机械性能测试综合实验

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1、武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 1 机 械 性 能 测 试 综 合 实 验1、 意 义2、 实 验 内 容 、 基 本 概 念 和 重 点 难 点 3、 提 供 资 料4、 基 本 要 求5、 时 间 安 排6、 实 验 学 时 和 分 组 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 2 1、 综 合 了 控 制 工 程 基 础 、 测 试 技 术 基 础 、 传 感 器工 程 学 、 机 械 制 造 技 术 基

2、 础 、 机 械 制 造 装 备 设 计、 机 电 传 动 控 制 等 课 程 的 内 容 。 2、 培 养 知 识 综 合 运 行 能 力 ， 锻 炼 思 考 问 题 、 分 析问 题 和 解 决 问 题 的 能 力 ， 提 高 创 新 思 维 和 实 际 动手 能 力 ， 提 高 学 生 驾 驭 知 识 的 能 力 。3、 培 养 事 实 求 是 的 科 学 态 度 ， 相 互 协 作 的 团 队 精神 和 勇 于 开 拓 的 创 新 意 识 。 4、 为 今 后 工 作 中 ， 实 验 台 的 研 究 开 发 ， 实 验 设 计、 测 试 ， 甚 至 产 品 的 开 发 、 评 估 等

3、打 基 础 。意 义 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 3 三 个 综 合 实 验1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 2、 机 械 结 构 的 功 率 与 效 率 测 试3、 机 械 阻 抗 的 测 量 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 4 需要掌握的基本概念和分析的问题1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 (1)回 转 轴 的 误 差 运 动 ；(2)五 个 误

4、 差 运 动 的 定 义 ；(3)误 差 敏 感 方 向 ； 车 床 主 轴 的 误 差 敏 感 方 向 ；(4)圆 图 像 产 生 的 方 法 ；(5)车 床 主 轴 回 转 误 差 运 动 的 圆 图 象 的 一 般 样 式 ；(6)车 床 主 轴 回 转 误 差 运 动 测 量 结 果 的 表 达 方 式 有 几种 ， 其 含 义 是 什 么 ？(7)主 轴 回 转 误 差 运 动 的 测 量 方 法 有 哪 几 种 ？ 各 自 的优 缺 点 是 什 么 ？ 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验

5、5 需要掌握的基本概念和分析的问题1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 (8)机 床 主 轴 为 什 么 会 产 生 偏 心 误 差 ；(9)什 么 是 消 偏 ， 为 什 么 要 消 偏 ？(10)消 偏 的 方 法 有 哪 几 种 ？(11)何 为 机 械 消 偏 ？ 如 何 机 械 消 偏 ？ 机 械 消 偏 对 标准 盘 的 制 造 和 安 装 有 什 么 要 求 ？(12)何 为 电 气 消 偏 ？ 如 何 电 气 消 偏 ？ 机 械 消 偏 对 标准 盘 的 制 造 和 安 装 有 什 么 要 求 ？(13)在 消 偏 的 误 差 运 动 图 像 中 如 何 表

6、 示 粗 糙 度 和 形状 误 差 ； 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 6 需要掌握的基本概念和分析的问题1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 (14)图 1-13（ 见 机 床 主 轴 误 差 运 动 测 试 背 景 材 料 ） 中带 通 I、 带 通 II、 限 幅 器 、 移 相 器 A、 移 相 器 B和 乘 法器 的 作 用 是 什 么 ？(15)使 用 回 转 误 差 运 动 测 试 仪 进 行 回 转 误 差 运 动 测试 ， 如 何 标 定 ？(16)如 何 用

7、 最 小 二 乘 方 园 对 获 得 的 圆 图 像 进 行 处 理 ？ (17)如 果 传 感 器 安 装 时 ， 没 有 完 全 垂 直 机 床 主 轴 ，测 试 结 果 和 上 述 结 果 有 什 么 不 同 ， 为 什 么 ？ 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 7 2、 机 械 结 构 功 率 及 效 率 测 定(1)机 械 结 构 的 功 率 与 效 率 测 试 的 理 论 依 据 是 什 么 ？(2)扭 矩 的 测 量 一 般 需 要 哪 两 个 参 数 ， 为 什 么 ？(3)在 测

8、量 扭 矩 过 程 中 ， 应 变 片 如 何 粘 贴 ， 如 何 组 成桥 式 电 路 ？(4) JSC 1型 磁 电 式 相 位 差 扭 矩 传 感 器 测 量 原 理 是什 么 ？(5)磁 电 式 相 位 差 扭 矩 传 感 器 在 没 有 负 载 和 有 负 载 情况 下 ， 相 位 差 是 如 何 确 定 的 ？ 需要掌握的基本概念和分析的问题 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 8 2、 机 械 结 构 功 率 及 效 率 测 定(6) 该 实 验 的 背 景 资 料 中 ， 图 3-8中

