机电工程师了解机械机构的类型.docx

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机电工程师了解机械机构的类型

10．标准公差——国家标准规定，用于确定公差带大小的任一公差，称为标准公差。

（二）公差等级

按国家标准，标准公差是用公差等级系数和公差单位的乘积来决定的。

在基本尺寸一定的情况下，公差等级系数是决定标准公差大小的惟一参数。

根据公差等级系数不同，国家标准将公差分级，从IT01至ITl8，等级依次降低，而标准公差值依次增大。

（三）配合的概念、种类、制度

配合是指基本尺寸相同的、互相结合的孔和轴公差带之间的关系。

国家标准规定有两种基准制度，即基孔制与基轴制。

根据孔和轴公差带之间的关系，国家标准将配合分为三种类型，即：

间隙配合、过盈配合和过渡配合。

1．两种基准制度

（1）基孔制。

是基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。

基孔制的孔为基准孔，标准规定基准孔的下偏差为零。

基准孔的代号为“H”。

来源：

建设工程教育网

（2）基轴制。

是基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成各种配合的一种制度。

基轴制的轴为基准轴，标准规定基准轴的上偏差为零。

基准轴的代号为“h”。

来源：

建设工程教育网

2．三种类型配合

（1）间隙配合。

在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去与之相配合轴的尺寸，其差值为正时的配合。

来源：

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（2）过盈配合。

在孔与轴的配合中，孔的尺寸减去与之相配合轴的尺寸，其差值为负时的配合。

（3）过渡配合。

在孔与轴的配合中，孔与相配合轴的公差带相互交叠，任取一对孔和轴相配，可能具有间隙，也可能具有过盈的配合称为过渡配合。

1H411015了解机械机构的类型

一、平面连杆机构

机器的主体部分由许多运动构件组成，用于传递运动和力。

由一个构件为机架的、构件问能够相对运动的构件系统称为机构。

所有构件都在相互平行的平面内运动的机构称为平面机构，否则称为空间机构。

使两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。

按两构件的接触特性，通常把运动副分为低副和高副两类。

低副又可分为转动副和移动副两种。

（一）平来源：

建设工程教育网面连杆机构的组成

平面连杆机构是许多构件用低副（转动副或移动副）连接组成的平面机构。

最简单的平面连杆机构是由四个构件组成的，称为平面四杆机构。

全部用转动副相连的平面四杆机构称为平面铰链四杆机构，简称铰链四杆机构。

1．四杆机构分为三种基本类型：

曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。

2．铰链四杆机构中，各杆件根据其作用，又分别称为机架、连杆、曲柄或摇杆。

3．用移动副取代转动副，变动杆件长度，变更机架和扩大转动副等途径，还可以得到铰链四杆机构的演化型式，如曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构、定块机构、双滑块机构、偏心轮机构。

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（二）平面连杆机构的特性

1．急回特性：

很多机械设备利用这个特性来缩短非生产时间，提高生产率。

2．死点位置：

会使从动件出现卡死或运动不确定的现象，一般采用飞轮的惯性使机构通过死点位置。

来源：

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3．压力角：

作用在从动件上的驱动力与该力作用点的绝对速度之间所夹的锐角称为压力角。

压力角越小，有效分力越大，郎压力角可作为判断机构传动性能的标志。

来源：

建设工程教育网4．传动角；为度量方便，习惯上采用压力角的余角来判断机构的传动性能，这个余角称为来源：

建设工程教育网传动角。

因此传动角越大，机构的传动性能越好。

二、凸轮机构

凸轮机构是机械中的一种常用机构，由凸轮、从动件和机架组成，它能实现机械自动控制。

利用凸轮机构可加工需要形状的构件，掌握凸轮机构的关键在于其运动规律和压力角。

1．按凸轮形状可分为盘形凸轮机构、移动凸轮机构、圆柱凸轮机构。

来源：

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2．按从动件的型式可分为尖顶从动件机构、滚子从动件机构、平底从动件机构。

1H411020流体力学特性和热功转换关系

1H411021掌握流体的物理性质

一、流体的密度、比容、相对密度（比重）和重度

1．密度

来源：

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单位体积流体所具有的质量，称为流体的密度。

通常以字母D示之，单位为9/m3.

式中m——流体的质量（g）；

流体的体积（m3）

不同的流体其密度是不同的。

对任何一种流来源：

建设工程教育网体，其密度是压力与温度的函数，即lD-f（P，T）其中，压力对液体的密度影响很小，可忽略不计，故液体可视为不可压缩流体。

温度对液体的密度有一定的影响，故在查阅液体密度时应注明温度条件。

来源：

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气体因具有可压缩性及膨胀性，其密度随温度、压力的变化丽变化较大。

2.比容

比容是密度的倒数，即

其单位为m3/g.

