1、机械工程概论 第2版第一章机械与机械工程第二章机械工程的应用领域第三章机械工业与制造业第四章机械设计及现代设计方法第五章工 程 材 料第六章材料成形技术第七章机械制造技术第八章先进制造技术第九章先进制造模式第一章机械与机械工程第一节社会生产与机械第二节机械工程概况第三节21世纪的机械工程第一节社会生产与机械1)都是人类制造的实体组合。2)其组成件之间有确定的相对运动和力的传递。3)进行机械能的转换或机械能的利用。第二节机械工程概况一、机械工程的服务领域1)研制和提供能量转换机械，包括将热能、化学能、原子能、电能、流体压力能和天然机械能转换为适合于应用的机械能的各种动力机械，以及将机械能转换为所
2、需要的其他能量(电能、热能、流体压力能、势能等)的能量转换机械。2)研制和提供用以生产各种产品的机械，包括应用于第一产业的农、林、牧、渔业机械和矿山机械，以及应用于第二产业的各种重工业机械和轻工业机械。3)研制和提供从事各种服务的机械，包括交通运输机械，物料搬运机械，办公机械，医疗器械，通风、采暖和空调设备，除尘、净化、消声等环境保护设备等。第二节机械工程概况4)研制和提供家庭和个人生活中应用的机械，如洗衣机、冰箱、钟表、照相机、运动器械等。5)研制和提供各种机械武器。二、机械工程的工作内容1)建立和发展可以实际地和直接地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
3、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。4)机械制造企业的经营和管理。5)机械产品的应用。第二节机械工程概况6)研究机械产品在制造过程中，尤其是在使用中所产生的环境污染和自然资源过度耗费方面的问题及其处理措施。三、机械工程的发展1.动力机械的发展2.机械加工技术的发展1)不断提高机床的加工速度和精度，减少对手工技艺的依赖。2)发展少无切削加工工艺。3)提高成形加工、切削加工和装配的机械化和自动化程度，自动化从机械控制的自动化发展到电气控制的自动化和计算机程序控制的完全自动化，直至无人车间和无人工厂。第二节机械工程概况4)利用数字控制机床、加工中心、成组技术
4、等，发展柔性加工系统，使中小批量、多品种生产的生产效率接近于大量生产的水平。5)研究和改进难加工的新型金属和非金属材料的成形和切削加工技术。3.机械工程基础理论的发展1)在材料强度方面，从早期按静强度除以安全系数(考虑一切不精确性和分散性因素的经验系数)的粗糙计算，提高到考虑材料的疲劳(19世纪后半期)；从一律按材料的无限疲劳寿命进行设计，改为按照实际要求的寿命进行有限寿命设计(20世纪前半期)；从认为材料原则上不能有裂纹,发展到以断裂力学理论为依据,考虑裂纹材料的强度和寿命。第二节机械工程概况2)在机械结构的力学分析方面，从应用经验公式和简化的力学分析来确定各种受力和力矩，发展到应用复杂的力
5、学分析和数学计算方法。第三节21世纪的机械工程一、机械工程与人类的生存环境二、机械工程与人工智能三、机械工程的专业化和综合化思考题1.机械在人类发展历史中起到哪些作用？2.机械的共同特征是什么？3.机械工程的服务领域有哪些？4.机械工程的工作内容有哪些？5.人工智能是如何促进机械工程的发展的？6.21世纪机械工程研究的重点领域有哪些？7.如何辩证地看待机械工程的专业化和综合化？第二章机械工程的应用领域第一节农 业 机 械第二节林 业 机 械第三节矿 山 机 械第四节冶 金 机 械第五节动 力 机 械第六节化 工 机 械第七节纺 织 机 械第八节工 程 机 械第九节汽车第一节农 业 机 械一、农
6、业机械发展简史二、农业机械的类型1.农用动力机械2.农田建设机械(1)铧式开沟机铧式开沟机工作部件是带有犁铧式切土部件的开沟犁体，由拖拉机牵引，一次行程即可完成开沟作业，生产率较高，但牵引阻力大，须与大功率拖拉机配套，适用于较小沟渠的开挖作业。(2)旋转开沟机旋转开沟机用旋转的铣抛盘铣切并抛掷土壤，可与中等功率的拖拉机配套使用，经一次或多次行程完成开沟作业。第一节农 业 机 械(3)鼠道犁鼠道犁工作部件为类似炮弹形的锥端圆柱体，带有立柱和牵引装置，由拖拉机牵引在农田中开挖排水暗渠。(4)铲抛机铲抛机由挖土铲将土铲起后送往抛土部件，带抛土板的旋转圆盘式或向上倾斜的环形胶带式抛土部件将土壤向一侧横
