机电设备概论教案

赣榆中等专业学校教师课例设计本（2014 — 2015 学年第 1 学期）课程名称机电设备概论课程类别专业选修课专业机电数控授课班级13机电数控授课教师部别汽车机电系任课表作息时间表上午下午第1节：8:00-8:45 第5节：14:00-14:45 第2节：8:55-9:40 第6节：14:55-15:40 第3节：10:10-10:55 第7节：16:25-17:10 第4节：11:05-11:50理论教学授课进度安排表任何机电设备的工作都离不开动力。

电能、风能、热能、化学能等都可以作为机电设备的动力。

机电设备中最常见的动力源是电动机。

电动机广泛用于各种机械加工设备、农业机械、家用电器等各种机电设备中。

二、电动机的分类电动机是根据电磁感应原理和电磁力原理工作的，它将输入的电能转换为机械能并输出，驱动机械部分运转。

使用、维护、维修机电设备都必须了解电动机的类型和性能。

电动机的品种很多，可按不同的方法分类：1、按电动机输入电流类型：可分为直流电动机和交流电动机。

交流电动机又可分为同步电动机和异步电动机。

交流电动机直流电动机2、按电动机相数：可分为单相电动机和多相（常用三相）电动机。

接在单相电源上的电动机称为单相电动机，接在三相电源上的电动机称为三相电动机单相电动机多相电动机2、 按电动机的容量或尺寸大小：可分为大、中、小、微型电动机。

小结：教学过程实施教学环节教学内容与活动教学方法与手段【复习旧课】机电设备中最常见的动力源是电动机。

电动机广泛用于各种机械加工设备、农业机械、家用电器等各种机电设备中。

【新课讲授】一、电动机的性能及适用范围1、直流电动机直流电动机适合于调速范围宽且需要精确调速的场合，以及对运行有特殊要求的自动控制系统。

但因直流电动机有机械换向器，需要经常维护，在不允许中断工作或维修环境恶劣的地方不宜使用。

又由于电刷和换向器之间会产生火花，在易燃易爆或高粉尘、高腐蚀的环境中，直流电动机的使用受到限制。

2、同步电动机同步电动机（如图所示）是一种交流电动机，其转速与旋转场的转速同步，即转子转速n与电网频率f之间有恒定的比例关系（n=60f/p,p为电动机的极对数）。

同步电动机3、异步电动机异步电动机也是一种交流电动机，其转子转速与旋转磁场的转速不同步，存在着转差，即这种电动机负载时的转速与所接电网频率之比不是恒定关系。

异步电动机的使用最为广泛。

在电网总负荷中，异步电动机占60%左右。

在各种动力系统中，90%左右采用异步电动机作为动力源。

教学过程实施教学环节教学内容与活动教学方法与手段异步电动机4、小功率电动机小功率电动机是指电动机转速折算在1500r/min时，最大连续功率不超过1.1kW的电动机。

