帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的改進(jìn)

1、<p>　　帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置的改進(jìn)</p><p>　?。壅菀罁?jù)多年的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)體會(huì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室原帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置存在的缺陷進(jìn)行改進(jìn)。具體工作為：1.預(yù)緊力加載方式的設(shè)計(jì)與改進(jìn)；2.帶輪的設(shè)計(jì)與改進(jìn)；3.扭矩傳感器裝置的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。改進(jìn)后的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置已投入使用，在教學(xué)中取得良好效果。 </p><p>　　［關(guān)鍵詞］帶傳動(dòng)加載方式帶輪改進(jìn) </p><

2、;p>　?。壑袌D分類號(hào)］G642.423［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］A［文章編號(hào)］2095-3437（2014）10-0023-03帶傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)距離大、造價(jià)低廉等特點(diǎn)，在機(jī)械傳動(dòng)中被廣泛采用。帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)是工科院校機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一，其實(shí)驗(yàn)?zāi)康臑椋旱谝唬^察帶傳動(dòng)中的彈性滑動(dòng)和打滑現(xiàn)象以及它們與帶所傳遞的載荷之間的關(guān)系；第二，測(cè)定彈性滑動(dòng)率與所傳遞的載荷和帶傳動(dòng)效率之間的關(guān)系，繪制帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)曲線和效率曲線；第三，了解帶

3、傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)原理與扭矩、轉(zhuǎn)速的測(cè)量方法。由于皮帶的彈性模量較低，在帶傳動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生彈性滑動(dòng)，導(dǎo)致帶的瞬時(shí)傳動(dòng)比不是常量。另一方面，當(dāng)帶的工作載荷超過(guò)帶與帶輪間的最大摩擦力時(shí)，帶與帶輪間會(huì)產(chǎn)生打滑，帶傳動(dòng)這時(shí)不能正常工作而產(chǎn)生工作失效。 </p><p>　　通過(guò)預(yù)緊力加載裝置，將傳送帶張緊在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上（如圖1），主動(dòng)輪由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，主動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)通過(guò)傳送帶帶動(dòng)從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)，從動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)使發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)電機(jī)的負(fù)

4、載由燈泡和大功率電阻組成，共同消耗發(fā)電機(jī)功率。在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)下面分別裝有壓力傳感器，可直接測(cè)量驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的扭矩。在兩電機(jī)相同一側(cè)安裝有光電盤，可通過(guò)光電測(cè)速器實(shí)時(shí)測(cè)量驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的運(yùn)行速度。 </p><p>　　本實(shí)驗(yàn)室的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)是2002年購(gòu)置的、湖南長(zhǎng)慶機(jī)電科教有限公司生產(chǎn)的PC-B型，由于使用年限長(zhǎng)、設(shè)備陳舊等原因，實(shí)驗(yàn)裝置已不能很好地滿足教學(xué)需要。我們根據(jù)多年的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)

5、有帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)已取得良好的教學(xué)效果。 </p><p><b>　　■ </b></p><p><b>　　圖1帶傳動(dòng)示意圖 </b></p><p>　　一、預(yù)緊力加載方式的設(shè)計(jì)與改進(jìn) </p><p>　?。ㄒ唬┰瓗鲃?dòng)實(shí)驗(yàn)裝置預(yù)緊力加載方式 </p><p&

6、gt;　　原帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置預(yù)緊力加載方式如圖2所示，有兩個(gè)定滑輪、繩子和砝碼組成。缺陷是：1.在使用過(guò)程中，由于砝碼較重，經(jīng)常出現(xiàn)繩子被拉斷，對(duì)學(xué)生和實(shí)驗(yàn)室地面都可能造成傷害;2.在電機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，懸掛砝碼的繩子會(huì)擺動(dòng)，導(dǎo)致加載預(yù)緊力不恒定，造成實(shí)驗(yàn)誤差。 </p><p><b>　　■ </b></p><p>　　圖2原預(yù)緊力加載方式 </p>

7、<p>　?。ǘ└倪M(jìn)的預(yù)緊力加載方式 </p><p>　　改進(jìn)的預(yù)緊力加載方式如圖3所示，主要是由手輪、螺桿和彈簧組成。彈簧一端連著驅(qū)動(dòng)電機(jī)，一端連著手輪螺桿。螺桿的螺距是2.5mm，也就是說(shuō)手輪旋轉(zhuǎn)一圈，螺桿伸縮長(zhǎng)度是2.5mm，彈簧也就被拉伸了2.5mm。系統(tǒng)有兩個(gè)彈簧組成，彈簧的勁度系數(shù)是1750N/m。例如如需預(yù)緊力是25N，則螺桿伸縮長(zhǎng)度為 </p><p>　　

