机器的组成与制造过程

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第 一 章 机器的组成与制造

考情分析

年份

单选 多选 综合 合计

分数 % 分数 % 分数 % 分数 %

2005 3 10.0 2 10.0 5 5.0

2006 2 6.7 2 10.0 4 4.0

2007 2 6.7 2 10.0 4 4.0

平均 7.8 10.0 0 4.3

第一节 机器的组成

一、按照功能分析机器的组成

在日常生活和工程中经常见到的洗衣机、汽车、拖拉机、起重机、机床、机器人等，都称为机器。

各种机器的构造不同，工作对象也不同。

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页脚

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机器的用途不同，因而组成也各不相同。但是，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，如图1-3所示。

（一）动力部分：原动机及其相应的配套装置。它的作用是将其它形式的能量转变为机械能。

一次动力机：将一次能源直接转化为机械能，例如水轮机、燃机等。

二次动力机：将二次能源如电能、液压能等转化为机械能 ，如电动机等。

常用的动力机有电动机、燃机等。 .

页脚 （二）传动部分：介于动力部分和工作部分之间，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。

传动部分的功能是传递动力和运动、分配能量、改变速度和运动形式。

现代机器的传动装置可以按照以下方法分类：

1.按照传动的工作原理分为机械传动、流体传动、电力传动和磁力传动。其中，

机械传动分为：

摩擦传动：带传动、绳传动、摩擦轮传动等。

啮合传动：齿轮传动、蜗轮传动、链传动、螺旋传动等。

其他传动：连杆传动、凸轮传动、组合机构传动等。

流体传动分为：

液体传动：液压传动、液力传动。

气压传动

液体粘性传动

电气传动分为：

交流电力传动

直流电力传动

请同学们参考教材中的表1-1、表1-1续表。

表1—1 按传动的工作原理分类

传动类型 说 明

机

械

传

动

摩擦轮传动 圆柱形、槽形、圆锥形、圆柱圆盘式

摩擦

传动

挠性摩擦传动 带传动：V带（普通V带、窄V带、大楔角V带、特殊用途V带）；平带；多楔带；圆带绳及钢丝绳传动

摩擦式无级变速传动 定轴的（无中间体的、有中间体的）

动轴的

有挠性元件的

啮合

传动

齿

轮

传

动

圆柱齿轮传动

啮合形式：、外啮合；齿条

齿形曲线：渐开线；单、双圆弧；摆线

齿向曲线：直齿；螺旋（斜）齿；曲线齿

圆锥齿轮传动

啮合形式：外、啮合；平顶及平面齿轮

齿形曲线：渐开线；单、双圆弧

齿向曲线：直齿；斜齿；弧线齿

动轴轮系

渐开线齿轮行星传动（单自由度、多自由度）

摆线针轮行星传动

谐波传动（三角形齿、渐开线齿）

非圆齿轮传动 可实现主、从动轴间传动比按周期性变化的函数关系

章动传动 一种大传动比、高效率、低噪声的互包络线结构

按形成原理： .

页脚 蜗

杆

传

动

圆柱蜗杆传动

普通圆柱蜗杆传动（阿基米德、渐开线、法向直廓、锥面包络蜗杆）

圆弧圆柱蜗杆传动（轴面、法面圆弧齿，锥面、环面包络的圆柱蜗杆）

环面蜗杆传动 直廓环面蜗杆传动

平面包络环面蜗杆传动（平面一次包络、平面二次包络蜗杆）

锥蜗杆

表1－1续表

传动类型 说 明

机

械

传

动

啮合

传动

挠性啮合传动

链传动：套筒滚子链、套筒链、弯板链、齿形链

带传动：同步带

螺旋传动 摩擦形式：滑动、滚动、静压

头数：单头、多头

其他

传动 连杆机构 曲柄摇杆机构（包括脉动无级变速器）、双曲柄机构、曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、液压缸驱动的连杆机构

