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1、第二章 机器的组成及典型机器的功能分析,现代机器的定义： 机器是由两个或两个以上相互联系配合的构件所组成的联合体，通过其中某些构件的限定的相对运动，能将某种原动力或运动转变，以执行人们预期的工作，在人或其它智能体的操作和控制下，实现为之设计的某种或某几种功能。,第一节 机器的定义,一、传统的观点看机器的组成 二、从不同的角度看机器的组成 三、从功能观点看机器的组成,第二节 机器的组成,“任何机器是由原动机、传动机和工作机三部分组成的。”-马克思 随着科学技术的发展，又增添了控制器。,第二节 机器的组成,一、传统的观点,即： 原动机 传动机 机器 工作机 机械装置 控制器 电子控制系统,一、传统
2、的观点,第二节 机器的组成,1）从机构学的角度看，机器是由各种基本结构组合而成的。 2）从结构学的角度看，机器是一系列基本构件组装而成的。 3）从专业的角度看，常常以主要部件来看机器的组成。,二、从不同的角度看机器的组成,第二节 机器的组成,汽车的组成,图2-1 汽车的组成 1-底盘 2-发动机 3-车身,图2-2 车床组成图 1床身 2尾座 3刀架 4主轴箱 5进给箱 6床腿 7溜板箱,CA6140车床,三、从功能观点看机器的组成,早在1947年美国的一位工程师提出：“用户购买的不是机器本身，而是它的功能。”,第二节 机器的组成,总功能概念：,图2-3 车床的功能原理图 1工件 2车刀,总功
3、能是一台机器所能完成的功能。 车床的总功能就是利用移动刀具2对旋转工件1进行切削的功能。,第二节 机器的组成,打印机的三个主要分功能系统： 1、点阵针头的打印功能 2、打印头的横向定位移动功能 3、打印纸的定距卷纸功能,打印机的总功能是将计算机的各种信息打印在纸上输出供人们阅读。,第二节 机器的组成,机器是由多个主要分功能系统构成，它们的协调工作实现了机器的总能；每个主要分功能系统（又称为单元）一般由原动机、传动机、工作机和控制器组成；其中的工作机则多由工作头和执行机构组成。,三、从功能观点看机器的组成,第二节 机器的组成,机器的组成也可以这样表达：,分功能系统1 工作头 工作机 执行机构 机
4、器（总功能） 分功能系统i 传动机 原动机 控制器 分功能系统n,第二节 机器的组成,两个概念： 主要功能：在任何一台机器中，为完成总功能最必要的那些分功能。 辅助功能：一些低一层次的、起支持、保证作用的功能。,计算机打印机的三个主要分功能系统 点阵针头的打印功能 打印头的横向定位移动功能 打印纸的定距卷纸功能 辅助功能 色带循环功能、纸宽调节功能、打印头前后微调功能、压纸功能等,从功能的观点看，所有机器分为 ： 工艺类-指那些对物料进行工艺性加工的机器。 主要特征：1、具有专用的工作头 2、进行独特的工艺加工动作 非工艺类-不对任何物料进行工艺性加工，而只是实现某些特殊的动作功能。,第三节
5、机器的分类,第三节 机器的分类,具体分类：,对于工艺类机器来讲，机器的结构和形式往往取决于采用的工艺方法，如果工艺方法有所改变，那么机器的型式也随之改变。这种改变有时是很大的。 举例 对于非工艺类机器来讲，其中每一种机器也都有各自独有的工作方式和规律。 举例,图2-4 手工线迹与家用缝纫机线迹对比 a)手工线迹 b)缝纫机线迹,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,缝纫机是一种典型的工艺类机器； 缝纫机的功能原理取决于实现缝纫功能的工艺方式。,具有历史性的突破和创新的两个方面： 第一、采用针尖引线代替针尾引线； 第二、采用双线（底线和面线）互锁交织代替线的反复穿刺，从而实现了缝纫功能的机
6、械化。,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,是将线按一定规律缝于缝料上。它可使一根或多根线通过自连、互连或交织，在缝料上形成一定形式的线迹。,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,一、家用缝纫机的总功能：,缝纫功能的特点： 1） 机缝线迹整齐美观，缝合牢固，缝纫迅速，能用于缝制棉、麻、丝、毛、化纤及皮革、纸张等。 2）家用缝纫机属于精密的工艺类机器。,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,1、主要功能： 2、辅助功能： 3、控制功能：,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,二、家用缝纫机的功能分析,1、四个主要功能：,1）引面线造环功能 2）钩面线扩环，使底面线交织的