7、向抛掷，抛土距离可达1518m，可用于修筑梯田和开挖沟渠等土方运移作业。(5)水井钻机水井钻机有回转式、冲击式和复合式3大类。3.土壤耕作机械图2-1悬挂六铧犁1犁架2耕宽调整装置3调节手柄4悬挂架5悬挂轴6犁体第一节农 业 机 械(1)铧式犁铧式犁是土壤耕作最常用的机具。(2)圆盘犁圆盘犁的工作部件是与铅垂面约成20倾角，而与前进方向成4050偏角的凹面圆盘。(3)凿式犁凿式犁的工作部件是13列带刚性铲柱的凿形松土铲，适用于干旱、多石和水土流失严重地区土壤的基本耕作。(4)旋耕机工作部件旋耕刀滚是在一根水平横轴上按多线螺纹均匀配置的一组切土刀片，由拖拉机动力输出轴通过传动装置驱动，旋转切土和
8、碎土，一次作业即可达到种床准备要求。4.表土耕作机械(1)圆盘耙圆盘耙由成组排列的凹面圆盘配置而成。第一节农 业 机 械(2)钉齿耙钉齿耙工作部件为等距、间隔配置在耙架上的若干排钉齿，可用于松碎耕地后的土壤、破碎雨后地表形成的硬壳和作物苗期除草等作业。(3)水田耙水田耙由圆盘耙组、缺口圆盘耙组、星形耙组和轧滚等工作部件前后配置而成，用于水田耕翻后的碎土、平整作业。(4)镇压器镇压器用于耙后或播种后的表层碎土和压实作业，工作部件为镇压轮。(5)中耕机中耕机用于作物生长期间的松土、除草、开沟和培土等作业，常用的工作部件有除草铲、松土铲、通用铲和培土器等。(6)联合耕作机械联合耕作机械能一次完成土壤
9、的基本耕作和表土耕作耕地和耙地。第一节农 业 机 械5.种植和施肥机械图2-2联合播种机1开沟施肥2清除泥块3、5填压4开播种沟6覆土7、8施粒状杀虫剂9施粒状除莠剂10喷雾第一节农 业 机 械(1)播种机播种机种植的对象是作物的种子或制成丸粒状的包衣种子。(2)栽种机栽种机种植的对象是马铃薯、甘薯和葱头等作物的种块和甘蔗的种段等。(3)秧苗栽植机秧苗栽植机的种植对象是水稻、棉花、烟草、蔬菜、果树和花卉等作物的秧苗和带营养或带土的秧苗。图2-3机动水稻插秧机1发动机2主离合器手柄3变速手柄4牵引架5移箱器6送秧器7分插轮8环行滑道9栽插机架10秧爪11运输尾轮12秧箱13秧篮14船板15深浅调
10、整手柄16传动轴17驱动轮18主传动箱第一节农 业 机 械(4)施肥机械施肥机械用以在田间施放各种化学肥料(颗粒肥、液肥)、厩肥、粪肥和堆肥等，主要用于在耕地前施放基肥，而种肥和追肥一般分别由附装在播种机和中耕机上的施肥装置施放。6.植物保护机械(1)喷雾机具喷雾机具用于将液体或粉状药剂的水溶液以雾滴状喷洒到防治目标上，主要分喷雾器、弥雾机和超低量喷雾器3类。(2)喷粉机具喷粉机具用风扇气流将粉状药剂通过喷管和喷头吹送到防治目标上，常用的有手动背负式和胸挂式喷粉器、担架式动力喷粉机以及拖拉机悬挂式喷粉机等。第一节农 业 机 械(3)烟雾机烟雾机是利用液体燃料燃烧时产生的高温气流或内燃机排出的废
11、气，使油剂农药挥发、热裂成直径小于50m的微粒，随高温气流喷出形成烟雾悬浮在空中并沉降到防治目标上，适用于果园、仓库和温室内的病虫害防治。7.农田排灌机械(1)水泵水泵由电动机、内燃机或风力机等驱动，有离心泵、轴流泵、混流泵、活塞泵、隔膜泵、深井泵和潜水电泵等多种类型。(2)喷灌设备喷灌设备用水泵将水加压(或利用高位水源的落差)通过管道和喷头喷洒到空中，分散成均匀的细小水滴，呈雨状沉降到地面和作物上。第一节农 业 机 械(3)滴灌设备滴灌设备能使低压水通过地下或地面管道，从安装在管道上的滴头持续而小量地向作物需水部位滴落，耗水量比喷灌设备小，常用于果园、苗圃和温室内的灌溉。8.作物收获机械(1
12、)谷物联合收获机谷物联合收获机由收割台、输送装置、脱粒装置、分离装置、清选装置、粮箱和传动装置等组成。图2-4全喂入式谷物联合收获机1切割器2抖动板3风扇4谷粒螺旋推进器5筛子6杂余螺旋推运器7抛扔器8尾筛9集草车10滑板11逐稿器12粮箱13逐稿轮14脱粒滚筒15凹板16倾斜输送器17收割台螺旋推运器第一节农 业 机 械(2)采棉机采棉机用旋转的带齿摘锭，将绽开棉桃中的带籽纤维抓带出来并靠气流送入棉箱。9.农产品加工机械(1)粮食加工机械粮食加工机械按工艺流程分为两大类：一类用于将稻谷、高粱、粟等原粮脱壳去皮，碾制成成品米；另一类用于将小麦、玉米、大麦、荞麦和莜麦等原粮去掉皮层和胚芽，研磨成
