机械系统考试课件.ppt

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1、载荷特性和动力选择第三章2021/8/221本章重点工作机械的载荷载荷谱的编制工作载荷的确定方法动力机的种类和机械特性动力机的选择和计算2工作机械的载荷载荷——机械或构件在工作中承受的外力。3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定载荷的大小和类型由机械的功能要求、工作环境和结构间的约束情况等确定。载荷是计算机械强度、刚度、稳定性、可靠性、寿命等参数的主要依据，也是进行动力计算选择动力机的类型和容量的主要依据。3：由机械系统的工作阻力。：动力机提供的驱动力。：构件运动速度的大小或方向发生变化所产生的载荷。：

2、构件自重产生的载荷。：受约束构件热胀冷缩产生的载荷。：气流作用力。：静态时所受的液体压力，运动时所受的流体阻力。载荷的来源工作载荷动力载荷惯性载荷自重载荷温度载荷风力载荷液力载荷3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定4工作机械的负载特性作用方向随转动方向改变皮带输送机、轧钢机作用方向不随转动方向改变卷扬机、提升机许多加工机械和工程机械n-nMz-Mzn-nMznMz反抗性恒转矩位能性恒转矩恒功率工作机械在运行过程中运动参数(位移、速度)和力能参数(转矩、功率)的变化规律。3-1工作机械的载荷载荷类型载荷

3、谱载荷确定5n-nMz-Mzn-nMznMz反抗性恒转矩位能性恒转矩恒功率工作机械的负载特性离心式通风机、水泵负载转矩的变化无规律破碎机、球磨机nMz带有连杆、凸轮机构的工作机械剪切机、活塞式空压机、曲柄压力机负载转矩是转速的函数负载转矩是行程或转角的函数Mzs3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定工作机械在运行过程中运动参数(位移、速度)和力能参数(转矩、功率)的变化规律。6工作机械的工作制表示形式用载荷－时间特性表示根据每天工作小时或几班制作业形式确定使用因数（工况因数）KA工作机械所受负载的持续状

4、况，如连续、断续、短时工作等。3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定一般用负载持续率FC=×100%tWtW＋t0机械工作时间机械停歇时间7载荷的形式和表示按零件发生变形的不同区分：拉伸（压缩）载荷弯曲载荷扭转载荷3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定载荷常用力、力矩或转矩的形式表示，有时也可用功率、压力、变形、加速度等形式表示。8载荷的类型按随时间变化分类：静载荷动载荷大小、位置和方向不随时间变化的载荷。随时间显著变化的载荷。设计上常把计量值变化不大或变化速度缓慢的载荷近似作为静载荷处理。3-1工

5、作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定载荷（—时间）历程——动载荷的载荷随时间的变化规律9动载荷的类型周期载荷非周期载荷大小随时间作周期性变化的确定型载荷。3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定随机载荷幅值和频率均随时间变化,不能用确定的数学函数确切描写的载荷，如风力、地面阻力。大小不随时间作周期性变化的确定型载荷。准周期载荷瞬变载荷（冲击载荷）由正弦载荷合成，可作周期载荷处理作用时间短、幅值变化大10载荷—时间历程简谐载荷瞬变载荷随机载荷周期载荷3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定有时间周期，周期内

6、波形相同11周期载荷——以正弦规律变化的周期载荷x（t）＝x0sin（ωt＋φ）3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定三要素:幅值x0、频率ω、相位角φ如偏心回转体产生离心力简谐载荷复杂周期载荷是多个简谐载荷的叠加，可用付里叶级数表示为一系列简谐载荷的叠加。如心脏搏动等。大小随时间作周期性变化的确定型载荷。12复杂周期载荷简谐载荷x（t）＝x0sin（ωt＋φ）是多个简谐载荷的叠加，可用傅里叶级数表示为一系列简谐载荷的叠加。3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定x（t）＝＋（ancosnω0t＋bn

7、sinnω0t）a02∑∞n=1x(t)dt2T∫T2T2-a0＝x(t)cosnω0tdt2T∫T2T2-an＝x(t)sinnω0tdt2T∫T2T2-bn＝其中T—周期ω0＝2T基频谐振角频率nω013随机载荷3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定一般用频谱分析,从幅值域、时间域和频率域三方面分析其统计规律。幅值和频率均随时间变化,不能用确定的数学函数确切描写的载荷。如风力、地面阻力14随机载荷的采样采样——对随机载荷的实测过程3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定x1(t)x2(t)xn(

8、t)……子样——采样所得的一个记录总体——被测载荷的全体,又称为母体15——母体的概率分布与绝对时间无关的随机载荷，同时间坐标的起点无关——母体的概率分布同任一子样的概率分布相同的平稳随机过程，同子样无关平稳和各态历经的随机载荷平稳随机载荷各态历经的随机载荷3-1工作机械的载荷载荷类型载荷谱载荷确定一般如随机过程的前后环境条件不变,则可视为近似平稳的。实践中表示的平稳随机载荷都是各态历经的。16随机载荷的数字特征