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1、YCF（中职）机械基础（多学时）概论教学课件概论概论学习目标学习目标1.了解机械发展简史，尤其是我国机械发展简史；2.了解机器的组成与结构；3.了解机械零件的材料、结构和承载能力；4.了解摩擦、磨损、机械润滑和机械密封；5.了解节能环保与安全防护常识；6.了解课程的学习任务和要求。为什么用力蹬脚蹬自行车就会前进？想一想想一想你能再举出一些身边存在的与机械应用相关的现象吗？你能从现象中总结出其中的规律吗？你熟悉下列图示的机械吗？你懂得这些机械的工作原理吗?0.1.10.1.1机械发展简史机械发展简史 机械是人类在长期的生产实践中创造出来的技术装置，是提高社会生产力水平的工具，也是人类文明程度的标
2、志。回顾机械发展的历史，远在古代，人类为了适应生产和生活上的需要，从打磨石刀和石斧等简单工具开始，到利用杠杆、滚子、绞盘等简单机械从事建筑和运输，到汽车、内燃机、缝纫机、洗衣机以及机器人，经历了漫长的岁月。今天，无论是人们的衣食住行，还是能源、材料、信息等工程领域的发展都离不开机械。从小小的螺钉、自行车到机床设备、汽车、大型船只都是机械产品。在古代就有许多机械发明与创造，如图0-1所示的机械，它们作为劳动工具，大大提高生产效率。到了18世纪，英国人瓦特在1782年发明了往复式蒸汽机，促进了产业革命，使机械得到迅猛发展，以蒸汽机、内燃机等为动力源的机械设备（见图0-2图0-4)的出现促进了制造业
3、、运输业的快速发展，极大地改变了人类的生产方式和人们的生活方式。20世纪中后期以来，随着机电一体化技术的深入应用，机器人（图0-5）、航天器（图0-6)、宇宙探测器等众多高科技的机械产品，促进了人类社会的繁荣。进入21 世纪，机械正朝着高速度、高精度、自动化、智能化的方向发展。中国是世界上机械发展最早的国家之一。我国古代人民在机械方面有过许多杰出的创造与发明,在动力的利用和机械结构的设计上都有自己的特色。夏朝发明了车子；周朝有人利用卷筒原理制作辘轳；汉武帝时就能制造水利方面用的筒车（即翻车）；公元132年，张衡创制了世界上第一台地震仪，即候风地动仪（图0-7）。晋朝的记里鼓车（图0-8）是配有
4、减速齿轮系的古代车辆，它所应用的减速齿轮系统已经相当复杂，可以说是现代车辆上计程仪的先驱。机碓和水碾甚至应用了凸轮原理。传说早在5000多年前,黄帝时代就已经发明了指南车，如图0-9所示。三国时期，马钧所造的指南车除用齿轮传动外，还有自动离合装置，利用齿轮传动系统和离合装置来指示方向。公元1O86年,苏颂和韩公廉设计的水运仪象台（图0-10）是以水为动力来运转的天文钟。已具备现代天文台的雏形，其机械传动装置，类似现代钟表的擒纵器，被英国的李约毖认为“很可能是欧洲中世纪纪天文钟的直接祖先”。但是，由于我国经历了漫长的封建社会，加上帝国主义的侵略和压迫，因此在新中国建立以前，机械工业仍处于非常落后
5、的状态。新中国成立后，我国的科学技术和机械工业有了较快的发展。在第一个五年计划期间，建立了一批大型机械制造厂，使机械工业由过去只能进行零星的修配，跨跃到能自行制造飞机、汽车和各种机床，并为我国机械工业今后的发展奠定了坚实的基础。1956年我国制造出第一架喷气式歼击机“歼5”，同年制造出第一辆“解放牌”汽车。在以后的几个五年计划期间，又从制造一般的机械设备发展到制造大型、精密、尖端的机械产品。1958年我国制造的第一个原子反应堆和回旋加速器投入运行；1961年12月，江南造船厂功地建成国内第一台12000t水压机，如图0-11所示，为中国重型机械工业填补了一项空白。1962年制成第一架超音速歼击
6、机“歼7”；1965年制成高精度万能外圆磨床，达到当时的世界先进水平；1970年成功地发射了第一颗人造地球卫星“东方红”；1971年制成第一台3105kW双水内冷发电机。改革开放以来，我国机械工业总量规模发展迅速，机械产品技术水平大幅提升，中国机械工业在世界机械工业中的地位不断提高。机械工业对国民经济建设的支撑能力、对国民经济重点领域的装备支撑能力、对国防工业的促进能力、对航天事业的推动能力大为加强，我国正在从“制造大国”向“制造强国”、“创造强国”迈进。图0-11万吨水压机 0.1.20.1.2机器的组成和结构机器的组成和结构 机器是人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置，用来变换或
7、传递能量、物料与信息，以代替或减轻人们的体力劳动和脑力劳动。小汽车由原动部分、传动部分、执行部分、控制部分与辅助部分等组成。（一）机器的组成洗衣机由动力、传动、执行、控制等部分组成，用以代替人进行衣物的洗涤。机器主要由动力部分动力部分、传动部分传动部分、执行部分执行部分和控制部分控制部分组成 组成部分功能实例动力部分将其他类型的能量转换为机械能，给机器提供动力，驱动机器各部件运动电动机、内燃机、空气压缩机等传动部分将原动机的运动和动力传递给执行部分。通常由一些机构（连杆机构、凸轮机构）或传动形式（带传动、齿轮传动）组成带传动、螺旋传动、齿轮传动、连杆机构等执行部分直接完成机器的工作任务，处于整
8、个传动装置的终端金属切削机床中的主轴、滑板、车辆的车轮等控制部分使机器各部分按一定顺序和规律实现运动，完成给定的工作循环。保证机器的启动、停止和正常协调动作。离合器、制动器、电动机开关、机电一体化产品（数控机床、机器人）中的控制装置等表0-1 机器各组成部分的功能（二）机器的结构汽油机的结构冲压机的结构机器的结构 构成机器的不可拆的制造单元体，相互间无相对运动。在各种机器中普遍使用的零件称为通用零件通用零件，如螺栓（母）、轴、键、齿轮、弹簧等只在某些机器中使用的零件，称为专用零件专用零件，如曲轴、连杆、滑块、风扇的叶片、起重机的吊钩等 1.零件：类型结构图例一般材料受力情况轴套类钢一般承受垂直
9、于轴心线方向的作用力盘盖类铸铁、钢、非金属材料盘与盖一般具有载重能力，要有一定的厚度；盖一般装在箱体上叉架类铸铁、钢、非金属材料承受垂直于叉架杆轴线的作用力箱体铸铁、钢、非金属材料具有相应的承重能力 表0-2 常见的零件类型 2.部件：如轴承、联轴器、离合器、减速器等。为简便起见，一般用“零件”一词泛指零件和部件。在机器中，由若干零件装配在一起构成的具有独立功能的部分。构成机器的各个相对运动单元体。构件一般由若干个零件刚性连接而成，也可是单一的零件。3.构件：4.机构：由一些相对独立运动的构件组成的装置，只能实现运动和力的传递与变换。复杂的机器由多种机构构成，而简单的机器可能只含有一种机构。由
10、机器的结构可见，机构的性能和零件的质量决定着机器的完善程度。如果不考虑做功或实现能量转换，只从结构和运动的角度去分析，机构与机器之间并无区别，因此将机构和机器统称为机械。（三）机械的类型 按照机械主要用途的不同，机械的类型参表0-3。机械类型 主要用途 实 例动力机械变换能量电动机、内燃机、发电机、液压泵、压缩机加工机械改变物料的状态、性质、结构和形状金属切削机床、粉碎机、压力机、织布机、轧钢机、包装机运输机械改变人或物料的空间位置汽车、机车、缆车、轮船、飞机、电梯、起重机、输送机信息机械获取或处理各种信息复印机、打印机、绘图机、传真机、计算机、数码相机、数码摄像机表0-3 机械的类型 0.1
11、.30.1.3机械零件的材料、结构和承载能力机械零件的材料、结构和承载能力 1.机械零件的材料 工程材料的应用是社会生产和人类生活的物质基础，从石器时代发展到今天的复合材料和纳米材料时代，每一种新材料的出现，都会给社会带来巨大的变化。常用的金属材料 表0-4材料 主要特点 制造的零件实例 使用场合说明铸铁碳质量分数C2.11%的铁碳合金。具有优良的铸造性、减摩性、切削加工性，但强度、塑性和韧性较差，不能进行锻造低牌号的灰铸铁（HT100,HT150）可制造盖、座、床身等零件；高牌号的灰铸铁（HT200HT350）可制造承受中等静载荷的零件，如联轴器、带轮、飞轮、机体等可锻铸铁和球墨铸铁可制造要
