哈工大测试技术大作业(锯齿波)
Harbin Institute of Technology
课程大作业说明书
课程名称：机械工程测试技术基础设计题目：信号的分析与系统特性院系：
班级：
设计者：
学号：
指导教师：
设计时间：2013/07/05
哈尔滨工业大学
目录
1 题目： (1)
2 幅频谱和相频谱 (1)
3 频率成分分布 (3)
3.1 H(s)伯德图 (4)
3.1.1 一阶系统伯德图 (4)
3.1.2二阶系统伯德图 (4)
4 讨论减小失真的措施 (5)
4.1 一阶系统对特定频率影响 (5)
4.1.1 一阶系统Simulink仿真 (6)
4.2 二阶系统输出响应分析 (9)
4.2.1 二阶阶系统Simulink仿真 (9)
4.2.2 二阶系统响应输出 (10)
参考文献 (12)
1 题目：
写出下列信号中的一种信号的数学表达通式，求取其信号的幅频谱图（单边谱和双边谱）和相频谱图，若将此信号输入给特性为传递函数为)(s H 的系统，试讨论信号参数的取值，使得输出信号的失真小。 （选其中一个信号）
000
2=tan ,=45,=1w 2K T s T π
ααπ=
=假设锯齿波的斜取周期，则圆周率，A=1 2 幅频谱和相频谱
00()(+nT )( w t w t K t t ==?=0 将其分解为三角函数表示形式的傅里叶级数， 200 -00 2 11 1= (t)= = 2 T T T a w dt tdt T T ? ? () 2000 -002 22()cos()cos()0 T T T n a w t nw t dt t nw t dt T T = = ?=?? () 2000 -00 2 22()sin()sin()1 =(123)T T T n b w t nw t dt t nw t dt T T n n π= = - =? ? 、、…… 式中00 2= =2w T π π 。 所以0001111 (t)=(sin(w t)+sin(2w t)+sin(3w t)+223 w π-…) 转换为复指数展傅里叶级数： 0000000-20 2 1-0 --1 00-02222 0001= (t)e =e 11 =e e |11 = e (2) T jnw t T n jnw t jnw t jnw t jnw t c w dt T t dt t jnw jnw jnw n w n w w π-??-+? ???+-=? ? 其中 当n=0时，01 = =22 A c ，0=0? ； =1,2,3,n ±±±当… 时， 111 222n n c A n π=== ， 1,2,32 =1,2,32 n n n π ?π?=??? ?-=---?? 等 等 用Matlab 做出其双边频谱 A = 1 T0 = 1 图 1锯齿波双边幅频谱 A = 1 ; T0 =1 -20-15-10-505101520 图2锯齿波双边相频谱 单边频谱： 谱 单边幅频 单边相频谱 图3锯齿波单边频谱 3频率成分分布 由信号的傅里叶级数形式及可以看出，锯齿波是由一系列正弦波叠加而成， 正弦波的频率由0w 到20w ，30w ……，其幅值由A π 到2A π，3A π，……依次减小，各频率成分的相位都为0。 3.1 H(s)伯德图 3.1.1 一阶系统1 ()1 H s s τ= +伯德图 ` 3.1.2 二阶系统22 40()2n n n H s s s ωζωω= ++ M a g n i t u d e (d B ) 10 10101010 10 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Frequency (rad/s) 1010 10 10 10 10 P h a s e (d e g ) Bode Diagram M a g n i t u d e (d B ) 10 1010101010P h a s e (d e g ) Bode Diagram Frequency (rad/s)M a g n i t u d e (d B ) 10 10 10 10 10 10 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Frequency (rad/s) M a g n i t u d e (d B ) a s e (d e g ) Bode Diagram Bode Diagram 4 讨论减小失真的措施 4.1 一阶系统对特定频率影响 频率成分由0001111 (t)=(sin(w t)+sin(2w t)+sin(3w t)+223 w π-…)构成，对于每一 个频率成分，一阶系统的响应为： -/(t)=A'[sin(wt+)-e sin ]t y τ?? 