QTD-III型 曲柄滑塊、導(dǎo)桿、凸輪組合實驗指導(dǎo)書實驗一、機構(gòu)運動參數(shù)的測試和分析實驗

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。QTD-III型 曲柄滑塊、導(dǎo)桿、凸輪組合實驗指導(dǎo)書實驗一、機構(gòu)運動參數(shù)的測試和分析實驗QTD-III型 曲柄滑塊、導(dǎo)桿、凸輪組合實驗指導(dǎo)書實驗一、機構(gòu)運動參數(shù)的測試和分析實驗實驗一、機構(gòu)運動參數(shù)的測試和分析實驗一、實驗?zāi)康?掌握機構(gòu)運動的周期性變化規(guī)律，并學(xué)會機構(gòu)運動參數(shù)如位移、速度和加速度等的測試原理和方法； 2. 學(xué)會運用多通道通用實驗儀器、傳感器等先進(jìn)實驗技術(shù)手段開展實驗研究的方法； 3. 利用計算機對平面機構(gòu)動態(tài)參數(shù)進(jìn)行采集、處理，作出實測的動態(tài)參數(shù)曲線，并通過計算機對該平面機構(gòu)的運動進(jìn)行數(shù)值

2、仿真，作出相應(yīng)的動態(tài)參數(shù)曲線，從而實現(xiàn)理論與實際的緊密結(jié)合。二、實驗內(nèi)容1.測試曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)、曲柄滑塊機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等機構(gòu)的構(gòu)件轉(zhuǎn)角、移動位移等運動參數(shù)；2比較實測參數(shù)曲線與理論仿真曲線的差異。三、實驗儀器QTD-III型曲柄、導(dǎo)桿、凸輪組合實驗臺該組合實驗裝置，只需拆裝少量零部件，即可分別構(gòu)成四種典型的傳動系統(tǒng)。他們分別是曲柄滑塊機構(gòu)、曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)、平底直動從動桿凸輪機構(gòu)和滾子直動從動桿凸輪機構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。（a）曲柄滑塊機構(gòu)（b）曲柄導(dǎo)桿機構(gòu)（c）平底直動從動件凸輪機構(gòu)（d）滾子直動從動件凸輪機構(gòu)1、同步脈沖發(fā)生器 2、渦輪減速器 3、曲柄4、連桿 5、電機 6、滑塊7、齒輪

3、 8、光電編碼器 9、導(dǎo)塊10、導(dǎo)桿 11、凸輪 12、平底直動從動件13、回復(fù)彈簧 14、滾子直動從動件 15、光柵盤四、實驗原理本實驗儀由單片機最小系統(tǒng)組成。外擴 16 位計數(shù)器，接有 3 位 LED 數(shù)碼顯示器可實時顯示機構(gòu)運動時曲柄軸的轉(zhuǎn)速，同時可與 P C 機進(jìn)行異步串行通訊。 在實驗機構(gòu)動態(tài)運動過程中，滑塊的往復(fù)移動通過光電脈沖編碼器轉(zhuǎn)換輸出具有一定頻率（頻率與滑塊往復(fù)速度成正比），伏電平的兩路脈沖，接入微處理器外擴的計數(shù)器計數(shù)，通過微處理器進(jìn)行初步處理運算并送入 P C 機進(jìn)行處理，P C 機通過軟件系統(tǒng)在CRT上可顯示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)和運動曲線圖。機構(gòu)中還有兩路信號送入單片機最小系

4、統(tǒng)，那就是角度傳感器（同步脈沖發(fā)生器）送出的兩路脈沖信號。其中一路是光柵盤每0。一個角度脈沖，用于定角度采樣，獲取機構(gòu)運動線圖；另一路是零位脈沖，用于標(biāo)定采樣數(shù)據(jù)時的零點位置。機構(gòu)的速度、加速度數(shù)值由位移經(jīng)數(shù)值微分和數(shù)字濾波得到。與傳統(tǒng)的R-C電路測量法或分別采用位移、速度、加速度測量儀器的系統(tǒng)相比，具有測試系統(tǒng)簡單，性能穩(wěn)定可靠、附加相位差小、動態(tài)響應(yīng)好等特點。五、實驗操作步驟 <一>、系統(tǒng)聯(lián)接及啟動 1、連接RS232通訊線 本實驗必須通過計算機來完成。將計算機 Rs232 串行口，通過標(biāo)準(zhǔn)的通訊線，連接到 QTD- 型組合機構(gòu)實驗儀背面的 Rs232 接口，如果采用多機通訊轉(zhuǎn)

5、換器，則需要首先將多機通訊轉(zhuǎn)換器通過 Rs232 通訊線連接到計算機，然后用雙端插頭電話線，將 QTD- 型組合機構(gòu)實驗儀連接到多機通訊轉(zhuǎn)換器的任一個輸入口。 2、啟動機械教學(xué)綜合實驗系統(tǒng) 如果用戶使用多機通訊轉(zhuǎn)換器，應(yīng)根據(jù)用戶計算機與多機通訊轉(zhuǎn)換器的串行接口通道，在程序界面的右上角串口選擇框中選擇合適的通道號（COM1或COM2）。根據(jù)運動學(xué)實驗在多機通訊轉(zhuǎn)換器上所接的通道口，點擊“重新配置”鍵，選擇該通道口的應(yīng)用程序為運動學(xué)實驗，配置結(jié)束后，在主界面左邊的實驗項目框中，點擊該通道“運動學(xué)”鍵，此時，多機通訊轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)通道指示燈應(yīng)該點亮，運動學(xué)實驗系統(tǒng)應(yīng)用程序?qū)⒆詣訂印Ｈ鐖D 6 所示，如

