1、機械傳動系統方案設計和性能測試綜合實驗指導書一、實驗目的2二、實驗設備介紹2三、實驗任務4四、實驗安排4五、實驗臺的使用與操作51實驗臺各部分的安裝連線52實驗前的準備及實驗操作6六、測試軟件介紹81界面總覽8數據操作面板8電機控制操作面板8下拉菜單9附錄1：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗任務卡12附錄2：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗方案書13附錄3：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗報告13附錄4：實驗系統各模塊展示14附錄：轉矩轉速傳感器介紹25附錄6: 實驗注意事項27一、實驗目的1. 培養學生根據機械傳動實驗任務，進行自主實驗的能力。實驗在“機械傳動性能綜合測試實驗臺”上進行

2、，實驗室提供機械傳動裝置和測試設備資料，學生根據實驗任務自主設計實驗方案，寫出實驗方案書，搭接傳動系統進行測試，分析傳動系統設計方案，寫出實驗報告。2. 掌握機械傳動合理布置的基本要求，機械傳動方案設計的一般方法，并利用機械傳動綜合實驗臺對機械傳動系統組成方案的性能進行測試，分析組成方案的特點；3. 通過實驗掌握機械傳動性能綜合測試的工作原理和方法，掌握計算機輔助實驗的新方法。4. 測試常用機械傳動裝置（如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等）在傳遞運動與動力過程中的參數曲線(速度曲線、轉矩曲線、傳動比曲線、功率曲線及效率曲線等)，加深對常見機械傳動性能的認識和理解；二、實驗設備介紹 “機械傳

3、動性能綜合測試實驗臺”由機械傳動裝置、聯軸器、變頻電機、加載裝置、和工控機幾個模塊組成，另外還有實驗軟件支持。系統性能參數的測量通過測試軟件控制，安裝在工控機主板上的兩塊轉矩轉速測試卡和轉矩轉速傳感器聯接。學生可以根據自己的實驗方案進行傳動連接、安裝調試和測試，進行設計性實驗、綜合性實驗或創新性實驗。1-變頻調速電機 2-聯軸器 3-轉矩轉速傳感器 4-試件5-加載與制動裝置 6-工控機 7-電器控制柜 8-臺座實驗臺組成部件的主要技術參數如表1所示。表1 組 成 部 件技 術 參 數備 注變頻調速電機550WZJ型轉矩轉速傳感器.規格 5N.m ;輸出訊號幅度不小于100mV.規格 50N.

4、m;輸出訊號幅度不小于100mV機械傳動裝置(試件)直齒圓柱齒輪減速器 i=5蝸桿減速器 i=10V型帶傳動齒形帶傳動 Pb=9.525 Zb=80套筒滾子鏈傳動 Z1=17 Z2=251臺WPA50-1/10O型帶3根1根08A型3根磁粉制動器額定轉矩: 50 N.m激磁電流: 2A允許滑差功率: 1.1Kw加載裝置工控機IPC-810A控制電機和負載采集數據打印曲線三、實驗任務在“機械傳動性能綜合測試實驗臺”上能開展典型機械傳動裝置性能測試、組合傳動系統布置優化和新型機械傳動性能測試三類實驗。在本科生主要進行第二類實驗，即組合傳動系統布置優化設計。學生根據實驗任務自主設計實驗方案和寫出實驗

5、方案書，搭接傳動系統進行測試，分析傳動系統設計方案，寫出實驗報告。實驗方案書內容包括已知條件、實驗目的、機械傳動系統運動參數和組成方案設計、機械傳動系統性能測試原理、實驗步驟和注意事項。在實驗中觀察測試系統運行情況，采集傳動性能數據，測繪實驗系統。實驗報告內容包括測試系統平面布置圖、實驗曲線和分析結果等。四、實驗安排本實驗指導書將在網絡上發布，學生在實驗前仔細閱讀和研究實驗指導書和相關的文件。在機械傳動內容講授完畢后，授課老師安排學生試驗任務。實驗分成小組進行，每組34人，同時可有兩組進入實驗室。每組同學要通過閱讀實驗指導書了解實驗設備、使用與操作、測試軟件和傳動設計已知條件，參考附錄2的實驗

6、方案書寫好方案書，方案書經實驗指導老師認可后，學生方可進行實驗，實驗系統搭接完后經實驗指導老師檢查通過后方可開啟電機。在實驗中觀察測試系統運行情況，利用實驗軟件采集數據和打印相關數據曲線，測繪實驗系統，進行結果分析，參考附錄3寫出實驗報告。五、實驗臺的使用與操作圖2 實驗控制臺背面示意圖1實驗臺各部分的安裝連線（1） 先接好工控機、顯示器、鍵盤和鼠標之間的連線、顯示器的電源線接在工控機上、工控機的電源線插在電源插座上。（2） 將主電機、主電機風扇、磁粉制動器、ZJ10傳感器（輔助）電機、ZJ50傳感器（輔助）電機與控制臺連接，其插座位置在控制臺背面右上方（見圖2）。（3） 輸入端ZJ10傳感器

