SG-JX03 機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺

時間：2024-08-09 09:11:22

機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺測控精度高測控數據穩(wěn)定；采用變頻技術與全數字PID控制技術，實現恒轉速輸入、恒轉矩輸出；能同步適時或連續(xù)自動采樣，自動進行數據處理，工況控制和實驗結果自動輸出。
機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺適用于機械類設計、機械創(chuàng)新設計等課程設計性、綜合性和創(chuàng)新性實驗的開設，是開放性創(chuàng)新型實驗室重要設備之一，也可用于研究生的科研及對外技術服務。

主要技術特點：
1 ．機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺用于測試機械傳動裝置的性能參數，如轉速、轉矩，并繪制出傳動比、轉矩、轉速、功率等曲線，通過對不同機械傳動裝置性能參數曲線的對比，分析比較不同傳動方案的性能特點。
2 ．機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺采用模塊化設計，變型能力強，具有較好的可操作性和二次開發(fā)性。能搭接六種單級的基本傳動裝置：
V帶傳動；同步帶傳動；鏈傳動；蝸桿傳動；擺線針輪傳動；圓柱齒輪傳動。還可組合搭接出更多的二級、三級傳動裝置，給學生自主選擇實驗方案創(chuàng)造了條件。另外，還可根據科研或教學需要，另配置拓展性實驗裝置，利用本實驗臺的控制檢測部分進行傳動性能測試。
3．機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺由變頻調頻電機驅動，用磁粉制動器作為加載器。變頻電機的轉速、加載器的轉矩及起停程序，均可通過計算機調控，也可通過實驗臺面板手動調節(jié)。通過計算機調控，可以實現電機恒轉速和加載器恒轉矩的實驗要求。
4．機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺采用轉矩轉速測試卡，同步采集輸入、輸出端的轉矩和轉速，測量精度高。
5．實驗軟件能動態(tài)適時采集、顯示實驗數據，可自行設定任一時間采樣或連續(xù)采樣，自動進行數據處理，自動輸出實驗結果。
6．機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺為鋼架柜式結構，工作平臺采用鑄鐵件，厚度55mm，達二級平板精度要求。冷軋鋼板均經噴塑處理。

一、實驗項目
1、典型機械傳動裝配實訓及性能測試實驗
2、新型機械傳動裝置裝配實訓及性能測試實驗
3、傳動系統(tǒng)組合裝配實訓及性能測試實驗
4、機械傳動方案優(yōu)化設計性實驗
5、機械傳動創(chuàng)意組合設計性實驗
二、實驗內容
1、典型機械傳動裝配實訓及性能測試實驗
分別選擇帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等典型傳動部件為被測試件進行實驗，安排學生參與實驗設計、實物裝配調整及傳動性能測試。
（1）V帶傳動實驗
（2）同步帶傳動實驗
（3）鏈傳動實驗
（4）齒輪傳動實驗
（5）蝸輪蝸桿傳動實驗
2、新型機械傳動裝置裝配實訓及性能測試實驗
以新型傳動裝置或其他拓展性傳動裝置為被測試件進行實驗，被測試件由教師提供,或另購拓展性被測試件，在10N.m-50N.m范圍內進行測試。
（1）擺線針輪傳動實驗
3、傳動系統(tǒng)組合裝配實訓及性能測試實驗
將典型機械傳動按一定的設計思路進行組合（可達數十種組合），并以此為被測試件進行實驗，要求學生從傳動裝置功能出發(fā)進行傳動方案設計，并進行實物裝配調整及傳動性能測試，并對各方案進行比較。
（1）V帶—齒輪、齒輪—-V帶組合實驗
（2）同步帶—齒輪、齒輪—同步帶組合實驗
（3）鏈—齒輪、齒輪—鏈組合實驗
（4）V帶—鏈、鏈—V帶組合實驗
（5）同步帶—鏈、鏈—同步帶組合實驗
（6）V帶—蝸輪蝸桿、蝸輪蝸桿—V帶組合實驗
（7）同步帶—蝸輪蝸桿、蝸輪蝸桿—同步帶組合實驗
（8）鏈—蝸輪蝸桿、蝸輪蝸桿—鏈組合實驗
（9）V帶—擺線針輪、擺線針輪—V帶組合實驗
（10）同步帶—擺線針輪及擺線針輪—同步帶組合實驗
（11）鏈—擺線針輪及擺線針輪—鏈組合實驗
4、機械傳動方案優(yōu)化設計性實驗
對同一個功能要求，設計出多種機械傳動方案，對各傳動方案進行實際裝配并測試其性能參數后做出比較，以確定各方案的優(yōu)劣，從而培養(yǎng)學生在實際工程設計中采用最優(yōu)化方案的理念。
5、機械傳動創(chuàng)意組合創(chuàng)新性實驗
   利用實驗臺已有的裝置或另購部分裝置，引導學生拓展思路，利用自身掌握的知識和基本機械原理，不拘成法，大膽創(chuàng)意并驗證，以提高學生創(chuàng)新能力并激發(fā)其學習性趣。
實驗目的：
1.通過測試常見機械傳動裝置（如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等）在傳遞運動與動力過程中的參數曲線(速度曲線、轉矩曲線、傳動比曲線、功率曲線及效率曲線等),加深對常見機械傳動性能的認識和理解；
2. 通過測試由常見機械傳動組成的不同傳動系統(tǒng)的參數曲線，掌握機械傳動合理布置的基本要求；
3. 通過實驗認識智能化機械傳動性能測試實驗臺的工作原理，掌握計算機輔助實驗的新方法, 培養(yǎng)進行綜合性、設計性與創(chuàng)新性實驗的實踐能力。

