《清华综合课件》 系统方案设计 第十章 机械系统

第十章机械系统动力学掌握等效动力学模型建立方法；

掌握机械系统速度波动的调节方法，包括周期性和非周期性速度波动调节；掌握飞轮调速原理与飞轮设计。第十章机械系统动力学 机械系统一般由原动机、传动机构和执行机构组成。研究机械系统动力学目的:构造系统力学参量和运动学参量之间的联系。建立机械系统等效动力学模型。减小机械速度波动。10.1作用在机械中的外力和机械的运转过程10.1.1作用在机械上的力驱动力工作阻力1.驱动力：原动机发出的力(力矩)。常用原动机有:内燃机、直流电动机、交流电动机机械特性:机械的力学参数(力或力矩)与运动参数(位移、速度、加速度)之间的关系。例如:a、内燃机发出的驱动力是活塞位置的函数；b、电动机发出的驱动力矩是转子角速度的函数。1.驱动力：原动机发出的力(力矩)。 下图分别为直流并激电动机、直流串激电动机和交流异步电动机的机械特性曲线2.工作阻力：系统工作时需要克服的工作负荷。（1）起重机、车床等:工作阻力是常数(在一段工作过程中)(2)往复式压缩机、内燃机:工作阻力是原动件位置的函数（3）鼓风机叶轮所受空气阻力: 工作阻力是执行件速度的函数（4）球磨机、粉碎机:工作阻力是时间的函数10.1.2机械的运转过程机械系统的运转过程分为三个阶段:启动、稳定运转和停止。10.1.2机械的运转过程10.1.2机械的运转过程10.1.2机械的运转过程机械系统的动能方程：1.启动阶段：原动件的速度(或角速度)从零逐渐增加，直到开始稳定运转。10.1.2机械的运转过程2.稳定运行阶段：原动件速度保持常数(称匀速稳定运转)原动件围绕某一恒定的平均值作周期性速度波动(称变速稳定运转)。在一个周期内任一时间间隔中，输入功与总耗功不一定相等。10.1.2机械的运转过程停车阶段:– 原动件从正常转速下降到0。启动阶段和停车阶段统称为机械系统的过渡过程。10.2

机械的等效动力学模型10.2.1等效动力学模型的建模方法1.等效动力学建模原理：动能不变原则：等效构件的质量或转动惯量所具有的动能等于整个系统的动能之和。功(功率)不变原则：作用在等效构件的等效力、等效力矩所作的功(或功率)等于整个系统的所有力、力矩所做功(或功率)之和。10.2

机械的等效动力学模型2.等效力矩 求等效力矩遵循的原则:作用在各构件上的外力和外力矩所作功(功率)之和等于作用在等效构件上的等效力矩（或力）所作功(功率)。–选转动构件为等效构件，根据功率等效原则:等效力矩:小结:1〕Me是等效力矩,是机构位置的函数；2〕等效力矩Me为正时,为等效驱动力矩；为负时,为等效工作阻力矩。2〕Me同各构件与等效构件的速比有关；3〕Me与机构所受到的外力、外力矩直接相关。4〕Me是假设的力矩,实际并不存在,不是合力矩。5〕若所受外力不变,定传动比机构的等效力3.等效转动惯量 求等效转动惯量的原则:等效构件所具有的动能等于整个系统的动能之和。根据动能等效原则:等效转动惯量:小结（1）Je是机构位置的函数；Je同各构件与等效构件速比的平方有关；Je是假想的转动惯量；定传动比机构的等效转动惯量Je是常数4.举例求曲柄滑块机构中曲柄上的等效力矩。–选曲柄为等效构件，利用功率等效原则:等效力矩:等效转动惯量:10.3系统的运动方程及求解常用的机械运动方程有两种形式:能量式运动方程力、力矩式运动方程10.3.1能量形式的运动方程根据动能定理:–以转动等效构件为例。设等效构件由位置1运动到位置2，等效构件运动方程的能量形式:或10.3.2

