機(jī)械系統(tǒng)及其功能與組成

1、燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University第2章機(jī)械工程基礎(chǔ) 2.1機(jī)械系統(tǒng)及其功能與組成機(jī)械系統(tǒng)及其功能與組成 2.2機(jī)器的結(jié)構(gòu)機(jī)器的結(jié)構(gòu) 2.3工程材料工程材料 2.4零件的種類及表面組成零件的種類及表面組成 2.5零件的互換性與公差零件的互換性與公差 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 2.1 機(jī)械系統(tǒng)及其功能與組成機(jī)械系統(tǒng)及其功能與組成 機(jī)械系統(tǒng)：機(jī)械系統(tǒng)：由若干零部件根據(jù)一定的功能要求和結(jié)構(gòu)形式組由若干零部件根

2、據(jù)一定的功能要求和結(jié)構(gòu)形式組 成的有機(jī)整體。成的有機(jī)整體。 2.1.1 機(jī)機(jī)械系統(tǒng)械系統(tǒng) 系統(tǒng)：系統(tǒng)：由相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互影響的元素所組成的整體。由相互關(guān)聯(lián)、相互制約、相互影響的元素所組成的整體。 系統(tǒng)概念范圍很大：大到天體系統(tǒng)，小到微觀系統(tǒng)；系統(tǒng)概念范圍很大：大到天體系統(tǒng)，小到微觀系統(tǒng)； 系統(tǒng)包括：物理系統(tǒng)；社會(huì)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括：物理系統(tǒng)；社會(huì)系統(tǒng)。 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University機(jī)械系統(tǒng)實(shí)例機(jī)械系統(tǒng)實(shí)例 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering,

3、 Yanshan University 機(jī)械系統(tǒng)實(shí)例機(jī)械系統(tǒng)實(shí)例 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University機(jī)械系統(tǒng)實(shí)例機(jī)械系統(tǒng)實(shí)例 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 機(jī)器：機(jī)器：執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料或信執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，用來轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料或信 息。息。 機(jī)器的分類：力能機(jī)器機(jī)器的分類：力能機(jī)器 工作工作( (或工藝或工藝) )機(jī)器機(jī)器 信息機(jī)器信息機(jī)器 機(jī)器的特征：機(jī)器的特征： 人為的

4、實(shí)物組合體。人為的實(shí)物組合體。 各實(shí)體之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。各實(shí)體之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 能夠完成能量、物料、信息的傳遞與轉(zhuǎn)換。能夠完成能量、物料、信息的傳遞與轉(zhuǎn)換。 2.1.2 機(jī)器的功能與性能機(jī)器的功能與性能 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 機(jī)器的基本功能：機(jī)器的基本功能：一臺(tái)機(jī)器可能是由一種機(jī)構(gòu)組成，也可能是由一臺(tái)機(jī)器可能是由一種機(jī)構(gòu)組成，也可能是由 若干種機(jī)構(gòu)組成，它們按一定的規(guī)律相互協(xié)調(diào)配合，通過有序的若干種機(jī)構(gòu)組成，它們按一定的規(guī)律相互協(xié)調(diào)配合，通過有序的 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞與轉(zhuǎn)換來完

5、成預(yù)期的功能。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞與轉(zhuǎn)換來完成預(yù)期的功能。 任何產(chǎn)品的出現(xiàn)都是以社會(huì)需要為前提的。任何產(chǎn)品的出現(xiàn)都是以社會(huì)需要為前提的。 無需要就無市場(chǎng)，產(chǎn)品也就喪失了存在的價(jià)值。無需要就無市場(chǎng)，產(chǎn)品也就喪失了存在的價(jià)值。 所謂的需要，就是功能的需要。所謂的需要，就是功能的需要。 功能是產(chǎn)品使用中表現(xiàn)出來的具體功用。功能是產(chǎn)品使用中表現(xiàn)出來的具體功用。 機(jī)器的功能機(jī)器的功能 功能：功能：產(chǎn)品使用過程中表現(xiàn)出來的具體功用。產(chǎn)品使用過程中表現(xiàn)出來的具體功用。 功能是系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的任務(wù)；每個(gè)系統(tǒng)都有自己的功能，例如電功能是系統(tǒng)必須實(shí)現(xiàn)的任務(wù)；每個(gè)系統(tǒng)都有自己的功能，例如電 動(dòng)機(jī)的功能是轉(zhuǎn)換能量。動(dòng)機(jī)的功

6、能是轉(zhuǎn)換能量。 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 在各功能中，基本功能是必須保證的功能，是在設(shè)計(jì)中不能在各功能中，基本功能是必須保證的功能，是在設(shè)計(jì)中不能 改變的功能。改變的功能。 附加功能可以隨技術(shù)條件或結(jié)構(gòu)方式的改變而改變或取舍。附加功能可以隨技術(shù)條件或結(jié)構(gòu)方式的改變而改變或取舍。 非必要功能是設(shè)計(jì)者主觀加上去的，可有可無的。非必要功能是設(shè)計(jì)者主觀加上去的，可有可無的。 機(jī)器的功能總是以成本為代價(jià)的。機(jī)器的功能總是以成本為代價(jià)的。 機(jī)器功能分類機(jī)器功能分類 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of