三、性能特點
1、智能化設計
一般的機械傳動實驗臺采用簡單的機電組合設計，具有一定的自動控制功能。本實驗臺則采用了自動控制測試技術與虛擬儀器理論進行設計，所有電機程序起停，轉速程序調節(jié)，負載程序調節(jié)，用扭矩測量卡替代扭矩測量儀，整臺設備能夠自動進行數據采集處理、工況控制與實驗結果自動輸出，是具有參數可視化的高智能化產品。
2、模塊化設計
實驗臺采用了模塊化結構，由種類齊全的機械傳動裝置、聯軸器、變頻電機、加載裝置和工控機等模塊組成，學生可以根據自己設計的實驗方案和內容，自己動手進行傳動連接、裝配和調試。被測傳動機械配置合理，裝配的互換性好，實驗臺的變型組裝快捷方便。這種模塊化設計克服了傳統(tǒng)實驗臺的剛性結構缺點，增加了實驗臺的柔性和擴展性，更能適應設計性實驗、綜合性實驗和創(chuàng)新性實驗項目的開設。
3、高精度設計
為了提高實驗設備的精度，新實驗臺采取三方面的技術保證措施：一是按照系統(tǒng)誤差理論進行整機精度控制設計；二是選用高精度的模塊部件；三是采用同步測試技術（如用兩個扭矩測量卡進行采樣）。經過這些技術措施保證，實驗臺的測量精度達到0.1FS，使之能滿足教學實驗與科學研究的實際需要。
4、系統(tǒng)匹配設計
實驗臺采用工業(yè)用HT平臺，由變頻電機作為原動件，磁粉加載器為負載進行控制，其傳輸方式采用彈性聯軸器連接，通過轉矩轉速傳感器、工控機、測試軟件，應用計算機的強大功能進行處理，真正做到同步采集，全程跟蹤，確保數據的正確、真實，并能適時繪制各項所需線，是當代機械類教學的必備實驗設備。
5、“三恒”控制設計
磁粉加載器的加載（扭矩）和所有電機起停、變頻電機的轉速均通過計算機軟件實現, 也可通過實驗臺面板手動調節(jié)；實驗臺采用變頻技術與全數字PID控制技術自動調速及對負載進行程序控制，實現恒定加載、恒轉速、恒轉矩控制，動態(tài)跟蹤轉速與轉矩的變化，確?？刂凭冗_0.2%。
6、人機工學設計
21世紀的實驗設備應滿足人機工學的要求。為此，新實驗臺按照人機工學原理進行總體布局設計和藝術造型設計，盡可能使之達到布局合理、式樣美觀、制作精良、操作方便、調整輕便，能適應“綠色實驗室”的環(huán)境要求。
7、工藝規(guī)程設計
實驗臺采用全工業(yè)設備工藝規(guī)程制作。其操作平臺通過時效處理，經刨、銑、磨、刮研等制造而成，其制作精美，表面變形量小，是實驗設備拼裝、搭接的可靠工作臺。
四、實驗臺設計原理
1、實驗載體的確定
機械傳動系統(tǒng)一般指的是機器的傳動機構或零部件的組合，組成機械傳動的零部件以某種形式連接，并保持一定的相對位置，同時按某種要求做規(guī)律性地相對運動，如旋轉運動、直線運動、變向運動、變換轉速等。
在機械傳動系統(tǒng)中，帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動以及蝸桿傳動等最為常見，了解或掌握它們的結構特點和傳動性能，是進行機械傳動系統(tǒng)設計的基礎。
比較復雜的機械傳動系統(tǒng)設計活動必須進行機構或零部件的選型，并進行系統(tǒng)的合理組合和結構設計，以確保系統(tǒng)功能的發(fā)揮和性能的可靠。對組合方案進行性能方面測試分析，是機械傳動系統(tǒng)設計的重要環(huán)節(jié)。
因此，以機械傳動系統(tǒng)設計為實驗項目，對于培養(yǎng)機械設計能力和創(chuàng)新能力具有重要的作用。相應的實驗臺，必然須選擇帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動以及蝸桿傳動等基礎部件為實驗載體（被測試件），并通過可組合性使被測試件多樣化和綜合化，以豐富機械傳動性能綜合實驗的內容。
2、實驗臺的組成
該實驗臺的基本組成如下圖所示。

