中国矿业大学机械系统动力学实验指导书(实验报告)

中国矿业大学机械系统动力学实验指导书(实验报告)
中国矿业大学机械系统动力学实验指导书(实验报告)

《机械系统动力学》

实验指导书

编制机械系统动力学课程组

中国矿业大学机电工程学院机械设计系

2019年3月

图1

幅值判别法和相位判别法仪器连接图

实验:结构的固有频率与模态的测试

一、结构的固有频率测试

1.实验目的

1、学习机械系统固有频率的测试方法;

2、学习共振法测试振动固有频率的原理与方法;(幅值判别法和相位判别法)

3、学习锤击法测试振动系统固有频率的原理与方法;(传函判别法)

4、学习自由衰减振动波形自谱分析法测试振动系统固有频率的原理和方法。(自谱分析法)

2.实验仪器及安装示意图

实验仪器:INV1601B 型振动教学实验仪、INV1601T 型振动教学实验台、加速度传感器、接触式激振器、MSC-1力锤(橡胶头)。软件:INV1601型DASP 软件。

图2

传函判别法和自谱分析法仪器连接图

3.实验原理

对于振动系统,经常要测定其固有频率,最常用的方法就是用简谐力激振,引起系统共振,从而找到系统的各阶固有频率。另一种方法是用锤击法,用冲击力激振,通过输入的力信号和输出的响应信号进行传函分析,得到各阶固有频率。

1、简谐力激振

由简谐力作用下的强迫振动系统,其运动方程为:

t F Kx x C x

m e ωsin 0=++ 方程式的解由21x x +这二部分组成:

)

sin cos (211t C t C e x D D t ωωε+=-式中21D D -=ωω1C 、2C 常数由初始条件决定

t

A t A x e e ωωcos sin 212+=其中222222214)()(e e e q A ωεωωωω+--=

2222224)(2e e e q A ωεωωεω+-=,m F q 0=1x 代表阻尼自由振动基,2x 代表阻尼强迫振动项。自由振动项周期

D D T ωπ2=强迫振动项周期e

e T ωπ2=由于阻尼的存在,自由振动基随时间不断地衰减消失。最后,只剩下后两项,也就是通常讲的定常强动,只剩下强迫振动部分,即

t q t q x e e

e e e e e e ωωεωωεωωωεωωωωsin 4)(2cos 4)()(222222222222+-++--=通过变换可写成

)

sin(?ω-=t A x e 式中4

22222222214)1(/ωωεωωωe e q A A A +-=+=

t e 图3阻尼强迫振动

)2(2212e e arctg A A arctg

ωωεω?-==设频率比ωωe u =

ωεD =代入上式则振幅2

2222

4)1(/D u u q A +-=ω滞后相位角

212u Du

arctg -=?因为st x K

F m K m F q ===002/ω为弹簧受干扰力峰值作用引起的静位移,所以振幅A 可写成st

st x x D u u A β=+-=

22224)1(1

其中β称为动力放大系数2

2224)1(1

D u u +-=动力放大系数β是强迫振动时的动力系数即动幅值与静幅值之比。这个数值对拾振器和单自由度体系的振动的研究都是很重要的。

当1=u ,即强迫振动频率和系统固有频率相等时,动力系数迅速增加,引起系统共振,由式

)

sin(?ω-=t A x e 可知,共振时振幅和相位都有明显的变化,通过对这两个参数进行测量,我们可以判别系统是否达到共振动点,从而确定出系统的各阶振动频率。

1)幅值判别法

在激振功率输出不变的情况下,由低到高调节激振器的激振频率,通过示波器,我们可以观察到在某一频率下,任一振动量(位移、速度、加速度)幅值迅速增加,这就是机械振动系统的某阶固有频率。这种方法简单易行,但在阻尼较大的情况下,不同的测量方法得出的共振动频率稍有差别,不同类型的振动量对振幅变化敏感程度不一样,这样对应一种类型的传感器在某阶频率时表现不够敏感。

2)相位判别法

相位判别法是根据共振时特殊的相位值以及共振动前后相位变化规律所提出来的一

种共振判别法。在简谐力激振的情况下,用相位法来判定共振是一种较为敏感的方法,而且共振时的频率就是系统的无阻尼固有频率,可以排除阻尼因素的影响。

激振信号为:t F F ωsin 0=位移信号为:

)sin(?ω-=t Y y 速度信号为:)cos(?ωω-=t Y y

加速度信号为:)sin(2?ωω--=t Y y

(1)位移判别共振将由INV1601B 实验仪的“信号源输出”的激振信号输入到INV1601B 型实验仪的第一通道(即X 轴)的速度输入接头,位移传感器输出信号或通过INV1601B 型实验仪积分档输出量为位移量的信号接入教学仪的第二通道(即Y 轴)输入接头,此时两通道的信号分别为:

激振信号为:t

F F ωsin 0=位移信号为:)

sin(?ω-=t Y y 共振时,n ωω=,2π?=,X 轴信号和Y 轴信号的相位差为2/π,根据利萨如图原理可知,屏幕上的图象将是一个正椭圆。当ω略大于n ω或略小于n ω时,图象都将由正椭圆变为斜椭圆,其变化过程如下图所示。因此图象由斜椭圆变为正椭圆的频率就是振动体的固有频率。

(2)速度判别共振

将激振信号输入到INV1601B 实验仪的第一通道(即X 轴),速度传感器输出信号或通过INV1601B 型实验仪积分档输出量为速度的信号输入到第二通道(即Y 轴),此时两通道的信号分别为:

激振信号为:t

F F ωsin 0=速度信号为:)cos(?ωω-=t Y y

共振时,n ωω=,2/π?=,X 轴信号和Y 轴信号的相位差为2/π。根据利萨如图原理可知,屏幕上的图象应是一条直线。当ω略大于n ω或略小于n ω时,图象都将由直线变为斜椭圆,其变化过程如下图所示。因此图象由斜椭圆变为直线的频率就是振动体的固有频率。

(3)加速度判别共振

将激振信号输入到采集仪的第一通道(即X 轴),加速度传感器输出信号输入到第二通道(即Y 轴),此时两通道的信号分别为:

激振信号为:

t F F ωsin 0=加速度信号为:)sin(2?ωω--=t Y y

共振时,n ωω=,2

π?=,X 轴信号和Y 轴信号的相位差为2/π。根据利萨如图原

理可知,屏幕上的图象应是一个正椭圆。当ω略大于n ω或略小于n ω时,图象都将由正椭圆变为斜椭圆,其变化过程如下图所示。因此图象由斜椭圆变为正椭圆的频率就是振动体的固有频率。

`

3)传函判别法(频率响应函数判别法——动力放大系数判别法)

通常我们认为振动系统为线性系统,用一特定已知的激振力,以可控的方法来激励结构,同时测量输入和输出信号,通过传函分析,得到系统固有频率。响应与激振力之间的关系可用导纳表示:

?j e u D u k F X Y 22224)1(/1+-==2

112u Du tg --=-?Y 的意义就是幅值为1的激励力所产生的响应。研究Y 与激励力之间的关系,就可得到系统的频响特性曲线。在共振频率下的导纳值迅速增大,从而可以判别各阶共振频率。

n ωω

ωω=n

ωω>图4用位移判别共振的利萨如图形n ωω

ωω=n

ωω>图6用加速度判别共振的利萨如图形n ωω

ωω=n

ωω>图5用速度判别共振的利萨如图形

4)自谱分析法

当系统受脉冲激励后做自由衰减振动时包括了各阶频率成分,时域波形反映了各阶频率下自由衰减波形的线性叠加,通过对时域波形做FFT转换就可以得到其频谱图,从而我们可以从频谱图中各峰值处得到系统的各阶固有频率。

4.实验步骤

一、幅值判别法测量

1、安装仪器

把激振器安装在支架上,将激振器和支架固定在实验台基座上,并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力(不要露出激振杆上的红线标识),用专用连接线连接激振器和INV1601B型实验仪的功放输出接口(实验仪上的功率幅度调节按钮应调到最小)。

把带磁座的加速度传感器安放在简支梁上,输出信号接到INV1601B型实验仪的加速度传感器输入端,功能档位拔到“加速度”档的a加速度。

2、开机

进入INV1601型DASP软件的主界面,选择单通道按钮。进入单通道示波状态进行波形示波。

3、测量

打开INV1601B型实验仪的电源开关,调大功放输出按钮,注意不要过载,从0开始调节频率按钮,当简支梁产生振动,振动最大时,记录当前频率。继续增大频率可得到高阶振动频率。

