机械运动参数测定实验指导书

实验二机械运动参数测定实验指导书一、实验目的:1.通过实验了解：位移、速度、加速度测定方法。角位移、角速度、角加速度的测定方法；转速及回转不均匀系数的测量方法。2.通过实验初步了解“机械动态参数测定实验台”及光电脉冲编码器、同步脉冲发生器（或称角度传感器）的基本原理，并掌握它们的使用方法。3.通过比较理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析其原因，增加对速度、角速度、特别是加速度、角加速度的感性认识。二、实验台简介：1、主要技术参数1)曲柄原始参数：曲柄AB的长度LAB：可调0.04～0.06m。曲柄质心S1到A点的距离LAS1=0。平衡质点P1到A点的距离LAP10.04～0.05：可调。曲柄AB的质量（不包括MP1）M1=2.55kg。曲柄AB绕质心S1的转动惯量（不包括MP1）JS1=0.00475kgm2。P1点上的平衡质量MP1可调。2)连杆原始参数：连杆BC的长度LBC：可调0.27～0.30m。连杆质心S2到B点的距离LBS2=LBC/2。连杆BC的质量M2=0.55kg。连杆绕质心S2的转动惯量JS2=0.0045kgm2。3)摇杆原始参数：摇杆CD的长度LCD=0.13~0.18m。摇杆质心S3到C点的距离LAS3=0.14m。平衡质点P3到C点的距离LAP3:可调。摇杆CD的质量（不包括MP3）M3=0.624kg。摇杆CD绕质心S3的转动惯量（不包括MP3）JS3=0.05kgm2。P3点上的平衡质量MP3:可调。4)机架原始参数：机架铰链的距离LAD=0.34m。浮动机架的总质量M4=32.65kg。加速度计的方向角а：可调0~3600。5)连杆原始参数：连杆DE的长度LDE：可调0.27~0.31m。连杆质心S4到D点的距离LBS4=0.15m。连杆DE的质量M4=0.55kg。连杆绕质心S4的转动惯量JS4=0.0045kgm2。6）滑块5原始参数：滑块质量M5=0.3kg。偏距值（上为正）e：可调0～0.035m。7)动力原始参数：电动机（曲柄）的额定功率P：90w。电动机（曲柄）的特性系数G=9.724rpm/Nm。许用速度不均匀系数δ：按机械要求选取。仿真计算步长DΦ：按计算精度选取。2、功能及特点：1）、可测量曲柄、摇杆的运动学参数和机架振动参数，并通过计算机多媒体虚拟仪表显示其速度，加速度波形图。2）、可通过计算机多媒体仿真软件计算曲柄、摇杆的真实运动规律和机架振动规律，并显示其速度，加速度波形图，可与实测曲线比较分析。3）、配有专用的多媒体教学软件，学生可在软件前面说明文件的指导下，独立自主地进行实验。4）、多媒体软件还包括曲柄摇杆机构设计和连杆曲线的运动图，将测试、仿真与设计分析结合起来。5)、机构中活动构件杆长可调节，平衡质量大小位置可调节，飞轮转动惯量调节，使机构运动特性达到最佳。三、实验内容:通过数模计算得出摇杆的真实运动规律，作出摇杆相对曲柄转角的角速度线图，角加速度线图。通过摇杆上的角位移传感器，曲柄上的角位移传感器和A/D转换板进行数据采集，转换和处理，输入计算机，显示出实测的摇杆相对曲柄转角的角速度线图和角加速度线图。通过分析比较，使学生了解机构结构对摇杆的速度波动和急回特性的影响。四、实验步骤：1、测量并绘制曲柄导杆滑块机构机构运动简图，记录各构件尺寸。2、启动实验台，调节调速旋钮，使机构处于运行状态。3、打开计算机，单击“曲柄导杆滑块机构”图标，进入曲柄导杆滑块机构运动测试设计仿真综合试验台软件系统的封面。单击左键，进入曲柄导杆滑块机构动画演示界面。4、在曲柄导杆滑块机构动画演示界面右下方单击“曲柄导杆滑块机构”键，进入曲柄导杆滑块机构原始参数输入界面，根据测绘的机构运动简图，输入相应的构件尺寸。5、在曲柄导杆机构原始参数输入界面左下方单击选定的实验内容，滑块运动仿真，进入选定实验的界面。6、在选定的实验内容的界面左下方单击“仿真”，动态显示机构即时位置和动态的速度，加速度曲线图。单击“实测”，进行数据采集和传输，显示实测的速度，加速度曲线图。若动态参数不满足要求或速度波动过大，有关实验界面均会弹出提示，“不满足!”，及有关参数的修正值。7、如果要打印仿真和实测的速度，加速度曲线图，在选定的实验内容的界面下方单击“打印”键，打印机自动打印出仿真和实测的速度，加速度曲线图。8、如果要做其他实验，或动态参数不满足要求，在选定的实验内容的界面下方单击“返回”，返回曲柄摇杆机构原始参数输入面，校对所有参数并修改有关参数，单击选定的实验内容键，进入有关实验界面。以下步骤同前。9、如果实验结束，单击“退出”，返回Windows界面。曲柄导杆滑块机构原始参数输入界面在该界面上输入的参数包括：曲柄、导杆、连杆的长度、质量和转动惯量，滑块2的质量，滑块5的质量、各按键说明:[曲柄运动仿真]：单击此键，进入曲柄运动仿真与测试分析界面。[滑块运动仿真]：单击此键，进入滑块运动仿真与测试分析界面。[机架运动仿真]：单击此键，单击其上的[确定]，进入机架运动仿真与测试分析界面。[说明]：单击此键，弹出曲柄导杆滑块机构原始参数说明以及该界面操作说明框。[加速]:单击此键,曲柄转速逐步增加。[减速]:单击此键,曲柄转速逐步减小。[返回]：单击此键，返回曲柄导杆滑块机构动画演示界面。[退出]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。4）滑块运动仿真与测试分析界面该界面开有曲柄导杆滑块机构运动模拟窗口、滑块真实运动仿真窗口和滑块真实运动测试窗口（如图）。各控键说明如下：[仿真]：单击此健可以看到曲柄导杆滑块机构运动模拟图及滑块真实运动规律曲线和仿真结果。[实测]：单击此键可以看到实测时的滑块运动规律曲线及实测结果。[说明]：单击此键，弹出滑块真实运动仿真及测试分析说明以及该界面操作说明框。[打印]：单击此键，弹出打印对话框，将滑块真实运动仿真曲线图和实测曲线图打印出来或保存为文件。[返回]：单击此键，返回曲柄导杆滑块机构原始参数输入界面。[退出]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS界面。五、思考题1.分析曲柄摇杆机构曲柄长度对摇杆运动参数的影响。2.分析曲柄导杆机构机架长度及滑块偏置尺寸对运动参数的影响。3.测绘出曲柄摇杆机构或曲柄导杆滑块机构简图尺寸，利用计算机求出摇杆或滑块的运动参数，绘出运动线图，与实测曲线对比。4.了解其它实验手段测定机械运动参数方法，并进行比较