10带传动的实验.docx
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10带传动的实验
课题十带传动的实验
带传动是利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。
根据传动原理的不同，分为依靠带与带轮间的摩擦力传动的摩擦型带传动和依靠带与带轮上的齿相互啮合传动的同步带传动两种类型，比较常用的是摩擦型带传动。
由于摩擦型带传动在传动过程中带与带轮之间存在弹性滑动及打滑现象，所以带传动的传动比、承载能力、传动效率都与弹性、摩擦力有关，有其特殊性。
带传动的实验主要是对摩擦型带传动的特性测定及分析，观察带传动的弹性滑动与打滑现象，分析承载能力，测定、绘制带传动的滑移率曲线和效率曲线，从而加深对上述理论问题的理解。
带传动的实验所采用的设备有多种不同的的型式，本实验以如图10-1所示的实验台为例，叙述带传动的性能测定实验过程。
图10—1皮带传动实验台结构示意图
1-机座；2-移动支架；3、6-压力传感器；4-固定支架
5-负载灯泡（组）；7-测力杠杆；8、13-直流电动机
9-主动带轮；10-张紧装置；11-传动带；12-从动带轮
1.1带传动实验的操作规程
1．实验中必须注意安全。
女生须特别注意，勿将长发散落在机器上方；操作者须扣紧衣袖；实验台运转过程中，不许用手触摸旋转部位。
2．发生明显打滑现象时，应迅速记录相关数据，以免皮带因打滑而发生过度磨损（一般当
时即可停止实验）。
1.2带传动实验台的工作原理
带传动实验台如图10—1所示，分别安装在直流电动机8和直流发电机13轴上的主动带轮9、从动带轮12以及紧绕在两带轮上的传动带11组成了带传动的基本结构。
在电动机驱动下，主动带轮靠摩擦力拖动传动带，传动带靠摩擦力驱使从动带轮转动，进而驱动发电机运转并发电。
带的张紧是靠发电机支架（称为固定支架4）固定在实验台机座1上，而电动机支架（称为移动支架2）的底板则可以沿机座导轨水平移动，通过增大两带轮中心距实现带传动的张紧。
带传动的张紧装置由螺旋机构和液压机构组成，通过旋转竖直方向的螺杆改变下面的水平活塞杆位置，活塞杆推动移动支架沿水平方向移动，从而改变了两带轮之间的中心距，以此实现对传动带施加一定的初拉力或调节初拉力的大小。
在移动支架与水平活塞之间安装一个压力传感器3，活塞对移动支架的推力由该压力传感器测定，其值等于传动带上下两边拉力之和，即
，该值在实验中将直接显示在控显面板的“张力”数码管上。
弹性滑动是带传动的固有特性，带传动传递的载荷大小决定了弹性滑动率
的大小、带传动效率
的高低。
本实验台用灯泡（组）5作为发电机的负载，在直流发电机的输出电路上，并联了一组（
个）
的灯泡，并串联一个变阻器，共同作为带传动的加载控制装置。
显然负载功率
即是发电机输出的有效功率。
发电机作为工作机，其输出功率大小反映了带传动传递的载荷大小。
灯泡全部关闭时负载功率为零（
），因此发电机输出的有效功率为零（但必须指出，由于摩擦损失以及电路中其它元件的功率损失，此时带传动整体系统的载荷并非为零，亦即从动带轮的输出转矩
和功率
不为零）。
通过控显面板的“负载”控制键“
”和“
”可逐档递增或递减负载功率。
随着负载功率的增大，发电机输出功率逐档增大（
），带传动传递的载荷也逐渐增大。
与此同时，带与带轮轮缘之间发生弹性滑动的量值以及区域也将逐渐增大，当传递载荷达到一定程度（即达到带与带轮间极限摩擦力总和，亦即达到带传动的最大有效拉力值）时，带与带轮间将发生显著的全面滑动——打滑。
发生打滑现象时，传动效率急剧降低，而且由于带与带轮间发生剧烈的滑动摩擦而导致传动带磨损加剧，因此打滑是带传动的一种失效形式。
