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吉林大学机械系统设计实例--第2章载荷与动力装置选择

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动力荷载案例

动力荷载案例

动力荷载案例动力荷载是指在机械工程中，由于机械设备的运动而产生的荷载。

在工程设计中，动力荷载是一个非常重要的考虑因素，因为它直接影响着机械设备的性能和安全性。

下面我们通过一个实际案例来深入了解动力荷载的重要性以及如何进行有效的设计和分析。

某工程项目中，需要设计一台用于搅拌混凝土的搅拌机。

在设计过程中，需要考虑搅拌机在工作时所受到的动力荷载，以确保设备的稳定性和可靠性。

首先，我们需要分析搅拌机在工作时所受到的各种动力荷载，包括惯性荷载、惯性力矩、振动荷载等。

惯性荷载是由于设备自身的加速度而产生的荷载，它会影响设备的结构强度和稳定性。

在搅拌机的设计中，我们需要考虑搅拌机在启动、停止、加速和减速过程中所受到的惯性荷载，以确保设备在运行过程中不会出现结构破坏或失稳的情况。

除了惯性荷载外，搅拌机还会受到惯性力矩的影响。

惯性力矩是由于设备自身的转动而产生的力矩，它会对设备的轴承和传动系统产生影响。

在搅拌机的设计中，我们需要考虑搅拌机在转动过程中所受到的惯性力矩，以确保轴承和传动系统能够承受这些力矩而不会发生损坏。

此外，振动荷载也是搅拌机设计中需要考虑的重要因素。

在搅拌机工作时，由于搅拌过程中的振动会对设备结构和零部件产生影响，我们需要对搅拌机在振动工况下的受力情况进行分析，以确保设备在振动工况下仍然能够保持稳定和可靠。

综上所述，动力荷载在机械设备设计中起着至关重要的作用。

通过以上案例分析，我们深入了解了动力荷载对机械设备性能和安全性的影响，以及如何进行有效的设计和分析。

在实际工程项目中，我们需要充分考虑动力荷载的影响，以确保设备在运行过程中能够稳定可靠地工作。

吉林大学机械设计考试题

吉林大学机械设计考试题

ni ∑ N =1 i
N 2 = N0 , 4 × 103 n2 + 6 =1 3 8 × 10 10
n1 n2 + =1 N1 N 2
n2 = 5 × 105
2）
ni ∑ N =1 i
2 来描述。
6、机械零件的强度条件可以写成
τ ≤ τ 或 Sσ ≤ [S ]σ ，Sτ ≤ [S ]τ （1） σ ≤ [σ ] ， （2） σ ≥ [σ ] ， τ ≥ τ 或 Sσ ≥ [S ]σ ，Sτ ≥ [S ]τ τ ≤ τ 或 Sσ ≥ [S ]σ ，Sτ ≥ [S ]τ （3） σ ≤ [σ ] ，
σ min 40 1 r= = =− 3 σ max − 120
σ 40 0 -40 σa -120 σmin t σmax
σm
例2-3 已知：A截面产生σmax=－400N/mm2，σmin=100N/mm2 求：σa、σm，r。
Fa a A Fr Fa σb弯曲应力 Fr M
解：
σ max − σ min − 400 − 100 = − 250 = 250 σa = = 2 2
3
。
（1）专用零件和部件；（2）在高速、高压、环境温度过高或过低 等特殊条件下工作的以及尺寸特大或特小的通用零件和部件；（3） 在普通工作条件下工作的一般参数的通用零件和部件；（4）标准化 的零件和部件。 2、下列四种叙述中
4
是正确的。
（1）变应力只能由变载荷产生；（2）静载荷不能产生变应力；（3 ）变应力是由静载荷产生；（4）变应力是由变载荷产生，也可能由 静载荷产生。
σ −1N = σ −1 ⋅ m N 0 N = k N ⋅ σ −1
N = N0 6 N = 10 σ max = σ −1 = 268N / mm2 σ max = 268⋅ 9 107 106 = 346N / mm2

