机械原理实验指导书.pdf
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1、 机械原理实验指导书机械原理实验指导书 专业班级:专业班级:学学 号:号:姓姓 名:名:广西大学机械工程基础实验教学中心广西大学机械工程基础实验教学中心 20059PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 实验一实验一 机械零件及机构的认知 1 实验目的实验目的 通过对机构陈列柜的参观学习,了解机械原理课程教学内容,加深同学对常见各类机构的基本类型和用途的理解。2 实验内容实验内容 参观机构陈列柜的演示,印证理论教学中对机构的组成、平面连杆机构的类型及应用、齿轮机构、凸轮机构、轮系、间歇运动机构等章节学习,通过对实物运动的了解,进一步加深对常用机构原理的理解。三、试验用的仪
2、器、设备三、试验用的仪器、设备 机构陈列柜(包括机构的组成、平面连杆机构的类型及应用、齿轮机构、凸轮机构、轮系、间歇运动机构等)实验二实验二 机构运动简图测绘机构运动简图测绘 一、一、实验目的实验目的“一切科学的抽象都更深刻,更正确、更完全地反映着自然”绘制机构运动简图的目的在于把实际机构加以科学的抽象。从原理方面表达机构的组成和运动性质,以便进行机构的分析和设计。它是了解、分析现有机械的手段,也是新机械运动方案设计的工具。通过实验就要初步掌握从实际机械测绘为简图的方法,提高科学抽象的能力。二、实验内容二、实验内容 绘制牛刨床、锯床、等机器以及机构模型的机构简图,并计算机构自由度,验证机构具有
3、确定运动的条件。三、测绘原理和方法三、测绘原理和方法 1 原理 由于机构的运动只和运动的种类和它们间的相对位置有关,而和机构的结构形状无关,因此可撇开与运动分析无关的因素运用简单线条表示构件,用付的符号表示付的种类,用尺寸标出付的相对位置以此表达机构的运动性质。2方法(1)使被测的机构缓慢的运动,从起始构件开始,仔细观察机构各部分间的相对运动,PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 从而辩清:a、机构的构件数目(注意区别构件与另件)b、运动付的数目,再根据成付两构件间的接触情况和相对运动性质确定各运动付的种类。c、对于机器还应辩清机种构组成,观察时应仔细,在计算机构件数目
4、和运动付数目时,要特别注意那些是复合铰链、虚约束、多自由度。(2)机构的组成了解清楚后,可以从起始件开始,按照运动的传递顺序用付的代表符号和简单线条徒手画出机构简图的草图。用1、2、3分别标注各构件,用字母A、B、C分别标注各运动付。(3)计算机构的活动度,验证机构具有确定运动的个件。(4)仔细测量和机构运动有关的尺寸,如回转付中心之间的距离,转动付中心与移动付中心线间的垂直距离等。(5)任意假定原动构件的一个瞬时位置,按比例将草图画成正规的机构运动简图。比例尺=()()毫米图示长度米实际长度 四、思考题四、思考题 1、机构简图在工程上有何用处?2、正确的机构简图应符合什么条件?画机构简图应注
5、意那些问题?3、计算机构活动度对测绘机构简图有何帮助?4、画机构简图时为什么可以撇开构件的结构形状,而用构件两回转付 中心的连线表示构件?PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 实验三实验三 机构动平衡与运动参数测定 人类对客观世界的认识和改造活动,总是以测试工作为基础的。工程测试技术,就是利用现代测试手段对工程中的各种物理信号,特别是随时间变化的动态物理信号进行检测、试验、分析,并从中提取有用的信号。其测量和分析的结果客观地描述了研究对象的状态、变化和特征,并为进一步改造和控制研究对象提供了可靠的依据。一台机器或机构的好坏,如何给予评价?一般情况下,我们从其运动特性和其
6、动力特性两个方面给予衡量,而量值则是机构的实际运动参数。怎样获取机构运动参数是本试验要解决的问题。一、试验目的:一、试验目的:1、了解机构运动参数测试所需的基本硬件的组成;2、掌握测试机构运动参数的一般工作程序;3、了解几种传感器的工作原理;4、了解用于信号采集和分析的专业软件;5、通过机座的振动加速度的测试,了解机构惯性力对机座振动的影响;二、机构运动参数测量基本原理二、机构运动参数测量基本原理 机构的运动参数,包括位移(角位移)、速度(角速度)、加速度等,都是分析机构运动学及动力学特性必不可少的参数,通过实测得到的这些参数可以用来验证理论设计是否正确或合理,也可以用来检测机构的实际运动情况
