（全套CAD）機械傳動實驗臺的研究與設計（終稿）㊣精品文檔值得下載

于電機發出的電功率的極性與電源致，所以能反饋給電源線路。

這樣，兩臺電機互為能源又互為負載而組成了電功率流封閉系統，實現了節能目的。

試驗臺加載扭矩大小的控制是通過調節兩臺電機激磁電流的大小來實現的。

即在轉速下，通過改變發電機和電動機的激磁電流的差值，可以改變發電機的輸出功率，控制其加載扭矩的大小。

激磁電流差值越大，加載扭矩也越大。

試驗臺可采用可控硅整流調速，并采用程序定值控制器，使試驗機能實現無級變速和無級變載，從而可實現多階載荷譜的程序疲勞強度試驗，這是該試驗機的主要優點。

它的缺點是電器功率必須大于試驗試件所需的功率，電器調試要求高，投資較大。

因此，這種試驗機比較適用于中小功率的齒輪運轉試驗。

交流異步電機式和交流整流子電機式是把上述直流電機式電封閉試驗臺兩臺直流電機改為兩臺交流異步電機或兩臺交流整流子電動機而成的。

下面就交流整流子電機式作說明。

三相交流整流子電動機是在轉子的鐵芯上嵌著兩個繞組個是普通的三相交流繞組，另個是調節繞組。

調節繞組和直流電機樣，每個線圈都接到換向器上，在換向器的表面放著兩套可以作相反方向移動的電刷轉盤。

在定子鐵芯上有套普通的多相繞組，由旋轉磁場感應出電機的次級電勢。

而每相次級繞組的兩端分別接到換向器端兩塊電刷轉盤的相應電刷支桿上。

當兩塊轉盤上的同相電刷移開個角度時，相同電刷間產生感應電勢如果這個感應電勢和次級繞組的電勢方向相反，則電極的轉速降低，在同步轉速以下運行如果這個感應電勢和次級繞組電勢的方向相同，則電機的轉速上升，在同步轉速以上運行。

因此，只要改變同相電刷在電刷轉盤上的位置，就可以控制和改變電機的轉速。

在運行過程中，只要減慢電機的轉速，就能使電機工成為電動機，而電機成為加載發電機。

加載發電機也同樣使實驗齒輪受載，同時發出的電功率回饋電網，從而形成了電封閉系統，以達到節能的目的。

采用這種試驗機的主要優點是結構簡單，調速和加載方便，可進行載荷譜模擬試驗，運行穩定可靠，電氣線路也不復雜，所用零部件均可外購，制造周期短，很適用于工廠的跑合試驗。

機械功率流封閉式試驗臺齒輪箱Ⅱ試驗齒輪箱．陪試齒輪，試驗齒輪，.聯軸器．彈性扭桿，．扭矩傳感器，．彈性機械傳動，實驗，試驗，研究，鉆研，設計，畢業設計，全套，圖紙機械傳動實驗臺的研究與設計摘要機械傳動試驗臺是用試驗的方法研究機械傳動的各種失效形式并測定其承載能力傳動效率及有關性能的基本手段，長期以來我國的傳動試驗臺的研制基本上還停留在傳統的人工方式水平上。

這些試驗臺都存在個共同的缺點自動化程度低，無法模擬實際工況對各種機械傳動產品進行試驗，試驗過程的監控及試驗數據的采集和處理都較麻煩且準確性低。

近些年來的研究取得些進步，但目前的絕大多數實驗臺還只能進行恒定載荷加載或簡單的程序控制階梯加載，實驗結果與現場測試依然有較大的差距。

本文提出改進湘潭大學機械原理實驗室的齒輪試驗臺的方案，在成本不高的情況下，增加其測試功能可以測量聯軸器，離合器，帶傳動的效率和壽命，使其成為臺多功能機械傳動產品有著廣泛的應用。

這類產品的主要功能和目的是將其它形式的能量轉化為可以直接利用的形式，同時實施規定的運動，完成相應的工作。

而所有這些功能和目的都必須通過機械傳動裝置來完成，因而，機械傳動裝置在其中擔任著重要的角色。

從種意義上說，機械傳動裝置性能的好壞決定了機械傳動的綜合性能。

通常種新的機械產品從誕生到使用要經歷設計試制定型大規模生產銷售等環節。

上述各環節無不滲透著對產品優異性能和可靠質量的不懈追求。

而對機械傳動裝置的測試和實驗包括性能測試如效率功率噪聲振動等特性運行監測故障診斷等，是完善切機械產品的設計制造的手段和方法以及評價設備性能優劣等不可或缺的重要內容，也是設備安全穩定運行的重要保障。

