機械原理的定義精選(九篇)

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第1篇：機械原理的定義范文

關鍵詞：機械振動;噪聲控制;微分方程

1. 課程描述

《機械振動與噪聲控制》課程適用的專業(yè)為機械類與近機類，選修學生屬于大學本科三年級下學期的范圍。本課程側重機械振動與噪聲控制原理，其內容密切聯(lián)系實際工程，是一門專業(yè)基礎選修課程。該課程以機械設計、機械原理為理論基礎，研究機械工程中廣義系統(tǒng)的振動問題;同時它又是一種方法論。

2. 課程目標

本課程的目的在于使學生能以動態(tài)而不是靜態(tài)的觀點去看待一個機械工程系統(tǒng);從整體而不是孤立的視角，從整個系統(tǒng)中的信息之傳遞、轉換和反饋等角度來分析系統(tǒng)的動態(tài)行為;能結合機械工程，應用經(jīng)典振動理論中的基本概念和基本方法來分析、研究和解決其中的問題。要重點研究2個方面：①對機、電、液系統(tǒng)中存在的問題能夠以振動力學的觀點和思維方法進行科學分析，以找出問題的內質和有效的解決方法;②如何控制一個機、電、液系統(tǒng)，使之按預定的規(guī)律運動，以達到預期的技術經(jīng)濟指標，為實現(xiàn)最佳振動奠定基礎。

3. 課程內容及安排

授課28學時，實驗4學時。

第O章 緒論

本章教學目標：全面掌握機械振動的基本概念和研究對象，了解本課程的研究任務、學習目的和意義。

本章教學基本要求：了解機械振動的基本含義和研究對象，學習本課程的目的和任務;掌握廣義系統(tǒng)運動微分方程的含義。了解系統(tǒng)、廣義系統(tǒng)的概念，了解系統(tǒng)的基本特性。掌握自由度的含義，學會分析動態(tài)系統(tǒng)內振動的過程，掌握系統(tǒng)或過程中存在的耦合。了解力學系統(tǒng)的幾種分類方法;掌握振動力學的工作原理、組成;領會激勵、響應的意義。了解振動系統(tǒng)中基本名詞和基本變量。了解線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、確定性振動、隨機振動的概念。了解模態(tài)的基本組成。

第1章 單自由度線性系統(tǒng)的自由振動

本章教學目標：學會單自由度線性系統(tǒng)的振動微分方程的建立方法、簡化方法與分析方法。

本章教學基本要求：了解振動微分方程的基本概念。能夠運用動力學、電學及專業(yè)知識，列寫機械系統(tǒng)、電子網(wǎng)絡的振動微分方程。掌握阻尼的概念、特點，學會求等效阻尼。能夠用拉普拉斯變換求系統(tǒng)的頻率響應函數(shù)。掌握頻率響應函數(shù)的基本形式及相關參數(shù)的物理意義。了解無阻尼固有頻率、有阻尼固有頻率的意義。能夠根據(jù)系統(tǒng)的振動微分方程，求出系統(tǒng)振動的通解。掌握無阻尼系統(tǒng)、具有黏性阻尼系統(tǒng)的響應求法。掌握相平面方法，了解相平面、相軌跡與奇點的概念。

第2章 單自由度線性系統(tǒng)的受迫振動

本章教學目標：學會通過系統(tǒng)的受迫振動方程來分析系統(tǒng)的時間特性。

本章教學基本要求：了解系統(tǒng)受迫振動的組成。初步掌握系統(tǒng)的特征根的實部與虛部對系統(tǒng)自由響應項的影響情況。了解受迫振動系統(tǒng)時間響應分析中常見的典型輸入信號及其特點。掌握簡諧激勵的定義和基本參數(shù)，能夠求解單自由度線性系統(tǒng)的單位脈沖響應。掌握受迫振動系統(tǒng)過渡階段的基本形狀及意義。掌握共振現(xiàn)象。掌握幅頻響應曲線、相頻響應曲線的基本形狀，以及振蕩情況與系統(tǒng)阻尼比之間的對應關系。掌握半功率帶寬的定義及其與系統(tǒng)特征參數(shù)之間的關系。了解如何通過半功率帶寬的方法，解答系統(tǒng)的阻尼比。掌握共振頻率的定義，掌握品質因數(shù)與系統(tǒng)阻尼比的關系，掌握頻率比的含義。能夠求解任意激振力作用下的響應，掌握卷積法，機械阻抗方法。

第3章 多自由度線性系統(tǒng)的振動

本章教學目標：學會通過系統(tǒng)運動方程的矩陣形式來分析系統(tǒng)的特性。

本章教學基本要求：掌握剛度影響系數(shù)的定義，掌握廣義特征值問題、固有模態(tài)與模態(tài)正交性。掌握模態(tài)質量、模態(tài)剛度、模態(tài)矩陣、主坐標的求法。掌握復指數(shù)算法的基本數(shù)學原理，會嚴格證明。熟悉動柔度矩陣或復頻響應矩陣。掌握比例黏性阻尼和實模態(tài)理論，瑞利阻尼的定義和具體表達式，瑞利阻尼中兩個比例系數(shù)的確定。了解自由振動的模態(tài)疊加方法。會用模態(tài)疊加方法和直接求解方法確定系統(tǒng)的自由振動。了解減振器的概念。

第4章 連續(xù)線彈性系統(tǒng)的振動

本章教學目標：學會連續(xù)線彈性系統(tǒng)振動的求解方法。

本章教學基本要求：了解連續(xù)參數(shù)系統(tǒng)的定義。掌握直桿的縱向自由振動方程。學會固支桿、自由桿、一端固定一端自由桿的模態(tài)圖。掌握模態(tài)函數(shù)的正交性。理解歐拉-伯努利直梁的彎曲振動動力學平衡方程。掌握均勻懸臂梁、均勻簡支梁、均勻自由梁的模態(tài)圖。理解矩形薄板自由振動，薄板的簡單邊界條件，前4階模態(tài)的繪制。

第5章 線性振動的近似分析方法

本章教學目標：學會瑞利近似分析方法。

本章教學基本要求：了解近似分析方法的由來。掌握瑞利商。熟練掌握用瑞利法計算均勻簡支梁的基頻。（作者單位：三峽大學機械與動力學院）

基金項目：三峽大學2013年高等教育科學研究項目（1322）

參考文獻：

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[2] 田紅亮，鐘先友，趙春華，區(qū)分彈性與塑性變形的結合面法向校正模型[J].機械工程學報，2014，50（17）：107-123.

[3] 田紅亮，鐘先友，趙春華，計及彈塑性及硬度隨表面深度變化的結合部單次加載模型[J].機械工程學報，2015，51（5）：90-104.

[4] 田紅亮，趙春華，朱大林，金屬材料結合部法切向剛度修正與實驗驗證[J].農業(yè)機械學報，2012，43（6）：207-214.

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[7] 田紅亮，朱大林，秦紅玲.固定接觸界面法向靜彈性剛度 [J]. 應用力學學報，2011，28（3）：318-322.

