专利名称：多功能连杆动力学实验平台的制作方法
技术领域：
本发明涉及机械领域，是一种测试连杆动力学性能参数的平台，具体为一种多功能连杆动力学实验平台。
背景技术：
在机械领域中，为了演示各种机械的不同的形式、构造、运动机理，同时也为了研究的方便，常常需要建立实验平台，将某种特定机械的运动学原理和动力学原理实物化，充当日常实用机械的简化模型。北京工业大学发明的一种柔顺滑块常力机构实验装置，此实验装置包括两组对心曲柄滑块机构、电机和压力传感器，两组对心曲柄滑块机构中的一组为柔顺滑块常力机构， 另一组为刚性的曲柄滑块机构。此实验装置已获国家发明专利(200910089836).上海交通大学设计的曲柄滑块机构参数测量实验台已获国家发明专利(200520042789)。在此实验装置中，曲柄盘、连杆和滑块组成曲柄滑块机构，加速度传感器和位移传感器分别连在滑块上以测定机构相应的参数。浙江大学所设计的多功能连杆运动参数测试试验台，在此试验台中，通过调节滑块的对心或偏置，调节圆盘的曲柄长度，调节连杆的长度，调节摇杆的长度， 然后进行不同的组合可做不同的曲柄滑块和曲柄摇杆机构的试验。上述这些实验平台都实现了对相应机构动力学性能参数的测试，但目前还没有用于测试连杆在各种平衡状态下动力学性能的实验平台。
发明内容
要解决的技术问题为解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种多功能连杆动力学实验平台， 能够用于测试连杆在各种平衡状态下动力学性能参数的实验平台。技术方案本发明的技术方案为一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构， 连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括第一连杆机构和第二连杆机构，每个连杆机构均包括引导轴、滑块、 连杆和枢轴；在每个连杆机构中，引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动，连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与枢轴一端转动连接；在第一连杆机构中，枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮固定连接；在第二连杆机构中，枢轴另一端与曲柄一端固定连接，曲柄另一端与主轴固定连接；第一连杆机构的枢轴中心轴线、主轴中心轴线以及第二连杆机构的枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，第一连杆机构的枢轴中心轴线与第二连杆机构的枢轴中心轴线关于主轴中心轴线对称；第一连杆机构与第二连杆机构处于主轴中心轴线的两侧；在每个连杆机构中，连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；第二连杆机构的滑块还与气缸固定连接，气缸固定在平台底座上，且气缸的输出轴平行于第二连杆机构中的引导轴，气缸与主轴位于 第二连杆机构的滑块两侧；数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构， 连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括引导轴、滑块、连杆和枢轴；引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动，连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与连杆配重固定连接，连杆中部与枢轴一端转动连接，枢轴另一端插入大带轮的一侧偏心孔内，并与大带轮固定连接；大带轮两侧面上均还固定有配重块，两侧面上的配重块重心连线与主轴中心轴线以及枢轴中心轴线相互平行， 且处于同一平面内，配重块重心连线与枢轴中心轴线分别位于主轴中心轴线两侧；连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构， 连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括第一连杆机构和第二连杆机构，每个连杆机构均包括引导轴、滑块、连杆和枢轴；在每个连杆机构中，引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动，连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与枢轴一端转动连接；在第一连杆机构中，枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮固定连接；在第二连杆机构中，枢轴另一端与曲柄一端固定连接，曲柄另一端与主轴固定连接；第一连杆机构的枢轴中心轴线、主轴中心轴线以及第二连杆机构的枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，第一连杆机构的枢轴中心轴线与第二连杆机构的枢轴中心轴线关于主轴中心轴线对称；第一连杆机构与第二连杆机构处于主轴中心轴线的同一侧；在每个连杆机构中，连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；
