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资产评估师考试 机电设备 冲刺重点串讲讲义 全 第一章机器的组成与制造 第第第第一一一一节节节节机器的组成机器的组成机器的组成机器的组成 一 按照功能分析机器的组成一 按照功能分析机器的组成 从功能角度分析 大部分机器都包含有外界输入能量的动力部分 履行机器功 能的执行部分 即工作部分 介于动力部分和工作部分之间的传动部分及控制 部分 一 动力部分 将其它形式的能量转变为机械能 常用的动力机有电动机 内燃机等 一次动力机 例如水轮机 内燃机等 二次动力机 如电动机等 二 传动部分 在动力部分和执行部分之间的中间装置 任务是将动力部分 提供的机械能以动力和运动的形式 传递给工作部分 1 传动分为机械传动 流体传动 电力传动和磁力传动 2 按照传动比变化的情况分为定传动比传动和变传动比传动 传动分类传动举例 定传动比传动 带 链 摩擦轮传动 齿轮 蜗杆 变传动 比 有级调 速 齿轮变速箱 塔轮传动 无级调 速 各种机械无级调速器 液力耦合器及变矩器 电磁滑差离 合器 流体粘性传动 按周期 性 非圆齿轮 凸轮 连杆机构 组合机构 三 工作部分 机器设备区分和分类的依据 动力部分 传动部分和控 制部分都应该根据工作部分的功能要求和动力参数的合理范围进行设计和选 择 四 控制部分 控制系统由控制器和被控对象组成 控制器要完成被控参数的调节 应有四个基本部件 给定值发生器 比较器 驱动和执行机构 检测变换元件 1 模拟控制与数字控制 模拟量 例如温度 压力 流量 电压 电流等 数字量 数字逻辑电路中的开关信号和计算机中的数 所有的计算机控制系统都是数字控制系统 2 闭环控制系统 自动消除误差 和开环控制系统 不能自动消除误差 3 计算机控制系统 计算机控制系统中 要改变控制规律只需修改程序 二 按照结构分析机器的组成二 按照结构分析机器的组成 零件 机器的制造单元 构件 运动单元 可以是一个零件 也可以是几个零件的刚性组合 机构 各构件之间具有确定的相对运动 机器 各构件之间具有确定的相对运动 能够实现其它能量和机械能的转换 机械 机器和机构的总称 第二节第二节第二节第二节机械工程常用材料机械工程常用材料机械工程常用材料机械工程常用材料 一 常用的机械工程材料一 常用的机械工程材料 一 黑色金属 指钢和以铁为主的合金 黑色 金属 碳素 钢 含碳量 低碳钢 含碳量 0 25 中碳钢 含碳量 0 25 0 6 高碳钢 含碳量 0 6 硫 磷含 量 普通钢 S 含量 0 035 0 050 P 含量低于 0 035 0 045 优质钢 S P 含量均低于等于 0 035 高级优质钢 S 的含量 0 020 0 030 P 的含量 低于 0 025 0 030 用途 碳素结构钢 主要用于制造各种工程构件和机器零 件 属于低碳和中碳钢 碳素工具钢 主要用于制造各种刀具 工具 量具 模具等 属于高碳钢 合金 钢 用途 合金结构钢 普通低合金钢 易削钢 弹簧钢 轴 承钢等 合金工具钢 刃具钢 模具钢 量具钢等 特殊性能钢 不锈钢 耐热钢 耐磨钢等 合金元素 含量 低合金钢 合金元素含量 5 中合金钢 合金元素含量 5 10 高合金钢 合金元素含量 10 正火状态 珠光体钢 马氏体钢 贝氏体钢 奥氏体钢以及铁 素体钢 铸铁 灰口铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁 可锻铸铁 注意 铸铁 分为灰口铸铁 球墨铸铁 蠕墨铸铁和可锻铸铁四种 灰口铸铁 脆性大 成本低 铸造性 减振性能好 可制成形状复杂的零件 球墨铸铁 含球状石墨 球墨铸铁特点是强度 塑性 韧性比灰口铸铁好 具 有较高的延展性和耐磨性 减振性 耐磨性 切削性能 铸造性均优于钢 牌号 黑色金属牌号举例 材 料举 例方 法 普通碳素 结构钢 Q235AF Q 屈服极限 质量等级 脱氧方法 沸腾钢 屈服极限为 235Mpa 质量等级为 A 沸腾钢 优质碳素 结构钢 45 45Mn 万分之含碳量 45钢 含碳量为0 45 45Mn 钢中含锰较多 在0 7 1 2 碳素工具 钢 T8 T8AT 千分之含碳量 含碳量较高 0 65 1 35 T8A 高级优质碳素工具钢 合金结构 钢 12CrNi3 万分之含碳量 合金元素符号 合金元素百分含 量 1 5 以下不注 含碳量为 0 12 Cr 含量小于 1 5 Ni 的含量为 3 合金工具 钢 9CrSi 千分之含碳量 1 不注 合金元素符号 合金 元素百分含量 1 5 以下不注 表示含碳量为 0 9 Cr Si 的含量均小于 1 5 滚动轴承 钢 GGr13 G Cr 铬含量的千分之几 滚动轴承钢都是高级优质钢 但是不加 A 表示铬的含量为 1 3 灰口铸铁HT150 HT 抗拉极限 表示抗拉强度为 150MPa 球墨铸铁 QT500 7 QT 最低抗拉极限 最小伸长率 最低抗拉强度为 500MPa 最小伸长率为 7 二 有色金属 非铁金属及其合金 三 非金属材料 包括工程塑料 橡胶 人工合成矿物及复合材料 二 金属材料的工程性能二 金属材料的工程性能 1 力学性能是结构件选材的主要依据 其中包括强度 刚度 塑性 韧性 硬 度等 黑色金属材料力学性能的影响因素 注意含碳量的影响 含碳量越高 材料的 强度和硬度越高 塑性降低 2 材料的工艺性能 材料的工艺性能主要指铸造性 可锻性 可焊性以及切削 加工性等 第三节第三节第三节第三节机械制造基本过程机械制造基本过程机械制造基本过程机械制造基本过程 一 机器的生产过程和工艺过程一 机器的生产过程和工艺过程 1 机器的生产过程 把原材料转变为产品的全部过程 包括 生产服务过程 技术准备过程 毛坯制造过程 零件加工过程 产品装配过程 2 机器的制造工艺过程 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 工序 工艺过程最基本的组成单位 工艺规程 工程技术人员从几个不同的方案中选择在具体生产条件下最合理 的一个 并编制工艺文件 用表格或文字形式确定下来 作为组织生产 指导 生产 编制生产计划的依据 这一文件即是该零件的加工工艺规程 工艺过程卡片 按工序填写的表格 用以说明零件各工序的加工内容 所需 设备 加工车间及各工序的先后次序 二 毛坯生产二 毛坯生产 一 铸造 将熔化的液体金属浇铸到与机械零件形状相似的铸型型腔中 冷 却凝固后 获得毛坯 或零件 一般铸件精度低 加工余量大 其力学性能特别是抗冲击性能较差 二 压力加工 压力加工的主要生产方法有锻造和冲压 钢的始锻温度一般在 1200 终锻温度为 800 比较而言 锻造需要对毛坯 加热 然后再施加外力使之变形 而冲压则在常温下进行 锻 造 自由 锻 精度低 生产率不高 适用于单件 小批量 形状简单的零件 模锻 精度高 可以锻造形状比较复杂的零件 加工余量小 生产率 高 大批量中小型零件 冲 压 冲制出形状复杂 尺寸精度较高的零件 一般不经机械加工即可使 用 三 焊接 熔焊 压焊 钎焊 缺点 抗振性差 易变性 三 热处理三 热处理 除了合金化以外 热处理方法是改变金属材料性能的主要途径 一 普通热处理 退 火 把钢加热到一定温度 保温一定时间 然后缓慢冷却 随炉冷 坑冷 砂冷 灰冷 的热处理工艺叫退火 正 火 把钢加热到相变温度以上 30 50 度 保温一定时间 然后空冷的热处 理工艺 淬 火 把钢加热到相变温度以上的某一温度 然后快速冷至室温 油冷或水 冷 从而提高钢的硬度和耐磨性 回 火 将淬火后的工件加热至低于相变点某一温度 保持一段时间 然后冷 却 使组织成为较稳定的状态 叫回火 注意 淬火和回火必须配合使用 单独进行任何一个操作都是没有意义 的 二 表面热处理 表面淬火 感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火 化学热处理 目前生产中最常用的是渗碳 渗氮和碳氮共渗 四 装配四 装配 包括安装 调整 检验 试验 油漆及包装等 第四节第四节第四节第四节零件加工质量零件加工质量零件加工质量零件加工质量 一 加工精度 一 加工精度 经过加工的零件 其实际几何参数 尺寸 形状和位置 与理想几何参数相符 合的程度 误差 实际与理想的偏离 公差 允许的误差范围 加工精度和加工误差在评定零件几何参数中的作用是等同的 两者呈反向变动 关系 零件的加工精度包括如下三个方面 一 尺寸精度 尺寸精度指零件表面本身的尺寸 如圆柱面的直径 和表面间相互的距离尺寸 如各孔之间的距离 的精度 极限尺寸 允许尺寸变化的极限值 较大者称为最大极限尺寸 较小者称为最 小极限尺寸 尺寸偏差 某一尺寸减去其基本尺寸所得的代数差 最大极限尺寸减去基本尺 寸称为上偏差 最小极限尺寸减去基本尺寸称为下偏差 上偏差 最大极限尺寸 基本尺寸 下偏差 最小极限尺寸 基本尺寸 尺寸公差 尺寸允许的变动量 公差数值越小 尺寸精度越高 反之亦然 尺寸公差 上偏差 下偏差 最大极限尺寸 最小极限尺寸 公差带 代表上下偏差的两条直线所限定的区域称为公差带 也是最大极限尺 寸和最小极限尺寸所限定的区域 尺寸公差带由 公差带大小 和 公差带位 置 两个要素确定 国家标准规定 尺寸公差由 IT01 IT00 IT1 IT18 共有 20 个等级 IT01 精度最高 IT18 精度最低 精度越高 加工越困难 成本越高 二 形状精度 三 位置精度 注意 一个完全确定的形位公差带 形状和位置 由 公差带形状 公 差带大小 公差带方向 和 公差带位置 四个要素确定 二 表面粗糙度二 表面粗糙度 RaRa 表面粗糙度对机器零件的配合性质 耐磨性 工作精度 抗腐蚀性均有较大影 响 单位为 m 微米 三 配合三 配合 一 间隙 配合 孔的公差带在轴的公差带之上 任取加工合格的一对孔和轴配合 一定产生间隙 包括最小间隙为零的配合 过盈 配合 孔的公差带在轴的公差带之下 任取加工合格的一对孔和轴配合 一定产生过盈 包括最小过盈为零的配合 过渡 配合 孔的公差带与轴的公差带交叠 任取加工合格的一对孔和轴配合 可能产生间隙也可能产生过盈的配合 不论是计算间隙还是过盈 一律是用孔的尺寸减去轴的尺寸 差值为正时是间 隙 反之是过盈 二 配合的选择 第五节第五节第五节第五节生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型生产纲领和生产类型 生产纲领企业每年生产合格产品的产量 体现企业的生产规模 生产类型主要有单件生产 成批生产和大量生产 不同生产类型的工艺特征 表 1 7 生产类型的工艺特征 项目单件生产成批生产大量生产 加工对 象 经常变换周期性变换固定不变 毛坯 木模铸造或自 由锻 部分采用金属型或模锻 广泛采用金属型 机器造 型 模锻及其他高生产率 方法 设备通用机床 通用机床或部分专用机 床 广泛使用高效率专用机 床和自动机床 工艺装 一般刀具 通用广泛使用专用夹具 部广泛使用高效率专用夹 备量具和万能夹 具 分采用专用刀具和量具 具 专用刀具和量具 对工人 的技术 要求 需要技术熟练 的工人 需要技术熟练的工人 在产 在调整好的机床 上工作 对操作技术要求低 使用 调整好的自动化机床或 自动线 工艺文 件 编简单工艺过 程卡 详细编写工艺卡 详细编写工艺卡和工序 卡 第六节第六节第六节第六节机器制造工艺过程的技术经济分析机器制造工艺过程的技术经济分析机器制造工艺过程的技术经济分析机器制造工艺过程的技术经济分析 一 工艺成本的组成一 工艺成本的组成 包括可变费用 D 和不可变费用 B 不可变费用 包括专用机床维护折旧费 专用夹具维护折旧费用 调整工人工 资与调整杂费 年度工艺成本 Cn D Q B 单件工艺成本 Cd D B Q 二 工艺方案的经济分析二 工艺方案的经济分析 1 基本投资相近或使用现有设备 两种不同工艺方案其年度工艺成本相等时的产量 称为临界产量 最小经济产 量 2 基本投资相差较大的情况 回收期越短 经济效果越好 计算回收期 应考虑下面的原则 1 回收期应小于设备或工艺装备的使用年限 2 回收期应小于市场对产品的需求年限 3 回收期应小于国家规定的标准回收期 第二章机械传动与液压传动 第第第第一一一一节节节节机械传动机械传动机械传动机械传动 作用 传递动力 改变运动速度和方向 改变运动形式 一 功率和机械效率一 功率和机械效率 功的大小等于力和物体沿作用力方向移动距离的乘积 一 功率 功率是指力在单位时间所作的功 P 当力方向与物体移动的方向一致时 即 二 机械效率 注意 机械效率恒小于 1 即小于 100 常见机构和轴承的机械效率大致数值范围 一对齿轮传动 0 94 0 99 平型胶带传动 0 92 0 98 包括轴承损失 三角带传动 0 90 0 94 包括轴承损失 一对滑动轴承 0 94 0 98 一对滚动轴承 0 99 滑动丝杠 0 30 0 60 二 机器上常用的传动机构及其传动关系二 机器上常用的传动机构及其传动关系 一 螺旋传动机构 1 主要是将回转运动变为直线运动 螺距和导程之间的关系是 s kp 其中 k 是螺纹的线数 2 传动速度 轴线运动的线速度 v 与回转运动的转速 n 之间的关系是 v ns 螺旋传动中 轴向位移 L 与转速 n 以及时间 t 之间的关系为 L nst 3 螺旋传动的特点 优点 结构简单 降速比大 可以实现微调和降速传动 省力 如千斤 顶 在一定条件下实现逆行自锁 工作连续 平稳 无噪声 缺点 摩擦大 效率低 如果有自锁要求 效率低于 50 4 滚珠螺旋传动机构 主要由丝杠 螺母 滚珠和反向器组成 滚珠螺旋传动的特点 机械效率高 0 90 0 95 摩擦小 启动转矩接 近于运动转矩 传动灵敏磨损小 给予适当预紧可以消除间隙 提高传动精 度和轴向刚度 不能逆向自锁 制造工艺复杂 成本较高 二 带传动机构 根据带的截面形状 可以分为平带传动 三角带传动 圆形带传动和齿形带传 动四种 注意 三角带的截面为梯形 传动能力比平带强 在相同条件下 约为平带 的 3 倍 传动比 从动轮转速与主动轮转速之比 等于主动轮直径与从动轮直径之比 乘以滑动系数 如果考虑胶带和带轮之间的滑动 需要看题目中是否给出滑动系数 则传动比 为 优点 传动平稳 结构简单 维护方便 传递距离比较远 具有吸振和过载保 护能力 缺点 外廓尺寸大 效率较低 传动带寿命较短 传动精度不高 三 齿轮传动 传动比等于被动轮转速和主动轮转速之比 根据两轴位置的不同 可以分为两轴平行 相交或交错等各种情况 齿轮传动的优点 1 传递运动可靠 瞬时传动比恒定 2 适用载荷和速度范围大 3 机械 效率高 寿命长 结构紧凑 4 可在空间任意配置的两轴之间运动 齿轮传动的缺点 1 振动和噪音较大 且不可无级调速 2 传动轴之间的距离不能过大 3 加工复杂 制造成本较高 轮系 一系列齿轮所组成的传动系统 分为定轴轮系和周转轮系两类 定轴轮 系和周转轮系组成混合轮系 四 链传动机构 传动比等于主动轮齿数与从动轮齿数之比 这和齿轮传动一致 五 蜗杆传动机构 由蜗轮 蜗杆与机架组成 传动比等于蜗杆线数 主动件 与蜗轮齿数 从动件 之比 蜗杆传动特点 1 降速效果好 2 传动平稳 3 可自锁 4 效率低 一般为 0 7 0 8 要求自锁时 效率小于 0 5 六 平面连杆机构 使用铰链 滑道等方式将构件相互连接而成的机构 曲柄摇杆机构 可将曲柄的整周回转转变成摇杆的往复摆动 例如上面的破碎 机 也可将摇杆的往复摆动转变成为曲柄的连续转动 例如脚踏缝纫机 曲柄滑块机构 将曲柄的连续旋转变为滑块的往复直线运动 或反之 七 凸轮机构 将凸轮 主动件 的连续转动转化为从动件的往复移动或摆动 由凸轮 从动 杆及机架组成 按照凸轮的形状可以分为盘形 平板 凸轮 移动凸轮和圆柱凸轮 凸轮机构特点 容易磨损 不适宜于传递动力 主要用于传递动力不大的控制 和调节机构中 八 间歇运动机构 主动件连续运转 从动件能够实现 动作 停止 动作 的运动 1 棘轮机构 2 槽轮机构 九 传动链的传动比及效率 传动比 由机构串联而得到的传动链的传动比 即传动链末端转速与首端转速 之比 等于链中各个运动副传动比的连乘积 注意 例 2 3 三 传动系统图三 传动系统图 掌握分析以下图例 P77 求出最高转速和最低转速 第二节第二节第二节第二节液压传动液压传动液压传动液压传动 一 液压传动系统组成一 液压传动系统组成 1 动力部分 如液压泵 2 执行部分 如液压马达 液压缸等 3 控制部分 如各种阀 4 辅助部分 如油箱 蓄能器 过滤器等 二 液压传动的优缺点二 液压传动的优缺点 一 优点 1 在输出功率相同的条件下 体积小 重量轻 布局安装比较灵活 2 传递运动平稳 吸振能力强 3 操作控制方便 省力 易于实现自动控制和过载保护 4 液压元件易于实现系列化 标准化 通用化 便于设计和推广 二 缺点 1 泄漏不可避免 因此不能实现严格的传动比 2 对温度敏感 在低温和高温的环境下 传动有一定的困难 3 液压元件精度要求高 使用和维修要求高 三 液压传动的基本参数三 液压传动的基本参数 一 压力 压力强度 p F A 是作用在单位面积上的液体压力 单位是帕 N m2 和兆帕 1Mpa 106Pa 二 流量 1 单位时间内流过管道或液压缸某一截面的液体体积 流量的单位是米 3 3 秒 m 3 3 s 和升 分 L min 考试中注意单位的换算 Q V t AS t Av 2 活塞的运动速度取决于进入液压缸的流量 而与液体压力的大小无关 注意 进入面积 速度以及流量的关系 面积计算中一定要注意低级错误 如直径的 转换等 三 功及功率 在液压传动中 功率等于压力 p 与流量 Q 的乘积 四 液压泵四 液压泵 液压泵的分类 分类标 准 分类 结构形 式 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵 螺杆泵等 压力低压泵 中压泵和高压泵 流量特 征 定量泵和变量泵 定量泵是指转速不变时 流量不能改变 而变量泵则是在转速 不变时 可以调节从而得到不同的流量 液压泵的主要参数 压力 工作 额定和最高 排量和流量 功率和效率 一 齿轮泵 优点 结构简单 重量轻 成本低 工作可靠 维修方便 常用于压力不高的 液压系统中 缺点 漏油较多 轴承载荷大 所以压力不高 二 叶片泵 1 双作用叶片泵 转子每转一周 完成两次吸油和排油 故称之为双作用叶片泵 泵的流量固定 是定量泵 2 单作用叶片泵 转子每转一周 完成一次吸油和排油 故称之为单作用叶片泵 改变转子和定 子的偏心距 可以改变泵的流量 变量泵 提示 双作用和单作用相比 由于它径向力是平衡的 受力情况比较好 应 用较广 三 柱塞泵 径向柱塞的流量因偏心 e 的大小而不同 若偏心量做成可调的 就成为变量泵 柱塞泵具有压力高 结构紧凑 效率高 流量能调节等优点 但结构比较复杂 五 液压马达与液压缸五 液压马达与液压缸 一 双杆活塞缸 二 单杆活塞缸 注意速度 流量和推力的计算 P98 Q V t AS t Av 三 柱塞液压缸 柱塞缸主要是避免了活塞缸缸孔难于加工的问题 六 液压控制阀六 液压控制阀 方向控制 阀 控制和改变液压系统中液流的 方向 单向阀 液控单向阀 换向阀 等 压力控制 阀 控制或调节液压系统的压力溢流阀 减压阀 顺序阀等 流量控制 阀 控制或调整液流的流量节流阀 调速阀等 一 方向控制阀 1 单向阀 油液只能往一个方向流动 不能反向流动 要求 向流动压力损失小 反向截止密封性好 2 换向阀 通过手动 机动 电动 液动等方式 使阀芯在阀体孔中运动 使 油路接通或切断 从而改变液流的方向 分为滑阀和转阀两种 滑阀主要由阀芯和阀体构成 阀芯上加工出沟槽 阀体上则加工出相应的环形 槽 通过改变阀芯和阀体的相对位置 就能够使各个通道之间的连通或断开 位 阀芯在阀体孔中可能的位置数目 滑阀符号中方格的个数 通 与阀体连通的主油路数 每一方格上 和外界油路连通的 孔 数 即通 路数 二 压力控制阀 根据液体压力与弹簧力平衡的原理来控制和调节液体的压 力 常见的压力控制阀有 溢流阀 减压阀 顺序阀和压力继电器等 1 溢流阀功能 溢出系统中多余的液压油 使系统油液保持一定压力 防止过 载 起安全保护作用 2 减压阀 减低系统中某一部分的压力 使之低于油泵供油压力 3 压力继电器 将压力信号转换成电信号 从而操纵电气元件实现动作 三 流量控制阀 依靠改变工作开口的大小来调节通过阀口的流量 以改变 工作器件运动速度 四 液压操纵箱 将许多不同类型的阀类元件合并在一个阀体内 以足液压系统的性能要求 七 液压辅件七 液压辅件 一 蓄能器 二 过滤器 三 油箱 此外 还有冷却器 加热器等等 注意掌握教材中的回路图 八 基本回路八 基本回路 一 速度控制回路要求 1 节流调速 采用定量泵供油 依靠流量控制阀调节流量 注意节流阀安放的位置 包括进油节流调速 回油节流调速和旁路节流调速 回路三种 2 容积调速 使用变量泵或变量液压马达来实现调速 3 容积节流调速 依靠变量泵和节流阀联合调速 二 压力控制回路 增压回路 使用串联在一起的两个工作面积不等的油缸 增压的倍数等于大小 油缸面积之比 注意教材中图 2 61 的理解 卸荷回路 系统中工作部分停止工作时 不停泵 但泵出的油液经过电磁换向 阀直接回油箱 形成低压循环 从而节省动力消耗 减少发热 三 方向控制回路 常用的有 换向回路 锁紧回路 制动回路 常见基本回路的相关知识常见基本回路的相关知识 液压基本回路组成特点应用 速度 控制 回路 节 流 调 速 进油节 流调速 单向定量泵 溢流 阀 可调节流阀 单 杆活塞缸 油箱 获得较大推力而且较 低的进给速度 功率不大的 场合 回油节 流调速 运动较为平稳 旁路节 流调速 能量利用较为合理 容积调速 单向变量泵 溢流 阀 单向阀 两位四 通手动换向滑阀 单 杆活塞缸 油箱 效率高 低速平稳性 差一些 系统功率大 或发热量要 求严格的场 合 容 积 节 流 调速 单向变量泵 溢流 阀 调速阀 压力继 电器 单杆活塞缸 油箱 由阀调节速度 用变 量泵调节阀的流量 效率高 低速 稳定性好的 场合 压力 控制 回路 增压回路 单向变量泵 溢流 阀 单向阀 两位四 通手动换向滑阀 增 压油缸 工作油缸 油箱 增压的倍数等于大小 油缸工作面积之比 压力较高而 流量不大 卸荷回路 单向变量泵 溢流 阀 两位两通电磁换 向滑阀 油箱 系统不停泵 泵出的 油液经过换向滑阀直 接回到油箱形成低压 循环 系统由于某 种原因暂时 不需要供油 方向 控制 回路 锁紧回路 单向变量泵 溢流 阀 液控单向阀 三 位四通电磁换向滑 阀 单杆活塞缸 油 箱 通过液控单向阀和换 向滑阀可以实现活塞 向左 向右运动和固 定不动 系统在某一 段时间需要 固定不动 第三章电机及电力拖动 电机是根据电磁原理实现电能和机械能相互转换或电能特性变换的机械 第一节第一节第一节第一节变压器变压器变压器变压器 一 变压器的用途和分类一 变压器的用途和分类 变压器用途 注意 变压器不能改变交流电的频率 可以改变交流电电压 电流 阻抗以 及相位 变压器按容量分类 中小型 中型 电压 35 kV 容量 630 6300 kVA 小型容量 5 500 kVA 大型电压 110 kV 容量 8000 63000 kVA 特大型电压 220 kV 容量 3150 kVA 按用途分类 注意电力变压器 二 变压器的工作原理二 变压器的工作原理 空载时 一 二次绕组电压有效值之比存在以下关系 带载时 一 二次绕组中电流的有效值与匝数存在以下的关系 变压器的效率 变压器输出 输入有功功率 W 或 kW 之比 提示 变压器满负荷运行时效率均在 95 以上 在电子设备中使用的变压器 效率比较低 一般在 90 以下 变压器空载时的效率为零 因为输出功率 P2 2 0 三 变压器的主要额定数据三 变压器的主要额定数据 1 额定容量 Se 2 温升 变压器绕组或上层油面的温度与变压器周围环境的温度之差称为绕组 或上层油面的温升 当变压器安装地点的海拔不超过 1000m 时 绕组温升的限 值为 65 上层油面温升的限值为 55 四 变压器的结构 注意结合教材中的图例予以掌握 四 变压器的结构 注意结合教材中的图例予以掌握 铁芯 铁芯是变压器电磁感应的通路 由硅钢片叠装而成 采用硅 钢片叠装可以减少涡流 变压器的一 二次绕组都绕在铁芯 上 绕组 绕组是变压器的电路部分 分高 低压绕组 绕组由绝缘的 铜线或铝线绕成的多层线圈构成 套装在铁芯上 油箱 它是变压器的外壳 内装铁芯 绕组和变压器油 起一定的 散热作用 储油柜 储油柜起着储油和补油的作用 还能减少油与空气的接触面 防止油被过快氧化和受潮 容积一般为油箱的 1 10 吸湿器 吸收空气中的水分和杂质 使油保持良好的电气性能 呼吸 器 散热器 它用来降低变压器的温度 为提高变压器油冷却效果 可采 用风冷 强 迫 油 循环 风冷和强油水冷等措施 安全气道 当变压器内部有故障 油温升高 油剧烈分解产生大量气体 使油箱内压力剧增时 会将安全气道的玻璃冲碎 从而避免 油箱爆炸或变形 目前 多采用压力释放阀 防爆管 代替 安全气道 高 低压绝 缘套管 瓷 套管 它是将变压器高 低压引线引至油箱外部的绝缘装置 也起 固定引线的作用 分接开关 双绕组变压器的一次绕组 三绕组变压器的一 二次绕组一 般都留有 3 5 个分接头位置 通过分接开关调整电压比 气体继电 器 装在变压器油箱和储油柜的连接管上 是变压器的主要保护 装置 变压器内部发生故障时 能使断路器掉闸并发出信号 附件包括温度计 净油器 油位计等 五 变压器的标准与现状五 变压器的标准与现状 分类标系列国家规定 准 高损耗64SJ 全部更换较高损 耗 73 S S1 S2 S5 SL SL1 SL3 较低损 耗 86S7 SL7 低损耗S8 SL8 新老 S9 今后必须采用新型节能变压 器 第二节第二节第二节第二节交流电动机及其控制交流电动机及其控制交流电动机及其控制交流电动机及其控制 一 三相异步电动机的基本结构一 三相异步电动机的基本结构 三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成 一 定子 定子是电动机固定部分 作用是用来产生旋转磁场 它主要由定子铁芯 定子 绕组和机座等组成 三相定子绕组的三个首端和三个末端分别接在电动机出线 盒的 6 个接线柱上 二 转子 转子是电动机转动部分 由转子铁芯 转子绕组和转轴等部件组成 其作用是 在旋转磁场作用下获得转动力矩 按照构造的不同 转子分为鼠笼式和绕线式两种 二 三相异步电动机的工作原理二 三相异步电动机的工作原理 基本原理 通入定子绕组的三相电流共同产生的合成磁场随着电流的交变而在 空间不断地旋转 称为旋转磁场 旋转磁场切割转子铁芯槽中的导体 在闭合 的导体中产生电流 转子导体电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩而使转子 旋转 电机转速 当电动机通电而转子未转动时 则 S 1 当转子空载运行时 则 S 0 即 0 S 1 通常在额定负载下的转差率约为 0 01 0 06 三 三相异步电动机铭牌及主要系列三 三相异步电动机铭牌及主要系列 一 型号 掌握教材中两个异步电动机的举例 即 Y160L 4 和 JO2 62 4 每个字母和数字代 表的含义 系列 防护方 式 类型用途备注 Y 小型鼠 笼 普通用途取代 JO2 系列 J2防护小型鼠 笼 普通用途 JO2 JO2 L封闭 JD2 JDO2两种都多速鼠各种机床及起重设 从 J2 JO2 派生出来 可笼备 JR防护 中型绕 线 频繁起动的起重机 YR 大型绕 线 冶金工业和矿山机 械 二 额定值 三 连接方法 电动机出线盒中有六个接线柱 分上下两排用金属连接板可以把三相定子绕组 接成星形 Y 形 或三角形 形 定子绕组结成星型还是三角形 视定子每 相绕组的额定电压和电源线电压而定 四 绝缘等级和温升 绝缘等级是指电动机所用绝缘材料的耐热等级 分 A E B F 等级 常用 B 级 绝缘材料的允许最高温度为 120 左右 允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度 例如 B 级绝缘的 电动机温升为 80 环境温度以 40 为标准 五 工作方式 表示电动机的运行方式 可分为连续 短时 断续三种 四 三相异步电动机的机械特性四 三相异步电动机的机械特性 一 额定转矩 TN 二 最大转矩 Tmax 在选用电动机时 必须考虑可能出现的最大负载转矩 然后根据所选电动机的 过载系数算出电动机的最大转矩 其值必须大于最大负载转矩 否则就要重选 电动机 三 起动转矩 TQ 电动机刚起动 n 0 S 1 时的转矩称起动转矩 在刚起动时 转子电流比较 大 但起动转矩实际上并不大 它与额定转矩之比约为 1 0 2 0 五 三相异步电动机的起动五 三相异步电动机的起动 一 直接起动 若计算结果符合上面的经验公式 则采用降压起动 反之 采用直接起动 1 直接起动控制线路所用电器 1 组合开关 小容量异步电动机的起动和停止 正反转控制常用组合开关 组合开头也常用作电源引入开关 2 按钮 按钮通常用来接通或断开电流很小的控制电路 从而控制电动机或 其他电气设备的运行 3 交流接触器 交流接触器常用来接通或断开电动机或其他设备的主电路 每小时可以开闭几百次 4 中间继电器 中间继电器通常用来传递信号和同时控制多个电路 也可直 接用它来控制小容量电动机或其他电气执行元件 选用中间继电器的时候 主 要考虑电压等级和触头 常开和常闭 数量 5 热继电器 热继电器主要用来保护电动机 使之避免因长时间过载而损坏 热继电器是利用电流的热效应工作的 热继电器的选用主要依据整定电流 整定电流应与电动机的额定电流相等 6 熔断器 熔断器是一种简便有效的短路保护电器 在单台电动机的起动电路中 为了防止电动机起动时较大的电流烧断熔丝 熔 丝不能按电动机的额定电流来选择 而应按下式计算 2 直接起动控制线路 上述控制电路可实现短路保护作用 过载保护作用和零电压保护等多重保护 二 鼠笼式异步电动机的降压起动 1 星形 三角形起动 2 自耦变压器降压起动 3 电阻 电抗 降压起动 三 绕线式三相异步电动机的起动 1 转子回路串接电阻起动 2 转子回路串接频敏变阻器起动 六 三相异步电动机的正反转控制六 三相异步电动机的正反转控制 三相异步电动机的正 反转方法 任意调换电源的两根进线 电动机反转 注意 掌握如何实现自锁的 七 三相异步电动机的调速七 三相异步电动机的调速 改变电动机的转速有三种方案 即改变电源频率 f 改变绕组的磁极对数 P 以 及改变转差率 S 第三节第三节第三节第三节直流电动机及其控制直流电动机及其控制直流电动机及其控制直流电动机及其控制 一 直流电动机是如何工作的一 直流电动机是如何工作的 二 直流电动机的构造二 直流电动机的构造 定 子 主磁 极 产生主磁场 机座 各磁极间磁的通路 同时也是电机的机械支架 换向 极 两个相邻磁极间的小磁极 用来产生附加磁场 用以减弱换向 片与电刷之间的火花 避免烧蚀 转 子 转子 铁芯 两个作用 一是用来安放转子绕组 二是作为电动机磁路的一 部分 转子 绕组 产生感应电动势并通过电流 使电动机实现机 电能量转换 换向 在转子轴的一端装有换向器 换向器由许多铜片组成 片与片 器之间用云母绝缘 三 直流电动机的励磁方式三 直流电动机的励磁方式 他励 并励 串励和复励 四 电动机的主要技术数据四 电动机的主要技术数据 额定功率 额定电压 额定电流 额定转速 额定效率和额定温升 五 并励直流电动机的机械特性五 并励直流电动机的机械特性 并励直流电动机的机械特性比较硬 六 并励直流电动机的起动 反转及调速六 并励直流电动机的起动 反转及调速 一 起动 1 直接起动直流电动机是绝对不允许的 2 选择起动电阻 RQ 通常以起动电流等于额定电流的 1 2 2 5 倍为准 二 反转 将转子绕组两端的接头对调或者将励磁绕组两端的接头对调 都能够使电动机 的电磁转矩反向 从而使其反转 三 调速 并励电动机具有良好的调速性能 因此用于调速性能要求高的机械中 并励电动机通常有三种调速方法 改变磁通调速 恒功率 改变外加电压调速 恒转矩 转子绕组回路电阻调速 应用范围不广 第四章金属切屑机床 第第第第一一一一节节节节机床概论机床概论机床概论机床概论 一 机床的技术经济指标一 机床的技术经济指标 一 工艺范围 适应不同的生产要求 二 加工精度和表面粗糙度 只有高精度的机床才能加工出高精度的零件 精度高的机床成本也较高 三 生产率 四 系列化 通用化 标准化程度 品种系列化是部件通用化和零件标准化的基础 部件通用化和零件标准化又反 过来推动和促进品种系列化的工作 五 机床的寿命 注意机床结构的可靠性和耐磨性 对于导轨 轴承 齿轮等易损零件 需要合 理设计 并采取必要的工艺措施延长寿命 六 机床的效率 二 机床的运动与传动二 机床的运动与传动 主运动 机床切屑速度或消耗主要动力的工作运动 进给运动 使工件的多余材料不断被去除的工作运动 注意 1 切削过程中 主运动只有一个 而进给运动可以有多于一个 注意 2 主运动和进给运动可以由刀具和工件分别完成 也可以由刀具单独 完成 三 机床的分类三 机床的分类 一 按加工性质和所用刀具分类 类 别 车 床 钻 床 镗 床 磨床 齿轮加工 机床 螺纹加工 机床 铣 床 刨插 床 拉 床 锯 床 其他机 床 代 号 CZTM 2M 3MYSXBLGQ 读 音 车 钻 镗 磨 二 磨 三 磨 牙丝铣刨拉 割其他 二 按机床工作精度分类 1 普通机床 2 精密机床 3 高精度机床 具体包括些什么机床 三 按机床加工件大小和机床自身重量分类 分界点 10 30 100 四 按机床通用性分类 注意加工的对象 1 通用机床 万能机床 2 专门化机床 专门机床 3 专用机床 四 机床的型号编制四 机床的型号编制 一 机床的类代号 重要 一定要有 表 4 1 类别 车 床 钻 床 镗 床 磨床 齿轮加 工机床 螺纹加工 机床 铣 床 刨插 床 拉 床 锯 床 其他 机床 代号CZTM 2M 3MYSXBLGQ 读音 车 钻 镗 磨 二 磨 三 磨 牙丝铣刨拉 割其他 二 机床通用特性 结构特性代号 可以没有 1 通用特性代号 通用 特性 高 精 度 精 密 自 动 半 自 动 数 控 加工中心 自动换 刀 仿 形 轻 型 加 重 型 简式或 经济型 柔性加 工单元 数 显 高 速 代号GMZBKHFQCJRXS 读音 高 密 自 半 控换仿 轻 重简柔显 速 2 结构特性代号 结构特性代号用汉语拼音字母表示 如 A D E L N P R S T U V W X Y 等字母 当不够用时可将两个字母组合起来使用 如 AD AE 等 三 机床的组 系代号 一定要有 两位数字 四 机床主参数的代号 通常是两位数字 注意折算 五 主轴数及第二主参数 以 开始 六 机床的重大改进顺序号 注意 O 和 I 不能作为顺序号 七 其他特性代号 八 企业代号及其表示方法 常用的机床型号含义 重要 常用的机床型号含义 重要 机床型号表示含义 CA6140A C 车床 类代号 A 结构特性代号 6 组代号 落地及卧式车床 1 系代号 普通落地及卧式车床 40 主参数 最大加工件回转直径 400mm A 第一次重大改进 重大改进顺序号 XKA5032A X 铣床 类代号 K 数控 通用特性代号 A 结构特性代号 50 立式升降台铣床 组系代号 32 工作台面宽度 320mm 主参数 A 第一次重大改进 重大改进顺序号 MBE1432 M 磨床 类代号 B 半自动 通用特性代号 E 结构特性代号 14 万能外圆磨床 组系代号 32 最大磨削直径 320mm 主参数 MGB1432 M 磨床 类代号 G 高精度 通用特性代号 B 半自动 通用特性代号 14 万能外圆磨床 组系代号 32 最大磨削直径 320mm 主参数 C2150 6 C 车床 类代号 21 多轴棒料自动车床 组 系代号 50 最大棒料直径 50mm 主参数 6 轴数为 6 第二主参数 MB8240 最大回转直径为 400mm 的半自动曲轴磨床 根据加工需要 经变换的第一种半自动曲轴磨床 其型号为 MB8240 1 变换的第二种型式的型号为 MB8240 2 依此类推 CX5112A WF C 车床 类代号 X 数显 通用特性代号 51 单柱立式车床 组系代号 12 最大车削直径为 1250mm 主参数 A 第一次重大改进 WF 企业代号 第二节第二节第二节第二节车车车车床床床床 工作运动 主运动是工件的旋转 进给运动是车刀的移动 车床的加工范围较广 在车床上主要加工回转表面 其中包括 车外圆 车端 面 切槽 钻孔 镗孔 车锥面 车螺纹 车成形面 钻中心孔及滚花等 一 普通车床一 普通车床 主要组成部件有主轴箱 进给箱 溜板箱 刀架 尾架 光杠 丝杠和床身 三箱两杠两架一床身 传动路线 二 立式车床二 立式车床 工作运动 工件装在工作台上 由主轴带动作主运动 进给运动由垂直刀架和 侧刀架来实现 立式车床主要特点是 1 工作台在水平面内 工件的安装调整比较方便 而且安全 2 工作台由导轨支承 刚性好 切削平稳 主轴的受力情况好 3 有几个刀架 可用多刀切削 并能快速换刀 三 六角车床三 六角车床 特点 无丝杠和尾架 有转塔刀架 六角车床分为立式转塔车床 图 4 12 和回轮车床 图 4 13 六角刀架绕水 平轴旋转称为回轮车床 第三节第三节第三节第三节钻床 镗床钻床 镗床钻床 镗床钻床 镗床 一 钻床一 钻床 工作原理 钻床主要是用钻头在工件上加工孔的机床 工作运动 钻头旋转为主运动 钻头轴向移动为进给运动 主参数 最大钻孔直径 分类 根据结构和用途不同 常用的有台式钻床 立式钻床和摇臂钻床等 一 台式钻床 其主轴变速是通过改变三角带在塔形带轮上的位置来实现的 钻孔直径 13mm 的小型钻床 二 立式钻床 