H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y
设计说明书（论文）
课程名称：电机学实验与仿真
设计题目：变压器的运行特性分析院系：电气学院
班级：0806108班
设计者：
学号：
同组人：
设计时间：2011年1月2日
摘要：
变压器的运行特性影响着电力系统的性能和正常运行，要对变压器运行特性不同负载性质时的曲线形状变化规律进行分析，揭示负载性质不同时对应不同运行特性的规律。
本文建立了一种单相变压器仿真模型，使用MATLAB的功能以及编程系统，列出了T型等效电路，建立变压器的数学模型。在MATLAB环境中，建立功能模块，搭建变压器仿真模型。利用Simulink软件对变压器进行仿真，对变压器的运行特性分析进行了仿真及分析，仿真结果与理论分析相吻合。
关键词：变压器、运行特性、不同负载特性、Matlab／Simulink
一、引言：
变压器是电力系统的重要组成部分，它的运行特性影响着整个电力系统的性能和正常运行，电力系统的实时计算机仿真系统由于其精度高，改变参数方便和重复性好等优点已逐步取代传统的物理仿真系统，在电力系统的规划以及电力系统保护和控制等方面起着越来越重要的作用。因此，在变压器的特性分析中，有必要建立一种精确有效的变压器计算机仿真模型。随着计算机仿真技术的发展，输电线、同步机等都有较成熟的模型，相对而言精确地考虑铁心非线性的变压器模型是比较缺乏的，基于Matlab／Simulink构建的仿真模型更少，因为通过传统T 型等效电路来表征变压器绕组这种方法需要对变压器的内部结构细节十分清楚，这样才能获知由外部试验很难估计的参数。
本文首先给出了在Matlab／Simulink环境中单相变压器仿真模型，最后给出几个仿真实例，对变压器运行特性不同负载性质时的曲线形状变化规律进行分析，对仿真结果进行分析以验证模型的正确性和有效性。
二、变压器运行特性分析：
变压器的运行性能主要体现在外特性和效率特性上，对外特性进行分析：变压器原边接额定电压，副边开路时的端电压就是副边的额定电压。当副边接入负载后，即使保持原边电压不变，副边电压也不再是额定值，而将随着负载电流和负载功率因数的改变而波动。
副边端电压随负载变动的程度用电压调整率表示，它是变压器空载时和负载时的端电压之差对副边额定电压的标么值，也等于副边额定电压与负载时端电压之差对副边额定电压的标么值。如将副边折算到原边，电压调整率又等于原边的额定电压（副边的额定电压折算到原边与原边额定电压大小相等）与负载时折算到原边的端电压之差对原边额定电压的标么值。
简化电路如下所示：
而化简的向量图如下所示：
由简化等效电路和相应的相量图可以求出电压调整率：
'
2212
21*
2
100%100%
1N N N N U U U U u U U u U --?=?=??=-
Δu=1-U 2*=OC-OA≈OD -OA=AD
因为BEDG 是矩形
从感性负载时的简化等值相量图可以看到，造成副边电压变动的原因，是变压器内部存在的电压和漏抗而引起的内部压降。对一台给定的变压器，其副边电压变化的程度，与负载的大小和性质有关。
（1）在原边电压、负载功率因数不变时，负载电流变化，变压器的阻抗压降三角形的大小将发生变化，从而引起副边端电压折算值的变化。
（2）在原边电压、负载电流大小保持不变，负载的功率因数变化时，简化相量图中，阻抗压降三角形的大小和形状恒定不变，而其位置会发生变化，原边电压相量的末端的轨迹将是以原点为圆心，以原边外施电压大小为半径的圆。因此，副边端电压折算值也随之变化。
因而得到以下结论：
（1）当负载为感性时，负载的功率因数为滞后，随着负载功率因
数角的增大，负载电流增加，副边端电压减小，电压调整率为正值，即负载时副边电压恒比空载电压低。
（2）当负载为容性时，负载功率因数为超前，当这一角度达到一
定程度时，角度的增大反而使副边端电压增大，电压调整率在一定条件下可能为负值，即负载时副边电压可能高于空载电压。
（3）当负载为纯电阻时，负载的功率因数，随着负载功率因数角
的增大，负载电流增加，副边端电压减小，电压调整率为正值，即负载时副边电压恒比空载电压低。
其中副边端电压与负载电流的变化关系就是变压器的外特性。
三、数学模型建立：
利用MATLAB软件进行仿真分析，：
设变压器的参数为、，对应于以下三种情况有：
1、对感性负载、容性负载、阻性负载进行分析：
（1）模型建立
对应于以下三种情况有：
感性负载：
容性负载：
阻性负载：
（2）程序代码：
x = [0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.20];
y = [1 1 1 1 1 1];
a = [1 1 1 1 1];
b = [0 0.25 0.50 0.75 1.00];
y1 = 1 - 0.015*b;
y2 = 1 - b*(0.015*0.8+0.0529*0.6);
y3 = 1 - b*(0.015*0.8-0.0529*0.6);
plot(x,y,'b:',a,b,':b',b,y1,b,y2,b,y3) （3）屏幕图形：
0.20.40.6
0.81 1.2 1.4
00.20.40.60.8
1
1.2
1.4
I2*
U 2*
（4）图形分析： 1、容性负载其副边电压随着负载电流的增加而增加。
2、感性负载其副边电压随着负载电流的增加而减小。
3、电阻性负载其副边电压随着负载电流的增加而减小，且其变化较感性负载变化慢。
2、对于感性负载不同功率因数分析：
（1
）模型建立
对应于以下三种情况有：
感性负载：
感性负载：
感性负载：
（2）程序代码：
x = [0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.20]; y = [1 1 1 1 1 1]; a = [1 1 1 1 1];
b = [0 0.25 0.50 0.75 1.00]; y1 = 1 - b*(0.015*0.9+0.0529*0.44); y2 = 1 - b*(0.015*0.6+0.0529*0.8); y3 = 1 - b*(0.015*0.1+0.0529*0.99);
