1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。一級、二級機械傳動構件及測量2012機械傳動系統方案設計和性能測試綜合實驗指導書鄭華文昆明理工大學機電學院201210目錄TOCo2-5hzHYPERLINKl_Toc166318938一、實驗目的PAGEREF_Toc166318938h2HYPERLINKl_Toc166318939二、實驗內容PAGEREF_Toc166318939h2HYPERLINKl_Toc166318940三、實驗設備介紹PAGEREF_Toc166318940h2HYPERLINKl_Toc1663189411.實驗設備

2、的總體布局PAGEREF_Toc166318941h2HYPERLINKl_Toc1663189422.實驗臺各部分的安裝連線PAGEREF_Toc166318942h3HYPERLINKl_Toc1663189433.實驗臺組成部件的主要技術參數PAGEREF_Toc166318943h5HYPERLINKl_Toc166318944四、實驗臺的使用與操作PAGEREF_Toc166318944h5HYPERLINKl_Toc166318945五、測試軟件介紹PAGEREF_Toc166318945h7HYPERLINKl_Toc1663189461.數據操作面板PAGEREF_Toc166

3、318946h8HYPERLINKl_Toc1663189472.電機控制操作面板PAGEREF_Toc166318947h8HYPERLINKl_Toc1663189483.下拉菜單PAGEREF_Toc166318948h9HYPERLINKl_Toc166318949六、實驗注意事項PAGEREF_Toc166318949h14HYPERLINKl_Toc166318950附錄1：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗任務卡PAGEREF_Toc166318950h15HYPERLINKl_Toc166318951附錄2：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗方案書PAGEREF_Toc1663

4、18951h16HYPERLINKl_Toc166318952附錄3：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗報告PAGEREF_Toc166318952h16HYPERLINKl_Toc166318953附錄4：實驗系統各模塊展示PAGEREF_Toc166318953h17HYPERLINKl_Toc166318954附錄5：轉矩轉速傳感器介紹PAGEREF_Toc166318954h25一、實驗目的了解機械傳動性能綜合測試的工作原理和方法及計算機輔助實驗的新方法；掌握機械傳動合理布置的基本要求和機械傳動方案設計的一般方法；加深對常見機械傳動裝置傳動性能的認識和理解；培養學生根據機械傳動實驗任務

5、，進行自主實驗的能力。二、實驗內容從附錄1中選擇34個實驗任務，自主設計滿足要求的機械傳動系統，并參照附錄2寫出實驗方案書；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，并進行主電機轉速一定載荷變化的性能測試及繪制性能參數曲線（轉速曲線、轉矩曲線、傳動比曲線、功率曲線及效率曲線等）；根據測試結果分析傳動系統設計方案。三、實驗設備介紹實驗設備的總體布局“機械傳動性能綜合測試實驗臺”由變頻電機、聯軸器、機械傳動裝置、加載裝置（磁粉制動器）、轉矩轉速傳感器和工控機等硬件模塊及測試軟件組成，如下圖所示。變頻電機、機械傳動裝置、加載裝置（磁粉制動器）、轉矩轉速傳感器之間用聯軸器

6、連接；兩轉矩轉速傳感器的信號線分別與安裝在工控機主板上的兩塊轉矩轉速測試卡聯接，兩轉矩轉速傳感器的信號由此傳入工控機，系統性能參數的測量通過測試軟件控制。學生可以根據不同的設計任務，設計相應的實驗方案，選用不同機械傳動裝置，在此實驗臺上進行各種不同傳動系統的搭建、安裝調試和傳動系統的各種性能測試，并分析系統傳動性能，完成設計性實驗、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-機械傳動裝置5-加載與制動裝置6-實驗控制柜7底座實驗臺各部分的安裝連線先接好工控機、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。將主電機、磁粉制動器

7、、JC20傳感器（輔助）電機、JC50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1.5KWJC型轉矩轉速傳感器.規格20N.m;輸出訊號幅度不小于100mV.規格200N輸出訊號幅度不小于100mV機械傳動裝置)V型帶傳動Z1041V型帶D=106MMi=1滾子鏈傳動08A鏈節距p=12.70MMZ1=21Z2=21i=1直齒圓柱齒輪減速器Z1=32Z2=48Mn=3.25849i=1.5蝸桿減速器i=7.51臺WPA50-1/10O型帶3根1根08A型3根CZ-5磁粉制動器額定轉矩:50N.m激磁電

