合工大機(jī)械工程試驗(yàn)13級試卷

1、機(jī)械試驗(yàn)與技術(shù)1.結(jié)合所學(xué)方向，通過一個應(yīng)用實(shí)例，闡述機(jī)械工程試驗(yàn)的基本程序和原則。答：試驗(yàn)的全過程包括試驗(yàn)準(zhǔn)備、試驗(yàn)操作和試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料的處理分析等三個基本階段。下面結(jié)合所學(xué) 一個實(shí)例來闡述說明。試驗(yàn)準(zhǔn)備：確定試驗(yàn)的中心任務(wù)；寫出試驗(yàn)大綱，準(zhǔn)備好科學(xué)儀器和其它物質(zhì)條件。試驗(yàn)操作：密切注意各種細(xì)節(jié)，系統(tǒng)做好觀測記錄邊觀測、邊思考，注意意外情況試驗(yàn)觀 應(yīng)重復(fù)進(jìn)行多次。試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析中值得注意的若干問題要熟悉有關(guān)的數(shù)學(xué)工具要實(shí)事求是注意提高整 理試驗(yàn)數(shù)據(jù)的技巧要重視技術(shù)報(bào)告的撰寫工作。2對某叉車變速箱，已知其輸入軸的轉(zhuǎn)速和變速箱擋位狀態(tài)(前進(jìn)和后退)及輸出軸萬向聯(lián)軸器的傾角j 會影響該變速箱殼體

2、的震動為了選擇適合的運(yùn)行參數(shù)吏變速箱殼體振動值最小設(shè)計(jì)了一個正交試驗(yàn)， 試驗(yàn)結(jié)果如下表所示。問：實(shí)驗(yàn)表中主要考慮的因素是什么？各有幾個水平？選用的是什么正交表？這樣的試驗(yàn)設(shè)計(jì)有什么優(yōu) 點(diǎn)？答：實(shí)驗(yàn)表中主要考慮了三個因素分別為 輸入軸轉(zhuǎn)速、變速器擋位、萬向節(jié)傾角。輸入軸轉(zhuǎn)速有兩個水平800和1500(rpm);擋位有兩個水平前進(jìn)和后退;萬向節(jié)傾角有兩個水平1 和 2。選用的是匚4 (23 )正交表。優(yōu)點(diǎn)為：a.均衡分散性：任何一列中各水平值出現(xiàn)次數(shù)相等.整齊可比性：任意兩列間各種不同水 平值的所有組合出現(xiàn)的次數(shù)都相等。采用極差分析法分析該試驗(yàn)結(jié)果。輸入軸轉(zhuǎn)速rpm)擋位萬向節(jié)傾角(度)變速箱殼體

3、振動 (m/s2)1800、 J_L 刖進(jìn)14.52800后退27.031500、 J_L 刖進(jìn)29.841500后退18.5I11.514.313.0II18.315.516.8總和=I +11=29.8R6.81.23.8各因素對指標(biāo)的影響R反映了因素對指標(biāo)的影響程度R越大，該因素對指標(biāo)的影響程度也越大。由R的大小順序排出因素的主次順序：主一次為：輸入軸轉(zhuǎn)速一萬向節(jié)傾角一擋位各因素水平的選取此試驗(yàn)要求變速箱殼體振動值越小越好，所以應(yīng)該選各因素1、11中最小的那個水平，町，q。較好的方案的確定把各因素的好水平簡單組合起來就是要求的較好組合方案1B1C1O隨各因素水平改變指標(biāo)的變化規(guī)律由圖可以

4、看出：因素A輸入軸轉(zhuǎn)速從1000減到800時，殼體振動值減??；因素B擋位從后退到前進(jìn)時，殼體振動值減??；因素C萬向節(jié)傾角從2到1時，殼體振動值減小。因此，如還希望降低振動值，因素輸入值轉(zhuǎn)速應(yīng)取小刑00rpm因素B擋位應(yīng)取前進(jìn)擋，因秉萬向 節(jié)傾角應(yīng)取小于1度。3.(2009級)測試系統(tǒng)的靜態(tài)特性有哪些？動態(tài)特性有哪些44-45答：靜態(tài)特性有:a.線性誤差，即測量時裝置校準(zhǔn)曲線與規(guī)定直線之間的最大偏差靈敏度、分辨力。靈敏度是用來描述測量裝置對被測量變化的反應(yīng)能力的蹴辨力是指指示裝置有效地辨別緊密相鄰 值的能力。c.回程誤差，也稱滯后或變差，它是描述測量裝置的輸出同輸入變化方向有關(guān)的特性。動態(tài)特性有

