机械分析与设计基础 课件 情境1 典型机械的组成与工作原理分析

《机械分析与设计基础》

情境1典型机械的组成与工作原理分析任务1.1内燃机的主要组成与工作原理分析任务1.1

内燃机的主要组成与工作原理分析1.任务条件

本任务的学习载体是单缸内燃机，如图1-1-0所示。2.任务要求

分析图1-1-0所示的单缸内燃机的组成和工作原理，列表说明其主要机构和作用。【下达任务】图1-1-0单缸内燃机机器主要机构主要组成作用及工作原理

单缸内燃机

……

【能力目标】1.学会分析机械的组成和工作原理。2.学会机械设计的基本术语。5

知识导航

1.机械有那几种类型？

2.机械有哪些组成？

3.如何分析其工作原理？【引导问题】

根据用途的不同，机器可分为动力机器、加工机器、运输机器、信息机器等类型1.1.1机器的认知1.动力机器:把其他形式的能量转换成机械能2.加工机器:用来改变被加工对象的尺寸、形状、性质、状态的机器。3.运输机器：用来搬运物品和人的机器。4.信息机器：处理信息。气缸体8活塞1进气阀10排气阀9连杆2

曲轴3凸轮6顶杆7齿轮4、51.1.2内燃机的组成与工作原理分析

内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。

活塞下行，进气阀打开，燃气被吸入汽缸活塞上行，进气阀关闭，压缩燃气点火后燃气燃烧膨胀，推动活塞下行，经连杆带动曲轴输出转动

活塞上行，排气阀打开，排出废气工作过程：

柴油机的工作原理

1、进气

2、压缩3、燃烧4、排气从几个名词概念开始认识机械

机器

机构

构件

零件

机械1.1.3机械设计基本术语（一）机器的组成及相关概念1.机器

是一种可用来传递或变换能量、物料与信息的机构或机构的组合。它有三个特征。1）它是人为的实体组合；2）各实体之间具有确定的相对运动；3）它用来完成有用功、转换能量或处理信息。在日常生活和工程实践中随处都可见到各种各样的机器。例如：讨论：人是不是机器？

人是不是机器？教材中对机器的定义是:“机器是执行机械运动、用来变换或传递能量、物料、信息的装置。”而人也可执行机械运动变换或传递能量、物料和信息。

《现代汉语词典》上对机器的定义是：

“由零件装成，能运转、能变换能量或产生有用功的装置。机器可以作为生产工具，能减轻人的劳动强度，提高生产效率。”而对人的定义是：“能制造工具并使用工具进行劳动的高等动物。”

人是不是机器？

由此可见，人是机器的制造者、使用者，当然不是机器。毫无疑问，人是一种生物，而生物是“自然界中由活物质构成并具有生长、发育、繁殖等能力的物体。”生物能通过新陈代谢作用跟周围环境进行物质交换，生物具有应激性、遗传与变异等特性，而这些都是机器所没有的。可以说，机器的工作，完全听令于人类的指挥，所以机器不是生物。这样看来仅从“生物”这一概念上就可以划清“人”和“机器”的界限。人不是机器。

建议，为使这一重要概念更加严谨、明确，最好在原概念后补充一句：“机器是人类制造的一种生产工具。”这样不易使人误解。2.机构

是用来传递与变换运动和动力的可动装置。它有两个特征。它是机器的重要组成部分。例如：连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等。例如：机构的特征2个

