机械优化设计实验指导
书
Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
《机械优化设计》
实验指导书
武秋敏编写
院系：印刷包装工程学院
专业：印刷机械
西安理工大学
二00七年九月
上机实验说明
【实验环境】
操作系统： Microsoft Windows XP
应用软件：Visual C++或TC。
【实验要求】
1、每次实验前，熟悉实验目的、实验内容及相关的基本理论知识。
2、无特殊要求，原则上实验为1人1组，必须独立完成。
3、实验所用机器最好固定，以便更好地实现实验之间的延续性和相关性，并便于检查。
4、按要求认真做好实验过程及结果记录。
【实验项目及学时分配】
【实验报告和考核】
1、实验报告必需采用统一的实验报告纸，撰写符合一定的规范，详见实验报告撰写格式及规范。
（一）预习准备部分
1. 预习本次实验指导书中一、二、三部分内容。
2. 按照程序框图试写出汇编程序。
（二）实验过程部分
1. 写出经过上机调试后正确的程序，并说明程序的功能、结构。
2. 记录4000～40FFH内容在执行程序前后的数据结果。
3. 调试说明，包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。
（三）实验总结部分
实验（一）
【实验题目】
一维搜索方法
【实验目的】
1．熟悉一维搜索的方法－黄金分割法，掌握其基本原理和迭代过程；
2．利用计算语言（C语言）编制优化迭代程序，并用给定实例进行迭代验证。
【实验内容】
1．根据黄金分割算法的原理，画出计算框图；
2．应用黄金分割算法，计算：函数F(x)=x2+2x，在搜索区间-3≤x≤5时，求解其极小点X*。
【思考题】
说明两种常用的一维搜索方法，并简要说明其算法的基本思想。
【实验报告要求】
1．预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图；
2．实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。
3．实验总结部分：对本次实验进行归纳总结，给出求解结果。要求给出6重迭代中a、x1、x2、b、y1和y2的值，并将结果与手工计算结果进行比较。
4.回答思考题。
实验（二）
【实验题目】
无约束优化方法
【实验目的】
1．熟悉几种常用的无约束优化方法，如最速下降法、梯度法、牛顿迭代法、坐标轮换法、鲍威尔法等；
2．以最速下降法为例，利用计算语言（C/C++语言）编制优化迭代程序，并用给定实例进行迭代验证。
【实验内容】
1．掌握最速下降法的基本原理和迭代步骤；
2．对于函数F(x1,x2)=x
12＋2x
2
2-4x
1
-2x
1
x
2
，应用最速下降法，求解极小值、极
小值点及迭代次数。
【思考题】
说明三种常用的无约束优化方法，并简要说明其算法的基本思想及各自的优缺点。
【实验报告要求】
1．预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图；
2．实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。
3．实验总结部分：对本次实验进行归纳总结，给出求解结果，并将结果与手工计算结果进行比较。
4.回答思考题。
实验（三）
【实验题目】
非线性方程求解
【实验目的】
1．掌握非线性方程(组)的各种解法，包括二分法，迭代法，牛顿法等。
2．以牛顿法为例，能利用计算语言（C/C++语言）对给定的非线性方程进行求解
【实验内容】
1．掌握牛顿法求解非线性方程的原理及步骤；
2．计算：f(x)=x 3-x 2-1=0在x0=1.5附近的一个实根，取ε=0.000001 ，最多迭代次数为60。其中023)(2=-='x x x f
【思考题】
论述牛顿法求解非线性方程的基本思想及步骤。
【实验报告要求】
1．预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图；
2．实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。
3．实验总结部分：对本次实验进行归纳总结，给出求解结果，并将结果与手工计算结果进行比较。
4.回答思考题。
矿压测试技术实验指导书 学号： 班级： 姓名： 安徽理工大学 能源与安全学院采矿工程实验室
实验一常用矿山压力仪器原理及使用方法 第一部分观测岩层移动的部分仪器 ☆深基点钻孔多点位移计 一、结构简介 深基点钻孔多点位移计是监测巷道在掘进和受采动影响的整个服务期间，围岩内部变形随时间变化情况的一种仪器。 深基点钻孔多点位移包括孔内固定装置、孔中连接钢丝绳、孔口测读装置组成。每套位移计内有5~6个测点。其结构及其安装如图1所示。 二、安装方法 1.在巷道两帮及顶板各钻出φ32的钻孔。 2.将带有连接钢丝绳的孔内固定装置，由远及近分别用安装圆管将其推至所要求的深度。(每个钻孔布置5~6个测点，分别为；6m、5m、4m、3m、2m、lm或12m、10m、8m、6m、4m、2m)。 3.将孔口测读装置，用水泥药圈或木条固定在孔口。 4。拉紧每个测点的钢丝绳，将孔口测读装置上的测尺推至l00mm左右的位置后，由螺丝将钢丝绳与测尺固定在一起。 三、测试方法 安装后先读出每个测点的初读数，以后每次读得的数值与初读数之差，即为测点的位移值。当读数将到零刻度时，松开螺丝，使测尺再回到l00mm左右的位置，重新读出初读数。 ☆顶板离层指示仪 一、结构简介： 顶板离层指示仪是监测顶板锚杆范围内及锚固范围外离层值大小的一种监测仪器，在顶板钻孔中布置两个测点，一个在围岩深部稳定处，一个在锚杆端部围岩中。离层值就是围岩中两测点之间以及锚杆端部围岩与巷道顶板表面间的相对位移值。顶板离层指示仪由孔内固定装置、测量钢丝绳及孔口显示装置组成如图1所示。