吉大机原课程设计

吉大机原课程设计

I
一、机构简图设计 ①计算总传动比，进行传动比分配
根据所给的设计参数，可算出执行构件主 轴转速n主=5转/分，所以机械的总传动比为：
n电 1440 i总 288 n主 5
传动比分配：i总=i皮×i12×i34，各级分配情况应遵 循“前大后小”的原则,以减小结构尺寸。
传动比误差=（实际总传动比-理论总传动比）
. 1 i 1 ~ 12
2 i 12 . ~ 16 . 12 3 4 5
. 3 i 16 . ~ 2.2 4 i 2.2 ~ 30
X
. 5 i 30
26.5 0 26 0
m 10 m7 m 8,9
25 0
24 0
3.0
m 6.5
23
0
2.0
220
1.0
210
X1
360o
540o
720o
§
11-3 传动系统方案设计
一、选择传动类型 机械传动、液压传动、气动、电动等。
二、拟定传动路线及机构顺序 路线： 串联、并联、串并混联
机构顺序分配原则：
1、有利于减小结构尺寸，功率“前大后小”。
2、有利于执行运动平稳确定， 皮带传动放在 第1级减速。
三、分配各级传动比 1、单级：i带=2，2.5，3， i锥齿≤3 ， i直，斜≤ 5 i蜗≤20~80。 2、当i >8~10时，应用两级传动，一级 为带传动，另一级为齿轮传动；当i >30 时，一般应用两级以上的机械传动。 3、传动比的分配原则：“前大后小”。 4、若传动比过大，应用混合轮系来传动。 5、要求i一对=无理数 ，总传动比误差≤2%
10 .
0.5
0
Z
50

第2章 载荷与动力装置选择 机械系统设计课件 ppt_518

第2章 载荷与动力装置选择 机械系统设计课件 ppt_518
（1）周期载荷 载荷大小是随时间作周期 性变化，它可用幅值、频率和相位三个要 素来描述。以正弦规律变化的载荷是最简 单的一种周期载荷，又称简谐载荷 。
x(t)=x0sin(ωt+φ)
复杂周期载荷可用傅里叶级数展开。参见 书P42公式（2-2）。
（2）冲击载荷
载荷作用时间短、幅值大。例如， 锻锤在锤打坯料时所受的载荷就属于冲 击载荷。
确定载荷通常有三种方法：类比 法、计算法和实测法。
1．类比法
参照同类或相近的机械，根据经 验或简单的计算确定所设计机械的载 荷，这种方法称为类比法。它主要应 用在载荷较难确定的情况或初步设计 阶段。仿造（测绘）。
使用类比法确定载荷一般需要一定的实际 经验，否则容易出现载荷过大或过小的情况。 应用类比法时常可采用相似原理进行推断，其 中常用的有：
负载特性有 ：
1）恒转矩负载特性
恒转矩特性是指转矩与转速无 关，即当转速变化时，转矩保持常 数。如起重机起升机构负载特性。
2）恒功率负载特性
功率基本保持不变的特性称为恒功 率负载特性。许多加工机床均属于这种 负载特性，粗加工时切削量较大，采用 低速运行，精加工时切削量较小，采用 高速运行。土方机械也属于这类负载特 性，如推土机，工作负载大时转速低， 工作负载小时转速高，因此，负载转矩 与转速成反比。
应确定其容量，容量大小是按照负 载大小确定的。即动力机的功率和 转矩应大于负载的功率和转矩，特 别是转矩必须有一定的储备系数。
功率
P=T·n
转矩
T=P/n
1．工作机械的负载特性
工作机械的负载特性是指工作 机械在运行过程中其功率、转矩和 转速或位移间的关系。选择动力机 的容量时，主要考虑工作机械在输 入动力端的转矩、功率和转速之间 的关系。Tz=f(n)，Pz=f(n)。

