第二节工作原理和主要参数-青岛科技大学机电工程学院
机械设计大纲(青岛科技大学)
826机械设计考试大纲青岛科技大学硕士研究生入学考试机械设计考试大纲一、本《机械设计》考试大纲适用于报考青岛科技大学机械工程类专业及过程装备与控制工程专业的硕士研究生入学考试。
《机械设计》对于机械类专业是一门具有承前启后作用的主干技术基础课程。
要求考生掌握通用机械零件的设计方法，了解机械设计的一般规律，具有综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力。
二、考试内容：1．绪论2．机械设计总论3．机械零件的强度4．摩擦、磨损及润滑概述5．螺纹联接和螺旋传动6．键、花键、无键联接和销联接7．带传动8．链传动9．齿轮传动10．蜗杆传动11．滑动轴承12．滚动轴承13．轴14．联轴器和离合器15．弹簧三、考试要求1．绪论了解本课程的研究对象、内容。
2．机械设计总论了解机器的组成和设计机器的一般程序。
了解机械零件的主要失效形式、设计准则以及机械零件材料的选用原则。
了解机械零件的工艺性及标准化。
对机械现代设计方法的新发展有所了解。
3．机械零件的强度了解静强度和疲劳强度、材料的疲劳特性、单向稳定变应力和不稳定变应力以及复杂应力状态下的强度条件表达式。
掌握影响机械零件疲劳强度的因素及接触应力计算公式。
4．摩擦、磨损及润滑概述了解摩擦、磨损及润滑的基本知识。
了解干摩擦、边界摩擦润滑机理及磨损曲线的意义。
一般性了解润滑剂和添加剂的性能和应用。
5．螺纹联接和螺旋传动掌握常用螺纹的类型及螺纹联接的主要类型和应用。
能选用防松结构。
掌握单个螺栓的强度计算，能对几种典型类型的螺栓组进行受力分析。
了解改善螺纹联接强度的措施。
了解螺旋传动的类型、特点和应用。
了解滑动螺旋副材料及螺旋传动的设计计算。
6．键、花键、无键联接和销联接了解键、花键和销联接的类型、特点和应用。
掌握普通平键和花键的尺寸选择和强度校核。
了解花键联接的类型、特点和应用。
7．带传动了解带传动的主要类型、工作原理、特点和应用。
了解V带的构造、标准和带轮结构。
掌握带传动的受力分析、应力分析。
课件电力电子技术5青岛科技大学
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4.3.1单相交交变频电路
1．电路构成和基本工作原理
图4-18 单相交交变频电路原理图和输出电压波形
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4.3.1单相交交变频电路
工作原理
– P组工作时，负载电流io为正，N组工作时，io为负 – 两组变流器按一定的频率交替工作，负载就得到该 频率的交流电 改变两组变流器的切换频率，就可改变输出频率o 改变变流电路的控制角 ，就可以改变交流输出电
I 抑制冲击电流 的小电感
U
a) 图4-15
b)
图4-15 TSC基本原理图 a) 基本单元单相简图 b) 分组投切单相简图
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4.3 交交变频电路
本节讲述：晶闸管交交变频电路，也称周波变流 器(Cycloconvertor)
交交变频电路——把电网频率的交流电变成可调 频率的交流电，属于直接变频电路 广泛用于大功率交流电动机调速传动系统，实用 的主要是三相输出交交变频电路
4.2.1 交流调功电路
电阻负载时的工作情况 – 控制周期为M倍电源周期，晶闸管在前N个周期导通， 后M－N个周期关断 – 当M=3、N=2时的电路波形如图4-13
– 负载电压和负载电流（也即电源电流）的重复周期为M 2N 倍电源周期 u 导通段=
o
2 U1
交流调功电路典型波形 (M =3、N =2)
–
t t t
io O u VT
O O
t
的移相范围应为j ≤ ≤π
φ ≤α ≤ π =0时刻仍定为u1过零的时刻，
uVT O
t
t 青岛科技大学
4.1.1 单相交流调压电路
< j 时
u1 O iG1 O
t t j t t
固定管板式换热器管板的应力分析和强度评定
������ １６ ������
石 油 化 工 设 备 技 术
２０１８ 年
如图２所示.
图 １ 管 板 结 构 示 意
表 ２ 材 料 特 性
部件 管板 壳体 换热管
部件
管板 壳体 换热管
材质 Q３４５R Q３４５R ００Cr１７Ni１４Mo２ 弹 性 模 量/
MPa １．８３×１０５ １．８３×１０５ １．７８×１０５
目前,对换热 器 管 板 结 构 进 行 应 力 分 析 的 研 究已有较多成果.李子林等 应 【６】 用 ANSYS 软 件 对固定管板式换热器在机械载荷和温度载荷共同 作用下的应力强 度 进 行 分 析,并 对 危 险 截 面 进 行 强 度 校 核 ,得 出 应 在 不 同 危 险 工 况 下 ,对 换 热 器 不 同部位进行分析和评定才能保证其安全可靠运行 的结论;杨宏 悦 分 【７】 析 了 不 同 操 作 工 况 下 管 板 模 型的应力场,得出 除 了 筒 体 上 的 一 次 薄 膜 应 力 起 控制作用外,管板 的 强 度 控 制 因 素 是 位 于 管 板 与 筒体连接圆角过 渡 处 的 一 次 应 力 加 二 次 应 力,且 最大值发生在热载荷和壳程压力同时作用的操作 工况下的结论;季维英 通 【８】 过建立包括壳体、管 束 在内的管板三维 实 体 有 限 元 模 型,将 法 兰 垫 片 用 等 效 的 均 布 比 压 来 代 替 ,分 析 了 管 板 在 包 括 开 工 、 正常工作和停车等过程中可能出现的七种瞬态和 稳态操作工 况 下 的 强 度 状 况.强 度 分 析 表 明,在 温度载荷及压力 载 荷 共 同 作 用 的 工 况 下,热 应 力 决定了整个管板系统的应力分布.根据分析结果
收 稿 日 期 :２０１８Ｇ０４Ｇ１８. 作者简介:陈一鸣,女,２０１７ 年 毕 业 于 青 岛 科 技 大 学 过 程 装 备与控制工 程 专 业,现 为 该 校 动 力 工 程 专 业 在 读 硕 士 研 究 生 ,主 要 从 事 化 工 机 械 设 备 方 面 的 研 究 工 作 . Email:qdcym０９＠１６３．com. 基金项目:山 东 省 自 然 科 学 基 金 项 目 (NO．ZR２０１８LE０１５): 错位桨搅拌假塑性流体流场混沌特性及其表征.
