曲柄滑块导杆组合机构实验
《机构运动方案创新设计实验指导书-学生用-cxc》
《机构运动方案创新设计实验指导书-学生用-cxc》一、实验目的1.培养学生机构型综合的设计能力、创新能力和实践动手能力；2.培养学生综合应用所知识对机构的结构和运动性能加以评价的分析能力。
二、实验原理任何机构都是将基本组依次连接到机架和原动件上而构成的。
三、实验内容1.多功能移动式残病人浴缸翻转机构⑴上身部缸体翻转机构要求上身部缸体从水平位置向上翻转至70度，即翻转角为0-70度.可采用的机构：摆动导杆机构，导杆与上身部缸体固装在－起，带动缸体翻转。
由直线电机带动主动杆摆动。
双摇杆机构，上身部缸体作为从动摇杆，在主动摇杆驱动下作0-70度摆动.主动杆由直线电机带动摆动。
其它机构⑵腿部缸体翻转机构要求腿部缸体从垂直位置向上翻转至水平位置，利用死点保持腿部缸体在水平位置，借助凸轮机构破坏死点，使腿部缸体在重力作用下复位。
可采用机构：双摇杆机构，腿部缸体作为主动摇杆；其它机构2.牛头创床机构要求刨刀（安装在滑枕上）作直线往复运动。
可采用的机构：①转动导杆机构和曲柄滑块机构组合，由电机驱动主动件转动。
②摆动导杆机构和滑块机构组合，由电机驱动主动件转动。
③其它机构3.翻转机要求翻转模板装在连杆上，模板翻转180度。
①四杆机构，电机驱动。
②其它机构4.飞机起落架要求起落架上轮子从水平位置向下翻转至垂直位置，利用死点使起落架轮子保持在垂直位置。
可采用的机构：①四杆机构，电机驱动。
②其它机构5.插床机构要求插刀作垂直上下往复直线运动，向下时（工作行程）较慢，向上运动（空程）时速度较快。
可采用的机构：①双曲柄机构与曲构滑块机构组合，电机驱动。
②其它机构6.冲压成型机压头作垂直上下直线运动，以较小功率带动主动件运动时，滑块能产生巨大的冲压力。
可采用的机构：①六杆增力机构，电机驱动.②其它机构7.其他自选机构四、实验方法本搭接实验是在具有六根立柱的机架上完成的。
配有旋转电动机和直线电动机，以输出直线运动和旋转运动；配有齿轮、凸轮、带轮、槽轮等零件，通过搭接可完成直线、旋转、往复、间歇等运动传递；配有连杆、滑块座及连接零件，可搭接成各种执行机构。
实验20-机构运动参数测定实验
本测试系统测试结果不但可以由曲线形式输出，还可以直接打印出个点数值，克服了以往测试方法所在的须对记录曲线进行人工标定和数据处理，从而带来较大幅值和相位误差等问题。
一、实验目的
1．通过实验了解位移、速度、加速度、位移、角速度、角加速度测定方法。
2．通过实验初步了解“MEC—B机械动态参数测定试仪”即光电脉冲编码器、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．通过实验曲线和理论曲线的比较，分析产生差异的原因，增加对速度、角速度、特别是加速度、角加速度的感性认识。
MEC—B机械动态参数测试仪由于采用微机及相应的外围设备，因此在数据处理的灵活性和结果显示、记录、打印的便利、清晰、直观等方面明显优于非微机化的同类仪器。另外，操作命令采用代码和专用键相结合，操作灵活方便，实验准备工作非常简单，并且在学生进行实验时稍作讲解学生即可使用。
3、光电脉冲编码器
1、灯泡2、聚光镜3、光电盘4、光拦板5、主轴
图20-6数字电路框图
图10-7输出波形
四、实验步骤
1.滑块位移、速度、加速度测量
(1)将PP—40四色绘图仪接入测试仪后板插座，打开CRT电源开关，启动面板电源开关，数码管显示“P”，适当调整CRT亮度与对比度。若环境温度超过30°C应打开风扇开关。
(2)调整同步脉冲发生器与分度盘位置，使分度盘插入同步脉冲发生器探头的槽内。拨动带轮使分度盘转动，探头上的绿色指示灯每转2°（即一个光栅）闪烁一次，而红灯每转一圈闪烁一次。9即分度盘上同步长光栅进入探头槽内红灯不亮，其余位置都亮）
曲柄(导杆)滑块机构设计分析正文.
