机械运动参数测定实验指导书
机械原理实验指导书2005-10
实验指导书GUIDE BOOK FOR EXPERIMENT张云文李海涛姚海蓉编著AND目录CONTENTS说明 (1)前言 (2)实验一 机构运动简图测绘实验 (3)实验二 机构运动参数测试实验 (6)实验三 机构组合创新设计实验 (12)实验四 转子动平衡实验 (16)附录1 PCL-812PG数据采集与分析系统使用说明 (19)附录2 机构应用工程实例 (21)说明Brief Instruction机械原理是机械类专业的一门主干技术基础课，强调与工程实践应用相结合，以帮助培养同学们分析和解决工程实际问题的能力。
实验环节是课程的重要实践环节，不仅可以籍此巩固理论知识，而且对培养同学们的工程实践认知能力和创新能力具有重要意义。
机械原理共56学时。
理论教学50学时，实验学时6学时。
根据国家教委“高等工业学校机械设计基础课程的教学基本要求”，以我校的教学计划为依据，本着“培养学生综合设计能力”的教学宗旨，开设了机构运动简图测绘实验（实验一）、机构运动参数测试实验（实验二）、机构组合创新设计实验（实验三）、转子动平衡实验（实验四）作为机械原理的基本实验内容。
其中，动平衡实验由于设备老化，目前设备达到的教学效果完全可以由课内教学实现，因此目前该实验暂时取消。
待购置现代动平衡试验设备后即可随时开设。
此外，已在部分班级试点选修实验——范成实验的计算机虚拟实现、选做研究项目运动参数测试实验台的软硬件改进设计等。
同时，还拟开设选修实验——范成实验的模型实现，综合性、开放性实验——运动方案分析实验。
这部分实验内容暂时单独成篇，待条件成熟即可列入本实验指导书。
附录2中的机构应用工程实例是为了开阔同学们的视野，其实是工程实际中实现某种功能的一个运动方案，而决不是唯一的、或最好的解。
实验考核成绩分预习、实验操作、实验报告三部分。
实验成绩并入课程总成绩，约占10%。
为便于同学们预习，了解实验内容，完成实验报告，特编著本实验指导书。
实验四机构运动参数测试
实验四机构运动参数测试一、实验目的1.通过运动参数测试实验，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（包括角位移、角速度和角加速度）的实验测试方法；2.通过利用传感器、工控机等先进的实验技术手段进行实验操作，训练掌握现代化的实验测试手段和方法，增强工程实践能力；3.掌握原动件运动规律不变，改变机构各构件尺寸，从动件运动参数的测量方法;4.通过进行实验结果与理论数据的比较，分析误差产生的原因，增强工程意识，树立正确的设计理念。
二、实验装置1.实验装置的组成实验装置系统框图如图1所示，它由以下几部分组成。
图12.实验装置的特点该实验以培养学生的综合设计能力、创新设计能力和工程实践能力为目标。
打破了传统的演示性、验证性、单一性实验的模式，建立了新型的设计型、搭接型、综合性的实验模式。
本实验提供多种搭接设备，学生可根据功能要求，自己进行方案设计，并将自己设计的方案亲手组装成实物模型。
形象直观，安装调整简捷，并可随时改进设计方案，从而培养学生的创造性和正确的设计理念。
3.实验装置的功用实验中，可组合出：①曲柄滑块；②双曲柄；③摆动导杆；④曲柄摇杆；⑤滑块为输出构件的简单的平面六杆机构（组合机构）；⑥直动导杆凸轮机构；⑦摆动凸轮机构和动力学调速实验台等多种典型的运动机构；另外，各构件尺度参数可调，突出了测试机构的尺寸参数的多变性，如：在曲柄滑块机构中设计了偏心块构件，可将对心式曲柄滑块机构变位偏置式曲柄滑块机构；在双曲柄机构中，可调节连杆尺寸使之变为平行四边形机构等。
这样可增加学生的实验题目和测试目标，使同学在实验中充分理解尺寸参数有、原动件运动规律等因素对机构运动学方面的影响，巩固学生在课堂中所学知识，使之产生感性认识，增加对机械学研究的兴趣，同时达到一机多用的目的。
4.实验装置主要技术参数（1）电机额定功率和电机转速机构运动参数测试实验装置电机参数：功率：40W。
电机转速：1300r/min。
机构动平衡及运动参数测定实验电子教案
一、实验目的1.掌握曲柄摇杆机构和曲柄滑块机构实现动平衡的原理和常用方法；2.了解机构运动参数测试系统的基本硬件组成；3.了解常用机械量（线位移、角位移、转速、机座振动加速度）的测试方法；4.通过工程测试，定量了解铰链四杆机构和对心曲柄滑块机构的运动特性；5.了解传感器的工作原理、用于信号采集和分析的专业软件。
