機構(gòu)運動參數(shù)測定與分析實驗

1、機構(gòu)運動參數(shù)測定與分析實驗一實驗?zāi)康?. 了解用實驗法（電測法）測試機械運動參數(shù)的基本原理和方法。2. 了解各種傳感器在機械量測試中的應(yīng)用。3.比較機構(gòu)的理論運動線圖與實測運動線圖的差異，并分析產(chǎn)生差異的原因。二實驗設(shè)備與工具1.工作機械：（1）牛頭刨床；（2）曲柄搖桿機構(gòu)；（3）曲柄滑塊機構(gòu)。2.各種傳感器；3.各種測試儀器及微機測試系統(tǒng)。三實驗原理 本實驗應(yīng)用非電量電測法將機械運動量通過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號，再加以放大與測試，其測試過程如下：積分電路打印機屏幕微機系統(tǒng)電阻應(yīng)變式加速度傳感器線速度傳感器牛頭刨床機械量采樣放大器A/D轉(zhuǎn)換 微機 接口卡采樣放大器壓電晶體加速度傳感器電荷放大器曲柄

2、搖桿機構(gòu)微分電路角速度傳感器線速度傳感器曲柄滑塊機構(gòu)1線速度測定原理 測量構(gòu)件的線速度采用電磁式速度傳感器，它是由固接在機架上的線圈和與運動構(gòu)件相連的馬蹄形永磁鐵構(gòu)成的。當(dāng)構(gòu)件運動使得磁鐵與線圈產(chǎn)生相對運動時，線圈切割磁力線而產(chǎn)生代表構(gòu)件運動速度的感應(yīng)電勢E。 E=BNV式中： B磁感應(yīng)強度； N瞬時參加切割磁力線的線圈匝數(shù)； V磁鐵相對于線圈的運動速度； 當(dāng)傳感器結(jié)構(gòu)一定時，N、B為常數(shù)，E與V成正比例關(guān)系，感應(yīng)電勢的變化情況即反映了構(gòu)件運動速度變化情況。2線加速度測定原理 本實驗測量線加速度采用了“電阻應(yīng)變式”和“壓電式”兩種傳感器。測量時它們都是安裝在被測構(gòu)件上，其基本原理分述如下： (

3、1) 電阻應(yīng)變式加速度傳感器是利用慣性法原理工作的，其原理如圖所示。等強度梁1作為彈性元件，一端固定在基座上，另一端裝有慣性塊2，在等強度梁兩測粘貼有4個電阻應(yīng)變片（R1-R4），整個系統(tǒng)放置在一個封閉的殼體內(nèi)，殼體內(nèi)充滿硅油，以得到適當(dāng)?shù)淖枘?。測量時質(zhì)量為m的慣性塊隨被測構(gòu)件一起以加速度a運動，而產(chǎn)生F=-ma的慣性力，該力使彈性元件發(fā)生彎曲變形，從而導(dǎo)致應(yīng)變片電阻值變化，因為慣性塊的質(zhì)量是一定的，所以電阻值的變化正比于加速度。把貼在彈性元件兩測的4個電阻應(yīng)變片R1、R2、R3、R4（R1=R2=R3=R4=100）接成電橋，則電橋的輸出電壓是正比于加速度的。 (2) 壓電式加速度傳感器是采

4、用壓電晶體作為變換器的，壓電晶體是一種壓電材料，這種材料在受到外界壓力作用時，可以產(chǎn)生電荷輸出。其結(jié)構(gòu)如圖所示。輸出電荷量Q=K·F（式中：K晶體壓電系數(shù)；F加在晶體上的壓力）。當(dāng)加在壓電晶體上的質(zhì)量塊（質(zhì)量為m）以加速度a隨被測構(gòu)件運動時，質(zhì)量塊就會產(chǎn)生與加速度成正比的慣性力F作用在壓電晶體上，即F=-ma，而Q與F成正比，所以輸出電荷量與被測構(gòu)件的加速度成正比。但由于其輸出電荷量極微，直接用儀表測量無法測出，故需通過電荷放大器放大后才能測量。電荷放大器相當(dāng)于一個具有電容負反饋、輸入阻抗極高的高增益運算放大器，它可把電荷產(chǎn)生的電場電勢轉(zhuǎn)換成電壓輸出。3角速度及角加速度的測量原理：

5、角速度是用角速度陀螺儀測量的，角速度陀螺儀是一單自由度的陀螺儀（又稱速率陀螺儀），角速度陀螺儀安裝在被測構(gòu)件上，由交流機和穩(wěn)壓電源給陀螺供電，角速度陀螺儀將構(gòu)件的角速度轉(zhuǎn)化成電壓信號輸出；對角速度信號進行微分，即可得到相應(yīng)的角加速度信號。四實驗方法和內(nèi)容：1）指導(dǎo)教師對測試原理及方法作必要的說明。2）檢查設(shè)備及線路，確認無誤后再啟動工作機械并接通測量儀器。3）調(diào)節(jié)測量儀器（由教師指導(dǎo)），按照計算機程序提示操作計算機，在顯示器上分別觀察各機構(gòu)的位移、速度和加速度曲線并打印。4）比較機構(gòu)的理論運動規(guī)律（由實驗室事先備好）和實測機構(gòu)運動參數(shù)曲線的異同。5）觀察結(jié)束后按關(guān)機程序關(guān)閉計算機及有關(guān)設(shè)備及儀器。五思考題1） 用實驗法（電測法）分析機構(gòu)的運動規(guī)律有何優(yōu)點。2） 應(yīng)從哪些方面對機構(gòu)運動曲線