第三讲 1M410000 机电安装工程术基础知识 - 机电工程考试辅导

第三讲 1M410000 机电安装工程术基础知识
1M411060 了解术测量的基础知识
1M411061 术测量的基本概念、方法和有关规定
(1)术测量的基本概念
术测量是为确定量值而进行的实验过程。测量过程包括：测量对象、计量单位、测量方法和测量精
度等四个要素。
● 测量对象，这里主要指几何量，包括长度、角度、表面粗糙度和形位误差等。
● 计量单位，根据计量法的规定，国家采用国际单位制。
● 测量方法，常见的有：
直接测量与间接测量；
综合测量与单项测量；
接触测量与非接触测量；
被动测量与主动测量以及静态测量与动态测量。
● 测量精度，是指测量结果与真值的一致程度。
(2)尺寸传递
● 尺寸的统一是通过尺寸传递来实现的。尺寸传递就是将计量基准器的量值通过各级计量标准器逐
级传递到各种计量器具上。尺寸的每一次传递，都是将高一级计量、标准器的量值与具有同量值的低
一级计量标准器相比较，以确定低一级计量标准器的实际量值，这一过程称为检定。
● 计量法规定，“国务院计量行政部门负责建立各种计量基准器具，作为统一全国量值的最高依据”。
“计量检定必须按照国家计量检定系统表进行”。
(3)常用长度计量仪器及其选择
● 计量器具的种类、用途和特点：
标准量具，这种量具只有某一个固定尺寸，通常用来校对和调整其他计量器具或作为标准用来与被测
件进行比较。如量块。
极限量规，是一种没有刻度的专用检验工具，用这种工具不能测出被测量工件的具体尺寸，但可确定
被测量工件是否合格。
检验夹具，也是一种专用检验工具，当配合各种比较仪时，可用来测量更多和更复杂的参数。
计量仪器，能将被测的量值转换成可直接观察的指示值或等效信息的计量器。根据其构造的特点，计
量仪器可分为：游标式、微动螺旋式飞机械式量仪、光学，
机械式量仪、气动式量仪＼电动式量仪等。
● 计量器具的选择主要决定于计量器具的术指标和经济指标。
术指标指的是：测量范围；测量误差。
经济指标指的是：价格；测量环境要求。
(4)主要形状误差、位置误差的检测方法及其误差评定
● 形状误差：
● 位置误差：
● 检测方法及其误差评定：
15
1M411062 公差与配合的基本概念，分类和配合的制度
允许零部件的几何参数的变动量，称为“公差”。公差配合”标准是机械和仪器制造中的重要基础标
准。
(1)基本概念
为了正确理解和应用“公差配合”标准，必须了解以下术语和定义：
● 尺寸——用特定单位表示长度值的数字。
● 基本尺寸——是在零件设计时，根据使用要求，通过刚度、强度计算或结构等方面的考虑，并按
标准直径或标准长度圆整所给定的尺寸。
● 实际尺寸——是通过测量获得的尺寸。
● 极限尺寸——是指允许尺寸变化的两个极限值。
● 尺寸偏差——简称偏差，是指某一个尺寸减其基本尺寸的代数差。最大极限尺寸
减其基本尺寸的代数差称为上偏差，最小极限尺寸减其基本尺寸的代数差称为下
偏差。上偏差和下偏差统称为极限偏差。
● 尺寸公差——简称公差，是指允许尺寸的变动量。等于最大极限尺寸与最小极限
尺寸的代数差的绝对值，也等于上偏差与下偏差的代数差的绝对值。
● 零线与公差带——零线：在公差与配合图解中，确定偏差的一条基准直线，即零偏差线。
● 公差带：在公差与配合图解中，由代表上、下偏差的两条直线所限定的一个区域称为公差带。
● 基本偏差——用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零
线的那个偏差。
● 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。
●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
将公差分为20 级，从IT01 至ITl8，等级依次降低，而标准公差值依次增大。
(3)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。
● 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”。
● 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”。
● 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。
● 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。
● 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迭，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。
lM411070 了解机械机构的基础知识
IM411071 平面连杆机构的类型和特性
有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成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联结称为运动副。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__________。
(1)平面连杆机构的类型
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。
● 铰链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。
16
● 在铰链四杆机构中，各杆件根据其作用，又分别称为机架、连杆、曲柄或摇杆。
● 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：曲柄滑块机构、导杆机构、摇块机构和定块机构、双滑块机构、偏心轮机构。
(2)平面连杆机构的特性
●急回运动特性；
●死点位置；
● 压力角：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，即压力角可作为判断机构传动性能的标志。