目录1 引言1．1 选题的依据及意义·························································································（1）1．2 国内外研究概况及发展趋势··········································································（2）1．3 论文主要工作·······························································································（3）2 曲柄（导杆）滑块机构简介····································································（4）3 曲柄（导杆）滑块机构的运动学分析3．1 曲柄导杆滑块机构的运动分析······································································（5）3．1．1 机构装配的条件····················································································（6）3．1．2 建立数学模型·························································································（6）3．1．3 计算机辅助分析及其程序设计······························································（9）3. 2曲柄滑块机构的运动分析3．2．1 机构装配的条件·····················································································（25）3．2．2 建立数学模型·······················································································（25）3．2．3 计算机辅助分析及其程序设计·····························································（27）4 曲柄（导杆）滑块机构实验台装置设计4. 1 实验台结构·································································································（40）4.2 实验台硬件操作说明···················································································（41）4.3 用SolidWorks 2006实现实验台的立体图形················································（42）总结·········································································································（46）参考文献·········································································································（47）致谢·········································································································（48）1 引言1．1 选题的依据及意义1．曲柄（导杆）滑块机构定义曲柄滑块机构是铰链四杆机构的演化形式,由若干刚性构件用低副(回转副、移动副)联接而成的一种机构。
曲柄滑块机构运动规律实验报告
(1.17)
对摆角β可以利用幂级数展开的 Maclaurin 公式
arcsin
得到摆角的近似模型。粗略一些，可以取
3
6
, 1
(1.18)
1 sin
而必要时，可以取
r l
(1.19)
r r3 2 sin 3 sin 3 l 6l
(1.20)
r cos l
r2 2 1 sin 2l 2
(1.16)
r sin 2 r 3 sin 2 sin 2 r sin 2l 4l 3
从（1.16）出发，又可得近似加速度
r cos2 r 3 (sin2 2 2sin2 cos2） a2 r cos 3 l 4l
(1.11)
d 2 1 r 2 sin 2 dt l
（ 1.23）
且 r=100nm l=3r=300nm ω=240 转/min. 以 a 代表角加速度实际值，以 a1，a2 代表角加速度近似值利用公式（1.11）、（1.23）、 （1.24）编制 MATLAB 的 M 文件吗 m1_1.m; function m1_1(t) ..............................................................................................................建立函数变量 r=100;l=300;w=240/60*2*pi; ...............................................................................................................赋值已知条件 a=-r*w^2*sin(t).*(l^2-r^2)./((l^2-r^2*sin(t).^2).^(3/2)) .....................................................................................................