1-變頻調速電機    2-聯軸器   3-轉矩轉速傳感器   4-試件
5-加載與制動裝置 6-計算機   7-電器控制柜       8-臺座
由圖可知，實驗臺主要由多種機械傳動裝置、聯軸器、變頻電機、加載裝置和工控機等模塊組成，學生可以根據選擇的實驗項目，在臺座上自主進行傳動系統(tǒng)的實物配置、安裝調試，搭接出不同的專項實驗臺（圖3），并在此平臺上進行機械傳動的性能測試與分析，體驗機械傳動設計的基本原理與方法，掌握工程實踐技能。
3、實驗臺測試原理
利用實驗臺測試出的機械傳動性能參數, 如轉速n (r/min)、扭矩M (N.m)、功率N(kw)，按照以下關系自動繪制出性能曲線：
傳動比     i = n1/n2
扭矩        M = 9550 N/n (Nm)
傳動效率   η = N2/N1 = M1 n2 / M2 n1
根據測得的機械傳動系統(tǒng)性能曲線，
可對設計方案進行傳動性能分析。
五、主要技術參數
1. 被測部分
（1）直齒圓柱齒輪減速器：減速比 1：5；齒數z1=19 z2=95；
法向模數mn＝1.5；中心距a＝85.5ｍｍ。
（2）擺線針輪減速器：減速比1：9。
（3）蝸輪減速器：減速比 1：10，蝸桿頭數z1=1；　中心距a=50ｍｍ；
（4）同步帶傳動：帶輪齒數z1=18 z2=25 ；節(jié)距LP=9.525；
                 L型同步帶 3×14×80，3×14×95。
（5）V帶傳動：帶輪基準直徑 d1=70mm d2=115mm 0型帶Ld=900mm；
帶輪基準直徑 d1=76mm d2=145mm 0型帶Ld=900mm；
帶輪基準直徑 d1=70mm d2=88mm   0型帶Ld=630mm。
( 6 ) 鏈傳動：   鏈輪 z1=17 z2=25   滾子鏈 08A－1×72 GB/T6069-2002
滾子鏈 08A－1×52 GB/T6009-2002
滾子鏈 08A－1×66 GB/T6009-2002
2. 動力部分
（1）三相感應變頻電機：額定功率0.55KW；同步轉速1500r/min；輸入電壓380V。
（2）變頻器：輸入規(guī)格 AC 3PH 380-460V 50/60HZ；
輸出規(guī)格 AC 0～240V 1.7KVA 4.5A；
變頻范圍 2～200 HZ。
3. 加載部分
FCZ－5型磁粉制動(加載)器：額定轉矩50N.m，激磁電流0～2A，允許滑差功率1.1KW，
4. 測控部分
（1）ZJ10型轉矩轉速傳感器：額定轉矩 10N.m，轉速范圍 0～6000r/min；
（2）ZJ50型轉矩轉速傳感器：額定轉矩 50N.m，轉速范圍 0～5000r/min；
（3）TC-1轉矩轉速測試卡：扭矩測試精度 ±0.2%FS，轉速測量精度 ±0.1%；
5、基礎部分
（1）實驗臺為鋼架框式結構；冷軋鋼板均經噴塑處理；
安裝平臺采用鑄鐵件，厚度60mm，達2級平板精度要求；
（2）配置玻璃防護罩，實驗安全；
（3）實驗臺外形尺寸   1250×800×1200 mm；
（4）實驗臺重量   360Kg。