[8] 田紅亮，趙春華，方子帆，微動結合部的一次加載過程 [J]. 振動與沖擊，2014，33（13）：40-52.

[9] 田紅亮，趙春華，方子帆，基于各向異性分形理論的結合面切向剛度改進模型 [J]. 農業(yè)機械學報，2013，44（3）：257-266.

[10] 田紅亮，方子帆，朱大林，固定接觸界面切向靜彈性剛度問題研究[J].應用力學學報，2011，28（5）：458-464.

[11] 田紅亮，陳從平，方子帆，應用改進分形幾何理論的結合部切向剛度模型[J]. 西安交通大學學報，2014，48（7）：46-52.

[12] 田紅亮，劉芙蓉，方子帆，結合部靜摩擦因數(shù)修正與定量實驗驗證[J]. 農業(yè)機械學報，2013，44（10）：282-293.

[13] 田紅亮，趙春華，方子帆，金屬材料表面靜摩擦學特性的預測研究――理論模型[J].振動與沖擊，2013，32（12）：40-44，66

[14] 田紅亮，劉芙蓉，趙春華，金屬材料表面靜摩擦學特性的預測研究――實驗佐證[J].振動與沖擊，2014，33（1）：209-220

第2篇：機械原理的定義范文

關鍵詞：有限元；量綱；容差；機械設計

摘要：有限元分析法在科學計算和分析設計中得到了廣泛應用，可以有效解決很多復雜問題，同時也已經(jīng)成為機械設計中的重要工具。本文首先對有限元分析法在機械設計中的應用及其過程進行了分析，重點對有限元模擬環(huán)節(jié)中的量綱選擇和容差設計等關鍵問題進行了探討；最后對影響精度的幾個因素進行了闡述。

關鍵詞：有限元；量綱；容差；機械設計

引言

科學技術的不斷發(fā)展使得機器設備制造的精密度越來越高，在具體設計階段，工程師需要準確的預測出產(chǎn)品的相關技術性能和強度等，同時計算出機械結構的動靜力強度等相關技術參數(shù)。有限元分析法結合了計算機技術和數(shù)值分析技術，已經(jīng)成為解決復雜設計問題的重要手段；它可以應用于對機體結構應力應變的確定，對靜強度進行校核，對耐久性進行分析等等。有限元分析法的最終結果受軟件和建模等的影響，不同的處理方式也會造成不同的結果，所以在設計中應該綜合分析判斷。

1.有限元分析法在機械設計中的應用及其過程

在傳統(tǒng)的機械設計中，開發(fā)新產(chǎn)品的主要依據(jù)是歷史資料以及設計經(jīng)驗，在此基礎上進行合理改造，這種設計方法不僅耗時長，所設計出來的產(chǎn)品機械性能也不盡人意，導致生產(chǎn)效率低，成本高。分析傳統(tǒng)設計方法中的局限，主要是采用的設計思路有限，導致工作具有較大的盲目性，方案的選擇沒有確定的衡量標準。近年來，有限元分析法被引入我國，其在機械設計中所體現(xiàn)出的優(yōu)越性很快受到人們的重視，它不僅能優(yōu)化設計，還大大節(jié)省了人力物力，提高了工作效率；有限元分析法已經(jīng)成為當前機械設計中最為有效的方法[1]。

對有限元分析法在機械設計中的應用過程進行分析，本節(jié)通過一個橡膠襯套設計的實例進行說明。1）簡化模型。在傳統(tǒng)的橡膠襯套模型中，將不影響整體分析結果的部分去掉，如：產(chǎn)品結構的倒角和圓角等，其目的是消除這些部分對單元格劃分的質量的影響，同時減小運算量。在本實例中，橡膠襯套是由以下幾個部分組成：內襯套、外襯套以及天然橡膠；對其徑向受載進行分析，其內襯套是固定的，在徑向上的加荷載是沿著沒有孔的方向，荷載大小為5000N，速度為5mm/min，圖1給出了1/4的截面示意圖[2]。

2）劃分單元格。在該步驟中，首先需要離散整體模型，找出離散數(shù)據(jù)中的規(guī)律以便進行模擬分析；在進行單元格的劃分時，要注意不同的模型有不同的需要，有的還需要建立相應的數(shù)據(jù)集合，便于在定義特性材料和邊界條件時選取部分的方便；3）幾何特性定義。將幾何特征賦予給建立的模型，如：模型厚度、屬于哪一種分析等等。4）材料特性定義。將材料的參數(shù)賦予給構成模型；如果是各向同性材料，主要進行楊氏模量和泊松比的定義。5）定義接觸條件。對建立模型的各個接觸狀態(tài)進行定義，如：橡膠在受力之后會發(fā)生形狀的改變，這種接觸是橡膠自身之間的接觸，稱之為變形體；在本例的設計中，，內襯套和外襯套的受力較小，可以認為是剛體；6）定義邊界條件。在本實例中，內襯套是固定不動的，其邊界條件為fix inner；7）定義荷載狀況。8）定義作業(yè)。將定義過的工況選擇到作業(yè)中，一些復雜的模型還需要進行初始載荷的定義。9）定義單元類型。在該軟件中，不同的類型結構有不同的單元類型和輸出結果。

2.有限元分析法中的關鍵問題

2.1有限元結果的認識問題

由于有限元分析法的最終結果受到離散和網(wǎng)格密度、單元類型以及邊界條件等的影響，另外，一些商用軟件在做法上還進行了一些簡化。因此，弄清楚軟件的算法原理十分重要。在分析商業(yè)有限元軟件上，幾何建模、有限元建模以及邊界條件等的處理如果不合理都會造成最終的結果偏離實際，因此要謹慎對待有限元的分析結果。要對有限元結果的可行性進行驗證，重視常規(guī)強度的計算。在有限元常規(guī)強度計算上有三種觀點：“替代論”、“對立論”以及“銜接難論” 。

第3篇：機械原理的定義范文

一、萌芽階段

功和能的概念在歷史上比它的名稱要古老得多，我們至少可以追溯到伽利略（Galileo， 1564～1642）時代.

在17世紀初，伽俐略注意到：提升重量（用滑輪系）所需的力乘以作用力所經(jīng)過的距離是保持不變的.盡管兩個因子本身都可以變化.他將力和路程的乘積稱為“矩”.無疑，這里的“矩”已包含了功的含義；同時，他在研究落體運動時還發(fā)現(xiàn)：物體下落過程中所能達到的最大速度能夠使它跳回到原來的高度，但不會更高，很明顯，這里隱含了機械能守恒的思想.

二、十七、十八世紀“力的含義”

在十七、十八世紀時期的力學著作中，力的概念是模糊的.牛頓（Newton， 1643-1727）在他的《自然哲學的數(shù)學原理》中也沒有從力的本質上來理解力，我們不妨看看牛頓對“力”的定義和解釋：

定義1：所謂物質固有的力是每個物體按其一定量而存在于其中的一種抵抗能力，在這種力的作用下，物體保持其原來的靜止狀態(tài)或者在一直線上等速運動的狀態(tài).

