精密机械设计内容Word格式文档下载.docx

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QTD-Ⅲ型组合机构实验台测试结果可以以曲线形式输出，也可以直接打印出各点数值，克服了以往测试方法中，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。

QTD-Ⅲ型组合机构实验仪的外形如图2所示。

光电脉冲编码器由以下部件组成：

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。

它由发光体、聚光透镜、光电盘、光栏板、光敏管和光电整形放大电路组成。

光电盘和光栏板用玻璃材料经研磨、抛光制成的。

在光电盘上用照相腐蚀法制成一组径向光栅，而光栏板上有两组透光条纹，每组透光条纹后都装有一个光敏管，它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、整形后得到两路相差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门信号；

d'

路经反相器反相后得到两个相反的方波信号，分送到与非门剩下的两个输入端作为门控信号，与非门的输出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的加一前沿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。

（如图4和图5所示）

2、实验机构

本实验的实验机构有曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、对心直动平底推杆盘形凸轮机构和对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，其原动力采用直流调速电机，电机

转速可在0~3000r/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0~100r/min。

图6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。

3、QTD-Ⅲ型组合机构实验台软件

（1）QTD-Ⅲ型组合机构实验台软件主界面

整个窗体由标题栏、菜单栏、工具栏、数据显示区、运动曲线绘制和采样参数设定区、广告信息显示区、运动分析结果显示区、状态栏等八部分组成。

1）菜单栏

各菜单功能的简要说明：

打开：

打开以前保存在数据库内的采集所得数据（位移、速度、加速度数数据）。

保存：

保存当前的采集所得数据（位移、速度、加速度数数据）。

退出：

程序的退出操作。

端口1：

采集前的端口1的选择（地址3F8H（十六进制））

端口2：

采集前的端口2的选择（地址2F8H（十六进制））

数据分析：

对当前采集到的位移数据进行分析，得出当前运动的速度、加速度的最大最小及平均值。

动画显示：

曲柄滑块机构：

用软件编写曲柄滑块的运动动画窗口。

曲柄导杆机构：

用软件编写曲柄导杆的运动动画窗口。

打印：

弹出打印窗口，可进行如下选择。

数据打印，可打印采集到的所有位移数据及相应的速度加速度数据；

也可打印部分数据，即只打印由用户自己所选的采样点数的位移数据及相应的速度加速度数据。

曲线打印，同数据打印一样，可的印全部曲线和部分曲线。

打印回转不匀率曲线，当是进行回转不匀率的采样操时可选此项。

帮助主题：

曲柄滑块/导杆机构运动参数测试仪的详细介绍。

2）工具条

a、打开按钮，同打开菜单操作。

b、保存按钮，同保存菜单操作。

c、数据分析按钮，同数据分析菜单的操作。

d、曲柄导杆机构的动画显示按钮。

e、打印按钮，同打印菜单。

f、显示帮助主题按钮。

3）数据显示区

显示采集所得和分析所得的全部数据，以便使用者查看之用。

当“采集”按键作用后（采集完成）在此区显示采集点数和运动位移值。

当“数据分析”按键作用后，在此区内将加入分析所得的速度和加速度数据。

4）运动曲线绘制和采样参数设定区

程序刚打开时此区显示的是运动曲线绘制控件，当选择好串口（“端口选择”作用后）后此区变为采样参数设定表框，a、定时采样的采样时间常数选择b、定角度采样的角度常数选择c、回转不匀率角度常数选择。

采样完成此区又回到运动曲线绘制控件并绘出当前采样相应的位移曲线，“数据分析”按键作用后，将同时绘出速度曲线和加速度曲线，最终显示在出区的是三条曲线（位移、速度、加速度曲线）。