合金中的成分偏析
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
Al-4.7Cu 合金铸件的逆偏析
逆偏析的成因在于结晶温度范围宽的固溶体合金，在缓慢凝固时易形成 粗大的树枝晶，枝晶相互交错，枝晶间富集着低熔点相，当铸件产生体收缩 时，低熔点相将沿着树枝晶间向外移动。
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充分扩散，以达到均匀化。 表11-1 不同元素在铁中的偏析系数
元素 P S
B
C V Ti Mo Mn Ni Si Cr
元素质量 0.01~ 0.01~ 0.002 0.3~ 0.5~ 0.2~ 1.0~ 1.0~ 1.0~ 1.0~ 1.0~
分数/% 0.03 0.04 ~0.10
1.0 4.0 1.2 4.0 2.5 4.5 3.0 8.0
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
焊接熔池凝固时，随着柱状晶体的长大和固-液界面 的推进，会将溶质或杂质赶向焊缝中心。当焊接速度较 大时，成长的柱状晶会在焊缝中心相遇，在中心形成正 偏析。在拉伸应力作用下，焊缝极易产生纵向裂纹。
电弧位置
图11-6 快速焊时焊缝的区域偏析
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
微观偏析的影响因素与消除措施
合金液、固相线间隔 （宽）
偏析程度 的影响因素
偏析元素的扩散能力 （弱）
冷却条件 （快）
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普通高等教育“十一五”国家级规划教材 《材料成形基本原理》
微观微偏析观是偏一析种程不度平一衡状般态用，偏在析热系力数学上|1是－不k稳0定|来的衡。可 量通过。扩|1散－退k火0或|值均匀越化大退，火固来相消和除，液即相将的合浓金度加差热到越低大于，固 晶相线内1偏00析～2越00严℃重的温。度，进行长时间保温，使偏析元素进行
圆板受力分析
第10章压力容器的弯曲应力和二次应力本章重点内容及对学生的要求：（1）掌握圆平板受均布载荷时的弯曲应力的分布规律以及对弯曲应力的限制；（2）了解边界应力的产生原因和性质以及对二次应力的限制。
第一节圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力1、承受均布载荷圆形平板的变形承受均布载荷的圆形平板变形后的宏观示意图如图1所示。
图1 承受均布载荷的圆平板变形2、径向弯曲应力与环向弯曲应力的分布规律及最大值当板的上表面承受均布载荷时，板下表面所产生的最大弯曲应力沿半径的变化情况如图2所示。
周边简支、承受均布载荷的圆平板，最大弯曲应力出现在板的中心处，其值为：2max ,0,023(3)()()8M r r M r pR θμσσσδ==+=== （1） 对于化工用钢，0.3μ=，则：2max 21.24pR σδ= （2）对于周边固支、承受均布载荷的圆平板，最大弯曲应力出现在板的四周，其值为： 2max 20.75pR σδ=± （3）上述公式中的“—”代表圆板上表面的应力，带“＋”表示的是下表面的应力。
3、弯曲应力与薄膜应力的比较与结论上面两个式（1）与（3）可以统一为：2max 2pD K σδ= （4）其中K 为系数，对于周边简支圆平板：0.31K =；对于周边固支圆平板：0.188K =。
为了与同直径，同厚度的圆柱形壳体所产生的薄膜应力进行比较，将（4）写成：max 222D pD D K K θσσδδδ== （5） 可见圆平板的应力是圆柱体的2D K δ倍，此值非常大。
第二节圆形平板承受均布载荷时的弯曲应力1、边界应力产生的原因当设备相邻两段性能不同，或所受温度或压力不同，导致两部分变形量不同，但又相互约束，从而产生较大的剪力与弯矩。
以筒体与封头联接为例（图3），圆柱筒身与较厚的平板封头相连接在一起，承受内压时筒身要向外胀大，而平板型封头对其有一个约束作用，平板在内压下发生的是弯曲变形，直径不会增大，所以筒体与封头在连接处所出现的这种自由变形的不一致，必然导致在这个局部的边界地区产生相互约束的附加内力，即边界应力。
振动筛不同截面的横梁模态分析
ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－５０９Ｘ.２０１９.０２.００７振动筛不同截面的横梁模态分析杨晓晖ꎬ龚远航(青岛科技大学机电工程学院ꎬ山东青岛㊀２６６０６１)摘要:为了研究振动筛横梁的截面形状对其抗疲劳能力的影响ꎬ选取了截面形状分别为Ｃ形㊁工字形㊁空心方形和圆环形的横梁ꎬ根据实际尺寸建立了各自的数值模型并进行了模态分析ꎮ结果表明:在质量和厚度相同的情况下ꎬ圆环形横梁的自振频率最高ꎬ其抗弯刚度和抗扭刚度最高ꎻ工字形横梁的抗扭刚度最低ꎻＣ形截面的自振频率最小ꎬ其抗弯刚度最低ꎮ自振频率小㊁刚度低的横梁更容易产生共振现象ꎬ从而导致横梁产生疲劳破坏ꎮ关键词:振动筛横梁ꎻ抗疲劳ꎻ截面ꎻ模态分析中图分类号:ＴＨ１１３.１㊀㊀㊀文献标识码:Ｂ㊀㊀㊀文章编号:２０９５－５０９Ｘ(２０１９)０２－００２５－０４㊀㊀振动筛是一种新型高效机筛分设备ꎬ广泛用于选煤㊁选矿㊁建材㊁电力等行业ꎬ主要实现原煤分级㊁洗前脱泥㊁洗后分级脱水㊁脱介等ꎮ在运行过程中受诸多因素的影响造成振动筛异常振动ꎬ直接影响振动筛的分选性能和被分选产品的质量[１]ꎮ横梁是振动筛的关键部件ꎬ也是主要的受力构件ꎬ其结构可靠性直接影响到振动筛的安全运行ꎮ在工作过程中横梁要受到物料的冲击和煤泥水等液体的侵蚀ꎬ在交变应力作用下易产生疲劳裂纹进而断裂使得整个生产线停工㊁停产[２]ꎮ振动筛具有较高的结构强度和稳定性是确保生产过程中不发生故障的必要前提ꎬ因此研究振动筛横梁的抗疲劳能力对于提高其寿命和生产效率具有重要的意义和价值ꎮ国内外学者对振动筛抗疲劳能力进行了大量的研究ꎮ赵环帅等[３]通过分析发现ＺＫ３０４８型直线振动筛的最大应力主要集中在支撑横梁的中部㊁两端和支撑头等位置ꎬ究其主要原因是瞬态响应阶段的应力集中与谐响应阶段的疲劳运动ꎮＹｕ等[４]分析了某直线振动筛主梁在激振力下的振动变形形态ꎬ得到了不同阶次下的振动频率㊁应变和主梁变形形态ꎮ张则荣等[５]对大型直线振动筛工作时的主体结构件进行了疲劳寿命分析ꎬ发现其整体结构的疲劳寿命可以满足要求ꎬ但侧板㊁横梁的局部疲劳安全系数不高ꎮ目前对振动筛的研究主要集中在疲劳㊁变形等方面ꎬ缺乏横梁不同截面对其疲劳寿命影响的分析研究ꎮ本文对不同截面的横梁进行数值模拟分析ꎬ得到其各自的自振频率和变形ꎬ通过对不同截面的横梁自振频率和变形情况的对比ꎬ分析了不同的截面对横梁刚度和抗疲劳能力的影响ꎮ１ 