定義2：外加力是一種為了改變一個物體的靜止或等速直線運動狀態(tài)而加于其上的作用力.在解釋中，牛頓還指出：“這種力只存在于作用的過程中，當作用過去以后，它就不再留在物體之中”.

從上面的定義我們可以看出，牛頓當時并不是像我們現(xiàn)在這樣著眼于受力分析，而是考慮物質“具有”多少可以使其他物體或本身產(chǎn)生某種效應的“能力”.比如，他把物體的“慣性”稱為“物體固有的力”、“抵抗能力”；“外來的力”是物體運動變化的“源泉”，由于強調了“力”對物體來說是外來的，因而包含了物質、運動分離的思想，這樣“力”就被看成物體相互作用的數(shù)學表示，正如牛頓自己所說的那樣“……不是從物理上而是從數(shù)學上來考慮的”，有人把牛頓的這句話看成是牛頓在“力”的觀點上的“高明”之處，可是，正是由于這一“高明”之處，使一段時間內人們對力、能、運動量的概念混淆不清，這些角色都由“力”來湊合扮演.

三、關于“運動量度”的爭論

前面我們已經(jīng)說了，牛頓時代，力學體系在邏輯上，數(shù)學表達上還不夠俱全，人們對“力”的概念的內涵的理解是模糊的.這樣，在不同意義上使用這一概念描述力的各種效應時，就會有不同的結論，從而引起了笛卡兒（Descartes， 1569-1650）學派和萊布尼茲（leibniz， 1646-1716）學派關于“運動量度”的一場曠日持久的爭論.

1644年，笛卡兒在《哲學原理》中論述了整個宇宙體系時，采用了“運動量”一詞，他把運動量定義為“物體（當時還未有質量概念）和速率的乘積”，主張用運動量作為機械運動的量度，提出運動量守恒定律——一切物體的總運動量不變.

后來牛頓在《原理》中，沿用了“運動量”，他把質量與速率的乘積mv定義為動量，笛卡兒和牛頓是當時歐洲舉足輕重的數(shù)學家和物理學家，他們關于運動量度的主張——mv是運動的唯一量度得到許多人的承認.

不久，惠更斯（Hugygens， 1629～1695）等人發(fā)現(xiàn)了運動量具有方向性，從而提出，將運動量定義為質量同速度矢量的乘積，這樣就具有了現(xiàn)代意義下的動量及動量守恒定律，但是新的運動量守恒定律并不能滿意地解釋宇宙的運動將永遠進行下去.

1669年，惠更斯曾提出如下法則，作為碰撞問題解答的一部分，“在兩物體的碰撞中，它們的質量及速率的平方乘積mv2之和，在碰撞前后保持不變.”但他的觀點未被人們所重視.

1686年，萊布尼茲利用了惠更斯的上述結論，提出mv2才是運動的“真正”、“惟一”量度，并且在系統(tǒng)中應是∑mv2守恒，而不是∑mv守恒，從而拉開了物理學史上關于運動兩種量度的爭論.

后來，萊布尼茲也注意到笛卡兒的觀點在某些情況下是適用的，但是令人遺憾的是他沒有想到把兩者綜合在一起，卻在1695年，提出將“力”分為“死力”和“活力”兩種，他把mv2定義為“活力”，提出“活力守恒定律”，活力守恒定律當時得到許多科學家的支持，比如D·伯努利（Bernoulli，1700—1782）運用這一原理得到了著名的伯努利方程.

四、功、能概念的提出

早期的工業(yè)革命中，工程師們往往不用活力，而是用與活力等值的物體的重量與路程的乘積作為機械功效的量度，因為這更加直觀，卡諾（s.Car'nest，1796—1832）把這個量稱為“作用矩”.1820年，法國科學家科里奧利（Coriolis，1792—1843）把這個量稱為“功”，1826年，法國科學家蓬瑟勒（Poncelet，1788—1867）明確推薦了“功”，并定義為“力和力的作用點的位移的乘積”，這樣功的概念就進人物理學.

至于“能量”一詞，早在1807年，托馬斯·楊（Young·Thomas，1773—1829）就提出用“能量”一詞代替萊布尼茲的“活力”，但是他的建議沒有被人們廣泛使用，人們仍舊用“力”這個概念，甚至到了1847年，邁爾（Mayer，1814—1878）和亥姆霍茲（Helmhohz，1821—1894）發(fā)現(xiàn)能量守恒定律時，仍用“力”表示，普遍稱為“力的守恒定律”.現(xiàn)代意義的能量概念，直到1853年才被W·湯姆遜（Thomson，1824—1907）所定義——“當它從一個給定狀態(tài)無論以什么方式過渡到任意一個固定的零態(tài)時，在系統(tǒng)外所產(chǎn)生用機械功單位來量度的各種作用的總和.”這句話明確了功能之間的關系.1867年，湯姆遜又將“活力”定義為“動能”，關于“勢能”的既念，1847年，亥姆霍茲在《論力的守恒》一書中已有定義，至此在機械運動的范圍內功、能概念已確定.

參考文獻：

[1]申先甲，等. 物理學史.湖南人民出版社，1994.

第4篇：機械原理的定義范文

【關鍵詞】電子檢測技術；工程機械駕駛室；質量控制；應用

電子檢測技術具有很強的綜合性，該技術主要涉及了兩個方面，一方面是電子計算機技術，另一方面是電子測量技術。隨著科技的不斷發(fā)展，電子檢測技術已經(jīng)廣泛應用于各行各業(yè)，汽車維修企業(yè)也不例外?？墒?，工程機械駕駛室質量控制工作尚未全面普及電子檢測技術。本文將簡單介紹工程機械駕駛室的工作現(xiàn)狀，分析工程機械駕駛室各電器元件的工作原理，并綜合淺談電子檢測技術在工程機械駕駛室質量控制中的應用措施。

1工程機械駕駛室的工作現(xiàn)狀

對于汽車制造企業(yè)來講，工程機械駕駛室質量控制是本組織的核心工作。一般情況下，經(jīng)過的涂裝的鈑金件和各項內飾件只能為客戶提供駕駛室的小總成。為了進一步提升客戶的滿意度，輔助客戶優(yōu)化生產(chǎn)線，大多數(shù)汽車制造企業(yè)已開始建設駕駛室大總成，也就是在之前的基礎上額外增加作為控制各項元器件的裝備和電器。客戶大多會要求電器產(chǎn)品的質量不能對于最低生產(chǎn)線水平，質量反饋率不應超過3.5%?？墒菗?jù)調查了解，部分企業(yè)4個月的質量反饋率平均高達7.53%，不少電器元件會因為出現(xiàn)故障而需要返修，這不僅會損害客戶的利益，而且嚴重形象企業(yè)組織的信譽形象和品牌效應。從廣義的視角來看，導致駕駛室的電器元件出現(xiàn)故障的原因主要有兩方面，一方面是因為企業(yè)技術人員在加工電器元件時，沒有使用電子化檢測設備對其質量進行全面檢驗，這難免會混入劣質產(chǎn)品；另一方面是部分企業(yè)尚未配備用于檢測駕駛室大總成的電子設備，傳統(tǒng)的人工檢驗很難保證加工產(chǎn)品的質量。調查結果表明原因比例更傾向于后者，這也說明了企業(yè)組織急需添置電子化檢測設備的必要性。

