文档介绍：《齿轮传动效率测试》实验指导书
一、实验目的
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二、实验设备和设备结构

(1) 齿轮试验机
(2) 万用表

实验台为小型台式封闭功率流式齿轮实验台,采用悬挂式齿轮箱不停机加载
方式,加载方便、在数据处理方面,即可直接用抄录数据手工的计算方法,也可
以和计算机接口组成具有数据采集处理,结果曲线显示,信息储存、打印输出等
多种功能的自动化处理系统。
试验台的结构如图 1(a)所示,由定轴齿轮副、悬挂齿轮箱、扭力轴、双
万向联轴器等组成一个封闭机械系统。

图 1
采用外壳悬挂结构,,通过浮动联轴器和齿轮轴相联,与电机悬臂相联的转
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
速由测速传感器 4 测出,同时送往电测箱中显示。
三、实验原理

由图 1(b)可知,实验台空载时,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 ),悬臂齿轮箱会产生一定角
度的偏转,即齿轮 9’绕齿轮 9 转过一个角度,而齿轮 5’的齿轮轴被固定,所
以齿轮 5’不能绕齿轮 5 转动,但在砝码 8 所产生的力矩作用下,悬臂齿轮箱必
定产生一定角度的转动,齿轮 9’绕固定轴齿轮 9 转过一个角度,由于齿轮 9’
与齿轮 5’通过万向联轴器联接共轴,而齿轮 5’的轴为固定轴不允许齿轮 5’
也绕齿轮 5 转动,所以这个扭转角只能由齿轮 9’与齿轮 5’的轴自己产生扭转
变形来实现,这一扭转变形为弹性变形,随着载荷 8 的增加(既外力矩增加)而
变形增大。由于该轴相当于受到一对大小相等方向相反的扭矩作用在弹性范围内
产生的扭转变形,在产生变形同时弹性恢复力始终要恢复到变形前状态(不论实
验机是否运转),这样就有一对大小相等方向相反的力分别作用在齿轮 9 和齿轮
5 上,而齿轮 9 和齿轮 5 共轴(该轴为扭力轴),即扭力轴两侧各受到一个力矩,
这个力矩大小相等方向相反,其中必有一个力矩的方向与电机转向相同,为驱动
力矩,另一个与电机转向相反,为阻力距,这样就实现了封闭扭矩自身驱动,即
齿轮齿面上的载荷无论大小完全由实验台的封闭功率流自身驱动,不需外加动
力。电机仅提供转动过程中摩擦阻力所消耗的功,即电机只做无用功,功率为P1,
扭矩为T1。
由于齿轮 9、9’、5、5’结构参数完全相同,两轴转速也相同(传动比 i=1),
齿轮 9、9’、5、5’的扭矩相同,等于所加砝码 8 对扭力轴产生的力矩T9。

由图 1(b)可以看出,当悬挂齿轮箱杠杆加上载荷后,齿轮 9、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T9(本实验台
T9是所加载荷产生扭矩的一半)即:
T9 = WL/2 N-m
W———所加砝码质量 N ,实验机上每个砝码为 10 N
L———加载杠杆长度 L=