机械基础绪论
绪 论
1．机器与机构
机器——人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息，从而代替或减轻人类的体力劳动和脑力劳动。
机构——具有确定相对运动的构件的组合，它是用来传递运动和力的构件系统。
2．机器的组成
3．零件与构件
零件——机器及各种设备的基本组成单元。
构件——机构（由许多具有确定的相对运动的构件组成的）中的运动单元体
4. 机械、机器、机构、构件、零件之间的关系
5.运动副:两构件直接接触而又能产生一定形式相对运动的可动连接。
（1）低副——两构件之间作面接触的运动副。
零件 构件 机器 （制造单元） （运动单元）
（传递、转变运动形式） （利用机械能做功或实现能量转换）
机械 机构
转动副
移动副
螺旋副
特点：单位面积压力较小，较耐用，传力性能好；
摩擦损失大，效率低；
不能传递较复杂的运动。
（2）高副——两构件之间作点或线接触的运动副。
滚动轮接触
凸轮接触
齿轮接触
特点：单位面积压力较大，两构件接触处容易磨损；
制造和维修困难；
能传递较复杂的运动。
6．低副机构与高副机构
低副机构——机构中所有运动副均为低副的机构。
高副机构——机构中至少有一个运动副是高副的机构。
7、机械传动的分类
(完整版)机械控制工程基础习题及答案考试要点
1-3 题1-3图为工业炉温自动控制系统的工作原理图。分析 系统的工作原理，指出被控对象、被控量和给定量，画出系统方框图。 题1-3图 炉温自动控制系统原理图 解 加热炉采用电加热方式运行，加热器所产生的热量与调压器电压c u 的平方成正比， c u 增高，炉温就上升，c u 的高低由调压器滑动触点的位置所控制，该触点由可逆转的直流 电动机驱动。炉子的实际温度用热电偶测量，输出电压f u 。f u 作为系统的反馈电压与给定电压r u 进行比较，得出偏差电压e u ，经电压放大器、功率放大器放大成a u 后，作为控制电动机的电枢电压。 在正常情况下，炉温等于某个期望值T °C ，热电偶的输出电压f u 正好等于给定电压 r u 。此时，0=-=f r e u u u ，故01==a u u ，可逆电动机不转动，调压器的滑动触点停 留在某个合适的位置上，使c u 保持一定的数值。这时，炉子散失的热量正好等于从加热器吸取的热量，形成稳定的热平衡状态，温度保持恒定。 当炉膛温度T °C 由于某种原因突然下降(例如炉门打开造成的热量流失)，则出现以下的控制过程： 控制的结果是使炉膛温度回升，直至T °C 的实际值等于期望值为止。 ?→T C ?→↑→↑→↑→↑→↑→↓→↓T u u u u u c a e f θ1C ↑ 系统中，加热炉是被控对象，炉温是被控量，给定量是由给定电位器设定的电压r u （表征炉温的希望值）。系统方框图见图解1-3。
1-5采用离心调速器的蒸汽机转速控制系统如题1-5图所示。其工作原理是：当蒸汽机带动负载转动的同时，通过圆锥齿轮带动一对飞锤作水平旋转。飞锤通过铰链可带动套筒上下滑动，套筒内装有平衡弹簧，套筒上下滑动时可拨动杠杆，杠杆另一端通过连杆调节供汽阀门的开度。在蒸汽机正常运行时，飞锤旋转所产生的离心力与弹簧的反弹力相平衡，套筒保持某个高度，使阀门处于一个平衡位置。如果由于负载增大使蒸汽机转速ω下降，则飞锤因离心力减小而使套筒向下滑动，并通过杠杆增大供汽阀门的开度，从而使蒸汽机的转速回升。同理，如果由于负载减小使蒸汽机的转速ω增加，则飞锤因离心力增加而使套筒上滑，并通过杠杆减小供汽阀门的开度，迫使蒸汽机转速回落。这样，离心调速器就能自动地抵制负载变化对转速的影响，使蒸汽机的转速ω保持在某个期望值附近。 指出系统中的被控对象、被控量和给定量，画出系统的方框图。 题1-5图蒸汽机转速自动控制系统 解在本系统中，蒸汽机是被控对象，蒸汽机的转速ω是被控量，给定量是设定的蒸汽机希望转速。离心调速器感受转速大小并转换成套筒的位移量，经杠杆传调节供汽阀门，控制蒸汽机的转速，从而构成闭环控制系统。 系统方框图如图解1-5所示。
2机械控制工程基础第二章答案
习 题 2.1 什么是线性系统其最重要的特性是什么下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统 (1) x x x x x i o o o o 222=++&&& (2) x tx x x i o o o 222=++&&& (3) x x x x i o 222o o =++&&& (4) x tx x x x i o o o 222o =++&&& 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有 即 x c x c c x m i &&&&1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 消除中间变量有 (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++&& 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 消除中间变量,并化简有
