一、概述
　　（一）考试目的
　　通过对本部分内容的考试，测试考生对机器的组成、特征和分类等知识熟悉的情况，以及对机器产生的工艺过程、加工质量和工艺成本等基础知识的认知程度。
　　（二）考试基本要求
　　1.掌握以下内容：
　　（1）按结构分析机器的组成以及零件、构件、机构、机器、机械的概念；
　　（2）毛坯生产中铸造、压力加工和焊接的概念、方法及特点；
　　（3）零件加工质量的主要指标，加工精度、加工偏差和公差的概念；
　　（4）尺寸精度的定义和尺寸精度等级的概念；
　　（5）尺寸公差带的概念和应用；
　　（6）间隙配合、过盈配合、过渡配合的概念、应用场合及选用原则；
　　（7）计算轴也配合公差的方法；
　　（8）单件生产、成批生产、大量生产的工艺特征。
　　2.熟悉以下内容：
　　（1）按功能分析机器的组成以及各个部分的主要功能；
　　（2）机器设备的分类；
　　（3）生产过程、工艺过程的意义和内容，以及二者的区别与联系；
　　（4）工序、工艺规程等基本概念及作用；
　　（5）金属切削加工的概念、方法及特点；
　　（6）热处理的概念、方法和特点；
　　（7）装配的概念和分类；
　　（8）开头置公差的概念、规定的形位公差项目、相应的代表符号以及形位公差等级的概念；
　　（9）表面粗糙度的基本要价度及其对机器质量的影响；
　　（10）生产成本、工艺成本的概念；
　　（11）工艺成本的组成；
　　（12）年度工艺成本和单件工艺成本的概念及其年产量的关系；
　　（13）工艺方案的经济分析。
　　3.工艺方案的经济分析。
　　（1）各种机器的共同特征：
　　（2）生产纲领的概念。
　　（三）要点内容
　　1.机器的组成
　　按功能分析，机器由动力、传动、工作和控制四个部分组成。
　　动力部分：动力部分将其他形式的能力转变为机械能。其中，将一次能源直接转化为机械能的称为一次动力机，例如水轮机、内燃机等；而将二次能源如电能等转达化为机构能的称为二次动力机，如电动机等。
　　传动部分：传动部分介于动力部分和工作部分之间，其功能是传递动力和运动、分配能力、改变速度和运动形式。按照传动的工作原理分为机械传动、流体传动、电力传动和磁力传动。
　　工作部分：工作部分是直接完成机器预定功能的部分，是机器设备区分和分类的主要依据。
　　控制部分：控制部分完成被控参数的调节。控制部分由给定值发生器、比较器、驱动部件和执行机构、检测及变换元件四个部分组成。
　　2.构件、零件、机构、机器和机械
　　构件是机器中的运动单元，零件是制造单元。
　　机构由若干构件组成，各个构件之间具有确定的相对运动，并能实现运动和动力的传递。
　　机器和机构一样，由若干构件组成，各个构件之间具有确定的相对运动，能实现运动和动力的传递，并且能够实现机械能和其他形式能力的转换。
　　机器与机构的区别在于机器能实现能量的转换或代替人的劳动去做有用功，而机构没有这种功能。
　　机械是机器和机构的总称。
　　3.机器设备的分类
　　按照设备用途分为动力机械、金属切削机床、金属成型机床、交通运输机械、起重运动机械、工程机械、农业机械、通用机械、轻工机械和专用机械等十类。
　　按照使用性质分生产用机器设备、非生产用机器设备、租出机器设备、未使用机器设备、不需用机器设备和融资租入机器设备六类。
　　按照固定资产的基本属性分为10个门类。
　　4.机器的生产过程和工艺过程
　　机器的生产过程：使原材料转变为产品的全过程，包括生产服务过程、技术准备过程、毛坯制造过程、零件加工过程产品装配过程。
　　机器生产的工艺过程：按照一定顺序，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置或性质等其成为成品或半成品的过程。
　　工序：工艺过程最基本的组成单位。工序是指一个或一组工人，在一个工作地点，以南一个或同时对几个工件所边疆完成的那一部分工艺过程。
　　工艺规程：将合理的生产方案，用表格和文字形式予以确定，作为组织和指导生产，编制生产计划依据的文件，称为加工工艺规程，简称工艺规程。
　　5.毛坯及其获得方法
　　毛坯是根据零件或产品所需要的形状、工艺尺寸而制成的供进一步加工的对象。
　　铸造是将熔化的液体金属浇铸到与零件开头相似的铸型型腔中，冷却凝因后，获得毛坯的方法。
　　压力加工是利用外力使用权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。
　　焊接是通过加热或加压（或二者并用）使两个分离的物体连成为一个整体的加工方法。
　　6.切削加工
　　利用刀具或特种加工，切去多余金属层，从而获得几何形状、尺寸精度和表面粗糙度都符合要求的零件的加功方法。
　　特种加工：直接利用电能、声能、光能、化学能或上述能量与机械能组合等形成将坯料或工件上多余的材料去除的加工方法。
　　7.热处理
　　热处理是指是因态下对金属进行不同的加热、保温、冷却过程，从而得到所需组织和性能的一种工艺方法。除了合金化以外，热处理方法是改变金属材料性能的主要途径。
　　热处理和其他加工工序不同，它的目的不是改变零件的开头和尺寸，而是改变其内部组织和性能。
　　8.加工精度和加工误差
　　加工精度系指零件加工后，其实际几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几何参数符合的程度。
　　加工误差是指零件实际几何参数与理想几何参数的偏离程度。
　　9.尺寸精度
　　尺寸精度是指零件表面本身的尺寸精度和表面间相互距离尺寸的精度。
　　基本尺寸：根据使用要求，通过强度、刚度计算和结构设计确定的尺寸。
　　极限尺寸：允许尺寸变化的极限值，较大乾称为最大极限尺寸、较小者称为最小极限尺寸。
　　上、下偏差分别等于最大极限尺寸和最小极限尺寸与基本尺寸之差。
　　尺寸公差是允许尺寸的变动量。它等于最大极限尺寸减去最小极限尺寸之差。或上偏差减去下偏差之差。
　　尺寸公差带是指代表上下偏差的两条直线所限定的区域，也是最大极限尺寸和最小极限尺寸所限定的区域。
　　尺寸公差带由“公差带大小”和“公差带位置”两个要素确定。
　　国家规定尺寸公差有IT01-IT18共20个等级。其中，IT01精度最高、精度最低。
　　10.形状和位置公差
　　形状和位置公差研究的对象是机械零件的几何要素，几何要素是构成机械零件几何特征的点、线、面的统称。
　　形位公差是指实际被测要素的允许变动量。
　　形位公差带是限制实际要素变动的区域。
　　形位公差带由“公差带形状”、“公差带大小”、“公差带方向”和“公差带位置”四个要素确定。
　　形位公差特征项目一共14种。其中：
　　形状公差4种：直线度、平面度、圆度、圆柱度。
　　位置公差8种：平行度、垂直度、倾斜度、对称度、同轴度、位置度、圆跳动和全跳动。其中，平地度、垂直度、段斜度为定向公差，对称度、同轴度、位置度为定位公差，而圆跳动和全跳动属于跳动公差。
　　开头或位置公差两种：线轮廓和面轮廓度。
