机器设备设计制造基础

　　知识点：机器设备的定义和分类

　　一、机器设备定义

　　(一)一般定义

　　人们利用机械原理制造的装置，以及将机械能转换为某种非机械能，或利用机械能来做一定工作的装备或器具。

动力机械	自然界中的能量转换为机械能而做功的机械装置	内燃机、电动机、汽轮机、水轮机、风力机
能量变换机械	进行能量的转换	发电机、热泵、液压泵、压缩机
工作机械	利用自然界或动力机械所提供的机械能来改变工作对象的物理状态、性质、结构、形状、位置	车床、刨床等

　　动力机械 自然界中的能量转换为机械能而做功的机械装置 内燃机、电动机、汽轮机、水轮机、风力机

　　能量变换机械 进行能量的转换 发电机、热泵、液压泵、压缩机

　　工作机械 利用自然界或动力机械所提供的机械能来改变工作对象的物理状态、性质、结构、形状、位置 车床、刨床等

　　【提示1】机械为机器和机构的泛称，各种机械的共同特征是：由零件和部件组成;零件、部件之间有确定的相对运动和力的传递;有机械能的转换或机械能的利用。

　　【提示2】装置或器械，其零件、部件之间没有相对运动，也没有机械能的转换和利用，如压力容器、反应塔、换热器等，但由于它们是通过机械加工而制成的产品，也被认为属于机械范畴。

　　(二)评估学中的定义

　　机器设备是指人类利用机械原理以及其他科学原理制造的装置，它们是被特定主体拥有或控制的不动产以外的有形资产，包括机器、仪器、器械、装置，以及附属的特殊建筑物等资产。

　　【提示】评估中的定义注意其自然属性和资产属性两方面。

　　二、机器设备分类

　　(一)按国家固定资产分类标准分类

　　固定资产分类代码的第1位所表示的6个门类如下：

　　(1)土地、房屋及构筑物;

　　(2)通用设备;

　　(3)专用设备;

　　(4)文物和陈列品;

　　(5)图书、档案;

　　(6)家具、用具、装具及动植物。

　　(二)按会计核算中的分类方法分类

　　机器设备按其使用性质分为六类，包括：

　　(1)生产用机器设备;(2)非生产用机器设备;(3)租出机器设备;(4)未使用机器设备;(5)不需用机器设备;(6)融资租入机器设备。

　　(三)按机器设备的组合形式分类

机组	两台以上的机器组成的一组机器，配合起来共同完成某项特定工作。如柴油发电机组；制冷机组；水轮发电机组
自动生产线	由工件传送系统和控制系统将一组自动机床（或其他工艺设备）和辅助设备，按工艺顺序联合起来，完成产品全部或部分制造过程的生产系统。联接方式有柔性和刚性两种
柔性制造系统	统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成的，能适应加工对象变换的自动化的机械制造系统，简称FMS
车间	企业内部在生产过程中完成某些工序或单独生产某些产品的单位

　　【结论1】机器设备的评估对象分为单台机器设备和机器设备组合。机器设备组合的价值不必然等于单台机器设备价值的简单相加。

　　【结论2】在进行机器设备评估时，经常是以机器设备的组合作为评估对象。

　　(四)按可移动性分类

　　按不动产、动产、以及无形资产等来划分资产，也是经常采用的资产分类方法。

　　机器设备有些属于动产、有些是不动产。另外很大一部分是界于两者之间的，称之为“固定装置”或“固置物”。

　　我国的评估准则规定，评估师应当根据机器设备的预期用途，明确评估假设。

　　包括：是原地使用还是移地使用。在进行企业搬迁评估，以及被评估的设备在未来的使用中可能会因工艺调整等因素发生移动，判断被评估的设备是否可以移动，以及移动资产可能会导致的损坏，是评估师必须考虑的因素。

　　知识点：螺旋传动和蜗杆传动特点对比

传动方式	优点	缺点
普通螺旋传动	结构简单；降速比大，可以实现微调和降速传动；省力；可逆行自锁；工作连续、平稳，无噪声	摩擦大，效率低（如果有自锁要求，效率低于50%）
滚珠螺旋传动	机械效率高（0.90～0.95）；摩擦小，能长时间保持精度，使用寿命长；启动转矩接近于运动转矩，传动灵敏磨损小；给予适当预紧可以消除间隙，提高传动精度和轴向刚度	不能逆向自锁；制造工艺复杂，成本较高
蜗杆传动	降速效果好；传动平稳；可自锁	效率低（一般为0.7～0.8，要求自锁时，效率小于0.5）

　　知识点：带传动、齿轮传动和螺旋传动机构的特点

　　带传动机构特点：

　　(1)运动平稳无噪声，可以缓冲冲击和吸收振动;

　　(2)结构简单，传递距离远;

　　(3)制造和安装简单，维护方便，不需润滑;

　　(4)当机器发生过载时，传动带可以打滑，对整机起保护作用;

　　(5)外廓尺寸大，效率较低，传动带寿命较短，传动精度不高。

　　齿轮传动机构特点：

　　(1)传递运动可靠，瞬时传动比恒定;

