机械设计制造及其自动化大三知识总结文档格式.docx
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(6)回程误差;
(7)重复性;
(8)零点漂移;
(9)稳定性;
(10)载荷效应
测量系统的动态特性:
指测量系统的输出对快速变化的输入信号的动态响应特性。
5.电阻式传感器:
电阻应变式传感器通常有两种用法:
一种是直接利用材料的应变效应或压阻效应把应变转换为电阻的变化,承担这种转换功能的元件就称为电阻应变片。
(1)电阻应变式传感器
(2)热电阻式传感器
(3)电位计式电阻传感器
6.电容式传感器:
电容式传感器是将测量的变化转换为电容变化的一类传感器。
(1)变极板间距型电容传感器
(2)变极板工作面积型电容传感器
(3)变介电常数型
7.电感式传感器:
电感式传感器是利用电磁感应将测量物理量如位移、压力、振动等转换为电感线圈自感L或互感M变化的传感器。
8.信号的调制和解调
(1)幅值调制和解调:
调幅就是将调制信号与载波信号相乘,使载波的幅值随调制信号的变化而变化。
(2)频率调制和解调:
调频就是用信号电压的幅值控制一个振荡器,使其振荡频率与信号电压幅值的变化成正比,而振荡幅值保持不变。
9.信号的放大:
对微弱信号放大是检测系统中必须解决的问题。
对测试系统中放大器的要求包括:
(1)频带宽,且能放大直流信号;
(2)精度高,线性度好;
(3)高输入阻抗,低输出阻抗;
(4)低偏移,低噪声;
(5)强的抗共模干扰能力。
放大器有:
运算放大器;
测量放大器;
可编程增益放大器;
隔离放大器;
电荷放大器。
10.信号的滤波:
滤波电路是一种选频电路,它可使信号中需要的频率成分通过,而极大地衰减其他频率成分,利用滤波电路的选频作用,可以滤除干扰噪声或进行频谱分析。
滤波电路按频率范围分为四类:
低通、高通、带通、带阻滤波电路。
滤波器的特性参数:
(1)截止频率;
(2)带宽与品质因数;
(3)纹波幅度;
(4)倍频程选择特性
典型的滤波电路有:
RC低通滤波电路;
RC高通滤波电路;
RC带通滤波电路;
有源滤波电路。
《工程材料》
1.金属的结构与结晶:
金属材料包括纯金属和合金,是由金属元素或以金属元素为主形成的具有一般金属特征的最重要的一类工程材料。
金属材料在固态下通常都是晶体,原子呈规则排列。
金属的一个主要特征是其具有正的电阻温度系数,即电阻随温度升高而升高。
金属的晶体结构:
在介绍纯金属的晶体结构前,先了解一下空间点阵和晶胞的概念。
所谓空间点阵就是将晶体的内部结构抽象为无数个点子按一定的方式在空间作有规则的周期性分布。
空间点阵的特征是每个阵点周围空间的环境相同。
而为了研究点阵的空间特点,在点阵中取出一个反映点阵特点的基本单元作为其组成单元,此单元称为晶胞。
金属晶体三种典型的结构是面心立方结构、体心立方结构和密排六方结构。
晶胞原子数是一个晶胞内所包含的原子数目。
配位数是晶格中某一原子相邻的原子数目。
致密度是晶胞中原子本身所占的体积与晶胞体积之比。
致密度越大表明晶格中空隙总体积越小。
金属晶体具有各向异性,这也是区别非金属的重要标志之一。
实际金属晶体中的金属缺陷:
晶体缺陷分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类。
点缺陷的特征是三维方向尺寸都很小,晶格规则排列的破坏只发生在几个点阵常数范围内。
点缺陷主要有空位(为主)、间隙原子和杂志原子。
线缺陷又称位错,在晶体中呈连续的线状分布,主要有刃型位错和螺型位错。
面缺陷是晶体中得二维畸变区域,其特征是一个方向上尺寸都很小,而另外两个方向尺寸较大。
金属结晶的基本概念:
结晶过程中两个重要特征是过冷和潜热释放。
