第一篇：機床動態(tài)性能實驗方法總結(jié)

方兵[1]采用力錘對機床的立柱施加激勵，通過多次測量求平均值的方法得到頻率響應(yīng)函數(shù)，進而采用模態(tài)分析系統(tǒng)集成的算法便可估計結(jié)構(gòu)的固有頻率，振型等模態(tài)參數(shù)。

魏要強[2]等采用數(shù)控機床自身運動產(chǎn)生的振動為激勵源，通過控制運動部件以特定方式空運行，激勵起結(jié)構(gòu)的有效振動響應(yīng)，并結(jié)合基于響應(yīng)信號的模態(tài)參數(shù)識別方法獲得結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性參數(shù)。

杜奕[3]等基于結(jié)構(gòu)實驗?zāi)B(tài)分析技術(shù)，對磨床空轉(zhuǎn)及磨削工況的噪聲及部分測點的加速度信號進行了拾取分析，初步掌握了磨床工況下加工信號頻率范圍及峰值隨頻率分布情況

周莉[4]利用壓電傳感器和加速度傳感器作為前端信號采集裝置,通過7700Pulse軟件采集激勵信號和響應(yīng)信號,然后應(yīng)用ME’scope軟件進行機床實驗?zāi)B(tài)分析。

張良[5]采用單點激振多點拾振的方法對其進行模態(tài)實驗分析,得到主軸部件的模態(tài)參數(shù),采用Lanczos法對建立主軸箱和主軸有限元模型進行自由模態(tài)分析,得到主軸箱和主軸的固有頻率和振型 參考文獻

[1]方兵.精密數(shù)控機床及其典型結(jié)合面理論建模與實驗研究[D].吉林大學,2012.[2]魏要強,李斌,毛新勇,毛寬民.數(shù)控機床運行激勵實驗?zāi)B(tài)分析[J].華中科技大學學報(自然科學版),2011,39(06):79-82.[3]杜奕.MSY7115平面磨床的實驗?zāi)B(tài)分析及動特性修改[D].昆明理工大學,2002.[4]周莉,李愛平,古志勇,劉雪梅,張正旺.基于實驗?zāi)B(tài)分析的機床動態(tài)性能測試[J].中國工程機械學報,2014,12(04):360-363.[5]張良.高性能數(shù)控機床主軸部件動態(tài)分析與實驗[D].重慶大學,2007.

第二篇：實驗二 機床加工方法認識實驗報告

實驗二 機床加工方法認識實驗報告

一.實驗?zāi)康?）了解常用機床的總體布局及主要技術(shù)性能

2)熟悉常用機床的用途及加工表面特征

3）了解機床主軸箱結(jié)構(gòu)特點，了解操縱機構(gòu)的工作原理

二.實驗內(nèi)容

1）了解實驗室現(xiàn)有機床的名稱、用途。

2）理解常用機床的布局，刀具、工件的安裝方法。

3）掌握常用機床的運動特點，工件與刀具間運動關(guān)系。

三.實驗要求

1、寫出你在實驗室見到的其中至少5種機床名稱與型號。

2、分析、比較三種不同類型機床（車床、鏜床、鉆床）的加工工件特點（主運動，進給運動形式、主要用途，精度等）。

3、說明實驗室內(nèi)幾種類型磨床的名稱，主要用于何種類型工件表面加工。

第三篇：山地自行車騎行動態(tài)性能研究

CDIO項目設(shè)計

設(shè) 計學 生學 生學 部專 業(yè)指 導(dǎo)（I）

機械基礎(chǔ)項目

題 目: 自行車騎行動態(tài)性能研究 姓 名: 學 號:（系): 年 級: 教 師:

2012 年 10

月16 日

摘要

本文首先探討了二維、完整約束情況下，計算多剛體系統(tǒng)動力學笛卡兒數(shù)學模型及算法的計算機程序?qū)崿F(xiàn)；然后以山地自行車騎行動態(tài)性能分析為目的，針對某型全減振山地自行車開展了相應(yīng)的試驗與理論分析工作，利用計算機高級程序語言及多體動力學分析軟件建立了較為完整的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)，最后利用該系統(tǒng)對樣車的騎行動態(tài)性能給出了評價。在笛卡兒數(shù)學模型及算法的程序?qū)崿F(xiàn)上，本文結(jié)合軟件工程知識，使用統(tǒng)一建模語言，對笛卡兒數(shù)學模型及算法的靜態(tài)結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)的分析。在此基礎(chǔ)上，針對二維、完整約束問題設(shè)計了一類計算多剛體系統(tǒng)動力學分析程序的結(jié)構(gòu)，并使用計算機高級程序語言初步實現(xiàn)了該程序的運動學分析與動力學分析功能，最后選用了兩個典型算例驗證了本文動力學分析程序的正確性。該部分內(nèi)容在自行設(shè)計完善的可用于山地自行車騎行動態(tài)性能分析的計算多體動力學分析軟件方面進行了有益的探索。在山地自行車騎行動態(tài)性能分析方面，本文以某型全減振山地自行車為例，首先依據(jù)國家相關(guān)檢測標準設(shè)計并進行了該款山地自行車車架的振動試驗。在此基礎(chǔ)上，本文擴展前述的車架模型，建立了完整的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：使用諧波疊加法與 ARMA（Auto-R平度模型；樣車的多剛體動力學模型；包含力學模型與知覺模型的騎行者模型，其中的知覺模型參考 ISO2631 建立，為一種人體承受全身振動下的舒適性知覺模型。最后本文對已建立的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)進行了動力學分析，利用騎行者知覺模型對樣車騎行動態(tài)性能進行了評價并給出結(jié)果。評價結(jié)果認為該款山地自行車騎行動態(tài)性能欠佳，設(shè)計有待改進。研究建立的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)為今后山地自行車進一步的力學分析提供了動力學模型基礎(chǔ)，為山地自行車的計算輔助設(shè)計工作提供了一類具有可操作性的設(shè)計結(jié)果評價標準。