plot(x,y,'b:',a,b,':b',b,y1,b,y2,b,y3)
（3）屏幕图形：
0.20.4
0.60.81 1.2
0.50.60.70.80.9
1
1.1
I2*
U 2*
（4）图形分析：
1、感性负载其副边电压随着负载电流的增加而减小。
2、感性负载功率因数越大，副边电压变化越慢。
3、对于容性负载不同功率因数分析：
（1）模型建立：
对应于以下三种情况有：
容性负载：
容性负载：
容性负载：
（2）程序代码：
x = [0 0.25 0.50 0.75 1.00 1.20];
y = [1 1 1 1 1 1];
a = [1 1 1 1 1];
b = [0 0.25 0.50 0.75 1.00];
y1 = 1 - b*(0.015*0.9-0.0529*0.44);
y2 = 1 - b*(0.015*0.6-0.0529*0.8);
y3 = 1 - b*(0.015*0.1-0.0529*0.99);
plot(x,y,'b:',a,b,':b',b,y1,b,y2,b,y3) （3）屏幕图形：
0.20.4
0.60.81 1.2
0.50.60.70.80.9
1
1.1
I2*
U 2*
（4）图形分析：
1、容性负载其副边电压随着负载电流的增加而增加。
2、容性负载功率因数越大，副边电压变化越慢。
四、实验结论：
1、电压调整率随着负载电流的增加而正比增大，此外还与负载的性质和漏阻抗值有关。
2、当负载为感性负载时，，副边电
压随着负载电流增加而减小。 3、当负载为阻性负载时，
，副边电压随着负载电流的增加而减小。 4、当负载为容性负载时，，副边电压随着负载电流的增加而增加。
5、当负载为感性负载时，功率因数越大，副边电压下降越慢。
6、当负载为容性负载时，功率因数越大，副边电压上升越慢。
时间：2013春季学期班级：1108101学号：1110810104姓名：陈文华 11.驱动七段共阴极LED数码管的译码电路 一、设计要求： （1）输入变量A、B、C来自计数器，按顺序000~111计数。当ABC=000时，数码管全灭；以后要求依次显示H、O、P、E、F、U、L七个字母。 （2）输入变量A、B、C来自计数器，按顺序000～111计数。当ABC=000时，数码管全灭；以后要求依次显示1、1、0、8、1、0、1（或1108102、103、104）七个数字（根据自己的班级号）。 二、设计方案： 1.设计原理及设计方案选择 (1)a.本题目要求来自计数器的变量A、B、C，所以需要一计数器，使其八进制计数。A、B、C输出还不能直接接数码显示器，需要经过一译码器，将具有特定含义的二进制代码译成对应的输出信号，然后根据题目要求对译码器的输出进行逻辑运算，接到数码管显示。 b.根据学过的知识，对于计数模块，异步集成计数器74LS90和同步集成计数器74LS161都能实现要求，本设计采用的是异步集成计数器74LS90。通过接线方式的处理就可以实现八进制计数。 c.对于译码模块，采用的是3线—8线译码器74LS138。将计数器的ABC（D在本次设计中不需要接到输入）输出接到译码器的输入，经过译码器译成对应的输出信号，这样就可以对能实现要求的信号进行逻辑运算了。 为了实现设计要求，需根据要显示的内容和输出信号来进行逻辑运算，如下： 译码输出： C B A Y0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7 00001111111 00110111111 010******** 01111101111 10011110111 10111111011 11011111101 11111111110 要显示的内容： a.显示H、O、P、E、F、U、L七个字母： a b c d e f g显示字形 0000000数码管全灭 0110111H 1111110O 1100111P
哈工大08/09学年春季学期 一、名词解释（20分） 1、导热系数 2、热边界层 3、辐射强度 4、灰体 二、分析论述与回答问题（30分） 1、写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 2、简述在对流传热研究中，引入边界层理论的意义。 3、写出努谢尔数Nu与毕渥数Bi的表达式并比较异同。 4、太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收效率为0.9，它本身的 发射率为0.3，这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？ 5、厚度等于δ的常物性无限大平板，初始温度均为t0，过程开始后，左侧有一定热 流密度q w的热源加热，右侧与低温流体t f相接触（t0>t f），表面传热系数h等于常数，所有物性参数已知，写出改导热问题的数学描写。
三、如图所示的二维稳态导热物体，其导热系数λ为常数，边界面与环境发生对流换热， 环境温度为t F ，边界面对流换热表面传热系数为h ，网格划分如下图所示，试建立数值求解节点温度t 4，t 5，t 6的离散方程。 四、在一个特殊应用中，空气流过一个热的表面，其边界层温度分布可近似为 s s T-T =1-exp(Pr )T -T u y v ∞∞-，其y 是离开表面的垂直距离，普朗特数Pr =0.7u a ∞=是一个无量纲的流体物性。如果来流温度T 400K ∞=，表面温度s T 300K =，且-15000m u v ∞=，求表面热流密度是多少？（10分） （空气导热系数，330K 时，0.0263W/(m K)λ=?；400K 时，0.0339W/(m K)λ=?）
λ=?导热系数的热绝缘层，六、在太空中飞行的宇宙飞船，表面贴有厚0.15m、0.045W/(m K) 而外表面的黑度为0.04，设飞船内空气温度为20℃，空气与内壁间的对流换热系数为6W/(m.K)， 试求飞船外表面的温度。（假设宇宙空间温度为0K；忽略飞船壁面的导热热阻）（15分）
哈工大机械设计大作业V带传动设计完美版
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： ?