9、 A K的 作 用 是 什么 ？(7)在 本 实 验 的 机 械 闭 式 效 率 试 验 台 中 ， 动 力 装 置 和加 载 装 置 的 作 用 是 什 么 ？(8)在 功 率 正 式 试 验 前 ,为 什 么 必 须 先 对 台 架 本 身 进 行标 定 ， 如 何 标 定 ？(9)磁 粉 制 动 器 的 结 构 及 原 理 是 什 么 ？ 在 该 实 验 中 ，其 作 用 是 什 么 ？需要掌握的基本概念和分析的问题 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 9 3、 机 械 阻 抗 的 测 量(1)

10、何 为 位 移 阻 抗 、 速 度 阻 抗 和 加 速 度 阻 抗 ？ 它 们 的含 义 是 什 么 ？(2)何 为 位 移 导 纳 、 速 度 导 纳 和 加 速 度 导 纳 ？ 它 们 的含 义 是 什 么 ？(3)何 为 驱 动 点 阻 抗 、 跨 点 传 递 阻 抗 ?(4)频 率 响 应 和 阻 抗 有 什 么 联 系 ？ 测 量 阻 抗 有 什 么 意义 ？(5)机 械 阻 抗 的 测 量 需 要 测 量 哪 些 数 据 ？需要掌握的基本概念和分析的问题 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验

11、 10 3、 机 械 阻 抗 的 测 量(6)机 械 阻 抗 测 量 的 方 法 有 哪 几 种 ？ 各 有 什 么 优 缺 点 ？ (7)8001型 阻 抗 头 由 什 么 组 成 ， 其 作 用 是 什 么 ？(8)为 什 么 选 择 电 磁 激 振 器 ， 其 工 作 原 理 是 什 么 ？ (9)获 得 被 测 物 体 的 固 有 频 率 和 阻 尼 率 的 方 法 有 几 种 ？ 本 实 验 采 用 什 么 方 法 ？(10)液 压 滑 动 轴 承 的 结 构 、 工 作 原 理 和 功 能 。 (11)如 何 提 高 机 床 磨 头 的 机 械 特 性 ？需要掌握的基本概念和分析的

12、问题 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 11 各实验的重点和难点1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 重 点 ： 机 械 消 偏 和 电 气 消 偏 原 理 ； 测 量 盘 和 补 偿 盘 的 调整 ； 测 试 系 统 的 标 定 ； 最 小 二 乘 方 园 法 对 图 像 的 处理 。难 点 ： 机 械 消 偏 和 电 气 消 偏 原 理 ； 最 小 二 乘 方 园 法 对 图像 的 处 理 。 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University o

13、f Technology 机械性能测试综合实验 12 各实验的重点和难点2、 机 械 结 构 功 率 及 效 率 测 定重 点 ： 相 位 差 式 扭 矩 仪 测 量 扭 矩 的 原 理 和 方 法 ； 相 位差 式 扭 矩 仪 数 字 式 测 量 电 路 及 其 测 量 波 形 分 析 。难 点 ： 相 位 差 式 扭 矩 仪 数 字 式 测 量 电 路 及 其 测 量 波 形分 析 。 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 13 各实验的重点和难点3、 机 械 阻 抗 的 测 量重 点 ： 用 正

14、弦 激 励 的 方 法 测 定 系 统 固 有 频 率 和 阻 尼 率的 方 法 ； 机 床 磨 头 结 构 特 点 和 功 能 分 析 ； 提 高 机 床磨 头 的 机 械 特 性 的 方 法 分 析 。难 点 ： 机 床 磨 头 结 构 特 点 和 功 能 分 析 ； 提 高 机 床 磨 头的 机 械 特 性 的 方 法 分 析 。 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 14 提供资料 背 景 资 料 实 验 指 导 书 部 分 仪 器 设 备 说 明 书 部 分 实 验 录 像 网 站 (http

15、:/ ： 下 课 后 班 长 来 拷 贝 资 料 (约 300M) 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 15 基本要求 做 实 验 前 ， 应 根 据 实 验 内 容 和 背 景 资 料 进 行 实验 预 习 ； 并 根 据 相 应 实 验 的 背 景 材 料 和 实 验 指导 ， 完 成 实 验 指 导 中 的 “ 预 习 思 考 题 ” ， 以 A4纸 作 答 ， 作 为 附 加 页 随 实 验 报 告 一 起 交 ， 和 实验 报 告 装 订 一 起 。 应 独 立 完 成 预 习 思 考 题