13、成品粉。(2)油料加工机械制油工艺主要分压榨法、浸出法等。第一节农 业 机 械(3)饲料加工机械饲料加工机械主要包括：加工各种粗、精饲料的饲料粉碎机、锄草机和青饲料切碎机；配制混合饲料的饲料混合机；将粉状饲料制成颗粒状的饲料压粒机；处理秸秆饲料的茎秆调制机；用于加工薯类和瓜菜等多汁饲料的洗涤机、切片机、刨丝机、打浆机、菜泥机和饲料蒸煮器等。三、农业机械发展趋势1)继续向大型、宽幅、高速和高生产率方向发展，并在实现机械化的基础上继续向自动化过渡。2)发展联合作业机械，使一台机器在一个工作行程内，同时完成两种或多种作业项目。3)产品系列化、标准化和通用化，可以满足各种不同农业条件的需要，生产批量易
14、于提高，产品成本易于降低，维修也较方便。第二节林 业 机 械一、林业机械发展简史二、林业机械的类型1.营林机械(1)振动采种机振动采种机是用振动方法采种的机械。(2)割灌机割灌机是造林和抚育幼林用的机械，可用于林地清理、幼林抚育、次生林抚育与间伐、割灌木、割草和伐小径木，是小型轻便机械。1)侧挂式割灌机。2)背负式割灌机。(3)挖坑机挖坑机是山地和丘陵地区造林整地的主要设备，分为拖拉机悬挂式和手提式。1)拖拉机悬挂式挖坑机。第二节林 业 机 械图2-5拖拉机悬挂式挖坑机a)后悬挂b)后悬挂侧置式1提升杆2下拉杆3万向传动轴4上拉杆5减速器6钻头7接盘8升降液压缸2)手提式挖坑机。第二节林 业
15、机 械(4)作床机、插条机和起苗机作床机、插条机和起苗机是主要用于苗圃育苗的机械。1)作床机。2)插条机。3)起苗机。(5)植树机植树机是机械化植树造林的主要设备，多与拖拉机配套使用。1)连续开沟式和间断开沟式植树机。2)选择挖坑式植树机。(6)幼林抚育机和立木修枝机幼林抚育机又称幼林除草机，驱动方式有拖拉机悬挂式、牵引式和手扶自走式，其工作部件为铲刀、圆盘刀或旋耕刀。第二节林 业 机 械(7)烟雾机烟雾机是一种保护林木的小型机械，用于防治病虫害,多为手提式或背负式,由燃烧系统、冷却系统、燃油系统、空气供给系统、药剂供给系统和起动系统组成。2.木材生产切削机械(1)油锯油锯是以汽油机为动力的手
16、持式链锯,用于伐木、打枝和造材。(2)伐区作业联合机伐区作业联合机是用于伐区作业(伐木、打枝、归堆、集材和短途运材等)的多工序机器。1)伐木归堆机。2)打枝造材机。3.林业起重输送机械1)固定式绞盘机。第二节林 业 机 械2)自行式绞盘机。第三节矿 山 机 械一、采矿机械1.采掘机械(1)钻孔机械钻孔机械可分为凿岩机和钻机两类，钻机又有露天钻机和井下钻机之分。1)凿岩机。2)露天钻机。3)井下钻机。(2)掘进机械掘进机械是利用刀具的轴向压力和回转力对岩面的碾压作用，直接破碎矿岩的成巷或成井机械设备。1)天井钻机。2)竖井钻机。3)平巷掘进机。第三节矿 山 机 械2.采煤机械1)双滚筒采煤机。2
17、)液压自移支架。3.石油钻采机械(1)陆地石油钻采机械陆地石油钻采机械按开采工序分为钻井机械、采油机械、修井机械和维持油井高产的压裂、酸化机械。1)钻井机械。2)采油机械。3)修井机械。4)压裂、酸化机械。(2)海洋石油钻采机械海洋石油钻采机械与陆地石油钻采机械相似，分为钻井装置和采油系统。第三节矿 山 机 械1)海洋钻井装置。2)海洋采油系统。二、选矿机械1.破碎机械2.粉磨机械3.筛分机械4.分选(选别)机械(1)重力选矿机重力选矿机是利用矿粒与脉石的密度和粒度的差异，在运动介质(空气、水、悬浮液或重液)中进行分选的设备,包括跳汰机、重介质选矿机和离心选矿机。1)跳汰机。2)重介质选矿机。
18、第三节矿 山 机 械3)离心选矿机。图2-6磁选机的工作原理第三节矿 山 机 械(2)磁选机磁选机利用各种矿物的磁性差异，借助磁力和机械力对矿物的作用进行分选。(3)浮选机浮选机是利用矿粒表面物理化学性质的差异对细粒矿物进行分选。(4)特殊选矿机械 特殊选矿机械的类型很多，有利用矿粒通过电场时作用在其上的电性(导电性、介电常数)差异进行分选的电选机；利用矿粒光学特性(颜色、反射率、透射率)和放射性差异对矿粒进行分选的光电拣选机、光拣选机和放射性拣选机等。5.脱水机械1)浓缩机。2)过滤机。3)离心脱水机。第三节矿 山 机 械4)干燥机。第四节冶 金 机 械一、冶金工业内部结构图2-7钢铁生产流
19、程图二、冶金机械分类1.炼铁机械第四节冶 金 机 械图2-8高炉生产设备流程简图1储矿槽2焦仓3料车4斜桥5高炉本体6铁液罐7渣罐8放散阀9切断阀10除尘器11洗涤塔12文氏管13脱水器14净煤气总管15热风炉16炉基基墩17基座18烟囱19汽轮机20鼓风机21煤粉收集罐22储煤罐23喷吹罐24储油罐25过滤器26油加压泵第四节冶 金 机 械(1)高炉本体图2-9高炉内型第四节冶 金 机 械1)高炉内型。炉缸呈圆筒形，它是承装铁水和炉渣的地方。炉缸四周分布有出铁口、出渣口和风口。大中型高炉一般设置两个出渣口、一个出铁口和数十个风口。炉腹呈圆台形，它除了适应炉料熔化后体积收缩的特点外，还必须使风
