機(jī)械系統(tǒng)的載荷特性和動(dòng)力機(jī)選擇

機(jī)械系統(tǒng)的載荷特性和動(dòng)力機(jī)選擇第一頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第一節(jié)工作機(jī)械的載荷和工作制一、載荷類型1.所有機(jī)械在工作中都會(huì)受到多宗外力的作用，這些外力在工程上稱為載荷。2.機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)實(shí)際需要，常將載荷表示成不同的形式，如用力、力矩或轉(zhuǎn)矩等形式表示，也可用壓力、功率、加速度等形式表示。3.工作機(jī)械的轉(zhuǎn)矩M與轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系稱為工作機(jī)械的負(fù)載特性。第二頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六轉(zhuǎn)矩M，功率P，轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系：4.載荷按是否隨時(shí)間變化，可分為靜載荷與動(dòng)載荷兩大類。靜載荷是指大小、方向和位置都不變的載荷（如自重），反之則為動(dòng)載荷。工程上靜載荷的情況極少，但由于其形式簡(jiǎn)單，故工程實(shí)際中有時(shí)也將一些動(dòng)載荷簡(jiǎn)化處理成靜載荷，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算。第三頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六工程上常把載荷隨時(shí)間的變化稱為載荷——時(shí)間歷程，簡(jiǎn)稱載荷歷程。對(duì)一般機(jī)械承受的動(dòng)載荷，按其載荷歷程的不同，可分為周期載荷，非周期載荷，隨機(jī)載荷等幾種。周期載荷和非周期載荷為確定性載荷，其變化有一定規(guī)律并可重復(fù)，可用一定的數(shù)學(xué)公式來(lái)表達(dá)；而隨機(jī)載荷是一種無(wú)規(guī)律的不重復(fù)載荷，對(duì)它只能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。第四頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六5.區(qū)分平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程和各態(tài)歷經(jīng)隨機(jī)過(guò)程若隨機(jī)過(guò)程的統(tǒng)計(jì)特性不隨時(shí)間變化，則該過(guò)程稱為平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，簡(jiǎn)稱平穩(wěn)過(guò)程或穩(wěn)態(tài)過(guò)程。反之，稱為非平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程。若平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程整個(gè)母體的概率分布與任何一個(gè)樣本的概率分布相同，即一個(gè)平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程在任何時(shí)刻得到的樣本都與在另一時(shí)刻得到的另一樣本相同，則這種平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程稱為各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過(guò)程。第五頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六各態(tài)歷經(jīng)的隨機(jī)過(guò)程必然是平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，但不是所有的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程都是各態(tài)歷經(jīng)的。第六頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、載荷的處理方法1.隨機(jī)載荷的處理1）.載荷譜進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)，直接利用隨機(jī)載荷比較困難，因其具有不可重復(fù)性和不可預(yù)測(cè)性.但在正常的使用條件下，對(duì)某一具體機(jī)械，它又有統(tǒng)計(jì)規(guī)律，因此需將原始記錄的載荷——時(shí)間歷程（稱為機(jī)械的工作譜或使用譜），用概率統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行處理后，得到能反映載荷隨時(shí)間變化的、具有統(tǒng)計(jì)特征的載荷——時(shí)間歷程，即載荷譜。第七頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六對(duì)編譜的要求有：（1）、選取的載荷字樣必須具有典型性和代表性；（2）、使用編制的載荷譜進(jìn)行疲勞計(jì)算或?qū)嶒?yàn)時(shí)，所得的壽命盡量接近實(shí)際機(jī)械的工作壽命。（3）、整個(gè)編譜過(guò)程可在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，使大量的計(jì)算工作有計(jì)算機(jī)來(lái)完成。三、載荷的確定方法1.確定載荷通常有三種方法：類比法、計(jì)算法和實(shí)測(cè)法。