16、目 ， 如 发 现 大 部 分 雷 同 ，则 不 允 许 进 行 实 验 。 实 验 预 习 报 告 写 在 实 验 报 告 的 “ 实 验 预 习 部 分 ”上 ， 如 某 “ 实 验 预 习 部 分 ” 的 题 目 和 “ 预 习 思考 题 ” 题 目 重 复 ， 则 该 预 习 思 考 题 可 不 作 答 。 实 验 预 习 和 写 预 习 报 告 ， 预 习 思 考 题 在 课 外 进行 。 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 16 在 实 验 时 ， 指 导 老 师 检 查 预 习 题 目

17、和 预 习 报 告完 成 情 况 ， 如 果 没 有 完 成 ， 指 导 老 师 可 不 让 学生 参 加 实 验 。 实 验 时 ， 应 积 极 主 动 进 行 实 验 ， 如 发 现 实 验 中溜 走 ， 则 该 项 实 验 需 要 重 新 做 或 没 有 该 项 实 验成 绩 ； 同 一 组 做 同 一 实 验 的 学 生 的 实 验 数 据 可 以 相 同（ 如 果 做 多 组 数 据 也 可 以 不 同 ） ， 但 实 验 现 象和 实 验 过 程 发 现 的 问 题 不 应 完 全 相 同 ， 每 个 人应 该 有 自 己 的 观 察 和 发 现 。 武 汉 理 工 大 学 机 电

18、 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 17 实 验 报 告 的 第 三 部 分 “ 结 果 与 讨 论 ” ， 包括 数 据 处 理 ， 实 验 现 象 分 析 ， 影 响 因 素 讨论 ， 综 合 分 析 和 结 论 。 在 报 告 中 都 应 该 体现 ， 特 别 是 后 面 三 部 分 ， 应 独 立 分 析 做 答 。如 果 发 现 抄 袭 或 基 本 雷 同 ， 则 报 告 重 新 写 。 实 验 报 告 ， 如 有 必 要 可 以 附 加 页 。 交 实 验 报 告 的 日 期 由 各 指 导 老 师 确 定 。 武 汉

19、 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 18 时间安排17周 星 期 一 星 期 二 星 期 三 星 期 四 星 期 五上 午 机 自 0701 机 自 0701 机 自 0702 机 自 0703 机 自 0703下 午 机 自 0701 机 自 0702 机 自 0702 机 自 070318周 星 期 一 星 期 二 星 期 三 星 期 四 星 期 五上 午 机 自 0704 机 自 0704 机 自 0705 机 自 0706 机 自 0706下 午 机 自 0704 机 自 0705 机 自 0705

20、 机 自 070619周 星 期 一 星 期 二 星 期 三 星 期 四 星 期 五上 午 机 自 0707 机 自 0707 机 自 0708 机 自 0709 机 自 0709下 午 机 自 0707 机 自 0708 机 自 0708 机 自 0709 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 19 实验学时和分组序号 综 合 实 验 名 称 实 验学 时 分 组1 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 0.5天 每 班 分 为三 组 ， 三个 实 验 在1.5天 内轮 流 进 行2 机

21、 械 结 构 的 功 率 和 效 率 测 试 0.5天3 机 械 阻 抗 的 测 量 0.5天一 个 班 分 为 3组 ， 每 组 做 3个 实 验 ， 完 成 三 份 报 告 ， 装 订后 一 起 上 交 。 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 20 1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 21 1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试

22、武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 22 1、 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 ： 在 机 床 旋 转 的 某 一 时 刻 ， 在 主 轴 某 一 截 面 处 ，主 轴 实 际 轴 心 相 对 理 想 轴 心 的 偏 差 。理 想 回 转 中 心实 际 回 转 中 心截 面 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 23 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运

23、 动 ： 在 机 床 旋 转 一 周 期 间 ， 在 主 轴 某 一 截 面 处 ， 主轴 实 际 轴 心 相 对 理 想 轴 心 的 偏 差 轨 迹 。理 想 情 况 ， 主 轴 回 转 一 周 轴 心 轨 迹实 际 主 轴 回 转 一 周 轴 心 轨 迹截 面 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 24 机 床 主 轴 的 回 转 误 差 运 动 测 试 意 义 ： （ 1） 评 价 机 床 的 加 工 精 度 （ 形 状 误 差 和 表 面 粗 糙 程度 ） （ 2） 了 解 机 床 回 转 误

24、差 产 生 的 原 因 （ 3） 预 测 加 工 零 件 的 形 状 误 差 ， 并 判 断 产 生 的 原 因 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 25 主 轴 安 装 偏 心 理 想 回 转 中 心由 于 安 装 偏 心的 回 转 中 心 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 26 主 轴 安 装 偏 心 总 偏 心 量 e 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University o

