机械传动性能综合实验指导书

机械传动系统设计综合实验指导书目录一、实验目的.......................................................................................................1二、实验内容.......................................................................................................21三、实验设备介绍...............................................................................................21.实验设备的总体布局...........................................................................22.实验台各部分的安装连线....................................................................33.实验台组成部件的主要技术参数........................................................5四、实验台的使用与操作...................................................................................6五、测试软件介绍...............................................................................................81.数据操作面板............................................................................................92.电机控制操作面板....................................................................................93.下拉菜单..................................................................................................10六、实验注意事项.............................................................................................15附录1：机械传动方案设计和性能测试综合实验任务卡...............................16附录2：机械传动方案设计和性能测试综合实验方案书...............................17附录3：机械传动方案设计和性能测试综合实验报告...................................17附录4：实验系统各模块展示..........................................................................18附录5：转矩转速传感器介绍..........................................................................23一、实验目的1.了解机械传动性能综合测试的工作原理和方法及计算机辅助实验的新方法；2.掌握机械传动合理布置的基本要求和机械传动方案设计的一般方法；23.加深对常见机械传动装置传动性能的认识和理解；4.培养学生根据机械传动实验任务，进行自主实验的能力。二、实验内容1.从附录1中选择3～4个实验任务，自主设计满足要求的机械传动系统，并参照附录2写出实验方案书；2.按照所设计传动系统的组成方案在综合实验台上搭接机械传动性能综合测试系统，并进行主电机转速一定载荷变化的性能测试及绘制性能参数曲线（转速曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等）；3.根据测试结果分析传动系统设计方案。三、实验设备介绍1.实验设备的总体布局“机械传动性能综合测试实验台”由变频电机、联轴器、机械传动装置、加载装置（磁粉制动器）、转矩转速传感器和工控机等硬件模块及测试软件组成，如下图所示。变频电机、机械传动装置、加载装置（磁粉制动器）、转矩转速传感器之间用联轴器连接；两转矩转速传感器的信号线分别与安装在工控机主板上的两块转矩转速测试卡联接，两转矩转速传感器的信号由此传入工控机，系统性能参数的测量通过测试软件控制。学生可以根据不同的设计任务，设计相应的实验方案，选用不同机械传动装置，在此实验台上进行各种不同传动系统的搭建、安装调试和传动系统的各种性能测试，并分析系统传动性能，完成设计性实验、综合性实验或创新性实验。31-变频调速电机2-联轴器3-转矩转速传感器4-机械传动装置5-加载与制动装置6-工控机及测试软件7-实验控制柜8-台座2.实验台各部分的安装连线（1）先接好工控机、显示器、键盘和鼠标之间的连线、显示器的电源线接在工控机4上、工控机的电源线插在电源插座上。（2）将主电机、主电机风扇、磁粉制动器、ZJ10传感器（辅助）电机、ZJ50传感器（辅助）电机与控制台连接，其插座位置在控制台背面右上方（见图2）。（3）输入端ZJ10传感器的信号口Ⅰ、Ⅱ接入工控机内卡TC-1（300H）信号口Ⅰ、Ⅱ(见图3)。输出端ZJ50传感器的信号口Ⅰ、Ⅱ接入工控机内卡TC-1（340H）信号口Ⅰ、Ⅱ(见图3)。（4）将控制台37芯插头与工控机连接、即将实验台背面右上方标明为工控机的插座与工控机内IO控制卡相连(见图2、图3)。