机械性能测试综合实验

测试技术,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,*,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,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,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,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？,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；,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？,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,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,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,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,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。,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。,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,。,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(),注：下课后班长来拷贝资料(约300M),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。,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。,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,。,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0703,18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,机自0706,19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,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。,1、机床主轴的回转误差运动测试,1、机床主轴的回转误差运动测试,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,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,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,主轴安装偏心,理想回转中心,由于安装偏心,的回转中心,主轴安装偏心,总偏心量 e,回转误差运动的表示：,直角坐标形式,圆图像形式,两种测试方法：,（1）机械消偏法；,（2）电气消偏法；,机械消偏测量回转误差运动,消偏原理,电气消偏测量回转误差运动,回转误差运动测试仪原理框图,2、机械结构的功率与效率测试,2、机械结构的功率与效率测试,2、机械结构的功率与效率测试,扭矩Mn的测量：,G-剪切弹性模量,Jn-断面的极惯性矩,JSC 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,数字式测量电路的方框图和波形图,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,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。,机械闭式效率试验台,3、机械阻抗的测量,3、机械阻抗的测量,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,频率响应函数：,单自由度系统,位移阻抗,位移阻抗 和频率响应函数 互为倒数,机械阻抗的测量,频率响应的测量,3、机械阻抗的测量,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,以丹麦B&K2010分析仪为主体组成的机械阻抗测试系统,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,根据Nyquist曲线确定n和,根据幅频曲线确定n和,根据实频和虚频曲线确定n和,实频曲线,虚频曲线,