u R C u C C R R u R C u R C u C C R R u R C i i i o o o 1 2 2 1 1 2 2 1 2 2 2 1 2 1 2 1 1)()1(1+++=-+ ++&&&&&&& (2)对图(b)所示系统，设i 为电流，则有 消除中间变量,并化简有 2.4 求图(题2.4)所示机械系统的微分方程。图中M 为输入转矩,C m 为圆周阻尼，J 为转动惯量。 解：设系统输入为M （即），输 出θ(即)，分别对圆盘和质块进行动力学分析，列写动力学方程如下： 消除中间变量 x ,即可得到系统动力学方程 KM M c M m C R c k KJ c C km R cJ mC mJ m m m ++=++-++++&&&&&&&&&θ θθθ）（2 2 )()() 4(2.5 输出y(t)与输入x(t)的关系为y(t)= 2x(t)+0.5x 3(t)。 （1）求当工作点为x o =0,x o =1,x o =2时相应的稳态时输出值； （2）在这些工作点处作小偏差线性化模型，并以对工作的偏差来定
2机械控制工程基础第二章答案
习 题 2.1 什么是线性系统?其最重要的特性是什么?下列用微分方程表示的系统中,x o 表示系统输出,x i 表示系统输入,哪些是线性系统? (1) x x x x x i o o o o 222=++ (2) x tx x x i o o o 222=++ (3) x x x x i o 222o o =++ (4) x tx x x x i o o o 222o =++ 解: 凡是能用线性微分方程描述的系统就是线性系统。线性系统的一个最重要特性就是它满足叠加原理。该题中（2）和（3）是线性系统。 2.2 图（题2.2）中三同分别表示了三个机械系统。求出它们各自的微分方程，图中x i 表示输入位移，x o 表示输出位移，假设输出端无负载效应。 图(题2.2) 解: (1)对图(a)所示系统，由牛顿定律有
x m x c x x c i o o 2 o 1 )(=-- 即 x c x c c x m i 1 2 1 o o )(=++ (2)对图(b)所示系统，引入一中间变量x,并由牛顿定律有 )1()()(1 x x c k x x o i -=- )2()(2 x k x x c o o =- 消除中间变量有 x ck x k k x k k c i o 1 2 1 o 2 1 )(=-- (3)对图(c)所示系统，由牛顿定律有 x k x x k x x c o o i o i 2 1 )()(=-+- 即 x k x c x k k x c i i o o 1 2 1 )(+=++ 2.3求出图(题2.3)所示电系统的微分方程。 图（题2.3） 解:(1)对图(a)所示系统,设i 1为流过R 1的电流,i 为总电流,则有 ?+=idt C i R u o 12 2 i R u u o i 1 1=-
化工设备机械基础(复习题)
化工设备机械基础 期末复习题 一、选择题（共75题）： 1、在一定条件下使化工原料（物料、介质）发生化学和物理变化，进而得到所需要的新物质（产品）的生产过程，称为：（） A：化学工业B：化工生产C：过程工业 2、机械工作时不运动，依靠特定的机械结构等条件，让物料通过机械内部自动完成工作任务的，称为：（） A：化工设备B：化工机械C：化工机器 3、化工容器中主要用于完成介质的热量交换的是：（） A：反应压力容器B：分离类容器C：换热压力容器 4、某一化工容器的设计压力为5MPa，那么该容器属于：（） A：低压压力容器B：中压压力容器C：高压压力容器 5、以下属于列管式换热器组成部件的是：（） A：管板B：塔盘C：燃烧器 6、固定管板式换热器最大的缺点是会产生很大的：（） A：温差应力B：流体阻力C：温差轴向力 7、列管式换热器中，管子与管板为活动连接的是：（） A：固定管板式换热器B：浮头式换热器C：U形管式换热器 8、为了避免壳程流体对换热管产生的剧烈冲刷，延长换热管的使用寿命，我们应在壳程流体入口处设置：（） A：设备法兰B：安全附件C：缓冲挡板与接管 9、列管式换热器中，折流板与支持板的固定主要是通过（）来实现： A：拉杆和定距管B：导流筒C：填料函 10、板式塔总体结构分为塔顶、塔体和群座部分，其中塔顶部分主要功能是：（） A：固液分离B：气液分离C：液体再分布 11、板式塔总体结构分为塔顶、塔体和群座部分，其中塔体部分主要结构元件是：（）A：泡罩B：浮阀C：塔盘 12、浮阀塔中最常用的F-1型浮阀，其避免浮阀与塔板粘黏的装置是：（） A：阀腿B：降液管C：定距片 13、填料塔所用的填料分为实体填料和网体填料两大类，以下属于网体填料的是：（）A：拉西环B：鲍尔环C：鞍形网 14、填料塔所用的填料分为实体填料和网体填料两大类，以下属于实体填料的是：（）A：波纹板B：阶梯环C：鞍形网 15、搅拌反应釜为了使参加反应的各种物料混合均匀、接触良好，以加速反应进行和便于反应控制，我们需要设置：（） A：传热装置B：搅拌装置C：轴封装置 16、搅拌反应釜为了使釜体内温度控制在反应所需的范围内，我们需要设置：（） A：传热装置B：搅拌装置C：轴封装置 17、搅拌反应釜为了保持设备内的压力（或真空度），防止反应物料逸出和杂质的渗入，我们需要设置：（） A：传热装置B：搅拌装置C：轴封装置
机械控制工程基础复习题及复习资料
机械控制工程基础复习题1 1、 选择填空（30分，每小题2分） （下列各题均给出数个答案，但只有一个是正确的，请将正确答案的序号写在空白 处） 1.1在下列典型环节中，属于振荡环节的是 。 (A) 101.010)(2++= s s s G (B) 1 01.01)(2 ++=s s s G (C) 101 )(+=s s G 1.2系统的传递函数定义为在零初始条件下输出量的Laplace 变换与输入量的Laplace 变换之比，其表达式 。 （A ）与输入量和输出量二者有关 （B ）不仅与输入量和输出量二者有关，还与系统的结构和参数有关 （C ）只与系统的结构和参数有关，与输入量和输出量二者无关 1.3系统峰值时间p t 满足 。 （A ） 0)(=p p o dt t dx （B ）)()(∞=o p o x t x （C ）)()()(∞??