吉林大学机械设计要点

吉林大学机械设计要点

第1章机械设计概要1-1机械设计的基本要求一、设计机器的基本要求1.机器功能的要求2.经济性要求3.劳动保护要求4.环境保护要求5.可靠性要求二、设计机械零件的基本要求1.强度要求2.刚度要求3.耐磨性要求4.结构工艺性要求5.减小质量的要求1-2机械设计的一般程序一、明确设计任务二、方案设计三、技术设计1.运动学设计2.动力学设计3.零件设计4.总装配草图设计5.总装配图与零件工作图设计四、编写技术文件1-3机械零件的主要失效形式与设计准则机械零件由于某些原因而丧失工作能力称为失效。

一、机械零件的主要失效形式1.断裂2.过大的变形3.表面破坏二、机械零件的设计准则1.强度准则2.刚度准则3.耐磨性准则4.振动准则1-4机械零件的设计方法与步骤一、机械零件的设计方法1.理论设计2.经验设计3.模型实验设计4.现代设计方法（1）优化设计（2）可靠性设计二、机械零件设计的步骤1-5机械零件设计的基本原则一、选择材料的基本原则1.强度2.刚度3.磨损4.制造工艺性5.材料经济性二、标准化的原则第2章机械零件的强度与耐磨性2-1机械零件的疲劳强度一、机械零件的载荷根据机器的额定功率或负载，按理论力学的方法求出的作用在零件上的载荷称为名义载荷，用符号或表示。

在机械设计过程中，通常用一个修正系数来补偿名义载荷与零件实际载荷之间的差异，这个修正系数称为载荷系数，用符号表示。

名义载荷乘以载荷系数就是设计计算时使用的计算载荷，即。

二、材料的疲劳曲线材料的真实疲劳机械对应的循环次数都比较大，因此工程上规定一个循环基数，而对应的应力就视为材料的疲劳极限。

材料的疲劳曲线公式：三、材料的极限应力图循环极限应力，屈服极限应力。

四、影响机械零件疲劳强度的因素1.应力集中的影响2.尺寸效应的影响3.表面质量的影响综合影响系数用零件的工作应力幅乘以综合影响系数或材料极限应力的幅值除以综合影响系数来考虑上述因素对零件疲劳强度的影响。

机械系统的载荷特性和动力机选择

机械系统的载荷特性和动力机选择
峰值更大或谷值更小的值时停止； ③ 当遇到来自上面的雨点时雨流也停止； ④ 取出所有的全循环，把剩下的载荷峰谷值点连接成新的载荷历
程，并按雨流法的第二阶段计数法计出循环数。 ⑤ 对于计得的全循环计算出它们的幅值。
机械系统学第三章
全循环: a- b-a’ 、 d-e-d’ 、 gh-g’
半循环:
0-a-a’-c 、 c-d-d’-f 、 f-g-g’-i
气动马达 优点：工作介质为空气，易获得，且排除的气体不
污染环境，动作迅速，成本低，对易燃、易爆、 多尘等恶劣工作环境的适应性好。 缺点：因工作的可压缩性而使工作稳定性差，噪声 大，因工作压力较低，其输出的转矩不大。 通常适用于小型机械。
机械系统学第三章 根据教材P50表3-2 载荷循环计数统计表所绘制的频率直方图
p
0.3
0.2
概率密度曲线
0.1
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240
F/kN
机械系统学第三章
三、 工作载荷的确定
在进行机械系统设计时，一般须先给定载荷。它 可以由设计者自行确定，也可以由需方提供。
循环计数法
循环计数法首先把一个随机载荷—时间历程离散
成一系列的峰值和谷值，并根据峰不值同计的数计法数规则
计算出峰值和幅值发生的频次和频率，然后再按 照数理统计的方法确定峰值和幅穿值级变计化数的法概率密
度函数和概率分布函数。
幅程计数法
雨流计数法
机械系统学第三章
例：峰值计数法（全部峰谷值进行计数）
321 频次
用随机过程的一些数字特征如均值、方差、自相 关函数等来描述其基本统计特征。
机械系统学第三章
二、载荷的处理方法

