EXCEL软件在机械设计实验教学中的应用

EXCEL软件在机械设计实验教学中的应用
林卫共;张力;郭林峰
【摘要】为提高机械设计实验课中实验数据的处理水平,将EXCEL软件应用于带传动实验的数据处理过程中.分析结果表明,EXCEL软件的数据分析和图形处理功能十分强大,可以大大简化实验数据的处理过程,并可获得手工绘图及用电子计算器计算
难以达到的更大的信息量,EXCEL软件在机械设计实验的数据处理过程中,有显著的应用价值.
【期刊名称】《实验科学与技术》
【年(卷),期】2011(009)003
【总页数】3页(P39-41)
【关键词】带传动;EXCEL软件;数据处理
【作者】林卫共;张力;郭林峰
【作者单位】三峡大学机械与材料学院,湖北宜昌,443002;三峡大学机械与材料学院,湖北宜昌,443002;三峡大学科技学院,湖北宜昌,443002
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.7
在机械设计实验中的定性观察和定量测定是不可分割的两个方面。

实验数据的采集、记录和计算结果、绘制曲线是学生完成机械设计实验的一个极为重要同时又相当繁琐的内容，课后学生要用大量的时间进行数据处理［1－2］。

这极容易导致学生
对机械设计实验仅留下繁琐运算的印象，不得不说是实验教学的失败。

针对运算繁琐问题，我们可以利用计算机和相应的应用软件平台，寻找一个机械设计实验数据处理系统软件来指导学生，按误差理论的要求，准确、高效地处理大量的实验数据。

EXCEL软件集数据的编辑、整理、统计分析、图表绘制于一身，它
的数据处理能力和操作的简单性已越来越多地为大家所接受。

同时还可以借助EXCEL软件内嵌的VB程序编辑工具，拓展EXCEL软件的数据处理能力及从属化
软件工作界面，达到实验要求［3］。

而三峡大学大3学生在大2的公共课中，已学习了计算机基础课程，对EXCEL软件的使用有一定的了解，因此，在今后的专
业课实验中利用EXCEL软件处理实验数据具有可行性，值得推广。

1 EXCEL软件在机械设计带传动实验中的应用
实验要求:通过带传动实验台，不断改变初拉力，使带传动具有一定的疲劳强度前
提下，测得带传动弹性滑动率ε和最佳带传动传递效率η，并绘制带传动弹性滑动率曲线和效率曲线，其滑动率公式及效率公式如下［4］:
当D1=D2时，有
1.1 求出带传动弹性滑动率和效率值的步骤
(1)创建EXCEL软件工作表格，将所测的实验数据输入表1中，如图1所示。

(2)在单元格中F4中输入“=(B4－C4)/B4”后，回车。

(3)选中单元格F4，将光标对准单元格F4右下角，出现一个空心“十字”填充柄，按住空心“十字”填充柄往下拖，直至F12放开鼠标即可，即得到带传动弹性滑
动率的值。

(4)选中单元格F4至F12，点击菜单栏上的“格式”，在下拉菜单上点击“单元格”，出现一个“单元格格式”对话框，如图2所示，在对话框中选中“数字”
选项卡，在“分类(C)”方框中，选中“百分比”，在小数位数(D):右侧方框中输
入“3”，点击“确定”按钮即可。

(5)同理，用相同的方法即可求出效率值，这里不在赘述。

(6)从表1计算结果得知，当带传动弹性滑动率ε=1.634时，此时带传动具有一定疲劳强度所获得最佳效率为:η=64.485。

其中表1为第n次，当初拉力为F1=2.5 N时，测量值及计算结果。

图1 测量值及计算结果
图2 “单元格格式”对话框
1.2 绘制带传动弹性滑动率曲线和效率曲线的步骤
(1)点击菜单栏上的“插入(I)”，在下拉菜单上点击“图表”，出现一个“图表向
导－4步骤之1－图表类型”对话框，如图3所示，在对话框中选中“标准类型”选项卡，在左侧“图表类型(C)”方框中，选中“XY散点图”，在右侧“子图表类型(T)”中选中“平滑线散点图”，点击“下一步”按钮。

图3 图表向导－4步骤之1－图表类型
(2)在“图表向导－4 步骤之2－图表源数据”对话框中，选中“数据区域”选项卡，在“数据区域(D)”右侧方框中输入“=Sheet1!$E $4:$F$12”，在系列产生在:选中“⊙列(L)”，点击“下一步”按钮，即可完成。

在此“图表向导－4步骤之2－图表源数据”图略。

(3)在“图表向导－4 步骤之3－图表选项”中，选中“标题”选项卡，在“图表标题(T)”方框中输入“初拉力为:F1=2.5 N时，带传动弹性滑动率曲线图”，在
“数值(X)轴(A)”方框中输入“T2”，在“数值(Y)轴(V)”中输入“ε”;见图5所示。

(4)同理在“坐标轴”选项卡、“网格线”选项卡、“图例”选项卡、“数据标志”选项卡根据需要进行设置，然后点击“下一步”按钮，如图5所示。

图4 图表向导－4 步骤之3－图表选项
(5)在“图表向导－4 步骤之4－图表位置”中，选中“⊙作为其中对象插入”，点击“完成”按钮。

此时在表一的附近出现带传动弹性滑动率曲线图，如图5所示。

即完成了带传动弹性滑动率曲线图绘制过程。

(6)同理，用相同的方法即可求出带传动效率曲线，如图6所示，这里不再赘述。

图5 带传动弹性滑动率曲线图
图6 效率曲线图
2 结束语
由于EXCEL软件是当今最流行的电子表格综合处理软件，具有强大的表格处理功能［5］。

利用它处理机械设计实验数据一方面可以减少枯燥的数据计算，防止运算过程中出现错误。

同时它的图形化功能使得根据实验结果作图变得非常容易，并且可以轻松地对实验数据进行处理，帮助学生掌握数据处理的方法。

另一方面，由于学生对用计算机处理实验数据非常感兴趣，使用EXCEL软件处理数据可以加深
了学生对机械设计知识的理解和记忆，拓宽知识面，使学生的综合素质也得到了提高，对于提高机械设计实验课教学的水平也大有裨益［1］。

参考文献
【相关文献】
［1］赵越，晏群，王启平.重构机械设计实验教学模式的探索与实践［J］.实验室科学，
2008(1):66－67.
［2］牟中飞，等.Origin软件在物理实验数据处理中的应用［J］.实验科学与技术，2009(4):60－62.
［3］孔祥鲲，等.巧用EXCEL软件处理普通物理实验数据［J］.电脑知识与技术，2006(4):116－117.
［4］蒯苏苏，周链.机械原理与机械设计实验指导书［M］.北京:化学工业出版社，2007:62－67.
［5］全国专业技术人员计算机应用能力考试专家委员会.《EXCEL软件2003》中文电子表格［M］.沈阳:辽宁人民出版社，2005:1－1.。