机械故障诊断大作业滚动轴
承
-标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
课程名称：机械故障诊断
设计题目：基于FFT的轴承故障诊断学院：机械工程系
班级：
学号：
姓名：
指导老师：李奕璠
2017年12月23日
摘要
滚动轴承是旋转机械中重要的零件，以往的动检工作对滚动轴承强烈振动原因分析不足，不能满足设备维修工作的需要。所以要定期对旋转机械进行动态监测，根据所测数据做出诊断分析，及时发现滚动轴承强烈震动情况。
傅里叶变换在故障诊断技术中是重要的工具，但傅里叶变换及其逆变换都不适合数字计算机计算，要进行数字计算机处理，必须将连续性信号离散化，无限长数据有限化，再进行采样和截断。这种算法称为有限离散傅里叶变换（DFT），为了提高效率，在DFT的基础上，运用快速傅里叶变换（FFT）对滚动轴承进行故障诊断。通过FFT方法分析轴承的信号图，对滚动轴承振动的产生原因进行深入分析，不断总结经验，提高故障分析能力，掌握造成滚动轴承强烈振动的原因，及时消除振动，为设备安全提供可行性措施。
关键词：滚动轴承；故障诊断； FFT
第1章绪论
1.1 滚动轴承概述
滚动轴承（rolling bearing）是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。
图1滚动轴承结构
滚动轴承是各类旋转机械中最常用的通用零件之一，也是旋转机械易损件之一。据统计，旋转机械的故障越有30%是由轴承故障引起的，它的好坏对机械的工作状况影响很大。轴承的缺陷会导致机器剧烈振动和产生噪声，甚至会
引起设备的损坏。因此，对重要用途的轴承进行工况检测与故障诊断是非常必要的。
1.2 本次任务
本次总共给出了4组通过现场测试得到的滚动轴承运行数据，包括1组正常轴承数据，1组内圈故障数据，1组外圈故障数据，1组滚动体故障数据。这4组数据的文件名分别为1. mat， 2. mat， 3. mat， 4. mat。但是，1. mat并不意味其为正常轴承，2. mat并不意味其为内圈故障轴承，以此类推。
轴承型号为SKF 6205-2RS JEM。转速1750 rpm。信号采样频率为12000 Hz。选用合适的信号分析方法，利用Matlab软件编程，对上述4组信号进行分析，得到每一组数据分别代表哪一类状态的轴承，从而实现滚动轴承的状态判断与故障诊断。
1.3 滚动轴承故障诊断方法
最初轴承故障诊断是利用听棒，靠听觉判断。继听棒、电子听诊器之后，又引入了各种测振仪。随着对滚动轴承的运动学、动力学的深入研究，加之快速傅里叶变换技术的发展，人们开创了用频域分析方法来检测和诊断轴承故障诊断的新领域。
离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform，DFT)及其快速算法快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform，FFT)算法很多，分别依照数据的组合方式和抽取方式可以分为时域法和频域法，基2和基4算法等。其实现方法主要有两种，一种是用硬件实现，用硬件实现时速度较快，但系统的成本很高；另一种是
用软件实现，用软件在PC 机或工作站上实现时虽然速度较慢，但成本非常低。本文中采用软件实现。
机械系统动力学报告 题目：电梯机械系统的动态特性分析 姓名： 专业： 学号：
电梯机械系统的动态特性分析 一、课题背景介绍 随着社会的快速发展，城市人口密度越来越大，高层建筑不断涌现，因此，现在对电梯的提出了更高的要求，随着科技的进步，在满足客观需求的基础上，电梯向着舒适性，高速，高效的方向发展。在电梯的发展过程中，安全性和功能性一直是电梯公司首要考虑的因素，其中舒适性也要包含在电梯的设计中，避免出现速度或者加速度出现突变，或者电梯运行过程中的振动引起人们的不适。因此，在电梯的设计过程中，对电梯进行动态特性分析是十分必要的。 二、在MATLAB中编程、绘图。 通过同组小伙伴的努力，已经得到了该系统的简化模型与运动方程。因此进行编程： 该系统的微分方程：[][][]{}[]Q x k x c x M= + ? ? ? ? ? ? + ? ? ? ? ? ?? ? ? ，其中矩阵[M]、 [C]、[K]、[Q]都已知。 该系统的微分方程是一个二阶一元微分方程，在MATLAB中，提供有求解常微分方程数值解的函数，其中在MATLAB中常用的求微分方程数值解的有7个：ode45，ode23，ode113，ode15s，ode23s，ode23t，ode23tb 。 ode是MATLAB专门用于解微分方程的功能函数。该求解器有变步长（variable-step）和定步长（fixed-step）两种类型。不同类型有着不同的求解器，其中ode45求解器属于变步长的一种，采用Runge-Kutta
算法；和他采用相同算法的变步长求解器还有ode23。 ode45表示采用四阶，五阶Runge-Kutta单步算法,截断误差为(Δx)^3。解决的是Nonstiff(非刚性)常微分方程。 ode45是解决数值解问题的首选方法，若长时间没结果，应该就是刚性的，可换用ode23试试。 Ode45函数调用形式如下：[T,Y]=ode45(odefun,tspan,y0) 相关参数介绍如下： 通过以上的了解，并对该微分方程进行变换与降阶，得出程序。MATLAB程序： （1）建立M函数文件来定义方程组如下： function dy=func(t,y) dy=zeros(10,1); dy(1)=y(2); dy(2)=1/1660*(-0.006*y(2)+0.003*y(4)-0.0006*y(10)-1.27*10^7*y(1)+1.27*10^7*y (3)+2.54*10^6*y(9)); dy(3)=y(4); dy(4)=1/1600*(+0.03*y(2)-0.007*y(4)+0.003*y(6)+1.27*10^7*y(1)-7.274*10^8*y(3 )+1.27*10^7*y(5)); dy(5)=y(6);
