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先进设计系统机械系统设计 第 1 章 绪论 第 2 章 系统原理 第 3 章 设计原理 第 4 章 动力系统 第 5 章 运动系统 第 6 章 操纵系统 第 7 章 控制系统 第 8 章 …… 第 4 章 动力系统 4.1 载荷类型及其确定方法 4.2 随机载荷的处理 4.3 动力机的选用与特点 4.4 电动机的选用 4.5 其它动力机的选用 4.1 载荷类型及其确定方法 4.1.1 工作机械的负载特性 4.1.2 载荷类型 4.1.3 载荷的确定方法 4.1.4 工作机械的工作制 4.1.1 工作机械的负载特性 负载特性：工作机械的转矩T与转速n之间的关系。 表3.1 常见工作机械的负载特性（n-T曲线） 表4.1 常见工作机械的负载特性（续） 4.1.2 载荷类型 载荷：机械在工作中受到的外力。 1.按载荷产生的来源分 ⑴工作载荷：①驱动载荷：起重机 ②制动载荷：制动器 ③阻力载荷：带式输送机、车辆的摩擦阻力。 ⑵动力载荷：①惯性载荷 ②（弹性）振动载荷 ③冲击（振动）载荷 ⑶自然载荷：①自重载荷 ②风力载荷 ③水力载荷 ④温度载荷 2. 按载荷表示的形式分 ⑴力 ⑵力矩 ⑶转矩 ⑷压力 ⑸功率 ⑹加速度 4.1.2 载荷类型（续1） 3. 按载荷是否随时间变化分 ⑴静载荷：大小、方向和位置都不变的载荷(如自重) ⑵动载荷：大小、方向或位置随时间变化的载荷。 工程中大多数机械所承受的都是动载荷。 工程中有时将动载荷简化处理成静载荷。 载荷历程：载荷随时间变化的曲线。 载荷－时间历程的简称。 4.1.2 载荷类型（续2） 4.按动载荷的载荷历程分 ⑴周期载荷: 幅值和频率在某一时域不变 ①简谐载荷：正弦规律变化 ②冲击载荷：作用时间短、幅值变化较大 常按一般周期载荷来处理。 ③复杂周期载荷： 可分解成无限个简谐载荷的叠加 (由许多正弦波组成的傅里叶级数)。 即 可表示为均值为 a0/2的静态分量与谐波分量的叠加形式， 谐波分量用三个要素来描述: (ω0为基频) 幅值cn，谐波角频率nω0 ，相位角θn 4.1.2 载荷类型（续3） 4.按动载荷的载荷历程分 ⑵非周期载荷: 载荷的幅值和频率都随时间变化。 其变化有一定规律并可重复， 可用一定的数学公式来表达。 ①准周期载荷：是由若干个频率比是有理数的正弦量合成的载荷，它仍可用周期载荷的处理方法 (频率比是有理数的正弦载荷合成后仍是周期载荷)。 ②瞬变载荷：除准周期载荷之外的非周期载荷，常采用傅里叶变换建立载荷的时间函数和频率函数之间的一一对应关系。 4.1.2 载荷类型（续4） 4.按动载荷的载荷历程分 ⑶随机载荷: 不可能用确定的数学关系来描述， 是时间的函数，具有： 不可重复性：其每次的观测结果都不一样。 不可预测性：不可能预测它未来某一时刻的精确值。 但在正常的使用条件下，对某一具体机械， 它又具有统计规律， 例：汽车、拖拉机、船舶等的工作载荷。 由于其不确定性，因而只能采用统计的方法来获得它们的统计规律。 4.1.2 载荷类型（续5） 5.各种载荷的处理 ⑴静载荷：可用静强度判据来设计计算。 ⑵动载荷：名义载荷×大于1的动载因数， 将动载荷转化为静载荷进行近似的设计计算。 ⑶周期载荷和非周期载荷：为确定性载荷，即 可对周期载荷进行傅里叶展开， 对非周期载荷进行傅里叶变换 以获得它们的变化规律， 从而利用疲劳强度理论进行设计计算。 ⑷随机载荷：是一种无规律的不重复的载荷， 对它只能进行统计处理。 4.1.3 载荷的确定方法 机械设计需根据机械的功能预先确定载荷。 有国家标准的，应优先采用国家标准， 没有国家标准的，根据经验或参照其他设计确定。 确定载荷通常有三种方法： 类比法，计算法，实测法。 对于一些复杂的难以确定的载荷， 可以把上述几种方法结合起来使用。 4.1.3 载荷的确定方法（续1） 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载