1）它是人为的实体组合；机器的特征3个3）它用来完成有用功、转换能量或处理信息。2）各实体之间具有确定的相对运动；

仅具备以上1、2两个特征的装置称为“机构”。从结构和运动的角度来看，机器与机构之间没有区别。因此，为了叙述方便，通常用“机械”一词作为“机器”和“机构”的总称。

内燃机的机构3.构件

所谓构件是指机器或机构中独立的运动单元。

从运动的角度来看，机械中最小的运动单元体是构件，每个构件具有独立的运动特性。一个构件可以由一个零件组成，一个构件也可以由几个零件固结而成。4.零件

所谓零件是指机器或机构中独立的制造单元。从加工制造的角度来看，机械中的最小制造单元体称为零件，每个零件都具有不可拆、不可分的特性。零件一般分为两类，一类是在各种机械中普遍使用的零件，称为通用零件，如螺栓、螺母、轴、齿轮和滚动螺母等；另一类是仅在某些专门机械中采用到的零件，称为专用零件，如活塞、曲轴等。5.部件

部件是指能完成特定功能的一系列零件的组合体。部件是机器的装配单元，它是由若干个零件按照一定的方式装配而成。工程中常将一组协同工作的零件分别装配或制造成一个相对独立的组合体称为总成，然后再装配成整机，这种组合体就是部件（或组件）。例如汽车的发动机、变速箱和后桥等，车床的主轴箱、尾座、进给箱以及自行车的脚蹬子等部件。将机器看成是由零部件组成的，不仅有利于装配，也有利于设计、运输、安装与维修等。

汽车变速箱

车床尾座车床1.1.4现代机器的组成观察碎石机，试说出它的组成？现代机械的组成1.原动部分

是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内燃机。3.工作部分—完成预定的动作，位于传动路线的终点。

2.传动部分——联接原动机和工作部分的中间部分。

4.控制部分—保证机器的启动、停止和正常协调动作。

四者之间关系例1：动力部分----直接驱动例2：传动部分-----机械能量传递例3：旋转需要能量------工作部分【任务实施】1.任务分析

内燃机是动力机械，它也是由不同的机构组成的，把热能转换成机械能。在分析内燃机时，应抓住其主要机构进行分析。2.任务完成结论参考教材。

【下次任务布置】

（一）预习

1.预习下次任务1.2带式输送机的组成与工作原理分析。（二）作业

1.构件可以单一零件，也可以是多个零件的刚性组合体，对吗?2.举例说明通用零件和专用零件,并能各举一例？

《机械分析与设计基础》

情境1典型机械的组成与工作原理分析任务1.2带式输送机的组成与工作原理分析任务1.2

带式输送机的主要组成与工作原理分析1.任务条件

本任务的学习载体是带式输送机，如图1-2-0所示。2.任务要求

分析图1-2-0所示的带式输送机的组成和工作原理，分析其中的减速器，列表说明其主要组成和作用。

【下达任务】图1-2-0带式输送机名称主要组成作用工作原理带式输送机

减速器

【能力目标】1.能够分析带式输送机的主要组成和工作原理。2.能够分析减速器的结构及各部分作用。40

知识导航1.2.1带式输送机的组成与工作原理电动机带传动减速器改向滚筒输送带驱动滚筒一、减速机工作原理减速器是原动机和工作机之间的独立封闭传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的要求。按照传动形式的不同，可以分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器.