编写角加速度公式方程 a1=-w^2*r/l*sin(t) .............................................................................................编写近似角加速度公式方程一 a2=-w^2*(r/l*sin(t)+r^3/(2*l^3).*(sin(t).^3-sin(2*t).*cos(t))) .................................................................................................编写近似角加速度公式方程二 然后在命令窗口输入 m1_1([0:pi/12:pi]) 可得如表 1.1 所列出的一些相应数据； θ/rad 0 1π/12 2π/12 3π/12 4π/12 5π/12 6π/12 7π/12 8π/12 9π/12 10π/12 11π/12 π a(θ/s^2) 0 -48.9857 -97.6175 -144.1871 -184.6798 -213.0328 -223.3237 -213.0328 -184.6798 -144.1871 -97.6175 -48.9857 -0.0000 a1(θ/s^2) 0 -54.4948 -105.2758 -148.8824 -182.3430 -203.3772 -210.5516 -203.3772 -182.3430 -148.8824 -105.2758 -54.4948 -0.0000 a2(θ/s^2) 0 -49.0482 -97.9650 -144.7468 -184.8755 -212.4053 -222.2489 -212.4053 -184.8755 -144.7468 -97.9650 -49.0482 -0.0000
机构运动创新设计实验指导书
目录一、实验目的 (1)二、实验任务 (1)三、实验原理 (1)四、实验设备 (2)五、实验内容 (3)1、牛头刨床机构 (3)2、内燃机机构 (4)3、精压机机构 (4)4、两齿轮-曲柄摇杆机构 (5)5、两齿轮-曲柄摆块机构 (6)6、喷气织机开口机构 (6)7、双滑块机构 (7)8、冲压机构 (8)9、插床机构 (8)10、筛料机构 (9)11、凸轮-连杆组合机构 (9)12、凸轮-五连杆机构 (10)13、行程放大机构 (11)14、冲压机构 (11)15、双摆杆摆角放大机构 (12)六、实验方法与步骤 (12)一、实验目的1、机构创新设计与运动分析实验是综合性实验，在掌握机构组成原理、基本机构的类型、结构、设计知识的基础上，以ＺＢＳ－Ｃ机构创意设计实验台作为操作平台，进行机构创新设计实验；2、培养学生运用创新思维方法，遵循机械设计的基本法则，对机构运动系统方案进行设计与研究。
以期通过实验使学生创新意识、综合设计能力得到加强，实验技能得到提高。
二、实验任务1、选用工程机械中各种平面机构运动简图，在ＺＢＳ－Ｃ机构创新设计实验台搭接、运行，满足机构运动要求。
２、根据设计机构创新方案、画出机构运动简图，在ＺＢＳ－Ｃ机构创新设计实验台搭接、运行，满足机构设计要求。
三、实验原理1、杆组的概念由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。
将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。
根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F=3n-2pL-pH=0其中构件数n，高副数PH和低副数PL都必需是整数。
由此可以获得各种类型的杆组。
当n=1,PL=1,PH=1 时即可获得单构件高副杆组，常见的有如下几种：图 3-1 单构件高副杆组因此满足上式的构件数和运动副数的组合为：n=2,4,6……，PL=3，6，9……。
曲柄导杆滑块等机构测试仿真实验报告
曲柄导杆滑块等机构测试仿真实验报告一、实验目的本次实验的目的是对曲柄导杆滑块等机构进行测试仿真，通过实验数据分析，掌握该机构的运动规律和特性，为机构设计和优化提供参考。
二、实验原理曲柄导杆滑块等机构是一种常见的机械传动装置，其主要由曲柄、连杆、导杆和滑块等部件组成。
在运动过程中，曲柄带动连杆运动，使导杆产生往复直线运动，从而驱动滑块完成工作。
三、实验器材本次实验所使用的器材包括：计算机、SolidWorks软件、Matlab软件。
四、实验步骤1.建立曲柄导杆滑块等机构三维模型利用SolidWorks软件建立曲柄导杆滑块等机构三维模型，并进行参数设置和装配。
2.进行运动分析利用SolidWorks Motion模块对该机构进行运动分析，并得出相关数据。
3.进行力学分析利用Matlab软件对该机构进行力学分析，并得出相关数据。
4.比较分析结果将两种分析方法得到的数据进行比较和分析，掌握该机构的运动规律和特性。
五、实验结果1.运动分析结果通过SolidWorks Motion模块对该机构进行运动分析，得到以下数据：曲柄转角：0~360度连杆长度：50mm导杆长度：100mm滑块位置：-50~50mm2.力学分析结果通过Matlab软件对该机构进行力学分析，得到以下数据：曲柄转角：0~360度连杆角度：0~180度导杆速度：0~10m/s滑块加速度：-10~10m/s^23.比较分析结果通过比较两种分析方法得到的数据，可以发现该机构的运动规律和特性与曲柄转角有关，当曲柄转角为180度时，导杆速度最大；当曲柄转角为90或270度时，滑块加速度最大。
此外，连杆角度与导杆速度呈正比关系。
六、实验结论通过本次实验可以得出以下结论：1.曲柄导杆滑块等机构的运动规律和特性与曲柄转角、连杆角度等参数有关。
2.该机构在不同工况下具有不同的性能表现，需要根据具体情况进行优化设计。
3.利用SolidWorks Motion模块和Matlab软件可以对该机构进行运动分析和力学分析，为机构设计和优化提供参考。
QTD-III型 曲柄滑块、导杆、凸轮组合实验指导书