3．相对密度

物质的密度与标准物质的密度之比，称为相对密度。

对于固体和液体，标准物质多选用4.C的水；对于气体多采用标准状况（0℃，l．01325×105Pa）下的空气。

二、流体的压力

流体单位面积上所承受的垂直作用力，称之为流体的静压强，简称压强，习惯上称为压力，以符号夕表示。

而流体的压力P称为总压力。

式中p一流体压力（N/㎡或Pa）；

P——垂直作用于面积A上的总压力（N）；

A——作用面的表面积（㎡）

1．绝对压力

流体的真实压力。

2．表压流体绝对压力高于外界大气压力的数值。

当流体绝对压力高于外界大气压力时，安装在设备上的压力表的读数即为表压。

来源：

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表压与绝对压力的关系为：

表压一绝对压力一大气压力（当地）

3．真空度

流体绝对压力低于外界大气压力的数值。

当设备内流体压力低于外界大气压力时，安装在设备上的真空表的读数即为真空度。

真空度与绝对压力的关系为：

真空度=大气压力（当地）—绝对压力

来源：

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三、流体的压缩性

压缩性表示了流体的体积随压力变化的关系。

一般液体的体积随压力变化很小，可视为不可压缩性流体；而对于气体，当压力变化时，其体积会有较大的变化，为可压缩的流体。

流体压缩性大小可用体积压缩系数伟表示。

式中V一原有体积（m3）；

来源：

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dV—卜体积改变量（m3）；

dp——压力改变量（Pa）；

βp——体积压缩系数（Pa）

四、流体的黏度来源：

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1．黏度的物理意义

黏度为流体流动时在与流动方向相垂直的方向上产生单位速度梯度所受的剪应力。

显然，在同样流动情况下，流体的黏度越大，流体流动时产生的内摩擦力越大。

由此可见，黏度是反映流体黏性大小的物理量。

2．黏度值

黏度值由实验测定。

流体的黏度不仅与流体的种类有关，还与温度、压力有关。

液体的黏度随温度的升高而降低，压力对其影响可忽略不计；气体的黏度随温度的升高而增大，来源：

建设工程教育网一般情况下也可忽略压力的影响，但在极高或极低的压力条件下需考虑其影响。

3．黏度的单位

在国际单位制下，其单位为N·s/㎡，即Pa·s.在一些工程手册中，黏度的单位也用cP（厘泊）表示，它们的换算关系为lcP=10_3Pa·s.

4．运动黏度

流体的黏性还可用黏度卢与密度P的比值表示，称为运动黏度，以符号v表示，其单位为㎡/s，即

1H411022掌握流体机械能的特性

一、流体静压力特性

静止流体内部压力具有如下特性：

1．流体压力与作用面垂直，并指向该作用面；

2．静压力与其作用面在空间的方位无关，只与该点位置有关，即作用在任意点处不同方向上的压力在数值上均相同，静压力各向同性。

二、流体静力学基本方程

流体静力学基本方程是研究流体在重力场中处于静止时的平衡规律，描述静止流体内部的压力与所处位置之间的关系。

其数学描述即为流体静力学基本方程，简称静力学方程。

静止液体内，任意两点l、2的静力学方程为

式中Z1、Z2——分别为L2两点相对于某一基准面的高度；

P1、P2——分别为1、2两点的压力。

如果将1点取在容器的液面上，设液面上方的压强为P.l、2两点之间的垂直距离为h（h=Z1一Z2），2点的压力为：

p2=p0+pgh.

由流体静力学基本方程可得出：

1．当液面上方压力P0一定时，静止液体内部任一点的压力P与其密度JD和该点的深度h有关。

因此，在静止的、连续的同种流体内，位于同一水平面上各点的压力均相等。

压力相等的面称为等压面。

液面上方压力变化时，液体内部各点的压力也将发生相应的变化。

2．在同一静止流体中，处在不同位置的流体位能和静压能各不相同，但二者总和保持不变。

3．流体静力学方程也可表示为

即表明压力或压力差可用液柱高度表示，但需注明液柱种类。

三、流量与流速

1．流量：

单位时间内流过管道任一截面的流体量。

流量包括体积流量和质量流量，体积流量常表示为Q，质量流量常表示为G.