二、安装方法： 1.在巷道顶板钻出φ32的钻孔，孔深由要求而定。 2.将带有长钢丝绳的孔内固定装置用安装杆推到所要求的位置；抽出安装杆后再将带有短钢丝绳的孔内固定装置推到所要求的位置。 3.将孔口显示装置用木条固定在孔口(在显示装置与钻孔间要留有钢丝绳运动的间隙)。 4.将钢丝绳拉紧后，用螺丝将其分别与孔口显示装置中的圆管相连接，且使其显示读数超过零刻度线。 三、测读方法： 孔口测读装置上所显示的颜色，反映出顶板离层的范围及所处状态，显示数值表示顶板的离层量。☆DY—82型顶板动态仪 一、用途 DY-82型顶板动态仪是一种机械式高灵敏位移计。用于监测顶底板移近量、移近速度，进行采场“初次来压”和“周期来压”的预报，探测超前支撑压力高 峰位置，监测顶板活动及其它相对位移的测量。 二、技术特征 (1)灵敏度(mm) 0.01 (2)精度(％) 粗读±1,微读±2.5 (3)量程(mm) 0～200 (4)使用高度(mm) 1000～3000 三、原理、结构 其结构和安装见图。仪器的核心部件是齿条6、指针8 以及与指针相连的齿轮、微读数刻线盘9、齿条下端带有读 数横刻线的游标和粗读数刻度管11。 当动态仪安装在顶底板之间时，依靠压力弹簧7产生的 弹力而站立。安好后记下读数(初读数)并由手表读出时间。 粗读数由游标10的横刻线在刻度管11上的位置读出，每小 格2毫米，每大格(标有“1”、“22'’等)为10毫米，微读数 由指针8在刻线盘9的位置读出，每小格为0.01毫米(共200 小格，对应2毫米)。粗读数加微读数即为此时刻的读数。当 顶底板移近时，通过压杆3压缩压力弹簧7，推动齿条6下 移，带动齿轮，齿轮带动指针8顺时针方向旋转，顶底板每 移近0.01毫米，指针转过1小格；同时齿条下端游标随齿条 下移，读数增大。后次读数减去前次读数，即为这段时间内的顶底板移近量。除以经过的时间，即得
基于MATLAB工具箱的机械优化设计 长江大学机械工程学院机械11005班刘刚 摘要：机械优化设计是一种非常重要的现代设计方法，能从众多的设计方案中找出最佳方案，从而大大提高设计效率和质量。本文系统介绍了机械优化设计的研究内容及常规数学模型建立的方法，同时本文通过应用实例列举出了MATLAB 在工程上的应用。 关键词：机械优化设计；应用实例；MATLAB工具箱；优化目标 优化设计是20世纪60年代随计算机技术发展起来的一门新学科, 是构成和推进现代设计方法产生与发展的重要内容。机械优化设计是综合性和实用性都很强的理论和技术, 为机械设计提供了一种可靠、高效的科学设计方法, 使设计者由被动地分析、校核进入主动设计, 能节约原材料, 降低成本, 缩短设计周期, 提高设计效率和水平, 提升企业竞争力、经济效益与社会效益。国内外相关学者和科研人员对优化设计理论方法及其应用研究十分重视, 并开展了大量工作, 其基本理论和求解手段已逐渐成熟。 国内优化设计起步较晚, 但在众多学者和科研人员的不懈努力下, 机械优化设计发展迅猛, 在理论上和工程应用中都取得了很大进步和丰硕成果, 但与国外先进优化技术相比还存在一定差距, 在实际工程中发挥效益的优化设计方案或设计结果所占比例不大。计算机等辅助设备性能的提高、科技与市场的双重驱动, 使得优化技术在机械设计和制造中的应用得到了长足发展, 遗传算法、神经网络、粒子群法等智能优化方法也在优化设计中得到了成功应用。目前, 优化设计已成为航空航天、汽车制造等很多行业生产过程的一个必须且至关重要的环节。 一、机械优化设计研究内容概述 机械优化设计是一种现代、科学的设计方法, 集思考、绘图、计算、实验于一体, 其结果不仅“可行”, 而且“最优”。该“最优”是相对的, 随着科技的发展以及设计条件的改变, 最优标准也将发生变化。优化设计反映了人们对客观世界认识的深化, 要求人们根据事物的客观规律, 在一定的物质基和技术条件下充分发挥人的主观能动性, 得出最优的设计方案。 优化设计的思想是最优设计, 利用数学手段建立满足设计要求优化模型; 方法是优化方法, 使方案参数沿着方案更好的方向自动调整, 以从众多可行设计方案中选出最优方案; 手段是计算机, 计算机运算速度极快, 能够从大量方案中选出“最优方案“。尽管建模时需作适当简化, 可能使结果不一定完全可行或实际最优, 但其基于客观规律和数据, 又不需要太多费用, 因此具有经验类比或试验手段无可比拟的优点, 如果再辅之以适当经验和试验, 就能得到一个较圆满的优化设计结果。 传统设计也追求最优结果, 通常在调查分析基础上, 根据设计要求和实践
重庆邮电大学移通学院学生实验报告 实验名称：熟悉认知心理学和人机工程学 专业班级：数字媒体技术 02141401 姓名：罗钧 学号： 2014210xxx 实验日期：
实验二：熟悉认知心理学和人机工程学 一、实验目的 （1）了解人机交互技术的研究内容； （2）熟悉认知心理学的基本概念和主要内容； （3）熟悉人机工程学的基本概念和主要内容。 二、工具/准备工作 需要准备一台带有浏览器，能够访问因特网的计算机。 三、实验内容与步骤 1.认知学的概念 （1）分析“人机界面学”的主要研究内容。 人机界面（Human Machine Interaction，简称HMI），又称用户界面或使用者界面，是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机系统的重要组成部分。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。 （2）给出“认知心理学”的定义。 认知心理学是二十世纪50年代中期在西方兴起的一种心理学思潮，是作为人类行为基础的心理机制，其核心是输入和输出之间发生的内部心理过程。它与西方传统哲学也有一定联系，其主要特点是强调知识的作用，认为知识是决定人类行为的主要因素。 认知心理学是最新的心理学分支之一，从1950至1960年代间才发展出来的，到70年代成为西方心理学的主要流派。1956年被认为是认知心理学史上的重要年份。这一年几项心理学研究都体现了心理学的信息加工观点。如Chomsky的语言理论和纽厄尔（Alan Newell）和西蒙（Herbert Alexander simon）的“通用问题解决者”模型。“认知心理学”第一次在出版物出现是在1967年Ulrich Neisser的新书。而唐纳德·布罗德本特于1958年出版的《知觉与传播》一书则为认知心理学取向立下了重要基础。此后，认知心理取向的重点便在唐纳德·布罗德本特所指出的认知的讯息处理模式--一种以心智处理来思考与推理的模式。因此，思考与推理在人类大脑中的运作便像电脑软件在电脑里运作相似。认知心理学理论时常谈到输入、表征、计算或处理，以及输出等概念。 （3）给出“软件心理学”的定义。 软件心理学（software psychology）用实验心理学的技术和认知心理学的概念来进行软件生产的方法，即将心理学和计算机系统相结合而产生的新学科。 (4)为什么说“了解并遵循认知心理学的原理是进行人机交互界面设计的基础”？请简单阐述之。 人机界面设计，主要用理论来指导设计，了解认知心理学，一方面防止出错，另一方面用以提高工作效率。了解认知心理学，可以使设计者对用户，即使用计算机的人，有一个较为清晰的认识，也就是说对人的心理基础要有所了解，以提高人机界面设计的水平，
土木工程学院 《混凝土结构设计基本原理》实验指导书 及实验报告 适用专业：土木工程周淼 编 班级：：学 号： 理工大学 2018 年9 月
实验一钢筋混凝土梁受弯性能试验 一、实验目的 1.了解适筋梁的受力过程和破坏特征； 2.验证钢筋混凝土受弯构件正截面强度理论和计算公式； 3.掌握钢筋混凝土受弯构件的实验方法及荷载、应变、挠度、裂缝宽度等数据的测试技术 和有关仪器的使用方法； 4.培养学生对钢筋混凝土基本构件的初步实验分析能力。 二、基本原理当梁中纵向受力钢筋的配筋率适中时，梁正截面受弯破坏过程表现为典型的三个阶段：第一阶段——弹性阶段（I阶段）：当荷载较小时，混凝土梁如同两种弹性材料组成的组合梁，梁截面的应力呈线性分布，卸载后几乎无残余变形。当梁受拉区混凝土的最大拉应力达到混凝土的抗拉强度，且最大的混凝土拉应变超过混凝土的极限受拉应变时，在纯弯段某一薄弱截面出现首条垂直裂缝。梁开裂标志着第一阶段的结束。此时，梁纯弯段截面承担的弯矩M cr称为开裂弯矩。第二阶段——带裂缝工作阶段（II阶段）：梁开裂后，裂缝处混凝土退出工作，钢筋应力急增，且通过粘结力向未开裂的混凝土传递拉应力，使得梁中继续出现拉裂缝。压区混凝土中压应力也由线性分布转化为非线性分布。当受拉钢筋屈服时标志着第二阶段的结束。此时梁纯弯段截面承担的弯矩M y称为屈服弯矩。第三阶段——破坏阶段（III阶段）：钢筋屈服后，在很小的荷载增量下，梁会产生很大的变形。裂缝的高度和宽度进一步发展，中和轴不断上移，压区混凝土应力分布曲线渐趋丰满。当受压区混凝土的最大压应变达到混凝土的极限压应变时，压区混凝土压碎，梁正截面受弯破坏。此时，梁承担的弯矩M u 称为极限弯矩。适筋梁的破坏始于纵筋屈服，终于混凝土压碎。整个过程要经历相当大的变形，破坏前有明显的预兆。这种破坏称为适筋破坏，属于延性破坏。 三、试验装置
机械优化设计实验指导 书 Document number【AA80KGB-AA98YT-AAT8CB-2A6UT-A18GG】
《机械优化设计》 实验指导书 武秋敏编写 院系：印刷包装工程学院 专业：印刷机械 西安理工大学 二00七年九月 上机实验说明 【实验环境】 操作系统： Microsoft Windows XP 应用软件：Visual C++或TC。 【实验要求】 1、每次实验前，熟悉实验目的、实验内容及相关的基本理论知识。 2、无特殊要求，原则上实验为1人1组，必须独立完成。 3、实验所用机器最好固定，以便更好地实现实验之间的延续性和相关性，并便于检查。 4、按要求认真做好实验过程及结果记录。 【实验项目及学时分配】 【实验报告和考核】 1、实验报告必需采用统一的实验报告纸，撰写符合一定的规范，详见实验报告撰写格式及规范。
（一）预习准备部分 1. 预习本次实验指导书中一、二、三部分内容。 2. 按照程序框图试写出汇编程序。 （二）实验过程部分 1. 写出经过上机调试后正确的程序，并说明程序的功能、结构。 2. 记录4000～40FFH内容在执行程序前后的数据结果。 3. 调试说明，包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析，对执行结果进行分析。 （三）实验总结部分
实验（一） 【实验题目】 一维搜索方法 【实验目的】 1．熟悉一维搜索的方法－黄金分割法，掌握其基本原理和迭代过程； 2．利用计算语言（C语言）编制优化迭代程序，并用给定实例进行迭代验证。 【实验内容】 1．根据黄金分割算法的原理，画出计算框图； 2．应用黄金分割算法，计算：函数F(x)=x2+2x，在搜索区间-3≤x≤5时，求解其极小点X*。 【思考题】 说明两种常用的一维搜索方法，并简要说明其算法的基本思想。 【实验报告要求】 1．预习准备部分：给出实验目的、实验内容，并绘制程序框图； 2．实验过程部分：编写上机程序并将重点语句进行注释；详细描述程序的调过程（包括上机调试的情况、上机调试步骤、调试所遇到的问题是如何解决的，并对调试过程中的问题进行分析。 3．实验总结部分：对本次实验进行归纳总结，给出求解结果。要求给出6重迭代中a、x1、x2、b、y1和y2的值，并将结果与手工计算结果进行比较。 4.回答思考题。