7、的信號口、接入工控機內卡TC-1 （300H）信號口、(見圖3)。 輸出端ZJ50傳感器的信號口、接入工控機內卡TC-1 （340H）信號口、(見圖3)。（4） 將控制臺37芯插頭與工控機連接、即將實驗臺背面右上方標明為工控機的插座與工控機內IO控制卡相連(見圖2、圖3)。圖3 工控機插卡示意圖2實驗前的準備及實驗操作(1) 搭接實驗裝置前、應仔細閱讀本實驗臺的使用說明書，熟悉各主要設備的性能、參數及使用方法，正確使用儀器設備及測試軟件。(2) 搭接實驗裝置時，由于電動機、被測傳動裝置、傳感器、加載器的中心高均不一致，組裝、搭接時應選擇合適的墊板、支承板、聯軸器，調整好設備的安裝精度、以使測量

8、的數據精確。各主要搭接件中心高及軸徑尺寸如下:變頻電機 中心高80mm 軸徑19ZJ10轉矩轉速傳感器 中心高60mm 軸徑14ZJ50轉矩轉速傳感器 中心高70mm 軸徑25FZ-5發蘭式磁粉制動器 最大直徑220mm 軸徑25WPA50-1/10蝸輪減速器 輸入軸中心高 軸徑12 輸出軸中心高 軸徑17齒輪減速箱 中心高120mm 軸徑18 中心距85.5mm軸承支承 中心高120mm 軸徑(a) 18軸徑(b) 14、 18(3) 在有帶、鏈傳動的實驗裝置中，為防止壓軸力直接作用在傳感器上、影響傳感器測試精度、一定要安裝本實驗臺的專用軸承支承座。(4) 在搭接好實驗裝置后，用手驅動電機軸

9、、如果裝置運轉自如、即可接通電源、開啟電源進入實驗操作。否則、重調各連接軸的中心高、同軸度，以免損壞轉矩轉速傳感器。(5) 本實驗臺可進行手動及自動操作，手動操作可通過按動實驗臺正面控制面板上的按鈕(見圖4)、即可完成實驗全過程。控制面板中：電源： 接通、斷開電源及主電機冷卻風扇自動手動： 選擇操作方式主電機： 開啟、關閉變頻電機 正轉： 輸入端ZJ10型傳感器電機正向轉動的開啟、關閉 反轉： 輸入端ZJ10型傳感器電機反向轉動的開啟、關閉 正轉： 輸出端ZJ50型傳感器電機正向轉動的開啟、關閉 反轉： 輸出端ZJ50型傳感器電機反向轉動的開啟、關閉 電流粗調： FZ5型磁粉制動器加載粗調電流

10、微調： FZ5型磁粉制動器加載微調 圖4 實驗臺操作面板六、測試軟件介紹1界面總覽圖5 主界面數據操作面板用于對被測參數數據庫和測試記錄數據庫進行操作。電機控制操作面板下拉菜單（1）設置菜單設置菜單對本實驗臺有效的菜單項包括“基本試驗常數”，“選擇測試參數”，“設定轉矩轉速傳感器參數”。 圖6 設置菜單設置報警對話框可取默認值。設置扭矩傳感器對話框中有傳感器參數、傳感器轉速設置和扭矩調零。傳感器參數可從傳感器銘牌上找到。傳感器轉速設置時，主電機靜止，啟動傳感器上小電機，按下小電機旁的齒輪按鈕，計算機自動檢測小電機轉速并填入框內。每次實驗臺重新安裝時需要扭矩調零。扭矩調零時，啟動小電機，按下鑰匙

11、按鈕便可自動調零。注意小電機轉向要求和主電機相反。保證小電機轉向和主電機轉向相反的步驟：在試驗菜單上選擇主電機電源和輸入端小電機正轉電源，在主電機控制操作面板上加速，如顯示面板上的轉速增加，說明此時的輸入端小電機轉向和主電機轉向相反。（2）試驗菜單圖7 試驗菜單這里的命令和電機控制操作面板上的按鈕等效。（3）分析菜單圖8 分析菜單用戶可根據實驗需要，選擇要繪制的曲線并打印結果。附錄1：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗任務卡任務卡1：設計參數：工作機功率，工作機轉速工作條件：載荷有沖擊，工作機距原動機較遠任務卡2：設計參數：工作機功率，工作機轉速工作條件：載荷有沖擊，要求傳動比準確任務卡3：設