第二章_XY-4钻机


1.特点及主要技术性能
特点 立轴转速高，最高转速达1588r/min。调 速范围大，最高转速与最低转速之比为11.76。 有正转8级，反转2级； 钻机重量轻，可拆性好，便于搬迁； 卷扬机提升能力大，单绳一速时提升能力 为33000N； 操纵手柄集中，灵活可靠； 动力机可配电动机或柴油机。
1.特点及主要技术性能
功用： 减轻升降钻具时拧管的笨重劳动
4.拧管机
上垫叉
钻杆
钻杆接头
4.拧管机
1 — 壳体； 2 — 大齿轮；3 — 铜套； 4 — 盖板；5 — 动盘；6 — 静盘； 7 — 导向套； 8 —下垫叉； 9 —上垫叉； 10 — 圆柱销； 11 — 齿轮； 12 — 205轴承； 13 — 花键轴； 14 — 齿轮； 15 —飞轮； 16 — 联轴节； 17 — 油塞； 18 — 操纵杆； 19 — 油管； 20 — 压力油管； 22 — 防护罩； 22 — 液压马达； 23 —压盖； 24 —操纵阀； 25 —连杆； 26 —橡皮套； 27 —齿轮轴； 28—单向阀图
限位板； 侧盖； 互锁钢球； 反转拨叉轴； 圆柱帽； 销； 止动螺钉； 防松铁丝； 反转拨叉； 箱体； 油尺； 盖； 放油管螺栓 50309轴承； 轴套； —挡齿轮； 反转齿轮； 铜套； 小轴； 间隔套； 二轮； 中间轴； 齿轮； 309轴承
3.变速箱
操纵手把、限位板、三个拨叉、三根拨叉轴、支撑壳体、互锁机构和定位装置。
2.钻机的传动系统
1、 转速图可以表示
机械传动系统的基本结构：
变速箱的传动结构属于三 轴二变速组四级跨轮机构
加反转机构，结构式为
1×3+1，即该变速箱可变 正转四速反转一速。
2、 转速图还可表明

吉林大学机械设计要点

第1章机械设计概要1-1机械设计的基本要求一、设计机器的基本要求1.机器功能的要求2.经济性要求3.劳动保护要求4.环境保护要求5.可靠性要求二、设计机械零件的基本要求1.强度要求2.刚度要求3.耐磨性要求4.结构工艺性要求5.减小质量的要求1-2机械设计的一般程序一、明确设计任务二、方案设计三、技术设计1.运动学设计2.动力学设计3.零件设计4.总装配草图设计5.总装配图与零件工作图设计四、编写技术文件1-3机械零件的主要失效形式与设计准则机械零件由于某些原因而丧失工作能力称为失效。

一、机械零件的主要失效形式1.断裂2.过大的变形3.表面破坏二、机械零件的设计准则1.强度准则2.刚度准则3.耐磨性准则4.振动准则1-4机械零件的设计方法与步骤一、机械零件的设计方法1.理论设计2.经验设计3.模型实验设计4.现代设计方法（1）优化设计（2）可靠性设计二、机械零件设计的步骤1-5机械零件设计的基本原则一、选择材料的基本原则1.强度2.刚度3.磨损4.制造工艺性5.材料经济性二、标准化的原则第2章机械零件的强度与耐磨性2-1机械零件的疲劳强度一、机械零件的载荷根据机器的额定功率或负载，按理论力学的方法求出的作用在零件上的载荷称为名义载荷，用符号或表示。

在机械设计过程中，通常用一个修正系数来补偿名义载荷与零件实际载荷之间的差异，这个修正系数称为载荷系数，用符号表示。

名义载荷乘以载荷系数就是设计计算时使用的计算载荷，即。

二、材料的疲劳曲线材料的真实疲劳机械对应的循环次数都比较大，因此工程上规定一个循环基数，而对应的应力就视为材料的疲劳极限。

材料的疲劳曲线公式：三、材料的极限应力图循环极限应力，屈服极限应力。

四、影响机械零件疲劳强度的因素1.应力集中的影响2.尺寸效应的影响3.表面质量的影响综合影响系数用零件的工作应力幅乘以综合影响系数或材料极限应力的幅值除以综合影响系数来考虑上述因素对零件疲劳强度的影响。

