鑒定學(xué)第10-13章（一）

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第一講：

13.1機(jī)械速度的波動(dòng)及調(diào)節(jié)課題：

13.1.1機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程13.1.2機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)教學(xué)目標(biāo)：

1.了解機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程

2.掌握機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

教學(xué)內(nèi)容：

13.1機(jī)械速度的波動(dòng)及調(diào)節(jié)13.1.1機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程

機(jī)械從開始運(yùn)動(dòng)到停止運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過程稱為機(jī)械運(yùn)動(dòng)的全過程。一般可分為以下三個(gè)階段：?jiǎn)?dòng)階段、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段和停車階段，如圖13-1所示。

圖13-1機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程1.啟動(dòng)階段

機(jī)械從靜止?fàn)顟B(tài)啟動(dòng)到開始正常工作的過程稱為啟動(dòng)階段。此階段內(nèi)驅(qū)動(dòng)力所做的功wd大于阻抗力所消耗的功wr，

則有

wd-wr=e>02.穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段

機(jī)械保持等速運(yùn)轉(zhuǎn)或在其正常工作速度所對(duì)應(yīng)的均值上下周期性波動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)是機(jī)械的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)階段，這也是機(jī)器的正常工作階段。在這一階段做變速穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。

則有

wd-wr=eb-ea=0

有些機(jī)械，如提升機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等，其原動(dòng)件的角速度ω在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)過程中恒定不變，稱為等速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.停車階段

撤去驅(qū)動(dòng)力，即wd=0。

則有

wr=e

13.1.2機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)1.周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

對(duì)機(jī)械的速度波動(dòng)加以調(diào)節(jié)，使其速度波動(dòng)被限制在允許的范圍內(nèi)，從而減少上述不良影響，這就是調(diào)節(jié)機(jī)械速度波動(dòng)的主要目的。

圖13-2，在每個(gè)周期內(nèi)，原動(dòng)件的角速度ω變化規(guī)律是相同的，而且其平均角速度ωm保持不變。

度，即

在工程中常用最大角速度與最小角速度的算術(shù)平均值來近似計(jì)算平均角速

機(jī)械速度波動(dòng)的程度可以用機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)速度不均勻系數(shù)δ來表示，即

圖13-2周期性速度波動(dòng)

結(jié)論。δ越小，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的速度波動(dòng)越小。

在一個(gè)周期內(nèi)，系統(tǒng)動(dòng)能的最大變化量，其大小應(yīng)等于同一周期內(nèi)外力對(duì)系統(tǒng)所做的最大有用功，即

機(jī)械中安裝一個(gè)具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量jf的飛輪后，速度不均勻系數(shù)δ變?yōu)?/p>

飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量用下式近似計(jì)算

jf=Δwmax/ωm［δ］

2.非周期性速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

由于機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度的波動(dòng)不是周期性的，且其作用不是連續(xù)的，故稱為非周期性速度波動(dòng)。

防止非周期性速度波動(dòng)所引起的機(jī)器毀壞或停車是調(diào)節(jié)機(jī)器速度波動(dòng)的另一目的。

第二講：

13.2機(jī)械的平衡

課題：

13.2.1機(jī)械平衡的目的與分類13.2.2剛性回轉(zhuǎn)件的平衡教學(xué)目標(biāo)：

1.了解機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)過程

2.掌握機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)教學(xué)難點(diǎn)：機(jī)械速度波動(dòng)的調(diào)節(jié)

教學(xué)內(nèi)容：

13.2.1機(jī)械平衡的目的與分類1.機(jī)械平衡的目的：

消除或部分消除慣性力和慣性力矩的影響，盡可能減輕有害的機(jī)械振動(dòng)。

2.機(jī)械的平衡問題可分為以下兩類：

（1）繞固定軸回轉(zhuǎn)構(gòu)件的慣性力的平衡。簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)件的平衡或轉(zhuǎn)子的平衡。

剛性回轉(zhuǎn)件：

當(dāng)回轉(zhuǎn)件的剛性較好、工作轉(zhuǎn)速較低，遠(yuǎn)低于其一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)件完全可以看作是剛性物體，稱為剛性回轉(zhuǎn)件。撓性回轉(zhuǎn)件：

