机械设计制造及其自动化优秀本科毕业论文

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1、摘要摘要转动惯量作为一个重要的工程参数，如何准确地测量转动惯量在工程上具有重大意义。本文针对ZME-1综合力学实验台“三线摆”法测转动惯量测量实验，设计出一套能够较精确的测量物体转动惯量的实验辅助装置。该装置采用非接触测量方式，可以方便、快捷、准确的获取三线摆盘转动的周期信号。经在实验室检验该转动惯量测量装置，能准确稳定的采集到周期旋转信号。关键词：转动惯量，三线摆，实验辅助装置，非接触式测量IABSTRACTABSTRACTThemomentofinertiaasanimportantengineeringp

2、arameters,howtomeasurethemomentofinertiaaccuratelyhasamagnificentsignificanceintheproject.ThisthesisbasedonthetrilinearpendulummethodtomeasurethemomentofinertiaattheZME-1comprehensivemechanicalbench.Designingamoreaccuratesystemtomeasurethemomentofinertia,the

3、systemcandisplayreal-timeswingcycle,automaticallycalculatesthemomentofinertiadata.Designednon-contactmeasurementcanbeconvenient,fast,accurateestimatesofthree-wirependulumrotationcycle.Themomentofinertiameasureequipmenthasbeentestedinthelaboratorythatcancolle

4、cttheperiodicturnsignalaccuratelyandstably.Keywords:MomentofInertia,TrilinearPendulum,MeasurementSystem,AssistiveDevices,Non-contactmeasurementIII目录目录第1章引言11.1研究意义11.2国内外研究现状11.3主要研究内容2第2章转动惯量的运用研究与测量42.1转动惯量的物理意义及其运用42.2现有的转动惯量测算方法62.3各种测算方法分析10第3章测试装置设计123

5、.1测试装置技术要求123.2总体方案设计123.2.1电气系统方案133.2.2机械系统方案14第4章电气系统原理及设计164.1传感器信号放大与处理164.1.1光电池工作原理164.1.2单片机控制光电池计数原理174.1.3信号采集模块184.2单片机及其外围电路设计194.2.1单片机电路设计204.3LED显示模块214.4电源模块设计24第5章机械结构设计275.1设计流程27III目录5.2摆盘夹取装置的设计285.2.1释放机构设计295.2.2夹头设计305.3定位移动装置的设计305.3.

6、1移动装置设计315.3.2定位装置设计325.4转角控制和传感器装夹装置335.4.1转角控制方式335.4.2激光器和光电池装夹装置335.5其它装置机构的设计345.6实验辅助装置装配调试及检验355.6.1装配调试355.6.2实验效果检验36第6章结论及展望38参考文献39致谢40附录41附录1实验辅助装置的电路图41附录2实验辅助装置的装配图42外文资料原文43外文资料译文47III第1章引言第1章引言1.1研究意义转动惯量是刚体转动时惯性的量度，其量值取决于物体的形状、质量分布及转轴的位置。刚体的

7、转动惯量有着重要的物理意义，在科学实验、工程技术、航天、电力、机械、仪表等工业领域也是一个重要参量。近年来，伴随着高新技术的日新月异，对物体转动惯量，尤其是对非均质、不规则物体转动惯量的深入性研究已经对未来的航天、航空、军事及精密仪器制造等高精尖行业产生了深远的影响，而且，转动惯量对于研究、设计、控制转动物体，尤其是导弹、火箭、卫星等飞行体的运动规律有着非常重要的作用，是影响其运动的重要参数之一。目前关于转动惯量的常规测量方法有直接计算法、线摆法和扭振法等。转动惯量的测量，一般都是使刚体以一定的形式运动。通过表

8、征这种运动特征的物理量与转动惯量之间的关系，进行转换测量。测量刚体转动惯量的方法有多种，三线摆法是具有较好物理思想的实验方法，它具有设备简单、直观、测试方便等优点。但在普通的测量实验中，一般采用测量三线摆微摆周期，然后计算转动惯量的方法，这种线摆法测转动惯量的测量方式仍依靠手动操作，由于人为操作自身的局限性必然存在着人为误差。从而产生了用自动的方式来测量物体转动惯量的想法，以达到减小人