柔性接头摆动实验(摆心与力矩测量)报告-段毓

火箭发动机专题实验柔性接头摆动实验实验报告学院宇航学院专业航空宇航推进理论与工程姓名段毓学号SY1615306指导老师任军学2016年11月25日1实验目的〔1〕研究和测量柔性接头的摆心漂移；〔2〕实验得到柔性接头的摆角与摆动力矩的关系；〔3〕通过试验，了解和掌握位移、力和倾角传感器的用法。2实验内容及步骤2.1实验系统组装〔1〕实验机械结构组装，拧紧螺栓/螺钉紧固件，使柔性接头、压力容器、容器盖板之间的O形橡胶密封圈到达设计压缩量，保证气密性；〔2〕安装位移传感器、倾角传感器等位置测试元件；〔3〕安装伺服机构系统，调整作动筒伸出长度，并安装拉/压力传感器，通过关节轴承与柔性接头刚性杆连接；〔4〕供气系统管路组装，在压力容器上安装压力传感器；〔5〕各传感器通过电缆线接入数显仪表，各数显仪表向计算机输出RS232数字信号，由数据采集软件完成数据记录。2.2实验系统调试〔1〕测控系统调试，包括数显仪表及数据采集软件调试；〔2〕伺服机构调试，包括限位开关调试，作动筒伸缩调试等。2.3实验过程操作〔1〕各数显仪表清零；〔2〕通过配气台向压力容器供气加压，使柔性接头处于实验工况要求的压强载荷作用，将各数显仪表测试值清零；〔3〕由计算机向驱动器发指令，控制伺服机构作动筒伸缩运动，通过水平位移传感器的读数找准摆杆的零位置点，并将各数显仪表测试值清零；〔4〕使柔性接头到达实验工况要求的不同摆角状态，记录各数显仪表测试值；〔5〕实验完成后，伺服机构复位，压力容器中气体排空。〔6〕由实验记录数据，分析实验柔性接头的摆心漂移情况及力矩-摆角曲线。2.4实验内容测量0.1MPa容器压强情况下的摆心位置、力矩及摆角。摆角每隔1度记录一组数据，最大摆角6º。3实验数据处理3.1原始数据记录：P/MPa力/kN铅垂位移/mm水平位移(上)/mm水平位移(下)/mm0.1-16.39180.0006204090.01841840.0286225-220.7220.0992582.768922.02104-377.1130.276855.282553.88307-537.4230.6253258.134876.00217-677.8351.0719810.77957.97233-831.341.6724413.586210.0877-1013.712.4416316.528612.3153.2数据处理分析利用实验指导书所述数据处理方法，通过编程计算得到柔性接头在容压为2.37MPa下的摆心、摆角、力矩和比力矩的结果如下表所示，程序源代码见附录。计算摆角〔deg〕摆心横坐标〔mm〕摆心纵坐标〔mm〕瞬时摆动力矩〔N·m〕瞬时比力矩〔N·m/deg〕1.071134-296.2322.52870344.7072541.738224352.00379-305.4582.58914379.7174639.783337993.051978-306.9275.311448114.06337.373465834.014393-308.3847.256907144.629236.027673624.998512-314.2679.437784181.460336.302856636.01336-316.88511.82544223.269137.12884816〔1〕摆心横坐标与摆角关系曲线〔2〕摆心纵坐标与摆角关系曲线〔3〕摆动力矩与摆角关系曲线4思考题实验中有两种方法能够得到柔性接头的摆角，即通过位移传感器测量和通过倾角传感器测量。请根据测得的原始数据分析，两种方法得到的摆角值相等吗？如果不相等，造成差异的原因可能有哪些？答：得到的摆角值不相等。但是相差比拟小。原因可能有：〔1〕倾角传感器的安装存在误差，使得其所测得的角度并不是接头所在摆动平面内的角度。〔2〕倾角传感器的测量由于受到仪器精度的影响，所测得的值和真实值有所偏差；〔3〕位移传感器的测量是通过测量一些数据，用几何关系的方法算出摆角值，这其中存在有传感器测量的误差和计算误差。从而使得所求得的值并不是真实值。附录：计算源程序#include<iostream>usingstd::cout;usingstd::endl;#include<cmath>#definecountt 7intmain(){constdoublelx1[countt]={0.0286225,2.02104,3.88307,6.00217,7.97233,10.0877,12.315};constdoublelx2[countt]={0.0184184,2.76892,5.28255,8.13487,10.7795,13.5862,16.5286};constdoublelx3[countt]={0.000620409,0.099258,0.27685,0.625325,1.07198,1.67244,2.44163};constdoublef[countt]={16.3918,220.722,377.113,537.423,677.835,831.34,1013.71}; constdoublexC=-308.78,yC=443.95; constdoubleL1=191.08, L2=151.08;doublex0[countt],y0[countt],xD[countt],yD[countt],xP[countt],yP[countt]; doubledelta[countt];for(inti=0;i<countt;i++) { delta[i]=atan((lx2[i]-lx1[i])/(L1-L2)); x0[i]=lx3[i]*cos(delta[i])*cos(delta[i])-L1*sin(delta[i])*sin(delta[i])-lx1[i]*cos(delta[i])*sin(delta[i]); y0[i]=(x0[i]+L1)*tan(delta[i])+lx1[i]; }for(inti=1;i<countt;i++) {xD[i]=-(L1+(lx1[i]-lx1[i-1])/(tan(delta[i])-tan(delta[i-1])));yD[i]=(xD[i]+L1)*tan(delta[i])+lx1[i]; xP[i]=((y0[i]+y0[i-1])/2.-xD[i]/tan((delta[i]+delta[i-1])/2.))/((x0[i]-x0[i-1])/(y0[i]-y0[i-1])-1./tan((delta[i]+delta[i-1])/2.));yP[i]=-(xP[i]-xD[i])/tan((delta[i]+delta[i-1])/2.)+yD[i]; } doublexV[countt],yV[countt],ll[countt],lm[countt]; doubleM[countt];xV[0]=-92.5;yV[0]=50.5;for(inti=0;i<countt;i++) { if(i!=0) { doublexVP=xV[i-1]-xP[i]; doubleyVP=yV[i-1]-yP[i]; doubleth=delta[i]-delta[i-1]; doubleR=sqrt(xVP*xVP+yVP*yVP); doubletgH=(yVP/xVP+tan(th))/(1.-yVP/xVP*tan(th));xV[i]=R/sqrt(1+tgH*tgH)+xP[i];yV[i]=(xV[i]-xP[i])*tgH+yP[i]; } doublexVC=xV[i]-xC; doubleyVC=yV[i]-yC;ll[i]=sqrt(xVC*xVC+yVC*yVC); lm[i]=fabs((yVC*(xP[i]-xC)-xVC*(yP[i]-yC))/sqrt(xVC*xVC+yVC*yVC)); M