式中 A ， =-arctan ()?τω ，sin ? 由于T 0=1s ，所以0=2w π 。对于=0.005, 0.01, 0.015,0.02τ，w =0w ，20w ，30w …， A= A π，2A π，3A π…的频率成分， 可以得到其相应的响应 表 1幅值变化 M a g n i t u d e (d B ) 10 10 10 10 10 10 P h a s e (d e g ) Bode Diagram Frequency (rad/s)10 10 10 10 10 10 Frequency (rad/s) 表2相角变化 4.1.1一阶系统Simulink仿真 图4一阶系统simulink方框图4.1.2一阶系统响应输出 00.5 1 图1 τ=0.005 0.5 1 图1 τ=0.1 0.5 1 图1 τ=0.5 00.511.5图1 τ=0.7 图 5一阶系统输出 对于一阶系统，为了实现近似不失真，要求1 < ，由上面的响应输出图 像也可以看出这一结果。 下图绘制出了在不同的时间常数下一阶系统对于不同的w 下幅值和相位被放大和滞后的变化趋势。 一阶系统的幅频和相频：()()arctan()A w w w ?τ? =? ? ?=-? Matlab 程序： %%求一阶系统的幅频谱 t1= [0.005 0.1 0.5 0.7]; for n =1:4 w = 0:0.01:200; A = 1./sqrt(1+(t1(n)*w).^2); plot(w,A) hold on end %%求一阶系统的相频谱 for n =1:4 w = 0:0.01:200; P = -atan(t1(n)*w)/pi*180; plot(w,P) hold on end 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 00.10.20.30.40.50.60.70.80.91ω A (ω) 图 6一阶系统不同常数下幅值变化 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 -90-80-70-60-50-40-30-20-100w φ(w ) 图 7一阶系统不同常数下相角变化 4.2 二阶系统输出响应分析 -3(t)=Asin(wt+)- sin (+)n w t d d y e t ζω?ω?ω A ，2 2( )=-arctan ()1-()n n w w w w ζ? d w 是系统在阻尼比为ζ时（<1ζ）做有阻尼振荡时的圆频率 32 2 =-arctan 1-()-2n w ?ζ 4.2.1 二阶阶系统Simulink 仿真 图 84.2.1 二阶阶系统Simulink 仿真 4.2.2 二阶系统响应输出 -0.10 0.1 图1 ωn =600,ξ =0.7 02 4 图2 ωn =10,ξ =0.7 00.511.5图3 ωn =38,ξ =0.7 00.51 1.52 2.53 3.54 4.55 0.5 1 图4 ωn =40,ξ =0.7 图 9二阶系统在不同参数下响应 对于二阶系统，为了实现近似不失真，阻尼比=(0.65~0.7)ζ，此二阶系统取，因为此时不产生谐振A(w)曲线无峰值，输入信号中不可忽视的最高频率应小于 0.6~0.8n w （），以使A(w)=1尽量接近，(w)? 尽量与w 成线性关系。 从以上图可以看出当=0.74038n ζω=，和时,二阶系统可以很好的检测锯齿波，=0.710600n ζω=，和时，锯齿波幅值和相位都有失真现象。 二阶系统的幅频和相频：2 =2()=-arctan () 1-()n n A w w w w ζ?? ???? ?? ??? ? %%求二阶系统的幅频谱 wn= [10 38 40 600]; for n =1:4 w = 0:0.01:200; A = 1./sqrt(((1-(w./wn(n)).^2).^2)+4*0.7*0.7*(w./wn(n)).^2); plot(w,A) hold on grid on end A = 1./sqrt(((1-(w./wn(4)).^2).^2)+4*0.7*0.7*(w./wn(4)).^2); plot(w,A) %%求二阶系统的相频谱 for n =1:4 w = 0:0.01:200; P = -atan(2*0.7*(w./wn(n))./(1-(w./wn(n)).^2))/pi*180; plot(w,P) hold on end 20406080100120140160180200 00.20.40.60.811.21.4 w A (W ) 图 10二阶系统不同参数的幅频谱 -100-80-60-40-20020406080100w φ(w ) 图 11二阶系统不同参数的相频谱 参考文献 [1] 邵东向. 