吉林大学机械学院--机电控制系统分析与设计课程设计

<<机电控制系统分析与设计>>课程设计吉林大学机械科学与工程学院课程设计说明书设计题目：热水器温度控制系统英文题目：Water heater temperature control system学生姓名：学号：班级：班专业：机械工程及自动化指导教师：目录摘要 (Ⅰ)第1章温度控制系统设计要求 (1)第2章温度控制系统设计总体方案的确定 (2)2.1 设计方案方框图 (2)2.2 温度控制系统传递函数 (2)第3章系统硬件的设计 (4)3.1 水箱和电热水管 (4)3.2 单片AT89C51 (7)3.3 模数转换器 (8)3.4 温度传采集系统 (10)3.5 控制执行系统设计 (11)3.6 LED显示系统 (12)3.7 温度报警系统 (14)第4章程序设计 (16)4.1 主程序流程图 (16)致谢 (18)参考文献 (19)附录 (22)摘要温度是一个和人们的生活密切相关的物理量，也是一个人们在科学实验和生产生活中经常需要加以监测和控制的重要物理量。

不仅应用在化工、医疗、航空、航天等高科技领域，还应用在人们的日常生活中。

随着现代化科技的进步，在很多工业控制场合需要非常精确的控制温度的变化，而在日常生活中，水温的智能控制应用也非常广泛。

本次课程设计是以单片机AT89C51为控制核心，用热电偶作温度传感器，把经过采集得到的温度信号经放大器后输入到模数转换器ADC0809，然后将转换后的数字量输入到单片机AT89C51中进行处理。

单片机中采用PID控制算法对测量数据和设定数据进行处理，处理后的数据经过单片机输出端口输出,以控制驱动器、光电耦合器和三极管等电气元件的工作状态，从而达到控制热水器的水温稳定于设定值的目的。

关键词：单片机温度控制温度传感器 LED数码显示 A/D转换 PID控制AbstractTemperature is a living environment and people that there is a close relationship between physical quantities, also a people in scientific experiments and production lives are often need to be monitoring and control of important physical quantities. Not only used in chemical industry, medical, aerospace and other high-tech areas, also used in people's daily life. Along with the progress of modern science and technology, in much industrial control situation needs very precise control of temperature changes, and in everyday life, water temperature of intelligent control application is very extensive, under this environment, so put forward the intelligent temperature control system.The design on the single chip computer AT89C51 as control core, thermocouples are used as temperature sensor, after enlargement signal input ADC0809, converting the digital quantity input to the single chip microcomputer AT89C51. In the single chip microcomputer with PID control algorithm is set to the measurement data and data processing, treatment of data can be used to control the drive and photoelectric coupler, so as to control water heater water temperature stability in value.Keywords: single chip microcomputer temperature control temperature sensor LED digital display A/D transform第1章温度控制系统设计要求设计并制作一个基于单片机的温度控制系统，能够对热水器温度进行控制。

吉林大学机械设计(A)典型习题

（密封件）
结构改错
答疑时间：
考试前三天，下午1：30~3:30，
三教214。
祝同学们取得好成绩！ 谢谢大家，再见！
K S 1.2 , 300MPa, 试求螺栓小径.
L
P
当两个螺栓水平放 置时的计算过程
L P
a a
例：联轴器用6个普通螺栓联接。传递的扭矩
T=150N· M,螺栓材料的许用应力[]=140 , f=0.15, K S 1.2 ，求螺栓小径。
F
D=150mm
2T 横向载荷 F ZD
F
F
F1
YFa1YSa 1
420 90.3 2.97 1.52
F 2
YFa 2 YSa 2

390 98.8 2.28 1.73
所以齿轮 2 弯曲强度高。
例题：一对直齿圆柱齿轮传动，在传动比、中心距和其他条件 不变的情况下，如减小模数m并相应地增加齿数z1、z2，试问： 1）对其弯曲疲劳强度和接触疲劳强度各有何影响？ 2）在闭式传动中，若强度允许减小模数m和增加齿数z1有何 益处？
轴 承2
Fa / Fr > e Fa /C0r 0.014 0.030 0.056 e 0.19 0.22 0.26 0.56 X Y 2.30 1.99 1.71 1 0 Fa / Fr ≤ e X Y
2L
轴 承1
FA
参考课堂举例 例1：改正图中轴系结构设计错误
例2：改正图中轴系结构设计错误
例3：改正图中轴系结构设计错误
T2 T1 8145N.mm i
7-9