8、流:2A允許滑差功率:4.0Kw加載裝置四、實驗臺的使用與操作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。按照實驗任務要求選擇恰當的傳動裝置。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、以使測量的數據精確。注意各組件均不可握軸搬動，組裝時的電源為關閉狀態。各主要搭接件中心高及軸徑尺寸如下：變頻電機Y90L-4中心高90mm軸徑24NJ0轉矩轉速傳感器中心高60mm軸徑12NJ10轉矩轉速傳感器中心高85mm軸徑26CZ-5磁粉制動

9、器最大直徑150mm軸徑22蝸桿蝸輪減速器上置輸入軸中心高135MM軸徑19輸出軸中心高72MM軸徑25下置輸入軸中心高39MM軸徑19輸出軸中心高102MM軸徑25齒輪減速箱中心高175mm軸徑19，25中心距100mm軸承支承中心高175mm軸徑19，25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。在搭接好實驗裝置后，用手驅動電機軸，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。本實驗臺可進行手動及自動操作。在實驗臺正面控制柜內的實驗臺控制面板(見圖4)

10、有手動與自動操作的轉換按鈕，按動該按鈕可以實現手動與自操作的轉換。采用手動操作時，主電機的啟閉及其速度、輸入輸出傳感器電機正反轉及磁粉制動器電流大小的調節（即負載大小的調節）在實驗臺控制面板上完成，數據的采集由配套的測試軟件完成；采用自動操作時，除主電機的啟閉與手動操作一樣外，其余均采用配套的測試軟件完成。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NJ0型傳感器電機正向轉動的開啟、關閉反轉：輸入端NJ10型傳感器電機反向轉動的開啟、關閉電流粗調：CZ5型磁粉制動器加載粗調搭建好系統后，必須進行測試軟件的設置（詳見測試軟件介紹）。

11、五、測試軟件介紹(見附錄)綜合設計型機械設計試驗臺測試軟件使用說明書西南交通大學二OO三年一月安裝與運行軟件安裝將安裝盤的Install程序拷貝至C盤。運行該自解包程序，在安裝目錄下有如下程序：Setup.exeexperimentmachine.exeexper1.mdbPLParameters.iniPLSystemSet.iniReadem.doc文件夾Driver其中：Setup.exe為初始化安裝程序；experimentmachine.exe為綜合設計型機械設計試驗臺測試軟件主程序；exper1.mdb為實驗數據文件；PLParameters.ini、PLSystemSet.ini

12、為系統配置程序；Readem.doc為本說明文件。運行Setup.exe進行初始化，完成軟件安裝。2、傳感器設置效率儀輸出通道地址設置為10，輸入通道地址設置為9。將效率儀的輸出信號接入測試計算機的串口1（COM1）或串口2（COM2）。3、啟動運行experimentmachine.exe進入綜合設計型機械設計試驗臺測試軟件,其主菜單為：實驗管理、變量設置、實驗報告、系統設置、幫助、退出二、設置系統設置點擊菜單系統設置，選擇相應的子菜單可進行串口設置、參數設置與效率儀調零。串口設置：點擊串口子菜單，進入“串口參數選擇”對話框。根據串口使用的實際情況來選擇串口，波特率、數據位、停止位及通道地址

13、的設置見上圖。參數設置：點擊參數子菜單，進入“參數選擇”對話框。根據使用的轉矩轉速傳感器的說明書（銘牌）進行扭矩系數設置，根據空載時的數據進行扭矩零點編輯（參見效率儀使用說明）。調零：點擊調零，按上一步輸入的扭矩零點數據調整效率儀的零點。變量設置點擊變量設置，進入“變量設置”對話框。測量參數與系統預置參數均不能被修改，前者是直接測量，后者是根據直接測量數據計算得到的，其中：傳動效率輸出功率輸入功率滑動率（主動輪線速度從動輪線速度）主動輪線速度用戶可自行定義測量參數：點擊“+”按鈕增加一行，錄入“參數名稱”、“參數符號”和“計算公式”，點擊“”按鈕完成參數添加。【注意】計算公式中所引用的測量數據