12、計參數：工作機功率，工作機轉速工作條件：載荷平穩，工作環境有粉塵，要求傳動比準確 任務卡4：設計參數：工作機功率，工作機轉速工作條件：載荷有沖擊任務卡5：設計參數：工作機功率，工作機轉速工作條件：載荷有沖擊，要求傳動比準確任務卡6：設計參數：工作機功率，工作機轉速工作條件：載荷平穩，工作環境有粉塵，要求傳動比準確實驗要求：設計滿足條件的機械傳動系統，按照所設計傳動系統的組成方案在綜合實驗臺上搭接機械傳動性能綜合測試系統，分析傳動系統的性能。參考附錄2寫出實驗方案書，參考附錄3寫出實驗報告。附錄2：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗方案書1 實驗目的2 實驗原理3 實驗步驟4 注意事項附錄3：機

13、械傳動方案設計和性能測試綜合實驗報告1 實驗目的2 實驗臺主要儀器及設備3 實驗原理4 實驗步驟5 實驗數據及曲線列出實驗數據表和繪制傳動系統特性曲線6 實驗分析和結論7 實驗總結總結經驗教訓，提出合理化建議。附錄4：實驗系統各模塊展示1、 工作臺和控制柜實驗平臺總圖實驗臺平面圖2、 工控機3、 三相變頻調速電機和輸入端轉矩轉速傳感器轉矩轉速傳感器結構圖ZJ5轉矩轉速傳感器中心高H=80，軸徑D=14mm，最大測量轉矩=5N.m底座高度 90mm4、 磁粉制動器和輸出端轉矩轉速傳感器FZ-5發蘭式磁粉制動器 最大直徑220mm 軸徑25 轉矩50N.mZJ50轉矩轉速傳感器中心高H=70，軸徑

14、D=25mm，最大測量轉矩=50N.m底座高度 100mm5、 機械傳動裝置直齒圓柱齒輪減速器 中心距90mm 中心高 120mmWPA50-1/10蝸輪減速器 中心高 100mm 底座高度 120mmV帶輪 直徑為：70 、76、88、115、145O型V帶 內周帶長：630、900鏈輪 齒數為： 17、25滾子鏈 08A-171、08A-153同步帶輪 齒數：18、25L型同步帶 31680半聯軸器 126830、146828、178840、186840、188840、188845、196840、258845、258857支承 4套 中心高 120mm支承底座 3塊 高度 50mm7、聯接

15、件T型螺栓M1040，25個六角螺栓M1030，15個平墊圈GB95-85-10，40個柱銷L=26,29，各20根8、輔助工具開口扳手活動扳手一字起和十字起內六角扳手拉馬機油壺附錄：轉矩轉速傳感器介紹.概述ZJ型轉矩轉速傳感器(簡稱傳感器)是根據磁電轉換和相位差原理，將轉矩，轉速機械量轉換成兩路有一定相位電壓訊號的一種精密儀器，它一般與轉矩轉速(簡稱測量儀)配套使用，能直接測量各種動力機械的轉矩與轉速(即機械功率)，具有測量精度高，操作簡便，顯示直觀，測量范圍廣等優點，可以測量軸靜止狀態至額定轉速范圍的轉矩，廣泛應用于：A各種發動機的臺架試驗；B各種電機的轉矩、轉速及功率測試；C各種不同類型

16、水泵、液壓泵的轉矩、轉速及功率測試；D各種類型的風機的轉矩、轉速及功率測試；E各種減速器、變速器的轉矩、轉速及功率測試；F各種家用電器設備旋轉軸的轉矩、轉速及功率測試。G各種旋轉機械的轉矩、轉速及功率測試。2結構原理圖一為傳感器的結構示意圖，它由機座、端蓋、扭力軸、內齒輪、外齒輪、磁鋼、線圈軸承等組成。內齒輪、磁鋼固定在套筒上，線圈固定在端蓋上，外齒輪固定在扭力軸上，當內外齒輪發生相對轉動時，由于磁通不斷變化、在線圈中便感應出近似正弦波的感應電勢1、2，兩感應電勢的初始相位差是恒定的，考慮到正反加載，0設計在大約1800位置上，當加上扭力時，扭力軸發生扭轉變形。在彈性范圍內外加扭矩與機械扭轉角成正比，這時 1、2訊號的相位差要發生變化，=0±。當傳感器的扭矩增加到額定值時，變化的相位大約為900。因此，測量出就等于間接測量出軸上的外加轉矩，這樣，傳感器就實現了把機械量(扭角變化)轉化成電子量(相位差變化)的過程。圖二為訊號的時序波形圖。此時，扭力軸的機械扭轉角為3600/Z的1/4（Z為齒輪齒數）。附錄6: 實驗注意事項1、 傳感器是精密儀器，嚴禁手握軸頭搬運，嚴禁在地上拖拉。安裝聯軸器時嚴禁用鐵質榔頭敲打，兩個半聯軸器間應留有12mm的間隔。安