12、求强度和耐磨性较高的零件，如曲轴、凸轮轴、管接头、轴套等，特殊性能铸铁用于耐热、耐蚀、耐磨等场合钢0.02C2.11%的铁碳合金。具有较高的强度、韧性和塑性；可以采用铸造、锻造、焊接、冲压、切削等方法加工成形，还可以通过热处理方法改善性能；碳质以分数在；碳质袱分数钢的品种繁多，是应用最广泛的金属材料C0.25%的低碳钢可制作铆钉、螺钉、连杆、渗碳零件等0.25%10m/s齿轮传动，应采用喷油润滑，将油喷到啮合处的齿隙中压力润滑利用油泵、阀和管路等装置将油箱中的油以一定压力输送到多个摩擦部位润滑，即压力强制循环润滑对于润滑点多而集中、负荷较大、转速较高的重要机械设备，如内燃机、机床主轴箱等，常采
13、用这种润滑方法。脂润滑人工加脂用于润滑点不多、单机设备上的轴承、链条等部位脂杯加脂集中润滑系统供脂集中供脂装置一般由贮脂罐、给脂泵、给脂管和分配器等部分组成。用于润滑点很多的大型设备、成套设备。润滑系统的科学管理和正确维护对促进企业生产发展、提高经济效益有着极其重要的意义。“五定五定”是搞好润滑管理的有效措施。其主要内容为 (1)定点定点 根据设备润滑卡片上指定的润滑部位、润滑点和检查点（油标、窥视孔等），实施定点加油、添油和换油，并检查油面高度和供油情况。(2)定质定质 各润滑部位所加油或脂的牌号和质量必须符合润滑卡片上的要求，不得随便采用代用材料和掺配使用。(3）定量）定量 按照润滑规定的
14、油和脂数量添加到润滑部位和油箱、油杯。(4)定期定期 按照润滑规定的时间间隔进行添加油和换油。一般说来，设备的油杯、手泵、手按油阀和机床导轨、光杠等处每班加油1一2次；脂杯、脂孔每星期加脂1次或每班拧进12转；油箱每月检查加油2次，或定期抽样化验，按质换油。(5)定人定人 按润滑卡片上分工规定，各司其职。4.机械密封密封的目的：密封的目的：在于阻止润滑剂和工作介质泄漏，防止灰尘、水分等杂物侵入机器。密封分为静密封静密封和动密封动密封两大类。两零件结合面间没有相对运动的密封称为静密封静密封 实现静密封的方法有：实现静密封的方法有：靠结合面加工平整并有一定宽度，加金属或非金属垫圈、密封胶等。动密封
15、动密封可分为往复动密封、旋转动密封和螺旋动密封。表0-11 旋转动密封的类型类型示意图相关说明接触式密封毡圈密封利用毡圈的弹性变形对轴表面的压力，封住轴与轴承盖间的间隙。适用于轴线速度v10 m/s、工作温度低于125的轴上。常用于脂润滑轴承的密封，轴颈表面Ra不大于0.8m。唇形密封圈密封 依靠唇部4自身的弹性和弹簧的压力压紧在轴上实现密封。a图为唇形密封圈的组成;b图唇口对着轴承安装的方向，主要用于防止漏油c图反向安装两个密封圈，既可防止漏油又可防尘主要用于轴线速度v20 m/s、工作温度100的油润滑的密封。机械密封在液体压力和弹簧2的压力作用下，动环与静环的端面紧密贴合，构成良好密封。
16、用于高速、高压、高温、低温或强腐蚀条件下的转轴密封。非接触式密封缝隙沟槽密封为了提高密封效果，常在轴承盖孔内制有几个环形槽，并充满润滑脂。适用于干燥、清洁环境中脂润滑轴承的外密封。曲路密封在轴承盖与轴套间形成曲折的缝隙，并在缝隙中充填润滑脂，形成曲路密封。适用于油润滑和脂润滑，且转速越高，密封效果越好。0.1.50.1.5节能环保与安全防护节能环保与安全防护 1.节能常识（1）能源的种类 表0-12 能源的种类能源的种类 相关说明分类方法类型按能源的基本形态分一次能源再生能源自然界中本来就有的各种形式的能源，如太阳能。人们对一次能源又进一步加以分类，凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的
