齒輪傳動效率測定與分析

1、實驗2齒輪傳動效率測定與分析2.1 實驗?zāi)磕康牧私鈾C械傳傳動效率率的測定定原理，掌掌握用扭扭矩儀測測定傳動動效率的的方法；測定齒輪傳傳動的傳傳遞功率率和傳動動效率；了解封閉加加載原理理。2.2實驗驗設(shè)備和和工具齒輪傳動效效率試驗驗臺；測力計；數(shù)據(jù)處理與與分析軟軟件；計算機、打打印機。2.3 實驗原原理和方方法1. 齒齒輪傳動動的效率率及其測測定方法法 齒齒輪傳動動的功率率損失主主要在于于：(11)嚙合合面的摩摩擦損失失；(22)輪齒齒攪動潤潤滑油時時的油阻阻損失；(3)輪軸支支承在軸軸承中和和軸承內(nèi)內(nèi)的摩擦擦損失。齒齒輪傳動動的效率率即指一一對齒輪輪的從動動輪（軸軸）輸出出功率與與主動輪輪（軸

2、）輸輸入功率率之比。對對于采用用滾動軸軸承支承承的齒輪輪傳動，滿滿負荷時時計入上上述損失失后，平平均效率率如表33.1所所示。表2.1 齒輪輪傳動的的平均效效率傳動類型齒輪精度等等級與結(jié)結(jié)構(gòu)型式式6、7級，閉閉式8級，閉式式脂潤滑，開開式圓柱齒輪傳傳動0.980.970.95圓錐齒輪傳傳動0.970.960.94 測測定效率率的方式式主要有有兩種：開放功功率流式式與封閉閉功率流流式。前前者借助助一個加加載裝置置（機械械制動器器、電磁磁測功器器或磁粉粉制動器器）來消消耗齒輪輪傳動所所傳遞的的能量。其其優(yōu)點是是與實際際工作情情況一致致，簡單單易行，實實驗裝置置安裝方方便；缺缺點是動動力消耗耗大，對

3、對于需作作較長時時間試驗驗的場合合（如疲疲勞試驗驗），消消耗能力力尤其嚴嚴重。而而后者采采用輸出出功率反反饋給輸輸入的方方式，電電源只供供給齒輪輪傳動中中摩擦阻阻力所消消耗的功功率，可可以大大大減小功功耗，因因此這種種實驗方方案采用用較多。2. 封封閉式試試驗臺加加載原理理 圖圖3.11表示一一個加載載系統(tǒng)，電電機功率率通過聯(lián)聯(lián)軸器11傳到齒齒輪2，帶帶動齒輪輪3及同同一軸上上的齒輪輪6，齒齒輪6再再帶動齒齒輪5。齒齒輪5的的軸與齒齒輪2的的軸之間間以一只只特殊聯(lián)聯(lián)軸器和和加載器器相聯(lián)接接。 設(shè)設(shè)齒輪齒齒數(shù)，齒齒輪5的的轉(zhuǎn)速為為(r/minn)、扭扭矩為，則則齒輪55處的功功率為 若若齒輪22

4、、5的的軸不作作封閉聯(lián)聯(lián)接，則則電機的的功率為為式中為傳動動系統(tǒng)的的效率。 而而當(dāng)封閉閉加載時時，在不不變的情情況下，齒齒輪2、33、6、55形成的的封閉系系統(tǒng)的內(nèi)內(nèi)力產(chǎn)生生封閉力力矩，其其封閉功功率為該功率不需需全部由由電機提提供，此此時電機機提供的的功率僅僅為 由由此可見見，若若，則封封閉式加加載的功功率消耗耗僅為開開放式加加載功率率的1/20。 圖2.1 加加載系統(tǒng)統(tǒng) 圖2.2 試試驗臺結(jié)結(jié)構(gòu) 33. 效率計計算 要要計算效效率，應(yīng)應(yīng)先決定定被試齒齒輪2處處于主動動還是被被動。在在齒輪傳傳動中，主主動輪的的轉(zhuǎn)向與與輪齒嚙嚙合作用用力形成成的扭矩矩方向相相反，而而從動輪輪的轉(zhuǎn)向向則與輪輪齒