数学模型模态分析就是确定系统结构的振动特性ꎬ得到结构的固有频率和振型图ꎬ揭示其自振频率下的变形情况ꎬ结构的固有频率和振型是其主要模态参数ꎮ对于一个具有ｎ自由度的振动系统ꎬ其振动方程[６]可表示为:Ｍ㊆ｘ＋Ｃ̇ｘ＋Ｋｘ＝Ｆ(ｔ)(１)式中:Ｍ为质量矩阵ꎻＣ为阻尼矩阵ꎻＫ为刚度矩阵ꎬ均为ｎ阶方阵ꎻｘ为位移向量ꎻ̇ｘ为速度向量ꎻ㊆ｘ为加速度向量ꎻＦ(ｔ)为激振力向量ꎮ由于钢结构的阻尼较小ꎬ阻尼对固有频率和振型的影响有限ꎬ因此求解时取阻尼矩阵Ｃ为 ０ 矩阵ꎮ又因固有频率及模态均与外部激励无关ꎬＦ(ｔ)＝０ꎬ因此式(１)变为无阻尼系统自由振动方程:Ｍ㊆ｘ＋Ｋｘ＝０(２)自由振动时ꎬ结构上各点作简谐振动ꎬ各节点位移为:ｘ＝Φ ｅ－ｊωｉ(３)将式(３)代入式(２)ꎬ可得:(Ｋ－ω２ｉＭ)Φ＝０(４)式(２)的特征方程为:｜Ｋ－ω２ｉＭ｜＝０(５)式中:Φ为特征向量ꎬ用于描述结构的振型ꎻｊ为虚数单位ꎻω２ｉ为特征值ꎬ把第ｉ个特征值的算术平方收稿日期:２０１７－１０－２７作者简介:杨晓晖(１９９３ )ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要研究方向为智能制造及ＣＡＤ/ＣＡＥ/ＣＡＭ系统ꎬ２７６４４６６４５＠ｑｑ.ｃｏｍ.５２ ２０１９年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｆｅｂ.２０１９第４８卷第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４８Ｎｏ.２根ωｉ称为第ｉ阶固有频率ꎬ其值大小取决于结构本身的刚度㊁质量等ꎮ结构的固有频率高ꎬ说明其单位质量的刚度高ꎮ实际工作中横梁两端通过螺栓连接到振动筛箱体上ꎬ因此可以将其视为简支梁ꎮ由材料力学可知ꎬ简支梁的固有频率计算公式为[７]:ｆ＝ωｉ２π＝１２π４８ＥＩｍｌ３(６)式中:Ｅ为材料的弹性模量ꎻＩ为梁截面的惯性矩ꎻｍ为横梁的质量ꎻｌ为横梁的长度ꎮ本文分析用的材料为默认线弹性结构钢ꎬ其Ｅ＝２ˑ１０１１Ｐａꎬｍ＝３２６ｋｇꎬｌ＝３ｍꎮ不同截面横梁的惯性矩其计算公式如下[７]ꎮ圆环形截面:Ｉ＝π(Ｄ４－ｄ４)６４(７)空心方形截面㊁工字形截面㊁Ｃ形截面:Ｉ＝ＢＨ３－ｂｈ３１２(８)式中各参数的含义如图１所示ꎮ图１㊀惯性矩中各参数的含义㊀㊀为保证不同截面横梁的质量和厚度相同ꎬ设定不同形状截面的具体参数见表１ꎮ表１㊀不同形状截面的参数ｍ㊀㊀参数圆环形Ｃ形空心方形工字形Ｂ０.２４０.２００.２４ｂ０.２２０.１６０.２２Ｈ０.２４０.２００.２４ｈ０.２００.１６０.２０Ｄ０.２４ｄ０.２０㊀㊀计算可得:圆环形横梁固有频率ｆ＝６７.０８Ｈｚꎬ空心方形横梁固有频率ｆ＝４６.０２Ｈｚꎬ工字形横梁固有频率ｆ＝５９.８９ＨｚꎬＣ形横梁固有频率ｆ＝５９.８９Ｈｚꎮ２㊀模型的建立１)实体模型建立ꎮ根据实际尺寸ꎬ用ＵＧ建立了相同质量和厚度㊁不同截面的横梁模型ꎬ截面形状如图１所示ꎬ横梁厚度为０.０２ｍꎬ长度为３.００ｍꎮ在不影响计算精度的前提下ꎬ为了提高计算效率ꎬ对结构做适当的简化:①忽略结构焊缝和倒角ꎻ②对零件的外形进行必要的简化ꎬ忽略工艺孔和螺纹孔ꎮ２)横梁网格的划分ꎮ将建好的模型导入到Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中ꎬ并设定为系统默认的结构钢材料:泊松比为０.３ꎬ密度为７８５０ｋｇ/ｍ３ꎮ利用自动网格划分功能进行模型网格划分ꎬ得到网格划分结果如图２所示ꎮ图２㊀横梁网格划分图㊀㊀３)边界条件的设定ꎮ振动筛的横梁是通过螺栓连接到箱体上的ꎬ因此可简化为对横梁两端面的全部自由度进行约束ꎮ３㊀结果分析与研究在Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中对模型进行模态分析ꎬ得到不同截面横梁的前６阶自振频率ꎬ如图３所示ꎮＣ形图３㊀不同截面横梁前６阶自振频率图６２２０１９年第４８卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀截面横梁自振频率为６８.６６~２４９.６８Ｈｚꎬ工字形截面横梁自振频率为１１２.１５~３７２.８３Ｈｚꎬ空心方形截面横梁自振频率为１３６.７６~６１５.０５Ｈｚꎬ圆环形截面横梁自振频率为１４４.６７~６５７.４６Ｈｚꎮ结构的振动变形通常是各阶振型的叠加ꎬ低阶次的振型对结构的动态特性影响程度比高阶振型大ꎬ因此可忽略高阶模态的影响ꎬ一般选取系统的前６阶振型进行研究ꎮ通过与理论计算值进行比较ꎬ得知Ｃ形截面横梁的第１阶自振频率最接近其固有频率ꎬ最易产生共振ꎬ抗疲劳破坏能力最弱ꎻ空心方形和圆环形截面横梁的第１阶自振频率远大于其固有频率ꎬ均不易产生共振ꎬ抗疲劳破坏能力较强ꎮ由图４可知ꎬＣ形截面横梁中部在第４阶振型出现最大弯曲变形ꎬ为５.７２ｍｍꎬ前６阶振型图中均没有出现扭转变形ꎮ刚度较小的模态为低阶模态ꎬ因此Ｃ形截面横梁的扭转刚度高于弯曲刚度ꎮ图４㊀Ｃ形截面横梁前６阶振型图㊀㊀由图５可知ꎬ在第１阶振型图中ꎬ工字形截面图５㊀工字形截面横梁前６阶振型图横梁中部出现最大弯曲变形ꎬ为２.８１ｍｍꎻ第２阶振型图中ꎬ横梁中部出现最大扭转变形ꎬ为４.１３ｍｍꎮ由于第１阶自振频率与第２阶自振频率近似相等ꎬ第２阶自振频率下的扭转变形大于第１阶的弯曲变形ꎬ因此工字形截面横梁的弯曲刚度高于扭转刚度ꎮ由图６可知ꎬ在第５阶振型图中ꎬ空心方形截面横梁中部棱线部位出现最大扭转变形ꎬ为３.２８ｍｍꎻ第１和２阶振型图中ꎬ横梁中部出现最大弯曲变形ꎬ为２.６９ｍｍꎮ第１和２阶模态为低阶模态ꎬ因此空心方形截面横梁扭转刚度优于弯曲刚度ꎮ图６㊀空心方形截面横梁前６阶振型图㊀㊀由图７可知ꎬ在第１和２阶振型图中ꎬ圆环形截面横梁中部出现最大弯曲变形ꎬ为２.７５ｍｍꎬ前６阶振型均没有出现扭转变形ꎬ因此圆环形截面横梁扭转刚度优于弯曲刚度ꎮ图７㊀圆环形截面横梁前６阶振型图㊀㊀由图８可知ꎬ４种截面的横梁均在横梁的中间部位出现了弯曲变形ꎮ其中Ｃ形截面横梁的第１阶频率最低ꎬ弯曲变形最大ꎻ工字形截面横梁的第７２２０１９年第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀杨晓晖:振动筛不同截面的横梁模态分析１阶频率略高于Ｃ形截面横梁ꎬ弯曲变形小于Ｃ形截面ꎻ圆环形截面横梁的第１阶频率最高ꎬ弯曲变形小于工字形截面和Ｃ形截面横梁ꎻ空心方形截面横梁的第１阶频率与圆环形的第１阶频率近似相等ꎬ弯曲变形最小ꎬ这是因为在质量㊁厚度相同的情况下ꎬ空心方形横梁结构较为紧凑ꎬ刚度更强ꎮ因此可以得出抗弯刚度从强到弱的顺序为:空心方形截面横梁㊁圆环形截面横梁㊁工字形截面横梁㊁Ｃ形截面横梁ꎮ图８㊀不同截面横梁的１阶振型㊀㊀扭转变形出现在工字形截面横梁的第２ꎬ４ꎬ５阶振型及空心方形截面横梁的第５阶振型中ꎬ工字形截面横梁的第２阶自振频率最低ꎬ最大扭转变形为４.１３ｍｍꎻＣ形截面横梁的前６阶振型中没有出现扭转变形ꎻ空心方形截面横梁第５阶模态的自振频率较高ꎬ最大扭转变形为３.