20、口前燃烧生成的高炉煤气远离炉墙。炉腰呈圆筒形，它是炉身、炉腹的过渡段，其作用是减少折点处的应力集中。炉身呈圆台形，以适应炉料加热后的体积膨胀，减少炉料下降的阻力。炉喉呈圆筒形，炉喉的结构要适合原料的装入和煤气的排出。2)高炉本体结构包括高炉基础、金属结构、炉衬及冷却设备。第四节冶 金 机 械 高炉基础的作用是将所承受的重量均匀地传给地基。高炉基础是由耐热混凝土基墩和钢筋混凝土基座组成的。高炉金属结构主要作用是承受载荷、强固炉体、密封炉墙并固定冷却设备。高炉炉衬由耐火砖砌成，其作用在于构成高炉的工作空间，减少炉子的热损失并保护炉壳和其他金属结构免受热应力和化学侵蚀。高炉冷却的目的是防止耐火砖衬损
21、坏，并使高炉下部的炉渣在一定的冷却强度下凝固成保护性渣皮，保护炉衬和各种金属结构。(2)上料设备上料设备的用途是将炉料由储矿槽送到炉顶并入炉顶装料设备中。第四节冶 金 机 械(3)炉顶装料设备炉顶装料设备形式多为双料钟式炉顶，它由布料器、装料器和探料器组成。(4)送风设备送风设备的作用是保证连续向高炉供风，使焦炭燃烧，以实现高炉的冶炼。1)鼓风机。2)热风炉。(5)煤气除尘设备高炉产出的副产品煤气中含有较多的一氧化碳、氢气等可燃性气体，可作为燃料使用。图2-10煤气除尘设备第四节冶 金 机 械(6)高炉喷吹设备在我国用于高炉喷吹的主要燃料是重油和煤粉。图2-11高炉渣铁处理系统(7)渣铁处理设
22、备高炉渣铁处理系统如图2-11所示，第四节冶 金 机 械渣铁处理设备包括出铁平台、电炮、开口机、炉前吊车、铁液罐、铸铁机、堵渣机、渣罐、水渣池等。2.炼钢机械(1)氧气顶吹转炉图2-12转炉炉体1炉壳2炉衬3炉口4炉帽5出钢口6炉身7炉底8白云石砖第四节冶 金 机 械1)转炉炉体。2)托圈、耳轴和倾动机构。3)供氧设备。图2-13平炉构造第四节冶 金 机 械(2)平炉平炉是由耐火砖砌筑而成，主要由炉膛、炉头、上升道、蓄热室、沉渣室和烟道组成，如图2-13所示。(3)碱性电弧炉电弧炉炼钢一般是指碱性电弧炉炼钢，它是生产合金钢的主要方法。1)炉体。图2-14电弧炉炉体结构图1炉盖2电极3水冷圈4炉
23、墙5炉坡6炉底7炉门8出钢口9出钢槽第四节冶 金 机 械2)电极升降机构。3)炉体倾动机构。4)装料机构。(4)弧形连铸机钢液经过连续铸钢机直接生产钢坯的方法叫连续铸钢。图2-15弧形连铸机工艺流程示意图1盛钢桶2中间罐3结晶器4夹棍 5液相穴6铸坯7拉矫机8切割装置9二次冷却区10冷却水喷嘴第四节冶 金 机 械3.轧钢机械1)轧钢主要设备。2)轧钢辅助设备。第五节动 力 机 械一、动力机械发展简史二、动力机械的分类1.风力机械2.水力机械3.热力发动机1)汽油机。2)柴油机。3)煤气机。4)蒸汽机。5)汽轮机。6)热气机。7)燃气轮机。第五节动 力 机 械8)喷气式发动机。第六节化 工 机
24、械一、化工机械的特点二、化工机械的分类1.物料输送设备(1)流体输送设备流体输送设备是指为输送流体提供能量的设备。1)往复泵。2)离心泵。3)轴流泵。图2-16离心泵原理图1叶轮2泵轴3排水管4叶片5填料箱6泵壳7底阀第六节化 工 机 械图2-18齿轮泵简图4)齿轮泵。第六节化 工 机 械(2)气体输送设备气体输送设备在各工业部门应用极为广泛，其作用体现在三方面：一是将气体由甲处输送到乙处；二是提高气体的压力；三是降低气体的压力。1)通风机。2)鼓风机。3)压缩机。4)真空泵。(3)固体输送设备固体物料运输工作量较大，若采用手动工具运输，劳动强度大，工作效率低。1)带式输送机。2)斗式提升机。
25、3)螺旋输送机。第六节化 工 机 械4)气动运输机械。2.换热器1)间壁式。2)直接接触式。3)蓄热式。(1)列管式换热器冷热两种流体自换热器两端进入换热器，通过管壁进行热量交换，它属于间壁式换热器。(2)螺旋式换热器螺旋式换热器是使冷热两种流体通过金属板壁进行热交换。(3)热风炉热风炉属于蓄热式换热器。3.塔设备第六节化 工 机 械(1)填料塔填料塔内填满填料，气体由塔底进入，穿过填料层向上流动，液体由塔顶通过喷淋设备沿填料表面流下，气体和液体在逆向流动情况下接触进行传质。(2)泡罩塔泡罩塔属于板式塔，气体由塔底引入，液体由顶部送入，气体通过塔盘时，气液两相即进行传质。第七节纺 织 机 械一
26、、纺织机械发展简史二、纺织机械的类型1.纺纱机械(1)开清棉机开清棉是纺纱工艺的第一道工序，由不同类型的开清棉单机组成的联合机完成下列任务：将压紧的原棉松开；清除混在原棉中的杂质和棉结；将各种品级的原棉进行均匀混合；制成均匀的棉卷或棉丛供梳棉工序使用。1)开棉机械。2)混棉机械。3)清棉机。(2)梳棉机梳棉机的主要作用是：开松棉束成单纤维状态；清除杂质和短绒；纤维混合；纤维纵向定位；成条。第七节纺 织 机 械(3)并条机并条机的主要作用是：将多条纤维生条合并和牵拉成一根纤维熟条；降低纤维条的不匀率；改善纤维的伸直平行度及分离度；使各纤维相互均匀混合，以取得混棉效果。(4)粗纱机粗纺是将熟条经过
27、68倍的牵伸，使纤维进一步伸直平行并经捻回纺成具有一定强度的粗纱有秩序地卷绕在筒管上，以便下道工序使用。(5)细纱机细纺是把粗纱经过牵伸、加捻，纺成一定支数，具有良好均匀度、一定强力的细纱，并使其符合国家标准的要求。2.织造机械1)经纱织前准备工作包括络纱、整经、浆纱和穿经。第七节纺 织 机 械图2-19踏盘开口机构2)纬纱织前准备工作包括卷纬和定拈。第七节纺 织 机 械3)织造是在织机上进行的。开口机构是将经纱分成上下两层形成梭口的机构，图2-19所示为踏盘开口机构。踏盘开口机构是利用凸轮控制纵框的升降及其顺序。此外，还有多臂开口机构和提花开口机构。引纬机构是将纬纱引入梭口的机构。在有梭织机
28、上，纬纱是由打梭机构打击梭子，使梭子飞行引入梭口。在无梭织机上，纬纱是由引纬器引入梭口的。因此，无梭织机消除了有梭织机振动大、噪声大的缺点。打纬机构是将引入梭口的纬纱推向织口的机构。其主要形式有两种：一种为连杆打纬机构，另一种为共轭凸轮打纬机构。第七节纺 织 机 械 卷取机构是使织物构成规定纬密后，引离工作区并卷到布辊上的机构。通常用齿轮传动包有摩擦材料层的圆辊卷取织物。卷取机构通过调换变换齿轮的方法可改变织物的纬纱密度。送经机构是指按照织造需要送出经纱的机构，通常由织轴上经纱送出装置和经纱调节装置组成。3.染整机械(1)通用装置染整机械的通用装置主要是在联合机或单元机中起着进布、整纬、扩幅、
29、防卷边和出布等特定功能的装置。1)平幅进布装置。2)整纬装置。3)扩幅装置。4)线速度调节装置。第七节纺 织 机 械5)出布装置。(2)通用单元机1)轧车。2)平洗机。3)蒸箱。4)烘造机。三、纺织机械发展趋势1.无梭织机代替有梭织机是世界织机发展的总体趋势2.机电一体化技术是纺织机械发展的必然趋势3.连续引纬方兴未艾，前景十分广阔第八节工 程 机 械一、工程机械的发展简史1.工程机械的发展过程2.工程施工与作业对工程机械的基本要求1)适应性。2)可靠性。3)经济性。4)安全性。二、工程机械的类型1.混凝土机械(1)混凝土搅拌机械混凝土搅拌机械是水泥、砂、石和水等按一定比例配合并均匀搅拌合成新
30、鲜混凝土的生产机械，包括混凝土搅拌机和混凝土搅拌站。第八节工 程 机 械(2)混凝土运输机械混凝土运输机械是将新鲜混凝土从生产地点输送到建筑结构的成形现场及至模板中去的专用运输机械，混凝土搅拌送输车一般由汽车底盘(或半拖挂式专用底盘)、传动系统、搅拌筒、供水装置和操纵系统等组成，图2-20所示为混凝土搅拌运输车。图2-20混凝土搅拌运输车1泵连接组件2减速机总成3液压系统4机架5供水系统6搅拌筒7操纵系统8进出料装置9底盘车第八节工 程 机 械(3)混凝土密实成型机械混凝土密实成型机械是使混凝土密实地填充在模板中或喷涂在构筑物表面，使之最后成形而制成建筑结构或构件的机械，包括混凝土振动机械、混
31、凝土砌块成型机械、混凝土喷射机械、混凝土摊铺机械等。2.沙石机械(1)破碎机械破碎机按工作原理和结构特征可分为4种：颚式破碎机、旋回破碎机、辊式破碎机和锤式破碎机，如图2-21所示。图2-21破碎机的主要形式a)颚式破碎机 b)旋回破碎机c)辊式破碎机d)锤式破碎机第八节工 程 机 械1)颚式破碎机。2)旋回破碎机。3)辊式破碎机。图2-22电磁振动筛的原理示意图1筛箱2筛面3弹簧4电磁激振器5弹簧吊杆第八节工 程 机 械4)锤式破碎机。(2)筛分机械按工作原理和结构特征筛分机械可分为三种：偏心振动筛、惯性振动筛和电磁振动筛。1)偏心振动筛是靠偏心轴的转动使筛箱产生振动的。2)惯性振动筛是靠固
