机构动平衡及运动参数测定试验电子.pptx

实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定一、实验目的一、实验目的二、实验设备二、实验设备三、实验内容三、实验内容 1.掌握曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构实现动平衡的原理和常用方法；2.了解机构运动参数测试系统的基本硬件组成；3.了解常用机械量（线位移、角位移、转速、机座振动加速度）的测试方法；4.通过工程测试，定量了解铰链四杆机构和对心曲柄滑块机构的运动特性；5.了解传感器的工作原理、用于信号采集和分析的专业软件。1.曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台；2.计算机，CRAS V5.1 随机信号振动分析软件；3.工具、平衡配重块。1.根据给定的机构参数计算所要添加平衡块的质量和相位；2.安装平衡块，测试机构平衡后的机架水平方向振动加速度；3.不装平衡块或随意添加平衡块，测试机构不平衡时的机架水平方向振动加速度；4.测试曲柄转速、摇杆角位移或滑块线位移。实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理1.机构的平衡机构的平衡（1）利用平衡质量对曲柄滑块机构进行不完全平衡）利用平衡质量对曲柄滑块机构进行不完全平衡 对于机构中作往复运动和平面复合运动的构件，在运动中产生的惯性力和惯性力矩不能在构件本身加对于机构中作往复运动和平面复合运动的构件，在运动中产生的惯性力和惯性力矩不能在构件本身加以平衡，而必须对整个机构进行平衡，设法使各运动构件惯性力的合力以及合力偶达到完全的或部分的平以平衡，而必须对整个机构进行平衡，设法使各运动构件惯性力的合力以及合力偶达到完全的或部分的平衡。平衡的方法：利用对称机构平衡、利用平衡质量平衡、利用非完全对称机构平衡、利用弹簧平衡等。衡。平衡的方法：利用对称机构平衡、利用平衡质量平衡、利用非完全对称机构平衡、利用弹簧平衡等。机构平衡的条件是：机构平衡的条件是：机构平衡的条件是：机构平衡的条件是：通过机构质心的总惯性力通过机构质心的总惯性力 F FI I 和总惯性力偶矩和总惯性力偶矩 MMI I 分别为零，分别为零，即：即：m=mBLAB/r 平衡平衡mB 产生的离心惯性力产生的离心惯性力F FIB IB ；m=kmCLAB/r部分部分平衡平衡mC 产生的往复惯性力产生的往复惯性力F FICIC！实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理（2）利用平衡质量对曲柄摇杆机构进行完全平衡）利用平衡质量对曲柄摇杆机构进行完全平衡1.机构的平衡机构的平衡m=(m2BLAB+m1LAS1)/r 使构件使构件1的质心的质心 S1 移到固定轴移到固定轴 A 处处；m=m2LBS2/LBC 使构件使构件1的质心的质心 S1 移到固定轴移到固定轴 D 处；处；此时，机构的总质心此时，机构的总质心 S 应位于应位于 AD 线上一线上一固定点，即固定点，即：as=0 机构的惯性力得到完全平衡。机构的惯性力得到完全平衡。实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理2.机构运动参数的测定机构运动参数的测定测量装置（1）测量装置）测量装置 任何物理量的测量装置，往往由许多功能不同的器件所组成，典型的测量装置如下图所示。任何物理量的测量装置，往往由许多功能不同的器件所组成，典型的测量装置如下图所示。（2）测试系统）测试系统 本实验系统的测试原理如下图所示。本实验系统的测试原理如下图所示。被被测测机机构构原动件：曲柄原动件：曲柄机架：轴承座机架：轴承座执执行行构构件件滑块滑块摇杆摇杆旋转编码器旋转编码器线形集成一体化电源线形集成一体化电源AD卡卡第第一一通通道道PC机机测试软件测试软件CRAS V5.1压电加速度计压电加速度计电荷放大器电荷放大器线形集成一体化电源线形集成一体化电源直线位移传感器直线位移传感器角位移传感器角位移传感器电源电源信号信号信号信号角位移变送器角位移变送器实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理2.机构运动参数的测定机构运动参数的测定（2）测试系统）测试系统 旋转编码器旋转编码器 由于平面四杆机构的力学本质属于一个二自由度的振动系统，其不平衡现象在水平方由于平面四杆机构的力学本质属于一个二自由度的振动系统，其不平衡现象在水平方向表现得尤为突出，因此我们主要通过测量机架在水平方向的振动加速度来衡量机构平衡向表现得尤为突出，因此我们主要通过测量机架在水平方向的振动加速度来衡量机构平衡的效果。的效果。测出单个脉冲的时间测出单个脉冲的时间t随曲柄转一周随曲柄转一周100个脉冲个脉冲T=100t 线形集成一体化电源线形集成一体化电源 为传感器提供稳定的电源输入信号为传感器提供稳定的电源输入信号波形平稳的直线形信号波形平稳的直线形信号 直线位移传感器（电容式、电阻式）直线位移传感器（电容式、电阻式）随滑块往复运动随滑块往复运动l 变化变化R 变化变化滑块直线位移滑块直线位移 角位移传感器角位移传感器输出与摇杆角位移成正比的直流信号输出与摇杆角位移成正比的直流信号角位移变送器角位移变送器AD44数据采集卡数据采集卡PC机机 压电加速度计压电加速度计机架振动的压力机架振动的压力电荷信号电荷信号电荷放大器电荷放大器电压信号电压信号电压变化电压变化加速度加速度实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理2.机构运动参数的测定机构运动参数的测定（3）硬件连接）硬件连接实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理2.机构运动参数的测定机构运动参数的测定（3）硬件连接）硬件连接实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理2.机构运动参数的测定机构运动参数的测定（3）硬件连接）硬件连接测试摇杆角位移信号硬件连接 计算机主机实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定四、实验原理四、实验原理2.机构运动参数的测定机构运动参数的测定（3）硬件连接）硬件连接计算机主机显示器测试机架机座震动加速度信号硬件连接示意图五、操作步骤五、操作步骤实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定机构动平衡与运动参数测定1.根据提供的机构参数计算平衡配重根据提供的机构参数计算平衡配重2.测量机架水平方向的振动加速度测量机架水平方向的振动加速度 机构正确平衡时机构正确平衡时 机构未经平衡时机构未经平衡时 机构随意平衡时机构随意平衡时3.测量曲柄转速测量曲柄转速4.测量执行构件的位移测量执行构件的位移 曲柄滑块机构曲柄滑块机构 滑块线位移滑块线位移 曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构 摇杆角位移摇杆角位移 根据根据CRAS V5.1随机信号测试系统界面的提示、按照仪器上的标识对相应的传随机信号测试系统界面的提示、按照仪器上的标识对相应的传感器进行设定，然后测定相关的参数；安装平衡配重质量块时注意连接紧固，开机感器进行设定，然后测定相关的参数；安装平衡配重质量块时注意连接紧固，开机前必须先安装好防护罩，以防意外发生！前必须先安装好防护罩，以防意外发生！