齿轮传动效率测定与分析

1、实验2齿轮传动效率测定与分析2.1 实验目目的了解机械传传动效率率的测定定原理，掌掌握用扭扭矩仪测测定传动动效率的的方法；测定齿轮传传动的传传递功率率和传动动效率；了解封闭加加载原理理。2.2实验验设备和和工具齿轮传动效效率试验验台；测力计；数据处理与与分析软软件；计算机、打打印机。2.3 实验原原理和方方法1. 齿齿轮传动动的效率率及其测测定方法法 齿齿轮传动动的功率率损失主主要在于于：(11)啮合合面的摩摩擦损失失；(22)轮齿齿搅动润润滑油时时的油阻阻损失；(3)轮轴支支承在轴轴承中和和轴承内内的摩擦擦损失。齿齿轮传动动的效率率即指一一对齿轮轮的从动动轮（轴轴）输出出功率与与主动轮轮（轴

2、）输输入功率率之比。对对于采用用滚动轴轴承支承承的齿轮轮传动，满满负荷时时计入上上述损失失后，平平均效率率如表33.1所所示。表2.1 齿轮轮传动的的平均效效率传动类型齿轮精度等等级与结结构型式式6、7级，闭闭式8级，闭式式脂润滑，开开式圆柱齿轮传传动0.980.970.95圆锥齿轮传传动0.970.960.94 测测定效率率的方式式主要有有两种：开放功功率流式式与封闭闭功率流流式。前前者借助助一个加加载装置置（机械械制动器器、电磁磁测功器器或磁粉粉制动器器）来消消耗齿轮轮传动所所传递的的能量。其其优点是是与实际际工作情情况一致致，简单单易行，实实验装置置安装方方便；缺缺点是动动力消耗耗大，对

3、对于需作作较长时时间试验验的场合合（如疲疲劳试验验），消消耗能力力尤其严严重。而而后者采采用输出出功率反反馈给输输入的方方式，电电源只供供给齿轮轮传动中中摩擦阻阻力所消消耗的功功率，可可以大大大减小功功耗，因因此这种种实验方方案采用用较多。2. 封封闭式试试验台加加载原理理 图图3.11表示一一个加载载系统，电电机功率率通过联联轴器11传到齿齿轮2，带带动齿轮轮3及同同一轴上上的齿轮轮6，齿齿轮6再再带动齿齿轮5。齿齿轮5的的轴与齿齿轮2的的轴之间间以一只只特殊联联轴器和和加载器器相联接接。 设设齿轮齿齿数，齿齿轮5的的转速为为(r/minn)、扭扭矩为，则则齿轮55处的功功率为 若若齿轮22

4、、5的的轴不作作封闭联联接，则则电机的的功率为为式中为传动动系统的的效率。 而而当封闭闭加载时时，在不不变的情情况下，齿齿轮2、33、6、55形成的的封闭系系统的内内力产生生封闭力力矩，其其封闭功功率为该功率不需需全部由由电机提提供，此此时电机机提供的的功率仅仅为 由由此可见见，若若，则封封闭式加加载的功功率消耗耗仅为开开放式加加载功率率的1/20。 图2.1 加加载系统统 图2.2 试试验台结结构 33. 效率计计算 要要计算效效率，应应先决定定被试齿齿轮2处处于主动动还是被被动。在在齿轮传传动中，主主动轮的的转向与与轮齿啮啮合作用用力形成成的扭矩矩方向相相反，而而从动轮轮的转向向则与轮轮齿

5、啮合合作用力力形成的的扭矩方方向相同同。如图图3.11所示，由由电机联联轴器11决定的的方向与与齿轮22所受扭扭矩方向向相反，所所以持论论2为主主动轮。设设齿轮22、3间间的传动动效率为为，齿轮轮6、55间的传传动效率率为（均均含支承承轴承效效率及搅搅油损失失，以便便于计算算），则则电机供供给功率率可计算算如下电机力矩 当当设平均均效率时时，由上上式可得得 若若电机转转向与图图3.11中所示示的由联联轴器力力矩1表表示的方方向相反反（本实实验所采采用的试试验台便便是这种种情况），砝砝码形成成的负荷荷将保持持捏合面面不变。从从齿轮22的转向向来判断断，转向向与所承承受轮齿齿啮合力力的扭矩矩方向相

6、相同，所所以齿轮轮2即为为被动轮轮，而齿齿轮3和和5就成成为主动动轮，功功率流的的方向变变为5632。此此时功率率流功率率大于传传出的功功率，则则电机供供给的摩摩擦功率率为所以 则平均效率率为 44. 试验台台结构 试试验台结结构如图图3.22所示。其其中电机机1悬挂挂式安装装，2是是重锤式式测力计计，3是是两套相相同传动动比的齿齿轮减速速器，通通过联轴轴器和加加载器44组成封封闭加载载回路，55是机架架，6是是电器控控制箱。 若若测力计计的读数数为f(mNN)，测测力矩臂臂长为ll=1995mmm，则功功耗力矩矩为 减减速器采采用了螺螺旋槽加加载机构构，如图图3.33所示。其其螺旋角角。当砝

7、砝码1的的重量GG(N)经动滑滑轮2施施加于滑滑架3时时，滑架架即在滑滑轨4上上移动。由由于螺旋旋槽的作作用，此此时销轴轴5不动动，而槽槽体产生生旋转，带带动轴66旋转而而产生加加载力。加加载受力力情况如如图3.3的上上图所示示。Q为螺旋旋槽压在在销轴上上的载荷荷，其分分力与加加载砝码码重量相相平衡，即即；分力力则为圆圆周力，它它乘以作作用半径径r即为作作用在封封闭系统统内的封封闭力矩矩。图2.3 螺旋槽槽加载机机构当时，。 测测力计的的结构和和作用原原理见实实验122。2.4 实验步步骤和要要求脱开测力计计挂钩并并调零。判判断电机机转向应应为测力力杆向下下回转。卸去所有砝砝码，使使加载器器销

8、轴处处于轴向向移动起起点附近近约23mmm处。手扶测力杆杆，启动动电机，空空转一分分钟。将测力杆挂挂上测力力计挂钩钩，读出出空载下下功耗力力矩的力力。（该该力矩是是与载荷荷无关的的因素所所引起的的损失，如如轴承的的空载阻阻力，密密封件阻阻力，箱箱体内的的搅油损损失等）。逐步加载到到砝码重重2500N，每每次加载载后运转转5110miin使趋趋于稳定定状态，记记录砝码码重及测测力计读读数，同同时注意意此两数数之间是是否大致致保持相相应关系系。如有有明显不不正常，则则应查明明原因采采取措施施后重做做一遍。数数据正常常则停机机。将数据输入入计算机机，打印印出加载载力矩、功功耗力矩矩及传动动效率诸诸值，并并作出曲曲线和曲曲线图。2.5 思考题题与实验验报告1. 思考考题为什么基本本为直线线关系，而而则为曲曲线关系系？油温对传动动效率将将有何影影响？加载力矩的的测量值值介入了了哪些误误差？2. 实验验报告基基本内容容(1) 填填写完成成下表内内容实验2：齿齿轮传动动效率测测