2工程機械駕駛室各電器元件的工作原理

從工程機械駕駛室各電器元件的工作原理來看，當前最常使用的三種機型855N、50CN和855一共涉及到了10種電氣原理，細分為駕駛室大總成73種、電氣系統(tǒng)21種、駕駛室主線束10種。也可以概括為10種駕駛室主線束分別對應了10種電氣原理。通常，不同的駕駛室主線束須采用不同的插接件型號，A駕駛室主線束須使用16線的接插件，B駕駛室主線束理應采用48芯的接插件。而且，即使插接件的接口和類型相同，如果駕駛室主線束不同，它們在駕駛室主線束中的信號類型也不同。一般情況，同樣是48芯的接插件，在C駕駛室主線束的29號接口的信號類型是預熱指示信號，在D駕駛室主線束的29號接口的信號類型會轉變?yōu)橹苿託鈮侯A警信號。這種變換性原理容易滋生以下四種問題：（1）會額外增加人工成本和電器元件設計成本。因為車型不同，線束定義也不同，所以線束安裝信息也更加復雜，如果裝備人員沒有全面掌握繁雜的信息，就容易導致裝備出錯，一旦要返修，人工成本和電器元件設計成本都會增加。（2）為技術操作人員帶來了很大的安裝難度。從宏觀的角度來看，大多數(shù)車型都有相似性和微小的差異性，這些細微的差異性是導致線束定義不一致的根本原因，技術操作人員在工作中很難注意到各種細小的差別。（3）給電器加工制造維護工作帶來了諸多不便，制造工藝更為復雜。插接件的不同和接口型號的差異增加了技術操作人員在生產(chǎn)、加工與制造工作中的難度系數(shù)。（4）提高了駕駛室電器及其元件的檢測成本。傳統(tǒng)的人工檢測無法滿足現(xiàn)代產(chǎn)品質量的要求，企業(yè)組織必須添置充足的電子化檢測設備，這是一筆不小的支出，對于中小型企業(yè)而言，配置電子化檢測設備必然會增加大量的檢測成本。對于上述四種問題，可以綜合采用各種改良策略，如統(tǒng)一不同駕駛室主線束中相同插口的型號，為相同電器進行相應的編號，盡量保持這些電器插接件接口的一致性，對于特殊電器元件，理應采用預留插接件的接口方式。這樣有助于節(jié)省人工成本、電器元件設計成本和檢測成本，降低制造工藝和維護工作的難度系數(shù)，提升安裝工作效率。

3電子檢測技術在工程機械駕駛室質量控制中的應用措施

3.1完善工程機械駕駛室質量檢測方案

設計科學的工程機械駕駛室質量檢測方案必須針對第一類電器元件、第二類電器元件、第三類電器元件和駕駛室電器檢測儀器進行分類，布設正確的電氣回路。

3.2優(yōu)化程機械駕駛室質量檢測流程

設計精確的程機械駕駛室質量檢測流程，首先要制定全面的電器元件檢測清單，然后再接通電子檢測平臺，打開總開關，對駕駛室大總成進行全面檢測，要注意觀察各壓力開關的儀表對應位置和傳感器的指示燈是否正常。

3.3綜合分析工程機械駕駛室質量檢測要求

生產(chǎn)線通常只能完成工程機械駕駛室內部各種部件的配備工作，如各項鈑金件、電器、座椅、開關、內飾件和各電器之間的布線。全面控制工程機械駕駛室質量，必須綜合分析其具體需求，運用電子檢測技術對線束、儀表、電器、工作燈、元件和各開關進行全面檢測，確保其質量合格之后在進行正確的組裝，特別要注意實現(xiàn)電器元件的安全性、可移動性和各機型的互換性。

4結束語

綜上所述，工程機械駕駛室質量控制是本組織的核心工作，發(fā)揮電子檢測技術在工程機械駕駛室質量控制中的作用，工作人員應協(xié)助本企業(yè)組織不斷完善工程機械駕駛室質量檢測方案，優(yōu)化程機械駕駛室質量檢測流程，綜合分析工程機械駕駛室質量檢測要求。

參考文獻

[1]張曉鵬.淺議電子檢測技術在工程機械駕駛室質量控制中的作用[J].汽車加工技術與設計,2013(06):1.

[2]石萌.電子檢測技術在工程機械駕駛室質量控制中的作用[J].汽車制造技術與設計,2014(30):2.

[3]苗月.淺談電子檢測技術在工程機械駕駛室質量控制中的作用[J].試驗技術研究(電子版),2016(02):3.

第5篇：機械原理的定義范文

乘坐舒適性是車輛的重要性能指標之一，懸架系統(tǒng)的性能直接影響車輛的這個指標。傳統(tǒng)被動懸架由于其剛度和阻尼不能隨外界狀況變化而變化，因而難以滿足人們對車輛性能的要求。2002年劍橋大學學者Smith提出慣容器元件，Smith及其團隊的研究結果表明，慣容器可以改善機械系統(tǒng)的隔振性能，2006年臺灣學者WANG將慣容器應用到火車懸架中，改善了火車的乘坐舒適性、系統(tǒng)動態(tài)性能及穩(wěn)定性，近年來國內學者也對慣容器進行了研究，并將慣容器引入車輛懸架中，提出 ISD（Inerter-Spring-Damper）懸架的概念，并證實應用慣容器能夠提高懸架隔振性能。

目前引入車輛懸架中的慣容器都是機械式的，其普遍存在背隙問題，且機械式結構的非線性因素也不容忽視，這在一定程度上限制了機械式ISD懸架的性能。

因此本文提出了一種基于液壓慣容器的ISD懸架，液壓慣容器相較于機械式慣容器不僅具有結構簡單、承載能力大以及加工成本低的優(yōu)點，而且還可以避免機械式慣容器存在的背隙問題。

1 慣容器ISD懸架基本原理

慣容器懸架結構如圖1，構成ISD懸架的基本元件有三個，即慣容器（Inerter）、彈簧（Spring）和阻尼器（Damper），根據(jù)新機電相似理論，它們分別與電學網(wǎng)絡中的電容、電感和電阻相對應。類比電學元件的特性可知，彈簧具有位滯后及“通低頻，阻高頻”的作用，慣容器具有相位超前及“通高頻，阻低頻” 的特性。