２８ｍｍꎻ圆环形截面横梁前６阶振形中没有出现扭转变形且自振频率最高ꎮ因此抗扭刚度从强到弱的顺序为:圆环形截面横梁㊁空心方形截面横梁㊁Ｃ形截面横梁㊁工字形截面横梁ꎮ４㊀结论本文建立了截面形状分别为Ｃ形㊁工字形㊁空心方形和圆环形的振动筛横梁的模型并进行了模态分析ꎬ得到以下结论:１)在质量和厚度相同的情况下ꎬ圆环形截面㊁空心方形截面㊁工字形截面和Ｃ形截面横梁的自振频率依次减小ꎮ２)Ｃ形截面横梁抗弯刚度最弱ꎻ工字形截面横梁抗扭刚度最弱ꎻ空心方形截面横梁抗弯刚度和抗扭刚度均强于Ｃ形截面和工字形截面横梁ꎻ圆环形截面横梁其抗弯刚度和抗扭刚度最强ꎬ抗疲劳能力强ꎬ使用寿命长ꎮ因此振动筛横梁的最佳截面形状是圆环形截面ꎮ参考文献:[１]㊀杨俊哲.基于Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ多倾角型振动筛的模态分析[Ｊ].煤炭学报ꎬ２０１２(６):２４０－２４４.[２]㊀ＬＩＣＬꎬＨＥＦꎬＺＨＡＮＧＹＹꎬｅｔａｌ.Ｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｂｅａｍｏｆｌｉｎｅｒｖｉｂｒａｔｉｎｇｓｃｒｅｅｎ[Ｊ].ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２０１３ꎬ１７(４):６９－７３.[３]㊀赵环帅ꎬ丁文文ꎬ杨秀秀ꎬ等.ＺＫ３０４８型直线振动筛结构断裂的仿真分析[Ｊ].煤炭科学技术ꎬ２０１０(７):６５－６７. [４]㊀ＹＵＷｅｉｃｈｕｎꎬＺＨＡＮＧＳｏｎｇ.ＭｏｄｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｌｉｎｅａｒｖｉｂｒａｔｉｎｇｓｃｒｅｅｎｂａｓｅｄｏｎＡＮＳＹＳ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＭｅｃｈａｎｉｃｓａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓꎬ２０１２ꎬ１９７:１２９－１３３.[５]㊀张则荣ꎬ樊志敏ꎬ王永岩.大型直线振动筛的疲劳寿命及可靠性分析[Ｊ].煤炭学报ꎬ２０１４ꎬ３９(增刊１):２５７－２６１. [６]㊀张义民ꎬ李鹤.机械振动学基础[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２０１０.[７]㊀刘鸿文.材料力学Ｉ[Ｍ].５版.北京:高等教育出版社ꎬ２０１１.ＴｈｅｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｂｅａｍｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｖｉｂｒａｔｉｎｇｓｃｒｅｅｎＹａｎｇＸｉａｏｈｕｉꎬＧｏｎｇＹｕａｎｈａｎｇ(ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＱｉｎｇｄａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＳｈａｎｄｏｎｇＱｉｎｇｄａｏꎬ２６６０６１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅｃｒｏｓｓ￣ｓｅｃｔｉｏｎａｌｓｈａｐｅｏｆｂｅａｍｏｎａｎｔｉ￣ｆａｔｉｇｕｅａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｔｈｅｖｉ￣ｂｒａｔｉｎｇｓｃｒｅｅｎꎬｉｔｂｕｉｌｄｓｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｓｅｂｅａｍｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｒｒｅａｌｍａｇｎｉｔｕｄｅｓꎬａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｓｉｔｓｍｏｄ￣ｅｌａｎａｌｙｓｉｓｉｎｆｏｕｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎｓｏｆｂｅａｍｓｉｎｃｌｕｄｉｎｇＣ￣ｓｈａｐｅｄꎬＩ￣ｓｈａｐｅｄꎬｑｕａｄｒａｔｅｔｕｂｅ￣ｓｈａｐｅｄａｎｄｃｉｒ￣ｃｕｌａｒｒｉｎｇ￣ｓｈａｐｅｄ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ:ｗｈｅｎｍａｓｓａｎｄｔｈｉｃｋｎｅｓｓａｒｅｅｑｕａｌꎬｔｈｅｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｔｏｒｓｉｏｎａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｒｉｎｇ￣ｓｈａｐｅｄｂｅａｍａｒｅｔｈｅｈｉｇｈｅｓｔꎬｔｈｅｔｏｒｓｉｏｎａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆＩ￣ｓｈａｐｅｄｂｅａｍｉｓｔｈｅｗｅａｋｅｓｔꎬｔｈｅｂｅｎｄｉｎｇｓｔｉｆｆｎｅｓｓａｎｄｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙｏｆＣ￣ｓｈａｐｅｄｂｅａｍａｒｅｔｈｅｌｏｗ￣ｅｓｔꎬｒｅｓｏｎａｎｃｅｅａｓｉｌｙａｐｐｅａｒｓｉｎｔｈｅｂｅａｍｗｉｔｈｌｏｗｎａｔｕｒａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｒｅｑｕｅｎｃｙａｎｄｓｔｉｆｆｎｅｓｓꎬｔｈｕｓｌｅｄｔｏｆａｔｉｇｕｅｆａｉｌｕｒｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｖｉｂｒａｔｉｎｇｓｃｒｅｅｎｂｅａｍꎻａｎｔｉ￣ｆａｔｉｇｕｅꎻｃｒｏｓｓｓｅｃｔｉｏｎꎻｍｏｄｅｌａｎａｌｙｓｉｓ８２２０１９年第４８卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
热板式活络模具与蒸锅式活络模具的传热性能分析
橡 胶 工 业CHINA RUBBER INDUSTRY 978第70卷第12期Vol.70 No.122023年12月D e c.2023热板式活络模具与蒸锅式活络模具的传热性能分析宋凯华，胡海明（青岛科技大学机电工程学院，山东青岛266061）摘要：利用Ansys Workbench的瞬态热模块对圆锥面导向的热板式活络模具与蒸锅式活络模具进行传热性能对比分析，并对蒸锅式活络模具的结构进行优化。
结果表明：蒸锅式活络模具的温模时间比热板式活络模具更短，但热板式活络模具的花纹块最大温差比蒸锅式活络模具小，温度分布更加均匀；结构优化后蒸锅式活络模具的花纹块最大温差、块上下侧温差以及中部横向温差均减小，温度分布更加均匀。
