机械原理实验指导书 - 图文

机械原理实验教程

大连理工大学

机械基础实验室 2009年9月

实验一 机构分析与创新认识实验

一、实验目的：

1、 通过对典型机械的测绘与分析，掌握机械组成原理，培养分析和解决工程问题的

能力。

2、 培养运用机构运动简图正确表达机械系统、机构设计方案的能力； 3、 培养发散思维和创新设计能力；

二、实验设备和工具

1. 典型实物机械若干台：牛头刨床、锯床、汽车发动机、插齿机、室外骑马机、 椭圆漫步机、自重式划船器、手提缝包机、修鞋机。 2. 量具、拆装工具。

三、实验要求

1． 观察实际机械，分析其工作原理。按比例正确绘制各执行机构的机构运动简图，

并计算其自由度；

2． 对上述机构进行结构分析（高副低代、分离杆组、确定杆组和机构级别等）。 3． 提出机械运动方案改进设计或创新设计

四、机构运动简图绘制方法

(1) 测绘时使被测绘的机械缓慢地运动，从原动件开始仔细观察机构的运动，分清各个运动单元，从而确定组成机构的构件数目。

(2) 根据相互连接的两构件间的接触情况及相对运动的特点，确定各个运动副的类型。

(3) 在草稿纸上徒手按规定的符号及构件的连接顺序，从原动件开始，逐步画出机构运动简图的草图。用数字1、2、3、…分别标注各构件，用字母A、B、C、…分别标注各运动副。

(4) 仔细测量与机构运动有关的尺寸，即转动副间的中心距和移动副某点导路的方位线等，选定原动件的位置，并按下式选择一定的比例尺画出正式的机构运动简图。

比例尺?l?实际长度(m)图上长度(mm)

五、思考题

1. 绘制机构运动简图时，原动件的位置为什么可以任意选择？会不会影响简图的正确性？

2. 观察生活中应用的一种机构，应用机构运动简图表达其运动方案。

3. 对平开上悬窗开启机构进行分析研究，描述其运动功能并绘制机构运动简图。

机构分析与创新认识实验报告

系 班 姓名 学号 (1) 机构名称 机构运动尺寸： 机构运动简图 比例尺?l? (m/mm) 所含杆组 机构自由度计算 F?

机构级别

(2)机构名称 机构运动简图 所含杆组 机构自由度计算 (3) 机构名称 机构运动简图 F? 机构级别 所含杆组 机构自由度计算 F? 机构级别 思考题：

实验二 机构运动特性测试与仿真实验

一、 实验目的

1. 通过实验机构的搭接训练、系统的组建及机构运动参数的测试，提高实践动手能

力。

2. 了解机构运动参数（线位移、线速度、线加速度、角位移、角速度、转速、角加

速度）的测试方法，对比分析机构运动性能。 3. 掌握运用现代设计软件进行机构运动仿真方法。

二、 实验对象及设备

CQPS-D2平面机构创意组合测试分析及仿真实验台。

测试分析实验机构详见表1。

表1 实验机构 1. 正弦机构 2. 等加速等减速运动盘形凸轮机构 3. 简谐运动盘形凸轮机构 4. 齿轮—对心曲柄滑块机构 5. 齿轮—偏置曲柄滑块机构 6. 槽轮机构 7. 曲柄摆块—齿条齿轮机构 8. 摆块机构

9. 齿轮曲柄摇杆机构 10. 摆动导杆—对心滑块机构 11. 摆动导杆—偏置滑块机构 12. 摆动导杆—双摇杆块机构 13. 齿轮—齿轮齿条机构 三、 实验原理

根据平面机构的组成原理：任何平面机构都可以有若干个基本杆组一次联接到原动件和机架上而构成，故可通过实验规定的机构类型，选定实验的机构、在机架上搭接该机构，并在机构适当位置装上测试元器件，测出构件的每时每刻的线位移或角位移，然后通过微分与计算分别获得该构件相应的速度和加速度，完成参数测试。

四、 实验方法和要求

1.

2. 3. 4. 5. 6. 7.

