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1、实验四 平面机构组合及运动参数测试实验,指导老师 康献民高级实验师,一、实验目的,1. 掌握对心曲柄-滑块机构和偏心曲柄-滑块机构中滑块的运动特点；2. 了解机构运动参数测量的手段和方法；3. 了解传感器的工作原理及使用方法；4. 依据实测曲线，对执行构件的运动规律进行分析（有无急回特性，有无冲击，最大行程等），并对系统的工作情况进行评价，提高学生的分析能力。5. 通过机构的选件、组装，加深学生对机构的认识，培养学生的实验技能和实际动手能力。,二、实验要求和内容,1根据所提供的机构装配图，选出适合的零部件，组装所需机构并确保运动正常。2选取适合的传感器并安装在被测构件上，检测其运动参数的变化规
2、律；3就两种机构的实测曲线进行对比、分析，找出两机构中滑块的运动特点，尝试分析机构的工作情况 。,三、实验原理,机械传动系统的设计是机械设计中极其重要的一个环节，其中了解常用传动机构，合理设计传动系统是一个认识和创新的过程。为了实现执行机构工作的需求（运动、动力），我们必须利用不同机构的组合系统来完成。因此对于常用机构，如杆机构，齿轮传动机构，间歇运动机构，带、链传动机构的结构及运动特点应有充分的了解，在此基础上，我们可以利用它们的所长组合成我们需要的传动系统。 执行机构常见的运动形式有回转运动、直线运动和曲线运动，传动系统方案的设计将以此为目标。,执行机构的运动不仅仅有运动形式的要求，而且有
3、运动学和动力学的要求。因此我们必须对设计好的传动系统中重要运动构件进行运动学和动力学分析（位移、速度、加速度分析），使执行构件满足运动要求（如工作行程与回程的速度要求，惯性力要求，工作行程要求等）。任何传动机构系统都有其特点，适应于不同的工作要求和安装位置，我们应该学会在设计和拼装中进行系统分析和评估。,本实验是利用实验台提供的零部件，根据装配图的要求组装一个对心曲柄滑块机构或偏心曲柄滑块机构，使之正常运转，并选用适合的传感器与被测构件滑块相连，将滑块的运动参数变成电信号，然后通过电荷放大器放大，得到合适的电信号，再通过采集箱的模数转换、放大装置，输入计算机实现采样，获得被测构件的运动参数数据
4、，这些数据经专用软件处理，可以用计算机在线显示其变化的曲线。其工作原理框图如下：,工作原理框图,四、实验台机械结构,该实验台主要由底座（安装平台）、平面连杆机构、凸轮机构、间歇机构、齿轮传动机构、带（链）传动等机构以及驱动部分组成。 其中间歇机构包含槽轮机构、不完全齿轮机构、棘轮机构等机构。大家可根据设计需要进行设计和拼装。4.1实验台机架：,实验台机架图,实验台机架中有6根铅垂立柱，均可沿X方向移动。移动前应旋松在电机侧安装在上、下横梁上的立柱紧固螺钉，并用双手移动立柱至需要的位置后，应将立柱与上（或下）横梁靠紧再旋紧立柱紧固螺钉（立柱与横梁不靠紧旋紧螺钉时会使立柱在X方向发生偏移）。注：立
5、柱紧固螺钉只需旋松既可，不允许将其旋下。立柱上的滑块可在立柱上沿Y方向移动，要移动立柱上的滑块，只需将滑块上的内六角平头螺钉旋松即可（该紧定螺钉在靠近电机侧）。按上述方法移动立柱和滑块，就可在机架的X、Y平面内确定固定铰链的位置。,4.2 转动轴（支承轴）与机架的联接（下图中各零件编号与清单序号相同，后述各图均相同）。,按上图方法将轴联接好后，转动轴（或支承轴等）相对机架不能转动，与机架成为刚性联接；若件42不装配，则转动轴（或支承轴等）可以相对机架作旋转运动。,4.3 转动副的连接：按图示联接好后，采用件21联接端则连杆与件23无相对运动，采用件22联接端连杆与件23可相对转动，从而形成两构