液态金属必须冷却到理论结晶温度一下某一个温度时才开始结晶,这个现象称为过冷。
冷却曲线两个转折点之间出现“平台”,这意味着结晶过程中有热量释放,这部分伴随着液态向固态转变而释放的热量称为结晶潜热。
过冷液态金属中晶核的形成有均质形核和异质形核。
液态金属冷却具有一定的过冷度后,某些较大的原子小集团借助结构起伏使其尺寸大于某一临界尺寸才能成为一个结晶核心,这种从过冷液态金属中自发形成晶核的过程称为均质形核。
凝固时,液态金属依附于未熔质点表面形成晶核,这种形核方式为异质形核。
晶粒大小控制:
常温工作的金属,晶粒越细小其强度硬度越高,而且塑性韧性越好。
凡是促使形核抑制长大的措施都有细化晶粒的效果。
增大金属过冷度和孕育(变质)处理都能达到细化晶粒的效果。
二元合金的相图及结晶
按照晶体结构特点,合金中得相可以分为固溶体和金属间化合物两大类。
二元合金相图反映二元系合金平衡条件下温度成分和相组成关系。
由合金表象点在相图中得位置可以确定该合金在给定温度下得平衡相。
某温度两相平衡时,两个相得成分可以用(恒温)水平线与两相区的相界线交点确定,该温度两个相的质量分数可用杠杆定律计算。
杠杆定律只适用于两相区。
温度变化时,两个平衡相得成分分别沿两条相界线变化。
三相平衡区时一条水平线,它与三个单相区点接触,二元系合金的共晶转变、包晶转变都是恒温转变,三个确定成分的相在确定温度下发生转变。
从三个单相区的相互位置,可以判定三相平衡性质。
相图反映平衡条件下合金的相组成和组织组成,实际应用时,应注意非平衡条件下合金的相和组织状态与相图差异。
成分过冷是合金凝固时普遍存在的现象,成分过冷的大小将影响合金的生长方式和结晶的形态。
铁碳合金和铁碳相图
铁碳相图是实际生产应用中最广泛最重要的相图。
Fe-Fe3C相图中有五个单相区:
液相L,δ固溶体,铁素体α,奥氏体γ,渗碳体Fe3C,其中δαγ为固溶体相,Fe3C为中间相。
Fe-Fe3C相图上还有三条恒温转变线:
包晶转变L+δγ,共晶转变Lγ+Fe3C和共析转变γα+Fe3C。
共晶转变产物称为莱氏体Le,共析转变产物为珠光体P,所以Fe-Fe3C系合金有两种基本组织:
Le和P。
本章介绍了Fe-Fe3C系合金的平衡结晶过程和各种组织组成物的形貌。
讨论了碳对铁碳合金组织和力学性能的影响。
工业用钢中还含有Si、Mn、P、S等元素,Si、Mn对钢的性能有益,通常P、S是有害元素,P导致钢的冷脆性,S导致钢的热脆性。
典型的铸锭宏观组织有表面细晶粒区、柱状晶区和中心等轴晶区三个区域。
金属及合金的塑性变形和再结晶
随着外加应力增加,金属将依次发生弹性变形塑性变形直至断裂。
断后伸长率和断面收缩率衡量金属的变形能力,屈服强度和抗拉强度表征金属抵抗变形和断裂的能力。
塑性变形主要方式是滑移其次是孪生。
晶体滑移的实质是位错沿滑移面的滑移过程。
使位错滑移所需外加应力远小于理想晶体刚性滑移所需的外加应力。
多晶体塑性变形时各晶粒必须互相协调变形金属塑性变形引起晶粒变形,位错密度急剧增加,形成胞状亚组织,产生加工硬化和残余应力,大变形量的多晶体金属还会出现变形结构。
形变功的一小部分转化变形金属的储存能,构成变形金属加热时回复与再结晶的驱动力。
经过再结晶,变形金属的组织与性能恢复到变形前的水平。
再结晶完成后继续加热或保温,晶粒将长大。
变形严重且加热超过某一温度,晶粒往往会异常长大,发生二次再结晶。
金属在高温下变形,产生加工硬化同时发生动态软化过程,金属大变形量的塑性变形可以持续进行。
高于再结晶温度,不伴随加工硬化的变形称为热加工。
但是热加工不能简单地看作是塑性变形加再结晶。
扩散是原子微观无规则迁移的宏观表现。
间隙固溶体中得扩散机制主要是空位扩散。
温度是影响扩散最重要的因素,晶体结构晶体缺陷等都会影响扩散速度。
钢的热处理