關(guān)鍵詞： 計算多體動力學，笛卡爾數(shù)學模型計算法，路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)，騎行動態(tài)性能II。

目錄

摘要 ············································································································································1 第一章 緒論 ·······························································································································3 1.1 研究的背景及意義 ·······································································································3 1.2 國內(nèi)外山地自行車研究動態(tài)及存在問題 ·····································································4 1.2.1 國內(nèi)山地自行車研究動態(tài)及存在問題 ······························································4 1.2.2 國外山地自行車研究動態(tài)及存在問題 ······························································5 第二章 山地自行車車架振動試驗及仿真試驗 ··········································································6 2.1 引言 ······························································································································6 2.2 試驗方法與儀器設(shè)備 ···································································································6 2.3 試驗結(jié)果與分析 ···········································································································7 2.4 仿真結(jié)果與分析 ···········································································································9 第三章 路—山—人系統(tǒng)的建立及其系統(tǒng)力學分析 ································································ 12 3.1 引言 ···························································································································· 12 3.2 模型建模時所做的簡化假設(shè) ······················································································ 13 3.3 路面不平度模型的建立 ······························································································ 13 3.4 系統(tǒng)動力學分析 ········································································································· 14 3.5 山地自行車騎行動態(tài)性能評價 ·················································································· 17 第四章

結(jié)論 ··························································································································· 18 參考文獻 ··································································································································· 19

第一章

緒論

1.1 研究的背景及意義

近年來機動車數(shù)量激增使中國的城市交通系統(tǒng)面臨巨大壓力，機動車尾氣的大量排放使得環(huán)境污染日益加劇，國際原油價格的一路飚升更導(dǎo)致了燃油價格的飛漲，整個社會面臨重重矛盾。推廣使用自行車作為代步工具不失為緩解上述矛盾的一種方法；同時，經(jīng)濟的發(fā)展使得城鄉(xiāng)居民對于生活品質(zhì)有了更高的追求，既可強健體魄又能愉悅身心的自行車運動方興未艾。

從世界范圍來看，各主要發(fā)達國家?guī)缀鯚o一例外的采取了鼓勵自行車行業(yè)發(fā)展的政策，且政策卓有成效：如丹麥哥本哈根市 2000-2003 年預(yù)算中寫明：“制定全面改善自行車使用條件的行動計劃，包括自行車道路網(wǎng)的擴展方案，提高通行能力、提高安全性和舒適性的方案，以及必要的設(shè)施維護?！?；而 1997 年針對荷蘭的一項統(tǒng)計結(jié)果更表明，當?shù)厝藗儚氖氯粘；顒舆x擇交通工具時，選擇自行車的比率已占到 28%，已經(jīng)接近了選擇自駕車的比率（30%）。綜上所述，世界范圍內(nèi)自行車行業(yè)前景看好。

為了增強我國大陸地區(qū)自行車企業(yè)新產(chǎn)品的自主研發(fā)能力，本文選擇山地自行車作為研究對象。具體而言，本文的研究重點是：全減振山地自行車的騎行動

態(tài)性能。選擇這樣的研究內(nèi)容是基于以下方面的考慮：首先山地自行車的出口在數(shù)量與金額上均占我國自行車出口總量的最大份額，研究成果一旦獲得應(yīng)用，經(jīng)濟效益十分可觀；其二山地自行車騎行路況惡劣，各種性能指標要求較高，其動

態(tài)騎行性能更是整個山地自行車性能的關(guān)鍵；其三全減振山地自行車是近年來出現(xiàn)的新型山地自行車，其懸掛系統(tǒng)技術(shù)含量高，獲得的成果科技附加值多，且全減振山地自行車與有良好發(fā)展勢頭的電動自行車這兩者懸掛系統(tǒng)間可供相互借鑒之處頗多。

1.2 國內(nèi)外山地自行車研究動態(tài)及存在問題

1.2.1 國內(nèi)山地自行車研究動態(tài)及存在問題

在山地自行車及其它類型自行車動力學分析方面，1991 年唐山工程技術(shù)學院的王子良、黃永強根據(jù)隨機振動理論建立了自行車騎行系統(tǒng)動力學模型，按ISO2631 推薦評價方法對該模型進行分析計算；1994 年鄭州七一三所的丁思遠利用錘擊法對自行車車架作結(jié)構(gòu)動態(tài)特性分析，并根據(jù)分析結(jié)果重新設(shè)計了車架結(jié)構(gòu)；1995 年鄭州輕工業(yè)學院的楊向東、賀躍進設(shè)計了有機形態(tài)的碳纖維自行車車架，并對車架的強度、剛度、減振性能進行了試驗分析；之后，李亞平、殷安琪和王延漢又利用結(jié)構(gòu)振動理論對車架與前叉系統(tǒng)進行了振動特性分析，計算了前叉的動應(yīng)力，為前叉斷裂的問題的研究提供了理論依據(jù)；2002 年，東南大學的董曉馬、汪鳳泉根據(jù)隨機振動理論與 ISO2631，建立了山地自行車全懸架騎行振動模型，對山地自行車為減振系統(tǒng)參數(shù)進行了優(yōu)化，并將優(yōu)化前后的性能加以對比，證明了參數(shù)優(yōu)化的有效性。

在山地自行車及其它類型自行車結(jié)構(gòu)與機構(gòu)設(shè)計方面，1990 年西北輕工業(yè)學院的劉云霞、馬中興等對自行車在正常騎行狀況下的承載進行了測試與分析，得出“騎行者—自行車”傳遞系統(tǒng)載荷的統(tǒng)計數(shù)據(jù)；之后，沈義明、晏恒等以車架重量最小為目標對車架結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，并對車架剛度、強度進行了校核； 2000 年臺灣國立中山大學機械工程研究所的許正和，陳正升對減振山地自行車后懸架機構(gòu)進行了分析與設(shè)計，并設(shè)計了相應(yīng)的分析與設(shè)計計算機程序；2001 年北京工業(yè)大學的王建華、楊文通等基于運動自行車車架結(jié)構(gòu)的參數(shù)化設(shè)計，開發(fā)了專用的 CAD 設(shè)計系統(tǒng)。