二、实验设备1.曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台；2.计算机，CRAS V5.1 随机信号振动分析软件；3.工具、平衡配重块。
三、实验内容1.根据给定的机构参数计算所要添加平衡块的质量和相位；2.安装平衡块，测试机构平衡后的机架水平方向振动加速度；3.不装平衡块或随意添加平衡块，测试机构不平衡时的机架水平方向振动加速度；4.测试曲柄转速、摇杆角位移或滑块线位移。
四、实验原理1.机构的平衡（1）利用平衡质量对曲柄滑块机构进行不完全平衡对于机构中作往复运动和平面复合运动的构件，在运动中产生的惯性力和惯性力矩不能在构件本身加以平衡，而必须对整个机构进行平衡，设法使各运动构件惯性力的合力以及合力偶达到完全的或部分的平衡。
平衡的方法：利用对称机构平衡、利用平衡质量平衡、利用非完全对称机构平衡、利用弹簧平衡等。
0;0=∑=∑I I M F 机构平衡的条件是：通过机构质心的总惯性力F I 和总惯性力偶矩M I 分别为零，即：m ′= m B L AB /r ——平衡m B 产生的离心惯性力F IB ；m 〞=k·m C L AB /r ——部分平衡m C 产生的往复惯性力F IC ！四、实验原理（2）利用平衡质量对曲柄摇杆机构进行完全平衡1.机构的平衡m′= (m2B L AB+m1L AS1)/r′使构件1的质心S1 移到固定轴A 处；m〞= m2L BS2/L BC使构件1的质心S1移到固定轴D处；此时，机构的总质心S应位于AD 线上一固定点，即：a s=0 机构的惯性力得到完全平衡。
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。
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。
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。
机械设计实验指导书 - 图文
机械设计实验指导书 - 图文二OO八年十月实验一机械传动性能综合测试实验一、实验目的1.通过测试常见机械传动装置在传递运动与动力过程中的参数曲线(速度曲线、转矩曲线、传动比曲线、功率曲线及效率曲线等),加深对常见机械传动性能的认识和理解；2. 通过测试常见机械传动组成的不同传动系统的参数曲线，掌握机械传动合理布置的基本要求；3. 通过实验认识智能化机械传动性能综合测试实验台的工作原理，掌握计算机辅助实验的新方法, 培养进行设计性实验与创新性实验的能力。
二、实验设备本实验在“JCY机械传动性能综合测试实验台”上进行。
本实验台采用模块化结构，不同种类的机械传动装置、联轴器、变频电机、加载装置和工控机等模块组成，学生可以根据选择或设计的实验类型、方案和内容，自己动手进行传动连接、安装调试和测试，进行设计性实验、综合性实验或创新性实验。
机械传动性能综合测试实验台各硬件组成部件的结构布局如图2-1所示。
1 2 3 2 4 2 3 2 5 6 8 7 图2-1实验台的结构布局1-变频调速电机2-联轴器 3-转矩转速传感器4-试件 5-加载与制动装置 6-工控机 7-电器控制柜8-台座实验台组成部件的主要技术参数如表2-1所示。
2表2-1主要技术参数序号 1 2 组成部件变频调速电机 ZJ型转矩转速传感器 550W Ⅰ.规格 ; 输出讯号幅度不小于100mV Ⅱ.规格 ; 输出讯号幅度不小于100mV 直齿圆柱齿轮减速器 i=5 摆线针轮减速器蜗杆减速器 i=10 V型带传动齿形带传动 Pb= Zb=80 套筒滚子链传动 Z1=17 Z2=25 额定转矩: 50 激磁电流: 2A 允许滑差功率: 技术参数备注 3 机械传动装置(试件) 1台 1台 WPA50-1/10 O型带3根 1根 08A型3根4 5 磁粉制动器工控机为了提高实验设备的精度，实验台采用两个扭矩测量卡进行采样。
测量精度达到±%FS，能满足教学实验与科研生产试验的实际需要。
机械运动参数测定实验指导书
实验二机械运动参数测定实验指导书一、实验目的:1.通过实验了解：位移、速度、加速度测定方法。
角位移、角速度、角加速度的测定方法；转速及回转不均匀系数的测量方法。
2.通过实验初步了解“机械动态参数测定实验台”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、角速度、特别是加速度、角加速度的感性认识。