●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，这个余角称为传动角。因
此传动角越大，机构的传动性能越好。
1M411072 凸轮机构的组成与类型
(1)凸轮机构的组成
● 凸轮；
●从动件；
● 机架。
(2)凸轮机构的类型
● 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。
● 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。
1M411080 了解工程热力学的基础知识
1M411081，热力过程中工质的基本状态参数
工程热力学是从工程的观点出发，研究物质的热力性质、能量转换和热能的直接利用等问题，是设计
和分析各种动力装置、制冷机组、热泵空调机组、锅炉和各种热交换器的理论基础。
系统中某瞬间工质热力性质的总状况称为工质的热力状态，简称为工质的状态。工质的热力状态反映
着工质大量分子热运动的平均特性。系统与外界之间因两者的热力状态存在差异而能够进行能量交换
(传热或作功)。
(1)工质的基本状态参数
描述工质状态特性的各种物理量称为工质的状态参数，热力学中常用的状态参数有温度(T)、压力(p、
比容(v)密度(ρ)、内能(u)、焓(h)、熵(s)等，其中可以直接或间接地用仪表测量的状态参数称为工
质的基本状态参数，如温度、压力、比容和密度等。
●温度(T)：描述平衡热力系统冷热状况的物理量，
温度的数值标尺简称温标，对各种温标都要规定其基本定点和每度的数值。
国际单位制(SI)规定热力学温标符号用T，单位代号为K(中文：开)。
国际单位制(SI)规定摄氏温标为实用温标，符号用t，单位名称为摄氏度，单位符号为℃。
● 压力(p)：压力的大小通常用垂直作用于容器壁单位面积上的力来表示，称为绝对压力(或压强)，
通常简称为压力(或压强)。
压力的宏观定义式：p＝F／f
国际单位制(Si)规定压力单位的名称为帕斯卡，单位符号为Pa，1Pa＝1N／m2。
由于大气压力随地理位置及气候条件等环境因素而变化，绝对压力相同的工质在不同的大气压力条件
下测量时，压力表指示的压力值并不相同。这类仪表测得的压力称为相对压力(或表压)。绝对压力才
是状态参数。
● 比容(v)与密度(ρ)：
单位质量工质所占有的容积称为工质的比容，v＝V／m，单位为m3／kg。
单位容积的工质所具有的质量称为工质的密度，即：ρ＝m／V，单位为kg／m3。
工质的比容与密度互为倒数
(2)工质的状态方程．
系统内外同时建立了热的和力的平衡，保持其宏观热力性质不随时间而变化，这时系统的状态称为热
17
力平衡状态，简称为平衡状态。由于系统总会受外界影响而偏离平衡状态，因此平衡状态只是一种理
想状态，用于对偏离不大的实际状态的简化分析计算。
理想气体是假设气体分子是具有弹性而不占体积的质点，且分子之间没有相互作用力的假想气体模型。
常见的空气和燃气一般可看作理想气体，而供热介质水蒸气、制冷剂蒸汽和石油气等必须作为实际气
体。
● 反映系统状态参数之间函数关系的公式称为状态方程。对于纯物质简单可压缩系统的状态方程，
可以用温度、压力、比容这三个基本状态参数表示为F(p，o，r)＝o。
对于理想气体可推导得到其状态方程是 pv＝RT
1M411082 工质能量转换的关系和条件
实践证明；能量既不能被创造，也不能被消灭，它只能从一种形式转换成另一种形式，或从一个系统
转移到另一个系统，而其总量保持恒定，这一自然界普遍规律称为能量守恒定律。把这一定律应用于
伴有热现象的能量转换和转移过程，即为热力学第一定律，表明了热能与机械能在传递或转换过程中
的能量守恒，据此建立能量方程。
能量方程的一般形式；系统收入能量一支出能量＝系统储存能量的增量
(1)系统能量的组成
系统能量分为两大类：一类是系统本身的能量，称为系统储存能；另一类是系统与外界之间相互传递
的能量。
系统储存能分为内能和外储存能两部分：
● 内能(或称内储存能)是工质内部分子动能与分子位能的总和，用U 表示，其单位是焦尔(J)，单
位质量工质的内能用u 表示，其单位是焦尔／千克(J／kg)。系统内能取决于系统本身(内部)的状态，
与工质的分子结构及微观运动形式有关。内能是工质的温度和比容的函数，因此内能也属工质的状态
参数。
● 外储存能包括工质以外界为参考坐标的系统宏观运动所具有的能量(称为宏观动能)及系统工质与
外力场的相互作用时具有的能量(如重力位能)。
宏观动能：物体以某一速度运动时，其具有的动能为宏观运动动能。
重力位能：在重力场中物体相对于系统外的参考坐标系的高度为重力位能。
● 系统的总储存能为内储存能与外储存能之和。对于没有宏观运动，并且高度为零的系统，系统总
储存能就等于内能。
● 闭口系统能量方程：与外界不发生物质交换(即没有物质穿过边界)的系统称为闭
口系统，闭口系统的质量保持恒定，其系统能量方程：
系统总储存能的变化＝系统内能的变化。
● 开口系统能量方程：有物质穿过边界的系统称为开口系统，其能量方程：
进入控制体的能量一控制体输出能量＝控制体中储存能量的增量
(2)系统与外界的能量传递
系统与外界传递能量是指系统与外界热力源(热源、功源、质源)或与其他有关物体之间进行的能量传
递。系统与外界热进行的能量传递包括：热量、功和物质流能。
● 热量：热量学的热量定义是：在温差作用下系统与外界传递的能量称为热量。热量一旦通过界面
传人(或传出)系统，就变成系统(或外界)储存能的一部分，即内能，有时习惯上称为热能。显然，热
量与内能(或热能)之间有原则的区别。热量是与过程特性有关的过程量。
●功：在热力学中，功是系统除温差以外的其他不平衡势差所引起的系统与外界之间传递的能量。
功也是与过程特性有关的过程量功可分为：
膨胀功(也称容积功)：热转换为功，工质容积都要膨胀，也就是说都有膨胀功。闭口系统膨胀功通过
系统界面传递，而开口系统的膨胀功可通过其他形式(如轴)传递。
轴功：系统通过机械轴与外界传递的机械功称为轴功。通常规定系统输出轴功为正功，输入轴功为负
功。轴功可来源于能量的转换，如汽轮机中热能转换为机械能；也可能是机械能的直接传递，如水轮
机。
18
● 物质流能：随物质流传递的能量包括流动工质本身具有的能量(内能、宏观动能和重力位能)和流
动功(或称推动功)

第三讲 1M410000 机电安装工程术基础知识(一)