因此，針對機械傳動綜合性能測試的研究已成為現代測試技術的個重要研究方向。

構建機械傳動綜合測試系統同樣對機械傳動設備的開發和研究具有重要理論價值和經濟價值。

齒輪是各種機器上必不可少的傳動零件，對齒輪的各種性能進行測定是保證齒輪可靠使用的必經之路。

目前，大部分齒輪試驗臺設計只是針對種特定的輪副，雖然專用性對于實驗臺結構設計試驗成本帶來定有利因素，但功能的單性制約了設備的使用效率。

在此基礎上，開展多功能組合實驗臺設計是改進原有齒輪試驗臺設計的條十分必要而有效的途徑多功能組合實驗臺能按照機器零件的工作能力和可靠性的基本準則進行精度，摩擦損失，強度，剛度，耐熱性和抗震性等多項實驗，在保證評定試驗的精度和結果可靠的前提下，達到快速簡便可靠的效果。

湘潭大學機械工程學院機械原理實驗室的齒輪實驗臺是我校年代從湖南大學購進的臺專利設備.該實驗臺的功能是測量齒輪的效率和壽命.其最大的優點是具有套封閉加載系統，具有明顯的節能效果，但是由于其功能單，不能滿足現代測試的要求，為了節約資金，利用其優點，所以對試驗臺做適當的改進，增加測量帶傳動，聯軸器，離合器的或其他的傳動件的效率和壽命的功能.使其成為真正的多功能機械傳動實驗臺試驗平臺研究的必要性隨著機械工業的發展和科研水平的不斷提高，對機械傳動產品的實驗與檢測手段不斷提出了更高的要求。

傳動試驗臺是用試驗的方法研究機械傳動的各種失效形式并測定其承載能力傳動效率及有關性能的基本手段，長期以來我國的傳動試驗臺的研通常還將用于初步處理被測信號的部分電路也集成在同芯片上。

薄膜傳感器則是通過沉積在介質襯底基板上的，相應敏感材料的薄膜形成的。

使用混合工藝時，同樣可將部分電路制造在此基板上。

厚膜傳感器是利用相應材料的漿料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是制成的，然后進行熱處理，使厚膜成形。

陶瓷傳感器采用標準的陶瓷工藝或其種變種工藝溶膠凝膠等生產。

完成適當的預備性操作之后，已成形的元件在高溫中進行燒結。

厚膜和陶瓷傳感器這二種工藝之間有許多共同特性，在些方面，可以認為厚膜工藝是陶瓷工藝的種變型。

每種工藝技術都有自已的優點和不足。

由于研究開發和生產所需的資本投入較低，以及傳感器參數的高穩定性等原因，采用陶瓷和厚膜傳感器比較合理。

.扭矩傳感器的選用試驗臺使用的傳感器是北京金順達源儀器有限公司生產的扭矩傳感器，與該公司生產的扭矩測量卡，計算機配套使用，這是種性能優良，使用方便的扭矩傳感器。

應變傳感和非接觸信號傳遞技術的成熟為系列扭矩傳感器提供了可能和保證.從而系列扭矩傳感器也就順理成章地解決了在扭矩測量中的問題.扭矩測量中由于轉速變化引起的扭矩誤差問題因為系列扭矩傳感器采用了應變技術傳感扭矩，所以它不存在扭矩測量中由于轉速變化引起的扭矩誤差即轉速特性誤差問題低轉速乃至靜態時扭矩測量問題扭矩傳感器既可以傳感高速旋轉時的扭矩信號，也同樣可以傳遞低速乃至靜態時的扭矩信號而無需附加裝置正反轉扭矩零點問題扭矩傳感器正反轉扭矩零點與轉向無關，兩個零點完全重合，可以連續正反轉工作而無需反復調零高超獨特的溫度補償技術使得其具有.以上的溫度穩定度，從而使得該傳感器的溫漂性能遠遠好于同類型和其他類型扭矩傳感器。

.扭矩的動態響應問題扭矩傳感器的扭矩動態響應完全可以在以上中心頻率由于鎖相環和光電編碼器的應用，極低轉速和正反轉也能準確地得到測量。

.體積小，重量輕，易于安裝使用扭矩傳感器的基本原理在系列扭矩傳感器的軸上安裝有兩組旋轉變壓器，其中組傳遞電源，另組傳遞扭矩信號.旋轉軸上的應變橋檢測到的級扭矩信號被高精度儀表放大器放大后，再經過轉換器變換成與扭矩成正比的方波信號。

