实验四、齿轮传动效率测试实验
一、实验目的
1. 了解齿轮传动实验台结构及其工作原理； 2. 通过本实验加深理解齿轮传动效率与转速和载荷的关系； 3. 通过齿轮传动装置的实验，进一步了解齿轮传动性能； 4. 掌握转矩、转速、功率、效率的测量方法。
二、实验台结构及其工作原理
齿轮传动效率测试实验台结构如图1所示：
6
7 5 4 3
图1 齿轮传动效率测试实验台结构简图 1. 底座 2. 传感器 3. 电机 4. 轴承支架 5. 联轴器 6. 磁粉制动器 7. 齿轮传动减速器
实验台的动力自一台直流调速电机3，电机的转轴由一对固定在底座1上的轴承支架4托起，因而电机的定子连同外壳可以绕转轴摆动。转子的轴头通过联轴器5与齿轮减速器的输入轴相连，直接驱动输入轴转动。电机机壳上装有测矩杠杆，通过输入测矩传感器2，可测出电机工作时的输出转矩（即齿轮减速器的输入转矩）。
被测减速器的箱体固定在实验台底座上，齿轮减速器传动比i =5，其动力输出轴上装有磁粉制动器6，改变制动器输入电流的大小即改变负载制动力矩的大小。实验台面板上布置或装有电机转速调节旋钮和加载按钮，以及转速和加载显示器件等，电机转速、输入及输出力矩等信号通过单片机数据采集系统输入上位机数据处理后即可显示并打印出实验结果和曲线。实验台原理框图如图2所示：
图2 齿轮传动效率测试实验台原理框图
实验测试的内容与方法：
1. 当齿轮传动系统工作在一定转速时，改变输出负载的大小，测定齿轮传动系统输入功率
P 1和相应的输出功率P 2，从而得出其传动效率η=
p 2
。功率是通过测定其转矩及转速获得的。 P 1
p 2
。 P 1
2. 当齿轮传动系统工作在一定负载时，改变输入轴的转速大小，测定齿轮传动系统输入功率P 1和相应的输出功率P 2，亦可得到其传动效率η=
3. 通过齿轮减速器传动效率测试实验，分析对齿轮传动性能的影响因素。
三、实验操作步骤
1. 准备工作
1) 将实验台与微机的串口连接线连好。 2) 用手转动联轴器，要求转动灵活。
3) 控制面板上的电源开关放到“关”的位置，调速旋钮旋在最低点。 2. 进行实验
1) 启动微机，进入实验软件主界面，并根据实验台上的配置选择齿轮减速器。 2）接通电源，打开电源开关，数码管灯亮。
3) 缓慢顺时针旋转调节电机调速旋钮，电机启动，使转速达1000r/min左右。 4) 待转速稳定后，可按动加载按钮加载(第1档加载系统已默认) 。
5) 点击软件主界面“数据采集”按钮，电机转速、电机转矩、负载力矩等实验数据发送
到实验界面。
6) 点击软件主界面“数据分析”按钮，实验结果以及实验曲线即在相应窗口显示，点击
“保存” 。
7) 将载荷设定在某一定值，从小到大（反之亦可）调节输入转速，中间采集数据八次，
点击软件主界面，分析实验结果以及相应的实验曲线（η-T 2、η-n 1）。 8）点击软件主界面“打印”按钮，如连接打印机即可打印实验结果及实验曲线。 9) 根据实验软件界面提供的齿轮减速器参数以及实验条件，进行齿轮传动效率的理论值计算，与实测值进行比较，并进行误差分析。
四、 实验数据记录与处理
1. 实验台参数：
电机调速范围 = 转/分 电机测力杠杆臂长 = ______m 齿轮减速器传动比i =
磁粉制动器输出扭矩T 2 =______（N.m ） 2. 实验数据处理： 齿轮减速器传动效率：η=
p 2
p 1
式中：1）P 1——齿轮输入功率（即电机输出功率） P 1=
T 1n 1
（kW ） 9550
T 1——齿轮输出转矩（即电机输出扭矩）
T 1=L 1G 1 （N.m ） L 1—电机测力杠杆臂长 （m ） G 1—电机测力传感器测得力值 （N ） n 1—齿轮输入转速（即电机的转速） （rpm ） 2）P 2—齿轮传动输出功率 P 2=
T 2n 2
（kW ） 9550
n 1
（rpm ） i
T 2—齿轮传动输出转矩（即磁粉制动器输出扭矩）（N.m ） n 2—齿轮输出转速 n 2=
◄说明►
1. 实验得出的传动效率除啮合传动效率外，还包含了两对轴承的效率和搅油损失。
2. 本实验指导书仅供参考，具体实验由指导教师根据需要安排。
齿轮传动效率测试实验报告
专业班级_____________姓 名____________时间_____________ 同 组 人_____________指导教师____________成绩_____________
实验参数： 速比 1：5
一、转速恒定数据
二、输出力矩恒定数据
三、实验曲线
四、数据分析结果
转速恒定最大效率： 载荷恒定最大效率： 五、思考题
1. 齿轮减速器的传动效率与哪些因素有关？ 2. 影响传动效率的原因是什么？
实验四、齿轮传动效率测试实验
一、实验目的
