帶傳動(dòng)特征參數(shù)教學(xué)模型演示儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種帶傳動(dòng)教學(xué)演示裝置，具體是一種用于教學(xué)帶傳動(dòng)特征參數(shù)測(cè)量 的教學(xué)演示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)外用于教學(xué)的帶傳動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)主要是工業(yè)試驗(yàn)臺(tái)，這種試驗(yàn)臺(tái)是傳動(dòng)帶生產(chǎn)廠 家設(shè)計(jì)并制造的試驗(yàn)臺(tái)，不是用于帶傳動(dòng)教學(xué)用的課堂教學(xué)演示儀。國(guó)內(nèi)主要有DLS-B設(shè) 計(jì)型帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)等依靠手動(dòng)操作調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速負(fù)載，而國(guó)外主要發(fā)展方向是計(jì)算機(jī)集散控制 型控制，通過數(shù)碼顯示面板讀數(shù)或計(jì)算機(jī)測(cè)試分析軟件進(jìn)行皮帶滑差率和傳動(dòng)效率的測(cè) 定，實(shí)現(xiàn)平皮帶和三角帶滑差率和皮帶傳動(dòng)效率的測(cè)定，并自動(dòng)繪制滑差曲線和效率曲線， 也可通過計(jì)算機(jī)測(cè)試分析軟件進(jìn)行傳動(dòng)過程的模擬，觀察彈性滑動(dòng)現(xiàn)象。該類帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn) 臺(tái)采用變頻電機(jī)驅(qū)動(dòng)、PWM負(fù)載勵(lì)磁調(diào)節(jié)、單片機(jī)控制技術(shù)、微機(jī)集散控制技術(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 處理與管理技術(shù)，使該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化水平和實(shí)驗(yàn)精度大為提高，其主要原理是控制主動(dòng) 輪轉(zhuǎn)速在一定范圍內(nèi)恒定，調(diào)節(jié)負(fù)載大小，分別測(cè)定主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩，并根據(jù) 測(cè)定的主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，計(jì)算輸入功率、輸出功率及傳動(dòng)效率，根據(jù)主動(dòng)輪和 從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速與輪徑，計(jì)算滑差率，及在不同的初拉力條件下測(cè)定皮帶打滑時(shí)的轉(zhuǎn)矩。
[0003] 帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)屬機(jī)械設(shè)計(jì)的基本實(shí)驗(yàn)之一，該類帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)用于教學(xué)，采用變頻 電機(jī)驅(qū)動(dòng)、PWM負(fù)載勵(lì)磁調(diào)節(jié)、單片機(jī)控制技術(shù)、微機(jī)集散控制技術(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與管理 技術(shù)。其主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)定數(shù)據(jù)精度高，自動(dòng)化程度高。其不足之處是該帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)直接用 于教學(xué)實(shí)驗(yàn)演示時(shí)，雖然滿足了帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的精度要求，但是測(cè)得的數(shù)據(jù)只有與傳動(dòng) 帶設(shè)計(jì)有關(guān)的主要參數(shù)，如輸入轉(zhuǎn)矩、輸出轉(zhuǎn)矩、輸入轉(zhuǎn)速、輸出轉(zhuǎn)速，從而求出滑差率，效 率等，這與課堂教學(xué)所需理解和掌握的參數(shù)差距較大。其中，由于未設(shè)置皮帶拉力機(jī)構(gòu)，因 此無法測(cè)出初拉力，緊邊拉力和松邊拉力，致使有效圓周力計(jì)算不出，無法得出歐拉公式； 由于帶傳動(dòng)負(fù)載勵(lì)磁調(diào)節(jié)使得在加增載荷時(shí)，只能通過接入電阻（亦即電燈）的數(shù)量調(diào)節(jié)， 雖然形象直觀，也導(dǎo)致了載荷增加不連續(xù)的問題；在實(shí)驗(yàn)時(shí)要求預(yù)緊力過大，無法觀察緊邊 松邊位置，也無法連續(xù)增加負(fù)載、預(yù)緊力等，更無法觀察彈性打滑的現(xiàn)象。
