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1实验一、机构运动参数的测试和分析实验一、实验目的1．掌握机构运动的周期性变化规律，并学会机构运动参数如位移、速度和加速度等的测试原理和方法；2.学会运用多通道通用实验仪器、传感器等先进实验技术手段开展实验研究的方法；3.利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理，作出实测的动态参数曲线，并通过计算机对该平面机构的运动进行数值仿真，作出相应的动态参数曲线，从而实现理论与实际的紧密结合。二、实验内容1.测试曲柄导杆机构、曲柄滑块机构、凸轮机构等机构的构件转角、移动位移等运动参数；2．比较实测参数曲线与理论仿真曲线的差异。三、实验仪器QTD-III型曲柄、导杆、凸轮组合实验台该组合实验装置，只需拆装少量零部件，即可分别构成四种典型的传动系统。他们分别是曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、平底直动从动杆凸轮机构和滚子直动从动杆凸轮机构。具体结构示意图如下图所示。（a）曲柄滑块机构2（b）曲柄导杆机构（c）平底直动从动件凸轮机构（d）滚子直动从动件凸轮机构1、同步脉冲发生器2、涡轮减速器3、曲柄4、连杆5、电机6、滑块7、齿轮8、光电编码器9、导块10、导杆11、凸轮12、平底直动从动件13、回复弹簧14、滚子直动从动件15、光栅盘四、实验原理本实验仪由单片机最小系统组成。外扩16位计数器，接有3位LED数码显示器可实时显示机构运动时曲柄轴的转速，同时可与PC机进行异步串行通讯。在实验机构动态运动过程中，滑块的往复移动通过光电脉冲编码器转换输出具有一定频率（频率与滑块往复速度成正比），０－５伏电平的两路脉冲，接3入微处理器外扩的计数器计数，通过微处理器进行初步处理运算并送入PC机进行处理，PC机通过软件系统在CRT上可显示出相应的数据和运动曲线图。机构中还有两路信号送入单片机最小系统，那就是角度传感器（同步脉冲发生器）送出的两路脉冲信号。其中一路是光栅盘每２0。一个角度脉冲，用于定角度采样，获取机构运动线图；另一路是零位脉冲，用于标定采样数据时的零点位置。机构的速度、加速度数值由位移经数值微分和数字滤波得到。与传统的R-C电路测量法或分别采用位移、速度、加速度测量仪器的系统相比，具有测试系统简单，性能稳定可靠、附加相位差小、动态响应好等特点。五、实验操作步骤一、系统联接及启动1、连接RS232通讯线本实验必须通过计算机来完成。将计算机Rs232串行口，通过标准的通讯线，连接到QTD-Ⅲ型组合机构实验仪背面的Rs232接口，如果采用多机通讯转换器，则需要首先将多机通讯转换器通过Rs232通讯线连接到计算机，然后用双端插头电话线，将QTD-Ⅲ型组合机构实验仪连接到多机通讯转换器的任一个输入口。2、启动机械教学综合实验系统4如果用户使用多机通讯转换器，应根据用户计算机与多机通讯转换器的串行接口通道，在程序界面的右上角串口选择框中选择合适的通道号（COM1或COM2）。根据运动学实验在多机通讯转换器上所接的通道口，点击“重新配置”键，选择该通道口的应用程序为运动学实验，配置结束后，在主界面左边的实验项目框中，点击该通道“运动学”键，此时，多机通讯转换器的相应通道指示灯应该点亮，运动学实验系统应用程序将自动启动。如图6所示，如果多机通讯转换器的相应通道指示灯不亮，检查多机通讯转换器与计算机的通讯线是否连接正确，确认通讯的通道是否是键入的通讯口（COM1或COM2）点击图6中间的运动机构图象，将出现如图7的运动学机构实验系统界面，点击串口选择，正确选择（COM1，COM2，）点击数据选择键，等待数据输入。5如果用户选择的是组合机构实验台与计算机直接连接，则在图5主界面右上角串口选择框中选择相应串口号（COM1或COM2）。在主界面左边的实验项目框中点击“运动学”键。同样在图7界面中点击串口选择键，正确选择（COM1或COM2）。并点击数据和采集键，等待数据输入。二、组合机构实验操作1、曲柄滑块运动机构实验按图2(a)将机构组装为曲柄滑块机构a、滑块位移、速度、加速度测量（1）将光电脉冲编码器输出的5芯插头及同步脉冲发生器输出的5芯插头分别插入QTD-III组合机构实验仪上相对应接口上。（2）打开实验仪上的电源，此时带有LED数码管显示的面板上将显示0。（3）起动机构，在机构电源接通前应将电机调速电位器逆时针旋转至最低速位置，然后接通电源，并顺时针转动调速电位器，使转速逐渐加至所需的值（否则易烧断保险丝，甚至损坏调速器），显示面板上实时显示曲柄轴的转速。（4）机构运转正常后，就可在计算机上进行操作了。（5）请先熟悉系统软件的界面及各项操作的功能。(请参阅操作系统软件简介)（6）选择好串口，并在弹出的采样参数设置区内选择相应的采样方式和采样6数。你可以选择定时采样方式，采样的时间常数有10个选择档（分别是：2ms、5ms、10ms、15ms、20ms、25ms、30ms、35ms、40ms、50ms），例如选采样周期25ms；你也可以选择定角采样方式，采样的角度常数有5个选择档（分别是：2度、4度、6度、8度、10度），例如选择每隔4度采样一次。(7)在“标定值输入框”中输入标定值0.05(标定值计算方法见附录)(8)按下“采样”按键，开始采样。（请等若干时间，此时实验仪正在进行对机构运动的采样，并回送采集的数据给PC机，PC机对收到的数据进行一定的处理，得到运动的位移值）(9)当采样完成后，在界面将出现“运动曲线绘制区”，绘制当前的位移曲线，且在左边的“数据显示区”内显示采样的数据。(10)按下“数据分析”键。则“运动曲线绘制区”将在位移曲线上再逐渐绘出相应的速度和加速度曲线。同时在左边的“数据显示区”内也将增加各采样点的速度和加速度值。(11)打开打印窗口，可以打印数据和运动曲线。b、转速及回转不匀率的测试(1)同“滑块位移、速度、加速度测量”的(1)至(5)步。(2)选择好串口，并点击“数据采集[Q]在弹出的采样参数设计区内，你应该选择最右边的一栏，角度常数选择有5档（2度、4度、6度、8度、10度），选择一个你想要的一档，例如选择6度。(3)同“滑块位移、速度、加速度测量”的(7)、(8)、(9)步，不同的是“数据显示区”不显示相应的数据。(4)打印。2、曲柄导杆滑块运动机构实验按图2(b)组装实验机构，按上述1.a、1.b步骤操作，比较曲柄滑块机构与曲柄导杆滑块机构运动参数的差异。3、平底直动从动杆凸轮机构实验按图2(c)组装实验机构，按上述1.a操作步骤，检测其从动杆的运动规律。注：曲柄转速应控制在每分40转以下。4、滚子直动从动杆凸轮机构实验按图2(d)组装实验机构，按上述1.a操作步骤，检测其从动杆的运动规律，比较平底接触与滚子接触运动特性的差异。调节滚子的偏心量，分析偏心位移变化对从动杆运动的影响。注：曲柄转速应控制在每分40转以下。7机械运动参数的测试和分析实验报告学号姓名班级日期指导教师成绩一、实验目的二、实验设备三、实验机构及测试原理图四、实验内容和步骤五、实验数据与曲线