机械性能测试综合实验.ppt

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 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 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AK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)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 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 of 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 (4/g/csjs/index.asp) 注：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，特别时后面三部分，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 实验学时和分组 序 号 综综合实验实验 名称 实验实验 学时时 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 19 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 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 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 22 机床主轴的回转误差运动： 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 23 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 24 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 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 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 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 Wuhan 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 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 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 36 扭矩Mn的测量： 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 37 JSC 1型磁电式相位差扭矩传感器的结构 1 弹弹性轴轴; 2 轴轴承; 3 壳体;4 磁钢钢; 5 导导磁环环; 6 线线圈; 7 内齿轮齿轮 ; 8- 外齿轮齿轮 ; 9套筒;10 电电机; 11 三角皮带带 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 38 数字式测量电路的方框图和波形图 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 39 转速n的测量： 反射型光电转速计的原理 1 光源;2、3、4 透镜镜 5 半透明膜片;6 光电电管;7 被测轴测轴 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。 武汉理工大学机电工程学院 Wuhan University of Technology 机械性能测试综合实验 40 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 阻抗概念： 单自由度系统 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 43 频率响应函数： 单自由度系统 位移阻抗 位移阻抗