它应用于机械加工设备、医疗器械、音响影视设备、日用电器、电动工具、办公自动化设备等各种机电设备之中。

5、微特电机微特电机指工作原理、结构、性能、作用、使用条件和运动方式与常规电机不同，以及体积、输出功率很大或很小的电动机。

二、电动机的选择原则交流电动机虽然起动、制动及调速性能不如直流电动机，但结构简单，价格便宜，维护工作量小。

所以，在选择电动机种类时，应考虑以下几方面问题：（1）不需调速的机械，无论是长时工作、短时工作或重复短时工作的机械，都应首选交流电动机。

只有电动机的操作特别频繁，会引起电动机发热，起动特性不能满足机械需求时，才考虑用直流电动机。

（2）对于需要调速的机械，要综合分析机械的转速、功率、力矩、使用场合、调速成本、对电网的影响、电动机的损耗与通风等多项因素，合理选用电动机。

教学过程实施教学环节教学内容与活动教学方法与手段【新课引入】传动装置是一种将动力源输出的运动和动力传递给设备工作终端的装置。

常用的传动装置有带传动、螺旋传动、齿轮传动等形式的机械传动，以及液压与气压传动。

机、电、液（气）一体化是一种技术先进的组合方式。

【新课讲授】常用的机械传动装置有带传动、链传动、齿轮传动和蜗杆传动等。

（一）带传动一、带传动的工作原理和速比1、带传动的工作原理带传动是用挠性传动带做中间体而靠摩擦力工作的一种传动。

如图所示：2、带传动的速比：带传动的速比计算公式为：i ＝ n1/n2 ＝D2/D1上式表明，带传动中的两轮转速与带轮直径成反比。

二、带传动的特点和类型1、带传动的特点1) 可用于两轴距离较远的传动(最大中心距可达40m)。

2) 带本身具有弹性，因而可以缓和冲击和振动，使传动平稳，且无噪声。

3) 当机器过载时，带会在轮上打滑，能起到对机器的保护作用。

4) 结构简单，成本低，安装维护方便，带损坏后容易更换。

教学过程实施教学环节教学内容与活动教学方法与手段5) 结构不够紧凑。

6) 不能保证准确的传动速比。

7) 由于需要施加张紧力，所以轴及轴承受到的不平衡径向力较大。

8) 带的寿命较短。

一、螺旋传动装置的工作原理通过螺纹结构，将回转运动转化为轴向直线运动，同时传递能量和力。

二、螺旋传动的特点1、优点：传动比大、精度较高、能够实现自锁结构简单，传动平稳，无噪音2、缺点：磨擦磨损大，效率较低齿轮传动时机械传动的重要传动形式。

齿轮传动常见的形式有直齿圆柱齿轮传动、斜齿轮传动、锥齿轮传动以及齿轮齿条传动等。

它由一系列相互啮合的齿轮组成轮系，可实现减速、变速、变向要求。

一、外啮合直齿圆柱齿轮传动，如图：二、外啮合斜齿圆柱齿轮传动，如右图：内啮合圆柱齿轮传动齿条传动三、液压传动的基本原理及组成：1、液压传动的工作原理：以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。

液压传动装置实质上是一种能量转换装置。

2、液压传动系统的组成（1）动力部分:将原动机输出的机械能转换为油液的压力能。

如液压泵（2）执行部分:将液压泵输入的压力能转换为带动工作机构的机械能。

如液压缸和液压马达（3）控制部分:控制和调节油液的压力、流量和流动方向。

如压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等（4）辅助部分:将前面三部分连接在一起，组成一个系统，起储油、过滤、测量和密封等作用。

如管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件和控制仪表等四、液压传动的应用特点：易于获得很大的力和力矩；教学环节教学内容与活动教学方法与手段【新课引入】为了实现机电设备的自动控制，必须对设备的运行过程进行监控，及时掌握各种相关信息，才能保证设备正常运行。

【新课讲授】一、检测与传感装置的作用：检测与传感装置的作用就是及时检测各种物理量，并将测得的数据转化为电信号，然后再通过相应的变换、放大、调制与解调、滤波、运算与电路，将有用信号检测出来，反馈给控制装置或直接显示相应的数值。

二、非电量测试系统构成：1. 传感器是感受被测非电量的大小，并按一定的规律变换成电信号。

2.数据传输环节是用来传输数据。

串行通信方式，可用双绞线、光纤、同轴电缆做传输导线。

3. 电子测量电路将传感器输出信号进行放大、变换和处理。

4.输出单元。

可以是显示器、记录仪等设备。

三、自动测试系统构成：实现对检测信号的实时检测、分析、处理，实现自动补偿，自校正、自动检测、多点检测。

量、生物量）转换为与之有确定对应关系、便于应用的某种物理量（电量）的测量装置。

感器）敏感元件（预变：直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。

它用于将被测非电量转换为易于变换为电量的非电量。

）转换元件：用于将非电量直接转换为电量，其输入为敏感元件的输出。

转换电路：将转换元件输出的电量变成便于显示、记录、控制和处理的有用电信号（电压、电流信号）的电路。

如电桥电路、脉冲调宽电路、振荡回路、调频电五、传感器的分类：教学环节教学内容与活动教学方法与手段【新课引入】机械制造工业中的机器设备包括金属切削机床、锻造设备、铸造设备等，其中金属切削机床应用最为广泛。