7-10
10、带传动工作时，带中将产生 、 、 三种应力。最大应力发生在 。 11、为提高轴的刚度，把轴的材料由45钢改为合金钢是否 有效？ 。 二、回答问题 1、齿轮传动的失效形式有哪些？ 2、 螺纹联接防松的根本问题是什么？试举出一种防 松的方法。 3、某传动系统由链传动、带传动、齿轮传动组成， 如何排序较为合理，为什么？ 4、试述带传动产生弹性滑动和打滑的原因是什么？ 5、将蜗杆头数由1改为2以后。问（1）对蜗杆传动性 能有何影响？（2）原有的蜗轮能否继续使用，为什 么？
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4）气动马达：
分类：通常按照能量转换机构的 结构形式划分为柱塞马达、叶片马 达等。
特点：使用空气作为工作介质， 容易获得；用后可以直接排入大气 而无污染，压缩空气可以进行集中 供给和远距离输送；动作迅速，反 应快，维护简单，成本低；对易燃、 易爆、多尘和振动等恶劣工作环境 的适应性较好。
缺点：因空气具有可压缩性，气动 马达的工作稳定性较差，气动系统的 噪声大；工作压力受到一定的限制不 能太高，输出的转矩不能太大，一般 只适用于小型和轻型的工作机械。
在设计机械系统时，选用何种形式的 动力机，主要从以下几个方面考虑： 1）分析工作机械的负载特性和要求， 包括工作机械的载荷特性、工作制度、结 构布局和工作环境等。 2）分析动力机本身的机械特性，包括 动力机的功率、转矩、转速等特性，以及 动力机所能适应的工作环境。使动力机的 机械特性与工作机械的负载特性相匹配。
优点：技术较为成熟，驱动效率 高，与被驱动的工作机械连接简便 （可用标准联轴器）；有多品种和 规格，可满足不同类型机械的工作 要求；具有良好的调速性能，启动、 制动、反向和调速的控制简单可靠， 可以实现远距离的测量和控制，便 于集中管理和实现生产过程的自动 化。价格较低。
缺点：必须具备相应的电源，对 野外工作的机械及移动式机械常因 缺乏电源而不能选用。
计算法即根据机械的功率要求和结 构特点运用各种力学原理、经验公式 或图表等计算确定载荷的方法。
例如设计起重机时，要计算： （1）起重量(吊重)表
起升载荷包括起重机的额定起重力 和随货物一起升降的装置的重力 。
100吨全地面起重机配重28吨时起重量表
无配重时
不 带 副 臂 起 重 量 表
带 副 臂 起 重 量 表
二、电动机容量的选择计算
电动机功率的确定主要应考虑电动机的 发热、允许的过载能力和起动能力三个因 素，其中发热问题最为重要。 选择电动机容量的步骤 ： 1）预选电动机容量：按照工作机械的负 载特性绘制工作负载图，即转矩负载图或 功率负载图，据此可初步估算电动机功率， 并预选电动机。
2）绘制电动机的负载图：根据工作机械 的负载图和预选的电动机特性绘制电动 机的负载图，其中包括转矩负载图、电 流负载图或功率负载图 。
二、工作载荷的确定方法
工作载荷可归纳为以下几种形式： 1）摩擦力为主要工作载荷的机械，如带式运输 机、汽车(牵引力)、装载机等； 2）提升重物机械的工作载荷，如起重类机械； 3）切削阻力，如各种切削机床、推土机； 4）物质破碎产生的工作阻力，如各种破碎机、 球磨机等； 5）流体机械工作阻力，风机、水泵等； 6）冲压机械工作阻力，变形阻力。
3.按载荷是否随时间变化分 静载荷—载荷的大小、作用位置和 方向不随时间而变，如结构的自重。 动载荷—载荷的大小和方向随时间 而变。工程中大多数机械承受的都是 动载荷。 工程上常把动载荷的载荷值随时间 变化的规律称为载荷－时间历程，或 简称载荷历程。