“机械动力学”课程教学大纲 英文名称：Mechanical Dynamics 课程编号：MACH3441 学时：32 （理论学时：32 实验学时：课外学时：2实验） 学分：2 适用对象：机械设计、机械制造及自动化、机械电子工程、流体机械、电机、电器、材料工程等本科生高年级。 先修课程：高等数学、普通物理学、理论力学、材料力学、线性代数使用教材及参考书： [1] 石端伟主编. 机械动力学. 北京：中国电力出版社，2007. [2] 张策主编. 机械动力学.北京：高等教育出版社, 2008. [3] 倪振华主编. 振动力学. 西安交通大学出版社，1988. 一、课程性质和目的 性质：专业课 目的： 1.了解机械动力学的研究内容、发展历史以及最新研究进展。 2.培养机械系统动力学分析的基本能力。 3.了解机械系统动力学分析相关的CAE软件。 4.了解机械系统动态测试有关技术。 5.培养查阅和运用相关科技文献进行动力学分析的初步能力。 6.培养创新思维以及解决工程实际问题的能力。 7.培养科学、严谨的工作作风。
二、课程内容简介 随着现代机械装备朝着高精度、高效、大功率的方向发展，其动态性能指标的优劣越来越受到广泛关注和高度重视。机械动力学已日益成为现代机械设计与制造工程领域不可或缺的基础知识。本课程主要介绍机械系统动力分析的基本理论、分析方法、测试与控制技术以及典型机械系统动力学分析方法。通过课程的学习，培养学生能够在机械系统动力分析方面具有明确的基本概念、必要的专业基础知识、一定的机械系统动力分析能力与计算能力。 三、教学基本要求 1．了解相关机械系统动力学分析的新理论、新方法及发展趋向。 2. 掌握有关机械系统动力学分析的基本概念、基本理论与方法。 3. 了解典型机械系统动力学分析流程，具有进行工程实际问题分析的初步能力。 4. 建立正确的机械系统动力分析的思维方式，理论联系实际，具备一定的科研创新精神； 5. 课后需要查阅文献，并开展讨论，完成作业。 四、教学内容及安排 第一章：绪论 1．熟悉研究机械动力学的意义。 2．熟悉机械动力学的主要研究内容。 教学安排及教学方式
《工程材料及机械制造基础》 课程结业论文 学院机械工程学院 专业 班级 学号 姓名 指导老师 完成日期2015年 5 月 15 日
卧式和面机典型零件的选材及加工工艺 一、前言 1.课程背景 工程材料及机械制造基础是研究常用机械零件的制造过程及制造方法的一门综合性技术基础课。是高等工业学校机械类专业和一些非机械类专业必修的技术基础课。课程内容包含工程材料、成型工艺基础和机械加工工艺基础三部分，主要介绍常用工程材料的组织、性能、应用和选用原则；各种毛坯的成型方法及零件的切削加工方法的基本原理和工艺特点；零件的结构工艺性以及机械加工工艺过程的基础知识；机械制造新材料、新技术及新工艺。通过本课程的学习，我们获得了常用工程材料、材料成形工艺及现代机械制造的基础知识，为学习其它相关课程及以后从事工程技术工作和科学研究奠定必要的基础。 本文以卧式和面机为例，通过初步分析卧式和面机典型零件的材料选择、毛坯生产方法、热处理工艺、零件制造工艺流程和结构工艺性，以加深对工程材料及机械制造基础课程的理解。 2.卧式和面机简介 和面机是一种食品加工机械，在食品机械的设计、制造、维护及材料等方面都要考虑到食品的特殊要求，要有切实可行的密封，简单方便的洗涤，以及彻底干净的杀菌的机构。通常我们应该注意以下几点。 1)结构上，接触食品的各个部件要能简单迅速的分解组合，分解的零件能便于洗涤； 2)材料上，对接触食品的零部件尽可能地采用不锈钢或其他防锈无污染材料； 3)环境保护上，必须有可靠的密封措施，严防杂物混入食品和物料散失； 4)在温度上，要有可靠的控温措施； 5)在工作环境上，机器应放置在空气流通、光线、温度和湿度适宜的地方。 和面机作用是进行面团的调制，既将各种原、辅料加水搅拌，调制成即符合质量要求，又适合机械加工成形的面团，主要用于面包、饼干、糕点、膨松食品、夹馅饼等食品生产过程中的面团调制。和面机可分为卧式和面机和立式和面机。 卧式和面机主要是指搅拌容器轴线与搅拌器回转轴线都处于水平位置，它的特点是，结构简单，制造成本低，卸料清洗方便，所以在食品加工中，如面包、饼干、糕点及一些饮食行业的面食中得到了广泛的应用。 根据食品生产的种类和特点不同，面团的各种性质各不相同，可分为韧性面团、水面团及酥性面团，一般来讲，对面团拉伸作用较强时，易于形成韧性面团，而对面团拉捏作用较强时，易于形成酥性面团。卧式和面机一般是在一根轴上安装几片浆叶，它对面团的拉伸作用较弱。适用于调制酥性面团。
《机械制造基础》平时作业（ 1 ）参考答案 1、说明下列符号的含义及其所表示的机械性能指标的物理意义： σs，σb，HRC，180HBS10/1000/30。 解：略 2．一根标准试样的直径为10 mm、标距长度为50 mm。拉伸试验时测出试样在26 kN时屈服，出现的最大载荷为45 kN。拉断后的标距长度为58 mm，断口处直径为7.75 mm。试计算试样的σs、σb。 解： 3．何为钢的热处理?钢的热处理方法有哪些基本类型? 答：1. 钢的热处理,就是将钢件置于一定介质中,加热到预定的温度,保温一定的时间,然后以一定的速度冷却下来,（加热-保温-冷却），以改变钢的组织,从而获得所需要性能的一种工艺方法。 2．钢的热处理方法有四个基本类型：退火、正火、淬火、回火。4．何谓金属的疲劳和蠕变现象?它们对零件的使用性能有何影响? 答：机械零件经常受到大小和方向作周期性变化的载荷作用（交变载荷），零件所承受的最大应力值虽远小于其屈服强度，但经过多次循环后，零件在无显著的外观变形情况下却会发生断裂，称为金属的疲劳断裂。 金属在高温长时间应力作用下，即使所加应力小于该温度下的屈服强度，也会逐渐产生明显的塑性变形直至断裂的现象称为蠕变。 5．退火和正火的主要区别是什么?生产中如何选择退火和正火? 答：退火和正火的工艺目的基本相同，工艺也基本一样，只是正火的冷却速度稍快一些，正火的组织比较细，硬度、强度比退火高。 生产中从三个方面考虑选择退火或者正火： （1）从切削加工性考虑；（2）从使用性能考虑；（3）从经济上考虑。 6．一批45钢(含碳量0.45％)试样(尺寸15 mm×10 mm)，因其组织晶粒大小不均匀，需采用退火处理。应采用以下哪种退火工艺? （1）缓慢加热至700℃，保温足够时问，随炉冷却至室温；
一曲柄滑块机构运动学仿真 1、设计任务描述 通过分析求解曲柄滑块机构动力学方程，编写matlab程序并建立Simulink 模型，由已知的连杆长度和曲柄输入角速度或角加速度求解滑块位移与时间的关系，滑块速度和时间的关系，连杆转角和时间的关系以及滑块位移和滑块速度与加速度之间的关系，从而实现运动学仿真目的。 2、系统结构简图与矢量模型 下图所示是只有一个自由度的曲柄滑块机构，连杆与长度已知。 图2-1 曲柄滑块机构简图 设每一连杆（包括固定杆件）均由一位移矢量表示，下图给出了该机构各个杆件之间的矢量关系 图2-2 曲柄滑块机构的矢量环
3．匀角速度输入时系统仿真 3.1 系统动力学方程 系统为匀角速度输入的时候，其输入为输出为；。 (1) 曲柄滑块机构闭环位移矢量方程为: (2)曲柄滑块机构的位置方程 (3)曲柄滑块机构的运动学方程 通过对位置方程进行求导，可得 由于系统的输出是与，为了便于建立A*x=B形式的矩阵，使x=[], 将运动学方程两边进行整理，得到 将上述方程的v1与w3提取出来，即可建立运动学方程的矩阵形式 3.2 M函数编写与Simulink仿真模型建立 3.2.1 滑块速度与时间的变化情况以及滑块位移与时间的变化情况 仿真的基本思路：已知输入w2与，由运动学方程求出w3和v1，再通过积分，即可求出与r1。 （1）编写Matlab函数求解运动学方程 将该机构的运动学方程的矩阵形式用M函数compv（u）来表示。 设r2=15mm，r3=55mm，r1（0）=70mm，。 其中各个零时刻的初始值可以在Simulink模型的积分器初始值里设置
M函数如下： function[x]=compv(u) %u(1)=w2 %u(2)=sita2 %u(3)=sita3 r2=15; r3=55; a=[r3*sin(u(3)) 1;-r3*cos(u(3)) 0]; b=[-r2*u(1)*sin(u(2));r2*u(1)*cos(u(2))]; x=inv(a)*b; （2）建立Simulink模型 M函数创建完毕后，根据之前的运动学方程建立Simulink模型，如下图： 图3-1 Simulink模型 同时不要忘记设置r1初始值70，如下图： 图3-2 r1初始值设置
机械制造基础大作业金属的强韧化
一．金属的强韧化：提高金属的强度和韧度。 二．1.金属的塑性变形：金属材料在外力的作用下产生变形，当应力超过材料的弹性变形时就产生塑性变形。它是当外力除去后不能恢复的永久变形。 2.单晶体金属塑性变形的机制：单晶体塑性变形的基本形式 有两种：滑移和孪生。其中滑移是最基本的，最重要的变形方式。 （1）滑移：当金属晶体受到外力作用时，不论外力的方向、大小与作用方式如何，均可将总的应力G分解成垂直于某一滑移面的正应力X和平行于滑移面的切应力Y。在正应力X 的作用下，发生弹性伸长，并在X足够大的时候发生断裂。 切应力Y能使试样发生弹性歪扭，当切应力Y增大到一定值时则一定晶面两侧的两部分晶体产生相对滑动，滑动的距离超过一个原子间距事晶格的弹性歪扭随之消失，而原子滑移到新位置重新处于平衡状态，于是晶体就产生微量的塑性变形。当许多晶体面滑移总和就产生了宏观的塑性变形。 滑移：在外力的作用下不断增值新的位错，大量的位错移出晶体表面就产生了宏观的塑性变形。（通过滑移面上的位错逐步实现的。） 位错：所谓位错，是晶体某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象。刃型位
错是金属晶体中最常见最简单的位错。 （2）孪生:孪生是晶体的一部分沿一定的晶面和晶向进行剪切变形的现象。在这部分晶体中每个相邻的原子间相对位移只有一个原子间距的几分之一。但是许多层晶面积累起来的位移便可形成比原子间距大许多的位的切变。 3.单晶体金属塑性变形的特点：滑移总是沿晶体中原子排 列最紧密的晶面和晶向进行；滑移是晶体的相对滑动，不应期晶格的类型变化。 4.多晶体金属塑性变形的机制：多晶体金属塑性变形除了 滑移和孪生外，还有晶界滑动和迁移，以及点缺陷的定向扩散。 （1）晶界的滑动和迁移：是高温下的塑形变形方式，此时外应力往往低于该温度下的屈服极限。列如：高温合金经常
1、对生产批量大、形状复杂且受力大的箱体毛坯宜采用() A.整体铸件 B.型材焊接件 C.模锻件 D.铸造焊接件 参考答案：A 2、阶梯轴在直径相差不大时，应采用的毛坯是() A.铸件 B.焊接件 C.锻件 D.型材 参考答案：D 3、从金属学的观点来看，冷加工和热加工是以()温度为界限区分的。 A.结晶 B.再结晶 C.相变 D.25℃ 参考答案：B 4、埋弧自动焊生产率高的主要原因是() A.采用了粗焊弧 B.选取了大电流 C.电弧电压高 D.焊接温度低 参考答案：B 5、确定分型面时，尽量使铸件全部或大部分放在同一砂箱中，其主要目的是() A.利于金属液充填型腔 B.利于补缩铸件 C.防止错箱 D.操作方便 参考答案：C 6、焊接热影响区中，焊后晶粒得到细化、机械性能也得到改善的区域是() A.熔合区 B.过热区 C.正火区 D.部分相变区 参考答案：C 7、选择金属材料生产锻件毛坯时，首先应满足() A.塑性 B.硬度高 C.强度高 D.无特别要求 参考答案：A 8、锻造几吨重的大型锻件，一般采用() A.自由锻造 B.模型锻造 C.胎模锻造 D.辊锻 参考答案：A 9、壁厚不均匀的铸件，在厚壁处会形成热节，由此产生() A.变形和裂纹 B.冷隔和浇不足 C.缩孔和缩松 D.粘砂 参考答案：C 10、不适合自由锻造零件的结构形状是() A.阶梯轴 B.盘形件 C.锥面与斜面 D.矩形台阶件 参考答案：C 11、磨削硬金属材料时,应选用()的砂轮.