二、相位判别法测量

1、将位于INV1601B实验仪前面板的激励“信号源输出”端,接入实验仪的第一通道的“速度输入”接头(X轴),加速度传感器输出信号接INV1601B型实验仪第二通道的“加速度输入”接头(Y轴)。加速度传感器放在距离梁端1/3处。

2、用INV1601型DASP软件“双通道”中的利萨如图示波,调节激振器的频率,观察图象的变化情况,分别用INV1601B型实验仪“加速度档”的加速度a、速度v、位移d 进行测量,观察图象,根据共振时各物理量的判别法原理,来确定共振频率。

三、传函判别法和自谱判别法测量

1、安装仪器

把实验模型力锤的力传感器输出线接到INV1601B型实验仪第一通道的加速度传感器输入端,档位拔到“加速度”档的a;把带磁座的加速度传感器放在简支梁上,输出信号

接到INV1601B型实验仪的第二通道加速度传感器输入端,档位拔到“加速度”档的a加速度。

2、开机

进入INV1601型DASP软件的主界面,选择“双通道”按钮。进入“双通道”软件进行“传函”示波。在“自由选择”中选择传函幅频和相位项示波。

3、传函测量

用力锤敲击简支梁中部,就可看到时域波形,采样方式选择为“单次触发”或“多次触发”,点击左侧操作面板的“传函”按钮,可得到频响曲线,第一个峰就是系统的第一阶固有频率,后面的几个峰是高阶频率。移动传感器或用力锤敲击简支梁的其它部位,再进行测试,记录下各阶固有频率。

4、自谱测量

选择“波谱”示波方式,从第二通道的频谱图中读取前三个谱峰即为系统的前三阶固有频率。

5.实验数据和结果分析

1、请画出测试系统框图。

2、机械振动系统固有频率测量结果

频率(Hz)

测试方法

第一阶频率第二阶频率第三阶频率幅值判别法

相位判别法图像

位移d

速度v

加速度a

传函判别法

自谱分析法

3、振动系统固有频率的测量方法有哪些?请简单描述。

二、结构的模态测试

1.实验目的

1、学习模态分析原理;

2、学会模态测试方法;

3、学习变时基的原理和应用。

2.实验仪器及安装示意图

实验仪器:INV1601B 型振动教学实验仪、INV1601T 型振动教学实验台、加速度传感器、MSC-1力锤。软件:INV1601型DASP 软件。

3.实验原理

3.1模态分析方法及其应用

模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型,来进行系统的参数识别(系统识别),从而大大地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调整预想的模型参数,使其成为实际结构的最佳描述。

主要应用有:

用于振动测量和结构动力学分析。可测得比较精确的固有频率、模态振型、模态阻尼、模态质量和模态刚度。

可用模态实验结果去指导有限元理论模型的修正,使计算模型更趋完善和合理。用来进行结构动力学修改、灵敏度分析和反问题的计算。

用来进行响应计算和载荷识别。

3.2模态分析基本原理

图1

振动测试实验台的组成及连接示意图

工程实际中的振动系统都是连续弹性体,其质量与刚度具有分布的性质,只有掌握无限多个点在每瞬时的运动情况,才能全面描述系统的振动。因此,理论上它们都属于无限多自由度的系统,需要用连续模型才能加以描述。但实际上不可能这样做,通常采用简化的方法,归结为有限个自由度的模型来进行分析,即将系统抽象为由一些集中质块和弹性元件组成的模型。如果简化的系统模型中有n 个集中质量,一般它便是一个n 自由度的系统,需要n 个独立坐标来描述它们的运动,系统的运动方程是n 个二阶互相耦合(联立)的常微分方程。

模态分析是在承认实际结构可以运用所谓“模态模型”来描述其动态响应的条件下,通过实验数据的处理和分析,寻求其“模态参数”,是一种参数识别的方法。

模态分析的实质,是一种坐标转换。其目的在于把原在物理坐标系统中描述的响应向量,放到所谓“模态坐标系统”中来描述。这一坐标系统的每一个基向量恰是振动系统的一个特征向量。也就是说在这个坐标下,振动方程是一组互无耦合的方程,分别描述振动系统的各阶振动形式,每个坐标均可单独求解,得到系统的某阶结构参数。

经离散化处理后,一个结构的动态特性可由N 阶矩阵微分方程描述:

)(t f Kx x C x M =++ (1)

式中)(t f 为N 维激振力向量;x 、x

、x 分别为N 维位移、速度和加速度响应向量;M 、K 、C 分别为结构的质量、刚度和阻尼矩阵,通常为实对称N 阶矩阵。

设系统的初始状态为零,对方程式(1)两边进行拉普拉斯变换,可以得到以复数s 为变量的矩阵代数方程

[])()(2s s s s F X K C M =++(2)

式中的矩阵

[]

K C M Z ++=s s s 2)((3)反映了系统动态特性,称为系统动态矩阵或广义阻抗矩阵。其逆阵[]1

2)(-++=K C M H s s s (4)称为广义导纳矩阵,也就是传递函数矩阵。由式(2)可知

)()()(s s s F H X =(5)

在上式中令ωj s =,即可得到系统在频域中输出(响应向量)(ωX )和输入(激振向量)(ωF )的关系式

)()()(ωωωF H X =(6)

式中)(ωH 为频率响应函数矩阵。)(ωH 矩阵中第i 行第j 列的元素

)()

()(ωωωj i ij F X H =(7)

等于仅在j 坐标激振(其余坐标激振力为零)时,i 坐标响应与激振力之比。

在(3)式中令ωj s =,可得阻抗矩阵

C

M K Z ωωωj +-=)()(2(8)

利用实对称矩阵的加权正交性,有????

??????= r T m MΦΦ??????????= r T k KΦΦ其中矩阵[]

N φφφΦ,,,21 =称为振型矩阵,假设阻尼矩阵C 也满足振型正交性关系????

??????= r T c CΦΦ代入(8)式得到

1ΦΦ)(--??????????=

r T z ωZ (9)

式中r

r r r c j m k z ωω+-=)(2因此T r z Φ Φ)()(1????

??????==- ωωZ H []∑=+-=N r r r r r rj ri ij j m 1222)()(ω

ωξωωωφφH (10)上式中,ωr r r k m 2=,

ξωr r r r c m =2

r m 、r k 分别称为第r 阶模态质量和模态刚度(又称为广义质量和广义刚度)。r ω、r ξ和r φ分别称为第r 阶模态频率、模态阻尼比和模态振型。

不难发现,N 自由度系统的频率响应,等于N 个单自由度系统频率响应的线形叠加。为了确定全部模态参数r ω、r ξ和r φ(r=1,2,…,N ),实际上只需测量频率响应矩阵的

一列(对应一点激振,各点测量的)(ωH )或一行(对应依次各点激振,一点测量的T )(ωH )

就够了。

实验模态分析或模态参数识别的任务就是由一定频段内的实测频率响应函数数据,确

定系统的模态参数——模态频率r ω、模态阻尼比r ξ和振型T

rN r r r ),,,(21φφφ =φ,r=1,

2,…,n (n 为系统在测试频段内的模态数)。3.3模态分析方法和测试过程

1)激励方法

为进行模态分析,首先要测得激振力及相应的响应信号,进行传递函数分析。传递函数分析实质上就是机械导纳,i 和j 两点之间的传递函数表示在j 点作用单位力时,在i 点所引起的响应。要得到i 和j 点之间的传递导纳,只要在j 点加一个频率为ω的正弦的力信号激振,而在i 点测量其引起的响应,就可得到计算传递函数曲线上的一个点。如果ω是连续变化的,分别测得其相应的响应,就可以得到传递函数曲线。

然后建立结构模型,采用适当的方法进行模态拟合,得到各阶模态参数和相应的模态动画,形象地描述出系统的振动型态。

根据模态分析的原理,我们要测得传递函数矩阵中的任一行或任一列,由此可采用不同的测试方法。要得到矩阵中的任一行,要求采用各点轮流激励,一点响应的方法;要得到矩阵中任一列,采用一点激励,多点测量响应的方法。实际应用时,单点响应法,常用锤击法激振,用于结构较为轻小,阻尼不大的情况。对于笨重、大型以及阻尼较大的系统,则常用固定点激振的方法,用激振器激励,以提供足够的能量。

还有一种是多点激振法,当结构常因过于巨大和笨重,以至于采用单点激振时不能提供足够的能量,把我们感兴趣的模态激励出来。或者是结构在同一频率时可能有多个模态,这样单点激振就不能把它们分离出来,这时就要采用多点激励的方法,采用两个甚至更多的激励来激发结构的振动。