钢的奥氏体化由四个基本过程组成,即奥氏体的形核、奥氏体晶核的长大、残余渗碳体的溶解及奥氏体成分的均匀化。
奥氏体化速度与加热温度、加热速度、钢的成分及原始组织等因素有关。
奥氏体晶粒的大小用晶粒度表示,有三种不同概念的晶粒度,即起始晶粒度、实际晶粒度、本质晶粒度。
影响奥氏体实际晶粒度的因素主要是加热温度、保温时间、钢的化学成分。
根据过冷奥氏体转变温度的不同,转变产物可分为珠光体、贝氏体和马氏体三种。
较高温度下发生的珠光体转变是一个扩散性相变;
较低温度下发生的马氏体转变是一个无扩散型相变;
在珠光体与马氏体转变温度的区间发生的贝氏体转变是一个半扩散型转变。
钢的退火是为了均匀成分和组织、细化晶粒、降低硬度、消除应力,通常用地退火工艺有完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火。
正火与退火的目的近似。
与退火相比,相同成分的钢正火后机械性能较高;
而且正火生产率高,成本低,工业生产中尽量用正火代替退火。
钢的淬透性是指淬火时获得马氏体的能力,其大小可用钢在一定条件下淬火获得淬透层的深度表示。
钢的淬透性在本质上取决于过冷奥氏体的稳定性。
钢的淬硬性是指钢在淬火时的硬化能力,用淬火后马氏体所能到达的最高硬度表示。
钢的淬硬性主要取决于马氏体中得含碳量。
合金钢市在碳素钢的基础上形成的,
合金元素的加入,不仅能与钢中得铁素体、奥氏体、碳化物等相互作用,还会对Fe-Fe3C相图和钢的热处理相变过程产生明显的影响,并且进一步改善了钢的组织与性能,拓宽了钢的应用领域。
合金钢的种类繁多,可根据选材、生产、研究等不同的要求,按用途、合金元素的质量分数、平衡状态、化学成分、正火组织、相变情况或工艺特征等进行分类。
合金结构钢包括普通低合金钢易切削钢渗碳钢调质钢弹簧钢等,他们的淬透性强度和韧性大大优于碳素结构钢,具有较好的硬度、塑性、耐磨性和优良的综合机械性能。
合金工具钢包括刃具钢冷作磨具钢热作磨具钢和量具钢等,他们一般含有较高的碳和合金元素质量分数,不但硬度和耐磨性高于碳素工具钢,还具有优良的淬透性、红硬性和回火稳定性。
为了提高加工性能和为最终热处理作组织上得准备,一般采用球化退火作为合金工具钢的预先热处理。
这类钢常备用来制作尺寸较大形状复杂的各类刃具量规等。
特殊性能钢包括不锈钢、耐热钢和耐磨钢等,当碳的质量分数较低时,不锈钢和耐热钢的编号方法与工具钢有所不同。
为了提高钢的耐磨性和耐热性,不锈钢和耐热钢含有较高的铬等元素,根据组织的不同,可分为铁素体钢奥氏体钢和马氏体钢。
耐磨钢含有较高的锰,经过水韧处理后,塑性、韧性较高,硬度较低,硬度和耐磨性提高。
注:
《工程材料》为《工程材料成型技术》及《工程材料及热处理》两门课程的综合复习,特此说明。
《机械设计》
根据用户的使用要求对专用机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。
机械设计是机械工程的重要组成部分,是机械生产的第一步,是决定机械性能的最主要的因素。
机械设计的努力目标是:
在各种限定的条件(如材料、加工能力、理论知识和计算手段等)下设计出最好的机械,即做出优化设计。
优化设计需要综合地考虑许多要求,一般有:
最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少环境污染。
这些要求常是互相矛盾的,而且它们之间的相对重要性因机械种类和用途的不同而异。
设计者的任务是按具体情况权衡轻重,统筹兼顾,使设计的机械有最优的综合技术经济效果。
过去,设计的优化主要依靠设计者的知识、经验和远见。
随着机械工程基础理论和价值工程、系统分析等新学科的发展,制造和使用的技术经济数据资料的积累,以及计算机的推广应用,优化逐渐舍弃主观判断而依靠科学计算。
服务于不同产业的不同机械,应用不同的工作原理,要求不同的功能和特性。
各产业机械的设计,特别是整体和整系统的机械设计,须依附于各有关的产业技术而难于形成独立的学科。
因此出现了农业机械设计、矿山机械设计、纺织机械设计、汽车设计、船舶设计、泵设计、压缩机设计、汽轮机设计、内燃机设计、机床设计等专业性的机械设计分支学科。
但是,这许多专业设计又有许多共性技术,例如机构分析和综合、力与能的分析和计算、工程材料学、材料强度学、传动、润滑、密封,以及标准化、可靠性、工艺性、优化等。
此外,还有研究设计工作的内在规律和设计的合理步骤和方法的新兴的设计方法学。
将机械设计的共性技术与理性化的设计方法学汇集成为一门独立的、综合性的机械设计学科是机械工程实践和教育工作者正在努力的工作。
《机械设计课程设计》
基本内容:
机械设计课程设计是针对已完成《机械设计》课程的学生所要求的,学生对于《机械设计》课程的掌握情况的具体考核课程。
该课程的主要内容是基于《机械设计》的知识要求,能够完成一定的独立设计要求,并能够实现一定特定功能的设计要求。
机械设计课程设计的主要内容为减速器的总体设计。
本课程的设计内容为二级圆柱齿轮减速器。
原理为利用二级圆柱齿轮达到高速低扭到低速高扭的转变。
并利用皮带和皮带轮进行与工作端的连接,从而达到减速的要求。
由于该减速器的工作为回转运动,故只能适用于回转运动的减速。
由于减速器的作用是有一个使用范围的,因此计算中必须校核各零件的强度等机械性能,从而防止减速器在运转过程中的失效发生。
减速器的箱体设计为经验性设计,由于我们在课程开始的时候还不具备独立设计能力,因此,箱体的设计内容一般进行查表获得数据。
箱体的设计包括箱体、透视盖、油表、地脚螺栓、箱体密闭螺栓等零部件的设计以及校核。
《机械原理课程设计》
机械原理课程设计从一般意义上讲,并不算是完整的课程设计。
由于在机械原理课程结束的时候,学生对于定量计算完成总体设计内容的掌握并没有完成,因此无法进行完整的课程设计。
机械原理课程设计是功能原理的设计,并不涉及到具体的计算问题。
因此,设计内容仅要求给出功能原理图以及机构的工作示意图即可。
机械原理课程设计是在机械原理课程之后的课程设计,机械原理课程设计的内容是半自动钻床的进给系统的设计。
主要采用的是凸轮和齿轮的配合结构。
利用凸轮以及主轴到各转轴的转动速率差达到进给的各项功能的协调。
《控制工程基础》
经典控制理论是以传递函数为基础,以频率法和根轨迹法作为分析和综合系统的基本方法,主要研究单输入、单输出这类控制系统的分析和设计问题。
现在控制理论是以状态空间法为基础,研究多输入、多输出、时变参数、分布参数等控制系统的分析和设计问题。
自动控制就是在没有人直接参与的情况下,使被控对象的某些物理量准确地按照预期规律变化。
开环控制:
只有输入量对输出量产生控制作用,输出量不参与对系统的控制。
Ø
结构简单、维护容易、成本低、不存在稳定性问题
输入控制输出
输出不参与控制
系统没有抗干扰能力
适用范围:
输入量已知、控制精度要求不高、扰动作用不大。
闭环控制:
把输出量的一部分检测出来,反馈到输入端,与给定信号进行比较,产生偏差,此偏差经过控制器产生控制作用,使输出量按照要求的规律变化;
输入控制输出,输出参与控制
检测偏差、纠正偏差
具有抗干扰能力
结构复杂
自动控制基本类型:
模拟控制系统和数字控制系统
恒值调节系统和随动系统
连续控制系统和离散控制系统
线性连续控制系统和非线性系统
控制系统的基本要求:
稳定、准确、快速。
柔性制造系统是控制理论实现整个加工车间自动化的具体应用,加上计算机辅助设计和计算机辅助规划,可形成全工厂级得自动化,即计算机集成制造系统,这是自动控制理论在机械制造领域的集大成。
状态变量——一组能够完全表征系统运动状态的相互独立的最小个数的变量。
