机构运动参数测定与分析实验(精)
1）用实验法（电测法）分析机构的运动规律有何优点。
2）应从哪些方面对机构运动曲线进行分析，从对运动曲线的分析可得到哪些结论。
3）经过实验观察，分析机构理论运动规律与实际运动情况产生差异的因素有哪些。
实验报告：
自行编写实验报告一份，格式自定。
(1)电阻应变式加速度传感器是利用惯性法原理工作的，其原理如图所示。等强度梁1作为弹性元件，一端固定在基座上，另一端装有惯性块2，在等强度梁两测粘贴有4个电阻应变片（R1-R4），整个系统放置在一个封闭的壳体内，壳体内充满硅油，以得到适当的阻尼。测量时质量为m的惯性块随被测构件一起以加速度a运动，而产生F=-ma的惯性力，该力使弹性元件发生弯曲变形，从而导致应变片电阻值变化，因为惯性块的质量是一定的，所以电阻值的变化正比于加速度。把贴在弹性元件两测的4个电阻应变片R1、R2、R3、R4（R1=R2=R3=R4=100Ω）接成电桥，则电桥的输出电压是正比于加速度的。
机构运动参数测定与分析实验
一．实验目的
1.了解用实验法（电测法）测试机械运动参数的基本原理和方法。
2.了解各种传感器在机械量测试中的应用。
3.比较机构的理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析产生差异的原因。
二．实验设备与工具
1.工作机械：（1）牛头刨床；（2）曲柄摇杆机构；（3）曲柄滑块机构。
2.各种传感器；
3.各种测试仪器及微机测试系统。
三．实验原理
本实验应用非电量电测法将机械运动量通过传感器转变成电信号，再加以放大与测试，其测试过程如下：
1．线速度测定原理
测量构件的线速度采用电磁式速度传感器，它是由固接在机架上的线圈和与运动构件相连的马蹄形永磁铁构成的。当构件运动使得磁铁与线圈产生相对运动时，线圈切割磁力线而产生代表强度；
N——瞬时参加切割磁力线的线圈匝数；
V——磁铁相对于线圈的运动速度；
当传感器结构一定时，N、B为常数，E与V成正比例关系，感应电势的变化情况即反映了构件运动速度变化情况。
2．线加速度测定原理
本实验测量线加速度采用了“电阻应变式”和“压电式”两种传感器。测量时它们都是安装在被测构件上，其基本原理分述如下：
(2)压电式加速度传感器是采用压电晶体作为变换器的，压电晶体是一种压电材料，这种材料在受到外界压力作用时，可以产生电荷输出。其结构如图所示。输出电荷量Q=K·F（式中：K——晶体压电系数；F——加在晶体上的压力）。当加在压电晶体上的质量块（质量为m）以加速度a随被测构件运动时，质量块就会产生与加速度成正比的惯性力F作用在压电晶体上，即F=-ma，而Q与F成正比，所以输出电荷量与被测构件的加速度成正比。但由于其输出电荷量极微，直接用仪表测量无法测出，故需通过电荷放大器放大后才能测量。电荷放大器相当于一个具有电容负反馈、输入阻抗极高的高增益运算放大器，它可把电荷产生的电场电势转换成电压输出。
3．角速度及角加速度的测量原理：
角速度是用角速度陀螺仪测量的，角速度陀螺仪是一单自由度的陀螺仪（又称速率陀螺仪），角速度陀螺仪安装在被测构件上，由交流机和稳压电源给陀螺供电，角速度陀螺仪将构件的角速度转化成电压信号输出；对角速度信号进行微分，即可得到相应的角加速度信号。
四．实验方法和内容：
1）指导教师对测试原理及方法作必要的说明。
2）检查设备及线路，确认无误后再启动工作机械并接通测量仪器。
3）调节测量仪器（由教师指导），按照计算机程序提示操作计算机，在显示器上分别观察各机构的位移、速度和加速度曲线并打印。
4）比较机构的理论运动规律（由实验室事先备好）和实测机构运动参数曲线的异同。
5）观察结束后按关机程序关闭计算机及有关设备及仪器。
机构运动学、动力学参数测定
实验四 机构运动学、动力学参数测试一、实验目的1. 以机构及系统设计为主线，以机构系统运动方案设计为重点，掌握机构运动参数测试的原理和方法;掌握利用运动学、动力学测试结果，重新调整、设计机构的原理和方法，从而培养学生设计、创新能力.2. 通过实验，深入了解机构结构参数及几何参数对机构运动及动力性能的影响，从而对机构运动学和动力学（机构平衡、机构真实运动规律，速度波动调节）有一个完整的认识.3. 利用计算机多媒体交互式教学方式，使学生在计算机多媒体教学课程的指导下，独立自主地进行实验内容的选择、实验台操作及虚拟仿真，培养学生综合分析能力及独立解决工程实际问题的能力，了解现代实验设计、现代测试手段。