掌握平面机构的组成原理；

熟悉本实验中的实验设备，各零、部件功用，安装、拆卸工具和测试器件； 正确搭接机构模型；

正确安装测试元器件，进行机构运动参数测试。 记录测量数据，绘制机构的运动线图。

应用现代设计软件进行机构运动仿真并输出运动分析结果。 比较测试曲线与理论曲线，分析机构运动特性。

五、 思考题

1. 影响运动参数测量精度的因素有哪些？

2. 实测图线与理论计算所得曲线有何差异？试分析其原因。 3. 简述机构运动参数其它测量方法及原理。

机构运动特性测试与仿真实验报告

系 班 姓名 学号 同组人 指导教师 成绩 日期

一. 简述实验原理

二.实验方案：

三.实验数据：

四.机构的运动线图。

五.思考题。

实验三 凸轮机构运动设计实验

一. 实验目的

4. 巩固凸轮机构设计及运动分析的理论知识。 5. 掌握机构运动参数测量原理及方法。 6. 掌握数据处理及误差分析的方法。

二. 实验对象及设备

凸轮运动参数测试实验台

三．实验要求

1．设计凸轮机构实现给定推杆运动规律要求(见下图). 2．制定实验计划及方案。

（1） 熟悉相关测试仪器的原理及使用方法。 （2） 设计实验验证设计结果。

3．拟订实验方案及步骤。完成实验，记录、分析测量数据，画出所设计出凸轮机构

的运动简图。

4. 画出所设计凸轮机构实际的推杆位移规律。

推杆运动规律2520推杆位移151050-50100200凸轮转角300400

凸轮转角 推杆位移 凸轮转角 推杆位移 0o 0 187o 21.256 40o 2.072 230o 17.992 90o 9.188 270o 10.609 130o 16.091 320o 2.275 180o 21.166 360o 0 四. 思考题

1. 如何通过观察凸轮转角和从动件位置测量数据确定凸轮机构推程开始位置？ 2. 凸轮不同转向时测得的从动件位移规律是否相同？

3. 测量凸轮轮廓时，凸轮不同转向是否会影响所得凸轮轮廓形状？

凸轮机构运动设计实验报告

系 班 姓名 学号

一.简述实验原理

二.实验方案：

三.实验数据： 凸轮 推杆位移 转角 测量值 理论位移 10° 20° 30° 40° 50° 60° 70° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170° 180°

凸轮 转角 190° 200° 210° 220° 230° 240° 250° 260° 270° 280° 290° 300° 310° 320° 330° 340° 350° 360° 推杆位移 测量值 理论位移 四.机构的运动线图。

五.设计机构的运动简图。

实验四 刚性转子静平衡实验

一. 实验目的

1． 巩固对静平衡原理的了解；

2． 掌握用盘形转子的静平衡试验法的原理及方法。

二. 实验装置、设备

1． 棱柱形导轨式静平衡架； 2． 圆柱形导轨时静平衡架； 3． 圆盘形静平衡架；

4． 水平仪，千分表架，千分表； 5． 待平衡转子，平衡拴，平衡片； 6． 天平。

三. 实验步骤

1． 两人一组，任选一台平衡架。

2． 调整平衡架，使导轨式平衡架的导轨互相平行，且在同一水平面内；圆盘式平衡

架上两端支承同高。

3． 试在平衡架上转动转子，找出加配重的位置；

4． 经过反复的试加配重试验，求出平衡质径积的大小和方向。

刚性转子静平衡实验报告

系 班 姓名 学号 一. 简述实验原理及步骤

二. 实验数据及计算结果

1. 实验数据

平衡质量 m1= ，配重半径r1= ，相位 ； 平衡质量m2= ，配重半径r2= ，相位 ； 平衡质量 m3= ，配重半径r3= ，相位 。

2计算结果

平衡质径积 mr = ，相位 。 三. 思考题

1. 比较导轨式静平衡架与圆盘式静平衡架，哪一个平衡精度高？为什么？

2. 在实验中，如何消除转子轴与导轨或滚轮的摩擦对平衡的影响？

实验五 刚性转子现场动平衡实验

一. 实验目的

1. 掌握刚性转子及转子系统的动平衡原理； 2. 掌握刚性转子及转子系统动平衡的测试方法； 3. 掌握刚性转子及转子系统动平衡的数据处理方法。 二. 实验设备与测试仪器

1. 刚性转子及转子系统——电机转子与支承系统，参见图1；

2. 振动测量仪器，包括角位移及振动测量传感器，数据采集器，仪器功能和使用方

法见《振动测量仪器使用说明书》。

1---平衡质量块 2---相位检测点 3---电机 4----转子系统平衡平面 5----试验台架 6----相位检测传感器 7----振动传感器

图1 实验设备示意图

三. 实验要求

1. 两人一组，任选一台“电机转子与支承系统”； 2. 制订实验计划与方案：

（1） 仔细阅读《振动测量仪器使用说明书》，了解仪器功能和使用方法；

（2） 根据测试对象，按照刚性转子动平衡原理，拟订“电机转子与支承系统”

