机电设备概论教案.docx

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机电设备概论教案

绪论

授课班级

一

教学类型

讲授

二

教学目标

1、了解机电设备的发展史及机电设备进一步的发展趋势

2、熟悉现代机电设备的特点

三

教学重点

机电设备的概念

四

教学难点

机电设备的特点及发展趋势

五

教具准备

PPT图片

六

教学方法

讲授、多媒体教学

七

课时安排

2学时（80分钟）

教学过程

辅助手段

及说明

【引入新课】

你见过图片所示的车床、桥式起重机、打印机吗?

利用多媒体让学生观察车床、磨床、钻床，提出问题，引导学生理解机电设备概念

【新课讲解】

绪论

机电是机械和电的综合体，设备通常是人们在生产和生活中所需要的机械、装置和设施等物质资料的总称，机电设备则是应用了机械、电子技术的设备，而通常所说的机械设备又是机电设备最重要的组成部分。

机电设备大多数指：

通过电气原理或智能控制系统通过电器实现控制机械完成一定（或一项）功能的组合成品。

一、机电设备的发展过程

设备通常泛指国民经济各部门和社会领域的生产和生活物质的技术装备、设施、装饰盒仪器等.机电设备则是指应用了机械、电子技术的设备。

机电设备广安应用于国民经济各行业.机电设备的技术水平，在一定程度上反映了国建工业生产的水平和能力，所以，采用先进的机电设备，管好、用好机电设备，用好机电设备，对提高企业效益，促进国民经济的发展都起着十分重要的作用。

机电设备是随着科学技术的发展而不断发展的。

传统的机电设备是以机械技术和电气技术应用为主的设备。

为了提高机电设备的自动化程度和性能，从20世纪60年代开始,人民逐渐将机械技术与电子技术结合，以改善机械产品的性能，结果出现了许多性能优良的机电产品或设备。

到了20世纪70、80年代，微电子技术或得了惊人的发展，各种功能的大规模集成电路不断涌现，导致计算机与信息技术广泛应用,这事人们主动地利用微电子技术的成果,开发新的机电产品和设备，使得机电产品或设备的发展发生了脱胎换骨的变化。

机电产品或设备不再是简单的“机"和“电”相加，二是成为集机械而技术、控制技术、计算机与信息技术等为一体的全新技术产品.到了20世纪90年代，这种机电一体化技术迅猛发展,时至今日,机电一体化产品或设备已经渗透到国民经济和社会生活的各个领域。

二、现代机电设备的特点

（1）体积小，重量轻

机电一体化技术是原有的机械结构大大简化，如：

电动缝纫机的针脚花样主要是有一块单片集成电路来控制的，而老式缝纫机的针脚花样是有350个零件构成的误差,从而使得机电设备的工作精度有很大的提高。

（2）工作精度高

机电一体化技术使机械的传动部件减少，因而使机械磨损所引起的传动误差大大减少.同时还可以通过自动控制技术进行自行诊断、校正、补偿有各种干扰所造成的误差，从而使得机电设备的工作精度有很大的提高。

（3）可靠性、灵敏性提高

由于采用电子元器件装置代替了机械运动构件和零部件，因而避免了机械存在的润滑、磨损、断裂等问题,使可靠性和灵敏性大幅度提高.

（4）具有柔性

例如:

在数控机床上，加工不同的零件时，只需重新编制程序就能实现对零件的加工，它不同于传统的机床,不需要更换工、夹具,不需要重新调整机床就能快速地从加工一种零件变化为加工另一种零件，所以适应多品种、小批量的加工要求。

三、机电设备的发展趋势

机电设备的发展趋势也就是机电一体化技术的发展趋势。

典型的机电一体化产品--数控机床的发展方向，便具有代表性.

（1）高性能化趋势

高性能化包括高速度、高精度、高效率和高可靠性。

（2）智能化趋势

人工智能在机电设备中的应用越来越多,例如自动变成只能话系统在数控机床上的应用.

（3）系统化趋势

由于机电一体化技术在机电设备中的应用,机电设备的构成已不是简单的“机"和“电"的组合，二是有机械技术、微电子技术、自动控制技术、信息技术、传感技术、软件技术构成的一个综合系统，个技术之间相互融合,彼此取长补短,其融合程度越高，系统就越优化,所以机电设备系统化发展，可以获得最佳性能.