二、实验台简介：1、主要技术参数1) 曲柄原始参数：曲柄AB 的长度LAB：可调0.04～0.06m。
曲柄质心S1 到A 点的距离LAS1=0。
平衡质点P1 到A 点的距离LAP10.04～0.05：可调。
曲柄AB 的质量（不包括MP1）M1=2.55kg。
曲柄AB 绕质心S1的转动惯量（不包括MP1）JS1=0.00475kgm2。
P1点上的平衡质量MP1可调。
2) 连杆原始参数：连杆BC 的长度LBC：可调0.27～0.30m。
连杆质心S2到 B 点的距离LBS2=LBC/2。
连杆BC 的质量M2=0.55kg。
连杆绕质心S2的转动惯量JS2=0.0045kgm2。
3) 摇杆原始参数：摇杆CD 的长度LCD=0.13~0.18m。
摇杆质心S3到C 点的距离LAS3=0.14m。
平衡质点P3到 C 点的距离LAP3:可调。
摇杆CD 的质量（不包括MP3）M3=0.624kg。
摇杆CD 绕质心S3的转动惯量（不包括MP3）JS3=0.05kgm2。
P3点上的平衡质量MP3:可调。
4) 机架原始参数：机架铰链的距离LAD=0.34m。
浮动机架的总质量M4=32.65kg。
加速度计的方向角а：可调0~3600。
5)连杆原始参数：连杆DE 的长度L DE：可调0.27~0.31m。
连杆质心S4到D 点的距离L BS4=0.15m。
连杆DE 的质量M4=0.55kg。
连杆绕质心S4的转动惯量J S4=0.0045kgm2。
实验20机械运动参数测定实验-“机械运动参数测定”
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
三、实验原理
1．实验机构
目前配套的为曲柄滑块机构及曲柄导杆机构〔也可采用其它各种实验机构〕，机械原动力采用直流调速电机，电机转速可在0—3600转/分范围内作无级调速。经蜗轮蜗杆减速器减速，机构的曲柄转速为0~120转/分。
图20-2所示为实验机构简图。它利用作往复运动的滑块，推动光电脉冲编码器，输出与滑块位移相当的脉冲信号，经测试仪处理后即可得到滑块的位移、速度和加速度。图20-2a为曲柄滑块机构，图20-2b为曲柄导杆机构，后者是前者经过简单的改装得到的，在本装置中已配有必备的零件。
3．四路数字传感器输入口，通道号5—8
4．转角兼同步传感器入口，通道号9
5．外触发信号输入插口
6．同步信号输入插口
7．键盘
8．磁带信息输入主机插口 〔接录音机ERA〕
9．主机信息储存磁带插口 〔接录音机MCR〕
10．六位LED数码显示器
11．亮度调节
12．比照调节
13．帧频调节
14．行频调节
15．5英寸CRT显示器
二、设备和工具
图20-1机构运动参数测定实验系统
如图20-1所示，机构运动参数实验系统由如下设备组成：
1．机械运动参数测试实验机构。
2．MEC—B机械动态参数测试仪。
3．PP—40四色绘图仪。
4．磁带记录仪〔普通家用录音机〕
机械运动参数测试实验报告
1、机构运动方案设计（根据实际的机构按比例画出机构运动简图）
2、机构分析（进行高副低代、杆组划分，并计算自由度）
3、对搭接过程进行简要说明
机械系统创意组合综合实验报告
班级
姓名
学号
实验日期
指导教师
成绩
设计题目名称：
4、机构运动方案设计（根据实际的机构按比例画出机构运动简图）
5、机构分析（计算传动比和自由度）
机械运动参数测试实验报告
班级
姓名
学号
实验日期
实验成绩
预习
操作
报告
成绩
1.预习报告：
机构设计草图：包括测定各构件的尺寸并标注在草图上。
2.原始数据：仿真曲线及实测曲线
3.理论与实测数据误差分析（包括数据分析及误差原因的分析）
4.思考题：用学过的UGNX运动仿真知识对本次实验内容进行运动仿真分析。
机构运动简图测绘实验报告
6、对搭接过程进行简要说明
班级
姓名
学号
实验日期
指导教师
成绩
编号
机构名称
运动简图
自由度计算
判断原动件数及机构级别
1
n= PL=
PH= F=
2
n= PL=
PH= F=
3
n= PL=
PH= F=
4
n= PL=
PH= F=
5
n= PL=
PH= F=机构运动方案创新设计实验报告
班级
姓名
学号
实验日期
指导教师
成绩
机械工程测试技术实验指导书(终稿)教材
