测量系统由差速器4和补偿盘6组成。差速器4安装在摆架的右端，它的左端为转动输入端（n1）通过柔性联轴器与试件联接；右端为输出端（n3）与补偿盘相联接。差速器由齿数和模数相同的三个圆锥齿轮和一个蜗轮（转臂H）组成一个周转轮系。 转子存在不平衡质量时，旋转后就会产生离心惯性力F，组成一个空间力系，使转子动不平衡。要使转子达到动平衡，则必须满足空间力系的平衡条件：
F?0? 或 ?M?M?0?M这就是转子动平衡的力学条件。
AB?0 ?02 当试件上有不平衡质量存在时，试件转动后则产生离心惯性力F?m?r。垂直方
向（绕x 轴）的抗弯刚度小，因此垂直分力产生的力矩M?FyL??2mrLcos?的作用下，使摆架产生周期性的上下振动。摆架振幅大小就取决于这个力矩的大小。 在补偿盘的任何位置试加一个适当的质量，在试件旋转的状态下摇动蜗杆手柄使蜗轮转动（正转或反转），这时补偿盘减速或加速转动。摇动手柄同时观察百分表的振幅使其达到最小，这时停止转动手柄，则求出相位。
四、实验数据记录 序号 实验内容 转速(r/min) 框架振幅（mm） 1 试件测试 2 在试件右端圆盘（2）装4块平衡块 3 在补偿盘上配2块平衡块 4 在补偿盘上再配2块平衡块 5 将试件调头，试件测试 6 在试件右端圆盘（1）装4块平衡块 7 在补偿盘上配1块平衡块 8 在补偿盘上再配2块平衡块 五、思考题
1、摇动蜗杆手柄的目的是什么？若满足指导书中的图3c所示状态机器是否还在振
动？是否完全满足了平衡条件？
2、做好该实验的关键是什么？应该怎样做？
3、本机的rp?Lp?/rpLp等于多少？这样做的目的是什么？ 4、本机是靠什么测量振动？
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实验五 机械运转速度波动及调节实验
一、实验目的
1、了解机械真实运动的规律。
2、了解等速稳定运转机械系统和周期性变速稳定运转机械系统。 3、掌握利用飞轮进行速度波动调节的原理和方法。
4、根据实验数据设计飞轮；测量飞轮尺寸并与设计的飞轮尺寸进行比较分析。
二、实验设备及仪器
1、机械运转速度波动调速实验台 2、测速传感器 3、数据采集卡
4、计算机及实验软件
三、实验设备与实验内容简介
如图5-1所示，机械运转速度波动及调节实验台由电机、带传动、飞轮、离合器、主传动轴、曲柄滑块机构、气缸、节流阀、测速传感器和上位计算机等组成。离合器2可以使曲柄轴与主传动轴联接或者脱离，分别构成等速稳定运转机械系统和周期性变速稳定运转机械系统，实现两种机械运转系统的实验研究；离合器1可以使飞轮与主传动轴的联接或脱离，实现周期性变速稳定运转机械系统用飞轮调节速度波动的实验研究；调节节流阀12开度大小可以改变机械运转系统负载的大小，实现不同工作负载情况下周期性变速稳定运转机械系统运转的实验研究。
1215131411891234567101计算机2数据采集卡3编码器4带传动5轴承6主传动轴7飞轮8离合器1 9离合器2 10曲柄轴11连杆12节流阀13气缸14活塞块15电机图5-1 机械运转速度波动及调节实验原理图
实验台测试系统由安装在主传动轴的测量光电编码器3、NIUSB-6009数据采集卡4、上位计算机1及基于Labview技术的应用软件组成。实验所用的光电编码器是一种数字式角度传感器，通过光电转换将输入的角位移信号转换成相应的数字代码，实现数字测量。实验中，编码器与主传动轴同步，每转一转发出720个脉冲信号，数据采集卡完成脉冲信号的采集，传给上位计算机，在计算机中对信号进行分析处理，并且显示实验曲线及实验结果。
四、实验原理
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机器的真实运动规律,是由各构件的质量、转动惯量和作用于各构件上的力等多方面因素决定的。作用在机器上力的大小和方向的周期性变化、系统内部动能的周期性波动,导致了机器运转系统主轴角速度的周期性波动变化。
作用在机械上的驱动力矩和阻抗力矩是主动件转角?的周期性函数，且在等效驱动力矩、等效阻力矩及等效转动惯量变化的公共周期内（实验中按2?）驱动功等于等效阻抗功时，在稳定转动状态下主轴角速度波动亦呈周期性波动变化，其运转不均匀程度，用运转速度不均匀系数δ表示，大小为：
???min ??max式中，?max为最大角速度；?min为最小角速度；?m为平均角速度，?m???max??min?2。
机器运转周期性速度波动的调节，就是减小机器速度波动，使其达到机器工作所允许的程度，即机器运转速度不均匀系数???， ?为机器运转速度不均匀系数许用
?m????值。周期性速度波动的调节方法，是在机器中安装一个具有很大转动惯量的构件即所谓飞轮，其调速原理简述如下：
