机械工程概论(刘永贤第2版) 第1章 绪论

1.1
机械的基本概况
机械的种类繁多,机械制造产品遍及人们的生活、生产、
社会活动的方方面面。当今,机械几乎已进入到人类活动
的一切领域,从简单小巧的剃须刀到复杂庞大的航天飞机, 门类繁多、结构不同、用途各异。机械按功能,可分为动 力机械、油料搬运机械、粉碎机械等;按服务的产业,可分 为农业机械、矿山机械、纺织机械等;按工作原理,可分为 热力机械、流体机械、仿生机械等。
图1-1 内燃机机构 a)模型 b)简图 1—气缸 2—活塞 3—连杆 4—曲轴 5、6—齿轮 7—凸轮轴 8—顶杆
1.1
3.机械
机械的基本概况
机械是机构和机器的总称。
设计机械的目的是完成预定的机械运动及特定的动作。 一般来说,每一种复杂机械都由三大部分组成:一是原动部 分 , 它是机械动力的来源 ; 二是工作部分 , 它处于传动路线 的终点 , 完成机械的预定动作 ; 三是传动部分 , 它是把原动
业的基础。
1.3
机械工程发展
第五次是计算机技术导致了一场现代工业革命。进 入20世纪,计算机的发明与广泛应用,改变了人类传统的 生活方式和工作方式。以集成电路为中心的微电子技术 的广泛应用,给社会生活和工业结构带来了巨大的影响。 机械工程与微处理机结合诞生了“机电一体化”的复合 技术,使机械设备的结构、功能和制造技术等提高到了一 个新的水平。机械工程学、微电子学和信息科学三者的 有机结合,构成了一种优化技术,应用这种技术制造出来 的机械产品结构简单、轻巧、省力和高效率,并部分代替 了人脑的功能,即实现了人工智能。机电一体化产品必将 成为今后机械产品发展的主流。
1.2
机械工程的涵义
机械制造是研究制造系统、制造过程和制造方法的学 科。制造过程就是按照给定的信息,利用向制造系统提供的
能量,使材料改变成符合预想的机械产品及其系统的过程。
图1-3 机械工程包括的内容
1.2
机械工程的涵义
机械工程的工作内容基本相同,按其工作性质可分为以
下六个方面: 1)建立和发展可以直接应用于机械工程的工程理论基 础。 2)研究、设计和发展新的机械产品,不断改进现有机 械产品和生产新一代机械产品,以适应当前和将来的需要。 3)机械产品的生产。
图1-2 活塞与连杆结构
1.1
1.1.2
机械的基本概况
机械的特征及种类
两个共同特征: 1)它们是一种人为的实物构件的组合。 2)它们各部分之间具有确定的相对运动。 机器除了具备上述两个特征外,还必须具备第三个特 征:能代替人类完成有用的机械功或转换机械能。所以,机 器是能转换机械能或完成有用机械功的机构。
脑和手指。
1.3
机械工程发展
第二次发生在大约50万年前,古猿人学会了制造和 使用简单的木制和石制工具,从事劳动,继而发现了火,并 学会了钻木取火。烧熟的食物不仅好吃,且利于吸收,为 提高他们的体力和智力创造了条件,进而使古猿人的生活 质量有了改善和提高。使用工具,携带食物、甚至“抱儿 带女”都需要他们的前肢从支撑行走中解脱出来,于是他
们从地上站立起来,开启了从古猿到古人类的新纪元。
1.3
机械工程发展
第三次发生在大约15000年前,古人类学会了制作和 使用简单的机械,开始了农耕与畜牧。此后,大约5000年 前,古人类进入新石器时代。4000年前发现金属,并学会 了冶炼技术,金属器械逐步取代了石制、骨制的器械。继 而约2000年前发现了铁金属,进入铁器时代,各种复杂的 工具和简单机械相继发明出来。
1.1
机械的基本概况
2.机械工业
机械工业是指制造业中从事机械设备或机械装置生产的行业,属于 制造业,是制造业的重要组成部分,它与制造业是分不开的,在很多方面 往往将机械工业与制造业联系在一起,甚至会把制造业的作用与机械 工业的作用看成是一回事。机械工业在国民经济中居主导地位,是工 业体系的核心部门。它包括各种机械、工具、机床、仪器及仪表等行 业,其作用是为国民经济、国防建设以及科学技术的进步和发展提供
机件的运动和功率传递给工作部分的中间环节。现代机械
中又增加了第四个部分,即自动控制部分。
1.1
机械的基本概况
机械是由零件、构件和部件组成的。
1)零件。零件分为两类:一类是组成机械的不可拆的基
本单元 , 也是机械制造过程中的单个制件 , 如齿轮、轴等 ; 另一类则是专用零件,它仅适用于一定类型的机械中,并能 表示此种机械的特点. 2)构件。构件是在机构中组成机构彼此间具有一定相
1.3
机械工程发展
第四次发生在1750年到1850年之间。1760年,瓦 特经过十余年的努力和不断改进,在爱丁堡制造出第一台 有实用价值的蒸汽机。1804年,英国人特莱维茨克发明 并制造出第一台蒸汽机车。1830年,在法国修筑了从圣 亚田到里昂的铁路。蒸汽机车与铁路的普及,促进了西方 工业生产的发展,促进了西方的机械文明,奠定了现代工
1.3
机械工程发展