圖1 慣容器懸架示意圖

如圖1（a）所示的慣容器懸架，第一級采用慣容器和阻尼彈簧并聯(lián)，第二級采用彈簧和阻尼并聯(lián)，然后將兩級串聯(lián)起來。理論上該懸架結構可在全頻域范圍內緩沖和衰減由路面不平度引起的沖擊和振動。

2 液壓式慣容器結構與原理

液壓式慣容器液壓缸結構如圖2所示：

圖2 液壓式慣容器結構圖

當外力F沿活塞桿軸向方向施于活塞桿時，活塞相對于缸體做直線運動，上下兩腔形成壓差，推動液壓馬達轉動；根據(jù)牛頓定律，在液壓缸中：

（1）

式中A為活塞的截面積，P2為下腔的壓力，P1為上腔的壓力，

通過高壓軟管流向液壓馬達的流量可以近似的計算為：

（2） 其中Q為輸入液壓馬達的油液流量，x為活塞的軸向線位移；由于液壓馬達本身存在泄漏問題，輸入量并非完全作用于液壓馬達上，定義液壓馬達的容積效率為？濁？淄，值小于1，則作用于馬達的有效流量Q1為：

Q1=Q?？濁？淄 （3）

而有效作用于液壓馬達的流量又可以用液壓馬達轉速表示：

Q1=Q?■ （4）

其中D為流量與角速度比，將（2）（3）帶入（4）得：

D■=A■？濁？淄 （5）

假設？濁？淄，D為常數(shù)（不隨時間而變化），對（5）對時間作微分，則可得到

（6）

根據(jù)能量守恒的原理，馬達的輸入的壓力能功率等于馬達的輸出功率，則：

（7）

其中？駐P為馬達的壓力差，即為P2-P1，T為理想轉矩，？濁M為馬達的機械效率。輸出的功率作用輪上，則

（8）

將（6）（8）代入（7）得

（9）

將（4）代入（9）得；

（10）

聯(lián)立（1）跟（10）可得；

（11）

第6篇：機械原理的定義范文

【關鍵詞】 智能GIS 機械特性 波形相關性 合閘行程 偏離度

目前斷路器機械特性的在線監(jiān)測裝置中，其狀態(tài)評價基本上停留在對一些特征量的閾值是否超限的判斷上，沒有充分挖掘監(jiān)測波形數(shù)據(jù)的內在信息，沒有實現(xiàn)對操作機構狀態(tài)的深入評價與風險預測。

1 智能GIS中機械特性參數(shù)的獲取

光柵位移傳感器用于采集機構行程—時間數(shù)據(jù)、小電流傳感器用于采集分（合）閘線圈的電流數(shù)據(jù)、儲能電機的電流數(shù)據(jù)。每次斷路器動作后GIS間隔智能監(jiān)測裝置中的斷路器機械特性模塊接收以上數(shù)據(jù)通過處理可給出斷路器的行程、平均速度、剛分（合）速度、儲能狀態(tài)、分（合）閘電流等參數(shù)，并可將這些數(shù)據(jù)傳輸至后臺監(jiān)控，監(jiān)控主機可根據(jù)數(shù)據(jù)繪制位移曲線圖。

2 波形相關性原理及實現(xiàn)方法

智能開關機械特性相關的兩個特征量值指：

（1）分（合）閘線圈電流波形中的電流特征值和時間特征值。

（2）儲能電機電流波形中的電流特征值和時間特征值。

（3）分（合）閘過程的時間—位移波形中的分（合）閘位移特征值和分（合）閘時間特征時間特征值。

將智能開關機械特性的特征值波形曲線與其基準特征值的典型波形放在一個時間坐標軸上，在二維平面坐標上找到特征量值，包括基準特征值和在線采集特征值；然后可以通過與典型波形之間的動作時序進行比較，采用定量計算，計算基準特征值與在線采集特征值的距離，定義為偏差距離；所謂的偏差距離就是指在兩個相關的特征值構成平面坐標，以特征基準值為圓心，所采集的基準值在平面坐標上找到對應的點，該點與圓心間所對應的距離。

定量計算具體包括以下步驟：

（1）找偏差距離。在以（t，i）構成的平面坐標上，以基準特征值（t1基準，i1基準）（A點）為圓心，所采集的特征值在平面坐標上找到對應的點（t1′，i1′）（A′點），以該點到圓心間的距離作為半徑作圓，定義D為采集的特征值所在的點到基準特征值的距離為偏差距離，即D1=（（t1′-t1基準）2+（i1′-i1基準）2）1/2。

（2）歸一化偏差距離。歸一化是一種簡化計算的方式，即將有量綱的表達方式，經(jīng)過變換，化為無量綱的表達式，成為純量。以偏差距離為分子，以基準特征值到二維平面坐標原點為分母，相除得到歸一化偏差距離。定義系數(shù)α1=D1/（t1基準2+i1基準2）1/2，αn=Dn/（tn基準2+ in基準2）1/2；這樣使偏差距離的絕對值變成某種相對值關系，簡化計算，縮小量值。

（3）特征值偏離度和相似度分析。定義特征值偏離度系數(shù)λ=α1 +α2+…+αn/n。特征值偏離度系數(shù)越小，說明具有相關性特征波形在距離上越接近經(jīng)典波形，性能越好。

3 基于波形相關性解析方法的斷路器行程曲線的在線評估仿真

根據(jù)斷路器機械狀態(tài)評估現(xiàn)行標準和運行經(jīng)驗所述，可以將斷路器的機械狀態(tài)分為正常狀態(tài)、注意狀態(tài)和嚴重狀態(tài)，對應的波形也可以分為三種程度，也就是三種不同劣化程度的波形圖，下面對其分別進行曲線模擬和波形相關性定量分析。

通過某廠家試驗數(shù)據(jù)得出斷路器標準的合閘行程曲線圖，通過綜合分析比較斷路器合閘行程三種劣化波形，將機械狀態(tài)參考評價標準設置如下：

（1）當偏離度系數(shù)λ在0-0.25范圍內，判斷斷路器處于正常狀態(tài)。

（2）當偏離度系數(shù)λ在0.25-0.4范圍內，可以判斷出斷路器處于注意狀態(tài)。

（3）當偏離度系數(shù)λ大于等于0.4且小于0.5時可以判斷出斷路器處于異常狀態(tài)。此時波形圖跟典型波形圖有明顯偏差。

（4）當偏離度系數(shù)λ大于0.2355時，可以判斷出斷路器處于嚴重狀態(tài)；此時波形圖跟典型波形圖明顯有很大的偏差。

為了驗證以上結論的準確性，通過對在斷路器實際運行當中獲取的一合閘行程曲線進行相關性分析。波形相關性分析結果，偏離度λ=0.0607，根據(jù)上述得出的結論可以判斷出此時的斷路器處于正常狀態(tài)與實際相符。其它曲線分析方法與合閘行程曲線相同，在此不再一一贅述。

4 結論

（1）波形相關性解析方法能夠對斷路器在線機械狀態(tài)定量分析，提取特征波形中的特征量，具有直觀的故障識別能力。

（2）在智能斷路器機械特性的狀態(tài)監(jiān)測中可將波形相關性解析方法列為輔助判斷方法，使高壓斷路器故障診斷具有更高的診斷準確率。

參考文獻：

[1]李建基.高壓斷路器及其應用[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]呂超.SF6斷路器狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷的研究[D].哈爾濱工業(yè)大學，2007.