数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构， 连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括引导轴、滑块、连杆和枢轴；引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动，连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与枢轴一端转动连接，枢轴另一端插入大带轮的一侧偏心孔内，并与大带轮固定连接；大带轮两侧面上均还固定有配重块，两侧面上的配重块重心连线与主轴中心轴线以及枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，配重块重心连线与枢轴中心轴线分别位于主轴中心轴线两侧；连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。有益效果采用本发明提出的多功能连杆动力学实验平台，通过不同的连杆组合，可以测试以下四种连杆机构中连杆的动力学参数1、利用机构平衡达到完全平衡的连杆机构；2、用质量平衡达到完全平衡的连杆机构；3、利用机构平衡达到部分平衡的连杆机构；4、利用质量平衡达到部分平衡的连杆机构。该实验平台结构简单，能够将连杆机构的运动学原理和动力学原理清晰展示。而且本发明的连杆除了可以采用刚性连杆外，还可以采用弹性连杆， 能够测试连杆机构的弹性动力学性能。
图1 本发明中权利要求1中所述的实验平台结构示意2 本发明中权利要求2中所述的实验平台结构示意图；图3 本发明中权利要求3中所述的实验平台结构示意图；图4 本发明中权利要求4中所述的实验平台结构示意图；图5 大带轮的结构示意图；图6:曲柄的结构示意图；图7 轴承座的结构示意图；图8:主轴的结构示意图；其中1、伺服电机；2、电机座；3、平台底座；4、大带轮；5、皮带；6、枢轴；7、连杆；
8、引导轴；9、滑块；10、支撑块；12、轴承座；13、主轴；14、曲柄；15、气缸；16、小带轮；17、纵
向振动传感器；18、横向振动传感器；19、速度编码器；20、连杆配重；21、配重块A ;22、配重块B。
具体实施例方式下面结合具体实施例描述本发明。实施例本实施例中通过采用不同的连杆机构的连接形式以及配置不同的配重块得到了不同连接形式和不同平衡状态下的连杆机构。1、利用机构平衡达到完全平衡的连杆机构参照附图1，该连杆动力学实验平台包括平台底座3，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构，其中连杆机构为利用机构平衡而达到完全平衡的连杆机构。动力及传动机构包括伺服电机1、大带轮4、小带轮16和主轴13 ；伺服电机作为动力源，采用的是微型直流伺服电动机(110SZ02/A3)，伺服电机与电机座2通过转接盘固定连接，电机座通过螺钉固定在平台底座上。主轴通过两个深沟球轴承安装在轴承座12内， 轴承座12通过螺钉固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴通过键与小带轮同轴固连， 主轴与大带轮也通过键同轴固连，小带轮与大带轮的齿数比为1 3，皮带5套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔。连杆机构包括第一连杆机构和第二连杆机构，每个连杆机构均包括引导轴8、滑块
9、连杆7和枢轴6；在每个连杆机构中，引导轴通过两端的支撑块10固定在平台底座上，支撑块通过螺钉固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线；滑块通过直线运动球轴承套在引导轴上，使得滑块可以沿引导轴直线运动；连杆一端通过轴钉以及深沟球轴承与滑块转动连接，连杆另一端通过深沟球轴承与枢轴一端转动连接，枢轴另一端在两个连杆机构中的连接部件各不相同，其中在第一连杆机构中，枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮螺纹固定连接，而在第二连杆机构中，枢轴另一端与曲柄14 一端螺纹固定连接，曲柄另一端通过键与主轴固定连接。第一连杆机构的枢轴中心轴线、主轴中心轴线以及第二连杆机构的枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，第一连杆机构的枢轴中心轴线与第二连杆机构的枢轴中心轴线关于主轴中心轴线对称；第一连杆机构与第二连杆机构处于主轴中心轴线的两侧；在每个连杆机构中，连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；第二连杆机构的滑块还与气缸15 的输出轴螺纹固定连接，气缸通过螺钉固定在平台底座上，且气缸的输出轴平行于第二连杆机构中的引导轴，气缸与主轴位于第二连杆机构的滑块两侧。数据采集机构包括纵向振动传感器17、横向振动传感器18和速度编码器19。纵向振动传感器(型号CA-YD_103)通过螺纹固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器(型号CA-YD-107)通过螺纹固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。