2．平均流速：

指整个管截面上的平均流速，在工程计算中使用较多，通常用砂表示。

体积流量与平均流速的关系：

式中A——管道截面积（㎡）

质量流量与平均流速的关系：

v=G/（A·р）

式中广流体的密度（kg/ms）

一般液体的流速为1—3m/s，低压气体流速为8—12m/s.四、定态流动系统的质量平衡

定态流动：

流体在流动过程中，任一截面处的流速、流量和压力等有关物理参数都不随时间变化，只随空间位置变化。

对干帘杰流动桑缔．流入系统的雁量流量席等千流出系统的质量流量。

即

对于不可压缩流体，D=常数，上式为v1A1=v2A2

对于圆形管道流体流动，式（1H411022—3）可以表示为

即不可压缩流体在圆形管道中任意截面的流速与管内径的平方成反比。

五、定态流动系统的机械能

流体机械能应包括以下三种形式：

1．位能

位能是流体在重力作用下，因高出某基准水平面而具有的能量。

位能是一个相对值，随所选取的基准水平面的位置而定。

位于基准水平面以上为正，以下为负。

将质量为优的流体自基准水平面升举高度2所做的功即为位能。

位能=mgZ

质量为lkg的流体所具有的位能为Z9，其单位为J/kg.

2．压力能

压力能是将流体推进流动系统所需的功或能量。

因为压力能是在流动过程中表现出来的，所以也可叫做流动功。

质量为m、体积为V，的流体通过管道截面积A，所需的作用力为F1=p1A1，流体被推入管内所走的距离v1/A1，则mkg流体的压力能为压力能为：

压力能=p1A1V1/A1=p1V1

质量为lkg的流体所具有的压力能为

其单位为J／kg。

3．动能

流体因运动而具有的能量，它等于将流体由静止状态加速到速度为口时所需的功。

mkg流体流速为v时，

质量为lkg的流体所具有的动能为萼，其单位为J／kg。

六、定态流动系统的机械能平衡

在上述三种机械能中，动能、位能、压力能在流动过程中可以相互转化，其变化规律符合定态流动系统的机械能衡算方程，即习惯上称为的伯努利方程。

定态流动系统的能量衡算方程式为：

式（1H411022—4）即为伯努利（Bernulli）方程式。

式（1H411022—4）也可写成：

式中Z-位压头，又称为位头（米流体柱）；

V2/2g动压头，又称为速度头（米流体柱）；

p/рg——压力能，以压头形式表示，称为静压头（米流体柱）；

he=we/g——外加功，以压头形式表示，称为有效压头（米流体柱）；

∑hf——压头损失（米流体柱）

1H411023熟悉热力系统工质能量转换关系

一、热力学基本概念

1．热力发动机；能够将热能转换成机械能的动力设备。

2．工质：

要完成能量转换所必须借助的中间媒介物质，工质应具有良好的流动性和膨胀性，热机大多采用气态物质作为工质。

工质在进入热机前，需从其他物体（如锅炉）吸取热能，这物体叫做“高温热源”，而接受工质放出热能的物体（如凝汽器）称为“低温热源。

3．热力系统：

在研究分析热能与机械能的转换时要选取一定的范围，该范围被称为热力系统。

系统外称为外界，交界面就是边界，边界可以是真实的或虚构的，也可以是固定的或移动的。

4．闭口系统：

系统与外界只有能量交换并无物质交换。

5．开口系统：

系统与外界既有能量交换又有物质交换。

6．绝热系统：

系统与外界之间没有热量的交换。

二、热力学常用参数

为了说明工质在某种状况（热力状态）下的特征，常用一些物理量来描述，如压力、温度、比容、内能、焓等，这些物理量就是热力学参数。

压力（压强）、温度（热力学温标）、比容（与密度互为倒数）是热力学的三个基本状态参数，压力、比容是衡量单位工质做功能力大小的尺度。

1．内能：

储存于单位工质内部的分子动能与分子间的势能之和。

内能是由工质在某个时刻的状态确定的，是一个与该时刻之前的过程无关的量，它是一个状态参数。

2.焓：

工质的内能与流动能之和。

是用来衡量单位工质具有热力势能大小的一个尺度。

三、基本热力过程

1．热力过程：

要实现热能与机械能的转换需通过工质状态的变化才能完成。

热力系统由其初始平衡状态，经过一系列中间状态变化达到另一新的平衡状态，其中间的物理变化过程即为热力过程。

常见的基本热力过程有：

（1）定压过程：

热力系统状态变化过程中，工质的压力保持不变。

如工质在锅炉内的吸热过程。

（2）定温过程：

热力系统状态变化过程中，工质的温度保持不变。

如工质在凝汽器内的放热过程。

（3）定容过程：

热力系统状态变化过程中，工质的比容保持不变。

如工质在汽油机内的加热过程。

（4）绝热过程：

热力系统状态变化过程中，工质与外界无任何热量交换。

如工质在汽轮机内的膨胀做功过程。