基于人机工程学的产品改良设计课程实验 研究 [摘要]本文为《工业产品再设计》课程设计了一套基于人机工程学原理的产品改良设计实验方案。实验原理是运用人体生理结构反形与目标产品形态进行合成，得出新的产品造型。实验运用逆向工程技术与Morphing设计方法得出产品形态设计结果。本实验已应用于教学实践中，教学反馈证明学生容易掌握实验方法，且结论与设计效果良好。 [关键词]逆向工程；人机工程学；改良设计；实验 [DOI]10.13939/https://www.doczj.com/doc/1b1128592.html,ki.zgsc.2015.20.251 为了能够在市场竞争中取得优势，很多企业不断改良产品设计，推出新产品。因此，产品改良设计的原理与方法是工业设计专业学生所必须掌握的。《工业产品再设计》课程即是针对如何改进现有产品的工业设计专业课程。[1]人机工程学是工业设计中重要的辅助手段。[2]在工业设计领域，人机工程学为衡量产品使用舒适度提供了参考和评价标准。而在人机工程学应用于工业设计实践方面，Shenchang Eric Chen提出形态混合迁变的方法，即可以运用人体尺度数据与产品数据合成新产品造型。本文所介绍的实验方案，运用逆向工程[1][3]的方法：首先用油泥、发泡泡沫等材料
制作人体生理构造反形，再利用shape averaging[3]（Morphing）法对人体反形与产品形态进行混合迁变，得出新的产品形态。本文列举两例自行车把改良设计实验。 1 实验1 本实验运用手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把合成新的车把造型，目的在于改良和优化现有车把与手掌生理结构的吻合度。使用带有手指凹陷构造的手掌持握反形，可以得出持握稳定的车把设计结果。 （1）利用油泥手工制作手掌持握反形（有手指凹陷），并利用数字化三维扫描仪和Stereo 3D获取其三维数据（图1）。 （2）利用数字化三维扫描仪获取目标车把（图2）三维数据。 （3）分别抽离等量的手掌持握反形（有手指凹陷）与目标车把的截面轮廓线。 （4）将两组截面轮廓线置于同一坐标系，并缩放调整位置与尺度。 （5）将两组轮廓线进行混合运算，并采取不同的Morphing比例，选择最佳混合迁变结果，其加权比例为3∶7；图4左侧为目标车把局部截面轮廓线，右侧为油泥手掌持握反形（有手指凹陷）局部截面轮廓线，红色为所选最佳结果。 （6）以步骤（5）中的结果，创建新曲面，生成最终
土工实验指导书及实验报告编写毕守一 安徽水利水电职业技术学院 二OO九年五月
目录 实验一试样制备 实验二含水率试验 实验三密度试验 实验四液限和塑限试验 实验五颗粒分析试验 实验六固结试验 实验七直接剪切试验 实验八击实试验 土工试验复习题
实验一试样制备 一、概述 试样的制备是获得正确的试验成果的前提，为保证试验成果的可靠性以及试验数据的可比性，应具备一个统一的试样制备方法和程序。 试样的制备可分为原状土的试样制备和扰动土的试样制备。对于原状土的试样制备主要包括土样的开启、描述、切取等程序；而扰动土的制备程序则主要包括风干、碾散、过筛、分样和贮存等预备程序以及击实等制备程序，这些程序步骤的正确与否，都会直接影响到试验成果的可靠性，因此，试样的制备是土工试验工作的首要质量要素。 二、仪器设备 试样制备所需的主要仪器设备，包括： （1）孔径0.5mm、2mm和5mm的细筛； （2）孔径0.075mm的洗筛； （3）称量10kg、最小分度值5g的台秤； （4）称量5000g、最小分度值1g和称量200g、最小分度值0.01g的天平；
（5）不锈钢环刀（内径61.8mm、高20mm；内径79.8mm、高20mm或内径61.8mm、高40mm）； （6）击样器：包括活塞、导筒和环刀； （7）其他：切土刀、钢丝锯、碎土工具、烘箱、保湿器、喷水设备、凡士林等。 三、试样制备 （一）原状土试样的制备步骤 1、将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取土样。 2、检查土样结构，若土样已扰动，则不应作为制备力学性质试验的试样。 3、根据试验要求确定环刀尺寸，并在环刀内壁涂一薄层凡士林，然后刃口向下放在土样上，将环刀垂直下压，同时用切土刀沿环刀外侧切削土样，边压边削直至土样高出环刀，制样时不得扰动土样。 4、采用钢丝锯或切土刀平整环刀两端土样，然后擦净环刀外壁，称环刀和土的总质量。 5、切削试样时，应对土样的层次、气味、颜色、夹杂物、裂缝和均匀性进行描述。 6、从切削的余土中取代表性试样，供测定含水率以及颗粒分析、界限含水率等试验之用。
前言 机械优化设计是一门实践性很强的课程，必须通过实际上机操作运用各种优化方法程序来达到： 1、加深对机械优化设计方法的基本理论和算法步骤的理解； 2、培养独立编制计算机程序的能力； 3、掌握常用优化方法程序的使用； 4、培养灵活运用优化方法解决工程设计问题的能力。 因此，本课程在课堂教学过程中安排适当的时间上计算机运算。本书作为上机实验的指导书，旨在对每次实验目的内容提出具体要求，并加以考核。 实验报告内容 每次上机实验后，学生要做一份完整的实验报告，实验报告内容应包括： 1、优化方法的基本原理简述； 2、自编优化方法源程序。 3、考核题的优化结果及其分析； 4、具体工程设计问题的数学模型、优化设计结果及其分析。
实验一 一维搜索方法（黄金分割法或二次插值法） 1、 目的：加深对一维搜索方法的确定区间的进退法和缩短区间的黄金分割法或二次插值法基本原理的理解 2、 内容：按所给程序框图编制上机程序，上机输入、调试并运行程序，或调试并运行已给程序，用所给考核题进行检验。 3、 考核题（α0＝0，h 0=0.1, ε=0.001） (1) 36102+-=t t )t (f min (2) 60645234+-+-=t t t t )t (f min (3) 221)t )(t ()t (f min -+= (4) x e x )x (f min -+=22 (5) 求函数4321322123141x x x x x x x x x x )X (f +--=自点T k ),,,(X 3210---=出发，沿方向T ),,,(4321=d 的最优步长因子α× 和在d 方向的极小点X *和极小值f(X *)。