綜上所述，國內(nèi)針對山地自行車動態(tài)騎行性能方面的研究不多，部分研究中建立的動力學模型過于簡單，且所做研究大多集中在自行車的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面。

1.2.2 國外山地自行車研究動態(tài)及存在問題

加利福尼亞大學的某研究團隊從 80 年代初至 90年代末一直從事自行車相關(guān)研究，主要工作如下：1981 年研究車把承受的載荷時，將人體上臂和小臂處理為剛體而不是集中質(zhì)量；1983 年研究了承受路面激勵時，公路自行車車架主要零部件承受載荷情況；1985 年研究了騎行者坐姿下車架所受載荷的試驗測量方法和仿真分析方法；1990 年研制了一種便攜式數(shù)字信號采集處理系統(tǒng)，用來測量自行車在騎行過程中鞍座、車把和腳蹬處的載荷；1993 年研究了騎行者在站立姿態(tài)下車架所受載荷的試驗測量方法和仿真分析方法；1994 年建立騎行者—自行車系統(tǒng)模型，采用試驗和仿真兩種方法，分析在不平坦的路面上騎行時山地自行車車架所受的載荷情況，比較了騎行者處于坐與站立兩種姿態(tài)下的狀況；1994 年指出對于杠桿式單臂懸架結(jié)構(gòu)的車型，鉸點越高，對由騎行者引起的能量損失越顯著；1996 年用 Kane 法建立騎行者—自行車系統(tǒng)動力學模型，用仿真方法分析騎行者引起的能量損失與減振彈簧、阻尼減振器、鉸點位置等參數(shù)的關(guān)系；1997 年以懸架系統(tǒng)能量損失最小為目標，對鉸點的位置進行優(yōu)化，對騎行狀況、腳蹬運動、彈簧和阻尼參數(shù)以及鏈條參數(shù)進行靈敏度分析。

由以上敘述可見，國外關(guān)于山地自行車在理論和試驗方法的研究上均取得了相當成就，建立了多種用于分析山地自行車動力學性能的動力學模型，設(shè)計開展了一系列分析山地自行車性能的試驗，尤其是加利福尼亞大學的 M.L.Hull 教授，他們的研究成果給以后的研究奠定了的基礎(chǔ)。

第二章 山地自行車車架振動試驗及仿真試驗

2.1 引言

以研究的目的為導(dǎo)向，抽象出最能反映客觀實際的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)是本文研究的一個主要目標?？紤]到該類系統(tǒng)的復(fù)雜性，直接使用試驗方法研究完整的該系統(tǒng)存在一定困難，故本章將首先依據(jù)國家相關(guān)檢驗標準對山地自行車車架進行動力學建模，而后利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備，對車架模型的可靠性及適用性范圍進行驗證。本文后續(xù)的分析工作將在該車架模型的基礎(chǔ)上展開。

2.2 試驗方法與儀器設(shè)備

選擇某品牌自行車集團有限公司某型全減振山地自行車為研究對象。該車車架主要材料為鋁合金，其后懸架采用四連桿減振機構(gòu)，前叉采用普通套筒式減振裝置，前叉選擇普通彈簧作為減振元件，后懸架減振機構(gòu)選擇普通彈簧、液壓及氣壓三類常用減振器作為減振元件。減振器主要參數(shù)見表 2.1。參考樣車設(shè)置零部件密度，由 Pro/ENGINEER 軟件完成剛體質(zhì)量屬性包括各個零部件質(zhì)量、質(zhì)心位置、轉(zhuǎn)動慣量的計算。

表2.1 減振器主要參數(shù)

考慮到人體對不同振動信號的舒適性感覺存在差異，ISO2631 中采用振動加速度信號的頻域加權(quán)均方根值作為評價指標，人體主要器官共振頻率范圍為0.5~6Hz。同時使用 ADAMS 軟件對安裝彈簧減振器時的試驗系統(tǒng)固有頻率進行預(yù)估，得系統(tǒng)一、二階固有頻率分別為 3.21Hz 和 4.20Hz。

圖 2.2車架各處載荷分配表

2.3 試驗結(jié)果與分析

使用公式(2-1)計算選定頻率下振動加速度信號的均方根值a max

（2-1）

圖2.3 ISO2631 中采用振動加速度信號的頻域加權(quán)均方根值aw作為基本評價指標 式中 aw(t)為加速度頻率加權(quán)時間歷程函數(shù)；T 為測量時間。

(2-2)ISO2631 中的頻域加權(quán)均方根值aw可以采用加速度譜對其進行估計

(2-3)式中W i 為 ISO2631-1 中規(guī)定的第 i 個 1/3 倍頻程頻帶的頻率加權(quán)系數(shù):ai 為第i個 1/3 倍頻程頻帶的加速度均方根值。

由于研究中單次試驗采用單一頻率簡諧激勵作為輸入，假定試驗系統(tǒng)為線性系統(tǒng)，選定頻率下的ai 值近似等于相應(yīng)頻率下的a max，試驗載荷分配模擬人體坐姿狀態(tài)，此種姿勢下鞍座處頻率加權(quán)系數(shù)W i 對應(yīng)標準中的Wk，取值見表 2-3。ISO2631-1 中未對車把處頻率加權(quán)系數(shù)W i 進行規(guī)定，有待進一步研究。

表2.2 利用表2.2可以得到試驗頻率下不同類型減振器在鞍座處頻域加權(quán)均方根值a w（如圖2.2所示）。由于標準中未對車把處加速度頻率加權(quán)系數(shù)做出規(guī)定，因此暫不考慮車把處振動對人體的影響，近似將aw 值作為減振器減振效果評價指標。