A.硬度较低 B.硬度较高 C.中等硬度 D.细粒度 参考答案：A 12、在切削过程中,刀具的()对残留面积大小影响最明显. A.前角 B.后角 C.副偏角 D.刃倾角 参考答案：C 13、车床上镗内孔时，刀尖安装高于工件回转中心，则刀具工作角度与标注角度相比，前角() A.增大 B.减小 C.不变 参考答案：B 14、下列不属于切削用量三要素的是() A.切削速度 B.切削方向 C.切削深度 D.进给量 参考答案：B 15、车刀的前角是() A.前刀面与基面之间的夹角 B.前刀面与切削平面之间的夹角 C.主切削刃与基面之间的夹角 D.主切削刃与副切削刃之间的夹角 参考答案：A 16、在车床上安装工件时，能自动定心并夹紧工件的夹具是() A.三爪卡盘 B.四爪卡盘 C.中心架 参考答案：A 17、精加工时，前角应取()的值。 A.相对较大； B.相对较小； C.任意取。 参考答案：A 18、在机械加工中直接改变工件的形状、尺寸和表面质量，使之成为所需零件的过程称为() A.生产过程； B.工艺过程； C.工艺规程； D.机械加工工艺过程。 参考答案：D 19、车削细长轴时，刀具主偏角Kr最好选用() A.45° B.60° C.75° D.90° 参考答案：D 20、箱体零件常以一面二孔定位，相应的定位元件是() A.一个平面、两个短圆柱销； B.一个平面、一个短圆柱销、一个短削边销 C.一个平面、两个长圆柱销； D.一个平面、一个长圆柱销、一个短圆柱销 参考答案：B
单自由度杆机构的Adams动力学仿真 摘要：文章分析了单自由度的铰链机构的动力学问题，已知原动件曲柄的转矩，绘制输出件摆杆的运动曲线。首先在Adams软件中构造连杆，添加三个连杆，使其成一定角度，相互连接。再在两杆之间添加转动副，并且头尾连杆与地相连。并在曲柄处加转矩，最后进行仿真，并绘出相应图表。 关键词：铰链机构；Adams仿真 1、机构模型的建立 根据题目要求，选择一个铰链四杆机构——曲柄摇杆机构为模型，其结构简图如图1所示。其中，曲柄1为原动件。 图1曲柄摇杆机构简图 在Adams软件中，建立该曲柄摇杆机构的模型如图2所示。 图2 Adams中的曲柄摇杆机构模型
曲柄摇杆机构各连杆的惯性参数参考表1。杆件的材料均选择钢材（密度ρ=7.801×10-6 kg?mm-3，杨氏模量E=2.07×105 N?mm-2，泊松比μ=0.29）。 表1 传动导杆机构各部件惯性参数 2、利用Adams软件添加约束和力矩 杆1和地之间有转动副，杆1和杆2、杆2和杆3之间有转动副，杆3和地之间有转动副。杆1为原动件，在杆1上添加转矩。转矩大小为30。 图3约束与转矩 3、进行仿真 点击仿真按钮，开始仿真，选择仿真时间为2s，可以观察到该机构各个时间的运动状态如图4和图5所示。
（a）T=0时刻（b）T=1时刻 图4仿真过程中机构模型的运动状态 （a）T=1.2时刻（b）T=2时刻 图5仿真过程中机构模型的运动状态 结论 当原动件曲柄的转矩取为30时，点击“后处理”，可以绘制出输出件摆杆的位移曲线、角速度曲线、加速度曲线分别如图10、图11和图12所示。 图10输出件摆杆的位移曲线
一、零件加工图样
在CA6140机床中,拨叉在变速箱中起到控制齿轮组的移动,改变啮合齿轮对,从而改变传动比实现变速功能。 零件材料采用200HT 灰铸铁,生产工艺简单、可铸性高,但材料脆性大不易磨削。需要加工的部分及加工要求如下: 1、0.0210Φ22+孔,还有与其相连的8M 螺纹孔与Φ8锥销孔; 2、小孔的上端面,大孔的上下两端面; 3、 大头的半圆孔0.40Φ55+; 4、 Φ40上端面,表面粗 5、 糙度为 3.2Ra ,该面与Φ20孔中心线垂直度误差为0.05mm ; 5、0.50Φ73+半圆形上下端面与Φ22孔中心线垂直度误差为0.07mm 。 二、零件加工工艺设计 (一)确定毛坯的制造形式 零件材料为HT200。考虑到零件在机床运行时过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,生产类型为大批生产,故选择铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级CT9级。 (二)工艺初步安排 零件的加工批量以大批量为主,用通用机床加工,工序适当集中,减少工件装夹次数以缩短生产周期、保证其位置精度。 (三)选择基准 基准的选择就是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择得正确合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高。 (1)粗基准的选择:以零件的底面为主要的定位粗基准,以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。这样就能限制工件的五个自由度,再加上垂直的一个机械加紧,就可达到完全定位。 (2)精基准的选择:考虑到要保证零件的加工精度与装夹准确方便,依据“基准重合”原则与“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要定位基准,以两个小孔头内圆柱表面为辅助的定位精基准。 (四)制定工艺路线
1、工艺方案分析 此零件加工工艺大致可分为两个:方案一就是先加工完与Φ22mm的孔有垂直度要求的面再加工孔。而方案二恰恰相反,先加工Φ22mm的孔,再以孔的中心线来定位加工完与之有垂直度要求的三个面。方案一装夹次数较少,但在加工Φ22mm的时候最多只能保证一个面与定位面之间的垂直度要求。其她的两个面很难保证。因此,此方案有很大弊端。方案二在加工三个面时都就是用Φ22mm孔的中心线来定位,这样很容易就可以保证其与三个面之间的位置度要求。 2、总体工艺路线: 详细工艺安排: 工序1:以Φ22孔的外表面为基准,扩、精铰Φ22孔; 工序2:以Φ22孔的底面为基准,钻、扩、精铰Φ8锥销孔,攻Φ8螺纹; 工序3:以Φ22孔为基准,粗铣Φ40上端面; 工序4:以Φ22孔为基准,粗铣Φ73上下端面; 工序5:以Φ22孔为基准,镗、精镗Φ55孔; 工序6:铣断Φ73半圆; 工序7:半精铣Φ40上端面; 工序8:半精铣Φ73上、下端面; 工序9:检查,去毛刺。 加工工艺卡片 拨叉加工工艺过程 序号工序内容定位基准机床设备 1 扩、精铰Φ22孔Φ22孔的外表面立式钻床 2 钻Φ8锥销孔Φ22孔的底面立式钻床 3 精铰Φ8锥销孔Φ22孔的底面立式钻床
硕士学位课程考试试卷 考试科目：电液伺服控制 考生姓名：刘双龙 考生学号：20140713189 学院：机械工程学院专业：机械工程 考生成绩： 任课老师(签名) 考试日期：2014年1月20日午时至时
考试主题：电液伺服（比例）系统 考试题目： 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 2、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么? 3、电液伺服阀由哪几部分组成?各部分的作用是什么？ 4、什么是液压固有频率?在阀控缸系统中液压固有频率与活塞位 置有关吗?为什么? 5、为什么电液伺服系统一般都要加校正装置? 6、结合自己研究领域，写一篇液压伺服系统建模、分析的论文， 字数不少于2000字。 注：要求独立完成，不允许抄袭。 交作业时间： 最迟2015年第一个学期的第一周交到7教136，交纸质档。
三自由度平台液压伺服系统建模 摘要： 我的专业是机械工程，主要方向是机械设计，所以本文选择了与我专业方向有关的一个机构进行建模。本文开始对机构进行了说明（采用已有的机构，并非自己设计），然后对其进行运动学分析，从而的到上平台和下平台的速度及加速度，和雅可比矩阵及液压缸速度。然后对驱动机构进行电液伺服系统建模。其中 一：自由度运动平台系统简介 本文所研究的三自由度运动平台类似与六自由度平台是由一个上平台(动平台)、地基(下平台)、三个支杆、三个线性作动器以及若干关节连接而成的。上平台装有负载，完成既定的位置、速度、加速度运动要求，进而实现刑于道路状况的复现。其结构示意图如图1．1所示。 图 1三自由度运动平台的结构图 该平台的结构如下：上平台与地面之间以三个支杆(strut)来约束并起支撑作用，并以三个液压缸作为驱动部件进行驱动。每个液压缸两端为关节轴承，中间为一个移动副和一个转动副连接；每根支杆两端也是采用关节轴承分别与地面和上平台相连中间一个转动副。通过计算可知每个支杆所在的支路都具有5个自由度，每个支路对上平台提供一个约束；每个液压作动器所在的支路都具有6个自由度，对于上平台没有约束。通过每个分支对上平台的约束很容易计算得出其自由度为3。因此，通过三套液压作动器的驱动，上平台能够实现对于给定运动的跟踪复现。 简单直观的对运动进行分析可得到：由于三根支杆的限制作用，上平台平动受到限制：而转动自由度相对更为自由，运动范围更大。当两竖直作动器差动动
机械制造基础形成性考核册作业答案 1、举例说明生产纲领在生产活动中的作用，说明划分生产类型的规律。 答：产品的年生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 在计算出零件的生产纲领以后，即可根据生产纲领的大小，确定相应的生产类型。 2、何谓机床夹具?夹具有哪些作用? 答：在机械加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。 作用：1）保证产品加工精度，稳定产品质量。 2）提高生产效率，降低加工成本。 3）改善工人的劳动条件。 4）扩大机床的工艺范围。 3、机床夹具有哪几个组成部分？各起何作用？ 答：机床夹具大致可以分为6部分。 1）定位部分：用以确定工件在夹具中的正确位置。 2）夹紧元件：用以夹紧工件，确保工件在加工过程中不因外力作用而破坏其定位精 度。 3）导向、对刀元件：用以引导刀具或确定刀具与被加工工件加工表面间正确位置。 4）连接元件：用以确定并固定夹具本身在机床的工作台或主轴上的位置。 5）夹具体：用以连接或固定夹具上各元件使之成为一个整体。 6）其他装置和元件。 4、工件夹紧的基本要求是什么？ 答：1）夹紧既不应破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的夹紧变形，不允许产生振动和损伤工件表面。 2）夹紧动作迅速，操作方便、安全省力。 3）手动夹紧机构要有可靠的自锁性；机动夹紧装置要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力。 4）结构应尽量简单紧凑，工艺性要好。 5、什么叫“六点定位原则”?什么是欠定位?过定位? 答：夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原理。 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。 同一个自由度被几个支承点重复限制的情况，称为过定位（也称为重复定位、超定位） 6、什么是粗基准？如何选择粗基准？ 答：采用毛坯上未经加工的表面来定位，这种定位基准称为粗基准。
《机械制造基础》作业题目 第一篇铸造 1、铸造性能指标主要有哪一些？影响它们的主要因素有哪一些？答：主要包括： 1、流动性；化学成分，浇注条件，铸型结构，铸型条件。 2、凝固特性；合金的结晶温度范围，铸件的温度梯度。 3、收缩性；合金种类，化学成分，浇注温度，铸造工艺。 4、吸气性；温度，合金的种类和气体的成份。 5、偏析；合金的凝固速度，合金组元的比重或熔点的不同。 2、顺序凝固原则与同时凝固原则有何不同？分别可以防止何种铸造缺陷？同时又会产生何种铸造缺陷？ 答：1、顺序凝固原则通过设置适当的补缩冒口或冷铁，使铸件上远离浇冒口的部位先凝固，浇冒口处最后凝固； 同时凝固原则通过将内浇口开在铸件薄壁处，以及在铸件厚壁处安放冷铁来加快该处的冷却速度，使铸件各处同时凝固。 2、顺序凝固原则：防止缩孔、缩松。 同时凝固原则：减少热应力，防止铸件产生变形和裂纹。 3、顺序凝固原则：同时易产生铸造应力、变形和裂纹等缺陷。 同时凝固原则：同时铸件心部容易出现缩孔或缩松。 3、分别在什么情况下选择手工造型或机器造型？能否用机器造型代替所有手工造型？为什么？
答：1、生产重型铸件和形状复杂铸件的单件、铸件的小批量生产选择手工造型。 生产形状不太复杂但生产批量较大的铸件选择机器造型。 2、不能，机器造型不适于生产形状复杂的铸件，并且因造型机无法造出中箱，故只适于两箱造型，不能进行三箱造型，因而不能用机器造型代替所有手工造型。 4、特种铸造方法主要有哪几种？有何共同特点？各适用什么场合？答：主要有熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造等。 共同特点：在一定程度上弥补了普通砂型铸造的不足，在提高铸件精度和表面质量、改善合金性能、提高劳动生产率、改善劳动条件和降低铸造成本等方面都各有优点。 熔模铸造：主要用于形状复杂和难以切削加工的高熔点合金精密铸件的成批大量生产，还适用于将整个零件装配而成的组件改为整铸件一次铸出(如车床手柄、拖拉机拨杆等)。 金属型铸造：适宜于大批大量生产有色金属精密铸件，如汽车、拖拉机的铝活塞、缸体、铜合金轴瓦、轴套等，也可用于生产一些有特殊性能要求的、形状比较简单的小型铸铁件或碳素铸钢件。 压力铸造：压力铸造主要适用于大批大量生产有色金属精密铸件，如汽缸体、化油器、喇叭外壳等。
1、举例说明生产纲领在生产活动中的作用，说明划分生产类型的规律。 答：产品的年生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 在计算出零件的生产纲领以后，即可根据生产纲领的大小，确定相应的生产类型。 2、何谓机床夹具?夹具有哪些作用? 答：在机械加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。 作用：1）保证产品加工精度，稳定产品质量。 2）提高生产效率，降低加工成本。 3）改善工人的劳动条件。 4）扩大机床的工艺范围。 3、机床夹具有哪几个组成部分？各起何作用？ 答：机床夹具大致可以分为6部分。 1）定位部分：用以确定工件在夹具中的正确位置。 2）夹紧元件：用以夹紧工件，确保工件在加工过程中不因外力作用而破 坏其定位精度。 3）导向、对刀元件：用以引导刀具或确定刀具与被加工工件加工表面间 正确位置。 4）连接元件：用以确定并固定夹具本身在机床的工作台或主轴上的位置。 5）夹具体：用以连接或固定夹具上各元件使之成为一个整体。 6）其他装置和元件。 4、工件夹紧的基本要求是什么？ 答：1）夹紧既不应破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的夹紧变形，不允许产生振动和损伤工件表面。 2）夹紧动作迅速，操作方便、安全省力。 3）手动夹紧机构要有可靠的自锁性；机动夹紧装置要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力。 4）结构应尽量简单紧凑，工艺性要好。 5、什么叫“六点定位原则”?什么是欠定位?过定位? 答：夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是六点定位原理。 根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。
机械制造基础作业参考答案 1. [单选题] 零件材料选择的一般原则是首先应满足零件的A A使用性能要求 B加工工艺性 C经济性 D可塑性 2. [单选题] 一般来说钢的热处理不改变热处理工件的C A强度 B塑性 C形状 D冲击韧性 3. [单选题] 削适用于加工平面、尺寸较大的沟槽和加工窄长的平面。B A车 B刨 C铣 D磨 4. [单选题] 金属材料在外载荷作用下产生断裂前所能承受什么能力称为塑性。C A最小塑性变形 B平均塑性变形 C最大塑性变形 5. [单选题] 焊条的直径和长度是以的直径和长度来表示的C A涂料层 B药皮 C焊芯 D作用工件 6. [多选题] 钢的热处理工艺由以下哪几个阶段组成ABC A加热 B保温 C冷却 D氮化 7. [多选题] 在铁碳合金中，莱氏体是由什么所构成的机械混合物。CD A珠光体B铁素体C奥氏体D渗碳体 8. [多选题] 加工阶段一般可以划分为哪几个个阶段。BCD A半粗加工阶段 B粗加工阶段 C半精加工阶段
D精加工阶段 9. [多选题] 确定加工余量的方法有哪些? ABC A计算法B目测法C经验估计法D查表修正法 10. [多选题] 切削用量是下列哪些的总称。ABD A切削速度B进给量C切削层数D背吃刀量 11. [判断题] 基本偏差是用来确定公差带大小的。错误 12. [判断题] φ30￡5 、φ307 、φ30￡8 的上偏差是相同的。正确 13. [判断题] 公差值可以是正的或是负的。错误 14. [判断题] 抗拉强度是表示金属材料抵抗最大均匀塑性变形或断裂的能力。正确15. [判断题] 硬度是指金属材料抵抗其他物体压入其表面的能力。错误 16. [判断题] 碳钢的含碳量一般不超过1.3%正确 17. [判断题] 正火的冷却速度比退火稍慢一些。错误 18. [判断题] 合金钢就是在碳钢的基础上有目的地加入一定量合金元素的钢。正确19. [判断题] 纯铝的强度很低，但塑性很高。正确 20. [判断题] 焊接属于永久性连接金属的工艺方法。正确 1. [单选题] 在一定条件下是允许采用的 B A不定位 B过定位 C欠定位 2. [单选题] 下列属于合金结构钢的是 A合金渗碳钢 B合金调质钢 C合金弹簧钢 3. [单选题] 基本尺寸小于500mm ，国家标准对标准公差规定了多少级B A16 B18 C20 D22 4. [单选题]
太原理工大学研究生试题 姓名： 学号： 专业班级： 机械工程2014级 课程名称: 《机械系统动力学》 考试时间: 120分钟 考试日期: 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 总分 分数 1 圆柱型仪表悬浮在液体中，如图1所示。仪表质量为m ，液体的比重为ρ，液体的粘性阻尼系数为r ，试导出仪表在液体中竖直方向自由振动方程式，并求固有频率。（10分） 2 系统如图2所示，试计算系统微幅摆动的固有频率，假定OA 是均质刚性杆，质量为m 。（10分） 3 图3所示的悬臂梁，单位长度质量为ρ，试用雷利法计算横向振动的周期。假定梁的 变形曲线为?? ? ?? -=x L y y M 2cos 1π（y M 为自由端的挠度）。（10分） 4 如图4所示的系统，试推导质量m 微幅振动的方程式并求解θ(t)。（10分） 5 一简支梁如图5所示，在跨中央有重量W 为4900N 电机，在W 的作用下，梁的静挠度δst=，粘性阻尼使自由振动10周后振幅减小为初始值的一半，电机n=600rpm 时，转子不平衡质量产生的离心惯性力Q=1960N ，梁的分布质量略去不计，试求系统稳态受迫振动的振幅。（15分） 6 如图6所示的扭转摆，弹簧杆的刚度系数为K ，圆盘的转动惯量为J ，试求系统的固有频率。(15分) 7如图7一提升机，通过刚度系数m N K /1057823?=的钢丝绳和天轮（定滑轮）提升货载。货载重量N W 147000=，以s m v /025.0=的速度等速下降。求提升机突然制动时的钢丝绳最大张力。(15分) 8某振动系统如图8所示，试用拉个朗日法写出动能、势能和能量散失函数。(15分) 太原理工大学研究生试题纸
Assignment Vehicle system dynamics simulation 学院：机电学院 专业：机械工程及自动化 姓名： 指导教师：
The model we are going to analys: The FBD of the suspension system is shown as follow:
According to the New's second Law, we can get the equation: 2 )()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 221212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? 0)()()()(222111222111=-++--+-++--+? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z k z L z k z L z c z L z c z m χχχχ 0)()()()(2222111122221111=-++----++---? ? ? ? ? ? ? ?w w w w z L z L k z L z L k z L z L c z L z L c J χχχχχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,111111111)()(-=------? ? ? ? ?χχ d w w w w Q z L z k z L z c z m ,222222222)()(-=-+--+-? ????χχ When there is no excitation we can get the equation: 2)()(221211mg z z c z z k z m --+-=???? 2 21212)()(z k mg z z c z z k z m w +-----=? ??? Then we substitude the data into the equation, we write a procedure to simulate the system: Date: ???? ?? ??? ??==?==?===MN/m 0.10k m 25.1s/m kN 0.20MN/m 0.1m kg 3020kg 2100kg 3250w 2l c k I m m by w b