人机工程学实验报告Hust工业设计专业，人机工程课程实验报告
必做实验（7个）： 一、镜画仪： 是一项目动作技能迁移的实验。因通过镜子反射，和原图形相比镜中图像是上下倒置而左右不变。 实验一 实验二 自变量：试验次数 因变量：出错次数、使用时间 实验数据分析结果：1.随着实验次数的增加，实验者不变，但是其所用时间及错误次数都在变少，熟练程度明显增加。 2.在同样的情况和同样的图案上，实验的后一次测验比前一次的测验有所进步，就为正迁移效果。
二、光亮度辨别仪 光亮度辨别仪的作用：心理学中常用的一种视觉实验仪器。它可以测定明度差别阈限，也可以制作明度量表。 自变量：光亮度真实值 因变量：实际测量值、差值 实验数据分析结果：随着光亮度的增加，实验者对于光的敏感度下降，误差变大。 应用范围：可调节亮度的台灯，它的优点在于调节亮度的装置消耗的电能极少，节约了电能，减少了不必要的损耗，灯的亮度可根据不同的天气，不同的时间，人们不同的需求，调节不同的亮度，方便人们的生活。
三、瞬时记忆实验仪 仪器同时呈现一组随机数字或字母，在部分报告法实验中，要求被试再现当时指定的一部分，然后在指定的时间内通过大脑记录下来。 自变量：瞬时刺激时间 因变量：记忆保存量 实验数据分析结果：人的大脑在瞬时记忆中，记忆的时间越长，准确率越高。
四、记忆广度测试仪 适用于心理特点测定中的数字记忆广度实验和提高记忆力的训练。并具有同时测量被试视觉、记忆、反应速度三者结合能力的功能，是一种常用的心理学测量仪器。 自变量：不同的实验者 因变量：记忆广度分数、出错位数 实验数据分析结果：因为人与人的不同，其记忆能力不同，有记忆广度大的，也有记忆广度小的。 应用范围：用在小孩子的智力玩具上，刺激小孩子对数字的认识和敏感性，提高记忆力和反映能力，同时可以很好的帮助小孩子注意力的集中。
北京邮电大学世纪学院 实验、实习、课程设计报告撰写格式与要求 （试行） 一、实验报告格式要求 1、有实验教学手册，按手册要求填写，若无则采用统一实验报告封面。 2、报告一律用钢笔书写或打印，打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 3、统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。 4、实验报告中的实验原始记录，须经实验指导教师签字或登记。 二、实习报告、课程设计报告格式要求 1、采用统一的封面。 2、根据教学大纲的要求手写或打印，手写一律用钢笔书写，统一采用国家标准所规定的单位与符号，要求文字书写工整，不得潦草；作图规范，不得随手勾画。打印要求用A4纸；页边距要求如下：页边距上下各为2.5厘米，左右边距各为2.5厘米；行间距取固定值（设置值为20磅）；字符间距为默认值（缩放100%，间距：标准）。 三、报告内容要求 1、实验报告内容包括：实验目的、实验原理、实验仪器设备、实验操作过程、原始数据、实验结果分析、实验心得等方面内容。 2、实习报告内容包括：实习题目、实习任务与要求、实习具体实施情况（附上图表、原始数据等）、实习个人总结等内容。 3、课程设计报告或说明书内容包括：课程设计任务与要求、总体方案、方案设计与分析、所需仪器设备与元器件、设计实现与调试、收获体会、参考资料等方面内容。 北京邮电大学世纪学院 教务处 2009-8
实验报告 课程名称计算机绘图（CAD） 实验项目AutoCAD二维绘图实验 专业班级 姓名学号 指导教师实验成绩 2016年11月日
棒框仪实验报告 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
人机工程学 报告书 姓名：董思洋 班级：工业设计10-3班学号： 二零一二年
棒框仪实验指导书 陈亚明编 艺术与设计学院 二0一二年二月
棒框仪实验 一、实验目的 本仪器可测量一个倾斜的框对判断一根棒的垂直性影响的程度。被试的判断受倾斜的框的影响，相当于周围环境条件变化的影响，所以此 本仪器可以通过被试的认知方式来测量人格特性。 二、实验方法 两人一组，正确使用棒框仪进行测量： 1、一个放在平台上的观察筒被试观察面为圆白背景面板上有一个黑色正方形框和黑色棒。棒的倾斜度可由被试通过旋钮调节。 2、主试面有一个半圆形的刻度，圆弧内指针指示框的倾斜度，中央指针指示棒的倾斜度。主试调节面板上旋钮改变框与棒的倾斜度。 3、在平台上有一个水平仪，可通过旋转平台下面的螺丝将平台调整到水平的位置。此棒框仪的优点在于没有电源的条件下可以使用。 三、测量器具 人体形体测量尺350×165×215mm的棒框仪 四、实验内容 （1）将平台调到水平位置。 （2）根据实验的要求，主试将框和棒调到在一定的倾斜度。 （3）要求被试通过观察筒进行观察，并根据自己感觉将棒调整得与地面垂直。（4）从刻度上读出的棒的倾斜度，即记录下误差的度数和方向。 （5）主试调节不同的方框的倾斜度，即不同的场条件下，重复实验。由被试调整出的棒倾斜度总结出框对棒的影响，从而研究被试的场依存性。 五、实验要求 1.每位同学都要参与测量、被测量过程； 2.记录数据以度为单位 3.测量数据要准确，测量精确；