李良主编 机械工程材料测试基础. 哈尔滨工业大学出版社. 2003年 [2] 梅晓榕. 庄显义编 自动控制原理（第二版）科学出版社2007年2月 [3] 1.沿程阻力， 2.时间平均压强， 3.水力短管，5.翼弦 6.点汇， 7.旋涡强度， 8.速度势函数， 9.水力粗糙管，10.紊流 1.局部阻力， 2.时间平均流速， 3.水力长管，，5.翼弦 1．6.点源，7.涡线，8.流函数，9.水力光滑管，10.层流 2．水击现象、边界层 3．入口起始段、攻角、空气动力翼弦 1.简述边界层的特点 2.何谓述叶栅理论中的正问题和反问题 二、简答题（10分） 1. 在机翼理论中，如何利用保角变换法解决机翼绕流问题的 2.试推求有压管路产生水击时压强最大升高值的计算公式， 并说明减小水击的措施。（10分） 二、简答题 1．试分析流体流经弯管时局部阻力产生的具体原因是什么？（8分） 2．结合流体对圆柱体的有环量绕流，分析升力是如何产生的？（7分） 3．简述粘性流体绕物体流动时压差阻力产生的原因。 4．简述水击现象的物理过程，并说明减少水击现象的措施。 5．简述曲面边界层的分离现象 三、推求边界层的动量积分关系式（15分） 四、推求边界层的微分方程（普朗特边界层方程） 四、试推导说明圆柱外伸管嘴出流流量大于同直径薄壁小孔口的出流流量（10分） 三．推导理想流体平面有势流动中偶极流的速度势函数和流函数。（15分） 说明速度势函数的存在条件，并证明速度势函数的特性 说明流函数的存在条件，并证明流函数的特性 四．流体在长为l 的水平放置的等直径圆管中作定常流动，若已知沿程损失因数为λ，管壁切应力为τ，断面平均流速为V ； 试证明：28 V λ τρ= 。 （15分） 试推导二元旋涡的速度和压强分布 试证明旋涡理论中的斯托克斯定理 试证明速度环量保持不变的汤姆逊定理 三、推导、证明题 1.试推导圆管层流流动的速度分布规律，并求： （1）断面平均流速 （2）动能修正因数 (15分) 五、用突然扩大使管道的平均流速从1V 减到2V ，如图所示，如果 cm d 51=及1V 一定，试求使测压管液柱差h 成为最大值的2V 及2d 为若 干？并求m ax h 是多少？（10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 ? 《工程流体力学》综合复习资料 一、判断题 1、根据牛顿内摩擦定律, 当流体流动时, 流体内部内摩擦力大小与该处的流 速大小成正比。 2、一个接触液体的平面壁上形心处的水静压强正好等于整个受压壁面上所有 各点水静压强的平均值。 3、流体流动时, 只有当流速大小发生改变的情况下才有动量的变化。 4、在相同条件下, 管嘴出流流量系数大于孔口出流流量系数。 5、稳定( 定常) 流一定是缓变流动。 6、水击产生的根本原因是液体具有粘性。 7、长管是指运算过程中流速水头不能略去的流动管路。 8、所谓水力光滑管是指内壁面粗糙度很小的管道。 9、外径为D, 内径为d的环形过流有效断面, 其水力半径为 4d D- 。 10、凡是满管流流动, 任何断面上的压强均大于大气的压强。 二、填空题 1、某输水安装的文丘利管流量计, 当其汞-水压差计上读数cm h4 = ?, 经过的流量为s L/ 2, 分析当汞水压差计读数cm h9 = ?, 经过流量为L/s。 2、运动粘度与动力粘度的关系是v=u/p , 其国际单位是厘斯(mm2/s) 。 3、因次分析的基本原理是: 因次和谐的原理 ; 具体计算方法分为两 种。 4、断面平均流速V与实际流速u的区别是。 5、实际流体总流的伯诺利方程表示式为 , 其适用条件是。 6、泵的扬程H是指扬程, m。 7、稳定流的动量方程表示式为。 8、计算水头损失的公式为与。 9、牛顿内摩擦定律的表示式τ=μγ , 其适用范围是是指在温度不变 的条件下, 随着流速梯度的变化, μ值始终保持一常数。 10、压力中心是指作用在物体上的空气动力合力的作用点。 三、简答题 1、稳定流动与不稳定流动。---流体在管道内或在窑炉系统中流动时, 如果任 一截面上的流动状况(流速、压强、重度、成分等)都不随时间而改变, 这种流动就称为稳定流动; 反之, 流动各量随着时间而改变, 就称为不稳定流动。实际上流体(如气体, 重油等)在管道内或窑炉系统中流动时, 只要波动不太大, 都能够视为稳定流动。 2、 产生流动阻力的原因。---直管阻力: 流体流经直管段时, 由于克服流体的粘滞性及与管内壁间的磨擦所产生的阻力。有粘管壁, 其壁面的流动速度降为0. 