25、f Technology 机械性能测试综合实验 27 回 转 误 差 运 动 的 表 示 ：直 角 坐 标 形 式 圆 图 像 形 式 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 28 两 种 测 试 方 法 ：（ 1） 机 械 消 偏 法 ；（ 2） 电 气 消 偏 法 ； 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 29机 械 消 偏 测 量 回 转 误 差 运 动 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuha

26、n University of Technology 机械性能测试综合实验 30消 偏 原 理 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 31电 气 消 偏 测 量 回 转 误 差 运 动 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 32回 转 误 差 运 动 测 试 仪 原 理 框 图 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 33

27、2、 机 械 结 构 的 功 率 与 效 率 测 试 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 34 2、 机 械 结 构 的 功 率 与 效 率 测 试 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 35 2、 机 械 结 构 的 功 率 与 效 率 测 试 nMnMP nn 1047.0602 入出PP 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测

28、试综合实验 36 扭 矩 Mn的 测 量 ： nn MJGL G -剪 切 弹 性 模 量 Jn-断 面 的 极 惯 性 矩 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 37JSC 1型 磁 电 式 相 位 差 扭 矩 传 感 器 的 结 构 1 弹 性 轴 ; 2 轴 承 ; 3 壳 体 ;4 磁 钢 ; 5 导 磁 环 ; 6 线圈 ; 7 内 齿 轮 ; 8- 外 齿 轮 ; 9 套 筒 ;10 电 机 ; 11 三角 皮 带 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan Universit

29、y of Technology 机械性能测试综合实验 38数 字 式 测 量 电 路 的 方 框 图 和 波 形 图 )(2 00 NNtZf KMn 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 39 转 速 n的 测 量 ： 反 射 型 光 电 转 速 计 的 原 理 1 光 源 ;2、 3、 4 透 镜5 半 透 明 膜 片 ;6 光 电 管 ;7 被 测 轴 60 fn z其 中 ， n为 转 轴 的 转 速 ； f为 脉 冲 频 率 ； z为 转 轴 上 的 槽 数 或齿 数 。 武 汉 理 工 大

30、学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 40nMnMP nn 1047.0602入出PP 机 械 闭 式 效 率 试 验 台 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 41 3、 机 械 阻 抗 的 测 量 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 42 3、 机 械 阻 抗 的 测 量 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan Uni

31、versity of Technology 机械性能测试综合实验 43 3、 机 械 阻 抗 的 测 量 )(tfKXXCXm 阻 抗 概 念 ： 单 自 由 度 系 统 CjmKXFZ D 2)( )()( jKmjCVFZv )( )()( jCKmAFZ A 2)( )()( 位 移 阻 抗 速 度 阻 抗 加 速 度 阻 抗 产 生 单 位 的 位移 响 应 、 速 度 响应 及 加 速 度 响 应所 需 要 提 供 的 激振 力 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 44 频 率 响 应 函

32、数 ： 激 励响 应 )( )()( jX jYjH 单 自 由 度 系 统 CjmKXFZ D 2)( )()( 位 移 阻 抗 位 移 阻 抗 和 频 率 响 应 函 数 互 为 倒 数 )(DZ )( jH机 械 阻 抗 的 测 量 频 率 响 应 的 测 量 3、 机 械 阻 抗 的 测 量 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 45 目 的 ： 通 过 研 究 机 械 结 构 的 激 励 、 响 应 和 动 态 特 性三 者 的 关 系 来 获 得 机 械 结 构 的 动 态 特 性 三 种

33、表 达 方 式 ：（ 1） 幅 频 特 性 曲 线 和 相 频 特 性 曲 线 ；（ 2） 实 部 频 率 曲 线 和 虚 部 频 率 曲 线 ；（ 3） 幅 相 频 率 曲 线 (Nyquist) 3、 机 械 阻 抗 的 测 量 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 46以 丹 麦 B&K2010分 析 仪 为 主 体 组 成 的 机 械 阻 抗 测 试 系 统 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 47 机 械 阻 抗 数 据 的 分 析 ： (1) 确 定 结 构 各 阶 模 态 的 模 态 参 数 (2) 主 要 的 是 结 构 的 固 有 频 率 和 阻 尼 率 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 48根 据 Nyquist曲 线 确 定 n和 根 据 幅 频 曲 线 确 定 n和 武 汉 理 工 大 学 机 电 工 程 学 院Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 49根 据 实 频 和 虚 频 曲 线 确 定 n和 实 频 曲 线 虚 频 曲 线