第四章运动参数测量.ppt

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1、1山东大学模具工程技术研究中心研究机械的运动规律、运动性能和力能参数都要涉及运动参数的测量。研究机械的运动规律、运动性能和力能参数都要涉及运动参数的测量。研究机械的运动规律、运动性能和力能参数都要涉及运动参数的测量。研究机械的运动规律、运动性能和力能参数都要涉及运动参数的测量。运动参数：位移、速度、加速度。运动参数：位移、速度、加速度。运动参数：位移、速度、加速度。运动参数：位移、速度、加速度。第四章第四章运动参数的测量运动参数的测量4-14-1位移的测量位移的测量位移的测量位移的测量u位移是一种常见的运动量，位移是一种常见的运动量，是线位移和角位移的总称。是线位移和角位移的总称。u位移是向量

2、位移是向量。2山东大学模具工程技术研究中心按位移测量原理来分有：按位移测量原理来分有：机械式位移测量法机械式位移测量法如浮子式油量表、水箱液位计等都是利用浮子来感受液面如浮子式油量表、水箱液位计等都是利用浮子来感受液面的位移，达到指示油量的大小和水位的高低。的位移，达到指示油量的大小和水位的高低。特点：特点：机械惯性大，动态特性较差，不能远距离传送。机械惯性大，动态特性较差，不能远距离传送。电气式位移测量法电气式位移测量法位移量通过位移传感器转换为电量，再经相应的测试电路处位移量通过位移传感器转换为电量，再经相应的测试电路处理后，传递到显示或记录装置。理后，传递到显示或记录装置。特点：特点：动

3、态范围大，接触式测量时，传感器对被测对象有一动态范围大，接触式测量时，传感器对被测对象有一定影响。定影响。3山东大学模具工程技术研究中心光电式位移测量法光电式位移测量法 将机械位移量通过光电式位移传感器转换为电量再进行将机械位移量通过光电式位移传感器转换为电量再进行测量的方法。测量的方法。特点：特点：应用于需进行非接触测量的场合，对被测对象无应用于需进行非接触测量的场合，对被测对象无不良影响，具有较高的频响精度。不良影响，具有较高的频响精度。u电阻式位移测量系统电阻式位移测量系统u应变片式位移测量系统应变片式位移测量系统u电感式位移测量系统电感式位移测量系统u电容式位移测量系统电容式位移测量系

4、统u光电式位移测量系统光电式位移测量系统位移传感器信号调理电路记录仪器位移测量系统组成4山东大学模具工程技术研究中心线位移：机构沿着某一条直线移动的距离。线位移：机构沿着某一条直线移动的距离。线位移：机构沿着某一条直线移动的距离。线位移：机构沿着某一条直线移动的距离。角位移：机构绕着某一定点转动的角度。角位移：机构绕着某一定点转动的角度。角位移：机构绕着某一定点转动的角度。角位移：机构绕着某一定点转动的角度。传感器的种类：传感器的种类：传感器的种类：传感器的种类：大位移（大位移（大位移（大位移（1 1mmmm以上）：以上）：以上）：以上）：滑线电阻，光电式传感器（毫米级）滑线电阻，光电式传感器

5、（毫米级）滑线电阻，光电式传感器（毫米级）滑线电阻，光电式传感器（毫米级）小位移（小位移（小位移（小位移（1 1mmmm以下）：以下）：以下）：以下）：应变片，电感式，电容式应变片，电感式，电容式应变片，电感式，电容式应变片，电感式，电容式（一）（一）（一）（一）滑线电阻滑线电阻滑线电阻滑线电阻第四章第四章运动参数的测量运动参数的测量5山东大学模具工程技术研究中心测量电路：电桥特点：测量电路：电桥特点：测量电路：电桥特点：测量电路：电桥特点：（1 1）结构简单）结构简单）结构简单）结构简单（2 2）速度不能太快）速度不能太快）速度不能太快）速度不能太快（3 3）接触电阻不稳定容易引起误差）接触

6、电阻不稳定容易引起误差）接触电阻不稳定容易引起误差）接触电阻不稳定容易引起误差6山东大学模具工程技术研究中心（二）（二）（二）（二）应变片式位移传感器应变片式位移传感器应变片式位移传感器应变片式位移传感器原理：用一弹性元件把位移量转换成应变量，然后用应变片、应变仪原理：用一弹性元件把位移量转换成应变量，然后用应变片、应变仪原理：用一弹性元件把位移量转换成应变量，然后用应变片、应变仪原理：用一弹性元件把位移量转换成应变量，然后用应变片、应变仪测量记录。测量记录。测量记录。测量记录。常用元件：悬臂梁等常用元件：悬臂梁等常用元件：悬臂梁等常用元件：悬臂梁等等截面梁：等截面梁：等截面梁：等截面梁：等强

7、度梁：等强度梁：等强度梁：等强度梁：在一般测量中应使用标定方法确定应变和位移之间的数量在一般测量中应使用标定方法确定应变和位移之间的数量在一般测量中应使用标定方法确定应变和位移之间的数量在一般测量中应使用标定方法确定应变和位移之间的数量关系，而不直接使用上式。关系，而不直接使用上式。关系，而不直接使用上式。关系，而不直接使用上式。7山东大学模具工程技术研究中心用应变片测大位移用应变片测大位移用应变片测大位移用应变片测大位移 角不能太小，角不能太小，角不能太小，角不能太小，角越小对楔块的导向性要求也就角越小对楔块的导向性要求也就角越小对楔块的导向性要求也就角越小对楔块的导向性要求也就越高。越高。

8、越高。越高。8山东大学模具工程技术研究中心（三）（三）（三）（三）差动变压器式差动变压器式差动变压器式差动变压器式 组组组组成成成成原原原原理理理理：用用用用三三三三个个个个绕绕绕绕线线线线组组组组和和和和可可可可移移移移动动动动铁铁铁铁芯芯芯芯组组组组成成成成，初初初初级级级级线线线线圈圈圈圈1 1接接接接通通通通交交交交流流流流电电电电源源源源，因因因因互感效应在磁极线圈互感效应在磁极线圈互感效应在磁极线圈互感效应在磁极线圈2 2、3 3产生电动势，两者反接。产生电动势，两者反接。产生电动势，两者反接。产生电动势，两者反接。铁芯在中间，输出电压铁芯在中间，输出电压铁芯在中间，输出电压铁芯在

9、中间，输出电压U U0 0铁芯向上移铁芯向上移铁芯向上移铁芯向上移U0U0铁芯向下移铁芯向下移铁芯向下移铁芯向下移U0U0由电压值测得铁芯的位移量由电压值测得铁芯的位移量由电压值测得铁芯的位移量由电压值测得铁芯的位移量9山东大学模具工程技术研究中心（四）（四）（四）（四）光电式光电式光电式光电式原理：将机械位移（线位移或角位移）转换成电脉冲的装置原理：将机械位移（线位移或角位移）转换成电脉冲的装置原理：将机械位移（线位移或角位移）转换成电脉冲的装置原理：将机械位移（线位移或角位移）转换成电脉冲的装置10山东大学模具工程技术研究中心光电式传感器：光电式传感器：将被测量的变化转换成光量的变化，再通

10、过光将被测量的变化转换成光量的变化，再通过光电元件把光量变化转换成电信号的一种装置。电元件把光量变化转换成电信号的一种装置。x1光源光源光源光源光光光光通路通路通路通路光电器件光电器件光电器件光电器件测量电路测量电路测量电路测量电路光量光量光量光量电量电量x2输出输出X1X1被测量直接引起光源光量的变化被测量直接引起光源光量的变化被测量直接引起光源光量的变化被测量直接引起光源光量的变化X2X2被测量在光传播过程中调制光量被测量在光传播过程中调制光量被测量在光传播过程中调制光量被测量在光传播过程中调制光量对光量的调制方法：对光量的调制方法：对光量的调制方法：对光量的调制方法：光电传感器的物理基础

11、是光电效应。光电传感器的物理基础是光电效应。11山东大学模具工程技术研究中心光电效应分两大类型：光电效应分两大类型：外光电效应外光电效应和和内光电效应内光电效应金属金属金属金属金属氧化物金属氧化物金属氧化物金属氧化物光照光照光照光照 电子逸出物体表面电子逸出物体表面电子逸出物体表面电子逸出物体表面外光电效应外光电效应外光电效应外光电效应光照光照光照光照 半导体半导体半导体半导体 电子在物体内部运动电子在物体内部运动电子在物体内部运动电子在物体内部运动内光电效应内光电效应内光电效应内光电效应12山东大学模具工程技术研究中心l测试框图：测试框图：13山东大学模具工程技术研究中心光电传感器的应用光电

12、传感器的应用1 烟尘浊度检测仪 烟道里的烟尘浊度是通过光在烟道里传输过程中的变烟道里的烟尘浊度是通过光在烟道里传输过程中的变化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟化大小来检测的。如果烟道浊度增加，光源发出的光被烟尘颗粒吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光尘颗粒吸收和折射增加，到达光检测器的光减少，因而光检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。检测器输出信号的强弱便可反映烟道浊度的变化。14山东大学模具工程技术研究中心2灯光亮度自动控制器灯光亮度自动控制器灯光亮度控制器可按照环境光照强度自动调节白炽灯或灯光亮度控制器可按照环境光照强度自动调节白炽灯或荧光灯的亮度，从而使室

13、内的照明自动保持在最佳状态，避荧光灯的亮度，从而使室内的照明自动保持在最佳状态，避免人们产生视觉疲劳。免人们产生视觉疲劳。控制器主要由环境光照检测电桥、放大器、积分器、比控制器主要由环境光照检测电桥、放大器、积分器、比较器、过零检测器、锯齿波形成电路、双向晶闸管等组成。较器、过零检测器、锯齿波形成电路、双向晶闸管等组成。过零检测器对过零检测器对50Hz50Hz市电电压的每次过零点进行检测，并控制市电电压的每次过零点进行检测，并控制锯齿波形成电路锯齿波形成电路,使其产生与市电同步的锯齿波电压，该电压使其产生与市电同步的锯齿波电压，该电压加在比较器的同相输入端。加在比较器的同相输入端。由光敏电阻与

14、电阻组成的电桥将环境光照的变化转换成由光敏电阻与电阻组成的电桥将环境光照的变化转换成直流电压的变化，该电压经放大并由积分电路积分后加到比直流电压的变化，该电压经放大并由积分电路积分后加到比较器的反相输入端，其数值随环境光照的变化而缓慢地成正较器的反相输入端，其数值随环境光照的变化而缓慢地成正比例变化。比例变化。15山东大学模具工程技术研究中心 两个电压的比较结果，便可从比较器输出端得到随环两个电压的比较结果，便可从比较器输出端得到随环境光照强度变化而脉冲宽度发生变化的控制信号，该控制境光照强度变化而脉冲宽度发生变化的控制信号，该控制信号的频率与市电频率同步，其脉冲宽度反比于环境光照，信号的频率

15、与市电频率同步，其脉冲宽度反比于环境光照，利用这个控制信号触发双向晶闸管，改变其导通角，便可利用这个控制信号触发双向晶闸管，改变其导通角，便可使灯光的亮度随环境光照做相反的变化，从而达到自动控使灯光的亮度随环境光照做相反的变化，从而达到自动控制环境光照不变的目的。制环境光照不变的目的。16山东大学模具工程技术研究中心（五）（五）（五）（五）位移测杆位移测杆位移测杆位移测杆 将将将将螺螺螺螺纹纹纹纹槽槽槽槽内内内内灌灌灌灌满满满满环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂，在在在在螺螺螺螺纹纹纹纹的的的的一一一一条条条条母母母母线线线线上上上上，螺螺螺螺纹纹纹纹齿齿齿齿顶顶顶顶（金金金金属属属属）与与与与

16、环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂交交交交替替替替出出出出现现现现，这这这这样样样样就就就就可可可可输输输输出出出出一一一一系系系系列列列列方方方方波波波波，那那那那么么么么一一一一个个个个周周周周期期期期就就就就表表表表示示示示触头走过了一个螺距。触头走过了一个螺距。触头走过了一个螺距。触头走过了一个螺距。R R振子振子振子振子17山东大学模具工程技术研究中心（六）（六）（六）（六）电感式位移传感器电感式位移传感器电感式位移传感器电感式位移传感器（七）（七）（七）（七）感应同步器式位移传感器感应同步器式位移传感器感应同步器式位移传感器感应同步器式位移传感器（八）（八）（八）（八）磁栅式磁栅式磁

17、栅式磁栅式18山东大学模具工程技术研究中心（一）（一）（一）（一）位移时间曲线的图解微分法位移时间曲线的图解微分法位移时间曲线的图解微分法位移时间曲线的图解微分法 通通通通过过过过位位位位移移移移的的的的测测测测量量量量，得得得得到到到到位位位位移移移移时时时时间间间间曲曲曲曲线线线线，将将将将它它它它进进进进行行行行图图图图解解解解微微微微分分分分就就就就是是是是速速速速度度度度时间曲线时间曲线时间曲线时间曲线以比例尺以比例尺以比例尺以比例尺ss和和和和tt做做做做s-ts-t曲线曲线曲线曲线在图线下方建立在图线下方建立在图线下方建立在图线下方建立V-TV-T坐标，比例尺坐标，比例尺坐标，比

18、例尺坐标，比例尺vv和和和和tt从从从从OO点向点向点向点向-t t方向取线段方向取线段方向取线段方向取线段做做做做PMPM平行于平行于平行于平行于s-ts-t曲线，在曲线，在曲线，在曲线，在t1t1点的切线，则点的切线，则点的切线，则点的切线，则则：则：则：则：4-2速度的测量速度的测量19山东大学模具工程技术研究中心ttsvMPOhths20山东大学模具工程技术研究中心（二）（二）（二）（二）定距测时法定距测时法定距测时法定距测时法通过测被测件经过一已知距离所需的时间，然后计算出其速度。通过测被测件经过一已知距离所需的时间，然后计算出其速度。通过测被测件经过一已知距离所需的时间，然后计算出

19、其速度。通过测被测件经过一已知距离所需的时间，然后计算出其速度。用两个振子同时记录用两个振子同时记录用两个振子同时记录用两个振子同时记录s s，t t感光纸上时标长度感光纸上时标长度感光纸上时标长度感光纸上时标长度位移杆上绝缘段长度位移杆上绝缘段长度位移杆上绝缘段长度位移杆上绝缘段长度感光纸上对应位移杆绝缘段的讯号长度感光纸上对应位移杆绝缘段的讯号长度感光纸上对应位移杆绝缘段的讯号长度感光纸上对应位移杆绝缘段的讯号长度R R振子振子振子振子21山东大学模具工程技术研究中心22山东大学模具工程技术研究中心锤头速度测量：23山东大学模具工程技术研究中心（三（三（三（三）测速发电机测速度测速发电机测

20、速度测速发电机测速度测速发电机测速度测速发电机：交流型和直流型测速发电机：交流型和直流型测速发电机：交流型和直流型测速发电机：交流型和直流型测测测测速速速速原原原原理理理理：电电电电枢枢枢枢转转转转动动动动时时时时，有有有有电电电电压压压压输输输输出出出出，大大大大小小小小正正正正比比比比于于于于速速速速度度度度,由由由由电电电电压压压压大大大大小小小小求求求求得速度得速度得速度得速度速度太大、太小动态特性差，用于测量速度变化不大的场合。速度太大、太小动态特性差，用于测量速度变化不大的场合。速度太大、太小动态特性差，用于测量速度变化不大的场合。速度太大、太小动态特性差，用于测量速度变化不大的场

21、合。4-2速度的测量速度的测量24山东大学模具工程技术研究中心J12-40压力机的强度测试压力机的强度测试J12-40压力机的强度测试压力机的强度测试试验目的：试验目的：试验目的：试验目的：检验该压力机主要零件的强度是否安生，研究其应力分检验该压力机主要零件的强度是否安生，研究其应力分检验该压力机主要零件的强度是否安生，研究其应力分检验该压力机主要零件的强度是否安生，研究其应力分布规律。布规律。布规律。布规律。试验内容：试验内容：试验内容：试验内容：测定床身、曲轴、连杆等零件的静态和动态应力。测定床身、曲轴、连杆等零件的静态和动态应力。测定床身、曲轴、连杆等零件的静态和动态应力。测定床身、曲轴

22、、连杆等零件的静态和动态应力。测试方案：测试方案：测试方案：测试方案：测点的选择和布片测点的选择和布片测点的选择和布片测点的选择和布片25山东大学模具工程技术研究中心床身的测点布置：床身的测点布置：床身的测点布置：床身的测点布置：其测点布置如右图。其测点布置如右图。其测点布置如右图。其测点布置如右图。通过通过通过通过1-11-1截面的测点，可测出该截面截面的测点，可测出该截面截面的测点，可测出该截面截面的测点，可测出该截面的应力分布规律，并鉴定其强度是否的应力分布规律，并鉴定其强度是否的应力分布规律，并鉴定其强度是否的应力分布规律，并鉴定其强度是否安全，由于该截面各点是线应力状态，安全，由于该

23、截面各点是线应力状态，安全，由于该截面各点是线应力状态，安全，由于该截面各点是线应力状态，故都沿故都沿故都沿故都沿Y Y轴方向贴片。在贴片过程中，轴方向贴片。在贴片过程中，轴方向贴片。在贴片过程中，轴方向贴片。在贴片过程中，发现发现发现发现9 9与与与与1010测点之间存在铸造缺陷，测点之间存在铸造缺陷，测点之间存在铸造缺陷，测点之间存在铸造缺陷，考虑应力集中对考虑应力集中对考虑应力集中对考虑应力集中对9 9、1010点的影响，放点的影响，放点的影响，放点的影响，放在其下面补贴在其下面补贴在其下面补贴在其下面补贴1313、1414两片作为参考和两片作为参考和两片作为参考和两片作为参考和比较。比

24、较。比较。比较。2-22-2截面比较单薄，在其上布置截面比较单薄，在其上布置截面比较单薄，在其上布置截面比较单薄，在其上布置l l、2 2测测测测点。为了测出转角处的应力集中情况点。为了测出转角处的应力集中情况点。为了测出转角处的应力集中情况点。为了测出转角处的应力集中情况布置了布置了布置了布置了FlFl和和和和F2F2两个应变花。两个应变花。两个应变花。两个应变花。J12-40压力机的强度测试压力机的强度测试26山东大学模具工程技术研究中心加载方法：加载方法：加载方法：加载方法：静态测试：把压力机滑块调到下死点，用液压加载荷器，逐级加至额定静态测试：把压力机滑块调到下死点，用液压加载荷器，逐

25、级加至额定静态测试：把压力机滑块调到下死点，用液压加载荷器，逐级加至额定静态测试：把压力机滑块调到下死点，用液压加载荷器，逐级加至额定教荷教荷教荷教荷4040吨。吨。吨。吨。动态测试的加裁：是通过冲栽厚度为动态测试的加裁：是通过冲栽厚度为动态测试的加裁：是通过冲栽厚度为动态测试的加裁：是通过冲栽厚度为4mm4mm、直径为、直径为、直径为、直径为94mm94mm的的的的A3A3钢板来实钢板来实钢板来实钢板来实现，其载荷动态应力测试是在静态测试后进行，便于选择测点可使测试工现，其载荷动态应力测试是在静态测试后进行，便于选择测点可使测试工现，其载荷动态应力测试是在静态测试后进行，便于选择测点可使测试

26、工现，其载荷动态应力测试是在静态测试后进行，便于选择测点可使测试工作简化。作简化。作简化。作简化。测试仪器测试仪器测试仪器测试仪器静态测试时选用：静态测试时选用：静态测试时选用：静态测试时选用：Y3-5Y3-5静态应变仪，静态应变仪，静态应变仪，静态应变仪，YJD-1YJD-1静动态应变仪。静动态应变仪。静动态应变仪。静动态应变仪。动态测试时选用；动态测试时选用；动态测试时选用；动态测试时选用；Y6D-Y6D-动态电阻应变仪，动态电阻应变仪，动态电阻应变仪，动态电阻应变仪，SC-1SC-1八线示波器。八线示波器。八线示波器。八线示波器。测试前对仪器进行了检查和校正，其误差都在说明书规定范围之内

27、。测测试前对仪器进行了检查和校正，其误差都在说明书规定范围之内。测测试前对仪器进行了检查和校正，其误差都在说明书规定范围之内。测测试前对仪器进行了检查和校正，其误差都在说明书规定范围之内。测力传感器也进行了标定。力传感器也进行了标定。力传感器也进行了标定。力传感器也进行了标定。J12-40压力机的强度测试压力机的强度测试27山东大学模具工程技术研究中心覆面各测点的静、动态应力覆面各测点的静、动态应力J12-40压力机的强度测试压力机的强度测试28山东大学模具工程技术研究中心床身床身1-1截面的应力分布曲线截面的应力分布曲线 在最大拉应力处静态实测应在最大拉应力处静态实测应力比计算应力大力比计算

28、应力大34.8，动，动态实测应力又比静态实测态实测应力又比静态实测应力大应力大55.3，而且实测的，而且实测的中性层比理论计算的中性中性层比理论计算的中性层往喉口方向前移。因此层往喉口方向前移。因此按直杆计算的应力与实测按直杆计算的应力与实测值有较大出入，应寻求更值有较大出入，应寻求更好的计算方法。好的计算方法。测试结果表明测试结果表明：床身最大应：床身最大应力出现在应力集中点力出现在应力集中点F2上上（103.5MPa）；床身材料）；床身材料为为QT-45-0，实测强度极限，实测强度极限350MPa，故认为床身是安，故认为床身是安全的。但应力值过高，应全的。但应力值过高，应设法加以改善。设法

29、加以改善。J12-40压力机的强度测试压力机的强度测试29山东大学模具工程技术研究中心l l结构强度与刚度的模型试验在试验研究中是常遇到的。如设计一台新型或结构强度与刚度的模型试验在试验研究中是常遇到的。如设计一台新型或结构强度与刚度的模型试验在试验研究中是常遇到的。如设计一台新型或结构强度与刚度的模型试验在试验研究中是常遇到的。如设计一台新型或大型机器时，都要通过模型试验来确定其最佳方案；有时由于研究问题的大型机器时，都要通过模型试验来确定其最佳方案；有时由于研究问题的大型机器时，都要通过模型试验来确定其最佳方案；有时由于研究问题的大型机器时，都要通过模型试验来确定其最佳方案；有时由于研究问

30、题的特殊性而在实际机器上无法进行直接试验也需要通过模型试验来解决。特殊性而在实际机器上无法进行直接试验也需要通过模型试验来解决。特殊性而在实际机器上无法进行直接试验也需要通过模型试验来解决。特殊性而在实际机器上无法进行直接试验也需要通过模型试验来解决。l l模型试验包括模型设计、如何测量数值和怎样将测得数据推算到实物上去模型试验包括模型设计、如何测量数值和怎样将测得数据推算到实物上去模型试验包括模型设计、如何测量数值和怎样将测得数据推算到实物上去模型试验包括模型设计、如何测量数值和怎样将测得数据推算到实物上去等三个问题。等三个问题。等三个问题。等三个问题。l l模型设计包括模型设计包括模型设计

31、包括模型设计包括模型材料的选择，几何尺寸的决定加载方法和试验程序的安模型材料的选择，几何尺寸的决定加载方法和试验程序的安模型材料的选择，几何尺寸的决定加载方法和试验程序的安模型材料的选择，几何尺寸的决定加载方法和试验程序的安排排排排等。等。等。等。l l测量数值问题，模型试验与在实际机器上试验没有什么不同之处。处理数测量数值问题，模型试验与在实际机器上试验没有什么不同之处。处理数测量数值问题，模型试验与在实际机器上试验没有什么不同之处。处理数测量数值问题，模型试验与在实际机器上试验没有什么不同之处。处理数据的问题与模型的设计直接有关。所以，模型试验的关键问题是如何设计据的问题与模型的设计直接有

32、关。所以，模型试验的关键问题是如何设计据的问题与模型的设计直接有关。所以，模型试验的关键问题是如何设计据的问题与模型的设计直接有关。所以，模型试验的关键问题是如何设计一个模型，使它能够代表实物即模型与实物间存在有相似性。一个模型，使它能够代表实物即模型与实物间存在有相似性。一个模型，使它能够代表实物即模型与实物间存在有相似性。一个模型，使它能够代表实物即模型与实物间存在有相似性。相似理论相似理论30山东大学模具工程技术研究中心l l根据相似理论，对于弹性问题，模型与实物间相似的条件是：根据相似理论，对于弹性问题，模型与实物间相似的条件是：根据相似理论，对于弹性问题，模型与实物间相似的条件是：根

33、据相似理论，对于弹性问题，模型与实物间相似的条件是：要保证模型要保证模型要保证模型要保证模型与实物是力学相似；为了保证其力学相似还必须满足若干相似准则。与实物是力学相似；为了保证其力学相似还必须满足若干相似准则。与实物是力学相似；为了保证其力学相似还必须满足若干相似准则。与实物是力学相似；为了保证其力学相似还必须满足若干相似准则。所谓力学相似包括三方面内容：所谓力学相似包括三方面内容：所谓力学相似包括三方面内容：所谓力学相似包括三方面内容：l l几何相似几何相似几何相似几何相似，是指模型与实物的几何形状应相同，两者的各个几何尺寸都有，是指模型与实物的几何形状应相同，两者的各个几何尺寸都有，是指

34、模型与实物的几何形状应相同，两者的各个几何尺寸都有，是指模型与实物的几何形状应相同，两者的各个几何尺寸都有同样的比例关系，即有同一比例尺，称此比例尺为几何相似比。同样的比例关系，即有同一比例尺，称此比例尺为几何相似比。同样的比例关系，即有同一比例尺，称此比例尺为几何相似比。同样的比例关系，即有同一比例尺，称此比例尺为几何相似比。l l运动相似运动相似运动相似运动相似，即要求模型的变形位移、速度、加速度与实物相应点的相似。，即要求模型的变形位移、速度、加速度与实物相应点的相似。，即要求模型的变形位移、速度、加速度与实物相应点的相似。，即要求模型的变形位移、速度、加速度与实物相应点的相似。l l动

35、力相似动力相似动力相似动力相似，即要求作用在模型上的外力与作用在实物上的外力相似。，即要求作用在模型上的外力与作用在实物上的外力相似。，即要求作用在模型上的外力与作用在实物上的外力相似。，即要求作用在模型上的外力与作用在实物上的外力相似。l l上述这些相似比，并不是孤立的，它们之间必须满足一定的关系，即要满上述这些相似比，并不是孤立的，它们之间必须满足一定的关系，即要满上述这些相似比，并不是孤立的，它们之间必须满足一定的关系，即要满上述这些相似比，并不是孤立的，它们之间必须满足一定的关系，即要满足相似准则或相似判据。确定相似准则的方法有足相似准则或相似判据。确定相似准则的方法有足相似准则或相似

36、判据。确定相似准则的方法有足相似准则或相似判据。确定相似准则的方法有分析方程式法和量纲分析分析方程式法和量纲分析分析方程式法和量纲分析分析方程式法和量纲分析法法法法，此两种方法虽不同，但结果是一样的。，此两种方法虽不同，但结果是一样的。，此两种方法虽不同，但结果是一样的。，此两种方法虽不同，但结果是一样的。相似理论相似理论31山东大学模具工程技术研究中心模型的几何相似比和材料的选择：模型的几何相似比和材料的选择：模型的几何相似比和材料的选择：模型的几何相似比和材料的选择：从原理上说，模型的几何相似比是可以任意选定的，但应考虑：从原理上说，模型的几何相似比是可以任意选定的，但应考虑：从原理上说，

37、模型的几何相似比是可以任意选定的，但应考虑：从原理上说，模型的几何相似比是可以任意选定的，但应考虑：l l模型加工的可能性模型加工的可能性模型加工的可能性模型加工的可能性，即选择适当的几何比使模型能制造出来，这直接与，即选择适当的几何比使模型能制造出来，这直接与，即选择适当的几何比使模型能制造出来，这直接与，即选择适当的几何比使模型能制造出来，这直接与被测件被测件被测件被测件(实物实物实物实物)的形状复杂程度、尺寸大小及模型材料等有关的形状复杂程度、尺寸大小及模型材料等有关的形状复杂程度、尺寸大小及模型材料等有关的形状复杂程度、尺寸大小及模型材料等有关l l模型试验测量的可能性模型试验测量的可

38、能性模型试验测量的可能性模型试验测量的可能性，即应使模型有足够的地方安装测试装置，保证，即应使模型有足够的地方安装测试装置，保证，即应使模型有足够的地方安装测试装置，保证，即应使模型有足够的地方安装测试装置，保证试验测量的进行。试验测量的进行。试验测量的进行。试验测量的进行。l l试验模型可用与实物相同的材料来制造试验模型可用与实物相同的材料来制造试验模型可用与实物相同的材料来制造试验模型可用与实物相同的材料来制造。其优点是直接模拟、换算方便，。其优点是直接模拟、换算方便，。其优点是直接模拟、换算方便，。其优点是直接模拟、换算方便，缺点是模型制造较难、加载力大、应变和变形量小，不便于测量。缺点

39、是模型制造较难、加载力大、应变和变形量小，不便于测量。缺点是模型制造较难、加载力大、应变和变形量小，不便于测量。缺点是模型制造较难、加载力大、应变和变形量小，不便于测量。l l试验模型也可用低弹性模量的非金属材料来制造试验模型也可用低弹性模量的非金属材料来制造试验模型也可用低弹性模量的非金属材料来制造试验模型也可用低弹性模量的非金属材料来制造。它的优点是加载力小。它的优点是加载力小。它的优点是加载力小。它的优点是加载力小应变及变形量大，并且加工工艺简单。缺点是材料性能的稳定性差、影应变及变形量大，并且加工工艺简单。缺点是材料性能的稳定性差、影应变及变形量大，并且加工工艺简单。缺点是材料性能的稳

40、定性差、影应变及变形量大，并且加工工艺简单。缺点是材料性能的稳定性差、影响因素多。响因素多。响因素多。响因素多。相似理论相似理论32山东大学模具工程技术研究中心l l目前常用的目前常用的目前常用的目前常用的非金属材料有酚醛树脂和有机玻璃非金属材料有酚醛树脂和有机玻璃非金属材料有酚醛树脂和有机玻璃非金属材料有酚醛树脂和有机玻璃。l l酚醛树脂通常是制成块料，也可自行配料浇铸，它的强度极限和弹性模量酚醛树脂通常是制成块料，也可自行配料浇铸，它的强度极限和弹性模量酚醛树脂通常是制成块料，也可自行配料浇铸，它的强度极限和弹性模量酚醛树脂通常是制成块料，也可自行配料浇铸，它的强度极限和弹性模量决定于树脂

41、的聚化程度，它在载荷下实际上没有蠕变，并容易成型与切削决定于树脂的聚化程度，它在载荷下实际上没有蠕变，并容易成型与切削决定于树脂的聚化程度，它在载荷下实际上没有蠕变，并容易成型与切削决定于树脂的聚化程度，它在载荷下实际上没有蠕变，并容易成型与切削加工，但有一定的脆性。加工，但有一定的脆性。加工，但有一定的脆性。加工，但有一定的脆性。l l有机玻璃一般是削成有机玻璃一般是削成有机玻璃一般是削成有机玻璃一般是削成l-20l-20毫米的板材，更厚的用板材粘贴而成。此材料机毫米的板材，更厚的用板材粘贴而成。此材料机毫米的板材，更厚的用板材粘贴而成。此材料机毫米的板材，更厚的用板材粘贴而成。此材料机械加

42、工成形比较容易；如用木工工具就可切割下料，可进行车、铣、刨等械加工成形比较容易；如用木工工具就可切割下料，可进行车、铣、刨等械加工成形比较容易；如用木工工具就可切割下料，可进行车、铣、刨等械加工成形比较容易；如用木工工具就可切割下料，可进行车、铣、刨等加工；它在加工；它在加工；它在加工；它在100100左右就软化，可利用模具加压成形，制成各种形状的壳左右就软化，可利用模具加压成形，制成各种形状的壳左右就软化，可利用模具加压成形，制成各种形状的壳左右就软化，可利用模具加压成形，制成各种形状的壳体和零件，它的粘接很方便，用氯仿在室温下就可粘接。体和零件，它的粘接很方便，用氯仿在室温下就可粘接。体和

43、零件，它的粘接很方便，用氯仿在室温下就可粘接。体和零件，它的粘接很方便，用氯仿在室温下就可粘接。l l缺点：缺点：缺点：缺点：在室温下有蠕变；温度的变化对其性能有明显的影响；导热性差、在室温下有蠕变；温度的变化对其性能有明显的影响；导热性差、在室温下有蠕变；温度的变化对其性能有明显的影响；导热性差、在室温下有蠕变；温度的变化对其性能有明显的影响；导热性差、线膨胀系数大等。这些缺点给电测带来一定的问题，因此在测试时必须加线膨胀系数大等。这些缺点给电测带来一定的问题，因此在测试时必须加线膨胀系数大等。这些缺点给电测带来一定的问题，因此在测试时必须加线膨胀系数大等。这些缺点给电测带来一定的问题，因此

44、在测试时必须加以重视与采取一定的措施。如针对蠕变问题，测试时必须等应变稳定后才以重视与采取一定的措施。如针对蠕变问题，测试时必须等应变稳定后才以重视与采取一定的措施。如针对蠕变问题，测试时必须等应变稳定后才以重视与采取一定的措施。如针对蠕变问题，测试时必须等应变稳定后才测量读数。针对温度影响显著问题，必须采取严格的温度补偿，控制工作测量读数。针对温度影响显著问题，必须采取严格的温度补偿，控制工作测量读数。针对温度影响显著问题，必须采取严格的温度补偿，控制工作测量读数。针对温度影响显著问题，必须采取严格的温度补偿，控制工作片与补偿片的温度条件；在多点测量时，要采用多补偿片的轮换补偿等。片与补偿片的温度条件；在多点测量时，要采用多补偿片的轮换补偿等。片与补偿片的温度条件；在多点测量时，要采用多补偿片的轮换补偿等。片与补偿片的温度条件；在多点测量时，要采用多补偿片的轮换补偿等。相似理论相似理论