一般路面不平度的空間頻率范圍為0.011~2.83m? 1[54]，普通自行車平均騎行速度為25 km /h,路面對普通自行車的激振頻率范圍為0.0076~19.653Hz。山地自行車騎行路況惡劣（如碎石路面），當騎行速度較快時，路面對山地自行車激振頻率普遍大于6Hz，從圖2.4中可以看出，當激振頻率大于6Hz 時，彈簧減振器的減振效果略優(yōu)于液壓、彈簧減振器，但減振效果相差不大?？紤]到氣壓、液壓減振器的成本及可靠性，可選用彈簧減振器作為山地自行車減振元件，且不會損失山地自行車車架的減振性能。而對于在較為平緩路面騎行的山地自行車，8

圖2.4 且騎行速度較慢時，路面激振頻率將低于6Hz，增大減振器阻尼可顯著優(yōu)化山地自行車車架減振效果。

2.4 仿真結(jié)果與分析

采用 Pro/ENGINEER 建立試驗車架模型，將其導(dǎo)入 ADAMS 軟件。使用ADAMS 軟件建立試驗系統(tǒng)激振試驗臺仿真模型，并進行選定頻率下的仿真試驗。仿真試驗系統(tǒng)建模時進行如下簡化：

1、根據(jù)材料估算各運動副間摩擦（動摩擦系數(shù)為 0.5，靜摩擦系數(shù)取 0.6）；

2、忽略配重連接件質(zhì)量；

3、線性化彈性元件剛度與尼。

圖2.5 加速度響應(yīng)仿真試驗結(jié)果與實際試驗實測結(jié)果對比見圖2.6至圖 2.8

圖2.6

圖2.7

圖2.8

圖2.9 通過實測與仿真結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，當車架安裝彈簧減振器時，本章所建立仿真系統(tǒng)與試驗系統(tǒng)近似程度較好，將其作為山地自行車動力學分析的模型具有一定的可靠性；而安裝另兩類減振器時兩種系統(tǒng)存在較大的差異。差異存在的原因估計是由于彈簧減振器幾乎不存在阻尼，系統(tǒng)呈線性特性，動力學模型初始假設(shè)合理；而另兩類減振器系統(tǒng)存在較大阻尼（見圖2.9），系統(tǒng)呈現(xiàn)出了較強的非線性特性，動力學模型初始假設(shè)不成立。

第三章 路—山—人系統(tǒng)的建立及其系統(tǒng)力學分析

3.1 引言

在前幾章的基礎(chǔ)上，本章將通過增加路面不平度模型及騎行者模型來建立完整的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)以分析山地自行車的騎行動態(tài)性能。完整的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)靜態(tài)結(jié)構(gòu)如圖 3.1。

圖3.1 為了便于本文后續(xù)討論，本節(jié)首先定義系統(tǒng)模型的全局參考坐標系如圖 3.2所示，后續(xù)章節(jié)中討論中涉及的全局參考坐標系均指該坐標系。

圖3.2 12

3.2 模型建模時所做的簡化假設(shè)

山地自行車正常騎行時，由于騎行者蹬踏自行車運動及其為維持平衡所做的調(diào)整的影響，山地自行車的運動不能保持在X ? Z平面內(nèi)，因此系統(tǒng)模型為一空間運動多體系統(tǒng)。但由于山地自行車的主要所受為Z方向路面不平度激勵，且大部分情況下自行車繞X 軸方向側(cè)傾角較小，故可將系統(tǒng)運動簡化X ? Z平面內(nèi)的運動：

對于路面模型的簡化假設(shè)：由于與車輛平順性研究目的類似，本文路模型忽略了路面在車胎作用下發(fā)生的自身變形，選用了在車輛平順性研究中普遍采用的路面不平度模型。

對于山地自行車模型的假設(shè)：因為山地自行車的架叉多為封閉的三角形結(jié)構(gòu)，故架叉具有較好的剛度，故可將其簡化為多剛體系統(tǒng)模型；山地自行車輪胎模型的建立時所做假設(shè)和騎行者模型的建立時所做假設(shè)則參考相關(guān)文獻進行。

綜上所述，路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)模型建立所做簡化假設(shè)包括：

1、系統(tǒng)運動簡化為 XOZ平面內(nèi)的運動；

2、采用路面不平度模型，忽略路面在車胎作用下發(fā)生的自身變形；

3、忽略自行車架叉零部件形變，零部件做剛體假設(shè)；

4、輪胎模型依據(jù)滾子接觸模型做相應(yīng)簡化；

5、騎行者力學模型所受為完整約束，忽略騎行者主動控制對系統(tǒng)的影響；

6、騎行者力學模型簡化為多剛體動力學模型。

3.3 路面不平度模型的建立

路面作為整個系統(tǒng)的輸入，對山地自行車騎行動態(tài)性能分析結(jié)果有著重大影響，故研究首先需要解決的問題是建立適合騎行動態(tài)性能分析的路面不平度模型。目前，路面不平度模型建立方法主要包括兩類：測量法與數(shù)值模擬法。對于測量法而言，由于受到測量儀器設(shè)備、場地等諸多條件限制，研究人員獲得大量的實際測量數(shù)據(jù)比較困難；故通常研究采用的是數(shù)值模擬法，該法參考相關(guān)部門與機構(gòu)制定的路面不平度模型標準，建立合適的數(shù)學模型，通過數(shù)值模擬的方法產(chǎn)生所需路面不平度數(shù)據(jù)。本文路面不平度模型的建模方法選用數(shù)值模擬法。

為便于判斷路面不平度模型優(yōu)劣，本節(jié)將給出路面模型的評價標準。由于人體對不同頻率范圍的振動信號的舒適性感受存在差異，目前提出的人體承受振動舒適性的評價指標為多個指定測量位置加速度信號的頻域加權(quán)值，因此本文中路面模型的優(yōu)劣評價標準應(yīng)該是：

1、準確反映路面信息空間域和時間域的統(tǒng)計規(guī)律

2、準確反映路面信息在頻率域中的規(guī)律。

現(xiàn)有的主要路面不平度模型有過濾泊松過程模型、ARMA 模型、諧波疊加 模型，下面參考上文提出的模型優(yōu)劣評價標準，結(jié)合這幾類模型的特點對現(xiàn) 有路面不平度模型分別進行評價。

