一、实验台用途
本实验台是《机械设计》课程中带传动实验专用设备，其用途是：
1.观察带传动中的弹性滑动和打滑现象，以及它们与带传递载荷之间的关系。
2.比较预紧力大小对带传动承栽能力的影响。
3.比较分析平带、V带和圆带传动的承载能力。
4.测定并绘制带传动的弹性滑动曲线和效率曲线，观察带传动弹性滑动和打滑的动画仿真，了解带传动所传递载荷与弹性滑差率及传动效率之间的关系。
5.了解带传动实验台的构造和工作原理，掌握带传动转矩、转速的测量方法。
本实验台是在对CQP—C型带传动实验台进行改进设计后推出的新型多媒体可视化实验台，增加了V带与圆带传动，是本公司自主创新产品。
本实验台设计合理，能清晰地展示带传动原理；实验台直流电动机的无级变速、带轮转速的自动测量显示以及转炬的测量方法均先进、直观，操作简单，便于学生独立工作；学生还可在软件界面说明文件指导下，独立进行虚拟实验，有利于学生预习及复习；实验台结构简洁，体积小，重量轻，外形为工作台板十柜体落地式结构，移位灵活，便于实验室调整布置。
二、实验台结构及工作原理
本实验台主要结构如图1所示。
1.电动机移动底板
2.砝码及砝码架
3.力传感器
4.转矩力测杆
5.电动机
6.试验带
7.光电测速装置
8.发电机
9.负载灯泡组
10.机座
11.操纵面板
1.试验带6装在主动带轮和从动带轮上。主动带轮装在直流伺服电动机5的主轴前端，该电动机为特制的两端外壳由滚动轴承支承的直流伺服电动机，滚动轴承座固定在移动底板1上，整个电动机可相对两端滚动轴承座转动，移动底板1能相对机座10在水平方向滑移。从动带轮装在发电机8的主轴前端，该发电机为特制的两端外壳由滚动轴承支承的直流伺服发电机，滚动轴承座固定在机座10上，整个发电机也可相对两端滚动轴承座转动。
2.砝码及砝码架2通过尼龙绳与移动底板1相连，用于张紧试验带，增加或减少砝码，即可增大或减少试验带的初拉力。
3.发电机8的输出电路中并联有8个40W灯泡9，组成实验台加载系统，该加载系统可通过计算机软件主界面上的加载按钮控制，也可用实验台面板上触摸按钮6、7（见图2）进行手动控制并显示。
4.实验台面板布置如图2所示。
图2 带传动实验台面板布置图
1.电源开关 2.电动机转速调节3.电动机转速显示 4.发电机转速显示 5.加载显示
6.卸载按钮 7.加载按钮 8.发电机转矩力显示 9.电动机转矩力显示
5.主动带轮的驱动转矩T1和从动带轮的负载转矩T2均是通过电机外壳的反力矩来测定的。当电动机5启动和发电机8加负载后，由于定子与转子间磁场的相互作用，电动机的外壳（定子）将向转子回转的反向（逆时针）翻转，而发电动机的外壳将向转子回转的同向（顺时针）翻转。两电机外壳上均固定有测力杆4，把电机外壳翻转时产生的转矩力传递给传感器3。主、从动带轮转矩力可直接在面板上的数码管窗口上读取，并可传到计算机中进行计算分析。带传动实验分析界面窗口直接显示主、从动带轮上的转矩值。
主动带轮上的转矩 T1=Q1K1L1 N.m
从动带轮上的转矩 T2=Q2K2L2 N.m
式中：Q1、Q2—电机转矩力（面板窗口显示读取）；
K1、K2—转矩力测杆刚性系数（本实验台K1=K2=0.24N/格）；
L1、L2—力臂长，即电机转子中心至力传感器轴心矩离（本实验台L1=L2=120mm）。
6.两电机的主轴后端均装有光电测速转盘7，转盘上有一小孔，转盘一侧固定有光电传感器，传感器侧头正对转盘小孔，主轴转动时，可在实验台面板数码管窗口上直接读出主轴转速（即带轮转速），并可传到计算机中进行计算分析。
7.弹性滑动率ε
主、从动带轮转速n1、n2可从实验台面板窗口或带传动实验分析界面窗口上直接读出。由于带传动存在弹性滑动，使v2﹤v1，其速度降低程度用滑差率ε表示：
当d1=d2时：
式中：d1、d2—主、从动带轮基准直径；
v1、v2—主、从动带论的圆周速度；
n1、n2—主、从动带轮的转速。
8.带传动的效率η
式中：
—主、从动带轮上的功率；
T1、T2—主、从动带轮上的转矩
n1、n2—主、从动带轮的转速。
9.带传动的弹性滑动曲线和效率曲线
改变带传动的负载，其 T1、T2、n1、n2也都在改变，这样就可算得一系列的ε、η值，以T2为横坐标，分别以ε、η为纵坐标，可绘制出弹性滑动曲线和效率曲线，如图3所示。
图3 带传动弹性滑动曲线和效率曲线
图中横坐标上A0点为临界点，A0点以左为弹性滑动区，即带传动的正常工作区段，在该区域内，随着载荷的增加，弹性滑差率ε和效率η逐渐增加；当载荷继续增加到超过临界点A0时，弹性滑差率ε急剧上升，效率η急剧下降，带传动进入打滑区段，不能正常工作，应当避免。
三、软件界面操作说明
1.带传动实验台软件封面（图4）
图4带传动实验台软件封面
在封面上非文字区单击左键，即可进入带传动实验说明界面。
2.带传动实验说明界面（图5）
图5带传动实验说明界面
[实 验]：单击此键，进入带传动实验分析界面。
[音 乐]：单击此键，音乐关闭，同时[关闭音乐]变为[打开音乐]；反之，单击[打开音乐]，音乐打开，[打开音乐]变为[关闭音乐]。
[图 片]：单击此键，弹出带传动实验说明框。