实验一、机构运动参数的测试和分析实验一、实验目的1．掌握机构运动的周期性变化规律，并学会机构运动参数如位移、速度和加速度等的测试原理和方法；2. 学会运用多通道通用实验仪器、传感器等先进实验技术手段开展实验研究的方法；3. 利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理，作出实测的动态参数曲线，并通过计算机对该平面机构的运动进行数值仿真，作出相应的动态参数曲线，从而实现理论与实际的紧密结合。
二、实验内容1.测试曲柄导杆机构、曲柄滑块机构、凸轮机构等机构的构件转角、移动位移等运动参数；2．比较实测参数曲线与理论仿真曲线的差异。
三、实验仪器QTD-III型曲柄、导杆、凸轮组合实验台该组合实验装置，只需拆装少量零部件，即可分别构成四种典型的传动系统。
他们分别是曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、平底直动从动杆凸轮机构和滚子直动从动杆凸轮机构。
具体结构示意图如下图所示。
（a）曲柄滑块机构（b）曲柄导杆机构（c）平底直动从动件凸轮机构（d）滚子直动从动件凸轮机构1、同步脉冲发生器2、涡轮减速器3、曲柄4、连杆5、电机6、滑块7、齿轮8、光电编码器9、导块10、导杆11、凸轮12、平底直动从动件13、回复弹簧14、滚子直动从动件15、光栅盘四、实验原理本实验仪由单片机最小系统组成。
外扩 16 位计数器，接有 3 位 LED 数码显示器可实时显示机构运动时曲柄轴的转速，同时可与 P C 机进行异步串行通讯。
在实验机构动态运动过程中，滑块的往复移动通过光电脉冲编码器转换输出具有一定频率（频率与滑块往复速度成正比），０－５伏电平的两路脉冲，接入微处理器外扩的计数器计数，通过微处理器进行初步处理运算并送入 P C 机进行处理，P C 机通过软件系统在CRT上可显示出相应的数据和运动曲线图。
机构中还有两路信号送入单片机最小系统，那就是角度传感器（同步脉冲发生器）送出的两路脉冲信号。
其中一路是光栅盘每２0。
一个角度脉冲，用于定角度采样，获取机构运动线图；另一路是零位脉冲，用于标定采样数据时的零点位置。
实验1曲柄滑块
3．滑块的行程、最大加速度（绝对值） （1）观察法 Do[Print[{θ,x[θ]//N}，{θ,0,Pi,Pi/36}] 观察可能的xmin和xmax，并逐步加细（缩 小值的观察区间），最后得到xmin和 xmax的 近似值； 再将x[θ]换成a[θ]，可得|a|max的近似值. （2）求根法 利用求根命令: FindRoot[v[θ]==0,{θ,0}] 等
实验1 曲柄滑块运动
根据教材P8 第3,4题的数据, 研究问题如下: 1．滑块运动规律（数学模型）： 位移、速度、加速度表达式； 2．近似模型与精确模型的比较； 3．滑块的行程、最大加速度（绝对值）; 4．进程时间T1、和退程时间T2 、 进退时间比k=T1/T2 。
dx = ω ⋅ dθ
dx dx dθ v = = ⋅ dt dθ dt
dv dv dθ dv d2 x a = = ⋅ = ω ⋅ = ω2 ⋅ 2 dt dθ dt dθ dθ
Hale Waihona Puke θ = ω ⋅t实验1 曲柄滑块运动
2．近似模型: 由Taylor公式: 有
(1 + x )α = 1 + α x +
实验1 曲柄滑块运动
(五) 结果分析
1．滑块运动规律： 位移= ; 速度= ; 加速度= ； 2．近似模型: 位移= ; 速度= ; 加速度= ； 近似程度如何?(列表说明误差情况) 3．滑块的行程 S=xmax−xmin = ; 最大加速度（绝对值） |a|max= .
实验1 曲柄滑块运动
实验项目1: 进退不等时的曲柄滑块机构
2 dv1 2 d x1 a1 = =ω ⋅ dt dθ 2
θ = ω ⋅t
,
r = 100 (mm),
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曲柄导杆机构实验
一、实验目的
1．通过实验，了解位移、速度测定方法
2．通过实验，初步了解“QTD—Ⅲ型组合机构实验台”的基本原理，并掌握它们的使用方法。
二、实验条件
1、QTD—Ⅲ型曲柄滑块实验台
2、曲柄滑块试验仪
3、计算机
三、实验方法
本实验配套的为曲柄导杆机构，其原动力采用直流调速电机，电机转速可在0—3000r/min范围作无级调速。
经蜗杆蜗轮减速器减速，机构的曲柄转速为0—100r/min.
下图为曲柄导杆机构的结构简图，利用往复运动的滑块推动光电脉冲编码器，输出与滑块位移相当的脉冲信号，经测试仪采集处理后传输给计算机，并在数据采集界面上显示滑块的位移、速度、加速度等数据。
图1 实验机构简图
四、实验步骤
1.将光电脉冲编码器输出的插头及同步脉冲发生器输出的插头分别插入测试仪上相应接口上。
2.把串行传输线一头插在计算机任一串口上，另一头插在实验仪的串口上。
3.打开QTD--III组合机构实验仪上的电源，此时带有LED数码管显示面板上将显示“0”。
4.打开个人计算机数据采集软件。
5.启动机构，在机构电源接通前将电机调速电位器逆时针旋转至最低速位置，然后接通电源，并顺时针转动电位器，使转速逐渐加至所需的值（否则易烧坏保险丝，甚至损坏调速器），显示面板上实时显示曲柄轴的转速。
6.机构运转正常后，就可在计算机上进行操作了。
7.将先熟悉系统软件的界面及各项操作的功能。
8.选择好串口，并点击“数据系集”。
在弹出的采样参数设置区内选择相应的采样方式和采样常数。
（你可以选择是定时采样方式，采样的时间常数有10个选择档（分别是：2 ms ，5ms，10 ms，15 ms，20 ms，25 ms，30 ms，35 ms，40 ms，50 ms），比如选25 ms，你也可以选择定角采样方式，采样的角度常数有5个选择档（分别是：2度，4度，6度，8度，10度），比如选择4度。
不用写在实验报告上）
9.按下“采样”按键，开始采样。
（请等若干时间，此时测试仪就在接收到PC机的指令进行对机构运动的采样，并回送采集的数据给PC机，得到运动的位移值等数据，不用写在实验报告上）。
10.当采样定成，在“数据显示区”内显示采样的数据，记录数据，并绘制位移、速度和加速度曲线。
五、实验数据及处理
表1 实验数据
绘制曲线：
六、参考文献。