Ｈarbin Insｔiｔutｅof Ｔｅchnoｌogｙ 机械设计大作业说明书 大作业名称：机械设计大作业 设计题目：V带传动设计 班级: 设计者: 学号: 指导教师: 设计时间: 2014.1０.25 哈尔滨工业大学
目录 一、大作业任务书 ........................................................................................................................... 1 二、电动机的选择 ........................................................................................................................... 1 三、确定设计功率d P ..................................................................................................................... 2 四、选择带的型号 ........................................................................................................................... 2 五、确定带轮的基准直径1d d 和2d d ............................................................................................. 2 六、验算带的速度 ........................................................................................................................... 2 七、确定中心距a 和V 带基准长度d L ......................................................................................... 2 八、计算小轮包角 ........................................................................................................................... 3 九、确定V 带根数Z ........................................................................................................................ 3 十、确定初拉力0F ......................................................................................................................... 3 十一、计算作用在轴上的压力 ....................................................................................................... 4 十二、小V 带轮设计 .. (4) 1、带轮材料选择 ............................................................................................................. 4 2、带轮结构形式 . (4) 十二、参考文献 ............................................................................................................................... 6 ?
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 机械设计大作业（二） 课程名称：机械设计 设计题目：螺旋起重器（千斤顶） 院系：机电学院 班级：1308103 设计者：王钤 学号：1130810320 指导教师：郝明辉 哈尔滨工业大学
一、 设计题目 螺旋起重机是一种简单的起重装置，用手推动手柄即可起升重物。它一般由底座、螺杆、螺母、托杯、手柄等零件组成。起重机的原始数据如下所 二、 设计内容 1、 选择螺杆、螺母的材料 螺杆采用45号钢调质，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度 b 600 MPa σ=，s 355 MPa σ=。螺母材料用铝青铜CuAl10Fe3Z （考虑速度低） 。 2、 耐磨性计算 螺杆选用45钢，螺母选用铸造铝青铜CuAl10Fe3Z ，有参考文献[1]表8.11 查得[]p =18~25MPa ，人力驱动时[]p 值可以加大20%，则[]p =21.6~30MPa ，取 []25MPa p = 。按耐磨性条件设计螺纹中径2d ，选用梯形螺纹，则 2d ≥，由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数 1.2~2.5ψ=,取 1.5ψ=。则 222.6d mm ≥== 式中，Q F －－－－－轴向载荷，N ； 2d －－－－－螺纹中径，mm ； []p －－－－－许用压强，MPa ； F
