齒輪傳動(dòng)效率測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)說(shuō)明書齒輪傳動(dòng)的效率即指一對(duì)齒輪的從動(dòng)輪（軸）輸出功率與主動(dòng)輪（軸）輸入功率之比。當(dāng)輸入功率為P1，輸出功率為P2 時(shí)，則齒輪傳動(dòng)效率可寫為P / P12T n22/ T n11T2/ iT1式中：T1 、 T2 分別為輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)矩；n1 、 n2 分別為輸入軸和輸出軸的轉(zhuǎn)速；i 傳動(dòng)比，in1 / n2利用測(cè)試手段， 通過(guò)測(cè)量齒輪試驗(yàn)箱的輸入和輸出軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，定齒輪的傳動(dòng)效率。即可由上式迅速確一：測(cè)定效率的方式 ：開放功率流式和封閉功率流式開放功率流式：借助一個(gè)加載裝置 （機(jī)械制動(dòng)器、電磁測(cè)功器或磁粉制動(dòng)器）來(lái)消耗齒輪傳動(dòng)所傳遞的能量。一般測(cè)試對(duì)象的功率減小時(shí)多采用此種形式。優(yōu)點(diǎn)：與實(shí)際工作情況一致，簡(jiǎn)單易行，實(shí)驗(yàn)裝置安裝方便。缺點(diǎn)： 動(dòng)力消耗大， 對(duì)于需作較長(zhǎng)時(shí)間實(shí)驗(yàn)的場(chǎng)合（如疲勞試驗(yàn)） ，耗費(fèi)能量尤其嚴(yán)重。封閉功率流式：采用輸出功率反饋給輸入從而形成功率流封閉。一般測(cè)試對(duì)象的功率較大時(shí)或需作長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)時(shí)多采用此種形式。優(yōu)點(diǎn)：電源只提供齒輪傳動(dòng)中摩擦阻力所消耗的功率，可大大地減小功耗。缺點(diǎn)：試驗(yàn)臺(tái)的控制復(fù)雜，價(jià)格較高。鑒于在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中一般都是小功率， 而且不需長(zhǎng)時(shí)間試驗(yàn)， 所以選擇開放功率流式測(cè)定效率。二：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)1、齒輪箱的長(zhǎng)度：400 600mm2、齒輪箱的寬度：200 400mm3、齒輪箱的高度：300 400mm4、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍：0 1440r/min5、傳動(dòng)比： 2 206、功率條件范圍：0 4kw7、扭矩測(cè)量范圍：0 500N m動(dòng)力源測(cè)試對(duì)象負(fù)載三：動(dòng)力源 直流電動(dòng)機(jī)：將直流電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置。電動(dòng)機(jī)定子提供磁場(chǎng)，直流電源向轉(zhuǎn)子的繞組提供電流，換向器使轉(zhuǎn)子電流與磁場(chǎng)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩保持方向不變。特點(diǎn)：1.調(diào)速性能好。所謂“調(diào)速性能 ”，是指電動(dòng)機(jī)在一定負(fù)載的條件下，根據(jù)需要，人為地改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。直流電動(dòng)機(jī)可以在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速，而且調(diào)速范圍較寬。2.起動(dòng)力矩大，可以均勻而經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。因此，凡是在重負(fù)載下起動(dòng)或要求均勻調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的機(jī)械，例如大型可逆軋鋼機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)、電力機(jī)車、電車等，都用直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)： 用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。交流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成， 并且定子和轉(zhuǎn)子是采用同一電源，所以定子和轉(zhuǎn)子中電流的方向變化總是同步的，即線圈中的電流方向變了，同時(shí)電磁鐵中的電流方向也變，根據(jù)左手定則， 線圈所受磁力方向不變，線圈能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。