　　除圆度、圆柱度外，各种形位公差均分为12级，最主为1级，最低为12级。圆度和圆柱度增加了0级，为最高级。
　　形位公差对机械产品的工作精度、连接强度、运动平衡性、密封性、耐磨性、配合性质、可装配性乃至机器寿命等都会产生影响。
　　11.表面粗糙度
　　表面粗糙度是指加工表面上具有较小间距的峰谷组成的微观集合开头特性。
　　常用轮廓算术平均偏差来衡量，即在一定测量长度内，轮廓上各点至中线距离绝对值的算术平均值，记为Ra，单位为μm。Ra值越小，被测表面越光滑；反之，Ra值越大，表面越粗糙。
　　表面粗糙度对机器零件的配合性质、而磨性、工作精度、耐腐蚀性等有较大影响。
　　12.配合
以轴孔配合为例，配合是指基本尺寸相同，相互结合的孔和轴的公差带之间的关系。
　　间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上，任取加工合格的孔和轴配合，一定产生间隙，包括，包括最小间隙为零的配合。
　　过盈配合：孔的公差带在轴的公差带之下，任取加工合格的孔和轴配合，一定产生过盈，包括最小过盈为零的配合。
　　过渡配合：孔的公差带与轴的公差带交叠，任取加工合格的孔和轴配合，可能产生间隙也可能产生过盈的配合。
　　无论是计算配合的间隙还是过盈，一律用孔的尺寸减去轴的尺寸。差值为正时是间隙，反之是过盈。
　　13.单件生产、成批生产和大量生产三种
　　生产类型分为单件生产、成批生产和大量生产三种。
　　单件生产：加工对象经常更换，一般使用通用机床，需要熟练的技术工人，只需编写简单的工艺卡片。
　　成批生产：毛坯精度中等；采用通用机床和一部分专用机床；一般采用专用夹具；较多采用专用刀具及量具；要求工人具有中等专业技术水平。
　　大量生产：加工对象固定不变，广泛使用专用机床和自动机床，使用高效的毛坯加工方法，对于操作工的技术要求较低，需要编写详细的工艺卡片和工序卡片。
　　14.工艺成本
　　工艺成本是与工艺方案有关的费用总和，包括可变费用和不变费用。
　　其中，可变费用与产量成正比，包括毛坯或原材料费用、操作工人工资、机床电费、通用机床的折旧费、通用夹具维护折旧费、刀具维护及折旧费、专用夹具维护及折旧费用、调整工人工资与高速杂费等。
　　年度工艺成本Cn与年产量Q为直线关系。
　　Cn=D·Q+B
　　单件工艺成本Cd与产品年产量Q成双曲线关系。
　　Cd=D+B/Q
　　15.工艺方案的经济分析
　　通常有下列两种情况：
　　（1）基本投资相近或使用现有设备时，对比工艺方案的临界产量为Q0：
　　
　　式中，分子是两种工艺方案不变费用之差，而分母是两种工艺方案可变费用之差。
　　（2）基本投资相差较大时，回收期为 ：
　　
　　式中： ——基本投资差额（元）；
　　 ——全年工艺成本节约额（元/年）

　　二、机械传动与液压传动
　　（一）考试目的
　　通过对本部分内容的考核，测试老先生对机器设备的机械传动、液压传动知识认知程度，考核考生对机器设备认识、分辨的能力。
　　（二）考试基本要求
　　1.掌握以下内容：
　　（1）功率的概念与计算：
　　（2）机械效率的概念与计算；
　　（3）滚珠螺旋传动机构的组成、特点及其应用；
　　（4）机械传动中传动链的传动比的计算；
　　（5）机械传动中传动效率的计算；
　　（6）液压传动基本参数的概念及计算；
　　（7）液压泵的原理、分类及主要性能参数；
　　（8）常用液压泵的特点及应用场合；
　　（9）液压控制阀的分类、各种阀的名称、职能符号、特点及应用场合；
　　（10）液压系统基本回路的功能、特点、应用场合及回路中所用液压元件的名称、作用。
　　2.熟悉以下内容：
　　（1）机械传动的主要作用；
　　（2）螺旋传动机构的组成、特点及位移量的计算；
　　（3）带传动特点及传动比计算、平带传动的形式；
　　（4）齿轮传动的特点、一对齿轮组成传动的基本类型及传动比计算；
　　（5）蜗杆传动机构的组成、蜗杆传动的特点及传动比计算；
　　（6）曲柄摇杆机构、曲柄滑块机构的组成及应用；
　　（7）凸轮机构的组成、种类及应用；
　　（8）阅读简单传动系统图的方法；
　　（9）液压传动的工作原理、组成及液压传动的特点。
　　3.了解以下内容：
　　（1）轮系的种类及轮系的功能；
　　（2）链传动特点及传动比计算；
　　（3）平面连杆机构的组成；
　　（4）常用的间歇机构及其应用；
　　（5）液压马达和液压缸的功能，常用液压缸的特点；
　　（6）液压辅件的作用及职能符号。
　　（三）要点内容
　　1.机械传动的主要作用
　　（1）传递动力。
　　（2）改变运动速度和方向。
　　（3）改变运动形式。
　　2.功率
　　功率是反映机器做功的快慢程度，它是机器的重要技术指标之一。功率等于力在其作用点速度方向上的投影与速度的乘积。
　　即
　　P=FVcosα
　　式中：P——功率（W）；
　　F——作用力（N）；
　　V——物体运动速度（m/s）；
　　α——作用力方向与物体运动方向的夹角。
　　由上述公式可以看出，当机器的功率一定时，力和速度成反比，速度大，力就小；速度小，力就大。
　　对于机器中转动的零件，如果功率为P（kw）,转速为n（r/min），转达矩为T，
　　则
　　
　　由于上述公式可见：当机器功率一定时，转达矩与转速成反比，转达速成大时转达矩小，转达速小时转矩大。
　　3.机械效率
　　机械效率η是指输出功率与输入功率之比，即
　　
　　机械效率用以衡量机械摩擦损失和功率损耗的大小，它是衡量机器性能的一个很重要性的指标。显然，机械效率恒小于1。
　　4.螺旋传动机构
　　螺旋传动机构是用内、外螺丝纹组成的螺旋副来传达室递运动和动力的装置。它主要用来将回转运动变为直线运动。螺旋传动具有结构简单、降速比大、省力、能自锁、工作平稳、无噪音等优点，但效率低。
　　螺旋传动时，位移量L可按公式L可按公式L=nst来计算。
　　式中：L——螺母或螺杆位移（mm）；
　　s——螺纹的导程（mm）；
　　n——螺杆或螺母的转速（r/min）；
　　t——时间（min）。
　　5.滚珠螺旋传动机构
　　滚动螺旋传动机构由丝杠、螺母、滚珠和反向器组成。与普通螺旋传动相比，滚珠螺旋传动具有传动效率高、磨损小、传动精度高的优点，但不能自锁，制做工艺复杂、成本较高。因此应用于要求高效率、高精度的场合。
　　6.带传动机构
　　带传动机构的优点是传动平稳、振动小、结构简单、传递距离远、制造和维修方便，过载时带与轮之间打滑，避免机器损坏，但外廓尺寸、传动效率低、传动精度不高。
　　带传动形式有：武器式传动、交叉式传达室动和半交叉式传动。
　　带传动的传动比可按公式 来计算。
　　式中：i——传动比；
　　d1、d2——主、被动轮的直径；
　　　　　 ——滑动系数。
　　7.齿轮传动的特点。
　　（1）齿轮传动的优点是传动运动可靠，可得到准确传动比，结构紧凑、传动效率高，适用的载荷和速度范围大。缺点是加工比较复杂，当加工精度不高时，振动、噪音较大，传动轴之间距离不能过大。