在一个周期中最大动能Emax与最小动能Emin之差称为最大盈亏功，以?W?示之，即
22?W??Emax?Emin?1(J?F)(???0minmax) 2??[ W]wm(J0?JF)2
式中，J0为机械的等效转动惯量；JF为飞轮等效转动惯量。
当机器的等效力矩已给的情况下，最大盈亏功是一个确定值，由上式可知欲减小
(?max??min)值，可增大等效转动惯量J0或增大?m，机器作好后，J0是一个确定值，故在机器中外加一个转动惯理为JF的飞轮，即可减小(?max??min)，达到调速的目的。
五、实验方法及步骤
1、实验系统构建
将编码器的输出线接入数据采集卡，再将数据采集卡通过USB口与上位计算机相连接；启动实验应用程序，设置采样点数、采样率、采样滤波数等。
2、周期性变速稳定运转机械系统在小负载状态的运转实验
不装飞轮：通过离合器1将飞轮与主传动轴脱离，通过离合器2将主传动轴与曲柄轴联接，启动实验台。运转平稳后，在上位计算机的实验界面上点击<开始>，采样完成后，观察实验曲线，记录最大转速、最小转速、平均转速和转速不均匀率。
装有飞轮：通过离合器1将飞轮与主传动轴联接，通过离合器2将主传动轴与曲柄轴联接，启动实验台。运转平稳后，在上位计算机的实验界面上点击<开始>，采样完成后，观察实验曲线，记录最大转速、最小转速、平均转速和转速不均匀率。
3、周期性变速稳定运转机械系统在大负载状态的运转实验
调节节流阀开度的大小，改变负载，重复过程上述（2）实验过程。 4、等速稳定运转机械系统的运转实验
通过离合器2将主传动轴与曲柄轴脱离，启动实验台。运转平稳后，在上位计算机的实验界面上点击<开始>，采样完成后，观察实验曲线，记录最大转速、最小转速、平均转速和转速不均匀率。可以操作离合器1将飞轮与主传动轴脱离及联接，进行等速稳定运转机械系统两个负载状态的实验。
六、实验数据记录
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周期性变速稳定运转机械系统小负载状态运行 周期性变速稳定运转机械系统大负载状态运行 最大转速nmax（转/分） 最小转速nmin（转/分） 平均转速n平（转/分） 不均匀率? 最大转速nmax（转/分） 最小转速nmin（转/分） 平均转速n平（转/分） 不均匀率? 最大转速nmax（转/分） 无飞轮 有飞轮 等速稳定最小转速nmin（转/分） 运转机械平均转速n平（转/分） 系统运行 不均匀率? 七、思考题 1、分析等速稳定运转机械系统和周期性变速稳定运转机械系统机构特征和负载特点。
2、机器在稳定运转时,为什么会有周期性速度波动，简述其原因。 3、加飞轮与不加飞轮相比,速度波动有什么变化。
4、当负载增大时,速度波动出现什么变化 简述其原因。 5、飞轮装在哪个轴上比较合理，为什么？
6、根据周期性变速稳定运转机械系统实验结果，反求飞轮的转动惯量，并设计飞轮。测量实际飞轮尺寸，分析误差（已知机械系统的转动惯量J0=81200cm2·g）。
7、已知电动机的额定转速为670转/分，带传动的传动比为2.4:1，光电编码器为720线（每转一转输出720个脉冲）。实验中如何确定采样率的大小；设定滤波点数的目的是什么。
机械的运转及速度波动调节实验报告
一、实验目的 二、实验设备 三、实验原理
四、实验数据及处理
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周期性变速稳定运转机械系统小负载状态运行 周期性变速稳定运转机械系统大负载状态运行 最大转速nmax（转/分） 最小转速nmin（转/分） 平均转速n平（转/分） 不均匀率? 最大转速nmax（转/分） 最小转速nmin（转/分） 平均转速n平（转/分） 不均匀率? 最大转速nmax（转/分） 无飞轮 有飞轮 等速稳定最小转速nmin（转/分） 运转机械平均转速n平（转/分） 系统运行 不均匀率? 五、思考题 1、分析等速稳定运转机械系统和周期性变速稳定运转机械系统机构特征和负载特点。
2、机器在稳定运转时,为什么会有周期性速度波动，简述其原因。 3、加飞轮与不加飞轮相比,速度波动有什么变化。
4、当负载增大时,速度波动出现什么变化 简述其原因。 5、飞轮装在哪个轴上比较合理，为什么？
6、根据周期性变速稳定运转机械系统实验结果，反求飞轮的转动惯量J0，并设计飞轮。测量实际飞轮尺寸，分析误差（已知机械系统的转动惯量Je=81200cm2·g）。
7、已知电动机的额定转速为670转/分，带传动的传动比为2.4:1，光电编码器为720线（每转一转输出720个脉冲）。实验中如何确定采样率的大小；设定滤波点数的目的是什么。
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