第八章設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

1、1第八章第八章 設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn)設(shè)計(jì)試驗(yàn): :是指用來驗(yàn)證產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中其功能是指用來驗(yàn)證產(chǎn)品在設(shè)計(jì)過程中其功能原理的可行性、設(shè)計(jì)參量的合理性以及力學(xué)性能的原理的可行性、設(shè)計(jì)參量的合理性以及力學(xué)性能的確實(shí)性而采用的一種設(shè)計(jì)方法。確實(shí)性而采用的一種設(shè)計(jì)方法。2從本質(zhì)上看試驗(yàn)可分為兩大類：從本質(zhì)上看試驗(yàn)可分為兩大類：第一類是基礎(chǔ)試驗(yàn)，即對零件的材料、工藝和結(jié)構(gòu)第一類是基礎(chǔ)試驗(yàn)，即對零件的材料、工藝和結(jié)構(gòu)方面進(jìn)行的試驗(yàn)。方面進(jìn)行的試驗(yàn)。主要解決：強(qiáng)度、壽命方面的問題。主要解決：強(qiáng)度、壽命方面的問題。試驗(yàn)對象：以零件為試驗(yàn)對象。試驗(yàn)對象：以零件為試驗(yàn)對象。第二類為功能和行為特性試驗(yàn)。第二類為

2、功能和行為特性試驗(yàn)。主要進(jìn)行：機(jī)械的工作原理和工作特性、機(jī)器工作主要進(jìn)行：機(jī)械的工作原理和工作特性、機(jī)器工作時的振動、噪聲、精度、穩(wěn)定性等方面的試驗(yàn)。時的振動、噪聲、精度、穩(wěn)定性等方面的試驗(yàn)。試驗(yàn)對象：以整機(jī)或部件為試驗(yàn)對象。試驗(yàn)對象：以整機(jī)或部件為試驗(yàn)對象。3圖示四種卷棉花簽機(jī)的功能原理構(gòu)思，都能實(shí)現(xiàn)將棉花圖示四種卷棉花簽機(jī)的功能原理構(gòu)思，都能實(shí)現(xiàn)將棉花卷于木簽上。卷于木簽上。圖圖a a：用手轉(zhuǎn)動木簽，棉花置于帶刺的平板表面。：用手轉(zhuǎn)動木簽，棉花置于帶刺的平板表面。圖圖b b：木簽不動，棉花置于轉(zhuǎn)動軸表而。：木簽不動，棉花置于轉(zhuǎn)動軸表而。圖圖c c：木簽由轉(zhuǎn)動軸夾緊旋轉(zhuǎn)，棉花在靜止槽中卷緊。

3、：木簽由轉(zhuǎn)動軸夾緊旋轉(zhuǎn)，棉花在靜止槽中卷緊。圖圖d d：用于移動夾有木簽的兩板棉花通過靜止槽時被：用于移動夾有木簽的兩板棉花通過靜止槽時被卷緊。卷緊。第一節(jié)第一節(jié) 功能原理設(shè)功能原理設(shè)計(jì)階段的模型試驗(yàn)計(jì)階段的模型試驗(yàn)4第二節(jié)第二節(jié) 模型試驗(yàn)中的相似理論模型試驗(yàn)中的相似理論模型試驗(yàn)是利用與原型相似的模型來探求實(shí)際產(chǎn)品模型試驗(yàn)是利用與原型相似的模型來探求實(shí)際產(chǎn)品工作規(guī)律性的一種試驗(yàn)研究方法。工作規(guī)律性的一種試驗(yàn)研究方法。應(yīng)用：在機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)階段有廣泛應(yīng)用，應(yīng)用：在機(jī)械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)階段有廣泛應(yīng)用，其它如在動力機(jī)械中的傳熱問題、機(jī)床中的變形問其它如在動力機(jī)械中的傳熱問題、機(jī)床中的變形問

4、題、機(jī)械中流體動力潤滑滑動軸承設(shè)計(jì)等方面。題、機(jī)械中流體動力潤滑滑動軸承設(shè)計(jì)等方面。5 一、相似概念、相似比和相似模型一、相似概念、相似比和相似模型 相似概念在幾何學(xué)中早有應(yīng)用，例如兩個三角相似概念在幾何學(xué)中早有應(yīng)用，例如兩個三角形相似形相似( (見圖見圖9-3)9-3)，有如下性質(zhì)：各對應(yīng)，有如下性質(zhì)：各對應(yīng)線段成比例，各對應(yīng)角相等，即線段成比例，各對應(yīng)角相等，即67相似比：相似比：相似是指在相應(yīng)對刻、相應(yīng)參數(shù)之間的比例關(guān)系應(yīng)相似是指在相應(yīng)對刻、相應(yīng)參數(shù)之間的比例關(guān)系應(yīng)保持為常數(shù)，即原型的各種變量為保持為常數(shù)，即原型的各種變量為 ，模型的同，模型的同類變量為類變量為 ，其相似性質(zhì)，即相似比可

