机械传动创意组合实验指导书1

1机械传动创意组合综合实验一、实验目的1、认识组成机械系统常用的零部件及安装方式。2、根据传动系统的形式设计不同传动比、不同传动路径的传动系统方案，并对系统方案进行评价。3、组合装配机械系统。4、利用检测系统检测实际传动系统的传动比和机械系统效率。5、对机械系统输入、输出的传动速度变化及系统效率变化进行分析。6、对机械零部件进行精度测量。二、实验原理1、机械系统的组成：机械系统主要由动力部分、传动部分和执行部分三部分组成。现代机械系统除了包括上述三部分外，常带有控制-操纵单元和辅助单元。实验台提供了电机转速控制、负载控制部分及系统参数检测部分。2、机械系统方案设计：机械设计的一般程序可分四个阶段A可行性研究通过调研，确立任务要求，提出功能性主要设计参数，作成本和效益的估算，提出可行性设计方案。B方案设计根据产品的功能需求确立设计目标，通过选择相应的传动部件，组装传动系统。C技术设计按设计方案的目标，完成总体设计及零、部件的结构设计。D改进设计根据加工制造、样机试验、技术检测产品检定分析和市场反馈等环节对产品做设计修改。完善设计中的不足。3、机械传动系统的结构及性能认识：动力部分：直流电机传动部分：①离合器②联轴器③减速器④带传动⑤链传动执行部分：制动器（负载）4、系统方案的评价准则：2评价准则的建立包括三方面的内容：技术评价、经济评价、社会评价。（1）技术评价对设计方案实现规定功能技术先进性可能性的评价，包括设计原理、技术参数、关键问题、成功率和应用效益的估计等。技术评价应以提出的方案能否实现规定的功能为中心目标，其中主要有保证功能实现程度（产品的性能、质量、寿命等）、可靠性、安全保证程度、操纵方便程度，以及安全系统的协调性等等。（2）经济评价经济评价是指设计方案的实施费用与可能取得的效益的比较，最后表现为产品寿命同期成本的降低程度。进行经济评价时，首先应该估算出各方案的成本，然后进行比较。进行经济评价前，应该明确下列因素：企业经营因素、技术因素、市场因素、经济因素、时间因素等等。（3）社会评价社会评价是指对新产品可能产生的社会效益的评价，其中主要有推动技术进步、发展社会生产力、削减环境污染、改善生态平衡、增进社会福利、保证安全防火、有助于身心健康等等。三、实验内容（一）机械系统组合搭接按下列提供的传动方案或自已设计的方案进行机械系统组合搭接：1、驱动源→带传动→电磁离合器→圆柱齿轮减速器→联轴器（弹性柱销、挠性爪型、滚子链）→链传动→负载装置2、驱动源→带传动→电磁离合器→摆线针轮减速器→联轴器（弹性柱销、挠性爪型、滚子链）→链传动→负载装置3、驱动源→带传动→电磁离合器→蜗轮减速器→联轴器（弹性柱销、挠性爪型、滚子链）→链传动→负载装置4、驱动源→带传动→圆柱齿轮减速器→链传动→负载装置5、驱动源→带传动→摆线针轮减速器→链传动→负载装置6、驱动源→带传动→蜗轮减速器→链传动→负载装置7、驱动源→带传动→飞轮调节→负载装置8、驱动源→带传动→开式圆柱直齿轮减速器→链传动→负载装置9、驱动源→带传动→开式圆柱斜齿轮减速器→链传动→负载装置10、驱动源→带传动→开式蜗轮减速器→链传动→负载装置311、驱动源→带传动→开式圆锥齿轮减速器→链传动→负载装置（二）零部件精度测量1、测量轴承外径与轴承座孔的配合尺寸；2、测量轴承内径与轴的配合尺寸；3、测量圆柱齿轮减速器中心距；4、测量减速器中心高；5、测量减速器输出轴圆跳动；四、实验设备及装配说明实验设备：机械系统创意组合及参数可视化分析实验台实验台的机械结构：从图片上可知，该实验台主要由底座(安装平台)、驱动源、模拟负载、离合器部件以及减速器、联轴器、传动带、链轮库等组成。可根据需要按一定的形式组合成不同的机械传动系统。其布置形式可呈平面和空间两种形式。4其中底座(安装平台)、驱动源、模拟负载、离合器部件为整体结构。底座(安装平台)的滑槽可根据安装需要布置。减速器有蜗轮减速器、园柱齿轮减速器、摆线针轮减速器等三种。