局部阻力: 流体流经异形管或管件时, 由于流动发生骤然变化引起涡流所产生的能量损失。 3、串联管路的水力特性。---串联管路无中途分流和合流时, 流量相等, 阻力 叠加。串联管路总水头损失等于串联各管段的水头损失之和, 后一管段的流量等于前一管段流量减去前管段末端泄出的流量。 4、如何区分水力光滑管和水力粗糙管, 两者是否固定不变? ---在紊流中存在 层流底层, 当层流底层厚度δl＞5Δ时, 粗糙高度几乎全被层流底层淹没, 管壁对紊流区流体的影响很小, 这与流体在完全光滑的管道中流动类似, 这种情况的管子叫做水力光滑管。当层流底层厚度δl＜0.3Δ时, 管壁上几乎所有的凸峰都暴露在紊流中, 紊流去的流体质点与凸峰相互碰撞, 阻力增加, 此时的管子叫做水利粗糙管。 5、静压强的两个特性。---1.静压强的方向是垂直受压面, 并指向受压面。2. 任一点静压强的大小和受压面方向无关, 或者说任一点各方向的静压强均相等。 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 ； 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 哈工大威海分校 2006/2007 学年秋季学期 互换性与测量技术基础 试题 (A) 一、 判断题（正确打“√”，错误打“×”，每题2分计30 1. 10.6 13.2 17 21.2 26.5 33.5 4 2.5 53 67 85 106是变形系列中的移位系列（ ） 2. 机器产品的结构中，有关零件之间的配合，不是基孔制就是基轴制（ ） 3. 在基轴制中，国家标准规定的所有28种孔的基本偏差，其数值大小只有JS 、J 、K 、M 、N 与公差等级无关（ ） 4. 零件上的一个尺寸，若给出其数值和公差等级，就可以确定该尺寸的极限偏差 （ ） 5. 孔和轴配合的最大间隙为+20m μ，配合公差为25m μ，则可判断该孔和轴的配合属于间隙配合（ ） 6. 箱体零件上的一个内孔中心线对其端面的垂直度公差为05.0Φ，则该内孔中心线的直线度公差一定要小于05.0Φ（ ） 7. 在形位公差中，平面度，面对面的平行度，面对线的垂直度，端面全跳动的公差带都是两个平行平面之间的区域（ ） 8. 在小箱体的位置误差检测中，其两侧面对底面的垂直度误差的测量是采用间接测量法（ ） 9. 滚动轴承外圈旋转，内圈固定，且径向负荷与外圈同步旋转，此时内圈与轴径配合应紧些，外圈与壳体孔配合应松些（ ） 10. 键与轴槽配合采用基轴制，与毂槽的配合采用基孔制（ ） 11. 在评定齿轮精度的偏差项目，为降低成本检验方便，常采用r F ?和w F ?代替p F ?或" i F ?（ ） 12. 在尺寸链计算中，封闭环公差是所有组成环增环公差和与所有组成环减环公差和之差（ ） 姓名 班级: 二、填空题（每空1分计24分） 1. R40/3系列中，从10到100优先数是 。 2. 公差原则是处理 之间关系的原则，又可分为 两个方面。 3. 图样上标注孔的尺寸为507N Φ，现已知IT7=25m μ，则该孔的最大尺寸为 。 4. 图样上标注孔的尺寸为.04 .001 .080++Φ，加工后的实际尺寸为03.80φ=a D ，其轴线直线度误差为02.0φ=形f ，经计算知该孔的最小实体尺寸为 体内体外作用尺寸为 。 5. 已知0.030.085 0.066607/660/60H t +++Φ=ΦΦ，按配合性质不变改为基轴制配合，则660h φ= ，607T Φ 。 6. 在5 680 h K φ的配合中，已知m X μ17max +=，m Y μ15max -=，轴的下偏差为 m μ13-，则孔的上偏差为 ，下偏差为 。 7. 测量误差可分为 、 和 三类。 8. 矩形花键可选用的定心表面是 。 9. 单个圆锥配合种类有 。 10. 用内径百分表测量内孔尺寸时应使用 和 调整表针的零位。 11. 为便于互换，轴承内圈与轴颈的配合采用 制，而轴承外圈与外壳孔的配合采用 制。 12. 圆柱齿轮主要用于传递 。 13. 圆柱齿轮的齿坯精度包括 和 。 14. 尺寸链的两个基本特征是 和 。 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=??。 [陈书1-15] 图轴在滑动轴承中转动，已知轴的直径cm D 20=，轴承宽度cm b 30=，间隙cm 08.0=δ。间隙中充满动力学粘性系数s Pa 245.0?=μ的润滑油。若已知轴旋转时润滑 油阻力的损耗功率W P 7.50=，试求轴承的转速?=n 当转速min 1000r n =时，消耗功率为多少？