麻省理工学院开放课件 | Mechanical Engineering | 2.003 Modeling Dynamics and Control I, Spring 2002

相关资源

本部分概括了教学大纲中共九节实验课所需的器材及一些相关内容。也提到了在搭建与使用这些实验器材时一些常见问题的解决办法。其它信息包括：商家信息、公司网址以及一些重要部件的详细资料及型号

实验 1: 一阶弹簧/阻尼系统直线运动，摄像机数据采集实验

实验器材－空气减震器：选用可调的减震瓶，为保护使用过程中不破损，在瓶上覆了橡胶。型号选用(2K)S95-A200或者(2K)S160-A200-F275 (603/382-4179)。详情查看减震瓶的相关网站：http://www.airpot.com/。
角板：其中一块角板用来固定减震瓶，另一个用来固定及夹紧弹簧悬臂梁。3X3X.375英寸的角板可以在Pierce Aluminum公司订购。plate 1 与plate 2中存放着这些角板的规格图纸（为.tif文件，用鼠标右键点开并选择‘另存为...’）。
螺栓与直尺：固定螺栓以防止悬臂梁对气瓶的损害。开始时我们将塑料尺作为标度来测量悬臂梁的偏移量，但是用直尺则不如用纸片测量的直观性好。
悬臂梁弹簧为弹簧钢板，很难加工出与阻尼器相联的接孔。
光学支承板OptoSigma为黑色的阳极化铝，存货有： - 18x24 英寸: 产品编号 145-1160- 457x610 毫米: 产品编号 145-1165 价格信息请访问 potosigma网站：http://www.optosigma.com/。路径为：>'光学支架系列产品'>'支承板'。
Edmund 支架用于webcam安装过程的固定：VWR供应室。
Webcam: 关于摄像机的更多信息请浏览网站：http://www.winnov.com。

实验 2: 一阶弹簧/阻尼系统直线运动，摄像机数据采集实验

New way公司空气轴承，轴承由两部分组成：(1)S301901 - 3/4" I.D.气套(2) S8019P01轴台（气套的外壳）。相关轴承价格请登陆New way公司网站: http://www.newwaybearings.com/pages2000/pricing/pricingframe.html。其他型号的空气轴承需重点注意轴承的准线。这款空气轴承的优点是环形圈的适应性强。装配器材时需小心防止环形圈的破损，可以使用酒精作为润滑剂。中轴上的挡圈可以限制轴的位移范围，以防止蜂蜜流入轴承。当然，即便有流入轴承的蜂蜜，也可以用酒精彻底清洗干净。卡入空气轴承中的那部分中轴需要精确定位，表面必须无滑伤以保证最理想的实验结果。注意：当空气轴承还未与供气源相连时，不要轻易移动空气轴承中的那部分中轴，以防止空气轴承与中轴有任何的滑伤。
气源连接器与气管由Beswick提供。
角板：下面是印在透明板上的小型极坐标图。这里也提供了这种.gif文件更大版本的极坐标图。当然本图也可以用同样大小打印出来，但小版本的分辨率更高。

Small polar plot

极坐标图.gif文件

Whittet Higgins公司挡圈，铝质拼合环夹具：型号SC-12A (铝质拼合环型号)。我们使用与空气轴承及中轴尺寸配套的挡圈，内径为3/4"。相关信息请登陆公司网站http://www.whittet-higgins.com路径为： '挡圈'>'SC-A', 订购请登陆: http://www.kamandirect.com (781/935-7590)。
飞轮
构架
蜂蜜：我们选择蜂蜜作为实验的粘性液体，以获得与系统规定参数相关的系统时间常数。另外，蜂蜜对环境没有污染，用水就可以清理。然而，蜂蜜在空气中暴露一段时间后会凝固。因此需要注意当蜂蜜变厚时及时更换。并确保蜂蜜不会流入轴承里。例如在中轴上加一挡圈，防止中轴垂直位移过高。若中轴与装蜂蜜的柱管不同心，则蜂蜜就不会均匀分布于柱管的环状面。这种不理想的状态没法进行建模分析。
光学线路板：详见实验1。
中轴，球轴承与钢化板：Thompson轴，3/4英寸的不锈钢；1/2英寸的球轴承；钢化板型号McMaster-Carr。
支架：详见实验1。
注射器为20ml，并与气管相连。
Webcam:详见实验1。

实验 3: 二阶弹簧/质量/阻尼系统直线运动，脉冲响应：测量极点实验

可调弹簧夹具
New Way公司空气轴承，参看实验2。空气轴承并不直接装在光学面包板上，所以我们使用Pelrin提供的特殊接口装置。另一种选择是使用角架将轴承连在支承板上
角板：Suburban Tool 公司3X3X3英寸的磨光钢（板平面）。
挡圈参看实验2。
光学面包板
LVDT（线性可变差动传感器）：最好选用Schaevitz：型号为HR-1000（每个$450）的LVDT，因为该传感器的接孔中有足够大的间距。若间距太小将会在调准时产生一系列问题。它是没有导向的，也就是说不需要用轴承的表面来预防摩擦力。
这种LVDT需要配有独立的信号调节器（$167）。
轴：Thompson shafting公司，若有需要可以自行指定车螺纹的型号，材质为磨光不锈钢，与空气轴承相配的直径为3/4英寸。
弹簧
支架
音圈：型号为LA24-33，BEI-Kimco是该型号音圈唯一的厂商。若大量订购价格较低（订购30个，按每个$315计费）。

实验 4: 二阶弹簧/质量/阻尼系统的直线运动，受迫阶跃响应：极点的调整实验