第一章机器的组成与制造

第一章、机器的组成与制造第一节、机器的组成：前言：掌握机器具有的三个共同特征：(1)都是人为的实物组合(2)各组成部分之间有确定的相对运动。(3)进行机械能与其他能的转换并完成有用功。一、按功能分析机器的组成课本第二页图1-1矿石球磨机各部分功能：给料部：加料-进料部：中空轴进料并固定筒体-筒体：内衬高锰钢板或白铁板，筒体内盛装研磨介质如球或棒对进料进行研磨-大齿轮：从动部件，接受小齿轮的传动力带动筒体和进料轴以及出料轴旋转-出料口：通过外力使得研磨完的物料从出料中空轴排出-小齿轮：起一定减速作用，将发动机的高速旋转转化成可控制利用的从动机械的低速有力旋转-联轴器：连接主动机械和从动机械的部件，作用在于连接主动机械和从动机械的不同规格的轴，并防止过载-减速器：齿轮减速，减速器的问题：体积、机械效率、寿命，国外先进的减速器德国、丹麦、日本和美国-电动机：详细电机内容在第三章进行介绍课本第二页图1-2牛头刨床示意简图各部分功能电动机-主导轴：带动机架和工作台分别运动-主曲柄：通过连杆机构带动滑枕从而带动刀具做往返运动从而对零件完成加工-工作台：摆放待加工零件-刨刀：进行切削加工-丝杠：连接棘轮和工作台，传动件，稳定有自锁功能保证零件加工质量-主曲柄：通过平面四连杆机构带动滑枕做往复运动-曲柄：带动棘轮从而带动丝杠引起工作台纵向往返运动-连杆：平面连杆机构的组成部分-棘轮：一种间歇性运动机构，本身是一个加装止退棘爪的平面四连杆机构，第二章讲图示如下：（一）动力部分：驱动机器运转的动力源。比如电动机和内燃机等电动机：直流电动机和交流电动机（三项交流异步电动机和三项交流同步电动机）内燃机：汽油机和柴油机，二者在转速和动力以及点火方式有区别-第六章（二）传动部分：用于传递运动和动力、分配能量、改变速度和运动形式等。传动部分在一定程度上决定了机器的工作性能、外形尺寸和重量，也是选型、维护、管理的关键部分。1、按照传动原理分为：1）机械传动A、摩擦传动：摩擦传动机构由两个相互压紧的摩擦轮及压紧装置等组成。它是靠接触面间的摩擦力传递运动和动力的。这种机构的优点是结构简单、制造容易、运转平稳、过载可以打滑（可防止设备中重要零部件的损坏），以及能无级改变传动比，因而有较大的应用范围。但由于运转中有滑动、传动效率低、结构尺寸较大、作用在轴和轴承上的载荷大等缺点，故只宜用于传递动力较小的场合。a摩擦轮传动..\传动方式动画\圆柱槽摩擦传动.swf..\传动方式动画\圆柱平摩擦传动.swf..\传动方式动画\圆柱平摩擦传动2.swf..\传动方式动画\圆柱圆盘式摩擦传动.jpg..\传动方式动画\圆锥摩擦传动.swfb挠性摩擦传动：带传动c摩擦式无级变速传动：功率损失大，应用难度高，但传动连续平稳，高档轿车上有应用..\传动方式动画\摩擦式无级变速装置.jpgB、齿合传动A)、齿轮传动a圆柱齿轮传动：..\传动方式动画\圆柱齿轮外齿合传动.jpgb圆锥齿轮传动：..\传动方式动画\圆锥齿合传动.jpgc动轴轮系：..\传动方式动画\动轴轮系传动.gifd非圆齿轮传动：将非圆齿轮机构与曲柄滑块机构组合，用于卧式小型压力机，使压力机的空行程时间缩短，而工作时间增长。这不仅将使机构具有急回作用，而且可使其工作行程时的速度比较均匀，从而改善机器的受力状况。..\传动方式动画\非圆齿轮机构应用.swfe章动传动：一种大传动比、高效率、低噪音的传动方式，多用于重型牵引设备如起重器和卷扬机等B）、蜗杆传动a圆柱蜗杆传动：..\传动方式动画\圆柱蜗杆传动.jpg..\传动方式动画\手动蜗杆传动卷扬机-圆柱蜗杆.jpgb环面蜗杆传动：..\传动方式动画\环面蜗杆传动.jpg..\传动方式动画\环面蜗杆.jpgc锥蜗杆：..\传动方式动画\锥蜗杆.jpgC）、挠性齿合传动a链传动b同步带传动D）、螺旋传动：将旋转运动转化成为直线运动C、其他传动：a连杆机构：汽车的悬挂系统、缝纫机、车床多用..