（轴承运动时维持恒定转速） 【解】轴表面承受的摩擦阻力矩为：2 D M A τ= 其中剪切应力：dr du ρντ= 表面积：Db A π= 因为间隙内的流速可近似看作线性分布，而且对粘性流体，外表面上应取流速为零的条件，故径向流速梯度： δ ω2D dr du = 其中转动角速度：n πω2= 所以：23 2 2nD D D nb M Db πμπμ πδ δ == 维持匀速转动时所消耗的功率为：332 2D n b P M M n μπωπδ === 所以：Db P D n μπδ π1= 将： s Pa 245.0?=μ m cm D 2.020== m cm b 3.030== m cm 4 10808.0-?==δ W P 7.50= 14.3=π 代入上式，得：min r 56.89s r 493.1==n 当s r 3 50min r 1000= =n 时所消耗的功率为： W b n D P 83.63202 33== δ μπ [陈书1-16]两无限大平板相距mm 25=b 平行（水平）放置，其间充满动力学粘性系数 s Pa 5.1?=μ的甘油，在两平板间以m 15.0=V 的恒定速度水平拖动一面积为 2 m 5.0=A 的极薄平板。如果薄平板保持在中间位置需要用多大的力？如果置于距一板 10mm 的位置，需多大的力？ 【解】平板匀速运动，受力平衡。 题中给出平板“极薄”，故无需考虑平板的体积、重量及边缘效应等。 本题应求解的水平方向的拖力。 水平方向，薄板所受的拖力与流体作用在薄板上下表面上摩擦力平衡。 作用于薄板上表面的摩擦力为： A dz du A F u u u μ τ== 题中未给出流场的速度分布，且上下两无限大平板的间距不大，不妨设为线性分布。 设薄板到上面平板的距离为h ，则有： h V dz du u = 所以：A h V F u μ = 同理，作用于薄板下表面的摩擦力为： A h b V F d -=μ 维持薄板匀速运动所需的拖力： ?? ? ??-+=+=h b h AV F F F d u 11 μ 当薄板在中间位置时，m 105.12mm 5.123 -?==h 将m 10 25mm 253 -?==b 、s m 15.0=V 、2 m 5.0=A 和s Pa 5.1?=μ代入，得： N 18=F 如果薄板置于距一板（不妨设为上平板）10mm 的位置，则： m 10 10mm 103 -?==h 代入上式得：N 75.18=F [陈书1-17]一很大的薄板放在m 06.0=b 宽水平缝隙的中间位置，板上下分别放有不同粘度的油，一种油的粘度是另一种的2倍。当以s m 3.0=V 的恒定速度水平拖动平板时，每平方米受的总摩擦力为N 29=F 。求两种油的粘度。 【解】平板匀速运动，受力平衡。 题中给出薄板”，故无需考虑平板的体积、重量及边缘效应等。 本题应求解的水平方向的拖力。 《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） 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== 课程名称：对偶单纯形法 一、教学目标 在对偶单纯形法的学习过程中，理解和掌握对偶问题；综合运用线性规划和对偶原理知识对对偶单纯形法与单纯形法进行对比分析，了解单纯形法和对偶单纯形法的相同点和不同点，总结出各自的适用范围；掌握对偶单纯形法的求解过程；并能运用对偶单纯形法独立解决一些运筹学问题。 二、教学内容 1) 对偶单纯形法的思想来源(5min) 2) 对偶单纯形法原理(5min) 3) 总结对偶单纯形法的优点及适用情况(5min) 4) 对偶单纯形法的求解过程(10min) 5) 对偶单纯形法例题(15min) 6) 对比分析单纯形法和对偶单纯形法(10min) 三、教学进程： 1）讲述对偶单纯形法思想的来源： 1954年美国数学家C.莱姆基提出对偶单纯形法（Dual Simplex Method ）。单纯形法是从原始问题的一个可行解通过迭代转到另一个可行解，直到检验数满足最优性条件为止。对偶单纯形法则是从满足对偶可行性条件出发通过迭代逐步搜索原始问题的最优解。在迭代过程中始终保持基解的对偶可行性，而使不可行性逐步消失。因此在保持对偶可行性的前提下，一当基解成为可行解时，便也就是最优解。 2）讲述对偶单纯形法的原理 A.对偶问题的基本性质 依照书第58页，我们先介绍一下对偶问题的六个基本性质： 性质一：弱对偶性 性质二：最优性。如果 x j （j=1...n)原问题的可行解，y j 是其对偶问题可 行解，且有 ∑=n j j j x c 1 =∑=m i i i y b 1 ，则x j 是原问题的最优解，y j 是其对偶问题的最 优解。 性质三：无界性。