【新课讲授】一、金属切削机床的分类：机床按照使用上的万能性程度，可以分为通用机床、专用机床、机床自动线。

通用机床按工作原理分为11类，包括车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、锯床和其他机床。

按通用程度分：通用机床、专门化机床、专用机床按加工精度分：普通精度、精密精度、高精度按自动化程度：手动、机动、半自动、自动机床按机床质量分：仪表机床、中型、大型、重型机床二、金属切削机床型号的编制：1、通用机床型号2. 机床的特性代号（1）通用特性代号教学环节教学内容与活动教学方法与手段通用特性代号通用特性代号高精度G 自动换刀H精密M 仿形 F自动Z 万能W半自动 B 轻型Q数字程序控制K 简式J（2）结构特性代号区别主参数相同而结构不同的机床，在型号中用汉语拼音区分。

通用特性代号已用的字母及字母“I”、“O”不能用。

例：CA6140型普通车床（3）机床的组别和系别代号每类机床分10组（从0～9组），每组又分10系（从0～9型）（4）主要参数代号代表机床规格大小的一种参数，用阿拉伯数字表示，常用主参数的折算值（1/10或1/100或1/1）来表示。

（5）机床重大改进序号用字母“A、B、C ……”表示，附机床型号末尾，以示区别。

三、金属切削机床的技术性能与规格1.工艺范围2.技术规格教学环节教学内容与活动教学方法与手段【新课引入】普通车床是典型的机械结构复杂而电气控制系统简单的机电设备。

在普通车床上，可以完成车削加工，即利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来改变毛坯的形状和尺寸，加工成符合图样要求的零件。

【新课讲授】一、车床的用途和运动：1、车床的用途：主要用来加工各种回转表面，如内外圆柱面、圆锥表面，成形回转表面和回转体的端面等，有些车床还能加工螺纹。

在车床上使用的刀具主要是车刀，有些车床还可采用各种孔加工刀具，如钻头、镗刀、铰刀、丝锥、板牙等。

2、车床的运动：（1）表面成形运动工件的旋转运动——主运动；刀具的直线移动——进给运动。

其形式有：纵向进给运动、横向进给运动、斜向进给运动及曲线运动。

（2）辅助运动——为成形运动创造条件1）切入运动；2）快速引进和退回运动3）机床的启动、停止、变向、机动快移以及部件和工件的夹紧、松开等操纵控制运动。

结合车工实训概述分析介绍教学环节教学内容与活动教学方法与手段二、车床的分类：卧式车床和落地车床立式车床转塔车床种类：单轴和多轴自动和半自动车床仿形车床和多刀车床数控车床和车削中心各种专门化车床（曲轴、凸轮轴、铲齿车床、车轮车床等）三、卧式车床的工艺范围和布局：1、工艺范围：车削内、外圆柱面、圆锥面、回转体成形面、环形槽、端面、螺纹、钻孔、扩孔、铰孔；攻螺纹、滚花等。

如图：2、卧式车床特点：1）通用性较大；2）结构复杂但自动化程度低；3）加工复杂工件时，换刀麻烦；4）辅助时间长，生产率低；5）适用于单件小批生产及修理车间结合课件演示对比分析教学环节教学内容与活动教学方法与手段3、布局及组成：1）主轴箱 由箱体、主轴、传动轴、轴上传动件、变速操纵机构、润滑密封件等组成。