【正文】 誤差也不一樣，通過上面的實(shí)驗(yàn)可以找到對(duì)應(yīng)誤差最小的擺線長(zhǎng)。先使Z1過A有φ01，θ1，則有： （23）其中，J0是動(dòng)鼠系統(tǒng)對(duì)Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，J是動(dòng)盤系統(tǒng)對(duì)Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，φ0i是動(dòng)鼠系統(tǒng)相對(duì)靜系的轉(zhuǎn)角，θi是動(dòng)盤系統(tǒng)相對(duì)靜系的轉(zhuǎn)角。俗稱慣性矩。本文根據(jù)數(shù)學(xué)分析和解析幾何的相關(guān)知識(shí), 應(yīng)用微元法給出空間中的質(zhì)量曲線S和質(zhì)量立體V對(duì)任意直線l的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算方法。4. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)活塞壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)主軸的重要性近代壓縮機(jī)對(duì)振動(dòng)的控制要求日益嚴(yán)格，對(duì)于大中型壓縮機(jī)，軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)以為外國(guó)公司列為計(jì)算項(xiàng)目之一，正常情況下，壓縮機(jī)應(yīng)該在共振區(qū)之外運(yùn)行，如果在共振區(qū)中運(yùn)行，軸將產(chǎn)生很大振幅，以致在軸段中引起足以損壞軸的附加應(yīng)力。這樣一來，就應(yīng)該運(yùn)用公式把每一點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量算出，然后再相加，這樣才能得到整個(gè)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 4）之所以利于分析，是因?yàn)榘艘粋€(gè)物體的所有轉(zhuǎn)動(dòng)信息，因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)慣量本身就是一種積分得到的數(shù)，更細(xì)一些講就是綜合了轉(zhuǎn)動(dòng)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)不變的信息的等效結(jié)果（這里的K和上面的J一樣）。M]，在SI單位制中，它的單位是kg通過公式或可以知道，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小由物體的質(zhì)量、質(zhì)量分布和轉(zhuǎn)軸的位置三個(gè)因素來決定。信號(hào)（主要是指三線擺轉(zhuǎn)動(dòng)的周期信號(hào)）采集方案的設(shè)計(jì)是本文研究的核心部分。上述兩種方法也是目前大部分學(xué)者所研究的方向，方法雖然各異,但是都具有共同目標(biāo)，就是減小實(shí)驗(yàn)中的誤差，以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精確度。特別是實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的徑向擺動(dòng)，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)未能水平放置以及人工計(jì)數(shù)等等因素使得測(cè)試測(cè)量誤差較大，教學(xué)工作人員和學(xué)生都不滿意。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)量，一般都是使剛體以一定的形式運(yùn)動(dòng)。目前關(guān)于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的常規(guī)測(cè)量方法有直接計(jì)算法、線擺法和扭振法等。調(diào)試的方法不盡合理，在測(cè)量過程中誤差產(chǎn)生的原因很多。該方法的優(yōu)點(diǎn)是減少了人工計(jì)數(shù)的工作量，同時(shí)采用加速度傳感器其測(cè)算的精度也有所提高，缺點(diǎn)是該方法在測(cè)量周期是改變了擺盤自身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，給測(cè)算帶來誤差。另外，硬件的設(shè)計(jì)必然將涉及到機(jī)學(xué)、電學(xué)，以及信號(hào)的采樣處理等，覆蓋范圍較大，需重點(diǎn)突破。第 11 頁 共 49 頁江蘇技術(shù)師范學(xué)院畢業(yè)論文第2章 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的運(yùn)用研究與測(cè)量 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義及其運(yùn)用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是表征剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量，剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小表現(xiàn)了剛體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)改變的難易程度。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的量綱為[L 3）除了不包含轉(zhuǎn)動(dòng)信息，而且還不包含體現(xiàn)局部運(yùn)動(dòng)的信息，因?yàn)槔锩娴乃俣葀只代表那個(gè)物體的質(zhì)心運(yùn)動(dòng)情況。2. 人體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在體育中的應(yīng)用實(shí)際上現(xiàn)實(shí)的物體是有大小的，它的質(zhì)量不可能集中于一點(diǎn)，而是分布在物體的各點(diǎn)上，各點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)軸的距離又不相同。另外，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)時(shí),為檢驗(yàn)理論分析時(shí)所用特性參數(shù)的正確性, 以及車輛間進(jìn)行比較時(shí), 都要求高精度地測(cè)量這些特性參數(shù)[5]。而對(duì)于三維空間中對(duì)于一般直線甚至連平行于坐標(biāo)軸的直線的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量都沒有給出計(jì)算方法。