（4）轻量化趋势

随着机电一体化技术在机电设备中的广泛应用，机电设备正向轻量化方向发展，这是因为，构成机电设备的机械主题除了使用钢铁材料外，还广泛使用符合材料和非金属材料。

加上电子装置的组装技术的进步，设备的总体尺寸也越来越小.

观看多媒体图片

补充三次工业革命的相关知识，工业革命关系着机电设备的发展。

利用多媒体观看几种常见机电设备的图片

【课后小结】

本次课主要讲述了机电设备的概念及发展工程，现代机电设备的特点及发展趋势。

1、现代机电设备的特点：

体积小，重量轻;工作精度高;可靠性、灵敏性提高；具有柔性。

2、机电设备的发展趋势:

高性能化趋势；智能化趋势；系统化趋势;轻量化趋势。

教师启发学生共同总结本节内容

【作业布置】

1、机电设备的发展趋势是什么？

2、现代机电设备有什么特点？

教学后记

第一章机电设备的分类

授课班级

一

教学类型

讲授

二

教学目标

1、了解机电设备的分类方法与类型

2、常用机电设备类型及主要技术参数

三

教学重点

机电设备的分类方法与类型

四

教学难点

常用机电设备类型及主要技术参数

五

教具准备

六

教学方法

讲授

七

课时安排

4学时（160分钟）

教学过程

辅助手段

及说明

【引入新课】

观察日常生产生活中常见的机电设备，它们如何分类？

提出问题引导学生思考

【新课讲解】

机电设备的种类很多，分类方法多种多样。

第一节机电设备分类方法与类型

广义的机电设备分类通常有以下两种：

1.按设备与能源关系分类

这种分类适应科学研究需要,通常分为：

（1）电工设备:

又可分为电能发生设备、电能输送设备和电能应用设备。

（2）机械设备：

又可分为机械能发生设备、机械能转换设备和机械能工作设备.

2.按部门需要分类

按工作类型分为10个大类,每大类又分10中类，每个中类又分为10个小类。

按设备管理部门根据需要分为两个大项：

机械设备和动力设备，每个大项又分为若干个大类，每大类又分10中类，每个中类又分为10个小类。

3.其他的分类

按机电设备的用途可分为三大类：

产业类机电设备（车床）、信息类机电设备（传真机、打印机）、民生类机电设备（洗衣机、数码摄像机）。

按国民经济行业分类与代码、全国工农业产品分类与代码等国家标准的分类方法分类,将机电设备分为通用机械类、通用电工类、通用、专用仪器仪表类、专用设备类四大类。

这种分类方法常用于行业设备资产管理、设备类型、机电产品目录、资料手册的编目.

第二节常用机电设备类型及主要技术参数

金属切削机床

金属切削机床就是利用切削、特种加工等方法主要加工金属工件,使之获得所要求的几何形状、尺寸精度和表面质量的机器，它是机械制造和维修行业的主要设备，通常简称为机床.

一、金属切削机床的分类

金属切削机床的品种和规格繁多，对它们进行分类并编制型号，可以方便地进行区别、使用和管理。

机床按照使用上的万能型程度，可以分为通用机床、专用机床和机床自动线。

其中,通过机床加工范围较广,在这类机床上可以加工多种零件的不同工序.

机床还可以按照自动化程度的不同,分为手动、机动、半自动和自动机床。

除上述基本分类方法外，还可以按照加工精度以及机床重量等进行分类，而且随着机床的不断发展,其分类方法也将不断改变.

二、通用机床型号编制

1、机床型号表示方法

（△）分类代号

○类代号

（○）通用特性、结构特性代号

△组代号

△系代号

△主参数或设计顺序号

（×△）主轴数或第二主参数

（○）／重大改进顺学号

2、机床的类、组、系的划分及其代号

位于型号首位的是金属切削机床的类，类代号用汉语拼音字母表示,如车床用C表示。

如果类中还有分类，那么在类代号前加阿拉伯数字表示分类代号，其中第一分类代号数字“1”省略，例如‘磨床类分为M，2M,3M三类.

