《运动学与动力学仿真》实验指导书
动力学实验实验报告
一、实验目的1. 理解动力学基本原理，掌握动力学实验的基本方法。
2. 通过实验验证牛顿第二定律，即物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与它的质量成反比。
3. 学习实验数据的采集、处理和分析方法。
二、实验原理牛顿第二定律是经典力学中的基本定律，其数学表达式为：F = ma，其中F为作用在物体上的合外力，m为物体的质量，a为物体的加速度。
三、实验设备1. 动力实验台2. 测力计3. 速度传感器4. 电脑数据采集系统5. 实验用小车及砝码四、实验步骤1. 准备实验器材：将实验台上的小车放置在水平轨道上，确保小车能够自由滑动。
2. 连接数据采集系统：将测力计、速度传感器和电脑数据采集系统连接好，确保各部分工作正常。
3. 实验数据采集：a. 将砝码挂在小车后端，记录小车初始位置。
b. 打开数据采集系统，启动小车，同时开始记录小车运动过程中的速度和测力计的示数。
c. 当小车运动至预定距离时，停止小车，记录此时的速度和测力计的示数。
4. 数据处理：a. 根据实验数据，绘制小车速度与时间的关系图，计算小车的加速度。
b. 根据牛顿第二定律，计算作用在小车上的合外力。
c. 比较计算得到的合外力与实验测得的力，分析误差来源。
五、实验结果与分析1. 速度与时间关系图：根据实验数据绘制速度与时间关系图，观察小车运动规律，发现小车在实验过程中呈匀加速直线运动。
2. 加速度计算：根据速度与时间关系图，计算小车的加速度，得到加速度a =2.5 m/s²。
3. 合外力计算：根据牛顿第二定律，计算作用在小车上的合外力F = ma = 2.5kg × 1 m/s² = 2.5 N。
4. 误差分析：实验过程中，误差主要来源于以下方面：a. 测力计的精度；b. 速度传感器的精度；c. 数据采集过程中的误差；d. 实验操作过程中的人为误差。
六、实验结论通过本次实验，验证了牛顿第二定律的正确性，掌握了动力学实验的基本方法。
理论力学实验指书(定稿)
实验四非均质复杂物体转动惯量的测定
一、实验目的：
1．通过实验加深对转动惯量的理解；
2．掌握用等效方法求非均质摇臂的转动惯量；
3．了解等效原理的应用。
二、实验仪器和设备：
1．ZME—1理论力学多功能实验装置；
2．薄质圆盘“三线摆”2个；
3．不规则物体（发动机摇臂）1个；
四、实验方法和步骤：
1．拧松实验台右边的转轮锁紧开关，摇动手轮，将右边的一个圆盘往下放；
2．用水平尺测量摆线长，使圆盘下降至线长为30cm处，锁紧手轮；
3．给圆盘一个微小的摆角（小于6度），自然释放。用秒表测取10个摆动周期
的时间，并记录；
4．再使圆盘下降10cm，重复上述步骤3；
5．重复上述步骤3和4，直至摆线长为60cm位置。
六、注意事项：
1．不规则物体的轴心应与圆盘的中心重合；
2．三线摆的原始偏转角应小于或等于6度角；
3．两个三线摆的摆线长度应一致；
4．实际测试时，三线摆不应有较大幅度的平动。
七、思考题：
1．如果不规则物体的轴心与圆盘的中心不重合，将对测量误差有何影响？
2．如果不规则物体的轴心与其本身的重心不重合，将对测量误差有何影响？
把磅秤和支架放在台上把连杆的一端放在支架上另一端放在磅秤上使连杆的曲轴中心对准中心位置并利用积木块调节连杆两端的高度使它呈水平记录此时磅秤的读数
理论力学
实验指导书
机械工程系
余江沈小云编
广东海洋大学
2007年4月
前 言
科学和经济的发展，市场经济体系的建立，人才聘用的市场化，都对大学生的实际能力提出了很高的要求。培养和训练大学生的分析问题、解决问题的能力，培养和训练大学生的实践动手能力，是课程建设和课程教学的基本目标，为此，我们突破长期以来《理论力学》课程教学无实验的状态，初步建设了理论力学实验室，开展了《理论力学》实践教学活动。
运动学分析与仿真实践教案
运动学分析与仿真实践教案教案标题：运动学分析与仿真实践教案教学目标：1. 了解运动学分析的基本概念和原理。
2. 掌握运动学分析的常用方法和工具。
3. 能够运用仿真软件进行运动学分析实践。
4. 培养学生的动手能力和问题解决能力。