联轴器有弹性柱销联轴器、挠性爪型联轴器、滚子链联轴器、双叉铰链联轴器（双万向联轴器）、单叉铰链联轴器（十字轴万向联轴器）等五种。其布置形式可呈平面和空间两种形式。1、底座(安装平台)的组成：JZCS-Ⅲ(A)机械系统创意组合及参数可视化分析实验台湖南福润德科技文化有限公司科教部123456图一、安装平台的结构1、水平安装板2、垂直安装板3、加强支撑4、内六角圆柱头螺钉M8×205、滑槽螺母6、滑槽该底座(安装平台)主要由水平安装板(1)、垂直安装板(2)、滑槽(6)、滑槽螺母(5)等组成。其作用是固定安装驱动源、模拟负载、中间传动链中的有关零部件等，滑槽螺母(5)可在滑槽(6)内移动，滑槽(6)可根据组合的来要求确定相应长度的滑槽，并用内六角圆柱头螺钉M8×20(4)固定在水平安装板(1)的相应位置上。2、驱动源的组成：512345678451011129图二、驱动源的结构1、测力传感器2、电机固定板3、左支撑座4、连接轴5、轴承6、固定法兰7、直流电机8、测力压头9、右支撑座10、接头11、传感器座12、光栅角位移传感器驱动源主要由固定在电机固定板(2)的测力传感器(1)、左支撑座(3)、右支撑座(9)，直流电机(7)通过固定其上的固定法兰(6)经过轴承(5)分别与左支撑座(3)、右支撑座(9)连接，直流电机(7)壳体可绕其轴线摆动，连接轴(4)、接头(10)通过键分别与直流电机(7)的左右轴伸联接,连接轴(4)可根据安装要求装配联轴器、链轮、带轮等，光栅角位移传感器(12)固定在传感器座(11)上并与接头(10)联接。其功能为：当直流电机(7)得电后，将带动固定在其左右轴伸上的连接轴(4)、接头(10)旋转，通过光栅角位移传感器(12)可检测出电机的实时转速。通过联接在电机外壳的测力压头(8)作用于测力传感器(1),通过测力传感器(1)可检测出电驱的反作用力,该值与力臂的乘积即为反力矩，根据平衡原理可得出电机的实时转矩。电机的转向应为测力压头(8)紧压测力传感器(1)为准。3、离合器部件的组成：6123456789942图三、离合器部件1、离合器固定板2、轴承座3、传动轴4、轴承5、电刷6、牙嵌式电磁离合器7、皮带轮8、轴承A9、螺钉离合器部件由离合器固定板(1)、两个轴承座(2)、传动轴(3)、牙嵌式电磁离合器(6)、皮带轮(7)等零部件通过相应的方式联接而成。其功能为在传动中起离、合作用。当电刷(5)得电后牙嵌式电磁离合器(6)的定圈电磁力将定圈吸合使其端面的牙嵌相互啮合,当皮带轮(7)旋转时通过牙嵌啮合或者脱开,从而带动传动轴(3)的运动或者静止。传动轴(3)的两端可根据传动需要装配带轮、链轮、联轴器等零部件。更换皮带的方法:拧松固定两个轴承座(2)上的螺钉9放入所需的皮带再拧紧螺钉,此时用手转动传动轴(3)应灵活自如否则需重新调整。※特别提示：1、接合时最高转速：50rpm。2、电刷磨损要更换。4、模拟负载（磁粉制动器）的组成：磁粉制动器是利用电磁效应下的磁粉来传递转矩的，具有激磁电流和传递转矩基成线性关系、响应速度快、结构简单、无冲击、无振动、无噪音、无污染等优点，是7一种多用途性能优越的自动控制元件，广泛应用于各种行业中机械的加载、制动以及卷绕系统中收卷和放卷的张力控制。磁粉制动器是以磁粉（软磁材料）为介质传递转矩的一种电磁制动器。它能在同步、滑差状态下工作。其工作原理如图所示，主动转子和从动转子（均为软磁材料）间的工作间隙中填充磁粉，当电流通过激磁线圈时，产生垂直于工作间隙的磁通，使磁粉聚集而形成磁粉链。在电磁效应作用下使主动转子产生制动力矩，当激磁电流消失时，磁粉处于自由松散状态，制动力矩消失。5、联轴器的类型及结构本实验台采用了弹性柱销联轴器、挠性爪型联轴器、滚子链联轴器、单叉铰链联轴器（十字轴万向联轴器）、双叉铰链联轴器（双万向联轴器）等四类五种联轴器。