交流電機(jī)（不管是同步還是異步）的轉(zhuǎn)速都受電源頻率的制約。因此, 交流電機(jī)的調(diào)速比較困難 ,最好的辦法是改變電源的頻率，而以往要改變電源頻率是比較復(fù)雜的。汽油機(jī)：以汽油為燃料 ,采用電點(diǎn)火 ,轉(zhuǎn)速一般在 3000 6000 轉(zhuǎn)分，甚至高達(dá)每分萬(wàn)轉(zhuǎn)。功率由幾百瓦至幾百千瓦。在農(nóng)林方面廣泛用作采茶機(jī)、割草機(jī)、機(jī)鋤、噴藥機(jī)、割灌機(jī)、機(jī)鋸等的動(dòng)力；在交通方面用作摩托車、汽車、小艇的動(dòng)力。此外，用于通信和電影放映機(jī)的小型發(fā)電機(jī)組，采礦用鑿巖機(jī)、建筑用打夯機(jī)等，無(wú)不以小型汽油機(jī)作動(dòng)力。柴油機(jī)：以柴油為燃料，利用壓縮熱自燃，轉(zhuǎn)速一般在百余轉(zhuǎn)至五、六千轉(zhuǎn)每分，功率由幾千瓦至數(shù)萬(wàn)千瓦。廣泛用作汽車、拖拉機(jī)、坦克、船舶、軍艦、機(jī)車、發(fā)電機(jī)組、物料搬運(yùn)機(jī)械、土方機(jī)械等的動(dòng)力。從上面的介紹可以看出， 汽油機(jī)和柴油機(jī)雖然用途廣泛， 但是對(duì)于本實(shí)驗(yàn)臺(tái)來(lái)說(shuō)， 動(dòng)力過(guò)于強(qiáng)勁， 且調(diào)速不便。 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)所測(cè)試的減速器，其設(shè)計(jì)時(shí)選用電機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)額定功率為 4kw ，滿載轉(zhuǎn)速 1440 轉(zhuǎn) /分。根據(jù)本實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)單易行的原則， 應(yīng)該盡量使實(shí)驗(yàn)的環(huán)境與減速器實(shí)際工作環(huán)境保持一致，以便使測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)際有效。故選用減速器設(shè)計(jì)時(shí)的電機(jī)Y系列 Y112M-4 一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為4kw ，滿載轉(zhuǎn)速1440 轉(zhuǎn)/ 分。減速器電動(dòng)機(jī)選用Y112M4同步轉(zhuǎn)速： 1500r/min ，滿載轉(zhuǎn)速為 1440r/min四：轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩測(cè)量轉(zhuǎn)矩測(cè)量技術(shù)包括兩方面：一是傳感器，二是測(cè)試系統(tǒng)。軸名電動(dòng)機(jī)軸工作軸參數(shù)轉(zhuǎn)速 n(r/min)144076.39功率 P(kW)3.443.06轉(zhuǎn)矩 T(N m)22.81382.55轉(zhuǎn)矩傳感器主要有兩大類：第一類是以應(yīng)變片作為敏感元件的傳感器。它在轉(zhuǎn)軸或與轉(zhuǎn)軸串聯(lián)的彈性軸上安裝4 片應(yīng)變片，應(yīng)變片連接成惠登斯橋，轉(zhuǎn)矩使軸的微小變形引起應(yīng)變片阻值發(fā)生變化，橋輸出信號(hào)與轉(zhuǎn)矩成比例。第二類是通過(guò)磁電感應(yīng)獲取信號(hào)的磁（齒） 柵式傳感器。 這類傳感器輸出信號(hào)的本質(zhì)是角位移信號(hào)，需對(duì)信號(hào)進(jìn)行組合處理才能得到轉(zhuǎn)矩信息。它是非接觸式傳感器，無(wú)磨損，無(wú)摩擦，是目前應(yīng)用最廣泛的轉(zhuǎn)矩傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器， 將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器屬于間接式測(cè)量裝置，可用機(jī)械、電氣、磁、光和混合式等方法制造。按信號(hào)形式的不同，轉(zhuǎn)速傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。前者的輸出信號(hào)值是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù),后者的輸出信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速成正比 ,或其信號(hào)峰值間隔與轉(zhuǎn)速成反比。