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1、燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University第2章机械工程基础2.1机械系统及其功能与组成机械系统及其功能与组成2.2机器的结构机器的结构2.3工程材料工程材料2.4零件的种类及表面组成零件的种类及表面组成2.5零件的互换性与公差零件的互换性与公差燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University2.1 机械系统及其功能与组成机械系统及其功能与组成 机械系统：机械系统：由若干零部件根据一定的功能要求和结构形式组由若干零部件根据一定的功能要求和结构
2、形式组成的有机整体。成的有机整体。2.1.1 机机械系统械系统系统：系统：由相互关联、相互制约、相互影响的元素所组成的整体。由相互关联、相互制约、相互影响的元素所组成的整体。系统概念范围很大：大到天体系统，小到微观系统；系统概念范围很大：大到天体系统，小到微观系统；系统包括：物理系统；社会系统。系统包括：物理系统；社会系统。燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University机械系统实例机械系统实例燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University机械系
3、统实例机械系统实例燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University机械系统实例机械系统实例燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University机器：机器：执行机械运动的装置，用来转换或传递能量、物料或信息。执行机械运动的装置，用来转换或传递能量、物料或信息。机器的分类：力能机器机器的分类：力能机器 工作工作(或工艺或工艺)机器机器 信息机器信息机器 机器的特征：机器的特征：人为的实物组合体。人为的实物组合体。各实体之间具有确定的相对运动。各实体之间具有
4、确定的相对运动。能够完成能量、物料、信息的传递与转换。能够完成能量、物料、信息的传递与转换。机器的功能与性能机器的功能与性能燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University机器的基本功能：机器的基本功能：一台机器可能是由一种机构组成，也可能是由一台机器可能是由一种机构组成，也可能是由若干种机构组成，它们按一定的规律相互协调配合，通过有序的若干种机构组成，它们按一定的规律相互协调配合，通过有序的运动和动力的传递与转换来完成预期的功能。运动和动力的传递与转换来完成预期的功能。任何产品的出现都是以社会需要为前提的。任何产品的出
5、现都是以社会需要为前提的。无需要就无市场，产品也就丧失了存在的价值。无需要就无市场，产品也就丧失了存在的价值。所谓的需要，就是功能的需要。所谓的需要，就是功能的需要。功能是产品使用中表现出来的具体功用。功能是产品使用中表现出来的具体功用。机器的功能机器的功能功能：功能：产品使用过程中表现出来的具体功用。产品使用过程中表现出来的具体功用。功能是系统必须实现的任务；每个系统都有自己的功能，例如电功能是系统必须实现的任务；每个系统都有自己的功能，例如电动机的功能是转换能量。动机的功能是转换能量。燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan Un
6、iversity 在各功能中，基本功能是必须保证的功能，是在设计中不能在各功能中，基本功能是必须保证的功能，是在设计中不能改变的功能。改变的功能。附加功能可以随技术条件或结构方式的改变而改变或取舍。附加功能可以随技术条件或结构方式的改变而改变或取舍。非必要功能是设计者主观加上去的，可有可无的。非必要功能是设计者主观加上去的，可有可无的。机器的功能总是以成本为代价的。机器的功能总是以成本为代价的。机器功能分类机器功能分类燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University基本功能：基本功能：洗涤功能；漂洗功能；脱水功能；自动程
7、序控制功能。洗涤功能；漂洗功能；脱水功能；自动程序控制功能。附加功能：附加功能：洗涤用水加热功能。洗涤用水加热功能。附加功能不会影响产品的正常使用，但可以改善产品性能。附加功能不会影响产品的正常使用，但可以改善产品性能。例如：洗衣机功能分析例如：洗衣机功能分析燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University机器的规格机器的规格规格：规格：产品适合的工作能力与范围。产品适合的工作能力与范围。规格反映了产品工作能力与工作范围。规格反映了产品工作能力与工作范围。例如，载货汽车分为：重型车、中型车、轻型车、微型车。例如，载货汽车
8、分为：重型车、中型车、轻型车、微型车。重型车可一次运载重型车可一次运载10t10t、20t20t或更重的货物；或更重的货物；微型车最大载重一般不超过微型车最大载重一般不超过1t1t。对于不同规格的汽车，汽车体积、质量、结构和价格都会有很大差对于不同规格的汽车，汽车体积、质量、结构和价格都会有很大差别。别。用户购买机器设备时，必须首先明确设备的规格和工作能力范围，用户购买机器设备时，必须首先明确设备的规格和工作能力范围，如果选择的规格超过了使用需要，出现如果选择的规格超过了使用需要，出现“大马拉小车大马拉小车”的问题，必的问题，必然会增加购置成本和使用成本；如果选择的规格小于使用范围，则然会增加
