机械性能测试综合实验思考题答案全集

综合实验一 机床主轴的回转误差运动测试预习思考题答案

1、什么是误差敏感方向？车床主轴的误差敏感方向是什么方向？

答：与一个通过瞬时加工点（或测量点），并垂直于理想工件形成表面误差的直线相平行的方向。沿这个方向的回转误差运动对加工误差（或测量误差）影响很大。车床主轴的误差敏感方向为其直径方向。

2、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？

答：直角坐标形式——以主轴转角为自变量，误差运动为因变量所表达的图形。 圆图像——以转角为自变量。某种误差运动为因变量的极坐标图形，与普通极坐标图形的不同之处：

普通的 幅值由原点计起

圆图像 幅值由基准圆的圆周计起。

3、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？

答：打表法、单向法、双向法

打表法：由此法测得的结果不能反映主轴工作状态的误差运动。并含有很多非误差运动成份。它只能观察到两个极限值，不能加以记录。因此无法进行分析而找出产生误差的原因。

单向法：直角坐标显示，图形不便于判断分析结果，必须要克服偏心的影响。

4、机床主轴为什么会产生偏心误差？什么是消偏，为什么要消偏？

答：机床主轴在设计、加工、安装过程中会产生误差导致偏心。消偏就是消除由偏心所产生的正弦分量。偏心的存在不便于判断分析结果，故需要消偏。

5、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？

答：机械消偏就是用机械的方法消除偏心误差。 方法是：用两个标准盘，将其偏心方向相差180。安装，使其偏心所引起的正弦分量相等。两者相加时互相抵消来达到消偏的目的。要求：标准盘的制造精度高，安装时两标准盘偏心相差180°。

6、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？

答：电气消偏就是利用电路来消除偏心误差。 方法：将测振仪的输出信号同时接到回转精度测试仪的R输入端，调节移相器A的移相旋钮和增益电位器，使相位与R端信号相差180o，幅值等于R端信号基波的幅值，两者经加法器3相加，达到消偏的目的。标准盘的制造精度应高些，安装时应与机床主轴同轴。

7、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？

答：带通I：提取主轴偏心信号。带通II：获取方波的基波，形成谐信号。 限幅器：输出同频率恒定方波

移相器A：改变偏心信号相位，使相差180°。移相器B：调整相位，使出现正的李萨育图形。乘法器：混频作用。

8、使用回转误差运动测试仪进行回转误差运动测试，应该选择什么类型的传感器？传感器如何正确安装？如何标定？如何得到回转轴误差运动的真实值？ 答：涡流式传感器，传感器模拟刀具安装在刀架的方位上，传感器输出为该工作状态下对应测点位置的径向误差运动和被测表面安装偏心所产生的误差之和。

9、如何用最小二乘方圆对获得的圆图像进行处理？

答：用一同心圆模板来套曲线，这时有一内接圆和一外接圆，两圆的半径差即为误差值，但应注意这样的两同心圆与误差的接触形态应满足最小条件——即同心圆的内、外接圆至少应各有二点与曲线接触，且内外圆节点应该是相同的。

10、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？

答：如果传感器安装时，没有完全垂直机床主轴，测试结果将会偏大，测试结果在垂直方向上的投影才是正确的。因为其测量的不是机床主轴的误差敏感方向。 综合实验二 机械结构的功率和效率测试预习思考题答案

1.扭矩的测量一般需要哪两个参数，为什么？

答：轴的尺寸d或 D。、d。及L。材料的剪切弹性模量G一定，转轴的剪应变γ和相距L两断面的转角就只与扭矩有关,且成正比例。因此扭矩的测量都是将这两个参数通过机电变换器转换成电量测量,扭矩仪即根据这原理制成。

2.有哪2种方法可以测量轴的扭矩？其原理是什么？

答：电阻应变片式和相位差式两种

电阻应变式扭矩仪是利用应变片将由扭矩产生的剪应变转换成电量而进行测量。应变片可直接贴在需要测量扭矩的传动轴上，也可以贴在一根特制的传动轴上制成应变式扭矩传感器，应用于各种需要测量扭矩和功率的传动试验装置上。根据式，可见一根受扭的轴在扭矩Mn的作用下,轴上间隔一定距离的两个断面之间将产生一个相对转角θ,如果在这两个断面上各安装一个机电信号变换器,则两个信号变换器产生的电信号之间将有一个相位差Δø。由于θ角正比于扭矩Mn, 相位差Δø又正比于θ角,因而相位差也正比于扭矩Mn测出相位差后,根据标定曲线就可获得扭矩值。

3.在测量扭矩过程中，应变片如何粘贴，如何组成桥式电路？

答：剪应变是角应变, 应变片不能直接测得剪应变,但从材料力学知剪应变可由下式求得: γ=ε45º-ε135º，式中，ε45º—— 沿轴线45°方向贴片测得的应变值; ε135º——沿轴线135°方向贴片测得的应变值。因此,只要我们沿轴线成45°和135°方向贴片,并将这两个应变片分别接在电桥相邻的两个桥臂中，从电桥的加减特性可知应变仪的读数就是剪应变值。再根据标定曲线就可换算成扭矩值。为了提高测量的灵敏度,并消除其它力学参数的影响,通常在传动轴上选取适当的截面,在截面圆周方向每隔90º布置一个应变片。其贴片方向沿轴线成45°和135°的方向，并将它们接成全桥的测量形式。当传动轴直径很小，贴片位置受到限制且只承受扭矩，可沿轴线在不同截面上贴片。

4.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？ 答：弹性轴未受到扭矩时,如果两对内外齿轮安装相对应,则两信号之间没有初相位差；如果错开一个角度安装,则两信号之间有一个初始相位差ø。JSC-1型磁电式相位差扭矩传感器的两对齿轮错开半个齿安装,两列信号之间相位差角ø。=180º。

5.该实验的背景资料中，图3-8中A～K的作用是什么？其测量有负载情况下的相位差的原理是什么？

答： A、B – 整形放大电路; C – 鉴相电路; V – 时间脉冲发生器 E – 与门一; F – 定时电路; G – 与门二; H – 时间系数开关;

J – 计数器; K – 零位调整开关。

6.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？

答：主要由外定子、内定子,转子,线圈以及工作间隙中的磁粉组成。线圈安装在外定子内,内定子内设有冷却水槽,转子中央装有隔磁环,阻止磁通穿过。转子由连接盘和输入轴相连,随输入轴旋转。输入轴由轴承支承在壳体上,当位于外定子内的线圈通入激磁电流后,制动器产生如图所示的磁通使工作间隙中的磁粉磁化;磁化的磁粉呈链状,与定子接触面和转子接触面结合,靠磁粉间磁化后的结合力和磁粉与定子,转子工作面之间的结合摩擦力对转子产生滑差扭矩,其扭矩大小

与激磁电流有关,随着激磁电流的增大,工作间隙中的磁感应强度也随之增大,磁粉间的结合力和磁粉与定子和转子表面的结合力也增大, 转子的滑差扭矩就相应增大,因此调节激磁电流的大小就能调节磁粉制动器的滑差扭矩。

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？ 答：本试验中使用电动机为动力装置，磁粉制动器作为加载装置

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？

答：动力装置输入到封闭系统的功率是用以弥补封闭系统内的摩擦损耗功率,这里包含了试验台架本身的损耗功率和受试机械与陪试机械的损耗功率,而我们所要测量的则是受试机械的损耗功率。因此,在进行正式试验前,还必须先对台架本身进行标定,即测出在不同载荷情况下台架本身的损耗功率。

标定的方法是:用动力装置与变速箱⑴轴Ⅰ之间安装的扭矩、转速传感器检测动力装置输入到封闭系统的补充功率;而用与变速箱⑴的轴Ⅱ相连的扭矩、转速传感器2来检测输入到受试机械输入端的功率。但在标定时,需要先把受试机械与陪试机械去掉,而用一根刚性轴取代之,这样, 扭矩、转速传感器1所检测到的功率则纯粹是封闭试验台架的损耗功率,设该功率为No,当取下刚性轴,换上受试机械与陪试机械再进行试验时,若此时扭矩、转速传感器1检测到的功率为N7,则两个被试机械的损耗功率为N7 – No,若扭矩、转速传感器2检测到的功率为Nx(即受试机械的输入功率为Nx),则被试机械的机械效率ηx可用下式计算: 注意:应用上式的条件上假定两个被试机械(受试与陪试机械)的机械效率相等 综合实验三 机械阻抗的测量预习思考题答案

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？

答：

ZD、ZV、ZA分别称为位移阻抗、速度阻抗和加速度阻抗，它们分别表示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。

2.何为驱动点阻抗、跨点传递阻抗?

答：驱动点阻抗：作用在系统i点的简谐力 (复数力)和由它引起的在该点的力作用方向上的简谐速度响应（复数量）之比称为驱动点阻抗，用表示：

跨点传递阻抗：驱动点的驱动力 对于由它引起另一点j处的速度响应 之比（或对于i点非 方向不同），也可以表示为阻抗形式：

3.频率响应和阻抗有什么联系？测量阻抗有什么意义？

答：阻抗实际上就是频率响应的倒数。机械阻抗试验也可以叫“频率响应试验”或者称为“激振试验”。其目的是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。

4.机械阻抗的测量需要测量哪些数据？

答：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)

5.机械阻抗测量的方法有哪几种？各有什么优缺点？

答：在机械阻抗试验中，输入力的形式通常又两种：一种是采用正弦激振；另一种输入力的形式是采用冲击激振。正弦激振与冲击激振相比较。冲击激振一次打击中，等于在所研究的频率范围那对所有的频率都进行了试验。一次打击便完成了该频率的扫频过程。因而从时间上讲比正弦激振要节省得多。但冲击激振所使用的测试仪器要求性能先进，价格昂贵，正弦激振花时较多，且所用仪器也较多。但仪器都较简单，且通用性强。

6.8001型阻抗头由什么组成，其作用是什么？

答：8001型阻抗头由一个压电式加速计和一个压电式力传感器组合而成。 作用：8001型阻抗头可获取激振力信号和加速度响应信号。

7.为什么选择电磁激振器，其工作原理是什么？

答：电磁式激振器直接利用电磁力作激振力，常用于非接触激振场合。特别是对回转件的激振。

工作原理： 激振器通以交、直流电流，当直流电流达额定工作电流时，并用电容测微仪调整激振器与被激物达规定值时，激振器就开始对机床进行激振。为防止交流线圈对直流线圈的互感作用，必须在直流回路中串入一扼流线圈。当改变攻放的输出电流时，就可以从测力表上读得相应激振力的大小。被激构件的相对位移振动量可通过电容传感器在电容测微仪上读出，或送记录仪中与信号发生器联动作出频响特性曲线的记录。

8.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？ 答：（1）用BT6-A频率特性分析仪组成的频率响应测试系统。

（2）以丹麦B&K公司的2010型外差式分析仪为主体组成机械阻抗测试系统。

（3）以丹麦B&K公司生产的通用振动激励和测试设备组成机械阻抗试验系统。

本实验是用2307型记录仪记录仪直接作出幅相频率曲线或根据幅频曲线和相频曲线。用人工的方法或利用计算机作出其幅相频率曲线，再利用矢量法来确定其固有频率和阻尼率。

9.液压滑动轴承的结构、工作原理和功能是什么？

答：静压润滑轴承的轴瓦内表面上有四个对称的油腔，使用一台油泵，经过四个节流器分别调整油的压力，使得四个油腔的压力相等。当轴上无载荷时，油泵使四个油腔的出口处的流量相等，管道内的压力相等，使轴颈与轴瓦同心。当轴受载后，轴颈向下移动，油泵使上油腔出口处的流量减小，下油腔出口处的流量增大，形成一定的压力差。该压力差与载荷保持平衡，轴颈悬浮在轴瓦内。使轴承实现液体摩擦。适用范围广，供油装置复杂。

动压滑动轴承是靠主轴以足够高的角速度ω旋转，将一定粘度的润滑剂带入收敛的多油楔中，形成压力油膜承受载荷。油膜厚度取决于油楔形状，油楔形状是在轴瓦内壁上加工出曲线油槽，固定瓦有阿基米德曲线油槽，有偏心园弧曲线油槽，活动瓦块挠支点B摆动能自动调整间隙，形成油楔.润滑剂在收敛的楔形间隙中流动，由于油层间的剪切应力作用，产生流体动力，使相对运动的两表面被油膜隔离，形成纯液体摩擦。动压滑动轴承具有结构简单，运转平稳，抗振阻尼好，噪声小，主轴系统强度和刚度大，轴承可靠性和承载能力高等特点。因此动压滑动轴承广泛应用于机床主轴和其他行业的机器设备中。

10.如何提高机床磨头的机械特性

答：略。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qjui.html