7、功能 3）供给和回收面线的功能 4）输送缝料的功能,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,二、家用缝纫机的功能分析,1）引面线造环功能,图2-6 线环形成过程 a)穿刺缝料 b)、c)引线 d)、e)成环 1线环 2、5面线 3摆梭尖 4针槽,图2-5缝纫机针的形状。 1-针尖 2-针刃 3-针柄 4-平面 5-引入槽 6-引出槽 7-针孔,线环的形成： 线环的形成是由机针的特殊结构造成的。 工作头就是具有特殊结构的带针槽的机针。,1）引面线造环功能,图2-8 摆梭钩线扩环，完成底面线交织的工艺过程 1摆梭 2底线 3面线 4梭心套 5针,2)钩面线扩环，使底面线交织的功能,这个工艺过程
8、的工作头就是往复摆动的带有尖嘴的摆梭。,图2-7 摆梭,图2-9 挑线机构 a)滑杆式 b)凸轮式 c)连杆式,3）供给和回收面线的功能,这是靠挑线机构实现的。 挑线机构的任务是当机针向下运动时，把面线供给机针；当摆梭钩住线环以后，把面线供给摆梭，当面线脱出摆梭后，要回收面线并抽紧线迹。 概括为：供线和收线。,这是靠送布牙挤压推送缝料来实现的。 输送缝料功能的工作头就是送布牙。,图2-10 送布牙送料时的工作情况 1压脚 2缝料 3送布牙 4送布牙槽 5针板,4）输送缝料的功能,送布牙移动的轨迹,图2-11 送布牙运动轨迹 a)理想轨迹 b)实际轨迹,1）调节面线和底线的阻尼功能 2）调节压脚
9、加紧力的功能 3）调节送布牙针距的功能 4）绕底线功能,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,2、辅助功能,二、家用缝纫机的功能分析,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,二、家用缝纫机的功能分析,图2-12 面线和底线的交织状况 a)面线过紧 b)底线过紧 c)正确,1）调节面线和底线的阻尼功能,调节底面线：,图2-13 面线和底线的张力调节 a)底线调紧，面线调松 b)面线调紧，底线调松,图2-14 不同缝料调压螺纹旋入的情况,2）调节压脚加紧力的功能,3）调节送布牙针距的功能,图2-15 调节送布针距,4）绕底线功能,图2-16 绕底线 1线 2绕线轴 3梭心 4上摩擦轮 5
10、手轮 6过线架 7轴线,控制功能主要有三类： 机械控制功能 人机控制功能 电子控制功能,3、控制功能,第四节 典型机器的功能分析之一-家用缝纫机,二、家用缝纫机的功能分析,1）机械控制功能 对于缝纫机来讲，它的每个动作都必须按照规定的时间和速度进行，它们之间的运动一定要完全协调。这是由传动机构的巧妙配合进行控制的，主要是由凸轮和连杆机构的相位配合实现的。,2）人机控制功能 当人操作缝纫机时，那么操作者和缝纫机就构成一个典型的人机系统。人机控制功能要通过人机接口来实现： 缝纫工作区，是人眼获得信息的接口 手轮，是人手控制起动的接口 机针前方布面，是人手扶持布料引导针迹的接口 脚踏板，是人脚输入动
11、力和控制速度的接口。,3）电子控制功能 现代缝纫机也采用微机进行程序控制，从而调节和改变缝纫线迹。买衣服有电子刺绣等。,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,一、计算机针式打印机功能 打印机的总功能是把计算机的信息打印在纸上输出供人们阅读。 计算机针式打印机是典型的机电一体化机械。 它属于工艺类机械，而且是精密机械。,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,针式打印机的工作特点： 1）为了实现打印功能，需要由一系列的主要功能、辅助功能和控制功能来实现。 2）每个主要动作功能系统各有相应的动力源、传动机构、执行机构、工作头组成。,1、主要功能： 2、辅助功能： 3、控制功能