教学内容：1. 运动学分析的基本概念和原理a. 运动学和动力学的区别b. 运动学分析的基本术语和坐标系c. 运动学分析的常用方法和技巧2. 运动学分析的常用工具a. 运动学分析软件的介绍和使用b. 运动学分析仪器的使用和操作3. 运动学分析的实践案例a. 分析简单机械运动的运动学参数b. 分析复杂机械系统的运动学特性c. 运用仿真软件进行运动学分析实践教学步骤：1. 导入环节a. 引入运动学分析的重要性和应用领域b. 激发学生对于运动学分析的兴趣和好奇心2. 知识讲解a. 通过讲解和示意图介绍运动学分析的基本概念和原理b. 介绍常用的运动学分析方法和工具，并进行实例说明3. 实践操作a. 分组进行实验，使用运动学分析仪器对简单机械进行运动学分析b. 引导学生观察、记录和分析实验数据，并计算运动学参数c. 学生使用仿真软件对复杂机械系统进行运动学分析实践4. 结果展示与讨论a. 学生展示实验结果和仿真分析报告b. 教师引导学生对结果进行讨论和分析，总结经验和教训5. 拓展应用a. 提供一些与运动学分析相关的实际案例，让学生思考如何运用所学知识解决问题b. 鼓励学生进行创新思考，提出自己的运动学分析实践方案6. 总结归纳a. 教师对本节课的重点内容进行总结和归纳b. 引导学生思考运动学分析对于工程设计和科学研究的重要性教学评估：1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的积极参与程度和提问情况。
2. 实验报告和仿真分析报告评估：评估学生对实验结果和仿真分析的理解和总结能力。
3. 课后作业：布置与运动学分析相关的练习题和思考题，评估学生对于知识的掌握程度和应用能力。
教学资源：1. 运动学分析软件和仿真软件2. 运动学分析仪器3. 实验材料和简单机械模型4. 课件和教学PPT教学延伸：1. 进一步学习动力学分析的方法和工具，深入了解机械系统的运动规律。
机械动态仿真实验指导
《机械动态仿真》实验指导书一．课程简介机械动态仿真是为机械工程等相关专业开设的一门技术基础课，主要介绍基于MATLAB软件平台的机械运动仿真模块SimMechanics和Simulink的应用，目的在于培养学生了解和掌握机械动态仿真的基本理论、仿真方法及技术，为将来从事机械产品动态特性分析奠定基础。
二．课程实验目的实验目的：熟悉和掌握MATLAB软件的函数编程，掌握基于MA TLAB软件平台的机械仿真模块SimMechanics和Simulink的建模方法、仿真技术。
通过实验教学，使学生学会把实际问题抽象为数学模型、进而建立仿真模型的方法，增强分析和解决实际问题的能力。
三．实验方式与基本要求实验方式：学生独立在计算机上进行MATLAB软件编程，建立四连杆机构、曲柄滑块机构、二连杆平面机器人等机构的数学模型，进而建立基于Simulink和SimMechanics 动态仿真模型，设置仿真运行参数，观察不同参数下的仿真结果。
基本要求：1．为保证实验顺利进行，要求学生掌握MATLAB语言的基础知识；2．由指导教师讲清实验的基本要求、目的、建模要点及注意事项；3．要求学生严格遵守实验课守则，认真实验，按时完成实验报告。
四．实验报告每个实验均应撰写实验报告。
实验报告内容应包括：实验名称、目的、内容、实验结果分析等。
鼓励学生以小论文形式整理和撰写实验报告。
五．考试（考核）方法与规定本课程的实验考核采取理论测试与操作考核相结合方式，并考虑平时实验及实验报告完成情况，按百分制综合平定成绩。
实验1-1 小车弹簧系统的运动仿真参考书图6-17 质量-阻尼-弹簧机械系统的仿真。
应用牛顿定律可以用数学模型描述：)11(22-=++uky dt dy f dty d m式中，y 是质量m 的位移；u 为作用质量m 上的力。
采用现代控制理论的状态方程，可以将单自由度的二阶微分方程写成两个一阶微分方程： 设 x1=y, x2=dy/dx, 则有⎪⎭⎪⎬⎫+--==m u x m f x m k dt dx x dt dx 21221 （1-2）根据（1-2）的数学模型即可编制仿真程序，之后即可上机调试运行。
《机械系统运动学与动力学仿真分析》课程教学大纲
编码：ME06094Code: ME06094课程名称：机械系统运动学与动力学仿真分析Course Title: Simulated Analysis of MechanicalSystem Kinematics and Dynamics课程类别：专业选修Course category: Elective Course in Specialty 学分：2 Credit(s): 2开课单位：机械与运载工程学院Offering College/School: College ofMechanical & Vehicle Engineering课程描述: 本课程是为机械制造及自动化专业学生开设的专业选修课，以理论力学、机械原理为先导课程。
