数，故可写成：
m0′r0′＝CLC
当选定所加平衡质量的半径r0′后，m0′即可确定：
m0'=
LCC （3） r0'根据（3）式即可确定平衡质量的大小。相位的确定是这样的：当满足机器平衡条件后使机器停止转动，将指针15转到与O－X轴线垂直的方向上，此时m0′的相位必定在T′校正面的垂直方向上，然后根据补偿力偶矩的已知方向，选择与力偶方向相反方向即为平衡重量m0′所在的实际相位了。适当选择r0′，即可求得m0′，对T″校正面的平衡也按同样的方法进行，从而完成对整个转子的平衡。
四、实验步骤
1. 充分了解试验机的整体结构和各部分的作用以及调整的方法和顺序。 2. 记录所用试验机的固有参数C。
3. 调节手轮17使指针16所指示的LC值为零，在无转子的条件下启动电机，此时框架应无振动，指针20所指示的振幅也应为零。
4. 将转子装在主轴4上，启动电机使转子转动，此时T″校正面应与O－X支撑轴在同一个垂直面内，框架只是在T′校正面内的不平衡重径积作用下开始振摆，此时的振摆是单一的M0作用的结果。
5. 调节手轮17，使圆盘8上升一初距LC，此时可产生一个补偿力偶矩MC，框架的振摆作用力矩就不是单一的，而是M0和MC的合成。
6. 调节手轮18，改变补偿力矩MC的相位，使φC＝φ，此时振幅指示应相对最小。 7. 再仔细调节手轮17，改变LC的大小，直到振幅为零满足CLC＝m0′r0′的条件，此时记下LC的值。
8. 计算m0′r0′的值。m0′0′＝CLC
9. 选择r0′的大小（测量T’面圆弧槽中心到转轴的距离），计算m0′的值。 10. 在天平上称得一份质量为m0′的重块（螺栓加橡皮泥的重），加在槽的中心并紧固。启动电机，此时框架又振动起来，这时的振动作用力矩完全是由MC所致，因为M0已被m0′r0′所平衡。此时调节手轮17，使Lc＝0，框架应无振动。
11. 掉转专门转子方向，再用同样的步骤和方法平衡T″面，整个转子才被完全平衡好。
五、 注意事项：
1. 要注意安全，安装转子及重块螺栓一定要装牢固，以免脱开伤人。
2. 框架的平衡指示20不可能一点不动，只要振幅小于1mm左右，即认为平衡。 3. 用天平称重时，应精确到0.1g。
4. 填好实验报告，回答报告中的思考题。
实验四 机械运动参数的测定
一、实验目的
1、 通过实验，了解位移、速度、加速度的测定方法；角位移、角速度、角加速度的测定方法；转速及回转不匀率的测定方法；
2、 通过实验，初步了解“MEC-B机械动态参数测试仪”及光电脉冲编码器、同步脉冲发生器（或称角度传感器）的基本原理，并掌握它们的使用方法；
3、 通过比较理论运动线图与实测运动线图的差异，并分析其原因，增加对速度、角速度，特别是加速度、角加速度的感性认识；
4、 比较曲柄导杆滑块机构与曲柄滑块机构的性能差别。
二、实验设备
本试验的试验系统如图1所示，它由以下设备组成： 实 验 机 构 MEC-B 机 械 动 态 参 数 测试仪 磁带记录仪 光电脉冲编码器 CRT显示器 同步脉冲发生器 四色绘图仪 图1 MEC－B机械运动参数测试实验系统
1、实验机构； 2、MEC-B机械动态参数测试仪；3、PP-40四色绘图仪；4、磁带记录仪（普通家用录音机）；5、光电脉冲编码器（也可采用其它各种数字式或模拟式传感器）；6、同步脉冲发生器（或称角度传感器）。
三、工作原理
1、 实验机构
本实验配套的为曲柄滑块机构及曲柄导杆滑块机构（也可采用其它各类实验机构），其原动力采用直流调速电机，电机转速可在0~3600r/min范围作无级调速。经蜗杆蜗轮减速器减速，机构的曲柄转速为0~120 r/min。
1—同步脉冲发生器 2—.蜗轮减速器 3—曲柄 4—连杆 5—电机 6—滑块 7—齿轮 8—光电脉冲编码器 9—导块 10—导杆
图2 实验机构简图