机床的组代号和系代号用两位阿拉伯数字表示，前面的数字表示组代号，后面的数字表示系代号.每累计传感主要布局及适用范围划分为10个组，用数字0—9表示，每组机床按其主参数、主要结构及布局形式又分为若干个系。

3、机床的通用特性代号及结构特性代号

为了区别主参数相同而结构、性能不同的机床,在型号中用结构特性代号予以表示.结构特性代号用汉语拼音字母表示，它是根据各类机床的情况分别规定的,在型号中没有统一的含义。

当型号中有通用特性代号时,结构特性代号排在通用特性代号之后。

4、机床主参数或设计顺序号、主轴数或第二主参数

机床主参数位于系代号之后。

主参数的计量单位有同意规定,尺寸为mm,力为kN，功率为W.型号中主参数用折算值表示。

当无法用一个主参数表示时，则在型号中用设计顺序号表示。

对于多轴机床，其主轴数应以实际数值列入型号。

德尔主参数一般是指最大跨距、最大工件长度、最大车削长度、最大模数及工作台面长度等.在型号中一般不予表示,如有特殊情况,也用折算值表示.

5、机床的重大改进顺序号

对于性能和结构布局有着重大的改进、并按新产品重新设计、试制和鉴定的机床，应在原机床型号尾部加改进顺序号，与原机床型号区别开。

改进顺序号按A、B、C、…汉语拼音字母的顺序选用，但“I”“O”字母不允许选用.

6、机床其他特性代号

其他特性代号主要用以反映各类机床的特性,如：

对于数控机床,可用来反映不同的控制系统等；对于加工中心，可用以反映控制系统、自动交换主轴头、自动交换工作台等；对于柔性加工单元，可以以反映自动交换主轴箱；对于一机多能机床，可用以补充表示某些功能;对于一般机床，可以反映同一型号机床的变型等。

其他特性代号，可用汉语拼音字母表示.当单个字母不够用时,可将两个字母组合起来使用，也可用阿拉伯字数表示,还可用阿拉伯数字和汉语拼音字母组合表示。

三、金属切削机床的技术性能与技术规格

为了能合理选择、正确使用和科学管理机床，必须很好地了解机床的技术性能和技术规格.机床的技术性能是有关机床产品质量、加工范围、生产能力及经济性能的技术经济指标，包括工艺范围、技术规格、加工精度和表面质量、生产效率、自动化程度、效率、精度保持性及维修性能等。

第三节起重设备

★含义：

起重设备是指那些用以升降、输送物或人的机械设备的总称。

广泛用于国民经济的各个部门.

★性质：

其中机械的作业通常带有重复循环的性质。

★分类：

起重设备分为轻小型起重设备、起重机、升降机三个基本类型。

★起重设备的基本参数

起重设备的基本参数是说明起重机械性能和规格的暑假,是了解其中设备的主要依据。

起重设备的基本参数主要由额定起重量、起升高度、跨度和轨距、幅度、额定工作速度、起重机的利用等级、起重机的载荷状况、起重机的工作级别等。

★电梯的分类和型号

1、分类:

按用途分类，电梯可分为乘客电梯、载货电梯、载货电梯和装用电梯。

按速度分类,电梯可分为超速电梯、高速电梯、快速电梯、低速电梯。

按驱动方式分类，可分为钢丝绳式、液压式、齿轮齿条式.按曳引电动机型式分类,可分为交流电动机电梯和直流电动机电梯。

2、型号：

电梯的型号有三部分组成,前面是类、组、型和改型代号，中间是主要参数代号,最后是控制方式代号。

第四节办公自动化设备

办公自动化是综合运用了电子、通信文秘和行政等多学科的最新技术，从而实现了办公方式现代化。

办公自动化的实现离不开办公自动化设备。

1、分类:

可分为计算机类设备、通信类设备和办公用机电类设备.

2、打印机的常见类型：

击打式打印机（针式打印机）和非击打式打印机（喷墨打印机和激光打印机）。

3、传真机的常见类型：

按照传真机的用途，可分为相片传真机、报纸传真机、气象传真机、文件传真机;按传真机通信时所占用的电环线路数，可分为单路传真机和多路传真机；按传真机传送色调，可分为黑白传真机和彩色传真机。

4、复印机的常见类型：

按照用途不同，复印机可分为办公用复印机、工程图纸复印机、彩色复印机和特殊用途复印机四种类型。

按照复印方法的不同，复印机又可以分为重氮复印机、银盐复印机、静电复印机和热敏复印机.

