第二章 流体输送机械 教案

第二章 流体输送机械 教案（精选4篇）

1.第二章 流体输送机械 教案 篇一

Chp.2 数学模型

基本要求

(1)了解数学模型的基本概念。能够运用动力学、电学及专业知识，列写机械系统、电子网络的微分方程。

(2)掌握传递函数的概念、特点，会求传递函数的零点、极点及放大系数。(3)能够用分析法求系统的传递函数。

(4)掌握各个典型环节的特点，传递函数的基本形式及相关参数的物理意义。(5)了解传递函数方框图的组成及意义； 能够根据系统微分方程，绘制系统传递函数方框图，并实现简化，从而求出系统传递函数。

(6)掌握闭环系统中前向通道传递函数、开环传递函数、闭环传递函数的定义及求法。掌握干扰作用下，系统的输出及传递函数的求法和特点。

(7)了解相似原理的概念。(8)了解系统的状态空间表示法。重点与难点 本章重点

(1)系统微分方程的列写。

(2)传递函数的概念、特点及求法； 典型环节的传递函数。(3)传递函数方框图的绘制及简化。本章难点

(1)系统微分方程的列写。(2)传递函数方框图的绘制及简化。

数学模型：用以描述系统动态特性的数学表达式。

微分方程（最基本，时域）差分方程

传递函数（基本数学工具，复数域）状态方程

频率特性（便于实验获得，频域）

如何建立数学模型？（1）初步建立：用物理学、力学知识。

（2）验证：理论和实验方法→获得较精确的数学模型。

§1 微分方程

1、一般表达式：

若ai、bj为常数→线性定常系统；

ai、bj是t的函数→线性时变系统；

ai、bj依赖于xo，xi→线性时变系统。

2、叠加原理：线性系统满足

设xi1(t)→xo1(t)xi2(t)→xo2(t)则a1xi1(t)+a2 xi2(t)→b1x01(t)+b2 x02(t)各输入产生的输出互不影响。分析多输入的总输出时，可单独分析单输入产生的输出，然后将输出量叠加。

系统干扰N(S)也可以看作一种输入。按线性叠加原理：

N(s)=0时，Xi(s)=0时，同时作用：

x0(s)几乎仅跟随xi(s)变化，N(s)影响很小。

若H(s)=0，则x02(s)=G2(s)N(s)很大 若系统参数变化，对系统的影响如同干扰。

§2 传递函数

传递函数是经典控制理论中对线性系统进行研究、分析与综合的基本数学工具．是在Laplace变换基础上建立起来的一种数学模型。对微分方程进行Laplace变换可将其化为代数方程。

① 表达的数学模型更直观，物理意义更明确；

② 将实数域的微积分运算→复数域的代数运算；

③ 有时无须解题，直接在G(S)基础上导出系统的某些动态特性； ④ 在G(S)基础上直接导出G(ω)，进行频域法分析。

一、概念 对线性微分方程：

设初始条件为0（t <0时，xi、x0及各阶导数均为0）对微分方程L变换：

定义：系统的传递函数G(S)为：

讨论：

（1）G(S)代表系统本身固有特性，与输入量大小及性质无关；

（2）G(S)可以无量纲；

（3）n≥m 原因：实际系统总有惯性；

（4）不同系统可用同一G(S)表达；

（5）系统G(S)可化为各环节Gi(S)的组合。

二、开环与闭环系统的传递函数

定义：前向通道传递函数

反馈回路传递函数

开环传递函数

闭环传递函数

推导如下：

讨论（1）Gk(S)无量纲，GB(S)可有可无量纲；

（2）相加点B(S)为负，→分母处为正“+”

相加点B(S)为正，→分母处为正“-”；

（3）若H(S)=1（单位反馈系统）则

三、干扰作用的G(S)

系统干扰N(S)也可以看作一种输入。按线性叠加原理：

N(s)=0时，Xi(s)=0时，同时作用：

x0(s)几乎仅跟随xi(s)变化，N(s)影响很小。

若H(s)=0，则x02(s)=G2(s)N(s)很大

若系统参数变化，对系统的影响如同干扰。

四、零点和极点

对零点：使G(s)=0的zj(j=1、2、…m)极点：使G(s)=∞的pi(j=1、2、…n)