1.3带传动实验数据的测定
1．转速控制与测定
带传动实验台的转速控制由两部分组成：
一部分为按脉冲宽度调制原理所设计的直流电动机调速电源；另一部分为由单片机控制的电动机（主动带轮）和发电机（从动带轮）各自转速的测量及显示电路以及各自的红外传感电路。
调速电源除了为直流电动机提供所需的励磁电压和电枢电压外，还为转速测量及显示电路提供直流电压。
旋转“调速”旋钮可连续改变电动机的电枢电压，由此实现电动机的转速调节，进而通过带传动实现发电机转速的调节。
在电动机和发电机的转子（轴）后端各安装一个与前端带轮同步运转的测速盘，测速盘上有一个透光标志孔，在实验台机座相应位置各安装一个测速光电传感器。
带轮每转一周，就有一个光电信号被记录下来。
这些信号通过单片机的传输和计数处理，转换为主、从动带轮的转速值
、
，并直接显示在控显面板上的“转速1”和“转速2”数码管上。
2．转矩臂力的测定
主、从动带轮传递的转矩
、
不便直接测定，本实验台是根据作用力（矩）和反作用力（矩）原理来间接的确定这两个力矩。
电动机和发电机的定子机壳支承在各自支架的滚动轴承上，分别可绕与转子重合的轴线摆动。
实验台在工作状态时，由于定子磁场和转子磁场的相互作用，电动机的定子机壳将沿转子旋转方向的反向翻转，而发电机的定子机壳将沿转子旋转方向的同向翻转。
如图5-1所示，在电动机和发电机定子机壳上各安装一个测力杠杆7，杠杆端部支点压在固定于机座上的压力传感器6的测力面上。
产生的压力信号通过测量电路转换为与之成比例的电压信号，经过线性放大和A/D转换，将安装在电动机和发电机定子机壳上的测力杠杆的端部支点反力
、
值直接显示在控显面板的“扭矩臂力1”、“扭矩臂力2”数码管上。
结合测力杠杆的臂长（杠杆支点至电动机或发电机轴心的距离）
、
，便可方便的计算电动机和发电机定子机壳所受的翻转力矩，而翻转力矩在数值上与两带轮传递的转矩相等。
3．初拉力的测定
带传动实验台是通过增大两带轮中心距实现带传动的张紧。
旋转竖直方向的螺杆可使下面的水平活塞杆通过压力传感器顶紧安装电动机的移动支架并使之移动，使传动带获得一定的初拉力。
产生的压力信号通过测量电路转换为与之成比例的电压信号，经过线性放大和A/D转换，在控显面板的“张力”数码管上直接显示初拉力大小
（两边初拉力之和）。
4．负载功率的调节
带传动试验台采用5只60W灯泡分级并联并配以串联变阻器作为发电机的负载电路。
通过控显面板的“负载”控制键“
”和“
”可逐档递减或递增电路电阻，进而实现发电机负载功率的递增或递减。
每按一次“
”，负载功率递增5%；每按一次“
”，负载功率递减5%；满负载功率300W。
1.4测定数据处理
1．弹性滑动率：
2．带传动的效率：
3．主、从动轮传递的转矩（N.mm）：
式中
、
——测力杠杆的支点反力（N）。
1.5带传动实验的测定记录
1.基本参数：
带型号：
；预紧力：
2F01=N；2F02=N；
包角：
a1=；a2=；带轮基准直径：
d1=mm；d2=mm；
测力杆力臂长：
Ll=mm；L2=mm；
2.实验数据记录
实验数据记录见表10—1和表10--2
表10—1第一次预紧：
预紧力2F01=N
表10—2第二次预紧：
预紧力2F02=N
3.绘制弹性滑动曲线和传动效率曲线
1）第一次预紧：
预紧力2F01=N；
2）第二次预紧：
预紧力2F02=N。
10.6过程质量评定
带传动实验的训练记录与成绩评定见表10—3
表10—3带传动实验的训练记录与成绩评定成绩评定表
总得分_______
序号
项目和技术要求
实训记录
权重
得分
1
带传动实验台的调试，运转正常
20
2
规范操作，数据记录完整
20
3
实验报告
50
4
学习态度、团队合作情况
10
习题
（一）填空题：