5、用如下，其相似性質(zhì)，即相似比可用如下數(shù)學(xué)形式表示：數(shù)學(xué)形式表示： = =常數(shù)常數(shù)相似模型：相似模型： 是指將原型的各種物理現(xiàn)象如長度、時間、力、速是指將原型的各種物理現(xiàn)象如長度、時間、力、速度等縮小或擴(kuò)大并據(jù)此作出樣品來進(jìn)行試驗(yàn)的裝置，度等縮小或擴(kuò)大并據(jù)此作出樣品來進(jìn)行試驗(yàn)的裝置，此裝置在試驗(yàn)中必須能比較容易、迅速、方便地再此裝置在試驗(yàn)中必須能比較容易、迅速、方便地再現(xiàn)原型發(fā)生的實(shí)際過程?，F(xiàn)原型發(fā)生的實(shí)際過程。iX iXxiiiCXX 8 二、相似定理二、相似定理 相似三定理是相似設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。它是模型設(shè)計(jì)相似三定理是相似設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。它是模型設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。的理論基礎(chǔ)。18681868年

6、法國科學(xué)家貝特朗年法國科學(xué)家貝特朗( (J JBertrand)Bertrand)，以力學(xué)方程分析為基礎(chǔ)，首先確定了相似第一定律，以力學(xué)方程分析為基礎(chǔ)，首先確定了相似第一定律，描述了相似現(xiàn)象的基本特性。描述了相似現(xiàn)象的基本特性。19141914年美國的波金漢年美國的波金漢( (E EBuckingham)Buckingham)提出相似第二定理分析了相似現(xiàn)象提出相似第二定理分析了相似現(xiàn)象各物理參量的表達(dá)。各物理參量的表達(dá)。19301930年蘇聯(lián)學(xué)者基爾皮契夫和年蘇聯(lián)學(xué)者基爾皮契夫和古赫曼提出了相似第三定理，回答了相似現(xiàn)象的充古赫曼提出了相似第三定理，回答了相似現(xiàn)象的充分而必要的條件。分而必要的條

7、件。9第一相似定理第一相似定理 彼此相似的現(xiàn)象必定具有數(shù)值相同彼此相似的現(xiàn)象必定具有數(shù)值相同的同名相似準(zhǔn)則，且相應(yīng)的相似指標(biāo)等于的同名相似準(zhǔn)則，且相應(yīng)的相似指標(biāo)等于1 1。 指出彼此相似現(xiàn)象具有的性質(zhì)：指出彼此相似現(xiàn)象具有的性質(zhì)： 相似現(xiàn)象各對應(yīng)點(diǎn)的相似常數(shù)之比即相似指標(biāo)相似現(xiàn)象各對應(yīng)點(diǎn)的相似常數(shù)之比即相似指標(biāo)等于等于1 1； 相似現(xiàn)象各對應(yīng)點(diǎn)的物理量的比值即相似準(zhǔn)則相似現(xiàn)象各對應(yīng)點(diǎn)的物理量的比值即相似準(zhǔn)則具有同一數(shù)值，顯示了物理過程內(nèi)在聯(lián)系，具有同一數(shù)值，顯示了物理過程內(nèi)在聯(lián)系， 用第一定理來指導(dǎo)模型實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行相似設(shè)計(jì)，用第一定理來指導(dǎo)模型實(shí)驗(yàn)或進(jìn)行相似設(shè)計(jì)，首先要導(dǎo)出相似準(zhǔn)則，然后在實(shí)驗(yàn)中

8、測量或計(jì)算相首先要導(dǎo)出相似準(zhǔn)則，然后在實(shí)驗(yàn)中測量或計(jì)算相似準(zhǔn)則包含的一切物理量。似準(zhǔn)則包含的一切物理量。以動力相似為例：以動力相似為例：101112第二相似定理第二相似定理 有有n個物理量所表征的物理系統(tǒng)，其中個物理量所表征的物理系統(tǒng)，其中k個物理量量綱是相互獨(dú)立的，則此個物理量量綱是相互獨(dú)立的，則此n個物理量可表示個物理量可表示為為(nk)個相似準(zhǔn)則個相似準(zhǔn)則1，2，3，n-k的函數(shù)的函數(shù)關(guān)系：關(guān)系：f(1，2，3，n-k)=0 相似第二定理指出：相似第二定理指出： 描述現(xiàn)象的方程都可以轉(zhuǎn)換成無因次的準(zhǔn)則方程；描述現(xiàn)象的方程都可以轉(zhuǎn)換成無因次的準(zhǔn)則方程； 相似準(zhǔn)則有相似準(zhǔn)則有(n-K)個；個

9、； 如果把某現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如果把某現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)結(jié)果(設(shè)計(jì)結(jié)果設(shè)計(jì)結(jié)果)整理成上式所整理成上式所示的形式，則該式就可推廣到與該實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似的所示的形式，則該式就可推廣到與該實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似的所有其它實(shí)驗(yàn)上去，因而有利于試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用和推廣。有其它實(shí)驗(yàn)上去，因而有利于試驗(yàn)結(jié)果的應(yīng)用和推廣。13第三相似定理第三相似定理 判斷同一種類現(xiàn)象判斷同一種類現(xiàn)象( (過程過程) )相似的相似的必要和充分條件是單值條件相似和同名的決定性相必要和充分條件是單值條件相似和同名的決定性相似準(zhǔn)則相等。似準(zhǔn)則相等。單值條件是指從一群現(xiàn)象中根據(jù)某一現(xiàn)象的特性，單值條件是指從一群現(xiàn)象中根據(jù)某一現(xiàn)象的特性，能把它從一群現(xiàn)象中區(qū)分出來