\传动方式动画\连杆机构.gifb凸轮机构：发动机进气控制装置c组合机构：以上几种组合在一起2）、流体传动液压气压传动：各种液压泵、气泵、液压气压助力转向装置，扭矩大、体积大、制造工艺复杂、受温度影响大3）、电力传动：4）、磁力传动：（三）工作部分：直接完成机器预定功能的部分，如车床的刀架等。它是体现一台机器的技术能力和水平的部位，标志着各种机器的不同特性，是机器设备区分和分类的主要依据；（四）、控制部分：1、作用：提高产品质量、产量、降低人们的劳动强度2、控制系统组成：控制器和被控制对象，控制器包括给定值发生器（把被控量目标值转化成为能被控制系统识别的各种信号）、比较器（比较设定目标值和实际值之间的差异传送给驱动和执行机构）、驱动和执行机构（获取并放大误差信号变成能驱动执行机构的物理量，对被控量进行修正）、检测变换元件（对被控量的实际值进行测量并转化成为控制系统可以识别的各种信号主要是电信号并将信号传递给比较器）3、控制的种类：1）、模拟控制和数字控制：控制系统各环节间的信号在时间和数值上都是连续变化的称之为模拟量，否则称之为数字量，比如开关信号和计算机科学数位等；某控制系统中所有的信号都是模拟量则称该系统为模拟控制，有一个或多个信号为数字信号，则该系统称之为数字控制系统2）、闭环控制和开环控制二、按结构分析机器的组成它们是由零件、构件、机构组成。机器与机构的区别是机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用功，而机构不能。三、机器设备的分类（选讲）机器设备的分类方法有三种，按设备用途分类、按使用性质分类与按固定资产的基本属性分类。2、按使用性质共分为六类：它们是生产用机器设备、非生产用机器设备、租出机器设备、未使用机器设备、不需用机器设备和融资租入机器设备。3、按固定资产的基本属性分为十类：第二节、机械工程常用材料一、材料的分类（一）、按照材料组成分类金属材料-黑色金属及其合金材料非金属材料-无机非金属材料和有机高分子材料（二）、按照材料的应用分类结构材料：主要考虑力学性能，兼具部分化学物理性能功能材料：主要利用其特殊的物理化学性质，如超导材料、laser、形状记忆材料二、常用的工程材料（一）、黑色金属-以钢和铁为主的合金1、碳素钢-钢是铁和碳的混合物，含碳量0.04-2.3per之间（1）、根据碳含量：高碳（高于0.6,用于切削工具等对强度硬度要求较高的场合）、中碳（0.25-0.6per之间，多用于机械零件制造）以及低碳钢（低于0.25,多用于焊接、铆钉以及螺母螺栓、轴等）（2）、根据P、S等有害元素含量：普通（P,S分别低于万分之5.5和4.5,）、优质、高级优质碳素钢，杂质越少，质量越好，成本越高（3）、根据钢的用途：碳素结构钢和碳素工具钢：2、合金钢：1）、根据用途分为：合金结构钢：普通低合金钢、易削钢、弹簧钢、轴承钢-易制造，成本低，性能差合金工具钢：刃具钢、磨具钢、量具钢-杂质少，成本高，性能好特殊性能钢：不锈钢（碳含量低、铬硅含量高，用于手术刀、蒸汽管等）、耐热钢（加钙，尽量低的P和S，多用于锅炉和内燃机部件）、耐磨钢（含锰量高，用于铲车、履带、道轨、防弹衣等）2）、根据合金元素的含量分为低合金、高合金、中合金3）、根据正火状态下钢材微观组织结构特点分为：珠光体钢：含杂质少，机械性能好，耐高温，多用于锅炉管、发动机转子用钢马氏体钢：微量有益元素配置合理，工艺难度大，成本高，多用于航天领域奥氏体钢：磁性弱，热膨胀厉害，导热性差，宜做热敏感元件铁素体钢：耐腐蚀抗氧化，但机械性和工艺性能差，宜做为耐酸结构和抗氧化结构用3、钢的牌号：1）普通碳素结构钢：Q+屈服点+质量等级+脱氧方法，屈服点是指钢材被拉伸到一定程度不能回复原状时所受的压力，脱氧方法是指加的脱氧剂（硅和铝）多少以及脱氧工序等的综合，沸腾钢不加脱氧剂，浇注成型时含有大量氧气，高温下与碳反映成一氧化碳从钢水中逸出，形成沸腾表象，沸腾钢凝固后内含很多气泡，可冲压性很好，而且外部比较平滑，成本较低，工序简单，多用于汽车外壳等，多为低碳钢；镇静钢在冶炼中加了脱氧剂，成品机械性能力学性能均较好，多为合金钢和高碳钢；半镇静钢介于二者之间，工艺上较难把握，应用不广；特殊镇静钢一般为高级优质碳素钢，成本高，工艺难，机械力学性能好。2）、优质碳素钢：两位数字表示含碳量万分之几，后缀字母表示特殊钢所含必要元素，45Mn表示含碳量万分之45的耐磨钢3）、碳素工具钢：T+千分数表示的含碳量+质量等级T4A4）、合金结构钢：万分数表示的两位数字含碳量+合金元素+百分数表示的合金元素含量，合金元素含量低于1.5%，不予标注12MnCr25)、合金工具钢：千分数表示的含碳量+合金元素+百分数表示的合金元素含量，含碳量不低于1%时不予标注4、铸铁：1）、灰口铸铁：脆，经压不经拉，耐腐蚀，成本低，易铸造，减震性好，表示方法：HT+屈服点（抗拉强度）2）、球墨铸铁：韧性、塑性、强度好于灰口铸铁，耐磨性减震性切削性铸造性优于钢，表示方法：QT+屈服点+横杠+最小伸长率3）、蠕墨铸铁：加入稀土元素铸成的兼具灰口铸铁和球墨铸铁优点的新型铸铁，我国领先，山东1966年机械研究所首创，多用于汽车发动机、排气管等制造，表示方法RuT+屈服点（二）、有色金属：铜合金、铝合金、钛合金（三）、非金属材料：工程塑料、橡胶、人工合成矿物、复合材料三、金属材料的工程性能（一）、力学性能指标1、强度指标:拉到不能恢复需要多大力，抗拉性2、刚度指标：压到变形需要多大力，抗压性3、韧性指标：压到破坏需要多大力4、硬度指标：压到断裂需要多大力5、塑性指标：拉到断需要多大力力学性能影响因素1、含碳量2、合金元素影响3、温度4、热处理工艺（二）、材料的工艺性能：是否容易加工（三）、材料的物理化学性能：密度、熔点、热性能、电性能以及磁性能等四、材料的选用原则（一）、材料的使用要求（二）、工艺要求（三）、经济性要求第三节、机器制造基本过程一、机器制造基本过程包括机器的生产过程和工艺过程。1、机器的生产过程：机器的生产过程是指将原材料转变为成品的全部过程，结构比较复杂的机械产品，其生产过程主要包括：各种生产服务过程：物料保管运输生产技术准备过程：研究与开发工作毛坯制造过程：铸造、锻造、冲压、切割、焊接零件的加工过程：机械加工、焊接、热处理产品的装配过程：部件装配、调试、总装、检验、油漆发动机生产例子：毛坯-零部件-加装其他部件-总装-调试-成功其中毛坯制造过程、零件的加工过程、产品的装配过程为机器制造的工艺过程。2、机器生产的工艺过程：在产品生产过程中按照一定顺序改变生产对象的形状、尺寸、相对位置或性质等使其成为成品或半成品的过程称工艺过程。工艺过程是由一系列的工序组合而成，工序是指一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，它是工艺过程最基本的组成单位。了解工艺规程就可以了解工厂生产的基本情况。工艺规程是组织车间生产的主要技术文件，是生产准备和计划调度的主要依据。工艺过程卡片是生产中的一种常用的工艺文件。在机械制造过程中一般采用铸造、压力加工或焊接方法来制成毛坯（或半成品），再经过切削加工得到合乎要求的零件，最后再将制成的各种零件装配成机器。二、毛坯生产根据零件或产品所需要的形状、工艺尺寸而制成的，供进一步加工用的生产对象叫毛坯。常用的手段有铸造、压力加工及焊接是获得毛坯的主要方法。1、铸造：铸造是将熔化的液体金属浇注到具有和机械零件形状相似的铸型型腔中，经过凝固冷却后，获得毛坯的加工方法。铸造最常用的方法是砂型铸造。铸造在工业生产中的应用：课本上列举了大量数据铸造的步骤：模具-合格的液态金属-将液态金属浇入模具-凝固后取出整理优点：生产范围广、工艺简单、形状复杂的箱体和泵体只能用铸造缺点：精度低，加工余量大，力学性能差铸造和熔炼的关系：相辅相成，铸造厂同时得有大型熔炼设备2、压力加工：压力加工是利用外力使金属材料产生永久变形，以制成所需形状和尺寸的毛坯或零件的加工方法。压力加工的主要生产方法有锻造和冲压。锻造：分为自由锻造和模型