14、只能是：輸入轉矩T1、輸出轉矩T2；輸入轉速n1、輸出轉速n2；輸入功率P1、輸出功率P2。三、實驗數據測試錄入實驗基本信息點擊菜單實驗管理，選擇新建實驗項，進入“實驗記錄基本信息”對話框，實驗記錄號由系統自動生成的12位（8位年月日編碼+4位流水號）數字構成。使用者在相應的編輯欄中錄入實驗分組編號、實驗人員名單、指導教師姓名后，點擊確定按鈕進入實驗參數設置對話框。設置實驗參數實驗參數設置對話框如上圖所示：1）選擇實驗類型；2）錄入相應的實驗參數。其中最大輸入功率（kw）、最高輸入轉速（rpm）是用于計算轉矩（或工作拉力）的量程。在調速實驗中，最高輸入轉速也是第一條效率曲線的轉速默認值。建議實

15、驗時第一條曲線在此最高轉速下測試。3、橫、縱座標與量程選擇點擊“”從下拉菜單中選擇合適的橫座標；點擊“。”按鈕進入“選擇縱座標”對話框，最多可選擇四個不同的縱坐標。點擊“量程”按鈕進入“量程修改”對話框，設置縱軸量程。4、實驗數據采集實驗參數錄入完成后，點擊確定按鈕進入實驗數據采集界面，數據采集有連續采樣和單步采樣兩種方式：連續采樣點擊連續采樣按鈕，系統將以1Hz采樣頻率連續地從轉矩傳感器讀取轉速、轉矩和功率數據，同時進行機械傳動效率的計算、顯示和繪圖。【注意】在實驗完成后，應先點擊采樣結束按鈕停止采樣，再卸載，否則傳動效率曲線將會失真。單步采樣當系統運行穩定時，點擊一次單步采樣按鈕，系統將從

16、轉矩傳感器讀取一組轉速、轉矩和功率數據，同時進行機械傳動效率的計算、顯示和繪圖。，多次點擊便可得到多組數據，這樣可得到較“連續采樣”更平滑的傳動效率曲線圖。調速實驗若要比較不同輸入轉速下的傳動效率特性，則在采樣結束后，點擊“調速實驗”按鈕，錄入新的輸入轉速，重復前述采樣步驟便可得到不同轉速下的傳動效率曲線。5、數據保存實驗完成后，點擊采樣結束按鈕停止數據采集，點擊保存按鈕可將實驗數據保存，以便查詢和打印。若對實驗結果不滿意，點擊取消按鈕。6、退出點擊退出按鈕。四、實驗數據查詢和打印進入查詢界面點擊菜單實驗報告項，進入“實驗數據查詢”界面：設置查詢范圍系統默認查詢范圍是所有實驗記錄，通過選擇“起

17、始日期”和“截止日期”來設置查詢范圍。查詢實驗結果點擊查詢按鈕，可查詢出所設范圍內的所有實驗記錄。點擊“箭頭按鈕”則依次顯示出實驗記錄的數據和效率曲線圖。橫、縱座標與量程編輯點擊“”從下拉菜單中選擇合適的橫座標；點擊“。”按鈕進入“選擇縱座標”對話框，最多可選擇四個不同的縱坐標。點擊“量程”按鈕進入“量程修改”對話框，修改縱軸量程。打印實驗報告點擊打印按鈕，系統將以第4步所選的縱、橫座標與量程打印當前實驗記錄的實驗報告。首先打印傳動效率曲線，同時彈出“是否打印實驗測試數據”對話框：點擊Yes按鈕，打印實驗測試數據。刪除歷史記錄查詢并顯示出要刪除的歷史實驗記錄，點擊刪除按鈕。五、退出系統點擊菜單