10、的那些條件。同時在能把它從一群現(xiàn)象中區(qū)分出來的那些條件。同時在實(shí)際模型試驗(yàn)中，選擇對物理現(xiàn)象起決定作用的一、實(shí)際模型試驗(yàn)中，選擇對物理現(xiàn)象起決定作用的一、兩個相似準(zhǔn)則相等，其余的略去不計(jì)，用模型和原兩個相似準(zhǔn)則相等，其余的略去不計(jì)，用模型和原型的試驗(yàn)結(jié)果來判斷模型試驗(yàn)的近似程度。型的試驗(yàn)結(jié)果來判斷模型試驗(yàn)的近似程度。 應(yīng)用相似三定理，進(jìn)行相似設(shè)計(jì)或用相似原理進(jìn)行應(yīng)用相似三定理，進(jìn)行相似設(shè)計(jì)或用相似原理進(jìn)行模型實(shí)驗(yàn)，首先應(yīng)找出相似準(zhǔn)則。常用的相似準(zhǔn)則，模型實(shí)驗(yàn)，首先應(yīng)找出相似準(zhǔn)則。常用的相似準(zhǔn)則，見表見表9 92 2。1415軸的慣性矩：軸的慣性矩：Iz=D4/6416171819三、模型設(shè)計(jì)時

11、應(yīng)遵循的條件三、模型設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循的條件從相似理論的基本點(diǎn)出發(fā)為了正確地模擬原型的從相似理論的基本點(diǎn)出發(fā)為了正確地模擬原型的現(xiàn)象，在模型設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循下述條件：現(xiàn)象，在模型設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循下述條件：P239P23920四、模型設(shè)計(jì)中幾個應(yīng)注意的問題四、模型設(shè)計(jì)中幾個應(yīng)注意的問題1 1模型材料的選擇模型材料的選擇 與模型材料有關(guān)的物理量有：密度與模型材料有關(guān)的物理量有：密度、彈性模量、彈性模量E E、泊松比、泊松比、線膨脹系數(shù)、線膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)。、比熱。、比熱等。模型材料不一定與原型材料相同。確定模型材等。模型材料不一定與原型材料相同。確定模型材料時，要滿足相應(yīng)的有關(guān)相似準(zhǔn)則。模型材料的性

12、能料時，要滿足相應(yīng)的有關(guān)相似準(zhǔn)則。模型材料的性能要求如下：要求如下：1 1）彈性模量小，作用力小時，變形大，對加載、測）彈性模量小，作用力小時，變形大，對加載、測量有利；量有利；2 2）在實(shí)驗(yàn)載荷范圍內(nèi)材料的應(yīng)力）在實(shí)驗(yàn)載荷范圍內(nèi)材料的應(yīng)力變形呈線性關(guān)變形呈線性關(guān)系；系；3 3）有一定強(qiáng)度，加工性能好，便于制造。）有一定強(qiáng)度，加工性能好，便于制造。21 2模型尺寸確定模型尺寸確定模型各部分尺寸將由幾何相似常數(shù)確定。原型與模模型各部分尺寸將由幾何相似常數(shù)確定。原型與模型的長度相似型的長度相似CL1為縮小模型，為縮小模型， CL1為放大模為放大模型。通?？s小模型的相似比，取型。通?？s小模型的相似比

13、，取CL 410。 確定模型尺寸，要考慮模型的安裝、加載和測量，確定模型尺寸，要考慮模型的安裝、加載和測量，模型尺寸過大或過小都會使試驗(yàn)帶來不便。模型尺寸過大或過小都會使試驗(yàn)帶來不便。223 3模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原型結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模型結(jié)構(gòu)不必要與原型結(jié)構(gòu)完全原型結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，模型結(jié)構(gòu)不必要與原型結(jié)構(gòu)完全相同，為了加工制造方便，模型結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)簡化，相同，為了加工制造方便，模型結(jié)構(gòu)可以適當(dāng)簡化，忽略對整機(jī)性能影響不大的次要部件或尺寸較小的忽略對整機(jī)性能影響不大的次要部件或尺寸較小的部件，部件外形也可簡化。但簡化后的模型要保持部件，部件外形也可簡化。但簡化后的模型要保持主要結(jié)構(gòu)性能與原型一致，以

14、便減小誤差。主要結(jié)構(gòu)性能與原型一致，以便減小誤差。模型結(jié)構(gòu)簡化：模型結(jié)構(gòu)簡化：保留：主要部分底、壁、保留：主要部分底、壁、導(dǎo)軌等的結(jié)構(gòu)和尺尺寸。導(dǎo)軌等的結(jié)構(gòu)和尺尺寸。省略：對結(jié)構(gòu)性能影響省略：對結(jié)構(gòu)性能影響較小的小溝槽、小直徑較小的小溝槽、小直徑孔等略去。但應(yīng)盡量保孔等略去。但應(yīng)盡量保持結(jié)構(gòu)截面的慣性矩相持結(jié)構(gòu)截面的慣性矩相等。以便模型與原型在等。以便模型與原型在力學(xué)特性參數(shù)上相似。力學(xué)特性參數(shù)上相似。232425262728第三節(jié)第三節(jié) 實(shí)用化設(shè)計(jì)階段的樣機(jī)試驗(yàn)實(shí)用化設(shè)計(jì)階段的樣機(jī)試驗(yàn)進(jìn)入實(shí)用化設(shè)計(jì)階段，也就是進(jìn)入新產(chǎn)品正式投產(chǎn)前，進(jìn)入實(shí)用化設(shè)計(jì)階段，也就是進(jìn)入新產(chǎn)品正式投產(chǎn)前，一般必須先經(jīng)