≤∞-o o p o x x t x 其中，)(t x o 为系统的单位阶跃响应。 1.4开环传递函数为G (s )的单位反馈系统的静态速度误差系数的计算式为 。 (A) )(lim 0 s G K s v →= (B) )(lim 2 s G s K s v →= (C) )(lim 0 s sG K s v →= 1.5最大百分比超调量(%)p M 的定义式为 。 （A ）)()(max (%)∞-=o o p x t x M (B) %100) () ()(max (%)∞∞-= o o o p x x t x M （C ）) () (max (%)t x t x M i o p = 其中，)(t x i 为系统的输入量，)(t x o 为系统的单位阶跃响应，)(max t x o 为)(t x o 的最大值。 1.6给同一系统分别输入)sin()(11t R t x i ω=和)sin()(2t R t x r i ω=这两种信号（其中， r ω是系统的谐振频率，1ω是系统正常工作频率范围内的任一频率），设它们对应的稳态输出分别为)sin()(1111?ω+=t C t x o 和)sin()(222?ω+=t C t x r o ，则 成立。 （A ）21C C > （B ）12C C > （C ）21C C = 1.7 若一单位反馈系统的开环传递函数为) ()(1220 a s a s a s G += , 则由系统稳定的必 要条件可知， 。 （A ）系统稳定的充分必要条件是常数210,,a a a 均大于0
机械控制工程基础
机械控制工程基础（专升本） 多选题 1. 微分环节的特点和作用是_______.(5分) (A) 输出提前于输入 (B) 干扰噪声放大 (C) 高通滤波 (D) 作为反馈环节，可改善系统的稳定性 (E) 作为校正环节，使系统的剪切频率增大 标准答案是：A,B,C,D,E 2. 闭环控制系统必不可少的环节有_______.(5分) (A) 输入输出 (B) 被控对象 (C) 测量环节 (D) 校正环节 (E) 比较环节 标准答案是：A,B,C,D,E 3. 若系统的传递函数为G(s)=10(s+5)/[s2(s+2)(s2+0.2s+100)]，则其特性是_______.(5分) (A) 其奈奎斯特曲线在频率趋于零时的起点处，应平行于负实轴 (B) 其奈奎斯特曲线在频率趋于无穷大的终点处，应平行于正实轴，并进入坐标原点 (C) 其Bode图的转折频率依次为2，3.14，10，50 (D) 其Bode图的幅频特性的斜率依次为[-40],[-60],[-100],[-80]dB/Dec (E) 系统的增益为5/2 标准答案是：A,B,C,D 4. 工程实际中常用的典型测试信号有________.(5分) (A) 脉冲信号 (B) 阶跃信号 (C) 斜坡信号 (D) 抛物线信号 (E) 正弦信号 标准答案是：A,B,C,D,E 5. PID调节器与无源器件的相位滞后-超前校正器在原理上的区别有_______.(5分) (A) PID调节器在低频段的斜率为-20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的低频段斜率为0dB/Dec (B) PID 调节器的高频段的斜率为+20dB/Dec，相位滞后-超前校正器的高频段斜率为0dB/Dec (C) PID调节器对高频噪声敏感，无源器件的相位滞后超前校正器则不放大高频噪声 (D) PID调节器构成带阻滤波器 (E) PID调节器是带通滤波器 标准答案是：A,B,C 6. 单位负反馈系统的闭环传递函数为G(s)=9(0.2s+1)(0.5s+1)/[s2(0.1s+1)]，则系统特性为_______.(5分) (A) 它是II型系统 (B) 闭环系统包含的典型环节有六个 (C) 闭环系统跟踪斜坡信号的稳态误差为零 (D) 闭环系统跟踪阶跃信号的稳态误差为零 1
机械基础绪论教案课程
JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 机械基础绪论教案 学院名称：机械工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 09机制3Z 姓名：缪润亭 学号： 09321323 关于蒸汽机的故事：1688年，法国物理学家德尼斯·帕潘，曾用一个圆筒和活塞制造出第一台简单的蒸汽机。但是，帕潘的发明没有实际运用到工业生产上。十年后，英国人托易斯·塞维利发明了蒸汽抽水机，主要用于矿井抽水。1705年，纽克曼经过长期研究，综合帕潘和塞维利发明的优点，创造了空气蒸汽机。 教学目的与要求： 1.了解机械的组成及机器、机构、构件和零件； 2.了解机械分析的一般程序和基本方法； 3.了解本课程的性质、任务、内容和学习方法。 教学重点与难点： 重点：1．掌握机械的基本组成； 2．掌握机器、机械、机构、零件等概念。 难点：机器与机构的区别。 教学手段与方式： 课堂讲授 教学内容： 绪论 第一节机械的组成 第二节机械分析的一般程序和基本方法 第三节本课程的性质、任务、内容和学习方法 绪论 第一节机械的组成 本课程研究的对象是机械。它是机器与机构的总称。 一、机器与机构 在现代的日常生活和工程实践中随处都可见到各种各样的机器。例如：洗衣机、缝纫机、内燃机、拖拉机、金属切削机床、起重机、包装机、复印机等。 机器——一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，它用来完成一定的工作过程，以代替或减轻人类的劳动。