5）运动分析结果显示区

此区将显示当前运动采样的位移、速度、加速度的最大值、最小值和平均值，回转不匀率采样所得的转速的最大值、最小值、平均值及回转不匀率值。

6）状态栏

显示程序运行时的动态信息。

如在绘制曲线时，在状态栏中将实时显示当前的位移或速度、加速度值。

（2）QTD-Ⅲ型组合机构实验台软件使用说明

首先，在使用前确定所要做的是定时采样还是定角采样方式，或是要进行测定机构当前的回转不匀率。

其次，启动此曲柄滑块导杆机构，打开测试仪的电源按钮，此时测试仪先显示的是数字0随后便正确显示当前的转速。

接着，调动曲柄滑块导杆机构上的旋扭使转速调到自己所需的转速，待稳定后便可开以在PC上的软件系统上进行操作了，使用步骤如下：

1）打开软件系统。

2）选择端口号。

（如选择端口1）

3）在采样参数设计区选择采样方式和采样常数。

（如选择定进采样方式，采样定时常数选择为25ms）。

4）按“采集”键。

5）等待一段时间。

（这段时间用在了单片机的处理数据以及单片机向PC机传送数据）

6）如果采集数据传送（PC与单片机通讯）正确，单片机传送到PC机的位移数据便会显示在"

数据显示区”内，同时pc机会根据位移数据在“运动曲线绘制区”画出位移的曲线图，同时在“运动分析结果显示区”显示出位移的最大值、最小值、平均值。

如果出现异常，请重新采集数据。

7）按“数据分析”键。

则在“运动曲线绘制区”内将动态的绘出相应的速度曲线和加速度曲线，同时在“运动分析结果显示区”显示出速度、加速度的最大值、最小值、平均值。

8）保存当前采集的数据到数据库内。

9）打印当前采集和分析的数据和同线。

注意：

若在第3步中选择的是进行角度分析（即回转不匀率的采样方式）时，将跳过7、8两步。

四、实验操作步骤

1、滑块位移、速度、加速度测量

（1）打开QTD-Ⅲ组合机构实验仪上的电源，此时带有LED数码管显示的面板上将显示"

0"

（2）打开计算机，并保证已联入打印机。

（3）启动机构，在机构电源接通前应将电机调速电位器逆时针旋转至最低速位置，然后接通电源，并顺时转动调速电位器，使转速逐渐加至所需的值（否则易烧断保险丝，甚至损坏调速器），显示面板上实时显示曲柄轴的转速。

