机构系统动力学调速实验台

实验台由曲轴(9)、连杆(8)、滑块(6)、阻尼(13)组成一个曲柄连杆滑块机构,曲轴在系统中为整个机构提供一种动态的外载荷,通过滑块的往复运动对弹簧产生一个交变的外力。曲轴靠采用两个轴承座(19)支撑,一端连接速度波动调节飞轮(10),一端安装有光栅角位移传感器(7),在系统运转中曲轴产生一个大的惯性力对主轴的转速产生周期性波动,传感器与数据采集系统连接经计算机软件输出可得到速度波动曲线。滑块的往复运动通过齿轮齿条(16)(17)的转换将滑块的直线运动转换成旋转运动,通过数据采集可获得滑块在不同转速下和调节曲柄长度下对速度和加速度的波动影响。

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通过学习《机械原理》和《机械设计》等相关课程之后,我们了解了机械是在外力(驱动力和阻力)作用下运转的。外力对机械所作的功的增减,就是机械具有的动能的增减。如果驱动力所作的功在每段时间内都等于阻力所作的功,则机械的主轴将保持匀速转动。但是,有许多机械在工作时,驱动力所作的功在某段时间内不等于阻力所作的功。当驱动力所作的功大于阻力所作的功时,出现盈功,促使机械动能增加;当驱动力所作的功小于阻力所作的功时,出现亏功,导致机械动能减少。机械动能的增减形成机械运转速度的波动。这种波动造成整个系统运转不均匀性,那么研究在外力作用下机械系统速度波动变化规律对于设计机械,尤其是高速重载、高精度和高自动化机械将提供很好的参考。速度波动又分为周期性速度波动和非周期性速度波动。机械运转当中产生有规律的、周期性的速度变化情况称为周期性速度波动,否则为非周期性速度波动。调节周期性速度波动的方法是在机械中加上一个转动惯量很大的回转件-飞轮。本实验台就是基于此原理为学生提供一种验证的实验装置,让学生从抽像的概念转换到机械实测,从实践当中领会速度波动的调节方法,从而加深对机械原理的理解,为日后从事广泛的设计工作提供一个知识平台。

一、实验目的及内容:

l了解动载荷对机械系统速度波动的影响和原因;

l机械速度波动测试、仿真实验:调节转速观察机械速度波动的现象,求解系统运转的不均匀系数,绘制实测与仿真运动曲线;

l机械速度波动的调节实验:改变飞轮大小,观察机械速度波动的变化情况,并与理论计算结果进行比较分析,进而掌握周期性速度波动的调节方法和设计指标,掌握飞轮的设计方法及计算飞轮的转动惯量;

l曲柄滑块运动学分析实验;

二、实验台的结构: