02《机械设计学》课程第二章学生版

第二章机器的组成及典型机器的功能分析长春工业大学机电工程学院郭红第二章机器的组成及典型机器的功能分析•现代机器的定义：机器是由两个或两个以上相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动力或运动转变，以执行人们预期的工作，在人或其它智能体的操作和控制下，实现为之设计的某种或某几种功能。下一节第二节机器的组成第一节机器的定义第二章机器的组成及典型机器的功能分析一、传统的观点看机器的组成二、从不同的角度看机器的组成三、从功能观点看机器的组成第二节机器的组成下一节第三节机器的分类第二章机器的组成及典型机器的功能分析“任何机器是由原动机、传动机和工作机三部分组成的。”-----马克思随着科学技术的发展，又增添了控制器。第二节机器的组成一、传统的观点第二章机器的组成及典型机器的功能分析即：原动机传动机机器工作机机械装置控制器电子控制系统一、传统的观点第二节机器的组成第二章机器的组成及典型机器的功能分析1）从机构学的角度看，机器是由各种基本结构组合而成的。2）从结构学的角度看，机器是一系列基本构件组装而成的。3）从专业的角度看，常常以主要部件来看机器的组成。二、从不同的角度看机器的组成第二节机器的组成第二章机器的组成及典型机器的功能分析汽车的组成图2-1汽车的组成1----底盘2----发动机3----车身第二章机器的组成及典型机器的功能分析图2-2车床组成图1—床身2—尾座3—刀架4—主轴箱5—进给箱6—床腿7—溜板箱CA6140车床第二章机器的组成及典型机器的功能分析三、从功能观点看机器的组成早在1947年美国的一位工程师提出：“用户购买的不是机器本身，而是它的功能。”第二节机器的组成第二章机器的组成及典型机器的功能分析总功能概念：图2-3车床的功能原理图1—工件2—车刀总功能是一台机器所能完成的功能。•车床的总功能就是利用移动刀具2对旋转工件1进行切削的功能。第二节机器的组成第二章机器的组成及典型机器的功能分析打印机的三个主要分功能系统：1、点阵针头的打印功能2、打印头的横向定位移动功能3、打印纸的定距卷纸功能•打印机的总功能是将计算机的各种信息打印在纸上输出供人们阅读。第二节机器的组成第二章机器的组成及典型机器的功能分析机器是由多个主要分功能系统构成，它们的协调工作实现了机器的总能；每个主要分功能系统（又称为单元）一般由原动机、传动机、工作机和控制器组成；其中的工作机则多由工作头和执行机构组成。三、从功能观点看机器的组成第二节机器的组成第二章机器的组成及典型机器的功能分析机器的组成也可以这样表达：分功能系统1工作头工作机执行机构机器（总功能）分功能系统i传动机原动机控制器分功能系统n第二节机器的组成第二章机器的组成及典型机器的功能分析两个概念：•主要功能：在任何一台机器中，为完成总功能最必要的那些分功能。•辅助功能：一些低一层次的、起支持、保证作用的功能。第二章机器的组成及典型机器的功能分析•计算机打印机的三个主要分功能系统•点阵针头的打印功能•打印头的横向定位移动功能•打印纸的定距卷纸功能•辅助功能•色带循环功能、纸宽调节功能、打印头前后微调功能、压纸功能等第二章机器的组成及典型机器的功能分析从功能的观点看，所有机器分为：•工艺类--指那些对物料进行工艺性加工的机器。主要特征：1、具有专用的工作头2、进行独特的工艺加工动作•非工艺类--不对任何物料进行工艺性加工，而只是实现某些特殊的动作功能。第三节机器的分类第二章机器的组成及典型机器的功能分析第三节机器的分类具体分类：工艺类机器加工机床食品机械纺织机械印刷机械非工艺类机器机器动力机械起重运输机械精密机械医疗机械通用机械第二章机器的组成及典型机器的功能分析•对于工艺类机器来讲，机器的结构和形式往往取决于采用的工艺方法，如果工艺方法有所改变，那么机器的型式也随之改变。这种改变有时是很大的。•举例•对于非工艺类机器来讲，其中每一种机器也都有各自独有的工作方式和规律。•举例下一节第四节典型机器的功能分析一第二章机器的组成及典型机器的功能分析图2-4手工线迹与家用缝纫机线迹对比a)手工线迹b)缝纫机线迹第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机缝纫机是一种典型的工艺类机器；缝纫机的功能原理取决于实现缝纫功能的工艺方式。第二章机器的组成及典型机器的功能分析•具有历史性的突破和创新的两个方面：第一、采用针尖引线代替针尾引线；第二、采用双线（底线和面线）互锁交织代替线的反复穿刺，从而实现了缝纫功能的机械化。第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机第二章机器的组成及典型机器的功能分析是将线按一定规律缝于缝料上。它可使一根或多根线通过自连、互连或交织，在缝料上形成一定形式的线迹。第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机一、家用缝纫机的总功能：第二章机器的组成及典型机器的功能分析缝纫功能的特点：1）机缝线迹整齐美观，缝合牢固，缝纫迅速，能用于缝制棉、麻、丝、毛、化纤及皮革、纸张等。2）家用缝纫机属于精密的工艺类机器。第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机第二章机器的组成及典型机器的功能分析1、主要功能：2、辅助功能：3、控制功能：第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机二、家用缝纫机的功能分析下一节第五节典型机器功能分析之二第二章机器的组成及典型机器的功能分析1、四个主要功能：1）引面线造环功能2）钩面线扩环，使底面线交织的功能3）供给和回收面线的功能4）输送缝料的功能第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机二、家用缝纫机的功能分析第二章机器的组成及典型机器的功能分析1）引面线造环功能图2-6线环形成过程a)穿刺缝料b)、c)引线d)、e)成环1—线环2、5—面线3—摆梭尖4—针槽第二章机器的组成及典型机器的功能分析图2-8摆梭钩线扩环，完成底面线交织的工艺过程1—摆梭2—底线3—面线4—梭心套5—针2)钩面线扩环，使底面线交织的功能这个工艺过程的工作头就是往复摆动的带有尖嘴的摆梭。第二章机器的组成及典型机器的功能分析图2-9挑线机构a)滑杆式b)凸轮式c)连杆式3）供给和回收面线的功能•这是靠挑线机构实现的。•挑线机构的任务是当机针向下运动时，把面线供给机针；当摆梭钩住线环以后，把面线供给摆梭，当面线脱出摆梭后，要回收面线并抽紧线迹。•概括为：供线和收线。第二章机器的组成及典型机器的功能分析•这是靠送布牙挤压推送缝料来实现的。•输送缝料功能的工作头就是送布牙。图2-10送布牙送料时的工作情况1—压脚2—缝料3—送布牙4—送布牙槽5—针板4）输送缝料的功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析1）调节面线和底线的阻尼功能2）调节压脚加紧力的功能3）调节送布牙针距的功能4）绕底线功能第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机2、辅助功能二、家用缝纫机的功能分析第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机二、家用缝纫机的功能分析第二章机器的组成及典型机器的功能分析图2-12面线和底线的交织状况a)面线过紧b)底线过紧c)正确1）调节面线和底线的阻尼功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析调节底面线：图2-13面线和底线的张力调节a)底线调紧，面线调松b)面线调紧，底线调松第二章机器的组成及典型机器的功能分析图2-14不同缝料调压螺纹旋入的情况2）调节压脚加紧力的功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析3）调节送布牙针距的功能图2-15调节送布针距第二章机器的组成及典型机器的功能分析4）绕底线功能图2-16绕底线1—线2—绕线轴3—梭心4—上摩擦轮5—手轮6—过线架7—轴线第二章机器的组成及典型机器的功能分析控制功能主要有三类：•机械控制功能•人机控制功能•电子控制功能3、控制功能第四节典型机器的功能分析之一---家用缝纫机二、家用缝纫机的功能分析第二章机器的组成及典型机器的功能分析1）机械控制功能对于缝纫机来讲，它的每个动作都必须按照规定的时间和速度进行，它们之间的运动一定要完全协调。这是由传动机构的巧妙配合进行控制的，主要是由凸轮和连杆机构的相位配合实现的。第二章机器的组成及典型机器的功能分析2）人机控制功能当人操作缝纫机时，那么操作者和缝纫机就构成一个典型的人机系统。