6、件的相对旋转运动。,4.4 转动-移动副的连接：如图连接，可以形成转动+移动副（但形成转动副时应当用件22连接）。,4.5 滑块与滑块转轴的联接：如图联接，可形成转动滑块（不装件42）或定块（有件42）。,五、传感器的选用及安装：,5.1光栅角位移传感器的安装方法：光栅角位移传感器用于测量回转件或者摆动件的角位移。 1-光栅角位移传感器；2-六角头螺栓M830；3-角位移传感器座；4-连接块；5-弹性联接套；6-卡箍,.将光栅角位移传感器(1)的止口套在角位移传感器座(3)上并用十字槽平头螺钉M312固定。. 根据被检测件的位置调整图所示的横梁组件的相对位置，并通过连接块（4）用六角螺栓M83
7、0固定在横梁组件上。 . 弹性联接套（5）分别为 L53、60、73三种规格，可根据传感器与被检测件间的轴向距离选用，选定后用螺丝刀将卡箍（6）拧紧。,5.2直线位移传感器的安装方法：,1-直线位移传感器；2-连接块；3-连接座；4-内六角圆柱头螺钉M430；5-固定块；6-内六角圆柱头螺钉M425,.将固定块（5）、连接座（3）用内六角圆柱头螺钉M425固定在横梁部件上。在允许的范围内L尽可能的大以增加传感器的稳定性。.将直线位移传感器（1）放入连接座（3）的凹弧内，并将连接块（2）内六角圆柱头螺钉M430（4）拧紧。*特别注意：在拧紧螺钉的过程中应均匀旋紧切忌单边拧紧，否则会损坏传感器。,
8、六、检测分析系统及使用,硬件系统-平面机构创意组合分析测试仪ZNH-B型平面机构创意组合分析测试仪是采用高速嵌入式计算机技术设计的智能化、高精度电子仪器，能与各种量程的光栅式角位移传感器、磁敏角度传感器及电压式线位移传感器配套使用，通过测量各种机械机构的运动参数（比如，角位移，角速度，角加速度，线速度，线加速度等等）来了解机构运动原理和特征。硬件系统采用单片机与A/D转换集成相结合进行数据采集、处理分析及实现与PC机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。该测试系统先进、测试稳定、抗干扰性强。同时该系统采用光电传感器、位移传感器作为信号采集手段，具有较高的检测精度。 数据通过传感器与数据采集分析箱
9、将机构的运动数据通过计算机串口送到PC机内进行处理，形成运动构件运动参数变化的实测曲线，为机构运动分析提供实测数据和检测方法。,软件系统-平面机构创意组合分析测试软件程序的主要功能按钮程序的功能主要由“开始”、“停止”、“曲线”、“数据保存”、“打开文件”、“串口设置”、“实验参数”、“Y轴范围”、“实验选择”及“退出”这十个按钮完成，所以称之为主要功能按钮。“开始”按钮用于启动数据采样，这时程序开始从仪器接收数据，并自动分析计算，将结果绘制成实时曲线，在曲线显示栏中显示出来。“停止”按钮，则是让程序停止数据采样，以便执行其他功能。“曲线”按钮，用于预览分析并打印当前实时曲线。,“数据另存”按
10、钮和“打开文件”按钮分别用于保存当前数据及打开以前存储的数据文件。“串口设置”按钮用于设置当前所使用的通信口的各项参数，包括端口、波特率、数据位、停止位及奇偶校验五项。 “实验参数”按钮用于设置实验中需要的各项参数。,七、实验步骤,1观看实验录像并参照实物，认识实验台提供的各种零部件及组件的结构及特点；2确定齿轮(曲柄)对心滑块机构的装配图和零部件结构图；3找出有关零部件，并按装配图进行安装；4安装完毕后，用手拨动机构，检查机构运动是否正常；5机构运动正常后，可将传感器安装在被测构件上，并连接在数据采集箱接线端口上；,6打开采集箱电源，转动调速旋钮逐步增加电机转速，观察机构运动；7打开计算机，进入“实测”界面，观察相应构件的运动变化情况，并输出其实测曲线；8将对心式曲柄滑块机构改装成偏心式曲柄滑块机构，并重复47的实验步骤；9实验完毕后，关闭电源，拆下构件，清点并整理工具。,