轉(zhuǎn)速傳感器的種類繁多、應(yīng)用極廣，其原因是在自動(dòng)控制系統(tǒng)和自動(dòng)化儀表中大量使用各種電機(jī)，在不少場(chǎng)合下對(duì)低速（如每小時(shí)一轉(zhuǎn)以下）、高速（如每分鐘數(shù)十萬(wàn)轉(zhuǎn)）、穩(wěn)速（如誤差僅為萬(wàn)分之幾）和瞬時(shí)速度的精確測(cè)量有嚴(yán)格的要求。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式以及測(cè)速發(fā)電機(jī)等。轉(zhuǎn)矩傳感器， 利用扭軸把轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成扭應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)角，再轉(zhuǎn)換成與轉(zhuǎn)矩成一定關(guān)系的電信號(hào)的傳感器。扭軸的形式有實(shí)心軸、空心軸、矩形軸等。按照作用原理不同，扭應(yīng)力式轉(zhuǎn)矩傳感器可分為電阻應(yīng)變式和壓磁式兩種；扭轉(zhuǎn)角式轉(zhuǎn)矩傳感器可分為振弦式、光電式和相位差式三種。所以可以選擇 兩個(gè)額定轉(zhuǎn)矩為 500N m 的 JC 型轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 。測(cè)試系統(tǒng)的傳感器都是齒柵式轉(zhuǎn)矩傳感器。主要分為數(shù)字式、單片微機(jī)型、通用微機(jī)型三種。數(shù)字式是采用中小規(guī)模集成電路和組合邏輯設(shè)計(jì)硬件系統(tǒng)，這是早期的測(cè)試系統(tǒng)，缺點(diǎn)是儀器系統(tǒng)可靠性差，功能單一，操作復(fù)雜，體積龐大。單片微機(jī)型采用單片微機(jī)采集與處理數(shù)據(jù)， 體積小、 性能高， 但是儀器的分析能力弱。通用微機(jī)型利用單片微機(jī)采集數(shù)據(jù)，再把數(shù)據(jù)送到通用微機(jī)上進(jìn)行離線的數(shù)據(jù)分析與處理。本實(shí)驗(yàn)中只需要測(cè)定2 個(gè)數(shù)據(jù)，不需要分析，故選用單片微機(jī)型的測(cè)試系統(tǒng)，具體型號(hào)可以選用上海良表儀器儀表有限責(zé)任公司（原上海第二電表廠）的ZJYW 1 型。五：負(fù)載機(jī)械制動(dòng)器： 由耐熱、 抗磨性能好的制動(dòng)塊及其固定與移動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的，能對(duì)水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行摩擦制動(dòng)的裝置。測(cè)功器： 測(cè)量機(jī)械的輸出扭矩或驅(qū)動(dòng)扭矩的裝置。如果同時(shí)測(cè)得機(jī)械的轉(zhuǎn)速，還可算出機(jī)械的輸出功率或驅(qū)動(dòng)功率。測(cè)功器主要用來(lái)測(cè)定發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、 內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)和泵等機(jī)械的軸功率特性。有些測(cè)功器既可吸收被測(cè)機(jī)械的機(jī)械能而測(cè)定其輸出功率，又可放出能量測(cè)定機(jī)械的驅(qū)動(dòng)功率。磁粉制動(dòng)器： 制動(dòng)部件與運(yùn)動(dòng)部件借助于磁粉間的電磁吸力形成的磁粉鏈，同工作面之間的摩擦力產(chǎn)生制動(dòng)功能的制動(dòng)器。其具有激磁電流和傳遞轉(zhuǎn)矩基本成線性關(guān)系的特點(diǎn)。在同滑差無(wú)關(guān)的情況下能夠傳遞一定的轉(zhuǎn)矩，具有響應(yīng)速度快、 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 無(wú)污染、 無(wú)噪音、無(wú)沖擊振動(dòng)節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)。是一種多用途、 性能優(yōu)越的自動(dòng)控制元件?，F(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于造紙、印刷、 塑料、橡膠、紡織、印染、電線電纜、冶金、壓片機(jī)以及其他有關(guān)卷取加工行業(yè)中的放卷和收卷張力控制。機(jī)座式磁粉制動(dòng)器： CF50六：聯(lián)軸器輸入端輸入轉(zhuǎn)矩為 22.85Nm，故選用 LT3 型彈性套柱銷聯(lián)軸器，主動(dòng)端為 Z 型軸孔， C型鍵槽，從動(dòng)端 J 型軸孔， B 型鍵槽，其許用轉(zhuǎn)矩為 31.5Nm輸出端輸出轉(zhuǎn)矩為 382.55Nm，故選用 HL3 型彈性柱銷聯(lián)軸器，主動(dòng)端為 Y 型軸孔，其許用轉(zhuǎn)矩為 630Nm