六、實驗臺配套軟件
該實驗臺配套軟件為本公司開發(fā)，軟件能動態(tài)適時采集、顯示實驗數據，可自行設定任一時間采樣或連續(xù)采樣，自動進行數據處理，自動輸出實驗結果。軟件用BORLAND C++BUILDER5編寫，主要由下拉菜單、顯示面板、電機控制操作面板、數據操作面板、被試件參數數據庫、測試記錄數據庫六大部分構成。其中電機控制操作面板主要用于控制試驗臺架，下拉菜單中可以設置各種參數，顯示面板用于顯示試驗數據，測試記錄數據庫，用于存放并顯示臨時測試數據，被測參數數據庫,用來存放被測參數, 數據操作面板主要用來操作兩個數據庫中的數據。其優(yōu)點是，貼近用戶、使用方便、功能強大、操作簡單。
雙擊桌面的快捷方式，就能進入該軟件運行環(huán)境。
關于實驗臺配套軟件使用的祥細說明見《產品使用說明書》中的《實驗臺配套軟件說明》。

軟件動態(tài)測試界面
★配套機械設計基礎多媒體課件教學系統(tǒng)適應所有的教材，內容豐富并可隨意調取。合理地運用多媒體課件教學系統(tǒng)，可以很大程度上減輕老師講課的工作量。
★1、提供開發(fā)單位“機械設計基礎多媒體課件教學系統(tǒng)”著作權證書復印件加蓋單位公章；
★2、提供開發(fā)單位“授權書”原件并蓋公章；
★3、為了教學的統(tǒng)一性要求機械設計基礎多媒體課件教學系統(tǒng)與實訓裝置是同一個生產商！
(包含以下內容):
第1章機械設計基礎概論（15頁）
第2章理論力學基礎（28頁）
第3章　材料力學基礎（35頁）
第4章　常用機構（38頁）
第5章　撓性傳動（29頁）
第6張　齒輪傳動和蝸桿傳動（61頁）
第7章　輪系（24頁）
第8章　機械連接及螺旋傳動（44頁）
第9章　軸系零部件（52頁）
第10章　機械設計綜合課程設計（38頁）
第11章機械系統(tǒng)設計基礎（17頁）
第12章機械CAE分析（77頁）
第13章凸輪機構（23頁）
第14章齒輪傳動（138頁）
第15章其他常用機構（16頁）
第16章連接（70頁）
第17章軸承（58頁）
第18章軸系零部件（57頁）
第19章平面機構的結構分析（36頁）
第20章帶傳動和鏈傳動（74頁）
第21章間歇運動機構（16頁）
第22章鏈傳動（21頁）
第23章蝸桿傳動（28頁）
第24章聯軸器、離合器和制動器（20頁）
第25章彈簧（12頁）
第26章回轉體的平衡和機器的調速（15頁）

七、實驗臺配置清單

序號	名稱	數量	備注
1	測試軟件光盤	1張
2	數據采集測試卡	2套
3	三相變頻調速電機	1臺
4	變頻器	1臺
5	ZJ10型轉矩轉速傳感器	1臺
6	ZJ50型轉矩轉速傳感器	1臺
7	FZ-5磁粉制動器	1臺
8	直齒圓柱齒輪減速箱	1臺	減速比1:5
9	擺線針輪減速器	1臺	減速比1:9
10	WPA50-1/10蝸輪減速器	1臺	減速比1:10
11	70V帶輪	1個
12	76 V帶輪	1個
13	88 V帶輪	1個
14	115 V帶輪	1個
15	145 V帶輪	1個
16	V帶：O型帶L內=900mm	1根
17	V帶：O型帶L內=630mm	1根
18	鏈輪：Z1=17，Z2=25	各1
19	滾子鏈：08A-1×72	1條
20	滾子鏈：08A-1×52	1條
21	滾子鏈：08A-1×66	1條
22	同步帶輪：Z₁=18、Z₂=25	各1個	節(jié)距L_P=9.525
23	L型同步帶： 300L 16	1條	同上
24	L型同步帶： 345L 16	1條	同上
25	半聯軸器φ12×φ68×32	1個	軸徑×外徑×長度
26	半聯軸器φ14×φ68×32	2個	同上
27	半聯軸器φ17×φ88×57	1個	同上
28	半聯軸器φ18×φ68×40	5個	同上
29	半聯軸器φ18×φ88×40	4個	同上
30	半聯軸器φ20×φ68×50	1個	同上
31	半聯軸器φ19×φ68×40	1個	同上
32	半聯軸器φ25×φ88×47	2個	同上
33	半聯軸器φ25×φ88×57	1個	同上
34	半聯軸器φ35×φ88×60	1個	同上
35	支承	7套
36	支承底座	3塊
37	支承塊	4個
38	變頻電機、ZJ10傳感器底座(450×240×90)	1個
39	ZJ50傳感器底座、磁粉制動器底座(445×240×270)	1個
40	蝸輪減速器底座	2個
41	T型螺栓M10×40	30個
42	長T型螺栓M10×95	4個
43	六角螺栓M10×30	15個
44	平墊圈GB95-85-10	40個
45	柱銷L=26、29及彈性墊	各20個	易損備件
46	L型同步帶3×80×16、3×95×16 O型帶630、900	各1根	易損備件
47	開口板手：8～10、17～19	各1把
48	6″活動板手、8″活動板手	各1把
49	6″一字起、6″十字起	各1把
50	3″一字起	1把
51	M6內六角板手	1把
52	拉馬 150mm	1付
53	機油壺	1個
54	橡膠錘	1把
55	接線板	1個
56	使用說明書與實驗指導書	1套