二、实验设备1. ZNH-A1曲柄导杆滑块机构实验台;2. ZNH-A2曲柄摇杆机构实验台;3. ZNH-A3盘形凸轮机构实验台;4. 测试控制箱;5. 计算机及配套的设计分析和测试分析多媒体软件。
三、实验原理和内容平面机构多媒体测试、仿真设计综合实验系统该系统包括ZNH-A1曲柄导杆滑块机构实验台、ZNH-A2曲柄摇杆机构实验台、ZNH-A3盘形凸轮机构实验台以及配套的设计分析和测试分析多媒体软件。
功能及特点：1.整个实验台机构安装在一个可水平方向自己移动的单自由度震动系统。
2．实验机构由带行星减速器的直流伺服电机驱动，配有直流调速电源。
3．构件杆长可调，平衡质量大小、位置可调，使机构的运动达最佳状态。
4．利用计算机对平面机构动态参数进行采集、处理，做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模仿真，做出仿真的动态参数曲线，从而实现理论与实际的紧密结合。
5．实验台的平面机构中各活动构件杆长和移动件位置可调节，平衡质量及位置可调节，飞轮转动惯量可调节，结合计算机软件进行优化设计，然后，通过计算机对该平面机构运动进行仿真和测试分析，从而实现计算机辅助设计与计算机仿真和测试分析有效的结合。
6．利用计算机的人机交互功能，使学生可在软件界面说明文件的指导下，独立的进行实验。
实验2机构运动参数测定与分析
实验2机构运动参数测定与分析实验2 机构运动参数测定与分析2.1 实验⽬的1.通过实验了解机构运动参数（线位移、线速度、线加速度、⾓位移、⾓速度、转速、⾓加速度）的测量原理和⽅法；2.掌握测量数据的采集、分析和处理⽅法；3.将测量结果与理论计算结果进⾏⽐较，定量了解机构的运动特性。
2.2 实验设备和⼯具1.曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台（含传感器）；2.信号采集与分析系统；3.计算机、打印机。
2.3 实验原理和⽅法采⽤⾮电量电测法，通过线位移传感器和⾓位移传感器分别测量曲柄滑块机构中滑块的线位移和曲柄摇杆机构中摇杆的⾓位移，然后通过微分与计算分别获得滑块的线速度、线加速度和摇杆的⾓速度、转速、⾓加速度。
2.4 实验步骤和要求1.实验前运⽤解析法分别求得曲柄滑块机构中滑块的线位移、线速度、线加速度和曲柄摇杆机构中摇杆的⾓位移、⾓速度、转速、⾓加速度（机构运动尺⼨见实验台使⽤说明书）。
2.了解实验台的⼯作原理。
3.检查实验台各接线是否正确。
4.打开计算机和实验台电源开关。
5.进⼊信号采集与分析软件系统。
6.分别对两实验台进⾏线位移和⾓位移测量。
7.打印测量数据和曲线图。
8.⽐较测量结果与理论计算结果，分析机构运动特性。
9.测量结束后退出软件系统，关闭电源。
2.5 思考题与实验报告1. 思考题(1)影响运动参数测量精度的因素有哪些？(2)实测图线与理论计算所得曲线有何差异？试分析其原因。
2. 实验报告基本内容(1) 填写完成下表内容实验2：机构运动参数测定与分析实验报告(2) 思考题讨论(3) 实验⼼得和建议。
机构运动参数测定实验报告
机构运动参数测定实验报告一、引言1.1 背景介绍1.2 目的和意义二、研究方法2.1 选取实验样本2.2 实验设备2.3 实验流程三、数据采集与分析3.1 数据采集方法3.2 数据处理与分析四、实验结果与讨论4.1 实验结果展示4.2 结果分析4.2.1 参数一的关系分析4.2.2 参数二的关系分析五、结论5.1 结果总结5.2 研究的局限性和不足之处六、进一步研究展望6.1 可改进的方法和方案6.2 后续研究工作的建议七、参考文献八、致谢一、引言1.1 背景介绍本实验旨在通过测定机构运动参数，深入研究运动特性及其相关因素。
机构运动参数是机构运动的重要指标，对于设计和控制机构具有重要意义。
准确测定机构运动参数是提高机构效能、优化机构设计的基础。
1.2 目的和意义本实验的目的是通过实际测定，获取机构运动参数，并对数据进行分析和处理，进一步了解机构运动的特性以及与参数之间的关系。
通过实验结果的分析，可以揭示不同因素对机构运动参数的影响，并为后续研究和应用提供理论基础。
二、研究方法2.1 选取实验样本根据研究目的，选取了具有代表性的机构样本作为实验对象，并根据一定的条件进行筛选和匹配。
2.2 实验设备实验所需设备包括测量仪器、数据采集系统和计算机等。
测量仪器要求具备高精度和稳定性，以确保数据的准确和可靠性。
数据采集系统需要能够实时采集和记录各项参数，并提供数据处理和分析的功能。