1988 年張湘?zhèn)ミM行了過濾泊松過程模型的研究。其主要思想是：疊加其天津大學碩士學位論文個數(shù)服從穩(wěn)態(tài)泊松過程、且具有一定形函數(shù)的凹凸來模擬實際路面不平度。過濾泊松過程模型能夠較好反映頻率域中的規(guī)律，其主要的缺點為模型參數(shù)計算缺乏嚴密的算法，需要試湊，給應(yīng)用帶來了難度。

ARMA 模型是一種通過嚴格數(shù)學推導(dǎo)建立起來的隨機過程模型，其參數(shù)計算有多種算法一旦模型參數(shù)確定就可以迅速遞推出所需任意長度的隨機序列，但就一般而言，計算所得參數(shù)并不能保證 ARMA 過程的收斂，需要對參數(shù)進一步進行修正。AR 模型可認為是 ARMA 模型的一種特例，且任意的ARMA 模型都可以找到與其等價的 AR 模型，AR 模型參數(shù)推導(dǎo)也較 ARMA 模。

諧波疊加模型的核心是將路面不平度表示成大量具有隨機相位的諧波之和。該模型簡單方便，目前應(yīng)用廣泛，但是該模型計算量與要生成序列的長度的平方成正比，故當模型精度有較高要求時，該模型計算量偏大。2004 年重慶大學常志權(quán)使用諧波疊加模型對路面不平度進行了數(shù)值模型。

其它路面不平度模型的研究如 2003 年北京航空航天大學劉獻棟使用傅立葉變換建立的路面模型，1999 年金睿臣、2005 年謝偉東建立的偽白噪聲模型等。綜合考慮以上各個模型的優(yōu)缺點，本文將選用經(jīng)典的諧波疊加模型以及ARMA 模型兩種方法來實現(xiàn)本文的路面不平度模型。

3.4 系統(tǒng)動力學分析

使用 ADAMS 對系統(tǒng)動力學進行分析時，求解器選用適合剛性問題的吉爾積分器，積分格式為 I3 型，采用修正校正器，仿真時間為 150s，仿真步數(shù)為

2000步。對所需加速度信號從 90s 時刻開始進行采樣，采樣時間共計 60s。山地自行車騎行過程中被測量的統(tǒng)計規(guī)律見表3.1，被測量的功率譜密度估計如圖3.3至圖3.5所示。

表3.1

圖3.3

圖3.4

圖3.5

考察表 3.1可得出下列結(jié)論，在 B 級路面騎行過程中，當騎行者保持恒定速率217 /s蹬踏時，樣車 X 向騎行速度變化不大，約為 2.5m/s，可認為樣車處于勻速狀態(tài)，路面不平度對于樣車的騎行速度影響不大；所有加速度的測量值的平均值在均位于零值附近，這一現(xiàn)象符合路面不平度隨機過程零均值的最初假設(shè)，認為山地自行車的加速度響應(yīng)反映了路面不平度的部分規(guī)律；忽略加速度的方向性對評價的影響，選擇加速度均方根值作為衡量指標，腳蹬質(zhì)心處 X 方向的加速度均方根值遠大于其它的測量位置的加速度均方根值，該方向的劇烈的振動可能對騎行者對于山地自行車的控制及舒適性產(chǎn)生不良影響。

分析各加速度測量值的功率譜密度估計可以得出，在本文仿真試驗條件下，腳蹬與鞍座質(zhì)心處 X 向振動能量主要集中分布在 4~5Hz 頻率范圍內(nèi)，設(shè)法降低該頻率范圍內(nèi)的能量，將大大改善樣車的動態(tài)性能；鞍座質(zhì)心處 Z 向振動能量分布沒有明顯規(guī)律，在整個目標頻率帶內(nèi)均有較高峰值存在，估計是由于樣車后懸架對路面不平度激勵進行濾波的結(jié)果；腳蹬質(zhì)心處 Z 向振動能量在 2.5~5Hz范圍內(nèi)出現(xiàn)了一系列較低的峰值，與鞍座質(zhì)心處 X 向振動能量分布規(guī)律有一定的聯(lián)系；腳蹬質(zhì)心處 X 向與 Z 向能量分布在 0.6Hz 處的高峰值是由于騎行者以恒定速率蹬踏引起的，與路面不平度激勵無關(guān)。

3.5 山地自行車騎行動態(tài)性能評價

ISO2631 中規(guī)定的舒適性程度與振動信號頻域加權(quán)加速度值之間的對應(yīng)關(guān) 系如下表所示

表3.2

利用騎行者知覺模型及 3.2 節(jié)的結(jié)果對該型全減振山地自行車動態(tài)性能給出評價。舒適性評價中，因為騎行者腳部振動Z 向的峰值因子為 25.00，臀部振動Z 向的峰值因子為 8.09，依據(jù) ISO2631 標準規(guī)定可選用瞬時頻域加權(quán)加速度均方根值（MTVV）作為評價指標,本文騎行者知覺模型計算出的 MTVV 值為11.432m /s，對比表 3-2 可得出騎行者感覺極端不舒適的結(jié)論。

評價結(jié)果表明在本文試驗條件下，騎行者感覺極端不舒適，長期騎行該款山地自行車對人體健康存在潛在危險。但由于本研究并未對完整的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)進行真實動力學試驗以及開展騎行者舒適性的問卷調(diào)查，單純依賴 ADAMS 試驗進行判斷該款山地自行車的動態(tài)騎行性能會存在不足。

