摘要
ABS是在汽车制动过程中提高操纵稳定性和转向控制能力的主动安全装置。ABS 正常工作对汽车行驶安全至关重要。滚筒式惯性检测实验台是检测汽车ABS系统性能的实验台，它可以替代路测，实现ABS测试系统在室内测试的要求。滚筒式惯性检测实验台主要有三部分组成，电机驱动部分、滚筒转鼓部分、飞轮组部分，本文主要针对其各部分的结构进行设计的。
本文介绍了ABS系统滚筒式惯性检测实验台主要部件的设计方法及设计过程。论述了ABS系统的工作原理，分析了现在存在的各种汽车性能检测实验台，确定了总体设计方案及各部分零件的型号的选取。本文ABS系统滚筒式惯性检测实验台采用滚筒带动车轮转动，同时根据车轮的尺寸及汽车的重量分析设计滚筒的结构及尺寸。ABS 系统滚筒式惯性检测实验台主要采用飞轮模拟汽车在道路上行驶的惯量，根据模拟的原理对飞轮进行分析计算，确定飞轮的数量及结构尺寸，并且对实验台进行一定的校核。最后使用AutoCAD 进行平面制图。
关键词：ABS系统；飞轮；滚筒；实验台；转动惯量
ABSTRACT
ABS in the auto brake process improve handling stability and steering control ability of active safety device. ABS normal work is crucial for automobile driving safety. Roller-type inertial testing experiment platform is testing the car ABS system performance test rig, it can replace the road test, realize ABS test systems in indoor test requirements. Roller-type inertial testing experiment platform is made up of three main parts, motor drive part, roller drum part, fly wheel part, this article mainly aims at the structure of its parts design.
This paper introduces the ABS system roller-type inertia detection experiments of the main parts of machine design method and design process. Discusses the working principle of the ABS system, analyzes the existing of auto performance testing experiment platform, determine the overall design scheme and various parts of the type of selected. This paper ABS system inertial testing experiment platform adopt cylinder cylinder driving wheel rotation, and based on the size and weight of the car analysis and design of roller structure and size. ABS system roller-type inertial detection experiments Taiwan mainly USES the flywheel simulation cars in road, according to the principle of rotary inertia of the flywheel simulation is analyzed, the quantity and structure to determine the flywheel of size, and experiments Taiwan perform some of the check. Finally using AutoCAD for plane drawings.
Key words:ABS system; The flywheel; Roller; Experimental stage; inertia
目录
摘要.................................................................... I Abstract ............................................................... I I 第1章绪论 . (1)
1.1 概述 (1)
1.1.1汽车ABS系统概述 (1)
1.1.2 ABS性能检测试验台的原理 (2)
1.1.3 ABS性能检测试验台设计的要求 (2)
1.2 ABS性能检测试验台设计方案的确定 (2)
1.2.1 ABS性能检测试验台整体方案的确定 (2)
1.2.2 滚筒方案的确定 (4)
1.2.3 飞轮方案的确定 (4)
1.3 本章小结 (5)
第2章实验台部件的选择 (6)
2.1电机的选择 (6)
2.1.1 电机功率的计算 (6)
2.1.2 驱动元器件的选择 (6)
2.2 联轴器的选择 (7)
2.3 轴承的选择 (8)
2.3.1 轴承载荷的计算 (8)
2.3.2 轴承型号的选择 (9)
2.4 本章小结 (9)
第3章滚筒设计 (10)
3.1 概述 (10)
3.2 滚筒结构分析 (10)
3.3滚筒尺寸的选择 (11)
3.4 本章小结 (13)
第4章飞轮设计 (14)
4.1 概述 (14)
4.2 飞轮转动惯量分析 ................................ 错误！未定义书签。
4.3飞轮结构分析..................................... 错误！未定义书签。
4.4飞轮计算......................................... 错误！未定义书签。
4.5 本章小结 ........................................ 错误！未定义书签。第5章总体设计与校核.............................. 错误！未定义书签。
5.1 概述 ............................................ 错误！未定义书签。
5.2 总体结构设计 .................................... 错误！未定义书签。
5.3滚筒轴校核....................................... 错误！未定义书签。
5.4飞轮轴校核....................................... 错误！未定义书签。
5.5 本章小结 ........................................ 错误！未定义书签。结论............................................. 错误！未定义书签。参考文献............................................. 错误！未定义书签。致谢.. (14)
附录 (15)
第1章 绪 论
1.1 概述
1.1.1汽车ABS 系统概述
随着我国汽车工业的飞速发展以及高速公路、高等级公路的大规模建设，车辆密集化和车辆高速化对车辆的安全性能提出了更高要求。汽车制动防抱死系统ABS 就是为适应这一要求迅速发展起来的。ABS 性能的好坏直接影响到行车的安全。
ABS 系统的基本工作原理是：由安装在车轮附近的测速传感器在车辆制动时测量出车轮的瞬间转速(轮速)，计算出此时车轮角减速度和车辆的行驶速度(车速)，并依据瞬时车速与轮速计算出车辆的滑移率，控制器依据一定的数学模型操纵压力调节器调整制动管路中的制动液压力，改变制动器的制动力，使车轮的滑移率保持在一定水平上(约为20% )， 此时制动器的制动力趋近地面制动力最大值，车轮处于半抱半滚的状态, 此时车辆的制动方向稳定性较好，车辆的制动性能处在最佳的状态下。因此防抱死系统ABS 就是控制汽车滑移率的控制系统，滑移率s 是一个能表征制动效能和可以测算的量，滑移率计算公式为：
1v v s v -= （1.1）
式中：s 为滑移率；v 为车速；1v 为轮速，即车轮转速与车轮半径的乘积。
车轮与道路之间能传递的力称为道路附着力F ?，F ?与车轮正压力之比称为附着系数：
F N ??= （1.2） 道路附着系数受道路、车轮材料结构和接触状况影响。道路附着系数与制动时车轮滑移率的关系曲线如图1所示。
图1.1 —s关系曲线
由图1.1可以看出滑移率s在15%~20%时，汽车的制动性能最好，因此ABS系统的功能就是保证滑移率在15%~20%这个范围内。
1.1.2 ABS性能检测试验台的原理
判断ABS 有没有发挥作用的关键指标就是制动时的滑移率。因此，我们把试验台对ABS性能测试的主要指标定为测试制动时车轮的滑移率。根据式(1-1)滑移率主要由车速与轮速计算得到的，因此实验台测试时，主要测试汽车制动时车轮的转速与汽车的行驶速度，再根据式(1-1)计算出滑移率是否达到15%~20%这个范围内，就可以测得ABS系统的性能是否达到要求，这就是ABS性能检测实验台的基本工作原理，其具体的结构就是这次研究主要设计的内容。
1.1.3 ABS性能检测试验台设计的要求
ABS性能检测实验台的设计要求是：
（1）设计汽车ABS制动性能检测试验台，具体设计试验台的机械部分。主要包括驱动电机、联轴器及滚筒轴承的选取，增速器、滚筒的设计；
（2）根据被测汽车的质量范围，计算设计能够模拟这些质量范围内的汽车的转动惯量进行ABS性能测试；
（3）具有足够的强度和刚度，通过驱动电机驱动滚筒转动，带动滚筒上的待检车辆达到检测速度，然后通过车辆的ABS对滚筒进行制动，通过检测系统对ABS的性能进行检测；
（4）使用方便，测量精度高，控制操作便捷，结构简单，制造容易，维修，调整方便。
1.2 ABS性能检测试验台设计方案的确定
1.2.1 ABS性能检测试验台整体方案的确定
由于汽车的制动性能对车辆运行的安全性起着至关重要的作用。随着汽车安全检测设备的应用和发展，普遍采用制动试验台检测制动力来评价汽车的制动性，可以根据这些制动力检测试验台结构的分析来确定ABS性能检测实验台的方案。
（1）滚筒反力式制动力检测台
滚筒反力式制动力检测台是最普通的检测设备，如图1.2所示。我国使用的滚筒反力式制动检测台有两大类，其一是引进日本弥荣公司、日产公司的；其二是引入西欧国家的。它们都是由电机通过传动装置驱动滚筒，滚筒带动车轮，并在汽车制动时，利用测力杠杆将制动力传给测力传感器。为增大车轮与滚筒间的附着系数，通常采用
在滚筒表面刻槽或粘砂的办法。
滚筒反力式制动力检测台的缺点是驱动转速较低，滚筒表面的线速度一般为5km/h 左右，无法测到汽车在高速情况下的制动性能。
1.滚筒机构
2.减速器
3.电机
4.测力杠杆
图1.2 滚筒反力式制动力检测台示意图
（2）平板式制动力检测台
平板式制动力检测台，如图1.3所示，它由测试平板、数据采集系统等构成，集侧滑、悬架效能、轴中、制动性能测试为一体的汽车检测设备。测试平板共6块：前端左、右两块为制动平板，用于测量沿汽车行驶方向平板作用于轮胎的制动力；后端两块，一块为侧滑板，用于测量汽车的侧滑，一块为空板（不起测试作用）。从原理上来看，平板式制动实验台是主动、动态的检测，它是汽车行驶制动状态下进行检测的，检测时，被检车辆以5~10km/h的车速驶上测试平板上，操作员根据现实信号踩下制动踏板，使车辆在测试平板上制动直至停车。于此同时，数据采集系统采集制动过程中的全部数据，并作分析处理，然后把自动性能的测试结果显示出来。
1.控制柜
2.侧滑式平板3、5.制动-轴荷-悬架磁而是平板 4.空板
图1.3平板式制动力检测台示意图
滚筒反力式和平板式制动力检测台是我国目前最常用的评价汽车制动性能的检测设备，而ABS起作用的车速一般在10km/h以上，也就是说车低于10km/h的速度时，ABS系统将停止作用，以上两种检测台都是工作在10km/h以下的，因此要用于ABS
性能检测还需要一定的改进。
这里就要采用一种滚筒式惯性检测实验台，其主要的工作部分如图1.4所示，主要有三部分组成，电机驱动部分、滚筒转鼓部分、飞轮组部分，其基本的工作原理如下：当电机带动转鼓转动时，滚筒相当于一个滚动的路面，同时滚筒上面的车轮也随之转动，汽车相当于在路面上行驶，滚筒和飞轮组的惯性质量与受检汽车的惯性质量相当，由于受检汽车型号不同，质量各异，所以要通过选择不同的飞轮组合来进行匹配，因此滚筒传动系统具有相当于汽车在道路上行驶的惯量。在汽车车轮转动起来后，启动离合器，使电机与实验台脱离，汽车采取制动，制动时轮胎对于滚动路面产生阻力，但由于滚筒传动系统具有一定的惯性，因而滚动路面将相对于车轮转过一定距离，该距离相当于汽车在道路试验时的制动距离，以此可以模拟道路制动时的情况。
图1.4 滚筒式惯性实验台组成
1.2.2 滚筒方案的确定
滚筒式惯性检测实验台主要是由8个滚筒组成，每两个滚筒支撑汽车的一个轮胎，其中一个滚筒用于传递运动，另一个滚筒用于辅助支撑的作用，并且在实验时可以用于测量车轮的实时转速。
根据滚筒反力式制动力检测台中的情况，为增大车轮与滚筒间的附着系数，通常采用在滚筒表面刻槽或粘砂的办法，因此这里采用刻槽的方法增加表面的附着系数。滚筒的尺寸的设计主要根据汽车轮胎的尺寸进行具体设计。
1.2.3 飞轮方案的确定
飞轮组主要是又来模拟汽车在道路上行驶时的转动惯量，其转动惯量的大小直接与汽车的质量相关，飞轮组的安装要使这个实验台上汽车运动的动能与汽车行驶在道路上的动能相当，飞轮组的尺寸要根据汽车质量范围来确定。
1.3 本章小结
本章首先进行了汽车ABS系统的概述，根据ABS系统的工作原理对ABS的工作原理进行分析，并且提出设计过程中的主要要求。通过对现在常用的制动力检测台（滚筒反力式制动力检测台和平板式制动力检测台）的分析确定滚筒式惯性检测实验台的设计方案，并且根据实验台的方案确定滚筒以及飞轮的设计方案。
第2章 实验台部件的选择
2.1电机的选择
2.1.1 电机功率的计算
由于ABS 系统在汽车速度达到10km/h 时才会工作，因此实验台提供的转速必须使车轮的线速度达到10km/h 。这里设汽车的速度是60km/h ，由于汽车车轮的线速度与滚筒的线速度相同，则实验台运转工作时，滚筒的线速度为60km/h 。由于车轮的直径一般在600~700mm ，这里先设滚筒的直径为300mm ，则滚筒的转速根据2v rn π=可以计算出，530r /min n =，由于实验台的工作转矩比较大，设转矩为40Nm ，/955035040/9550 2.2kW P M n =?=?=，电机的选择要根据以上数据选择。
2.1.2 驱动元器件的选择
根据计算出来的电机的功率，以及需要达到的转速选择电机。这里选用松下伺服电机。松下伺服电机具有高性能的实时自动调整增益，它可以根据负载惯量的变化，与自适应滤波器配合，从低刚性到高刚性都可以自动地调整增益，正好适应实验台不同车型时的转动惯量，并且还具备一场速度检测功能，可以将增益调整过程中产生的异常速度调整到正常，通过面板的操作可以在监控实时调整情况的同时，进行设定和确认；松下伺服电机还具有高速高响应特性，它内置瞬时速度观测器，可以快速、高分辨率地检测出电机转速，而且能实现高速定位；而且松下伺服电机还具有振动抑制控制，是一个高性能的电机，如图2.1所示，为松下电机。
图2.1 松下伺服电机
松下伺服电机有多种型号，分别为超小惯量系列（MAMA 型）、小惯量系列（MSMD 型、MQMA 型、MSMA 型）、中惯量系列（MDMA 型、MGMA 型、MFMA 型）、大惯量系列（MHMD 型、MHMA 型），由于转台转矩较高并且转速不大，因此
选用MGMA型伺服电机，它是一种低速大转矩的电机，额定输出功率为4.5kW，额定转速为1000r/min，最大转矩为107Nm，满足需求。
驱动部分还有一个离合器，在该设计方案中采用了磁粉离合器这一自动控制元件．磁粉离合器是以磁粉为工作介质，以激磁电流为控制手段，达到控制制动或传递转矩的目的。其输出转矩与激磁电流呈良好的线性关系而与转速或滑差无关，并具有响应速度快，结构简单的优点。磁粉类器件所传递的转矩值与激磁电流大小大致上呈线性关系。一般而言，在5％～95％的额定转矩内，激磁电流与转矩成正比例线性关系。当激磁电流保持不变时，转矩将会稳定的传递，不受滑差的影响。因此，只要控制电流，即能控制转矩的大小，因此可以将其用于其测量转矩的实验中。
2.2 联轴器的选择
联轴器是用来实现轴与轴之间的连接，进行运动和动力的传递的。用联轴器连接的两轴轴线在理论上应该是严格对中的，但在制造、安装和环境的影响下，也会有一定的误差。联轴器的类型有很多，可以划分为刚性联轴器和挠性联轴器两大类，刚性联轴器要求被连接两轴轴线严格对中，因为它不能补偿两轴的相对位移，常用类型有：套筒联轴器、夹壳联轴器和凸缘联轴器。
a) b)
图2.2 凸缘联轴器
在本设计中，实验台要传递比较大的扭矩，因此应该选用刚性联轴器，因为刚性联轴器的刚度比较好，能够传递比较大的扭矩。常用的联轴器主要有三种，这里选用了凸缘联轴器，如图2.2所示为凸缘联轴器。由于凸缘联轴器属于固定式刚性联轴器，对所连接两轴间的位移缺乏补偿能力，故对两轴对中性的要求很高。但由于其结构简单、成本低、传递转矩大，因此在固定式刚性联轴器中应用最广。凸缘联轴器是把两
个带有凸缘的半联轴器用键分别与两轴连接，然后用螺栓把两个半联轴器联成一体，以传递运动和转矩。螺栓可以用半精制的普通螺栓（图 2.2a ），亦可以用铰制孔用螺栓（图2.2b ）。采用普通螺栓连接时，联轴器用一个半联轴器上的凸肩与另一个半联轴器上的凹槽相配合而对中，转矩靠半联轴器结合面间的摩擦力矩来传递。采用铰制孔用螺栓连接时，靠铰制孔用螺栓来实现两轴对中，靠螺栓杆承受剪切及螺栓杆与孔壁承受挤压来传递。本设计中主要采用第一种形式的凸缘联轴器。由于凸缘联轴器也是标准件，因此在选择时，可以根据连接轴的尺寸选择相应的型号，联轴器具体的尺寸就可以确定了。
2.3 轴承的选择
2.3.1 轴承载荷的计算
一般家用汽车的重量是1~4t ，在轴承载荷计算时，滚筒上轴承所承担的载荷根据汽车的重量来计算。
由于实验台主要承受的是汽车的重力，因此轴承主要承受径向载荷，轴承的支撑相当一个简支梁，每个滚筒上都支撑一个车轮，因此每个轴承要支撑1/4汽车的重量，如图2.3所示。
图2.3 轴承支撑简图
因此可以计算出轴承的支撑力是1/8汽车的重量，汽车最大是4t ，则轴承所受到的支撑力最大为0.5t （500kg ），都是径向力，所以轴承所受的当量静载荷为0r P F =，查得有关资料，轴承当量动载荷与当量静载荷的就算公式如式(2-1)所示：
r a P XF YF =+ (2-1)
式中 r F 、a F ——轴承的径向载荷和轴向载荷；
X 、Y ——动载荷径向系数和动载荷轴向系数。
查表可得X =1，因此当量动载荷r P F =，r F =500?9.8=4.9kN 。
2.3.2 轴承型号的选择
由于只受到径向载荷，选用深沟球轴承就可以达到支撑的要求，轴承是标准件，根据计算出的轴承的载荷，查相关手册，选用适当的轴承。滚筒轴选用轴承6308，它的额定载荷为24kN，足够达到支撑的能力，轴承各部分尺寸，如图2.4所示，都可以查表得到。
图2.4 深沟球轴承
2.4 本章小结
本章主要根据实验台工作的需求及载荷的大小，分析计算了实验台的驱动电机的功率及型号；再根据联轴器的性能以及实验台的工作情况，选择了合适的联轴器的类型；最后根据实验台的载荷情况，计算出轴承的承载能力，选择了轴承的类型以及滚筒轴轴承的型号。
第3章滚筒设计
3.1 概述
实验台的结构参数对制动性能的测量结果有着重要的关系，只有合理选用惯性实验台的设计参数，才能提高实验台测试的准确性和可靠性。滚筒是实验台中直接与车轮相接触的部件，因此滚筒的结构参数设计与实验的准确性十分重要。滚筒的结构可以根据汽车车轮的尺寸以及汽车的重量，设计合理的滚筒尺寸和形式，使得实验台工作更加的稳定。
由于滚筒要带动汽车轮胎转动，因此滚筒的结构设计要保证轮胎可以随着滚筒一同转动，一般选择在滚筒上粘砂或者刻槽的方式来增加滚筒与轮胎的摩擦系数，使得滚筒和轮胎有着更好的同步性。
3.2 滚筒结构分析
滚筒结构的正确选择直接影响着实验台的工作效率和性能，因此滚筒机构分析至关重要。为了减小滚筒的重量及转动惯量，选择采用薄壁筒形结构，采用圆板支撑，为减少滚筒的转动惯量只采用两个圆板支撑。具体结构形式如图3.1所示。
图3.1 滚筒结构图
汽车在实验台上测试时，车轮与滚筒的接触面积小于车轮与地面的接触面积，且比压增大，因其滚动阻力增加，附着系数φ值下降。因此只有提高车轮与滚筒见得附着系数，才能在滚筒实验台上较真实的再现汽车在路面上的制动状况。但φ的提高受到滚筒表层结构和材料的限制。目前采用较多的是表面带有沟槽的钢制滚筒，其表面
附着系数在0.6-0.8之间，结构如图3.1所示。
3.3滚筒尺寸的选择
实验台中滚筒的中心距一般是不可调试的。因此减小滚筒直径，可使车轮在实验台上的安置角增大，增加实验台的稳定性，提高车轮与滚筒间的附着力，节省驱动电机的功率。但滚筒直径也不能太小，否则车轮的滚动损耗将明显增加，一般低速实验台时，选取较小的滚筒直径，一般为100-200mm ，但是本实验台要达到10km/h 以上的速度，因此选用的滚筒直径为300mm ，车轮的宽度一般为200-300mm ，因此滚筒的长度选择为500mm 。
要对滚筒的尺寸进行设计，首先要对实验台的制动过程有深入的了解，才能分析车轮与滚筒的受力情况，根据受力情况设计合理的滚筒尺寸。检测制动时会出现以下几种情况：（1）未制动时，车轮被滚筒驱动而转动，仪表显示的是该轮阻滞力，阻滞力应不大于该轴荷的8%。（2）完全制动（制动踏板踏到底）时，被检车辆随滚筒转动，若指示装置显示的制动力很小，达不到标准要求，制动性能不好，则ABS 系统不合格，汽车也不合格。（3）完全制动时，被检车轮在滚筒上略有转动，检测出来的滑移率达到要求。（4）完全制动时，被检车轮开始脱离前滚筒，后移至主动滚筒一侧，车轮在滚筒上打滑，这时是最大制动力，如果继续下去，整车出现后移爬轮现象，实验将无法进行，严重影响了汽车的检测情况。因此在滚筒设计是，根据制动力最大的情况设计滚筒，以免出现实验无法进行的情况。
车轮在实验台上测试时的受力情况如图3-2所示，分析时忽略了非测试车轮约束反力的影响，并假设测试车轮为刚性。车轮制动时，车轮受到制动器制动力矩M T 的作用（G 为车轮所受的载荷，1N 、2N 为前后滚筒对车轮的法向反力）产生车轮与滚筒
间的摩擦力即制动力1x F 和2x F 。若车轮在两滚筒上的安置角过小，车轮将离开前滚筒
沿后滚筒移动，即出现抱死状态。随着制动力矩Mt 的增加，1x F 和2x F 增大，测试车
轮的最大制动力应出现在抱死状态，即车轮刚离开前滚筒（1N =0）而未沿后滚筒滑移
的时刻，这是上述所说的第四种情况，也是制动力最大的情况，此时有式(3.1)所示的等式。
图3.2 车轮受力图
2max 2max 220cos sin 0sin cos x x X F N Y G N F G αααα?=-=????=+=??
∑∑，， (3-1)
由式(3-1)可以解得：
2max 2tan x F N α= (3-2)
而车轮与滚筒的最大制动力与滚筒对车轮的法向反力之比2max 2/x F N 等于车轮与
滚筒间的附着系数φ，故φ=tan α。因为一般附着系数在0.6-0.8之间为最佳，因此最佳安置角在arctan 0.6~arctan 0.8，即最佳安置角为31°~38.6°之间。
由于sin /(2())L R r α=+，
因此确定了滚筒直径之后，可以根据最佳安置角的大小选择滚筒间的间距，这里选用滚筒间距L =500mm ，取车轮半径R =300mm ，滚筒半径
r =150mm ，因此可以计算出安置角α为33.8°
，在最佳安置角范围内，该设计的结构尺寸最为合理，保证实验台能够正常安全的运行。
3.4 本章小结
本章对滚筒进行了结构分析与设计，根据车轮的尺寸与滚筒支撑形式对滚筒的尺寸进行了计算与设计，对滚筒的附着系数进行了分析，在满足附着系数的条件下对滚筒的安置角进行了分析计算，根据最佳安置角计算了滚筒的安装尺寸。
第4章飞轮设计
4.1 概述
实验台上的惯性飞轮组的设计目的是增加汽车总体的转动惯量，以达到增加惯力的目的，使得汽车在实验台上运转时的惯性与汽车在路面上行驶的时候相同，使得实
致谢
在本文即将完成之际，首先感谢我的指导老师安永东老师，从选题到设计的展开到设计的完成，一直得到安永东老师的支持和鼓励，他渊博的学识、严谨的治学态度都给我留下了深刻的印象。通过这次的设计，我更深刻地了解了机械设计、机械制造的各方面知识，对汽车设计有了全新且比较全面的深刻认识，达到了前所未有的高度，并锻炼了独立思考解决问题的能力。再次向安老师表示衷心的感谢！
感谢帮助我的所有老师和同学，他们在设计过程中给我提出了宝贵建议和CAD 的指导。感谢宿舍的朋友一直以来对我的关心和支持。感谢汽车工程系所有老师和同学的帮助和勉励。同窗之谊，终生难忘！
感谢我的家人多年来对我无微不至的关怀、始终如一的支持，感谢他们对我的鼓励和生活上的诸多照顾，感谢他们督促我接受良好的教育。
最后，向参加设计审阅、答辩的专家和老师表示感谢。
附录
附录A.
Car ABS Technology and Development Trend In the car before the emergence of abs, used car is the open loop brake system. Its characteristic is the brake torque only and drivers of the size of the manipulation of the force, braking force distribution regulation and the size of the brakes on and type. With no wheel the motion of feedback signal measurement, can't know during wheel brake speed and holding in death, car you may adjust accordingly wheel cylinder or the gas chamber of the size of the brake pressure. So in an emergency brake, inevitably appear wheel on the ground, holding in death dragged the phenomenon of sliding.
When the wheel lock, the ground of the performance was poor, the lateral attached can provide the lateral adhesion is small, car by external force in any minute under the action of will appear direction, easily happened instability problems of traffic accidents. In the wet pavement or snow and ice on the road, the direction of brake the instability of the phenomenon can more serious. towing It is through the basic function of sensors' wheel each transient state of motion, and according to the motion correspondingly adjust the size of the brake torque in to avoid the wheels holding in death, it is a phenomenon of closed-loop brake system.
It is the electronic control technology in cars of the most successful application project, one of auto brake antilock brake systems can make the car in the braking maintain stability and shorten the direction braking distance, effectively improve the driving safety.
Car ABS can say is the most important car safety history of the three great inventions (the other two are airbag with seat belt),
ABS is also other safety device (such as ESP driving dynamic stability system and EBD braking forces based distribution system) Because money spent too big, ABS the practical use of the early railway vehicle or aircraft. 70 s, digital electronic technology and large scale integrated circuit, for the rapid development of ABS system lays a foundation to practical application. Bosch company in 1978 first launched the digital electronic control unit of the brake system, and ABS2 Bosch holding device in the Mercedes Benz, which opened on the modern ABS system development sequence
Although the Bosch ABS2 of electronic control device is a separation of the components, but due to the digital electronic control device and analog electronic control device, the reaction speed, compared to the control accuracy and reliability are significantly improved, therefore, Bosch ABS2 control effect already is quite good. From then on, Europe, America and Japan, many professional company and brake car companies have developed a variety of ABS system. According to statistics, the whole world has more than 60% of new cars equipped with ABS device.
When the car brake wheel speed and the differences between body speed, can lead to the wheel and the road, when the wheel slippage between produce pure rolling way and the pavement at contact, the slip rate is zero, and wheel lock the slip rate is 100%. When the slip rate between 10% ~ 30%, the largest transfer of power. The basic principle of braking antilock brake system (2, 3] is based on the above research, through the control regulation system in power, braking process, to the wheel in the slip rate control, within the scope of the right to obtain the best braking effect. ABS system hardware mainly by the wheel sensor, electronic control devices, brake pressure regulator three major components, constitute a to the slip rate is the control of the target of the closed-loop control system. The wheel speed sensor and the data transfer to the electronic control device. Control device is a microprocessor, according to the wheel speed sensor signal to calculate the speed of the car. In the braking process, reducing speed and control device of programmed ideal reducing the speed of characteristic curve in comparison. If control device judge the wheel reducing speed too large and the wheel will embrace died, signal to hydraulic regulator, hydraulic regulator is according to the control device of the signal to the brake wheel cylinder of hydraulic control (the boost, the pressure or blood pressure). Brake pressure to adjust the frequency of the cycle up to 6 ~ 20 H z. ABS technology at the core of theproblem is the control algorithm of research. The control car ABS is a complex, essential nonlinear control problem. In recent years, domestic and foreign scholars in the control of ABS calculate
Method on the many theoretical research, mainly in the following several control methods. Now automotive ABS system most of the products are the addition, subtraction speed control, and additional threshold some auxiliary threshold, not involve specific mathematical model. Threshold control for nonlinear systems is an effective control method. In the braking process, can be a primary angular velocity threshold, when actual
《机械系统设计》 实验报告 姓名：马睿聪 班级：机械Z1317 学号：2013000384
实验一：采煤机的主功能及辅助功能 采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失. 采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一.机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性,达到高产量、高效率、低消耗的目的. 采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂.双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机的成功经验,是针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机. 采煤机的主要组成部分： 采煤机的类型很多，但基本上以双滚筒采煤机为主，其基本组成部分也大体相同。各种类型的采煤机一般都由下列部分组成。 （1）截割部 截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤，由左、右截割电机，左、右摇臂减速箱，左、右滚筒，冷却系统，内喷雾系统和弧形挡板等组成。截割部耗能占采煤机装机总功率的80%-90%，
因此，研制生产效率高和比能耗低的采煤机主要体现在截割部。 传动装置： 截割部传动装置的作用是将采煤机电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒转速及转矩的要求；同时，还应具有调高功能，以适应不同煤层厚度的变化。 截割部的传动方式主要有一下几种： a）、电动机-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 b）、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-滚筒 c）、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 d）、电动机-摇臂减速箱-滚筒螺旋滚筒： 螺旋滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构，对采煤机工作起决定性作用，消耗总装功机率的80%-90%。早期的螺旋滚筒为鼓型滚筒，现代采煤机都采用螺旋滚筒。螺旋滚筒能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及采煤工艺的要求，具有落煤、装煤、自开切口的功能。近些年来出现了一些新的截割滚筒，诸如滚刀式滚筒、直
陈胜国班长 以下所给为前儿届用过的一些题目汇编，请同学们参考要求能够“举一反三”，否则，恐难以过关！！1?为公平期间，请务必将此复习题发至每一位同学； 2.此复习题仅告诉你们题目的类型、出处、难度等信息，不要仅局限于木题目，要求做到“举一反三”，否则，就会起到误导学生的作用。 填空 1、系统（system）是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整 体。 2、系统的特性主要包括整体性、相关性、目的性和环境适应性等。 3、系统的整体特性主要是指构成系统的各要素服从整体功能，要素间的联系不能分害 I」。 4、系统的相关特性主要是指要素之间是相关的，形成特定的结构关系，包括入与出关 系、层次联系、排列组合形式等。 6、系统的目的性是指实现特定的功能是系统存在的目的。 7、系统边界是指技术系统功能范围的界限，即内部系统与外部系统的分界。 8、从系统的观点看，机械系统一般主要动力系统、执行系统、传动系统和操纵控制系 统等组成。 9、动力系统包括动力机及其配套装置；它的功能是向机器提供运动和动力，是机械系 统的动力源。 10、执行系统包括机械的执行机构和执行构件，是利用机械能改变作业对象的性质、状 态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等。 11、执行系统通常处在机械系统的末端，直接与作业对象接触，其输出是机械系统的主 要输出，其功能是机械系统的主要功能。因此，执行系统有时也被称为机械系统的工作机。 12、操纵控制系统通常主要由、、和等部分 组成。（需答对起停装置、离合器、制动器、变速器和换向装置中的4项） 13、机械系统设计时，特别强调和重视从系统的观点出发，合理确定系统功能，提高可 靠性，提高经济性，保证安全性。 14、确定系统功能时，应遵循保证基本功能、满足使用功能、剔除多余功能、增添新颖 功能、恰到好处地利用外观功能的原则，降低现实成本，提高功能价值，力求使产品达到尽善尽美的境地。 15、可靠性是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。是衡量产品质量 的一个重要指标16、布置操纵件的时应尽量使得操作人员便于操纵和观察，保证操作人员和操纵件之间有合适的空间位置，符合方便宜人及与环境协调的要求。
LMS系统在整车室内台架道路模拟试验中的应用 梁映珍 周鋐 王二兵 赵静 同济大学汽车学院实验室 摘要 室内台架道路模拟试验不仅能消除气候等因素的影响，而且能有效缩短试验周期、精度高、可控性好，是汽车可靠性试验今后发展的趋势。本文以某型小轿车为例，阐述LMS测试系统在室内台架道路模拟试验前期路谱采集中的应用，同时描述LMS Tecware软件在实测路谱信号迭代前期处理方面的应用。 关键词 道路模拟道路普采集 数据分析 Application of LMS System in Road Simulation Test Liang Yingzhen, Zhou Hong, Wang Erbing, Zhao Jing Tongji University Automobile Lab Abstract Road simulation test can not only eliminate the influence of weather, road condition, but also can shorten experiment period effectively. It has high precision, good operational performance and it would become a development tendency of future vehicle reliability test. This paper takes a sedan as an example and illustrates the application of LMS system in acquisition of road spectra. Besides, this article describes the application of LMS Tecware software in road spectra signal processing before it would be used to iterate. Keywords Road Simulation Test Road Spectral Acquisition Data Analysis 引言 室内台架道路模拟试验是近年来在试车场试验的基础上发展起来的研究汽车整车可靠性的重要手段之一。该试验的原理为：根据引起汽车疲劳损伤的主要因素，编排汽车在试验车场行驶的路面，采集汽车在试车场行驶过程中车轮轴头的振动响应信号，通过对所采信号的编辑和加速处理，获得汽车在行驶过程中的道路谱；之后，将汽车置于室内电液伺服振动台上进行迭代，此过程将汽车看作一个未知的控制系统，先设置一个噪声信号作为驱动信号，
武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析 开课学院机电工程学院 指导老师姓名 学生姓名 学生专业班级机电研 1502班 2015—2016 学年第2学期
实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析 钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 1.1方形截面悬臂梁模型建立 建模环境：DesignModeler 15.0。 定义计算类型：选择为结构分析。 定义材料属性：弹性模量为2.1Gpa，泊松比为0.3。 建立悬臂式连接环模型。 （1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。（2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图1.1所示。 图1.1 方形截面梁模型 1.2 定义单元类型： 选用6面体20节点186号结构单元。 网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图1.2所示：
图1.2 网格划分 1.21 定义边界条件并求解 本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。 （1）给左端施加固定约束； （2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力； 1.22定义边界条件如图1.3所示： 图1.3 定义边界条件 1.23 应力分布如下图1.4所示： 定义完边界条件之后进行求解。
《机械系统设计》 课程大作业—I 棒料校直机功能原理设计 院（系） 专业 学生 学号 班号 2015年4月
棒料校直机功能原理设计 1 设置棒料校直机功能原理设计的目的 功能原理设计是机械系统设计的最初环节，主要是针对产品的主要功能提出一些原理性构思，也就是针对产品的功能进行原理性设计！ 针对某一产品的主要功能，设计人员在进行了大量相关资料查阅之后，应设计出几种不同的功能原理方案来，以便从中选出较理想的一个为下一步总体设计奠定基础。针对产品主要功能而进行的功能原理设计这一步，在整个设计中是非常重要的一环。一个好的功能原理设计应既有创新构思，同时又能满足用户的需求。 因此，在培养学生的机械系统设计能力时，不仅要注重机构和结构设计的培养和训练，而且更应注重功能原理设计的培养和训练。由于功能原理设计有其自身的特点和工作内容，因此，本大作业将主要针对功能原理设计进行。 2棒料校直机功能原理设计目的 棒料校直是机械零件加工前的一道准备工序。若棒料弯曲，就要用大棒料才能加工出一个小零件，如图1所示，这种加工方式材料利用率不高，经济性差。故在加工零件前需将棒料校直。 图1 待校直的弯曲棒料
3 设计数据与要求 请根据以下设计数据，进行棒料校直机的功能原理设计。 1) 棒料材料：需校直的棒料材料为45钢 2) 工作环境及环保要求：室内工作，希望冲击振动小、噪声小； 3) 工作寿命：使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时； 4) 设备保养维护要求：每半年作一次保养，大修期为3年。 5) 棒料校直机原始设计数据如表1所示。 表1 棒料校直机原始设计数据 4棒料校直机功能原理设计过程 功能原理方案设计的任务是：针对某一确定的功能要求，去寻求一些物理效应并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理来；或者说，功能原理设计的主要工作内容是：构思能实现功能目标的新的解法原理。这一步设计工作的重点应放在尽可能多地提出创新构思上，从而使思维尽量“发散”，以力求提出较多的解法供比较和优选。此时，对构件的具体结构、材料和制造工艺等则不一定要有成熟的考虑，故只需用简图或示意图的形式 5 棒料校直机功能原理设计要求 1) 用黑箱法寻找总功能的转换关系，给出棒料校直机的黑箱图； 2) 对棒料校直机进行总功能分解，绘制“技术过程流程图”和“总功能分解图”； 3) 建立棒料校直机的“功能结构图” 4) 寻找原理解法和原理解组合。 6 设计参考资料 教材中第二章机械系统总体设计中“露天矿开采挖掘机的原理方案设计” 7 作业成绩及其与本门课程总成绩的关系 满分4分，记入100分的总课程成绩。 根据表1任选一组进行设计。
内蒙古民族大学2013-2014学年二学期 试卷答案（考查） 课程名称：机械系统设计考试时间：110分钟年级：11级 专业：机制、农机 一、简答题（6小题，共60分） 1、什么是专家系统？专家系统的作用是什么？简述现代虚拟样机仿真分析的目的与意义。答：一个或一组能在某特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机程序。 专家系统的作用：减少设计人员的负担；适用于常规方法和分析程序无能为力的地方；快速；防止设计人员出错及保留系统的知识和经验的领域。 虚拟样机仿真分析的目的与意义：化设计；缩短周期、降低成本；提高性安全性；提高产品开发效率及产品设计质量。 2、试从人机工程学观点分析汽车驾驶室的布置设计。 答：人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，使人和机器相互适应，创造舒适和安全的环境条件从而提高工效的学科。 驾驶座椅的设计，根据不同的体格可以调整高度和前后位置。而且坐姿操作可减少疲劳。显示装置的设计，如速度里程表、油表等的设计充分利用人体工程及人的视觉习惯，便于观察，警醒作用。操纵装置设计，方向的大小以人施力最适宜的尺寸，而且活动灵活，长期驾驶不易疲劳。档位杆的设计充分考虑人手生理学特点，手握舒适，不产生滑动，施力方便。脚操纵的刹车，离合，油门等，与坐姿操作相适应。踏板采用矩形或椭圆性。转向按钮与方向盘一体便于操作。照明灯及前后镜子的设计也充分考虑人的视觉规律。 汽车驾驶室的设计，充分运用人体工程学的原理，使人在最舒适最不易疲劳的最易观察的角度安全驾驶。 3、机械工作状态能量信息论；机械工作过程能量损失论；机械工作过程节能效益论。 曲柄压力机动力机容量的选择，根据压力机负载而确定的有效能+系统广义储能+系统损耗能的综合，在乘以安全系数，便是动力机容量。 4、典型闭环控制系统有哪些基本环节组成？各有什么作用？ 答：给定环节、测量环节、比较环节、校正及放大环节和执行环节。 给定环节是给出与反馈信号同样形式和因次的控制信号。 测量环节用于测量被控变量，并将被控变量转换为便于传送和便于处理的另一物理量的环节。 比较环节是将来自给定环节的输入信号与测量环节发出的有关被控变量的反馈信号进行比较的环节。 校正及放大环节将偏差信号做必要的校正，并进行放大以便推动执行环节。 执行环节接受放大的控制信号，驱动被控对象按照预期的规律运行的环节。
机械原理实验心得体会 机械原理实验心得体会 机械原理课程设计心得体会 十几天的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化. 在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务,并为之付出了很大的努力,不断的思考自己所遇到的问题.而有些人则不以为然,总觉得自己的弱势…..其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题. 在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧
的心态,因为毕竟我们的出发点都是很好的.课程设计也是一种学习同事优秀品质的过程,比如我组的纪超同学,人家的确有种耐得住寂寞的心态.确实他在学习上取得了很多傲人的成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越.我们过去有位老师说得好,有有些事情的产生只是有原因的,别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩,那绝对不是侥幸或者巧合,那是自己付出劳动的成果的彰显,那是自己辛苦过程的体现.这种不断上进,认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美,有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的,这就是一种优良的品质,它将指引着一个人意气风发,更好走好自己的每一步. 在今后的学习中,一定要戒骄戒躁,态度端正,虚心认真….要永远的记住一句话:态度决定一切. 一、温故而知新。课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学 习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。二、思路即出路。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，
文档来源为 :从网络收集整理 .word 版本可编辑 .欢迎下载支持 . 考试科目 ： 机械系统设计 考试时间 ：110 分钟 试卷总分 100 分 考试班级 ：机械 05 级 一、选择填空（本大题共 10 小题，每小题 1 分，总计 10 分） 装 1．机械工程学科由（ ）和机械制造两部分组成。 A. 机械原理 B. 机械零件 C. 机械学 D. 机械加工 班 2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（ ）。 级 A. 黑箱法 B. 白箱法 C. 类比法 D. 头脑风暴法 ： 3．机械系统结构总体设计的任务是（ ）。 A. 进行原理设计的构思 B. 进行功能原理设计 C. 将原理设计结构化 D. 确定总体参数 学 4．在传动系统中，基本组的级比指数（ ）。 A. 小于 1 B.等于 1 C.大于 1 D. 任意数 号 ： 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（ ）。 订 A. 3 倍齿宽 B. 4 倍齿宽 C. 5 倍齿宽 D. 6 倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（ ）组成。 A. 运动机构 B. 导向机构 C. 定位机构 D. 执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（ ）。 A. 承载能力 B. 工作转速 C. 精度 D. 刚度 8．我们可以用镶条来调整（ ）的间隙。 姓 A. 三角形导轨 B. 燕尾形导轨 C. 车床主轴 D. 铣床主轴 名 9．支承系统是机械系统中具有支承和（ ）作用的子系统。 ： A. 连接 B. 导向 C. 定位 D. 夹紧 线 10. 隔板的布置方向应与载荷的方向（ ）。 A. 平行 B. 垂直 C. 倾斜 D. 任意 二、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 2 分，总计 10 分） 1．机械系统 2．功能原理设计 3．级比 4．执行系统 5．自身刚度 三、简答题（本大题共 6 小题，每小题 4 分，总计 24 分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？ 2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？ 4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？ 四、填空题（本大题含 2 小题共 8 个空，每空 2 分，总计 16 分） 1．某台数控机床， 主轴最高转速为 4000r/min ，最低转速为 30r/min ，计算转速为 145r/min 。 拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为 4500r/min 和 1500r/min ，则 主轴的恒功率调速范围 R np 为（ φu ），电动机的恒功率调速范围 r p 为（ ） r/min ，如果有级变速机构的公比 p Z 为（ ）级。 =R ，则有级变速机构的级数 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长 720mm ，动导轨长 360mm ，计算开式导轨的判别依据
机械系统设计总结 1.机械是机构和机器的统称。机械零件是组成机械系统的基本要素。人与机器组成了生产中的最基本单元。 2.系统是指具有特定功能的相互间具有有机联系的若干个要素所组成的一个整体。 3.系统可以分为两种：流系统（柔性连接），结合系统（刚性连接）。 4.机械系统的定义：任何机械都是由若干装置部件和零件组成的一个特定系统，是一个由确定的质量刚度和阻尼的物体组成的，彼此有机联系的，并能完成特定功能的系统。 5.机械系统的组成：动力系统传动系统执行系统操作控制系统框架支承结构系统润滑系统等子系统组成。机械零件是组成机械系统的基本要素。 6.内部系统：机械本身构成的系统外部系统：人和环境构成的系统 7.现代机械系统：由计算机信息网络协调与控制用于完成包括机械力运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统。 8.从系统类型来看，机械系统本身通常为结合系统。 9.机械系统特性：集合性整体性相关性目的性环境适应性。 10.整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。 11.动力系统包括动力机及其配套装置，是机械系统工作的动力源。按能量转换 性质的不同，动力机可分为一次动力机和二次动力机。一次动力机是把自然界的能源转变为机械能的机械，如内燃机汽轮机水轮机等。二次动力机是把二次能源（如电能液能气能）转变为机械能的机械，如电动机液压马达气动马达等。动力机输出的运动通常为转动，而且转速高。 12.选择动力机时，应全面考虑执行系统的运动和工作载荷机械系统的使用环境和工况工作载荷的机械特性等要求，使系统既有良好的动态性能，又有较好的经济性。 13.执行系统包括机械的执行机构和执行构件，是利用机械能来改变作业对象的性质状态形状和位置，或对作业对象进行检测度量等，以进行生产或达到其他预定要求的装置，根据不同的功能要求，各种机械的执行系统也不同，而且对运动和工作载荷的机械特性要求也不同。
学生学号1049721501301实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院 指导老师姓名
学生姓名 学生专业班级机电研1502班 学年第学期2016—20152 实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析 钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁，另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直 向下的30KN的载荷与60kN的载荷，分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变，其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 方形截面悬臂梁模型建立1.1 建模环境：DesignModeler15.0。 定义计算类型：选择为结构分析。 定义材料属性：弹性模量为 2.1Gpa，泊松比为0.3。 建立悬臂式连接环模型。 （1）绘制方形截面草图：在DesignModeler中定义XY平面为视图平面，并正 视改平面，点击sketching下的矩形图标，在视图中绘制10mmX10mm的矩形。 （2）拉伸：沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm，即可得到梁的三维模型，建模完毕，模型如下图 1.1所示。
图1.1方形截面梁模型 ：定义单元类型1.2 选用6面体20节点186号结构单元。 网格划分：通过选定边界和整体结构，在边界单元划分数量不变的情况下，通过分别改变节点数和载荷大小，对同一结构进行分析，划分网格如下图 1.2
所示： 图1.2网格划分 1.21定义边界条件并求解 本次实验中，讲梁的左端固定，将载荷施加在右端，施以垂直向下的集中 力，集中力的大小为30kN观察变形情况，再将力改为50kN，观察变形情况，给出应力应变云图，并分析。 （1）给左端施加固定约束； （2）给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力； 1.22定义边界条件如图1.3所示：
考试科目：机械系统设计考试时间：110分钟试卷总分100分考试班级：机械05级 一、选择填空（本大题共10小题，每小题1分，总计10分） 1．机械工程学科由（）和机械制造两部分组成。 A.机械原理 B.机械零件 C.机械学 D.机械加工 2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（）。 A.黑箱法 B.白箱法 C.类比法 D.头脑风暴法 3．机械系统结构总体设计的任务是（）。 A.进行原理设计的构思 B.进行功能原理设计 C.将原理设计结构化 D.确定总体参数 4．在传动系统中，基本组的级比指数（）。 A.小于1 B.等于1 C.大于1 D.任意数 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（）。 A.3倍齿宽 B.4倍齿宽 C.5倍齿宽 D.6倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（）组成。 A.运动机构 B.导向机构 C.定位机构 D.执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（）。 A.承载能力 B.工作转速 C.精度 D.刚度 8．我们可以用镶条来调整（）的间隙。 A.三角形导轨 B.燕尾形导轨 C.车床主轴 D.铣床主轴 9．支承系统是机械系统中具有支承和（）作用的子系统。 A.连接 B.导向 C.定位 D.夹紧 10.隔板的布置方向应与载荷的方向（）。 A.平行 B.垂直 C.倾斜 D.任意 二、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，总计10分） 1．机械系统2．功能原理设计3．级比4．执行系统5．自身刚度 三、简答题（本大题共6小题，每小题4分，总计24分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？ 2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？ 4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？ 四、填空题（本大题含2小题共8个空，每空2分，总计16分） 1．某台数控机床，主轴最高转速为4000r/min，最低转速为30r/min，计算转速为145r/min。拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为4500r/min和1500r/min，则主轴的恒功率调速范围R np为（），电动机的恒功率调速范围r p为（）r/min，如果有级变速机构的公比φu=R p，则有级变速机构的级数Z为（）级。 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长720mm，动导轨长360mm，计算开式导轨的判别依据
汽车道路模拟试验路谱迭代 “实车道路采谱试验就是为了得到汽车在实际道路行驶中的载 荷（应变、加速度、力等信息），在该车的实际运用地区的公路以 及试验场进行的实车道路试验。实车道路试验在汽车开发过程中占 有十分重要的地位，通过道路试验可以分别评价汽车的耐久性、舒 适性和安全性等个方面，同时考察各个系统和总成的性能。” 实车道路采谱试验就是为了得到汽车在实际道路行驶中的载荷（应变、加速度、力等信息），在该车的实际运用地区的公路以及 试验场进行的实车道路试验。实车道路试验在汽车开发过程中占有 十分重要的地位，通过道路试验可以分别评价汽车的耐久性、舒适 性和安全性等个方面，同时考察各个系统和总成的性能。 道路试验是汽车开发过程中不可或缺的重要阶段，它包括在高 速公路、普通路面、恶劣道路以及各种特殊路面上的测试，是一种 检验汽车性能的有效手段。由于西方国家的路面条件与我国实际情 况存在较大差异，因而难以参考国外引进的试验规范和试验路面谱，例如福特公司的JerryZ. Wang和Mark W. Muddiman等人曾于1996 年至1997年对中国用户道路载荷谱与福特公司在美国和比利时的试车场道路载荷谱进行了比较研究，发现在国外某种道路路面上不会
发生故障的零部件却在国内出现刚度强度问题。另外我国幅员辽阔，各地道路情况差异较大，因而也有必要对典型地区道路载荷谱进行 分析，找出其与试车场道路载荷谱对应关系，可为制定适合我国的 试验谱系及规范提供理论依据和有效参数。将地区道路等效成试车 场道路不同路段混合而成的组合路段，即得到地区道路与试验场道 路载荷谱的当量关系，就可在试车场按一定比例混合各种路面来再 现目标用户地区道路载荷输入，进一步扩展外推后，便可了解较长 里程后的损伤情况，达到加速试验的目的。 JerryZ. Wang和Mark W. Muddiman等人曾于1996年至1997 年对中国用户道路载荷谱与福特公司在美国和比利时的试车场道路 载荷谱进行了比较研究，发现在国外某种道路路面上不会发生故障 的零部件却在国内出现刚度强度问题。另外我国幅员辽阔，各地道 路情况差异较大，因而也有必要对典型地区道路载荷谱进行分析， 找出其与试车场道路载荷谱对应关系，可为制定适合我国的试验谱 系及规范提供理论依据和有效参数。将地区道路等效成试车场道路 不同路段混合而成的组合路段，即得到地区道路与试验场道路载荷 谱的当量关系，就可在试车场按一定比例混合各种路面来再现目标 用户地区道路载荷输入，进一步扩展外推后，便可了解较长里程后 的损伤情况，达到加速试验的目的。 道路采谱试验所采集参数，主要取决于路面不平度，所谓路面 不平度它表征的是道路表面对于理想平面的偏离，它具有影响车辆 动力性、行驶质量和路面动力载荷三者的数值特征。如卵石路、凹 坑路、扭曲路、鱼鳞路和搓板路等典型路况路的路面不平度是不一 样的。面不平度按波长可分为：长波、短波和粗糙纹理三种类型。 其中长波引起车辆的低频振动，短波引起车辆的高频振动，而粗糙
机械设计学实验心得体会 机械设计学实验心得体会 《机械设计学》实践教学机械创新设计实验报告 学生姓名：学号：班级： 题目： 小组组长： 年月日 机械创新设计实验 一、 实验目的 通过实验使学生能够以系统的观点去发掘机械产品设计的规律和特点，并培养学生的创新意识，使学生的综合素质得到提高。二、实验原理 系统设计方法。三、实验要求 分组（最好4～6人）或个人完成实验，独立完成实验报告。四、实验仪器设备 机械系统设计手册及相关参考书。五、实验类型、性质与学时 类型：综合、创新学时：6课时六、实验步骤 根据所学知识，提出一机械设备总体设计方案（参考题目附后），要求包含物料 流系统、能量流系统及信息流系统；分小组讨论并确定方案。七、实验报告
实验报告必须包含的内容： 1、引言：对所选课题进行资料收集，简单介绍类似系统或技术的国内外研究与应用现状； 2、描述系统的总功能、分功能； 3、分功能实现方案；3、绘制系统的功能结构图； 4、绘制系统的运动循环图； 5、绘制系统的总体设计草图； 题目一（适用于一组）：载重车装载系统的开发 见教材P362《课外作业1》 题目二（适用于二组）：讲义自动发放机见教材P363《课外作业3》题目四（适用于四组）：比萨饼成形机见教材P365《课外作业7》 题目六（适用于六组）：移动车载升降系统设计设计一个安装在一台卡车上的升降平台，要求如下： 1.收缩范围：距离车厢底部2米到8米； 2.收缩至2米时不影响卡车正常行驶； 3.升高至8米时能够保证在不大于10km/h的行使速度，加速度不大于0.5m/s2 的情况下安全作业； 4.平台顶部能承受30kg负荷。 要求设计移动平台（含驱动、制动、控制系统）题目八（适用于七组）：布线装置见教材P364《课外作业4》 分组情况 1题目一魏绍超吴昊张健马耀军许晓蒙贺建博2题目二齐相宇杨荣耀
机电一体化系统设计第3阶段测试题
江南大学现代远程教育第三阶段测试卷 考试科目:《机电一体化系统设计》第五章至第七章（总分100分） 时间：90分钟 学习中心（教学点）批次：层次： 专业：学号：身份证号： 姓名：得分： 一、单项选择题（本题共10小题，每小题1分，共10分。） 1、直流伺服电机的速度数字控制方法通常是（）。 A、脉宽调制 B、频率调制 C、幅值调制 D、相位调制 2、伺服系统的稳定性仅和系统的（）有关。 A、输入信号 B、输出信号 C、干扰信号 D、固有参数 3、在半闭环位置伺服系统中常用光电编码盘测量电机转速和（）。 A、扭矩 B、电流 C、温升 D、角位移 4. 在开环伺服系统中，传动系统的间隙会带来（）。 A、不稳定 B、死区误差 C、超调 D、阻尼 5、系统的刚度越大、惯量越小，则该系统的固有频率（）。 A、越高 B、越低 C、不变 D、不定 6、控制器中的微机目前常用的有可编程控制器、（）和工控机。
A、PC B、单片机 C、PLC D、IPC 7、脉冲传递函数是用于描述（）的数学模型。 A、线性系统 B、离散系统 C、非线性系统 D、镇定系统 8、步进电机的启动转矩随启动频率升高而（）。 A、增大 B、不变 C、降低 D、不定 9、关于半闭环和全闭环控制，以下说法正确的 是（）。 A、两者区别在于传感器检测位置不同 B、前者精度高，后者精度低 C、两者没有区别 D、前者难以实现，后者易实现 10、关于步进电机驱动器，以下说法正确的是（）。 A、斩波限流驱动电路往往采用较低的单电源供电 B、高低压驱动电路效率高 C、斩波限流驱动电路出力大、功耗小、效率高 D、单电源驱动电路出力大、功耗小 二、多项选择题(本题共5小题，每小题2分，共10分。多选、少选、错选均不得分。) 1、伺服系统的误差有（）。 A、稳态误差 B、静态误差 C、随机误差 D、动态误差 2、步进电机的控制要考虑（）。 A．启动过程升速控制Ｂ．低转速控制Ｃ．停止过程降速控制Ｄ．使电机连续工作 3、直流伺服电机的动态特性主要受（）的影响。 A、动态误差 B、机械惯量 C、跟
车辆道路模拟试验系统 随着我国汽车工业的迅猛发展，尤其是我国加入WTO后，伴随着新的《汽车产业发展政策》以及《缺陷汽车产品召回管理规定》的出台，汽车工业面临着新的机遇和挑战，努力提高汽车整车质量和加快新车型的研发速度是汽车工业的唯一出路，这不仅对汽车工业提出了更高的要求，同时也对试验设备制造业提出了新的课题，如何更加逼真的模拟道路试验并缩短试验时间以缩短新车型的研发周期成了汽车工业和试验设备制造业的共同追求。 1．道路模拟试验的发展和回顾 从1886年世界第一辆真正意义的汽车诞生以来，汽车工业走过了一百多年的发展历程。汽车的诞生彻底改变了人民的生活，同时对汽车也提出了新的要求：行驶寿命、行驶安全等等，如何更好的提高汽车的行驶寿命，同时又要降低成本成了汽车研发工程师的追求，于是提出了全历程的道路试验——试车场跑道跑车试验，通过试验为汽车研发工程师提供了宝贵的设计更改依据，但随着汽车工业的进一步发展，汽车工业的竞争日趋激烈要求汽车制造商必须更快的推出新一代的车型，才能保证在激烈的市场竞争中立于不败之地，于是到了20世纪60年代出现了室内台架模拟试验。 1.1简单路面模拟 道路试验经历了漫长的发展历程，即使到了今天在汽车工业发展相对落后的中国仍在使用这种方法，这种方法存在着先天的缺点：试验结果受天气以及驾乘人员等因素的影响较大，试验结果的精度以及重复性较差，试验周期长。到了20世纪60年代，汽车的设计和试验随着电液伺服闭环技术的日趋成熟逐渐由静态力学试验模式发展到动态特性的研究，1962年美国通用汽车公司凯迪拉克轿车部提出了委托美国MTS公司设计制造一台汽车道路模拟机的计划，经过双方密切合作于1965年制造完毕并投入使用，这就是世界上第一台汽车道路模拟机。其输入信号是这样获得的：对安装在车身上的加速度传感器测得的加速度信号进行两次积分获得车身对路面的绝对位移，通过安装在车身两侧的测试轮测量测试轮与汽车车身的相对位移，二者的差就是路面高程在时间历程上的波形，即汽车道路模拟机的输入信号，但这种方法存在其很大的缺点：轮胎的包容性未能被模拟；存在轨迹误差。 1.2 有效路面模拟 为了克服简单路面模拟技术试验技术上的缺点：汽车试验技术工程师经过分析和研究，提出了有效路面模拟技术，其原理是：将汽车看作是由轮胎包容特性的车轮悬上和悬下串联组成的二自由度系统，其运动的微分方程如下： K T（Z RE-Z W）+C T（Z RE-Z W）+M W Z W+F S=0 (1)
机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 《机械原理》实验班级 姓名机构运动简图测绘学号 一、实验目的： 1．学会运用构件及其运动副联接常用符号和机械中常用机构的简图符号，正确绘制出机构运动简图； 2．通过实验进一步理解机构运动简图的意义； 3．熟练掌握机构自由度的计算方法，学会判断运动链能否成为机构。 二、实验内容： 机构运动简图是用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出的表示机构的简明图形。不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。在分析研究现有机械和构思设计新机械时都需要绘制机构运动简图。因此，我们必须熟练掌握正确绘制机构运动简图的方法。 1．绘制三个机构的运动简图，测绘对象：1）油泵――摆杆式油泵、摆块式油泵；2)冲床――滚子式、滑块式；3)插齿机――从曲柄开始到插齿刀；4)牛头刨床――从小齿轮开始画起。其中，1、2必做，3、4选其一。对于油泵，要对其进行必要的尺寸测量，然后按比例画出其机构简图；对其余机构则绘出机构示意图。2．计算所画机构的自由度，判断其能否成为机构？ 3．在东6D座参观常用机构的电动模型，观察各机构的运动。
三、实验步骤： 1．分析机械的组成情况和运动情况：确定机械是由多少个构件组成？哪个是原动件和机架？哪部分是执行构件和传动部分？ 2．沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目；3．适当地选择运动简图的视图平面； 4．选择适当比例尺，绘制机构运动简图。在原动件上标出代表其转动方向的箭头，并从原动件起，按传动路线标出各构件的编号（1、2、3、······）和运动副的代号(A、B、C、······）。5．绘制完机构运动简图和计算其自由度后，由指导教师签字认可，方可离去。 四、注意事项： 1．上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。 2．课堂上只要求画出各机构简图的草图，草图应画在自带的白纸上。 五、实验报告： 1．直接将报告填写在后面作业纸上。2．将课堂上所绘制的各机构简图的草图，按机械制图的要求画出正式的机构运动简图或机构示 意图。 3．计算机构自由度时应列出公式，并写明其活动构件数、各级运动副的数目。4．说明机构是否具有确定运动？为什么？ 5．将有教师签字的草图附在实验报告后一同按时交上。 六、思考题： 1．在计算平面机构自由度时应注意哪些事项？2．机构运动简图与机构示意图的区别？
1.引言 现在石油危机促使了人们对新能源的开发，其中在车辆领域，人们努力在非石油消耗用品上的探索，以至于出现很多电动汽车的产品，并且越来越成熟，这个电动客车总体布置的毕业设计将促成我对这些方面的认识更加深刻。对以后的工作学习有帮助。2. 设计方案的确定 目前电动汽车分为好多种，包括纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。纯电动汽车利用电力驱动，在使用中可实现零排放。但迄今为止，电动汽车的关键部件蓄电池在能量密度、使用寿命和价格方面都尚未达到应有的水平，目前还只适应于生活环境要求很高、行驶里程短的街区、园区内。因此，在目前情况下，以内燃机和电动机为动力源的混合动力电动汽车（Hybird Electric Vehicle,简称HEV）技术更具实用价值，是近期高效节能汽车发展的一个主要方向。燃料电池电动汽车采用的电池是一种将燃料的化学能用电化学方法直接转换成电能的电化学发电器。它的效率是内燃机的2~3倍，无污染、无噪声、排出的不是温室气体CO?而是水。现存的问题是价格贵，体积质量大，可靠性，环境适应性不高。燃料电池电动汽车是新型的高效节能汽车的发展方向之一[1]。 动力系统的选择 在对比几种电动汽车的特点后，鉴于现在的实际情况，选择混合动力的电动汽车是一个不错的选择，作为一辆客车而言，续驶里程很重要，以及低的故障率的保证，因为如果在行驶途中没有能源了，不管对客车公司还是对乘客而言将是一件很棘手麻烦的事。纯电动车因为其续驶里程短如果没电了只有等待救援的特点，还有目前纯电动汽车技术还不是很成熟。所有在设计一辆电动客车时选择动力系统为纯电动汽车不是很合适。当然燃料电池电动汽车有很好的发展前景，同样鉴于其技术目前不成熟的原因，价格高，相比混合动力汽车，也不是很理想的选择。最后我们在动力方案的选定上确定混合动力汽车作为动力系统的组成[2]。 混合动力电动汽车的特点 以石油产品为燃料的内燃机，由于其所有的高能量密度而成为目前汽车上使用最普遍的动力源，然而汽（柴）油车的排放破坏了人类赖以生存的大气环境，加之石油又日益匮乏，工程师们不得不开始去为汽车研发新的动力装置。
实验一：平面机构认知实验 一、实验目的和要求 目的：通过观察机械原理陈列柜，认知各种常见运动副的组成及结构特点，认知各类常见机构分类、组成、运动特性及应用。加深对本课程学习内容及研究对象的了解。 要求：1、认真观察陈列柜，仔细揣摩分析 2、结合有关的实验展柜和教材的相关章节内容回答下列简答题，完成实验报告。 二、实验原理 分批地组织学生观看、听讲陈列柜的展出和演示。初步了解《机械设计基础》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、组成、运动特性及应用。 三、主要仪器设备及材料 JY-10B型机械原理陈列柜，共10柜，有近80个常用机构。 四、试验方法与步骤 第1柜机构的组成 1 机构的组成：蒸汽机、内燃机 2 运动副模型：平面运动副、空间运动副。 第2柜平面连杆机构 1 铰链四杆机构三种形式：①曲柄摇杆机构；②双曲柄机构；③双摇杆机构 2 平面四杆机构的演化形式 ①对心曲柄滑块机构②偏置取冰滑块机构③正弦机构④偏心轮机构⑤双重偏心机构⑥直动滑杆机构⑦摇块机构⑧转动导杆机构⑨摆动导杆机构⑩双滑块机构 第3柜连杆机构的应用 1 鄂式破碎机、飞剪； 2 惯性筛； 3 摄影机平台、机车车轮联动机构； 4 鹤式起重机； 5 牛头刨床的主体机构； 6 插床模型。 第4柜空间连杆机构 RSSR 空间机构、4R 万向节、RRSRR机构、RCCR联轴节、RCRC揉面机构、SARRUT机构第5柜凸轮机构 盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮、槽状凸轮、等宽凸轮、等径凸轮和主回凸轮等多种形式；移动和摆动从动件；尖顶、棍子和平底从动件等；空间凸轮机构 第6 柜齿轮机构类型 1 平行轴齿轮机构；2相交轴齿轮机构；3交错轴齿轮机构
班级：机电071 考位号： 学号：★C F 爆菊联盟★群号：79573606 姓名：X X 2012年 11月6日 考试用 广西大学课程考试试卷 （ 12—— 13学年度第一学期） 课程名称：机电一体化系统设计 试卷类型：（A 、B ） 命题教师签名： 教研室主任签名： 主管院长签名： 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总分 应得分 20 25 40 15 100 实得分 哈哈，这是哥哥我整理的，原版为手写板是06级学长留下来的，原名《血泪 机电一体试卷》，在此向这位毕业的学长表示感谢！ ——★CF 爆菊联盟★Made by Rentao 评卷人 装订线（答题不得超过此线） 一、 单选（20×1）。(注意：本答案不一定准确，希望大家自己搞定！) 1.机电一体化系统包括：机械系统、信息处理系统、动力系统、传感检测系统、 执行元件系统。 2.根据接口变换调整功能分，放大器属于有源接口。 3.接口三个功能：变换、调整、输入/输出。 4.可靠性是指产品/系统在规定条件和时间内完成规定功能的能力。 5.消除间隙齿轮传动机构，能实现自动补偿的是轴向弹簧式双片薄齿轮错齿调整法。 6.滚珠丝杠副预紧，预紧最精密的方式是双螺母齿差预紧调整方式。 7.增加丝杠副公称直径可以增大可承受载荷量之类。 8.步进电机转向随通电顺序而变。 9.空载状态下，步进电机转子启动最大控制频率称为空载启动频率。 10.步进电机静态特性为其稳态状态特性｛静转矩矩-角特性、静态稳定区｝。 11.增大W c ，动态性能指标中调整时间t s 减少。 12.系统接口设计中，若组成较大系统，选用功能接口电路/接口板。 13.闭环数控系统中，位置检测元件安装在移动工作台导轨上。 14.导向精度是导轨副最基本指标。 15.交流伺服电机微机控制系统，输入回路采用D/A 数模转换电路实现信号转换。 16.控制系统中软件、硬件合理组成，要根据经济性和可靠性标准权衡决定。