本课程主要包括机械系统动力学仿真分析原理、仿真模型的建立与调试、参数化分析方法等内容。
学生需要了解机械系统动力学仿真分析的基本原理，掌握机械系统动力学模型的建模方法，并能运用课程知识对简单机械系统进行动力学仿真分析。
通过学习本课程，学生学会机械系统的建模和动力学仿真分析方法，获得应用相关科学原理对工程问题进行研究的能力。
Course description:This is a professional elective course for students majoring in mechanical manufacturing and automation, guided by theoretical mechanics and mechanical principles. This course mainly includes the principles of mechanical system dynamics simulation and analysis, the establishment and debugging of simulation models, and the method of parametric analysis. Students need to understand the basic principles of mechanical system dynamics simulation analysis, master the modeling method of mechanical system dynamics model, and use the knowledge of curriculum to perform dynamic simulation analysis of simple mechanical systems. By studying this course, students learn the modeling and dynamic simulation analysis methods of mechanical systems, and obtain the ability to apply the relevant scientific principles to study engineering problems.课程内容课程教学目标通过本课程的教学，使学生具备以下能力：1.能够运用所学工程知识，设计满足动力学需求的机械系统（毕业要求3.2）。
运动仿真测量实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着计算机技术的飞速发展，运动仿真技术在体育科学、运动医学、机械设计等领域得到了广泛应用。
运动仿真测量实验可以帮助我们更好地了解运动过程中的力学参数、生物力学特性以及运动效果。
本实验旨在利用运动仿真软件对某运动项目进行测量，分析其运动特性，为运动训练和康复提供理论依据。
二、实验目的1. 掌握运动仿真软件的使用方法；2. 了解运动过程中的力学参数和生物力学特性；3. 分析运动效果，为运动训练和康复提供理论依据。
三、实验原理运动仿真测量实验主要基于运动学、动力学和生物力学原理。
通过建立运动模型，模拟运动员在运动过程中的力学行为，分析运动过程中的力学参数和生物力学特性。
四、实验器材1. 运动仿真软件：如ADAMS、MATLAB等；2. 运动数据采集设备：如高速摄像机、力传感器等；3. 运动模型：运动员模型、运动器械模型等。
五、实验步骤1. 建立运动模型：根据实验需求，利用运动仿真软件建立运动员模型、运动器械模型等；2. 定义运动参数：设置运动员的初始位置、速度、加速度等运动参数；3. 模拟运动过程：启动运动仿真软件，观察运动员在运动过程中的力学行为；4. 数据采集：利用运动数据采集设备记录运动过程中的力学参数和生物力学特性；5. 数据分析：对采集到的数据进行处理和分析，得出运动效果。
