N·m)n2(r/min) (N·m)i=n1/n2P1=M2N2/9550kWP2=M1N1/9550kWη=P2/P1％999.8 0.82 157.4 2.99 6.351 0.086 0.049 57.53 999.6 1.31 157.3 6.05 6.354 0.137 0.1 72.94 1000.2 1.8 157.2 9.06 6.363 0.188 0.149 79.15 999.8 2.27 156.8 11.97 6.376 0.238 0.197 82.71 999 2.77 156.2 15.02 6.395 0.29 0.246 84.74 998.7 3.28 155.7 18.1 6.413 0.343 0.295 86.13 999.2 3.76 155.6 20.96 6.421 0.393 0.342 86.84 1000 4.24 155.2 23.97 6.443 0.444 0.39 87.62 平均值：i=7.338667（2）实验数据分析①负载M2-效率曲线由效率-负载图可见，链传动效率随负载增加而呈现增加的趋势，而且增加的程度越来越小。
②负载M2-输入功率P1、输出功率P2曲线由图可知，随着负载的增加，功率近似成线性关系上升；而且输入、输出功率增加的速度基本相等。
③负载M2-传动比i曲线平均值：i=5.92325由图可知，在负载不断变化的过程中，传动比近似维持常值，约为i=5.92六、问题思考部分说明：在试验和数据处理过程中，我对很多问题都产生了兴趣，希望可以借助这次机会，对机械传动的相关知识有一个更加深入的了解。