动载荷主要有 ：
（1）周期载荷 载荷大小是随时间作周期 性变化，它可用幅值、频率和相位三个要 素来描述。以正弦规律变化的载荷是最简 单的一种周期载荷，又称简谐载荷 。 x(t)=x0sin(ωt+φ)
转矩与转速之间存在一定的函数关系。 例如离心式鼓风机、水泵等按离心力原 理工作的机械，其负载转矩随转速的增 大而增大。
4）转矩是行程或转角函数的负载特性 带有连杆机构的工作机械大多具有这 种特性，如活塞式空气压缩机、曲柄压 力机等。
5）恒转速负载特性
如冶金、矿山中常用的破碎机和 球磨机等，转速恒定，而转矩随时 间无规律的变化。
1)按负载特性
对恒转矩负载特性的机械，应选 用机械特性为硬特性的电动机；对 恒功率负载特性的机械，应选用变 速直流电动机或可调速的交流异步 电动机。
2)交流和直流
当交直流电机都能满足要求时，因交 流电供电方便，应优先选用交流电动机； 如选用直流电动机则需增设直流电源或 整流设备，费用较高。 交流电动机适用于不需要频繁起动、 制动、反转以及在宽广范围内平滑调速 的机械，其中笼型感应电动机具有价格 便宜、结构简单和维修方便等优点，应 优先选用，其中Y系列应用最多。
（2）起重机的自重
起重机的整机重力包括起重机所 有零部件和附属设备的重力。在设计 前，起重机的整机重力是个未知数。 此时，可以参照同类起重机进行类比 估计，在设计完成后再予以修正。整 机重力可按集中载荷或均布载荷处理。 W=∑mig= ∑ρiVig
（3）动载荷 起重机在起动或制动等不平稳运动状 态时，会引起振动载荷和惯性载荷。 起升动载荷 Fd1=KG 移动动载荷 Fd2=m· dv/dt 转动动载荷 Td=J·dω/dt （4）风载荷 在室外工作的起重机还需要考虑风力引 起的载荷。 Ff=C·f· p A
3) 持续时间
根据负载特性持续时间的长短对电 动机发热的影响，可分成连续、短时和 断续周期性三种工作制。
连续工作制电动机的工作时间很长， 温升可达稳定值。 短时工作制电动机的工作时间较短， 而间歇时间又相当长。我国设计制造的 这 类 电 动 机 的 工 作 时 间 为 15min 、 30min、60min、90min四种。
3）进行经济性比较，当同时可 用多种类型的动力机进行驱动时，经 济性的分析是必不可少的，包括能量 的供应和消耗，动力机的制造、运行 和维修成本的对比等。
除上述三方面外，有些动力机的 选择还要考虑对环境的影响，如空气 和噪声污染等。
例如：
叉车有：内燃叉车和电平叉车，按照 使用场合来选定的。 井下运输车辆、特殊工作间的起重机 都要求：防爆，只能用防爆电动机和 加装防爆装置的内燃机。 铁路运输：有内燃机车和电力机车牵 引，以前还有蒸汽机车。
四、工作机械负载图
负载图是表示功率、转矩与时间的关 系图线。若这种关系表示的是工作机械 的情况，称为工作机械负载图。
下图为起重机卷扬机构的负载图。
驱动转矩计算公式为： T-Tz=J· dω/dt
T－驱动转矩，Tz－负载，J－等效转动惯量， ω－角速度。
第三节 动力装置的选择
一、电动机的选择
选择电动机包括类型、结构、容 量、转速、绝缘等级和安全防护等 内容。
复杂周期载荷可用傅里叶级数展开。参见 书P42公式（2-2）。
（2）冲击载荷
载荷作用时间短、幅值大。例如，锻 锤在锤打坯料时所受的载荷就属于冲击 载荷。
（3）随机载荷