6、果多機通訊轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)通道指示燈不亮，檢查多機通訊轉(zhuǎn)換器與計算機的通訊線是否連接正確，確認(rèn)通訊的通道是否是鍵入的通訊口（COM1或COM2）點擊圖 6 中間的運動機構(gòu)圖象，將出現(xiàn)如圖 7 的運動學(xué)機構(gòu)實驗系統(tǒng)界面，點擊串口選擇，正確選擇（COM1，COM2，）點擊數(shù)據(jù)選擇鍵，等待數(shù)據(jù)輸入。如果用戶選擇的是組合機構(gòu)實驗臺與計算機直接連接，則在圖 5 主界面右上角串口選擇框中選擇相應(yīng)串口號（COM1或COM2）。在主界面左邊的實驗項目框中點擊“運動學(xué)”鍵。同樣在圖7界面中點擊串口選擇鍵，正確選擇（COM1或COM2）。并點擊數(shù)據(jù)和采集鍵，等待數(shù)據(jù)輸入。<二>、組合機構(gòu)實驗操作 1、曲柄

7、滑塊運動機構(gòu)實驗 按圖 2(a) 將機構(gòu)組裝為曲柄滑塊機構(gòu) a 、滑塊位移、速度、加速度測量（1）將光電脈沖編碼器輸出的5芯插頭及同步脈沖發(fā)生器輸出的 5 芯插頭分別插入QTD-III組合機構(gòu)實驗儀上相對應(yīng)接口上。（2）打開實驗儀上的電源，此時帶有LED數(shù)碼管顯示的面板上將顯示"0"。（3）起動機構(gòu)，在機構(gòu)電源接通前應(yīng)將電機調(diào)速電位器逆時針旋轉(zhuǎn)至最低速位置，然后接通電源，并順時針轉(zhuǎn)動調(diào)速電位器，使轉(zhuǎn)速逐漸加至所需的值（否則易燒斷保險絲，甚至損壞調(diào)速器），顯示面板上實時顯示曲柄軸的轉(zhuǎn)速。（4）機構(gòu)運轉(zhuǎn)正常后，就可在計算機上進(jìn)行操作了。（5）請先熟悉系統(tǒng)軟件的界面及各項操作的功

8、能。(請參閱操作系統(tǒng)軟件簡介)（6）選擇好串口，并在彈出的采樣參數(shù)設(shè)置區(qū)內(nèi)選擇相應(yīng)的采樣方式和采樣數(shù)。你可以選擇定時采樣方式，采樣的時間常數(shù)有10個選擇檔（分別是：2ms、5ms、10ms、15ms、20ms、25ms、30ms、35ms、40ms、50ms），例如選采樣周期25ms；你也可以選擇定角采樣方式，采樣的角度常數(shù)有5個選擇檔（分別是：2度、4度、6度、8度、10度），例如選擇每隔 4 度采樣一次。 (7)在“標(biāo)定值輸入框”中輸入標(biāo)定值 0.05 (標(biāo)定值計算方法見附錄) (8)按下“采樣”按鍵，開始采樣。（請等若干時間，此時實驗儀正在進(jìn)行對機構(gòu)運動的采樣，并回送采集的數(shù)據(jù)給 PC機

9、，PC機對收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，得到運動的位移值） (9)當(dāng)采樣完成后，在界面將出現(xiàn)“運動曲線繪制區(qū)”，繪制當(dāng)前的位移曲線，且在左邊的“數(shù)據(jù)顯示區(qū)”內(nèi)顯示采樣的數(shù)據(jù)。 (10) 按下“數(shù)據(jù)分析”鍵。則“運動曲線繪制區(qū)”將在位移曲線上再逐漸繪出相應(yīng)的速度和加速度曲線。同時在左邊的“數(shù)據(jù)顯示區(qū)”內(nèi)也將增加各采樣點的速度和加速度值。 (11) 打開打印窗口，可以打印數(shù)據(jù)和運動曲線。b、轉(zhuǎn)速及回轉(zhuǎn)不勻率的測試 (1) 同“滑塊位移、速度、加速度測量 ”的 (1) 至 (5) 步。 (2)選擇好串口，并點擊“數(shù)據(jù)采集 Q 在彈出的采樣參數(shù)設(shè)計區(qū)內(nèi)，你應(yīng)該選擇最右邊的一欄，角度常數(shù)選擇有5檔（2度、4度、6度、8度、10度），選擇一個你想要的一檔，例如選擇 6 度。 (3) 同“滑塊位移、速度、加速度測量 ”的 (7)、(8)、(9) 步，不同的是“數(shù)據(jù)顯示區(qū)”不顯示相應(yīng)的數(shù)據(jù)。(4) 打印。 2、曲柄導(dǎo)桿滑塊運動機構(gòu)實驗 按圖 2(b)組裝實驗機構(gòu)，按上述1.a 、1.b步驟操作，比較曲柄滑塊機構(gòu)與曲柄導(dǎo)桿滑塊機構(gòu)運動參數(shù)的差異。 3、平底直動從動桿凸輪機構(gòu)實驗 按圖 2(c) 組裝實驗機構(gòu)，按上述 1.a 操作步驟，檢測其從動桿的運動規(guī)律。 注：曲柄轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在每分40轉(zhuǎn)以下。4、滾子直動從動桿凸輪機構(gòu)實驗 按圖 2(d)組裝實驗機構(gòu)，按上述 1.a 操