机构运动参数测定与分析实验.pdf
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1、3 机构运动参数测定与分析实验 实验2 四杆机构运动参数测量与动态性能分析之一 本实验通过测量一四杆机构从动件的运动规律,学习用实验方法研究简单机械的运动性 能。培养分析实验结果的能力。 一、实验目的 1、了解曲柄摆杆机构运动特点。 2、了解摆杆运动参数测量原理与方法。 3、把实验结构与理论计算机结构比,分析二者不完全相同的原因 *4、初步了解构件弹性对机构运动性能的影响。 二、设备与工具 GD 1型机构动态实验台是一个多功用的实验台,它可以用研究刚性机构的运动规律也 可用于研究弹性机构的运动规律。它可以研究构件尺寸对运动规律的影响,也可以研究构件 弹性对构件的影响和在不同转速下构件的弹性动力
2、效应。 本次实验只运用该设备测量在杆件尺寸确定的情况下,摆杆的运动规律, 包括摆杆角位 移、角速度、角加速度,与理论计算结果进行比较。 图21为实验设备框图,其中四杆机构为核心部分,其机构简图 如图 22所示。 机构尺 寸为:05.030 AB L;2 .0142 BC L;1 .05 .263 CD L。固定件 AD L为可调尺寸。 当轴承座对准机座上的刻度时,1.0330 AD L。 图2 1 实验设备框图 图22曲柄摆杆机构 四杆机构中,曲柄为主动件,它由一台Z211直流电机驱动,其转速可用一台KZD 1 型可控硅调速器进行无级调速。摆杆CD 为从动件,它的运动由D轴输出,输出的运动规律
3、可 可控硅调速器 信号电路 A/D 转换 TP801单板计算机 打印机 CJD 角 位 移 传 感 四杆机构Z2-11直流电机 直流稳压电源 A B C D 4 通过安装在轴端的传感器测量。 三、原理和方法 本实验设备中所采用的CJD 角位移传感器是根据电位计式变换器的测量原理设计的。其 工作原理如 图23I部分中所示。 图23 测量原理图 摆杆的角位移通过传感器内部的机械结构带动原理图中的电刷在电位器上滑动。因此, 有相应的讯号输出达到测量角度的目的。由传感器所得到的角位移信号,经过信号电路送入 单扳机计算机进行处理,从而得到输出运动规律:角位移、 角速度和角加速度与 时间的关系。 信号电路
4、的原理图2 中I 、II 部分所示。 传感器的输出电压 i V,经电容 1 C滤 掉干扰信号后,输入运算放大器 1 A(此处采用反相负反馈接法), 1 A的输出电压 0 V与 i V的 关系为: i k i B B V V 5.2 5.20 调节电阻 k R i R的比值即可改变输出量的定标值,信号 0 V直接送入模数转换 (转换) 的芯片,转换成数字量后输出到单板机的数据总线。单板机的中央处理单元() 即按 已设计好的程序对这些数据进行处理。 为了得到输出运动的规律,只有摆杆的角位移信号是不够的,必须要测出对应于每一个 角位移的时间。 本实验设备可以测出摆杆运动周期。根据使用者要求的在一周内
5、测量的点 数n来设定采样间隔t给出测量结果。图23中III是为了测量运动周期而设计的。运算放 大器 2 A在此形成一比较电路。当角位移的信号电压经一电阻 0 V大于比较电压 2 V时, 2 A的 输出为低电平,反之则为高电平。因此经 2 A后,输出信号为与摆杆角位移同周期的方波信 号经过由两个与非门 1 N、 2 N组成的单稳触发器便成为与摆杆运动同周期的脉冲信号。此 脉冲信号送入单板机后,向CPU发出中断请求。因此每发出一个脉冲,CPU产生一次中断, 而两次中断的时间可以由计时器记录下来,从而得到摆杆的运动周期。已保存在单板机内的 程序可将周期T值换算成转速值(rpm)并显示出来。测完运动周
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