　　（2）齿轮传动机构的基本类型及传动比的计算。按照两轴相对位置的不同，一对齿轮组成的齿轮传动机构可分为两面三刀轴平等的齿轮传动（平面齿轮机构）和两面三刀轴不平等的齿轮传动（空间齿轮机构）。齿轮传动的会计比等到于主动齿轮与被动齿齿数之比。
　　即
　　
　　式中： ——主动齿轮齿数；
　　z2——从动齿轮齿数。
　　8.轮系
　　根据轮系中各齿轮的轴线在空间位置是否固定，轮系可分为固定轮系和周转轮系。当轮系运转时，各齿轮的轴线均为固定不动的称为定轴轮系；在轮系运转中，其中至少有一个齿轮的几何轴线是线另一个齿轮的固定几何轴线转动的轴系，称为周转轮系。
　　轮系的功能有：
　　（1）可使用权主动轴与从动轴之间的速度有较大变化。
　　（2）可做较远距离的传动。
　　（3）通过齿轮适当组合，从动轴可获得不同旋向和几种不同的传动比。
　　（4）可实现运动的合成或分解。
　　9.链传动机构
　　链传动能在低速、重载、高温条件及灰尘多的环境下工作，效率较高。与带传动相比，能保持准确的平均传动比，可传动较大功率。与齿轮传动相比，可在中心 距较大情况下传动。但链传动不能保持恒定的瞬时转达速和瞬时传动比，且工作时振动、冲击、噪音较大，不能用于高速运动状况。链传动的传动比等于主动齿轮与 被动齿轮齿数之比。即
　　链传动的传动比
　　式中：z1——主动轮齿数；
　　　　　z2——从动轮齿数。
　　10.蜗杆传动机构
　　蜗杆传动机构由蜗杆与蜗轮组成，其两面三刀轴线在空间相错，平行又不相交，常见的是蜗杆与蜗轮的轴心线在空中互相垂直。蜗杆传动中，一般情况下，蜗杆为主动件，蜗轮是从动件。蜗杆传动的主要特点是降速比大，传动平稳，有自锁作用，但效率低。
　　蜗杆传动的传动比
　　式中：k——蜗杆线数；
　　　　　z——蜗轮齿数。
　　11.连杆机构
　　连杆机构是用铰链、滑道等方式将构件相互联接而成的机构，用以实现运动的变换和传递动力。平面连杆机构各构件间的相对运动均在同一平面或相互平等的平面内。
　　12.曲柄摇杆机构及曲柄滑块机构
　　（1）若四杆机构的两连架杆之一为曲柄，另一连架杆为摇杆，则该四杆机构称为曲柄摇杆机构。曲柄摇杆机构中当曲柄为主动件时，可将曲柄整周连续转达动变为摇杆的往复摆事实动；当摇杆为主动件时，可将摇杆的往复运动变成曲柄的整周连续转动。
　　（2）曲柄滑块机构是曲柄摇杆机构的一种演化形式。在曲柄滑块机构中，若曲柄为主动件，并作连续整周旋转时，通过连杆可带动滑块作往复直线运动。反之，当滑块作往复直线运动时，也可通过连杆带动曲柄作整周连续旋转。
　　13.凸轮机构
　　凸轮机构主要由凸轮和从动件组合而成，其作用是将凸轮的连续运动转化为从动件的往复移动或摆动。凸轮机构的种类很多，就凸轮的形状和运动特点可分为平板凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。
　　14.间歇运动机构
　　间歇运动机构的主要作用是主动件作连续运动时，从动件能产生“动作——停止——动作”的运动。常用的间歇机构有棘轮机构和槽轮机构。
　　15.机械传动中传动链的传动比及传动效率
　　机器中的机械传动是将各种传动副（如此带传动、齿轮传动、蜗杆传动等）连接成为传递运动和动力的系统，也叫传达室动链。机械传动链的总传动比等于链中所有各传动比的乘积。
　　机械传动的总效率等于各部分传动效率的乘积。
　　16.机器传动系统图
　　用一些简单的符号来表示传动系统的综合简图叫机器传动系统图。传动系统图用规定的代号和一定的规律来绘制，它表明机器内部的传动结构和传动关系。认识传动符号的目的是为了能看懂传动系统图。
　　17.液压传动的原理及组成
　　（1）液压传动是依靠液体介质的静压力来传递能量的液体传动，即它依靠密封容积的变化传递运动，依靠液体内部压力传递动力。其本质是一种能量转换装置，它先将机械能转达换为便函于输送的液压能，随后又将液压能转达换为机构能做功。
　　在液压传动中，只要控制油液的压力、流量和液流方向，便可控制液压设备动作所要求的推力（转矩）、速度（转速）和方向。
　　（2）液压传动系统由动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分组成。
　　18. 液压传动特点
　　液压传动具有传递平稳，操作方便，易于实现自动控制，便于实现系列化、标准化、通过化，和机械传动相比，具有体积小、重量轻、布局安装有很大灵活性的 优点，但上于泄露和油液可压缩，液压传动不能保证定比传动，此外，液压传动对温度变化敏感，液压元件制造精度要求较高。
　　19. 液压传动的基本参数
　　（1）压力：液压传动中的压力是指作用在单位面积上的液体压力（物理学中称为压强）。液压传动的压力取决于负载。
　　（2）流量：单位时间内流过管理道或液压缸某一截面的体积称为流量。管道或液压缸的流速取决于流量。
　　（3）功率：单位时间内所作的功称为功率。液压传动中的功率等于压力P和流量Q的乘积。
　　20.液压泵原理
　　在液压系统中，液压泵作为一定流量、压力的液压能源。液压泵必须有一个运动部件和非运动件所构成的密闭容积。该容积的大小随运动件的运动发生周期性变 化。容光焕发积增大时，形成真空，油箱的油液在大气作用下进入密封容积（吸油）；容光焕发积减少时，油液受挤压，克服管中阻力排出（排油）。因此它的吸油 和排油均依赖密闭容光焕发积的变化，因此，称之为容积式油泵。
　　21. 液压泵分类
　　液压泵按其结构形式可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等；按使用压力分为低压泵、中压泵和高压泵；按泵的流量特片可分为定量泵和变量泵。
　　22. 液压泵的主要性能参数
　　（1）液压泵的输出压力：液压泵工作时的实际输出的压力取决于外界负荷，随着负荷变化而变化。液压泵在连续运转情况下允许使用的最大工作压力称为额定压力。
　　（2）排量：液压泵的轴每转一周所排出的油液的体积。
　　（3）理论流量：液压泵在单位时间内理论上可以排出的液体体积。它等于排量和转速的乘积。
　　（4）效率：液压泵的效率η是输出功率与输入功率之比。液压泵实际流量和理论流量的比称为容积效率ηv，液压泵在能量转变过程中都存在在容光焕发积损失物机械损失两种消耗，故效率为容积效率ηv与机械效率ηm的乘积，即η=ηv·ηm
　　23.常用液压泵的特点
　　齿轮泵由于其结构简单、重量轻、制造容易、成本低、工作可靠、维修方便，已广泛应用在压力不高的液压系统中。但齿轮泵漏油较多，轴承载荷大，使用在较高工作压力时，结构需采取一些措施。
　　叶片泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、流量均匀、运转平稳、噪声小等优点，但也有结构较复杂，吸油条件苛刻，工作转速有一定限制，对油液污染比较敏感等缺点。
　　柱塞泵具有压力高、结构紧凑、效率高、流量能调节等优点，但结构比较复杂。
　　24.液压马达和液压缸