如果原问题（对偶问题）具有无界解，则其对偶问题（原问题）无可行解。 性质四：强对偶性。如果原问题有最优解，则其对偶问题也一定有最优解。 性质五：互补松弛型。在线性规划问题的最优解中，如果对应某一约束条件的对偶变量值为零，则该约束条件取严格等式；反之如果约束条件取严格不等式，则其对应的对偶变量一定为零。 性质六：线性规划的原问题及其对偶问题之间存在一对互补的基解，其中原问题的松弛变量对应对偶问题的变量，对偶问题的剩余变量对应原问题的变量；这些互相对应的变量如果在一个问题的解中是基变量，则在另一问题的解中是非基变量；将这对互补的基解分别代入原问题和对偶问题的目标函数有z=w. B.对偶单纯形法（参考书p64页） 设某标准形式的线性规划问题，对偶单纯形表中必须有c j -z j ≤0（j=1...n),但b i (i=1...m)的值不一定为正，当对i=1...m ，都有b i ≥0时，表中原问题和对偶问题均为最优解，否则通过变换一个基变量，找出原问题的一个目标函数值较小的相邻的基解。 3）为什么要引入对偶单纯形法 从理论上说原始单纯形法可以解决一切线性规划问题，然而实际问题中，由于考虑问题的角度不同，变量设置的不同，便产生了原问题及其对偶问题，对偶问题是原问题从另外一个角度考虑的结果。用对偶单纯形法求解线性规划问题时，当约束条件为“≥”时，不必引入人工变量，使计算简化。 例如，有一线性规划问题： min ω =12 y 1 +16y 2 +15 y 3 约束条件 ?? ?? ???≥=≥+≥+0)3,2,1(3522 423121 i y y y y y i 哈工大工程流体力学期末考试题库 一、 概念解释题 1. 体胀系数：当压强不变而流体温度变化1K 时，其体积的相对变化率，即 1= V V T α?? 2. 体积模量：压缩率的倒数，即K 3. 理想流体：没有粘性的流体 4. 5. 6. 流束：过流场中非流面曲面S 7. 流管：过流场中任一封闭曲线l 8. 路系统 9. 统 10.流量：单位时间内流过总流过流断面的流体量 11.系统：有限体积的流体质点的集合 12.控制体：取流场中某一确定的空间区域 13.压力体：有所研究的曲面，通过曲面周界所作的垂直柱面和流体的自由 表面所围成的封闭体积 14.正压流体：是指内部任一点的密度只是压力的函数的流体 15.表面力：作用在所研究流体外表面上与表面积大小成正比的力 16.质量力：处于某种力场中的流体，所有质点均受有与质量成正比的力 17.流体动力粘度：也称为绝对粘度，表示单位速度梯度时内摩擦切应力的 大小，即/dv dh τ μ= 18.运动粘度：用动力粘度μ和流体密度ρ的比值来度量流体的粘度 19.沿程阻力：流体沿流动路程所受到的阻碍 20.局部阻力：流体经过各种局部障碍时，将会发生突然变形，产生阻碍流 体运动的力 21.有旋流动：流体微团的旋转角速度不等于零的流动 22.无旋流动：流体微团的旋转角速度等于零的流动 23.缓变流动：过流断面上的流动 24.过流断面：在流束或总流中与所有流线都相垂直的横断面 25.缓变过流断面的性质：流线之间的夹角很小，流线间几乎平行；流线具 有很大的曲率半径，离心惯性力不大，可认为质量力只有重力作用 26.恒定流动：流场中运动参数不随时间变化的流动 27.非恒定流动：流场中运动参数随位置和时间的改变而改变的流动 28.动能修正因数（定义式） 能间的比值，定义式为α 29.动量修正因数（定义式） 量间的比值，定义式为 α 30. 31.当量直径：总流过流断面面积的四倍与湿周之比，即 e 4 = A d χ 32.压强的表示方法：绝对压强、计士压强、真空度 33.水力光滑管：（厚度）δ>?（管壁的绝对粗糙度）时，粘性底层以外的 紊流区域完全不受管壁粗糙度影响的管内紊流流动 34.水力粗糙管：（厚度）δ 第三章典型件结合和传动的精度设计 目的： 1、了解圆柱结合的公差与配合及其配合精度的选用。 2、了解滚动轴承公差与配合的特点，为选用滚动轴承精度等级，轴承与轴及轴承与外壳孔的配合打下基础； 3、了解单键和花键的公差与配合标准及其应用； 4、了解圆锥结合公差与配合特点，为选择、计算其公差打下基础； 5、了解螺纹互换性的特点及公差标准的应用。 6、了解圆柱齿轮公差标准及其应用。 重点： 圆柱结合的公差与配合及其配合的选用；滚动轴承公差与配合特点；单键的公差带图；花键的公差与配合；直径、锥角公差对基面距的影响；螺纹公差与配合的特点；齿轮传动精度的各项评定指标的目的与作用；齿轮传动的精度设计。 难点： 圆柱结合的公差与配合的特点及其配合的选用；滚动轴承的负荷分析及其与配合选择的关系；圆锥各几何参数公差带；螺纹作用中径的概念；齿轮精度等级及公差项目的选用。 习题 一．判断题（正确的打√，错误的打×） l．