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机器基本组成要素:探究计算设备的构成

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:图4-2 机器的组成1)动力系统。执行系统可以只包含一个执行机构和多个执行构件,如图4-3所示的曲柄冲压机,其曲柄、连杆、滑块及冲头组成曲柄滑块机构为冲压执行机构,滑块及冲头是执行构件。由此可见,机器是由各种机构组成的。

机器基本组成要素:探究计算设备的构成

(1)机械 机器和机构的总称。

(2)零件 组成机器的不可拆的基本单元(即制造的基本单元)。

(3)部件 为完成同一使命而协同工作的许多零件的组合,如滚动轴承

(4)构件 组成机器的各个相对运动的单元称为构件,构件是运动的单元体。构件可以是单一零件,也可以是多个零件的组合体。图4-1所示的连杆就是由单独加工的连杆体、连杆头、轴瓦轴套螺栓螺母开口销等零件组成的一个刚性构件,各个零件之间没有相对运动。

构件是从研究机械运动观点来看,零件是从机械制造方面来看。有些零件是在各种机器中常用的,称为通用零件,如螺钉、齿轮、链轮轴、轴承、弹簧等;有些零件只有在特定的机器中才用到,称为专用零件,如叶片、螺旋桨内燃机曲轴、活塞等。

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图4-1 构件与零件的关系

机械零件常用来泛指零件和部件。任何机械设计都是由若干零件的设计组成,机器的性能好坏就取决于它的主要零件和关键零件的性能好坏。要想设计出好的机器,必须首先设计好它的零件。因此,机械零件的设计是机械设计的基础,是机械设计的重要组成部分。

(5)机器 通常把能实现确定的机械运动,又能做有用的机械功或实现能量、物料、信息的传递与变换的装置称为机器。作为一部完整的机器,仅具有上述的机械部分是不够的,它不能完成预期的工作。从功能和系统的角度来看,机器一般主要由五部分组成,机器的组成如图4-2所示。

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图4-2 机器的组成

1)动力系统。动力系统包括动力机及其配套装置,如图4-3所示。动力系统的功能是向机器提供运动和动力,是机械系统的动力源。如图中的电动机,另外还有内燃机、液压马达、气马达、液压缸气缸及电磁驱动等。

2)执行系统。执行系统包括执行机构和执行构件,它的功能是驱动执行构件按给定的运动规律运动,实现预期的工作。执行系统一般处于机械系统的末端,执行构件直接与工作对象接触。执行系统可以只包含一个执行机构和多个执行构件,如图4-3所示的曲柄冲压机,其曲柄、连杆、滑块及冲头组成曲柄滑块机构为冲压执行机构,滑块及冲头是执行构件。

执行系统也可以由几个执行机构组成,如图4-4中的自动曲柄冲压机,其执行机构除曲柄滑块机构外,还有由气缸及推料头组成的送料机构,它们配合完成冲压-送料工作。

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图4-3 曲柄冲压机

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图4-4 自动曲柄冲压机

3)传动系统。传动系统是把动力系统的运动和力传递给执行系统的中间装置。如图4-4中的齿轮和带轮都是将电动机输出的运动和力传递给曲柄冲压机构。

4)操纵和控制系统。操纵和控制系统都是为了使动力系统、传动系统、执行系统彼此协调工作,并准确可靠地完成整机功能的装置。

操纵系统多指通过人工操作实现上述要求的装置。如图4-5中的离合器是通过由连杆等构件组成的踏板机构控制其离合,实现传动的接入和分离。另外还有起动、制动、变速和换向等装置。(www.xing528.com)

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图4-5 曲柄冲压机的操纵和控制系统

控制系统是指通过人工操作或测量元件获得的控制信号,经由控制器,使控制对象改变其工作参数或运行状态而实现上述要求的装置。如图4-4中的电磁铁、电控换向阀和电控箱等组成了控制系统,协调冲压、送料等动作配合,实现自动化操作。

5)辅助系统。辅助系统包括框架支撑系统以及润滑、冷却、显示、照明等系统。框架支撑系统包括基础件(如床身、底座、立柱等)和支撑构件(如支架、箱体等),它用于安装和支承动力系统、传动系统和操作系统等,如图4-5中的机身。机器各部分的位置精度、运动精度及机器的承载能力等主要依靠框架支撑系统来保证,该系统是机械系统中必不可少的部分。

6)机构 只能实现运动和力的传递与变换的装置称为机构。常用机构如图4-6所示。

机器和机构最明显的区别是:机器能作有用功,而机构不能,机构仅能实现预期的机械运动。两者之间也有联系,机器是由几个机构组成的系统,最简单的机器只有一个机构。

典型的机器如内燃机的组成。如图4-7所示,它由气缸体1,活塞2,进气阀3,排气阀4,连杆5,曲轴6,凸轮7,顶杆8,齿轮9、10组成。内燃机的工作过程如图4-8所示,其工作原理为:

1)活塞下行,进气阀开启,混合气体进入气缸。

2)活塞上行,气阀关闭,混合气体被压缩,在顶部点火燃烧。

3)高压燃烧气体推动活塞下行,两气阀关闭。

4)活塞上行,排气阀开启,废气体被排出气缸。

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图4-6 常用机构

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图4-7 内燃机的组成

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图4-8 内燃机的工作过程

内燃机各部分的作用:

活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的连续旋转运动,该组合体称为曲柄滑块机构;凸轮和顶杆用来启闭进气阀和排气阀,称为凸轮机构,其作用为将凸轮的转动变换为顶杆的往复移动;两个齿轮用来保证进、排气阀与活塞之间形成协调动作,称为齿轮机构,其作用为实现转动的传递。通过上述三个机构的协调工作便能将燃气的热能转换为曲柄转动的机械能。由此可见,机器是由各种机构组成的。一部机器可能由多种机构组成,如上述的内燃机就是由曲柄滑块机构、齿轮机构和凸轮机构、带传动机构等组合而成;也可能仅由一个最简单的机构组成,如电动机就是只包含一个由定子和转子所组成的双杆回转机构。

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