凸轮机构 直动和摆动从动件的凸轮机构，凸轮式无级变速器

组合机构 齿轮—连杆、齿轮—凸轮、凸轮—连杆、液压连杆系统

流

体

传

动 气压传动 运动形式：往复移动、往复摆动、旋转

液压传动 速度变化：恒速、有级调速、无级调速

液力传动 液力变矩器

液力耦合器

液体粘性传动 与多片摩擦离合器相似，借改变摩擦片间的油膜厚度与压力，以改变油膜的剪切力进行无级变速传动

电

力

传

动 交流电力传动 恒速，可调速（电磁滑差离合器、调压、串级、变频、无换向器电动机等）

直流电力传动 恒速，可调速（调磁通、调压、复合调速）

磁力传动 可透过隔离物传动：磁吸引式、蜗流式

不可透过隔离物传动：磁滞式、磁粉离合器

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。

请同学们参考教材中的表1-2。

表1—2 按传动比变化情况分类

传动分类 说 明 传动举例

定传动比传动 输入与输出转速对应，适用于工作机工况固定，或其工况与动力机工况对应变化的场合 带、链、摩擦轮传动，齿轮、蜗杆、章动传动

有级

调速 一个输入转速对应若干个输出转速，且按某种数列排列，适用于动力机工况固定而工作机有若干种工况的场合，或用来扩大动力机

齿轮变速箱、塔轮传动

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页脚 的调速围

变

传

动

比 无级

调速

一个输入转速对应于某一围无限多个输出转速，适用于工作机工况极多或最佳工况不明确的情况

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 输出角速度是输入角速度的周期性函数，用来实现函数传动及改善某些机构的动力特性 非圆齿轮、凸轮、连杆机构、组合机构

（三）工作部分：直接完成机器的预定功能的部分，例如，起重机的吊钩和车轮、推土机的大铲和履带、汽车的车身和轮胎等。

工作部分是使加工对象性能、状态、形状、位置发生变化的部分。

不同机器，其原动部分和传动部分可能相同，而工作部分不同。

所以，工作部分是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围进行设计和选择。

（四）控制部分：完成被控参数的调节。

在工业加热炉中，被控变量是炉温，而操纵变量是送入的煤气量。通过热电偶检查加热炉的温度并将它转换为电信号，送到比较器与预先设定的温度值进行比较，再把差值放大后驱动执行机构，调节煤气阀门的开度，从而实现控制炉温的目的。

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、

检测及变换元件。 .

页脚 1.模拟控制与数字控制

控制系统中，连接各环节间的信号分为两种。一种是模拟量，即时间上和数值上都连续变化的物理量，例如温度、压力、流量、电压、电流等；另一类是数字量，即在时间上或数值上不连续变化的物理量，例如数字逻辑电路中的开关信号和计算机中的数。

在一个系统中，如果各环节间所有的信号都是模拟量，这个系统就称为模拟控制系统或模拟控制器；如果各环节间有一个或多个信号为数字信号，则该系统称为数字控制系统或数字控制器。

所有的计算机控制系统都是数字控制系统。

2.闭环控制系统和开环控制系统

闭环控制系统：在这种控制系统中，系统通过测量元件对被控对象的被控参数（如温度、压力、流量、转速、位移等）进行测量，再将其反馈到输入端，与输入的给定值进行比较，然后形成误差信号。

反馈就是将输出量返回馈送，并与输入量进行比较的过程。比较的结果成为偏差。自动控制过程就是测偏和纠偏的过程。这一原理称为反馈控制原理。

在闭环控制系统中，操纵变量作用于被控对象的被控变量；而被控变量的变化又通过自动控制去影响操纵变量。从信息的传递关系来看，构成了一个闭合回路，所以，称之为闭环控制系统。由于被控变量的信息要送回到自动控制装置，所以也称之为反馈控制系统。

开环控制系统：在这种控制系统中，输出量不影响系统的控制作用，即系统的输出端与输入端之间，没有反馈通道。与闭环控制系统不同，它不需要被控对象的反馈信号，控制器直接根据给定值控制被控对象工作。

开环控制系统不能自动消除被控参数与给定值之间的误差。其控制功能显然要比闭环控制系统差。

3.计算机控制系统

在这种控制系统中，控制器的功能由计算机来实现。如果计算机是微型计算机，就称之为微机控制系统。

在一般的模拟控制系统中，控制规律是由硬件产生的，要改变规律就要改变硬件电路。而在计算机控制系统中，控制规律由软件实现，要改变控制规律只要修改程序就可以了。

二、按照结构分析机器的组成

（一）零件：机器的制造单元。

（二）构件：机器的运动单元。

一个构件可以是一个零件，也可以是若干零件的刚性组合。

例如，燃机的曲轴就是一个零件组成的构件，而连杆则是由连杆体连杆盖、轴瓦、螺栓和螺母等多个零件所组成的构件。