第四章

結(jié)論

本文結(jié)合軟件工程知識，以統(tǒng)一建模語言為描述手段，設(shè)計了針對二維、完整約束問題的多剛體系統(tǒng)動力學分析程序的結(jié)構(gòu)，并使用高級程序語言實現(xiàn)其中的動力學分析和運動學分析的主要功能，為后續(xù)分析工作提供了基礎(chǔ)。研究以自行車騎行動態(tài)性能分析為目的，選用AL-02-270S型鋁合金全減振山地自行車為樣車，依據(jù)國家相關(guān)檢測標準設(shè)計并開展了該款山地自行車車架的振動試驗與仿真試驗。模型在模擬真實車架的動力學響應(yīng)方面具有相當?shù)目煽啃浴Ｒ陨鲜鲕嚰芊抡婺Ｐ蜑榛A(chǔ)，研究建立了一類較為復(fù)雜的完整路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)。該系統(tǒng)中包含了一種使用人體舒適性知覺模型對山地自行車騎行動態(tài)性能進行分析的方法，該方法為山地自行車的計算機輔助設(shè)計工作提供了一類具有可操作性的設(shè)計結(jié)果評價標準。利用路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)的動力學分析結(jié)果，使用本文建立的人體知覺模型對樣車騎行動態(tài)性能進行評價，程序評價結(jié)果認為在本文試驗條件下，騎行者感覺極端不舒適，長期騎行該款山地自行車對人體健康存在著潛在威脅。

在山地自行車騎行動態(tài)性能分析方面：對于復(fù)雜的路面—山地自行車—騎行者系統(tǒng)僅僅使用了計算機進行仿真計算，未進行實際試驗與騎行者舒適性調(diào)查驗證系統(tǒng)模型及分析評價結(jié)果的正確性；采用三角形面片拼接路面模型的處理方法過于粗糙，這很可能是導(dǎo)致最后評價結(jié)果比估計實際情況惡化的主要原因；騎行者關(guān)于舒適性的知覺模型中數(shù)值積分過程選擇了精度過低的算法；輪胎模型的選擇欠合理且參數(shù)不準確。

參考文獻

[1] 休斯敦，劉又午.多體系統(tǒng)動力學 [M].天津：天津大學出版社，1991.[2] 袁士杰，呂哲勤編著.多剛體系統(tǒng)動力學 [M].北京： 北京理工大學出版社1992.[3] 張大鈞.柔性多體系統(tǒng)動力學理論方法與實驗研究 [D].天津：天津大學，1991.[4] 周一鳴，毛恩容編著.車輛人機工程學 [M].北京： 北京理工大學出版社，1999.[5] Mechanical Dynamics，Inc.ADAMS/Tire Documentation [M].2002.[6] 趙濟海，王哲人，關(guān)朝靂編著.路面不平度的測量分析與應(yīng)用 [M].北京理工大學出版社，2000.[7] 唐光武，賀學鋒，顏永福.路面不平度的數(shù)學模型及計算機模擬研究中國公路學報，2000，13(1)：114-117.[8] 楊叔子，吳雅.時間序列分析的工程應(yīng)用：上冊 [M].武漢： 華中理工大學出版社，1991.[9] 丁玉蘭，郭綱，趙江洪編著.人機工程學 [M].北京： 北京理工大學出版社，2000.

第四篇：高中生物實驗方法總結(jié)

1．顯微觀察法：如“觀察細胞有絲分裂”“觀察葉綠體和細胞質(zhì)流動”“用顯微鏡觀察多種多樣的細胞”等。

2．觀色法：如“生物組織中還原糖、脂肪和蛋白質(zhì)的鑒定”“觀察動物毛色和植物花色的遺傳”“DNA和RNA的分布”等。

3．同位素標記法（元素示蹤法）：如“噬菌體浸染細菌的實驗”“恩格爾曼實驗”等。

4．補充法：如用飼喂法研究甲狀腺激素，用注射法研究動物胰島素和生長激素，用移植法研究性激素等。

5．摘除法：如用“閹割法、摘除法研究性激素、甲狀腺激素或生長激素的作用”“雌蕊受粉后除去正在發(fā)育著的種子”等。

6．雜交法：如植物的雜交、測交實驗等。

7．化學分析法：如“番茄對Ca和Si的選擇吸收”“葉綠體中色素的提取和分離”等。

8．理論分析法：如“大、小兩種草履蟲的競爭實驗”“植物向性動物的研究”等。

9．模擬實驗法：如“滲透作用的實驗裝置”“分離定律的模擬實驗”等。

10．引流法：臨時裝片中液體的更換，用吸水紙在一側(cè)吸引，于另一側(cè)滴加換進的液體。

11．實驗條件的控制方法

⑴增加水中O2：泵入空氣或吹氣或放入綠色植物；

⑵減少水中O2：容器密封或油膜覆蓋或用涼開水；

⑶除去容器中CO2：NaOH溶液、Na2CO3溶液；

⑷除去葉中原有淀粉：置于黑暗環(huán)境（饑餓）；

⑸除去葉中葉綠素：酒精水浴加熱（酒精脫色）；

⑹除去植物光合作用對呼吸作用的干擾：給植株遮光；

⑺單色光的獲得：棱鏡色散或透明薄膜濾光；

⑻血液抗疑：加入檸檬酸鈉（去掉血液中的Ca2+）；

⑼線粒體提?。杭毎麆驖{離心；

⑽骨無機鹽的除去：HCl溶液；

⑾消除葉片中脫落酸的影響：去除成熟的葉片；

⑿消除植株本身的生長素：去掉生長旺盛的器官或組織（芽、生長點）；

⒀補充植物激素的方法：涂抹、噴灑、用含植物激素的羊毛脂膏或瓊脂作載體；

⒁補充動物激素的方法：口服（飼喂）、注射；

⒂阻斷植物激素傳遞：插云母片法。

12．實驗結(jié)果的顯示方法——實驗現(xiàn)象的觀測指標

⑴光合作用：O2釋放量或CO2吸收量或有機物生成量。例：水生植物可依氣泡的產(chǎn)生量或產(chǎn)生速率；離體葉片若事先沉入水底可依單位時間內(nèi)上浮的葉片數(shù)目；植物體上的葉片可依指示劑（如碘液）處理后葉片顏色深淺。