（4）机构运转正常后，启动软件。

（5）在软件系统的主界面选择好串口，并在弹出的采样参数设置区内选择相应该的采样方式和采样常数。

你可以选择是定时采样方式，采样的时间常数有10个选择档（分别是：

2ms、5ms、10ms、15ms、20ms、25ms、30ms、35ms、40ms、50ms），比如选25ms；

你也可以选择定角采样方式，采样的角度常数有5个选择档（分别是：

2度、4度、6度、8度、10度），比如选择4度。

（6）按下“采样”按键，开始采样。

（请等若干时间，此时测试仪就在接收到PC机的指令进行对机构运动的采样，并回送采集的数据给PC机，PC机对收到的数据进行一定的处理，得到运动的位移值）

（7）当采样完成，在界面将出现“运动曲线绘制区”，绘制当前的位移曲线，且在左边的“数据显示区”内显示采样的数据。

（8）按下“数据分析”键。

则“运动曲线绘制区”将在位移曲线上再逐渐绘出相应的速度和加速度曲线。

同时在左边的“数据显示区”内也将增加各采样点的速度和加速度值。

（9）打开打印窗口，可以打印数据和运动曲线了。

2、转速及回转不匀率的测试

（1）同“滑块位移、速度、加速度测量”的

（1）至（4）步。

（2）选择好串口，在弹出的采样参数设计区内，你应该选择最右边的一栏，角度常数选择有5档（2度、4度、6度、8度、10度），选择一个你想要的一档，比如选择6度。

（3）同“滑块位移、速度、加速度测量”的（6）、（7）、（8）步，不同的是“数据显示区”不显示相应的数据。

（4）打印。

实验报告平面机构运动分析实验

一、实验目的

二、实验原理和设备

三、实验数据并绘制机构简图

四、思考题

1、影响运动参数测量精度的因素有哪些？

2、简述所测机构的运动特点？

实验二带传动实验

一实验目的

1.了解带传动中的弹性滑动现象、打滑现象及其与带传动工作能力的关系。

通过实验，测出带传动的弹性滑动系数、传动效率与带传动预紧拉力之间的关系曲线。

2.了解实验台的结构原理，掌握扭矩、转速、转速差、效率的测试方法。

二实验设备和工具

1.DCS-Ⅱ型带传动实验台；

2.计算机或计算工具（学生自备，用于人工记录操作）。

三实验原理和方法

1.带传动的弹性滑动和传动效率

带传动是靠摩擦力作用而工作的，其主要失效形式是带的磨损、疲劳损坏和打滑。

带的磨损是由于带与带轮之间的相对滑动引起，是不可避免的；

带的疲劳破坏是由于带传动中交变应力引起，与带传动的载荷大小、运行时间、工作状况、带轮直径等有关，它也是不可避免的；

带的打滑是由于载荷超过带的传动能力而产生，是可以避免的。

由于带在传动运动过程中，紧边和松边的拉力不同，使得带在紧边的弹性变形大于松边的弹性变形，在带绕过带轮时，由于摩擦力的存在，在主动轮上出现轮的线速度大于带的线速度，在从动轮上出现轮的线速度小于带的线速度的现象，这种现象就是带的弹性滑动。

弹性滑动是带传动主、从动轮产生速度差的主要原因，是带传动效率降低以及带磨损的主要原因，也是带传动的主要特点。

弹性滑动通常以滑动系数来衡量，其定义为

这里v1、v2分别为主、从动轮的转动线速度；

、

分别为主、从动轮的转速；

D1、D2分别为主、从动轮的直径。

一般带传动的滑动系数为（1~2）%。

带传动的效率是指从动轮输出功率P2与主动轮输入功率P1的比值，即

式中，M1、M2分别为主、从动轮的转矩。

因此，只要测得带传动主、从动轮的转速和转矩，就可以获得带传动的转速差、弹性滑动系数和传动效率。

在本实验中，采用DCS-Ⅱ型带传动实验台获得滑动曲线及传动的效率曲线。

2实验原理

（1）实验系统的组成

如图1所示，DCS-Ⅱ型带传动实验台主要包括如下部分：

带传动机构、主从动轮转矩传感器、主从动轮转速传感器、电测箱（与带传动机构装为一体）、计算机以及打印机。

（2）实验系统机械部分

DCS-Ⅱ型带传动实验台机械部分主要由两台直流电机组成，其中一台作为原动机，另一台则作为负载的发电机。

图2、实验台机械机构

1、从动直流发电机

5、主动直流电动机

9、拉簧

13、拉力传感器

2、从动带轮

6、牵引绳

10、浮动支座

14、标定杆

3、传动带

7、滑轮

11、固定支座

4、主动带轮

8、砝码

12、电测箱

主动直流电动机由可控硅整流装置供给电动机电枢以不同的端电压，实现无级调速。

从动直流发电机每按一下“加载”按键，即并上一个负载电阻，使负载逐步增加，电枢电流增大，随之电磁转矩也增大，即发电机的负载转矩增大，实现了负载的改变。

两台电机均为悬挂支承，当传递载荷时，作用于电机定子上的力矩T1（主动电机力矩）、T2（从动电机力柜）迫使拉钩作用于拉力传感器（13），传感器输出的电信号与T1、T2的原始信号成正比。