关键词：热板式活络模具；蒸锅式活络模具；传热性能；结构优化中图分类号：TQ330.4＋7 文章编号：1000-890X（2023）12-0978-07文献标志码：A DOI：10.12136/j.issn.1000-890X.2023.12.0978活络模具是决定轮胎质量的关键设备，按照加热方式的不同，其可以分为热板式活络模具和蒸锅式活络模具[1-3]。
两种活络模具在全钢子午线轮胎和半钢子午线轮胎生产中都有应用，但蒸锅式活络模具在大型工程机械轮胎领域应用更多。
目前，国内对两种活络模具的传热性能研究较少，尚未对其结构和传热性能上的差异进行分析[4-5]。
对轮胎活络模具进行传热性能分析和结构优化离不开模具的温度测量。
温度测量方法主要有试验法和模拟法，其中，采用模拟法可以省去人工测温的繁琐过程，同时可以最大程度地节约资源和降低成本。
李淑华等[6]模拟了热板式活络模具温模过程中的温度场分布。
刘迎等[7]模拟了在热源与合模力的综合作用下模具的型腔温度和应力分布。
胡海明等[8]对导向方式不同的两种热板式活络模具进行了传热分析。
石鹏等[9]研究得出当温度趋于硫化温度时，采用对流边界与固定温度边界得到的轮胎活络模具的模拟结果差别不大。
机电工程学院
青岛科技大学机电工程学院机械工程实验教学中心规章制度目录实验教学中心实验教学管理暂行规定 (1)实验教学中心实验室工作档案管理制度 (4)实验教学中心首开实验管理规定 (6)实验教学中心开放和创新实验室规定 (7)实验教学中心实验室基本信息收集与上报制度 (8)实验教学中心首次上岗指导实验教师考核标准 (10)实验教学中心实验室安全规定 (12)实验教学中心实验课程考核及成绩评定办法 (14)实验教学中心实验中心工作人员职责 (16)实验室人员考核实施细则 (20)实验教学中心实验、实习教学管理规范 (22)实验教学中心实验室人员培训实施意见 (26)实验教学中心学生实验安全承诺 (27)实验教学中心实验室安全与卫生制度 (27)实验教学中心实验室安全预案 (28)实验教学中心学生实验守则 (30)实验教学中心实验仪器设备管理规定 (32)实验教学中心实验材料、低值耐用品管理办法 (35)实验教学中心实验室事故处理与赔偿制度 (38)实验教学中心实验教学管理暂行规定第一章总则第一条实验教学属于实践性教学环节，是教学工作的重要组成部分，具有自身的教学特点和规律；加强实验教学是提高现代高等教育质量的重要保障。
第二条实验教学的基本任务是：对学生进行科学实验方法、技术和实验技能的基本训练，使学生了解和掌握科学实验的主要过程与基本方法，培养学生的动手能力、创新思维能力和科学实验能力，提高学生发现问题、解决问题以及科研协作能力。
第三条循序引进机械学科前沿知识，努力提高实验教学质量。
实验教学应当不断吸收当代科技和教学的新成果，及时更新实验内容，深化实验教学改革，实行标准化、规范化的管理。
第二章实验教学任务与排课第四条实验教学大纲是组织实验教学和检查实验教学质量的法规性教学管理文件。
各实验室应根据本科教学培养目标，科学合理地确定本实验课的具体要求，并制定出相应的实验教学大纲。
实验教学大纲应严格按要求制定，经机电工程学院学术委员会审批并报实验设备处和教务处备案。
管路沿程阻力损失 - 青岛科技大学机电工程学院
管路沿程阻力损失一、实验目的1、学会测定管道沿程水头损失系数的方法。
2、分析圆管恒定流动的水头损失规律，验证在各种情况下沿程水头损失与平均流速的关系以及随雷诺数和相对粗糙度的变化规律。
3、根据紊流粗糙区的实验结果，计算实验管壁的粗糙系数n值及管壁当量粗糙值，并与莫迪图比较。
二、实验原理1、对于通过直径不变的圆管的恒定水流，沿程水头损失为即上下游量测断面的比压计读数差。
沿程水头损失也常表达为其中，称为沿程水头损失系数；l为上下游量测断面之间的管段长度；d为管道直径，v和断面平均流速v，则可直接得到沿程水头损失系数为断面平均流速。
若在实验中测得h2、不同流动型态及流区的水流，其沿程水头损失与断面平均流速的关系是不同的。
层流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1次方成正比；紊流流动中的沿程水头损失与断面平均流速的1.5～2次方成正比。
3、沿程水头损失系数是相对粗糙度与雷诺数的函数，为管壁当量粗糙，（其中为水的运动粘滞系数）。
4、圆管层流流动5、光滑圆管紊流流动可取。
可见在层流流动和紊流光滑区，沿程水头损失系数只取决于雷诺数。
6、粗糙圆管紊流流动沿程水头损失系数完全由粗糙度决定，与雷诺数无关，此时沿程水头损失与断面平均流速的平方成正比，所以紊流粗糙区通常也叫做“阻力平方区”。
7、在紊流光滑区和紊流粗糙区之间存在过渡区，此时沿程水头损失系数与雷诺数和粗糙度都有关。
8、粗糙系数可按下列公式进行计算式中，为管道的水力半径，圆管的水力半径，该式适用于紊流粗糙区。
三、实验设备本实验分别在直径不同的玻璃管、细铜管、粗铜管、粗铁管和人工加糙管中进行。
由于不同管道中流量和水头损失的数值差别很大，故采用不同的量测方法。
各组可按照所选管道，采用相应的设备及量测仪器。
本实验对于各种管道均采用比压计（或水银比压计）量测水头损失，流量的量测分别用三角堰、体积法进行。
四、实验步骤1、预习实验指示书，认真阅读实验目的要求、实验原理和注意事项。
2子午胎生产关键设备之压延机
• 在实际设计制造中，通常采用圆弧的一
部分或椭圆的一部分或抛物线的一部分
作辊筒中高度的补偿曲线来近似地补偿。
3 辊筒的挠度补偿
• 理论上根据材料力学可以求得辊筒在工作负荷作用下的实际挠度方程
为:
其中：P--辊筒横压力；E--辊筒材料的弹性模数； J--辊筒断面惯性矩 L--辊筒工作表面长度； a--轴承压力作用点到轴肩距离；x--从轴 肩开始发起的任一距离
纤维帘布压延生产线
1 概述
1.4 工作原理
• 相对回转---两个相邻的辊筒在有速比或等速情况下相对回转； • 胶料在摩擦力作用下被拉入辊隙中； • 由于辊隙截面的逐渐减少，使胶料
受到强烈的挤压与剪切，完成延展 成型（压片）；或把胶料挤压在钢 丝帘布上（双面贴胶）；胶胚表面 压花（压型）；多层胶片的贴合等。
• 不管是那一种加工曲线都是二次曲线，而实际变形曲线则是四次曲线。
因此中高度法是不能完全补偿辊筒挠度的。所以通常中高度法与其他方 法联合使用。
• 辊筒的中高度值在没有其他补偿方法联合使用时，通常在0.02—
0.10mm范围，在与其他方法联合使用时，通常在0.02—0.06mm范围。 由于每个辊筒所处的地位和作用不同，因而，每个辊筒的中高度值也不 一样，应根据实际情况确定。
1843年三辊压延机应用于生产中； 1880年四辊压延机制造出来了。
• 我国压延机的设计与生产起步较晚，但发展较快。
1958年就成功地制造出了φ610×1730毫米压延机，填补了国产压延机 生产的空白，其后各种不同规格与用途的压延机不断的应用于生产中， 并已系列化。