在该连杆动力学实验平台中，伺服电机通过传动机构将动力和运动传递到主轴和枢轴上，随着大带轮的转动，第一连杆机构中的枢轴连同连杆的一端围绕主轴做圆周运动， 而枢轴通过连杆将运动和动力传递到滑块上，使滑块在引导轴上做往复直线运动；而在主轴的另一端，主轴通过曲柄将运动和动力传递到第二连杆机构中。可假设第一连杆机构以及大带轮这些构件的质量集中在两处一为枢轴与连杆的铰接处，另一是连杆与滑块的铰接处，在第一连杆机构的运动过程中，这两处集中质量所产生的惯性力之和即为构件的总惯性力。而第二连杆机构则是充当平衡机构，由于第一连杆机构与第二连杆机构关于主轴轴线中点对称布置，第一连杆机构的连杆运动平面到主轴中心横截面的距离等于第二连杆机构的连杆运动平面到主轴中心横截面的距离，使惯性力在主轴轴承处引起的动压力得到完全平衡。2、用质量平衡达到完全平衡的连杆机构参照附图2，该连杆动力学实验平台包括平台底座，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构，其中连杆机构为利用质量平衡而达到完全平衡的连杆机构。动力及传动机构包括伺服电机1、大带轮4、小带轮16和主轴13 ；伺服电机作为动力源，采用的是微型直流伺服电动机(110SZ02/A3)，伺服电机与电机座2通过转接盘固定连接，电机座通过螺钉固定在平台底座上。主轴通过两个深沟球轴承安装在轴承座12内， 轴承座12通过螺钉固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴通过键与小带轮同轴固连， 主轴与大带轮也通过键同轴固连，小带轮与大带轮的齿数比为1 3，皮带5套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔。连杆机构包括引导轴8、滑块9、连杆7和枢轴6;引导轴通过两端的支撑块10固定在平台底座上，支撑块通过螺钉固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线； 滑块通过直线运动球轴承套在引导轴上，使得滑块可以沿引导轴直线运动；连杆一端通过轴钉以及深沟球轴承与滑块转动连接，连杆另一端与连杆配重螺栓固定连接，连杆中部通过深沟球轴承与枢轴一端转动连接，枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮螺纹固定连接；大带轮两侧面上还分别固定有配重块A和配重块B，配重块A和配重块B的重心连线与主轴中心轴线以及枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，配重块A和配重块B的重心连线与枢轴中心轴线分别位于主轴中心轴线两侧；连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线。数据采集机构包括纵向振动传感器17、横向振动传感器18和速度编码器19。纵向振动传感器(型号CA-YD-103) 通过螺纹固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器(型号CA-YD-107)通过螺纹固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。在该连杆动力学实验平台中，伺服电机通过传动机构将动力和运动传递到主轴和枢轴上，随着大带轮的转动，枢轴连同连杆的一端围绕主轴做圆周运动，而枢轴通过连杆将运动和动力传递到滑块上，使滑块在引导轴上做往复直线运动。可假设连杆机构以及大带轮这些构件的质量集中在两处一为枢轴与连杆的铰接处，另一是连杆与滑块的铰接处，在连杆机构的运动过程中，这两处集中质量所产生的惯性力之和即为构件的总惯性力。而配重块A、配重块B以及连杆配重充当平衡机构，通过配置这些平衡质量，使惯性力在主轴轴承处引起的动压力得到完全平衡。3、利用机构平衡达到部分平衡的连杆机构参照附图3，该连杆动力学实验平台包括平台底座，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构，其中连杆机构为利用机构平衡而达到部分平衡的连杆机构。动力及传动机构包括伺服电机1、大带轮4、小带轮16和主轴13 ；伺服电机作为动力源，采用的是微型直流伺服电动机(110SZ02/A3)，伺服电机与电机座2通过转接盘固定连接，电机座通过螺钉固定在平台底座上。主轴通过两个深沟球轴承安装在轴承座12内， 轴承座12通过螺钉固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴通过键与小带轮同轴固连， 主轴与大带轮也通过键同轴固连，小带轮与大带轮的齿数比为1 3，皮带5套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔。连杆机构包括第一连杆机构和第二连杆机构，每个连杆机构均包括引导轴8、滑块 9、连杆7和枢轴6 ；在每个连杆机构中，引导轴通过两端的支撑块10固定在平台底座上，支撑块通过螺钉固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线；滑块通过直线运动球轴承套在引导轴上，使得滑块可以沿引导轴直线运动；连杆一端通过轴钉以及深沟球轴承与滑块转动连接，连杆另一端通过深沟球轴承与枢轴一端转动连接，枢轴另一端在两个连杆机构中的连接部件各不相同，其中在第一连杆机构中，枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮螺纹固定连接，而在第二连杆机构中，枢轴另一端与曲柄14 一端螺纹固定连接，曲柄另一端通过键与主轴固定连接。