　　液压马达和液压缸是液压传动系统中的执行元件。液压马达是将液体压力能转换为放置机械能的装置。液压缸是将液压能变成直线运动或摆动的机械能的装置。常用的液压缸有双杆活塞缸、单杆活塞缸和柱塞液压缸。
　　25. 液压控制阀
　　液压控制阀分成三大类：方向控制阀是用来控制和改变液压系统中液流方向的阀类，如单向阀、换向阀等：压力控制阀是用来控制或调节液压系统液流压力的阀类，台溢流阀、减压阀等；流量控制阀是用来控制或高速液流流量的阀类，如节流阀、高速阀等。
　　26. 液压辅件
　　液压辅件是液压系统中一个重要组成部分，它包括蓄能器、过滤器、油箱、热交换器等。
　　27. 液压系统中的基本回路
　　液压系统中的基本回路主要有：速度控制回路、压力控制回路和方向控制回路。
　　速度控制回路是用来调节热行元件（液缸或液压马达）速度的液压回路。按速度调节方法分为节流调速、容积调速和容积节流调速三种。
　　压力控制回路是用来控制整个液压系统和局部压力，达到调压、卸载、减压、增压、平衡、保压等功能的回路。如减压回路、增压回路、卸荷回路等。
　　方向控制回路是通过控制执行元件液流的通数据或变向，来实现液压系统执行元件的起动、停止或改变运动方向的回路。常用的方向控制回路有换向回路、锁紧回路和制动回路。

　　三、电机及电力拖动
　　（一）考试目的
　　通过对电机及电力拖动的有关知识的考核，测试考生对机电设备中电气装置的必要基础知识的掌握程度。
　　（二）考试基本要求
　　1.掌握以下内容：
　　（1）中、小型电力变压器的组成及各组成部分的作用；
　　（2）三相异步电动机的基本结构；
　　（3）三相异步电动机的工作原理和技术数据；
　　（4）直流电动机的构造及技术数据。
　　2.熟悉以下内容：
　　（1）中、小型变压器的用途和分类；
　　（2）变压器的基本工作原理及变压器的额定数据；
　　（3）三相异步电动机的起动，正、反转达控制及调整；
　　（4）并励（或他励）直流电动机的机械特性以及它的起动、反转达及调速方法。
　　3.了解以下内容：
　　（1）中、小型变压器的现状：属于高损耗、较高损耗、较低损耗、低损耗四大类变压器的系列产品；淘汰产品以及推荐更新产品；
　　（2）同步电动机构造、特点及工作原理；
　　（3）直流电动机的工作原理，以及直流电动机的励磁方式。
　　（三）要点内容
　　1.变压器的用途
　　变压器是一种能够改变交流电压的设备，它能将电压由高变低或由低变高，所以被广泛用于电力系统。此外，在其他方面也得到十分广泛的应用。
　　2.变压器的分类
　　变压器的种类很多，分类的方法也很多：
　　按其容量的大小，可将其分为中、小型变压器，大型变压器和特大型变压器。
　　按用途可以把变压器分为电力变压器，包括升压变压器、降压变压器、配电变压器、厂（或所）用变压器等；仪用变压器；电炉变压器；试验变压器；整流变压器调压变压器；矿用变压器及其他变压器等。
　　按相数的多少，可以把变压器分为单相变压器和三相变压器。
　　3.变压器的基本工作原理及额定数据
　　变压器一、二次绕组电压之比与一、二次绕组的匝数成正比，而一、二次绕组电流之经与一、二次绕组的匝数成反比。变压器的效率是其输出、输入功率（W或kW）之比。电力变压器满负荷运行时的效率均在90 %以下。显然，变压器空载时的效率为零。
　　变压器的主要额定数据包括额定容量Se、额定电压Ue、额定电流Ie、温升及额定工作状态。
　　Se（kVA）、Ue（V）、Ie（A）三者的关系为：
　　Se=Uele×10-3——单项电力变压器
　　 ——三相电力变压器
　　变压器在额定工作状态下运行才会得到好的经济效果和长的寿命。
　　4.中、小型电力变压器的组成及各组成部分的作用
　　中、小型电力变压器由器身（包括铁芯、绕组、绝缘和引线）、调压装置（包括无励磁开关和有载分接开关）、油箱及冷嘲热讽却装置、保护装置（包括储油 柜、压力释放阀、吸湿器、气体继电器、净油器、油位计及测温装置等）、出线套管和变压器油组成。变压器的各个组成部分起着不同的作用，是变压器正学工作和 可靠运行 所不可缺少的。
　　铁芯和绕组是变压器的主要组成部分。铁芯是变压器电磁感应的通路，由矽钢片叠装而成。绕组套装在铁芯上，是变压器的
　　电路部分，分高、低压绕组，即一、二次绕组。
　　油箱是变压器的外壳，内装铁心、绕组和变压器油，起一定的散热作用。
　　储油柜的容积一般为油箱的1／10，起着储油和补油的作用，以保证油箱内充满油。储油柜还能减少油与空气的接触面，防止油液过快氧化和受潮。可以通过储油柜上的油位计监视油位的变化。
　　储油柜内的油通过吸湿器·（也称呼吸器）与空气相通，吸湿器中的干燥剂吸收空气中的水分和杂质，使油保持良好的电气性能。
　　气体继电器是变压器的主要保护装置。当变压器内部发生故障时，能使断路器掉闸并发出信号。当变压器内部发生故障时，油温升高、油液分解产生大量气体使油箱内压力剧增时，可由压力释放阀释放压力，避免油箱变形或爆炸。
　　出线套管，即高、低压绝缘套管（瓷套管），是将变压器高、低压引线引至油箱外部的绝缘装置，也起固定引线的作用。
　　5.中、小型变压器的现状
　　新中国成立以来，我国中小型变压器的标准先后进行了三次较大的修改，分别为初期、中期和近期标准，与高损耗、较高损耗和低损耗标准相对应。相应的35kY级以下（包括35kV）中小型变压器产品可分为高损耗（SJ系列、SJl系列、SJ2系列、SJ3
　　系列、SJ4系列、$J5系列、SJL系列、SJLl系列）、较高损耗（S系列、S1系列、S2系列、S5系列、SL和SLl系列、SL3系列）、
　　较低损耗（SL7系列、S7系列）和低损耗（S8系列和SL8系列、老S9系列、新S9系列）4大类。
　　SL7—30-1600／10系列和S7—30—1600／10系列配电变压器已被列入国家淘汰的机电产品，推荐S9—30-1600／10系列配电变压器为更新产品。
　　6.三相异步电动机的基本结构
　　三相异步电动机由定子和转子两个基本部分组成。定于是电动机的固定部分，用于产生旋转磁场，主要由定子铁芯、定子绕组和基座等部件组成。转子是电动机的转动部分，由转子铁芯、
　　转子绕组和转轴、风扇等部件组成，其作用是在旋转磁场作用下获得转动力矩。转子按其结构的不同分为鼠笼式转子和绕线式转
　　子。鼠笼式转子用铜条安装在转子铁芯槽内，两端用端环焊接，形状像鼠笼。中小型转子（100kW以下）一般采用铸铝方式。绕线式转子的绕组和定子绕组相似，三相绕组连接成星形，三根端线连接到装在转轴上的三个铜滑环上，通过一组电刷与外电路相连接。
　　7.三相异步电动机的工作原理和技术数据
　　通人三相异步电动机定子绕组的三相电流共同产生合成磁场，该磁场随着电流的交变在空间不断地旋转，故称为旋转磁场。旋转磁场切割转子导体，产生感应电 动势，进而在闭合导体中产生电流，转子导体电流与旋转磁场相互作用产生电磁转矩而使转子旋转。若使电动机转子反向转动，只需将接于三相电源的三相绕组中的 任意两相对调位置，使旋转磁场反向旋转即可。旋转磁场的转速n，可表示为：
　　n，：60f／P（r／min）
　　式中：f——电源频率；
　　　　　P——磁极对数。
　　三相异步电动机转速与旋转磁场转速的差异是保证电动机转子旋转的必要条件，旋转磁场转速nl与电动机转子转速n相差的程度用转差率S表示，三者之间的关系为：
　　S=（n1—n）／nl
　　S在0—1范围内变化。
　　电动机制造厂生产的每台电动机上都有铭牌，铭牌上标注有一系列额定数据。异步电动机的额定数据主要有：额定功率PN（W、kW）、额定电压UN（V、kV）、额定电流IN（A）、额定频率fN（我国规定标准工业用电频率为50Hz）和额定转速nN（r／min）。
　　电动机按其铭牌上标注的条件和额定数据运行称为额定运行。
　　电动机的出线盒中有六个接线柱，分上、下两排。用金属连接板可以把三相定子绕组接成星型或三角形。
　　电动机的绝缘等级是指其所用绝缘材料的耐热等级，分A、E、B、F级。允许温升是指电动机的温度与周围环境温度相比升高的限度。例如，常用的B级绝缘 材料的允许最高温度为120℃左右，若环境温度以40℃为标准，则B级绝缘的电动机温升不能超过80℃。
　　三相异步电动机的额定转矩是其在额定负载下的转矩，可从铭牌上的额定功率（输出机械功率）PH和额定转速nn求得，即TN=9550×PN/nN（N·m）
　　三相异步电动机的转矩有一个最大值，称为最大转矩或称临界转矩Tmax。最大转矩表示了电动机短时允许过载能力。最大转矩与额定转矩之比称为过载系数 （=Tmax/TN）。
　　8.三相异步电动机的起动，正、反转控制及调速
　　在供电变压器容量较大，电动机容量较小（额定功率在7.5kW以下）时，三相异步电动机可以直接起动。在直接起动控制电路中，一般采用组合开关将三相 交流电源引入；用交流接触器（主触点）接通或断开电动机；用按钮接通或断开电动机起、停控制电路；用热继电器对电动机进行保护，以免因长时间过载而损坏； 用熔断器作短路保护。
　　当鼠笼式三相异步电动机容量较大，而电源容量不够大时，为了限制起动电流，避免电网电压显著下降，需采用降压起动，如采用星形一三角形起动或自耦变压器降压起动。
　　绕线式三相异步电动机常采用转子回路串接电阻起动或转子回路串接频敏变阻器起动。
　　要想改变三相异步电动机的旋转方向，必须改变三相交流电的相序。为此，需将接到电源的任意两根连接导线对调。完成两根连接导线对调需采用两个交流接触器。
　　三相异步电动机有三种调速方案：改变电源频率f、改变绕组磁极对数P以及改变转差率S。其中改变电源频率调速其调速范围宽，技术成熟，具体方法有：变频机组、交一直一交变频和交一交变频。改变转差率S的调速方法只能在绕线式转子电动机中使用。
　　9.同步电动机构造、特点及工作原理
　　同步电动机的定子和转子是其两个基本组成部分。定子由机座、定子铁芯和三相绕组组成，称为电枢。转子为电极，其铁芯上绕有励磁绕组，采用直流励磁。转 子按其结构，有显极式和隐极式两种。定子（即电枢）静止不动，可直接与外电路连接，因此不仅绝缘较为可靠，而且结构简单。转子在空间转动，为了将励磁电流 引入励磁绕组，必须装有电刷和滑环。同步电动机必须采取一定的方法（如异步起动法）才能起动起来。
　　10.直流电动机的工作原理及直流电动机的励磁方式
　　直流电动机是把直流电能转变为机械能的装置。它是依据磁场和通有电流的导体相互作用产生电磁力来工作的。为了产生一定方向的电磁转矩，通入转子绕组中电流的方向必须是交变的。
　　直流电动机励磁绕组（主磁极绕组）和转子绕组都由直流电源供电。依励磁绕组与转子绕组连接与否以及连接方式的不同，直流电动机有四种励磁方式，即他励、并励、串励和复励，其中常用的是他励和并励直流电动机。
　　11.直流电动机的构造及技术数据
　　直流电动机主要由静止的定子和旋转的转子组成。定子由主磁极、换向极、电刷装置和机座组成。主磁极铁芯上套有线圈，通入直流励磁电流便会产生磁场，即 主磁场。换向极也由铁芯及套在上面的线圈组成，其作用是产生附加磁场，以减弱换向片与电刷之间的火花，避免烧蚀。机座除作电动机的机械支架外，还作为各磁 极间磁的通路。转子由转子铁芯、转子绕9、换向器、轴和风扇组成。转子铁心用来安装转子绕组，并作为电动机磁路的一部分。转子绕组的主要作用是产生感应电 动势并通过电流，以产生电磁转矩。换向器由换向片组成，换向片按一定规律与转子绕组的绕组元件连接。
　　直流电动机的主要技术数据有额定功率Pn（W、LW）、额定电压uu（v）、额定电流In（A）、额定转速nn（r／min）、额定效率nu、额定温升 等。
　　12.并励（或他励）直流电动机的机械特性，以及它的起动、反转及调速方法
　　并励（或他励）直流电动机具有硬的机械特性。并励（或他励）直流电动机绝对不能采用直接起动方式起动，通常采取在转子回路串接起动变阻器的方法进行起动。
　　可以采取将转子绕组两端的接头对调或将励磁绕组两端的接头对调方法使宜流电动机反转。但不能将转子绕组和励磁绕组的接头同时对调，因为同时对调电磁转矩的方向将保持不变。
　　并励直流电动机有三种调速方法，即改变磁通+调速、改变外加电压U调速和改变转子绕组回路电阻调速。其中，改变磁通 的调速方法通常是减小磁通将转速往上调；为恒功率调速。改变外加电压U的调速方法通常是通过降低电压将转速往下调，为恒转矩调速。改变转子绕组回路电阻的调速方法由于有较大的功率损耗而很少采用。

　　四、金属切削机床
　　（一）考试目的
　　 通过本部分内容的考核，测试考生对机床的掌握情况，考核考生对评估中常见设备的认知能力。
　　（二）考试基本要求
　　 1.掌握以下内容：
　　（1）机床的技术经济指标；
　　（2）机床的工作运动；
　　（3）机床的分类；
　　（4）机床型号的含义；
　　（5）机床类别、主参数等内容在机床型号中的表示方法；
　　（6）普通车床的组成及各组成部分的功能；
　　（7）镗床种类及常见镗床的特点；
　　（8）卧式万能铣床、立式铣床、龙门铣床的构造特点及应用范围；
　　（9）磨床的特点，外圆磨床、内圆磨床、平面磨床的构造及应用范围；
　　（10）电火花加工、超声波加工、激光加工常用的设备、特点及应用范围。
　　2.熟悉以下内容：
　　（1）车床的应用范围；
　　（2）立式车床的结构及特点；
　　（3）钻床类型及各自特点；
　　（4）刨床、插床的特点及应用范围；
　　（5）特种加工的概念；
　　（6）组合机床自动线的概念。
　　3.了解以下内容：
　　（1）机床的传动；
　　（2）六角车床的特点；
　　（3）镗床的应用范围；
　　（4）拉床的特点及应用范围；
　　（5）铣床的应用范围；
　　（6）组合机床的组成、特点及应用。
　　（三）要点内容
　　1.机床的技术经济指标
　　机床的技术经济指标主要有：
　　（1）工艺的可能性。
　　（2）加工精度和表面粗糙度。
　　（3）生产率。
　　（4）系列化、通用化、标准化程度。
　　（5）寿命。
　　2.机床的工作运动
