CLS-II型齿轮传动实验台指导书.doc

1、CLS- II型齿轮传动效率测试系统一、实验目的CIS-U型齿轮试验台为小型台式圭寸闭功率流式齿轮试验台，箱不停机加载方式，加载方便、操作简单安全、耗能少。在数据处理方面，既可手工计算，也可以和计算机接口组成具有数据采集处理，显示，信息储存、打印输出等多种功能的自动化处理系统。该系统具有体积小、一体化相结合等特点。本实验台用于机械设计等课程的教学实验，可以方便地完成以下实验：采用悬挂式齿轮直接抄录数据结果曲线重量轻、机电12、了解封闭功率流式齿轮试验台的基本原理、特点及测定齿轮传动效率的、通过改变载荷，测出不同载荷下的传动效率和功率。输出T1-T9方法。关系曲 线及 n-T9曲线。其中 T1

2、为轮系输入扭矩( 即电机输出扭矩) ，T9 为封闭扭矩( 也即载荷扭矩 ) 。耳为齿轮传动效率。、实验系统1 、实验系统组成如图1 所示，实验系统由如下设备组成：(1)CLS-H 型齿轮传动实验台( 3) 计算机( 2)CLS-H 型齿轮传动实验仪( 4) 打印机2、实验机构主要技术参数( 1)试验齿轮模数m = 2(2) 齿数 Z4=Z3=Z2= Z1= 38( 3)速比i=1( 4) 直流电机额定功率P = 300w / m( 6 )( 5)直流电机转速N = 01100r最大封闭扭矩 TB = 15NM( 7) 最大封闭功率PB = 1.5KW( 8) 实验台尺寸长 X宽X高=900X5

3、50X300(9)电源220V交流/50Hz( 10)中心矩A = 76mm 3、实验台结构实验台的结构如图2 所示，由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双万向连轴器等组成一个封闭机械系统。W(a )b)图 2 齿轮实验台结构简圏1、悬挂电机2、转矩传感器3、浮动连轴器4、霍耳传感器5、定轴齿轮副6、刚性连轴器7、悬挂齿轮箱8、砝码9、悬挂齿轮副10、扭力轴11、万向连轴器12、永久磁钢电机采用外壳悬挂结构，通过浮动连轴器和齿轮相连，与电机悬臂相连的转矩传感器把电机转矩信号送入实验台电测箱，在数码显示器上直接读出。电机转速由霍耳传感器4 测出，同时送往电测箱中显示。4、效率计算( 1) 封闭功率

4、流方向的确定由图 2 ( b) 可知，试验台空载时，悬臂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置，当加上一定载荷之后 ( 通常加载砝码是0.5kg 以上 ) ，悬臂齿轮箱会产生一定角度的翻转，这时扭力轴将有一力矩T9作用于齿轮9( 其方向为顺时针)，万向节轴也有一力矩T9作用于齿轮9，(其方向也顺时针，如忽略摩擦，T9=T9 ) 。当电机顺时针方向以角速度3转动时，T9与3的方向相同，T9与3方向相反，故这时齿轮9 为主动轮，齿轮9 为从动轮，同理齿轮5为主动轮，齿轮5 为从动轮，封闭功率流方向如图2 ( a) 所示，其大小为：厂=丹叽该功率的大小决定于加载力矩和扭力轴的转速，而不是决定于电动机。电机提供

5、的功率仅为封闭传动中损耗功率，即：P1 = P9-P9 ? n 总PgjPiT 七TiAT】 Ts7 Tsn 为总效率，若 n =95%则电机供给的能量，其值约为封闭功率值的1/10 ,是一种节能高效的试验方法。( 2) 封闭力矩 T9 的确定由图 2 ( b) 可以看出，当悬挂齿轮箱杠杆加上载荷后，齿轮9 就会产生扭矩，其方向都是顺时针，对齿轮9 中心取矩，得到封闭扭矩9、齿轮T9 : (本实验台T9是所加载荷产生扭矩的一半)即：T?二 - 的?m)W所 加硅码直力 CN)L加载杠申 | 辰度 L = 0.3m半均效率为乞 本实验台电机为顺时VI)T1电动机输出转血 电测箱输出转矩显示值)5

6、 、齿轮传动实验仪实验仪正面面板布置及背面板布置如图3、图 4 所示。实验仪内部系统框图参见图1 。戟荷常示o o o o o o o 0迭戳II 肚1$II帝爭I加载CLS-1I ，: ? ：-r-. .I.图 3 面板布置图1234如图所示，实验仪操作部分主要集中在仪器正面的面板上。在实验仪的背面备有微机RS-图 4 电测箱后板布置图1、调零电位器2、转矩放大倍数电位器3、力矩输出接口4、接地端子5、转速输入接口6、转矩输入接口7、 RS-232 接口8、电源开关9、电源插座232 接口，转矩、转速输入接口等。实验仪箱体内附设有单片机，承担检测、数据处理、信息记忆，自动数字显示及传送等功能