八、實驗臺質量標準
1、實驗臺外觀質量要求與標準
（1）工作臺箱體噴塑表面應平整光滑、不得有磕碰外傷、劃痕和脫落斑點。
（2）所有底座、電機、傳感器、磁粉制動器、齒輪箱、搭接道軌、支承均不得有磕碰、劃痕、掉漆等缺陷，且外形必須倒棱或修圓。
（3）不銹鋼控制面板、標牌粘貼、安裝平整,無油污損傷和貼斜現象.。控制面板上的按鈕、旋鈕應安裝整齊、準確，不得有歪斜現象
（4）電氣元器件線路布局整齊、各引出線編號清晰可見。
（5）工作臺面板出廠前應擦拭涂油，其它零部件均得用汽油清洗干凈、不得有灰塵、油污、損傷等。
2、實驗臺各分總成調整、質量要求與標準
（1）機械部分
保證搭接道軌高度尺寸50 ±0.05；
保證變頻電機、傳感器分總成中心高170±0.05；注意：中心高的檢測不得安裝聯軸器，應用百分表在平板上進行。（下同）
保證磁粉制動器、傳感器分總成中心高170±0.05；
保證蝸輪減速器分總成中心高170±0.05；
保證直齒圓柱減速箱分總成中心高170±0.05；
保證支承與道軌組合中心高170±0.05；
（2）電器部分質量要求與標準
所有電器部分、包括主控線路、傳感器、變頻器、變頻電機、磁粉制動器、工控機等應開機進行老化實驗,操作時應注意手動、自動交替進行,時間至少24小時。
實驗臺主電機最高轉速不小于1500轉/分。傳感器輔助電機轉速應穩(wěn)定、噪聲應不大于 dB。
轉速轉矩測試卡、I/O—D/A控制卡安裝正確、牢固，不能有任何松動。
電源線、數據信號線等所有安裝連線應作出廠檢驗，保證焊接牢固、信號通暢。
3、實驗臺整機性能質量要求與標準
（1）實驗臺的調整
直齒圓柱齒輪減速箱、蝸輪減速器注入潤滑油。
直齒圓柱齒輪減速箱運轉時不得有異聲，1500轉/分時噪聲不得超過 dB ，潤滑油不得泄漏。
按搭接圖搭接實驗裝置后，用手驅動電機軸、如果整個裝置運轉達較輕松、自如，即可接通電源進行實驗操作，否則、重調各分總成中心高、同軸度，以免損壞轉矩轉速傳感器。
檢測時必做的搭接實驗為蝸輪傳動、齒輪傳動、帶→齒輪傳動、帶→鏈傳動、同步帶傳動。
檢測整機性能前后，除主要構件外、同時應清理下列構件的完整、不得遺漏。
（2）實驗臺實驗曲線的質量檢驗要求與標準
蝸輪傳動：蝸桿轉速不超過1500轉/分逐步加負載，傳動效率曲線最高值應大于50%。
齒輪傳動：高速軸轉速為1500轉/分時逐步加負載，傳動效率曲線最高值應大于95%。
帶→齒輪傳動：應檢查三角帶運轉的平穩(wěn)性，如帶輪同軸度不高則應更換帶輪。電機轉速為1500轉/分時逐步加負載、機械傳動效率曲線最高值應大于87%。
帶→鏈傳動：應檢查三角帶和鏈條運轉的平穩(wěn)性，如帶輪或鏈輪同軸度不高則應更換帶。轉速為1000轉/分時逐步加負載、機械傳動效率曲線最高值應大于87%。
（3）同步帶傳動：電機轉速為1500轉/分時逐步加負載、機械傳動效率曲線最高值應大于95%。

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SG-JX03 機械傳動方案優(yōu)化綜合檢測實驗臺