机构——由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。 1．机器的分类( 按工作类型的不同分) 动力机器——实现能量转换；如：内燃机、电动机、蒸汽机、发电机、压气机等。 工作机器——完成有用的机械功或搬运物品；如：机床、织布机、汽车、飞机、起重机、输送机等。 信息机器——完成信息的传递和变换；如：复印机、打印机、绘图机、传真机、照相机等。 机器的种类繁多，它们的构造、用途和功能也各不相同。但具有相同的基本特征。实例1：单缸四冲程内燃机 实例2：小型压力机 2．机器与机构的共有特征 1）人为的实物（机件）组合体。 2）各个运动实物之间具有确定的相对运动。 3）代替或减轻人类劳动，完成有用功或实现能量的转换。凡具备上述1）、2）两个特征的实物组合体称为机构。 3．机器与机构的区别 机器能实现能量的转换或代替人的劳动去作有用的机械功，而机构则没有这种功能。 仅从结构和运动的观点看，机器与机构并无区别，它们都是构件的组合，各构件之间具有确定的相对运动。因此，通常我们把机器与机构统称为机械。 机器的种类很多，但基本机构的种类不多，最常用的机构有：连杆机构，凸轮机构，齿轮传动机构，间歇运动机构。 二、机器的组成 1．按功能分析机器的组成 就功能来说，一般机器主要由四个基本部分组成： 动力部分传动部分工作部分 控制部分 动力部分——是机器工作动力源。最常见的是电动机和内燃机。 工作部分——是机器特定功能的执行部分。比如：汽车的车轮、起重机的吊钩、机床的刀架、飞机的尾舵和机翼以及轮船的螺旋桨等。 传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。比如：汽车的变速箱、机床的主轴箱、起重机的减速器等。 控制部分——控制机器的启动、停止和正常协调动作。比如：汽车的方向盘和转向系统、排挡杆，刹车及其踏板，离合器踏板及油门等就组成了汽车的控制系统。 实例3：分析自动洗衣机的组成 2．按结构分析机器的组成 静联接动联接协调组合 零件构件机构机器 与动力源 静联接：被联接件的相对位置在工作时不能也不允许发生变化的联接。 动联接：被联接件的相对位置在工作时能够按需要变化的联接。 构件是组成机器的运动单元。 构件可以是单一的零件，也可以是由几个零件装配而成的刚性结构（如内燃机中的曲轴，连杆）。零件是组成机器的最基本单元（即制造单元）。通用零件——机器中普遍
机械控制工程基础期末试卷_答案2解析
一. 填空题(每小题2.5分，共25分) 1． 对控制系统的基本要求一般可以归纳为稳定性、 快速性 和 准确性 。 2． 按系统有无反馈，通常可将控制系统分为 开环系统 和 闭环系统 。 3． 在控制工程基础课程中描述系统的数学模型有 微分方程 、 传递函数 等。 4． 误差响应 反映出稳态响应偏离系统希望值的程度，它用来衡量系统 控制精度的程度。 5． 一阶系统 1 1 Ts +的单位阶跃响应的表达是 。 6． 有系统的性能指标按照其类型分为时域性能指标和 频域性能指标 。 7． 频率响应是线性定常系统对 谐波 输入的稳态响应。 8． 稳态误差不仅取决于系统自身的结构参数，而且与 的类型有关。 9． 脉冲信号可以用来反映系统的 。 10. 阶跃信号的拉氏变换是 。 二． 图1为利用加热器控制炉温的反馈系统（10分） 炉温控制系统 图1 炉温控制结构图 试求系统的输出量、输入量、被控对象和系统各部分的组成，且画出原理方框图，说明其工作原理。 三、如图2为电路。求输入电压i u 与输出电压0u 之间的微分方程， 并求该电路的传递函数（10分） 图2 四、求拉氏变换与反变换 (10分) 1． 求[0.5]t te -（5分） 2． 求 1 3[ ](1)(2) s s s -++（5分） R u 0 u i L C u 0u i (a) (b) (c)
五、化简图3所示的框图，并求出闭环传递函数（10分） 图3 六、图4示机械系统由质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度K 和外力)(t f 组成的机械动力系统。图4(a)中)(t x o 是输出位移。当外力)(t f 施加3牛顿阶跃力后(恒速信号)，记录仪上记录质量m 物体的时间响应曲线如图4（b ）所示。试求： 1）该系统的微分方程数学模型和传递函数；(5分) 2）该系统的自由频率n ω、阻尼比ξ；(2分) 3）该系统的弹簧刚度质量m 、阻尼系数C 、弹簧刚度k ；（3分） 4）时间响应性能指标：上升时间s t 、调整时间r t 、稳态误差ss e （5分）。 1.0 x 0 图4(a) 机械系统 图4（b ）响应曲线 图4 七、已知某系统是单位负反馈系统，其开环传递函数1 510 += s G k ，则该系统在单位脉冲、单位阶跃和单位恒速信号（斜坡信号）作用下的稳态误差ss e 分别是多少？（10分）
高教版(多学时)《机械基础》绪论习题
《机械基础》绪论习题 （多学时） 一、填空题 1、机械是机器和机构的总称。零件是机械制造的基本单元，构件是机器的基本单元。机器由机构组合而成，而机构是由若干个零件刚性连接组成。 2、一台完整的机器通常是由动力部分，执行部分，控制 部分，传动部分组成。汽车的变速箱属于控制部分。 3、零件丧失工作能力或达不到要求的性能时，称为失效。机械零件常见的失效形式有因强度不足而出现的断裂；过大的弹性变形或 塑性变形；摩擦表面的过度磨损、打滑或过热；连接的 松动；压力容器、管道的泄露；运动精度达不到要求等。 4、载荷可分为静载荷和动载荷；应力可分为静应力和变应力。 5、在静应力作用下，零件强度不能满足工作要求时的主要失效形式是塑性变形或断裂；在交变应力作用下，零件的失效