载荷的幅值和频率都是随时间而变化 的，不确定。如汽车、拖拉机、装载机、 挖掘机等的工作载荷都是无规则的随机 载荷。
由于随机载荷具有不确定性，因而只能 应用数理统计方法才能获得它们的统计规 律。一般对随机的载荷－时间历程要进行 频谱分析，从幅值域、时间域和频率域三 个方面分析它的统计规律。 对于静载荷需要采用静强度判据，对 于动载荷就需应用疲劳强度的计算方法。 也可用名义载荷乘以动载系数近似动载荷 计算。P44表2-3动载系数推荐值，通过实 验得到。
二、典型动力装置特点 1）内燃机：
分类：按照不同的分类方法，内燃机可以 分为多种不同的类型。通常情况下，按照燃料 类型和燃烧方式，分为汽油机和柴油机。 优点：功率范围宽，操作简单，启动迅速， 便于移动，用于野外，无法使用电力的时候使 用。 缺点：污染环境，消耗自然资源。
2)电动机
分类：直流电动机和交流电动机。
作为电动机的动力机是发电机， 因此还应将发电机作为原动机，有 水力发电机组、火力发电机组（汽 轮机组）、风力发电机组和核发电 机组。
3）液压马达
分类：按照能量转换机构的结构 形式，通常划分为摆线马达、柱塞马 达、叶片马达、齿轮马达等；按照输 出转矩和转速的大小，通常划分为低 速大转矩马达和高速马达两种类型。
对于有调速要求的设备如电梯及某些机床等， 可选用笼型多速感应电动机。 绕线转子感应电动机可以限制起动电流，提 高起动转矩，多用于起重机和矿井提升机等， 它在转子中串接电阻后，可以进行小范围调速。 如果电动机的容量大于 100kw，又无调速要 求时，可采用交流同步电动机，它能提高功率 因数。
直流电动机具有调速性能好等优点，可用在 功率较大并要求调速范围较宽的机械上。
①几何类比是在设计新机械时，首先需要确定 能表征该设备能力的几何尺寸，并根据现有这 类机械的尺寸与载荷之间的关系。
②动力类比是选择一种同类的机械，调查其实 际使用的动力机容量大小，如电动机的转矩、 功率等，然后用简单的类比关系确定所设计机 械的动力，以此作为依据来推算机械及其零部 件所受的载荷。
2．计算法
2）恒功率负载特性
功率基本保持不变的特性称为恒功率 负载特性。许多加工机床均属于这种负 载特性，粗加工时切削量较大，采用低 速运行，精加工时切削量较小，采用高 速运行。土方机械也属于这类负载特性， 如推土机，工作负载大时转速低，工作 负载小时转速高，因此，负载转矩与转 速成反比。
3）转矩是转速函数的负载特性
特点：可以获得很大的机械力或 转矩，与电动机相比在相同功率时其 外形尺寸小、重量轻，因而运动件的 惯性小，快速响应的灵敏度高。
液压马达可以通过改变进油流量来调节 执行机构的速度，传动比大，低速稳定性 好，容易实现无级调速，操作和控制都比 较简单。
缺点：使用液压马达必须具有高压油的 供给系统，且对液压元件的制造和装配精 度要求较高，容易出现漏油现象而影响工 作效率及工作机械的运动精度。价格高。 液压马达的动力机是液压泵。
பைடு நூலகம்
3.实测法
用实验分析的方法测定机械及其零件的 载荷。应变测试－得到应力，应变片、应 变仪。
三、动载荷的分析计算
动载荷包括惯性载荷、振动载荷和冲击 载荷 。 运动速度改变而引起的惯性载荷，振动 和冲击也是惯性载荷dv/dt(或dω/dt)。
第二节 动力装置概述
一、动力装置的组成 动力机又称原动机。是机械设备 中的驱动部分。动力机的输出转矩 与转速之间的关系称为机械特性或 输出特性。 常用的动力机有电动机、内燃机、 液压马达、气压马达等。