机电一体化技术1.ppt

1、胡红生 邮箱：,机电一体化系统设计,第二章机械系统设计,生产加工过程监测,切削力传感器，加工噪声传感器，超声波测距传感器、红外接近开关传感器等。,密歇根大学数字化工厂,流程工业设备运行状态监控,在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。,扬子石化50MW热电机组监测系统 阳逻电厂300MW汽轮机组监测系统 荆门电厂200MW机组监测系统 青山热电厂生产信息实时查询系统 沙角电厂生产信息实时查询系统 宝钢30KW以上风机监测系统 宝钢精轧F2轧机网络化监测系统 宝钢冷轧带钢振动纹监测系统 武钢风机状态监测系统,大型发电机组需要3

2、000台传感器及其配套监测仪表 大型石油化工厂需要6000台传感器及其配套监测仪表 一个钢铁厂需要20000台传感器及其配套监测仪表 一个电站需要5000台传感器及其配套监测仪表 一架飞机需要3600台传感器及其配套监测仪表 一辆汽车需要30100台传感器及其配套监测仪表,知识点,2.1 机电一体化机械系统设计概述 2.2 传动系统设计 2.3 机械系统载荷类型及确定 2.4 机械系统的动态特性分析基础,由动力系统、驱动系统、机械系统、传感系统和控制系统五个要素组成。,机电一体化系统：,机电一体化机械系统应包括如下三大部分机构: （1）传动机构 （2）支撑导向机构 （3）执行机构,2.1 机电

3、一体化机械系统设计概述,机电一体化机械系统应包括如下三大部分机构: （1）传动机构 机电一体化机械系统中的传动机构不仅仅是转速和转矩的变换器，而是已成为伺服系统的一部分。它要根据伺服控制的要求进行选择设计，以满足整个机械系统良好的伺服性能。,如：常用的各种减速和变速装置均可作为传动机构。,输送链,传动链,起重链,（2）支撑导向机构 其作用是支承和导向，为机械系统中各运动装置能安全、准确地完成其特定方向的运动提供保障。,（3）执行机构 执行机构根据操作指令的要求在动力源的带动下，完成预定的操作。 它是一部机器中最接近作业工作端的机构，通过执行构件与被作业件相接触，来完成作业任务。如：起重机中的起

4、重吊运机构和挖掘机中的挖掘机构.,微机械执行器种类,目前微执行器主要有： 微电机、微泵、微阀、微开关、微镜、微夹持器等。 按驱动原理不同微执行器分为： 静电微执行器 步进微电机、同步微电机、直线微电机，谐波式微电机、电悬 浮微电机、静电微泵、静电微阀等。 压电微执行器 压电微电机，压电微泵、压电微阀、压电微夹持器等。 形状记忆合金微执行器 形状记忆合金微阀、微泵、微夹持器及主动式内窥镜等。,各种机械从构思到实现要经过设计和制造两个不同的阶段。机械设计是机械生产的第一道工序。 在机电产品的设计制造中，设计人员根据市场对产品的需求和公司对产品的定位，提出机械设计的任务，运用各种先进的设计方法，获得

5、一个满足使用要求的产品设计方案，绘制出全部生产用图。,二 传统机械系统与现代机械系统,减速器,传统机械系统的设计特点,机械系统：由控制电机、传动机构、执行机构等组成。,传统机械一般认为由动力件、传动件、执行件三部分加上电气和机械控制部分组成。,机械产品的传统设计-制造过程,内燃机,功用：内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器。,活塞下行，进气阀打开，燃气被 吸入汽缸,工作过程：,2.颚式破碎机,功用： 压碎物料,组成：见右图,机械设计的一般程序 设计机器的一般程序,一般程序,对所设计的机器需求情况进行充分调查分析，明确机器功能及约束条件，形成设计任务书。,分析机器功能，确定功能参数，拟定

6、多种方案并进行综合评价。,确定原动机参数及各运动构件的运动参数，确定主要零件上的载荷大小、特性，依工作能力设计准则初步完成零件基本尺寸的确定，作出零部件装配草图及总装配图，完成主要零件的校核计算。,编制设计计算说明书、使用说明书及其它技术文件。,结 束,现代机械的定义为：由计算机信息网络协调与控制的、用以完成包括机械力、运动和能量流等动力学任务的机械和(或）机电部件一体化的机械系统。 因此，现代机械应是一个机电一体化的机械系统，其核心是由计算机控制的，包括机、电、液、光等技术的伺服系统。 由于计算机的强大功能，使传统的作为动力源的电机转换为具有动力、变速与执行等多功能的伺服电机。,现代机械设计

7、过程,三 机电一体化系统对机械本体的基本要求,1 高精度 精度直接影响产品的质量，尤其是机电一体化产品，其技术性能、工艺水平和功能比普通的机械产品都有很大的提高，因此机电一体化机械系统的高精度是其首要的要求。 如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品（系统)其它部件工作如何精确，也无法完成其预定的机械操作。,2 快速响应 快速响应要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间的时间间隔短，这样控制系统才能及时根据机械系统的运行情况得到信息，下达指令，使其准确地完成任务。,3 良好的稳定性 稳定性要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。 此外还要求机械系统具有较大

8、的刚度，良好的可靠性和重量轻，体积小，寿命长。,为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，在设计中，常提出无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振效率、适当的阻尼比等要求。为达到上述要求，主要从以下几方面采取措施：,1、 采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件，如采用滚珠丝杠副、滚动导向支撑等；,2、缩短传动链，提高传动与支撑刚度，如用加预紧的方法提高滚珠丝杠副和滚动导轨副的传动与支承刚度；采用大扭矩、宽调速的直流或交流伺服电机直接与丝杠螺母副连接以减少中间传动机构等； 3、选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少等效到执行元件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力。,4、缩小反向死区误差，如

9、采取消除传动间隙、减少支撑变形的措施； 5、改进支承及机架的结构设计以提高刚性、减少振动、降低噪声；如选用复合材料等以提高刚度和强度、减轻重量、缩小体积，使结构紧密化，以确保系统的小型化、轻量化、高速化和高可靠性化要求。,2.2 常用传动、支撑导向和执行系统设计,机电一体化系统中的机械设计要遵循机电结合、机电互补的原则，满足高精度、快速响应速度和稳定性的要求。具体包括两大部分的内容：一是机械传动装置的设计，一是机械结构的设计。,机械设计技术,机械传动装置设计,机械结构设计,滚珠丝杠传动 无侧隙齿轮传动 谐波齿轮传动 同步齿形带传动 膜片弹性联轴器,导轨设计 支承装置 主轴组件设计,齿轮机构,谐

10、波传动:由三个主要构件所组成，即具有内齿的刚轮、具有外齿的柔轮和波发生器。通常波发生器为主动件，而刚轮和柔轮之一为从动件，另一个为固定件。 谐波齿轮传动具有以下优点：传动比大、范围宽（一级传动传动比范围为50 500，二级可达2500 25000 ），且在传动比很大的情况下，仍具有较高的效率（单级传动可达69% 96%）；结构简单、体积小、重量轻、承载能力强、传动平稳、运动精度高。此外，还能实现密封空间的运动传递。其缺点是柔轮易发生疲劳损坏；起动力矩大。近年来谐波齿轮传动技术得到了迅速的发展。,膜片联轴器是一种新型、高性能的金属弹性元件挠性联轴器，靠膜片的弹性变形来补偿所连两轴的相对位移，其结

11、构特点如下： 1、承载能力大，适用范围广，传递扭矩范围可达308100000N.m； 2、使用寿命长，工作温度范围大(最高可达+280)，可在腐蚀介质中工作； 3、结构简单，易于加工制造，没有磨损件，不需润滑，易于维修，震动小、无噪声； 4、安装、拆卸方便，拆卸时主机可不作轴向移动，具有很高的装配重复性。,双动式棘轮机构,钩头双动式棘轮机构,直头双动式棘轮机构,带传动,大理石切割机,桑塔纳轿车发动机,传动带类型,内燃机配气凸轮机构,支撑件是机电一体化系统中的重要部件，它不仅要支撑、固定和联接系统中的其他零部件，还要保证这些零部件之间的相对位置要求和相对运动精度的要求。机电一体化系统对支撑件的要

