機電設備第一章

1、第一章第一章 機器的組成與制造機器的組成與制造潘向陽上海財經(jīng)大學上海財經(jīng)大學資產(chǎn)評估專業(yè)碩士資產(chǎn)評估專業(yè)碩士機電設備評估機電設備評估2第一節(jié)機器的組成第一節(jié)機器的組成 3從功能角度分析，大部分機器都包含有外界輸入能量的動力部分、履行機器功能的執(zhí)行部分（即工作部分）、介于動力部分和工作部分之間的傳動部分及控制部分。 4 （一）動力部分：原動機及其相應的配套裝置。它的作用是將其它形式的能量轉變?yōu)闄C械能。 5 （二）傳動部分：在動力部分和執(zhí)行部分之間的中間裝置，任務是將動力部分提供的機械能以動力和運動的形式，傳遞給工作部分。 6按傳動比變化情況分類 傳動分類說 明傳動舉例定傳動比傳動輸入與輸出轉速對

2、應，適用于工作機工況固定，或其工況與動力機工況對應變化的場合帶、鏈、摩擦輪傳動，齒輪、蝸桿變傳動比有級調(diào)速一個輸入轉速對應若干個輸出轉速，且按某種數(shù)列排列，適用于動力機工況固定而工作機有若干種工況的場合，或用來擴大動力機的調(diào)速范圍齒輪變速箱、塔輪傳動無級調(diào)速一個輸入轉速對應于某一范圍內(nèi)無限多個輸出轉速，適用于工作機工況極多或最佳工況不明確的情況各種機械無級調(diào)速器、液力耦合器及變矩器、電磁滑差離合器、流體粘性傳動按周期性輸出角速度是輸入角速度的周期性函數(shù)，用來實現(xiàn)函數(shù)傳動及改善某些機構的動力特性非圓齒輪、凸輪、連桿機構、組合機構7 （三）工作部分：直接完成機器的預定功能的部分，如車床的刀架；車輛

3、的車廂；飛機的客、貨艙等。 工作部分是機器設備區(qū)分和分類的依據(jù) 8 （四）控制部分 控制器要完成被控參數(shù)的調(diào)節(jié)，應有四個基本部件：給定值發(fā)生器、比較器、驅動和執(zhí)行機構、檢測變換元件。 9 1.模擬控制與數(shù)字控制 在一個系統(tǒng)中，如果各環(huán)節(jié)間所有的信號都是模擬量，這個系統(tǒng)就稱為模擬控制系統(tǒng)或模擬控制器；如果各環(huán)節(jié)間有一個或多個信號為數(shù)字信號，則該系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)或數(shù)字控制器。 2.閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng) 3.計算機控制系統(tǒng) 控制器是控制系統(tǒng)的關鍵 10 二、按照結構分析機器的組成二、按照結構分析機器的組成 11第二節(jié)機械工程常用材料第二節(jié)機械工程常用材料 一、機械工程常用材料的分類一、機械

4、工程常用材料的分類 二、常用的機械工程材料二、常用的機械工程材料 三、金屬材料的工程性能三、金屬材料的工程性能 四、材料的選用原則四、材料的選用原則 12第二節(jié)機械工程常用材料第二節(jié)機械工程常用材料 （一）按照材料的組成分類 （二）按照材料的應用分類 一、機械工程常用材料的分類一、機械工程常用材料的分類13二、常用的機械工程材料二、常用的機械工程材料（一）黑色金屬：鋼和以鐵為主的合金碳素鋼含碳量低碳鋼：含碳量0.25%中碳鋼：含碳量0.250.6%高碳鋼：含碳量0.6%硫、磷含量普通碳素鋼：S 含量低于0.055%，P 含量低于0.045%優(yōu)質(zhì)碳素鋼：S、P含量均低于0.040%高級優(yōu)質(zhì)碳素鋼

5、：S 的含量低于0.030%，P 的含量低于0.035%用途碳素結構鋼，主要用于制造各種工程構件和機器零件，屬于低碳和中碳鋼。碳素工具鋼，主要用于制造各種刀具、工具、量具、模具等，屬于高碳鋼。合金鋼用途合金結構鋼（普通低合金鋼、易削鋼、彈簧鋼、軸承鋼等）合金工具鋼（刃具鋼、模具鋼、量具鋼等） 特殊性能鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼等）合金元素含量低合金鋼：合金元素含量5%中合金鋼：合金元素含量510%高合金鋼：合金元素含量10%正火狀態(tài)珠光體鋼、馬氏體鋼、貝氏體鋼、奧氏體鋼以及鐵素體鋼。14鋼的牌號：黑色金屬牌號舉例 材 料舉 例方 法普通碳素結構鋼Q235AFQ + 屈服極限 + 質(zhì)量等級 +

6、脫氧方法（沸騰鋼）屈服極限為235Mpa、質(zhì)量等級為A、沸騰鋼優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼45、45Mn萬分之含碳量45鋼，含碳量為0.45%；45Mn，鋼中含錳較多，在0.7%1.2%碳素工具鋼T8、T8AT + 千分之含碳量。含碳量較高（0.65%1.35%）T8A，高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼合金結構鋼12CrNi3萬分之含碳量 + 合金元素符號 + 合金元素百分含量（1.5%以下不注）含碳量為0.12%；Cr含量小于1.5%，Ni的含量為3%合金工具鋼9CrSi千分之含碳量（1%不注）+ 合金元素符號+ 合金元素百分含量（1.5%以下不注）表示含碳量為0.9%；Cr、Si的含量均小于1.5%滾動軸承鋼GGr1

7、3G + Cr + 鉻含量的千分之幾滾動軸承鋼都是高級優(yōu)質(zhì)鋼，但是不加“A”表示鉻的含量為1.3%灰口鑄鐵HT150HT + 抗拉極限表示抗拉強度為150MPa球墨鑄鐵QT5007QT +最低抗拉極限 + + 最小伸長率最低抗拉強度為500MPa，最小伸長率為7%15 鑄鐵 鑄鐵：分為灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵和可鍛鑄鐵四種。灰口鑄鐵：脆性大，成本低，鑄造性、減振性能好，可制成形狀復雜的零件。球墨鑄鐵：含球狀石墨，球墨鑄鐵特點是強度、塑性、韌性比灰口鑄鐵好，具有較高的延展性和耐磨性，減振性、耐磨性、切削性能、鑄造性均優(yōu)于鋼。 16（二）有色金屬 指非鐵金屬及其合金。銅合金?？梢苑譃辄S銅、錫青

8、銅、鋁青銅、鈹青銅以及白銅。其中，黃銅為銅鋅合金。此外，還有鋁合金、鈦合金等。 17（三）非金屬材料 包括工程塑料、橡膠、人工合成礦物及復合材料材料特點說明工程材料密度小，耐蝕性好，絕緣，加工性好。機械強度差，特別是剛性差，耐熱性低，一般為100C以下。散熱性差，易老化，易燃。如：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯和聚酰胺（尼龍）、有機玻璃、ABS塑料。塑料袋橡膠彈性好，絕緣性好，耐磨損，耐化學腐蝕，耐放射性。常用的橡膠材料有天然橡膠、合成橡膠和特種合成橡膠。主要用于彈性材料、密封材料、減振材料、傳動材料。自行車內(nèi)胎人工合成礦石主要有剛玉和石英復合材料力學性能好，并且具有某種特殊的熱、電、光、

9、磁性。由基體材料和增強材料組成?；w是強度高、韌性好的材料；增強材料是高強度、高彈性模量的材料。汽車輪胎，實際上就是一種復合材料。通俗：鋼筋混泥土。18 三、金屬材料的工程性能三、金屬材料的工程性能（一）力學性能是結構件選材的主要依據(jù)。其中包括強度、剛度、塑性、韌性、硬度等（三度兩性） 強度主要有比例極限、彈性極限、屈服極限及強度極限。（把握“極限”兩個字）剛度反映了材料抵抗彈性變形的能力。主要是彈性模量，數(shù)值上等于產(chǎn)生單位應變所需要的應力。（舉例：橡膠的剛度就很差，因為非常容易變形）塑性衡量材料延展性性能的指標，包括伸長率和斷面收縮率。（黃金的塑形好，可以制成很薄的金箔）韌性衡量材料承受沖擊

10、載荷的能力。韌性是材料破壞所需要的功。主要指標是沖擊韌度，代表材料缺口處單位面積上所消耗的沖擊功。硬度表明材料表面在一個小體積范圍內(nèi)抵抗彈性變形、塑性變形或破裂的能力。常采用壓痕深度或壓痕單位表面積所承受的載荷作為硬度值高低的指標。布式、洛式和維式硬度。19黑色金屬材料力學性能的影響因素。 1.含碳量的影響 2.合金元素的影響 3.溫度的影響 4.熱處理的影響（二）材料的工藝性能。材料的工藝性能主要指鑄造性、可鍛性、可焊性以及切削加工性等（能否容易被加工的性能）。（三）在機械工程行業(yè)中，物理化學性能不是主要參數(shù)，但是在某些情況下，也必須考慮。 材料的物理性能，主要包括密度、熔點、熱膨脹性、導熱

11、性、導電性及磁性等。材料的化學性能，主要包括耐腐蝕性、抗氧化性、以及熱化學穩(wěn)定性等。 20 四、材料的選用原則四、材料的選用原則 （一）使用要求 考慮的主要因素是零件的工作和受載情況、對零件尺寸和重量的限制以及零件的重要程度。 （二）工藝要求 主要涉及到工藝方法、生產(chǎn)條件以及毛坯的制取方法。（三）對經(jīng)濟要求的考慮 在滿足使用和工藝要求前提下，應選用普通材料和價格低廉的材料，以降低生產(chǎn)成本。 21第三節(jié)機器制造基本過程第三節(jié)機器制造基本過程 一、機器的生產(chǎn)過程和工藝過程一、機器的生產(chǎn)過程和工藝過程 二、毛坯生產(chǎn)二、毛坯生產(chǎn) 三、切削加工三、切削加工 四、熱處理四、熱處理 五、裝配五、裝配 22

12、（一）機器的生產(chǎn)過程 23 （二）機器的制造工藝過程 1.工序：工藝過程最基本的組成單位。 2.工藝規(guī)程：工程技術人員用表格或文字形式確定最合理的零件加工方法或加工進程，作為組織生產(chǎn)、指導生產(chǎn)、編制生產(chǎn)計劃的依據(jù)。 3.工藝過程卡片：按工序填寫的表格，用以說明零件各工序的加工內(nèi)容、所需設備、加工車間及各工序的先后次序。 24 二、毛坯生產(chǎn)二、毛坯生產(chǎn) （一）鑄造 【注意】一般鑄件精度低，加工余量大，其力學性能特別是抗沖擊性能較差。 25 （二）壓力加工 壓力加工的主要生產(chǎn)方法有鍛造和沖壓。 鍛造自由鍛方法：加熱坯料放在平砧之間特點：自由鍛精度低、生產(chǎn)率不高，適用于單件、小批量、形狀簡單的零件。

13、（以前年用的菜刀，鐮刀等）模鍛方法：加熱坯料放在鍛模模膛內(nèi)；特點：模鍛精度高、可以鍛造形狀比較復雜的零件，加工余量小，生產(chǎn)率高，但需要鍛模，只適用于生產(chǎn)大批量中小型零件。（制作月餅可以看成是模鍛的一種）沖壓方法：利用沖模對板料（包括帶材、管材、型材）加壓，使之產(chǎn)生分離或變形。特點：沖壓主要應用于加工塑性良好的板材或其它薄壁的型材。沖壓可以沖制出形狀復雜、尺寸精度較高的零件， 一般不經(jīng)機械加工即可使用。（鐵皮臉盆）26 （三）焊接 熔焊方法：焊接接頭處加熱至熔化狀態(tài)，凝固后連接成一個整體。舉例：氣焊、電弧焊、電渣焊、等離子焊。壓焊方法：接頭處加熱（或者不加熱），但一定要加壓，使之緊密接觸，連接成

14、一個整體。舉例：摩擦焊、 電阻焊。釬焊方法：被焊金屬不熔化，利用熔點較低金屬作為釬料熔化后將焊件連接起來。舉例：銅導線的焊接（又如電烙鐵）優(yōu)點：可以以小拼大，氣密性好，生產(chǎn)周期短，不需要重型和專業(yè)設備，可以生產(chǎn)出較好強度和剛度，質(zhì)量輕，材料利用率高的毛坯。缺點：抗振性差，易變性。 27 三、切削加工三、切削加工 四、熱處理四、熱處理 （一）普通熱處理 28 相關注意：相關注意： 1. 相變溫度物質(zhì)從一種狀態(tài)轉變成另一種狀態(tài)的溫度。比如從固態(tài)轉變到液態(tài)的溫度。 (退火與正火的比較 ) 2. 若零件尺寸較大或形狀較復雜，正火可能會產(chǎn)生較大的內(nèi)應力和變形，甚至開裂。 (回火與淬火的關系 ) 3. 淬

