机械原理实验指导书2007-A4(5)

● 数据分析窗口

按“数据分析曲线”键，得如下窗口，可详细了解数据分析过程。

※滤波器窗口：显示加窗滤波后的曲线，横坐标为离散点，纵坐标为幅值。

※频谱分析图：显示FFT变换左右支撑振动信号的幅值谱，横坐标为频率，纵坐标为幅值。 ※实际偏心量分布图：自动检测时，动态显示每次测试的偏心量的变化情况。横坐标为测量点数，纵坐标为幅值。 ※实际相位分布图：自动检测时，动态显示每次测试的偏相位角的变化情况。横坐标为测量点数，纵坐标为偏心角度。

※最下端指示栏指示出每次测量时转速、偏心量、偏心角的数值。

四、主要技术性能与参数

1. 主要技术性能

1)虚拟智能化测试，仪器界面

2)硬支承动平衡采用A、B、C尺寸解算，永久定标具有六种支承方式 3)运行状态实时提示

4)具有剩余不平衡量允差设置功能，自动提示合格

2. 主要技术参数

1)工件质量范围（kg）：0.1~5 2)工件最大外径（mm）：Φ260 3)两支承间距离（mm）：50~400 4)支承轴径范围（mm）：Φ3~30 5)圈带传动处轴径范围（mm）：Φ25~80

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6)电机功率（kw）：0.12

7)平衡转速：约1200转/分,2500转/分两档 8)最小可达残余不平衡量≤0.3g mm/kg 9)一次减低率：≥90% 10)测量时间：最长3s

五、动平衡实验操作步骤

1. 平衡件模式选择

点击“动平衡实验系统”, 出现“动平衡实验系统”的虚拟仪器操作前面板，点击左上“设置”菜单功能键的“模式设置”功能，屏幕上出现模型ABCDEF六种模型。根据动平衡元件的形状，选择其模型格式。选中的模型右上角的指示灯变红,点击“确定”,回到虚拟仪器操作前面扳。在前面扳右上角就会显示所选定的模型形态。量出你所要平衡器件的具体尺寸，并根据图示平衡件的具体尺寸，将数字输入相应的A、B、C、框内。点击“保存当前配置”键，仪器就能记录、保存这批数据，作为平衡件相应平衡公式的基本数据。只要不重新输入新的数据，此格式及相关数据不管计算机是否关机或运行其它程序，始终保持不变。

2. 系统标定

1） 点击“设置”框的“系统标定”功能键，屏幕上出现仪器标定窗口。将两块2克重的磁铁分别放置在标准转子左右两侧的零度位置上，在标定数据输入窗口框内，将相应的数值分别输入“左不平衡量”、“左方位”；“右不平衡量”及“右方位”的数据框内（按以上操作，左、右不平衡量均为2 克，左、右方位均是零度），启动动平衡试验机，待转子转速平稳运转后，点击“开始标定采集”，下方的红色进度条会作相应变化，上方显示框显示当前转速，及正在标定的次数，标定值是多次测试的平均值。

2）平均次数可以在“测量次数”框内人工输入，一般默认的次数为10次。标定结束后应按“保存标定结果”键，完成标定过程后，按“退出标定”键，即可进入转子的动平衡实际检测。标定测试时，在仪器标定窗口“测试原始数据”框内显示的四组数据，是左右两个支撑输出的原始数据。如在转子左右两侧，同一角度，加入同样重量的不平衡块，而显示的两组数据相差甚远，应适当调整两面支撑传感器的顶紧螺丝，可减少测试的误差。

3. 动平衡测试 1）手动(单次)

手动测试为单次检测，检测一次系统自动停止，并显示测试结果。

2）自动（循环）

自动测试为多次循环测试，操作者可以看到系统动态变化。按“数据分析曲线”键，可以看到测试曲线变化情况。需要注意的是：要进行加重平衡时，在停止转子运转前，必须先按“停止测试”键，使软件系统停止运行，否则会出现异常。

4. 实验曲线分析

在数据采集过程中，或在停止测试时，都可在前面板区按“数据分析曲线”键，计算机屏幕会切换到“采集数据分析窗口”，该窗口有四个图形显示区和5个数字显示窗口，它们分别是“滤波后曲线”、“频谱分析图”、“实际偏心量分布图”和“实际相位分布图”四个图形显示区和转速，左右偏心量及偏心角五个数字显示窗口，该分析窗口的功能主要是将实验数据的整个处理过程，

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详细的展示在学生面前，使学生进一步认识到如何从一个混杂着许多干扰信号的原始信号中，通过数字滤波、FFT信号频谱分析等数学手段提取有用的信息，该窗口不仅显示了处理的结果，还交代了信号处理的演变过程，这对培养学生解决问题、分析问题的能力是很有意义的。在自动测试情况下（即多次循环测试），从“实际偏心量分布图”和“实际相位分布图”可以看到每次测试过程当中的偏心量和相位角的动态变化，曲线变化波动较大说明系统不稳定要进行调整，调整的方法详见“常见问题”。

5. 平衡过程

本实验装置在做动平衡实验时，为了方便起见一般是用永久磁铁配重，作加重平衡实验，根据左、右不平衡量显示值（显示值为去重值），加重时根据左、右相位角显示位置，在对应其相位180度的位置，添置相应数量的永久磁铁，使不平衡的转子达到动态平衡的目的。在自动检测状态时，先在主面板按“停止测试”键，待自动检测进度条停止后，关停动平衡实验台转子，根据实验转子所标刻度，按左、右不平衡量显示值，添加平衡块，其质量可等于或略小于面板显示的不平衡量，然后，启动实验装置，待转速稳定后，再按“自动测试”，进行第二次动平衡检测，如此反复多次，系统提供的转子一般可以将左、右不平衡量控制中0.1克以内。在主界面中的“允许偏心量”栏中输入实验要求偏心量（一般要求大于0.05克）。当“转子平衡状态”指示灯由灰色变蓝色时，说明转子已经达到了所要求的平衡状态。

