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1、机械基础实验1指导书（机械原理部分）郑双阳 王淑芬 时祖光 编大连大学机械工程学院目 录课程名称：机械基础实验1（项目一）-1实验名称：基于机构组成原理的拼接实验课程名称：机械基础实验1（项目二）-5实验名称：基于机构组成原理的创新实验课程名称：机械基础实验1（项目三）-7实验名称：动平衡实验课程名称：机械基础实验1（项目四）-16实验名称：齿轮综合实验实验四（1） 渐开线齿轮参数测量实验-16实验四（2） 齿轮范成实验-22课程名称：机械基础实验1（项目一）实验名称：基于机构组成原理的拼接实验一、实验目的1、加深学生对机构组成原理的认识；2、培养学生的工程实践动手能力；3、加强学生的机构运动
2、简图的绘制能力。二、实验设备和工具1、机构创新设计实验台；2、常见杆组(杆长在80-340mm)； 3、连接件；4、开口扳手和内六角扳手。三、实验原理1、杆组的概念由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F=3n-2pl-ph=0，其中构件数n，高副数pl和低副数ph都必需是整数。由此可以获得各种类型的杆组。2、机构的组成原理根据如上所述，可将机构的组成原理概述为：任何平面机构均可以
3、用零自由度的杆组依次连接到原动件和机架上的方法来组成。这是本实验的基本原理。四、实验方法与步骤1、根据给定的机构示意图，选择杆组（长度不限），测出单个杆的长度并记录；2、然后在实验台上拼接机构。拼接时，杆与杆之间必须采用层叠式搭接。这样作有两个目的：一方面是为了使各构件的运动在相互平行的平面内进行，另一方面是为了避免各构件间的运动发生干涉；3、试拼之后，从最里层装起，依次将各杆组联接到机架上去；4、根据给定的机构运动简图确定原动件，用手驱动，若机构能平顺的实现确定运动，则机构拼接成功；5、绘制出拼接成功的机构的机构运动简图。五、实验内容本实验共有5个机构需要拼接，其机构示意图如下所示。1、曲柄
4、摇杆机构图1-1 曲柄摇杆机构示意图2、曲柄滑块机构图1-2 曲柄滑块机构示意图3、曲柄摇块机构图1-3 曲柄摇块机构示意图4、导杆机构图1-4 导杆机构示意图5、凸轮机构图1-5 凸轮机构示意图六、实验数据处理机构机构运动简图杆件尺寸机构自由度计算1、曲柄摇杆机构2、曲柄滑块机构3、曲柄摇块机构3、 导杆机构5、凸轮机构七、思考与讨论1、绘制机构运动简图的注意事项?2、低副连接和高副连接的特点是什么？课程名称：机械基础实验1（项目二）实验名称：基于机构组成原理的创新实验一、实验目的1、加深学生对机构组成原理的认识，进一步了解机构组成及其运动特性，为机构创新设计奠定良好的基础；2、 培养学生的
5、工程实践动手能力，体会设计时应注意的事项；3、培养学生创新意识及综合设计的能力。二、实验设备和工具1、机构创新设计实验台；2、驱动电机；3、皮带及皮带轮；4、常见杆组(杆长在80-340mm)； 5、连接件；6、开口扳手和内六角扳手。三、实验原理1、杆组的概念由于平面机构具有确定运动的条件是机构的原动件数目与机构的自由度数相等，因此机构由机架、原动件和自由度为零的从动件系统通过运动副联接而成。将从动件系统拆成若干个不可再分的自由度为零的运动链，称为基本杆组，简称杆组。根据杆组的定义，组成平面机构杆组的条件是：F=3n-2pl-ph=0，其中构件数n，高副数pl和低副数ph都必需是整数。由此可以
6、获得各种类型的杆组。2、机构的组成原理根据如上所述，可将机构的组成原理概述为：任何平面机构均可以用零自由度的杆组依次连接到原动件和机架上的方法来组成。这是本实验的基本原理。四、实验方法与步骤1、根据给定的机构示意图，选择杆组（长度不限），测出单个杆的长度并记录；2、然后在实验台上拼接机构。拼接时，需注意杆与杆之间必须采用层叠式搭接及皮带轮的安装位置；3、试拼之后，从最里层装起，依次将各杆组联接到机架上去；4、根据给定的机构运动简图确定原动件，用手驱动，若机构能平顺的实现确定运动，则利用皮带将机构与驱动电机连接起来；5、开动电机，观察机构的运动情况；6、绘制出拼接成功的机构的机构运动简图、计算机
7、构的自由度、完成机构的杆组划分。五、实验内容本实验共有2个机构需要拼接。1、机构1图2-1 机构1示意图2、机构2图2-2 机构2示意图六、实验数据处理机构机构运动简图杆件尺寸杆组划分机构自由度计算1、机构12、机构2七、思考与讨论1、转动副为周转副的条件是?2、计算机构自由度时的注意事项有哪些？课程名称：机械基础实验1（项目三）实验名称：动平衡实验一、实验目的1、巩固转子动平衡知识，加深转子动平衡概念的理解； 2、掌握刚性转子动平衡实验的原理及基本方法；3、了解动平衡试验机的组成工作原理，通过参数化和可视化的方法，观察转子动平衡虚拟实验的平衡效果。 二、实验设备和工具1、DPHI型智能动平衡