查参考文献[2]表11.3、11.4取公称直径32d =mm ，螺距6P =mm ，中径 229d =mm ，小径325d =mm ，内螺纹大径433D =mm 。 3、 螺杆强度校核 螺杆危险截面的强度条件为： e []σσ=≤ 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ； 3d －－－－－螺纹小径，mm ； 1T －－－－－螺纹副摩擦力矩，N mm ?，2 1tan(') 2 Q d T F ψρ=+，ψ为螺纹升角，216 arctan arctan 3.767929 np d ψππ?===? 。 []σ－－－－－螺杆材料的许用应力，MPa 。 查参考文献[1]表11.3得钢对青铜的当量摩擦因数'0.08~0.10f =，取 '0.09f =，螺纹副当量摩擦角'arctan 'arctan 0.09 5.1427f ρ=== 。把已知值代入1T 计算式中，得： 129 30000tan(3.7679 5.1427)682022 T N mm =? ?+?=? 72.2e MPa σ== 由参考文献[1]表8.12可以查得螺杆材料的许用应力s []3~5 σσ= ，其中 s 355 MPa σ=，则[]71~118 MPa σ=，取[]σ=100MPa 。 显然，e []σσ<，螺杆满足强度条件。 4、 螺母螺纹牙的强度校核 螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为 4[]Q F Z D b ττπ= ≤ 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ；
2012秋季学期《电工技术I》大作业 （1108101~104） 班级： 1108103 学号： 姓名： 成绩：
继电接触器和可编程控制器综合设计题目 有一运料小车在A、B两地来回运行，其中A地为装料处，设有限位开关ST1，每次装料时间为30s；B地为卸料处，设有限位开关ST2，每次卸料时间为20s。 小车运行控制分手控操作和自控操作。 控制要求： （1）手动操作：能手动控制小车向A地运行或向B地运行。 （2）自控操作：当小车启动时，有一物料检测传感器检测小车料箱是否有料，如果有料，该传感器的常开触点闭合，小车自动向B地运行；如果无料，该传感器的常闭触点闭合，小车自动向A地运行。小车到达B地限位开关ST2处停车20s卸料，然后自动驶向A地；小车到达A地限位开关ST1处停车30s装料，然后再自动返回B地卸料。如此循环往复。 （3）停车控制：小车在自动往返运行过程中，均可用手动开关令其停车。再次启动后，小车重复（2）中内容。 设计要求： （1）设计控制该小车运行的继电接触器控制电路（包括主电路和控制电路）； （2）设计控制该小车运行的PLC控制梯形图程序并画出外部接线图（注意进行I/O分配）。 （3）写出综合设计报告。 限位开关限位开关
PLC控制梯形图如下：
I/O分配如下： 1、手动操作 无论小车是否运行，只要按下SB4，KM1将会通电，其常闭触点断开，常开触点闭合，如果此前KM2处于通电状态，这个时候，KM2也将会断电，其常闭触点也会闭合。从而KM1实现自锁，并向A点运行，直至按下SB1或触到行程开关ST1。此后如果不按下SB4或SB5，小车会处于自动运行状态。 2、自动操作 如果小车中有料，则KM闭合，线圈KM0通电，则其常闭触点断开、常开触点闭合，KM2通电，并实现自锁与互锁。向B点运行。如果小车中无料，则KM 断开，线圈KM0通电，则其常闭触点断开、常开触点闭合，KM1通电，并实现自锁与互锁。向A点运行。启动时，如果小车先向A点运行，到达A点后行程开关ST1的常开触点闭合，常闭触点断开。KM1断电的同时，KT1开始计时。30S后，常开延时闭合开关ST1闭合，同时小车中因为有料而KM0通电，小车开始往B点运行，并实现自锁与互锁。到达B点后，使行程开关ST2的常闭触点断开，常开触点闭合，小车停止运行，KT2开始计时。20S后，常开延时闭合开关ST2闭合，同时小车中因为无料而K断电，小车开始往A点运行，并实现自锁与互锁。从此在A、B间往复运行，除非对其手动控制或按下SB0。 3、停车控制 按下SB0即可实现。
HａrｂｉｎI n s t i tｕt e o fＴeｃh n o lｏｇy 机械设计大作业说明书大作业名称：轴系设计 设计题目: 5.1.5 班级：１2０８105 设计者: 学号： 指导教师: 张锋 设计时间：２０14．12.03 哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目___轴系部件设计＿_＿_ 设计原始数据: 方案电动机 工作功 率P/k Ｗ 电动机满 载转速n ｍ /(r／miｎ) 工作机的 转速ｎ w /(r/min） 第一级 传动比 ｉ1 轴承座 中心高 度 H/mm 最短工 作年限 工作环 境 5.1．５ 3 710 80 2 170 3年３ 班 室内清 洁 目录 一、选择轴的材料 (1) 二、初算轴径 (1) 三、轴承部件结构设计 (1) 3.1轴向固定方式 (2) ３.2选择滚动轴承类型 (2) 3.3键连接设计 (2) ３.4阶梯轴各部分直径确定 (2) 3．5阶梯轴各部段长度及跨距的确定 (2) 四、轴的受力分析 (3) 4.１画轴的受力简图 (3) 4.２计算支反力 (3) 4.３画弯矩图 (3) 4.4画转矩图 (5) 五、校核轴的弯扭合成强度 (5)
六、轴的安全系数校核计算………………………………………………６ 七、键的强度校核 (7) 八、校核轴承寿命 (8) 九、轴上其他零件设计 (9) 十、轴承座结构设计 (9) 十一、轴承端盖（透盖）.........................................................９参考文献 (10)
一、选择轴的材料 该传动机所传递的功率属于中小型功率，因此轴所承受的扭矩不大。故选45号钢，并进行调质处理。 二、初算轴径 对于转轴,按扭转强度初算直径 3min m P d C n ≥ 式中: P ————轴传递的功率,KW ； m n ————轴的转速,r/mi ｎ; Ｃ————由许用扭转剪应力确定的系数，查各种机械设计教材或机械设计手册。 根据参考文献1表9.４查得Ｃ=118~106,取C=118, 所以, mm n P C d 6.23355 85.211833==≥ 本方案中,轴颈上有一个键槽,应将轴径增大５%，即 ????d ≥23.6×（1+5％)＝24.675mm 按照ＧB ２８2２-2０05的a R ２0系列圆整，取d=２5ｍｍ。 根据GB/Ｔ10９6—2００３，键的公称尺寸78?=?h b ，轮毂上键槽的尺寸 b=8m ｍ，mm t 2.0013.3+= 三、轴承部件结构设计 由于本设计中的轴需要安装带轮、齿轮、轴承等不同的零件，并且各处受力不同,因此，设计成阶梯轴形式，共分为七段。以下是轴段的草图: ３.1及轴向固定方式 因传递功率小,齿轮减速器效率高、发热小,估计轴不会长,故轴承部件的固定方式可采用两端固定方式。因此，所涉及的轴承部件的结构型式如图2所示。然后，可按轴上零件的安装顺序，从min d 处开始设计。 3.2选择滚动轴承类型 因轴承所受轴向力很小,选用深沟球轴承，因为齿轮的线速度,齿轮转动时飞溅的润滑油不足于润滑轴承，采用油脂对轴承润滑，由于该减速器的工作环境清 洁,脂润滑,密封处轴颈的线速度较低，故滚动轴承采用毡圈密封，由于是悬臂布置所以不用轴上安置挡油板。 3．３ 键连接设计 轴段⑦ 轴段⑥ 轴段⑤ 轴段④ 轴段③ 轴段② 轴段① L1 L2 L3 图1
机械装备大作业 卧式升降台铣床主传动系统设计 学院：机电学院 专业：机械设计制造及其自动化系 班级：1008104班 姓名：刘朝友 学号：1100801005 哈尔滨工业大学
目录 一、设计任务................................................................................................. 错误！未定义书签。 二、运动设计 (1) 1 确定转速系列 (1) 2 绘制转速图 (2) 3 确定变速组齿轮传动副的齿数及定比传动副带轮直径 (3) 4 绘制传动系统图 (5) 5 核算主轴转速误差 (6) 三、动力设计 (7) 1 传动轴的直径的确定 (7) 2 齿轮模数的初步计算 (8) 3、选择带轮传动带型及根数 (9) 参考文献 (9)
一、设计任务 设计题目：卧式升降台铣床主传动系统设计 已知条件：工作台面积320×12500mm2，最低转速31.5r/min ，公比φ=1.41，级数Z=12，切削功率N=5.5KW 。 设计任务： 1. 运动设计：确定系统的转速系列；分析比较拟定传动结构方案；确定传动副的传动 比和齿轮的齿数；画出传动系统图；计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。 2. 动力设计：确定各传动件的计算转速；初定传动轴直径、齿轮模数；选择机床主轴 结构尺寸。 二、运动设计 1、确定转速系列 已知最低转速为31.5r/min ，公比?=1.41，查教材表标准转速系列的本系统转速系列如下： 31.5 45 63 90 125 180 250 355 500 710 1000 1400r/min 则转速的调整范围max min 1400 44.4431.5 n n R n = == １）传动组和传动副数可能的方案有： 12=4?3 12=3?4 12=3?2?2 12=2?3?2 12=2?2?3 前两个方案虽然可以减少轴的数目，但有一个传动组内有四个传动副。若采用一个四连滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；若用两个双联滑移齿轮，操纵机构必须互锁防止两滑移齿轮同时啮合。故不采用。 对于后三个方案，遵循传动副“前多后少”的原则，选取方案１２＝３?２?２ ２）确定结构式 １２＝３?２?２方案中，因基本组和扩大组排列顺序的不同而有以下６种扩大顺序方案： 63122312??=， 61222312??=， 16222312??= 36122312??=， 21422312??=， 12422312??= 方案１,２,３,４的第二扩大组26x =，2p ＝２，则2r ＝ max ) 12(68r ==-??是可行的。方案５,６中，2x ＝４，23p =，则2r ＝ max ) 13(416r ?=-??，不可行。 在可行的１,２,３,４方案中，为使中间传动轴变速范围最小，采用扩大顺序与传动顺序 一致的传动方案１，13612322=??。
自动控制原理 大作业 （设计任务书） 姓名： 院系： 班级： 学号： 5. 参考图5 所示的系统。试设计一个滞后-超前校正装置，使得稳态速度误差常数为20 秒-1，相位裕度为60
度，幅值裕度不小于8 分贝。利用MATLAB 画出 已校正系统的单位阶跃和单位斜坡响应曲线。 + 一．人工设计过程 1.计算数据确定校正装置传递函数 为满足设计要求，这里将超前滞后装置的形式选为 ) 1)(() 1)(1()(2 12 1T s T s T s T s K s G c c ββ++++= 于是，校正后系统的开环传递函数为)()(s G s G c 。这样就有 )5)(1()(lim )()(lim 00++==→→s s s K s sG s G s sG K c c s c s v 205 ==c K 所以 100=c K 这里我们令100=K ，1=c K ，则为校正系统开环传函) 5)(1(100 )(++= s s s s G
首先绘制未校正系统的Bode 图 由图1可知，增益已调整但尚校正的系统的相角裕度为? 23.6504-，这表明系统是不稳定的。超前滞后校正装置设计的下一步是选择一个新的增益穿越频率。由)(ωj G 的相角曲线可知，相角穿越频率为2rad/s ，将新的增益穿越频率仍选为2rad/s ，但要求2=ωrad/s 处的超前相角为? 60。单个超前滞后装置能够轻易提供这一超前角。 一旦选定增益频率为2rad/s ，就可以确定超前滞后校正装置中的相角滞后部分的转角频率。将转角频率2/1T =ω选得低于新的增益穿越频率1个十倍频程，即选择2.0=ωrad/s 。要获得另一个转角频率)/(12T βω=，需要知道β的数值， 对于超前校正，最大的超前相角m φ由下式确定 1 1 sin +-= ββφm 因此选)79.64(20 ==m φβ，那么，对应校正装置相角滞后部分的极点的转角频率为 )/(12T βω=就是01.0=ω，于是，超前滞后校正装置的相角滞后部分的传函为 1 1001 520 01.02.0++=++s s s s 相角超前部分：由图1知dB j G 10|)4.2(|=。因此，如果超前滞后校正装置在2=ωrad/s 处提供-10dB 的增益，新的增益穿越频率就是所期望的增益穿越频率。从这一要求出发，可 以画一条斜率为-20dB 且穿过（2rad/s ，-10dB ）的直线。这条直线与0dB 和-26dB 线的交点就确定了转角频率。因此，超前部分的转角频率被确定为s rad s rad /10/5.021==ωω和。 因此，超前校正装置的超前部分传函为 )1 1.01 2(201105.0++=++s s s s 综合校正装置的超前与之后部分的传函，可以得到校正装置的传递函数)(S G c 。 即) 1100)(11.0() 15)(12(01.02.0105.0)(++++=++++= s s s s s s s s s G c 校正后系统的开环传递函数为