（因式分解，l为常数）

讨论：（1）闭环G(s)的极点就是闭环系统特征方程的根。

（2）极点pi均在复平面的左半平面内，则系统是稳定的。

五、环节的串并联

复杂系统可划分成多环节组成，一般将复杂系统划分成零、一阶、二阶典型环节的串并联组合。

1、环节串联：

对n个环节串联

2、环节并联：

对n个环节并联

如何划分环节？环节划分取决于组成系统的各物理元件（或环节、子系统）是否有负载效应。

→可能几个物理元件的特性才组成一个传递函数的环节。→可能一个物理元件的特性分散在几个传递函数元件之中。

§

3、典型环节的传递函数

将复杂系统化成典型环节Gi(s)的串并联组合，就容易获得整个系统的G(s)。

一、比例环节（放大～，零阶～）

动力学方程：x0(t)=kxi(t)→x0不失真、不延迟、按比例反映xi。

二、惯性环节（一阶惯性环节）：

微分方程：Tx＇+x0=kxi →

惯性的含义：系统中含有储能元件（L、C、阻尼C、弹簧k）

其输出落后于输入，由时间常数决定。

三、微分环节：

xo(t)=Txi＇(t)输出正比于输入的微分 → G(s)=Ts 不能单独存在，只能与其它环节共存。微分环节的作用：

（1）使输出提前：（预测输入）（2）增加系统的阻尼：

（3）强化噪声作用：对噪声也能预测，对噪声灵敏度提高，增大了因干扰引起的误差。

四、积分环节：

→

五、振荡环节（二阶振荡环节）：

振荡环节是二阶环节中的0≤ξ＜1

运动方程：Tx0″+T0x0′+x0=kxi

（零输入条件）

六、延时环节：

ωn:无阻尼固有频率，T=1/ωn ：时间常数，阻尼比0≤ξ＜1 x0(t)=xi(t-τ)输出滞后输入τ，但不失真，一般不单独存在。滞后原因：如启动时要克服摩擦力、内应力、液压气动管长。延时τ一般由实验测得。

因为

所以

＃延时环节与惯性环节的区别：

延时环节τ较小时，按泰勒展开后近似为惯性环节。

区别：惯性环节：一旦有输入便立刻有输出，但需延时τ才能接近所需要的输出量；

延时环节：一旦有输入，不会立刻有输出，需延时τ才有输出，而输出会立刻不失真地反映输入。

＃死区与惯性环节：机械传动副的间歇引起死区。

相同点：在输入开始一段时间后才有输出。

不同点：延时环节的输出完全等同于从一开始起的输入。

死区，输出只反映同一时间的输入的作用，而对死区段的输入作用，其输出无任何作用。

注意：选择不同输入、输出量可改变G(s)的形式，但不会改变系统本身的固有动态特性。

§

4、G(s)框图

系统特性可用微分方程或传递函数表示，也可用框图表示。每个框内是该环节的传递函数，按信号流向用箭头联系，便组成整个系统的传递函数框图。

优点：① 便于评价各环节对系统的影响；

② 利用框图简化，很方便列写整个系统的传递函数；

③ 形象反映各环节、各变量之间的关系。框图变换与化简：

实际系统多为大环套小环的多回路复杂系统G(s)框图。

变换：a)某些框图作位置上的变换； b)增加或取消一些框图。

1、变换原则：变换前后系统等效（输入、输出不变）

① 分支点：信号由一点分开的点。

前移：分支回路上串入具有相同函数的框图； 后移：分支回路上串入具有相同函数倒数的框图。② 相加点：对信号求代数和的点。

前移：分支回路上串入具有相同函数倒数的框图； 后移：分支回路上串入具有相同函数的框图。

2、框图简化：

将套环解开，成为典型闭环传递函数的框图形式。

3、传递函数的直接列写：

条件：① 仅一条前向通道；

② 各反馈环间存在公共传递函数框图。

2.流体输送总结 篇二

专业课上了一学期，从大一的基础知识上升到专业层面，我们了解了化工专业的学习不仅仅是理论方面的，更重要的是实践操作，在实践中我们才能知道自己的不足之处有些知识可能我们课堂上讲解的很好，做的也不错，但是到了实训室就可能会忘掉基本的操作步骤。主要是我们动手操作的时间比较少，对机器还不能得心应手。通过学习我们得了解自己的不足和该努力的地方。