的动平衡测试方案（含简化力学模型与数学模型）；

（3） 制订“电机转子与支承系统” 动平衡测试步骤；

3. 要求平衡后的振动幅值降低60?以上，试在电机转子与支承系统上进行测试，找

出加配重的位置；

4. 经过反复的试加配重试验，求出平衡质径积的大小和方向。

四. 动平衡影响系数法原理

设转子的左、右平面上不平衡量为U01和U02。左、右支承上的振动矢量分别为A0和B0 则

A0?aa1U01?aa2U02??? （1）

B0?ab1U01?ab2U02??若在校正平面I的已知角位置加上U1，则两支承的振动为：

A01?aa1(U01?U1)?aa2U02??? （2）

B01?ab1(U01?U1)?ab2U02??同样取下U1在校正平面II的已知角位置加U2，则得：

A02?aa1U01?aa2(U02?U2)??? （3）

B02?ab1U01?ab2(U02?U2)??从（1）（2）（3）式中可以求出U1、U2引起两个支承的振动矢量A1、B1和A2、B2

由此可以求出影响系数。

A1?A01?A0?aa1U1B1?B01?B0?ab1U1

aa1ab1aa2ab2A2?A02?A0?aa2U2B2?B02?B0?ab2U2因此从（1）式得 U01?将（4）代入上式得：

A1???U1?B1???U1?? （4） A?2?U2??B??2?U2?A0ab2?B0aa2

ab1ab2?aa2ab1U01A2A??B0B2?U1?0U1 （5）

A2A1??B1A1?B1B2A0?B0 同理

U02B1?B0?A0?B0A1?U2?U2 （6）

B1?A2?B2A2?B2A1A0A2B ??1 B2A1其中 ??应配置于左、右两平衡平面上的校正量与U01、U02大小相等、方向相反，因此运转中的旋转机械，其平衡可以通过测量支承的振动来求得。

五.注意事项

1． 注意实验安全。关闭防护罩后方可启动机器；配重必须禁固。 2． 使用测试仪器必须认真按照使用说明书要求操作，否则将损坏仪器 3．施加配重时注意相位的计量方向。

刚性转子现场动平衡实验报告

系 班 姓名 学号

一. 简述实验原理

二. 实验步骤

三. 实验数据及计算结果

机器序号 电机转速 测振参数（位移，速度，加速度） 测点1振动测点1相位 测点2振动测点2相位 平衡后与平衡幅值 幅值 前振幅之比 初次测振动 第一平面加试重 克 第二平面加试重 克 计算结果 第一平面加第一平面加第二平面加第二平面加 配重 克 配重相位 配重 克 配重相位 度 度 第一次平衡后测测点1振动测点1相位 测点2振动测点2相位 测点1 振动 幅值 幅值 测点2 第二次平衡 第一平面加试重 克 第二平面加试重 克 计算结果 第一平面加第一平面加第二平面加第二平面加 配重 克 配重相位 配重 克 配重相位 度 度 第二次平衡后测测点1振动测点1相位 测点2振动测点2相位 测点1 振动 幅值 幅值 测点2 第三次平衡 第一平面加试重 克 第二平面加试重 克 计算结果 第一平面加第一平面加第二平面加第二平面加 配重 克 配重相位 配重 克 配重相位 度 度 第三次平衡后测测点1振动测点1相位 测点2振动测点2相位 测点1 振动 幅值 幅值 测点2

四. 思考题

1． 图示为一盘形转子，有一不平衡量矢量量U0测得基座振动A0 (幅值5，相位29

度)，当在半径为r的位置加一试重块U1（大小500克，相位170度）时测得基座振动A1（幅值29，相位315度），试求：（1） A1-A0 =A01 （2）设基座的振动与不平衡矢量的关系为A=aU（其中a为变换系数），能否由A01求得不平衡量矢量量U0，怎样求得,试推导。