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量嚴(yán)格定義是一個(gè)物體上，它的每一極小塊乘以那一小塊到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離的平方，再把乘積都加和起來就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：K=mr2。設(shè)A與O距離r1，B 與O相距為r2，如待測(cè)物質(zhì)量M1相對(duì)質(zhì)心軸Z1的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J1，通過兩次測(cè)定便知M1，J1。而不同的線長(zhǎng)將導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)測(cè)得的圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值不同，所以找到測(cè)量誤差最小時(shí)的線長(zhǎng)l也是該實(shí)驗(yàn)階段的重點(diǎn)部分。 (25)測(cè)量與兩個(gè)圓柱等重的電磁鐵的扭振周期T(s)，應(yīng)用（兩圓柱在不同距離時(shí)所測(cè)周期及所求轉(zhuǎn)動(dòng)慣量）數(shù)據(jù)表及插入法，求得電磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J0(kg畢竟在測(cè)量過程中，測(cè)量者是靠肉眼來觀察圓盤擺動(dòng)的位置，那么位置觀察就可能存在誤差，而且測(cè)量者靠手動(dòng)來控制秒表的開始與結(jié)束，即按表時(shí)刻與圓盤擺動(dòng)起始時(shí)刻不可能同步，存在一個(gè)時(shí)間差，這也是手動(dòng)測(cè)量時(shí)不可避免的，而最終導(dǎo)致的結(jié)果就是測(cè)量出來的周期值存在人為誤差。其中包括：；；；176。所設(shè)計(jì)的裝置要求1. 移動(dòng)范圍X方向上可以自由的移動(dòng)范圍為：0~40 mm；Y方向上可以自由的移動(dòng)范圍為：0~40 mm；Z方向上可自由移動(dòng)的范圍為：0~20mm；2. 定位精度≤；3. 信號(hào)采集時(shí)間響應(yīng)時(shí)間小于20ms。 電氣系統(tǒng)方案在“三線擺”法測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的實(shí)驗(yàn)過程中，最重要的數(shù)據(jù)就是擺盤的周期，所以在實(shí)驗(yàn)過程中把周期的精度測(cè)算的越高，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的測(cè)算精度也將越高。4. 采用霍爾元件對(duì)周期進(jìn)行測(cè)量，這種測(cè)量方式要在擺盤上附加一塊磁性物質(zhì)，這樣會(huì)改變真?zhèn)€裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，這也會(huì)給實(shí)驗(yàn)帶來很大的誤差。單片機(jī)“三線擺”擺盤LED周期顯示激光發(fā)射裝置光感信號(hào)采集裝置 信號(hào)放大器電磁鐵執(zhí)行件圖32 “三線擺”實(shí)驗(yàn)輔助裝置電系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程圖選用電磁鐵作為本裝置執(zhí)行器件，通過電源的開關(guān)可以在沒有直接接觸到測(cè)量平臺(tái)的前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)裝置測(cè)量控制。的問題。開路電壓與光照度之間呈非線性關(guān)系，照度大于1000lx 時(shí)呈現(xiàn)飽和特性，但其靈敏度很高。反射式傳感器中的光電元件接收的是反射光，因此輸出的電流小于遮光式，且被測(cè)物距傳感器端面的距離及其材質(zhì)、形狀等對(duì)檢測(cè)精度和靈敏度影響很大其響應(yīng)上升下降時(shí)間為20ns。信號(hào)處理單元可以處理多路傳感器送來的信號(hào)。放大調(diào)理電路的作用是把傳感器傳來的開關(guān)信號(hào)處理成微處理器要求的電壓值, 并進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸, 提高了信號(hào)的抗干擾能力以及設(shè)備的靈敏度。當(dāng)擺盤擺動(dòng)時(shí)，光照射在黑線上，光電池會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的周期電壓變化，對(duì)電壓信號(hào)用LM324進(jìn)行放大調(diào)理，將調(diào)理后的電壓信號(hào)輸入單片機(jī)中如圖44所示，光電池信號(hào)從接口端進(jìn)入，輸出端接到單片機(jī)上帶A/D功能的端口，其中一個(gè)放大電路為備用電路。在本課題研究過程中選用ATmega16單片機(jī)作為信號(hào)的處理器，是因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)自帶時(shí)鐘模塊和模數(shù)轉(zhuǎn)化模塊。當(dāng)AVR在工作時(shí)，按下S1開關(guān)時(shí)，復(fù)位腳變成低電平，觸發(fā)AVR芯片復(fù)位（如圖45）。官方文檔推薦在VCC串上一只10uH的電感（L1），然后接一只100pF的電容到地（C6）。單片機(jī)圖46 AD轉(zhuǎn)換濾波線路原理圖3. ISP下載接口設(shè)計(jì)ISP下載接口，不需要任何的外圍零件。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)也稱直流驅(qū)動(dòng)。 DisLED送出一位顯示先點(diǎn)亮最右邊的LED送位控制信號(hào)取顯示數(shù)據(jù)指向顯示緩沖區(qū)末地址延時(shí)1ms指向下一緩沖單元位控信號(hào)左移一位查表取字形碼返回第一位顯示最左一位？YN圖49 LED動(dòng)態(tài)掃描子程序的流程圖為了優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，節(jié)約成本，減少工作量，減少硬件組成，為此在本課題的實(shí)驗(yàn)過程中采用動(dòng)態(tài)顯示的方法。對(duì)此設(shè)計(jì)出供電模塊。在指定輸入電壓和輸出負(fù)載條件下保證輸出電壓的4%誤差，以及振蕩器頻率10%誤差，還包括外部的關(guān)斷電路，特征有50（典型值）待機(jī)電流。電子愛好者經(jīng)常用317穩(wěn)壓塊制作輸出電壓可變的穩(wěn)壓電源。設(shè)計(jì)過程中不僅要滿足實(shí)驗(yàn)精度的要求，同時(shí)還要能夠方便的操作從而測(cè)量得到可靠的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但本實(shí)驗(yàn)中要求三線擺圓盤作線性振動(dòng)，對(duì)于扭轉(zhuǎn)振動(dòng)來說，就是把轉(zhuǎn)角大小當(dāng)作振動(dòng)位移來建立振動(dòng)方程，所以根據(jù)線性振動(dòng)的定義，只有小于6度的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)才是線性振動(dòng)。