通过一学期的学习虽然不能算得上有什么成就，但还是有点成果的，比如一些常见化工单元操作的基础知识、流体力学的基本知识，动手操作能力得到了锻炼。本学期理论部分主要学习了流体输送技术。流体输送技术包括四流体输送设备、流体输送机械、流体输送过程操作。流体输送设备主要是：贮罐的分类，常用的贮罐形式，贮罐的附件，贮罐的选用。管子的分类，化工常用管子、管件、阀门的特点、适用场合，管路的连接方式。流体输送机械主要是：离心泵的类型、常用的离心泵的特点与使用场合、型号主要性能参数与特性曲线、安装高度、性能的主要影响因素、工作原理，往复式泵的特性。预习时我感觉内容多、难度大，很多东西都看不懂只能在课堂上认真听讲才能了解一些。通过学习这些内容，我对离心泵有了较深入的认识，对往复式泵有了初步了解。流体输送过程操作主要是：流体输送方式及输送机械的选用，我知道了化工生产中液体物料有动力输送、压力输送、真空抽料三种输送方法及三种输送方法的特点、适用范围。理论部分的内容虽然不多，但是要想把它学好学透切还是要花点时间的。实践部分进行了离心泵的串联及并联、旋涡泵、真空抽料、压力输送的实际操作，离心泵的开车、停车、事故处理，液位控制的仿真操作。看起来容易，做起来难，尤其是流量计的操作，很难准确控制。在这些操作过程中我掌握了用离心泵、旋涡泵、真空抽料、压力输送方法输送流体的操作步骤及操作过程中的注意事项。我也认识到了理论与实践相结合的重要性，实践能巩固所学知识，检验所学知识，锻炼自己发现问题、分析问题、解决问题的能力；但没有理论指导，盲目的乱做，很容易出错。比如我们画流程图，必须仔细认真，可能自己画的时候感觉自己能看懂，就觉得没什么了。但是老师对我们的要求是非常比较严格的，必须按照操作顺序来画，每个部件都必须标准化，而且必须任何操作的人员看到图纸都能进行操作。这导致我们这些不太认真的人不得不多次修改后才能勉强合格。我们也知道老师对我们严格要求是对我们负责。这也是我们将来的工作环境的要求，要知道我们所从事的专业也算是高危行业，化工行业要求每一个员工必须认真对待自己的岗位，要对自己负责也是对他人负责。所以我们必须认真对待学习中遇到的问题，这样也有利于培养我们的安全意识。在实践操作过程当中有很多人就是随便应付了事，认为很简单，做完来就开始玩起来了。我们的实训室设备是有限得所以是分组进行操作的，我们应当有效利用资源，自己对自己负责，多参与多动手，毕竟这样的机会不多，而且在让你单个人进行操作没有组员指点的时候不一定就能完成，所以我也希望大家能多参与。在各个组的组员的努力下，我们动手操作部分的任务基本上都能顺利完成。