[0004] 此外，上述帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用微機(jī)集散控制技術(shù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與管理技術(shù)，使 得計(jì)算機(jī)成為該實(shí)驗(yàn)設(shè)備的必須組件，提高了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精度，進(jìn)而增加了教學(xué)投入，尤其 是在帶傳動(dòng)的教學(xué)中，教師只能單純的講解理論知識(shí)，使得課堂變成了枯燥無味的演講，做 實(shí)驗(yàn)時(shí)，學(xué)生需要實(shí)驗(yàn)之前復(fù)習(xí)老師講解的內(nèi)容，大大拉長(zhǎng)了帶傳動(dòng)這一章的教學(xué)時(shí)間，而 且?guī)鲃?dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)自動(dòng)化水平高，通過計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)，使得觀察到的數(shù)據(jù)變得抽象，同時(shí)也 減少了學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的能力，實(shí)驗(yàn)課程也失去了它應(yīng)有的作用和效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的具體技術(shù)問題是在現(xiàn)有帶傳動(dòng)工業(yè)試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上，改進(jìn)用于課 堂教學(xué)的有關(guān)皮帶輪傳輸參數(shù)及相關(guān)性質(zhì)的演示結(jié)構(gòu)，并提供一種帶傳動(dòng)特征參數(shù)測(cè)量教 學(xué)演示裝置。
[0006] 本發(fā)明上述所要解決的具體技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
[0007] 一種帶傳動(dòng)特征參數(shù)教學(xué)模型演示儀，包括主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、支架、皮帶、壓力傳感 器、速度傳感器和顯示儀；其特征是：
[0008] 所述主動(dòng)輪與所述從動(dòng)輪是水平對(duì)稱設(shè)置，并在主動(dòng)輪與從動(dòng)輪水平對(duì)稱設(shè)置 的中線上設(shè)置有皮帶上過輪和皮帶下過輪，使皮帶通過主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、皮帶上過輪和皮 帶下過輪形成帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使皮帶在皮帶上過輪和皮帶下過輪位置時(shí)的夾角是80°~ 160。；
[0009] 所述壓力傳感器是皮帶上過輪壓力傳感器、皮帶上過輪壓力傳感器和從動(dòng)輪壓力 傳感器；分別設(shè)置于皮帶上過輪支架、皮帶下過輪支架和從動(dòng)輪支架上；
[0010] 所述速度傳感器是從動(dòng)輪光電式速度傳感器和主動(dòng)輪光電式速度傳感器，并分別 設(shè)置于從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)軸上和主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)軸上；
[0011] 所述顯示儀是皮帶上過輪壓力傳感器顯示儀、從動(dòng)輪壓力傳感器顯示儀、皮帶下 過輪壓力傳感器顯示儀、從動(dòng)輪速度傳感器顯示儀和主動(dòng)輪速度傳感器顯示儀，并分別連 接壓力傳感器和速度傳感器，設(shè)置于顯示臺(tái)面。
[0012] 進(jìn)一步地，附加技術(shù)特征如下。
[0013] 所述皮帶在皮帶上過輪和皮帶下過輪位置時(shí)的夾角進(jìn)一步是120°。
[0014] 所述主動(dòng)輪是由變頻調(diào)速電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0015] 所述從動(dòng)輪支架的相應(yīng)箱體兩側(cè)設(shè)置有擋板，并在所述擋板上開設(shè)有與皮帶運(yùn)轉(zhuǎn) 方向相向的延伸滑槽對(duì)皮帶進(jìn)行預(yù)緊。
[0016] 實(shí)施本發(fā)明上述所提供的一種帶傳動(dòng)特征參數(shù)教學(xué)模型演示儀，通過在制作完成 后期對(duì)其精度、裝置協(xié)調(diào)性等做了調(diào)整，并反復(fù)試驗(yàn)，取得以下效果。
[0017] 本發(fā)明克服了現(xiàn)有帶傳動(dòng)教學(xué)過程中的皮帶實(shí)驗(yàn)裝置的不足，填補(bǔ)了帶傳動(dòng)教學(xué) 過程中教學(xué)教具演示的空白，直觀方便，簡(jiǎn)單易懂的揭示了帶傳動(dòng)教學(xué)各種參數(shù)的測(cè)量和 性能演示，并充分考慮經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和方便性，發(fā)揮了在教具演示以及知識(shí)講授過程中的 重要作用。