15、火和回火必須配合使用，單獨進行任何一個操作都是沒有意義的。 29（二）表面熱處理 表面淬火表面淬火是在不改變鋼的化學成分及心部組織的情況下，利用快速加熱將表面層奧氏體化后進行淬火，以強化零件表面的熱處理方法。目前生產(chǎn)中廣為應用的是感應加熱表面淬火和火焰加熱表面淬火化學熱處理將鋼件置于一定溫度的特定介質(zhì)中保溫，使介質(zhì)中的活性原子滲入鋼件表層，從而改變表層的化學成分和組織來改變其性能的一種熱處理工藝?；瘜W熱處理的方法有：滲碳、滲氮、碳氮共滲、滲鉻、滲鋁、滲硼等。 目前生產(chǎn)中最常用的是滲碳、滲氮和碳氮共滲?！咀⒁狻颗c表面淬火相比，化學熱處理不僅改變表層組織，而且還改變其化學成分，因此能更有效的改變表

16、層性能。 30 五、裝配五、裝配 31第四節(jié)零件加工質(zhì)量第四節(jié)零件加工質(zhì)量 零件加工質(zhì)量主要指標包括加工精度和表面粗糙度兩個方面。 零件表面的尺寸、形狀和相互位置以及表面粗糙度反映了零件的幾何特征；材料的強度、硬度、彈性、剛度都反映了零件的物理機械特征。32一、加工精度一、加工精度(it)（一）尺寸精度 （二）形狀精度 （三）位置精度 33（一）尺寸精度 34偏差可以是正值，可以是負值，也可以是0，公差一定是正值。 35國家標準規(guī)定：尺寸公差由國家標準規(guī)定：尺寸公差由IT01、IT00、IT1IT18 共有共有20個等級個等級IT01 精度最高、精度最高、IT18 精度最低精度最低。精度越高，

17、加工越困難，成本越高。精度越高，加工越困難，成本越高。 (了解各個等級的應用范圍了解各個等級的應用范圍)36（二）形狀精度 軸的形狀誤差37（三）位置精度一個完全確定的形位公差帶（形狀和位置）由“公差帶形狀”、“公差帶大小”、“公差帶方向”和“公差帶位置”四個要素確定。形位公差特征項目一共14種38形狀和位置公差帶的形狀 通常，尺寸精度要求高，形狀和位置精度要求也高但也有例外，例如鉗工用平臺，幾何形狀精度要求高，而位置精度和尺寸精度可稍微低一些。 39二、表面粗糙度二、表面粗糙度 Ra 表面粗糙度對機器零件的配合性質(zhì)、耐磨性、工作精度、抗腐蝕性均有較大影響。 但不影響強度和剛度。Ra 值越小，

18、被測表面越光滑，零件的質(zhì)量越高；反之，Ra 越大，表面越粗糙。 40三、配合三、配合 （一）配合：間隙配合（一）配合：間隙配合 、過盈配合、過盈配合 、過渡配合、過渡配合 間隙配合間隙配合41過盈配合過盈配合42過盈配合過盈配合43（二）配合的選擇（二）配合的選擇1.軸和孔配合后有相對運動（轉動或移動）的要求，應選用間隙配合。 2.軸和孔靠配合面?zhèn)鬟f載荷時，應選用過盈配合。 3.軸和孔配合后要求有定位精度，而且經(jīng)常拆卸的，主要選用過渡配合，但也可以根據(jù)情況選用間隙不大的間隙配合或過盈不大的過盈配合。 44第五節(jié)生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型第五節(jié)生產(chǎn)綱領和生產(chǎn)類型 生產(chǎn)綱領企業(yè)每年生產(chǎn)合格產(chǎn)品的產(chǎn)量，體現(xiàn)企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模。 生產(chǎn)類型主要有單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)。 生產(chǎn)類型生產(chǎn)水平含義單件生產(chǎn)高單個或少量地制造相同產(chǎn)品。很少重復或完全不重復成批生產(chǎn)中成批地制造相同的產(chǎn)品，并且按一定的周期重復地進行生產(chǎn)。大量生產(chǎn)低連續(xù)不斷地生產(chǎn)數(shù)量很多的相同產(chǎn)品。45二、不同生產(chǎn)類型的工藝特征二、不同生產(chǎn)類型的工藝特征 項目單件生產(chǎn)成批生產(chǎn)大量生產(chǎn)加工對象經(jīng)常變換周期性變換固定不變毛坯木模鑄造或自