當(dāng)回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)速較高，接近或超過回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的第一階臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，回轉(zhuǎn)件將

2產(chǎn)生明顯的彈性變形，這時(shí)回轉(zhuǎn)件將不能視為剛體，而成為一個(gè)撓性體，這種回轉(zhuǎn)件稱為撓性回轉(zhuǎn)件。

（2）機(jī)構(gòu)的平衡。就整個(gè)機(jī)器而言，各構(gòu)件的慣性力和慣性力偶矩可以合成為一個(gè)過機(jī)器質(zhì)心的總慣性力和一個(gè)總慣性力偶矩，它們?nèi)孔饔糜跈C(jī)架上。總慣性力及總慣性力偶矩的平衡稱為機(jī)構(gòu)在機(jī)架上的平衡，簡(jiǎn)稱機(jī)構(gòu)的平衡。

13.2.2剛性回轉(zhuǎn)件的平衡1.靜平衡

剛性回轉(zhuǎn)件的靜平衡就是利用在剛性回轉(zhuǎn)件上加減平衡質(zhì)量的方法，使其質(zhì)心回到回轉(zhuǎn)軸線上，從而使回轉(zhuǎn)件的慣性力得以平衡的一種平衡措施。根據(jù)平衡條件。

有

f1+f2+f3+fb=0故有

m1r1+m2r2+m3r3+mbrb=0

圖13-3回轉(zhuǎn)件的靜平衡

結(jié)論。一個(gè)靜不平衡回轉(zhuǎn)件無論含有多少個(gè)偏心質(zhì)量，均可在一個(gè)平面內(nèi)的適當(dāng)位置，用增加（或去除）一個(gè)平衡質(zhì)量的辦法予以平衡，故靜平衡又可稱為單面平衡。

圖13-4靜平衡試驗(yàn)示意圖

圖13-4是靜平衡試驗(yàn)的示意圖。將欲平衡的回轉(zhuǎn)件放到已調(diào)好水平的軌道上。如果回轉(zhuǎn)件有偏心質(zhì)量，回轉(zhuǎn)件將在重力矩的作用下沿著軌道滾動(dòng)，直至回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心s處于軸心正下方，才停止?jié)L動(dòng)。此時(shí)可在軸心的正上（下）方任意半徑處加（減）一適當(dāng)?shù)钠胶赓|(zhì)量，然后再重復(fù)上述試驗(yàn)，直到回轉(zhuǎn)件在任何位置都能保持靜止為止。

2.動(dòng)平衡（1）動(dòng)不平衡：

當(dāng)回轉(zhuǎn)件的軸向尺寸較大，其質(zhì)量就不能再視為分布在同一平面內(nèi)了。其偏心質(zhì)量可看成是分布在幾個(gè)不同的回轉(zhuǎn)平面內(nèi)。即使回轉(zhuǎn)件的質(zhì)心位于轉(zhuǎn)軸上，也將產(chǎn)生不可忽略的慣性力矩，這種狀態(tài)只有在回轉(zhuǎn)件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)才能顯示出來，故稱為動(dòng)不平衡。

圖13-5靜平衡而動(dòng)不平衡的長(zhǎng)回轉(zhuǎn)件

（2）動(dòng)平衡的條件：分布于該回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心力的合力等于零，同時(shí)離心力所引起的力偶的合力偶矩也等于零。結(jié)論：

（1）靜平衡只需在一個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡，動(dòng)平衡則必須在垂直于軸線的兩個(gè)平面內(nèi)進(jìn)行平衡。

（2）回轉(zhuǎn)件滿足了靜平衡，不一定滿足動(dòng)平衡;若滿足了動(dòng)平衡，則一定滿足靜平衡。

第14章計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)

第一講：cad簡(jiǎn)介課題：

14.1.1cad技術(shù)發(fā)展概況14.1.2cad系統(tǒng)的組成教學(xué)目標(biāo)：

1.熟悉cad技術(shù)發(fā)展概況

2.掌握cad系統(tǒng)的組成

教學(xué)重點(diǎn)：認(rèn)識(shí)cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展教學(xué)難點(diǎn)：認(rèn)識(shí)cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展教學(xué)方法：課件

