精密机械设计内容

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1、精密机械设计实验指导书姓名———————学号———————班级———————石家庄铁道学院机械工程分院21目录实验一平面机构运动分析实验-----------------------------2实验二带传动实验----------------------------------11实验三轴系结构分析设计实验--------------------------------1821实验一平面机构运动分析实验一、实验目的1、通过实验，了解位移、速度、加速度的测定方法以及转速、回转不均匀率的测定方法；2、通

2、过实验，初步了解“QTD-Ⅲ型组合机构实验台”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，以及分析差异产生的原因，增加对速度和加速度的感性认识。二、实验设备1、QTD-Ⅲ型组合机构实验台。2、计算机。3、打印机。三、实验原理1、QTD-Ⅲ型组合机构实验台图1QTD-Ⅲ型组合机构实验台原理框图以QTD-Ⅲ型组合机构实验仪为主体的整个测试实验台的系统原理框图如图1所示：QTD-Ⅲ型组合机构实验仪由单片机最小系统组成。外扩

3、16位计数器，接有3位LED数码显示器可实时显示机构运动时曲柄轴的转速，同时可与PC机进行异步串行通讯。21在机械动态运动过程中，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）、0～5伏电平的两路脉冲，接入微处理器外扩的计数器计数，通过微处理器进行初步处理运算并送入PC机进行处理，PC机通过软件系统在CRT上可显示出相应的数据和运动曲线图。机构中由角度传感器传出的两路脉冲信号被送入单片机最小系统，其中一路是码盘角度脉冲，用于定角度采样，获取机构运动曲线；另一路是零位脉

4、冲，用于标定采样数据时的零点位置。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电路测量法以及分别采用位移、速度、加速度测量仪器的系统相比，QTD-Ⅲ型组合机构实验台具有测试系统简单，性能稳定可靠、附加相位差小、动态响应好等优点。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。图2    QTD-Ⅲ实验仪外形结构QTD-Ⅲ型组合机构实验仪的外形如图2所示。

5、光电脉冲编码器由以下部件组成：1、发光体2、聚光镜3、光电盘4、光栏板5、光敏管6、主轴图3光电脉冲编码器结构原理图21 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

6、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

7、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)图5光电脉冲编码器各点信号波形图图4光电脉冲编码器电路原理框图2、实验机构21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，电机图6    实验机构简图转速可在0~3000r/min范围作无级调速，经蜗杆蜗轮减速器减速，机构的曲

8、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。211）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