2)结构安装方式

在测试中使结构系统处于何种状态,是实验准备工作的一个重要方面。

一种是经常采用的自由状态。即使实验对象在任一座标上都不与地面相连接,自由地

悬浮在空中。如放在很软的泡沫塑料上;或用很长的柔索将结构吊起而在水平方向激振,可认为在水平方面处于自由状态。另一种是地面支承状态,结构上有一点或若干选定点与地面固结。

如果我们所关心的实际工况支承条件下的模态,这时,可在实际支承条件下进行实验。但最好还是以自由支承为佳。因为自由状态具有更多的自由度。

3)变时基方法的应用

在进行瞬态激励信号与响应信号采样时,激励与响应之间,特征时间与特征频率的差异太大,激励是ms级的,响应是几百ms级到秒级。如果采用等时基传递函数做瞬态激励传函分析时,就存在频率分辨力(采样频率越低,分辨力越高)和时域波形精度(采样频率越高,时域波形精度越高)这一对无法克服的矛盾。由于脉冲激励信号作用时间较短,为了确保频率分辨力,采样频率不能太高,从而导致以下几种情况:⑴采到的激励信号偏大;⑵采到的激励信号偏小;⑶激励信号没有采上。计算出来的导纳值重复性差,相位不准。因此在变时基提出之前,大型结构无法用锤击法测出模态,只能使用火箭激励,因为火箭激励时加长了激励时间,且它可以产生方波激励信号。

变时基的原理:用较高的频率对力脉冲进行采样,用较低的频率对响应信号进行采样,两个采样频率的倍数就是变时倍数。采用变时基就可以解决以上问题。

4.实验步骤

简支梁如下图所示,长(x向)680mm,宽(y向)50mm,高(z向)8mm。欲使用多点敲击、单点响应方法做其z方向的振动模态,可按以下步骤进行。

图2梁的结构示意图

4.1测点的确定

简支梁在y、z方向尺寸和x方向(尺寸)相差较大,可以简化为杆件,所以只需在x 方向顺序布置若干敲击点即可(本例采用多点移步敲击、单点响应方法),敲击点的数目视要得到的模态的阶数而定,敲击点数目要多于所要求的阶数,得出的高阶模态结果才可

15141312115432

110987

6拾振点

17

图3梁的测点分布示意图16信。此例中在x 方向把梁分成十六等份,即可以布十七个测点。选取拾振点时要尽量避免使拾振点在模态振型的节点上,此处取拾振点在第六个敲击点处(或选取第三点作为拾振点)。

4.2仪器连接

仪器连接如下图所示,其中力锤上的力传感器接INV1601B 实验仪第一通道的电荷输入端,压电加速度传感器接INV1601B 实验仪第二通道的电荷输入端,两个通道的INV1601B 实验仪的输入选择相应地调到压电加速度一端。

4.3结构生成仪器连接好后,启动INV1601型DASP 软件,选择“模态教学”按钮,进入模态分析教学系统界面。在左上方的

选择项中选择“结构”,选择

并设置结构参数。选择结构置1,为简支梁(2为等截面悬臂梁,3为等强度变截面悬臂梁,4为圆板,5—9是为了满足实验的多样性而扩展的结构)。节点划分:X 向为16,Y 向和Z 向均为1。

设置好参数后,可以在右面窗口中显示出当前简支梁的图型和节点分布情况。根据节点分布情况,然后把梁按图示分布测点。

本例采样文件名为:ZJY ;实验号默认为:1;数据路径:C:\DASPOUT 。分析结果路径和数据路径相同,可按“更改”按钮来设置不同的文件名和采样数据存储路径。

图4仪器连接及传感器分布示意图

以力学和电学参数为出发点进行合理设计,与清华大学力学系有关教授和博士合作研制,DASP 分析软件

压电加速度传感器

拾振点15141312115432110987

617

16INV1601B 型实验仪(内含INV306U 信号采集仪)

图5梁的结点分布示意图

4.4参数设置与采样

在左上方的“结构采样分析动画”选择项中选择“采样”,进入采样界面。

在测量设置中设置传感器类型、总测点数和原点导纳位置,总测点数根据

结构自动读取,不可更改,原点导纳位置为拾振点位置。

在多次触发采样设置中设置每个测点触发采样次数,变时基倍数为4等。

用力锤敲击各个测点,观察有无波形,如果有一个或两个通道无波形或波

形不正常,就要检查仪器连接是否正确、导线是否接通、传感器、仪器的工作

是否正常等等,直至示波波形正确为止。在“采样参数”设置中选定采样频率(例如12000Hz),采样长度2k,程控倍数为1,使用适当的敲击力敲击各测点,调节放大器的放大倍数或DASP的程控倍数,直到力的波形和响应的波形即不过载又不是太小。选定采样时自动增加测点号,准备采样。

采样类型设为:变时基;单位类型设为:第一通道的工程单位设为:N(牛顿),第二通道的工程单位设为:m/ss(加速度)。

最后,输入标定值(参考指导书第五页标定值设置)和工程单位。传感器灵敏度为KCH(PC/U)(PC/U表示每个工程单位输出多少PC的电荷,如是力,而且参数表中工程单位设为牛顿N,则此处为PC/N;如是加速度,而且参数表中工程单位设为m/s2,则此处为PC/m/s2);

INV1601B型实验仪线性输出增益KE为;

加速度:

)

(mV/m/s

10

K2

E

速度:)//(1K E s m mV =;

位移:)/(5.0K E m mV μ=。

DASP 参数设置表中的标定值K 为:

)

/(U mV K K K E CH ?=参数设置完后,选择自动增加测点号,按左窗下面的开始采样按钮,进入触发变时基采样状态,等待触发,并提示当前采样的点号和触发次数。根据提示从第一点按设定的触发次数测试到最后一个测点。自动记录下每次测试结果。测试过程中尽量避免连击现象,如果有连击现象,按中止采样按钮,改变测点号重新开始采样,将覆盖原来数据。

4.5分析

①调采样数据

采样完成后左上方的“结构采样分析动画”选择项中选择“分析”,打开分析对话框,对采样数据进行传函分析。首先选择要调入的测点号,按调入波

形按钮,右面窗口中显示该测点的波形。以每一通道的力信号加力窗,

按鼠标左键在力信号的左边,按左窗口中的左边按钮,按鼠标左键在

力信号的右边,按左窗口中的右边按钮,完成对力信号的力窗设置。对响应信号加指数窗,选择系数。当系数为0时为不加指数窗。如图6所示。

图6调入选定测点波形图图7传递函数分析结果

②传函分析

设置完成后按进行传函计算,完成选定点的传函分析,显示分析结果。如图7所示。

按自动计算全部传函按钮,可以分析完全部采样点的传函分析,计算完后提示:所有测点的传函计算完毕!

③模态拟合

该软件的采用集总平均的方法进行模态定阶,按开始模态定阶,显示集总平均后的结果,用鼠标分别点峰值点,收取该阶频率,依次收取各阶峰值,按保存按钮存盘。如果收取有误可按清除按钮清除当前结果。如图8所示。

图8确定模态阶数图9模态拟合结果

模态拟合采用复模态单自由度拟合方法,按开始模态拟合得到拟合,得到拟合结果。如图9所示。

④振型编辑

质量归一和振型归一两种方式随各自需要任选,本例选择质量归一,完成后显示:模态振型编辑完毕!