人机控制功能要通过人机接口来实现：①缝纫工作区，是人眼获得信息的接口②手轮，是人手控制起动的接口③机针前方布面，是人手扶持布料引导针迹的接口④脚踏板，是人脚输入动力和控制速度的接口。第二章机器的组成及典型机器的功能分析3）电子控制功能现代缝纫机也采用微机进行程序控制，从而调节和改变缝纫线迹。买衣服有电子刺绣等。第二章机器的组成及典型机器的功能分析第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机第二章机器的组成及典型机器的功能分析一、计算机针式打印机功能•打印机的总功能是把计算机的信息打印在纸上输出供人们阅读。•计算机针式打印机是典型的机电一体化机械。•它属于工艺类机械，而且是精密机械。第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机第二章机器的组成及典型机器的功能分析•针式打印机的工作特点：1）为了实现打印功能，需要由一系列的主要功能、辅助功能和控制功能来实现。2）每个主要动作功能系统各有相应的动力源、传动机构、执行机构、工作头组成。第二章机器的组成及典型机器的功能分析1、主要功能：2、辅助功能：3、控制功能：二、计算机打印机的功能分析下一节第六节典型机器功能分析之三第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机第二章机器的组成及典型机器的功能分析1、主要功能由三个分功能系统组成（1）打印头打印功能系统（2）打印头移动功能系统（3）走纸换行功能系统第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机二、计算机打印机的功能分析1、主要功能由三个分功能系统组成（1）打印头打印功能系统（2）打印头移动功能系统（3）走纸换行功能系统第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机二、计算机打印机的功能分析第二章机器的组成及典型机器的功能分析（1）打印头打印功能系统第二章机器的组成及典型机器的功能分析（1）打印头打印功能系统第二章机器的组成及典型机器的功能分析（2）打印头移动功能系统第二章机器的组成及典型机器的功能分析（3）走纸换行功能系统第二章机器的组成及典型机器的功能分析•打印纸分连续纸和单页纸两种情况第二章机器的组成及典型机器的功能分析（1）色带均匀移动功能（2）压紧及调整功能（3）纸宽调整功能（4）打印头位置调整功能（5）手动卷纸功能第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机2、辅助功能二、计算机打印机的功能分析第二章机器的组成及典型机器的功能分析（1）色带均匀移动功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析（2）压紧及调整功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析（2）压紧及调整功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析（3）纸宽调整功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析（4）打印头位置调整功能第二章机器的组成及典型机器的功能分析3、控制功能打印机具有以下控制功能：（1）与主机交换信息的功能（2）打印驱动控制系统（3）故障检测功能（4）报警功能第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机二、计算机打印机的功能分析第二章机器的组成及典型机器的功能分析（5）自检功能（6）自动进页功能（7）自动换页功能（8）连续或分页打印方式选择功能3、控制功能第五节典型机器的功能分析之二---计算机针式打印机二、计算机打印机的功能分析第二章机器的组成及典型机器的功能分析第六节典型机器的功能分析之三---点钞机•点钞机是一种典型的机电一体化机械，它属于工艺类机器。•点钞机能把一沓纸币逐张分开、清点、计数并整理好。第二章机器的组成及典型机器的功能分析图2-18早年对点钞机的构思第六节典型机器的功能分析之三---点钞机一、点钞机的功能要求及机型的发展演化第二章机器的组成及典型机器的功能分析当时对点钞机功能要求有以下几点：1）要有堆放准备清点的纸币的空间，并且能将纸币连续输入，直到最后一张。2）要有能把纸币逐张分离的机构。3）要有准确计数的装置。4）纸币清点完后要