《机械制造装备设计》大作业 一、大作业类型： 1.设计类 2.论文类 二、周知： 每位同学在课程结束前（16周）至少上交一份大作业作为本课程的考核材料，占课程总成绩的70%。电子版和打印版各一份，由各班学习委员收齐上交，电子版由各班学习委员刻录光盘后统一上交存档。 三、设计或撰写要求 （一）设计类 1. 机床主传动系统设计 设计目的：通过机床主传动系统设计，使学生进一步理解设计理论，得到设计构思、方案分析、零件计算、查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生具有初步机械系统设计和计算能力。 设计内容：机床主传动系统设计的运动设计和动力设计 (1)运动设计 根据给定的机床用途、规格、极限速度、转速数列公比（或转速级数），分析、比较、拟定传动结构方案（包括结构式、转速图和传动系统图），确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际
转速与标准转速的相对误差。 (2)动力设计 根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初步计算传动轴直径、齿轮模数；确定皮带类型及根数，确定机床主轴结构尺寸。 设计要求： （1）机床的规格及用途； （2）运动计； （3）动力设计（包括零件及组件的初算）； （4）其它需要说明或论证的问题； （5）参考文献。 机床主传动系统设计大作业篇幅不少于3000字。要求论证充分、计算正确、叙述简明、条理清楚、合乎逻辑、词句通顺、标点正确、文字工整、图表清晰。 大作业后须附有参考文献目录，包括作者、书刊名称、出版社和出版年份。在说明书中引用所列的参考文献时，只在方括号里注明所列文献序号即可。 设计题目：XX机床主传动系统运动和动力设计 （三相4极异步电机，同步转速1500rpm）
镁合金激光-TIG复合热源焊接热源模型 学院：材料学院 专业：材料加工工程 学号： 姓名： 指导教师： 江苏科技大学 2015年4 月11 日
镁合金激光—TIG复合焊接热源模型与热过程 1 前言 镁合金被称为“21世纪绿色工程材料”。镁合金是目前被国内外重新认识并积极开发的一种轻量化材料,具有低密度、高比强度、阻尼减震性好、易机械加工以及良好的可回收性等优点。高效合理的镁合金焊接方法将大大推动镁合金的发展与应用。激光--电弧复合热源焊接具有高速、高效、接头质量优异等特点,目前正在被国内外的研究者日益关注。对这一过程的焊接数值模拟研究有助于更深层次地理解过程的物理机制,从而实现指导焊接工艺、控制焊接质量的目的。目前，YAG激光--TIG复合热源焊接AE31B镁合金已经被证明是一种可行而且高质量的焊接工艺[1], 迫切需要数值模拟工作对这一过程进行指导,并通过数值模拟更深层次的理解复合热源焊接这一过程。 但目前复合热源的数值模拟工作开展的却非常有限。其中一个主要原因是复合热源焊接热源模型一直解决得。首先，高能束激光焊接的热源模型虽然经过线热源、面热源、柱状热源乃至双椭球体热源的变迁,始终没有得到很好的解决; 其次激光、电弧两热源之间存在着一定的物理机制, 需要考虑热源之间的能量影响关系。 在复合热源焊接工艺研究的基础上,结合镁合金材料特点,建立了基于旋转高斯体热源与高斯面热源相结合的复合热源模型:高能束激光热源由旋转高斯体热源描述;TIG电弧则由高斯面热源描述。热源模型的建立充分考虑了过程的物理特点与热源间的能量增强效应。 1.1激光--电弧复合热源焊接概况 激光--TIG电弧复合热源焊接的特点是YAG激光、TIG电弧这两种不同物理性质与能量传输机制的热源同时作用于焊接区。这种方法克服了单独采用激光和单独采用TIG电弧焊接的缺点,并且两种热源相互藕合获得了更大能量形式。其原理如图1.1。其在实践中的优点却是非常明显的:速度快,桥接能力强,焊接变形小,焊接过程稳定,焊接质量和效率高等[2-4]。
Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目：设计螺旋起重器（千斤顶） 系别： 班号： 姓名： 日期：
Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学 机械设计作业任务书 题目：设计螺旋起重器 设计原始数据：题号3.1.1 起重量Fq=30 kN 最大起重高度H=180mm
一 选择螺杆、螺母的材料 螺杆采用45#调制钢，由参考文献[2]表10.2查得抗拉强度b 600 MPa σ=，s 355 MPa σ=。 螺母材料用铝黄铜ZCuAl10Fe3。 二 耐磨性计算 螺杆选用45# 钢，螺母选用铸造铝黄铜ZCuAl10Fe3，由参考文献[1]表 5.8 查得[]p =18~25MPa 从表 5.8 的注释中可以查得，人力驱动时[]p 值可以加大20%，则[]p =21.6~30MPa 取[]25MPa p = 。 按耐磨性条件设计螺纹中径2d ，选用梯形螺纹，则 2d ≥ 由参考文献[1]查得，对于整体式螺母系数2ψ==1.2—2.5，取2ψ=。 则 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ； 2d －－－－－螺纹中径，mm ； []p －－－－－许用压强，MPa ； 查参考文献[2]表11.5取公称直径28d =mm ，螺距3P =mm ，中径226.5d =mm ，小径 324.5d =mm ，内螺纹大径428.5D =mm 。 三 螺杆强度校核 螺杆危险截面的强度条件为： 219.6d mm ≥==
e []σσ=≤ (2) 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ； 3d －－－－－螺纹小径，mm ； 1T －－－－－螺纹副摩擦力矩，2 1tan(') 2Q d T F ψρ=+ (3) ψ为螺纹升角，ψ ； []σ－－－－－螺杆材料的许用应力，MPa 。 查参考文献[1]表5.10得钢对青铜的当量摩擦因数'0.08~0.10f =，螺纹副当量摩擦角 'arctan 'arctan 0.08~arctan 0.10 4.5739~5.7106f ρ===，取'5.7106ρ=（由表5.10的注 释知，大值用于启动时，人力驱动属于间歇式，故应取用大值）。把数据代入(3)式中，得 把数据代入(2)式中，得 由参考文献[1]表5.9可以查得螺杆材料的许用应力 s []4σ σ= （4） 其中s 355 MPa σ=，则 []88.75a MP σ= 显然，e []σσ<，螺杆满足强度条件。 四 螺母螺牙强度校核 螺母螺纹牙根部的剪切强度条件为 4[]Q F Z D b ττπ= ≤ （5） 式中：Q F －－－－－轴向载荷，N ； 4D －－－－－螺母螺纹大径，mm ； 126.5 30000tan(2.0637 5.1427)502612T N mm =??+?= ?70.4e MPa σ==
