实验2弹性机构动力学性能实验

1、实验2弹性机构动力学性能实验指导书一、实验目的了解含弹性构件的机构运动学和动力学参数的测试原理与方法。1. 通过测量不同转速下具有弹性构件的机构输出轴运动规律和构件的弹性变形，分析 和了解构件的弹性动力效应对机构运动规律的影响；2. 通过建立机构的动力学模型，进行机构动力学仿真模拟，将实验结果与理论计算结 果对比分析，使学生对机械系统动力学行为的复杂性有一定的了解和认识，拓展学生的视野, 提高其分析问题和解决问题的能力。二、实验装置及测试原理实验装置由四杆机构综合实验台、测试系统组成。图21为含弹性摇杆的四杆机构实验 装置图。电动机2通过联轴器、皮带传动机构3,驱动曲柄4旋转，通过连杆5,带动

2、弹性 的摇杆6摆动。曲柄、连杆、销轴的材料为45钢；弹性摇杆材料为钛合金，其密度 p=4.05xl03kg/m3,弹性模m e=l.o8xlolln/m2,泊松比戶0.41。图21实验台主体结构图1底座2直流电机3带传动机构4、5刚性杆6弹性杆7与弹性杆连接部分8应变片9角位移传感器10平衡重电机的转速可通过可控硅调速装置进行无级调节，在摇杆上粘贴有应变片用于测量摇杆 的弹性变形，在摇杆与机架的转轴上装有角位移传感器测量输出轴的运动。实验吋，由电机 通过带传动机构带动四杆机构运动，通过角位移传感器和粘贴在弹性摇杆上的应变片测试摇 杆的角位移和变形；采用转速表测量曲柄的转速。应变片的电压信号经动

3、态应变仪放大后, 经infiniium数字示波器进行数据采集和分析或由a/d卡由计算机采用数据；角位移传感器 则由infiniium数字示波器直接进行数据采集和分析或市a/d卡直接由计算机采集数据。图 2-2为实验测试原理图。实验仪器与设备包扌舌gd-i型连杆机构动态实验台、kzd-i直流调速装置、直流电动机 (220v, 0.8kw, 3000r/min)jnfiniium 数字示波器(带宽 500m,采样率 1g)、应变片(120.2q±0 灵敏度2.08%±1%)、动态应变仪(ye3817)、可控硅调节电源(220v, l.lkw)、角位移传感器 (62。±

4、1。,1也2,独立线性度0.1%)、转速计、万用表等。图2-2实验测试原理图三、实验内容1. 测试低、屮、高三种速度下的机构输出轴角位移规律和摇杆的弹性变形，绘制曲线 进行分析比较。2. 更换不同的弹性构件，重复上述测试，考察构件弹性效应对机构动力学性能的影响, 并对各种工况下的实验结果进行比较分析。四、实验步骤下面以采用infiniium数字示波器进行数据采集为例对实验步骤进行说明。1. 检查各种仪器、传感器、计-算机之间的连接，请实验教师检查确认；2. 接通动态应变仪电源，打开动态应变仪并调整动态应变仪使数码管显示小于0.020 （调平衡）；3. 接通数字示波器电源，打开数字示波器；4.

5、将可控硅调节旋钮旋至最小，接通电源，慢慢旋转旋钮起动电机，使连杆机构开始 运转；5. 待曲柄摇杆机构稳定旋转，用转速计测量曲柄轴的转速；6. 按下示波器的default setup键，进行初始设置；5秒后，按下auto scale键，进行 信号的自动采集，验证各通道信号良好；7. 单击setup,选择acquisition进行手动设置，在采样频率和采样点数选项中选择手动 （manual）,调节釆样频率在10k/s,调节采样点数8000 （根据精度的要求可以取较多或较少的点）；8. 进行滤波设置，过滤掉干扰波；9. 通过horizontal （水平控制）区域和vertical （垂直控制）区域，

6、调节屏幕波形至适 合测量的形状和位置；在获得较为理想的波形后，按stop;10. 单击菜单file,选择save命令，对波形数据（包括坐标值和形状）进行保存；11. 以50rpm （也可以根据实际情况自定）为步长逐渐升高电机转速，重复步骤5-10； （当转速超过400rpm时，角度传感器可能会失灵，实验则不能正常进行）；12. 更换不同的弹性杆，进行测量，分析不同弹性杆件的输出规律的区别，并分析原因。五、实验报告要求1. 写明实验目的、实验装置、实验内容；2. 准确记录实验数据，实验数据整理成适当的图表形式，特别是曲柄角位移-摇杆角位 移曲线、曲柄角位移摇杆弹性变形曲线；3. 撰写实验研允报告，实验报告应该包含实验数据采集及处理方法，对实验结果的分 析、讨论，针对所发现的问题提出改进意见等；4. 测量实验装置中构件的结构参数，进行理论计算，并与实验结果进行对比分析；5. 冋答思考题，对实验内容和实验装置提出改进意见，写出做该实验的体会。六、思考题1. 弹性构件对机构的动力学特性有何影响？2. 设计机构时应采取哪些措施减少构件的弹性带來的不良影响？七