第一连杆机构的枢轴中心轴线、主轴中心轴线以及第二连杆机构的枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，第一连杆机构的枢轴中心轴线与第二连杆机构的枢轴中心轴线关于主轴中心轴线对称；第一连杆机构与第二连杆机构处于主轴中心轴线的同一侧； 在每个连杆机构中，连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线。数据采集机构包括纵向振动传感器17、横向振动传感器18和速度编码器19。纵向振动传感器(型号CA-YD-103)通过螺纹固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器(型号CA-YD-107)通过螺纹固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。在该连杆动力学实验平台中，伺服电机通过传动机构将动力和运动传递到主轴和枢轴上，随着大带轮的转动，第一连杆机构中的枢轴连同连杆的一端围绕主轴做圆周运动， 而枢轴通过连杆将运动和动力传递到滑块上，使滑块在引导轴上做往复直线运动；而在主轴的另一端，主轴通过曲柄将运动和动力传递到第二连杆机构中，第二连杆机构充当平衡机构。当主轴转动时，第一连杆机构的滑块与第二连杆机构的滑块加速度方向相反，因而惯性力方向相反，可以相互抵消，但由于两个滑块的运动规律不完全一致，所以该连杆动力学实验平台中的连杆机构为部分平衡机构。4、利用质量平衡达到部分平衡的连杆机构参照附图4，该连杆动力学实验平台包括平台底座，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构，其中连杆机构为利用质量平衡而达到部分平衡的连杆机构。动力及传动机构包括伺服电机1、大带轮4、小带轮16和主轴13 ；伺服电机作为动力源，采用的是微型直流伺服电动机(110SZ02/A3)，伺服电机与电机座2通过转接盘固定连接，电机座通过螺钉固定在平台底座上。主轴通过两个深沟球轴承安装在轴承座12内， 轴承座12通过螺钉固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴通过键与小带轮同轴固连， 主轴与大带轮也通过键同轴固连，小带轮与大带轮的齿数比为1 3，皮带5套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔。连杆机构包括引导轴8、滑块9、连杆7和枢轴6;引导轴通过两端的支撑块10固定在平台底座上，支撑块通过螺钉固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线； 滑块通过直线运动球轴承套在引导轴上，使得滑块可以沿引导轴直线运动；连杆一端通过轴钉以及深沟球轴承与滑块转动连接，连杆另一端通过深沟球轴承与枢轴一端转动连接， 枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮螺纹固定连接；大带轮两侧面上还分别固定有配重块A和配重块B，配重块A和配重块B的重心连线与主轴中心轴线以及枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，配重块A和配重块B的重心连线与枢轴中心轴线分别位于主轴中心轴线两侧；连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线。数据采集机构包括纵向振动传感器17、横向振动传感器18和速度编码器19。纵向振动传感器(型号CA-YD-103)通过螺纹固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器(型号CA-YD-107)通过螺纹固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。在该连杆动力学实验平台中，伺服电机通过传动机构将动力和运动传递到主轴和枢轴上，随着大带轮的转动，枢轴连同连杆的一端围绕主轴做圆周运动，而枢轴通过连杆将运动和动力传递到滑块上，使滑块在引导轴上做往复直线运动。 可假设连杆机构以及大带轮这些构件的质量集中在两处一为枢轴与连杆的铰接处，另一是连杆与滑块的铰接处，在连杆机构的运动过程中，这两处集中质量所产生的惯性力之和即为构件的总惯性力。而配重块A、配重块B充当平衡机构只能平衡机构中一部分总惯性力，所以该连杆动力学实验平台中的连杆机构为部分平衡机构。
权利要求
1.一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构， 