8、X =F/μ=25/（1750×2）≈7.143mm </p><p>　　7.143/2.5=2.86圈,即手輪旋轉(zhuǎn)2.86圈，預(yù)緊力是25N。我們?cè)谑州喩涎b置了標(biāo)尺，標(biāo)尺上有刻度，通過(guò)刻度也可以很清晰地看到所加載的預(yù)緊力大小。 </p><p>　　改進(jìn)的預(yù)緊力加載方式,有效地避免了由于繩子被砝碼拉斷，可能對(duì)學(xué)生和實(shí)驗(yàn)室地面造成的傷害，節(jié)約了空間，操作也更加方便。另外在實(shí)驗(yàn)過(guò)

9、程中，由于彈簧的作用，可以保持預(yù)緊力恒定。 </p><p><b>　　■ </b></p><p><b>　　■ </b></p><p>　　圖3改進(jìn)的預(yù)緊力加載方式 </p><p>　　二、帶輪的設(shè)計(jì)與改進(jìn) </p><p>　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)為開式傳動(dòng)，原帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置

10、帶輪存在缺點(diǎn)為：1.當(dāng)帶輪快速旋轉(zhuǎn)時(shí)，皮帶有經(jīng)常被甩出來(lái)，威脅學(xué)生的安全；2.原裝置測(cè)試單一，只能進(jìn)行平帶測(cè)試，不具備測(cè)試其他類型的皮帶。 </p><p><b>　　■ </b></p><p><b>　　圖4 原帶輪 </b></p><p>　　我們針對(duì)原帶輪缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)（如圖5），在帶輪的兩側(cè)分別設(shè)計(jì)出一個(gè)擋條

11、，使帶輪在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)不至于把皮帶甩出，排除了安全隱患。另外設(shè)計(jì)了一款V帶輪，這樣實(shí)驗(yàn)中只需更換上V帶輪，就可進(jìn)行V帶測(cè)試，豐富了實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 </p><p><b>　　■ </b></p><p><b>　　■ </b></p><p>　　圖5改進(jìn)的帶輪（右為V帶輪） </p><p>　　三

12、、扭矩傳感器裝置的改進(jìn) </p><p>　　驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生扭矩，使得裝在電機(jī)上的力臂桿壓迫傳感器，傳感器產(chǎn)生微小形變，微弱的模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)放大后送入單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D），再進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理即得到扭矩值。原扭矩傳感器裝置如圖6所示，有分別裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)上的力臂桿和力傳感器組成。當(dāng)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，力臂桿擺動(dòng)幅度大，會(huì)出現(xiàn)力臂桿嚴(yán)重撞擊力傳感器現(xiàn)象，從而造成力臂桿彎曲和傳感器損壞。鑒于上述缺點(diǎn)

13、，我們做出了改進(jìn)，如圖7所示，改進(jìn)的扭矩傳感器裝置變得小巧，力臂桿分別裝在驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)電機(jī)的正下方，在底座上裝了限位部件，有效避免力臂桿的大幅度擺動(dòng)，保護(hù)了傳感器。 </p><p><b>　　■ </b></p><p>　　圖6原扭矩傳感器裝置 </p><p><b>　　■ </b></p><

14、;p>　　圖7 改進(jìn)的扭矩傳感器裝置 </p><p><b>　　四、小結(jié) </b></p><p>　　1.帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)主要包括：預(yù)緊力加載方式的設(shè)計(jì)與改進(jìn)、帶輪的設(shè)計(jì)與改進(jìn)和扭矩傳感器裝置的設(shè)計(jì)與改進(jìn)。改進(jìn)后的帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置已投入使用，并取得良好的實(shí)驗(yàn)效果。 </p><p>　　2.高校承擔(dān)著培養(yǎng)人才的重任, 且擁有高水平

15、的教師和實(shí)踐教學(xué)人員。優(yōu)質(zhì)的教學(xué)儀器不是簡(jiǎn)單地從市場(chǎng)上采購(gòu)，而應(yīng)該是來(lái)源于實(shí)驗(yàn)室，服務(wù)學(xué)生，不斷改進(jìn)。 </p><p>　　3.在對(duì)帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)過(guò)程中，理論課教師、實(shí)驗(yàn)老師和學(xué)生共同參與，牢固地掌握帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置的性能和操作方法，同時(shí)增進(jìn)了師生與實(shí)驗(yàn)室的感情，受益匪淺。 </p><p><b>　?。蹍⒖嘉墨I(xiàn)］ </b></p><p&

16、gt;　?。?］善明.帶傳動(dòng)理論與新型帶傳動(dòng)［M］.北京:國(guó)防工業(yè)出版社,2006. </p><p>　　［2］王永興,諸森兒.帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)裝置分析［J］.實(shí)驗(yàn)室研究與探索,1993,30（2）. </p><p>　?。?］路家斌,呂文閣.帶傳動(dòng)彈性滑動(dòng)的教學(xué)解疑［J］.廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）,2008,（8）. </p><p>　?。?］黃華梁.機(jī)械零