教學(xué)內(nèi)容：

14.1.1cad技術(shù)發(fā)展概況

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（computeraideddesign，簡(jiǎn)稱cad）技術(shù)：

是電子信息技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，它把計(jì)算機(jī)所具有的運(yùn)算快、計(jì)算精度高、有記憶、邏輯判斷、圖形顯示以及繪圖等特殊功能與人們的經(jīng)驗(yàn)、智慧和創(chuàng)造力結(jié)合起來，從而減輕設(shè)計(jì)人員的體力勞動(dòng)，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期。

14.1.2cad系統(tǒng)的組成硬件系統(tǒng)：

是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。軟件系統(tǒng)。

是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)的核心，它決定了系統(tǒng)所具有的功能。cad系統(tǒng)：

硬件和軟件的組合形成了cad系統(tǒng)。

1.cad系統(tǒng)硬件的基本組成

cad系統(tǒng)的硬件一般由計(jì)算機(jī)主機(jī)、常用外圍設(shè)備、圖形輸入設(shè)備和圖形輸出設(shè)備組成。圖14-1為一個(gè)cad系統(tǒng)硬件的基本組成。

圖14-1cad系統(tǒng)硬件的基本組成

2.cad系統(tǒng)軟件的組成系統(tǒng)軟件：

對(duì)計(jì)算機(jī)資源進(jìn)行自動(dòng)管理和控制，它處于整個(gè)軟件的核心內(nèi)層，主要包括操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)等。支撐軟件：

是幫助人們高效率開發(fā)應(yīng)用軟件的軟件工具系統(tǒng)，亦稱為軟件開發(fā)工具。主要包括圖形支撐系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，它們是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的核心技術(shù)。應(yīng)用軟件：

是用戶利用計(jì)算機(jī)以及它所提供的各種系統(tǒng)軟件和支撐軟件，自行編制的用于解決各種實(shí)際問題的程序。

所以計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)是工程技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合的綜合性產(chǎn)物。

第二講：

14.2cad系統(tǒng)的硬件分類

14.3典型機(jī)械零件的程序設(shè)計(jì)

課題：

14.2cad系統(tǒng)的硬件分類

14.3.1機(jī)械零件程序設(shè)計(jì)的一般步驟

14.3.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的程序設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)：

1.了解cad系統(tǒng)的硬件分類

2.掌握機(jī)械零件程序設(shè)計(jì)的一般步驟

3.理解漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的程序設(shè)計(jì)

教學(xué)重點(diǎn)：cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)零件的一般步驟。教學(xué)難點(diǎn)：cad技術(shù)在機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域中應(yīng)用的基礎(chǔ)知識(shí)、設(shè)計(jì)零件的一般步驟。教學(xué)方法：課件教學(xué)內(nèi)容：

14.2cad系統(tǒng)的硬件分類1.主機(jī)系統(tǒng)（mainframe-basedsystem）

這種系統(tǒng)一般以大型機(jī)為主機(jī)，集中配備某些公司的外部設(shè)備，同時(shí)接出許多用戶工作站及字符終端，圖14-2（a）。每個(gè)用戶工作站的結(jié)構(gòu)圖14-2（b），一般有一個(gè)圖形終端，并配有圖形輸入設(shè)備，如鼠標(biāo)或圖形輸入板等，鍵盤用來進(jìn)行文本或命令輸入，屏幕圖形則用點(diǎn)陣或激光打印機(jī)等硬拷貝機(jī)輸出。

圖14-2主機(jī)系統(tǒng)

優(yōu)點(diǎn)。是主機(jī)功能強(qiáng)，能進(jìn)行大信息量的作業(yè)。

缺點(diǎn)。是當(dāng)終端用戶過多時(shí)，會(huì)使系統(tǒng)過載，響應(yīng)速度變慢，而且一旦主機(jī)發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)就不能工作，此外價(jià)格也昂貴。