2.3 实验流程本实验的流程包括样本准备、测量数据采集、数据处理与分析等步骤。
在每个步骤中，需要按照规定的操作方法和流程进行实验，以保证实验结果的可靠性。
三、数据采集与分析3.1 数据采集方法通过实验设备和测量仪器对样本进行测量，并实时采集各项运动参数。
为了确保数据的准确性，需要重复多次实验，并在不同条件下进行测量。
3.2 数据处理与分析对采集到的数据进行处理和分析，包括数据清洗、统计分析、可视化展示等。
采用适当的数学模型和方法，对数据进行拟合和分析，揭示不同参数之间的关系及其影响因素。
实验一机构运动简图的测绘及分析实验
机械设计基础实验指导书实验一机构运动简图的测绘及分析实验一、实验目的1、熟悉机构运动简图的绘制方法，掌握从实际机构中测绘机构运动简图的技能；2、巩固机构结构分析原理及自由度计算方法；3、加深理解平面四杆机构的演化过程及验证曲柄存在条件。
二、实验设备及工具1、测绘用四种机构实物模型；2、测量用尺、分规、铅笔及草稿纸。
三、实验原理1、机构运动简图的常用符号如图1至图4所示（详见《机械制图》GB4460—84“机构运动简图符号”）。
（1）转动副，如图1所示。
（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图1 转动副（2）移动副，如图2所示。
（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图2 移动副（3）高副，如图3所示。
（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图3 高副（4）构件图例，如图4所示（a）具有两个运动副元素时（b）具有三个运动副元素时（c）具有四个运动副元素时图4 构件图例2、实验原理机构各部分的运动，是由其原动件的运动规律、该机构中各运动副的类型（高副、低副，转动副、移动副等）和机构的运动尺寸来决定的，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及固联方式等无关。
所以，只要根据机构的运动尺寸，按一定的比例尺定出各运动副的位置，就可以用运动副的代表符号和简单的线条把机构的运动简图作出来。
正确的机构运动简图中各构件的尺寸、运动副的类型和相对位置以及机构组成形式应与原机构保持一致，从而保证机构运动简图与原机构具有完全相同的运动特性，以便根据该图对机构进行运动及动力分析。
所谓机构运动简图就是从运动的观点出发，用规定的符号和简单的线条按一定的尺寸比例来表示实际机构的组成及各构件间相对运动关系。
3、绘制机构运动简图的方法及步骤 （1）分析机构的实际构造和运动情况任选原动件并缓慢转动，根据各构件之间有无相对运动，分清机构是由哪些构件组成的；按照机构运动的传递顺序，仔细观察各构件之间相对运动的性质，从而确定运动副的类型和数目。
机构运动参数测定与分析实验
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2—1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2—2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2－2曲柄摆杆机构四杆机构中，曲柄为主动件，它由一台Z2—11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 BCD θ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2—3I 部分 中所示。
图2—3 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。
机构运动简图的测绘实验报告
机构运动简图的测绘实验报告篇一：实验一机构运动简图的测绘及分析实验一机构运动简图的测绘及分析一、实验目的：1、掌握机构运动简图测绘的基本方法；2、巩固机构自由度的计算。
并验证机构具有确定运动的条件；3、通过对机构进行结构分析，了解结构的组成原理二、设备和工具机器和机构模型量具铅笔橡皮和草稿纸三、实验原理机构运动与机构中的构件的数目、构件组成运动副的形式以及各运动副的相对位置有关，而与构件的复杂外形和运动副的具体结构无关，因此，在工程上对机构进行结构分析、运动分析和力分析时可以用机构运动简图来进行。