单件小批生产的配合零件，可以实行”配作”，虽没有互换性，但仍是允许的。（） mm的孔，可以判断该孔为基孔制的基准孔。（）2．图样标注φ30 +0.033 3．过渡配合可能具有间隙，也可能具有过盈，因此，过渡配合可能是间隙配合，也可能是过盈配合。（） 4．配合公差的数值愈小，则相互配合的孔、轴的公差等级愈高。（） 5．孔、轴配合为φ40H9／n9，可以判断是过渡配合。（） 6．配合H7/g6比H7/s6要紧。（） 7．孔、轴公差带的相对位置反映加工的难易程度。（） 8．最小间隙为零的配合与最小过盈等于零的配合，二者实质相同。（） 9．基轴制过渡配合的孔，其下偏差必小于零。（） 10．从制造角度讲，基孔制的特点就是先加工孔，基轴制的特点就是先加工轴。（）11．工作时孔温高于轴温，设计时配合的过盈量应加大。（） 12．基本偏差a～h与基准孔构成间隙配合，其中h配合最松。（） 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 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) 中原工 Zhongyuan University of Technology Course Syllabus December 5 Note: Each student should print out this course syllabus and bring it to each class session. COURSE TITLE: Principles of Marketing: A Global Perspective INSTRUCTOR: William Teng, Ph.D., CFA CONTACT: wyteng@https://www.360docs.net/doc/7211046909.html, FACULTY BIO: Dr. William Teng received his Ph.D. in Economics and Finance from the University of Memphis in Tennessee. Dr. Teng also holds the designations of Chartered Financial Analyst (CFA). Dr. Teng has more than fifteen years of teaching experience at both the undergraduate and the graduate levels. He has published research papers in the International Journal of Service Science, Information Technology Journal, and Economics System. TEXTBOOK: Keegan, Warren, Global Marketing, 8th edition, Prentice-Hall, 4 LEARNING OUTCOMES: Upon successful course completion, students should be able to: 1. Identify the principles of marketing and explain the impact these principles have on the global economic, social/cultural, legal/political, and regulatory environment. 2. Identify regional economic markets and explain how to qualify and quantify potential opportunities using research, segmentation, and targeting techniques. 3. Explain how marketing ‘mix’ decisions – product, price, physical distribution, promotion – impact a global marketing strategy. 4. Explain the strengths and weaknesses of a company’s global marketing plan.哈工大工程流体力学(二)试题
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