⑵呼吸作用：O2吸收量或CO2釋放量或有機物消耗量

⑶原子或分子轉(zhuǎn)移途徑：同位素標記法或元素示蹤法

⑷細胞液濃度大小或植物細胞活性：質(zhì)壁分離與復(fù)原

⑸溶液濃度的大小：U型管+半透膜

⑹甲狀腺激素作用：動物耗氧量、發(fā)育速度等

⑺生長激素作用：生長速度(體重、體長變化)

⑻胰島素作用：動物活動狀態(tài)（是否出現(xiàn)低血糖癥狀——昏迷）

⑼胰高血糖素作用：尿糖的檢測（在尿液中加班氏試劑進行沸水浴，看是否出現(xiàn)磚紅色沉淀）

⑽菌量的多少：菌落數(shù)、亞甲基藍褪色程度

⑾生長素作用及濃度高低的顯示：可通過去除胚芽鞘后補充生長素后的胚芽生長情況來判斷（彎曲、高度）

⑿淀粉：碘液（變藍色）

⒀還原性糖：斐林試劑/班氏試劑（沸水浴后生成磚紅色沉淀）

⒁CO2：Ca(OH)2溶液（澄清石灰水變渾濁)

⒂乳酸：pH試紙

⒃O(shè)2：余燼復(fù)燃

⒄蛋白質(zhì)：雙縮脲試劑（紫色）

⒅脂肪：蘇丹Ⅲ染液(橘黃色）；蘇丹Ⅳ染液(紅色）

⒆DNA：二苯胺（沸水浴，藍色）、甲基綠（染色后，呈綠色）

⒇RNA：吡羅紅（呈紅色）、苔黑酚乙醇溶液

第五篇：消化實驗方法總結(jié)

《豆粕粉碎粒度與蛋白質(zhì)體外消化率的關(guān)系研究》

采用胃蛋白酶-胰酶兩步法，通過體外模擬雞體消化道內(nèi)環(huán)境來比較不同粉碎力度豆粕的蛋白消化率，從而確定適合肉仔雞生長的較適宜豆粕粉碎力度。

平均粒徑采用GB 6971-86 方法，體外試驗采用Boisen和Fernandez等體外模擬消化方法。胃蛋白酶最適濃度的選擇

1g豆皮→100ml三角瓶+25ml磷酸緩沖液（pH=6.0 0.01M）+10ml鹽酸（0.2M）→溫和攪拌+1ml(15mg/ml,30mg/ml,45mg/ml,60mg/ml,75mg/ml,90mg/ml)的新鮮胃蛋白酶溶液（由0.01M HCl 配制），pH=2.0 +0.5ml抑菌劑（青霉素+鏈霉素）→39℃恒溫水浴中震蕩6h,消化后+20%黃基水楊酸5ml→室溫靜置30min→抽濾→干燥后殘渣凱式定氮法測蛋白質(zhì)含量→計算蛋白質(zhì)和干物質(zhì)消化率。確定最適胃蛋白酶濃度為75mg/ml.胰酶最適濃度選擇

在最適（75mg/m）胃蛋白酶液消化后的產(chǎn)物中加入10ml磷酸緩沖液（0.2M pH=6.8）+5mlNaoH(0.6M)+1ml(70mg/ml,90mg/ml,110mg/ml,130mg/ml,150mg/ml)的胰酶溶液（由磷酸二氫鉀緩沖液配制）pH=6.8→39℃恒溫水浴中震蕩18h→消化后+20%磺基水楊酸5ml→室溫靜置30min→抽濾，干燥后殘渣按照凱式定氮法測其蛋白質(zhì)含量，計算粗蛋白和干物質(zhì)消化率，確定最適胰酶濃度為110mg/ml。胃蛋白酶一胰酶兩步法測定過程[1]

分別稱取原樣和過篩豆粕于三角瓶中，4個重復(fù)，使用最適濃度測定不同粒度豆粕蛋白和干物質(zhì)含量，并通過氨基酸自動分析儀測其氨基酸含量，計算粗蛋白、干物質(zhì)和氨基酸消化率?！堆帑湻厶砑恿繉γ姘鼱I養(yǎng)組分含量和淀粉體外消化性的影響》 淀粉體外水解動力學測定

1g樣品+50ml磷酸緩沖液（pH=6.9）→37℃水浴消化5min→取0.2ml消化上清液→1min后加入1mlα-淀粉酶溶液（40mg/ml 用DNS溶液配制）→37℃水浴繼續(xù)消化→每隔15min分別取消化液0.2ml于25ml試管中+0.8ml蒸餾水+1mlDNS→沸水浴中煮沸10min→取出后+15ml蒸餾水，搖勻→空白管調(diào)零，采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖的含量。采用0.25、0.50、0.75、1.00、1.25、1.50、1.75、2.00、2.50 mg/m L的葡萄糖溶液繪制標準曲表2，根據(jù)還原糖釋放量的變化比較淀粉的體外消化性。《苦蕎芽粉饅頭品質(zhì)及體外模擬消化研究》 甲醇提取液的制備

參照Bojana(2011)提取樣品的方法并稍作修改。準確稱取5g待提取的苦蕎饅頭樣品浸沒于50ml甲醇/水（80/20，v/v）溶液中，用均質(zhì)機攪拌使樣品破碎均質(zhì)。樣品液超聲波提取15min，將懸浮液轉(zhuǎn)移至離心管中。原樣品再加入50ml甲醇/水（80/20，v/v），重復(fù)一次，合并提取液。2500r/min離心，取上清液于45℃水浴下蒸發(fā)至干，用甲醇重新溶解并定容到100ml，備用。酚含量測定

采用Folin–Ciocalteu法（FILIPCEV 2011）測定試樣的總酚含量，并稍作修改。取500μL蒸餾水，加入125μL的標準溶液或提取液后，再加入125Μl Folin–Ciocalteu試劑，充分混勻后加入1.25ml 7%碳酸鈉溶液，漩渦混勻后避光放置90min后于760nm處測定混合液的吸光值。以沒食子含量為縱坐標（μg/ml），吸光度為橫坐標，得回歸方程為y=0.014X+0.041（R2=0.995）。按照測定沒食子酸標準液吸光度的步驟測定待測液吸光度。黃酮含量測定