机构运动简图既简单又能正确地反映一部机器的运动特征，因此，正确地测量和绘制机构运动简图是机械设计的重要组成部分、四、实验方法与步骤1、观察机构的运动，弄清构件的数目缓慢移动被测的及其或机构模型，从原动件开始，根据运动传递路线，仔细观察相连接的两构件是否有相对运动，特别要注意那些运动很微小的构件，从而弄清楚组成机构的构件数目。
2、判别运动副类型一般，从原动件开始，遵循运动传递的顺序，仔细观察各相邻构件之间的相对运动性质。
由此确定机构中运动副的类型、数目3、合理选择视图一般选择与机构的多数构件运动平面平行的平面作为投影面。
必要时也可以就机构的不同部分选择两个或者两个以上的投影面，然后展开到一张图面上。
或者把主运动简图上难于表示清楚的部分，另绘一张局部简图。
对于齿轮机构则可选择与运动平面相垂直的平面作为投影面。
总之，以简单清楚的把机构的运动情况表示出来为原则。
4、画出机构运动简图的草图，计算机构的自由度。
将原动件转到某一位置（即可看清多数活动构件和运动副的位置）。
在草稿纸上按照规定的符号，目测尺寸使实物与图形大致成比例，徒手画出机构运动简图的草图，然后计算机构的自由度，并将草图与实物对照，观察是否和实物相符合。
5、画正式的机构运动简图。
确定尺寸比例尺，认真测量机构各运动副之间的相对位置参数，在实验报告纸上用三角板和圆规，将上述草图按照选定的比例尺μl(构件的真实长度与图示长度的比值，单位为m/mm或mm/mm)画出正式的机构运动简图。
11凸轮机构运动参数的测定
课题十一凸轮机构运动参数的测定凸轮机构主要是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。
其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。
从动件与凸轮轮廓接触，传递动力和实现预定的运动规律故从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线。
由于组成凸轮机构的构件数较少，结构比较简单，只要合理地设计凸轮的轮廓曲线就可以使从动件获得各种预期的运动规律。
凸轮机构能将主动件的连续运动转变为从动件的移动或转动，因而广泛用于各种机械中，特别是自动机械、自动线中的机械控制装置中。
1．凸轮机构运动参数的测定实验台及其工作原理进行凸轮机构运动参数的测定实验台有多种形式，现以如图11—1所示的连杆机构与凸轮组合实验台，完成凸轮机构运动参数的测定。
图11—1 连杆机构与凸轮组合实验台a）b）图11—2 凸轮机构实验台的运动简图1--同步脉冲发生器 2—减速器 3--电机 4—传感器5--光栅盘 6--凸轮 7--平底直动从动件 8--回复弹簧9--滑块 10--滚子直动从动件如图11—2a）、b）所示，凸轮机构的实验台是电机、减速器、凸轮、直动从动件、滑块、传感器、同步脉冲发生器、光栅盘和回复弹簧等组成。
通过调速器调节电机的转速输出后，经蜗杆减速器带动凸轮转动，驱动从动件运动，其位移量通过直线位移传感器由模/数转换模块在嵌入式计算机系统的控制下，将位移量转换成数字信号，计算出其往复移动的周期、线速度、线加速度等机构运动参数。
也可更换不同廓线的盘形凸轮，从而调节从动件的偏心距。
2．凸轮机构运动参数的测定实验注意事项(1) 调节电机的转速时应缓慢转动调速旋钮，在关闭实验台电源前，应将电动机的转速调到最小。
(2) 用手转动凸轮盘1～2 周，检查各运动构件的运行状况，各螺母紧固件应无松动，各运动构件应无卡滞现象。
(3) 测试时，凸轮的转速不应过高，以免产生大的冲击，造成零件损坏。
(4) 调节从动件偏心距时，偏心距不宜过大，否则有可能使凸轮机构卡死，造成零件损坏。
用解析法进行机构的运动分析
不要针对每一个具体的机构列方程，而是对组成机构的杆组列 方程（杆组的类型是有限的，可先编好子程序）。所以此法具有较 大的通用性和适用性，且简便。但采用此法的前提条件是要利用计 算机。
二）杆组法运动分析的数学模型
1、构件（或原动件）的运动分析——同一构件上点的运动分析 已知该构件上一点的运动参数（位置、速度、加速
t1、2=
A
A2 B2 C2 BC
∴ θ3=2arctg t1、2 =2arctg
A A2B2C2 BC
同理可求θ2=？
θ3=2arctg t1、2 =2arctg
A A2B2C2 BC
说明：
1）“±”——取决于机构的初始安装模式： “+”号适用于图示机构ABCD位置的安装方案； “-”号适用于机构ABC′D位置的安装方案。 2）θ31、θ32——取决于从动件运动的连续性：