第八頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六1）、類比法參照同類或相近的機(jī)械，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或簡(jiǎn)單的計(jì)算確定所設(shè)計(jì)機(jī)械的載荷，這種方法稱為類比法。它主要用在載荷較難確定的場(chǎng)合或設(shè)計(jì)的初步階段，也可用在不需精確確定載荷的情況。2）、計(jì)算法是根據(jù)機(jī)械的功能要求和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，運(yùn)用靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、經(jīng)驗(yàn)公式或圖表等計(jì)算確定載荷的方法。第九頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六3）、實(shí)測(cè)法實(shí)測(cè)法是指用實(shí)驗(yàn)分析測(cè)定載荷的方法。目前廣泛采用的方法是將各種非電量的被測(cè)參數(shù)轉(zhuǎn)化成電量參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。四、工作機(jī)械的工作制工作機(jī)械的工作制是指機(jī)械工作的持續(xù)狀況，如連續(xù)、斷續(xù)、短時(shí)工作等。第十頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六第二節(jié)動(dòng)力機(jī)的種類、機(jī)械特性及其選擇動(dòng)力機(jī)又稱為原動(dòng)機(jī)，是機(jī)械設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)部分。動(dòng)力機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系稱為動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性或輸出特性。在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選用何種形式的動(dòng)力機(jī)，主要應(yīng)從如下幾個(gè)方面考慮：1）.分析工作機(jī)械的負(fù)載特性，包括其載荷性質(zhì)、第十一頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六工作制、作業(yè)環(huán)境、結(jié)構(gòu)布置等；2）.分析動(dòng)力機(jī)本身的機(jī)械特性，以便選擇與工作機(jī)械相匹配的動(dòng)力機(jī)；3）.動(dòng)力機(jī)容量計(jì)算，通常是指計(jì)算動(dòng)力機(jī)的功率大小。4）.進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型分析，包括能源的供應(yīng)、使用和維修費(fèi)用、動(dòng)力機(jī)購(gòu)置費(fèi)用等；5）.作業(yè)環(huán)境的要求，如是戶外型還是戶內(nèi)型、環(huán)境溫度、濕度、粉塵及通風(fēng)條件、有無(wú)隔爆要求、是否需經(jīng)常移動(dòng)還是固定不動(dòng)等。第十二頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六一、電動(dòng)機(jī)的種類、機(jī)械特性及其選擇電動(dòng)機(jī)是機(jī)械系統(tǒng)中最常用的動(dòng)力機(jī)，與其他動(dòng)力機(jī)相比，它具有較高的驅(qū)動(dòng)效率，且其種類和型號(hào)較多，與工作機(jī)械連接方便，具有良好的調(diào)速、起動(dòng)、制動(dòng)和反向控制性能，易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化控制，工作時(shí)無(wú)環(huán)境污染，可滿足大多數(shù)機(jī)械的工作要求。但是選擇電動(dòng)機(jī)必須具備相應(yīng)的電源，對(duì)野外工作機(jī)械及移動(dòng)式機(jī)械常因沒(méi)有電源而不能選用。第十三頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六二、內(nèi)燃機(jī)的種類、機(jī)械特性及其選擇1.內(nèi)燃機(jī)是指燃料在汽缸內(nèi)進(jìn)行燃燒，直接將產(chǎn)生的氣體所含的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。2.按燃料種類主要分為柴油機(jī)和汽油機(jī)。其中柴油機(jī)是最廣泛應(yīng)用的一種內(nèi)燃機(jī)。3.在選擇內(nèi)燃機(jī)時(shí)必須了解內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行工況和特性，使它能很好地與被驅(qū)動(dòng)工作機(jī)的負(fù)載特性相適應(yīng)。第十四頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于2023年，星期六三、液壓馬達(dá)的種類、機(jī)械特性及其選擇1.液壓馬達(dá)是液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)化裝置。在液壓系統(tǒng)中液壓馬達(dá)是當(dāng)做執(zhí)行原件來(lái)使用的。2.目前低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)應(yīng)用較普遍。第十五頁(yè)，共十六頁(yè)，編輯于202