..1/31《理論力學試驗》講義前 言實踐教學活動。填寫試驗報告、撰寫小論文和交習作的形式進展。2、動力學參數測定試驗3、運動學和動力學計算機模擬仿真試驗。第一項試驗 靜力學、運動學和動力學創應用試驗1、通過大量工業產品和科技成果向學生展現《理論力學》的工程意義和工程應用，開闊學生的眼界。2、通過學生對大量工業產品和科技成果的觀看分析，通過學生動手操作，加深對《理論力學》根本概念的理解，穩固力學分析方法的把握。3、培育、訓練學生的創思維，提高、熬煉他們建立力學模型的力量。..10/311240〔一〕靜力學局部〔一〕曲柄滾輪擠水拖把的受力分析與過程2，應用虛位移原理可以得出FDFB的關系。F F

sin

OA[1 OAcos ]D B OD

OA2sin二者的過程關系如以下圖：〔二〕桑塔那汽車用的千斤頂受力分析與自鎖條件GFF1 2

。進一步，利用虛位移原理，可以求得手柄作用力F：MGEF

M,Fd當螺紋升角小于摩擦角〔m〕時，千斤頂還將發生自鎖現象：〔三〕膨脹螺釘的應用技術與約束反力分析如圖，膨脹螺釘的約束反力是一空間力系：FN越大，靜摩擦力也越大。〔四〕管子鉗的受力分析與剪刀鉗的受力分析管子鉗的設計充分利用了力學原理：〔五〕兔子撓骨抗扭強度測試儀——空間力偶等效理論的應用測試儀利用空間力偶等效理論，對以下圖的撓骨進展扭矩和轉角的試驗：得到二者的關系如圖：其中右圖為扭矩和愈合天數的關系曲線圖。〔六〕挖掘機部件的受力分析與求解各油缸的推力或拉力敏捷、正確的選取爭論對象是求解靜力學問題的訣竅，如下圖的挖掘機受力分析：〔七〕靜、動滑動摩擦因數的測定裝置利用圖示測定裝置可以測定材料靜、滑動摩擦因數：簡化得到力學模型：利用臨界條件和newton定律可以求得靜、動摩擦因數。〔八〕壓延機的摩擦因數問題壓延機的壓延厚度和摩擦因數有關。如下圖，要使得壓延產生，必需使合力向右，進而可以求得厚度和因數的關系：剝毛豆機是一應用實例。〔九〕滑動摩擦不自鎖——自動關門的搖皮該設計同樣應用了自鎖原理，當升角〔或傾角〕不小于摩擦角時，機構無法實現靜平衡。〔十〕翻倒問題與起重機的穩定度這是典型的平面平行力系的平衡問題，利用臨界條件，可以求出平衡塊的限重和穩定度：〔十一〕螺旋壓榨機或螺旋拔銷爪利用虛位移原理，可以求出主動力M和反作用力F之間的關系：r為螺旋半徑，為螺紋升角。

F 1 Mrtan〔十二〕桁架在橋梁設計中的應用與計算工程實際中的橋梁設計廣泛應用了理論力學的學問：A．拱橋材料一般為脆性材料，單個構件受到平面匯交力系作用：桁架構造橋構件受到平面匯交力系或一般力系的作用，應用節點法或截面法可以求解：以下圖為一跨珩架在自重和一般載荷作用下的受力圖：懸索橋懸索上的每一個節點為一平面匯交力系作用點：斜拉橋E．大路橋必需指出，以上各種橋梁除了需要進展靜力平衡分析外，還需要進展動力計算，如模態分析，固有頻率計算等。〔十三〕應力集中概念、空間杠桿原理和彎曲技術在磁磚切割機上的綜合應用瓷磚切割機綜合應用了材料力學中的應力集中、理論力學中的杠桿原理和彎曲技術：〔二〕運動學局部〔一〕計算機驅動器變角速度的掌握驅動器中包含有渦輪蝸桿機構、摩擦傳動和凸輪緊固等。為保證線速度不變，在信號承受點不斷變動的狀況下，驅動器轉盤的角速度也是時變的：〔二〕旋轉式、往復式剃須刀的比較，曲柄框架機構與外殼振動掌握的技術以下圖為剃須刀的示意圖，其中包括可剃須區和不行剃須區：應用曲柄框架機構，將電機轉動變為刀片的平動，明顯比上面的旋轉式更為合理和有效：為了避開振動，可以實行兩種方法：一是在曲柄上裝偏心塊；二是承受兩排運動方向相反的動刀片。〔三〕推土機的機構運動與分析OABC〔四〕多功能萬花尺——剛體平面運動時，平面圖形上各點有不同的軌跡小齒輪作平面運動，各個點的運動軌跡不同。〔五〕剝線鉗的運動特征機構把剝線的兩個過程統一起來。〔六〕跳“的嗒”舞〕音樂鞋的傳動機構與運動分析跳舞鞋利用剛體定軸轉動理論中的多級齒輪傳動和凸輪傳動，左右兩只鞋的凸輪設計成相位差45〔七〕繞線器的轉速比與圈數指示器〔八〕懸浮平衡與氣流速度測定儀利用懸浮力和流速的關系可以實現〔八〕懸浮平衡與氣流速度測定儀利用懸浮力和流速的關系可以實現懸浮平衡和物料輸送，還可以測定流速。〔九〕不行見軸轉速的測定方法利用曲柄滑塊機構把轉動變為平動的特點，可以通過測定平動的加速度來確定轉動的角速度。〔十〕評估房屋抗震特性的方法與分析通過安裝加速度傳感器的方法來模擬地震，進而設計減震器。〔三〕動力學局部〔一〕非均質發動機搖桿對軸轉動慣量的等效方法均質圓盤轉動慣量求法與誤差分析Joz

1mr22

T mgr2從線性振動微分方程推導，利用實測數據得出的計算公式：Joz經過驗證，擺長對于測量誤差有重要影響〔越長精度越高。等效方法

( )22 l在物體為非均質的狀況下，假設a〔b〕，而后一種情形的轉動慣量是可以計算得到的。高科技上的拓寬應用〔二〕拳擊機拳擊力的標定方法——動力學普遍定理的綜合應用與恢復系數利用動能定理、動量定理和碰撞理論中恢復系數的定義，可以求出拳擊力和恢復系數：mmmm1 22gl(1mmmm1 22gl(1cos )1m gt0 1 2u u2 1vv1 2eu u2 1vv1 2〔三〕單自由度振動系統在工程中的應用A．復擺應用在“小爬蟲”上使一個貧困村致富B．音樂的節拍器搖擺周期和轉動慣量的平方根成正比。C．電視塔用一串單擺掌握“風振”利用11得塔振動產生的能量由單擺消退，到達掌握“風振”的目的。D．扭振減振器掌握曲軸振動減震器的頻率設計和曲軸的頻率一樣，使得曲軸系統的局部能量轉化為減震器的能量，從而削減了曲軸的震驚，提高了使用壽命。〔四〕汽車振動兩自由度模型汽車在鉛直平面的振動可以簡化為二自由度系統的模型：其兩個主振型如圖：〔五〕質點系動量定理的演示圖示的彈性球系在抱負狀況下滿足動能守恒和動量守恒：〔六〕振動電機及其在工程中的應用這是一種型電機，它將動力源和振動源合在一起，能產生可變的激振力：以上是兩種振動電機。〔七〕平衡的四個問題靜力不平衡靜力平衡動力不平衡動力平衡〔八〕振動產生美麗動聽的音樂A．吉它琴的弦振動依據上圖可以寫出數理方程，進一步求出振動頻率。B．八音琴的梁振動利用勢能－動能的相互轉化和振動理論設計的八音琴：C．汽車喇叭的膜振動〔九〕隔振理論及各種隔振器確定性振動的隔振理論隔振的兩種方法——主動隔振和被動隔振：各種減振器及應用121WORDAUTOCAD1000A4紙打印。期末考試之前交。3..24/31其次項試驗 動力學參數測定試驗一.試驗目的123、熬煉分析力量、試驗方法設計力量和試驗操作力量。12三.試驗容123456四.試驗要求1、認真觀看“理論力學多功能試驗臺ZME－1型介紹”光盤，了解六個試驗的具體容、使用儀器及操作步驟。做好試驗前的預備工作。234理論力學多功能試驗臺ZME－1型試驗報告班級 學號 日期 一、試驗前的預備工作1ZME－1〔15..使用儀器及操作步驟。2、觀看理論力學試驗〔一〕的噴墨板，了解六個試驗的容與方法。二、按序進展六個試驗，并記錄數據〔三學時左右〕1砝碼重W〔N〕W＝11W＝2砝碼重W〔N〕W＝11W＝22W＝33W＝44l〔mm〕剛度k W/l 〔N/m〕eq

11k /meqf 〔Hz〕o電壓〔V〕80100120140160電壓〔V〕80100120140160180200轉速〔rpm〕風速〔m/s〕振幅〔mm〕風速轉速 〕電壓〔 風速〔/31積木塊331積木塊懸吊法對組合型鋼懸吊兩次，圖示出重心位置出連桿重量WF FN1 N2

(N)26/..27/31FxFC

N1lW

(cm)4〔示意圖〕F〔N〕漸加

F〔N〕沖擊t(s) t(s)F〔N〕突加

t(s)

F〔N〕振動t(s)5l對測量誤差的影響：圓盤直徑，D=100(mm)，厚度5.3(mm)，材料比重7.5g/cm3，吊線半徑r=38mm。圓盤轉動慣量的理論計算Jo1M(D)2 (kgm2)2 2J(T2)Mgr2

J 通過秒表測量三線擺周期，按公式O

2 l

計算轉動慣量 ＝O

(kgm2)線長l〔cm〕 20J(kgm2)O誤差〔％〕

30 40 50 60 706、用等效方法求非均質發動機搖臂的轉動慣量選擇誤差可承受的三線擺線長60c，等效用圓柱直徑d＝20mm，高h＝18mm，材料比重7.4 g/cm3，兩個圓柱對中心軸轉112

sm( )2]2S〔mm〕T〔s〕J(kgm2)O

30 40 50 60測量與兩個圓柱等重的非均質發動機搖臂的扭振周期T＝ (s)應用上表及插入法求得搖臂的轉動慣量J＝ (kgm2)O三、請簡述通過這次試驗的收獲1、如何利用現有的試驗裝置與配件，演示受迫振動？2、四種不同載荷分別作用于同一座橋上時，哪一種最擔憂全？3、分析發動機搖臂質心與軸心相距較大時，對試驗精度的影響。4、請簡述通過這次試驗的收獲。第三項試驗 運動學與動力學計算機模擬仿真試驗一、 試驗目的1、學習、把握靜力學、運動學和動力學模擬仿真方法。23、學習培育工程問題的力學建模力量、力學模型的創設計力量。二、 試驗工具12三、 試驗容1、靜平衡分析：定義構造，自由度分析，仿真計算，確定構造的平衡位形。2、運動學分析：定義構造、參考基和約束，自由度分析，仿真計算，以數據、曲線和動畫輸出分析結果。3、動力學分析：定義構造、參考基和約束，定義載荷，自由度分析，仿真計算，以數據、曲線和動畫輸出分析結果。四、 試驗步驟1靜力學、運動學和動力學分析分別以*.xy〔*.x*.hx〕22.1圖形單位：千米、米、分米、厘米〔默認〕或毫米。2.2圖幅定義：默認值為1600×1600。原點定義：慣性基基點,〕ab向下為正值。圖形放大或縮小3定義物體輸入外形參數〔長度和高度，構件的位形〔連體基基點位置和姿勢角。定義鉸滑移鉸：鉸號、參考點坐標、方向角θB、外接物體B。β α旋轉鉸：鉸號、參考點坐標。齒輪副：鉸號、接物體號β、接節園半徑R、接物體x軸到連心線的轉角ψ〔逆時針方β β向、接物體轉軸在該物體連體基上的坐標(a，b)；外接物體號α、外接節園半徑R、外接物Q Q α體x軸到連心線的轉角ψ〔逆時針方向、外接物體轉軸位置(a，b)。目前軟件僅供給外接齒α P P輪類型。α、齒輪半徑R、參α線轉角〔逆時針方向、齒輪軸位置(a P P β針方向、嚙合點位置(a，b)。Q Q副和齒輪-齒條副參數項，再點擊繪圖板區域中的支座，然后在彈出的對話框中的步驟來定義。定義力元〔運動學分析中無此項〕βa，b)、在外接物體上的位置(a，Q Q PPb)，彈簧原長，彈簧特性中的參數選擇。P外載〔運動學分析中無此項〕軟件當前僅供給四種外載荷類型：重力、集中力、分布力合力偶。重力：重力加速度的大小和方向。集中力：受力物體號、力的作用點在該物體連體基的坐標(a，b)、力的大小、力的方向與x軸的夾角α以及該軸所屬的參考基〔慣性基或連體基。11分布力：受力物體號、力的作用區域〔a，a兩端載荷集度。11力偶：受力物體號、大小。鉸參數的修改點擊系統參數菜單中鉸參數修改項，再點擊繪圖區域中的物體，將依次彈出該物體上全部鉸參數對話框，即可修改鉸參數。4運動學分析模塊：計算過程：參數設定、自由度分析、構形數據恢復、計算。結果輸出：動畫仿真、運動數據表格、運動數據曲線。動力學分析模塊：計算過程：參數設定、自由度分析、構形數據恢復、計算。結果輸出：動畫仿真、運動數據表格、運動數據曲線、抱負約束力數據表格、