形式是疲劳断裂 。在接触应力作用下，零件的失效形式是疲劳点蚀；在挤压应力作用下，零件的失效形式是表面塑性变形或表面压溃。 6、根据工作条件的不同，机械零件的强度可分为静强度和疲劳强度；根据破坏部位和破坏形式的不同，机械零件的强度可分为体积强度和 表面强度；
7、根据摩擦副的运动状态可将摩擦分静摩擦和动摩擦；根据摩擦副的运动形式可分为滑动摩擦和滚动摩擦，根据摩擦副的摩擦状态可分为干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦。 8、一个机件的磨损过程大致可分为三个阶段，（1）磨合磨损阶段； （2）稳定磨损阶段；（3）剧烈磨损阶段。 9、磨损根据磨损机理和破坏特点可分磨损、粘着磨损、________磨损、 表面疲劳磨损、腐蚀磨损。 10、机械中的润滑形式有流体润滑、润滑、弹性流体动力润滑、边界润滑、 混合润滑。其中流体润滑又有流体静力润滑和流体动力润滑两种情况。 11、机械零件的常用材料有钢、铸铁、铜合金、铸造锡基和铅基轴承合金、 工程塑料、橡胶。 12、机械零件的材料选用原则是使用、工艺、经济性。 13、实行机械零部件的标准化、系列化、通用化，
化工设备机械基础大纲
化工设备机械基础大纲文件排版存档编号：[UYTR-OUPT28-KBNTL98-UYNN208]
《化工设备机械基础》课程大纲课程编号： 课程类型：技术基础课 学时：48 适用对象：精细化工专业 使用教材：《化工设备机械基础》高安全编着，化学工业出版社出版社 参考书：1、《化工设备机械基础》赵军等编，化学工业出版社，2000 2、《化工设备机械设计基础》潘永亮主编，科学出版社，1999年 3、《化工轻工机械设计基础》陈经梅等编，浙江大学出版社，1994 第一部分前言 一、课程的性质 本课程是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课。通过本课程的学习，掌握一定的化工机械方面的基础知识，并具备对一般化工设备进行结构分析和设计的初步能力，为今后从事化工工艺过程研究、设计和生产管理奠定必要的基础。使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。 二、课程基本理念 1.坚持以高职教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，以应知、应会”的原则，以培养锻炼职业技能为重点。 2.注重培养学生的专业思维能力和专业实践能力。 3.把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注意发展学生专业思维和专业应用能力。 4.培养学生分析问题、解决问题的能力 三、课程的设计思路
《化工设备机械基础》课程在设计思想上充分体现一体化，即：理论与实践内容一体化、知识传授与动手训练场地一体化、理论与实路教师为一人的“一体化”。 《化工设备机械基础》的课程内容要经历由社会调研的行业岗位分析到典型工作任务确定，从典型工作任务对职业核心能力的要求到学习领域的设定，强调学习领域的教学内容是由多个学习专情境的整合，在每个学习情景构建中分成应知知识点、职业能力要点、职业素质训练三个部分，为学生素质能力、职业能力、创新能力培养开拓了新的途径，每一个学习情境对应一个典型工作过程。 第二部分课程目标 一、课程目标 教学目标和总体要求是本课程的学习，掌握一定的化工机械方面的基础知识，并具备对一般化工设备进行结构分析和设计的初步能力，为今后从事化工工艺过程研究、设计和生产管理奠定必要的基础。使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。 通过行为导向的项目式教学，加强学生实践技能的培养，培养学生的综合职业能力和职业素养；独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力；与人效、沟通及合作等方面的态度和能力。 二、职业能力目标 （一）知识目标 1.（1）了解化工设备对金属材料的强度、塑性及韧性等的要求。 （2）了解低温条件对材料韧性的影响，高温对低碳钢屈服极限和强度极限的影响。理解材料的蠕变、蠕变极限、持久极限等概念。 （3）掌握碳素钢、普通低合金钢、不锈钢及铸铁牌号的意义。
机械控制工程基础复习重点总结
◎闭环控制系统主要由给定环节、比较环节、运算放大环节、执行环节、被控对象、检测环节（反馈环节）组成 ◎开环控制反馈及其类型：内反馈、外反馈、正反馈、负反馈。 ◎1、从数学角度来看，拉氏变换方法是求解常系数线性微分方程的工具。可以分别将“微分”与“积分”运算转换成“乘法”和“除法”运算，即把微分、积分方程转换为代数方程。对于指数函数、超越函数以及某些非周期性的具有不连续点的函数，用古典方法求解比较烦琐，经拉氏变换可转换为简单的初等函数，就很简便。 2、当求解控制系统输入输出微分方程时，求解的过程得到简化，可以同时获得控制系统的瞬态分量和稳态分量。 3、拉氏变换可把时域中的两个函数的卷积运算转换为复频域中两函数的乘法运算。在此基础上，建立了控制系统传递函数的概念，这一重要概念的应用为研究控制系统的传输问题提供了许多方便。 ◎描述系统的输入输出变量以及系统内部各变量之间的数学表达式 称为系统的数学模型，各变量间的关系通常用微分方程等数学表达式来描述。 ◎建立控制系统数学模型的方法主要有分析法（解析法）、实验法 ◎建立微分方程的基本步骤：1、确定系统或各元件的输入输出，找出各物理量之间的关系 2、按照信号在系统中的传递顺序，从系统输入端开始列出动态微分方程 3、按照系统的工作条件，忽略次要元素，对微分方程进行简化 4、消除中间变量 5整理微分方程，降幂排序，标准化。 ◎传递函数具有以下特点：1、传递函数分母的阶次与各项系数只取决于系统本身的固有特性，而与外界输入无关。 2、当系统在初始状态为0时，对于给定的输入，系统输出的拉氏逆变换完全取决于系统的传递函数。 x0(t)=L^-1[X0(s)]=L^-1[G(s)Xi(s)] 3、传递函数分母中s 的阶次n 不小于分子中s 的阶次m ，即n ≥m 。这是由于实际系统或元件总是具有惯性的 ◎方框图的结构要素：1、传递函数方框。2、相加点。3、分支点。 ◎时间响应及其组成：瞬态响应：系统在某一输入信号作用下，其输出量从初始状态到稳定状态的响应过程，也称动态响应，反映了控制系统的稳定性和快速性。 稳态响应：当某一信号输入时，系统在时间t 趋于无穷时的输出状态，也称静态响应，反映了系统的准确性。 ◎二阶系统的微分方程和传递函数： ◎系统稳态误差0lim (s)H(s)p s K G →=0 lim (s)H(s)v s K sG →=2 0lim (s)H(s)a s K s G →= ◎二阶系统响应的性能指标：1、上升时间r t ，响应曲线从原始工作状态出发，第一次达到稳态值所需要的时间定义为上升时间。对于过阻尼系统，上升时间定义为响应曲线从稳态值得10%上升到90%所需要的时间。2、峰值时间p t ，响应曲线达到第一个峰值所需要 的时间定义为峰值时间。3、最大超调量p M ，超调量是描述系统 相对稳定性的一个动态指标。一般用下式定义系统的最大超调量。 4、调整时间 s t 。5、振荡次数N ，在调整时间s t 内，0(t)x 穿越其稳定值0()x ∞次数的一半定义为振荡次数。（振荡次数与n ω无关，ξ 越大N 越小） ◎由此可见，系续稳定的充分必要条件是：系统特征方程的根全部具有负实部。系统的特征根就是系统闭环传递函数的极点，因此，系统稳定的充分必要条件还可以表述为系统闭环传递函数的极点全部位于［S ］平面的左半平面 线性定常系统对正弦输入的稳态响应被称为频率响应，该响应的频率与输入信号的频率相同，幅值和相位相对于输入信号随频率w 的变化而变化，反映这种变化特性的表达式0()i X X ω和-arctanTw 称系统的频率特性，它与系统传递函数的关系将G(S)中的S 用jw 歹取代，G(jw)即为系统的频率特性。
化工设备机械基础习题解答
化工设备机械基础习题 解答 Document serial number【UU89WT-UU98YT-UU8CB-UUUT-UUT108】
第一章化工设备材料及其选择二. 指出下列钢材的种类、含碳量及合金元素含量 Ａ组 B组：
第二章 容器设计的基本知识 一.、指出下列压力容器温度与压力分级范围 第三章 内压薄壁容器的应力分析 四、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄膜应力 σσ θ 和m 。 MP S PD m 6384100824=??==σ S P R R m = +2 1 σσ θ
MP S PD 634== σ θ 2. 圆锥壳上之A 点和B 点，已知：p=，D=1010mm ，S=10mm ，a=30o 。 α cos 2,:21D A R R = ∞=点 MP S PD m 58.14866.010410105.0cos 4=???==ασ S P R R m = +2 1 σσθ MP S PD 16.29866 .01021010 5.0cos 2=???== ασ θ 0,:21=∞=R R B 点 0==σ σθ m 3. 椭球壳上之A ，B ，C 点，已知：p=1Mpa ，a=1010mm ，b=505mm ，S=20mm 。B 点处坐标x=600mm 。 25051010==b a 标准椭圆形封头 b b b y x A a R a R 2 2 21,:),0== ==点（ MP S Pa m 5.5020 10101=?== =θσσ MPa sb P B b a x a m 3.43)(2 2 2 2 4 =--= σ点： MPa b a x a a sb P b a x a 7.27)(2)(2 222442 22 4 =????? ?-----= θσ :)0,(==y a x C 点 MPa S Pa m 25.25202101012=??== σ MPa S Pa 5.5020 10101-=?-=-=σ θ 五、 工程应用题
机械设计基础题库及答案
《机械设计基础》试题及答案 绪论 一、填空（每空1分） T-1-1-01-2-3、构件是机器的运动单元体；零件是机器的制造单元体；部件是机器的装配单元体。 T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为低副和高副，低副又可分为转动副和移动副。 T-2-2-03-2-2、运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。平面运动副可分为低副和高副。 T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为 2 。 T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目等于主动件数目。 T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的工作情况和受力情况。 T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为高副。 T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。 T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线位置。 T-3-2-10-2-1、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为：急回特性。 T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为相等。