至此,模态分析已经完成,以后可以观察、打印和保存分析结果,也可以观察模态振型的动画显示。

⑤动画显示

在左上方的“结构采样分析动画”选择项中选择“动画”进行结果振型动画显示,根据每个对话框中的相应按钮可以动画进行控制,如更换显示阶数、显示轨迹;在视图选择中选取显示方式:单视图、多模态和三视图;改变显示色彩方式;振幅、速度和大小,以及几何位置。

对于当前动画可输出AVI格式的动画文档,可直接用媒体播放器播放。按模态输出为AVI文件,弹出保存文件名对话框,模态动画视频压缩对话中的压缩程序选择Microsoft Video1.0方式,确定后即可生成动画文件。在保存的目录下调用文件,显示动画。

模态分析完后,可对所有数据和图形进行存盘和保存,相应的按钮为

另外,由于本软件采样时采用的是默认路径:C:\Daspout,如果要保存到其它路径,可通过“保存”和“调入”按钮来完成采样数据和分析结果的存盘和调用。

该软件在安装过程中已经有一部分样例数据,分别保存在C:\Program Files\COINV\INV1601\ZjymData目录中,用户在采样和分析时会覆盖采样数据存盘路径中的数据。

图10简支梁的前四阶模态振型图图11简支梁的第三阶模态振型图

5.实验结果和分析

1、请画出测试系统框图。

2、记录模态参数

模态参

第一阶第二阶第三阶第四阶第五阶数

频率

质量

刚度

阻尼

3、绘出简支梁前四阶模态振型投影图。

机械制造基础实验指导

实验一材料的金相显微组织观察 1.1 实验目的 1、了解金相显微镜的结构及原理; 2、熟悉金相显微镜的使用与维护方法; 1.2 金相显微镜的原理、构造和操作方法 金相分析是研究工程材料内部组织结构的主要方法之一,特别是在金属材料 研究领域占有很重要的地位。而金相显微镜是进行金相分析的主要工具,利用金 相显微镜在专门制备的试样上观察材料的组织和缺陷的方法,称为金相显微分 析。显微分析可以观察,研究材料的组织形貌、晶粒大小、非金属夹杂物在组织 中的数量和分布情况等问题,及可以研究材料的组织结构与其化学成分之间的关 系,确定各类材料经不同加工工艺处理后的显微组织,可以判别材料质量的优劣 等。 1、金相显微镜的工作原理 显微镜的简单基本原理如图1.1所示。它包括两个透镜:物镜和目镜。对着 被观测物体的透镜,成为物镜;对着人眼的透镜,成为目镜。被观测物体AB, 放在物镜前较焦点F1略远一点的地方。物镜使AB形成放大倒立的实像A1B1,目镜再把A1B1放大成倒立的虚像A’1B’1,它正在人眼明视距离处,即距人眼 图1.1 显微镜成像光学简图图1.2 物镜的孔径角 250mm处,人眼通过目镜看到的就是这个虚像A’1B’1。显微镜的主要性能有: ①显微镜的放大倍数:它等于物镜与目镜单独放大倍数的乘积,即物镜放 大倍数M =A1B1/AB;目镜放大倍数M目=A’1B’1 /A1B1;显微镜的放大倍数M 物 =A’1B’1 /AB=M物×M目。 ②显微镜的鉴别率:指显微镜能清晰地分辨试样上两点间的最小距离d的 能力,d值越小,鉴别率就越高。它是显微镜的一个重要性能,取决于物镜数值 孔径A和所用光线的波长λ,可用如下的式子表示:

太原理工机械系统设计实验报告

《机械系统设计》 实验报告 姓名:马睿聪 班级:机械Z1317 学号:2013000384

实验一:采煤机的主功能及辅助功能 采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失. 采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一.机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性,达到高产量、高效率、低消耗的目的. 采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种:采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂.双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机的成功经验,是针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机. 采煤机的主要组成部分: 采煤机的类型很多,但基本上以双滚筒采煤机为主,其基本组成部分也大体相同。各种类型的采煤机一般都由下列部分组成。 (1)截割部 截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤,由左、右截割电机,左、右摇臂减速箱,左、右滚筒,冷却系统,内喷雾系统和弧形挡板等组成。截割部耗能占采煤机装机总功率的80%-90%,

因此,研制生产效率高和比能耗低的采煤机主要体现在截割部。 传动装置: 截割部传动装置的作用是将采煤机电动机的动力传递到滚筒上,以满足滚筒转速及转矩的要求;同时,还应具有调高功能,以适应不同煤层厚度的变化。 截割部的传动方式主要有一下几种: a)、电动机-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 b)、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-滚筒 c)、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 d)、电动机-摇臂减速箱-滚筒螺旋滚筒: 螺旋滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构,对采煤机工作起决定性作用,消耗总装功机率的80%-90%。早期的螺旋滚筒为鼓型滚筒,现代采煤机都采用螺旋滚筒。螺旋滚筒能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及采煤工艺的要求,具有落煤、装煤、自开切口的功能。近些年来出现了一些新的截割滚筒,诸如滚刀式滚筒、直

机械系统设计复习题.docx

陈胜国班长 以下所给为前儿届用过的一些题目汇编,请同学们参考要求能够“举一反三”,否则,恐难以过关!!1?为公平期间,请务必将此复习题发至每一位同学; 2.此复习题仅告诉你们题目的类型、出处、难度等信息,不要仅局限于木题目,要求做到“举一反三”,否则,就会起到误导学生的作用。 填空 1、系统(system)是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整 体。 2、系统的特性主要包括整体性、相关性、目的性和环境适应性等。 3、系统的整体特性主要是指构成系统的各要素服从整体功能,要素间的联系不能分害 I」。 4、系统的相关特性主要是指要素之间是相关的,形成特定的结构关系,包括入与出关 系、层次联系、排列组合形式等。 6、系统的目的性是指实现特定的功能是系统存在的目的。 7、系统边界是指技术系统功能范围的界限,即内部系统与外部系统的分界。 8、从系统的观点看,机械系统一般主要动力系统、执行系统、传动系统和操纵控制系 统等组成。 9、动力系统包括动力机及其配套装置;它的功能是向机器提供运动和动力,是机械系 统的动力源。 10、执行系统包括机械的执行机构和执行构件,是利用机械能改变作业对象的性质、状 态、形状或位置,或对作业对象进行检测、度量等。 11、执行系统通常处在机械系统的末端,直接与作业对象接触,其输出是机械系统的主 要输出,其功能是机械系统的主要功能。因此,执行系统有时也被称为机械系统的工作机。 12、操纵控制系统通常主要由、、和等部分 组成。(需答对起停装置、离合器、制动器、变速器和换向装置中的4项) 13、机械系统设计时,特别强调和重视从系统的观点出发,合理确定系统功能,提高可 靠性,提高经济性,保证安全性。 14、确定系统功能时,应遵循保证基本功能、满足使用功能、剔除多余功能、增添新颖 功能、恰到好处地利用外观功能的原则,降低现实成本,提高功能价值,力求使产品达到尽善尽美的境地。 15、可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。是衡量产品质量 的一个重要指标16、布置操纵件的时应尽量使得操作人员便于操纵和观察,保证操作人员和操纵件之间有合适的空间位置,符合方便宜人及与环境协调的要求。

《机械设计基础》实验报告

. 广西科技大学鹿山学院 实验报告 课程名称: 指导教师: 班级: 姓名: 学号: 成绩评定: 指导教师签字: 年月日

实验一机构运动简图的测绘与分析 一、实验目的: 1、根据各种机械实物或模型,绘制机构运动简图; 2、学会分析和验证机构自由度,进一步理解机构自由度的概念,掌握机构自 由度的计算方法; 3、加深对机构结构分析的了解。 二、实验设备和工具; 1、缝纫机头; 2.学生自带三角板、铅笔、橡皮; 三、实验原理: 由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关,因此,在绘制机构运动简图时,可以撇开构件的形状和运动副的具体构造,而用一些简略符号(见教科书有关“常用构件和运动副简图符号”的规定)来代替构件和运动副,并按一定的比例尺表示运动副的相对位置,以此表明机构的运动特征。

四、实验步骤及方法: l、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、根据相联接的两构件的接触特征及相对运动的性质,确定各个运动副的种 类; 3、选定投影面,即多数构件运动的平面,在草稿纸上徒手按规定的符号及构 件的连接次序,从原动件开始,逐步画出机构运动简图。用数字1、2、 3、……。分别标注各构件,用英文字母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导路的方 向等,选定原动件的位置,并按一定的比例画出正式的机构运动简图。 五、实验要求: l、对要测绘的缝纫机头中四个机构即a.压布、b走针、c.摆梭、d.送布,只绘出机构示意图即可,所谓机构运动示意图是指只凭目测,使图与实物成比例,不按比例尺绘制的简图; 2、计算每个机构的机构自由度,并将结果与实际机构的自由度相对照,观察计 算结果与实际是否相符; 3、对绘制的机构进行结构分析(高副低代,分离杆组;确定机构级别等)。 六、思考题:

切削变形实验报告01

荆楚理工学院机械工程学院实验报告 姓名学号专业成绩 课程名:机械制造基础日期指导教师 实验题目:切削变形 一、【目的要求】 1 观察切削变形的过程,以及所出现的现象。 2 掌握测量切削变形和计算变形系数的基本方法。 3 研究切削速度、刀具前角和走刀量等因素对切削变形的影响规律。 二、【实验仪器与试剂】 1 设备: CA6140 普通车床 2 工具:游标卡尺、钢板尺、细铜丝等。 3 刀具:YT15硬质合金车刀若干把。 4 试件:30# 钢,轴向带断屑槽的棒料,直径30mm。 三、【实验原理】 在金属切削过程中,由于产生塑性变形,使切屑的外形尺寸发生变化,即与切削层尺寸比较,切屑的长度偏短,厚度增加,这种现象称为切屑收缩。一般情况下,切屑收缩的大小能反映切削变形的程度,衡量切屑收缩的大小可用变形系数表示。即ξ=L c / L ch 式中ξ──变形系数; L c ──切削长度(mm);L c =πD/( n-b) ; 对于本实验:槽数n= 3 ;槽宽b = 2.5 ;L ch ──切屑长度(mm), ⑴计算变形系数的方法用测量切削长度法。 ⑵把实验得到的切屑,冷却后,选出标准切屑,用铜丝沿切屑外部缠绕后拉直,然后用钢板尺测出其长度L ,为提高实验精度,可测 3 ~5 段切屑的长度求出平均值Lc 。 变形系数ξ=L c / L ch =(πD/n - b )/ L ch 图 2-1 切屑收缩图

四、【实验方法和步骤】 1、切削速度υ对切削变形的影响 刀具参数:κr=45°;κr '=8°;λs=0°;γo =10°;αo =7°;r =0.1 mm 切削用量:f=0.39 mm /r , ap=40mm。 图 2-2 车削切屑收缩 改变切削速度,从低速到高速,可先取 υc=5;10;20;25;30;40;60;80;110 m /min ; n=53;106;212;265;318;424;636;848;1166r/min ; 用每一种转速切削一段试棒,停车收集切屑并观察切削颜色(注意安全,防止烫伤)。测量并将结果填入表2-1 中。 2、刀具前角对切削变形的影响 刀具参数:κr =45°;κr '=8°;λs =0°;αo =7°;r =0.1 mm 。切削用量:f=0.39 mm /r , ap =40 mm υc=60 m /min 。 改变车刀前角:γo =0°;15°;30°。 用不同前角的车刀分别切削一段试棒,停车收集切屑并观察切削颜色(注意安全,防止烫伤)。测量并将结果填入表2-2 中。 3、进给量f 对切削变形的影响 刀具参数:κr=45°;κr'=8°;λs=0°;γo=10°;αo=7°;r=0.1 mm 。切削用量:ap =40 mm υc=60 m /min 。 改变进给量:f=0.2 ;0.36 ;0.51 ;0.66 (mm/r )。 用不同的进给量分别切削一段试棒,停车收集切屑并观察切削颜色(注意安全,防止烫伤)。测量并将结果填入表2-3 中。 五、【实验现象、结果记录及整理】 1将切屑长度测量后取平均值,记录在表2-1 、2-2 、2-3 中,计算变形系数。 表 2-1 切削速度对切削变形影响实验数据记录

有限元分析实验报告

武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析 开课学院机电工程学院 指导老师姓名 学生姓名 学生专业班级机电研 1502班 2015—2016 学年第2学期

实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析 钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁,另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷,分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变,其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 1.1方形截面悬臂梁模型建立 建模环境:DesignModeler 15.0。 定义计算类型:选择为结构分析。 定义材料属性:弹性模量为2.1Gpa,泊松比为0.3。 建立悬臂式连接环模型。 (1)绘制方形截面草图:在DesignModeler中定义XY平面为视图平面,并正视改平面,点击sketching下的矩形图标,在视图中绘制10mmX10mm的矩形。(2)拉伸:沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm,即可得到梁的三维模型,建模完毕,模型如下图1.1所示。 图1.1 方形截面梁模型 1.2 定义单元类型: 选用6面体20节点186号结构单元。 网格划分:通过选定边界和整体结构,在边界单元划分数量不变的情况下,通过分别改变节点数和载荷大小,对同一结构进行分析,划分网格如下图1.2所示:

图1.2 网格划分 1.21 定义边界条件并求解 本次实验中,讲梁的左端固定,将载荷施加在右端,施以垂直向下的集中力,集中力的大小为30kN观察变形情况,再将力改为50kN,观察变形情况,给出应力应变云图,并分析。 (1)给左端施加固定约束; (2)给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力; 1.22定义边界条件如图1.3所示: 图1.3 定义边界条件 1.23 应力分布如下图1.4所示: 定义完边界条件之后进行求解。

《机械制造基础》课程实验项目 1 三菱M70数控车编程及仿真

《机械制造基础》课程实验项目 1 三菱M70数控车编程及仿真 一、实验目的 通过数控仿真软件,进行数控车的编程及仿真操作实验,加深学生对三菱M70数控车系统的理解,掌握数控车的基本编程及操作技能。 二、实验内容 (1)数控仿真系统操作。 (2)简单插补指令G00,G01,G02,G03编程操作 (3)内外圆单一固定循环指令G90编程操作 (4)内外圆复合固定循环指令G71,G72,G73,G70编程操作。 (5)三菱M70数控车加工仿真。 三、实验原理 根据给出的零件图及毛坯尺寸(直径45mm),选择适合的刀具,采用适宜的数控指令进行数控车编程,并在数控仿真系统中完成加工操作。 四、零件图 五、实验报告 1、简述加工思路及程序清单 加工思路: 任务引入:毛坯直径为45mm,长度为75mm。要求分析加工工艺和加工工线,编写加工程序,并完成仿真操作。 任务实施: (1)任务一:零件图分析 ①确定工艺基准。按基准重合原则,将工件坐标系原点定在零件右端面与回转轴线的焦点上。 ②尺寸分析。轴类零件的加工,首先应保证尺寸精度和表面粗糙度,对各表面的位置也有一定的要求,由于零件未标注 公差要求,则根据回转体类零件的特点,径向尺寸公差要求高于轴向尺寸公差要求;其次保证零件总长度尺寸。(2)任务二:加工工艺过程 ①装夹方式的选择。零件的毛坯为Ф45mm捧料,采用卡盘进行装夹 ②刀具的选择及切削用量的确定。根据零件图的加工要求使用了1号外圆车刀 (3)任务三:编写数控程序 (4)任务四:输入程序信息,实行模拟 程序清单: O0001; M03 S600; T0101;

G00 X46.0 Z1.0; G71 U1.5 R1.0; G71 P10 Q20 U0.5 W0.05 P0.2; N10 G00 X27.0 S1200; G01 Z0 F0.1; X30.0 Z-1.5; Z-20.0; X34.0; X38.0 Z-35.0; Z-43.0; G02 X42.0 Z-45.0 R2.0; N20 G01 X46.0; G70 P10 Q20; G00 X100.0 Z100.0; M05; M30; 2、简述数控车仿真加工操作步骤 打开软件按急停1号刀具转到加工位45,工件 长度为选择二维视图REF X”按钮,再按“+”按钮;点击“Z”按钮,再按“+”按钮 (选择“X”按钮和“Z”按钮的顺序可以互相换换,按“+JOG(手动)点 击屏幕选择键“MST输入“600点击“INPUT运用“X”按钮和“Z” SETUP T-ofs”按钮点击屏幕上的“length date按灰色向右方向键选中对应的Z Z=Input”键按灰色向左方向键 到X Z”向不动,沿着“X按“主轴停止”按钮测量特征线,鼠标光标选外 =Input”键在屏幕上打出X轴上 +Input EDIT”按钮按屏幕上的 “EDIT Open(new)INPUT点击 “INPUT点击“MONITOR SEARCH INPUT”键选择 加工完成,结束

机械系统设计试题及答案

内蒙古民族大学2013-2014学年二学期 试卷答案(考查) 课程名称:机械系统设计考试时间:110分钟年级:11级 专业:机制、农机 一、简答题(6小题,共60分) 1、什么是专家系统?专家系统的作用是什么?简述现代虚拟样机仿真分析的目的与意义。答:一个或一组能在某特定领域内,以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机程序。 专家系统的作用:减少设计人员的负担;适用于常规方法和分析程序无能为力的地方;快速;防止设计人员出错及保留系统的知识和经验的领域。 虚拟样机仿真分析的目的与意义:化设计;缩短周期、降低成本;提高性安全性;提高产品开发效率及产品设计质量。 2、试从人机工程学观点分析汽车驾驶室的布置设计。 答:人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识,使人和机器相互适应,创造舒适和安全的环境条件从而提高工效的学科。 驾驶座椅的设计,根据不同的体格可以调整高度和前后位置。而且坐姿操作可减少疲劳。显示装置的设计,如速度里程表、油表等的设计充分利用人体工程及人的视觉习惯,便于观察,警醒作用。操纵装置设计,方向的大小以人施力最适宜的尺寸,而且活动灵活,长期驾驶不易疲劳。档位杆的设计充分考虑人手生理学特点,手握舒适,不产生滑动,施力方便。脚操纵的刹车,离合,油门等,与坐姿操作相适应。踏板采用矩形或椭圆性。转向按钮与方向盘一体便于操作。照明灯及前后镜子的设计也充分考虑人的视觉规律。 汽车驾驶室的设计,充分运用人体工程学的原理,使人在最舒适最不易疲劳的最易观察的角度安全驾驶。 3、机械工作状态能量信息论;机械工作过程能量损失论;机械工作过程节能效益论。 曲柄压力机动力机容量的选择,根据压力机负载而确定的有效能+系统广义储能+系统损耗能的综合,在乘以安全系数,便是动力机容量。 4、典型闭环控制系统有哪些基本环节组成?各有什么作用? 答:给定环节、测量环节、比较环节、校正及放大环节和执行环节。 给定环节是给出与反馈信号同样形式和因次的控制信号。 测量环节用于测量被控变量,并将被控变量转换为便于传送和便于处理的另一物理量的环节。 比较环节是将来自给定环节的输入信号与测量环节发出的有关被控变量的反馈信号进行比较的环节。 校正及放大环节将偏差信号做必要的校正,并进行放大以便推动执行环节。 执行环节接受放大的控制信号,驱动被控对象按照预期的规律运行的环节。