12、：,二、计算机打印机的功能分析,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,1、主要功能 由三个分功能系统组成 （1）打印头打印功能系统 （2）打印头移动功能系统 （3）走纸换行功能系统,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,二、计算机打印机的功能分析,1、主要功能 由三个分功能系统组成 （1）打印头打印功能系统 （2）打印头移动功能系统 （3）走纸换行功能系统,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,二、计算机打印机的功能分析,（1）打印头打印功能系统,（1）打印头打印功能系统,（2）打印头移动功能系统,（3）走纸换行功能系统,打印纸分连续纸和单页纸两种情况,（1
13、）色带均匀移动功能 （2）压紧及调整功能 （3）纸宽调整功能 （4）打印头位置调整功能 （5）手动卷纸功能,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,2、辅助功能,二、计算机打印机的功能分析,（1）色带均匀移动功能,（2）压紧及调整功能,（2）压紧及调整功能,（3）纸宽调整功能,（4）打印头位置调整功能,3、控制功能 打印机具有以下控制功能： （1）与主机交换信息的功能 （2）打印驱动控制系统 （3）故障检测功能 （4）报警功能,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,二、计算机打印机的功能分析,（5）自检功能 （6）自动进页功能 （7）自动换页功能 （8）连续或分页打印方式
14、选择功能,3、控制功能,第五节 典型机器的功能分析之二-计算机针式打印机,二、计算机打印机的功能分析,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,点钞机是一种典型的机电一体化机械，它属于工艺类机器。 点钞机能把一沓纸币逐张分开、清点、计数并整理好。,图2-18 早年对点钞机的构思,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,一、点钞机的功能要求及机型的发展演化,当时对点钞机功能要求有以下几点： 1）要有堆放准备清点的纸币的空间，并且能将纸币连续输入，直到最后一张。 2）要有能把纸币逐张分离的机构。 3）要有准确计数的装置。 4）纸币清点完后要整理成一沓。,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,
15、一、点钞机的功能要求及机型的发展演化,20世纪七十年代，出现了一种采用真空吸附技术的纸币复点机,图2-19 纸币复点机,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,一、点钞机的功能要求及机型的发展演化,图2-17 20世纪80年代后期的点钞机外形图,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,一、点钞机的功能要求及机型的发展演化,图2-20 20世纪80年代中国发明的卧式点钞机功能原理图,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,一、点钞机的功能要求及机型的发展演化,图2-21 20世纪90年代中期出现的立式点钞机,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,一、点钞机的功能要求及机型的发展演化,图2-22 21世纪初中国推出的新型的半卧式点钞机,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,一、点钞机的功能要求及机型的发展演化,对点钞机的改进和演化做一下总结： 1）点钞机是银行部门不可缺少的辅助机具，它的市场需求是巨大的，只要有纸币流通，就有市场需求。 2）点钞机是用来清点纸币的，要求点钞机的可靠性高。 3）点钞机最关键的功能是分钞功能，也就是说必须保证纸币一张一张地送过去，才能保证计数精确。我们国家发明的橡胶阻尼式分钞功能原理一直在采用。,第六节 典型机器的功能分析之三 -点钞机,4）我们知道，开发一种原型机，也就是从无到有是相当不易的。如果对现
