实验教学大纲（course syllabus）

*实验名称

（Course Name）

智能动平衡实验

Intelligent Dynamic Balance Experiment

教学课程代码

（Course Code）

ME316

*课程学时

（Credit Hours）

32

*实验学时

（Class Hours）

2

授课教师

（Lecturer）

郑文、林艳萍、庄春刚等

实验负责教师

(Mentor)

刘振峰

实验学生

（Audience）

三年级本科生

授课语言

(Language of Instruction)

中文

*开课院系

（School）

机械与动力工程学院/School of Mechanical Engineering

材料科学与工程学院/ School of Materials Science Engineering

船建海洋与建筑工程学院/ School of Naval Architecture,Ocean&Civil Engineering

先修课程基础

（Prerequisite）

理论力学；材料力学；工程材料；设计与制造I / Theory Mechanics, Materials Mechanics, Engineering Materials, Mechanics Design and Manufactures

*实验简介（Description）

动平衡实验是设计与制造II、机械设计基础等机械核心课程中重要的专业基础实验内容之一。实验台是基于虚拟测试技术的一种创新型智能化动平衡实验系统。它可在硬支承的机架上，不经调整即可实现硬支承动平衡的A，B，C尺寸法解算和软支承的影响系数法解算。不但可进行动平衡校正而且可进行静平衡校正。本系统利用高精度的压电晶体传感器进行测量，采用先进的计算机虚拟测试技术、数字信号处理技术和小信号提取方法，达到智能化检测目的。智能动平衡实验台可通过动态实时检测曲线了解实验的全过程，可通过人机对话的方式生动、形象地完成检测过程。学生在一定的学时内，可根据小组的讨论设计方案，选择相关的实验方法与手段，团体协作共同完成设计的相关实验内容，获取实验结果。通过该实验可大大提高学生的动手能力、理论综合应用能力以及问题分析能力、问题解决能力、团队合作能力等，为今后进行各项科研实验工作打下良好的实验基础。

*实验简介（Description）

Intelligent dynamic balancing experiment is one of the required experiments for the Design and Manufacture II and it is also the introduction to Mechanical Design course. The experimental equipment is an innovative system based on virtual testing technology. It can be used on the hard-supported frame to calculate the A, B and C dimension and the influence coefficient of soft support without adjustment. It can not only make action balance correction but also can carry out static balance correction. The system takes advantage of piezoelectric crystal sensor for high precision measurement, and the use of advanced virtual testing technology, and digital signal processing technology and small signal extraction method,  and finally achieves intelligent detection. The intelligent dynamic balance equipment can grasp the whole process of experiments through dynamic real-time detection curve, and can precisely complete the detection process through man-machine dialogue. Students can select the relevant methods and means according to the discussion of group design, and also can select experiment content according to the design of group collaboration, and then obtain the result of the experiment. The experiment can greatly improve the students' practical skill, comprehensive application skill, analysis skill, problem solved skill and team cooperation skill.  And together it can set a good experimental foundation for scientific research in the future.

*实验教学目标(Learning Outcomes)

该实验适用于机械类设计、机械创新设计等课程设计性、综合性和创新性实验的开设，也可用于研究生的科研项目及对外技术服务。

1．掌握工科实验的专业基本知识。（A5）

2．掌握工程实验设计与开发测试的基本方法。（A5）

3．正确理解工程实验的设计与开展过程，掌握工程实验方法。（A5，B1，C2） 

4．以小组为单位进行课程项目设计，以工程实际应用为背景，培养学生的实践能力、创新能力和团队合作与交流能力。（B1，B2，B3，B4，C2，C3，C4）

（注：须根据课程性质，着重描述课程教学在培养学生知识、能力、素质等方面的贡献，是课程目标的细化，专业培养计划内课程必须与专业培养目标具体贡献点相对应；其他类型课程请根据课程实施情况从三方面描述。）

*实验内容及要求

(Class Schedule

&Requirements)

1.学生根据不同的转子结构类型分别进行各项实验。每种转子结构对应一个计算模型，选择了转子结构也就选择了该结构的计算方法。

2.学生在实验前应对所选结构的转子进行标定，如果转子的结构不同则需要重新标定。测试次数一般默认为5~10次，学生可观察标定过程中数据的动态变化过程，来判断标定数据的准确性。

3.动平衡测试模式：手动测试为单次检测，检测一次系统自动停止，并显示测试结果；自动测试为多次循环测试，可以看到系统动态变化及测试曲线变化情况。

4.把选定的两个平衡基面作为安装配重的平面，把空间力系的平衡问题转化为两个平面汇交力系的平衡问题。只要在两个平面内各加入一个合适的配重，使两平面内的惯性力之和均等于零，构件也就达到了平衡。

5.通过计算机的采集器信号，由虚拟仪器进行前置处理，跟踪滤波，幅度调整，相关处理，FFT变换，校正面之间的分离解算，最小二乘加权处理等。最终算出左右两面的不平衡量（克），校正角（度），以及实测转速（转/分）。 与此同时，给出实验过程的数据处理方法，FFT方法的处理过程，曲线的变化过程，使学生加深印象，一目了然。

6.在做动平衡实验时，使用永久磁铁配重作加重平衡实验。根据左、右不平衡量显示值（显示值为去重值），加重时根据左、右相位角显示位置，在对应其相位180度的位置，添置相应数量的永久磁铁，使不平衡的转子达到动态平衡的目的。

7.了解动平衡数学模型计算理论的抽象理想化和实际动平衡器件及其所加平衡块的参数多样化的区别，理解动平衡的实验过程是个逐步逼近的过程。

实验教学工具与设备

（Tools&Equipments）

智能动平衡实验台、计算机、数据采集器、高灵敏度电力传感器和光电相位传感器、永久磁铁配重块等。

*考核方式

(Grading)

1.实验完成后，每人按要求上交实验报告一份。

2.按照实验课堂的表现及实验报告评定成绩：优、良、中、及格、不及格（实验操作50%+实验数据处理与报告撰写50%），纳入所属课程期末考核成绩中。

*实验指导教材或参考资料

(Textbooks & Other Materials)

实验指导教材：自编实验指导书

参考资料：

1.《机械原理》，孙桓、陈作模、葛文杰，高等教育出版社，2013，第八版，9787040370683

2.《机械设计基础》，杨可桢、程光蕴、李仲生、钱瑞明，高等教育出版社，2013，第六版，9787040376241

备注

（Notes）