《机械设计基础》本科实验报告汇总

实验一:平面机构认知实验 一、实验目的和要求 目的:通过观察机械原理陈列柜,认知各种常见运动副的组成及结构特点,认知各类常见机构分类、组成、运动特性及应用。加深对本课程学习内容及研究对象的了解。 要求:1、认真观察陈列柜,仔细揣摩分析 2、结合有关的实验展柜和教材的相关章节内容回答下列简答题,完成实验报告。 二、实验原理 分批地组织学生观看、听讲陈列柜的展出和演示。初步了解《机械设计基础》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、组成、运动特性及应用。 三、主要仪器设备及材料 JY-10B型机械原理陈列柜,共10柜,有近80个常用机构。 四、试验方法与步骤 第1柜机构的组成 1 机构的组成:蒸汽机、内燃机 2 运动副模型:平面运动副、空间运动副。 第2柜平面连杆机构 1 铰链四杆机构三种形式:①曲柄摇杆机构;②双曲柄机构;③双摇杆机构 2 平面四杆机构的演化形式 ①对心曲柄滑块机构②偏置取冰滑块机构③正弦机构④偏心轮机构⑤双重偏心机构⑥直动滑杆机构⑦摇块机构⑧转动导杆机构⑨摆动导杆机构⑩双滑块机构 第3柜连杆机构的应用 1 鄂式破碎机、飞剪; 2 惯性筛; 3 摄影机平台、机车车轮联动机构; 4 鹤式起重机; 5 牛头刨床的主体机构; 6 插床模型。 第4柜空间连杆机构 RSSR 空间机构、4R 万向节、RRSRR机构、RCCR联轴节、RCRC揉面机构、SARRUT机构第5柜凸轮机构 盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮、槽状凸轮、等宽凸轮、等径凸轮和主回凸轮等多种形式;移动和摆动从动件;尖顶、棍子和平底从动件等;空间凸轮机构 第6 柜齿轮机构类型 1 平行轴齿轮机构;2相交轴齿轮机构;3交错轴齿轮机构

机床夹具拆装与调整实验报告

荆楚理工学院机械工程学院实验报告31 姓名_________ 学号__________ 专业_________ 成绩_______ 课程名:机械制造基础日期 _指导教师赵瑾________ 实验题目:_______________ 机床夹具拆装与调整_____________________ 一、【目的要求】 1. 掌握夹具的组成、结构及各部分的作用 2. 理解夹具各部分连接方法,了解夹具的装配过程 3. 掌握夹具与机床连接、定位方法,了解加工前的对刀方法。 二、【实验仪器与试剂】 1. 铳床一台 2. 铳床夹具一套 3. 拆装、调整工具各一套 三、【实验原理】

四、【实验方法和步骤】 1. 熟悉整个夹具的总体结构,熟悉各元件之间的连接及定位关系。 2. 使用工具,按顺序把夹具各连接元件元件拆开,注意各元件之间的连接状况,并把拆掉的各元件摆放整齐。 3. 利用工具,按正确的顺序在把各元件装配好,了解装配方法,并调整好各工作表面之间的位置。 4. 把夹具装到铳床的工作台上,注意夹具在机床上的定位,调整好夹具相对机床的位置,然后将夹具夹紧。 5?将工件安装到夹具中,注意工件在夹具中的定位、夹紧。 6.利用对刀塞尺,调整好刀具的位置,注意对刀时塞尺的使用。

五、【实验现象、结果记录及整理】 1、找出夹具中的定位元件、夹紧元件。 ①定位元件:定位支承板3,V形块5。 ②夹紧元件:偏心轮及活动V形块。 2、找出夹具中的对刀元件、夹具体及导向元件。 ①对刀元件:对刀块6

②夹具体:零件1

v1.0可编辑可修改 六、【分析讨论与思考题解答】 1、加工中为满足工件的加工精度,试进行定位分析。 建立坐标系如图。 铳轴端槽:长V形块5,限制工件X,X,Y,Y4个自由度 支承板3,限制工件Z 1个自由度,共限制工件 因在工件上只加工一个槽,Z可不限制。 2、夹具是如何与机床相连的 夹具是通过定向键2与铳床连接在一起的。 Y 5个自由 度。

心得体会 机械原理实验心得体会

机械原理实验心得体会 机械原理实验心得体会 机械原理课程设计心得体会 十几天的机械原理课程设计结束了,在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化. 在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务,并为之付出了很大的努力,不断的思考自己所遇到的问题.而有些人则不以为然,总觉得自己的弱势…..其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题. 在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧

的心态,因为毕竟我们的出发点都是很好的.课程设计也是一种学习同事优秀品质的过程,比如我组的纪超同学,人家的确有种耐得住寂寞的心态.确实他在学习上取得了很多傲人的成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越.我们过去有位老师说得好,有有些事情的产生只是有原因的,别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩,那绝对不是侥幸或者巧合,那是自己付出劳动的成果的彰显,那是自己辛苦过程的体现.这种不断上进,认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美,有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的,这就是一种优良的品质,它将指引着一个人意气风发,更好走好自己的每一步. 在今后的学习中,一定要戒骄戒躁,态度端正,虚心认真….要永远的记住一句话:态度决定一切. 一、温故而知新。课程设计发端之始,思绪全无,举步维艰,对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”,于是想起圣人之言“温故而知新”,便重拾教材与实验手册,对知识系统而全面进行了梳理,遇到难处先是苦思冥想再向同学请教,终于熟练掌握了基本理论知识,而且领悟诸多平时学 习难以理解掌握的较难知识,学会了如何思考的思维方式,找到了设计的灵感。二、思路即出路。当初没有思路,诚如举步维艰,茫茫大地,不见道路。在对理论知识梳理掌握之后,茅塞顿开,柳暗花明,思路如泉涌,高歌“条条大路通罗马”。顿悟,没有思路便无出路,

哈尔滨理工大学机械系统设计试题及答案.docx

文档来源为 :从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 考试科目 : 机械系统设计 考试时间 :110 分钟 试卷总分 100 分 考试班级 :机械 05 级 一、选择填空(本大题共 10 小题,每小题 1 分,总计 10 分) 装 1.机械工程学科由( )和机械制造两部分组成。 A. 机械原理 B. 机械零件 C. 机械学 D. 机械加工 班 2.人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是( )。 级 A. 黑箱法 B. 白箱法 C. 类比法 D. 头脑风暴法 : 3.机械系统结构总体设计的任务是( )。 A. 进行原理设计的构思 B. 进行功能原理设计 C. 将原理设计结构化 D. 确定总体参数 学 4.在传动系统中,基本组的级比指数( )。 A. 小于 1 B.等于 1 C.大于 1 D. 任意数 号 : 5.双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于( )。 订 A. 3 倍齿宽 B. 4 倍齿宽 C. 5 倍齿宽 D. 6 倍齿宽 6.执行系统是由执行末端件和与之相连的( )组成。 A. 运动机构 B. 导向机构 C. 定位机构 D. 执行机构 7.预紧可以有效提高滚动轴承的( )。 A. 承载能力 B. 工作转速 C. 精度 D. 刚度 8.我们可以用镶条来调整( )的间隙。 姓 A. 三角形导轨 B. 燕尾形导轨 C. 车床主轴 D. 铣床主轴 名 9.支承系统是机械系统中具有支承和( )作用的子系统。 : A. 连接 B. 导向 C. 定位 D. 夹紧 线 10. 隔板的布置方向应与载荷的方向( )。 A. 平行 B. 垂直 C. 倾斜 D. 任意 二、名词解释(本大题共 5 小题,每小题 2 分,总计 10 分) 1.机械系统 2.功能原理设计 3.级比 4.执行系统 5.自身刚度 三、简答题(本大题共 6 小题,每小题 4 分,总计 24 分) 1.机械系统设计有哪些基本原则? 2.什么是功能元?有那些种基本功能元? 3.扩大传动系统变速范围有哪些方法? 4.导轨有何功用?滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型? 5.什么是支承件的接触刚度?提高接触刚度有哪些有效措施? 6.常用的典型控制系统有哪几种类型? 四、填空题(本大题含 2 小题共 8 个空,每空 2 分,总计 16 分) 1.某台数控机床, 主轴最高转速为 4000r/min ,最低转速为 30r/min ,计算转速为 145r/min 。 拟选用交流调频主轴电动机,其最高转速和额定转速分别为 4500r/min 和 1500r/min ,则 主轴的恒功率调速范围 R np 为( φu ),电动机的恒功率调速范围 r p 为( ) r/min ,如果有级变速机构的公比 p Z 为( )级。 =R ,则有级变速机构的级数 2.某卧式滑动导轨,支承导轨长 720mm ,动导轨长 360mm ,计算开式导轨的判别依据