15、歷產(chǎn)品試制。一般必須先經(jīng)歷產(chǎn)品試制。產(chǎn)品試制：可分為樣機(jī)試制和小批試制。產(chǎn)品試制：可分為樣機(jī)試制和小批試制。對于單件或小批生產(chǎn)只進(jìn)行樣機(jī)試制。對于單件或小批生產(chǎn)只進(jìn)行樣機(jī)試制。通過樣機(jī)試驗(yàn)來驗(yàn)證產(chǎn)品樣機(jī)以下技術(shù)狀況：通過樣機(jī)試驗(yàn)來驗(yàn)證產(chǎn)品樣機(jī)以下技術(shù)狀況： 1)1)產(chǎn)品足否有良好的功能原理。產(chǎn)品足否有良好的功能原理。 2)2)產(chǎn)品的實(shí)際工作效果、效率及其技術(shù)性能指標(biāo)。產(chǎn)品的實(shí)際工作效果、效率及其技術(shù)性能指標(biāo)。 3)3)樣機(jī)的零件性能如強(qiáng)度、剛度、可靠性、壽命等。樣機(jī)的零件性能如強(qiáng)度、剛度、可靠性、壽命等。29實(shí)用化設(shè)計(jì)階段，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)的重要性：實(shí)用化設(shè)計(jì)階段，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)的重要性：盡可能避免因產(chǎn)品設(shè)

16、計(jì)或工藝方法的不合理而造成盡可能避免因產(chǎn)品設(shè)計(jì)或工藝方法的不合理而造成浪費(fèi)。這種試驗(yàn)同時能及時把試驗(yàn)中暴露出來的諸浪費(fèi)。這種試驗(yàn)同時能及時把試驗(yàn)中暴露出來的諸如質(zhì)量、效率、成本等各種技術(shù)問題反饋到有關(guān)部如質(zhì)量、效率、成本等各種技術(shù)問題反饋到有關(guān)部門，以便及時修改技術(shù)文件和設(shè)計(jì)參數(shù)，改進(jìn)前期門，以便及時修改技術(shù)文件和設(shè)計(jì)參數(shù)，改進(jìn)前期設(shè)計(jì)中的不足，為正式轉(zhuǎn)化為商品生產(chǎn)做必要的準(zhǔn)設(shè)計(jì)中的不足，為正式轉(zhuǎn)化為商品生產(chǎn)做必要的準(zhǔn)備。備。30樣機(jī)：是完全按產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)試制但尚未投入正樣機(jī)：是完全按產(chǎn)品設(shè)計(jì)參數(shù)試制但尚未投入正式生產(chǎn)的一種機(jī)械產(chǎn)品。式生產(chǎn)的一種機(jī)械產(chǎn)品。它隨著產(chǎn)品的工作環(huán)境、工作性能和使用壽

17、命的它隨著產(chǎn)品的工作環(huán)境、工作性能和使用壽命的不同。各種樣機(jī)試驗(yàn)的項(xiàng)目也不相同。不同。各種樣機(jī)試驗(yàn)的項(xiàng)目也不相同。例如：對汽車而言。樣機(jī)試驗(yàn)的項(xiàng)目有：定型前例如：對汽車而言。樣機(jī)試驗(yàn)的項(xiàng)目有：定型前的駕駛性能、負(fù)載、油耗、道路適應(yīng)性等。的駕駛性能、負(fù)載、油耗、道路適應(yīng)性等。再如：裝載機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)的項(xiàng)目有：重心位置、操再如：裝載機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)的項(xiàng)目有：重心位置、操縱力、行走速度、空載運(yùn)行阻力等?？v力、行走速度、空載運(yùn)行阻力等。3132舉例：以裝載機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)為例，簡要說明樣機(jī)舉例：以裝載機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)為例，簡要說明樣機(jī)試驗(yàn)的大致過程。試驗(yàn)的大致過程。裝載機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)包括：整機(jī)性能試驗(yàn)和工業(yè)性裝載機(jī)樣機(jī)試驗(yàn)包括

18、：整機(jī)性能試驗(yàn)和工業(yè)性能試驗(yàn)兩大部分。能試驗(yàn)兩大部分。331整機(jī)性能測試整機(jī)性能測試1)測量裝載機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下主要幾何尺寸。見表測量裝載機(jī)在靜止?fàn)顟B(tài)下主要幾何尺寸。見表9-3。2)測量裝載機(jī)在工作狀態(tài)下各主要作業(yè)參數(shù)。見表測量裝載機(jī)在工作狀態(tài)下各主要作業(yè)參數(shù)。見表9-4。3)按裝載機(jī)工作準(zhǔn)備狀態(tài)測量樣機(jī)質(zhì)量與接地比壓計(jì)按裝載機(jī)工作準(zhǔn)備狀態(tài)測量樣機(jī)質(zhì)量與接地比壓計(jì)算，見表算，見表9-5，計(jì)算公式為：，計(jì)算公式為：34354 4）在裝載機(jī)工作準(zhǔn)備狀態(tài)下測量樣機(jī)重心位置，見表）在裝載機(jī)工作準(zhǔn)備狀態(tài)下測量樣機(jī)重心位置，見表9-69-636375)5)裝裝載機(jī)工作狀態(tài)下操縱裝置的操縱力和行程的裝裝載機(jī)工