【课后小结】

本次课主要讲述了机电设备的分类及常见机电设备

１、机电设备的分类方法与类型

２、常用机电设备类型及主要技术参数

教师启发学生共同总结本节内容

【作业布置】

1、机电设备是是如何分类的？

2、什么叫起重设备？

起重设备有哪三种基本类型？

3、电梯的主要技术参数有哪些?

4、简述办公自动化设备的基本类型.

教学后记

第二章机电设备的构成

授课班级

一

教学类型

讲授

二

教学目标

1、掌握现代几点设备的分类及其作用,带传动类型的特点。

2、了解常用控制电动机的工作原理以及齿轮泵的工作原理。

3、通过学习掌握带传动的特点以及气压传动的有点，利用所学应用的工作实际当中。

三

教学重点

机电设备的组成及作用

四

教学难点

液压与气压的异同点

五

教具准备

六

教学方法

讲述法、分析法、举例法

七

课时安排

6学时（240分钟）

教学过程

辅助手段

及说明

【引入新课】

通过观察机床的图片，分析机床的构成

观察多媒体教学图片

【新课讲解】

现代机电设备已经渗透到人类生产和生活领域的各个方面，技术越来越先进，功能越来越强大,他们的构成也发生了很多的变化。

机电设备门类多，工作原理各不相同,结构差异性大，但基本构成可以分为:

机械系统;液压与气压传动系统、电控系统和动力源.

第一节机械系统

一、机械系统

主要包括：

机体、传动机构和润滑、密封装置。

1、机体：

机体是指机器或机电设备的躯体,其功能是用于固定各种传动装置、驱动装置、控制装置以及执行机构等.现代机电设备对机体的要求很高,如重量轻、体积小、刚度大、精度高、外观美、操作方便，因此机体结构的合理性和材料的使用直接硬性机电设备的性能。

2、传动机构

（1）带传动机构

▲类型：

根据带的横截面形状,带传动可分为平带传动、V带传动、圆带传动和同步带传动。

▲特点：

两中心距较远,外廓尺寸大，结构不紧凑;过载打滑，有安全保护作用；传动比不准确,效率低；传动平稳，无噪声；结构简单，成本低，安装维护方便。

（2）链传动结构

▲构成：

是有两个具有特殊齿形的链轮和一条挠性的闭合链条所组成的。

▲特点：

传动比准确，结构紧凑,承载能力大，效率高，振动和噪声大，无过载保护，但铰链易磨损，链条会伸长，易发生脱链现象。

▲应用：

主要用于要求传动比准确且两周相距较远的场合，目前广泛地应用于农业机械、轻工机械、交通运输机械、机床和国防工业各部门。

3、齿轮传动

▲类型:

按齿轮轴线的相对位置关系可分为平行轴的直齿轮传动、斜齿轮传动和齿轮齿条传动;香蕉粥的锥齿轮传动，交错轴的弧齿圆柱齿轮和蜗轮蜗杆传动，此外还有认字齿轮传动、行星齿轮传动等.

▲特点:

传动比恒定，功率大，效率高，结构紧凑,制造的安装精度要求高;但精度较低的齿轮在高速运转时会产生较大的振动噪声，且不适合中心距较大的传动.

（4）滚珠丝杠传动

▲机构：

螺母、丝杠、滚珠和滚珠循环装置。

▲特点：

运动稳定，动作灵敏.

（5）常用变速机构

▲分级变速机构：

塔轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器变速机构及配换齿轮变速机构等。

4、润滑方法及装置

机械系统中作性对运动的零件，在工作时会产生摩擦。

为了减少摩擦阻力，减低磨损程度，控制机械系统的温升，提高机械效率和使用寿命,必须对机械的摩擦部位进行润滑。

（1）滑动轴承的润滑

方式：

间歇润滑和连续润滑

（2）滚动轴承润滑

方式：

根据轴承的工作条件，采用不同的润滑方式.当周静的圆周速度小于5m／s时，可有采用润滑脂或年度较高的润滑油润滑。

当轴颈圆周速度大于5m／s时,可以采用浸油、滴油、飞溅润滑和喷油润滑。

（3）传动零件的润滑

齿轮传动、蜗杆传动和链传动等因啮口过程中都存在的摩擦，所以必须进行润滑.