机械制造基础实验报告完整版

班级:姓名:学号: 实验一跳动公差测量实验 一、实验目的 1、掌握百分表的安装及使用方法 2、理解掌握跳动公差的概念 3、掌握径向圆跳动、端面圆跳动的测量 二、实验内容 1、百分表的安装 2、利用百分表测量跳动公差 三、实验设备 百分表(架)、滑座、底座、测量轴 四、实验原理 将测量轴(端面)放在滑座上,在被测零件回转一周过程中百分表读数最大值与最小值之间的差值,即为单个测量平面上的径向(端面)圆跳动误差。 五、实验步骤 1. 将百分表(架)、滑座、底座组装成测量仪,并将测量轴装在滑座的两个顶尖上,用 微调螺丝定位 2 . 在被测零件回转一周过程中百分表读数最大差值,即为单个测量平面上的径向跳动 误差。 3、沿轴向选择3个测量平面进行测量,并将测量数据填入表中。表中各点的最大差值 即为该零件的径向跳动误差。 4. 整理数据,整理实验器材,完成实验。

班级: 姓名: 学号: 实验二 水平仪实验 一、实验目的 1.了解框式水平仪的工作原理 2.掌握框式水平仪的使用方法 3.掌握利用框式水平仪测水平 二、实验内容 利用框式水平仪测量某个表面是否水平 三、实验原理 工作原理:当水平发生倾斜时,水准泡的气泡就向水平仪升高的一端移动。由于水准泡 的内壁曲率半径不同,因此产生了不同的分度值。 四、实验设备 框式水平仪 五、使用方法: 测量时使水平仪工作面紧贴在被测表面,待气泡完全静止后方可进行读数。 水平仪的分度值是以一米为基长的倾斜值 ,如需测量长度为L 的实际倾斜则可通过下式进行计算: 实际倾斜值=分度值*L*偏差格数 例如:分度值为0.02mm/m ,L=200m, 偏差格为2格。 实际倾斜值为: mm 008.022******** .0=?? 水平仪零位校对,调整方法: 将水平仪放在基础稳固,大致水平的平板(或机床导轨)上,待气泡稳定后,在一端如左端读数,且定为零。再将水平仪调转180度,仍放在平板原来的位置上,待气泡稳定后,仍在原来一端(左端)读数A 格(以前次零读数为起点),则水平仪零位误差为二分之A 格。如果零位误差超过许可范围,则需调整水平仪零位调整机构(调整螺钉或螺母,使零位误差减小至许可值以内。对于非规定调整的螺钉,螺母不得随意拧动。调整前水平仪工作面与平板必须揭擦试干净。调整后螺钉或螺母等件必须固紧) 六、思考题: 1.如何判断水平仪是否有误差?若有误差如何调整? 答:将水平仪放在被测平面,记录下水泡的所在刻度(如,右偏n 格),然后原地旋转180°,要是刻度与原来的位置一样(右偏n 格),则水平仪没有误差,否则有。 2.用有误差的水平仪如何判断一个表面是否水平? 答:将水平仪放在被测平面,记录下水泡的所在刻度,如右偏n 格,然后原地旋转180°,要是刻度与原来的位置相反(左偏)且也偏n 格,则平面水平,否则不平。

有限元分析实验报告

学生学号1049721501301实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院 指导老师姓名

学生姓名 学生专业班级机电研1502班 学年第学期2016—20152 实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析 钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁,另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直 向下的30KN的载荷与60kN的载荷,分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变,其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 方形截面悬臂梁模型建立1.1 建模环境:DesignModeler15.0。 定义计算类型:选择为结构分析。 定义材料属性:弹性模量为 2.1Gpa,泊松比为0.3。 建立悬臂式连接环模型。 (1)绘制方形截面草图:在DesignModeler中定义XY平面为视图平面,并正 视改平面,点击sketching下的矩形图标,在视图中绘制10mmX10mm的矩形。 (2)拉伸:沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm,即可得到梁的三维模型,建模完毕,模型如下图 1.1所示。

图1.1方形截面梁模型 :定义单元类型1.2 选用6面体20节点186号结构单元。 网格划分:通过选定边界和整体结构,在边界单元划分数量不变的情况下,通过分别改变节点数和载荷大小,对同一结构进行分析,划分网格如下图 1.2

所示: 图1.2网格划分 1.21定义边界条件并求解 本次实验中,讲梁的左端固定,将载荷施加在右端,施以垂直向下的集中 力,集中力的大小为30kN观察变形情况,再将力改为50kN,观察变形情况,给出应力应变云图,并分析。 (1)给左端施加固定约束; (2)给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力; 1.22定义边界条件如图1.3所示:

哈尔滨理工大学机械系统设计试题及答案

考试科目:机械系统设计考试时间:110分钟试卷总分100分考试班级:机械05级 一、选择填空(本大题共10小题,每小题1分,总计10分) 1.机械工程学科由()和机械制造两部分组成。 A.机械原理 B.机械零件 C.机械学 D.机械加工 2.人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是()。 A.黑箱法 B.白箱法 C.类比法 D.头脑风暴法 3.机械系统结构总体设计的任务是()。 A.进行原理设计的构思 B.进行功能原理设计 C.将原理设计结构化 D.确定总体参数 4.在传动系统中,基本组的级比指数()。 A.小于1 B.等于1 C.大于1 D.任意数 5.双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于()。 A.3倍齿宽 B.4倍齿宽 C.5倍齿宽 D.6倍齿宽 6.执行系统是由执行末端件和与之相连的()组成。 A.运动机构 B.导向机构 C.定位机构 D.执行机构 7.预紧可以有效提高滚动轴承的()。 A.承载能力 B.工作转速 C.精度 D.刚度 8.我们可以用镶条来调整()的间隙。 A.三角形导轨 B.燕尾形导轨 C.车床主轴 D.铣床主轴 9.支承系统是机械系统中具有支承和()作用的子系统。 A.连接 B.导向 C.定位 D.夹紧 10.隔板的布置方向应与载荷的方向()。 A.平行 B.垂直 C.倾斜 D.任意 二、名词解释(本大题共5小题,每小题2分,总计10分) 1.机械系统2.功能原理设计3.级比4.执行系统5.自身刚度 三、简答题(本大题共6小题,每小题4分,总计24分) 1.机械系统设计有哪些基本原则? 2.什么是功能元?有那些种基本功能元? 3.扩大传动系统变速范围有哪些方法? 4.导轨有何功用?滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型? 5.什么是支承件的接触刚度?提高接触刚度有哪些有效措施? 6.常用的典型控制系统有哪几种类型? 四、填空题(本大题含2小题共8个空,每空2分,总计16分) 1.某台数控机床,主轴最高转速为4000r/min,最低转速为30r/min,计算转速为145r/min。拟选用交流调频主轴电动机,其最高转速和额定转速分别为4500r/min和1500r/min,则主轴的恒功率调速范围R np为(),电动机的恒功率调速范围r p为()r/min,如果有级变速机构的公比φu=R p,则有级变速机构的级数Z为()级。 2.某卧式滑动导轨,支承导轨长720mm,动导轨长360mm,计算开式导轨的判别依据

《机械设计基础》实验报告.