7、。若通过串行接口与计算机相联，就可由计算机对所采集数据进行自动分析处理、并能显示及打印齿轮传递效率 n-T曲线及 T -T9曲线和全部相关数据三、实验操作步骤911、人工记录操作方法( 1) 系统联接及接通电源齿轮实验台在接通电源前，应首先将电机调速旋扭逆时针转至最低速“0速”位置，将传感器转矩信号输出线及转速信号输出线分别插入电测箱后板和实验台上相应接口上，然后按电源开关接通电源。打开实验仪后板上的电源开关，并按一下“清零键”。此时，输出转速显示为“ 0”，输出转矩显示数“ . ”，实验 系统处于“自动校零”状态。校零结束后，转矩显示为“0”。（ 2）转矩零点及放大倍数调整a 、零点调整 在

8、齿轮实验台不转动及空载状态下，使用万用表接入电测箱后板力矩输出接口3（见图 4 ）上，电压输出值应在1-1.5V 范围内，否则应调整电测箱后板上的调零电位器（若电位器带有锁紧螺母，则应先松开锁紧螺母，调整后再锁紧）。零点调整完成后按一下“清零”键，待转矩显示“0”后表示调整结束。b 、放大倍数调整“调零”完成后，将实验台上的调速旋扭顺时针慢慢向“高速”方向旋转，电机起动并逐渐增速，同时观察电测箱面板上所显示的转速值。当电机转速达到1000 转/分左右时，停止转速调节，此时输出转矩显示值应在0.6-0.8Nm之间，（此值为出厂时标定值），否则通过电测箱后板上的转矩放大倍数电位器加以调节。调节电位

9、器时，转速与转矩的显示值有一段滞后时间。一般调节后待显示器数值跳动两次即可达到稳定值。（3）加载调零及放大倍数调整结束后。为保证加载过程中机构运转比较平稳，建议先将电机转速调低。一般实验转速调到300-800转 /分为宜。待实验台处于稳定空载运转后（若有较大振动，要按一下加载砝码吊篮或适当调节一下电机转速）， 在砝码吊篮上加上第一个砝码。观察输出转速及转矩值，待显示稳定（一般加载后转矩显示值跳动2-3次即可达稳定值）后，记录下该组数值。在吊篮上加上第二个法玛，重复上述操作，直至加上八个法码。根据所记录下的八组数据便可作出齿轮传动的传动效率n-T9曲线及T1-T9曲线。注意：在加载过程中，应始终

10、使电机转速基本保持在预定转速左右。在记录下各组数据后，应先将电机调速至零，然后再关闭实验台电源。2、与计算机接口实验方法1） 连接RS232 通讯线在 CLS-H型齿轮传动实验台电按箱后板上设有RS-232 接口，通过所附的通讯连接线和计算机相联，组成智能齿轮传动实验系统。如果采用多机通讯转换器，则需要首先将多机通讯转换器通过RS-232 通讯线连接到计算机，然后用双端插头电话线，将CLS-H型齿轮传动实验仪连接到多机通讯转换器的任一个输2）启动机械教学综合实验系统入口。璋?M孤%吟堪祗科黴注 * 仝毘 血 it怖片 #鳴曲珞 385 寻涯和丸屢啤 r 宣cJr p rtii OJ7f-e&3

11、W5 PB3E5J53嵐fl jvcj抽F 21 re”R EHIJJ I JTCJ H图 5 机械敎学综介实验系统4 界附如果用户使用多机通讯转换器，应根据用户计算机与多机通讯转换器的串行接口通道，在程序界面的右上角串口选择框中选择合适的通道号（C0M1或COM）。根据齿轮传动实验在多机通讯转换器上所接的通道口，点击“重新配置”键，选择该通道口的应用程序为齿轮传动实验，配置结束后，在主界面左边的实验项目框中，点击该通道“齿轮传动”键，此时，多机通讯转换器的相应通道指 示灯应该点亮，齿轮传动实验系统应用程序将自动启动， 如图 6 所示。如果多机 通讯转换器的相应通道指示灯不亮，检查多机通讯转换

12、器与计算机的通讯线是否连接正确，确认通讯的通道是否与键入的通讯口（COM或COM）致。点击图 6 图象，将出现如图 7 的齿轮传动实验系统界面。点击串口选择键，正确选择（ COM1或 COM）并点击数据米集键等待数据输入。轨帧放孕烁鸟共眩繇貌禅 *事口騎r C0M1I- 他疋畫?曹 |析艮师忡*L 相?曲铀柚宜桃卿霍点科盘也卷公旬也柚：購忖带厲独皓 3 砧* 桩郝丸屢即电講： O57?-8e3055f? B&3 &5453冏址 =乳圈詁 r n Eimil： ?*roQ 26 ?m图 6 齿轮传动实验系统初始界面图 7 齿轮传动实验i 飞臥: 扣這閑电） JSMSflS（T）采用慣按蛟赋”收惚