进入21世纪,计算机技术、信息技术、网络技术以 及由其带动的相关科学的发展,推动了科学迅速前进,机 械工程学也发生了极大变化,制造业发展的重要特性是向 全球化、网络化、虚拟化方向发展。
1.1
机械的基本概况
考虑到分类的科学性和普适性,以及科学原理应用于 多个行业的共性,这里以“大工程”为背景,参照《中国大 百科全书· 机械工程卷》,采用混合分类法将机械进行分类。 具体分类见表1-1。
动力机械 原动机 二次动力机 机床
表1-1
机械的种类
热力发动机(柴油机、汽油机、煤气机)、燃汽 轮机、风力机、水力机等 电动机、电动液压机等 车床、铣床、刨床、磨床、钻床、镗铣床、 拉床、锯床,以及特种加工机床:电火花、超声波、 激光束、离子束、电子束、爆炸成形、化学加 工(光刻、照相制版)、挤压成形等
林业机械
矿山机械 冶金机械 纺织机械 工程机械 建筑机械
产业机械
食品机械
轻工机械 其他机械
1.1
机械的基本概况
1.1.3 制造业与机械工业 1.制造与制造业 所谓制造,即为人类按照市场需求,运用主观掌握的知 识和技能,借助于手工或可以利用的客观物质工具,采用有 效的工艺方法和必要的能源,将原材料转化为最终物质产
2.机器
机器是由一个或一个以上的机构组成 , 具有确定机械 运动并完成一定有用工作过程的装置。
1.1
机械的基本概况
图1-1所示为内燃机机构,活塞2在气缸1内做直线往 复运动,通过连杆3带动曲轴4做回转运动,输出动力,同时 通过齿轮5、6带动凸轮轴7旋转,由凸轮轴7推动顶杆8做 上下运动,开启或关闭进、排气门。
工艺类 机械
压力加工机械 铸造焊接机械 热处理设备 起重机械
交通运输机械 化工机械
锻锤、压力机、冲压设备、轧机等 造型机、焊接机、切割机 各种热处理装置及热处理成套设备 起重机、吊车等
汽车、无轨电车、摩托车、自行车、机车、 船舶、输送机、仓储设备、装卸机等 化工反应设备(压力容器等)、物料输送设备( 泵、压缩机、通风机、鼓风机)、分离设备(各种 塔设备)等
1.1
机械的基本概况
农业机械 耕作机械、水井钻机、种植机械、收获机械、植 保机械、施肥机械、农田排灌机械、饲料加工机械、 农产品加工机械等 营林机械(挖坑机、作床机、插条机、越苗机、植 树机)、伐区作业联合机、林业起重输送机械等 采掘机械(采掘机械、掘进机械)、采煤机械、石油 钻采机械、选矿机械(破碎机械、粉磨机械、筛分机 械、分选机械、脱水机械等) 炼铁机械、炼钢机械、轧钢机械 纺织机械、织选机械、印染机械等 推土机、挖土机等 混凝土机等 粮食机械、调味品加工机械、蛋品加工机械、果 蔬加工及保鲜机械、制糖机械、制盐机械、罐头机 械、酿酒机械、饮料机械、乳制品加工机械、食品 和冷冻食品加工机械、包装机械、肉类加工机械等 烟草机械、印刷机械、饮食炊事机械、制革机械、 文体用品机械、橡胶机械、塑料机械等 信息机械(计算机、打印机、复印机、传真机、绘 图机)、仿生机械、机器人等
对运动关系的基本单元。
3)部件。部件是机械的一部分,为可以完成同一功能而 在结构上连接在一起、能协同工作的零件的组合体。
1.1
机械的基本概况
如图1-2所示,活塞连杆部件由17种零件组成,它的功
能就是把活塞的往复运动通过连杆转换为曲轴的旋转运动。
1—顶部 2—环槽部 3— 裙部 4—环岸 5—环槽 6—销座 7—加强筋 8— 卡环槽 9—泄油孔与泄油 槽 10—活塞销套 11— 连杆小头 12—连杆身 13—连杆大头 14—连杆 轴承 15—连杆螺母 16—连杆轴承盖 17—连 杆螺栓
表1-2 我国制造业分类
代码 18 19 20 21 22 代码 33 34 35 36 37 39 40 41 42 43 代码 13 14 15 16 17 代码 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 类别名称 农副食品加工业 食品制造业 饮料制造业 烟草制品业 纺织业 类别名称 印刷业和记录媒介的复制 文教体育用品制造业 石油加工、炼焦及核燃料加工业 化学原料及化学制品制造业 医药制造业 化学纤维制造业 橡胶制品业 塑料制品业 非金属矿物制品业 黑色金属冶炼及压延加工业 类别名称 纺织服装、鞋、帽制造业 皮革毛皮羽毛(绒)及其制品业 木材加工及木竹藤棕草制品业 家具制造业 造纸及纸制品业 类别名称 有色金属冶炼及压延加工业 金属制品业 通用设备制造业 专用设备制造业 交通运输设备制造业 电气机械及器材制造业 通信设备、计算机及其他电子设备制造业 仪器仪表及文化办公用机械制造业 工艺品及其他制造业 废弃资源和废旧材料回收加工业
第 1章
□1.1
□1.2 □1.3
绪
论
机械的基本概况
机械工程的涵义 机械工程发展
第 1章
□ 1.4
□ 1.5 □ 1.6
绪
论
机械工业的地位
我国机械制造业现状 21世纪的机械工程