5、嚙合合作用力力形成的的扭矩方方向相同同。如圖圖3.11所示，由由電機聯(lián)聯(lián)軸器11決定的的方向與與齒輪22所受扭扭矩方向向相反，所所以持論論2為主主動輪。設(shè)設(shè)齒輪22、3間間的傳動動效率為為，齒輪輪6、55間的傳傳動效率率為（均均含支承承軸承效效率及攪攪油損失失，以便便于計算算），則則電機供供給功率率可計算算如下電機力矩 當(dāng)當(dāng)設(shè)平均均效率時時，由上上式可得得 若若電機轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向與圖圖3.11中所示示的由聯(lián)聯(lián)軸器力力矩1表表示的方方向相反反（本實實驗所采采用的試試驗臺便便是這種種情況），砝砝碼形成成的負荷荷將保持持捏合面面不變。從從齒輪22的轉(zhuǎn)向向來判斷斷，轉(zhuǎn)向向與所承承受輪齒齒嚙合力力的扭矩矩方向相

6、相同，所所以齒輪輪2即為為被動輪輪，而齒齒輪3和和5就成成為主動動輪，功功率流的的方向變變?yōu)?632。此此時功率率流功率率大于傳傳出的功功率，則則電機供供給的摩摩擦功率率為所以 則平均效率率為 44. 試驗臺臺結(jié)構(gòu) 試試驗臺結(jié)結(jié)構(gòu)如圖圖3.22所示。其其中電機機1懸掛掛式安裝裝，2是是重錘式式測力計計，3是是兩套相相同傳動動比的齒齒輪減速速器，通通過聯(lián)軸軸器和加加載器44組成封封閉加載載回路，55是機架架，6是是電器控控制箱。 若若測力計計的讀數(shù)數(shù)為f(mNN)，測測力矩臂臂長為ll=1995mmm，則功功耗力矩矩為 減減速器采采用了螺螺旋槽加加載機構(gòu)構(gòu)，如圖圖3.33所示。其其螺旋角角。當(dāng)砝

7、砝碼1的的重量GG(N)經(jīng)動滑滑輪2施施加于滑滑架3時時，滑架架即在滑滑軌4上上移動。由由于螺旋旋槽的作作用，此此時銷軸軸5不動動，而槽槽體產(chǎn)生生旋轉(zhuǎn)，帶帶動軸66旋轉(zhuǎn)而而產(chǎn)生加加載力。加加載受力力情況如如圖3.3的上上圖所示示。Q為螺旋旋槽壓在在銷軸上上的載荷荷，其分分力與加加載砝碼碼重量相相平衡，即即；分力力則為圓圓周力，它它乘以作作用半徑徑r即為作作用在封封閉系統(tǒng)統(tǒng)內(nèi)的封封閉力矩矩。圖2.3 螺旋槽槽加載機機構(gòu)當(dāng)時，。 測測力計的的結(jié)構(gòu)和和作用原原理見實實驗122。2.4 實驗步步驟和要要求脫開測力計計掛鉤并并調(diào)零。判判斷電機機轉(zhuǎn)向應(yīng)應(yīng)為測力力桿向下下回轉(zhuǎn)。卸去所有砝砝碼，使使加載器器銷

8、軸處處于軸向向移動起起點附近近約23mmm處。手扶測力桿桿，啟動動電機，空空轉(zhuǎn)一分分鐘。將測力桿掛掛上測力力計掛鉤鉤，讀出出空載下下功耗力力矩的力力。（該該力矩是是與載荷荷無關(guān)的的因素所所引起的的損失，如如軸承的的空載阻阻力，密密封件阻阻力，箱箱體內(nèi)的的攪油損損失等）。逐步加載到到砝碼重重2500N，每每次加載載后運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)5110miin使趨趨于穩(wěn)定定狀態(tài)，記記錄砝碼碼重及測測力計讀讀數(shù)，同同時注意意此兩數(shù)數(shù)之間是是否大致致保持相相應(yīng)關(guān)系系。如有有明顯不不正常，則則應(yīng)查明明原因采采取措施施后重做做一遍。數(shù)數(shù)據(jù)正常常則停機機。將數(shù)據(jù)輸入入計算機機，打印印出加載載力矩、功功耗力矩矩及傳動動效率諸諸值，并并作出曲曲線和曲曲線圖。2.5 思考題題與實驗驗報告1. 思考考題為什么基本本為直線線關(guān)系，而而則為曲曲線關(guān)系系？油溫對傳動動效率將將有何影影響？加載力矩的的測量值值介入了了哪些誤誤差？2. 實驗驗報告基基本內(nèi)容容(1) 填填寫完成成下表內(nèi)內(nèi)容實驗2：齒齒輪傳動動效率測測