2.小型機(jī)系統(tǒng)（minicomputer-basedsystem）

這種系統(tǒng)與圖14-2的主機(jī)系統(tǒng)在形式上非常類似，只不過用小型機(jī)或超小型機(jī)代替主機(jī)，用戶工作站數(shù)量較少，一般在4～6個(gè)。

優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)大多采用符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的各種硬件平臺(tái)（如sun、hp、dec及ibm公司等提供的計(jì)算機(jī)），使用流行的操作系統(tǒng)，使用性能取決于軟件水平，系統(tǒng)具有專用性。

缺點(diǎn)。是系統(tǒng)比較封閉，即開放性較差。

3.微型機(jī)系統(tǒng)（microcomputer-basedsystem）

圖14-3微型機(jī)系統(tǒng)

圖14-3為一個(gè)微型機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)成，一般每臺(tái)微型機(jī)只配一個(gè)圖形終端，以保證對(duì)操作命令的快速響應(yīng)。

優(yōu)點(diǎn)。從圖形軟件、工程分析軟件到各種應(yīng)用軟件，滿足了用戶的大部分要求，做到了網(wǎng)內(nèi)資源共享。因此微型機(jī)系統(tǒng)在中小型企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。

缺點(diǎn)。但也要看到由于目前微型機(jī)在速度及內(nèi)外存方面的限制，使一些大型工程分析、復(fù)雜三維造型等cad作業(yè)在微型機(jī)上運(yùn)行還有一定困難。

4.工作站系統(tǒng)（workstation-basedsystem）

這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循這樣一種思想。一個(gè)工程師可以使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)，也可以使用所有的計(jì)算機(jī)。前半句話意味著摒棄了多用戶分時(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，后半句話意味著采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，由于系統(tǒng)的單用戶性質(zhì)，保證了優(yōu)良的時(shí)間響應(yīng)，提高了用戶的工作效率。

優(yōu)點(diǎn)。其性能還是優(yōu)于微型機(jī)系統(tǒng)，它為各種功能強(qiáng)大的cad/cam軟件及復(fù)雜應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的平臺(tái)，裝機(jī)容量正在逐年增加，這種系統(tǒng)目前所需的軟硬件投資仍然較大。

14.3典型機(jī)械零件的程序設(shè)計(jì)14.3.1機(jī)械零件程序設(shè)計(jì)的一般步驟（1）建立數(shù)學(xué)模型：一般機(jī)械零件基本都有現(xiàn)成的數(shù)學(xué)模型，但對(duì)沒有數(shù)學(xué)模型的則首先要建立正確的數(shù)學(xué)模型。（2）設(shè)計(jì)程序框圖：程序框圖根據(jù)手工計(jì)算的步驟來設(shè)計(jì)。反映出計(jì)算的步驟，從而能思路清晰地編制出相應(yīng)的程序，也能對(duì)所編程序的全局一目了然，便于理解和調(diào)整程序的結(jié)構(gòu)模塊。

（3）用高級(jí)語言編制程序：根據(jù)程序框圖來編程。（4）程序調(diào)試：程序編好后，先仔細(xì)檢查源程序，然后將其輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行試算（可準(zhǔn)備有答案的實(shí)例），再對(duì)程序適用范圍的邊界、轉(zhuǎn)折點(diǎn)進(jìn)行試算，要求與手算結(jié)果完全吻合。注意：機(jī)械零件程序設(shè)計(jì)和一般數(shù)學(xué)問題的程序不同，主要涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)中的許多特殊問題。

14.3.2漸開線標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)的程序設(shè)計(jì)1.程序編制任務(wù)和說明

（1）已知條件。傳遞功率p、傳動(dòng)比i、小齒輪轉(zhuǎn)速n1、原動(dòng)機(jī)工作情況和工作機(jī)械的載荷特性。

（2）可選齒輪材料。45鋼正火、45鋼調(diào)質(zhì)、40cr調(diào)質(zhì)、35simn調(diào)質(zhì)四種牌號(hào)。

（3）模數(shù)和齒數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m按gb1357—1987第一系列選擇，取2～50mm。小齒輪齒數(shù)z1=20～30，共輸出11種參