1.带传动一般是由、和紧套在两轮上的及机架组成。
2．根据带传动原理的不同，带传动可分为和两大类。
3．根据带横截面形状的不同，摩擦型带传动可分为传动、传动、传动和传动。
4．平带常见的接头形式有、和。
5．承载层是V带的主要承力层，其结构有和结构。
6．普通V带按横截面积尺寸的不同有种型号，其中型V带横截面积最小，型V带横截面积最大。
7．V带的标记由、和部分组成。
8．V带轮的结构一般由、和三部分组成。
9．V带轮的材料主要采用，常用材料的牌号为或者。
10．带传动的主要失效形式为和。
11.V带的截面尺寸越大，则带轮的最小直径应越。
12.带传动工作时，带上应力由、、三部分组成。
13.在机械传动中，V带传动通常放在传动的速级。
14.带传动中，带的弹性滑动是带传动的特性，是避免的。
15.带传动中，带中的最大应力发生在带的开始绕上小带轮处。
16.当采用张紧轮装置将带张紧时，为了带只受单向弯曲，张紧轮一般放在边侧，同时张紧轮应尽量靠近轮，以免过分地影响带在小带轮上的包角。
若主要考虑增大包角，则张紧轮应放在靠近轮处的边侧。
（二）选择题：
1．在各种带传动中，（）应用最广泛。
A．平带传动B．V带传动
c．多楔带传动D．圆带传动
2．带传动的特点是（）。
A．缓和冲击，吸收振动，噪声大
B．传动比不准确，但是传动效率高
C．结构简单，制造方便，成本低
D．外廓尺寸较小，可应用于两轴中心距较大的场合
3．普通V带的楔角是（）。
A．34。
B．36。
C．38。
D．40。
4．某机床的带传动中有4根V带，工作较长时间后，其中一根V带产生疲劳撕裂而不能继续使用，则应（）。
A．更换已撕裂的那根V带B．更换2根V带
C．更换3根VD.全部更换
5．带传动不能保证精确的传动比的原因是（）。
A．带能弯曲变形B．带易磨损C．带在带轮上打滑
6．属于啮合传动类的带传动是（）。
A．平带传动B．V带传动C．多楔带传动D．同步带传动
7．若V带传动的传动比是5，主动轮的直径是200mm，则从动轮的直径是（）mm。
A．1000B．2500C．250D．500
8．在普通V带的外表面上压印的标记“B-2240GB／T1171-1996”中“2240”表示（）。
A基准长度；B内周长度；C外周长度；D内外周长度的平均值
9．实现减速传动的带传动中，带的最大应力发生在（）。
A进入主动轮处；B退出主动轮处；
C进入从动轮处；D退出从动轮处。
10．带传动工作时，主动带轮圆周速度υ1、从动带轮圆周速度υ2、带速υ之间的关系是（）。
Aυ1=υ=υ2；Bυ1>υ>υ2；
Cυ1<υ<υ2；Dυ>υ1>υ2。
11．带传动的打滑现象首先发生在（）。
A小带轮上；B大带轮上；
C大、小带轮上同时开始；D大、小带轮都可能。
12.选择标准V带型号的主要依据是（）。
A传递功率和小带轮转速；B计算功率和小带轮转速；
C带的线速度；D带的圆周力。
13.带传动的中心距取得过大，会导致（）。
A带的寿命缩短；B带在工作时颤动严重；
C带的弹性滑动加剧；D带容易磨损。
14.图10-2所示为四种V带在带轮轮槽的安装情况，安装正确的是（）。
Aa；Bb；Cc；Dd
图10-2
15.带传动采用张紧轮的目的是（）。
A.减轻带的弹性滑动B.提高带的寿命
C.改变带的运动方向D.调节带的初拉力
16.V带的参数中,（）尚未标准化。
A.截面尺寸B.长度C.楔角
D.带厚度与小带轮直径的比值
17.V带传动，最后算出的实际中心距a与初定的中心距a0不一致，这是由于（）。
A.传动安装时有误差
B.带轮加工有尺寸误差
C.带工作一段时间后会松弛，故需预先张紧
D.选用标准带的长度（带的基准长度已标准化）
18.考虑滑动率ε，则带传动的实际传动比（）。