12、求是精度高、刚度大、热变形小、抗振性好、可靠性高，并且具有良好的摩擦特性和结构工艺性。,一 支承件,导轨副的组成 1承导件 2运动件,1铸铁 铸造可以铸出形状复杂的支承件，存在于铸铁中的片状或球状石墨在振动时形成阻尼，抗振性比钢高3倍。但生产铸铁支承件需要制作木模、芯盒等，制造周期长，成本高，故适宜于成批生产。,2天然和人造花岗岩 天然花岗岩的优点很多：性能稳定，精度保持性好。由于经历长期的自然时效，残余应力极小，内部组织稳定；抗振性好，阻尼比钢大15倍；耐磨性比铸铁高510倍；导热系数和线膨胀系数小，热稳定性好；抗氧化性强；不导电；抗磁；与金属不粘合，加工方便，通过研磨和抛光容易得到很高的精

13、度和表面粗糙度。目前用于三坐标测量机和印刷板数控钻床等，用作气浮导轨的基底很理想。主要缺点是，结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能差，脆性较大，油和水等液体易渗入晶界中，使岩石局部变形胀大，难于制作形状复杂的零件。,3预应力钢筋混凝土 主要用于制造不常移动的大型机械的机身、底座、立柱等支承件。预应力钢筋混凝土支承件的刚度和阻尼比铸铁大5倍，抗振性好，成本较低。但钢筋的配置对支承件影响较大，应按弹性理论或有限元法所得的主应力方向进行钢筋的配置。制作时混凝土的保养方法也影响性能，混凝土耐腐蚀性差，油渗导致疏松，表面应喷漆或喷涂塑料，脆性也较大。使用条件较为严格方能保持工作寿命。,钢：用钢材焊接的机座

14、造型简单，对改型和单件小批量生产适应性强；在同样载荷下，壁厚做的比铸铁的薄，重量轻； 大理石、花岗岩等，如金刚石车床的床身采用了高精度的花岗岩。 国外还出现了陶瓷材料制作的机座、架体等。,二、传动装置功能及性能要求 功能：传递运动（速度、位移）和动力（力、力矩）,增速或减速；变速； 改变运动规律或形式,动力机的动力传递给执行机的驱动力(力矩）,机电一体化系统的传动装置是伺服系统的一部分，通过控制装置，使机械传动部分与伺服电动机的动态特性相匹配，并且满足传动精度、定位精度高，响应速度快，速度的稳定性好。,1、转动惯量（ J ）小 在满足系统刚度的条件下，机械部分的质量和转动惯量越小越好。转动惯量

15、大对系统造成不良影响，使机械负载变大，系统响应速度降低，灵敏度下降；但是 J 小，不应影响机械系统的刚度。,性能要求满足以下几个方面：,2、刚度（ K ）大 刚度是指弹性体抵抗变形的能力，或产生单位弹性变形量所需要的作用力。大的刚度对机械系统是有利的，可增大机构固有频率，不易产生共振，增加伺服系统的稳定性（闭环）。但是刚度的提高往往伴随转动惯量、摩擦和成本的增加，在方案设计中要综合考虑。,3、阻尼（B ）合适 系统产生振动时，B 越大，振幅越小，衰减越快，但稳态误差增大，精度降低。且系统的静摩擦阻尼越大，系统的失动量和反转误差越大，使定位精度降低，容易产生爬行，降低机械的性能。 阻尼比为：,过

16、阻尼系统,临界阻尼系统,欠阻尼系统,一般取,随着机电一体化技术革命的发展，要求传动机构不断适应新的技术要求。具体讲包含三个方面： （1）精密化：对于某些特定的机电一体化产品来说，根据其性能的需要提出适当的精密度要求； （2）高速化：产品效率的高低，直接与机械传动部分的运动速度相关； （3）小型化、轻量化：随着机电一体化系统（产品）的精密化、高速化的发展，必然要求其传动机构小型化和轻量化。,三、传动装置的类型 按工作原理分为：,啮合传动(齿轮传动、齿形带传动),摩擦传动(带传动、钢丝绳传动),推动传动(凸轮连杆机构),机械传动,液压传动,气压传动,液力传动,流体传动,交流电力传动,直流电力传动,

