机械工程试验10级试卷.docVIP

1.结合所学方向，通过一个应用实例，阐述机械工程试验的基本程序和原则。 答：试验的全过程包括试验准备、试验操作和试验数据资料的处理分析等三个基本阶段。下面结合所学的一个实例来阐述说明。 1）试验准备：确定试验的中心任务；写出试验大纲，准备好科学仪器和其它物质条件。 2）试验操作：（1）、密切注意各种细节，系统做好观测记录 （2）、边观测、边思考，注意意外情况（3）、试验观测应重复进行多次 。 3）试验数据处理与分析中值得注意的若干问题：（1）要熟悉有关的数学工具（2）要实事求是（3）注意提高整理试验数据的技巧。（4）要重视技术报告的撰写工作。 2.对某叉车变速箱，已知其输入轴的转速和变速箱挡位状态（前进和后退）及输出轴万向联轴器的倾角都会影响该变速箱壳体的震动。为了选择适合的运行参数，使变速箱壳体振动值最小，设计了一个正交试验，试验结果如下表所示。问： （1）实验表中主要考虑的因素是什么？各有几个水平值？选用的是什么正交表？这样的试验设计有什么优点？ 答：实验表中主要考虑了三个因素：输入轴转速、挡位、万向节倾角。 输入轴转速有两个水平值：800和1500（rpm）；挡位有两个水平值：前进和后退；万向节倾角有两个水平值：1和2（度）。 选用的是L4（23）正交表。 优点为：a.均衡分散性：任何一列中各水平值出现次数相等； b.整齐可比性：任意两列间各种不同水平值的所有组合出现的次数都相等。 （2）采用极差分析法分析该试验结果。 输入轴转速（rpm） 挡位 万向节倾角（度） 变速箱壳体振动（m/s2） 1 800 前进 1 4.5 2 800 后退 2 7.0 3 1500 前进 2 9.8 4 1500 后退 1 8.5 Ⅰ 11.5 14.3 13.0 总和=Ⅰ+Ⅱ=29.8 Ⅱ 18.3 15.5 16.8 R 6.8 1.2 3.8 各因素对指标的影响 R反映了因素对指标的影响程度。R越大，该因素对指标的影响程度也越大。 由R的大小顺序排出因素的主次顺序：主→次为：输入轴转速→万向节倾角→挡位 各因素水平的选取 此试验要求变速箱壳体振动值越小越好，所以应该选各因素Ⅰ、Ⅱ中最小的那个水平，即A1，B1，C1。 较好的方案的确定 把各因素的好水平简单组合起来就是要求的较好组合方案：A1B1C1。 随各因素水平改变指标的变化规律 由图可以看出： 因素A输入轴转速从1000减到800时，壳体振动值减小； 因素B挡位从后退到前进时，壳体振动值减小； 因素C万向节倾角从2到1时，壳体振动值减小。 因此，如还希望降低振动值，因素A输入值转速应取小于800rpm，因素B挡位应取前进挡，因素C万向节倾角应取小于1度。 3.用框图形式表示机械工程中常见的测试过程和测试系统的组成。选择测试系统时应该考虑测试系统的哪些静态性能？测试系统的动态性能可以用哪些函数表述？阐述这些函数之间的联系。 答：（1）测试系统框图如下： （2）选择测试系统时应考虑的静态特性：线性误差，灵敏度、分辨力，回程误差。 （3）动态特性可以用传递函数、频率响应函数和脉冲响应函数来表述。 （4）联系：系统动态特性在时域、频域和复数域可分别用脉冲响应函数h(t)、频率响应函数H()和传递函数H(s)来描述。h(t)和 H(s)是一对拉普拉斯变换对，h(t)和 H()是一对傅里叶变换对。 4.在光滑无阻尼的平面上有两个相似的简谐振动系统，图A是振幅，k是弹簧常数，m是质量，t是时间，a是初始相位，x是位移；试求他们所有的相似准则。 解：该现象的运动规律可用一般关系式表达：F(A，k，m，t，a，x)=0 第一步：考察物理现象，确定所有物理量。 所有物理量：A，k，m，t，a，x；n=6； 由于此题是动力学问题，所以基本物理量m=3，在6个物理量中选定3个作为本体的基本物理量：A、m和t，则有：[A]=[L]1，[m]=[M]1，[t]=[T]1 由相似第三定理得相似准则个数为：6-3=3个。 第二步：列量纲矩阵 物理量 参考量 A k m t a x 长度L 1 0 0 0 0 1 质量M 0 1 1 0 0 0 时间T 0 -2 0 1 0 0 第三步：求相似准则 求对应k的相似准则： 根据选定的基本量纲有：[k]=[A]α[m]β[t]γ， 由量纲矩阵又有[k]=[L]0[M]1[T]-2， ∴[A]α[m]β[t]γ=[L]0[M]1[T]-2 故可得：α=0，β=1，γ=-2； ∵ ∴=k/(Aαmβtγ)=kt2/m; (2)求对应a的相似准则： ∵a是无量纲物理量， ∴=a； 由无阻尼单自由度振动系统的初始条件可知： ∴= (3)求对应x的相似准则： 根据选定的基本量纲有：[x]=[A]α[m]β[t]γ