T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。 T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为直线运动。T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。 T-6-7-15-2-3、链传动是由主动链轮、从动链轮、绕链轮上链条所组成。 T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于挠性件传动。 T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。 T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为模数和压力角分别相等。 T-7-2-19-3-2、_齿面磨损__和_因磨损导致的轮齿折断__是开式齿轮传动的主要失效形式。 T-7-2-20-2-2、渐开线齿形常用的加工方法有仿形法和范成法两类。 T-7-2-21-2-2、在一对齿轮啮合时，其大小齿轮接触应力值的关系是σ H1 = σH2。 T-7-10-22-2-2、斜齿圆柱齿轮的重合度大于直齿圆柱齿轮的重合 度，所以斜齿轮传动平稳，承载能力高，可用于高速重载的场合。 T-8-2-23-2-3、在蜗轮齿数不变的情况下，蜗杆的头数越少，则传 动比就越大。
化工设备机械基础第七章习题解答
《化工设备机械基础》习题解答 第三篇: 典型化工设备的机械设计 第七章管壳式换热器的机械设计 一、思考题 1．衡量换热器好坏的标准大致有哪些？ 答：传热效率高，流体阻力小，强度足够，结构可靠，节省材料；成本低；制造、安装、检修方便。 2．列管式换热器主要有哪几种？各有何优缺点？ 3．列管式换热器机械设计包括哪些内容？ 答：①壳体直径的决定和壳体壁厚的计算； ②换热器封头选择，压力容器法兰选择； ③管板尺寸确定； ④管子拉脱力的计算； ⑤折流板的选择与计算； ⑥温差应力计算。 此外还应考虑接管、接管法兰选择及开孔补强等。 4．我国常用于列管式换热器的无缝钢管规格有哪些？通常规定换热管的长度有哪些？ 答：我国管壳式换热器常用无缝钢管规格（外径×壁厚），如下表2所示。换热管长度规定为：1500mm, 2000mm, 2500mm, 3000mm, 4500mm, 5000mm, 6000mm, 7500mm, 9000mm, 12000mm。 换热器的换热管长度与公称直径之比，一般在4~25之间，常用的为6~10。立式换热器，其比值多为4~6。 表 2 换热管规格（mm）
5．换热管在管板上有哪几种固定方式？各适用范围如何？ 答：固定方式有三种：胀接、焊接、胀焊结合。 胀接：一般用在换热管为碳素钢，管板为碳素钢或低合金钢，设计压力不超过 4.0MPa，设计温度在350℃以下，且无特殊要求的场合。 焊接：一般用在温度压强都较高的情况下，并且对管板孔加工要求不高时。 胀焊结合：适用于高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用，工作环境极其苛刻，容易发生破坏，无法克服焊接的“间隙腐蚀” 和“应力腐蚀”的情况下。 6．换热管胀接于管板上时应注意什么？胀接长度如何确定？ 答：采用胀接时，管板硬度应比管端硬度高，以保证胀接质量。这样可避免在胀接时管板产生塑性变形，影响胀接的紧密性。如达不到这个要求时，可将管端进行退火处理， 降低硬度后再进行胀接。另外，对于管板及换热器材料的线膨胀系数和操作温度与室 温的温差△t，必须符合表3的规定。 1212 △α=∣α1-α2∣，1/℃。 △t等于操作温度减去室温（20℃）。 7．换热管与管板的焊接连接法有何优缺点？焊接接头的形式有哪些？ 答：焊接连接比胀接连接有更大的优越性：在高温高压条件下，焊接连接能保持连接的紧密性；管板孔加工要求低，可节省孔的加工工时；焊接工艺比胀接工艺简单；在压力 不太高时可使用较薄的管板。 焊接连接的缺点是：由于在焊接接头处产生的热应力可能造成应力腐蚀和破裂；同时 管子与管板间存在间隙，这些间隙内的流体不流动，很容易造成“间隙腐蚀”。 焊接接头的形式有：①管板孔上不开坡口； ②管板孔端开60o坡口； ③管子头部不突出管板； ④孔四周开沟槽。 8．换热管采用胀焊结合方法固定于管板上有何优点？主要方法有哪些？ 答：胀焊结合方法的优点：由于焊接连接产生应力腐蚀及间隙腐蚀，尤其在高温高压下，连接接头在反复的热冲击、热变形、热腐蚀及介质压力作用下，工作环境极其苛刻， 容易发生破坏，无论采用胀接或焊接均难以满足要求。而胀焊结合法能提高连接处的 抗疲劳性能，消除应力腐蚀和间隙腐蚀，提高使用寿命。 主要方法有：先强度焊后贴胀、先强度焊后强度胀、先强度胀后密封焊等多种。 9．管子在管板上排列的标准形式有哪些？各适用于什么场合？ 答：排列的标准形式有：①正三角形和转角正三角形排列，适用于壳程介质污垢少，且不 需要进行机械清洗的场合。 ②正方形和转角正方形排列，一般可用于管束可抽出清洗管间的 场合。 10．《钢制管壳式换热器设计规定》中换热器管板设计方法的基本思想是什么？ 答：其基本思想是：将管束当作弹性支承，而管板则作为放置于这一弹性基础上的圆平板，然后根据载荷大小、管束的刚度及周边支撑情况来确定管板的弯曲应力。由于它比较