17、交、直流电力传动,电力传动,磁力传动,按输出速度情况分为：,转速恒定传动,转速可调传动,四 滚珠丝杠（或滚动螺旋）传动,滚珠丝杠副是在丝杠和螺母间以钢球为滚动体的螺旋传动部件，它可将旋转运动变为直线运动，或相反。,丝杠和螺母的螺纹滚道间置滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，使丝杠和螺母作相对运动时为滚动摩擦。,滚动螺旋传动简介,在丝杆和螺母之间设有封闭循环的滚道，在滚道间填充滚珠，使螺旋副的滑动摩擦变为滚动摩擦，提高传动效率，这种传动称为螺旋传动，又称为滚珠丝杠副。,滚珠丝杠的分类、特点和应用,1.滚珠丝杠的分类,按用途,定位滚珠丝杠,传动滚珠丝杠,通过旋转角度和导程控制轴向位移量，

18、称为P类滚珠丝杠。,用于传动动力的滚珠丝杠，称为T类滚珠丝杠。,按循环方式,内循环滚珠丝杠,外循环滚珠丝杠,滚动螺旋传动简介,2. 工作原理与结构,滚珠丝杆副结构,端盖循环,插管循环,滚珠丝杆副传动机构,机构组成：丝杆、螺母、滚珠和反向器。,机构组成,3、滚珠丝杠副的结构及精度等级 （1）螺纹滚道型面的（法向）形状及主要尺寸,单圆弧型面：滚道半径大于滚珠半径 接触角增大，传动效率、轴向刚度以及承载能力随之增大。,双圆弧型面：滚珠与滚道滚道内向切滚刀内只在滚道内相切的两点接触，接触角不变。,（2）滚珠的循环方式。滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种。,外循环：多圈一个循环，在循环过程

19、中一部分滚珠与丝杠脱离接触,内循环：一圈一个循环，在循环过程中滚珠与丝杠始终不脱离接触,外循环： 外循环使用较广，制造工艺简单，其缺点是滚道接缝很难做得平滑，影响滚珠传动的平稳性。 内循环： 结构紧凑，定位可靠，刚性好，且不易磨损，返回滚道短，不易发生滚珠堵塞，摩擦损失也小。其缺点是反向器结构复杂，制造困难，且不能用于多头螺旋传动。,4、滚珠丝杠的特点,其中： 中径处的螺旋升角 当量摩擦角 （ ） 一般而言，摩擦系数较小 因此，效率很高，可达90%-95%。 （2）运动具有可逆性 回转运动变直线运动 正传动 直线运动变回转运动 逆传动,（1）传动效率高,(3) 传动精度高 精度,轴向定位精度,

20、进给精度,误差：,(4) 磨损小，使用寿命长 滚珠、滚道、丝杠、螺母都经过淬火、硬化处理HRC58-65。,(5)、不能自锁 垂直安装时，当运动停止后，螺母在重力作用下下滑，故需设置制动装置，如图示。,(6)、制造工艺复杂，成本高,5、轴向间隙的调整 轴向间隙包括两部分,滚珠与螺母原有的间隙,承载时滚珠与滚道弹性变形引起的间隙,当丝杠改变转动方向时，间隙会使运动产生空程，从而影响机 构的传动精度。通常采用双螺母预紧的方法消除间隙，提高刚度。 四种结构形式： 垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 变位螺距调隙式,(1)、垫片调隙式 调整垫片厚度，使螺母产生轴向位移，该形式结构简单，调整方便，应用广

21、，但仅适用于一般精度机构。 (2)、螺纹调隙式 通过圆螺母调整，消除间隙并产生预紧力，再用锁紧螺母锁紧，结构紧凑，调整方便。,(3)、齿差调隙式 两螺母的凸缘上制有圆柱外齿，齿数Z 1、Z 2 且Z 2 -Z 1=1，分别与内齿轮啮合，调整时先取下内齿轮，使两螺母产生相对位移（即在同方向转过一个齿或几个齿，根据间隙大小），然后将内齿轮复位固定，达到消除间隙的目的。 产生的轴向位移（即间隙）为：,其中：n为螺母同方向转过的齿数,p为丝杠的导程,该结构复杂，加工和装配工艺性差，但是调整的精度高，工作可靠。,4、变位螺距调隙式（不常用）,6、滚珠丝杠的主要尺寸、精度等级和标注方法 (1)、主要尺寸