实验二人体上肢动作特性实验 人体上肢动作特性涉及到灵活性、稳定性及准确性。人体动作的灵活性是指操作时的动作速度与频率。动作速度是指肢体在单位时间内移动的路程；动作频率是指每秒钟或每分钟动作重复的次数。人体动作的准确性可从动作形式（方向和动作量）、速度和力量三个方面考察。这三个方面配合恰当，动作才能与客观要求相符合，才能准确。通过以下实验可了解人体上肢动作的特性以及影响动作灵活性、准确性、稳定性的因素。 实验二-1 手指的灵活性测定 一、实验目的 人体动作的灵活性是指操作时的动作速度与频率。手指灵活性测试可用于测定手指、手、手腕的灵活性，也可测定手和眼的协调能力。 二、实验原理 通过将金属细棒插入实验板的圆孔中所需时间，测试手指动作灵活性以及手眼协调能力。比较手指插棒的运动顺序不同的所需时间验证人体上肢运动特性受影响的因素。 三、实验装置与测试仪器 采用BD-II-601型手指灵活性测试仪（见图2-1），该仪器的主要技术参数如下： 1．实验板圆孔：直径1.6mm，100个，各孔中心距20mm； 2．金属插棒：直径1.5mm，长度20mm，110个； 3．记时：1ms～9 999s，4位数字显示，内藏式整体结构； 4．记时开始与结束可按键，也可以由金属棒插入左上角第1个孔与右上角后1个孔自动进行； 5.实验用镊子：1把。 图2-1 手指灵活性测试仪
图2-2 手指灵活性测试仪面板示意图 四、实验内容 1.金属插棒放入左侧槽中，优势手拿起右侧槽中的镊子； 2.被试用镊子将左侧槽中的金属棒插入实验板的圆孔中，插入顺序分以下四种： ①先插开始位，从上至下，再从下至上，……依次逐列插入，最后插终止位； ②先插开始位，从上至下，再从第2列开始由上至下，……依次逐列插入，最后插终止位； ③先插开始位，从左至右，再从第2行由右边第一个开始至左，……依次逐行插入，最后插终止位； ④先插开始位，从左至右，再从第二行开始由左至右，……依次逐行插入，最后插终止位； 记时会自动开始，到插终止位时结束，并记录插入100个棒所需时间于表2-2； 3.每次重新开始需按“复位”键清零 五、数据整理与分析 1.测量数据 表2-2 手指的灵活性测定数据 顺序 ①②③④ 次数 1 2 3 4 平均时间
《流体力学》课程实验指导书袁守利编 汽车工程学院 2005年9月
前言 1.实验总体目标、任务与要求 1)学生在学习了《流体力学》基本理论的基础上，通过伯努利方程实验、动量方程实 验，实现对基本理论的验证。 2）通过实验，使学生对水柱（水银柱）、U型压差计、毕托管、孔板流量计、文丘里流量计等流体力学常用的测压、测流量装置的结构、原理和使用有基本认识。 2.适用专业 热能与动力工程 3.先修课程 《流体力学》相关章节。 4.实验项目与学时分配 5. 实验改革与特色 根据实验内容和现有实验条件，在实验过程中，采取学生自己动手和教师演示相结合的方法，力求达到较好的实验效果。
实验一伯努利方程实验 1．观察流体流经实验管段时的能量转化关系，了解特定截面上的总水头、测压管水头、压强水头、速度水头和位置水头间的关系，从而加深对伯努利方程的理解和认识。 2．掌握各种水头的测试方法和压强的测试方法。 3．掌握流量、流速的测量方法，了解毕托管测速的原理。 二、实验条件 伯努利方程实验仪 三、实验原理 1．实验装置： 图一伯努利方程实验台 1.水箱及潜水泵 2.上水管 3.电源 4.溢流管 5.整流栅 6.溢流板 7.定压水箱 8.实验 细管9. 实验粗管10.测压管11.调节阀12.接水箱13.量杯14回水管15.实验桌 2.工作原理 定压水箱7靠溢流来维持其恒定的水位，在水箱下部装接水平放置的实验细管8，水经实验细管以恒定流流出，并通过调节阀11调节其出水流量。通过布置在实验管四个截面上的四组测压孔及测压管，可以测量到相应截面上的各种水头的大小，从而可以分析管路中恒定流动的各种能量形式、大小及相互转化关系。各个测量截面上的一组测压管都相当于一组毕托管，所以也可以用来测管中某点的流速。 电测流量装置由回水箱、计量水箱和电测流量装置（由浮子、光栅计量尺和光电子
机械优化设计实例 压杆的最优化设计 压杆是一根足够细长的直杆，以学号为p值，自定义有设计变量的 尺寸限制值，求在p一定时d1、d2和l分别取何值时管状压杆的体积或重 量最小？（内外直径分别为d1、d2）两端承向轴向压力，并会因轴向压力 达到临界值时而突然弯曲，失去稳定性，所以，设计时，应使压应力不 超过材料的弹性极限，还必须使轴向压力小于压杆的临界载荷。 解：根据欧拉压杆公式，两端铰支的压杆，其临界载荷为：I——材料的惯性矩，EI为抗弯刚度 1、设计变量 现以管状压杆的内径d1、外径d2和长度l作为设计变量 2、目标函数 以其体积或重量作为目标函数 3、约束条件 以压杆不产生屈服和不破坏轴向稳定性，以及尺寸限制为约束条件，在外力为p的情况下建立优化模型： 1） 2）
3） 罚函数： 传递扭矩的等截面轴的优化设计解：1、设计变量： 2、目标函数
以轴的重量最轻作为目标函数： 3、约束条件： 1）要求扭矩应力小于许用扭转应力，即： 式中：——轴所传递的最大扭矩 ——抗扭截面系数。对实心轴 2）要求扭转变形小于许用变形。即： 扭转角： 式中：G——材料的剪切弹性模数 Jp——极惯性矩，对实心轴： 3）结构尺寸要求的约束条件： 若轴中间还要承受一个集中载荷，则约束条件中要考虑：根据弯矩联合作用得出的强度与扭转约束条件、弯曲刚度的约束条件、对于较重要的和转速较高可能引起疲劳损坏的轴，应采用疲劳强度校核的安全系数法，增加一项疲劳强度不低于许用值的约束条件。
二级齿轮减速器的传动比分配 二级齿轮减速器，总传动比i=4，求在中心距A最小下如何 分配传动比？设齿轮分度圆直径依次为d1、d2、d3、d4。第一、二 级减速比分别为i1、i2。假设d1=d3,则： 七辊矫直实验 罚函数法是一种对实际计算和理论研究都非常有价值的优化方法，广泛用来求解约束问题。其原理是将优化问题中的不等式约束和等式约束加权转换后，和原目标函数结合成新的目标函数，求解该新目标函数的无约束极小值，以期得到原问题的约束最优解。考虑到本优化程序要处理的是一个兼而有之的问题，故采用混合罚函数法。 一）、优化过程 （1）、设计变量 以试件通过各矫直辊时所受到的弯矩为设计变量： （2）、目标函数