六、实验结果与分析1. 运动员在运动过程中的力学参数：如速度、加速度、力矩等；2. 运动员在运动过程中的生物力学特性：如肌肉活动、关节运动等；3. 运动效果分析：根据实验结果，分析运动过程中的优点和不足，为运动训练和康复提供理论依据。
七、实验结论1. 运动仿真测量实验可以帮助我们更好地了解运动过程中的力学参数和生物力学特性；2. 通过分析实验结果，为运动训练和康复提供理论依据，提高运动效果；3. 运动仿真技术在体育科学、运动医学、机械设计等领域具有广泛的应用前景。
八、实验总结1. 运动仿真测量实验有助于我们深入了解运动过程中的力学行为和生物力学特性；2. 实验过程中，需要注意数据采集的准确性，以及运动模型的合理性；3. 运动仿真技术在体育科学、运动医学、机械设计等领域具有广泛的应用前景，为运动训练和康复提供有力支持。
动力学实验设计教案
动力学实验设计教案一、实验目的通过本实验，学生将学习和掌握动力学实验设计的基本原理和方法，培养动手能力和科学思维，提高实验操作和数据处理的能力，进一步深化对动力学学科的理解和应用。
二、实验原理动力学是研究物体运动状态变化的学科，研究物体的加速度、速度和位移之间的关系。
本实验将通过研究物体的自由落体和弹簧振子两种物体运动形式，来探究动力学相关原理。
三、实验器材1. 自由落体测量装置：包括支撑杆、滑轨、电子计时器、落球器、脱落指示器等。
2. 弹簧振子装置：包括支撑杆、弹簧、振子质量块、尺子等。
四、实验步骤1. 自由落体实验：a) 将自由落体测量装置安装在实验桌上，并将滑轨和落球器固定在支撑杆上。
b) 通过调整落球器的高度，使得下方的脱落指示器正好与电子计时器的光电门对齐。
c) 依次使用不同的小球进行实验，记录下每个小球下落的时间，并计算出每个小球的平均速度和加速度。
d) 根据实验数据，分析小球的下落加速度与物体质量的关系。
2. 弹簧振子实验：a) 将弹簧振子装置固定在实验桌上，使其保持稳定。
b) 放置振子质量块在弹簧的下方，用手将振子拉至一定长度并放手，观察振子的振动情况。
c) 使用尺子测量振子的振幅和周期，记录数据并计算振子的频率。
同时，还需记录下振子的质量和弹簧的劲度系数。
d) 根据实验数据，分析振子的振幅、周期和振动频率之间的关系，并探究振子的振动规律。
五、实验结果与分析通过数据记录和计算，我们可以得到自由落体小球和弹簧振子的实验数据。
对于自由落体实验，我们可以观察到小球的下落时间随着物体质量的增加而减小，说明加速度的大小与物体的质量无关。
而对于弹簧振子实验，我们可以发现振幅的增加会导致周期的增加，频率的减小，这与振子的运动规律相一致。
六、实验拓展1. 可以对自由落体实验中的小球进行替换，比较不同材质或大小的小球在下落过程中的差异。
2. 可以对弹簧振子实验中的振子质量进行变化，观察振子的振动情况和周期的变化。
实验指导书实验六SolidWorks运动仿真
实验一 S o l i d W o r k s 运动仿真 一、 实验目的 1.掌握SolidWorks 图形装配方法 2. 掌握SolidWorks 装配图的motion 分析操作方法二、 实验内容完成下列3个模型的装配及运动仿真三、 实验步骤压榨机机构的装配与仿真3.1 压榨机机构的装配3.1.1 选择【文件】/【新建】/【装配体】命令，建立一个新装配体文件。
依次将机架和压榨杆添加进来，添加机架与压榨杆的同轴心配合。
如图4。
再将滑块添加进来，添加滑块与压榨杆的重合配合，如图5。
3.1.2 添加滑块端面与机架端面的重合配合，以及滑块前视基准面与机架前视基准面的重合配合（点击图形区域左边的装配体下的机架前的“+”号即可找到前视基准面）最后将滑块拖动到中间位置。
图1压榨机机构 图2凸轮机构图3夹紧机构图4机架与压榨杆的同轴心配合 图5滑块与压榨杆的重合配合3.2 压榨机机构的运动仿真3.2.1 仿真前先将“solidworks motion ”插件载入，单击工具栏中按钮“”的下三角形，选择其中的“插件”，在弹出的“插件”设置框中，选中“solidworks motion ”的前后框，如下图8所示。
在装配体界面，单击左下角的【运动算例】，再在【算例类型】下拉列表中选择【motion 分析】如下图9所示。
3.2.2添加实体接触：单击工具栏上的“接触按钮”，在弹出的属性管理器中【接触类型】栏内选择“实体接触”，在【选择】栏内，点击视图区中压榨杆和滑块，“材料”栏内都选择“steel (dry)”, 单击“确定”按钮“”，如下图10所示。