32、定在其中部的带偏心块的惯性振动器驱动而使筛箱产生振动的。3)电磁振动筛是靠电磁激振器或振动电动机驱动产生激振力而使筛箱产生振动的。3.土石方机械(1)铲土运输机械铲土运输机械用于铲运、推运或平整承机面的物料，主要靠牵引力工作，根据用途又分为推土机、铲运机、装载机、平地机和运土机等。第八节工 程 机 械(2)挖掘机械挖掘机械用于挖掘高于或低于承机面的物料(包括土壤、煤、泥沙及经过预松后的岩土和矿石等)，并将其装入运输车辆或卸至堆料场。图2-23单斗液压挖掘机总体结构示意图1铲斗2连杆3摇杆4斗杆5铲斗油箱6斗杆油箱7动臂油缸8动臂9回转支承10回转驱动装置11燃油箱12液压油箱13控制阀14液压
33、泵15发动机16水箱17液压油冷却器18回转平台19中央回转接头20行走装置21操作系统22驾驶室第八节工 程 机 械(3)平整作业机械平整作业机械是利用刮刀平整场地或修整道路的土方机械。(4)压实机械压实机械是利用静压、振动或夯击原理，密实地基土壤和道路铺砌层，使其密度增大，当拖拉机前进时，承载能力提高的土方机械。(5)水力土方机械水力土方机械是利用高速水射流冲击土壤或岩体，进行挖掘作业，然后将泥浆(或岩浆)输送到指定地点的土方机械，常用的有水泵、水枪、吸泥泵等，能综合完成挖掘、输送、填筑等作业，利用刀形或斗形工作装置切削土壤，效率较高，但消耗水电量大，应用有局限性。4.起重及运输机械第八节
34、工 程 机 械(1)塔式起重机塔式起重机简称塔机或塔吊，是工业与民用建筑结构及设备安装工程的主要施工机械之一，广泛用于多层、高层等装配式框架结构的吊装施工中。(2)轮式起重机轮式起重机包括汽车起重机和轮胎起重机，均为安装在特制汽车底盘上的起重设备。(3)履带起重机履带起重机除适用于工业与民用建筑施工的期中作业外，只需改换工作装置就能成为用于土方、基础工程的挖掘机、打桩机等施工机械，也能改装成履带型的塔式起重机。(4)施工升降机施工升降机又称外用电梯，简称升降机，是指利用平台、料斗、吊笼等沿着垂直或微倾斜的导轨架提升物料和人员的起重机械。三、工程机械的发展趋势第八节工 程 机 械1)采用基于GP
35、S技术和数字地球技术的先进导航系统，用于工程机械作业的控制和操纵。2)广泛采用机载计算机来检测或排除故障。3)在新型柴油机上安装基于单片机的燃油喷射控制与调节发动机最佳性能的系统，可利用其提高燃料的利用率，确保发动机排放的废气符合环境控制法规要求。4)积极采用自动换挡控制系统。5)广泛应用人机工程学。6)大力开发工程机械智能系统。7)逐步采用机群智能化施工。第九节汽车一、汽车发展简史1.早期汽车的发展图2-24三轮蒸汽汽车第九节汽车(1)蒸汽汽车1769年法国尼古拉斯居诺制成的三轮蒸汽汽车是第一辆真正能够行驶的汽车(图2-24)，它是木质的，时速可达9.5km/h。(2)蓄电池电力汽车蓄电池电
36、力汽车于1881年在巴黎出现。(3)汽油机汽车19世纪6070年代，煤气机和汽油机相继出现，为汽车的发展打开了新的前景。2.现代汽车的发展(1)19世纪末至20世纪30年代这一时期汽车发展的主要特点是类型完备化和结构完善化。第九节汽车(2)20世纪3060年代中期这一时期，由于资本主义世界经济相对繁荣，石油供应充足，价格低廉，在主要汽车生产国，汽车发展的主要目标是满足使用者对汽车的方便、舒适、高速和装饰等方面的要求。(3)20世纪70年代中期以后为了更进一步节约能源，减少汽车排气污染，提高汽车的舒适性、稳定性和安全性，许多汽车装置了前轮驱动系统、全轮独立悬架、四轮盘式制动器和数字显示仪表。二、
37、汽车的性能1.行驶能力(1)动力性动力性包括最高车速、加速性、爬坡度等。第九节汽车(2)装载量一般是在设计时规定的，有的制造厂仅规定汽车的总重量和底盘的重量，越野汽车常分别规定越野时和公路上行驶时的两种装载量。(3)续驶里程汽车油箱装满后的连续行驶里程。2.结构可靠性3.操纵性4.燃料经济性5.舒适性6.适应性7.通过性三、汽车的总体结构1.发动机的作用及组成第九节汽车2.底盘的作用和组成(1)传动系图2-25发动机后轮驱动传动系示意图1前轮2变速器3后轮4驱动桥5半轴6传动轴7离合器8发动机第九节汽车(2)行驶系行驶系的作用是把汽车各总成和部件连接成一个整体，并支撑全车重量；将传动系传来的转
38、矩转化为汽车行驶的驱动力；传递并承受路面作用于车轮上的各向反力及力矩；吸收和缓和汽车在不平路面上行驶时产生的振动和冲击；与转向系配合，实现汽车的转向。(3)转向系转向系的作用是保证汽车能够按照驾驶员所给定的方向行驶。(4)制动系制动系的作用是保证汽车能够迅速地降低行驶速度或在最短时间内停车，以确保行车安全，并保证汽车停放可靠，不致自动滑溜。3.车身4.电器设备第九节汽车四、汽车发展趋势1.向紧凑型小排量方向发展2.使用清洁能源3.提高汽车的使用性和安全性4.车身结构多样化思考题1.农业机械按照用途分为哪几类？农业机械的发展趋势如何？2.林业机械分为哪几类？各种机具的用途是什么？3.矿山设备大致