[3]楊武，榮命哲，王小華等.結合機構動力學特性仿真將ANN用于高壓斷路器機械狀態(tài)識別初探[J].中國電機工程學報，2003，23（6）：99-102.

[4]苗紅霞，王宏華，齊本勝等.高壓斷路器操動機構的動力學建模與仿真研究[J].計算機工程與應用，2010，46（17）：212-215，248.

第7篇：機械原理的定義范文

[關鍵詞]機械原理 機構 虛擬樣機技術 運動分析

[中圖分類號] TH111-4 [文獻標識碼] A [文章編號] 2095-3437（2015）03-0125-03

應用型職業(yè)人才教育是社會發(fā)展與科技進步的產(chǎn)物，也是社會職業(yè)崗位分化發(fā)展的結果，它以培養(yǎng)高等技術應用型人才為目的。機械原理是高校機械類專業(yè)的重要基礎課，是一門以機器和機構為主要研究對象的課程。它較理論、材料力學等理論課程更結合工程實際，同時，它又與專業(yè)的機械課程不同，其不具體研究某種特定機械，而是研究各種機械中的共性問題，并對常用的機械機構的工作原理進行深入的探討。對機構進行運動學和動力學分析是貫穿于這門課程的主線，具有知識點多而難的特點，在課堂的教學過程中常涉及到較多的理論分析計算以及機械運動方案的設計實現(xiàn)等問題，由于理論教學占用了大量的時間，往往使學生對課堂教學的興趣越來越少，導致教學效果較差。為滿足復合型工程技術人員培養(yǎng)的需要，需要對傳統(tǒng)的以理論教學為主的機械原理課程教學進行有意的改革探索?，F(xiàn)有的改革成果更多的把重點放在教學體系和內容的調整上，但該課程與工程實際結合較緊密，具有較強的實踐性，而在校學生往往缺乏工程應用背景，這就要求在課堂理論教學過程中將知識點與實際的機構運動相結合，幫助學生理解機械結構原理以及在工程中的應用。這樣才能提高機械原理課程的教學效果。為此，本文結合具體案例，借助現(xiàn)代化多媒體教學手段，充分利用機械設計、仿真等軟件，直觀的實現(xiàn)對機構運動學和動力學分析，以及機械的綜合性能分析，充分的提高學生的理解力，調動學生的積極性和主動性。

一、虛擬樣機技術在教學中的應用

學生學習水平分為兩個層面，初級層面由基本知識，原理和定律組成，這些知識比較抽象；高級層面是指有關知識應用的能力，通過一些案例分析和實際問題解決活動過程，分析各知識之間關系的復雜性，達到靈活應用知識來解決問題。機械原理課程理論性強、內容較抽象，僅憑文字說明、理論公式及大腦的想象，學生很難對機械機構的原理和運動有清晰地認識。傳統(tǒng)的教學方法是靠教師的講解使機構動起來，一些多媒體課件也是停留在預設一些動畫的水平上，缺少互動性。而機構是運動著的，在課堂上如何讓分析的機構運動起來，是提高學生學習興趣與掌握相關知識點的關鍵。虛擬樣機技術是隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，形成的一項應用廣泛地計算機輔助工程技術。虛擬樣機通過計算機技術實現(xiàn)對機械模型的數(shù)字化建模并進行分析，能夠快速方便的實現(xiàn)機械原理教學中對機構的運動學和動力學仿真分析，仿真現(xiàn)實下機械機構的工作特性，并能實現(xiàn)多軟件聯(lián)合仿真分析。例如，可利用PROE強大的造型、變參和裝配等功能，幫助學生進行機械結構的參數(shù)化設計，并導入到動力學分析軟件中進行運動學及動力學分析，再現(xiàn)機構的運動。把理論教學和實際的機構運動展示結合起來，提高學生對本門課程的理解，為后續(xù)專業(yè)課程的學習打下堅實的基礎。

二、虛擬樣機技術教學應用案例

本文以牛頭刨床為例，在教學過程中靈活運用虛擬樣機技術來講解其運動特征，直觀再現(xiàn)牛頭刨床的工作過程，同時分析牛頭刨床各從動件的運動規(guī)律，教學效果較好。

（一）牛頭刨床的機構運動分析

牛頭刨床是一種靠刀具的往復直線運動及工作臺的間歇運動來完成工件的平面切削加工的機床。牛頭刨床工作時，由導桿機構2-3-4-5-6帶動刨刀和刨頭做往復運動，刨頭向左時，刨刀進行切削，此行程稱作工作行程；刨頭右行時，刨刀不切削，稱空回行程，且要求工作行程的移動速度低于空行程速度，即刨刀有急回現(xiàn)象，機構簡圖如圖1所示。

根據(jù)如圖1所示的牛頭刨床機構，由于結構較復雜，一般采用解析法對其進行運動分析，為求解各從動件的方位角、角速度和角加速度以及刨頭的運動學參數(shù)，需要建立封閉矢量方程，并列出其投影方程進行求解。課堂教學過程中，理論推算過程較繁瑣，學生較難理解實物的真正運動情況。下面，采用虛擬樣機技術，運用PROE_ADAMS聯(lián)合仿真技術直觀的再現(xiàn)機構的運動情況，并能輸出各種運動曲線，輔助課堂教學，效果較好。

（二）PROE_ADAMS聯(lián)合仿真技術

ADAMS軟件在機械系統(tǒng)仿真分析中應用廣泛，包含功能強大的零件庫、約束庫和力庫，其求解器具有的強有力數(shù)值分析功能，并基于多體系統(tǒng)動力學理論的拉格朗日方程，能夠自動建立系統(tǒng)的動力學方程，準確、快速的求解機械系統(tǒng)的各種靜力學、運動學和動力學問題，并能以圖形和曲線等可視化方式顯示計算結果。

雖然ADAMS / View有零件庫、約束庫、力庫等功能，能夠用于機械系統(tǒng)幾何模型的創(chuàng)建，但它所提供的實體建模能力并不是很強，所以目前常用的方法是用專業(yè)的CAD軟件和專業(yè)的動力學仿真分析軟件進行聯(lián)合建模仿真，即先用專業(yè)的三維建模軟件精確建立機械系統(tǒng)各零件的實體模型和裝配模型，然后把裝配模型導入到動力學仿真分析軟件中，并根據(jù)實際工況添加適當?shù)募s束、驅動和載荷，最終形成機械系統(tǒng)的動力學仿真模型，再對其進行仿真分析。本文采用MSC公司提供的PRO / E和ADAMS專用接口模塊MECH / PRO實現(xiàn)其兩者之間的數(shù)據(jù)傳遞。