18、退出。六、實驗注意事項傳感器是精密儀器，嚴禁手握軸頭搬運，嚴禁在地上拖拉。三相變頻調速電機和輸入端轉矩轉速傳感器、磁粉制動器和輸出端轉矩轉速傳感器為一整體，嚴禁將其從支撐座上拆卸下來，即它們必須作為一個整體安裝。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。安裝時，被測機械、傳感器、負載三者要有較好的同軸度。搭建傳動系統時，嚴禁接通電源。當搭建好系統后，需用手轉動主軸，當主軸運轉自如后方能進行下步實驗操作。本實驗臺采用的是風冷式磁粉制動器，其表面溫度不得超過80C,實驗結束后應及時卸除載荷。在施加載荷時，“手動”應平穩旋轉電流微調旋鈕，并注意輸入傳感器的最大轉矩不能超過其

19、額定值的120%。先啟動主電機后加載荷，嚴禁先加載荷后開機。在試驗過程中，如遇電機轉速突然下降或者出現不正常的噪聲和振動時，必須卸載或者緊急停車，以防電機溫度過高、燒壞電機、電器及其他意外事故。變頻器出廠前設定完成，不得隨意修改。在記錄采集數據過程中，不要進行任何窗口拖動動作。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：（一級傳動）帶傳動設計參數：工作機功率，工作機轉速自己確定工作條件：載荷有沖擊，要求傳動比準確任務卡2：（一級傳動）鏈傳動設計參數：工作機功率，工作機轉速自己確定工作條件：載荷有沖擊，要求傳動比準確任務卡3：齒輪傳動設計參數：工作機功率，工作機轉速自己確定工作條件

20、：載荷平穩，要求傳動比準確任務卡4：（二級傳動）設計參數：工作機功率，工作機轉速自己確定工作條件：載荷平穩，工作環境有粉塵，要求傳動比較準確任務卡5：（二級傳動）設計參數：工作機功率，工作機轉速自己確定工作條件：載荷有沖擊附錄2：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗報告實驗目的實驗原理確定方案及其理由實驗步驟（粗略）注意事項（粗略）附錄3：機械傳動方案設計和性能測試綜合實驗報告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實驗分析和結論實驗總結總結經驗教訓，提出合理化建議。思考題：多級傳動中機械系統方案的選擇中應考慮哪些問題？一般情況下宜采用何種方案？4：實驗系統各模塊展示工作臺和控制柜實驗

21、平臺總圖實驗臺平面圖三相變頻調速電機和輸入端轉矩轉速傳感器NJ0轉矩轉速傳感器中心高H=60，軸徑D=19mm，額定測量轉矩=20N.mNJ1D轉矩轉速傳感器中心高H=85，軸徑D=25mm，額定測量轉矩=50N.m機械傳動裝置（1）JS-100圓柱齒輪減速器中心距100mm中心高175mm（2）Nrv063DZ渦杠減速器：渦杠類型DZ，軸向模數m=3.25，渦桿頭數4頭，渦輪齒數30，減速比1:7.5，中心距a=63mm，松開彈簧卡圈可改變輸出軸的方向。（3）V帶輪直徑為：100Z型V帶內周帶長：800、900鏈輪齒數為：21鏈號：08A，鏈節距p=12.70MM,鏈輪齒數：Z21。4）軸承

22、座PD-14套5）爪式聯軸器SX95191個SX95222個SX95241個SX95122個QF100262個QF100251個QF100224個6）聯接件T型螺栓M1040，25個六角螺栓M1030，15個平墊圈GB95-85-10，40個7、輔助工具開口扳手；活動扳手；一字起和十字起；內六角扳手；附錄5：轉矩轉速傳感器介紹.概述JC型轉矩轉速傳感器的基本原理是：通過彈性軸、兩組磁電信號發生器，把被測轉矩、轉速轉換成具有相位差的兩組交流電信號，這兩組交流電信號的頻率相同且與軸的轉速成正比，而其相位差的變化部分又與被測轉矩成正比。JC型轉矩轉速傳感器的工作原理如圖1NJ型轉矩轉速傳感器(簡稱傳

23、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。初始相位差彈性軸受扭后相位差變化圖2是JC型轉矩轉速傳感器機械結構圖。其結構與圖一的工作原理圖差別是很大的，其中，為了提高測量精度及信號幅值，兩端的信號發生器是由安裝在彈性軸上的外齒輪、安裝在套筒內的內齒輪、固定在機座內的導磁環、磁鋼、線圈及導磁支架組成封閉的磁路。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