9、购置成本和使用成本；如果选择的规格小于使用范围，则有些工作不能在这台设备上完成，会给用户带来损失。因此，了解有些工作不能在这台设备上完成，会给用户带来损失。因此，了解机器，不能忽视它们在规格上的差异。机器，不能忽视它们在规格上的差异。燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University机器的性能机器的性能性能：性能：产品工作能力与工作质量方面的差异。产品工作能力与工作质量方面的差异。经常用一系列技术指标表示机器的性能；经常用一系列技术指标表示机器的性能；设备的规格也是工作能力的一种；设备的规格也是工作能力的一种；机器工作时可
10、以提供的功率、力、速度、尺寸范围都反映了机器机器工作时可以提供的功率、力、速度、尺寸范围都反映了机器设备的工作能力。设备的工作能力。燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University2.1.3 机器的组成机器的组成机器组成：机器组成：包括动力系统、传动系统、执行系统和辅助控制系统。包括动力系统、传动系统、执行系统和辅助控制系统。牛头刨床牛头刨床燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University动力系统动力系统动力系统：动力系统：为机械系统正常工作提供动
11、力源、实现能量转换的原为机械系统正常工作提供动力源、实现能量转换的原动机（或动力机）及其配套装置。动机（或动力机）及其配套装置。动力机分类：动力机分类：一次动力机；二次动力机。一次动力机；二次动力机。一次动力机：一次动力机：把自然界的能源把自然界的能源(一次能源一次能源)直接转变为机械能的机直接转变为机械能的机械，如内燃机、汽轮机、燃气轮机等。械，如内燃机、汽轮机、燃气轮机等。以一次动力机为动力源的机器比较多，比如汽车、飞机、轮以一次动力机为动力源的机器比较多，比如汽车、飞机、轮船、潜艇等。其中，内燃机广泛用于各种车辆、船舶、农业机械、船、潜艇等。其中，内燃机广泛用于各种车辆、船舶、农业机械、
12、工程机械等移动作业机械；汽轮机、燃气轮机多用于大功率高速工程机械等移动作业机械；汽轮机、燃气轮机多用于大功率高速驱动的机械。驱动的机械。二次动力机二次动力机：把二次能源：把二次能源(电能电能)或由电能产生的液压能、气压能或由电能产生的液压能、气压能转变为机械能的机械，如电动机、液压马达、气动马达等。转变为机械能的机械，如电动机、液压马达、气动马达等。二次动力机在各类机械中都有广泛应用，其中尤以电动机应二次动力机在各类机械中都有广泛应用，其中尤以电动机应用更为普遍。例如，各种类型的机床、洗衣机、电风扇、水泵、用更为普遍。例如，各种类型的机床、洗衣机、电风扇、水泵、油泵等。油泵等。燕山大学机械工程
13、学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University一次动力机：一次动力机：内燃机汽轮机二次动力机：二次动力机：电动机液压马达动力系统实例动力系统实例燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University传动系统：传动系统：把动力机的动力和运动传递给功能执行系统的中间装把动力机的动力和运动传递给功能执行系统的中间装置，是连接动力系统和功能执行系统的置，是连接动力系统和功能执行系统的“桥梁桥梁”。分类分类（按工作原理）：按工作原理）：机械传动、液压传动、气压传动、机械传动、液
14、压传动、气压传动、电磁传动。电磁传动。传动系统传动系统传动系统的功能传动系统的功能:(1):(1)减速或增速；减速或增速；(2)(2)变速；变速；(3)(3)改变运动规律改变运动规律 或形式；或形式；(4)(4)传递动力。传递动力。燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University执行系统执行系统执行系统：执行系统：直接用来完成各种工艺动作或生产过程的装置。直接用来完成各种工艺动作或生产过程的装置。执行系统也称为工作机。执行系统也称为工作机。执行系统一般置于机械系统末端，直接与作业对象接触，是整个执行系统一般置于机械系统末
15、端，直接与作业对象接触，是整个机械系统的输出部分。机械系统的输出部分。1 1）执行机构的作用是输出运动和动力；）执行机构的作用是输出运动和动力；2 2）多个执行机构可协调动作；）多个执行机构可协调动作；3 3）执行系统的工作性能决定整个系统的性能。）执行系统的工作性能决定整个系统的性能。夹持夹持搬运搬运输送输送燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University 辅助和控制系统常由各种机械、液压、气动、电气、工业微辅助和控制系统常由各种机械、液压、气动、电气、工业微机等控制装置组成。机等控制装置组成。操作和控制系统操作和控制
16、系统操作和控制系统操作和控制系统 ：保证机械系统各组成部分协调运行，准确可靠：保证机械系统各组成部分协调运行，准确可靠地完成整机功能的装置。地完成整机功能的装置。辅助控制系统的功能是控制或操作上述各子系统的起动、离辅助控制系统的功能是控制或操作上述各子系统的起动、离合、制动、变速、换向或各部件间运动的先后次序、运动轨迹及合、制动、变速、换向或各部件间运动的先后次序、运动轨迹及行程。此外，还有控制换刀、测量、冷却与润滑的供应与停止工行程。此外，还有控制换刀、测量、冷却与润滑的供应与停止工作等一系列动作。作等一系列动作。燕山大学机械工程学院School of Mechanical Engineering,Yanshan University复杂机械系统实例复杂机械系统实例