安全人机工程学 实 验 报 告 书 姓名：程洁 班级：安工1101 学号：201107420105 时间： 2013 年 12 月 31日
目录 实验一手指灵活性测试实验 (1) 实验二动作稳定性实验 (3) 实验三双手协调能力测试 (8) 实验四暗适应实验 (10) 实验五速度知觉测试实验 (13) 实验六明度实验 (17) 实验七反应时运动时测定实验 (18) 实验八深度知觉测定实验 (21) 实验九亮点闪烁仪实验 (25)
实验一手指灵活性测试实验 一、实验目的 手指灵活性测试是测定手指尖、手、手腕、手臂的灵活性，也可测定手和眼的协调能力。 本实验的要求为： 1. 学习和熟悉手指灵活性测试仪的用法； 2. 了解人的手指灵活性及其个体差异性。 二、实验仪器 EP707A 手指灵活性测试仪 （一）主要技术指标 1. 手指灵活性测试100孔（直径1.6mm），各孔中心距20mm； 2. 指尖灵活性测试M6、M5、M4、M3螺钉各25个 3. 计时范围0～9999.99秒 4. 电源电压AC220V/50HZ （二）仪器 1. 结构图 图1 手指灵活性测试仪
2. 记时器：1ms～9999 S，4位数字显示，内藏式整体结构 3. 金属插棒：直径1.5mm，长度20mm，110个 4. 实验用镊子：1把 三、实验步骤 1. 手指灵活性测试（插孔插板） 接上电源，打开电源开关，此时计时器显示为0000.00，然后插上手指灵活性插板，按复位键被试即可进行测试，当被试用镊子钳住?1.5mm插针插入起点时，计时器开始计时，然后依次用镊子（从左到右，从上到下）钳住?1.5mm插针插满100个孔至终点时计时器停止计时，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 2. 手指尖灵活性测试（螺栓插板） 接上电源打开电源开关，此时计时器显示为0000.00，然后插上指尖灵活性插板（装有M6、M5、M4、M3螺栓各25个），按复位键被试即可进行测试，当被试放入起始点第一个M6垫圈起，计时器开始计时，然后拧上螺母，依次操作至终点最后一个M3垫圈时，计时器停止计时时，然后拧上螺母，此时计时器显示时间为被试做完这一实验所用总时间。 当测试第二次实验时只要按下复位键计时器全部复位，即可反复测试。 四、实验数据及报告 1. 数据记录 2. 数据分析 比较从左到右和从右到左这两种情况手指或手指尖的灵活性。 从自身实验数据来看，从右到左的手指灵活性要比从左到右的灵活性高。
CENTRAL SOUTH UNIVERSITY 题目利用Matlab模拟点电荷电场的分布姓名xxxx 学号xxxxxxxxxx 班级电气xxxx班 任课老师xxxx 实验日期2010-10
电磁场理论 实验一 ——利用Matlab 模拟点电荷电场的分布 一．实验目的： 1．熟悉单个点电荷及一对点电荷的电场分布情况； 2．学会使用Matlab 进行数值计算，并绘出相应的图形； 二．实验原理： 根据库伦定律：在真空中，两个静止点电荷之间的作用力与这两个电荷的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，作用力的方向在两个电荷的连线上，两电荷同号为斥力，异号为吸力，它们之间的力F 满足： R R Q Q k F ? 212 = (式1) 由电场强度E 的定义可知： R R kQ E ? 2 = (式2) 对于点电荷，根据场论基础中的定义，有势场E 的势函数为 R kQ U = (式3) 而 U E -?= (式4) 在Matlab 中，由以上公式算出各点的电势U ，电场强度E 后，可以用Matlab 自带的库函数绘出相应电荷的电场分布情况。 三．实验内容： 1. 单个点电荷 点电荷的平面电力线和等势线 真空中点电荷的场强大小是E=kq /r^2 ,其中k 为静电力恒量, q 为电量, r 为点电荷到场点P(x,y)的距离。电场呈球对称分布, 取电量q> 0, 电力线是以电荷为起点的射线簇。以无穷远处为零势点, 点电荷的电势为U=kq /r,当U 取
常数时, 此式就是等势面方程.等势面是以电荷为中心以r 为半径的球面。 平面电力线的画法 在平面上, 电力线是等角分布的射线簇, 用MATLAB 画射线簇很简单。取射线的半径为( 都取国际制单位) r0=, 不同的角度用向量表示( 单位为弧度) th=linspace(0,2*pi,13)。射线簇的终点的直角坐标为: [x,y]=pol2cart(th,r0)。插入x 的起始坐标x=[x; *x].同样插入y 的起始坐标, y=[y; *y], x 和y 都是二维数组, 每一列是一条射线的起始和终止坐标。用二维画线命令plot(x,y)就画出所有电力线。 平面等势线的画法 在过电荷的截面上, 等势线就是以电荷为中心的圆簇, 用MATLAB 画等势 线更加简单。静电力常量为k=9e9, 电量可取为q=1e- 9; 最大的等势线的半径应该比射线的半径小一点 r0=。其电势为u0=k8q /r0。如果从外到里取7 条等势线, 最里面的等势线的电势是最外面的3 倍, 那么各条线的电势用向量表示为: u=linspace(1,3,7)*u0。从- r0 到r0 取偶数个点, 例如100 个点, 使最中心点的坐标绕过0, 各点的坐标可用向量表示: x=linspace(- r0,r0,100), 在直角坐标系中可形成网格坐标: [X,Y]=meshgrid(x)。各点到原点的距离为: r=sqrt(X.^2+Y.^2), 在乘方时, 乘方号前面要加点, 表示对变量中的元素进行乘方计算。各点的电势为U=k8q. /r, 在进行除法运算时, 除号前面也要加点, 同样表示对变量中的元素进行除法运算。用等高线命令即可画出等势线 contour(X,Y,U,u), 在画等势线后一般会把电力线擦除, 在画等势线之前插入如下命令hold on 就行了。平面电力线和等势线如图1, 其中插入了标题等等。越靠近点电荷的中心, 电势越高, 电场强度越大, 电力线和等势线也越密。