MECH / PRO是美國MSC公司開發(fā)的用來聯(lián)接三維實體建模軟件PRO / E與多體動力學仿真分析軟件ADAMS的專用接口模塊。MECH / PRO允許用戶在PRO / E環(huán)境下定義機械系統(tǒng)剛體、施加約束和驅動，將裝配體按照設計的運動形式定義為機構，并且可以利用ADAMS的求解器進行運動學仿真分析，使PRO / E用戶不必退出其應用環(huán)境，就能對系統(tǒng)進行動力學仿真，并校驗干涉情況、確定運動鎖止位置。

（三）機構建模

根據(jù)所分析牛頭刨床機構的各組成部分建立其三維實體模型并進行虛擬裝配。各構件尺寸如下：l1=125mm；l3=600mm；l4=150mm；l6=175mm；lH=575mm。原動件1的方位角θ1=0°～360°，并以等角速度ω1=1rad / s旋轉。

（四）施加約束

施加約束就是確定零部件之間的依附關系及相對運動關系，這是進行機構運動學分析重要的一點，約束施加的正確與否直接影響分析的準確性和仿真結果。根據(jù)圖1所示牛頭刨床的結構，在曲柄1和地面、曲柄1和滑塊2、連桿3和地面、連桿3和連桿4、以及連桿4和連桿5之間施加旋轉副，滑塊2和連桿3之間施加移動副，連桿5與固定坐標系間施加移動副，在曲柄1上施加驅動，設置角速度為1rad / s，建立的仿真模型如圖2所示。

（五）仿真計算

在軟件界面上設置仿真時間和仿真步數(shù)，設置完成后點擊即可開始仿真。Adams求解器會根據(jù)設定自行求解運算，得到牛頭刨床各從動件的運動學參數(shù)，還能獲得計算過程中每一步的信息，并在窗口上動態(tài)顯示機構的運動過程。圖3和圖4分別為連桿3和連桿4的的方位角、角速度和角加速度曲線，圖5為刨頭的位移、速度和加速度曲線。

通過虛擬樣機技術，直觀模擬了機構的真實運動，讓學生真正體會和認識到了理論公式的真正含義，加深了對機構工作原理的掌握。同時，通過仿真，還可得到各從動件的運動曲線，了解各從動件的運動情況，使學生能夠在系統(tǒng)的水平上真實預測機械機構的工作性能。

三、結論

為滿足復合型機械應用型人才的培養(yǎng)需要，將虛擬樣機技術應用于機械原理教學中，可以在授課過程中對各種機構的運動特性進行直觀的演示，使學生們觀察到模型的虛擬運動及主要參數(shù)的變化規(guī)律，就像做實際的物理試驗一樣，能夠很好地改善教學效果，提高學生課堂學習的積極性，加深學生對課程的理解，從而提高了教學效果和質量。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 陳文華等.ADAMS2007機構設計與分析范例[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[2] 王湘.基于虛擬樣機技術的機械原理課程設計教學探索[J].廣西大學學報，2007，9：345-347.

第8篇：機械原理的定義范文

Abstract： The hydraumatic manipulator mainly takes hydraulic manipulator as the media， and uses the liquid pressure to drive the movement of the actuator. Its main features are： First， it can realize the automation of circulation work and automatic overload protection. Then， the control is simple， convenient and effort. Finally， the non-clearance transmission can be better achieved in this way， and the operation is more smooth and steady.

關鍵詞：液壓；機械手；控制

Key words： hydraumatic；manipulator；control

中圖分類號：TP241 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）01-0145-02

0 引言

機械手是模仿人手的部分動作，按給定程序、執(zhí)行軌跡、實現(xiàn)自動抓舉或搬運的自動化機械裝置。產(chǎn)品機械手價格昂貴，一些小型機械企業(yè)望而止步。文中所研究的機械手采用液壓驅動方式，主要功能是實現(xiàn)上下料過程的自動化。其造價低廉、控制性好，可為小型機械行業(yè)所用?，F(xiàn)將設計過程簡單介紹。

1 機械手的技術參數(shù)

①自由度（四個自由度）

臂轉動 180°

臂上下運動 175mm

臂伸長（收縮） 400mm

手部轉動 ±90°

②手指握力 392N

③驅動方式 液壓驅動

2 主要設計內容

2.1 結構原理設計 根據(jù)設計要求繪制出其機械手結構原理圖，如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)結構分析 本次液壓機械手的設計主要是由執(zhí)行機構，驅動裝置，被抓取工件等部分組成，各系統(tǒng)之間的相互關系如圖2所示。

2.3 機械手機械系統(tǒng)結構設計 機械手的機械結構部分主要是由執(zhí)行機構構成的，其中執(zhí)行機構又包括末端操作器、手腕、手臂和機身。

2.3.1 末端操作器

機械手為了進行作業(yè)，在手腕上裝上了操作機構被定義為末端操作器。它的最為基本作用是：直接抓取工件、工具或物體等，末端操作器的功能與人手相似，工件的形狀和特征直接決定末端操作器的機構形式。本次設計手部的結構選擇為滑槽杠桿式夾鉗。

2.3.2 手腕

機器手的手腕是連接手部和手臂的橋梁，其主要用途是調節(jié)、改變工件的坐標，因此具有相對獨立的自由度，從而使機器人的手部能夠完成各種復雜的動作。一般，按照自由度分類，手腕可以設計為三個自由度。分別為：單自由度、二自由度和三自由度。本次設計中選用的是單自由度手腕。

2.3.3 手臂

手臂是機械手執(zhí)行機構的尤為重要組成部件。手臂根據(jù)它的運動方式可以分成四種類型，它們分別是“直線運動、回轉運動、俯仰運動和復合運動。此次設計選用的是直線運動、回轉運動的復合運動。

2.3.4 機身

機械手的最基礎的部分是機身，它的主要作用是連接、支撐。所以機械手主要承受動力裝置、液壓裝置的重量。

通過Pro/E軟件完成機械手的三維造型如圖3所示。

2.4 液壓驅動系統(tǒng)總體設計 機械手液壓系統(tǒng)原理圖如圖4所示。

3 結束語

四自由度液壓機械手系統(tǒng)運轉平穩(wěn)，能準確完成上下料工作，機械密封可靠，說明液壓回路的設計及液壓元器件的選擇滿足產(chǎn)品使用的需求。最為重要的是整套設備的制作費用在五千元左右，與產(chǎn)品工業(yè)機器手數(shù)萬元的價格相比，很大程度上滿足了小型機械企業(yè)向自動化、智能化發(fā)展的需求，可為同類產(chǎn)品的設計提供經(jīng)驗。

參考文獻：

[1]康立新，馬建華.工業(yè)機械手的設計[R].工程技術.

[2]謝明廣，孔祥戰(zhàn)，何宸光.機器人概述[M].哈爾濱：哈爾濱大學出版社，2013.