机械工程测试技术实验指导书主编：朱红瑜河南工业大学机电工程学院学生实验须知1每次实验之前必须仔细阅读实验指导书中相应部分的内容。
2必须遵守实验室各项规章制度，并按预先编组在规定实验台位进行实验，未经许可不准擅自调换台位。
3同学们应爱护国家财产，认真按照操作规程和指导教师指导进行各项实验操作。
4不准随意拆装仪器，随意玩弄各操作按钮，开关等。
凡违返规定者视情节轻重作严肃处理，造成仪器设备损坏者一律照价赔偿。
5同一台位的同学对本台位仪器设备、工具、材料共同负责，实验结束时应报告实验老师检查。
如有丢失、损坏情况发生，在同一台位同学无自动承担责任时由该台位实验同学共同承担赔偿。
目录实验一电阻应变片及电桥特性实验 4 实验三电容传感器特性及相敏电路特性实验10 实验四滤波器滤波特性实验12 实验五*虚拟仪器振动测试实验15注：带*的实验项目为综合性实验实验一 电阻应变片及电桥特性实验一、实验目的1、了解电阻应变片的结构。
2、观察应变效应，掌握应变片的作用。
3、熟悉应变片电桥的各种接法及其输出特性。
二、实验仪器及设备SET-N 传感器实验仪所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、应变片、F/V 表、主、副电源。
三、有关旋钮的初始位置直流稳压电源打到±2V 档，F/V 表打到2V 档，差动放大增益最大。
四、实验原理应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，当使用一个应变片时，ΣR=RR∆；当二个应变片组成差动状态工作，则有ΣR=R R∆2；用四个应变片组成二个差对工作，且R1=R2=R3=R4=R ， R=RR ∆4 。
机械基础实验指导书(1)
实验1 平面机构运动简图测绘实验概述对已有机械的研究或设计新机械时，都需要运用能够表明机构运动情况的机构运动简图。
因为机构各构件间的相对运动，是由原动件的运动规律、机构中所有运动副的类型、数目及其相对位置（即转动副的中心位置、移动副的中心线位置和高副接触点的位置）决定，而与构件的外形、断面尺寸、组成构件的零件数目及其固联方式和运动副的具体结构无关。
因此可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，用简单的线条和规定的符号代表构件和运动副，并按比例定出各运动副的相对位置。
这种能准确表达机构运动情况的简化图形称为机构运动简图。
机构运动简图与原机械的运动特性完全相同，因而可以用机构运动简图对机械进行结构、运动和动力分析。
有时仅仅为了表达机械的运动结构特征，则图形不按精确的比例绘制，这种简图称为机构示意图。
机构运动简图符号已有标准，该标准对运动副、构件的表示符号作了规定，表1-1摘录了一些常用符号，供参考。
实验目的1、训练将机械实物或模型抽象绘制机构运动简图的技能。
2、进一步掌握机构自由度的意义及其计算方法。
3、提高对实际机构及机器的感性认识。
4、掌握机构的组成原理，为机构的分析与创新设计打下良好基础。
实验设备及工具1、多种典型机械的实物或模型，如缝纫机、牛头刨、各种泵、冲床等。
2、钢皮尺、量角器、内外卡钳等。
3、自备工具：铅笔、橡皮、小刀、三角板、报告纸、圆规。
实验步骤1、缓慢驱动被测机械或机构模型，观察机构的传动路线及各构件的运动情况，确定构件的数目。
2、仔细观察各构件之间的相对运动的性质和接触情况，从而确定运动副的类型与个数。
3、按照目测测量各构件与运动有关的尺寸（即转动副的中心位置、移动副的中心线位置和高副接触点的位置），选择最能描述各构件相对关系的运动平面作为投影平面，把驱动构件放在适当的确定位置上，用规定的符号画出机构运动示意图，并用数字标注构件、大写英文字母标注运动副、箭头标注驱动构件。
表1-1 构件与运动副的表示方法4、仔细测量机构中与运动有关的尺寸，取长度比例尺l μ将示意图画成机构运动简图。
机械测试技术实验指导书
皖西学院机械测试技术实验指导书机械与电子工程系自动控制教研室二00六年二月一．概述根据传感器原理课程的教学基本要求，适应当前教学改革的需要，考虑所选设备的特点，我们组织编写了《机械测试技术实验指导书》，其目的在于使学生对《机械测试技术》所讲的内容有更进一步的认识、理解，对学生进行实际操作训练，让学生验证所学的传感器知识。
通过这些实验，要求学生掌握基本的操作技能，增加感性认识，从而避免专业课学习的抽象感。
同学们必须在掌握相应的电子技术基础和传感器原理后，进行本实验课。