采用NaNo2-Al(NO)3方法測定。取一定濃度的樣品水溶液0.1ml與0.2ml 5%NaNO2溶液，漩渦混勻后室溫下放置6min，加入0.2ml 10%的ALCL3，振蕩后靜止6min，然后加入2ml 1M NaOH溶液，最后加水定容至5ml，放置15min后于波長510nm處測定混合液吸光值。以蘆丁含量為縱坐標（μg/ml），吸光度為橫坐標得回歸方程為y=0.007x+0.030（R2=0.991）。按照測定蘆丁標準液吸光度的步驟測定待測液吸光度。體外模擬消化過程

體外模擬消化過程參考Gawlik等人的方法，略作修改。

模擬唾液：2.38gNa2HPO4，0.19gKH2PO4，8gNacl和0.91gα-淀粉酶（220U/ml）溶于1升水中形成模擬唾液，用磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)溶液為pH=6.75。

模擬胃液：0.32%胃蛋白酶溶于0.3mol/L的Nacl，用HCL調(diào)節(jié)溶液pH=1.2。模擬腸液：0.05g胰蛋白酶和0.3g膽汁溶于35ml的NaHCO3（0.1mol/l）。

體外提取過程（S0）：準確稱取6.0g蕎麥饅頭樣品浸沒于100ml甲醇水（80/20，v/v）溶液中，靜置6h，懸浮液轉(zhuǎn)移至離心管中，2500r/min離心10min，取上清液于45℃水浴下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，用甲醇重新溶解并定容到10ml，-20℃保存，備用。

口腔消化過程（S1）：準確稱取6g樣品置于100ml的燒杯中并加入30ml模擬唾液，用均質(zhì)機攪拌使樣品充分破碎均質(zhì)后放入水浴搖床中，37℃振蕩10min。

胃腸消化過程（S2）：取出水浴搖床中的樣品，用3mol/l的鹽酸調(diào)節(jié)溶液體系至pH=1.5后加入30ml模擬胃液，置于40℃水浴搖床中振搖60min。反應(yīng)結(jié)束后取5ml的樣液，于70℃的水浴鍋中加熱滅酶，經(jīng)過模擬胃部消化的消化液用0.1mol/l的NaHCO3調(diào)節(jié)使溶液體系的pH=6，加入30ml膽汁胰酶的復(fù)合液，再分別加入5ml 1mol/l的Nacl和1mol/l KCl，置于37℃水浴震蕩120min模擬腸道消化，于70℃的水浴鍋中加熱滅酶，-20℃保存?zhèn)溆?。每個樣品重復(fù)三次。

腸道吸收過程（S3）：將20ml剩余消化液轉(zhuǎn)移到透析袋中，并將透析袋置于裝有50ml PBS緩沖液的燒杯中，37℃水浴震蕩4h。將PBS緩沖液轉(zhuǎn)移到離心管中，-20℃保存?zhèn)溆茫總€樣品重復(fù)三次。

《羊奶嬰兒配方奶粉中蛋白質(zhì)體外模擬消化研究》 外模擬胃消化

體外模擬胃消化參照Johns[8]的方法并對其加以改進。將奶粉樣品用蒸餾水配制成蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為1%的乳液，于37℃水浴中預(yù)熱10min，用1mol/L的HCl調(diào)乳液p H3。在每100m L乳樣中添加3×106U胃蛋白酶(即每克蛋白質(zhì)對應(yīng)的酶用量為3×106U)，于

37℃恒溫搖床上消化水解1.5h，然后用lmol/L的Na OH調(diào)節(jié)乳液p H值至7滅酶，測定其中蛋白質(zhì)的胃消化率。體外模擬腸消化

體外模擬腸消化參照Johns[8]的方法并對其加以改進。將奶粉樣品用蒸餾水配制成蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為1%的乳液，于37℃水浴中預(yù)熱10min，用1mol/L的Na OH調(diào)乳液p H7。在每100m L乳樣中添加1.25×105U胰蛋白酶(即每克蛋白質(zhì)對應(yīng)的酶用量為1.25×105U)，于37℃恒溫搖床上消化水解2h，然后沸水浴5min滅活，測定其中蛋白質(zhì)的腸消化率。體外模擬總消化

體外模擬總消化參照Johns[8]的方法并對其加以改進。將奶粉樣品用蒸餾水配制成蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)為1%的乳液，于37℃水浴中預(yù)熱10min，用1mol/L的HCl調(diào)乳液p H3。在每100m L乳樣中添加3×106U胃蛋白酶(即每克蛋白質(zhì)對應(yīng)的酶用量為3×106U)，于37℃恒溫搖床上消化水解1.5h，然后用lmol/L的Na OH調(diào)節(jié)乳液p H值至7。再向每100m L乳樣中添加1.25×105U胰蛋白酶(即每克蛋白質(zhì)對應(yīng)的酶用量為1.25×105U)，于37℃恒溫搖床上消化水解2h，然后沸水浴5min滅活，測定其中蛋白質(zhì)的總消化率。燕麥全粉中蛋白質(zhì)體外消化的測定

燕麥蛋白質(zhì)的體外消化實驗采用Wang[15]報道的體外消化模型進行,略有改動。具體操作如下:準確稱取一定質(zhì)量的樣品分散于0.1 mol/L HCl中形成50 g/L的溶液,置于37℃水浴中預(yù)熱5 min,以酶∶底物為1∶ 100加入胃蛋白酶,在37℃恒溫振蕩器上反應(yīng),分別在不同的消化時間(0、10、30、60、120 min)取樣,用1 mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH7.0終止消化反應(yīng),120min所得的消化液調(diào)節(jié)pH7.0后,以酶∶底物為1∶ 100加入胰蛋白酶,在消化10、30、60、90、120min之后取樣分析。