机械优化设计实验指导书 实验一用外推法求解一维优化问题的搜索区间 一、实验目的： 1、加深对外推法（进退法）的基本理论和算法步骤的理解。 2、培养学生独立编制、调试机械优化算法程序的能力。 3、培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。 二、主要设备及软件配置 硬件：计算机（1台/人） 软件：VC6.0（Turbo C） 三、算法程序框图及算法步骤 图1-1 外推法（进退法）程序框图
算法程序框图：如图1-1所示。 算法步骤：（1）选定初始点a1=0, 初始步长h＝h0，计算 y1＝f(a1)， a2=a1＋h,y2＝f(a2)。 （2）比较y1和y2: （a）如y1≤y2, 向右前进；，转（3）； （b）如y2＞y1, 向左后退；h＝－h，将a1与a2，y1与y2的 值互换。转（3）向后探测； (3）产生新的探测点a3＝a2＋h，y3＝f(a3); (4) 比较函数值 y2和y3： （a）如y2>y3, 加大步长 h＝2h ，a1=a2, a2=a3,转（3）继续 探测。 （b）如y2≤y3,则初始区间得到：a=min[a1,a3]， b=max[a3,a1]，函数最小值所在的区间为[a， b] 。 四、实验内容与结果分析 1、根据算法程序框图和算法步骤编写计算机程序; 2、求解函数f(x)=3x2-8x+9的搜索区间，初始点a1=0,初始步长h0=0.1; 3、如果初始点a1=1.8,初始步长h0=0.1,结果又如何？ 4、试分析初始点和初始步长的选择对搜索计算的影响。
实验二用黄金分割法求解一维搜索问题 一、实验目的： 1、加深对黄金分割法的基本理论和算法步骤的理解。 2、培养学生独立编制、调试机械优化算法程序的能力。 3、培养学生灵活运用优化设计方法解决工程实际问题的能力。 二、主要设备及软件配置 硬件：计算机（1台/人） 软件：VC6.0（Turbo C） 三、算法程序框图及算法步骤 图1-2 黄金分割法程序框图 算法程序框图：如图1-2所示。 算法步骤： 1）给出初始搜索区间[a，b]及收敛精度ε，将λ赋以0.618。
辽宁工程技术大学 实践报告 课程名称：工业设计应用人机工程学实践项目：人机工程学社会实践报告专业班级：工业设计12-2班 姓名： 学号：
中国的制造业无不是严阵以待，企图在竞争中保持优势。管理大师麦克·波特(MICHAEL PORTER)曾说过，企业具备竞争优势的两个方式，一是扩大生产规模，走向规模经济，才能占有成本上的优势；另一个便是创造企业或产品的附加值，制造消费者趋之若鹜的心理。在现今产品和质量逐步提高，且消费者对商品品质要求越来越高的情况下，各产品制造商们无不力求突破，希望能出奇制胜，打动消费者的心。拿当今世界上提出的“健康”人机工程学的新要求为例，即是用某些考虑人机因素的辅助性产品，如：电动腰靠、紫外线阻隔(UV、CUT)等来提高产品人性化的层次，籍此创造其他品牌无法模仿的优势，而赢得消费者青睐的。 究竟什么样的产品需要人机工程呢？在设计上又如何表现，才能成为符合人机工程学的产品呢? 工业设计师指出，就电脑的相关部件和设备而言，如键盘、鼠标等输入装置，因使用者可能长时间利用其从事工作或娱乐，接触的时间较长，在使用时也可能十分投入。因此，人机工程学就成了设计上最主要的条件之一。 二、实践目的 通过本次课外实践，了解市场上现有产品的人机工程学的应用情况，并了解到人机工程学的应用目的，即根据人的生理，行为，认知，心理以及等情感各方面的特性，运用系统工程的观点和方法分析研究人与产品，人与环境之间的相互作用，合理的设计和安排人们生产与生活中的信息显示，操作控制，作业器具，作业空间，作业方式，作业环境，以保障人的安全与健康，提高人的工作效率与质量，实现人的舒适与愉悦，使人，机环境的配合达到最佳状态。
实验指导 手指灵活测试仪 一、内容简介 手指灵活性测试仪是测定手指尖、手、手腕、手臂的灵活性，以及手和眼协调能力的仪器。应用心理学测定方法来进行能力方面的动态研究，能够弥补和纠正用快速法进行职业咨询和职业选择时的不足，通过长期动态的对人进行研究，可以取得向被试提出选择职业选择的宝贵资料。这种测试方法在就业指导和咨询上正得到越来越广泛的应用。 手指灵活测试仪wi31362 手指灵活性测试仪器种类很多，归纳起来主要有二大类。一类用于测定手指灵活性，另一类用于测定手指尖灵活性。 本仪器主要特点是能测定手指尖灵活性也能测定手指灵活性。并能直接读出手指尖和手指灵活性的测定时间。 二、技术指标 1. 手指灵活性测试100 孔 2. 手指灵活性测试M6 、M5 、M4 、M3 螺钉各25 个 3. 计时范围0 ～9999.99 秒 4. 电源电压220V 50HZ 5. 消耗功率10W 6. 外形尺寸 7. 重量 3.5 千克（净重） 1. 附近盒 2. 电源插座 3. 计数器 4. 插板 5. 电源开关 6. 复位键 本仪器主要有一机箱和两块插板组成，只要换插板就能测试手指灵活性和手指尖灵活的测定。 三、使用方法 1. 手指灵活性测试 使用者接上电源打开电源开头此时计时器即全部显示为0000. 00 然后插上手指灵活性插板（有100 个φ 1. 6 孔）按复位按键被试即可进行测试，当被试用镊子钳住φ 1. 5 针插入起始点时计时器开始计时然后依次用镊子（至左向右，至上向下）钳住φ 1. 5 针插满100 个孔至终至点计时器即停止计时此时计时器显示时间为被试做完这一试验所用总时间，当测试第二次实验时只要按复位键计时器全部复位，即可反复测试。