2． 在实验中，电机的转速对平衡精度有否影响？

实验五 机器运动方案设计与机构组合实现实验

一. 实验目的

1. 巩固和加深机构组成原理、机械设计理论，培养学生具有设计机器运动方案的

能力，激发学生的创造思维。

2. 通过实验机构的搭接训练、系统的组建及机构运动参数的测试，提高实践动手

能力。

3. 掌握机构运动参数测试方法。

二. 实验设备

平面机构创意组合测试分析及仿真实验台

实验装置的设计基于机构组成原理，既包含不同尺寸的杆构件，又包含不同类型的低副联接组件。可组装多种类型、多种运动尺寸参数的机构，实现运动要求，并实现机构运动参数测试。

三.实验要求

1. 结合机械原理课程设计分组进行。

2. 提出实现一实际机械功能要求（破碎机、平压模切机、冲床、压片机、轧辊机

等），学生也可自行选题。

3. 进行机器运动方案设计，包括机构选型、机构设计与分析，机构运动简图设计； 4. 进行机构组装，并验证设计结果是否满足实际功能要求。

机器运动方案设计与机构组合实现实验报告

系 班 姓名 学号

一. 简述设计的机械的功能要求，方案选型

二. 画出设计机械的机构简图，并进行分析

三. 思考题

1. 在组装机构时，几个机构之间的运动如何保证协调配合？

2. 在实验中，遇到那些问题，如何解决？

实验六 机械运动方案创新设计实验

一.实验目的

1. 加深对机构组成原理和机构运动方案设计的认识。培养创新意识和机构创新设

计能力。

2. 通过实验机构的搭接训练、系统的组建及机构运动参数的测试，提高实践动手

能力。

3. 掌握机构运动参数测试方法。

二. 实验设备

机构创意组合测试分析及仿真实验台 轮系创意搭接综合实验台

实验装置设计基于机构组成原理，既包含不同尺寸的杆构件，又包含不同类型的低副联接组件。可组装多种类型、多种运动尺寸参数的机构，实现运动要求，并实现机构运动参数测试。

三.实验要求

1. 对实验室典型机构进行分析并进行创新方案设计，也可自行选题。

2. 进行机器运动方案设计，包括机构选型、机构设计与分析，机构运动简图设计； 3. 进行机构组装，并验证设计结果是否满足实际功能要求。

四. 机械运动方案创新设计方法

1. 机构工作原理创新

往复式发动机 旋转式发动机

2. 机构创新的组合原理

将一个基本机构或几个基本机构(或基本杆组)按一定方式有目的地进行组合，拼接成一个新组合机构

3. 机构创新的变性原理

以已知机构为基础，通过对构成机构的结构元素进行变化或改造，使机构产生

出新的运动特性和使用功能。 ● 机架位置的变换 ● 运动副替代

低副与低副的替代；高副与低副的替代

实验七 机械系统振动分析实验

一. 实验目的

1. 掌握空气压缩机的工作原理； 2. 掌握往复机构的平衡原理和方法； 3. 掌握机械系统现场振动的测试方法； 4. 掌握振动频谱分析和的数据处理方法。

二. 实验设备与测试仪器

1. 空气压缩机；

2. 具有频谱分析及现场动平衡功能振动测量仪（包括压电式加速度振动传感器、光

电传感器、数据采集系统）。仪器功能及使用方法见《振动测量仪器使用说明书》。

三. 实验要求

任选一台单缸空气压缩机或双缸空气压缩机进行振动分析，制订实验计划与方案。 实验步骤：

1. 拆开空压机，对主机构进行分析，建立数学模型，编程上机计算; 2. 仔细阅读《振动测量仪器使用说明书》，了解仪器功能和使用方法； 3. 正确安装光电、振动传感器，正确使用测振仪； 4. 制定测试步骤，正确选择测振测点进行振动测量； 5. 进行频谱分析，确定振动测量的影响因素； 6. 提出解决方案，对机器进行调试减振实验。

四. 注意事项

1. 使用仪器前必须认真阅读使用说明书，否则容易造成的仪器损坏。

2. 测振前必须检查测振传感器测头与电缆线接头是否紧固，特别注意测振传感器从一个测点移动到另一测点时不得手持在测头与电缆线接头处，避免折断电缆。

机械系统振动分析实验报告

系 班 姓名 学号

一. 简述实验原理

二. 实验步骤

三. 实验数据及计算结果

1实验数据：（附测振频谱分析）

2．计算结果：（附计算结果图）

3. 实验数据与计算结果分析比较及结论

四. 思考题

1. 为什么机械系统具有振动，试分析其原因？

2. 在实验中，能否使机械系统的振动减小？你采用了那些措施？

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/codr.html