7、 Mechanical Engineering, Yanshan University 基本功能：基本功能：洗滌功能；漂洗功能；脫水功能；自動(dòng)程序控制功能。洗滌功能；漂洗功能；脫水功能；自動(dòng)程序控制功能。 附加功能：附加功能：洗滌用水加熱功能。洗滌用水加熱功能。 附加功能不會(huì)影響產(chǎn)品的正常使用，但可以改善產(chǎn)品性能。附加功能不會(huì)影響產(chǎn)品的正常使用，但可以改善產(chǎn)品性能。 例如：洗衣機(jī)功能分析例如：洗衣機(jī)功能分析 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 機(jī)器的規(guī)格機(jī)器的規(guī)格 規(guī)格：規(guī)格：產(chǎn)品適合的工作能力與范圍。

8、產(chǎn)品適合的工作能力與范圍。 規(guī)格反映了產(chǎn)品工作能力與工作范圍。規(guī)格反映了產(chǎn)品工作能力與工作范圍。 例如，載貨汽車分為：重型車、中型車、輕型車、微型車。例如，載貨汽車分為：重型車、中型車、輕型車、微型車。 重型車可一次運(yùn)載重型車可一次運(yùn)載10t10t、20t20t或更重的貨物；或更重的貨物； 微型車最大載重一般不超過微型車最大載重一般不超過1t1t。 對(duì)于不同規(guī)格的汽車，汽車體積、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和價(jià)格都會(huì)有很大差對(duì)于不同規(guī)格的汽車，汽車體積、質(zhì)量、結(jié)構(gòu)和價(jià)格都會(huì)有很大差 別。別。 用戶購買機(jī)器設(shè)備時(shí)，必須首先明確設(shè)備的規(guī)格和工作能力范圍，用戶購買機(jī)器設(shè)備時(shí)，必須首先明確設(shè)備的規(guī)格和工作能力范圍， 如

9、果選擇的規(guī)格超過了使用需要，出現(xiàn)如果選擇的規(guī)格超過了使用需要，出現(xiàn)“大馬拉小車大馬拉小車”的問題，必的問題，必 然會(huì)增加購置成本和使用成本；如果選擇的規(guī)格小于使用范圍，則然會(huì)增加購置成本和使用成本；如果選擇的規(guī)格小于使用范圍，則 有些工作不能在這臺(tái)設(shè)備上完成，會(huì)給用戶帶來損失。因此，了解有些工作不能在這臺(tái)設(shè)備上完成，會(huì)給用戶帶來損失。因此，了解 機(jī)器，不能忽視它們?cè)谝?guī)格上的差異。機(jī)器，不能忽視它們?cè)谝?guī)格上的差異。 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 機(jī)器的性能機(jī)器的性能 性能：性能：產(chǎn)品工作能力與工作質(zhì)

10、量方面的差異。產(chǎn)品工作能力與工作質(zhì)量方面的差異。 經(jīng)常用一系列技術(shù)指標(biāo)表示機(jī)器的性能；經(jīng)常用一系列技術(shù)指標(biāo)表示機(jī)器的性能； 設(shè)備的規(guī)格也是工作能力的一種；設(shè)備的規(guī)格也是工作能力的一種； 機(jī)器工作時(shí)可以提供的功率、力、速度、尺寸范圍都反映了機(jī)機(jī)器工作時(shí)可以提供的功率、力、速度、尺寸范圍都反映了機(jī) 器設(shè)備的工作能力。器設(shè)備的工作能力。 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University2.1.3 機(jī)器的組成機(jī)器的組成 機(jī)器組成：機(jī)器組成：包括動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和輔助控制系統(tǒng)。包括動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和輔助

11、控制系統(tǒng)。 牛頭刨床牛頭刨床 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng) 動(dòng)力系統(tǒng)：動(dòng)力系統(tǒng)：為機(jī)械系統(tǒng)正常工作提供動(dòng)力源、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的原為機(jī)械系統(tǒng)正常工作提供動(dòng)力源、實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的原 動(dòng)機(jī)（或動(dòng)力機(jī)）及其配套裝置。動(dòng)機(jī)（或動(dòng)力機(jī)）及其配套裝置。 動(dòng)力機(jī)分類：動(dòng)力機(jī)分類：一次動(dòng)力機(jī)；二次動(dòng)力機(jī)。一次動(dòng)力機(jī)；二次動(dòng)力機(jī)。 一次動(dòng)力機(jī)：一次動(dòng)力機(jī)：把自然界的能源把自然界的能源( (一次能源一次能源) )直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī) 械，如內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等。械，如內(nèi)燃機(jī)、汽輪機(jī)

