机构测试仿真设计实验

高校虚拟仿真实验平台的设计与开发随着信息技术的快速发展和互联网的普及应用，高校教育也在不断进行改革与创新。

其中，虚拟仿真实验平台的设计与开发在高校教育中扮演着重要的角色。

本文将探讨高校虚拟仿真实验平台的设计与开发，包括其意义、设计原则和开发过程。

一、高校虚拟仿真实验平台的意义虚拟仿真实验平台是指通过计算机和相关软件技术，模拟真实环境中的实验过程和操作，使学生能够在虚拟环境中进行安全、高效、灵活的实验学习。

高校虚拟仿真实验平台的意义主要体现在以下几个方面：1. 实验资源丰富：虚拟仿真实验平台可以利用计算机模拟各种实验环境和场景，提供丰富的实验资源，避免了传统实验室的资源限制和设备磨损问题。

2. 安全性与实效性：虚拟仿真实验平台大大降低了实验操作中的安全风险，避免了实验事故的发生。

同时，实验过程中可以根据学生的学习进度和实际需要进行调整和优化，提高实验效果。

3. 自主学习和迭代：虚拟仿真实验平台可以提供学生自主选择实验项目、自主设置实验参数和自主完成实验的机会，培养学生的创新能力和解决问题的能力。

4. 教学资源共享：虚拟仿真实验平台可以将实验资源进行共享和开放，提高教学资源的利用效率，促进教学研究的合作与交流。

二、高校虚拟仿真实验平台设计的原则高校虚拟仿真实验平台的设计是关键，下面是一些设计原则可以参考：1. 用户体验为中心：设计虚拟仿真实验平台时，要以学生为中心，注重用户体验，使界面友好、操作简单、功能齐全，尽量减少学生的学习曲线。

2. 多元化实验模式：虚拟仿真实验平台应该提供多种实验模式，包括模拟实验、虚拟实验和实物实验，并根据不同学科和实验需求提供相应的实验模式。

3. 提供丰富的实验资源：虚拟仿真实验平台应该提供丰富的实验资源，包括各种实验场景、设备和实验数据，以满足学生不同层次和学科的需求。

4. 支持教师管理和评估：虚拟仿真实验平台应该提供教师管理工具，包括学生实验记录和成绩管理，以及学生实验数据的分析和评估功能，方便教师对学生的学习情况进行监控和评价。

线上虚拟仿真实习报告一、实验目的：大型齿轮箱集成度高、结构复杂、性能要求高，受资金、场地的限制,实物实验成本高、箱体内部结构不易见、动态运行参数不易测，难以开展系统级传动系统结构设计能力训练。

依托重庆大学机械工程双一流学科、机械传动国家重点实验室和国家级机械基础实验教学示范中心、机械基础及装备制造国家虚拟仿真实验教学中心等国家级教学科研平台，与行业、企业合作共建、共享，将国家级科研成果转化为实验教学内容，充分运用信息技术开展虚拟仿真实验教学，有效解决了教学难题，提升学生机械传动系统综合设计能力和解决复杂工程问题的能力，满足产业发展对人才知识结构需求。

实验目的：（1）通过交互式减速箱结构分析实验软件，了解减速器箱体内部结构，学习掌握减速器箱体结构如何综合设计满足功能要求、强度刚度要求、加工工艺要求、装配定位要求，学习减速器辅助部件的选择和设计；（2）通过学习在线学习环节，学习应用现代先进设计方法和手段进行机械传动系统性能仿真分析的方法，了解传动系统参数对机械传动系统性能的影响，学习机械传动系统零部件强度和疲劳寿命分析的方法；（3）通过工程案例虚拟仿真分析和虚拟装配实验环节，了解工程问题的复杂性，学习和掌握机械传动系统综合设计能力和解决复杂工程问题的能力。

（4）根据教师发布的创新应用题目，进行机械传动系统方案设计和评估，获得满足要求的机械传动系统设计方案。

二、实验原理：实验教学系统采用交互式虚拟仿真实验软件与工程软件的集成，学生从交互式减速器结构认知到复杂齿轮箱工程案例分析实践，训练机械传动系统设计分析能力，实现知识与能力渐进提升。

按照机械传动系统设计认知规律，构建了层次化、模块化的实验教学系统：从减速器结构分析→单级圆柱齿轮减速器虚拟仿真分析→双级圆柱齿轮减速器虚拟仿真分析→复杂工程案例虚拟装配→复杂工程案例仿真分析。

减速器结构分析模块：通过问题导向，学习齿轮箱箱体结构如何满足功能要求、强度刚度要求、加工工艺要求、装配定位要求。

班级：学号：姓名：武汉科技大学机械自动化学院机械实验示范中心2007-5机构组合创新设计与仿真实验指导书一、实验预习(1)机构型综合的连杆组合创新技法是什么？如何进行？(2)机构组合设计实验台的基本组成及搭接原理。

(3)熟悉基于杆组法的机构运动分析与仿真软件界面及基本操作。

二、实验目的机构的创新是机械设计中永恒的主题，人们要设计出新颖、合理、实用的机构，不仅要有丰富的经验，而且要掌握一定的机构创新设计方法。

连杆组合法是一种以数字综合形式表示的机构型综合创造技法，其最大特点是具有强烈的发散性思维成分，可以启发设计者创造新机构，进而培养设计者的创新意识和创新能力。

机构组合创新设计实验，其实验原理是用各种零件、构件等组合搭接出机构。

一般在实验指导书中给出若干种示例机构及其组合方法，学生在实验时按照流程搭接，在此基础上也可自行设计机构进行搭接，但大都是已有机构的变形，缺乏明确的理论指导，并且搭接出的机构性能无法验证，如执行机构的轨迹曲线是否满足要求，位移、速度和加速度性能是否满足要求等无法得到验证，更进一步的机构优化及改进设计也就无从谈起。

采用机构型综合的连杆组合创新技法对现有机构组合设计实验进行改进，开设基于型综合创造技法的机构组合创新设计与仿真实验，可以激发学生的创造激情，培养学生的创新设计能力、科学计算能力以及工程实践能力。

因此，实验目的可概括为：(1)掌握机构型综合的连杆组合创新技法的基本原理及设计流程；(2)根据设计结果在机构组合设计实验台上能搭接机构；(3)能运用机构运动分析与仿真软件进行机构的虚拟设计与运动仿真，并对实物机构进行优化设计。

(4)培养学生综合应用所知识对机构的结构和运动性能加以评价的分析能力，以及创新设计能力和实践动手能力。

三、实验软、硬件(1) 实验用硬件设备实验设备硬件为机构组合设计实验台。

如图1所示，五根立柱2可在上下横梁中沿x 方向（双手上下均匀用力）调整其位置，然后用上下横梁上的螺栓固定。

实验5.2 间歇机构实验在各类机械中, 常需要使某些构件实现周期性的运动和停歇。

能将主动件的连续运动转换成从动件有规律的运动和停歇的机构, 称为间歇运动机构。

其中,槽轮机构是各类机械中常用的实现间歇运动的典型机构。

本实验主要针对外槽轮机构分析其运动特性。

【实验目的】1. 了解槽轮机构的运动过程。

2. 学会槽轮机构间歇运动的分析。

【实验内容】1．实验仪器CL-I 槽轮机构实验台，其机构主要有四槽轮机构、五槽轮机构和六槽轮机构组成，主要用于检测几种平面槽轮机构的运动规律。

有关击鼓尺寸参数如下：槽轮槽数：Z1=4，Z2=5，Z3=6拨盘圆销数：n1=1，n2=1，n3=1拔销滚子直径：d1=35mm ，d2=32mm ，d3=26mm槽轮中心距：L1=L2=L3=160mm槽轮外径：D1=278.96mm ，D2=260.86mm ，D3=278.34mm2．工作原理如图1所示，槽轮机构是由主动拨销轮、从动槽轮及机架组成，从动槽轮是由多个径向导槽所构成,各个导槽依次间歇地工作。

当主动拨销轮轴匀速转过h θ角时, 拨销拨动槽轮转过一个分度角h τ, 拨销退出导槽;然后拨杆又转过( 2π-h θ) 角, 此时槽轮静止不动, 直到拨销进入下一个导槽内时, 再重复上述过程，槽轮的定位通常是利用拨销轮上外凸的锁止弧锁住, 从而实现槽轮的单向间歇运动。

图1 槽轮机构如图2 所示, O1、O2 分别为从动槽轮和主动拨销轮的中心, A 、B 分别为拨销进入和退出导槽时的状态。

由于拨销在进入和退出导槽时, 其速度方向与导槽的中心线方向保持一致, 因此在这2 个位置上, 拨销轮的半径与槽的中心线相互垂直。

所以,h τ+h θ=π 。

图2 拨销进入和退出导槽轮的位置槽轮机构相关参数：槽轮运动角： β2=zπ2 拨盘运动角： α2=βπ2-拨盘上圆销数目：()22-<Z Z m圆销中心轨迹半径：βsin 1⨯=L R槽轮外径：()⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=21222sin d L R β 槽轮深度：δ++-+=221d L R R h 拨盘回转轴直径：()212R L d -< 拨盘上锁止弧所对中心角：⎪⎭⎫ ⎝⎛-=απm v 2 槽轮每循环运动时间：n z z t r ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=230槽轮每循环停歇时间：()()n mz z m z t d ⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=2230槽轮机构的动停比：()()()()222---=z m z z m k当槽轮槽数较大时，一般δ的取值范围为3-6mmTL-I 凸轮机构试验台采用单片机与A/D 转换集成相结合进行数据采集，处理分析及实现与PC 机的通信，达到适时显示运动曲线的目的。

曲柄导杆滑块等机构测试仿真实验报告一、实验目的本次实验的目的是对曲柄导杆滑块等机构进行测试仿真，通过实验数据分析，掌握该机构的运动规律和特性，为机构设计和优化提供参考。

二、实验原理曲柄导杆滑块等机构是一种常见的机械传动装置，其主要由曲柄、连杆、导杆和滑块等部件组成。

在运动过程中，曲柄带动连杆运动，使导杆产生往复直线运动，从而驱动滑块完成工作。

三、实验器材本次实验所使用的器材包括：计算机、SolidWorks软件、Matlab软件。

四、实验步骤1.建立曲柄导杆滑块等机构三维模型利用SolidWorks软件建立曲柄导杆滑块等机构三维模型，并进行参数设置和装配。

2.进行运动分析利用SolidWorks Motion模块对该机构进行运动分析，并得出相关数据。

3.进行力学分析利用Matlab软件对该机构进行力学分析，并得出相关数据。

4.比较分析结果将两种分析方法得到的数据进行比较和分析，掌握该机构的运动规律和特性。

五、实验结果1.运动分析结果通过SolidWorks Motion模块对该机构进行运动分析，得到以下数据：曲柄转角：0~360度连杆长度：50mm导杆长度：100mm滑块位置：-50~50mm2.力学分析结果通过Matlab软件对该机构进行力学分析，得到以下数据：曲柄转角：0~360度连杆角度：0~180度导杆速度：0~10m/s滑块加速度：-10~10m/s^23.比较分析结果通过比较两种分析方法得到的数据，可以发现该机构的运动规律和特性与曲柄转角有关，当曲柄转角为180度时，导杆速度最大；当曲柄转角为90或270度时，滑块加速度最大。

此外，连杆角度与导杆速度呈正比关系。

六、实验结论通过本次实验可以得出以下结论：1.曲柄导杆滑块等机构的运动规律和特性与曲柄转角、连杆角度等参数有关。

2.该机构在不同工况下具有不同的性能表现，需要根据具体情况进行优化设计。

3.利用SolidWorks Motion模块和Matlab软件可以对该机构进行运动分析和力学分析，为机构设计和优化提供参考。

eda仿真实验报告EDA仿真实验报告一、引言EDA（Electronic Design Automation）是电子设计自动化的缩写，是指利用计算机技术对电子设计进行辅助、自动化的过程。

在现代电子设计中，EDA仿真是不可或缺的一环，它可以帮助工程师验证电路设计的正确性、性能和可靠性。

本篇报告将介绍我在EDA仿真实验中的经验和收获。

二、实验背景本次实验的目标是对一个数字电路进行仿真，该电路是一个4位加法器，用于将两个4位二进制数相加。

通过仿真，我们可以验证电路设计的正确性，并观察其在不同输入情况下的输出结果。

三、实验步骤1. 电路设计：首先，我们根据给定的要求和电路原理图进行电路设计。

在设计过程中，我们需要考虑电路的逻辑关系、时序要求以及输入输出端口的定义等。

2. 仿真环境搭建：接下来，我们需要选择合适的EDA仿真工具，并搭建仿真环境。

在本次实验中，我选择了Xilinx ISE Design Suite作为仿真工具，并创建了一个仿真项目。

3. 仿真测试向量生成：为了对电路进行全面的测试，我们需要生成一组合适的仿真测试向量。

这些测试向量应该覆盖了电路的所有可能输入情况，以验证电路的正确性。

4. 仿真运行：在仿真环境搭建完成后，我们可以开始进行仿真运行了。

通过加载测试向量，并观察仿真结果，我们可以判断电路在不同输入情况下的输出是否符合预期。

5. 仿真结果分析：仿真运行结束后，我们需要对仿真结果进行分析。

通过对比仿真输出和预期结果，可以判断电路设计的正确性。

如果有不符合预期的情况，我们还可以通过仿真波形分析，找出问题所在。

四、实验结果与讨论在本次实验中，我成功完成了4位加法器的仿真。

通过对比仿真输出和预期结果，我发现电路设计的正确性得到了验证。

无论是正常情况下的加法运算，还是特殊情况下的进位和溢出，电路都能够正确地输出结果。

在实验过程中，我还发现了一些有趣的现象。

例如，在输入两个相同的4位二进制数时，电路的输出结果与输入完全一致。

低压断路器操作机构的动态仿真及优化设计研究摘要：低压断路器也叫自动空气断路器，是日常生活中常见的用电保护设备，具有保护性能高、电路控制好的优势，广泛应用于多个领域，直接关系到人们的用电安全性。

本文主要针对低压断路器操作机构进行研究与分析，首先解析低压断路器的工作原理并分析其操作机构，然后采用动态仿真的方法进行断路器操作机构的ADAMS/View动力学建模仿真，通过建模仿真找出操作机构开断的主要影响因素，基于此问题进行优化设计。

关键词：低压断路器；动态仿真；优化设计1低压断路器概述低压断路器作为一种电器和电路保护装置，不仅具有手动开关作用，而且能够进行失压、欠压、短路以及过载保护。

低压断路器在电路和电器中的功能实际是综合热继电器、刀开关、熔断器以及欠压继电器的所有功能。

目前在实际市场中常见的低压断路器类型还比较多，包括万能式断路器、限流式断路器、塑料外壳式断路器以及漏电保护式断路器等。

低压断路器的机构主要包括基架、外壳、触头系统以及脱扣器等几部分构成[1]。

2低压断路器操作机构工作原理分析2.1手动分闸动作如图1所示，用户通过搬动断路器实现分闸操作以断开电路。

通过搬动断路器手柄实现m跳扣锁定，固定j，搬动手柄i使其绕O1逆时针转动。

在转动过程中弹簧h若超过c点，则弹簧拉力杆f，g会脱离死区，触头在作用力会分开，实现断路器分闸操作。

低压断路器操作机构的合闸状况和手动分闸后的状态图如上图1（a）和1（b）所示。

2.2自由脱扣动作在电路运行中，若出现过载、短路、欠压、失压等情况，低压断路器自由脱扣动作会被处罚。

该过程相对复杂繁琐，一般可以分解为一个五杆机构和一个四杆机构运动过程。

当电路出现短路或过载的情况的时候，自由脱扣机m会如图2（a）所示进行脱扣，在触头重力、斥力以及h拉力作用下手柄h和跳扣j会分别沿逆时针、顺时针进行转动，这时B点和跳扣j 之间会产生限位关系并导致O2、C、B三点相对静止，这时杆O2C和杆g能够看成一个整体，此时是一个丝杆机构。

机械设计行业虚拟仿真与实验方案第1章虚拟仿真技术概述 (3)1.1 虚拟仿真技术发展历程 (3)1.2 虚拟仿真技术在机械设计中的应用 (4)1.3 虚拟仿真技术的发展趋势 (4)第2章机械系统建模与仿真 (5)2.1 机械系统建模方法 (5)2.1.1 理论建模方法 (5)2.1.2 实验建模方法 (5)2.1.3 混合建模方法 (5)2.2 机械系统仿真模型 (5)2.2.1 线性模型 (5)2.2.2 非线性模型 (5)2.2.3 状态空间模型 (5)2.3 机械系统仿真软件介绍 (6)2.3.1 Adams (6)2.3.2 Ansys (6)2.3.3 Simulink (6)2.3.4AMESim (6)第3章有限元分析方法与应用 (6)3.1 有限元法基本原理 (6)3.1.1 有限元法的数学理论 (6)3.1.2 有限元法的实施步骤 (6)3.2 有限元分析软件介绍 (7)3.2.1 ANSYS软件 (7)3.2.2 ABAQUS软件 (7)3.2.3 MSC Nastran软件 (7)3.3 有限元分析在机械设计中的应用案例 (7)3.3.1 轴承座强度分析 (7)3.3.2 齿轮传动系统接触分析 (7)3.3.3 液压缸密封功能分析 (7)3.3.4 汽车车身碰撞分析 (7)第4章多体动力学仿真 (8)4.1 多体动力学基本理论 (8)4.1.1 牛顿欧拉方程 (8)4.1.2 拉格朗日方程 (8)4.1.3 凯恩方程 (8)4.1.4 约束条件及求解方法 (8)4.2 多体动力学仿真软件 (8)4.2.1 MSC Adams (8)4.2.2 Simpack (8)4.2.3 RecurDyn (8)4.2.4 LMS Samtech (8)4.3 多体动力学在机械系统中的应用 (8)4.3.1 汽车悬挂系统仿真 (8)4.3.2 航空发动机叶片振动分析 (8)4.3.3 工业动态功能分析 (8)4.3.4 风力发电机组叶片多体动力学分析 (8)第5章流体力学仿真 (8)5.1 流体力学基本原理 (9)5.1.1 流体的连续性方程 (9)5.1.2 流体的动量方程 (9)5.1.3 流体的能量方程 (9)5.1.4 流体的湍流模型 (9)5.2 流体力学仿真软件 (9)5.2.1 Fluent (9)5.2.2 CFDACE (9)5.2.3 OpenFOAM (9)5.3 流体力学在机械设计中的应用 (9)5.3.1 流体动力学优化 (10)5.3.2 液压系统设计 (10)5.3.3 空气动力学分析 (10)5.3.4 热流体分析 (10)第6章热力学仿真 (10)6.1 热力学基本理论 (10)6.1.1 热力学第一定律 (10)6.1.2 热力学第二定律 (10)6.1.3 状态方程与物性参数 (10)6.2 热力学仿真软件 (11)6.2.1 Fluent (11)6.2.2 Ansys Workbench (11)6.2.3 COMSOL Multiphysics (11)6.3 热力学在机械设计中的应用 (11)6.3.1 热机设计 (11)6.3.2 热交换器设计 (11)6.3.3 热防护设计 (11)6.3.4 节能减排 (11)第7章材料功能虚拟测试 (11)7.1 材料力学功能概述 (12)7.2 材料功能虚拟测试方法 (12)7.2.1 有限元法 (12)7.2.2 无损检测技术 (12)7.2.3 神经网络方法 (12)7.3 材料功能虚拟测试案例分析 (12)7.3.1 钢材弹性模量的虚拟测试 (12)7.3.2 铸铁屈服强度的虚拟测试 (12)7.3.3 铝合金抗拉强度的虚拟测试 (12)第8章虚拟样机与实验方案设计 (13)8.1 虚拟样机技术 (13)8.1.1 虚拟样机概述 (13)8.1.2 虚拟样机技术的应用 (13)8.2 虚拟实验方案设计方法 (13)8.2.1 虚拟实验概述 (13)8.2.2 虚拟实验方案设计方法 (13)8.3 虚拟样机与实验方案设计案例分析 (14)8.3.1 虚拟样机建立 (14)8.3.2 实验条件设置 (14)8.3.3 实验方案设计 (14)8.3.4 实验结果分析 (14)第9章仿真数据后处理与分析 (14)9.1 仿真数据后处理方法 (14)9.1.1 数据清洗与校验 (14)9.1.2 数据整理与归一化 (14)9.1.3 数据统计分析 (15)9.2 仿真结果可视化与评价 (15)9.2.1 结果可视化 (15)9.2.2 结果评价 (15)9.3 仿真结果不确定性分析 (15)9.3.1 不确定性来源识别 (15)9.3.2 蒙特卡洛模拟与敏感性分析 (15)9.3.3 风险评估与可靠性分析 (15)第10章虚拟仿真与实验方案在机械设计中的应用实例 (15)10.1 虚拟仿真在产品设计中的应用 (15)10.1.1 虚拟原型设计 (15)10.1.2 参数优化设计 (16)10.2 虚拟仿真在制造工艺中的应用 (16)10.2.1 数控加工仿真 (16)10.2.2 模具设计与制造仿真 (16)10.3 虚拟仿真在故障诊断与维修中的应用 (16)10.3.1 故障诊断 (16)10.3.2 维修指导 (16)10.4 虚拟仿真与实验方案在机械设计中的综合应用案例 (16)第1章虚拟仿真技术概述1.1 虚拟仿真技术发展历程虚拟仿真技术起源于20世纪50年代，最初应用于航空航天领域。

实验二平面连杆机构设计分析及运动分析综合实验一、实验目的：1、掌握机构运动参数测试的原理和方法。

了解利用测试结果，重新调整、设计机构的原理。

2、体验机构的结构参数及几何参数对机构运动性能的影响，进一步了解机构运动学和机构的真实运动规律。

3、熟悉计算机多媒体的交互式设计方法，实验台操作及虚拟仿真。

独立自主地进行实验内容的选择，学会综合分析能力及独立解决工程实际问题的能力，了解现代实验设备和现代测试手段。

二、实验内容1、曲柄滑块机构及曲柄摇杆机构类型的选取。

2、机构设计，既各杆长度的选取。

（包括数据的填写和调整好与“填写的数据”相对应的试验台上的杆机构的各杆长度。

）3、动分析（包括动态仿真和实际测试）。

4、分析动态仿真和实测的结果，重新调整数据最后完成设计。

三、实验设备：平面机构动态分析和设计分析综合实验台，包括：曲柄滑块机构实验台、曲柄摇杆机构实验台，测试控制箱，配套的测试分析及运动仿真软件，计算机。

四、实验原理和内容：1、曲柄摇杆机构综合试验台①曲柄摇杆机构动态参数测试分析：该机构活动构件杆长可调、平衡质量及位置可调。

该机构的动态参数测试包括：用角速度传感器采集曲柄及摇杆的运动参数，用加速度传感器采集整机振动参数，并通过A/D板进行数据处理和传输，最后输入计算机绘制各实测动态参数曲线。

可清楚地了解该机构的结构参数及几何参数对机构运动及动力性能的影响。

②曲柄摇杆机构真实运动仿真分析：本试验台配置的计算机软件，通过建模可对该机构进行运动模拟，对曲柄摇杆及整机进行运动仿真，并做出相应的动态参数曲线，可与实测曲线进行比较分析，同时得出速度波动调节的飞轮转动惯量及平衡质量，从而使学生对机械运动学和动力学，机构真实运动规律，速度波动调节有一个完整的认识。

③曲柄摇杆机构的设计分析：本试验台配置的计算机软件，还可用三种不同的设计方法，根据基本要求，设计符合预定运动性能和动力性能要求的曲柄摇杆机构。

另外还提供了连杆运动轨迹仿真，可做出不同杆长，连杆上不同点的运动轨迹，为平面连杆机构按运动轨迹设计提供了方便快捷的虚拟实验方法。