• 现在我国已经可以制造用于钢丝帘布压延的压延机。
4 压延机的发展
5、压延供胶
• 用销钉机筒冷喂料螺杆挤出机，有的甚至用高压（50MPa）齿泵挤出系统
小型挖掘机工作装置力学分析
１ ． １小 型 挖 掘机 工作 装 置力 学 参数
液压 缸 是小 型 挖 掘机 完成 挖 掘 动作 的主要 动 力 ， 直 接 决定 在 挖 掘过 程 中能 达 到 的最 大挖 掘 力值 。 本 文 所 研 究
泊 松 比
质 量 密 度
（ ｋ ｇ ／ ｍｍ ）
７． ８ ５× １
表 １ 液压 缸 参数
张力 强 度
（ Ｎ ／ ｍｍ ２ ）
４ ７ ０
屈 服 强度
（ Ｍｐ ａ ）
３ ４５
热 扩 张 系数
（ ／ Ｋ ｅ ｌ ｖ ｅ ｎ）
１ ． ３ Ｏ ｘ ｌ
比热
（ Ｊ ／ （ ｋ ｇ ． Ｋ） ）
４ ６ ０
２ 小 型 挖 掘 机 工 作 装 置 关 键 部 件 力 学 分 析
山机 械 、 电站 、 桥 梁 等 承受 动 荷 的结 构 、 机械零件 、 建 筑 结
本 文 主要 分 析 在 满 足 液 压 缸 额 定 工 作 压 力条 件 下 达
到最 大 挖 掘 力 时 小 型挖 掘 机 工 作 装 置 各组 件 的受 力 情 况
是否 满 足设 计 要求 。
１ 小 型挖 掘 机 的力 学参 数 和材 料 属性
况 ，发 现 斗 杆 挖 掘 产 生 最 大 挖 掘 力 时 小 型 挖 掘 机 １ ＿ 作 装
液压缸 ＼ ＼ （ ｍ ｍ ）
动 臂缸
斗 杆缸 铲 斗缸
（ ｍ ｉ ｌ １ ）
７ ５
６ ５ ５ ５
（ Ｍ ｐ ａ ）
２ ８
２ ８ ２ ８
（ Ｍ ｐ ａ ）
摘 要 ： 通 过 对 某型 号 小型 挖 掘机 工作 装 置 结构 进 行 力 学分 析 计 算 ， 发 现 产 品在 设 计 中存 在 的缺 陷 ， 通 过
(建筑工程管理)第章压杆失稳与外压容器青岛科技大学机电工程学院
●外压容器失稳的实质，是容器由壹种平衡状态跃变到另壹种平衡状态。 ●外压容器的失稳是它的固有特性，和其它构件（例如：压杆）失稳壹样是独立于强度以外 的问题，更不能误判为是由于刚度不足而引起的。 ●使外压容器从在原有直线形状下的稳定平衡状态过渡到不稳定平衡状态的压力就是该外 压容器的临界压力，以表示。而筒体在临界压力作用下，筒壁内产生的环向压缩应力称为临 界应力，以表示。 ●外压筒体失稳时，圆筒壳由圆形可能跃变成俩个波，三个波，四个波……n＝正整数的波 形（如图 4 所示）。 图 4 外压圆筒失稳时的形状 （3）外压容器的设计压力 设计压力 P 设：正常工作过程中可能产生的最大内外压差。 真空容器：有安全装置，取（1.25Pmax，0.1MPa）中的较小值；无有安全装置，取 0.1MPa 夹套容器：内部真空，真空容器设计压力＋夹套设计压力；应考虑容器可能出现的最大压差 的危险工况。如内筒泄漏、夹套液压试验等工况 第二节外压圆筒环向稳定计算 1、临界压力的计算（calculationofcriticalpressure） (1)长圆筒（longcylinder） ①定义：筒端的俩个封头或其他刚性构件（如：加强圈）不能对整个筒体起加强作用。筒体 对俩端的刚性构件较远部分只能依靠自身来保持其形状，当它承受径向外压时，壳体有向内 变形的趋势，容易被压扁。变形时，波数 n＝2。 ②临界压力计算 ，称为勃莱斯公式（1） --outsidediameterofcylinder，㎜； E—modulusofelasticity。 --effectivethicknessofcylinder，㎜。 从公式（1）可知：长圆筒的临界压力和长度无关，仅和圆筒厚和直径的比值有关。 （2）短圆筒（shortcylinders） ①定义当圆筒的长度和直径之比较小，失稳波数大于 2 时，称为短圆筒。 ②临界压力计算 ,拉默公式（2） 式中：L—筒体的计算长度，㎜。指筒体上俩个刚性构件如封头、法兰、加强圈之间的最大 距离。 图 5 外压圆筒的计算长度 对于凸形端盖：L＝圆筒长＋封头直边段＋1/3 凸面高度； 对于法兰：L＝俩法兰面之间的距离； 对于加强圈：L＝加强圈中心线之间的距离； （3）临界长度 LCr 临界长度是划分长圆筒和短圆筒的界限，当圆筒的长度等于临界长度时， 用勃莱斯公式和拉默公式计算的结果，临界压力应该相等： ，进而解得： （3） 临界长度是封头或者其他刚性构件对筒体是否有支撑作用的分界线； 临界长度只和筒体的几何尺寸有关。 （4）临） 短圆筒：（6） 可是公式（5）和（6）仅在临界应力小于材料的比例极限时才成立。为了解决非弹性失稳时 临界应力的计算，取，此处的 E 为广义弹性模量。 长圆筒：（7） 短圆筒：（8） 临界应变和材料的 E 没有关系，仅是筒体几何尺寸的函数； 建立的临界压应变和 L/Do，Do/Se 的函数关系，是以于勃莱斯公式和拉默公式为基础的。因 此，只适用于仅存在周向应力、不存在轴向应力的情况。 先根据筒体的几何尺寸计算，如果，则能够利用公式（5）或（6）计算临界应力；如果，则 只有根据材料的应力—应变曲线查取相应的临界应力，利用公式（4）计算临界应力； 图 6 材料的应力—应变曲线 2、外压容器的设计计算 （1）许用外压的确定 在工程实际中：①长圆筒或者管子存在椭圆度，壹般压力达到 1/3~1/2 临界压力就会被压瘪； ②在操作时由于操作条件的破坏，壳体实际承受的压力会比计算的压力大。所以需要增加壹 个稳定系数 m，m 值根据我国设计规定取为 3.0。 （9） （2）图解法原理 ①，将其绘制如图 7 所示，利用图中的曲线，能够很方便地查出临界应变，即 A 的值。 图 7 曲线，用于所有的材料 钢制长圆筒，在图上是垂直于横坐标的直线部分。 钢制短圆筒：对应不同参数，ε不同。反映出米赛斯或拉默公式的适用范围，是壹条斜线。 本图和材料的 E 值无关。钢材取μ＝0.3，普遍使用。 ②将材料的曲线改为， 因为所求为许用应力，（10） 为了查图更加方便，令，从而把材料的曲线改为 B—A 曲线，根据 A 的值直接查得Ｂ，则有： （11） 图 8B＝f(A)曲线 如果在弹性范围内，能够采用计算，结果比图解法更为准确。 （3）设计计算步骤： 对于≥10 的圆筒： （1）假设，令，计算出； （2）查出ε＝A。 （3）根据所用材料及设计温度查 B。若从图中查取的 A 值落在材料温度线左方，则 B 值查 不到，必须按公式计算： （4）按照公式（11）求出[P]； （5）比较 P 和[P]，应使[P]略大于 P，否则必须再设，重复上述步骤。 第三节封头的稳定性计算 1、外压球壳的稳定计算 承受外压的凸形封头，稳定计算主要是以外压球壳的稳定计算为基础。 （1）外压球壳 按弹性小变形理论得球壳失稳得临界压力： （12）
机电一体化原理与应用 第二章
M弹
M
2）运动方程建模
M阻 M弹
d (t ) d (t ) J M (t ) f k (t ) 2 dt dt