原动机的机座设计成浮动结构（滚动滑槽），与牵引钢丝绳、定滑轮、砝码一起组成带传动预拉力形成机构，改变砝码大小，即可准确地预定带传动的预拉力F0。

两台电机的转速传感器（红外光电传感器）分别安装在带轮背后的环形糟（本图未表示）中，由此可获得必需的转速信号。

（3）实验系统电测系统

DCS-Ⅱ型带传动实验台电测系统装在实验台电测箱内，如图1所示。

附设单片机，承担数据采集、数据处理、信息记忆、自动显示等功能。

能实时显示带传动过程中主动轮转速，转矩和从动轮的转速、转矩值。

如通过微机接口外接计算机、打印机，则可自动显示、打印输出带传动的滑动曲线ε--T2及传递效率曲线η--T2及相关数据。

电测箱操作部分主要集中在机台正面的面板，面板的布置如图3所示。

图3

在电测箱背面备有微机RS232接口、主、被动轮转矩放大、调零旋钮等，其布置情况如图4所示。

图4

1、电源插座

4、被动力矩调零

2、被动力矩放大倍数调节

5、主动力矩调零

3、主动力矩放大倍数调节

6、RS-232接口

四、实验步骤

1、人工记录操作方法

（1）、设置预拉力

对同一型号传动带，采用不同的预拉力，试验不同预拉力对传动性能的影响。

为了改变预拉力F0，如图1所示，只需改变砝码8的大小。

（2）、接通电源

在接通电源前首先将电机调速旋钮粗调电位器逆时针转到底，使开关“断开”，细调电位器旋钮逆时针旋到底，揿电源开关接通电源，按一下“清零”键此时主被动电机转速显示为“0”，力矩显示为“.”，实验系统处于“自动校零”状态。

校零结束后，力矩显示为“0”。

再将粗调调速旋钮顺时针向高速方向旋转，电机起动，逐渐增速，同时观察实验台面板上主动轮转速显示屏上的转速数，其上的数字即为当时的电机转速。

当主电机转速达到预定转速（本实验建议预定转速为1200~1300转/分左右）时，停止转速调节。

此时从动电机转速也将稳定地显示在显示屏上。

（3）、加载

在空载时，记录主、被动轮转矩与转速。

按“加载”键一次，第一个加载指示灯亮，调整主动电机转速，（此时，只需使用细调电位器进行转速调节）使其仍保持在预定工作转速内，待显示基本稳定（一般LED显示器跳动2~3次即可达到稳定值）记下主、被动轮的转矩及转速值。

再按“加载”键一次，第二个加载指示灯亮，再调整主动转速（用细调电位器），仍保持预定转速，待显示稳定后再次记下主、被动轮的转矩及转速。

第三次按“加载”键，第三个加载指示灯亮，同前次操作记录下主、被动轮的转矩、转速。

重复上述操作，直至7个加载指示灯亮，记录下八组数据。

根据这八组数据便可作出带传动滑动曲线ε--T2及效率曲线η--T2。

在记录下各组数据后应先将电机粗调速旋钮逆时针转至“关断”状态，然后将细调电位器逆时针转到底，再按“清零”键。

显示指示灯全部熄灭，机构处于关断状态，等待下次实验或关闭电源。

为便于记录数据，在实验台的面板上还设置了“保持”键，每次加载数据基本稳定后，按“保持”键即可使转矩，转速稳定在当时的显示值不变。

按任意键，可脱离“保持”状态。

2、实验台与计算机接口

在DCS-Ⅱ型带传动实验台后板上设有RS232串行接口，可通过所附的通讯线直接和计算机相联，组成带传动实验系统，操作步骤为：

（1）打开计算机，运行带传动实验系统，首先选择端口,然后用鼠标点击采集“数据采集”菜单，等待数据输入。

（2）将实验台粗调速电位器逆时针转到底,使开关断开，细调电位器也逆时针旋到底。

打开实验机构电源，按“清零”键，几秒钟后，数码管显示“零”，自动校零完成。

（3）顺时针转动粗调电位器，开关接通并使主动轮转速稳定在工作转速（一般取1200--1300r/m左右），按下“加载”键再调整主动转速（用细调电位器），使其仍保持在工作转速范围内，待转速稳定（一般需2-3个显示周期）后，再按“加载”键，以此往复，直至实验机构面板上的八个发光管指示灯全亮为止。