图2所示为实验机构的简图，利用往复运动的滑块推动光电脉冲编码器，输出与滑块位移相当的脉冲信号，经测试仪处理后将可得到滑块的位移、速度及加速度。图6-4（a）为曲柄滑块机构的结构形式，图6-4（b）为曲柄导杆滑块机构的结构形式，后者是前者经过简单的改装而得到的，在本装置中已配有改装所必备的零件。
2、 MEC-B机械动态参数测试仪
MEC－B型机械动态参数测试仪是以机械运动量的测量为主，具有较强通用性的智能化仪器。其结构和原理详见后面所附《MEC－B型机械动态参数测试仪使用说明书》。
以本测试仪为主体的整个测试系统的原理框图如图3所示。
图3 测试系统原理图
在实验机构的运动过程中，滑块的往复移动通过光电脉冲编码器转换输出具有一定频率（频率与滑块往复速度成正比），0－5V电平的两路脉冲，接入测试仪数字量通道由计数器计数。也可采用模拟传感器，将滑块位移转换为电压值，接入测试仪模拟通道，通过A/D转换口转变为数字量。
测试仪具有内触发和外触发两种采样方式。（详见操作说明书）当采用内触发方式时，可编程定时器按操作者所置入的采样周期要求输出定时触发脉冲。同时微处理器输出相应的切换控制信号，通过电子开关对锁存器或采样保持器发出定时触发信号，将当前计数器的计数值或模拟传感器的输出电压值保持。经过一定延时，由可编程并行口或A/D转换读入微处理器中，并按一定格式存储在机内RAM区中。若采用外触发采样方式，可通过同步脉冲发生器将机构曲柄的角位移（20、40、60、80、100）信号转换为相应的触发脉冲，并通过电子开关切换发出采样触发信号。利用测试仪的外触发采样功能，可获得以机构主轴角度变化为横坐标的机构运动线图。
机构的速度、加速度数值由位移经数值微分和数字滤波得到。与传统的R－C电路测量法或分别采用位移、速度、加速度测量仪器的系统相比，具有测试系统简单，性能稳定可靠、附加相位差小、动态响应好等优点。
本测试系统测试结果不但可以以曲线形式输出，还可以直接打印出各点数值，克服了以往测试方法必须对记录曲线进行人工标定和数据处理而带来较大的幅值误差和相位误差等问题。
MEC-B测试仪由于采用微处理机及相应的外围设备，因此在数据处理的灵活性和结果显示、记录、打印的便利、清晰、直观等方面明显优于非微机化的同类仪器。另外，操作命令采用代码和专用键相结合，操作灵活方便，实验准备工作非常简单，在学生进行实验时稍作讲解学生即可使用。
3、 光电脉冲编码器
1. 灯泡 2. 聚光镜 3. 光电盘 4. 光栏板 5. 光敏管 6. 主轴
图4 光电脉冲编码器结构原理图
光电脉冲编码器又称增量式光电编码器，它是采用圆光栅通过光电转换将轴转角位移转换成电脉冲信号的器件。它由灯泡，聚光透镜、光电盘、光栏板、光敏管和光电整形放大电路组成。光电盘和光栏板是用玻璃材料经研磨、抛光制成。在光电盘上用照相腐蚀法制成有一组径向光栅，他们与光电盘透光条纹的重合性差1/4周期。光源发出的光线经聚光镜聚光后，发出平行光。当主轴带动光电盘一起转动时，光敏管就接收到光线亮、暗变化的信号，引起光敏管所通过的电流发生变化，输出两路相位差90的近似正弦波信号，它们经放大、整形得到两路相位差90的主波d和d’。d路信号经微分后加到两个与非门输入端作为触发信号；d’路经反向器反向后得到两个相位相反的方波信号，分别送到与非门剩下的两个输入端作为门控信号，与非门的输入端即为光电脉冲编码器的输出信号端，可与双时钟可逆计数的加、减触发端相接。当编码器转向为正时（如顺时针），微分器取出d的前沿Ａ，与非门1打开，输出一负脉冲，计数器作加计数；当转向为负时，微分器取出d的另一前沿Ｂ，与非门2打开，输出一负脉冲，计数器作减计数。某一时刻计数器的计数值，即表示该时刻光电盘（即主轴）相对于光敏管位置的角位移量。
微分器 整形电路 与非门2 均衡放大器 光敏管1 与非门1 整形电路 反相器 光敏管2 均衡放大器 图5 光电脉冲编码器电路原理框图
四、操作步骤
1、 滑块位移、速度、加速度测量
（1） 将PP－40四色绘图仪接入测试仪后板插座，打开CRT电源开关，启动面板电源开关，数码管显示“P”，适当调整CRT亮度与对比度。若环境温度超过30℃应