19、作狀態(tài)下操縱裝置的操縱力和行程的測定，見表測定，見表9 97 7。386)6)在裝載機(jī)直線路面上經(jīng)適當(dāng)助跑后，按規(guī)定距在裝載機(jī)直線路面上經(jīng)適當(dāng)助跑后，按規(guī)定距離做前進(jìn)、后退行走速度測定，見表離做前進(jìn)、后退行走速度測定，見表9-89-8397)7)裝載運(yùn)行阻力的測定，見表裝載運(yùn)行阻力的測定，見表9999。8)8)在行走牽引試驗(yàn)場地進(jìn)行轉(zhuǎn)彎半徑測量在行走牽引試驗(yàn)場地進(jìn)行轉(zhuǎn)彎半徑測量409)9)裝載機(jī)在工作狀態(tài)下進(jìn)行牽引試驗(yàn)裝載機(jī)在工作狀態(tài)下進(jìn)行牽引試驗(yàn)l0)l0)技術(shù)生產(chǎn)率測定。技術(shù)生產(chǎn)率測定。41 11) 11)扒爪每分鐘扒取次數(shù)的測量。扒爪每分鐘扒取次數(shù)的測量。 l2)l2)工作液壓缸壓力和沉

20、降量的測量。工作液壓缸壓力和沉降量的測量。 13)13)噪聲測定。噪聲測定。422 2、工業(yè)性試驗(yàn)、工業(yè)性試驗(yàn) 試驗(yàn)內(nèi)容：裝載機(jī)的使用可靠性，使用生產(chǎn)試驗(yàn)內(nèi)容：裝載機(jī)的使用可靠性，使用生產(chǎn)率及能量消耗，主要部件的性能穩(wěn)定性，司機(jī)操率及能量消耗，主要部件的性能穩(wěn)定性，司機(jī)操縱舒適性，技術(shù)保養(yǎng)方便性，工作機(jī)構(gòu)的靈敏性縱舒適性，技術(shù)保養(yǎng)方便性，工作機(jī)構(gòu)的靈敏性及整機(jī)的拆卸、運(yùn)輸、裝配是否適合礦山井巷作及整機(jī)的拆卸、運(yùn)輸、裝配是否適合礦山井巷作業(yè)環(huán)境的要求等。業(yè)環(huán)境的要求等。43 從上述試驗(yàn)過程可看出，樣機(jī)試驗(yàn)一般包括三方面從上述試驗(yàn)過程可看出，樣機(jī)試驗(yàn)一般包括三方面的內(nèi)容：的內(nèi)容：1 1）研究用什么

21、方法、裝置和規(guī)范來試驗(yàn)樣機(jī)才能反）研究用什么方法、裝置和規(guī)范來試驗(yàn)樣機(jī)才能反映產(chǎn)品使用的性能、壽命和可靠性；映產(chǎn)品使用的性能、壽命和可靠性；2 2）研究用怎樣的試驗(yàn)方案來對產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，以評）研究用怎樣的試驗(yàn)方案來對產(chǎn)品進(jìn)行試驗(yàn)，以評定產(chǎn)品是否合格；定產(chǎn)品是否合格；3 3）把通過產(chǎn)品試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量等問題的信息進(jìn)行反）把通過產(chǎn)品試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量等問題的信息進(jìn)行反饋并采取措施加以解決。饋并采取措施加以解決。隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，樣機(jī)的試驗(yàn)巳開始十分重隨著現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，樣機(jī)的試驗(yàn)巳開始十分重視可靠性試驗(yàn)和環(huán)境試驗(yàn)。視可靠性試驗(yàn)和環(huán)境試驗(yàn)。44 可靠性試驗(yàn)：是指在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定環(huán)境條件可靠性

22、試驗(yàn)：是指在規(guī)定的時間內(nèi)和規(guī)定環(huán)境條件下，確定產(chǎn)品的性能。下，確定產(chǎn)品的性能。指標(biāo)如：平均壽命、可靠度、失效率是否合格。指標(biāo)如：平均壽命、可靠度、失效率是否合格。試驗(yàn)的主要手段：是對產(chǎn)品做壽命試驗(yàn)或稱耐久性試驗(yàn)的主要手段：是對產(chǎn)品做壽命試驗(yàn)或稱耐久性試驗(yàn)。試驗(yàn)。對象：取部分樣品對象：取部分樣品( (樣機(jī)樣機(jī)) )進(jìn)行。進(jìn)行。45為求得產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，產(chǎn)品在出廠前必須進(jìn)行試為求得產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)，產(chǎn)品在出廠前必須進(jìn)行試驗(yàn)，這種試驗(yàn)常在自然環(huán)境或人工模擬的條件下進(jìn)行，驗(yàn)，這種試驗(yàn)常在自然環(huán)境或人工模擬的條件下進(jìn)行，稱為環(huán)境試驗(yàn)。稱為環(huán)境試驗(yàn)。環(huán)境試驗(yàn)常用的方法有以下幾種：環(huán)境試驗(yàn)常用的方法有以下

