213横梁36045L64 1-光栅角位移传感器 2-六角头螺栓 3-角位移传感器座 4-连接块 5-弹性连接套 6-卡箍 图7 光栅角位移传感器的安装 将光栅角位移传感器1的止口套在角位移传感器座3上，并用十字槽盘头螺钉固定。 根据被检测件的位置调整横梁组件的相对位置，通过连接块4用六角头螺栓固定在横梁组件上。 弹性连接套5分别为L=53、60、73三种规格，根据传感器与被检测件间的轴向距离选定后用螺丝刀将卡箍6拧紧。 5）直线位移传感器的安装方法 如图8所示。 A-A横梁部件A55221L436横梁部件633 A1-直线位移传感器 2-连接块 3-连接座 4、6-内六角圆柱头螺钉 5-固定块 图8 直线位移传感器的安装 将固定块5、连接座3用内六角圆柱头螺钉固定在横梁部件上。在允许的范围内，L尽可能的大以增加传感器的稳定性。
直线位移传感器1放入连接座的凹弧内并将连接块2 内六角圆柱头螺钉4拧紧。 在拧紧螺钉的过程中，应均匀旋紧，切忌单边拧紧，以免损坏传感器。
该实验台可拼装齿轮——杆组合机构、凸轮组合机构、不完全轮组合机构、槽轮组合机构，齿轮——齿条组合机构、链——齿轮组合机构及棘轮组合机构等。
四、检测分析系统及使用方法
实验台配备了硬件检测系统及软件分析系统，同时具有两种调速方式。
硬件系统采用单片机与A/D转换集成相结合进行数据采集，处理分析及实现与PC机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。该测试系统先进、测试稳定、抗干扰性强。同时该系统采用光电传感器、位移传感器和加速度传感器作为信号采集手段，具有较高的检测精度。
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数据通过传感器与数据采集分析箱将机构的运动数据通过计算机串口送到PC机内进行处理，形成运动构件运动参数变化的实测曲线，为机构运动分析提供手段和检测方法。
硬件系统原理如图9框图所示。
图9 硬件系统原理框图
传感器的安装：
实验台配备了一个光栅角位移传感器、一个直线位移传感器，可分别安装在旋转及移动构件上。在每种机构的输入及输出端均有安装位置。
检测：
实验台配有数据检测箱一个，上有传感器接口，其面板及后板如图10、11所示。
图10 面板 图11 后板
面板上三个键为调速键，依次为“增加”、“减小”、“停止”，显示窗口将显示调速等（0----20）。
背板上有二个数字量接口和二个模拟量接口，将光栅传感器接线接在“数字量1”上，直线位移传感器接线接在“模拟量2”上，即可。
运动曲线显示：
被测构件的实时动态运动曲线由计算机相应软件进行显示，打开检测界面后，点击“检测”键即可显示被测构件的运动曲线。另外，测试界面内也有调速控件，可通过计算机直接调节电机转速。
实验台电机转速控制系统有两种方式：1）手动控制：通过调节控制箱上的两个调速按钮调节电机转速；2）软件控制：在实验软件中根据实验需要来调节。软件为专用软件，包括教学和分析两部分，其中分析中有实测曲线和杆机构、凸轮机构、槽轮机构的运动曲线仿真。
软件操作说明：
点击可执行文件就会进入主界面；主界面包括四个主菜单: 文件 、实验内容、帮助和
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公式备查。
“文件”中有一个下拉菜单: “退出”。 点击 “退出” ，程序会终止运行而结束。 实验内容包括实验录像、实验原理说明、实测、仿真和实验结果5个子菜单。“实验结果”菜单只有在“仿真”与“实测”的基础上才能操作，其余的菜单一点击就能进入相应的窗体，所以通过菜单的点击可以实现各窗体之间的切换。
帮助包括帮助（H）和关于本软件2个菜单，如果在程序中的运行中需要得到帮助可以点击“帮助（H）”，如果想要了解有关本软件的相关信息可以点击“关于本软件”。
操作事项：
1）实验录像的播放 实验录像窗体有2个按钮：停止和播放。点击“播放”可以播放录像，必须注意的是，在切换到其他窗体以前必须点击“停止”按钮；
2）机构的仿真过程 仿真窗体包括两个图片框：上方的是机构简图框，显示各机构的简单示意图。下方黑色的是仿真图框，可以对有四杆机构、曲柄滑块、导杆滑块、导杆摇杆、凸轮、槽轮6种机构进行仿真。机构简图框右边是机构选项卡，可以对以上6种仿真机构类型进行选择；
进入该界面后点击界面右边的机构选项卡，选择其中一种机构，然后确认好选项卡上文本框中的机构各构件尺寸，看是否与仿真的实际机构尺寸一样，如果不一样则需将实际构件尺寸输入到文本框中。最后点击“仿真”按钮，便可以把仿真机构的位移、速度、加速度曲线在窗体下方的黑色坐标框中绘制出来。