立式钻床的主轴不能在垂直其轴线的平面内移动 钻孔时要使钻头与工件孔的 中心重合 就必须移动工件 立式钻床只适于加工中小型工件 三 摇臂钻床 适用于加工大型和多孔工件 二 镗床二 镗床 工作运动 镗刀的旋转是主运动 镗刀或工件的移动是进给运动 主要用来加 工大孔 平行孔 同心孔 一 卧式镗床 主参数 主轴直径 二 坐标镗床 坐标镗床是高精度机床的一种 坐标镗床的结构特点是 1 具有坐标位置的精密测量装置 例如精密刻线尺 光栅尺 激光干涉仪定 位测量装置等 2 机床本身制造精度很高 3 要在恒温条件下装配和使用 坐标镗床具有以下几个特点 1 结构刚性好 能在实体工件上钻 镗精密孔 2 主轴转速高 进给量小 3 设有纵 横向可移动的工作台 它们的微调整量可达 1 m 并有精确坐 标测量系统 所以适用于加工孔距误差小的孔系 注意 都是围绕高精度展开 三 金刚镗床 其特点是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工 主参数 卧式金刚镗床的主参数是工作台面宽度 立式金刚镗床的主参数是最 大镗孔直孔径 第四节第四节第四节第四节刨床 插床和拉床刨床 插床和拉床刨床 插床和拉床刨床 插床和拉床 一 刨床一 刨床 一 牛头刨床 由床身 滑枕 刀架 工作台 滑板 底座组成 床身支承和链接刨床各部件 滑枕带动刨刀做直线往返运动 前端有刀架 刀架夹持刨刀 工作台安装工件 可以随横梁做不同的运动 适用于单件小批量生产 刨削长度不超过 1000mm 的中小型工件 主参数 最大刨削长度 二 龙门刨床 主要加工大型工件或同时加工多个工件 工作运动 主运动是工作台的直线往复运动 进给运动是刀架带着刨刀的间歇 运动 主参数 工作台宽度 二 插床二 插床 工作运动 主运动是插刀随滑枕垂直方向的往复直线运动 进给运动是工件在 纵向 横向以及圆周方向的间歇运动 主要用于加工内孔 特别是方孔 矩形孔以及多边形孔 主参数 最大插削长度 三 拉床三 拉床 工作运动 主运动是拉刀的直线运动 由拉床上的液压装置驱动 进给运动依 靠拉刀的结构来实现 主参数 额定拉力 第五节第五节第五节第五节铣铣铣铣床床床床 工作运动 铣刀旋转为主运动加工各种表面 工件或铣刀的移动为进给运动的 机床 一 卧式万能铣床一 卧式万能铣床 结构 由床身 横梁 主轴 升降台 横向溜板 转台 没有转台的是卧式铣 床 工作台组成 主参数 工作台面宽度 二 立式铣床二 立式铣床 立式铣床安装主轴的部分称为铣头 铣头与床身连成整体的称为整体立式铣床 其主要特点是刚性好 立式铣床生产率要比卧式铣床高 主参数 工作台面宽度 三 龙门铣床三 龙门铣床 工作运动 铣刀的旋转是主运动 而工件随工作台的往复直线运动以及刀架的 直线运动为进给运动 在龙门铣床上可以用多把铣刀同时加工几个表面 所以生产率比较高 适用于 成批和单件生产 加工中型和大型工件 主参数 工作台面宽度 第六节第六节第六节第六节磨磨磨磨床床床床 一 磨床的特点一 磨床的特点 1 高速旋转的主运动 一般砂轮线速度在 35m s 左右 2 万能性更强 适应性更广 3 磨床种类多 范围广 4 磨削加工余量小 生产效率高 5 磨削加工精度高 表面质量高 二 外圆磨床二 外圆磨床 由床身 工作台 头架 尾架 砂轮架以及液压操纵系统组成 万能外圆磨床 上面还可以磨削内圆柱面及锥度较大的内外圆锥面 主参数 最大磨削直径 三 内圆磨床三 内圆磨床 可以磨削内圆柱面 内圆锥面和端面等 普通内圆磨床由床身 工作台 头架 砂轮架 滑台组成 主参数 最大磨削孔径 四 平面磨床四 平面磨床 主要由床身 工作台 立柱 滑座 砂轮架等部件组成 工件一般安放在电磁 工作台上 工作台有矩形和圆形两种 主参数分别为工作台的宽度和直径 第七节第七节第七节第七节特种加工机床特种加工机床特种加工机床特种加工机床 一 电火花加工一 电火花加工 组成 1 脉冲电源 2 间隙自动调节器 3 机床本体 4 工作液及其循环过滤 系统 一 电火花成型加工机床 主要由脉冲电源箱 工作液箱和机床本体组成 二 电火花切割加工机床 数控电火花切割机床由机床本体 数控装置 脉冲电源和工作液循环系统四大 部分组成 三 电火花加工特点 1 加工硬 脆 软 韧 高熔点 高纯度的导电材料 2 无切削力 可以加工薄壁件 3 加工中不受热的影响 提高加工质量 4 参数可调节 可以进行不同的加工 5 直接使用电能加工 便于实现自动化 二 超声波加工二 超声波加工 一 组成 1 超声电源 2 超声振动系统 3 超声波加工机床本体 二 超声波加工特点 1 适用于加工各种硬脆材料 尤其是电火花难以加工的不导电材料 如玻璃 陶瓷 金刚石等 2 由于在加工中工具通常不需要旋转 因此易于加工出各种复杂形状的型孔 型腔 成型表面等 3 加工过程中受力很小 适于加工薄壁 薄片等不能承受较大机械应力的零件 三 激光加工三 激光加工 一 激光加工装置 激光加工装置由激光器 电源 光学系统和机械系统四大部分组成 激光器 电能变成光能 产生所需要的激光束 电源 激光器提供所需要的能量 包括电压控制 储能电容组 时间控 制及触发器等 光学系 统 把激光引向聚焦物镜 调整焦点位置 使激光聚焦在加工工件上 机械系 固定各部件的基准 包括工作台 电机控制系统 冷却系统等 统 二 激光加工特点 1 不受材料性能限制 几乎所有金属材料和非金属材料都能加工 2 加工时不需用刀具 属