23、幾種： 1)1)低溫試驗(yàn)。檢驗(yàn)產(chǎn)品在低溫條件下工作的可靠性，低溫試驗(yàn)。檢驗(yàn)產(chǎn)品在低溫條件下工作的可靠性，不應(yīng)有妨礙產(chǎn)品不應(yīng)有妨礙產(chǎn)品( (樣機(jī)樣機(jī)) )正常工作的任何缺陷。正常工作的任何缺陷。 2)2)溫度沖擊試驗(yàn)。檢驗(yàn)產(chǎn)品在溫度沖擊下的工作適溫度沖擊試驗(yàn)。檢驗(yàn)產(chǎn)品在溫度沖擊下的工作適應(yīng)性和結(jié)構(gòu)的承受能力，產(chǎn)品經(jīng)試驗(yàn)后不應(yīng)出現(xiàn)潤滑應(yīng)性和結(jié)構(gòu)的承受能力，產(chǎn)品經(jīng)試驗(yàn)后不應(yīng)出現(xiàn)潤滑油脂或工作油液溢出，漆膜起泡等。油脂或工作油液溢出，漆膜起泡等。463)3)耐潮及防腐試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品對潮濕空氣影響的抵耐潮及防腐試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品對潮濕空氣影響的抵抗能力?？鼓芰Α?4)4)防塵試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品在風(fēng)沙、灰塵環(huán)境中

24、，防防塵試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品在風(fēng)沙、灰塵環(huán)境中，防塵結(jié)構(gòu)的密封性和工作可靠性。塵結(jié)構(gòu)的密封性和工作可靠性。 5)5)密封試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品防泄漏的能力。如氣密試密封試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品防泄漏的能力。如氣密試驗(yàn)、容器漏液試驗(yàn)等。驗(yàn)、容器漏液試驗(yàn)等。6)6)振動試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品對反復(fù)振動的適應(yīng)性。振動試驗(yàn)。檢查產(chǎn)品對反復(fù)振動的適應(yīng)性。47第四節(jié)第四節(jié) 機(jī)械產(chǎn)品的綜合性能檢測試驗(yàn)機(jī)械產(chǎn)品的綜合性能檢測試驗(yàn)產(chǎn)品經(jīng)過樣機(jī)試驗(yàn)和改進(jìn)設(shè)計(jì)之后，就要轉(zhuǎn)入小批產(chǎn)品經(jīng)過樣機(jī)試驗(yàn)和改進(jìn)設(shè)計(jì)之后，就要轉(zhuǎn)入小批量或成批生產(chǎn)，因而全面評價產(chǎn)品的效果，檢測產(chǎn)量或成批生產(chǎn)，因而全面評價產(chǎn)品的效果，檢測產(chǎn)品的綜合性能，為開發(fā)下一代產(chǎn)品提供反饋信

25、息是品的綜合性能，為開發(fā)下一代產(chǎn)品提供反饋信息是至關(guān)重要的。至關(guān)重要的。機(jī)械產(chǎn)品的綜合性能指標(biāo)概括為：機(jī)械產(chǎn)品的綜合性能指標(biāo)概括為：產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等方產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性等方面。面。481 1）產(chǎn)品的性能：是指產(chǎn)品所具有的特性和功能。）產(chǎn)品的性能：是指產(chǎn)品所具有的特性和功能。不同的使用目的，不同的使用條件，要求產(chǎn)品具有不同的使用目的，不同的使用條件，要求產(chǎn)品具有不同性能。不同性能。對產(chǎn)品的性能檢測試驗(yàn)一般從下列幾方面進(jìn)行：對產(chǎn)品的性能檢測試驗(yàn)一般從下列幾方面進(jìn)行：物質(zhì)方面：物理、化學(xué)性能檢測。物質(zhì)方面：物理、化學(xué)性能檢測。結(jié)構(gòu)方面：拆裝、維修、互換

26、性的檢測。結(jié)構(gòu)方面：拆裝、維修、互換性的檢測。操作方面：從操作方便、靈巧方面進(jìn)行舒適性試驗(yàn)操作方面：從操作方便、靈巧方面進(jìn)行舒適性試驗(yàn)外觀方面：造型、色澤、包裝檢驗(yàn)。外觀方面：造型、色澤、包裝檢驗(yàn)。492 2）產(chǎn)品的壽命：是指產(chǎn)品從出廠投入使用的時間算）產(chǎn)品的壽命：是指產(chǎn)品從出廠投入使用的時間算起到發(fā)生不可修復(fù)的故障為止的使用時間。起到發(fā)生不可修復(fù)的故障為止的使用時間。故障：產(chǎn)品不能在規(guī)定的條件下，規(guī)定的期限內(nèi)履故障：產(chǎn)品不能在規(guī)定的條件下，規(guī)定的期限內(nèi)履行一種或幾種所需要的功能的事件就叫故障。行一種或幾種所需要的功能的事件就叫故障。對于不可修復(fù)的故障則叫失效。對于不可修復(fù)的故障則叫失效。不同