5、密封装置

对机器的结合面应采用适当的密封装置,以防润滑油流失，灰尘水分侵入。

根据密封处的个零件之间是否有性对运动，可分为静密封和动密封。

（1）静密封装置

静密封就是密封表面与接合面无相对运动的密封，常见的有凸缘密封、箱盖密封等。

常用的静密封装置有研合面密封、垫圈密封、O形圈密封盒密封胶密封。

（2）旋转动密封装置

类型：

毛毡圈式、皮碗式、油沟式、迷宫式、混合式、挡圈式。

第二节液压与气压传动系统

一、液压传动系统

★工作原理：

液压传动是以油液为工作介质,依靠密封容器的容积变化传递运动，依靠油液的压力传递动力.

★组成:

动力装置、执行装置、控制装置、辅助装置.

★特点：

①易于获得很大的力和力矩。

②易于在较大范围内实现无级变速。

③传送平稳，便于实现频繁换向和自动防止过载.④便于采用电冶炼和控制以实现自动化.⑤几件在油中工作，润滑好，寿命长。

⑥液压元件易于实现系统化、标准化和通用化.

★缺点：

①由于泄露不可避免，并且油有一定的可压缩性，因而传动苏比不是恒定的，不适于做定比传动.②漏油会引起能量损失，这事液压传动的主要损失;此外，还有管道阻力及机械摩擦所造成的能量损失，所以液压传动的效率较低。

③液压系统产生故障时,不易找到原因。

二、液压元件

液压泵、液压缸、液压马达与控制阀。

三、传动系统

气压传动与控制被称之为气动技术,它是以动气压缩机为动力源，一空气为工作介质,进行能量传递和信号传递的一门技术。

（1）气压传动系统的组成

气源设备、执行元件、控制元件、辅助元件。

（2）气压传动的特点及应用

●特点：

①气压装置结构简单、轻便，安装维护简单;抑郁标准化;是用的工作介质易取，处理方便,且不污染环境。

②因空气粘度小,流动是能量损失小，所以便于集中供应，远距离输送。

③气动动作迅速,调节容易，不存在介质变质及补充问题。

④具有防火、防爆、耐潮的能力,能适应多种恶劣的环境。

⑤由于空气具有较大的可压缩性,因而运动平稳行较差.

⑥因工作压力大，其输出力或力矩比液压传动控制方式小.

⑦有较大的排气噪声。

●应用：

①在汽车制造行业。

②在电子、半导体制造行业。

③在机械行业。

④在包装自动化方面。

第三节电气控制系统

一、电动机

在机电设备中使用这许多电动机,按其作用可以分为两类，一类是作为各种传动装置动力源的电动机；一类是应用在信号检测、转换、传递等方面的控制电动机。

（1）电动机

①三相异步电动机

主要由定子和转子组成。

定子和转子都是由表面涂有绝缘漆的硅钢片叠压而成，定子铁心上都装有三相对称绕组。

转子绕组分为笼型和绕线转子型,工作时转子将产生感应电流。

异步电动机的调速方法有三种，即:

变极调速、变频调速和变压调速.其中变频调速方法应用越来越广泛。

②单相异步电动机

③同步电动机

电动机转子转速始终与定子旋转磁场的转速相同,这类电动机称为同步电动机。

同步电动机主要分三相同步电动机和微型同步电动机两大类，作为驱动与控制，机电设备中常使用同步电动机。

④常用电动机型号与用途

二、控制电动机

（1）伺服电动机伺服电动机是将输入信号转换成轴上的角位移或角速度输出，在自动控制系统中通常作为执行元件使用，又称为执行电动机.伺服电动机按使用电源的不同分为交流伺服电动机和直流伺服电动机两大类。

（2）步进电动机

步进电动机也叫做脉冲动电极,每当输入一个脉冲时,电动机就旋转一个固定的角度.所以它是一种吧输入电脉冲信号转换成机械为宜的执行元件.