力矩形式的运动方程写成微分形式:将式中,等效构件运动方程式的力矩形式:如果Je为常数，10.3.3机械运动方程的求解 以等效构件为转动构件,等效力矩和等效转动惯量为机构位置函数的情况为例。已知 ,求解机械的真实运动。采用机械系统运动方程的能量形式。1.等效构件的角速度2.等效构件的角加速度3.系统的运动时间10.4

机械系统的周期性速度波动及其调节方法1.周期性速度波动产生的原因机械系统在稳定运动工作状态下运转时，由于等效力矩和等效转动惯量的周期性变化引起的速度波动。–产生速度波动的主要原因有:作用在各构件上的外力（包括驱动力和工作阻力）发生变化；各构件的m和J在不同位置对原动件所产生的惯性影响不同。10.4

机械系统的周期性速度波动及其调节方法速度波动的危害: 1)在机器各运动副中引起附加动压力，降低机器效率和工作的可靠性。 2)在机器中引起弹性振动，影响机器的强度、寿命和消耗部分动力。3)影响机器进行的工艺过程，使产品质量下降。2.速度波动程度的衡量指标在周期T内的平均角速度:或为一个循环中等效构件的转角。 工程计算中常用算术平均角速度来近似地代替实际的平均角速度:10.4

机械系统的周期性速度波动及其调节方法10.4

机械系统的周期性速度波动及其调节方法 机械的绝对不均匀度:机械系统的等效构件的最大角速度与最小角速度之差:来衡量速度的波动程 能否仅用度哪？例如：10.4

机械系统的周期性速度波动及其调节方法系统运转的不均匀系数(速度波动系数):•设计时10.4

机械系统的周期性速度波动及其调节方法3.周期性速度波动的调节方法为了减小机械运转时的周期性速度波动,最常用的方法是安装飞轮。**飞轮设计的基本问题:根据机器实际需要的平均角速度和许可的不均匀系数(,)来确定飞轮的转动惯量。10.5飞轮的设计飞轮设计等效力矩等效转动惯量平均角速度飞轮转动惯量机械运转速度不均匀系数的许用值飞轮尺寸10.5飞轮的设计10.5.1飞轮设计的基本原理10.5.1飞轮设计的基本原理机械在b点处具有最小的动能增量―――对应最大亏功 ＝图(a)中阴影面积 (-)；在c点,机械具有最大动能增量 ――＝图(a)中的阴影面对应于最大盈功积。–最大盈亏功:•10.5.1飞轮设计的基本原理根据动能定理，安装飞轮后，速度波动系数:•设计飞轮的转动惯量应满足:当 时,•小结: 当 与n一定时,如果加大 ,则机械的速度波动系数下降,起到减小机械速度波动的作用,达到调速的目的；但安装飞轮不能消除速度波动。如果 值取得很小,飞轮的转动惯量就会很大；若,而实际工程中 只能是有限值。因此,不能过分地追求机械运转速度的均匀性,否则将会使飞轮过于笨重。 由于 与n的平方成反比,因此,最好将飞轮安装在机械的高速轴上。 一般把飞轮安装在机器的主轴上或与机器主轴有定传动比的构件上,保证转动惯量为常数。 运动构件都能储能和释放能量,可以用较大的皮带轮或齿轮起飞轮作用。10.5.2最大盈亏功[W]的确定10.5.2最大盈亏功[W]的确定10.5.3飞轮主要尺寸的确定 如果将飞轮安装在构件x上，此时飞轮的转动惯量 为:1)飞轮应安装在高速轴上2)应安装在主轴或有定比传动的构件上。10.5.3飞轮主要尺寸的确定飞轮按构造大体可分轮形和盘形两种。1