17、一次能源称为再生能源，如风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等；不可以得到补充或不能在较短周期内再产生的一次能源称为非再生能源，如煤、石油和天然气等。非再生能源二次能源由一次能源经过转化或加工制造而产生的能源。如电力、氢能、石油制品、煤制气、煤液化油、蒸汽和压缩空气等根据能源使用的类型分常规能源常规能源包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新能源新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等能源。由于新能源的能量密度较小，或品位较低，或有间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段
18、,只能因地制宜地开发和利用;但新能源大多数是再生能源。资源丰富，分布广阔，是未来的主要能源之一。按是否作为商品销售分商品能源凡进入能源市场作为商品销售的能源，如煤、石油、天然气和电等均为商品能源。国际上的统计数字均限于商品能源。非商品能源主要指薪柴和农作物残余(秸秆等)。（2）节能 节能的中心思想是：节能的中心思想是：采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可接受的措施，来更有效地利用能源资源。为了达到这一目的，需要从能源资源的开发到终端利用,更好地进行科学管理和技术改造,以达到高的能源利用效率和降低单位产品的能源消费。由于常规能源资源有限，而世界能源的总消费量则随着工农业生产的发展和人民生活
19、水平的提高越来越大，世界各国十分重视节能技术的研究（特别是节约常规能源中的煤、石油和天然气，因为这些还是宝贵的化工原料；尤其是石油，它的世界贮量相对很少），千方百计地寻求代用能源，开发利用新能源代用能源，开发利用新能源。2.环境保护常识 环境保护是环境保护是:指人类为解决现实的或潜在的环境问题，协调人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展而采取的各种行动。其内容主要有：（1）防治由生产和生活引起的环境污染）防治由生产和生活引起的环境污染 包括防治工业生产排放的“三废”（废水、废气、废渣）、粉尘、放射性物质以及产生的噪声、振动、恶臭和电磁微波辐射；交通运输活动产生的有害气体、废液、噪声，海上船舶
20、运输排出的污染物；工农业生产和人民生活使用的有毒有害化学品，城镇生活排放的烟尘、污水和垃圾等造成的污染。（2）防止由建设和开发活动引起的环境破坏）防止由建设和开发活动引起的环境破坏 包括防止由大型水利工程、铁路、公路干线、大型港口码头、机场和大型工业项目等工程建设对环境造成的污染和破坏；农垦和围湖造田活动、海上油田、海岸带和沼泽地的开发、森林和矿产资源的开发对环境的破坏和影响；新工业区、新城镇的设置和建设等对环境的破坏、污染和影响。（3）加强环境保护与教育）加强环境保护与教育 为保证企业的健康发展和可持续发展，文明生产与环境管理、保护的主要措施有：严格劳动纪律和工艺纪律，遵守操作规程和安全规程
21、。做好厂区和企业生产现场的绿化、美化的净化，严格做好“三废”（废水，废气、废渣）处理工作消除污染源。保持厂区和生产现场的清洁、卫生。合理布置工作场地，物品摆放整齐，便于生产操作。机器设备、工具仪器、仪表等到运转正常，保养良好。工位器具齐备。坚持安全生产，安全设施齐备，建立健全的管理制度，消除事故隐患保持良好的生产秩序。加强教育，坚持科学发展和可持续发展的生产管理观念。3.安全防护常识（1）安全制度建设）安全制度建设 根据行业特点和企业实际，建立相符合的安全规章制度，落实安全规章制度，强化安全防范措施。对新工人进行厂级、车间级、班组级三级安全教育厂级、车间级、班组级三级安全教育。1）工人安全职责