如果仿真出来的位移、速度、加速度数值较小，无法显示在当前坐标区内，可以进行坐标调整（一般情况下无需调整）。
坐标调整：
图12坐标调整方式
如图12所示，点击“增加按钮”缩放倍数会逐渐增加，值得注意的是必须用鼠标左键点击其倍数值，让其变为兰色，坐标才会发生相应的调整。点击“减小按钮”亦然。
仿真曲线打印：
仿真实验做完后，如果需要打印实验结果，则要先在仿真窗体点击“打印结果”按钮，注意：这只能将预打印仿真的曲线与机构简图以文件的形式保存到实验结果中，要将其打印出来还要点击主菜单中“实验内容”下的“实验结果”菜单。点击之后实验结果窗体将现出。实验结果窗体上有两个图片框和“打印预览”、“打印”两个按钮。上面的图片框显示的是仿真曲线，下面的是机构显图。打印结果必须是先点击“打印预览”、后点击“打印结果”。如果在预览时，预打印的曲线不在预览窗口，必须返回仿真窗体进行坐标调整，让需要打印的量出现在坐标轴内再进入打印窗体。
机构曲线的实测： 点击主菜单“实测”，主要包括两个曲线显示框，一个操作选项卡。上面的图片框显示光栅角位移传感器所测到的曲线，下面的图片框显示直线位移传感器所测到的曲线。操作选项卡有 “文件”、“设置”、“操作”三个选项。 首先观察执行机构是否启动，如果没有则要
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启动，该窗体上有“增加按钮”，“减少按钮”和“停止按钮”，分别可以增加和减少电机当前的速度，也可以让电机停止。机构启动后，点击窗体右上角操作选项中“操作”项的“采集”按钮，便可对机构进行实测了。如果测到的曲线没有在图片框中就需对曲线和坐标做一定的调整，在“设置”选项中有坐标的缩放与上下移动，坐标的缩放与仿真窗体的一样。曲线调整可以由三个可输入的文本框进行，输入一定的缩放系数到文本框，点击该文本框下的“确定”按钮则可调整曲线的纵坐标大小。 “文件”选项：有“保存文件”和“打开文件”2个按钮，可以将采集到的曲线以文件的形式保存和打开。
五、实验方法及步骤
1）认识实验台提供的各种传动机构的结构及传动特点； 2）确定执行构件的运动方式（回转运动、间隙运动等）； 3）设计或选择所要拼装的机构；
4）熟悉机构的装配图和零部件结构图；
5）找出有关零部件，并按装配图进行安装； 6）用手拨动机构，检查机构运动是否正常；
7）将传感器安装在被测构件上，并连接在数据采集箱接线端口上； 8）按“增加”键，逐步增加电机转速，观察机构运动；
9）打开计算机，进入“检测”界面，观察相应构件的运动情况，如果有仿真界面内提供的机构，则可按实际机构的几何参数，对执行构件的运动进行仿真；
10）实验结束后，关闭电源，拆下构件。
六、实验结果分析与处理
1）对系统进行评价和分析；
2）对执行构件的运动规律进行分析（有无急回特性，有无冲击，最大行程等）。
七、实验要求
1）预先设计好自己要组装的机构类型； 2）严格按照操作规程进行拼接组装； 3）严格按照操作要求进行测试；
4）绘制出本次组合机构的机构简图、传动路线图； 5）撰写实验报告一份。
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实验六、机械动平衡实验
一、实验目的
1）通过实验，加深对机械平衡概念的理解； 2）培养学生实践动手能力；
3）培养学生初步的科学实验基本技能。
二、实验设备及原理
1．特点
智能化动平衡实验系统是一种基于虚拟测试技术的智能化动平衡实验系统，能在一个硬支承的机架上不经调整即可实现硬支承动平衡的A，B，C尺寸法解算和软支承的影响系数法解算，既可进行动平衡校正亦可进行静平衡校正，本系统利用高精度的压电晶体传感器进行测量，采用先进的计算机虚拟测试技术、数字信号处理技术和小信号提取方法，达到智能化检测目的。本系统不但能得出实验结果，而且通过动态实时检测曲线了解实验的过程，通过人机对话的方式生动、形象地完成检测过程。
2．系统组成及工作原理
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1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。
根据理论力学的知识，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。
图1 转子平衡力学原理
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