文档介绍：机械设计实验
车辆与动力工程学院
机械原理及机械设计实验室
齿轮传动效率及齿轮疲劳实验
机械设计
实验三
1、了解封闭(闭式)齿轮实验机的结构特点和工作原理。
2、了解齿轮疲劳实验的过程,及通过实验测定齿轮疲劳曲线的
方法。
3、在封闭齿轮实验机上测定齿轮的传动效率。
4、介绍机械功率、效率测定开式实验台,了解一般机械功率、
效率的测试方法。
1)具有2个完全相同的齿轮箱(悬挂齿轮箱7和定轴齿轮箱4), 每个齿轮箱内都有2个相同的齿轮相互啮合传动(齿轮9与9′,齿轮5与5’),两个实验齿轮箱之间由两根轴(一根是用于储能的弹性扭力轴6,另一根为万向节轴10)相联,组成一个封闭的齿轮传动系统。
1、封闭(闭式)传动系统
2)当由电动机1驱动该传动系统运转起来后,电动机传递给系统的功率被封闭在齿轮传动系统内,即两对齿轮相互自相传动,此时若在动态下脱开电动机,如果不存在各种摩擦力(这是不可能的),且不考虑搅油及其它能量损失,该齿轮传动系统将成为永动系统;
1、封闭(闭式)传动系统
3)由于存在摩擦力及其它能量损耗,在系统运转起来后,为使系统连续运转下去,由电动机继续提供系统能耗损失的能量,此时电动机输出的功率仅为系统传动功率的20%左右。对于实验时间较长的情况,封闭式实验机有利于节能。
1、封闭(闭式)传动系统
1) 电动机1为直流调速电机,电动机转子与定轴齿轮箱输入轴相联,电动机采用外壳悬挂支承结构(既电机外壳可绕支承轴线转动);
2)电动机的输出转矩等于电动机转子与定子之间相互作用的电磁力矩,与电动机外壳(定子)相联的转矩传感器2提供的外力矩与作用于定子的电磁力矩相平衡,故转矩传感器测得的力矩即为电动机的输出转矩T0;电动机转速为n,电动机输出功率为 P0=n•T0 / 9550 (KW)。
当实验台空载时,悬挂齿轮箱的杠杆通常处于水平位置,当加上载荷W后,对悬挂齿轮箱作用一外加力矩WL,使悬挂齿轮箱产生一定角度的翻转,使两个齿轮箱内的两对齿轮的啮合齿面靠紧,这时在弹性扭力轴内存在一扭矩T9(方向与外加负载力矩WL相反),在万向节轴内同样存在一扭矩T9‘(方向同样与外加力矩WL相反);若断开扭力轴和万向节轴,取悬挂齿轮箱为隔离体,可以看出两根轴内的扭矩之和(T9+T9’)与外加负载力矩WL平衡(即T9+T9‘=WL);又因两轴内的两个扭矩(T9和T9’)为同一个封闭环形传动链内的扭矩,故这两个扭矩相等。
由此计算出封闭系统内传递的功率
设封闭齿轮传动系统的总传动效率为η;
封闭齿轮传动系统内传递的有用功率为P9;
封闭齿轮传动系统内的功率损耗(无用功率)等于电动机输出功率P0,
即:P0=(P9 /η)-P9
η=P9 /(P0+P9)=T9 /(T0+T9 )
若忽略轴承的效率,系统总效率η包含两级齿轮的传动效率,故单级齿轮的传动效率为: