QTD-III型 曲柄滑块、导杆、凸轮组合实验系统04

实验六动平衡综合实验一：曲柄导杆滑块机构运动参数测定实验报告专业班级姓名实验时间一、实验目的1.组装实验用曲柄导杆滑块机构，通过组装，加深对机构组成的认识；2.滑块的位移、速度、加速度检测；3.连杆上点的运动轨迹分析；4.改变机构构件的杆长和位置，进行滑块运动规律的实测与仿真，了解速度波动的影响和机构急回特性。

二、仪器设备THMCM-1型曲柄导杆滑块凸轮测试实验装置实验原理简要(请自行节选)三、三、实验原理简要(一)实验装置电源仪表控制部分操作说明本实验台由电源仪表控制部分和机械部分两部分组成。

电源仪表控制部分包括电源总开关（即漏电保护器）、电源开关（大黑开关）、一只指针式电压表、一只指针式电流表、调速器和传感器接口。

1.实验前先将实验台左后侧的单相电源线插头与实验室内电源接通。

在电源接通前应使漏电保护器处于关的位置；电源开关（大黑开关）处于“关”状态；电动机调速器的开关打到“STOP”位置，调节旋钮逆时针旋置最小。

2.实验台左侧的漏电保护器是整个实验台的电源总开关，打开漏电保护器，使电源开关（大黑开关）打到“开”的方向，电源开关（大黑开关）自身点亮，电机调速器的指示灯亮，指针式电压表有指示。

3.指针式电流表显示电动机的工作电流，使电动机调速器的开关打到“RUN”位置，慢慢的顺时针旋转调节旋钮，电动机缓慢转动，指针式电流表有指示。

4.实验台面板右边是传感器接口部分，使传感器上的插头与面板上的插座芯数相同的插在一起，把传感器的数据传送给采集板。

（二）实验装置的结构特点本实验台的机械部分，主要由交流减速电机、金加工、传感器等组成。

直流电机作为动力装置，通过三角带带动盘形凸轮转动。

本实验装置可组成的4种实验机构中，大多数零部件都是通用的，只需要拆装少量零部件即可实现机构转换。

每一种机构的某些参数，如曲柄长度、连杆长度、凸轮机构的偏距等都可以在一定范围内调整，学生可通过调整参数改变机构的运动参数。

实验机构安装在铝合金型材架上；有杆构件长度及滑块偏心距均可进行无级调节，分析该参数改变，对机构运动特性的影响。

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。

实验四、曲柄滑块、导杆及凸轮组合实验一、实验目的1、通过实验、了解位移、速度、加速度的测定方法；转速及回转不匀率的测定方法；2、通过实验，初步了解“QTD-Ⅲ型组合机构实验台”及光电脉冲编码器、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、通过比较理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析其原因，增加对速度量衡特别是加速度的感性认识；4、比较曲柄滑块机构与曲柄导杆机构的性能差别。

二、实验设备本实验的实验系统如图1所示，它由以下设备组成：图1 曲柄滑块导杆组合机构运动参数测试实验系统1、实验机构----曲柄滑块导杆组合机构；2、QTD-Ⅲ型组合机构实验仪（单片机控制系统）；3、打印机；4、个人电脑一台；5、光电脉冲编码器；6、同步脉冲发生器（或称角度传感器）。

三、工作原理1、实验机构本实验配套的为曲柄滑块机构及曲柄导杆机构，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。

图2所示为实验机构的简图，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，经测试仪处理后将可得到滑块的位移、速度及加速度。

图2(a)为曲柄滑块机构的结构形式，图2(b)为曲柄导杆机构的结构形式，后者是前者经过简便的改装而得到的，在本实验机构中已配有改装所必备的零件。

1.同步脉冲发生器2.蜗轮减速器3.曲柄4.连杆5.电机6.滑块7.齿轮8.光电脉冲编码器9.导块 10.导杆图2 实验机构简图2、QTD-Ⅲ型组合机构实验仪此实验仪的外形结构如图3所示，图3(a)为正面结构，图3(b)为背面结构。

图3(a) QTD-Ⅲ实验仪正面结构图3(b) QTD-Ⅲ实验仪背面结构以QTD-Ⅲ型组合机构实验仪为主体的整个测试系统的原理框图如图4所示。

图4 测试系统的原理框图本实验仪以单片机最小系统组成。

外扩16位计数器，接有3位LED显示数码管可实时显示机构运动时的曲柄轴的转速，同时可与PC机进行异步串行通讯。

• 4.4 转动-移动副的连接：
• 如图连接，可以形成—转动+移动副（但形 成转动副时应当用件22连接）。
• 4.5 滑块与滑块转轴Ⅰ的联接：
• 如图联接，可形成转动滑块（不装件42） 或定块（有件42）。
五、传感器的选用及安装：
• 5.1光栅角位移传感器的安装方法： • 光栅角位移传感器用于测量回转件或者摆动件的 角位移。
5.2直线位移传感器的安装方法：
1-直线位移传感器；2-连接块；3-连接座；4-内六角圆柱头螺钉M4×30； 5-固定块；6-内六角圆柱头螺钉M4×25
• Ⅰ.将固定块（5）、连接座（3）用内六角 圆柱头螺钉M4×25固定在横梁部件上。在 允许的范围内L尽可能的大以增加传感器的 稳定性。 • Ⅱ.将直线位移传感器（1）放入连接座（3） 的凹弧内，并将连接块（2）内六角圆柱头 螺钉M4×30（4）拧紧。 • *特别注意：在拧紧螺钉的过程中应均匀旋 紧切忌单边拧紧，否则会损坏传感器。
六
、检测分析系统及使用
• 硬件系统-------平面机构创意组合分析测试仪 • ZNH-B型平面机构创意组合分析测试仪是采用高速嵌入式 计算机技术设计的智能化、高精度电子仪器，能与各种量 程的光栅式角位移传感器、磁敏角度传感器及电压式线位 移传感器配套使用，通过测量各种机械机构的运动参数 （比如，角位移，角速度，角加速度，线速度，线加速度 等等）来了解机构运动原理和特征。硬件系统采用单片机 与A/D转换集成相结合进行数据采集、处理分析及实现与 PC机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。该测试系 统先进、测试稳定、抗干扰性强。同时该系统采用光电传 感器、位移传感器作为信号采集手段，具有较高的检测精 度。 数据通过传感器与数据采集分析箱将机构的运动数 据通过计算机串口送到PC机内进行处理，形成运动构件 运动参数变化的实测曲线，为机构运动分析提供实测数据 和检测方法。