该书内容包括验证性实验八个,实验内容的选择既可以实现对学生基本技能的训练、创新能力的培养，又能体现教学先进性、实用性，而且有利于提高学生传感器技术知识的综合应用能力。
二．实验要求及注意事项（一）实验要求1．了解传感器的原理及性能。
2．必须先预习各实验的预习思考题，并写出答案，在进行各实验。
3．根据上课时间，按时到实验室。
4．按时完成实验内容并按要求写出实验。
（二）注意事项1．爱护自己，保证人身安全。
爱护设备，保证设备安全。
2．严禁带电拆、接线、及其它违章操作。
3．所需要的仪器、设备、工具、元件分组专用。
必须爱护使用，不得任意乱拿、乱动、不得丢失。
4．如果发生意外事故要立即切断电源，并向教师报告检查事故原因。
造成设备损坏者要作书面检查，责任事故要约情赔偿经济损失。
5．不得高声喧哗或打闹，果皮、碎纸不得随地乱扔，保持安静。
6．复杂线路可用不同色线区分，或把线路分割成几个简单的组成部分，先把各组成部分连好，再依次连接总线路，各部连线尽量短。
三．实验项目实验一金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互关系。
实验原理：说明实际使用的应变电桥的性能和原理。
已知单臂、半桥和全桥电路的∑R分别为⊿R/R、2⊿R/R 、4⊿R/R。
根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4·E·∑R，电桥灵敏度KU=V/⊿R/R，于是对应单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E、1/2E、和E。
机械原理实验指导书全部
实验一 机构运动简图测绘与分析实验一、实验目的1、通过对一些实物机械的测绘，掌握机构运动简图的测绘方法；2、针对实物机械，熟练掌握机构自由度的计算；3、实验验证机构具有确定运动的条件；4、加深对机构组成及其结构分析的理解。
二、实验原理和方法1、原理：由于机构的运动仅与机构中构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关，因此，在绘制机构运动简图时，可以撇开构件的形状和运动副的具体构造，而用一些简略的符号来代表构件和运动副，并按一定的比例尺绘制各运动副的相对位置，以此表示机构的运动特征。
2、方法：（1）测绘时使被测绘的机械缓慢运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。
（2）根据相互联接的两构件间的接触情况和相对运动的特点，确定各个运动副的类型。
（3）在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接顺序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图的草图。
用数字1、2、3、²²²分别标注各构件，用字母A 、B 、C 、²²²分别标注各运动副。
（4）仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副某点导路的方位线等，选定原动件的位置，并按下式选择一定的比例尺画出正式的机构运动简图。
比例尺l ＝实际长度（m ）/图形长度（mm ）三、实验设备和工具1、典型实物机械若干台2、量具3、自备绘图工具四、实验步骤和要求1、对于指定的几种机械或构件，要求其中至少有两种需按比例尺绘制机构运动简图，其余的可凭目测，使简图与实物大致成比例，这种不按比例尺绘制的简图通常称为机构示意图。
2、计算机构自由度，并将结果与实际机构的自由度对照，观察计算结果与实际是否相符。
3、对上述机构进行结构分析（高副低代、分离杆组和机构级别等）。
五、思考题1、通过本实验，阐述机构运动简图的内涵。
机构运动简图应准确反映实际机构中的哪些内容？2、绘制机构运动简图时，原动件的位置如何确定？是否会影响简图的正确性？3、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助？机构具有确定运动的条件是什么？4、对所测绘的机构能否改进和创意新的机构运动简图？深圳大学实验报告课程名称：机械原理实验名称：机构运动简图测绘与分析实验学院：机电与控制工程学院专业：机械设计制造及其自动化指导教师：报告人：学号：班级：实验时间：实验报告提交时间：教务处制一、完成下表内容：二、思考题讨论：三、实验心得、建议和探索：实验二 机构指定设计、组装实验一、实验目的：利用机构的构成原理，在“机构组合实验台”上组装出所指定的机构（共计13种组装方案），并利用图解法对所组装的机构进行速度分析，培养机构运动设计中的分析和实际动手能力。