2015年河北建筑工程学院机械制造基础大作业 一、填空题 1. 铸造合金流动性是指__熔融_ 金属本身流动的能力。 2. 铸件在固态收缩阶段若收缩受阻,产生的内应力是铸件产生__变形和___裂纹_的主要原因。 3. 控制铸件凝固的原则有两个，即_顺序__凝固和_同时_凝固。 4. 设计和制造时,应使零件工作时所受__最大正应力___力与流线方向一致, ___最大切应力__力与流线方向垂直。 5. 绘制自由锻锻件图的目的之一是计算坯料的___质量__和__尺寸。 6. 锤上模锻___不能__直接锻出有通孔的锻件; 锻模内壁模锻斜度要__大于__外壁的模锻斜度。 7. 低碳钢焊接热影响区中的___焊缝__区和焊接接头的_熔合区性能最差。 8. 电焊条的选择主要根据被焊金属的___化学成分类型_____和___母材_来选择相应的焊条类别。 9. 切削平面是通过主刀刃上任一点，与切削表面_相切_，并垂直于_基面__的平面。 10. 当外圆车刀刀尖高于工件中心线时，使工作时实际前角_变大__，后角_变小_。 11. 切屑的种类通常分为节状切屑、__带状__切屑和__崩碎__切屑。 12. 切削时,切削热的主要来源是_切屑塑性变形所消耗的功_ 、切屑
与前刀面的磨擦和__工件与后刀面的摩擦功__ 。 13. 刀具磨损过程可分为___磨合_磨损、_稳定__磨损和__剧烈_磨损三个阶段。 14. 同是加工平面，由于采用的铣刀和铣床的不同可分为__端铣_和_周铣。 15. 钻孔时的径向力主要由麻花钻的_两端切削刃长短不一_产生,为减少它的影响,在生产中通常要_使两端的切削刃磨损一致。 16. 拉削加工时，工件必须_夹紧，其进给量由_齿升量_来决定。 17. 铰孔分为机铰和手铰，__手铰_的加工质量较高于__机铰_。 18. 砂轮的硬度是指磨粒_在外力作用下脱落的难易程度_ ，组织是指__模料占模具的容积比率__ 。 19. 按加工原理的不同，齿轮齿形的加工方法可分为__成形法_和_展成法_。 20. W18Cr4V的含碳量是0.7~0.8%，含Cr量是4.0 %，含V量1.0~1.4%。 21.X6132的含义是 x指铣床 6 代表卧式铣床 1代表万能升降系统 32指最大铣削直径为320毫米。22.积屑瘤的存在可代替切削刃进行切削，对切削刃有一定的保护性，还可增大刀具的实际工作前角，对粗加工的切削过程有利。 23.切削层参数主要有切削层公称横截面积 AD 、切削层公称宽度bD 、切削层公称厚度hD 。
机械系统动力学试题 一、 简答题： 1．机械振动系统的固有频率与哪些因素有关？关系如何？ 2．简述机械振动系统的实际阻尼、临界阻尼、阻尼比的联系与区别。 3．简述无阻尼单自由度系统共振的能量集聚过程。 4. 简述线性多自由度系统动力响应分析方法。 5. 如何设计参数，使减振器效果最佳？ 二、 计算题： 1、 单自由度系统质量Kg m 10=, m s N c /20?=, m N k /4000=, m x 01.00=, 00=? x ,根据下列条件求系统的总响应。 （a ） 作用在系统的外激励为t F t F ωcos )(0=,其中N F 1000=， s rad /10=ω。 （b ） 0)(=t F 时的自由振动。 2、 质量为m 的发电转子，它的转动惯量J 0的确定采用试验方法：在转子径向R 1的地方附加一小质量m 1。试验装置如图2所示，记录其振动周期。 a ）求发电机转子J 0。 b ）并证明R 的微小变化在R 1=（m/m 1+1）·R 时有最小影响。 3、 如图3所示扭转振动系统，忽略阻尼的影响 J J J J ===321，K K K ==21 （1）写出其刚度矩阵； （2）写出系统自由振动运动微分方程； （2）求出系统的固有频率； （3）在图示运动平面上，绘出与固有频率对应的振型图。 1 θ（图2）
（图3） 4、求汽车俯仰振动（角运动）和跳振（上下垂直振动）的频率以及振 动中心（节点）的位置（如图4）。参数如下：质量m=1000kg，回转半径r=0.9m，前轴距重心的距离l1=0.1m,后轴距重心的距离l2=1.5m,前弹簧刚度k1=18kN/m,后弹簧刚度k2=22kN/m （图4） 5、如5图所示锻锤作用在工件上的冲击力可以近似为矩形脉冲。已知 工件，铁锤与框架的质量为m1=200 Mg，基础质量为m2=250Mg，弹簧垫的刚度为k1=150MN/m，土壤的刚度为k2=75MN/m.假定各质量的初始位移与速度均为零，求系统的振动规律。
轴几何精度设计机械制造基础大作业 文档编制序号：[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]
北京交通大学 《机械制造技术基础》 研究性教学训练载体1-1 班级： 姓名： 学号： 研究性训练载体1-1：车床传动轴的几何精度设计 1.问题提出 零件的几何精度直接影响零件的使用性能，而零件的配合表面和非配合表面的精度要求高低各不相同；即便是配合表面，其工作性质不同，提出进度要求及公差项目也不相同，针对车床传动轴进行几何精度设计。 2.专题研究的目的 （1）理解零件几何精度对其使用性能的影响； （2）根据零件不同表面的工作性质及要求提出相应的公差要求； （3）掌握正确的零件公差标注方法；
（4）掌握零件的几何精度设计方法； 3.研究内容 完成图1所示传动轴零件的几何精度设计。 （1）对轴上各部分的作用进行分析研究； （2）对零件各表面主要部分的技术要求进行分析研究； （3）根据零件不同表面的工作性质及要求，提出相应的公差项目及公差值； 包括传动轴的尺寸精度设计、形状精度设计、位置精度设计及表面粗糙度。 （4）把公差正确的标注在零件图上。 图1 传动轴 4.设计过程 轴上各部分的作用分析及主要技术要求分析与设计 (1)车床传动轴连接于电机与主轴箱车轮间，用于传动。因此，作为传递力矩的关键零件，为保证力矩传送的平稳性，要求传动轴整体有较高的同轴度。 (2)两端的圆柱面与轴承内圈配合，表面要求较高。要求其与配合件之间配合性质稳定、可靠，故表面粗糙度的数值应取较小值，同时该数值还应和尺寸公差相协调，采取Ra值不大于。 (3)轴肩的位置是为了便于轴与轴上零件的装配，是止推面，起定位作用。轴肩表面既不是配合面，与相连的零件也没有相对运动，从加工经济性角度出发，选取Ra值不大于。