12、、燃?xì)廨啓C(jī)等。 以一次動(dòng)力機(jī)為動(dòng)力源的機(jī)器比較多，比如汽車、飛機(jī)、輪以一次動(dòng)力機(jī)為動(dòng)力源的機(jī)器比較多，比如汽車、飛機(jī)、輪 船、潛艇等。其中，內(nèi)燃機(jī)廣泛用于各種車輛、船舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、船、潛艇等。其中，內(nèi)燃機(jī)廣泛用于各種車輛、船舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、 工程機(jī)械等移動(dòng)作業(yè)機(jī)械；汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)多用于大功率高速工程機(jī)械等移動(dòng)作業(yè)機(jī)械；汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)多用于大功率高速 驅(qū)動(dòng)的機(jī)械。驅(qū)動(dòng)的機(jī)械。 二次動(dòng)力機(jī)二次動(dòng)力機(jī)：把二次能源：把二次能源( (電能電能) )或由電能產(chǎn)生的液壓能、氣壓能或由電能產(chǎn)生的液壓能、氣壓能 轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械，如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)等。轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械，如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬

13、達(dá)等。 二次動(dòng)力機(jī)在各類機(jī)械中都有廣泛應(yīng)用，其中尤以電動(dòng)機(jī)應(yīng)二次動(dòng)力機(jī)在各類機(jī)械中都有廣泛應(yīng)用，其中尤以電動(dòng)機(jī)應(yīng) 用更為普遍。例如，各種類型的機(jī)床、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、水泵、用更為普遍。例如，各種類型的機(jī)床、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、水泵、 油泵等。油泵等。 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 一次動(dòng)力機(jī)：一次動(dòng)力機(jī)： 內(nèi)燃機(jī) 汽輪機(jī) 二次動(dòng)力機(jī)：二次動(dòng)力機(jī)： 電動(dòng)機(jī)液壓馬達(dá) 動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)例動(dòng)力系統(tǒng)實(shí)例 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan Unive

14、rsity 傳動(dòng)系統(tǒng)：傳動(dòng)系統(tǒng)：把動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給功能執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝把動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給功能執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝 置，是連接動(dòng)力系統(tǒng)和功能執(zhí)行系統(tǒng)的置，是連接動(dòng)力系統(tǒng)和功能執(zhí)行系統(tǒng)的“橋梁橋梁”。 分類分類（按工作原理）：按工作原理）：機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、 電磁傳動(dòng)。電磁傳動(dòng)。 傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng) 傳動(dòng)系統(tǒng)的功能傳動(dòng)系統(tǒng)的功能: (1): (1)減速或增速；減速或增速；(2)(2)變速；變速；(3)(3)改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律改變運(yùn)動(dòng)規(guī)律 或形式；或形式；(4)(4)傳遞動(dòng)力。傳遞動(dòng)力。 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical E

15、ngineering, Yanshan University 執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng)：執(zhí)行系統(tǒng)：直接用來完成各種工藝動(dòng)作或生產(chǎn)過程的裝置。直接用來完成各種工藝動(dòng)作或生產(chǎn)過程的裝置。 執(zhí)行系統(tǒng)也稱為工作機(jī)。執(zhí)行系統(tǒng)也稱為工作機(jī)。 執(zhí)行系統(tǒng)一般置于機(jī)械系統(tǒng)末端，直接與作業(yè)對(duì)象接觸，是整個(gè)執(zhí)行系統(tǒng)一般置于機(jī)械系統(tǒng)末端，直接與作業(yè)對(duì)象接觸，是整個(gè) 機(jī)械系統(tǒng)的輸出部分。機(jī)械系統(tǒng)的輸出部分。 1 1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是輸出運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；）執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是輸出運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力； 2 2）多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可協(xié)調(diào)動(dòng)作；）多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可協(xié)調(diào)動(dòng)作； 3 3）執(zhí)行系統(tǒng)的工作性能決定整個(gè)系統(tǒng)的性能。）執(zhí)行系統(tǒng)的工作性能決定整個(gè)系統(tǒng)的性能。 夾持夾持搬運(yùn)搬運(yùn)輸送輸送 燕山大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 School of Mechanical Engineering, Yanshan University 輔助和控制系統(tǒng)常由各種機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電氣、工業(yè)微輔助和控制系統(tǒng)常由各種機(jī)械、液壓、氣動(dòng)、電氣、工業(yè)微 機(jī)等控制裝置組成。機(jī)等控制裝置組成。 操作和控制系統(tǒng)操作和控制系統(tǒng) 操作和控制系統(tǒng)操作和控制系統(tǒng) ：保證機(jī)械系統(tǒng)各組成部分協(xié)調(diào)運(yùn)行，準(zhǔn)確可靠：保證機(jī)械系統(tǒng)各組成部分協(xié)調(diào)運(yùn)行，準(zhǔn)確可靠 地完成整機(jī)功能的裝置。地完成整機(jī)功能的裝置。 輔助控制系統(tǒng)的功能是控制或