[0018] 本教學(xué)模型演示儀的皮帶輪、軸、支架以及傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使皮帶所受的松 邊、緊邊以及初拉力轉(zhuǎn)化成為對(duì)傳感器的壓力，巧妙地應(yīng)用了力的平衡關(guān)系獲得了相關(guān)數(shù) 值，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)測(cè)量和性能演示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，獲得了初拉力、緊邊拉力、松邊拉力和滑 動(dòng)率的參數(shù)測(cè)量，同時(shí)演示了打滑現(xiàn)象的全過程和歐拉公式的驗(yàn)證。
[0019] 本教學(xué)模型演示儀在《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程中的帶傳動(dòng)教學(xué)過程中，將課堂教學(xué)中的 皮帶傳輸及其復(fù)雜抽象的特征參數(shù)通過本教學(xué)模型演示儀的簡(jiǎn)單生動(dòng)的演示，給學(xué)生以直 觀演示理解、現(xiàn)場(chǎng)接受記憶的全過程，同時(shí)有效的提高了課堂教學(xué)質(zhì)量和效率，給課堂教學(xué) 帶來了活力，并充實(shí)了教學(xué)內(nèi)容，這種師生互動(dòng)的教學(xué)環(huán)節(jié)，大大提高學(xué)生的動(dòng)手和操作能 力，使理論教學(xué)與現(xiàn)場(chǎng)演示相結(jié)合，取得了預(yù)料不到的效果。
【附圖說明】
[0020] 圖1是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是本發(fā)明圖1的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明皮帶在皮帶上過輪處的受力分析圖。
[0023] 圖4是本發(fā)明皮帶在皮帶上過輪處的受力誤差分析圖。
[0024] 圖中：1 :主動(dòng)輪；2 :皮帶；3 :皮帶上過輪壓力傳感器顯示儀；4 :皮帶上過輪支架； 5 :皮帶上過輪；6 :皮帶上過輪壓力傳感器；7、從動(dòng)輪壓力傳感器顯示儀；8 :皮帶下過輪支 架；9 :皮帶下過輪；10 :皮帶下過輪壓力傳感器；11 :從動(dòng)輪支架；12 :從動(dòng)輪壓力傳感器； 13 :從動(dòng)輪；14 :有機(jī)玻璃箱體；15 :從動(dòng)輪光電式速度傳感器；16 :從動(dòng)輪速度傳感器顯示 儀；17 :皮帶下過輪壓力傳感器顯示儀；18 :主動(dòng)輪速度傳感器顯示儀；19 :主動(dòng)輪光電式 速度傳感器；20 :加載裝置；21 :過輪軸；22 :軸承；23 :刻度盤。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做出進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0026] 實(shí)施一種帶傳動(dòng)特征參數(shù)測(cè)量教學(xué)演示裝置，包括主動(dòng)輪、從動(dòng)輪水平對(duì)稱設(shè)置， 兩個(gè)壓帶過輪位于主動(dòng)輪與從動(dòng)輪水平對(duì)稱中線上，使皮帶通過主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、皮帶上過 輪和皮帶下過輪形成帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使皮帶在皮帶上過輪和皮帶下過輪位置時(shí)的夾角是 120°。主動(dòng)輪通過軸與軸承固定在有機(jī)玻璃箱體上，動(dòng)力由箱體后方與主動(dòng)帶輪軸相連的 變頻調(diào)速電機(jī)提供，這種電機(jī)采用變頻調(diào)速，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。從動(dòng)輪、皮帶上過輪和皮 帶下過輪分別固定在各自的支架上，并通過三個(gè)傳感器連接，三個(gè)傳感器分別與三個(gè)獨(dú)立 電源以及顯示器相連，測(cè)量作用在從動(dòng)輪、過輪上的力。同時(shí)，從動(dòng)輪支架處箱體前后擋板 設(shè)有滑動(dòng)槽，支架可以沿槽前后滑動(dòng)，用來調(diào)整帶輪的預(yù)緊力。主動(dòng)帶輪、從動(dòng)帶輪前端伸 出軸處分別裝有指示盤、刻度盤，兩盤邊緣有缺口，配合裝在盤邊緣的光電式速度傳感器， 測(cè)量?jī)奢喌霓D(zhuǎn)速，兩個(gè)速度傳感器連接有兩個(gè)速度顯示器，顯示當(dāng)前轉(zhuǎn)速。從動(dòng)輪軸后端伸 出部分設(shè)有加載裝置，調(diào)整螺栓的松緊程度，用來對(duì)演示儀附加載荷。所有部件均固定在有 機(jī)玻璃箱體內(nèi)，透明美觀，觀察方便直觀。
[0027] (1)利用本帶傳動(dòng)特征參數(shù)測(cè)量教學(xué)演示裝置測(cè)量預(yù)緊力、緊邊拉力、松邊拉力和 計(jì)算有效圓周力的原理及過程
[0028] 本帶傳動(dòng)特征參數(shù)測(cè)量教學(xué)演示裝置，利用皮帶上過輪和皮帶下過輪，使皮帶在 皮帶上