由于动平衡数学模型计算理论的抽象理想化和实际动平衡器件及其所加平衡块的参数多样化的区别，因此动平衡实验的过程是个逐步逼近的过程。

6. 动平衡实验操作示例

①接通实验台和计算机USB通信线，并装上密码狗，（此时应关闭实验台电源）

②打开“测试程序界面”，然后打开实验台电源开关，并打开电机电源开关，点击开始测试。这时应看到绿、白、蓝三路信号曲线。如没有应检查传感器的位置是否放好。

③三路信号正常后点击退出测试，退出“测试程序”。然后双击“动平衡实验系统界面”进入实验状态。

④测量A、B、C及转子半径尺寸输入各自窗口，然后点击“设置”窗口进入“系统标定”界面在标定数据输入窗口输入左、右不平衡量及左右方位度数（一般以我们给的最大重量磁钢2g作标定，方位放在O度），数据输入后点击“开始标定采集”窗口开始采集。这时可以点击“详细曲线显示”窗口，显示曲线动态过程。等测试十次后自动停止测试。点击“保存标定结果”窗口，回到原始实验界面，开始实验。

⑤点击“自动采集”窗口，采集35次数据比较稳定后点击“停止测试”窗口，以左右放1.2克 为例，左边放在0度，右边放在270度。这时数据显示为：

左 右

然后在左边180度处放1.2克，在右边280度对面（280+180360=100）100度处放1.2克，点击“自动采集”。开始采集35次后点击停止测试。这时数据为：

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左 右

若我们设定左、右不平衡量≤0.3克时即为达到平衡要求。这时左边还没平衡右边已平衡。在左边283度对面103度处放0.4克，点击自动采集，采集35次后数据为：

这时两边都≤0.3克，“滚子平衡状态”窗口出现红色标志，点击“停止测试”。

打开“打印试验结果”窗口，出现“动平衡试验报表”，可以看到整个实验结果，结束实验。

六. 常见问题与解决

1）程序运行时，出现“设备找不到”

检查USB接口是否正常，是否安装USB驱动软件。如末安装USB驱动软件，可利用本公司提供的光盘软件，进行安装。（某些计算机有多个USB接口，一个接口不行，可另接一个插口试验。）

2）测试曲线不显示

检查传感器安装位置

A.相位信号光电传感器应垂直照射于零位信号黑条上，距离约80mm,调整传感器边上的电位器旋钮,使黑条在进出光点位置时,其指示发光二极管应明暗闪烁。 B.适当调整左右支架上的测振压电传感器预紧力螺母。

C.启动动平衡试验机，根据显示曲线，适当调整光电传感器的上下位置和灵敏度电位器，使每个红色转速方波脉冲信号的脉宽尽可能相等。 3）测试过程中出现“转速异常”

调整相位信号光电传感器，应垂直照射于零位信号黑条上，距离约80mm,调整传感器边上的电位器旋钮,使黑条在进出光点位置时,其指示发光二极管应明暗闪烁。 4）测试过程中由于操作失误出现系统死机

原因多数是USB通讯信号堵塞，插拔USB接口，可恢复系统正常运行。

※ 重要提示

1. 动平衡实验台与计算机连接前必须先关闭实验台电机电源，插上USB通讯线时再开启电源。 在实验过程中要插拔USB通讯线前同样应关闭实验台电机电源以免因操作不当而损坏计算机。 2. 系统提供一套测试程序，实验之前进行测试，特别是装置进行搬运或进行调整发生后，请运行安装程序中提供的“测试程序”。运行转子机构，从曲线窗口中可以看到三条曲线（一条方波曲线、两条振动曲线），如果没有方波曲线（或曲线不是周期方波），则调整相位传感器使出现周期方波信号。如果没有振动信号（或振动信号为一直线没有变化），则调整左右支架上的测振压电传感器预紧力螺母，使产生振动信号，三条曲线缺一不可。 如有未尽事宜，请与开发商联系。

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QTD－III型 曲柄滑块、导杆、凸轮组合实验系统

一、实验目的

1、通过实验，了解位移、速度、加速度的测定方法；转速及回转不匀率的测定方法； 2、通过实验，初步了解“QID-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、通过比较理论运动曲线与实测运动曲线的差异，并分析其原因，增加对运动速度特别是加速度的感性认识；

4、比较曲柄滑块机构与曲柄导杆机构的性能差别。

5、检测凸轮直动从动杆的运动规律；

6、比较不同凸轮廓线或接触副，对凸轮直动从动杆运动规律的影响。

二、实验系统

1、实验系统组成

图10 实验系统框图

本实验的实验系统框图如图10所示，它由以下设备组成： （1）实验机构—曲柄滑块、导杆、凸轮组合机构 （2）光电脉冲编码器

（3）同步脉冲发生器（或称角度传感器）

（4）QTD-III型组合机构实验仪（单片机检测系统） （5）个人电脑 （6）打印机

2、实验机构主要技术参数

（1）直流电机额定功率 100W

（2）电机调速范围 0-2000r/min （3）蜗轮减速箱速比 1/20

（4）实验台尺寸 长×宽×高 = 500×380×230 （5）电源 220V/50Hz 3、实验机构结构特点

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