•
•
•
y B = y A +ψ i Licosψ i
••
对时间t再求导，得：x B =？
图b-1
••
y B =？
若A为固定转动副，即xA、yA为常数，则
•
x A
、y•A
、 、 • • • •
度），构件的角位置、角速度、角加速度，以及已知点到 所求点的距离。求同一构件上任意点的位置、速度、加速 度。
如 图 b-1 所 示 的 构 件 AB ， 已 知 ：
运动副A的（xA、yA、x•A
、y•A
、x• • A
、y• • A
）和
构件AB的（ψ i 、ψ • i、ψ• • ）i 及AB的长度Li。
(
••
re iθ
) = -(
r
机构运动参数测定与分析实验(精)
式中：
B——磁感应强度；
N——瞬时参加切割磁力线的线圈匝数；
V——磁铁相对于线圈的运动速度；
当传感器结构一定时，N、B为常数，E与V成正比例关系，感应电势的变化情况即反映了构件运动速度变化情况。
2．线加速度测定原理
本实验测量线加速度采用了“电阻应变式”和“压电式”两种传感器。测量时它们都是安装在被测构件上，其基本原理分述如下：
(1)电阻应变式加速度传感器是利用惯性法原理工作的，其原理如图所示。等强度梁1作为弹性元件，一端固定在基座上，另一端装有惯性块2，在等强度梁两测粘贴有4个电阻应变片（R1-R4），整个系统放置在一个封闭的壳体内，壳体内充满硅油，以得到适当的阻尼。测量时质量为m的惯性块随被测构件一起以加速度a运动，而产生F=-ma的惯性力，该力使弹性元件发生弯曲变形，从而导致应变片电阻值变化，因为惯性块的质量是一定的，所以电阻值的变化正比于加速度。把贴在弹性元件两测的4个电阻应变片R1、R2、R3、R4（R1=R2=R3=R4=100Ω）接成电桥，则电桥的输出电压是正比于加速度的。
2）检查设备及线路，确认无误后再启动工作机械并接通测量仪器。
3）调节测量仪器（由教师指导），按照计算机程序提示操作计算机，在显示器上分别观察各机构的位移、速度和加速度曲线并打印。
4）比较机构的理论运动规律（由实验室事先备好）和实测机构运动参数曲线的异同。
5）观察结束后按关机程关闭计算机及有关设备及仪器。
(2)压电式加速度传感器是采用压电晶体作为变换器的，压电晶体是一种压电材料，这种材料在受到外界压力作用时，可以产生电荷输出。其结构如图所示。输出电荷量Q=K·F（式中：K——晶体压电系数；F——加在晶体上的压力）。当加在压电晶体上的质量块（质量为m）以加速度a随被测构件运动时，质量块就会产生与加速度成正比的惯性力F作用在压电晶体上，即F=-ma，而Q与F成正比，所以输出电荷量与被测构件的加速度成正比。但由于其输出电荷量极微，直接用仪表测量无法测出，故需通过电荷放大器放大后才能测量。电荷放大器相当于一个具有电容负反馈、输入阻抗极高的高增益运算放大器，它可把电荷产生的电场电势转换成电压输出。
实验一机构运动简图绘制
z.用加载杠杆在加载器上进行封闭扭矩加载后(如图z)，转动调水平机构
6中的螺杆，将a角调至。“，使加载杠杆呈水平状态，此时所加封闭力矩为:
图二加载杠杆示意图
图三测距杠杆
】一平衡祛码2一拉砒3一袱码
测距装置T2一矶L2+TQ N"m
封闭功率为
一一一一
式中:Lz
T h}
二.实验设备
1. PM350减速器、蜗杆减速器。
2.各种测量工具。
三.实验要求
在减速器的拆装过程中，全面细致地观察齿轮、轴、轴承和箱体等零部件，
了解其结构特点和作用，对一些数据进行必要的测量，为课程设计打下良好的
基础。通过实验达到以下日的:
1.了解各类减速器的特点和使用范围。
2.详细观察减速器箱体的结构特点，了解各部分作用。
4.增加负载(再打开一个40 w灯泡)，重复实验步骤3a
5.逐渐增加负载，重复实验步骤3，直到rat-n2}30 rpm为止。(因为此时
F}30/o，带传动已进入打滑区工作)。
6.增加初拉力F'o(增加祛码1)，在初拉力为F02情况下重复以上实验。
实验四齿轮效率实验
齿轮传动是机械传动中最重要的一类传动。它具有效率高、结构紧凑、工
实验一机构运动简图绘制
实验二齿轮范成原理二
实验三带传动实验…….
实验四齿轮效率实验二
实验五减速器拆装·……
实验一机构运动简图的测绘和分析
实验目的
1.
2.
学会根据实际机构或模型的构造测绘机构运动简图的技能。
通过实验进一步理解机构的组成和机构自由度的意义及其计算方法。
二.实验设备
1.衫L械实物及机械模型。