　　机床的工作运动可分为主运动和进给运动。主运动是形成机床切削速度或消耗主要动力的工作运动；进给运动是使工件的多余材料不断被去除的工作运动。切削 讨程中幸运动只有一个，进给运动可以是一个或多于一个。机床的运动除工作运动外，还有一些实现机床切削过程的辅助工作而必须进行的辅助运动。
　　机床的传动是机床传动机构的简称，其作用是传递运动和动力。按传动速度调节变化的特点，传动可分为有级传动和无级传动。
　　3.机床的分类
　　（1）按机床加工性质和所用刀具分类，可将机床分为车床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨床、拉床、锯床及其他机床共11大类。
　　（2）按机床工作精度分类，机床可分为普通机床、精密机床和高精度机床。机床精度不同，则价格不同，使用范围及要求工作环境不同。考生应会将常见的机床按机床工作精度进行分类。
　　（3）按机床加TT件尺寸的大小和机床自身重量分类，机床可分为仪表机床、中小型机床、大型机床、重型机床和特重型机床。
　　（4）按机床通用性分类，机床可分为通用机床、专门化机床和专用机床。
　　4.机床型号
　　机床型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字按一定规律组合面成。机床型号中机床的代号用C、Z、T、M、Y、S、X、B、L、C、Q等11个汉语拼音字母代表11类金属切削机床。每一类机床划分为若干组，每个组又划分为若干系列。
　　反映机床规格大小的主要数据称为第一主参数，简称主参数。机床型号中，机床主参数的代号是用阿拉伯数字来表示的。一般是表示机床主参数或主参数的1／10或1／100。
　　5.车床
　　车床是用车刀在工件上加工旋转表面的机床，车床加工范围较广，主要有；车外圆、车端面、切槽、钻孔、镗孔、车锥面、车螺纹、车成形面、钻中心孔及滚花等。一般车床的加工精度可达ITl0-IT7，表面粗糙度Ra值可达1.6 。
　　普通车床由三箱（主轴箱、进给箱、溜板箱）、两杠（光杠、丝杠）、两架（刀架、尾架）、一床身组成。
　　主轴箱：主轴箱是用来带动车床主轴及卡盘转动，并能使主轴得到不同的转速。
　　进给箱：将主轴传来的旋转运动传给丝杠或光杠，并使丝杠或光杠得到不同的转速。
　　丝杠：用来车螺纹，它能通过溜板箱使车刀按要求的传动比作精确的直线运动。
　　光杠：用来把进给箱的运动传给溜板箱使车刀作直线运动。
　　溜板箱：将丝杠或光杠的转动传给溜板使车刀作纵向或横向运动。
　　刀架：用来装夹车刀。
　　尾架：装夹细长工件和安装钻头、铰刀等。
　　床身：支持和安装车床各部件用。床身导轨供纵溜板和尾架移动用。
　　6.立式车床
　　立式车床在结构布局上的主要特点是主轴垂直布置，并有一个很大的圆形工作台，供装卡工件之用，工作台台面在水平面内，工件的安装调整比较方便，而且安全。工作台由导轨支撑，
　　刚性好，因而能长期地保持机床精度。立式车床适用于加I径向尺寸大而轴向尺寸相对较小的大型和重型零件，如各种盘、轮类零件。
　　7.六角车床的特点
　　（1）它没有尾架，在普通车床尾架位置上有一个可以同时装夹多种刀具的转塔刀架。
　　（2）它没有丝杠，一般只能用丝锥和板牙加工螺纹。
　　由于转塔刀架上的刀具多，而且该刀架设有多种定程装置，能保证其准确位移和转换，这样能减少装卸刀具、对刀、试切和测量尺寸等辅助时间，所以生产率较高。
　　8.钻床
　　钻床的特点是加工中工件不动，而让刀具移动，将刀具中心对正待加工孔中心，并使刀具转动（主运动）、刀具移动（进给运动）来加工孔。
　　钻床有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床。
　　钻床加工精度可达ITl2，表面粗糙度Ra值可达12.5 。
　　9.镗床
　　镗床主要完成精度高、孔径大或孔系的加工，此外，还可铣平面、沟槽、钻孔、扩孔、铰孔和车端面、外圆、内外环形槽及车螺纹等。
　　常见的镗床有卧式镗床、坐标镗床和金刚镗床等。
　　卧式镗床主要是加工孔，特别是箱体零件上的许多大孔、同心孔、平行孔等。易于保证被加工孔的尺寸精度和位置精度。镗孔的尺寸精度可达IT7，表面粗糙度Ra值为1.6-0.8 。
　　坐标镗床具有以下特点：
　　（1）结构刚性好，能在实体工件上钻、镗精密孔。
　　（2）主轴转速高，进给量小。
　　（3）设有纵、横向可移动的工作台，它们的微调整量可达1微米，并有精确坐标测量系统，所以适于加工孔距误差小的孔系。
　　金刚镗床是一种高速镗床，其特点是以很小的进给量和很高的切削速度进行加工，加工出的工件具有较高的尺寸精度（IT6） 和较光洁的表面（Ra为0.2微米）。卧式金刚镗床的主参数是工作台面宽度。
　　10.刨床
　　刨床主要加工平面、沟槽和成型面。
　　常见的刨床有牛头刨床和龙门刨床。牛头刨床适于刨削长度不超过1000mm的中小型工件，其主运动是滑枕带动刨刀做直线往复运动，工作台的间歇移动为进给运动。
　　龙门刨床主要加工大型工件或同时加工多个工件，其主运动是工作台的直线往复运动，进给运动是刀架带着刨刀作横向或垂直的间歇运动。
　　插床实际上是一种立式刨床。插床主要是加工工件内部表面如方孔、长方孔、各种多边形孔和键槽等。由于生产率低，只适合单件小批生产。
　　11.拉床
　　拉床是用拉刀加工工件各种内、外成形表面的机床，拉削时机床只有拉刀的直线运动，它是主运动。
　　拉床一般是液压传动。拉床的主参数是额定拉力。
　　12.铣床
　　铣床是利用铣刀在工件上加工各种表面的机床。铣床加工范围与刨床相近，但比刨床加工范围广，生产率也较高。常见的铣床有：卧式铣床、立式铣床和龙门铣床。
　　卧式铣床的主轴是水平布置的，卧式铣床可加工平面、成形面、各种沟槽、螺旋槽及齿轮齿形等。立式铣床的主轴是垂直布置的。
　　立式铣床适于加工较大平面、加工沟槽，生产率比卧式铣床高。
　　龙门铣床与龙门刨床相似，其区别在于它的横梁和立柱上装的不是刨刀架，而是带有主轴箱的铣刀架。龙门铣床主轴箱带动铣刀旋转为主运动，工作台纵向往复运动是进给运动。龙门铣床生产率较高，适用于成批和单件生产，用以加工中型和大型工件。
　　13.磨床
　　磨床是用磨具或磨料加工工件各种表面的精密加工机床，通常，磨具旋转为主运动。
　　磨床特点：
　　（1）切削工具砂轮是由无数细小、尖硬、锋利的非金属磨粒粘接而成的多刃工具，并且做高速旋转的主运动。
　　（2）万能性强，适应性更广。
　　（3）磨床种类多，范围广，能适应磨削各种加工表面、工件形状及生产批量的要求。
　　（4）磨削加工余量小，生产率高，容易实现自动化和半自动化，可广泛应用于流水线和自动生产线中。
　　（5）磨削加工精度高，表面质量高。
　　常见的普通磨床有：外圆磨床、内圆磨床和平面磨床。
　　外圆磨床由床身、工作台、头架、尾架、砂轮架以及液压操纵系统组成。可磨削工件的外圆柱面和外圆锥面。其中万能外圆磨床构造与普通外圆磨床基本相同， 所不同的是它的砂轮架上、头架上和工作台上都装有转盘，并增加了内圆磨具等附件，故万能外圆磨床还能磨削内圆柱面及锥度较大的内外圆锥面。