7、。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。典型的测量装置如图所示。在测量技术中,首先经传感器将机构运动参数(非电量)变换成便于检测、传输或计算处理的电参量(电阻、电荷、电势等)后,送进中间变换器,中间变换器把这些电参量进一步变成易于测量或显示的电流或电压(通称电信号)等,使电信号成为一些合于需要又便于记录和显示的信号,并最后被计算机记录、分析、显示出来,供测量者使用。三、试验用的仪器、设备三、试验用的仪器、设备 1、曲柄摇杆机构试验系统、曲柄摇杆机构试验系统 1)曲柄摇杆机构;2)角位移传感器,与之配用的RO3角位移变送器;3)旋转编码器;4)压电式加速度计,与之配用的电荷放大器
8、;5)平衡铁块、平垫、螺栓。2、直流电源及信号控制箱;、直流电源及信号控制箱;3、计算机及、计算机及USB总线数据采集器;总线数据采集器;4、信号采集分析与机械故障诊断系统。、信号采集分析与机械故障诊断系统。四、机构运动参数的测试步骤四、机构运动参数的测试步骤 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 1、首先选定被测运动参数即被测信号。本试验系统提供可测试的信号有:曲柄的转速、摇杆的角位移、曲柄或摇杆支承座在水平方向的振动加速度。建议机构惯性力未得到平衡状态时(即没有在平衡盘上锁定平衡铁块)测试曲柄的转速、摇杆的角位移。2、进行运动参数测量装置的连接。在测试装置的联线过程
9、中或插、拨4孔插头前,“直流电源及信号控制箱”的电源必须处于断电状态,否则会造成信号输入电压超过5V而烧毁AD卡。3、接通计算机电源,进入uTek应用程序。4、对拟定的测试信号逐一进行数据采集,将结果存盘(需存盘时请同时按Ctrl+P键),在计算机中的画图程序中调出并打印出来,以备分析之用。5、退出uTek应用程序,关断电源。6、撰写实验报告。五、机构运动参数的测试方法五、机构运动参数的测试方法 1、曲柄摇杆机构试验台中摇杆角位移的测试、曲柄摇杆机构试验台中摇杆角位移的测试 1 参看图1“测试摇杆角位移信号硬件连接示意图”进行测试系统的连接。提示:试验室已将角位移传感器与摇杆轴固连好,未经指导
10、教师允可,学生不得擅自拆卸。注意角位移传感器的7针插头与角位移变送器插座连接的方向性。角位移变送器的输出信号线头与AD33数据采集卡的通道相连;提示:进行传感器信号线的连接与断开之前,务必切断外接电源后,方进行下一步的操作。提示:将信号头插入信号座时,以信号头的缺口方向对准信号座上的小销柱后轻轻插入,再行右旋;退出时,先行左旋,再轻轻拨出信号头。测试系统连接完毕、并检查无错后,再打开角位移变送器的电源开关。2)进入uTek应用程序中的“机械故障诊断教学与实验”下的“曲柄摇杆机构摇杆角位移的测定”的试验项目,进入主菜单窗口后,从左至右逐一打开菜单条,并进行相应的试验工作。(建议采样频率设为128
11、0Hz)警示警示1:在采集数据之前,即在开动机构运动之前,必须将机构安全罩卡死在桌面上的固定螺栓内、检查有无因机构运动而导致的人生安全问题(如试验者安全、电线、信号线等),在排除安全隐患后,方可运动机构进行数据采集。警示警示2:为安全起见,请在采集信号数据前再接通机构的电源,信号数据采集完毕,请立即 断开机构的电源,再进行下面的实验工作。3)根据得到的摇杆角位移数据曲线图,分析摇杆相对时间的运动情况。PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 2、曲柄摇杆机构试验台中曲柄转速的测试、曲柄摇杆机构试验台中曲柄转速的测
12、试 1 参看图2“测试曲柄转速信号硬件连接示意图”进行测试系统的连接。提示:试验室已将旋转编码器与曲柄轴固连好,未经指导教师允可,学生不得擅自拆卸。提示:进行传感器信号线的连接与断开之前,务必切断外接电源后,方进行下一步的操作。旋转编码器引出线中的4孔插头与直流电源及信号控制箱前面板上的输入CH1或CH2座对接。用连有一小信号头和一大信号头的信号线将AD卡与直流电源及信号控制箱后面板上的信号输出CH1或CH2座相连;提示:将信号头插入信号座时,以信号头的缺口方向对准信号座上的小销柱后轻轻插入,再行右旋;退出时,先行左旋,再轻轻拨出信号头。测试系统连接完毕后,再按下直流电源及信号控制箱的POWE
13、R按钮。2)进入uTek应用程序中的“机械故障诊断教学与实验”下的“曲柄机构曲柄转速的测定”的试验项目,进入主菜单窗口后,从左至右逐一打开菜单条,并进行相应的试验工作。(建议采样频率设为12800Hz)警示警示1:在采集数据之前,即在开动机构运动之前,必须将机构安全罩卡死在桌面上的固定螺栓内、检查有无因机构运动而导致的人生安全问题(如试验者安全、电线、信号线等),在排除安全隐患后,方可运动机构进行数据采集。警示警示2:为安全起见,请在采集信号数据前再接通机构的电源,信号数据采集完毕,请立即断开机构的电源,再进行下面的实验工作。3)根据得到的脉冲信号图,确定一个周期脉冲所需的时间,试用计算的方法