机械09专业实验(2)实验指导书
机械09实验指导书专业实验(2)机械工程实验室2012.2《机械设计》实验指导书（机械类）机电系机械工程实验室2006年05月实验一机械零件认知与分析实验一、实验目的1、熟悉常用的机械零件的基本结构，以便对所学理论知识产生一定的感性认识。
2、分析常用机械零件的基本构造及制造原理。
3、了解常用机械零件的实际使用情况。
二、实验内容通过观察，掌握常用的机械零件的基本结构及应用场合。
三、实验简介机械零件陈列观摩，共包括：(1)螺纹联接与应用(2)键、花键、销、铆、焊、铰接(3)带传动(4)链传动(5)齿轮传动(6)蜗杆传动(7)滑动轴承与润滑密封(8)滚动轴承与装置设计(9)轴的分析与设计(10)联轴器与离合器。
共10个陈列柜，罗列了机械设计内容中大多数常用的基本零件与标准件，并对相应的零件进行了结构和基本受力分析，联接和安装的基本方法的说明，有些常用的零件还给出了简单的应用举例。
通过本实验的观摩，学生可以对照书本所学的基本内容，初步领会机械设计的一些常用零部件的基本设计与应用原理，从而达到举一反三的教学目的，对其所学的课本理论知识进一步巩固和深化。
四、实验要求1、学生必须带上课本，以便于与书本内容进行对照观察。
2、进入实验室必须保持安静，不得大声喧哗，以免影响其他同学。
3、不得私自打开陈列柜，不得用手触摸各种机械零件模型。
4、服从实验人员的安排，认真领会机械零件的构造原理。
五、实验报告对每个陈列柜，分别写出两个模型的名称，并说明其对应的实物应用情况。
六、思考题1、常用螺纹联接的方法有哪些?2、说明无键联结的优缺点．3、在带传动中，带张紧的方法有哪些?4、轴上零件轴向常用的定位方法有哪些?举例说明。
实验二轴系结构设计与分析实验一、实验目的熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计、滚动轴承组合设计的基本方法。
二、实验设备1、组合式轴系结构设计分析实验箱。
实验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件。
机械基础实验13 机械运动学、动力学参数测试
P=0
M=0
1.平面机构惯性力的平衡条件
对于活动构件的总质量为m、总质心S的加速度为as的机构，
要使机架上的总惯性力P 平衡，必须满足：
P mas 0
m0
as=0
机构的总质心S 匀速直线运动或静止不动。
质心不可能作匀速直线运动 欲使as=0, 就得设法使总 质心S 静止不动。
在构件2的延长线上加平衡质量m’，使m’和mC的总质 心移至B点；
在构件1的延长线上加平衡质量m’’，使机构的总质心 移至固定点A。整个机构的惯性力达到完全平衡。 3）缺点：
上述方法由于加装了若干个平衡质量，大大增加机构的 质量，尤其是把平衡质量装在连杆上时更为不利。
3.机构惯性力的部分平衡
只平衡机构中总惯性力的一部分。常用的方法有：
打印机 打印结果
（四）软件系统
主界面
产品总体介绍 实验台类型 机构类型 实验内容 窗口 帮助
实
结
验 台 结 构 说
操 作 说 明
实 验 录 像
杆 机 构
凸 轮 机 构
间 隙 机 构
特 种 机 构
机 构 设 计
测 试 与 仿 真
机果 构分 动 书析 平及 衡说
明
明
图13－5 软件结构框图
13.4 实验步骤
13.1 实验目的
1)掌握机构的位移、速度、加速度等运动学参数 测试的基本原理和方法。
2)了解机构动平衡的原理及方法。
3)通过本系统的实验，使学生深入了解机构几何 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， 速度波动调节等）有一个完整的认识。
4)了解各运动学参数测试传感器的基本原理和方 法。
机械原理试验指导书
实验一机构运动简图的测绘及分析一、实验目的1.学会根据各种机械实物或模型，绘制机构运动简图，了解运动副及构件的实际结构；2.分析和验证机构自由度，进一步理解机构自由度的概念，掌握机构自由度的计算方法；3.加深对机构组成原理、机构结构分析的理解。