　　内圆磨床由床身、工作台、头架、砂轮架、滑台组成，主要用于磨削内圆柱面、内圆锥面及端面等。
　　平面磨床用来磨削工件的平面。主要由床身、工作台、立柱、滑座、砂轮架等部件组成。平面磨床的工作台一般是电磁工作台，工件安放在电磁工作台上，靠电磁吸力吸住工件。
　　14.特种加工机床
　　特种加工机床是利用电能、电化学能、光能、声能等特种加工方法加工工件的机床。主要用于一般切削方法难以加工（如材料性能特殊、形状复杂）的工件。
　　电火花加工是利用两极间脉冲放电时产生的电腐蚀现象对材料进行加工的。常见的有电火花成形加工机床和电火花切割加工机床。其特点是：
　　（1）可加工任何硬、脆、韧、高熔点、高纯度的导电材料。
　　（2）加工时机床和刀具间不存在显著机械力作用。
　　（3）加工中不受热的影响。
　　（4）同一台机床可进行粗、半精加工、精加工。
　　（5）便于实现自动化。
　　超声波加工是利用工具作超声频振动冲击磨料，进行撞击和抛磨工件，从而达到加工目的。其特点是：
　　（1）超声波加工适于加工各种硬脆材料。
　　（2）易于加工出各种复杂形状的型孔、型腔和成形表面。
　　（3）由于切削力小，适于加工薄壁等不能承受较大机械应力的零件。
　　激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度，依靠光热效应来加工各种材料。其特点是：
　　（1）不受材料性能限制，几乎所有材料均能加工。
　　（2）加工时不需刀具，属于非接触加工。
　　（3）加工速度极高，热影响区小，易实现加工过程自动化。
　　（4）可通过透明介质进行加工。
　　15.组合机床
　　组合机床是以通用部件为基础，配以少量专用部件对一种或若干种工件按预定的工序进行加工的机床。
　　与其他机床相比有下列特点：
　　（1）设计制造周期短。
　　（2）自动化程度高。
　　（3）通用化程度高。
　　（4）能稳定地保证加工精度。
　　（5）易于联成自动线。
　　在组合机床上，可以完成钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻丝、车削、铣削、磨削及滚压等工序。组合机床既有专用机床生产率高、结构简单的特点，又具有通用机床易于更新调整，以适应新的加工对象的特点。
　　16.组合机床自动线
　　由若干台组合机床及辅助设备组成的自动化生产线称为组合机床自动线。
　　组合机床自动线是用工件自动传送系统及自动控制系统，把按加工工序合理排列的若干台组合机床或自动机床和其他辅助设备联系起来的自动生产线。
　　组合机床自动线的基本结构有下列几部分：
　　（1）组合机床或自动机床。
　　（2）传送机构。
　　（3）自动线的操纵机构。
　　组合机床自动线能减轻工人劳动强度，减少操作人员，减少辅
　　助运输工具和减少占地面积，能提高劳动生产率，降低产品成本。

　　五、数控机床及工业机器人
　　（一）考试目的
　　通过对本部分内容的考核，测试考生对数控机床及其计算机
　　数字控制系统、伺服驱动系统，以及工业机器人等相关设备、相关技术熟悉的情况，考核考生对机电一体化设备、系统的必要基础知识掌握的程度。
　　（二）考试基本要求
　　1.掌握以下内容：
　　（1）数控机床的组成；
　　（2）单微处理器结构和多微处理器结构CNC装置的结构及特点，以及他们之间的区别；
　　（3）PLC的特点；
　　（4）应用于数控机床中的两种PLC的型式、特点和区别；
　　（5）常用的反应式、永磁感应子式步进电动机的主要区别；
　　（6）步进电动机的转数和转速的计算；
　　（7）直流主轴电动机、交流主轴电动机、永磁直流伺服电动机、永磁同步交流伺服电动机的结构及特点，以及它们之间的区别；
　　（8）CNC装置的控制流程及CNC软件的特点。
　　2.熟悉以下内容：
　　（1）数控机床的各种分类方法；
　　（2）CNC装置所具有的功能；
　　（3）PLC的组成、技术指标；
　　（4）伺服系统的分类以及数控机床对伺服系统的要求；
　　（5）步进电动机的工作原理、特点及主要性能指标；
　　（6）直流主轴电动机的性能及速度控制方法；
　　（7）永磁直流伺服电动机的性能及速度控制方法；
　　（8）交流主轴电动机的性能及速度控制方法；
　　（9）永磁同步交流伺服电动机的性能及速度控制方法；
　　（10）柔性制造单元的结构形式，柔性制造单元与加工中心的区别；
　　（11）工业机器人的特性参数和技术要求。
　　3.了解以下内容：
　　（1）数控机床及其产生和发展；
　　（2）数控机床加工与普通机床加工的区别；
　　（3）采用数控机床的原因和必然性；
　　（4）数控机床再生改造应该考虑的问题；
　　（5）开放式CNC装置的组成方式；
　　（6）PLC在工业控制中的应用；
　　（7）步进电动机对驱动电源的要求，驱动电源的组成和功能；
　　（8）工业机器人的组成、分类及编程方式；
　　（9）柔性制造系统的基本功能、组成及其柔性。
　　（三）要点内容
　　1.数控机床及其产生和发展
　　数控机床是一种采用计算机，利用数字化信息进行控制的，具有高附加值的，技术密集型机电一体化产品。
　　数控机床自上个世纪50年代问世以来，得到了迅速发展，不断地更新换代。我国的数控机床行业起步于1958年。到目前为止，我国在开发、设计、制造具 有自主版权的中、高档CNC系统方面取得了可喜的成果。我国的数控产品覆盖了车、铣（包括仿型铣）、镗铣、钻、磨、加工中心及齿轮机床、折弯机、火焰切割 机、柔性制造单元等，品种达300多种。中、低档CNC系统已达到小批量生产能力。
　　2.数控加工与普通机床加工的区别
　　数控机床是高效的自动化机床。数控机床加工不同于普通机床加工，在数控机床上加工零件，是将加工过程所需要的各种操作（如主轴的起停、换向及变速，工 件或刀具的送进，刀具选择，冷却液供给等）以及零件的形状、尺寸按规定的编码方式写成数控加工程序，输入到数控装置中。再由数控装置对这些输入的信息进行 处理和运算，并控制伺服驱动系统，使坐标轴协调移动，从而实现刀具与工件间的相对运动，完成零件的加工。当被加工工件改变时，除了重新装夹工件和更换刀具 外，只需更换程序。而在普通机床上加工零件，是由操作者根据图纸要求，手动操作机床，不断改变刀具与工件相对运动参数（位置、速度等），使刀具从工件上切 除多余材料，最终获得符合技术要求的尺寸、形状、表面质量及位置要求的零件。
　　3.采用数控机床的原因和必然性
　　数控机床的前期投资费用以及维修（技术）费用比较高.对管理及操作人员素质的要求也比较高。但是采用数控机床不仅节约劳动力，提高劳动生产率，还可以 提高产品质量，对开发新产品和促进老产品更新换代，加速流动资金周转和缩短交货期都起很大作用。合理选用数控机床可以降低企业的生产成本、提高企业的经济 效益与竞争力。因此，普通机床正在大量地被数控机床取代。数控机床已经是现代工业生产必不可少的设备。采用数控机床，提高机械工业的数控化率是当前机械制 造业技术改造和技术更新的必由之路。