39、分为几类？选矿机有哪几类？4.炼铁设备包括哪几部分？5.炼钢炉的分类、用途及适用情况如何？6.轧钢设备由哪些部分组成？第九节汽车7.简述动力机械的发展、分类及用途。8.化工机械有哪些特点？按功用分为哪几类？9.简述纺织机械的类型及功用。10.工程施工对工程机械有哪些基本要求？工程机械的类型及发展趋势如何？11.汽车包括哪些性能？汽车的总体结构是由哪几部分组成的？第三章机械工业与制造业第一节概述第二节机械工业在国民经济中的地位第三节机械工业生产的社会化第四节生产方式的变革与现代制造技术第五节中国机械工业的发展概况第六节装备制造业第二节机械工业在国民经济中的地位一、以先进的机器装备改造工业和整个国
40、民经济二、为国家积累了大量建设资金三、出口创汇的重要部门四、与人民的衣、食、住、行有密切关系五、在机械工业的基础上，不断产生新兴的工业部门第三节机械工业生产的社会化一、机械工业的专业化方向二、机械工业专业化生产的形式(1)部门和行业专业化这是工业发展初期最原始的专业化形式。(2)对象专业化这是行业专业化发展的结果。(3)零部件专业化它是使主机的个别部分或零件的生产形成独立企业，进行成批、大量单一品种的生产。(4)工艺专业化它是把同类工艺集中起来组织专业化生产的形式，其特点是一个工厂只完成产品的某一工艺或工序，所以又称为阶段专业化。(5)辅助服务生产专业化它是指一个工厂专门为其他工厂进行辅助性作
41、业，又称技术后方专业化。三、专业化与“三化”第三节机械工业生产的社会化1.标准与标准化2.机械产品的“三化”(1)产品系列化众所周知，必须用规格不同的机床去加工不同大小的零件，用不同大小的电动机驱动不同规格的机床。(2)零部件的通用化和标准化企业在组织生产时，一般都是将机器的全部零件分为专用件、通用件、标准件等几大类。四、专业化与产品的多样化第四节生产方式的变革与现代制造技术一、从单件生产到大量生产图3-1自动生产线的一般组成二、从大量生产到多样化生产三、制造工业的信息化第五节中国机械工业的发展概况一、中国近代机械工业1.近代机械工业的兴起和发展(18401926年)2.近代机械工业从发展到衰
42、退(19271949年)二、中国现代机械工业1.建立机械工业初步基础(19491957年)2.建立比较完整的机械工业(19581965年)3.第三、第四个五年计划时期(19661976年)4.走上稳步发展的道路(19771985年)三、中国机械工业现状1)保持平稳健康发展。2)产业向高端升级有所突破。3)自主创新能力明显增强。第五节中国机械工业的发展概况4)产业基础初步夯实。5)两化融合水平显著提高。6)推进绿色制造。第六节装备制造业一、概述1.装备制造业的概念(1)重要的基础机械这类装备即制造装备的装备，主要包括数控机床(NC)、柔性制造单元(FMC)、柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造
43、系统(DIMS)、工业机器人、大规模集成电路及电子制造设备等。(2)重要的机械、电子基础件这类装备主要包括先进的液压、气动、轴承、密封、模具、刀具、低压电器、微电子和电力电子器件、仪器仪表及自动化控制系统等。(3)重大成套技术装备这类装备主要是国民经济各部门、科学技术、军工所需的成套装备。2.装备制造业在国民经济中的重要作用第六节装备制造业1)装备制造业是国民经济的支柱产业和带动经济快速增长的发动机。2)装备制造业是吸纳劳动力的重要载体。3)装备制造业是实现经济增长方式转变和推进传统产业改造升级的根本手段。4)装备制造业是科技成果转化为生产力的桥梁和通道。5)装备制造业是保障国家经济安全和军事
44、安全的重要基础。二、我国装备制造业的发展现状1.组织结构不合理第六节装备制造业(1)企业规模小，大企业规模也不大长期以来，我国装备制造业重外延、轻内涵，投资分散、重复布局十分严重，且多数企业按“大而全”和“小而全”建设，致使装备制造企业规模普遍很小，即使所谓“特大型”和“大型”企业规模也不大。(2)成套技术装备能力差长期以来我国重大工程项目的工程设计、产品设计和制造分属不同部门，严重地影响了国内技术装备成套供应体制和能力的形成。(3)制造业的改组困难国内金融业参与装备制造业的投资、组合的渠道受到众多限制和约束，难以通过资本市场解决装备制造业的改组。2.技术结构不合理第六节装备制造业(1)自主开
