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.通过进行实验结果和理论数据的比较，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。

2.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。

直齿轮减速箱速比：1：20。

（2）传感器

①线位移传感器（1个）：

型号：WDL—100—2 ；精度：独立线性度0.5% ；量程：100mm；

②角位移传感器（1个）：

型号：WD35D—4 ；精度：独立线性度0.1% ；量程：00—3400；

③光电编导器（1个）：

型号：LEC—102.4BM—G05E ；精度：1024脉冲/周；量程：00—3600；

（3）实验装置主要构件和部件基本参数

①机构运动参数测试实验装置电机支撑件：1个。

②底板：460×330×30mm。

③曲柄：L50（L35）：1个；L90（L50）：2个。

④连杆：L30 ：1个；L160：2个；L90：1个。

⑤支撑座组件：中心高120mm支撑座2个。

⑥摆动导杆：1个。

⑦滑块组件：1套。

⑧传感器支撑架：角位移传感器支撑架：1个；线位移传感器支撑架：1个；光电移传感器

支撑架：1个。

⑨凸轮：1个。

⑩直动从动构件组件：1套。

○11摆动从动构件：1个。

○12偏心调整块：4个。

○13偏心块：2块。

（4）实验装置所需主要设备：

实验装置电器控制箱：1个。

（5）实验所需工具：

①木榔头：1把；②棍搬子：6#（1个）；③小改锥：1把；④活搬子：1把；⑤钢板尺：1把。

三、实验数据采集系统软件说明

该实验采用美国NI（美国国家仪器公司NA TIONAL INSTRUMENTS，简称NI）数据采集卡，进行数据采集；利用LabVIEW图形化编程平台进行数据处理和图形输出。其数据采集原理为：首先，机构在电机的驱动下运转起来，用传感器（位移传感器、角位移传感器、光电传感器）将机械量（如：

位移、加速度）转变为电量，即电信号。其次，通过测试控制柜中的数据采集卡对该信号进行采集、分析，再将模拟量转变为数字量，即完成模—数转换。最后，通过LabVIEW进行程序处理将其转化为运动曲线并输出在计算机的屏幕上。

LabVIEW和以往那些基于文本的高级编程语言不同，它采用的是一种全新的数据流图编程方式，即用形象的图标和连线来代替一行一行的文本，这种“画”程序的方法非常符合科学家和工程师所习惯和常用的框图模块方法及思维方式。并且，LabVIEW还具有大量的的特殊功能，是所有传统高级编程语言不具备的，在LabVIEW中可直接调用编写好的MA TLAB代码，不必重写程序；同样，在LabVIEW中还可以调用C语言编写的程序；此外，LabVIEW中还提供方便和实用的网络测量数据传输、远程测量控制等网络功能。

在我们的实验测试中正是利用了LabVIEW的数据输入输出、数学运算、图像处理输出、函数运算等功能模块和“画”程序的特点，由学生自行进行数据采集、数据处理、图形输出的编程。这样一来，首先可以开发学生各自的主观能动性和创新思维模式，其次，可以让学生通过实验熟悉LabVIEW软件的一些常用功能和程序的编写方法，掌握先进的测试方法和手段。

（1）测试控制柜的使用方法和操作说明（LabVIEW 7 Express 程序设计）

A、启动数据采集向导[DAQ Assistant]

1）接通电源，启动计算机，进入Windows[开始]界面。

2）双击[NI LabVIEW 7.1]图标，进入LabVIEW启动界面。

3）单击[New...]，进入新建程序界面。

4）选择[Data Acquisition with NI-DAQmx .vi]，单击[OK]，自动建立

[DAQ Assistant]图标，并进入前面板[Front Panel]设计界面。

LabVIEW启动界面