轮形飞轮

2

盘形飞轮10.6非周期性速度波动及其调节1非周期性速度波动产生原因非周期性速度波动多是由于工作阻力或驱动力在机械运转过程中发生突变，使输入能量与输出能量在一段较长时间内失衡所造成的。危害:使系统的转速持续地上升或下降，严重时，将导致“飞车”或停止运转。非周期性速度波动调节目的:防止非周期性速度波动所引起的机器毁坏或者停车。10.6非周期性速度波动及其调节 2非周期性速度波动的调节方法非周期性速度波动调节问题可分为两种情况:–(1)稳定系统的自动调节:如果机械系统由于某种干扰而偏离了原来的工作状态，经过一个过程后，能够以足够的精度回到原来的状态，那末这个机械系统是一稳定的系统，具有自调性。(2)采用调速器调节(没有自调性的系统参考文献1机械系统运动方程求解方法 唐锡宽著，“机械动力学”，北京:高等教育出版社，1984 徐业宜主编，“机械系统动力学”，北京:机械工业出版社，19912多自由度系统动力学 王洪恩主编，“机械动力学”，重庆大学出版社，1989 唐锡宽著，“机械动力学”，北京:高等教育出版社，1984参考文献3 飞轮转动惯量的计算方法 孙序梁编著，“飞轮设计”，北京:高等教育出版社，19924 面向计算机的机械系统动力学建模 Haug著，刘兴祥等译，机械系统的计算机辅助运动学和动力学，第一卷:基本方法，北京:高等教育出版社，1996 HustonRL，刘又午著，多体系统动力学，天津大学出版社，1987/19915机械弹性动力学张策等著，弹性连杆机构的分析与设计（第二版），机械工业出版社，1997作业:谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH一本万利工程1.背景驱动2.盈利策略3.选菜试菜4.价值创造5.完美呈现6.成功面试7、持续改造（一）、一本万利工程的背景驱动1、什么是一本万利2.餐饮时代的变迁菜单经验的指导方针运营市场定位的体现经营水平的体现体现餐厅的特色与水准沟通的工具餐厅对顾客的承诺菜单承诺的六大表现1、名字的承诺2、质量的承诺3、价格的承诺4、规格标准的承诺5、外文翻译的准确6.保证供应的承诺1.顾客满意度餐厅价值、价格、合理感、愉快感、安心感、美味感、便利感、满足感、有价值感、喜悦感、特别感2-2.初期投资餐厅面积、保证金、设备投资、店铺装潢、器具用品投资、制服选定、菜单制作2-1.开业准备厨具、供应商选定、设计、用品选定、餐厅配置、员工训练、餐厅气氛、促销方式3.经营数据营业额、客流量、成本率、人均消费、顾客回头率、出品速度、人事费用菜单内容决定决定相关相关决定决定决定决定以菜单为导向的硬件投资1、餐厅的装修风格2、硬件设施服务操作3、餐厅动线4、餐具与家俬5、厨房布局6.厨房设备菜单设计正果1、能诱导顾客购买你想让他买的餐点2、能迅速传达餐厅要表达的东西3.双赢：顾客喜欢、餐厅好卖餐厅时代的变迁软体时代硬体时代食物时代心体时代食物食品饥食饱食品质挑食品味品食品德惧食体验人们正在追寻更多的感受,更多的意义更多的体验,更多的幸福（二）盈利策略1、组建工程团队2、确定核心价值3、确定盈利目标4、确定客单价5、设计盈利策略6.确定核心产品谁来设计菜单？产品=做得出来的物品商品=卖得出去的物品商家=产品具备商品附加值物（什么产品）+事（满足顾客何种需求）从物到事从食物到餐饮从吃什么到为什么吃产品本身决定一本,产品附加值决定万利从生理到心理从物质到精神从概念到五觉体验创造产品的五觉附加值体验何来一家企业以服务为舞台以商品为道具,让消费者完全投入的时候,体验就出现了PA