连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括第一连杆机构和第二连杆机构，每个连杆机构均包括引导轴、滑块、连杆和枢轴；在每个连杆机构中，引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动，连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与枢轴一端转动连接；在第一连杆机构中，枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮固定连接；在第二连杆机构中，枢轴另一端与曲柄一端固定连接，曲柄另一端与主轴固定连接；第一连杆机构的枢轴中心轴线、主轴中心轴线以及第二连杆机构的枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，第一连杆机构的枢轴中心轴线与第二连杆机构的枢轴中心轴线关于主轴中心轴线对称；第一连杆机构与第二连杆机构处于主轴中心轴线的两侧；在每个连杆机构中，连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；第二连杆机构的滑块还与气缸固定连接，气缸固定在平台底座上，且气缸的输出轴平行于第二连杆机构中的引导轴，气缸与主轴位于第二连杆机构的滑块两侧；数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。
2.一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括引导轴、滑块、连杆和枢轴；引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动， 连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与连杆配重固定连接，连杆中部与枢轴一端转动连接，枢轴另一端插入大带轮的一侧偏心孔内，并与大带轮固定连接；大带轮两侧面上均还固定有配重块，两侧面上的配重块重心连线与主轴中心轴线以及枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，配重块重心连线与枢轴中心轴线分别位于主轴中心轴线两侧；连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。
3.一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括第一连杆机构和第二连杆机构，每个连杆机构均包括引导轴、滑块、连杆和枢轴；在每个连杆机构中，引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动，连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与枢轴一端转动连接；在第一连杆机构中，枢轴另一端插入大带轮的一个偏心孔内，并与大带轮固定连接；在第二连杆机构中，枢轴另一端与曲柄一端固定连接，曲柄另一端与主轴固定连接；第一连杆机构的枢轴中心轴线、主轴中心轴线以及第二连杆机构的枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，第一连杆机构的枢轴中心轴线与第二连杆机构的枢轴中心轴线关于主轴中心轴线对称；第一连杆机构与第二连杆机构处于主轴中心轴线的同一侧；在每个连杆机构中，连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。
4.一种多功能连杆动力学实验平台，其特征在于包括平台底座，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构；动力及传动机构包括伺服电机、大带轮、小带轮和主轴；伺服电机通过电机座固定在平台底座上，主轴通过轴承安装在轴承座内，轴承座固定在平台底座上；伺服电机的动力输出轴与小带轮同轴固连，主轴与大带轮同轴固连，皮带套在大带轮和小带轮上；伺服电机的动力输出轴带动小带轮转动，小带轮通过皮带带动大带轮转动，大带轮带动主轴转动；主轴中心轴线平行于伺服电机的动力输出轴中心轴线；大带轮中心孔两侧对称开有偏心孔；连杆机构包括引导轴、滑块、连杆和枢轴；引导轴通过两端的支撑块固定在平台底座上，引导轴中心轴线垂直于主轴中心轴线，滑块套在引导轴上，且可以沿引导轴直线运动， 连杆一端与滑块转动连接，连杆另一端与枢轴一端转动连接，枢轴另一端插入大带轮的一侧偏心孔内，并与大带轮固定连接；大带轮两侧面上均还固定有配重块，两侧面上的配重块重心连线与主轴中心轴线以及枢轴中心轴线相互平行，且处于同一平面内，配重块重心连线与枢轴中心轴线分别位于主轴中心轴线两侧；连杆的运动平面垂直于主轴中心轴线；数据采集机构包括纵向振动传感器、横向振动传感器和速度编码器，纵向振动传感器固定在轴承座顶端，测量整个实验平台竖直方向的振动量，横向振动传感器固定在轴承座侧面，且与纵向振动传感器相 隔90°，测量整个实验平台水平方向的振动量；速度编码器通过支架固定在平台底座上，速度编码器的输入轴通过联轴器与伺服电机的动力输出轴连接，速度编码器测量伺服电机的输出转速。
全文摘要
本发明提出了一种多功能连杆动力学实验平台，包括平台底座，动力及传动机构，连杆机构和数据采集机构，通过不同的连杆组合，本发明采用了以下四种连杆机构1、利用机构平衡达到完全平衡的连杆机构；2、用质量平衡达到完全平衡的连杆机构；3、利用机构平衡达到部分平衡的连杆机构；4、利用质量平衡达到部分平衡的连杆机构。该实验平台结构简单，能够将连杆机构的运动学原理和动力学原理清晰展示。而且本发明的连杆除了可以采用刚性连杆外，还可以采用弹性连杆，能够测试连杆机构的弹性动力学性能。
文档编号G01M13/00GK102359875SQ20111028508
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者张辉, 李树军, 葛文杰, 陈作模, 马晓雪, 高建 申请人:西北工业大学