5、：a.傳遞函數(shù)。即輸出與輸入信號的拉普拉斯變換之比.頻率響應(yīng)函數(shù)。即輸出信號與輸入 號的傅里葉變換之比0脈沖響應(yīng)函數(shù)。系統(tǒng)特性的時域描述。(2010級)用框圖形式表示機(jī)械工程中常見的測試過程和測試系統(tǒng)的組成。選擇測試系統(tǒng)時應(yīng)該考慮測t 系統(tǒng)的哪些靜態(tài)性能？測試系統(tǒng)的動態(tài)性能可以用哪些函數(shù)表述？闡述這些函數(shù)之間的聯(lián)系。答：(1)測試系統(tǒng)框圖如下：激勵裝置 信號調(diào)理，(2)選擇測試系統(tǒng)時應(yīng)考慮的靜態(tài)特性：線性誤差，靈敏度、分辨力，回程誤差。動態(tài)特性可以用傳遞函數(shù)、頻率響應(yīng)函數(shù)和脈沖響應(yīng)函數(shù)來表述。聯(lián)系：系統(tǒng)動態(tài)特性在時域、頻域和復(fù)數(shù)域可分別用脈沖響應(yīng)函數(shù)頻率響應(yīng)函數(shù)乂一)和傳 遞函數(shù)H(s)來描述

6、。h(t)和H(s)是一對拉普拉斯變換對h(t)和H(_)是一對傅里葉變換對。在光滑無阻尼的平面上有兩個相似的簡諧振動系統(tǒng)，溉振幅，k是彈簧常數(shù)，m是質(zhì)量是時間，a是初始相位，x是位移；試求他們所有的相似準(zhǔn)則。一mk aAxT Y 火1syy解：該現(xiàn)象的運(yùn)動規(guī)律可用一般關(guān)系式表逐(A，k，m，t，a，x)=0第一步：考察物理現(xiàn)象，確定所有物理量。所有物理量:A，k，m，t，a，x； n=6；由于此題是動力學(xué)問題，所以基本物理m=3,在6個物理量中選定3個作為本體的基本物理量A、m 和 t，則有：A=L，m=M，t=T由相似第三定理得相似準(zhǔn)則個數(shù)為6-3=3個。第二步：列量綱矩陣第三步：求相似準(zhǔn)

7、則求對應(yīng)k的相似準(zhǔn)則：根據(jù)選定的基本量綱有:牛國mp tY， 由量綱矩陣又=L3M1T-2，.Aa mp tY =L0MiT-2故可得：a =0, B =1, y =-2；x. 兀=i TOC o 1-5 h z Xa X PXY1 2kk kt 2兀=1Aa m P t ymx k=tan -1 -o，一 v Vm 0X : k .兀=tan-1 0 I 2 v m（2）求對應(yīng)i的相似準(zhǔn)則:兀=a；由無阻尼單自由度振動系統(tǒng)的初始條件可知:（3）求對應(yīng)x的相似準(zhǔn)則:根據(jù)選定的基本量綱有:x = Aa mP tY，由量綱矩陣又jx=L1M0T0，.Aa mp tY =L1M0T0故可得：a =1

8、, B =0, y =0；X X兀=3A1m0t 0A此即同種物理量之比。根據(jù)積分類比法則，又有=X / A =v/（X/t）=a/（X/t）o（2009級）簡述信號的時域分析方法及對應(yīng)的特性參數(shù)計(jì)算方法。答：時域分析方法有:a自相關(guān)函數(shù)，即同一過程不同時刻的相互依賴關(guān)系。其定義為：R （t） = limlTX（t）X（t+t）dt。若信號中含有周期成分則自相關(guān)函數(shù)不衰減并具有明顯的周期性；XJ8 T0若信號中不包含周期成分，T稍大時，則自相關(guān)函數(shù)就會衰減為零L互相關(guān)函數(shù)，不同過程的某一時刻的相互依存關(guān)系。其定義為R （T） = lim1 TXt）火+）dt。對應(yīng)的特性參數(shù)計(jì)算方法為：均值X，

9、TT8 T0旦=limLh(t)dt、方差b = limLEx。)一旦2dt、均方偷2 = li_Jx2(t)dt 峰值P與雙峰值X TT8 TX J8 TXX T* T0000PP-P、周期t。（2010級）闡述如何實(shí)現(xiàn)不失真測量？為什么對于一階測量系統(tǒng)而言，時間常數(shù)小越好?答：若要求裝置的輸出波形不失真，其幅頻和相頻特性應(yīng)分別滿足:（S=A0=常數(shù)，中（）=-T /。如果測量的結(jié)果要來反饋控制信號那么還應(yīng)當(dāng)注意到輸出對輸入的時間滯后有可能破壞系統(tǒng)的穩(wěn)定 性。這時應(yīng)根據(jù)具體要求，力求減小時間滯后。常越數(shù)?。?）從實(shí)現(xiàn)測量不失真條件和其它工作性能綜合來看，對一階裝置而言，如果時間越小，則裝置的

10、響應(yīng)越快近于滿足測試不失真條件的頻帶也越撕以一階裝置的時間常數(shù)原則上越小越好。（2009級）簡述信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換A/D）過程中的采樣和量化處理過程，指出兩者之間的區(qū)別。1）A/D轉(zhuǎn)換器的性能指標(biāo)對數(shù)字信號處理精度的影響如何？2）在信號采樣過程中，為什么要遵循采樣定理（給出解釋）？3）“截?cái)嗾`差”是怎么產(chǎn)生的？如何避免？答：采樣是利用采樣脈沖序劑t），從信號叫）中抽取一系列離散值，使之成為采樣信號Ts）的過程。量 化是指把采樣信號（nTS）經(jīng)過舍入或截尾的方法變?yōu)橹挥杏邢迋€有效數(shù)字的數(shù)的過程。1）分辨率是才凱轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的最低變化一個數(shù)碼時對應(yīng)輸入模擬量的變化量其值越高，數(shù)字信號處理精度越高。

11、轉(zhuǎn)換速度是指完成一次轉(zhuǎn)換的時間，其指越長速度就越低。轉(zhuǎn)換精度是由最大量化， 差決定。采樣定理:為保證采樣信號能真實(shí)地保留原始模擬信號信息號采樣頻率Fs)必須至少為原信號中最高頻率max) 成分的2倍。滿足采樣定理，才能知道當(dāng)對時域模擬信號采樣時，應(yīng)以多大的采樣周期(或稱采樣時間間隔)采樣， 不致丟失原始信號的信息，或者說可由采樣信號無失真的恢復(fù)出原始信號，保證不發(fā)生頻率混疊，否則模擬信號中 部分的信號可能被誤作為低頻信號。信號數(shù)字化處理時只能完成有限項(xiàng)或有限步運(yùn)算可能對無限長的信號進(jìn)行運(yùn)算而是取其在有限時間內(nèi)的一段來 處理，這就是截?cái)嘣夹盘柖刹蓸佣ɡ砜芍獰o論采樣頻率多高只要信號一經(jīng)截?cái)嗑筒?/p>

12、可避免引起混疊而產(chǎn)截 斷誤差。如果增大截?cái)嚅L度下即矩形窗加寬則窗譜主瓣將變窄主瓣以外的頻率分量衰減較，闕而泄漏誤差減小。 (201級)已知一個力傳感器是二階測量系統(tǒng)。它的固有頻率為鑿田，阻尼比是0.4,若用這只傳感器幅值為1，測量周期為400rad/s正弦變化的力，那么測量到的力的幅值是多少？測量到該力的相位偏移是 多少？ 解：頻率比：=400 = 0.5800由二階系統(tǒng)幅頻特性，幅值為1阻尼比： =0.4，/、“1八A ()=.=1.18頊(1(3 )2)2 + 4。20 )2H (k)相 工IFFT y(n)乘x(n) FFT xHk相乘IFFT r (m) 相關(guān)運(yùn)算：佃(k)Xyy(n)

13、 FFTY的功率譜密度分析：x(n) |FFT|平方平方|X(k)2除法|X(k)2/2沖幻2013級機(jī)械試驗(yàn)與技術(shù)(考試時間：03.12)、仙:W. I 17試攻的7木樸I(和原則.、對粟變速箝，假設(shè)已如器偷入軸的轉(zhuǎn)速、檔位(前進(jìn)或后退、輸出軸端 的萬向HK抽器的傾布都會影響該齒綸變速箱殼體振動的大小.為了選擇 合適運(yùn)行公數(shù)，使變速箱殼體的振動值變小,設(shè)計(jì)了正交試驗(yàn)方案,試 騎姑果吧下表，問：n 試受中主要號慮的因紊是什二？各有幾個水平？選用的是什么正交 表？正交表有什么特性？王下表豹條件下.采用核茬注分析該試期.響山刪仙、處理系統(tǒng)的卷木樞圖，并說明實(shí)現(xiàn)不失的條件.六、白-臺里力為W牛頓(N)的機(jī)器，安裝在n根剛度為k牛輒/紫(N/m) 的彈性支架上，機(jī)器在周期載荷p(O= 1000sin(2joT)牛頓(N)的作用下沿 豎直方向振動，機(jī)壁的特征尺寸是Li.為研究該系統(tǒng)豎直位移(1)的變化 槐津.試閾定該系統(tǒng)的相似準(zhǔn)則.(忽略洋性支架的質(zhì)量)I9逾入輕巽速 rpn)檔假萬向節(jié)傾角 (度)振動掃透度(b/s:)I8001452800后退27.031000前進(jìn)29,841000后退18.5Rn4-k/ kZ k七、泗電某發(fā)動機(jī)輸出功率7次，其值分別為IOkw.llkw.8kw,llkwJOkw.I2kw. 12kw,試何其中8k