5.1弹性柱销联轴器的结构：2.512123图五、弹性柱销联轴器1、挡板2、半联轴器3、柱销5.2挠性爪型联轴器的结构：2112图六、挠性爪型联轴器1、半联轴器2、滑块5.3滚子链联轴器的结构：(见图七)5.4单叉铰链联轴器的结构：(见图八)5.5双叉铰链联轴器的结构：(见图九)813.92211图七、滚子链联轴器1、半联轴器2、双排滚子链112345图八、单叉铰链联轴器（十字轴万向联轴器）1、单叉2、销杆3、套筒4、十字块5、塞销2345116图九、双叉铰链联轴器（双万向联轴器）1、单叉2、销杆3、套筒4、十字块5、塞销6.双叉6、过渡接的使用方法：(见图十)说明：a、φ=φ28、φ18、φ14、φ12、φ10根据不同轴伸选取尺寸的过渡节(2)b、被联接件(1)可以是带轮、链轮、联轴器等c、螺钉(3)应根据被联接件(1)的厚度选取合适长度，以不超出端面为宜。9φφ40H7/h6123图十、过渡接1、被联接件2、过渡节3、螺钉7、中心高的调整方式：B图十一、调整垫最后一级若采用联轴器(铰链联轴器除外)与模拟负载直联，此时应以模拟负载中心高为基准与前一级比较，中心高差采用调整垫进行补偿。调整垫厚度B有0.2、0.5、1.5、2.5、5、10、13.5、20、40等九种。其中0.2、0.5主要用于补偿系统组合中的积累误差。组合装配说明：基本步骤：根据所提供的组合型式安装尺寸图在图一中的水平安装(1)上确定相应的螺孔，根据组合型式图中所示确定滑槽的长度和滑槽螺母的数量并固定滑槽。基本组合型式的装配说明：(见图十二)1.1、根据基本步骤的要求确定长度L=682滑槽四件，其中装模拟负载的两根滑槽中各放入五件滑槽螺母，其余两根各放入四件滑槽螺母并用内六角圆柱头螺钉M8×20固定。1.2、按图十三(减速器底板)所示选定该零件(2件),将圆柱齿轮减速器、图十一所示δ=2.5(4件)调整垫用M8×30的螺栓固定，并将小带轮(节圆直径d=φ80)或者链轮(Z=20)与图十五所示衬套(L=14)或者(L=26)与输出轴联接。同时将摆线针轮减速器、图十一所示δ=5、10(各4件)调整垫用M8×35的螺栓固定。1.3、分别选定滚子链联轴器(图七)、弹性柱销联轴器(图五)、挠性爪型联轴器(图六)即图十二中的4、6、9件。101.4、分别选定图十所示的过渡接其中φ分别为φ18(2件)、φ12、φ10、φ14、φ28按基本组合型式图中所士位置采用相应长度的内六角螺钉与联轴器相连。1.5、将中间传动轴部件用内六角圆柱头螺钉M6X16(4件)与中间传动轴部件底板固定。并将大带轮(节圆直径d=φ120)或者大链轮(Z=25)与衬套(L=14)或者(L=26)与输入轴端(非轴承盖端)联接。1.6、将以上组件按图十二所示的位置按要求将相应轴与联轴器上的过渡接联接并拧紧紧定螺钉。同时用相应长度的螺栓(钉)固定在滑槽。组合后按同轴、等高、平齐的要求检查安装是否正确。若中心高偏差过大则采用图十一所示调整垫(B=0.2、0.5)作适当的调整。最后用手转动驱动源感觉灵活自如无卡滞现象后方可进行各种测试。11210.5176623601766218420KM1051051234567891011M向K向图十二、基本组合型式1、水平安装板2、滑槽3、模拟负载4、滚子链联轴器5、摆线针轮减速器部件6、弹性柱销联轴器7、中间传动轴部件8、驱动源9、挠性爪型联轴器10、园柱齿轮减速器部件11、带(链)传动五、检测分析系统使用实验台利用测力传感器，与光电测速传感器检测机械系统的输入及输出的转速和转矩，并通过数据采集箱进行采集处理，数据通过串口通讯输入至计算机，形成可视化的适时变化曲线。12其原理框图如下：图十三实验台检测系统框图测速原理：本实验台采用光栅角位移传感器采集转速信号，其原理是利用光栅发出的脉冲信号进行处理得到转速信号。转速=脉冲总数/采样时间。测量转矩原理：如结构图，由于力矩使拉杆质点受力，采集系统采集测力传感器的信号，将其测量值乘以质点到转动中心的距离，即得到转矩值。以上计算均在计算机内自动完成。数据控制面板图如下：图十四1、电源