A.比理论值偏大B.比理论值偏小
C.和理论值相等D.都有可能
19.为使V带传动中各根带受载均匀些，带的根数z一般不宜超过（）根。
A.4B.6C.10D.15
20.在V带传动设计中包括下列计算：
1）选择带的型号；
2）确定带轮基准直径；
3）确定中心距，计算带长；
4）计算所需的根数；
5）确定计算功率；
6）验算带在小带轮上的包角；
7）计算初拉力；
8）计算轴上的压力；
设计中的计算顺序为（）。
A.1，2，3，4，5，6，7，8B.5，1，2，3，4，6，7，8
C.5，1，2，3，6，4，7，8D.5，7，1，3，2，6，4，8
20.采用张紧轮调节带传动中带的张紧力时，张紧轮应安装在（）。
A.紧边外侧，靠近小带轮处B.紧边内侧，靠近小带轮处
C.松边外侧，靠近大带轮处D.松边内侧，靠近大带轮处
21.V带传动中，下列（）方案不能使传递功率增大。
A.小带轮直径dd1不变，加大传动比B.dd1不变，加大中心距
C.A型带改成B型带，dd1不变D.dd1不变，增大根数z
22.带传动的主动轮直径dd1＝180mm、转速n1=940r/min，从动轮直径dd2＝710mm、转速n2=233r/min，则传动的滑动率ε是（）。
A.1.2%B.1.5%C.1.8%D.2.2%
23.带传动的理论传动比为4.5，若滑动率＝2%，则实际传动比i应是（）。
A.4.55B.4.57C.4.59D.4.61
24.平带的带轮表面稍呈凸起（轮宽中部），这是为了（）。
A.减轻带的磨损B.安装带较方便
C.防止带从轮上脱落（工作时）D.便于安装时两轮对正
（三）、判断题（正确的打√，错误的打×）
1．带传动都是通过带与带轮之间产生的摩擦力来传递运动和动力的。
（）
2．平带的工作表面是内表面。
（）
3．带传动传动比准确，具有保护作用，但传动效率较低。
（）
4．带传动的张紧可通过增大中心距的方法实现。
（）
5．平带的张紧轮应放在松边的外侧，并靠近小带轮。
（）
6．采用交叉传动形式的平带传动，其主动轮与从动轮转向
相反。
（）
7．V带的工作表面是两侧面。
（）
8．V带传动装置必须安装防护罩。
（）
9．V带传动安装带轮时，两带轮的轴线应平行。
（）
10．为了保证带的两侧面和轮槽接触良好，带轮轮槽的楔角应大于40。
（）
11.为了避免打滑，可将带轮上与带接触的表面加工得粗糙些以增大摩擦。
（）
12.在传动比不变的条件下，当V带传动的中心距较大时，小带轮的包角就较大，因而承载能力也较高。
（）
13.选择带轮直径时，小带轮直径越小越好。
（）
14.在V带传动中，要求小带轮的直径不要过小，主要是为了保证带中离心应力不要过大。
（）
15.带传动的弹性滑动是带传动的一种失效形式。
（）
16.在机械传动中，V带传动通常应放在传动的低速级。
（）
（四）、简答题
1．带传动产生弹性滑动和打滑的原因是什么?
对传动有何影响?
是否可以避免?
2．带传动工作时，带截面上存在哪些应力?
这些应力是如何分布的?
最大应力在何处?
1.带传动的主要类型有哪些?
带传动有哪些特点?
3.带传动的主要失效形式是什么？
V带传动的设计准则是什么?
4．带传动的主要使用和维护事项有哪些？
（五）、计算题
1．有一V带传动，测量主动轮外径da1=190mm，从动轮外径da2=720mm，主动轮转速n1=940r/min，从动轮转速n2=233r/min，V带型号为B型，试求：
1）传动比；2）滑动率ε
2．试设计一普通V带传动，主动轮转速n1=960r／min，从动轮转速n2=320r／min，带型为B型，电动机功率P=4kW，两班制工作，载荷平稳。
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