按照传动级数可分为单级传动和多级传动。1.2.2减速器主要结构和工作原理分析简单机械系统实例减速系统简单机械系统实例减速系统电动机减速器工作机三、减速器结构减速器的外部构造通常减速器有上箱体、下箱体、端盖、轴、齿轮以及附件等组成。上箱体下箱体端盖通气罩油面指示器定位销定位销二、减速机的组成一级圆柱齿轮减速器46三、减速器结构分析减速器的结构随其类型和要求不同而异，其基本结构由箱体、轴系零件和附件三部分组成。如图为单级圆柱齿轮减速器，现结合该图简要介绍一下减速器的结构。1．箱体结构减速器的箱体用来支承和固定轴系零件，应保证传动件轴线相互位置的正确性，因而轴孔必须精确加工。箱体必须具有足够的强度和刚度，以免引起沿齿轮齿宽上载荷分布不匀。为了增加箱体的刚度，通常在箱体上制出筋板。为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体通常制成削分式。剖分面一般取在轴线所在的水平面内（即水平剖分），以便于加工。箱盖（件4）和箱座（件20）之间用螺栓（件17、18、19和件31、32、33）联接成一整体，为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，并增加轴承支座的刚性，应在轴承座旁制出凸台。设计螺栓孔位置时，应注意留出扳手空间。472．轴系零件图中高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大，将小齿轮与轴制成一体（件10）。大齿轮与轴分开制造，用普通平键（件15）作周向固定。轴上零件用轴肩，轴套（件22），封油环（件24、30）与轴承端盖（件21、13、12、27）作轴向固定。两轴均采用角接触轴承（件25、28）作支承，承受径向载荷和轴向载荷的联合作用。轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有调整垫片组（件16、29），以调整轴承游隙，保证轴承正常工作。48该减速器中的齿轮传动采用油池浸油润滑，大轮齿的轮齿浸入油池中，靠它把润滑油带到啮合处进行润滑。滚动轴承采用润滑脂润滑，为了防止箱体内的润滑油进入轴承，应在轴承和齿轮之间设置封油环（件24、30）。轴伸出的轴承端盖孔内装有密封元件，图中采用的内包骨架旋转轴唇型密封圈（件11、23），对防止箱内润滑油泄漏以及外界灰尘、异物浸入箱体，具有良好的密封效果。箱体内轴及轴系零件49输入轴的装配轴承挡油圈密封毛毡端盖输入轴减速器部件输出轴的装配轴承套筒平键毛毡油封端盖轴的结构输入轴输出轴输入轴输入功率，承受一定的转矩和弯矩，考虑到齿轮的强度、轴的强度和刚度，通常把齿轮和轴做成一成体。输出轴输出功率，承受较大的转矩和弯矩，轴上的零件用平键和台阶实现周向和轴向定位。键槽实现周向定位台阶实现轴向定位3.减速器附件（1）观察孔盖板（件2）：为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内加注润滑油，在箱盖的适当位置设置一观察孔，观察孔多为长方形，观察孔盖板平时用螺钉固定在箱盖上，盖板下垫有有纸质密封垫片（件3）；以防漏油。53（2）通气器（件1）：通气器用来沟通箱体内、外的气流，箱体内的气压不会因减速器运转时的油温升高而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能，通气器多装在箱盖顶部或观察孔盖上，以便箱内的膨胀气体自由溢出。（3）油面指示器（件9）为了检查箱体内的油面高度，及时补充润滑油，应在油箱便于观察和油面稳定的部位，装设油面指示器。油面指示器分油标和油尺两类，图中采用的是油尺。54（4）放油螺塞（件7）换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱体底部、油池最低位置开设放油孔，平时放油孔用油螺塞旋紧，放油螺塞和箱体结合面之间应加防漏垫圈（件8）。55（5）起吊装置为了便于搬运，需在箱体上设置起吊装置。图中箱盖上铸有两个吊耳，用于起吊箱盖。箱座上铸有两个吊钩，用于吊运整台减速器。56吊钩吊耳（6）定位销为保证在箱体拆装时仍能保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承座孔以前在上箱体和下箱体的联接凸缘上配装定位销。定位销通常为圆锥形。为固定轴承在轴上的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承端盖密封（7）定位销（8）螺塞减速器工作一定时间后需要更换润滑油和清洗，为排放污油和清洗剂，在下箱体底部油池最低的位置开设排油孔，平时用螺塞将排油孔堵住。（9）启箱螺钉为加强密封效果，通常在装配时在箱体的分箱面上涂抹水玻璃或密封胶，当拆卸箱体时往往因胶结紧密难以开启，为此在上箱体联接凸缘适当的位置加工出一两个螺孔，旋入启箱用的平端螺钉，靠螺钉拧紧产生的反力把上箱体顶起。（10）套筒为了实现轴上零件的轴向定位和改善轴的结构工艺性和加工性，通常采用套筒来代替台阶。【任务实施】