2
3）传递函数
1 H (s) 2 M ( s) Js f s k
( s)
M
例题2：
同步尺形带驱 动装置
M弹
M阻
1）受力分析
M
Jm
2）拉氏变换
U i ( s) U o ( s) R * I ( s) 1 U o (s) I ( s) CS
2 24 2 25
3）由拉氏变换方程写 动态结构图
将2－24进行形式变换得，
1 [U i ( s ) U o ( s )] I ( s ) R
可以用图2－13形象表示； 式2－25可以用图2－14形 象表示。
机械平衡方程：
d o t d 2 o t M t f J dt dt 2
M t CT Ceia t KT ia t
其中ei t : 电枢输入电压； a、La、ia t 分别为电枢绕组的电阻 R 、电感、电流。 （t）为感应电势； em Mt 为电机转矩 J : 总转动惯量； ：电机阻尼系数。 e : 反电势常数； T：电机力矩常数 ; f K K
e（t）为感应电势； t 为电机转矩 M ; m J : 总转动惯量； ：电机阻尼系数。 f
R a、L a、i a t 分别为电枢绕组的电阻 、电感、电流。
2）数学模型
电枢回路方程： di a t ei t R a i a t L a e （t） m dt d o t e（t） K e m dt
2.2.1.2 有源电路建模
第二节工作原理和主要参数青岛科技大学机电工程学院
5、塑化阶段
l 由于力－化学作用而使高聚物主链断裂，从而 使之变化更易变形如弹性较小的状态，即改变 物料的流变特性，使之适应于后面各加工过程 的需要。
第二节工作原理和主要参数青岛科技 大学机电工程学院
•胶料在密炼室中的混炼过程
生胶和配合剂由加料斗加入，首先落入两 个相对回转的转子口部，在上顶栓的压力 及摩擦力的作用下，被带入两转子之间的 间隙处，受到一定的捏炼作用，然后由下 顶栓的尖棱将胶料分开，进入转子与密炼 室壁的间隙中，在此处经受强烈的剪切捏 炼作用后，被破碎的两股胶料又相会于两 个转子口部，然后再进入两转子间隙处， 如此循环往复。
第二节工作原理和主要参数青岛科技 大学机电工程学院
2 、两转子之间的混合搅拌、挤压作用 （啮合型密炼机尤为明显） l 两转子的椭圆形表面各点与转子轴心线的距离不
等，因而具有不同的圆周速度。因此两转子间的 间隙和速比不是一个恒定值，而是处处不同，时 时变化的。
l 速度梯度最大值和最小值相差达几十倍。可使胶 料受到强烈的剪切、挤压、搅拌作用。
从公式和图4-14看 ，功率与转子 D－转子棱回转直径
l n－转速
l h－间隙
l 则τmax=η1 (πDn/h)m
•由式可见，增大转子直径、转速，减小间隙，均 可提高剪切应力，从而提高分散第的二节速工作原度理和。主要参数青岛科技
大学机电工程学院
4、简单结合(单纯混合，宏观分散，分布混炼)
将粒子从一点移到另一点，并不改变其物理形 状和大小，主要是使物种进一步分散均匀。 均匀化需要使胶料如在开炼机上那样往复捣动 (用人工或翻胶装置)，在密炼机中则主要靠转 子螺旋突棱的作用使其在密炼室中往复运动。 当剪切应力一旦超过破碎填充剂二次聚集体的 吸附力之后，填充剂的分散就与剪切应力无关， 而决定于施加给混炼胶总剪切应变量。
一机床夹具工作原理及拆装-机械工程教学中心-青岛科技大学
《机械制造工艺学》实验指导书张明机械基础实验教学中心实训分中心青岛科技大学2007.01青岛科技大学学生实验守则一、学生必须按规定时间参加实验，不得迟到、早退。
迟到十分钟以上者，不得参加本次实验。
二、实验前要认真预习实验指导书，明确实验目的、原理、仪器设备、内容、注意事项等，能正确回答老师提问。
预习不合格者，教师有权取消其本次实验资格。
三、爱护仪器设备，节约使用材料，不准动用与本实验无关的仪器设备及其它物品，不准将实验室的任何物品带出室外。
四、实验室内应保持安静，不准高声喧哗和打闹，不准抽烟，不准随地吐痰和乱抛纸屑杂物。
五、实验完毕应及时切断电源、水源、气源，由指导教师检查仪器设备、工具、材料及实验记录后，经允许方可离去。
六、对违反实验室规章制度和操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备，私自拆卸仪器而造成事故和损失者，要立即报告并写出书面检查，视情节轻重和态度按有关规章制度处理。
七、在实验中因某种原因而损坏实验器材者，由实验指导教师按有关规定，提出赔偿意见，学生应到指定地点办理赔偿手续。
青岛科技大学机械制造工艺学实验指导书课程名称：机械制造工艺学英文：Machine Manufacturing Engineering实验指导书名称：机械制造工艺学实验指导书一、学时学分总学时：64 实验时数：4二、实验的地位、作用和目的实验课是机械制造工艺学课程的一个实践环节。
通过实验，巩固课堂所学的制造工艺方面的基本理论的基本知识，培养学生的实验操作及实验结果正确分析的能力。
三、基本原理及课程简介机械制造工艺学是机械设计制造及自动化专业方向的一门主要专业课，主要培养学生具备机械制造工艺方面的基本理论和基本知识以及工艺设计的基本技能。
四、实验方式与基本要求1、由指导教师讲清实验的基本原理、要求、实验目的。
2、按实验指导书要求正确地进行实验操作。
五、考核与报告按实验指导书要求完成实验内容，填写实验报告。
六、实验项目与内容提要实验一常用机床夹具工作原理及拆装一、实验目的1、掌握常用机床夹具定位原理；2、掌握常用夹紧机构结构。
124挤出理论之三-青岛科技大学机电工程学院
上式分别对H和θ求导，即可求出H最佳 和θ最佳 这时，θ最佳=30°。 （由于是牛顿流体，所以与实际17º40´有区别）
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
挤出理论
4）截流比a (忽略δf)： a=Qp/Qd称为截流比，它反映了挤出机的实际工作
状态。
因Q= Qd-Qp，所以有： Q/ Qd= (Qd –Qp) )/ Qd =1- Qp/ Qd=1-a
假定熔体为牛顿流体，当其通过机头时，其流率方 程为：
Q=KΔP/η 式中： K—口模常数，仅与口模尺寸和形状有关。
ΔP—物料通过口模时的压力降 η ---物料的粘度
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
挤出理论
对于方程Q=KΔP/η，K、η皆为常数。因此上式实际 是Q与ΔP的线性方程式。
我们可以得到如图所示的直线簇，直线OD即为口模 特性线。
勇于开始，才能找到成 功的路
其斜率为：K/ η 对给定的口模，压力越高，流过口模的流量越大。
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
挤出理论
3）挤出机的综合工作点： 将螺杆特性线和口模特性线在同一个坐标中画出， 两组直线相交的点即为挤出机的综合工作点：