广西科技大学鹿山学院 实验报告 课程名称: 指导教师: 班级: 姓名: 学号: 成绩评定: 指导教师签字: 年月日

实验一机构运动简图的测绘与分析 一、实验目的: 1、根据各种机械实物或模型,绘制机构运动简图; 2、学会分析和验证机构自由度,进一步理解机构自由度的概念,掌握机构自 由度的计算方法; 3、加深对机构结构分析的了解。 二、实验设备和工具; 1、缝纫机头; 2.学生自带三角板、铅笔、橡皮; 三、实验原理: 由于机构的运动仅与机构中所有构件的数目和构件所组成的运动副的数目、类型、相对位置有关,因此,在绘制机构运动简图时,可以撇开构件的形状和运动副的具体构造,而用一些简略符号(见教科书有关“常用构件和运动副简图符号”的规定)来代替构件和运动副,并按一定的比例尺表示运动副的相对位置,以此表明机构的运动特征。 四、实验步骤及方法: l、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、根据相联接的两构件的接触特征及相对运动的性质,确定各个运动副的种 类;

3、选定投影面,即多数构件运动的平面,在草稿纸上徒手按规定的符号及构 件的连接次序,从原动件开始,逐步画出机构运动简图。用数字1、2、 3、……。分别标注各构件,用英文字母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导路的方 向等,选定原动件的位置,并按一定的比例画出正式的机构运动简图。 五、实验要求: l、对要测绘的缝纫机头中四个机构即a.压布、b走针、c.摆梭、d.送布,只绘出机构示意图即可,所谓机构运动示意图是指只凭目测,使图与实物成比例,不按比例尺绘制的简图; 2、计算每个机构的机构自由度,并将结果与实际机构的自由度相对照,观察计 算结果与实际是否相符; 3、对绘制的机构进行结构分析(高副低代,分离杆组;确定机构级别等)。 六、思考题: 1、一个正确的机构运动简图应能说明哪些内容? 2、机构自由度的计算对测绘机构运动简图有何帮助?

心得体会 机械设计学实验心得体会

机械设计学实验心得体会 机械设计学实验心得体会 《机械设计学》实践教学机械创新设计实验报告 学生姓名:学号:班级: 题目: 小组组长: 年月日 机械创新设计实验 一、 实验目的 通过实验使学生能够以系统的观点去发掘机械产品设计的规律和特点,并培养学生的创新意识,使学生的综合素质得到提高。二、实验原理 系统设计方法。三、实验要求 分组(最好4~6人)或个人完成实验,独立完成实验报告。四、实验仪器设备 机械系统设计手册及相关参考书。五、实验类型、性质与学时 类型:综合、创新学时:6课时六、实验步骤 根据所学知识,提出一机械设备总体设计方案(参考题目附后),要求包含物料 流系统、能量流系统及信息流系统;分小组讨论并确定方案。七、实验报告

实验报告必须包含的内容: 1、引言:对所选课题进行资料收集,简单介绍类似系统或技术的国内外研究与应用现状; 2、描述系统的总功能、分功能; 3、分功能实现方案;3、绘制系统的功能结构图; 4、绘制系统的运动循环图; 5、绘制系统的总体设计草图; 题目一(适用于一组):载重车装载系统的开发 见教材P362《课外作业1》 题目二(适用于二组):讲义自动发放机见教材P363《课外作业3》题目四(适用于四组):比萨饼成形机见教材P365《课外作业7》 题目六(适用于六组):移动车载升降系统设计设计一个安装在一台卡车上的升降平台,要求如下: 1.收缩范围:距离车厢底部2米到8米; 2.收缩至2米时不影响卡车正常行驶; 3.升高至8米时能够保证在不大于10km/h的行使速度,加速度不大于0.5m/s2 的情况下安全作业; 4.平台顶部能承受30kg负荷。 要求设计移动平台(含驱动、制动、控制系统)题目八(适用于七组):布线装置见教材P364《课外作业4》 分组情况 1题目一魏绍超吴昊张健马耀军许晓蒙贺建博2题目二齐相宇杨荣耀

机电一体化系统设计第3阶段测试题

机电一体化系统设计第3阶段测试题

江南大学现代远程教育第三阶段测试卷 考试科目:《机电一体化系统设计》第五章至第七章(总分100分) 时间:90分钟 学习中心(教学点)批次:层次: 专业:学号:身份证号: 姓名:得分: 一、单项选择题(本题共10小题,每小题1分,共10分。) 1、直流伺服电机的速度数字控制方法通常是()。 A、脉宽调制 B、频率调制 C、幅值调制 D、相位调制 2、伺服系统的稳定性仅和系统的()有关。 A、输入信号 B、输出信号 C、干扰信号 D、固有参数 3、在半闭环位置伺服系统中常用光电编码盘测量电机转速和()。 A、扭矩 B、电流 C、温升 D、角位移 4. 在开环伺服系统中,传动系统的间隙会带来()。 A、不稳定 B、死区误差 C、超调 D、阻尼 5、系统的刚度越大、惯量越小,则该系统的固有频率()。 A、越高 B、越低 C、不变 D、不定 6、控制器中的微机目前常用的有可编程控制器、()和工控机。

A、PC B、单片机 C、PLC D、IPC 7、脉冲传递函数是用于描述()的数学模型。 A、线性系统 B、离散系统 C、非线性系统 D、镇定系统 8、步进电机的启动转矩随启动频率升高而()。 A、增大 B、不变 C、降低 D、不定 9、关于半闭环和全闭环控制,以下说法正确的 是()。 A、两者区别在于传感器检测位置不同 B、前者精度高,后者精度低 C、两者没有区别 D、前者难以实现,后者易实现 10、关于步进电机驱动器,以下说法正确的是()。 A、斩波限流驱动电路往往采用较低的单电源供电 B、高低压驱动电路效率高 C、斩波限流驱动电路出力大、功耗小、效率高 D、单电源驱动电路出力大、功耗小 二、多项选择题(本题共5小题,每小题2分,共10分。多选、少选、错选均不得分。) 1、伺服系统的误差有()。 A、稳态误差 B、静态误差 C、随机误差 D、动态误差 2、步进电机的控制要考虑()。 A.启动过程升速控制B.低转速控制C.停止过程降速控制D.使电机连续工作 3、直流伺服电机的动态特性主要受()的影响。 A、动态误差 B、机械惯量 C、跟

心得体会 机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会

机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 《机械原理》实验班级 姓名机构运动简图测绘学号 一、实验目的: 1.学会运用构件及其运动副联接常用符号和机械中常用机构的简图符号,正确绘制出机构运动简图; 2.通过实验进一步理解机构运动简图的意义; 3.熟练掌握机构自由度的计算方法,学会判断运动链能否成为机构。 二、实验内容: 机构运动简图是用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件,并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸,绘制出的表示机构的简明图形。不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。在分析研究现有机械和构思设计新机械时都需要绘制机构运动简图。因此,我们必须熟练掌握正确绘制机构运动简图的方法。 1.绘制三个机构的运动简图,测绘对象:1)油泵――摆杆式油泵、摆块式油泵;2)冲床――滚子式、滑块式;3)插齿机――从曲柄开始到插齿刀;4)牛头刨床――从小齿轮开始画起。其中,1、2必做,3、4选其一。对于油泵,要对其进行必要的尺寸测量,然后按比例画出其机构简图;对其余机构则绘出机构示意图。2.计算所画机构的自由度,判断其能否成为机构? 3.在东6D座参观常用机构的电动模型,观察各机构的运动。

三、实验步骤: 1.分析机械的组成情况和运动情况:确定机械是由多少个构件组成?哪个是原动件和机架?哪部分是执行构件和传动部分? 2.沿着运动传递路线,分析两构件间相对运动的性质,以确定运动副的类型和数目;3.适当地选择运动简图的视图平面; 4.选择适当比例尺,绘制机构运动简图。在原动件上标出代表其转动方向的箭头,并从原动件起,按传动路线标出各构件的编号(1、2、3、······)和运动副的代号(A、B、C、······)。5.绘制完机构运动简图和计算其自由度后,由指导教师签字认可,方可离去。 四、注意事项: 1.上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。 2.课堂上只要求画出各机构简图的草图,草图应画在自带的白纸上。 五、实验报告: 1.直接将报告填写在后面作业纸上。2.将课堂上所绘制的各机构简图的草图,按机械制图的要求画出正式的机构运动简图或机构示 意图。 3.计算机构自由度时应列出公式,并写明其活动构件数、各级运动副的数目。4.说明机构是否具有确定运动?为什么? 5.将有教师签字的草图附在实验报告后一同按时交上。 六、思考题: 1.在计算平面机构自由度时应注意哪些事项?2.机构运动简图与机构示意图的区别?

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