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1、扭矩的测量实验机械工程实验教学中心实验目的掌握静、动态转矩测量的实现方法及基本原理。学习根据不同的工程对象，采用不同传感器进行测量的方法。掌握对测量数据的处理方法。机械工程实验教学中心实验设备电力封闭式多功能传动试验台、J系列转速转矩传感器、扭矩仪、电阻应变式力传感器、放大器、接口电路、计算机机械工程实验教学中心实验原理v静、动态下测定构件的转矩是实验应力分析学科领域的重要内容，是解决工程强度问题的主要手段，转矩传感器测量元件的类型主要有电阻应变式、光电式、磁电式转矩传感器；采用电阻应变片和应变仪测定构件的表面应变，然后再根据应变与应力的关系公式确定构件表面应力状态是一种最常见的实验应力分析方
2、法。扭转角式转矩传感器则利用弹性轴受扭转载荷后，发生弹性变形，使在轴两端的齿栅间产生相位角差，通过磁电式（光电式）传感器对相位差进行测量。同时采用电阻应变式或压电式的力传感器配杠杆机构也可测定构件静、动态的转矩。转矩传感器的测试方法主要有三种：电阻应变式测转矩、力平衡法测转矩、能量转换法测转矩。机械工程实验教学中心实验原理（1）电阻应变式测转矩 在转轴上或直接在被测轴上，沿轴线的45或135方向将应变片粘贴上，当转轴受转矩M作用时，应变片产生应变，其应变量与转矩M成线性关系。空心圆柱形轴：机械工程实验教学中心电阻应变式转矩传感器机械工程实验教学中心电阻应变式转矩传感器机械工程实验教学中心应变式
3、转矩传感器应用机械工程实验教学中心应变式转矩传感器应用机械工程实验教学中心实验原理方形截面轴：G为转轴的弹性模量(2)力平衡法 它是利用平衡转矩去平衡被测转矩，从而求得被测转矩的方法。当转轴受转矩作用时，机体上必定同时作用方向相反的平衡力矩(或称支座反力矩)，因此测量出机体上的平衡力矩就可以知被测转矩大小。机械工程实验教学中心力平衡法转矩传感器应用力传感器加载器力臂机械工程实验教学中心实验原理（3）能量转换法 这是按能量守恒定律来测量力矩的仪器。它是通过测量其它与转矩有关的能量系数(如电能系数)来确定被测力矩大小的。根据能量转换法制作的扭矩仪一般多用于测量各种电机的转矩。机械工程实验教学中心实
4、验原理2、转矩的动态测量 在电力封闭式多功能传动试验台上，采用JC系列的转矩转速传感器测量减速器在不同转速和负载情况下转矩的大小以及传动效率。电力封力封闭式多功能式多功能传动试验台台 传动系多功能试验台按能量是否回馈可分为开式和封闭式。按能量的传递路径分为电能和机械能。电能回馈可分为直流电封闭式和交流电封闭式两大系列，主要由交流变频调速系统、交（直）流逆变加载系统、计算机测试控制系统、机械系统、转速转矩测试系统、温度测试系统、振动噪声测试系统、润滑油温控制系统等组成。试验台以计算机测控系统为控制中心，操作和试验过程可以用计算机软件自动完成，也可以进行手动控制机械工程实验教学中心实验原理（2 2
5、）JCJC系列的系列的转矩矩转速速传感器感器JC型转矩转速传感器通过弹性轴、两组磁电（光电）信号发生器，把被测转矩、转速转换成具有相位差的两组交流电信号，这两组交流电信号的频率相同且与轴的转速成正比，而其相位差的变化部分又与被测转矩成正比。JC型转矩转速传感器的工作原理如图1。在弹性轴的两端安装有两只信号齿轮，在两齿轮的上方各装有一组信号线圈，在信号线圈内均装有磁钢，与信号齿轮组成磁电信号发生器。当信号齿轮随弹性轴转动时，由于信号齿轮的齿顶及齿谷交替周期性的扫过磁钢的底部，使气隙磁导产生周期性的变化，线圈内部的磁通量亦产生周期性变化，使线圈中感生出近似正弦波的交流电信号。这两组交流电信号的频率
6、相同且与轴的转速成正比，因此可以用来测量转速。这两组交流电信号之间的相位与其安装的相对位置及弹性轴所传递扭矩的大小及方向有关。当弹性轴不受扭时，两组交流电信号之间的相位差只与信号线圈及齿轮的安装相对位置有关，这一相位差一般称为初始相位差，在设计制造时，使其相差半个齿距左右，即两组交流电信号之间的初始相位差在180度左右。在弹性轴受扭时，将产生扭转变形，使两组交流电信号之间的相位差发生变化，在弹性变形范围内，相位差变化的绝对值与转矩的大小成正比。把这两组交流电信号用专用屏蔽电缆线送入JW型微机扭矩仪或具有其功能的扭矩卡送入计算机，即可得到转矩、转速及功率的精确值。M信号线圈 磁钢弹性轴信号齿轮M
7、机械工程实验教学中心实验原理 图1 JC型转矩转速传感器工作原理图机械工程实验教学中心实验原理3、转矩的静态测量、在以力传感器测量转矩的实验装置上，在杠杆机构的一端加砝码，静态测量电机轴的转矩大小。其基本算法：T=FL （1）T转矩，单位NmF拉（压）力，单位NL力臂长度，单位m齿数零点）（2）、打开JC型转矩转速传感器的标定电机，用微机扭矩仪对测试系统进行标定。（3）、测出被试件在不同工况下转速和转矩的大小以及传动效率。机械工程实验教学中心图1电力封闭式多功能传动试验台机械工程实验教学中心图2 起动电机试验台机械工程实验教学中心思思 考考 题相位差式传感器和拉（压）力传感器用于转矩测量的基本原理、使用范围和优缺点。扭矩仪参数设置以及测量参数的标定各起什么作用。简述如何用砝码标定该扭矩测量系统的零点和增益（或灵敏度）。在转矩的静态测量中，采集卡参数设置以及测量参数的标定各起什么作用。机械工程实验教学中心