圖53 釋放機(jī)構(gòu)實(shí)物圖本課題設(shè)計(jì)所用電磁鐵采用框架直流推拉式電磁鐵ZYE1(TAU)0837ZP DC12/24V其行程為10mm。通電后電磁鐵向后收縮10mm，此時(shí)，兩個(gè)夾頭分別向圓盤中心位置處移動(dòng)5mm，從而使夾頭能穩(wěn)定的夾住擺盤。 定位移動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)在本課題所述輔助測(cè)量裝置平臺(tái)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)部分，通過調(diào)節(jié)蝶形螺母由絲桿副組成的移動(dòng)副能實(shí)現(xiàn)整個(gè)測(cè)量裝置在給定范圍內(nèi)水平移動(dòng)，在對(duì)中裝置的下方同樣裝有絲桿機(jī)構(gòu)，能在上下方向上移動(dòng)。在絲杠的水平方向上各設(shè)計(jì)安裝了了一根導(dǎo)軌，導(dǎo)軌中有一鍵槽和55mm鍵槽緊配合。10mm。然后開始計(jì)算周期。畫好此虛線（用鐵筆畫細(xì)長(zhǎng)的線）如圖59所示，在以后實(shí)驗(yàn)過程中旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)至虛線位置處就說明旋轉(zhuǎn)到位，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下面就這兩部分做簡(jiǎn)單概述。準(zhǔn)確度高，人為干擾因素小，可以較大幅度提高實(shí)驗(yàn)測(cè)算數(shù)據(jù)的可信度，和提高工作效率（如圖512）。5. 打開激光座上的激光器，調(diào)節(jié)激光座位置，使激光器發(fā)射出來的光點(diǎn)位于擺盤黑線約35mm處，調(diào)節(jié)激光器的供電電壓，使激光的亮度適中。用兩種不通的方式獲取周期信按照公式： 計(jì)算不同線長(zhǎng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值，以計(jì)算各級(jí)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值并且填入表中。本課題取得了階段性的成果。我的畢業(yè)指導(dǎo)老師梁瑩林老師給了我們巨大的支持與幫助，使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，在此表示衷心的感激。 Graef, 1976) abounds with models of vehicles, including models of tractors. However sometimes, such models do not account for the differences between a typical truck and tractor such as the lack of suspension of the rear axle and the degree of swinging of the tractor front axle. The simplest models of the tractor which may be accepted, can be created in lateral plane and front plane of the tractor (fig. 1 and 2). The mode (shape) of vibrations in lateral plane tractor model is vertical and pitch. The mode of vibrations in front plane is vertical and mathematical formula of lateral plane tractor model shown on fig. 1 is:Fig. 1. Lateral plane tractor model: m mass of the system, Jb pitch moment of inertia of the system, k1the sum of front tyres stiffness, k2 the sum of rear tyres stiffness, ?a” wheel base (rear axle to front axle), l front axle to centre of gravity calculated by changes of the wheels load with simultaneous measurements of ground reaction with the accuracy of 1N and the resulting deflections with 0,01 mm accuracy. The mathematical formula of front plane tractor model shown on fig. 2 is: Fig. 2. Front plane tractor model: m mass of the system,Jc roll moment of inertia of the system, k1,2 the sum of one front and one rear tyre stiffness, r track of wheels For calculation the frequency from presented formulas, it is necessary to know the quantity of all the parameters from right side of the mass and the geometric parameters “a” (wheel base,rear axle to front axle) and “r” (track of wheels) may be found by using factory specifications or by weighing and measuring. The ?l” distance (front axle to centre of gravity) may be calculated by using factory specifications of axle loads. The measuring of vertical stiffness of front and rear tyres is also not difficult. The rigidity of tires may be calculated by changes of the wheels load with simultaneous measurements of ground reaction with the accuracy of 1N and the resulting deflections with 0,01 mm accuracy.3. Calculation of moments of inertiaThe mass moment of inertia of the tractor relative to the frontback axis and leftright axis, cutting through the mas