通過軸上的旋轉變壓器，非接觸地傳遞到軸外接受器上，從而輸出同扭矩成正比的方波頻率的數字信號。

系列扭矩傳感器可以按要求，輸出頻率信號，或者標準或的模擬信號，或者等數字接口的方式輸出扭矩信號.也可以根據需要選擇配套出廠的型液晶顯示的二次儀表或者型扭矩測量卡.如果需要測量轉速時，只要根據用戶的需要在本系列扭矩傳感器中安裝上專用測速傳感器或者光電編碼器，特別要提的是附加安裝有編碼器后，對于那些低轉速和需要檢測正反轉的用戶就非常理想了可以檢測出正反轉向。

.系列扭矩傳感器技術性能指標.工作范圍.?萬?分若干檔.扭矩測量精度.，.?.環境溫度第三章關鍵零部件的設計與計算.齒輪的設計與計算已知的參數電動機功率最高轉速.最大封閉扭矩.材料的選擇.由實驗臺的要求可以知道，兩個齒輪箱完全樣，因此所設計的次輪完全樣，取材料為鋼調質硬度為齒數選擇.按齒面接觸強度設計由文獻設計計算公式進行計算，即確定公式中的參數選擇載荷系數.計算齒輪的轉矩由文獻得.由文獻表.由文獻圖的齒輪的接觸疲勞強度極限由文獻式計算應力循環次數.計算接觸疲勞許用應力取失效率為，安全系，由文獻式.計算計算齒輪分度圓直徑.計算圓周速度.計算齒寬.計算齒寬與齒高之比模數齒高.計算載荷系數根據.動載荷系數.直齒輪，假設彎曲平均應力該軸的截面疲勞強度足夠。

.滾動軸承的選擇與壽命計算根據軸的結構設計，根據載荷方向知，受軸向載荷，所以可以選擇深溝球軸承，初步選擇滾動軸承對于具有基本額定動載荷的軸承，當它所受的當量動載荷為時，其壽命計算公式為.年式中的單位為是基本額定動載荷，單位為可，查文獻可知為指數，對于滾子軸承，對于球軸承，是軸的轉速，是當量動載荷，單位為，式中是軸向載荷，是徑向載荷。

其中的徑向載荷即為由外界作用到軸上的徑向力在各軸承上的徑向載荷但其中的軸向載荷并不完全由外界的軸向作用力產生，而是應該根據整個軸向載荷包括因徑向載荷產生的派生軸向力之間的平衡條件得出，而由題意知深溝球軸承只承受徑向載荷即.實際中，在許多支撐中還會出現些附加載荷，如沖擊力，不平衡作用力，慣性力，以及軸撓曲或軸承座變形產生的附加力等等，因此可對當量動載荷乘勝個根據經驗而定的載荷系數，有文獻表查得.所以.聯軸器的選擇.彈性聯軸器.概述彈性聯軸器除了能補償兩軸相對位移，降低對聯軸器安裝的精確對中要求外，更重要的是能夠緩和沖擊，改變軸系的自振頻率，避免發生嚴重的危險性振動。

彈性聯軸器利用彈性元件的彈性變形來補償兩軸相對位移，因而可動元件之間的間隙小，特別適宜于需要經常起動或逆轉的傳動。

對彈性聯軸器的要求有.強度高，承載能力大，在有可能發生扭振或存在瞬時尖峰載荷的場合，要求聯軸器的許用瞬時最大轉矩為許用長期轉矩的三倍以上。

.彈性高，阻尼大，具有足夠的減震能力，把沖擊和振動產生的振幅降低到允許的范圍以內。

具有足夠的補償能力，滿足安裝和工作時兩軸發生相對位移的需要。

工作可靠，性能穩定結構簡單，體積小，重量輕，裝拆方便，維護容易，價格低廉。

.彈性柱銷聯軸器的結構根據封閉式齒輪試驗臺各方面的要求，以及彈性柱銷聯軸器的特點，在封閉式齒輪試驗臺中所用的聯軸器均使用彈性聯軸器．加載器如圖所示，機械封閉功率流齒輪試驗的總體方案設計如圖所示。

試驗臺由電動機陪試齒輪箱被試齒輪箱，加載裝置，轉矩轉速傳感器五大部分組成，所有試驗臺零部件都安裝在工作臺上。

在設計中采用兩個相同的被試齒輪，個減速，個增速，且速比相同。

當被測對象的中心距不同時，改變的僅僅是兩個被試齒輪箱的中心距，而對于整個試驗臺的傳動路線不會產生影響。

這種加載方法具有簡單可靠，操作方便，可在動態情況下反向加載，加載范圍大等優點功率流方向的確定機械封閉功率流試驗臺的功率流的方向，取決于加載器加載力矩的方向和電動機的轉向方向總是從主動流向從動圖為未安裝被試件時陪試齒輪箱傳動的功率流方向圖，當按圖方向加扭矩了，且電動機的轉向為時，則有給輪的力與輪在回轉方向相同，為輸入功輪給輪的力與輪的回轉方向相反，為阻抗