3.《流体压强与流速的关系》教案 篇三

【教学目标】

、知识与技能

（1）通过实验探究，初步了解流体的压强与流速的关系。

（2）了解飞机的升力是怎样产生的。

（3）了解生活中跟流体的压强与流速有关的现象。

2、过程和方法

（1）通过实验观察，认识流体的压强跟流速有关的现象。

（2）通过学习飞机的升力，体验由气体压强差异产生的力。

3、情感态度和价值观

（1）初步领略流体压强差异所产生现象的奥妙，获得对科学的热爱、亲近感。

（2）培养学生团队精神和讨论交流的意识。

【教学重点】

通过探究得到气体压强与流速的关系。

【教学难点】

用流速与压强的关系分析生活中的实际问题。

【教学过程】

一、情境导入

演示用魔力橡胶管“魔管吸物”的实验，快速甩转橡胶管，将瓶中的纸片洒向学生。

提出问题：魔力橡胶管为什么能将瓶中的纸片吸出来呢？

二、新课教学

（一）流体压强与流速的关系

、介绍什么是流体

物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。

2、探究流体流动时其压强与流速的关系

问题：流体压强与流速有什么关系？

猜想:流速越大的位置压强越小

流速越大的位置压强越大

流体压强与流速无关

3、学生根据提供的实验器材，探究流体压强与流速的关系

学生实验前投影温馨提示：

（1）根据你选择的实验器材，想一想怎么样显示流体压强的变化呢？

（2）你准备改变什么位置的流速？怎样改变？

教师巡回并指导学生设计、演示实验;

组织学生分组展示、汇报实验;

引导学生归纳总结出：在气体和液体中，流速越大的位置，压强越小。

（二）流体压强与流速的关系在生活中的应用

学生解释：

1、乘客为什么必须站在安全线以外的位置候车?

2、飞机为什么能像鸟一样遨游天空?

学生活动：用纸做飞机的机翼，上台展示成果，并解释飞机获得向上升力的原因。

观看视频：通过观看介绍飞机机翼的视频，加深学生的印象。

问题：在生活中你还见过哪些与流体压强有关的现象？（学生举例）

（三）课堂小结

请同学们谈谈这节课你学到了什么?

（四）课堂训练

.秋天,当一辆高速行驶的汽车驶过时,路旁飘落的黄叶

A.从路旁飞向汽车

B.不受影响

c.从路中间飞向路边

D.只向上飞扬

2、相信大家都有过这样的经历：步行在雨中，我们会打一把伞．一阵大风吹来，雨伞会被向上吸起来．这是为什么呢？你能不能用今天所学的知识解释这个现象呢？

3、诗人杜甫在《茅屋为秋风所破歌》中写到：“八月秋高风怒号，卷我屋上三重茅”，请你分析诗中包含的物理道理。

（五）作业

4.机械制造基础第二章作业及答案 篇四

金属切削过程及其控制

1-1 什么是切削用量三要素？在外圆车削中，它们与切削层参数有什么关系？ 答：切削用量是指切削速度 v c、进给量 f（或进给速度 v f）、背吃刀量 a p 三者的总称，也称为切削用量三要素。它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参数。

（一）切削速度 v c

切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度，在计算时应以最大的切削速度为准，如车削时以待加工表面直径的数值进行计算，因为此处速度最高，刀具磨损最快。

（二）进给量 f

工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。

进给速度 v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。

（三）背吃刀量 a p

通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。1-2 怎样划分切削变形区？第一变形区有哪些变形特点？

答：根据切削时试验时制作的金属切削层变形图片，绘制出金属切削过程中的滑移线和流线示意（流线表示被切削金属的某一点在切削过程中流动的轨迹），可将切削变形区划分为第一变形区、第二变形区、第三变形区。第一变形区的变性特点有：沿滑移线的剪切变形以及随之产生的加工硬化 1-3 什么是积削瘤？它对加工过程有什么影响？如何控制积削瘤的产生？

（李金德）

答：在加工过程中，由于工件材料是被挤裂的，因此切屑对刀具的前面产生有很大的压力，并摩擦生成大量的切削热。在这种高温高压下，与刀具前面接触的那一部分切屑由于摩擦力的影响，流动速度相对减慢，形成“滞留层”。当摩擦力一旦大于材料内部晶格之间的结合力时，“滞流层”中的一些材料就会粘附在刀具靠近刀尖的前面上，形成积屑瘤。可采用耐磨性好的刀具，减小刀具的前角和主偏角，降低切削速度等措施。以及对材料进行热处理等。