状态向量——以状态变量为分量构成的向量,维数与状态变量的个数相同,一般等于系统中储能元件的个数。
状态空间——以状态变量x1(t),x2(t),…,xn(t)为坐标轴构成的欧氏空间。
若线性系统在初始扰动的影响下,其动态过程随时间的推移逐渐衰减并趋于零或原平衡工作点,则称系统渐进稳定,简称稳定。
反之,若初始扰动的影响下,系统的动态过程随时间的推移而发散,则称系统不稳定。
减小稳态误差的方法
(1)保证系统中各个环节(或元件),特别是反馈回路中元件的参数具有一定的精度和恒定性;
(2)对输入信号而言,增大开环放大系数,以提高系统对给定输入的跟踪能力;
(3)对干扰信号而言,增大输入和干扰作用点之间环节的放大系数,有利于减小稳态误差;
(4)增加系统前向通道中积分环节数目,使系统型号提高,可以消除不同输入信号时的稳态误差。
《流体力学》
流体力学,是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
流体力学是力学的一个重要分支,它主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。
在生活、环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。
流体力学中研究得最多的流体是水和空气。
它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律,常常还要用到热力学知识,有时还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。
1738年伯努利出版他的专著时,首先采用了水动力学这个名词并作为书名;
1880年前后出现了空气动力学这个名词;
1935年以后,人们概括了这两方面的知识,建立了统一的体系,统称为流体力学。
除水和空气以外,流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。
气象、水利的研究,船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行,可燃气体或炸药的爆炸,以及天体物理的若干问题等等,都广泛地用到流体力学知识。
许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导,同时也促进了它不断地发展。
1950年后,电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。
《热工基础》
《热工基础》的工程热力学部分围绕能量转换、传递和利用过程中数量守恒及能质下降展开,给出了工程热力学的基本概念、基本定律、工质的性质及能量转换过程分析计算的基本方法;
传热学部分围绕热力设备和日常生活中热量的传递展开,阐述传热的基本形式及传热过程分析、简明实用的计算方法和传热过程的强化(削弱)。
全书对能量(特别是热量)传递、转换和利用过程中的环境问题给予了一定的重视
全书包括工程热力学和传热学两部分内容。
工程热力学以热力学第一定律和热力学第二定律为基础,在学习了工质(主要是理想气体和水蒸气)的热力性质后,主要讲述热功转换的基本规律,探求能量的高效利用途径。
传热学部分在研究二种基本传热方式的基础上,讲述了换热器的计算问题。
《微型计算机原理及应用》
第一章计算机系统
一、微机系统的基本组成
1.微型计算机系统由硬件和软件两个部分组成。
(1)硬件:
运算器,控制器,存储器,输入设备,输入设备。
(2)软件:
系统软件:
操作系统、数据库、编译软件
应用软件:
文字处理、信息管理(MIS)、控制软件
二、系统结构
系统总线可分为3类:
数据总线DB(DataBus),地址总线AB(AddressBus),控制总线CB(ControlBus)。
三、工作过程
微机的工作过程就是程序的执行过程,即不断地从存储器中取出指令,然后执行指令的过程。
第二章计算机的编码
一、计算机的数制
二进制数:
逢二进一,符号B,机器使用(0:
低电平,1:
高电平)
八进制数:
逢八进一,符号Q
十进制数:
逢十进一,符号D
十六进制数:
逢十六进一,符号H
二、计算机的信息编码
1.BCD编码(8421码):
将十进制数的每一位数字直接用等值4位二进制数表示。
十进制整数256用BCD码表示,则为(001001010110)BCD
2.二进制数的算术运算:
加、减、乘、除
3.二进制数的逻辑运算
4.机器数的种类和表示方法
在机器中表示带符号的数有3种表示方法:
原码、反码和补码。
第三章计算机主机结构
1、8086/8088微处理器
8086微处理器的内部结构:
从功能上讲,由两个独立逻辑单元组成,即执行单元EU和总线接口单元BIU。
执行单元EU包括:
4个通用寄存器(AX,BX,CX,DX);
4个16位指针与变址寄存器(BP,SP,SI,DI);
16位标志寄存器FLAG(6个状态标志和3个控制标志);
16位算术逻辑单元(ALU);
数据暂存寄存器
EU功能:
从BIU取指令并执行指令;
计算偏移量。
总线接口单元BIU包括:
4个16位段寄存器(CS(代码段寄存器)、DS(数据段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)和ES(附加段寄存器))
BIU功能:
形成20位物理地址;
从存储器中取指令和数据并暂存到指令队列寄存器中。
【例3.1】假设CS=4000H,IP=0300H,则指令的物理地址PA=4000H×
10H+0300H=40300H。
逻辑地址=4000H:
0300H。
“段加偏移”的寻址机制:
物理地址=段基地址(又称段起始地址=段地址×
10H)+偏移地址
逻辑地址:
其表达形式为“段地址:
段内偏移地址”。
2、总线周期
(1)、时钟周期:
时钟脉冲信号的一个循环时间叫一个时钟周期,又称为一个“T”状态,是微处理器工作的最小时间单位
(2)、总线周期(基准时间):
完成一次对存储器或I/O端口的操作所需要的时间。
(3)、指令周期:
执行一条指令所需要的时间。
1个最基本的总线周期由4个时钟周期组成,4个时钟周期又称为4个状态,。
第四章计算机指令系统
1、存储器寻址的划分:
(1)直接寻址方式:
位移量=有效地址
例:
MOVAX,[0618H]
(2)寄存器间接寻址方式:
有效地址(EA)=基址值(BX/BP)+变址值(SI/DI)+偏移量(0/8/16)
MOVAX,[BP]
(3)基址寻址方式:
有效地址(EA)=基址值(BX/BP)+偏移量(0/8/16)
MOVAX,[BX]
(4)变址寻址方式:
有效地址(EA)=变址值(SI/DI)+偏移量(0/8/16)
MOVAX,[DI]
(5)基址加变址寻址方式:
MOVAX,[BX+DI]
(6)寄存器相对间接寻址:
(7)相对基址加变址寻址:
操作数的默认段为SS
MOVAX,[BP+SI+DISP]
指令分类:
数据传送、算术运算、逻辑运算、串操作、程序控制和CPU控制。
2、算术运算指令
1)加法指令ADDd,s;
d←d+s
2)减法指令SUBd,s;
d←d-s
3)乘法指令MULs
4)除法指令DIVs
5)十进制调整指令DAA
3、逻辑运算和移位循环类指令:
分为3种类型:
逻辑运算;
移位;
循环
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- 机械设计 制造 及其 自动化 大三 知识 总结