14、求曲柄的转速。提示:频率与时间周期的关系:Tf1=因为:1转/100脉冲 所以:转速60100=f 转/分 六、机构动平衡的测量方法六、机构动平衡的测量方法 曲柄摇杆机构试验台中曲柄或摇杆支承座在水平方向的振动加速度测试曲柄摇杆机构试验台中曲柄或摇杆支承座在水平方向的振动加速度测试-机构动平衡试验机构动平衡试验 机构惯性力对机座的平衡的充要条件是:在机构运动过程中,当且仅当机构总质心静止不动时,平面机构的惯性力才能达到完全平衡。而机构的总质心的位置是难以测定的,因此,通过测量具有弹性支撑的机架(即试验台底板上的转轴支承座)在水平方向振动加速度的大小,定性地了解机构惯性力对机架的平衡情况。1)机
15、构惯性力测量基本原理及试验项目 原理:原理:由于机构的总惯性力为F=Ma,所以可通过实测由机构惯性力引起的机座在水平方向上的振动大小,以判断机构动态特性的优劣。试验内容:试验内容:机械惯性力相对机座不平衡时,机架在水平方向上的振动加速度的测定;机构惯性力相对机座部分平衡时,机架在水平方向上的振动加速度的测定。并与情况进行比较;注意:比较弹性机座振动加速度的大小是相对同一信号测点而言的。警示警示1:在采集数据之前,即在开动机构运动之前,必须将机构安全罩卡死在桌面上的固定螺栓内、检查有无因机构运动而导致的人生安全问题(如试验者安全、电线、信号线等),在排除安全隐患后,方可运动机构进行数据采集。警示
16、警示2:为安全起见,请在采集信号数据前再接通机构的电源,信号数据采集完毕,请立即断开机构的电源,再进行下面的实验工作。警示警示3:平衡铁块的安装方向请参看”平衡铁块的安装方向指示图”。平衡铁块切不可安装反!否PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 则,当机构运动时,平衡铁块将与其它的活动构件发生碰撞!2)参看“测试机架水平方向的振动加速度信号硬件连接示意图”进行测试系统的连接。注意:设置电荷放大器传感器灵敏度的值应与实际使用的压电加速度计的电荷灵敏度值相等。提示:进行传感器信号线的连接与断开之前,务必切断外接电源后,方进行下一步的操作。提示:将信号头插入信号座时,以信号头
17、的缺口方向对准信号座上的小销柱后轻轻插入,再行右旋;退出时,先行左旋,再轻轻拨出信号头。提示:在挪动压电加速度计时,切勿以压电加速度计或信号输入电缆线为支取点拿取,应以压电加速度计磁性底座为移动支承体。3)参看“附图曲柄摇杆机构及其相关参数图”应用“线性独立向量法”和“质量代换法”进行机构惯性力的平衡计算,求出所加的平衡质量和位置。4)进入uTek应用程序中的“机械故障诊断教学与实验”下的“机构动平衡实验”试验项目,进入主菜单窗口后,从左至右逐一打开菜单条,并进行相应的试验工作。其中校正因子等于电荷放大器的量程(即信号放大倍数)。注意:校正因子单位为mv/unit,而电荷放大器的量程单位为v/
18、unit。建议采样频率为128Hz或256Hz 警示警示1:在采集数据之前,即在开动机构运动之前,必须将机构安全罩卡死在桌面上的固定螺栓内、检查有无因机构运动而导致的人生安全问题(如试验者安全、电线、信号线等),在排除安全隐患后,方可运动机构进行数据采集。警示警示2:为安全起见,请在采集信号数据前再接通机构的电源,信号数据采集完毕,请立即断开机构的电源,再进行下面的实验工作。5)按试验内容要求,可得到机架在工作频率(工频)下的振动加速度值,由此体会机构惯性力对机架的影响作用。实实 验验 报报 告告 1、测试机构运动参数系统的基本硬件组成有哪几大类?2、试叙述测试机构运动参数的一般工作程序。3、
19、从你的试验结果中,获取到了哪些信息?你是如何利用所得数据对机构运动特性进行分析的?PDF 文件使用 pdfFactory Pro 试用版本创建 实验四实验四 渐开线齿廓的展成实验渐开线齿廓的展成实验 一、实验目的一、实验目的 1、了解用展成法加工渐开线齿轮的原理 2、了解齿轮的根切现象及标准齿轮和变位齿轮的异同。二、自备工具二、自备工具 园规、三角尺、剪刀、计算器、铅笔(2H、削尖)、绘图纸(300300)三、动作原理三、动作原理 3 实验设备:渐开线齿廓展成仪,结构如图所示。2、动作原理:园盘1可绕定轴C转动,盘的园槽内绕有纲线2,钢丝的两端固定在滑板3上。滑板可在机架4的导向槽内沿水平方向
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