1-4 常用的切屑形态有哪几种？它们一般都在什么情况下生成？怎样对切屑形态进行控制？

答：带状切屑，挤裂切屑，单元切屑，崩碎切屑。带状切屑一般在切削塑性较高的金属材料时产生，挤裂切屑在切削黄铜或用低速切削钢产生，单元切屑在切削铅或用很低的速度切削钢时产生，崩碎切屑在切削脆性金属时产生。生产中常利用切屑转化条件对切屑形态进行控制。1-5 试述刀具破损的形式及防止破损的措施。

答：脆性破损：崩刃、碎断、剥落、裂纹破损；塑性破损 防止破损的措施：(1)合理选择刀具材料；(2)合理选择刀具几何参数；(3)保证刀具的刃磨质量；(4)合理选择切削用量；(5)工艺系统应有较好的刚性

1-6 什么是刀具的磨钝标准？ 什么是刀具耐用度和刀具使用寿命？试分析切削用量三要素对刀具使用寿命的影响规律。

答：（1）规定刀具用到产生急剧磨损前必须重磨或更换新刀刃时的磨损量称为磨损限度或磨钝标准。（2）刃磨后的刀具自开始切削直到磨损量达到磨钝标准所经历的总切削时间称为刀具耐用度。刀具耐用度与刀具重磨次数的乘积就是刀具寿命，即一把新刀具从开始投入使用直到报废为止的总切削。（3）1.当背吃刀量ap、进给量f、切削速度vc增大时，都能使切削时间减小。但一般情况下应优先增大aq，以求一次进刀全部切除加工余量，增高生产效率。

2.机床功率 当背吃刀量aq、切削速度vc增大时，都能使切削功率成正比增加。此外，增大背吃刀量aq，使切削力增加得多，而增大进给量f却使切削力增加得较少、消耗功率也较少。所以，在粗加工时，应尽量增大进给量f，合理使用机床功率。

3.在切削用量参数中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度vc，其次是进给量f，影响最小的是背吃刀量aq。所以优先增大背吃刀量aq不但能达到高的生产率，相对于vc与f来说，还能更好地发挥刀具切削性能、降低加工成本。1-7 影响切削温度的主要因素有哪些？试论述其影响规律。

答：影响切削温度的因素：切削用量，刀具几何参数，工件材料和切削液等。影响规律：对于切削力来说，ap影响最大，fn其次，v有降低F的作用对于温度来说，v影响最大，fn其次，ap最小。

1-8 影响切削力的主要因素有哪些？试论述其影响规律。

答：影响切削力的因素主要有四个方面：工件材料，进给量，刀具几何参数。影响规律：（1）工件材料。当切削条件相同时，刀具材料与工件材料的工件材料。当切削条件不变时.不同的工件材料切削力的大小是不一样的，并且可能相差甚远，因而工件材料是决定切削力大小的主要因素之一。（2）一般，进给量越大，切削力越大，当进给量增大时，切削力却增大不到1倍。这是由于进给量的增大使切屑减少，从而使切削力相应减少。（3）主偏角和刀夹圆弧半径。主偏角对切削力的影响较小，一般不超过10%，但刀夹圆弧半径的切屑变形较大，它所占实际参与切削刃的比例越大，切削力也越大。因此，刀尖圆弧半径增大时切削力增大。摩擦系数、亲和力越小切削力越小。

1-9 刀具切削部分的材料必须具备哪些基本性能？常用的硬质合金有哪几类？如何选用？(梁飞)答：（1）性能优良的刀具材料，是保证刀具高效工作的基本条件。刀具切削部分在强烈摩擦、高压、高温下工作，应具备如下的基本要求。1.高硬度和高耐磨性2.足够的强度与冲击韧性3.高耐热性4.良好的工艺性和经济性.（2）常用刀具材料有工具钢、高速钢、硬质合金、陶瓷和超硬刀具材料，目前用得最多的为高速钢和硬质合金。1-10 什么是砂轮硬度？如何正确选择砂轮硬度？

答：砂轮磨具的硬度是反映磨粒在磨削力的作用下，从砂轮表面上脱落的难易程度。砂轮硬度用软硬表示，砂轮的硬度不同于磨粒的硬度。