22、）工人安全职责参加安全活动、学习安全技术知识，严格遵守各项安全生产规章制度。认真执行交接班制度，接班前必须认真检查本岗位的设备和安全设施是否 齐全完好。精心操作，严格执行工艺规程，遵守纪律，记录清晰、真实、整洁。按时巡回检查、准确分析、判断和处理生产过程中的异常情况。认真维护保养设备，发现缺陷及时消除，并做好记录，保持作业场所清洁。正确使用、妥善保管各种劳动防护用品、器具和防护器材、消防器材。不违章作业、并劝阻或制止他人违章作业，对违章指挥有权拒绝执行的同 时，及时向上级领导报告。2）车间管理安全规则）车间管理安全规则车间应保持整齐清洁。车间内的通道、安全门进出应保持畅通。工具、材料等应分开存
23、放，并按规定安置。车间内保持通风良好、光线充足。安全警示标图醒目到位，各类防护器具设放可靠，方便使用。进入车间的人员应配带安全帽，穿好工作服等防护用品。3）设备操作安全规则）设备操作安全规则严禁为了操作方便而拆下机器的安全装置。使用机器前应熟读其说明书，并按操作规则正确操作机器。未经许可或不太熟悉的设备，不得擅自操作使用。禁止多人同时操作同一台设备，严禁用手摸机器运转着的部分。定时维护、保养设备。发现设备故障应作记录并请专人维修。如发生事故应立即停机，切断电源，并及时报告，注意保持现场。严格执行安全操作规程，严禁违规作业。(2)采取安全措施采取安全措施隔离将运动的机械部件，带高温、高压的机械部
24、件用防护罩隔离，如机床的防 护罩；也可将工作场地用围栏围起来，防止无关人员靠近。警告在危险部位设置警告牌、采用语音提示等方式，如车间“起重臂下严禁站人”等提示。保护设置保护机构，在可能发生安全事故时停止机器工作，保护人身安全。如 冲床的保护装置，在操作人员失误时冲床可以自动停止工作，起到保护操作工安 全的作用。降低伤害程度采取措施降低伤害程度。如在噪声巨大的加工车间佩戴耳罩，在 灰尘严重的铸造车间戴口罩，在焊接时使用护目镜等。机械零件的表面处理抛光、电镀、化学镀、发蓝等方法都能有效地起到防锈作 用。常用的防锈方法如涂抹防锈油、油漆等也能起到防护作用。机械在生产、运输、工作中，也会受到环境中的腐
25、蚀性气体、液体损伤，受到 意外磕碰等伤害，应该采取防护措施。密封表面处理、加装防护罩、合理包装 是常用的防护措施。为防止铁屑等进人传动系统，机床上广泛采用防护罩。（3）合理包装）合理包装对要求不高、不易损坏的机械，可以采取简易包装；体积小、轻质的机械产 品或机械零件，可采用纸盒、瓦楞纸箱包装或塑料袋、塑料盒包装，如小螺 钉、螺母、单个轴承等。要求较高的机械产品采用木箱包装，包装箱要求防水防潮，内部敷设油毡或 塑料膜，机械先用塑料罩包装，放人干燥剂后再装人包装箱；较重的机械还 要考虑包装箱的强度，在吊装和运输过程中不至于损坏；包装箱要有明显标 识，标明产品名称、重量、生产单位、放置要求等内容。0
26、.1.60.1.6本课程的学习任务和要求本课程的学习任务和要求 1.学习任务本课程是中等职业学校机械大类的一门专业基础课程专业基础课程。（1）使学生掌握必备的机械基本知识和基本技能，懂得机械工作原理，了解机 械工程材料的性能，正确操作和维护机械设备；（2）培养学生分析问题和解决问题的能力，使其形成良好的学习习惯，具备继 续学习专业技术知识的能力；（3）对学生进行职业意识培养和职业道德教育，使其形成严谨、敬业的工作作 风，为今后解决生产实际问题和职业生涯的发展奠定基础。2.学习要求（1）具备对构件进行受力分析的基本知识，会判断直杆的基本变形；（2)了解机械工程常用材料的种类、牌号和性能；(3)熟悉常用机构的结构和特性，掌握主要机械零部件的结构和特点；(4)了解机械零件几何精度的国家标准，读懂极限与配合、几何公差的标注；(5)了解气压传动和液压传动的原理和特点，熟悉各种元件的作用、结构及符 号，并读懂简单的传动系统图；(6)使学生具备执行国家标准、查阅和使用技术资料的能力；（7）了解机械的节能环保与安全防护知识，具备改善润滑、降低能耗、减小 噪声等方面的基本能力。总结