此时，实验台面板上四组数码管将全部显示“8888”，表明所采数据已全部送至计算机。

（4）当实验机构全部显“8888”时，计算机屏幕将显示所采集的全部八组主、被动轮的转速和转矩。

此时应将电机粗、细调速电位器逆时针转到底，使开关断开。

（5）移动鼠标，选择“数据分析”功能，屏幕将显示本次实验的曲线和数据。

如果在此次采集过程中采集的数据有问题，或者采不到数据，请点击串口选择下拉菜单，选择较高级的机型，或者选择另一端口。

（6）移动鼠标至“打印”功能，打印机将打印实验曲线和数据。

（7）实验过程中如需调出本次数据，只须将鼠标点击“数据采集”功能，同时，按下实验机构的“送数”键，数据即被送至计算机，可用上述6、7项操作进行画图和打印。

（8）一次实验结束后如需继续实验，应“关断”粗调速电位器，将细调电位器逆时针旋到底，并按下实验机构的“清零”键，进行“自动校零”。

同时将计算机屏幕中的“数据采集”菜单选中，重复上述第4-7项即可。

（9）实验结束后，将实验台电机调速电位器开关关断，关闭实验机构的电源，用鼠标点击“退出”。

退出后应及时关闭计算机。

实验报告带传动实验

三、公式

四、实验记录

1、小砝码

主动轮转速

从动轮转速

主动轮扭矩

从动轮扭矩

效率

滑差率

2、中砝码（同上）

3、大砝码（同上）

4、绘制曲线（载荷与滑差率和效率）

五思考题

（1）带传动的效率与哪些因素有关？

为什么？

（2）带的滑动系数与哪些因素有关？

实验三轴系结构设计实验

一．实验目的

熟悉并掌握轴系结构设计中有关轴的结构设计，滚动轴系组合设计的基本方法。

二．实验设备

1．组合式轴系结构设计分析实验箱。

实验箱提供能进行减速器圆柱齿轮轴系，小圆锥齿轮轴系及蜗杆轴系结构设计实验的全套零件。

2．测量及绘图工具

300mm钢板尺、游标卡尺、内外卡钳、铅笔、三角板等。

三．实验内容与要求

1．指导教师根据小表选择性安排每组的实验内容（实验题号）

2．进行轴的结构设计与滚动轴承组合设计

每组学生根据实验题号的要求，进行轴系结构设计，解决轴系类型选择，轴上零件定位固定轴承安装与调节、润滑及密封等问题。

3．绘制轴系结构装备图

4．每人编写实验报告一份

四．实验步骤

1．明确实验内容，理解设计要求；

2．复习有关轴的结构设计与轴承组合设计的内容与方法（参看数材有关章节）；

3．构思轴系结构方案

（1）根据齿轮类型选择滚动轴承型号；

（2）确定支承轴向固定方式（两端固定：

一端固定、一端游动）；

（3）根据齿轮圆周速度（高、中、低）确定轴承润滑方式（脂润滑、油滑）

（4）选择端盖形式（凸缘式、嵌入式）并考虑透盖处密封方式（毡圈、油沟）；

（5）考虑轴上零件的定位与固定，轴承间隙调整等问题；

（6）绘制轴系结构方案示意图

4．组装轴系部件

根据轴系结构方案，从实验箱中选取合适零件并组装成轴系部件、检查所设计组装的轴系结构是否正确。

5．绘制轴系结构草图

6．测量零件结构尺寸（支座不用测量），并作好记录。

7．将所有零件放入实验箱内的规定位置，交还所借工具。

8．根据结构草图及测量数据，B5纸上用适当比例绘制轴系结构装备图，要求装备关系表示正确，注明必要尺寸（如交承跨距、齿轮直径与宽度、主要配合尺寸）。

9．写出实验报告。

轴系结构设计实验报告

二．实验内容

实验题号

已知条件

三．实验结果

1．轴系结构装备简图

轴系结构设计说明（说明轴上零件的定位固定，滚动轴承的安装、调整、润滑与密封方法）