勇于开始，才能找到成 功的路
在C点处， Q机头=Q螺杆。 综合工作点会因螺杆转速的改变而改变。 综合工作点会因机头口模的改变而改变。
124挤出理论之三-青岛 科技大学机电工程学院
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
2020年4月6日星期一
挤出理论
• 2.3.3 熔体输送理论 常规的全螺纹单螺杆均化段的熔体输送理论已得 到很好的发展，与其他两个理论相比，它建立的 最早。 1953年它首先在两个无限大的平板之间，假定熔 体为等温牛顿流体的条件下建立起来，后来又进 行了修正，下面简要介绍：
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工艺上
可增加表面活性剂硬脂酸等，以帮 助湿润配合剂
机械上 必须以一定的作用力，以便将配合 剂混入生胶中，并破坏其聚集体
一 、混炼过程
1、细分（ break）
2、混入(捏炼)
基
（ intermix，blend）
本
步
骤
3、分散（微观分散,分散混炼） （Dispersive Mixing）
5、塑化阶段
4、简单结合 (单纯混合,宏观分散、分布混炼)
第二节 工作原理和主要参数
§2－1 工作原理 §2－2 主要参数
§2－1 工作原理
在密炼室内，生胶的混炼和混炼胶的混炼过程， 比开炼机的塑炼和混炼要复杂的多，物料加入
密炼室后，就在由两个具有螺旋棱、有速比、 相对回转的转子与密炼室壁，上、下顶栓组成 的混炼系统内受到不断变化反复进行的强烈剪 切和挤压作用，使胶料产生剪切变形，进行了
胶料在密炼室中的混炼过程如下：
二、胶料在密炼室中所受的机械作用 1、 转子外表面与密炼室内壁间的捏炼作用 （ 椭圆型转子密炼机尤为明显）
（A）密炼机中流线和填充情况示意图 （B）局部放大，转子突棱棱峰处物料流动情况
转子表面与密炼室内壁间形成了一个环形间隙， 当胶料通过此环形间隙时，则受到捏炼作用。
2 、两转子之间的混合搅拌、挤压作用 （啮合型密炼机尤为明显） 两转子的椭圆形表面各点与转子轴心线的距离不
可提高剪切应力，从而提高分散的速度。
4、简单结合(单纯混合，宏观分散，分布混炼)
将粒子从一点移到另一点，并不改变其物理形 状和大小，主要是使物种进一步分散均匀。
均匀化需要使胶料如在开炼机上那样往复捣动 (用人工或翻胶装置)，在密炼机中则主要靠转 子螺旋突棱的作用使其在密炼室中往复运动。 当剪切应力一旦超过破碎填充剂二次聚集体的 吸附力之后，填充剂的分散就与剪切应力无关， 而决定于施加给混炼胶总剪切应变量。
生胶
拉伸
再拉伸
包卷
分 散
炭黑二次聚集体
B、在高速下使橡胶变形时,它呈现固体性质， 即发生脆性破坏而成粒状。这些新生成的胶 粒表面上就布满了填充剂接着就在压力下， 结合成一整体，成为块胶料。
由于天然胶强度大，尤其在采用老式慢速密炼 机时，其混入方式显然属于A的形式；而丁苯胶, 顺丁胶,乙丙胶等所谓干酪状橡胶(与天然胶相 比)，在密炼机转子转速达到某种程度以上时， 即不能发挥其弹性，就可能出现B的形式。
1 、细分（break） : 将较大的配合剂团块或聚集体进一步粉碎、分细
使橡胶和配合剂粉碎
2、混入(捏炼)
将粉状或液态物料混入橡胶中形成粘结块(需要 较长时间),要使配合剂混入，首先必须使块状 橡胶变形，以形成与填充剂接触的新界面.此界 面形成的方式，从理论上分析有两种。
A、在低速下拉伸橡胶时,它可像液体一样的 流动。被充分拉伸后，填充剂就会粘着在新 生的界面上。然后，橡胶收缩将粘着的填充 剂包围起来，并形成一个整体，就像把橡胶 的棱边拉伸、包卷，再拉伸等，最后在挤压 下形成一个整体。
总剪切变形
t－混炼时间 n－转速
D－转子棱回转直径 h－间隙
由式可知，剪切速率与混炼时间对剪切应变
量影响很大，若要在相同的混炼时间内达到 一定的 ，则需增加D、n ，减小h。
实际上，在密炼过程中，在密炼机的密炼室 内，以上几个基本过程是同时进行的。
5、塑化阶段
由于力－化学作用而使高聚物主链断裂，从而 使之变化更易变形如弹性较小的状态，即改变 物料的流变特性，使之适应于后面各加工过程 的需要。
有人做过实验：充油丁苯与顺丁胶并用进行混
炼，1.3kg胶，在混炼初期竟被分割成1800块，
表面布满炭黑的颗粒，但进一步混炼结合为30 块胶料，再进一步混炼，则成为一个整体了。
由此可见，B的形式简单又有效。故近代的高 速密炼机是较理想的混炼设备。
3、分散(微观分散，分散混炼) Dispersive Mixing
胶料在密炼室中的混炼过程
生胶和配合剂由加料斗加入，首先落入两 个相对回转的转子口部，在上顶栓的压力 及摩擦力的作用下，被带入两转子之间的 间隙处，受到一定的捏炼作用，然后由下 顶栓的尖棱将胶料分开，进入转子与密炼 室壁的间隙中，在此处经受强烈的剪切捏 炼作用后，被破碎的两股胶料又相会于两 个转子口部，然后再进入两转子间隙处， 如此循环往复。
强烈的捏炼。由于转子有螺旋棱，在混炼时胶 料反复地进行轴向往复运动，起到了搅拌作用， 致使混炼更为强烈。
密炼机的炼胶过程是比较复杂的，我们可以从下 面的图简单地表示炼胶过程。
混
生
看作
胶
分散介质(液相)
讨论
炼 原
看作
理 配合剂
分散相
混炼
就是使配合剂分散在橡胶中
如何把配合剂分散在生胶中，主要看生胶的湿润 能力及表面张力，也要看配合剂是否易被打湿。
填充剂
分散
二次聚集体
一次聚集体
因此在分散阶段,需要一定的剪应力,以便破坏聚 集体,若剪应力小于附应力:
最大剪切速率:
η1－胶料粘度 m－流变常数
－转子棱处剪切速率
D－转子棱回转直径
n－转速
h－间隙
则τmax=η1 (πDn/h)m
由式可见，增大转子直径、转速，减小间隙，均
由于转子表面制有螺旋突棱，它与密炼室形成的
间 隙 是 变 化 的 （ 如 XM-50 密 炼 机 间 隙 为 4 -
80mm,XM-250密炼机间隙为2.5-120mm），最小 间隙在转子棱峰与密炼室内壁之间。当胶料通过 此最小间隙时，受到强烈的挤压、剪切、拉伸作 用，这种作用与开炼机两辊距的作用相似，但比 开炼机的效果要大的多。这是由于转动的转子与 固定不动的室壁之间胶料的速度梯度比开炼机大 的多，而且，转子突棱与密炼室壁所形成的透射 角尖锐。胶料在转子突棱尖端与密炼室内壁之间 边捏炼，边通过，同时，还受到转子其余表面的 类似滚压作用。
在混入阶段，虽然填充剂混入橡胶中，并形成 了一个整体，但填充剂的粒子仍为较大的团聚 集体(二次聚集体)。要使这些由范德华力(附 聚集力)而结合的二次聚集体破坏，则需施加 一定外力。由于混炼胶的粘度和转子转速的影 响，在填充剂粒子中产生了牵引力(即剪切力)， 一旦这个力超过了填充剂二次聚集体的聚集力 后，填充剂就逐渐分散开来，生成的各个粒子 (炭黑一次聚集体)就沿着橡胶滚动的方向而移 动。