二、设备和工具1.各类典型机械的实物（如：牛头刨床、缝纫机头、插齿机等）；2.钢皮尺，内外卡钳，量角器（根据需要选用）；3.三角板，铅笔，橡皮，草稿纸（自备）。
三、原理和方法1．机构运动简图是表征机器和机构传动原理及运动特征的简单的图形，由于机构的运动特性主要与机构的构件数目、构件与构件组成的运动副数目、运动副的类型和同一构件上各运动副的相对位置有关，因此在对机构进行分析时可以撇开构件的复杂外形和运动副的具体构造，用图1～4所示的符号示例来简略地代表相应的构件和运动副，绘制出能表明机构运动特性和简单图形——机构运动简图。
（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图1 转动副符号（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图2 移动副符号2．测绘机构运动简图的方法：（1）使被测机械缓慢运动，从原动件开始仔细观察机构运动的传递路径，了解其工作原理，从而确定组成机构的构件数目。
（2）根据相联接的两构件间的接触情况及相对运动的性质，确定各个运动副的类型。
（3）选择最能描述各构件相对运动关系的运动平面作为投影面，让机械停止在便于绘制简图的位置。
从原动件开始，用规定符号及构件的联接次序（一个构件至少与二个构件用运动副相联接）逐步画出机构示意图，然后用数字（1、2、3……）分别标注各构件，用英文字母A、B、C……分别标注各运动副。
(4)仔细测量机构的运动学尺寸(如构件上两回转副的中心距和移动副导路的位置等),按适当的比例尺将示意图画成正规的机构运动简图。
长度比例尺() lμ=构件实际长度米图中表示该构件的长度(毫米)（a）全为活动构件时（b）构件1为机架时图3 高副符号（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(5)按公式 L H 32F n P P =-- 式中： n ——机构活动构件数P L ——平面低副个数 P H ——平面高副个数计算机构的自由度,注意局部自由度、复合铰和虚约束。
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实验二机械运动参数测定实验指导书
一、实验目的:
1.通过实验了解：位移、速度、加速度测定方法。
角位移、角速度、角加速度的测定方法；转速及回转不均匀系数的测量方法。
2.通过实验初步了解“机械动态参数测定实验台”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、角速度、特别是加速度、角加速度的感性认识。
二、实验台简介：
1、主要技术参数
1) 曲柄原始参数：曲柄AB 的长度LAB：可调0.04～0.06m。
曲柄质心S1 到A 点的距离LAS1=0。
平衡质点P1 到A 点的距离LAP10.04～0.05：可调。
曲柄AB 的质量（不包括MP1）M1=2.55kg。
曲柄AB 绕质心S1的转动惯量（不包括MP1）JS1=0.00475kgm2。
P1点上的平衡质量MP1可调。
2) 连杆原始参数：连杆BC 的长度LBC：可调0.27～0.30m。
连杆质心S2到 B 点的距离LBS2=LBC/2。
连杆BC 的质量M2=0.55kg。
连杆绕质心S2的转动惯量JS2=0.0045kgm2。
3) 摇杆原始参数：摇杆CD 的长度LCD=0.13~0.18m。
摇杆质心S3到C 点的距离LAS3=0.14m。
平衡质点P3到 C 点的距离LAP3:可调。
摇杆CD 的质量（不包括MP3）M3=0.624kg。
摇杆CD 绕质心S3的转动惯量（不包括MP3）JS3=0.05kgm2。
P3点上的平衡质量MP3:可调。
4) 机架原始参数：机架铰链的距离LAD=0.34m。
浮动机架的总质量
M4=32.65kg。
加速度计的方向角а：可调0~3600。
5)连杆原始参数：连杆DE 的长度L DE：可调0.27~0.31m。
连杆质心S4到D 点的距离L BS4=0.15m。
连杆DE 的质量M4=0.55kg。
连杆绕质心S4的转动惯量J S4=0.0045kgm2。
6）滑块 5 原始参数：滑块质量M5=0.3kg。
偏距值（上为正）e：可调0～0.035m。
7) 动力原始参数：电动机（曲柄）的额定功率P：90w。