[返 回]：单击此键，返回带传动实验台软件封面。
[退出系统]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。
3.带传动实验分析界面（图6）
该界面开有皮带传动弹性滑动和打滑现象动画模拟窗口、带传动滑动曲线和效率曲线的测试绘制窗口。各控键说明如下：
图6 带传动实验分析界面
[运动模拟]：单击此健，可以清楚观察带传动的运动和弹性滑动及打滑现象。
[加 载]：击此健可加载灯泡组负荷，每击一次可增加一个灯泡（40W）负荷功率。
[稳定测试]：单击此键，稳定记录实时显示的带传动的实测数据。
[实测曲线]：单击此键，显示带传动滑动曲线和效率曲线。
[音 乐]：单击此键，音乐关闭，同时[关闭音乐]变为[打开音乐]；反之，单击[打开音乐]，音乐打开，[打开音乐]变为[关闭音乐]。
[操作说明]：单击此键，弹出带传动实验说明框。
[重做实验]：单击此键，重新加载、测试。
[打 印]：单击此键，弹出打印对话框，将带传动滑动曲线和效率曲线打印出来或保存为文件。
[返 回]：单击此键，返回带传动实验说明界面。
[退出系统]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。
四、主要技术参数
直流伺服电动机：功率355W，调速范围50～1500rpm,精度±1r/m；
预紧力最大值：3.5kgf；
转矩力测杆力臂长：L1=L2=120mm（L1、L2电机转子轴心至力传感器中心的距离）；
测力杆刚度系数：K1=K2=0.24N/格；
带轮直径：平带轮与圆带轮d1=d2=120mm，V带轮d1=120mmd2=120mm；
压力传感器：精度1%，量程0～50N；
直流发电机：功率355W，加载范围0～320W（40W×8）;
外形尺寸：800×400×1000mm;
总重量：110kg
五、实验步骤
1.打开计算机，单击“带传动”图标，进入带传动封面。单击左键，进入带传动实验说明界面。再单击“实验”键，进入带传动实验分析界面。
2.在实验台带轮上安装试验平带；接通实验台电源，电源指示灯亮；调整测力杆，使其处于平衡状态；加砝码3kg，使带具预紧力。
3.按顺时针方向慢慢地旋转电动机转速调节旋钮，使电动机逐渐加速到n1=1000r/m左右，待带传动运动平稳后（需数分钟），记录带轮转速n1、n2和电机转矩力Q1、Q2一组数据。
4.在带传动实验分析下方单击“运动模拟”键；再击“加载”键，每间隔5～10秒钟，逐个打开灯泡（即加载），单击“稳定测试”键，逐组记录数据n1、n2及Q1、Q2，注意n1与n2间的差值，分别在实验台上及实验分析界面的运动模拟窗口观察带传动的弹性滑动现象。
5.再击“加载”键，继续增加负载，直到ε≥3%左右，带传动进入打滑区，若再继续增加负载，n1与n2之差迅速增大，带传动出现明显打滑现象。同时，分别在实验台及实验分析界面的运动模拟窗口观察带传动的打滑现象。
6.如果实验效果不理想，可单击“重做实验”，即可从第4步起重做实验。
7.单击“实测曲线”键，显示绘制的带传动滑动曲线和效率曲线；如果需要可单击“打印”键，打印机即可自动打印带传动弹性滑动曲线和效率曲线。
8.按面板卸载按钮，关闭全部灯泡，将砝码减到2kg，再重复第3～7步实验。
9.按面板卸载按钮，关闭全部灯泡；关闭实验台电源，拆下平带及平带轮，分别装上V带轮、V带或圆带轮、圆带，加砝码3kg，重复第3～7步实验。
10.关闭实验台电源，取下砝码；在实验分析界面上单击“退出系统”，返回WINDOWS界面。
11.整理实验数据，如果未自动打印实验曲线，则需要手工绘制带传动弹性滑动曲线和效率曲线。
六、注意事项
1.实验前应反复推动电动机移动底板，使其运动灵活。
2.带及带轮应保持清洁，不得粘油。如果不清洁，可用汽油或酒精清洗，再用干抹布擦干。
3.在启动实验台电源开关之前，必须做到：
（1）将面板上转速调节旋钮逆时针旋到止位，以避免电动机突然高速运动产生冲击损坏传感器；
（2）应在砝码架上加上一定的砝码，使带张紧；
（3）应卸去发电机所有的负载。
4.实验时，先将电动机转速逐渐调至1000rpm，稳定运转数分钟，使带的传动性能稳定。
5.采集数据时，一定要等转速窗口数据稳定后进行，两次采集间隔5～10秒钟。
6.当带加载至打滑时，运转时间不能过长，以防带过度磨损。
7.若出现平带飞出的情况，可将带调头后装上带轮，再进行实验。若带调头后仍出现飞出情况，则需将电机支座固定螺钉拧松，将两电机的轴线调整平行后再拧紧螺钉，装带实验。
8.实验台工作条件：
电源：电压220V±10%，频率50Hz交流电；
环境温度：-0℃～+40℃；
相对湿度；≤80%；
其他：工作场所无强烈电磁干扰和腐蚀气体。
七、思考题：
1.带传动的弹性滑动和打滑有何不同？产生的原因是什么？各有何后果？
2.比较不同预紧力作用下，带的弹性滑动曲线及效率曲线各有何不同？
3.比较平带、V带、圆带传动的承载能力，说明原因。
4.比较两种不同预紧力时V带传动的承载能力，说明原因。
5.综合分析影响带传动承载能力的因素。