27、的產(chǎn)品，其壽命的概念可能不盡相同。不同的產(chǎn)品，其壽命的概念可能不盡相同。503 3）產(chǎn)品的可靠性：是指在規(guī)定的保險(xiǎn)期內(nèi)、規(guī)定的）產(chǎn)品的可靠性：是指在規(guī)定的保險(xiǎn)期內(nèi)、規(guī)定的條件下，規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的可能性。條件下，規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的可能性。衡量產(chǎn)品可靠性的指標(biāo)有：平均壽命、可靠度、失衡量產(chǎn)品可靠性的指標(biāo)有：平均壽命、可靠度、失效率。效率。可靠性試驗(yàn)的主要手段是對產(chǎn)品作耐久性試驗(yàn)。按可靠性試驗(yàn)的主要手段是對產(chǎn)品作耐久性試驗(yàn)。按壽命計(jì)算性質(zhì)，耐久性試驗(yàn)可分為：壽命計(jì)算性質(zhì)，耐久性試驗(yàn)可分為： （1)1)貯存壽命試驗(yàn)。它是在規(guī)定的環(huán)境條件下，產(chǎn)貯存壽命試驗(yàn)。它是在規(guī)定的環(huán)境條件下，

28、產(chǎn)品處于非工作狀態(tài)的存放試驗(yàn)。目的是為了了解產(chǎn)品處于非工作狀態(tài)的存放試驗(yàn)。目的是為了了解產(chǎn)品在待定條件下的可靠性。品在待定條件下的可靠性。 （2)2)工作壽命試驗(yàn)。它是在規(guī)定的正常工作條件下工作壽命試驗(yàn)。它是在規(guī)定的正常工作條件下或近似正常工作條件下，產(chǎn)品處于工作狀態(tài)的試驗(yàn)，或近似正常工作條件下，產(chǎn)品處于工作狀態(tài)的試驗(yàn)，如連續(xù)工作壽命試驗(yàn)、間斷工作壽命試驗(yàn)。如連續(xù)工作壽命試驗(yàn)、間斷工作壽命試驗(yàn)。514 4）產(chǎn)品的安全性：是指產(chǎn)品使用過程中保證安全的）產(chǎn)品的安全性：是指產(chǎn)品使用過程中保證安全的程度。程度。產(chǎn)品對使用人員是否會造成傷害事故，影響人體的健產(chǎn)品對使用人員是否會造成傷害事故，影響人體的健

29、康，或者產(chǎn)生公害，污染周圍環(huán)境的可能性，是用戶康，或者產(chǎn)生公害，污染周圍環(huán)境的可能性，是用戶十分關(guān)心的。為此在產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)之前應(yīng)作安全十分關(guān)心的。為此在產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)之前應(yīng)作安全性檢測。如機(jī)器噪聲的測量、機(jī)床、汽車側(cè)向穩(wěn)定性性檢測。如機(jī)器噪聲的測量、機(jī)床、汽車側(cè)向穩(wěn)定性試驗(yàn)試驗(yàn)525 5）產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性是個復(fù)雜問題，不僅要考慮產(chǎn)品的）產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性是個復(fù)雜問題，不僅要考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，還要考慮產(chǎn)品整個壽命周期所需的運(yùn)轉(zhuǎn)生產(chǎn)成本，還要考慮產(chǎn)品整個壽命周期所需的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、維護(hù)修理費(fèi)等。費(fèi)、維護(hù)修理費(fèi)等。 因?yàn)楦倪M(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高可靠性，改善保養(yǎng)性等，因?yàn)楦倪M(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)，提高可靠性，改善保養(yǎng)性等，就會

30、提要經(jīng)濟(jì)性。因此，對產(chǎn)品進(jìn)行綜合性能檢測就會提要經(jīng)濟(jì)性。因此，對產(chǎn)品進(jìn)行綜合性能檢測時應(yīng)從工藝的合理性、制造成本和使用成本的高低時應(yīng)從工藝的合理性、制造成本和使用成本的高低等方面同時加以考慮。等方面同時加以考慮。53一、現(xiàn)代檢測系統(tǒng)一、現(xiàn)代檢測系統(tǒng)現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的大體組成如圖現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的大體組成如圖9 96 6所示所示54二、檢測中的系統(tǒng)模擬技術(shù)二、檢測中的系統(tǒng)模擬技術(shù) 系統(tǒng)模擬技術(shù)應(yīng)用于以下幾方面：系統(tǒng)模擬技術(shù)應(yīng)用于以下幾方面： 1)1)對系統(tǒng)或產(chǎn)品的某一部分，例如儀器的傳感器、機(jī)對系統(tǒng)或產(chǎn)品的某一部分，例如儀器的傳感器、機(jī)床加工精度、與預(yù)先設(shè)計(jì)的有效精度來進(jìn)行比較測定。床加工精度、與預(yù)先設(shè)

31、計(jì)的有效精度來進(jìn)行比較測定。 2)2)系統(tǒng)地估計(jì)產(chǎn)品的各部分或分系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和干系統(tǒng)地估計(jì)產(chǎn)品的各部分或分系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和干擾的影響程度及其對整體性能的影響等。擾的影響程度及其對整體性能的影響等。 3)3)比較各種設(shè)計(jì)方案，以取得最優(yōu)設(shè)計(jì)。比較各種設(shè)計(jì)方案，以取得最優(yōu)設(shè)計(jì)。 4)4)在被測系統(tǒng)或裝置發(fā)生故障后使之重演工作過程，在被測系統(tǒng)或裝置發(fā)生故障后使之重演工作過程，以分析研究故障來源和得出對策。以分析研究故障來源和得出對策。5)5)進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)。進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)。6)6)訓(xùn)練操作人員進(jìn)行分析、評價人訓(xùn)練操作人員進(jìn)行分析、評價人機(jī)聯(lián)系的可控性機(jī)聯(lián)系的可控性和適應(yīng)性。和適應(yīng)性。55三、檢測技術(shù)中

