机械性能测试综合实验

机械性能测试综合实验第1页/共50页三个综合实验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▼▼▼▲第2页/共50页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？

第3页/共50页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；第4页/共50页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？第5页/共50页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第6页/共50页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第7页/共50页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第8页/共50页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第9页/共50页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。第10页/共50页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。第11页/共50页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

。第12页/共50页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)▲第13页/共50页基本要求做实验前，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。第14页/共50页在实验时，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。第15页/共50页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。▲第16页/共50页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。▲第17页/共50页1、机床主轴的回转误差运动测试

第18页/共50页1、机床主轴的回转误差运动测试

▲第19页/共50页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第20页/共50页

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第21页/共50页

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，并判断产生的原因第22页/共50页主轴安装偏心

理想回转中心由于安装偏心的回转中心第23页/共50页主轴安装偏心

理想回转中心由于安装偏心的回转中心第24页/共50页主轴安装偏心

总偏心量第25页/共50页回转误差运动的表示：直角坐标形式圆图像形式第26页/共50页两种测试方法：（1）机械消偏法；（2）电气消偏法；第27页/共50页机械消偏测量回转误差运动第28页/共50页消偏原理第29页/共50页电气消偏测量回转误差运动第30页/共50页回转误差运动测试仪原理框图▲第31页/共50页2、机械结构的功率与效率测试第32页/共50页2、机械结构的功率与效率测试▲第33页/共50页2、机械结构的功率与效率测试第34页/共50页扭矩Mn的测量：G---剪切弹性模量Jn---断面的极惯性矩第35页/共50页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–

三角皮带第36页/共50页数字式测量电路的方框图和波形图第37页/共50页转速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。第38页/共50页机械闭式效率试验台▲第39页/共50页3、机械阻抗的测量▲第40页/共50页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第41页/共50页频率响应函数：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第42页/共50页目的：

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第43页/共50页三种表达方式：（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)第44页/共50页以丹麦B&K2010分析仪为主体组成的机械阻抗测试系统第