图2实验控制柜背面示意图51234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:19-Feb-2003SheetofFile:C:\MyDocuments\综合实验台使用说明书\JCY电器部分\工控机内卡的位置.DDBDrawnBy:300H340H380HD/A卡I/O卡TC-1卡TC-1卡工控机前前后后工控机内卡的位置及地址图3工控机插卡示意图3.实验台组成部件的主要技术参数如表1所示。表1组成部件技术参数备注变频调速电机550WZJ型转矩转速传感器Ⅰ.规格5N.m;输出讯号幅度不小于100mVⅡ.规格50N.m;输出讯号幅度不小于100mV机械传动装置(试件)直齿圆柱齿轮减速器i=5蜗杆减速器i=10V型带传动齿形带传动Pb=9.525Zb=80套筒滚子链传动Z1=17Z2=251台WPA50-1/10O型带3根1根08A型3根6磁粉制动器额定转矩:50N.m激磁电流:2A允许滑差功率:1.1Kw加载装置工控机IPC-810A控制电机和负载采集数据打印曲线四、实验台的使用与操作1.搭接实验装置前应仔细阅读本实验台的使用说明书，熟悉各主要设备的性能、参数及使用方法，正确使用仪器设备及测试软件。2.按照实验任务要求选择恰当的传动装置。3.搭接实验装置时，由于电动机、被测传动装置、传感器、加载器的中心高均不一致，组装、搭接时应选择合适的垫板、支承板、联轴器，调整好设备的安装精度、以使测量的数据精确。注意各组件均不可握轴搬动，组装时的电源为关闭状态。各主要搭接件中心高及轴径尺寸如下：变频电机中心高80mm轴径φ19ZJ10转矩转速传感器中心高60mm轴径φ14ZJ50转矩转速传感器中心高70mm轴径φ25FZ-5发兰式磁粉制动器最大直径220mm轴径φ25WPA50-1/10蜗轮减速器输入轴中心高轴径φ12输出轴中心高轴径φ17齿轮减速箱中心高120mm轴径φ18中心距85.5mm轴承支承中心高120mm轴径(a)φ18轴径(b)φ14、φ184.在有带、链传动的实验装置中，为防止压轴力直接作用在传感器上，影响传感器测试精度，一定要安装本实验台的专用轴承支承座。5.在搭接好实验装置后，用手驱动电机轴，如果装置运转自如，即可接通电源，开启7电源进入实验操作。否则重调各连接轴的中心高、同轴度，以免损坏转矩转速传感器。6.本实验台可进行手动及自动操作。在实验台正面控制柜内的实验台控制面板(见图4)有手动与自动操作的转换按钮，按动该按钮可以实现手动与自操作的转换。采用手动操作时，主电机的启闭及其速度、输入输出传感器电机正反转及磁粉制动器电流大小的调节（即负载大小的调节）在实验台控制面板上完成，数据的采集由配套的测试软件完成；采用自动操作时，除主电机的启闭与手动操作一样外，其余均采用配套的测试软件完成。控制面板中：电源：接通、断开电源及主电机冷却风扇自动－手动：选择操作方式主电机：开启、关闭变频电机Ⅰ正转：输入端ZJ10型传感器电机正向转动的开启、关闭Ⅰ反转：输入端ZJ10型传感器电机反向转动的开启、关闭Ⅱ正转：输出端ZJ50型传感器电机正向转动的开启、关闭Ⅱ反转：输出端ZJ50型传感器电机反向转动的开启、关闭电流粗调：FZ5型磁粉制动器加载粗调电流微调：FZ5型磁粉制动器加载微调8图4实验台控制面板7.搭建好系统后，必须进行测试软件的设置（详见测试软件介绍）。五、测试软件介绍双击桌面上的Text，进入机械传动实验台Ver6.0测试主界面。如下图所示，主要由下拉菜单、数据操作面板、电机控制操作面板、数据操作面板及显示面板组成。9图5主界面1.数据操作面板用于对被测参数数据库和测试记录数据库进行操作。2.电机控制操作面板10（1）电机转速调节框自动操作时使用，通过调节此框内数值可改变主电机的转速，调节范围是0～1500。操作顺序是，（2）被测参数装入按钮根据被试件参数数据库表格中的“实验编号”，装入与编号相符的实验数据，并在下面表格中显示。注意每次实验前，必须执行此操作，否则，程序将报错或无法记录数据。（3）测试参数自动采样按钮试验台开始运行后，按下此按钮后，计算机将自动进行采样并记录下采样点的各参数，用户对数据的采样无须干预。自动操作时，还同时起开启主电机的作用。（4)停止采样按钮按下此按钮，计算机停止对试验数据进行采样，在自动操作时，还同时起停止主电机的作用。（5)手动采样按钮在整个试验期间，用户必须在认为需要采集数据的时刻按下此按钮，计算机会将该时刻采集的试验数据填入下面表格中显示并等待用户进行下一个采样点的采样。（6）主电机电源开关此键不可用。（7)电机负载调节框在此框内输入加载值后，按下调载按钮，进行不同电机不同负载的调节。3.下拉菜单（1）设置菜单设置菜单对本实验台有效的菜单项包括“基本试验常数”，“选择测试参数”，“设定转矩转速传感器参数”。11a)设置基本试验常数。弹出对话框如下图所示：报警参数限制各参数的上下限数值，根据实际情况而定；采样周期的具体大小由采样总时间而定,譬如采样2分钟一般设置为1000ms已经足够,采样周期主要影响采样曲线以时间为X轴时点的隔距离。b)设置试验时应显示的测试参数设置实验中需要在操作面板上显示的测试参数。勾选本实验用到的“n1——输入转速”“M1——输入转矩”“n2——输入转速”“M2——输入转矩”及“n——效率”及“i——速比n1:n2”即可，如下图所示。12c)设置扭矩传感器参数选择“设定扭矩传感器参数”，弹出对话框如下图所示：其中，系数、扭矩量程及齿数直接从传感器上得到，本实验中该数据不变；每次实验台重新安装时需要扭矩调零。扭矩调零时，启动小电机，按下钥匙按钮13便可自动调零。注意此时小电机转向必须和主电机转向相反。保证小电机转向和主电机转向相反的步骤：点击“试验”菜单（如下图所示），启动小电机（方向任意），接着点击“开始采样”按钮，待数据稳定后记下显示窗口的n1和n2的读数。然后在电机控制操作面板上增加主电机的转速，同时观察显示窗