1、機構運動參數測定與分析實驗一實驗目的1. 了解用實驗法（電測法）測試機械運動參數的基本原理和方法。2. 了解各種傳感器在機械量測試中的應用。3.比較機構的理論運動線圖與實測運動線圖的差異，并分析產生差異的原因。二實驗設備與工具1.工作機械：（1）牛頭刨床；（2）曲柄搖桿機構；（3）曲柄滑塊機構。2.各種傳感器；3.各種測試儀器及微機測試系統。三實驗原理 本實驗應用非電量電測法將機械運動量通過傳感器轉變成電信號，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電阻應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、搖桿機構微分電路角速度傳感器線速度傳感器曲柄滑塊機構1線速度測定原理 測量構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件相連的馬蹄形永磁鐵構成的。當構件運動使得磁鐵與線圈產生相對運動時，線圈切割磁力線而產生代表構件運動速度的感應電勢E。 E=BNV式中： B磁感應強度； N瞬時參加切割磁力線的線圈匝數； V磁鐵相對于線圈的運動速度； 當傳感器結構一定時，N、B為常數，E與V成正比例關系，感應電勢的變化情況即反映了構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“電阻應變式”和“壓電式”兩種傳感器。測量時它們都是安裝在被測構件上，其基本原理分述如下： (

3、1) 電阻應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個電阻應變片（R1-R4），整個系統放置在一個封閉的殼體內，殼體內充滿硅油，以得到適當的阻尼。測量時質量為m的慣性塊隨被測構件一起以加速度a運動，而產生F=-ma的慣性力，該力使彈性元件發生彎曲變形，從而導致應變片電阻值變化，因為慣性塊的質量是一定的，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，可以產生電荷輸出。其結構如圖所示。輸出電荷量Q=K·F（式中：K晶體壓電系數；F加在晶體上的壓力）。當加在壓電晶體上的質量塊（質量為m）以加速度a隨被測構件運動時，質量塊就會產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，它可把電荷產生的電場電勢轉換成電壓輸出。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件上，由交流機和穩壓電源給陀螺供電，角速度陀螺儀將構件的角速度轉化成電壓信號輸出；對角速度信號進行微分，即可得到相應的角加速度信號。四實驗方法和內容：1）指導教師對測試原理及方法作必要的說明。2）檢查設備及線路，確認無誤后再啟動工作機械并接通測量儀器。3）調節測量儀器（由教師指導），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的位移、速度和加速度曲線并打印。4）比較機構的理論運動規律（由實驗室事先備好）和實測機構運動參數曲線的異同。5）觀察結束后按關機程序關閉計算機及有關設備及儀器。五思考題1） 用實驗法（電測法）分析機構的運動規律有何優點。2） 應從哪些方面對機構運動曲線