R

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1物=你的企业卖什么产品+事=能满足顾客何种需求？确定核心价值理念核心价值理念1.卖什么样的菜2.卖什么样的氛围？3.如何接待顾客？卖给谁？卖什么事？卖什么价？企业目标的设定1.理论导向的目标设定2.预算3.制定利润目标费用营业额亏损区利润区临界点变动费用总费用营业额曲线费用线X型损益图利润导向的目标设定确定目标设定营业收入=固定成本+目标利润1-变动成本率-营业税率例:A餐厅每月固定成本40万，变动成本50%，营业税率5.5%，目标利率每月8万，问A餐厅的月营业收入:月营收入=（40+8）÷（1-50%-5.5%）=48÷0.445=108万测算损益平衡点保本线=固定成本1-变动成本率-营业税率例:A餐厅保本线=40÷（1-50%-5.5%）=40÷0.445=90万定价的三重意义2.向竞争对手发出的信息和信号1.是利润最大化和最重要的决定因素3.价格本事是价值的体现定价由此开始1.评估产品、服务的质量2.寻求顾客价值与平衡点3.以价值定义市场确定客单价盈利占比策略占比策略内部策略销售占比占比策略内部策略10%40%10%20%20%（三）、选菜试菜1、ABC产品分析2、产品的确定（食材、口味、烹调、餐饮）3.成本的确定ABC分析策略毛利率营业额CBACABBACCCAA营业额C毛利A优化、提升增加销售双A双赢ABC顾客商品涨价保留亏本商品删营业额A毛利C顾客超额、成本过高有意义的保留无意义的删除双C双输菜单内容选择的标准因素成本设备厨师技术操作空间菜系风格吻合度品质可控度原料供应顾客喜好菜单协议度（销售目标、颜色、口味、造型、营养等）产品类别确定的四个方面1、按食材确定比例2、按口味确定比例3、按烹饪确定比例4.按餐饮确定比例（无酒精饮品、含酒精饮品比例）框架依据操作依据目标依据成本依据试口味成本操作第一次试菜的内容精确的成本核算—五个关键词1、净料率（一料一控、一料多档）2、调味料成本（单件产品、批量产品）3、燃料成本4、统一计量单位5.标准食谱成本卡试口味餐具造型色彩第二次试菜的内容四料构成表1、符合思想审定2、符合目标审定3、符合定位审定4.符合框架审定四平构成表(四) 、

创造价值1、定价策略的确定2、提升双A核心产品的附加值3.增加更多的顾客选择性顾客会记住的价格最低价人均消费热门畅销品商品较多的价格带最高价产品价格和观念价值永远是不一样的,体验经济时代出售的不是产品价格,而是观念定价与确定价格的区别确定价格产品、服务主导思路确定一个易于销售的价格由企业根据成本以及和其他企业的比较确定定价基于顾客的价值私立评估价值、确定等级在顾客和企业的来往过程中确定企业定价三大策略1、薄利多销策略2、相对稳定价格策略3.高价位价格策略提升产品附加值“十大绝招三好七增名字好卖相故事服务时间体验健康文案选择推广感觉“附加值”提升产品附加值的“两大前提”—好味道

二品质确定好卖相美色器形设摄状增健康少油汤汁盐多有机养生品种增时间原材料生长原材料获得制作耗时美味时间要求增文案—文字叙述九问1、餐点是什么？2、如何烹调制作？3、如何呈现？4、有何故事？5、有否独特的口味？6.有否体现品质等级？7、食材的来源？8、有何独特的体验？9、对人有何好处？一料多烹多吃多味增选择增推广易拉宝台卡小画册传媒宣传销售人员介绍POP（五）、完美呈现1.专业团队的选择与合作2核心价值的呈现平面制片摄影助理摄影师食品造型翻译修图师文案设计师跟印完稿员餐饮行业中照片的功能的三个层次传播文化吸引顾客传递信息菜式拍摄菜式拍摄的本质是静物拍摄最根本的原则是对你的店铺产生愉悦感不仅仅要让顾客看见,更要问道和尝到照片对菜单设计师的要求对餐饮行业有一定的了解了解餐厅的定位有全局观和预见性善于沟通对平面设计师的要求熟练掌握各类设计软件

Photoshop,Indesign,Illustrator,Coreldraw等色彩管理知识印刷机装帧知识深厚的美术功底眼光和创意——了解潮流趋势字体整体性板式美观度图片板式的五个建议1、餐厅的风格吻合度2、桌面的大小考虑3、灯光的明暗考虑4、阅读的舒适度5.纸张文稿的撰写封面设计六指标完美指标特色期望值形象气氛价位风格封面材质耐用性厚度手感分量封面设计选择材质时的考虑防水防油防污损抗摔打不掉色封面色调与餐馆主色调相一致与餐馆主色调形成情趣