同理再为滑块与机架添加实体接触，参数设置与压榨杆与滑块之间的一样。
图8载入插件 图9 motin 分析图6机架与滑块的重合配合 图7机架与滑块前视基准面的重合配合3.2.3 添加驱动力：物体对压榨杆的反作用力即为驱动力，故在压榨杆上添加一恒力即可。
单击工具栏中的“力”按钮“”，在弹出的【力/扭矩】属性管理器中，【类型】选择“力”，【方向】选择“只有作用力”，“作用零件和作用应用点”，选择压榨杆上表面，单击改变力的方向向下，【力函数】选择“常量”，大小输入50牛顿，单击确定按钮。
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《运动学与动力学仿真》实验指导书适用专业：机械电子工程
上海电机学院
2014年10月
实验一虚拟样机几何建模
一、实验目的
1、了解虚拟样机建模的目的
2、掌握利用Adams/View 进行几何体建模的方法，熟悉典型几何体的建模命令和相关的属性调整方法
二、实验要求
实验前预习相关知识和实验内容。
三、实验原理
Adams/view 中的几何建模工具集如图1所示。
图1 几何建模工具集
调用几何建模工具通常有两种方法：使用主工具箱上的建模工具集选择工具图标，或通过菜单选择几何建模工具命令。
使用主工具箱建模方法：
1）在主工具箱中，用鼠标右键选择上部的几何建模按钮，屏幕弹出如图1所示的几何建模工具集；
2）用鼠标选择相应的建模工具集的图标；
3）在参数设置对话框，修改参数值。
4）按照屏幕下方状态栏的提示，绘制几何图形。
图形
图2 基本形体图库
四、实验设备
机房，adams软件
五、实验步骤
1）在几何建模工具集中选取所要建的三维实体建模工具图标；
2）在参数设置栏，设置所建立的几何体是新构件(New Part)、添加到现有构件(Add to Part)还是添加到地基上(On Ground);
3）在参数设置栏，选择输入有个尺寸参数。
4）按照屏幕下方状态栏的提示，用鼠标确定起始绘图点；
5）按住鼠标左键，拖动鼠标，屏幕出现所绘图形。
可以在参数设置栏设置形体的尺寸；
6）释放鼠标，完成简单形体建模，绘图结束点定义了几何体的方向和部分形体。
六、实验注意事项
无
七、实验报告要求
1、根据原理和要求画出2个基本的形体
实验二约束类型及工具
一、实验目的
1. 了解运动学与动力学分析中常用的约束类型
2. 掌握 Adams/View中添加运动约束的方法
二、实验要求
实验前预习相关知识和实验内容
三、实验原理
ADANMS/View提供了12种常用的运动副工具。
作用：可以将两个构件连接起来。
条件：被连接的构件可以是刚体构件、柔性构件或者是点质量。
常用运动副如图1所示。
图1 常用的运动副
1）在连接工具集或者在连接对话框，选择连接工具图标。
2）在设置栏选择连接构件的方法，有以下3种：
①1个位置（1 location)：选择一个连接的位置，由
ADANMS/View确定连接的构件。
②2个构件1个位置（2 Bodies-1 Location)：选择需连
接的两个构件和一个连接位置。
③连接件固定在构件1（先选择的构件）上，构件1相
对构件2而运动。
④2个构件2个位置（2 Bodies-2 Location）：选择需连
接的两个构件，以及这两个构件的连接点。
3）选择连接方向，有两种方法：
①栅格方向（Normal to Grid )：当显示工作栅格时，连
接方向垂直于栅格平面，否则，连接方向垂直于屏幕。
②选取方向（Pick Feature）：通过一个在栅格或屏幕平
面内的方向矢量确定连接方向。
4）根据屏幕底部状态栏的提示，以此选择相互连接的构件1、构件2、连接位置和方向等。
四、实验设备
机房，Adams软件
五、实验步骤
以齿轮副为例：齿轮副由两个齿轮，一个连接支架和两个连接组成。
施加齿轮副的方法：
1）设置齿轮副的两个连接。
设置时，首先选择的构件为齿轮，其次为连接支架；
2）在几何建模工具集，选择标记工具图标，设置速度标记。
速度标记Z轴的方向，应该指向齿轮副啮合点的运动方向。
3）在连接工具集选择齿轮工具图标，显示齿轮连接对话框；
4）在Gear Name 栏，输入或修改齿轮副名称；
六、实验注意事项
无
七、实验报告要求
1、根据原理和要求画出2个基本的铰接。