第9篇：機械原理的定義范文

關鍵詞：機構組合；機械原理；實驗；機械系統(tǒng)

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9324（2014）22-0175-02

隨著我國由“制造大國”向“制造強國”轉變的歷史性跨越，高校的實踐教學愈加受到廣泛的重視[1，2]。而對于培養(yǎng)目標為“培養(yǎng)具有社會責任感、基礎扎實、知識面寬、富有創(chuàng)新精神與實踐能力的應用型高級專門人才”和“以工為主，以軌道交通為特色”的大學來說，逐步將演示性、驗證性實驗改變?yōu)榫C合性、設計性實驗，以強化對學生的機械綜合設計能力、實踐動手能力及工程意識、創(chuàng)新意識與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，更是迫在眉睫。

一、問題的提出

《機械原理》課程是工科機械類各專業(yè)的一門承上啟下的重要技術基礎課，在學生從理論學習到實際設計的轉化過程中起到重要的橋梁作用。該課程的任務是使學生掌握機構學和機器動力學的基本理論、基本知識和基本技能，學會常用機構的分析和綜合方法，并具有進行機械系統(tǒng)設計的初步能力。由此可見，實驗教學在整個機械原理課程的教學體系中，具有十分重要的地位，除了能使學生鞏固和加深對理論知識的認識與理解外，更是理論結合實際、提高學生的動手能力、啟迪學生的創(chuàng)新思維的必要手段。以往傳統(tǒng)的機械原理實驗項目多為《機構運動簡圖測繪》、《漸開線齒廓范成原理》和《回轉件的動平衡》等驗證性實驗。經(jīng)過近幾年的努力，實驗室研發(fā)了《平面連桿機構設計實驗》，為開創(chuàng)設計性實驗探索了道路。為了進一步深入開展綜合性、設計性實驗的設計、開發(fā)與實踐，課題組研發(fā)了此項機構組合設計與搭接實驗。

二、實驗的目的及任務

設計性、綜合性實驗――《機構組合設計實驗》的訓練內容涉及常用機構、組合機構設計與分析、機械系統(tǒng)方案設計等，該實驗的目的為：

1.培養(yǎng)學生機構運動方案的構思與設計，提高其綜合利用所學知識解決實際問題的能力和動手能力；

2.通過對實際工程問題的機構設計及搭接，加深學生對機構運動特性、運動干涉等問題的理解，培養(yǎng)學生觀察問題、發(fā)現(xiàn)問題的能力；通過實驗的多方案設計培養(yǎng)發(fā)散思維和創(chuàng)新設計能力；

3.培養(yǎng)學生協(xié)作能力及團隊精神。此項實驗的任務可根據(jù)學生理論知識掌握程度，自選或指定以下機構之一：內燃機機構；精壓機機構；牛頭刨床機構；齒輪―曲柄搖桿機構；齒輪―曲柄擺塊機構；雙滑塊機構插床機構；篩料機構；凸輪―五桿機構；間歇運動組合機構等。

實驗以學生為主，構思2～3個可行方案，比較各方案優(yōu)缺點；對優(yōu)選方案進行詳細設計，繪制機構運動簡圖，進行實物搭接和試運轉；在老師引導下學生發(fā)現(xiàn)所搭接機構的不足之處，并提出改進措施。

三、實驗原理、方法與步驟

1.實驗裝置。實驗選用湖南長慶機電科教有限公司生產(chǎn)制造的CQJP―D機構運動創(chuàng)新設計方案實驗臺為實驗裝置：

①實驗臺機架（如圖1所示）：

②實驗臺組件：該試驗臺組件涵蓋了機械原理課程中講到的各種機構的典型構件：連桿和滑塊、齒輪和齒條、凸輪、槽輪和撥盤等，如圖2所示。另外還提供了用于連接、固定和鎖緊等輔助功能的組件：復合鉸鏈、主/從動軸、鉸鏈支座、壓緊螺栓、層面限位套、高副鎖緊彈簧、齒條護板等。

2.實驗原理。機構具有確定運動的條件是其原動件的數(shù)目等于其所具有的自由度的數(shù)目。因此，如將機構的機架及與機架相連的原動件從機構中拆分開來，則由其余構件構成的構件組必然為一個自由度為零的構件組。而這個自由度為零的構件組，有時還可以拆分成更簡單的自由度為零的構件組，將最后不能再拆的最簡單的自由度為零的構件組稱為基本桿組（或阿蘇爾桿組），簡稱為桿組[3]。由桿組定義，組成平面機構的基本桿組應滿足條件：F=3n-2P1-Ph=0 式中：n為桿組中的構件數(shù)；P1為桿組中的低副數(shù)；Ph為桿組中的高副數(shù)。由于構件數(shù)和運動副數(shù)目均應為整數(shù)，故當n、P1、Ph取不同數(shù)值時，可得各類基本桿組。當Ph=0時，桿組中的運動副全部為低副，稱為低副桿組。其F=3n-2P1=0，故n=2P1/3，故n應當是2的倍數(shù)，而P1應當是3的倍數(shù)，即n=2、4、6……，P1=3、6、9……。當n=2，P1=3時，基本桿組稱為Ⅱ級組。Ⅱ級組是應用最多的基本桿組，絕大多數(shù)的機構均由Ⅱ級桿組組成。n=4，P1=6時的基本桿組稱為Ⅲ級桿組。由上述分析可知，機構的組成原理為：任何平面機構都是由若干個基本桿組（阿蘇爾桿組）依次聯(lián)接到原動件和機架上而構成。此原理即為機構組合設計與搭接實驗的基本原理。

3.實驗的方法與步驟。①掌握平面機構組成原理；②熟悉實驗中的實驗設備，各零、部件功用和安裝、拆卸工具；③確定設計機構的類型，構思2至3個可行方案，比較各方案優(yōu)缺點；④對優(yōu)選方案進行詳細設計，繪制機構運動簡圖；⑤將優(yōu)選方案正確拆分成基本桿組；⑥正確拼接各基本桿組，將基本桿組按運動傳遞規(guī)律順序聯(lián)接到原動件和機架上，進行實物搭接和試運轉；⑦按要求完成實驗報告。

此項實驗從培養(yǎng)學生機構運動方案的構思和動手實踐能力出發(fā)，能夠使學生受到三個層次的訓練：①掌握實驗的基本技能，驗證所學的理論，加深對所學知識的理解；②課程學習與工程實際結合，初步具有進行新型機構創(chuàng)新設計的能力；③鼓勵學生自己結合有生產(chǎn)背景的實際課題提出設計目標，進行原理方案設計，在鍛煉動手實踐能力的同時，加強學生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題能力的培養(yǎng)。

參考文獻：

[1]王汝貴，蔡敢為.兩自由度可控機構動態(tài)性能實驗裝置研制[J].實驗室研究與探索，2012，31（12）：3-5，11.

[2]蔡書平，桂亮.機械運動學與動力學實驗教學應用研究[J].高校實驗室工作研究，2012，（4）：47-49.