哈工大机械制造大作业
一、零件分析 题目所给的零件是CA6140车床的拨叉。它位于车床变速机构中，主要起换档，使主轴回转运动按照操作者的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。零件上方的孔与操纵机构相连，二下方的Φ55叉口则是用于与所控制齿轮所在的轴接触，拨动下方的齿轮变速。 其生产纲领为批量生产，且为中批生产。
图1-1 CA6140拨叉零件图 二、零件的工艺分析 零件材料采用HT200，加工性能一般，在铸造毛坯完成后，需进行机械加工，以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1、小头孔Φ25：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为； 2、叉口半圆孔Φ55：该加工面为内圆面，其尺寸精度要求为； 3、拨叉左端面：该加工面为平面，其表面粗糙度要求为，位置精度要求与内圆面圆心距离为； 4、叉口半圆孔两端面，表面粗糙度要求为，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为； 5、拨叉左端槽口，其槽口两侧面内表面为平面，表面粗糙度要求为，其垂直度与小头孔中心线的垂直度为0.08mm。 6、孔圆柱外端铣削平面，加工表面是一个平面，其表面粗糙度要求为。 三、确定毛坯
1、确定毛坯种类： 零件材料为，查阅机械制造手册，有，考虑零件在机床运行过程中受冲击不大，零件结构又比较简单，故选择铸造毛坯。 图3-1 毛坯模型 2、毛坯特点： （1）性能特点： （2）结构特点：一般多设计为均匀壁厚，对于厚大断面件可采用空心结构。CA6140拨叉厚度较均匀，出现疏松和缩孔的概率低。 （3）铸造工艺参数： 铸件尺寸公差：铸件公称尺寸的两个允许极限尺寸之差成为铸件尺寸公差。成批和大量生产
电子技术课程设计一评分：数字显示电子钟 班级： 学号： 姓名： 日期：2015年月日 一、题目：数字显示电子钟 二、设计要求：
1) LED数码管显示小时、分、秒； 2）可以快速校准小时、分；秒计时可以校零； 3）最大显示为23小时59分59秒； 4）秒脉冲信号由1MHz信号经分频器产生； 三、电气原理图 上图为时钟电路总图，电路由秒时钟信号发生器、计时电路和校时电路构成。1）时钟信号发生器部分如下图所示；output端输出1Hz脉冲信号，其为上图中方波脉冲发生电路； 2）计时电路中采用两个60进制计数器分别完成秒计时和分计时；24进制计数器完成时计时；用数码管显示时间的译码结果； 3）校时电路采用开关控制秒时钟信号为校时脉冲以完成校时。
四、各功能块的原理说明 1)秒计时器及秒计时校零部分 由一个十进制计数器和一个六进制计数器串联而成为六十进制计数器。在电路设计中采用是74LS161反馈预置法来实现十进制与六进制功能。 图片底部按钮为秒计时校零按钮，按下按钮时，通过与门将LOAD 端置零实现秒计时器的置零
2）分、时计时器及校准部分 时计时器是由两片74LS161级联而成的二十四进制的计数器，分计时器是由两片74LS161级联而成的六十进制的计数器，采用的是反馈复位法。图片中两个计时器下部为时、分校准按钮，按动按钮相当于提供手动的脉冲，通过按动按钮，实现两个计数器的示数的改变，进而实现时间的校准。 3）秒时钟信号发生器 如图为秒脉冲信号发生器，由分频器6次分频1MHz信号产生秒脉冲，每次1/10分频，电路左上角为1MHz信号输入，output为1Hz信号输出
一维非稳态导热计算 4-15、一直径为1cm,长4cm 的钢制圆柱形肋片，初始温度为25℃，其后，肋基温度突然升高到200℃，同时温度为25℃的气流横向掠过该肋片，肋端及两侧的表面传热系数均为 100。试将该肋片等分成两段（见附图），并用有 限差分法显式格式计算从开始加热时刻起相邻4个时刻上的温度分布（以稳定性条件所允许的时间间隔计算依据）。已知＝43W/(m.K)，。（提示：节点4的离散方程可按端面的对流散热与从节点3到节点4的导热相平衡这一条件列出）。 解：三个节点的离散方程为： 节点2： 节点3： 节点4： 。 以上三式可化简为： 稳定性要求，即 。 ，代入得： ， 如取此值为计算步长，则： ，。 于是以上三式化成为： )./(2 K m W λs m a /10333.12 5 -?=()()12223212222/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? ()()12224323333/2444k k k k k k k f t t t t t t d d d d x h t t c x x x πππλλπρτ+????????---++?-=?? ? ? ? ???????????? () 22344/244k k k f t t d d h t t x ππλ????-=- ? ?????? 12132222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ????????????13243222 43421k k f a a h a h t t t t t x x cd x cd τττττρρ+????????????? =+++-- ? ? ? ??????????? ?()4322k k f xh t t xht λλ+?=+?2 3410a h x cd ττ ρ??- -≥?2341/a h x cd τρ???≤+ ????5 54332.25810 1.33310c a λρ-===??5253 1.33310410011/8.898770.020.013 2.258100.0999750.0124s τ-??????≤+== ???+??5221.333108.898770.29660.02a x τ-???==?5441008.898770.110332.258100.01h cd τρ???==??1132 20.29660.29660.1103k k f t t t t +?++=12430.29660.296620.1103k k k f t t t t ++?+=34 0.97730.0227k k f t t t +=
哈尔滨工业大学 机械设计作业设计计算说明书 题目: 轴系部件设计 系别: 英才学院 班号: 1436005 姓名: 刘璐 日期: 2016.11.12