电动机（曲柄）的特性系数G=9.724rpm/Nm。
许用速度不均匀系数δ：按机械要求选取。
仿真计算步长DΦ：按计算精度选取。
2、功能及特点：
1）、可测量曲柄、摇杆的运动学参数和机架振动参数，并通过计算机多媒体虚拟仪表显示其速度，加速度波
形图。
2）、可通过计算机多媒体仿真软件计算曲柄、摇杆的真实运动规律和机架振动规律，并显示其速度，加速度波形图，可与实测曲线比较分析。
3）、配有专用的多媒体教学软件，学生可在软件前面说明文件的指导下，独立自主地进行实验。
4）、多媒体软件还包括曲柄摇杆机构设计和连杆曲线的运动图，将测试、仿真与设计分析结合起来。
5)、机构中活动构件杆长可调节，平衡质量大小位置可调节，飞轮转动惯量调节，使机构运动特性达到最佳。
三、实验内容:
通过数模计算得出摇杆的真实运动规律，作出摇杆相对曲柄转角的角速度线图，角加速度线图。
通过摇杆上的角位移传感器，曲柄上的角位移传感器和 A/D 转换板进行数据采集，转换和处理，输入计算机，显示出实测的摇杆相对曲柄转角的角速度线图和角加速度线图。
通过分析比较，使学生了解机构结构对摇杆的速度波动和急回特性的影响。
四、实验步骤：
1、测量并绘制曲柄导杆滑块机构机构运动简图，记录各构件尺寸。
2、启动实验台，调节调速旋钮，使机构处于运行状态。
3、打开计算机，单击“曲柄导杆滑块机构”图标，进入曲柄导杆滑块机构运动测试设计仿真综合试验台软
件系统的封面。
单击左键，进入曲柄导杆滑块机构动画演示界面。
4、在曲柄导杆滑块机构动画演示界面右下方单击“曲柄导杆滑块机构”键，进入曲柄导杆滑块机构原始参
数输入界面，根据测绘的机构运动简图，输入相应的构件尺寸。
5、在曲柄导杆机构原始参数输入界面左下方单击选定的实验内容，滑块运动仿真，进入选定实验的界面。
6、在选定的实验内容的界面左下方单击“仿真”，动态显示机构即时位置和动态的速度，加速度曲线图。
单击“实测”，进行数据采集和传输，显示实测的速度，加速度曲线图。
若动态参数不满足要求或速度波动过大，
有关实验界面均会弹出提示，“不满足!”，及有关参数的修正值。
7、如果要打印仿真和实测的速度，加速度曲线图，在选定的实验内容的界面下方单击“打印”键，打印机
自动打印出仿真和实测的速度，加速度曲线图。
8、如果要做其他实验，或动态参数不满足要求，在选定的实验内容的界面下方单击“返回”，返回曲柄摇
杆机构原始参数输入面，校对所有参数并修改有关参数，单击选定的实验内容键，进入有关实验界面。
以下步骤
同前。
9、如果实验结束，单击“退出”，返回Windows 界面。
曲柄导杆滑块机构原始参数输入界面
在该界面上输入的参数包括：曲柄、导杆、连杆的长度、质量和转动惯量，滑块 2 的质量，滑块 5 的质量、
各按键说明:
[曲柄运动仿真]：单击此键，进入曲柄运动仿真与测试分析界面。
[滑块运动仿真]：单击此键，进入滑块运动仿真与测试分析界面。
[机架运动仿真]：单击此键，单击其上的[确定]，进入机架运动仿真与测试分析界面。
[说明]：单击此键，弹出曲柄导杆滑块机构原始参数说明以及该界面操作说明框。
[加速]:单击此键,曲柄转速逐步增加。
[减速]:单击此键,曲柄转速逐步减小。
[返回]：单击此键，返回曲柄导杆滑块机构动画演示界面。
[退出]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS 界面。
4）滑块运动仿真与测试分析界面
该界面开有曲柄导杆滑块机构运动模拟窗口、滑块真实运动仿真窗口和滑块真实运动测试窗口（如图）。
各控键说明如下：
[仿真]：单击此健可以看到曲柄导杆滑块机构运动模拟图及滑块真实运动规律曲线和仿真结果。
[实测]：单击此键可以看到实测时的滑块运动规律曲线及实测结果。
[说明]：单击此键，弹出滑块真实运动仿真及测试分析说明以及该界面操作说明框。
[打印]：单击此键，弹出打印对话框，将滑块真实运动仿真曲线图和实测曲线图打印出来或保存为文件。
[返回]：单击此键，返回曲柄导杆滑块机构原始参数输入界面。
[退出]：单击此键，结束程序的运行，返回WINDOWS 界面。
五、思考题
1.分析曲柄摇杆机构曲柄长度对摇杆运动参数的影响。
2.分析曲柄导杆机构机架长度及滑块偏置尺寸对运动参数的影响。
3.测绘出曲柄摇杆机构或曲柄导杆滑块机构简图尺寸，利用计算机求出摇杆或滑块的运动参数，绘出运动线
图，与实测曲线对比。
4.了解其它实验手段测定机械运动参数方法，并进行比较。