三、传感器

现代信息技术的三大基础是信息的采集、传输与处理技术。

1、传感器组成与分类

（1）传感器组成

传感器通常有敏感元件、传感元件和测量转换电路三部分组成。

（2）传感器分类

①按被测量分类，可分为位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、流量、流速等传感器.

②按测量原理分类，有电阻、电容、电感、电压、光栅、热电偶、光电、超声波、光导纤维等传感器。

③按输入、输出特性分类,可分为线性传感器和非线性传感去。

④按输入信号方式分类，有开关式、模拟式、数字式传感器。

2、传感器在自动检测与自动控制中的应用

（1）光控电路

（2）温控电路

四、常用低压电器

低压电器指交流1200V,直流1500V以下，用来控制欲保护供应点设备的电器。

（1）胶盖刀开关

刀开关是手动电气中结构最简单的一种，主要用于手动接通与断开交、直流电路，通常只作隔离开关用,也可以用于小容量三相异步电动机的直接启动。

（2）熔断器式刀开关

又称铁壳开关或负荷开关,适用于配电线路作电源开关。

隔离开关.应急开关和短路保护用。

（3）组合开关

又称转换开关，是一种手动电器。

（4）控制按钮

是一种简单的手动电器.其结构主要由桥式双断电的动触片、静触片、按钮帽和复位弹簧组成。

（5）熔断器

是一种保护电器,主要由熔断体和外科组成。

熔体大多由低熔点合金制成。

（6）行程开关

也称限位开关，它主要是按运动部件的行程和位置要求而动作的电器。

（7）交流接触器

主要用来远距离接通和分段交流低压电力线路以及频繁起动和控制交流电动机。

（8）继电器

是一种断续控制的自动切换电器，其触电接在控制电路中，用来通知和分段控制电路，从而达到对电路的控制与保护。

（9）空气断路器

也称自动开关或空气开关,具有欠压、失压、过载和短路保护功能。

五、简单电气控制电路

1、三相笼型异步电动机单相旋转接触器控制电路

2、三相笼型异步电动机正反转控制电路

【课后小结】

本次课主要讲述了机电设备的构成

1、现代几点设备的分类及其作用,带传动类型的特点。

2、常用控制电动机的工作原理以及齿轮泵的工作原理。

3、带传动的特点以及气压传动的有点，利用所学应用的工作实际当中。

教师启发学生共同总结本节内容

【作业布置】

1。

现代机电设备有哪几部分组成？

各有什么作用?

2.常用控制电动机有几种类型？

件数工作原理。

3.齿轮传动的主要优点有哪些?

4。

热继电器在电路中起什么作用？

发热元件与触电在电路中是如何连接的？

教学后记

第三章典型机电设备分析

授课班级

一

教学类型

讲授

二

教学目标

1。

掌握数控机床的分类以及电梯的维护保养管理制度等。

2。

了解电梯的工作原理以及静电复印的基本原理。

3.通过学习使学员掌握机电设备的基本理论并应用到工作实际当中。

三

教学重点

CA6140型卧式车床的组成及自动化生产线的分类

四

教学难点

电梯的维护保养

五

教具准备

六

教学方法

举例法、讲解法

七

课时安排

6学时（240分钟）

教学过程

辅助手段

及说明

【新课讲解】

第一节普通车床

普通车床是典型的机械结构复杂而电器控制系统简单的机电设备.

一、CA6140型卧式车床概述

1、车床的工艺范围

它的范围很广，能完成多种多样的加工工序，加工各种轴类、套筒类和盘类零件上的回转表面。

2、车床的运动

3、车床的总布局与组成

机床的总布局体现了机床各主要不见之间的互相位置关系,以及它们之间的相对运动关系。

4、车床的主要技术性能

二、车床的传动系统

车床的运动是有动力源通过传动系统实现的。

把执行件和动力源，或者把执行件和执行件之间连接起来，这种传动联系成为传动链。

分类：

外联系传动链和内联系传动链

1。

主运动传动链主运动传动链的两端是主电动机与主轴，它的功用是把动力源的运动及动力传给主轴,使主轴带动工件旋转式实现运动，并满足机床变速和换向的需要.

2.进给传动链

进给传动链是实现刀具纵向或横向移动的传动链。

为了缩短辅助时间和简化操作，在到家快速移动时不必脱