1. 了解齿轮传动实验台结构及其工作原理； 2. 通过本实验加深理解齿轮传动效率与转速和载荷的关系； 3. 通过齿轮传动装置的实验，进一步了解齿轮传动性能； 4. 掌握转矩、转速、功率、效率的测量方法。
二、实验台结构及其工作原理
齿轮传动效率测试实验台结构如图1所示：
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7 5 4 3
图1 齿轮传动效率测试实验台结构简图 1. 底座 2. 传感器 3. 电机 4. 轴承支架 5. 联轴器 6. 磁粉制动器 7. 齿轮传动减速器
实验台的动力自一台直流调速电机3，电机的转轴由一对固定在底座1上的轴承支架4托起，因而电机的定子连同外壳可以绕转轴摆动。转子的轴头通过联轴器5与齿轮减速器的输入轴相连，直接驱动输入轴转动。电机机壳上装有测矩杠杆，通过输入测矩传感器2，可测出电机工作时的输出转矩（即齿轮减速器的输入转矩）。
被测减速器的箱体固定在实验台底座上，齿轮减速器传动比i =5，其动力输出轴上装有磁粉制动器6，改变制动器输入电流的大小即改变负载制动力矩的大小。实验台面板上布置或装有电机转速调节旋钮和加载按钮，以及转速和加载显示器件等，电机转速、输入及输出力矩等信号通过单片机数据采集系统输入上位机数据处理后即可显示并打印出实验结果和曲线。实验台原理框图如图2所示：
图2 齿轮传动效率测试实验台原理框图
实验测试的内容与方法：
1. 当齿轮传动系统工作在一定转速时，改变输出负载的大小，测定齿轮传动系统输入功率
P 1和相应的输出功率P 2，从而得出其传动效率η=
p 2
。功率是通过测定其转矩及转速获得的。 P 1
p 2
。 P 1
2. 当齿轮传动系统工作在一定负载时，改变输入轴的转速大小，测定齿轮传动系统输入功率P 1和相应的输出功率P 2，亦可得到其传动效率η=
3. 通过齿轮减速器传动效率测试实验，分析对齿轮传动性能的影响因素。
三、实验操作步骤
1. 准备工作
1) 将实验台与微机的串口连接线连好。 2) 用手转动联轴器，要求转动灵活。
3) 控制面板上的电源开关放到“关”的位置，调速旋钮旋在最低点。 2. 进行实验
1) 启动微机，进入实验软件主界面，并根据实验台上的配置选择齿轮减速器。 2）接通电源，打开电源开关，数码管灯亮。
3) 缓慢顺时针旋转调节电机调速旋钮，电机启动，使转速达1000r/min左右。 4) 待转速稳定后，可按动加载按钮加载(第1档加载系统已默认) 。
5) 点击软件主界面“数据采集”按钮，电机转速、电机转矩、负载力矩等实验数据发送
到实验界面。
6) 点击软件主界面“数据分析”按钮，实验结果以及实验曲线即在相应窗口显示，点击
“保存” 。
7) 将载荷设定在某一定值，从小到大（反之亦可）调节输入转速，中间采集数据八次，
点击软件主界面，分析实验结果以及相应的实验曲线（η-T 2、η-n 1）。 8）点击软件主界面“打印”按钮，如连接打印机即可打印实验结果及实验曲线。 9) 根据实验软件界面提供的齿轮减速器参数以及实验条件，进行齿轮传动效率的理论值计算，与实测值进行比较，并进行误差分析。
四、 实验数据记录与处理
1. 实验台参数：
电机调速范围 = 转/分 电机测力杠杆臂长 = ______m 齿轮减速器传动比i =
磁粉制动器输出扭矩T 2 =______（N.m ） 2. 实验数据处理： 齿轮减速器传动效率：η=
p 2
p 1
式中：1）P 1——齿轮输入功率（即电机输出功率） P 1=
T 1n 1
（kW ） 9550
T 1——齿轮输出转矩（即电机输出扭矩）
T 1=L 1G 1 （N.m ） L 1—电机测力杠杆臂长 （m ） G 1—电机测力传感器测得力值 （N ） n 1—齿轮输入转速（即电机的转速） （rpm ） 2）P 2—齿轮传动输出功率 P 2=
T 2n 2
（kW ） 9550
n 1
（rpm ） i
T 2—齿轮传动输出转矩（即磁粉制动器输出扭矩）（N.m ） n 2—齿轮输出转速 n 2=
◄说明►
1. 实验得出的传动效率除啮合传动效率外，还包含了两对轴承的效率和搅油损失。
2. 本实验指导书仅供参考，具体实验由指导教师根据需要安排。
齿轮传动效率测试实验报告
专业班级_____________姓 名____________时间_____________ 同 组 人_____________指导教师____________成绩_____________
实验参数： 速比 1：5
一、转速恒定数据
二、输出力矩恒定数据
三、实验曲线
四、数据分析结果
转速恒定最大效率： 载荷恒定最大效率： 五、思考题
1. 齿轮减速器的传动效率与哪些因素有关？ 2. 影响传动效率的原因是什么？