32、的現(xiàn)代化工具三、檢測技術(shù)中的現(xiàn)代化工具在整個測試方案設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)仿真和環(huán)境模擬是主在整個測試方案設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)仿真和環(huán)境模擬是主要考慮對象。要考慮對象。獲得有關(guān)位置參數(shù)、動力參數(shù)和掌握這些參數(shù)的變獲得有關(guān)位置參數(shù)、動力參數(shù)和掌握這些參數(shù)的變化及其內(nèi)在聯(lián)系?；捌鋬?nèi)在聯(lián)系。方法：方法：1 1）研制各種微型傳感器和能進(jìn)行各參數(shù)綜合）研制各種微型傳感器和能進(jìn)行各參數(shù)綜合測試的試驗(yàn)裝置。測試的試驗(yàn)裝置。 2 2）借助計(jì)算機(jī)的輔助自動測試系統(tǒng)：具有程）借助計(jì)算機(jī)的輔助自動測試系統(tǒng)：具有程序控制、存貯轉(zhuǎn)換、快速運(yùn)算、邏輯判斷、二維圖序控制、存貯轉(zhuǎn)換、快速運(yùn)算、邏輯判斷、二維圖象和三維造型、運(yùn)動仿真，虛擬環(huán)境

33、。象和三維造型、運(yùn)動仿真，虛擬環(huán)境。56以汽車為例，了解產(chǎn)品的綜合性能檢測的大致以汽車為例，了解產(chǎn)品的綜合性能檢測的大致過程：過程：汽車新產(chǎn)品在投入批量生產(chǎn)前必須經(jīng)過嚴(yán)格的、汽車新產(chǎn)品在投入批量生產(chǎn)前必須經(jīng)過嚴(yán)格的、科學(xué)的整車定型試驗(yàn)，即經(jīng)過樣機(jī)試驗(yàn)之后要科學(xué)的整車定型試驗(yàn)，即經(jīng)過樣機(jī)試驗(yàn)之后要投入批量生產(chǎn)之前的一次綜合性能檢測。投入批量生產(chǎn)之前的一次綜合性能檢測。其主要內(nèi)容有兩大方面：其主要內(nèi)容有兩大方面：即：汽車基本性能檢測和總里程為即：汽車基本性能檢測和總里程為50000h50000h的可的可靠性行駛試驗(yàn)?？啃孕旭傇囼?yàn)。57 1 1）汽車基本性能檢測包括的內(nèi)容：）汽車基本性能檢測包括的內(nèi)

34、容：滑行試驗(yàn)，最小穩(wěn)定車速試驗(yàn)滑行試驗(yàn)，最小穩(wěn)定車速試驗(yàn)( (直接檔直接檔) )，加速試驗(yàn)，加速試驗(yàn)，最小車速測定，爬坡試驗(yàn)最小車速測定，爬坡試驗(yàn)( (最大爬坡度，爬長坡性能最大爬坡度，爬長坡性能) )，制動性能試驗(yàn)制動性能試驗(yàn)( (冷制動器的制動性能，連續(xù)制動后的冷制動器的制動性能，連續(xù)制動后的性能穩(wěn)定性試驗(yàn)，制動時的最大滑坡角性能穩(wěn)定性試驗(yàn)，制動時的最大滑坡角) )，操縱性能，操縱性能試驗(yàn)，行駛平順性試驗(yàn)，穩(wěn)定性試驗(yàn)試驗(yàn)，行駛平順性試驗(yàn)，穩(wěn)定性試驗(yàn)( (汽車的橫向和汽車的橫向和縱向傾翻角縱向傾翻角) )，密封性試驗(yàn)。，密封性試驗(yàn)。58 2 2）可靠性行駛試驗(yàn)包括的內(nèi)容：）可靠性行駛試驗(yàn)包括的內(nèi)容：選擇環(huán)路、山區(qū)石路、能高速行駛的道路作行駛試選擇環(huán)路、山區(qū)石路、能高速行駛的道路作行駛試驗(yàn)，考驗(yàn)汽車的強(qiáng)度、工作可靠性、主要零件的耐驗(yàn)，考驗(yàn)汽車的強(qiáng)度、工作可靠性、主要零件的耐磨性、保養(yǎng)維修的方便性和使用性能的穩(wěn)定程度。磨性、保養(yǎng)維修的方便性和使用性能的穩(wěn)定程度。如：凹凸不平的壞路、碎石公路、瀝青和水泥平直如：凹凸不平的壞路、碎石公路、瀝青和水泥平直公路行駛公路行駛50000h50000h，觀察其各項(xiàng)性能如何。若發(fā)現(xiàn)重，觀察其各項(xiàng)性能如何。若發(fā)現(xiàn)重大的或影響行駛安全的缺陷等問題，還需由制造廠大的或影響行駛安全的缺陷等問題，還需由制造廠改進(jìn)后才能投入檢測。改進(jìn)后才能投入檢測。59現(xiàn)僅就