8、机，该机的结构如图3-1所示。测试系统由计算机、数据采集器高灵敏度有源压电传感器和光电相位传感器等组成；图3-1 DPH-I型智能动平衡机的外观(a)和结构简图(b)2、转子及平衡块。三、实验原理转子动平衡检测是一般用于轴向宽度B与直径D的比值大于0.2的转子（小于0.2的转子适用于静平衡）。转子动平衡检测时，必须同时考虑其惯性力和惯性力偶的平衡，即Pi=0，Mi=0。如图3-2所示，设一回转构件的偏心重Q1及Q2分别位于平面1和平面2内，r1及r2为其回转半径。当回转体以等角速度回转时，它们将产生离心惯性力P1及P2，形成一空间力系。图3-2 DPH-I型智能动平衡实验原理图由理论力学可知，
9、一个力可以分解为与它平行的两个分力。因此可以根据该 回转体的结构，选定两个平衡基面I和II作为安装配重的平面。将上述离心惯性力分别分解到平面I和II内，即将力P1及P2分解为P1I及P2I（在平面I内）及P1II及P2II（在平面II内）。这样就可以把空间力系的平衡问题转化为两个平面汇交力系的平衡问题了。显然，只要在平面I和II内各加入一个合适的配重QI和QII，使两平面内的惯性力之和均等于零，构件也就平衡了。DPHI型智能动平衡机测试系统由计算机、数据采集器、高灵敏度有源压 电力传感器和光电相位传感器等组成。当被测转子在部件上被拖动旋转后，由于转子的中心惯性主轴与其旋转轴线存在偏移而产生不平
10、衡离心力，迫使支承做强迫震动，安装在左右两个硬支撑机架上的两个有源压电力传感器感受此力而发生机电换能，产生两路包含有不平衡信息的电信号输出到数据采集装置的两个信号输入端；与此同时，安装在转子上方的光电相位传感器产生与转子旋转同频同相的参考信号，通过数据采集器输入到计算机。计算机通过采集器采集此三路信号，由虚拟仪器进行前置处理，跟踪滤波，幅度调整，相关处理，FFT变换，校正面之间的分离解算，最小二乘加权处理等。最终算出左右两面的不平衡量（克），校正角（度），以及实测转速（转/分）。四、DPH-I型智能动平衡机使用指南 系统主界面介绍 通过点击启动界面可进入动平衡测试系统主界面，动平衡测试系统主界
11、面见图3-3。图3-3 动平衡测试系统主界面1、测试结果显示区域，包括左右不平衡量显示、转子转速显示、不平衡方位显示。2、转子结构显示区，用户可以通过双击当前显示的转子结构图，直接进入转子结构选择图，选择需要的转子结构。3、转子参数输入区域，在进行计算偏心位置和偏心量时，需要用户输入当前转子的各种尺寸，如图上所示的尺寸，在图上没有标出的尺寸是转子半径，输入数值均是以毫米（mm）为单位的。4、原始数据显示区，该区域是用来显示当前采集的数据或者调入的数据的原始曲线，在该曲线上用户可以看出机械振动的大概情况，根据转子偏心的大小，在原始曲线上用户可以看出一些周期性的振动情况。5、数据分析曲线显示按钮：
12、通过该按钮可以进入详细曲线显示窗口，可以通过详细曲线显示窗口看到整个分析过程。6、指示出检测后的辊子的状态，灰色为没有达到平衡，红色为已经达到平衡状态。平衡状态的标准通过“允许不平衡质量”栏由用户设定。7、左右两面不平衡量角度指示图，指针指示的方位为偏重的位置角度。8、自动采集按钮，为连续动态采集方式，直到停止按钮按下为止。9、单次采集按钮。10、复位按钮，清除数据及曲线，重新进行测试。11、工件几何尺寸保存按钮开关，点击该开关可以保存设置数据（重新开机数据不变）。模式设置界面如图3-4所示，图上罗列了一般转子的结构图，用户可以通过鼠标来选择相应的转子结构来进行实验。每一种结构对应了一个计算模
13、型，用户选择了转子结构同时也选择了该结构的计算方法。图3-4 模式选择界面采集器标定窗口用户进行标定的前提是有一个已经平衡了的转子，在已经平衡了的转子上的A，B两面加上偏心重量，所加的重量（不平衡量）及偏角（方位角）用户从“标定数据输入窗口”输入，启动装置后，用户通过点击“开始标定采集”来开始标定的第一步，这里需要注意的是所有的这些操作是针对同一结构的转子进行标定的，以后进行转子动平衡时应该是同一结构的转子，如果转子的结构不同则需要重新标定。“测试次数”由用户自己设定，次数越多标定的时间越长，一般5-10次。“测试原始数据”栏只是用户观察数据栏，只要有数据表示正常，反之为不正常。“详细曲线显示
14、”用户可观察标定过程中数据的动态变化过程，来判断标定数据的准确性。 在数据采集完成后，计算机采集并计算的结果位于第二行的显示区域，用户可以将手工添加的实际不平衡量和实际的不平衡位置填入第三行的输入框中，输入完成并按“保存标定结果”按钮，“退出标定”完成该次标定。 仪器标定窗口见图3-5。图3-5 仪器标定窗口采集数据分析窗口按“数据分析曲线”键，出现如图3-6所示的窗口，可详细了解数据分析过程。图3-6 采集数据分析窗口 滤波器窗口：显示加窗滤波后的曲线，横坐标为离散点，纵坐标为幅值。 频谱分析图：显示FFT变换左右支撑振动信号的幅值谱，横坐标为频率，纵坐标为幅值。 实际偏心量分布图：自动检测时，动态显示每次测试的偏心量的变化情况。横坐标为测量点数，纵坐标为幅值。 实际相位分布图：自动检测时，动态显示每次测试的偏相位角的变化情况。横坐标为测量点数，纵坐标