22、公称直径（滚珠中心圆直径） D0（mm） 导程(或螺距) p（mm） 螺旋升角 （） 滚珠直径 d0(mm) 螺纹滚道半径 R (mm) 此外还有：丝杠外径、丝杠内径、螺母外径、螺母内径等。 (2)、精度等级 根据JB316.2-91滚珠丝杠副精度标准规定分为5个等级：1、2、3、4、5级（有的参考书称7个等级，另外有7、10级），1级最高，5级最低。 一般动力传动选4、5级 数控机床、精密机械或仪器选1、2、3级,(3)、标注方法 滚珠丝杠副结构、规格、精度的标注方法如图所示：,螺纹旋向（右旋不标）,导程精度检验项目,精度等级,承载钢珠圈数,基本导程,公称直径,结构特征,预紧方式,循环方式,

23、按照实际需要，在每一精度等级内指定了导程精度检验项目。包括：任意30mm螺纹长度导程公差、螺纹全长内导程公差、导程误差曲线带宽公差、基本导程极限偏差、360弧度内导程公差。,例：FFZD405-3-D3/1400900 （南京工艺装备厂） FF：内循环浮动反相器法兰单螺母无预紧；公称直径：40；公称导程：5 承载滚珠圈数：3 D级精度检查1-3项 右旋 丝杠全长：1400 螺纹：900,(1)、支承方式的选择 为保证滚珠丝杠副传动的刚度和精度，应选择合适的支承方式，选用轴承组合，一般常用推力轴承和向心球轴承。 推力轴承是用来专门承受轴向力的专用轴承,就是轴垂直的方向的力的轴承. 推力轴承也称作

24、止推轴承. 向心轴承主要用于承受径向载荷的滚动轴承。,7、支承方式的选择和设计计算,滚珠螺旋传动,单推单推,1轴向刚度较高； 2预拉伸安装时，须加载荷较大，轴承寿命比方案2低； 3适宜中速、精度高，并可用双推单推组合。,双推双推,滚珠螺旋传动,1轴向刚度最高； 2预拉伸安装时，须加载荷较小，轴承寿命较高 3适宜高速、高刚度、高精度。,双推简支,滚珠螺旋传动,1轴向刚度不高，与螺母位置有关； 2双推端可预拉伸安装； 3适宜中速、精度较高的长丝杠。,双推自由,滚珠螺旋传动,1轴向刚度低，与螺母位置有关； 2双推端可预拉伸安装； 3适宜中小载荷与低速，更适宜垂直安装，短丝杠。,固定可以用深沟球轴承和

25、双向推力轴承组合或用圆锥滚子轴承,两端都装止推轴承，承受轴向载荷,两端都装止推轴承和向心球轴轴承，承受轴向、径向载荷,固定端装深沟球轴承和双向推力轴承，承受径向、轴向载荷，简支端用深沟球轴承径向约束,已知条件是：工作载荷或平均工作载荷（F或Fm）; 丝杠副的使用寿命L； 丝杠的工作长度（或螺母的有效长度）l; 丝杠的转速n; 滚道硬度HRC及运转情况。 设计步骤：a、求出计算载荷Fc Fc=K Fm K为工况系数 b、根据寿命计算出额定动载荷,其中：,小时,(2)、设计计算,c、查滚珠丝杠副系列中的额定动载荷 ，使 ， 初选几个规格（或型号），列出其主要参数; d、验算传动效率、刚度、稳定性等

26、.,(2)、设计计算,(3)、滚珠丝杠副传动刚度的计算 传动刚度由三部分组成：,滚珠丝杠的拉压刚度 KC,滚珠丝杠与螺母接触刚度 KN,滚珠丝杠轴承与轴承座的支承刚度 KB,拉压刚度 KC,a、一端固定，一端自由 根据材料力学知识,其中： 为行程比； d1为丝杠螺纹底径；E为弹性模量 MPa,b、两端固定,刚度最低点在：,刚度最低点在：,接触刚度KN 根据经验公式：,其中：i 为滚珠螺母的有效工作圈数 F为轴向载荷 R为滚道半径 rb 、db 为滚珠半径、直径,（指轴向）,包括三部分内容,轴承轴向刚度KB,轴承支座刚度KBR,螺母支座刚度KNR,这三部分刚度，一般难以精确计算，根据结构而定。,