《化工设备机械基础》第一章-习题解答
第一章化工设备材料及其选择 一. 名词解释 A组： 1.蠕变：在高温时，在一定的应力下，应变随时间而增加的现象。或者金属在高温和应力的作用下逐渐产生塑性变 形的现象。 2.延伸率：试件受拉力拉断后，总伸长的长度与原始长度之比的百分率。 3.弹性模数(E)：材料在弹性范围内，应力和应变成正比，即σ=Eε,比例系数E为弹性模数。 4.硬度：金属材料表面上不大的体积内抵抗其他更硬物体压入表面发生变形或破裂的能力。 5.冲击功与冲击韧性：冲击功是冲击负荷使试样破断所做的功。冲击韧性是材料在外加动载荷突然袭击时的一种及 时和迅速塑性变形的能力。 6.泊桑比（μ）：拉伸试验中试件单位横向收缩与单位纵向伸长之比。对于钢材，μ=0.3 。 7.耐腐蚀性：金属和合金对周围介质侵蚀（发生化学和电化学作用引起的破坏）的抵抗能力。 8.抗氧化性：金属和合金抵抗被氧化的能力。 9.屈服点：金属材料发生屈服现象的应力，即开始出现塑性变形的应力。它代表材料抵抗产生塑性变形的能力。 10.抗拉强度：金属材料在受力过程中，从开始加载到发生断裂所能达到的最大应力值。 B组： 1.镇静钢：镇静钢在用冶炼时用强脱氧剂 Si, Al等完全脱氧脱氧，是脱氧完全的钢。把FeO中的氧还原出来，生 成SiO2和Al2O3。钢锭膜上大下小，浇注后钢液从底部向上，向中心顺序地凝固。钢锭上部形成集中缩孔，内部紧密坚实。 2.沸腾钢：沸腾钢在冶炼时用弱脱氧剂Mn脱氧，是脱氧不完全的钢。其锭模上小下大，浇注后钢液在锭模中发生自 脱氧反应，放出大量CO 气体，造成沸腾现象。沸腾钢锭中没有缩孔，凝固收缩后气体分散为很多形状不 同的气泡，布满全锭之中，因而内部结构疏松。 3.半镇静钢：介于镇静钢和沸腾钢之间，锭模也是上小下大，钢锭内部结构下半部像沸腾钢，上半部像镇静钢。 4.低碳钢：含碳量低于0.25%的碳素钢。 5.低合金钢：一般合金元素总含量小于5%的合金钢。 6.碳素钢：这种钢的合金元素含量低，而且这些合金元素不是为了改善钢材性能人为加入的。 7.铸铁：含碳量大于2%的铁碳合金。 8.铁素体：碳溶解在α-Fe中所形成的固溶体叫铁素体。 9.奥氏体：碳溶解在γ-Fe中所形成的固溶体叫奥氏体。 10.马氏体：钢和铁从高温奥氏体状态急冷下来，得到一种碳原子在α铁中过饱和的固溶体。 C. 1.热处理：钢铁在固态下通过加热,保温和不同的冷却方式，以改变其组织、满足所需要的物理,化学与机械性能， 这样的加工工艺称为热处理。 2.正火：将加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间后的工件从炉中取出置于空气中冷却下来，冷却速度比退 火快，因而晶粒细化。 3.退火：把工件加热到临界点以上的一定温度，保温一段时间，然后随炉一起冷却下来，得到接近平衡状态组织的 热处理方法。 4.淬火：将钢加热至淬火温度（临界点以30～50oC）并保温一定时间，然后再淬火剂中冷却以得到马氏体组织的一 种热处理工艺。淬火可以增加工件的硬度、强度和耐磨性。 5.回火：在零件淬火后再进行一次较低温度的加热与冷却处理工艺。回火可以降低和消除工件淬火后的内应力，使 组织趋于稳定，并获得技术上所要求的性能。 6.调质：淬火加高温回火的操作。要求零件的强度、韧性、塑性等机械性能都较好时，一般采用调质处理。
机械控制工程基础课后答案-董玉红、徐莉萍主编
1-1机械工程控制论的研究对象与任务是什么? 解机械工程控制论实质上是研究机械一r_程技术中广义系统的动力学问题。具体地讲，机械工程控制论是研究机械工程广义系统在一定的外界条件作用下，从系统的一定初始条件出发，所经历的由内部的固有特性所决定的整个动态历程;研究这一系统及其输入、输出二者之间的动态关系。 机械工程控制论的任务可以分为以下五个方面: (1)当已知系统和输人时，求出系统的输出(响应)，即系统分析。 (2)当已知系统和系统的理想输出，设计输入，即最优控制。 (3)当已知输入和理想输出，设计系统，即最优设计。 (4)当系统的输人和输出己知，求系统的结构与参数，即系统辨识。 (5)输出已知，确定系统，以识别输入或输入中的有关信息，即滤波与预测。 1.2 什么是反馈?什么是外反馈和内反馈? 所谓反馈是指将系统的输出全部或部分地返送回系统的输入端，并与输人信号共同作用于系统的过程，称为反馈或信息反馈。 所谓外反馈是指人们利用反馈控制原理在机械系统或过程中加上一个人为的反馈，构成一个自动控制系统。 所谓内反馈是指许多机械系统或过程中存在的相互藕合作用，形成非人为的“内在”反馈，从而构成一个闭环系统。 1.3 反馈控制的概念是什么?为什么要进行反馈控制? 所谓反馈控制就是利用反馈信号对系统进行控制。 在实际中，控制系统可能会受到各种无法预计的干扰。为了提高控制系统的精度，增强系统抗干扰能力，人们必须利用反馈原理对系统进行控制，以实现控制系统的任务。 1.4闭环控制系统的基本工作原理是什么? 闭环控制系统的基本工作原理如下: (1)检测被控制量或输出量的实际值; (2)将实际值与给定值进行比较得出偏差值; (3)用偏差值产生控制调节作用去消除偏差。 这种基于反馈原理，通过检测偏差再纠正偏差的系统称为闭环控制系统。通常闭环控制系统至少具备测量、比较和执行三个基本功能。 1.5对控制系统的基本要求是什么? 对控制系统的基本要求是稳定性、准确性和快速性。 稳定性是保证控制系统正常工作的首要条件。稳定性就是指系统动态过程的振荡倾向及其恢复平衡状态的能力。 准确性是衡量控制系统性能的重要指标。准确性是指控制系统的控制精度，一般用稳态误差来衡量。 快速性是指当系统的输出量与输入量之间产生偏差时，系统消除这种偏差的快慢程度。