45、发能力低由于企业规模小，研究开发能力薄弱，致使自主开发能力差，技术创新能力低。(2)企业还未成为技术创新的主体我国不仅研究开发经费和人员少，同时分布极不合理。(3)设计和制造技术能力不强现代化的设计以综合和系统的观点，从市场、设计和生产过程中寻找最佳的结合点，集合材料、工艺、控制、系统、工程等方面，开发设计技术先进和经济合理的产品，以最大程度地满足用户的需求，扩大市场占有率。(4)产品结构不合理我国长期处于短缺经济状态，许多产品严重供应不足。三、振兴我国装备制造业的途径1)继续深化装备制造业的结构调整，增强国际竞争力。第六节装备制造业2)加强国家调控与市场指导，集中资源实现重大突破。3)做好规
46、划引导，发挥产业集聚效应。4)坚持技术引进、消化与自主创新，促进传统制造业的升级。5)提高系统和总成套能力，形成若干装备总承包商。6)转变技术创新模式，建立技术创新体系。7)继续发挥劳动力成本低的优势，重视提高熟练技术工人的比例。8)加大政府宏观调控力度，营造振兴装备制造业的大环境。思考题1.阐述机械工业在国民经济建设中的作用。2.阐述机械专业化“三化”的含义。3.机械制造在生产方式变革中起到哪些作用？第六节装备制造业4.简述中国机械工业发展的概况。5.什么是装备制造业？装备制造业的产品包括哪些方面？6.阐述装备制造业的发展现状。7.阐述振兴中国装备制造业的途径。第四章机械设计及现代设计方法第
47、一节机械设计基本方法第二节现代设计方法第一节机械设计基本方法一、概述1.直觉设计(远古1500年)2.经验设计(15011849年)3.半经验设计(18501949年)4.半自动设计(19501989年)5.自动化设计(1990年以来)二、机械设计的基本要求1.设计机器应满足的基本要求(1)功能性要求人们是为了生产和生活上的需要才设计和制造各式各样机器的，因此，机器必须具有预定的使用功能。(2)可靠性要求机器在预定工作期限内必须具有一定的可靠性。第一节机械设计基本方法(3)经济性要求机器的经济性体现在设计、制造和使用的全过程中，包括设计制造经济性和使用经济性。1)尽量采用先进的现代设计理论和方
48、法，力求参数最优化，以及应用CAD技术，加快设计进度，降低设计成本。2)合理地组织设计和制造过程。3)最大限度地采用标准化、系列化及通用化的零、部件。4)合理地选用材料，努力改善零件的结构工艺性，尽可能采用新材料、新结构、新工艺和新技术，使其用料少、质量轻、加工费用少。5)尽力注意机器的造型设计，扩大销售量。1)提高机械化、自动化水平。2)选用高效率的传动系统和支承装置。第一节机械设计基本方法3)注意采用适当的防护、润滑和密封装置等，以提高生产率，降低能源消耗和延长机器使用寿命等。(4)劳动保护要求1)注意操作者的操作安全，减轻操作时的劳动强度。2)改善操作者及机器的环境。(5)其他特殊要求对
49、不同的机器，还有一些该机器所特有的要求。2.设计机械零件的基本要求(1)强度、刚度及寿命要求强度是衡量零件抵抗破坏的能力。(2)结构工艺性要求零件应具有良好的结构工艺性。(3)可靠性要求零件可靠度的定义和机器可靠度的定义是相同的，而机器的可靠度主要是由其组成零件的可靠度来保证的。第一节机械设计基本方法(4)经济性要求零件的经济性，主要取决于零件的材料和加工成本。(5)质量小的要求尽可能减小质量对绝大多数机械零件都是必要的。三、机械设计方法和一般步骤1.机械设计方法(1)理论设计根据长期研究与实践总结出来的设计理论和实验数据所进行的设计，称为理论设计。(2)经验设计根据对某些零、部件已有的设计与
50、使用实践而归纳出的经验关系式，或根据设计者本人的工作经验用类比的办法所进行的设计叫做经验设计。第一节机械设计基本方法(3)模型实验设计把初步设计的零、部件或机器，做成小模型或小尺寸样机，经过实验的手段对其各方面的特性进行检验，根据实验结果对设计进行逐步的修改，从而达到完善，这样的设计过程叫做模型实验设计。2.机械设计的一般步骤(1)动向预测在根据实际的需要提出所要设计的新产品后，动向预测只是一个计划和预备阶段，此时所要设计的产品仅是一个模糊的概念。(2)方案设计本阶段对设计的成败起着关键作用。(3)技术设计在技术设计中，要拟定设计对象的总体和部件，具体确定零件的结构。(4)施工设计根据技术设计