　　(2)适用的荷载和速度范围大;

　　(3)使用效率高，寿命长，结构紧凑，外观尺寸小;

　　(4)可传递在空间任意配置的两轴之间的运动;

　　(5)振动和噪声较大不可无级调速;

　　(6)传动轴之间的距离不能太大;

　　(7)加工复杂，制造成本高。

　　螺旋传动特点如下：

　　(1)结构简单：

　　(2)降速比大;

　　(3)普通螺旋传动能实现自锁;

　　(4)工作连续平稳，无噪声;

　　(5)摩擦大、效率低。

　　知识点：压力加工

　　利用外力使金属材料产生永久变形，制成所需尺寸和形状毛坯或零件的加工方法。压力加工的主要生产方法有锻造和冲压。

　　(一)自由锻

　　加热坯料放在平砧之间，受锻击力或压力作用。

　　【结论1】精度低、生产率不高;单件、小批量、形状简单。

　　(二)模锻

　　加热坯料放在锻模模膛内，由模腔限制金属变形，从而获得与模膛一致的锻件。

　　【结论2】精度高、复杂零件，加工余量小，生产率高，需要锻模，只适用于生产大批量中小型零件。

　　(三)冲压

　　利用冲模对板料(包括带材、管材、型材)加压，使之产生分离或变形。

　　【结论3】主要应用于加工塑性良好的板材或其它薄壁的型材。可以冲制出形状复杂、尺寸精度较高的零件，一般不经机械加工即可使用。

锻造	自由锻	精度低、生产率低；单件、小批量、形状简单
	模锻	精度高、复杂零件，加工余量小，生产率高，需要锻模，只适用于生产大批量中小型零件
冲压	主要应用于加工塑性良好的板材或其它薄壁的型材。可以冲制出形状复杂、尺寸精度较高的零件，一般不经机械加工即可使用

　　【提示】1.钢的始锻温度一般在1200℃，终锻温度为800℃。2.锻造需要对毛坯加热，然后再施加外力使之变形;而冲压则在常温下进行。

　　知识点：机器设备的评定

　　一、机器设备完好的主要评价内容

　　(一)主要性能

生产性	生产效率，生产率。效率高就是指机器设备在单位时间内能生产更多的产品或提供更多的服务。功率、行程、速度等。
可靠性	规定的时间和条件下，完成规定功能的能力。设备的精度、准确度的保持性及零件的耐用性、安全可靠性等。
节能性	节约能源能力。每小时耗电量、耗油量，每百公里耗油量等。
维修性	维修程度的难易，影响着维修工作量大小和费用的高低。
耐用性	使用过程中，经历的自然寿命时间。并非越长越好，应结合技术寿命和经济寿命综合考虑设备的耐用性。
环保性	可将ISO14000环境管理标准作为衡量指标。

　　(二)精度要求

　　精度指数T是评价机器设备有形磨损造成各部件之间相互位置变动的一个重要数据。

　　式中：TP—实测精度 TS—标准精度 n—实测项数

　　设备精度指数T值越小，说明其精度越高。根据实践经验：

T≤0.5	新设备验收标准
0.5＜T≤1	大修和重点修理后验收标准
1＜T≤2	可继续使用注意调整
2＜T≤2.5	需要重点修理或大修
T＞2.5	需要大修或更新

　　此外，机床的运动系统、操作系统、液压系统、电气系统、动力系统、环境保护和工业卫生、安全可靠、维护保养与配套齐全等方面均应该达到应有的要求。

　　二、机器设备质量评定中应注意的问题

　　(一)机器设备主要质量指标的劣化程度

　　输出参数是判断机器设备质量的重要依据之一。

　　可以是工作精度、运动参数、动力参数和经济指标。

　　(二)机器设备的可靠度

可靠性	机器设备在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。体现机器设备耐用和可靠程度的一种性能。	定性
可靠度	在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率。	定量

　　【提示】可靠度的最大值为1，称为100%可靠;最小值为0，称为完全不可靠。由此可见：0≤R(t)≤1。又可称为无故障工作概率。

　　机器设备可靠度的大小主要取决于设计、制造，此外，使用、维修、周围环境、运输和保管等因素也影响其可靠度。

　　(三)机器设备的经济指标

　　1.机器设备在使用过程中，是否能以最小的消耗获得尽可能大的效益。

　　2.机器设备在使用过程中，其维持费的高低。

　　知识点：普通螺旋传动的特点

优点	结构简单；降速比大，可以实现微调和降速传动；省力，如千斤顶；在一定条件下实现逆行自锁；工作连续、平稳，无噪声
缺点	摩擦大，效率低（如果有自锁要求，效率低于50%）

　　知识点：滚珠螺旋传动的特点

优点	机械效率高（0.90～0.95）；摩擦小，能长时间保持精度，使用寿命长；启动转矩接近于运动转矩，传动灵敏磨损小；给予适当预紧可以消除间隙，提高传动精度和轴向刚度
缺点	不能逆向自锁；制造工艺复杂，成本较高