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1、1实验四：机械运动分析及结构设计一、实验目的与要求1以机构及系统设计为主线，以机构系统运动方案设计为重点，培养学生掌握机构运动参数测试的原理和方法。掌握利用运动学、动力学测试结果，重新调整、设计机构的原理和方法、从而培养学生设计、创新能力。2通过本系统的实验，使学生深入了解机构结构参数及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）有一个完整的认识。3实现计算机多媒体交互式教学方式，使学生在计算机多媒体教学课程的指导下，独立自主地进行实验内容的选择、实验台操作及虚拟仿真，培养学生综合分析能力及独立解决工程实际问题的能力，了解现代实验设计
2、、现代测试手段。二、实验类型综合型三、实验原理及说明1曲柄摇杆机构综合试验台（1）曲柄摇杆机构动态参数测试分析：机构活动构件杆长可调、平衡质量及位置可调。机构的动态参数测试包括：用角速度传感器采集曲柄及摇杆的运动参数，用加速度传感器采集整机振动参数，并通过 AD 板进行数据处理和传输，最后输入计算机绘制各实测动态参数曲线。可使学生清楚地了解该机构的结构参数及运动参数对机构运动及动力性能的影响。（2）曲柄摇杆机构真实运动仿真分析：试验台配置的计算机软件，通过建模可对该机构进行运动模拟，对曲柄摇杆及整机进行运动仿真，并做出相应的动态参数曲线，可与实测曲线进行比较分析，同时得出速度波动调节的飞轮转动
3、惯量及平衡质量。从而使学生对机械运动学和动力学，机构真实运动规律，速度波动调节有一个完整的认识。（3）曲柄摇杆机构的设计分析：试验台配置的计算机软件，还可用三种不同的设计方法，根据基本要求，设计符合预定运动性能和动力性能要求的曲柄摇杆机构。另外还提供了连杆运动轨迹仿真，可做出不同杆长，连杆上不同点的运动轨迹，为平面连杆机构按运动轨迹设计提供了方便、快捷的虚拟实验方法。2曲柄滑块机构综合试验台（1）曲柄滑块动态参数测试及分析：机构活动构件杆长可调、平衡质量及位置可调，机构的动态参数测试包括：用角速度传感器采集曲柄滑块的运动参数，用加速度传感器采集整机振动参数，并通过 A/D 板进行数据处理和传输
4、，最后输入计算机绘制各实测动态参数曲线。可使学生清楚地了解机构的结构参数及运动参数对机构性能影响。（2）曲柄滑块机构真实运动仿真及分析：试验台配置的计算机软件，通过建模可对该机构进行运动模拟，对曲柄滑块及整机进行运动仿真，并做出相应的动态参数曲线，可与实测曲线进行比较分析。同时得出速度波动调节的飞轮动惯量及平衡质量，从而使学生对曲柄2滑块机构运动学和动力学（机械真实运动规律，速度波动调节）有一个完整的认识。（3）曲柄滑块机构的设计分析：试验台配置的计算机软件，还可用三种不同的设计方法，根据基本要求，设计符合预定运动性能和动力性能要求的曲柄滑块机构。另外还提供了连杆运动轨迹仿真，可做出不同杆长，
5、连杆上不同点的运动轨迹，为平面连杆机构按运动轨迹设计提供了方便、快捷的虚拟实验方法。3凸轮机构综合试验台（1）凸轮机构的动态参数测试分析：试验配置了八种运动规律的凸轮，三种推杆（尖顶和滚子） ，偏心距可调，该机构的动态参数测试包括：用角速度传感器采集曲柄滑块的运动参数，用加速度传感器采集整机振动参数，并通过 AD 板进行数据处理和传输，最后输入计算机绘制各实测动态参数曲线。可使学生清楚地了解各种运动规律的凸轮机构及动力特性。（2）凸轮推杆机构真实运动仿真及分析：试验台配置的计算机软件，通过建模可对该机构进行运动模拟，对凸轮推杆进行运动仿真，并做出相应的动态参数曲线，可与实测曲线进行比较分析。同
6、时得出速度波动调节的飞轮转动惯量及平衡质量，从而使学生对凸轮机构运动学和动力学机构真实运动规律速度波动调节有一个完整的认识。（3）凸轮机构的设计分析：试验台配置的计算机软件提供了根据压力角是否满足要求和运动是否“失真”判断程序，并提示凸轮基本参数（基圆半径、滚子半径、偏心距）的调整方向和大小。四、实验仪器平面机构动态分析和设计综合实验台，包括：曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台、凸轮机构实验台，测试控制箱，配套的测试分析及运动仿真软件，计算机。五、实验步骤l打开计算机，运行有关实验测试分析及运动分析软件，详细阅读软件中有关操作说明。2启动有关实验设备，调定电动机运转速度。3等实验设备运行稳定后，由实验测试分析及运动分析软件的主界面选定具体实验项目，进入该实验界面。4先点击实验界面中“实测”键，计算机自动进行数据采集及分析，并作出相应的动态参数的实测曲线。5然后，点击该界面中的“仿真”键，计算机对该机构进行运动仿真，并作出动态参数的理论曲线。6打印理论曲线和实测曲线及有关参数。7如果要做其它项目的实验，点击“返回”键，返回主界面，选定实验项目。以下步骤同前。8分析比较理论曲线和实测曲线，并编写实验报告。3六、实验报告要求1绘出机构设计草图。2画出仿真曲线。3画出实测曲线。4确定机械最终方案。5写出心得体会。