哈尔滨工业大学机械设计作业任务书 题目：轴系部件设计 设计原始数据： 图1 表 1 带式运输机中V带传动的已知数据 方案d P （KW） (/min) m n r(/min) w n r 1 i轴承座中 心高H（mm） 最短工作 年限L 工作 环境 5.1. 2 4 960 100 2 180 3年3班 室外 有尘 机器工作平稳、单向回转、成批生产
目录 一、带轮及齿轮数据 (1) 二、选择轴的材料 (1) 三、初算轴径d min (1) 四、结构设计 (2) 1. 确定轴承部件机体的结构形式及主要尺寸 (2) 2. 确定轴的轴向固定方式....................................... 错误!未定义书签。 3. 选择滚动轴承类型，并确定润滑、密封方式 .................. 错误!未定义书签。 4. 轴的结构设计................................................ 错误!未定义书签。 五、轴的受力分析 (4) 1. 画轴的受力简图 (4) 2. 计算支承反力 (4) 3. 画弯矩图 (5) 4. 画扭矩图 (5) 六、校核轴的强度 (5) 七、校核键连接的强度 (7) 八、校核轴承寿命 (8) 1. 计算轴承的轴向力 (8) 2. 计算当量动载荷 (8) 3. 校核轴承寿命 (8) 九、绘制轴系部件装配图（图纸） (9) 十、参考文献 (9)
机械制造装备设计大作业指导书 2013年3月
目录 1.机械制造装备设计大作业的目的 (1) 2.机械制造装备设计大作业的内容 (1) 2.1运动设计 (1) 2.2动力设计 (1) 3.机械制造装备设计大作业的要求 (1) （1）机床的规格及用途； (1) （2）运动设计； (1) （3）动力设计（包括零件及组件的初算）； (1) （4）画传动系统图； (1) （5）其它需要说明或论证的问题； (1) （6）参考文献。 (1) 4.进行机械制造装备设计大作业的步骤和方法 (1) 4.1明确题目要求、查阅有关资料 (1) 4.2运动设计 (2) （1）确定极限转速 (2) （2）确定公比 (2) （3）求出主轴转速级数z (2) （4）确定结构网或结构式 (2) （5）绘制转速图 (2) （6）绘制传动系统图 (3) （7）确定变速组齿轮传动副的齿数 (3) （8）核算主轴转速误差 (4) 4.3动力设计 (4) 1.传动轴直径初定 (5) 2.主轴轴颈直径的确定 (5) 3.齿轮模数的初步计算 (5) 5.大作业题目 (7) 参考文献 (10)
1.机械制造装备设计大作业的目的 机械制造装备设计大作业,是机械制造装备设计课程进行过程中的一个重要教学环节。其目的在于通过机床主传动系统设计，使学生进一步理解设计理论，得到设计构思、方案分析、零件计算、查阅技术资料等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生具有初步机械系统设计和计算能力。 2.机械制造装备设计大作业的内容 运动设计 根据给定的机床用途、规格、极限速度、转速数列公比（或转速级数），分析比较拟定传动结构方案（包括结构式和结构网，转速图）和传动系统图，确定传动副的传动比及齿轮的齿数，并计算主轴的实际转速与标准转速的相对误差。 动力设计 根据给定的电动机功率和传动件的计算转速，初步计算传动轴直径、齿轮模数；确定皮带类型及根数、摩擦片式离合器的尺寸和摩擦片数及制动器尺寸、选择机床主轴结构尺寸。 3.机械制造装备设计大作业的要求 （1）机床的规格及用途； （2）运动设计； （3）动力设计（包括零件及组件的初算）； （4）画传动系统图； （5）其它需要说明或论证的问题； （6）参考文献。 机械装备设计大作业篇幅不少于四千字。要求论证充分、计算正确、叙述简明、条理清楚、合乎逻辑、词句通顺、标点正确、文字工整、图表清晰。 大作业中所用公式应注明出处，并注明式中符号所代表的意义和单位。单位一律采用法定单位，单位符号在公式、计算结果、图表、数据、标牌中应优先采用单位符号。 大作业后须附有参考文献目录，包括作者、书刊名称、出版社和出版年份。在说明书中引用所列的参考文献时，只在方括号里注明所列文献序号即可。 4.进行机械制造装备设计大作业的步骤和方法 明确题目要求、查阅有关资料 学生在获得大作业的题目之后，首先应明确设计任务，并阅读《械装备设计大作业指导书》，了解大作业的目的、内容、要求和进行的步骤。然后在教师的指导下，拟定工作进度计划；查阅必要的图书、杂志、手册、图册、产品图纸、同类型机床说明书和其它有关设计参考资料；熟悉机床专业标准，便于设计时采用。对机床的用途、特点、主要参数、传动结
DSP-F2812的最小系统设计 姓名 学号 班级 时间
一、设计目的： TMS320F2812DSP是TI公司一款用于控制的高性能、多功能、高性价比的32位定点DSP。它整合了DSP和微控制器的最佳特性，集成了事件管理器，A/D转换模块、SCI通信接口、SPI外设接口、eCAN 总线通信模块、看门狗电路、通用数字I/O口、多通道缓冲串口、外部中断接口等多个功能模块，为功能复杂的控制系统设计提供了方便，同时由于其性价比高，越来越多地被应用于数字马达控制、工业自动化、电力转换系统、医疗器械及通信设备中。 通过本课程的学习，我对DSP的各个模块有了较为深入的了解，希望可以通过对最小系统的设计，进一步加深对DSP的学习，能在实践中运用DSP，提高自己的动手实践能力。 二、设计思路 所谓最小系统就是由主控芯片加上一些电容、电阻等外围器件构成，其能够独立运行，实现最基本的功能。为了验证DSP的最基本的功能，我设计了如下单元：有源电路的设计、复位电路及JATG下载口电路的设计、外扩RAM的设计、串口电路的设计、外扩A/D模块电路的设计。 三、详细设计步骤和原理 1、电源电路的设计 TMS320F2812工作时所要求的电压分为两部分：3.3V的Flash电压和1.8V的内核电压。TMS320F2812对电源很敏感，所以在此推荐
选择电压精度较高的电源芯片TPS767D318。TPS767D318芯片输入电压为+5V，芯片起振，正常工作之后，能够产生3.3V和1.8V两种电压电压供DSP使用。如下图所示： 2、复位电路及JATG下载口电路的设计 考虑到TPS767D301芯片自身能够产生复位信号，此复位信号可以直接供DSP芯片使用，所以不用为DSP设置专门的复位芯片。 在实际设计过程中，考虑到JATG下载口的抗干扰性，在与DSP 相连接的接口均需要采用上拉设计。