13、就合（密打印巨） Wro（Y） 遍岀迄）们 m 四|_|* 期罐 *+牛 5*欝_?_ i E采 JR 的鞍魅1-J4567655 J04 0657 0650. n637J064.004SSD.5200.5500.906720.7030.71915003 0004 5006.0007.5009.00010 500)2.30082 12790930S3 54】94 95S55.71696 19596 59496959TC IH+M)歌辛的煤埜5?T1的误差井常： AR=新阳差阳戏斤 +斤二甜:H 杵71 症栩有組 a0 01531 0.00(5770 002850.005300.002060.0

14、0 ：0.0015 ：0.00D.P1S04 (10.957115O.99O1S0.99S520.9975405PP200.99327冃前 J! 秤用串口1 迺讯冃前由俪起扬摘E 鮭紐合的图 8 实验结果示例如果用户选择的是齿轮传动实验台与计算机直接连接，则在图5 主界面右上角串口选择框中选择相应串口号（ COM或 COM）。在主界面左边的实验项目框中 点击“齿轮传动”键。在图界面中点击串口选择键，正确选择（ COM或 COM2, 并点击数据米集键等待数据输入。73）数据采集及分析（ 1） 转矩零点及放大倍数调整方法同前（ 2） 加载同样，加载前先将电机调速至500 转/分，并在加载过程中应始

15、终使电机转速基本保持在预定值。a.、实验台处于稳定空载状态下，加上第一个法码，待转速及转矩显示稳定后，按一下“加载键”（注：不需按“保持键”）第一个加载指示灯亮。加第二个法码，显示稳定后再按一下“加载键”，第二个加载指示灯亮，第二次加载结束。如此重复操作，直至加上八个法码，按八次“加载键”，八个加载指示灯亮。转速、转矩显示器都显示“8888”，表明所采数据已全部送到计算机。将电机调速至“0”，并卸下所有法码。b、当确认传送数据无误（否则再按一下“送数键”）后，用鼠标选择“数据分析”功能，屏幕所显示本次实验的曲线和数据，如图8 所示。接下来就可以进行数据拟合等一系列的工作了。如果在采集数据过程中

16、，出现采不到数据的现象，请检查串口是否联接可靠，串口号是否正确，重新采集，如果采集的数据有错，请重新用实验台产生数据，再次采集，或者重新选择机型，建议选择较（3）打印好的机型。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。实验结束后，用鼠标点击“退出”菜单，即可退出齿轮实验系统。退出后应及时关闭计算机及实验台电测箱电源。运行环境要求：486 以上微机， 32M内存或更高， windows98 操作系统，显示分辨率800X 600 以上，推荐使用1024X768,显示颜色为16 位真彩或更高，(如果运行环境达不到该要求，程序有可能不能正常运行！)四、附录1、齿轮实验系统软件说明整

17、个软件界面由标题栏、菜单栏、采集数据显示区、计算结果显示区 ( 效 率 ) 、曲线显示区、误差分析结果显示区、剩余标准差S 、相关指数R*R 结果显示区，七部分组成。整个软件的功能是由菜单栏的下拉菜单完成的，整个菜单栏包括串口选择、数据采集、采用模拟数据、数据分析、数据拟合、打印、帮助、退出。下面分别对每一菜单功能进行说明：串口选择 串口接情况进行选择，其中串口串口 2：同串口1 ：在进行数据采集之前必须做这一步，用户可根据实际硬件的搭1 在本软件指定的位置为：3F8H ( 十六进制 ) 。1 的菜单说明，只不过串口2 在本软件中指定的位置为2F8H ( 十六进制)。数据采集在进行串口选择操作

18、后，即可进行数据采集操作，在正确采集数据操作后，在采集数据显示区可以看到所采集的数据，它包括电动机转速N( r/m ) 、 电动机输出转矩( N.m) 、封闭力矩T9 ( N.m) 如果在采集过程中，出现采集不到数据，或者采集数据有错误，T1请重复数据采集这一步。或者重新进行串口选择操作。有关数据采集的实验台的使用说明请参看“帮助”下拉菜单的“实验台使用说明书”中有关实验操作部分。采用模拟数据设置该项功能的目的在于，如果现场没有齿轮实验台，无法进行现场采集操作，那么就可以点击该菜单，系统将自动采用软件出品时所采集的一组数据，在采集数据显示区可以看到所采用的模拟数据，用该组数据，用户可以进行数据分析、数据拟合、打印等一系列操作。即可以在无实验台的情况下进行软件演出。数据分析数据分析的功能在于：将采集的数据电动机转速N1 (r/m) 、电动机输出转矩 T1 ( N.m) 、圭寸闭力矩T9 ( N.m) 、进行效率的计算，并在曲线显示区显示效率 n -T9 、电动机输出转矩T1 T9 的曲线。如果没有进行数据采集操作或者采用模拟数据操作，系统会提示要求进行数据采集操作，没有数据，系统将不会进行数据分