27、支承刚度,（4）、滚珠丝杠副传动的力学模型 传动系统的力学模型可以简化成如下图所示的弹簧质量系统,图示 丝杠副传动系统的力学模型,传动系统的传动刚度为：,滚珠丝杠设计选用选择步骤,（1）确定计算载荷Fc； （2）计算额定动载荷Ca； （3）根据Ca值选择规格； （4）验算传动效率、刚度、工作平稳性。,2.3 机械系统载荷的类型及确定,一 载荷的类型 载荷的种类很多，作用方式也不一样。 1 按零件发生变形的不同分类 拉伸(压缩)载荷、弯曲载荷和扭转载荷 2按载荷的作用方式分类 直接作用载荷载荷以力或力矩的形式直接作用在机械上，如由工作阻力产生 的载荷、惯性载荷、风载荷、驱动力、制动力等。 间接作

28、用载苘以变形的形式间接作用在机械上。如温度、地震的作用引起的 载荷。 对于绝大多数的机械来说，直接作用载荷是主要载荷,3、 按载荷是否随时间变化分类 静载荷载荷的大小、作用位置和方向不随时间而变，或者变化的量值不大、变化速度缓慢的载荷，如结构的自重。 动载荷载荷的大小和方向随时间而变，工程中大多数机械承受的都是动载荷。,工程上常把动载荷的载荷值随时间变化的规律称为载荷时间历程，或简称载荷历程，对于一般机械承受的动载荷主要有周期载荷、冲击载荷和随机载荷等几种。 (1)周期载荷 这种载荷的大小是随时间作周期性变化的。它可用幅值、频率和相位三个要素来描述。以正弦规律变化的载荷是最简单的一种周期载荷，

29、又称简谐载荷。,简谐载荷 复杂周期载荷,在周期载荷中，有一种复杂周期的载荷，对于这类载荷的幅值可用傅立叶级数展开式表示：,由上可知，凡属周期载荷都可用一定的函数来描述，并有一定的周期,2、冲击载菏 这种载荷的特点是载荷作用时间短，而且幅值较大。,例如，锻锤在锤打坯料时所受的载荷就属于冲击载荷。设计中对于量值较小、频平较高的多次冲击载菏，常按一般的周期载荷来处理。,3、随机载荷 这种载荷的幅值和颇率都是随时间而变化的，它不可能用一个函数确切地进行描述。,在工程中有许多机械，如汽车，拖拉机，水轮机，飞机等的工作载荷都是无规则的随机载菏。由于随机载荷具有不确定性，因而只能应用数理统计方法才能获得它们

30、的统计规律。一般对随机的载荷时间历程要进行频谱分析，从幅值域、时间域和频率域三个方面分析它的统计规律，以此来对随机载荷进行描述。,由于机械承受各种载荷的作用，在机械零部件中必然会产生各种应力，同理，应力也可分为静应力和动应力两大类。,应力分类,对于不同类型的载荷在机械设计时需要采用不同的强度计算准则。对于静载荷需要采用静强度判据；对于动载荷就需应用疲劳强度的计算方法。 根据静载荷进行设计方法简单，一些机械虽然受有动载荷的作用，但经常采用名义载荷乘以动载系数，而用静载荷的设计方法进行计算。,载荷分类,载荷的种类很多，各种载荷也不一定同时作用在机器或机器的某个构件上。设计时，若按最坏工作条件和最大

31、应力的方法去计算机器的零部件，会导致机器的自重和成本的增加，不经济。反之，又会导致机器失效。因此，对机器作各种计算时，要针对不同情况，将载荷作适当的分类和组合，然后作相应的计算。,1） 寿命(耐久性)计算载荷(第类载荷) 这是用来计算零部件或构件的疲劳(耐久性)、磨损或发热的计算载荷，通过计算，使产品获得一定寿命。在确定这类载荷时。只需考虑正常工作状态下的载荷即可，这种载荷，不仅要计算载荷大小，还要计算它们的作用时间。如果正常工作状态下的载荷是变化的，不应按载荷的最大值计算，而应取等效值。按第类载荷计算时，应根据零部件在实际工作中最为常见的情况确定载荷的组合。 2）强度计算载荷(第类载荷) 这是用来计算零部件或金属结构的强度、稳定性以及机器整体稳定性的载荷。它是机器正常工作状态下可能产生的最大载荷。确定强度计算载荷时，应按照最坏的但又是实际可能的载荷组合。第类载荷的最大值受到若干因素限制，例如摩擦离合器或带传动打滑，安全溢流阀，电器保护装置起作用等，计算时应予考虑。 3） 验算