　　4.数控机床的组成
　　数控机床由CNC系统和机床主机及辅助装置组成。
　　CNC系统由程序、输入输出设备、CNC装置及主轴、进给控制单元组成。零件加工程序是CNC系统的重要组成部分。输入输出设备主要用于零件加工程序 的编制、存储、打印、显示等。不同档次的CNC系统其输入输出设备的复杂程度也不一样。CNC装置是CNC系统的核心部件，它由计算机（包括硬件和软 件）、可编程序控制器（PIC）和接口电路组成。
　　主轴控制单元与交、直流主轴电动机及其进给检测元件组成主轴驱动装置，用于控制主轴的旋转运动，实现在宽范围内速度连续可调，并在每种速度下都能提供切削所需要的功率。
　　进给控制单元与进给伺服电动机（功率步进电动机或交、直流伺服电动机）及其检测元件组成进给驱动装置，用于控制机床各坐标轴的切削进给运动，提供切削过程中所需要的扭矩，并可以任意调节运动速度。再配以位置控制系统，可实现对工作台 （或刀具）位置的精确控制，这就是进给伺服躯动系统。
　　为了满足数控机床高自动化、高效率、高精度、高速度、高可靠性的要求，与普通机床相比，数控机床主机的机械结构需满足高刚度和高抗振性、小的机床热变 形等要求，为此在结构设计及材料选用上采取一系列措施；此外，在数控机床中多采用高效率、无间隙、低摩擦传动，并采用高性能、宽调速范围交、直流服电动机 和主轴电动机，以尽量简化机械传动结构。
　　辅助装置是保证数控机床功能充分发挥所需要的配套部件，包括：电器、液压、气动元件及系统，冷却、排屑、防护、润滑、照明、储运等一系列装置，交换工作台，数控转台，数控分度头，刀具及其监控检测装置等。
　　5.数控机床的分类
　　按照能够控制刀具与工件相对运动的轨迹可以把数控机床分为点位控制数控机床和轮廓控制数控机床。点位控制数控机床只控制工作台（或刀具）从一点精确地 移动到另一点，移动过程中不进行加工。采用这种控制方案的有数控钻床、数控镗床、数控冲床等。轮廓控制数控机床不仅控制工作台（或刀具）的起点和终点坐 标，而且还要控制轨迹上每一点的速度和位置，因而能够加工曲线（或曲面）。数控车床、数控铣床、数控磨床、数控电加工机床、加工中心等都采用这种控制方 案。
　　按照伺服系统的控制方式可以把数控机床分为开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床。开环控制方式与闭环、半闭环控制方式的区别是明 显的。闭环和半闭环控制方式都有反馈控制系统，都包括位置、速度控制单元，都采用交、直流伺服电动机作为执行元件，都有位置、速度检测器，速度检测器都可 以安装在电动机的轴端。区别是：闭环控制其位检测器安装在机床工作台上，环内包括丝杠、螺母副、工作台等传动部件，设计、调试难度大，但控制精度高。而半 闭环控制其位检测器安装在电动机轴端或丝杠的轴端，一般位置测量和速度测量用一个检测器。由于环中包括的传动部件少，设计、调试难度小，但控制精度不如闭 环的高。
　　按照加工方式可以把数控机床分为金属切削类、金属成型类、特种加工类和其他类等数控机床。
　　数控机床还可以按其功能水平分高、中、低三档。
　　6.数控机床再生改造应该考虑的问题
　　（1）正确估计被改造数控机床的剩余价值。在对旧数控机床进行改造时，必须仔细分析这台数控机床哪些部分还可利用，哪些必须更新。一般要求可利用的剩 余价值不应低于总价值的三分之一。一般来说，旧数控机床中剩余价值较大的是机械部分及配套附件，数控系统往往都需要更新。
　　（2）对是否值得改造做出判断。设备技术改造力求投资少，一般不应超过同类新设备购置费用的40%-60%。
　　（3）对旧数控机床进行再生改造时，应避免只搞局部改造，而应做全面配套改造。
　　（4）再生改造要与企业的实际生产状况相适应。设备改造的宗旨是以有限的投入创造出较大的经济效益，因此不一定要把设备改造成一流水平。
　　7.CNC装置所具有的功能
　　CNC装置的基本功能包括控制功能、准备功能、插补功能、进给功能、主轴功能、辅助功能、刀具功能、字符显示功能及诊断功能等；还有一些功能属于CNC装置的选择功能，如补偿功能、固定循环功能、图形显示功能、通信功能、在线自动编程功能等。
　　8.单微处理器结构和多微处理器结构CNC装置的结构、特点及区别
　　CNC装置的硬件有单微处理器和多微处理器结构两种结构形式。
　　单微处理器结构CNC装置采用以总线为中心的计算机结构，微处理器通过总线与存储器、PLC、位置控制器及各种接口相连。CNC装置的接口包括与机床侧的信号输入输出接口、与上位计算机的通信接口及与标准输入输出设备的接口。
　　单微处理器CNC装置只有一个微处理器。有的CNC装置虽然有两个或两个以上微处理器，但只有一个微处理器能够控制总线，占有总线资源，其他微处理器 不能控制系统总线，不能访问主存储器，只作为智能部件工作，这种CNC装置也属于单微处理器结构。由于只有一个微处理器，因此多采用集中控制、分时处理的 方式完成数控的各项功能。由于所有数控功能由一个微处理器完成，因此CNC装置的功能将受微处理器钓字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制。 CNC装置的档次主要由微处理器的品质决定。
　　按印刷电路板插接方式的不同单微处理器结构CNC装置分为大板结构和模块化结构。
　　多微处理器结构CNC装置采用模块化结构，有多个微处理器，每个微处理器分管各自的任务，形成特定的功能单元，即功能模块。基本功能模块包括CNC管 理模块、CNC插补模块、位置控制模块、存储器模块、PLC模块和指令、数据的输入输出及显示模块。进一步扩展功能，可增加相应模块。多微处理器结构 CNC装置各模块之间的互连和通信除了采用共享总线结构外，还采用共享存储器结构。
　　多微处理器结构CNC装置采用积木方式组成CNC装置，具有良好的适应性和扩展性。插件模块更换方便，可使故障对系统的影响降到最低。运算速度高，更适合多轴控制、高进给速度、高精度、高效率的数控要求。
　　单微处理器结构和多微处理器结构CNC装置的区别归纳如下：
　　（1）单微处理器结构CNC装置只有一个微处理器能够控制总线，占有总线资源，而多微处理器结构CNC装置有多个微处理器。
　　（2）单微处理器结构CNC装置采用以总线为中心的计算机结构，而多微处理器结构CNC装置各模块之间的互连和通信除了采用共享总线结构外，还采用共享存储器结构。
　　（3）单微处理器结构CNC装置有大板和模块两种结构形式，而多微处理器结构CNC装置都采用模块化结构形式。
　　（4）单微处理器结构CNC装置的功能受微处理器的字长、数据宽度、寻址能力和运算速度等因素的限制，用于控制功能不十分复杂的数控机床中。多微处理器结构CNC装置适合多轴控制、高进给速度、高精度、高效率的数控机床。
　　（5）与单微处理器结构CNC装置相比，多微处理器结构CNC装置具有更好的适应性和扩展性。使故障对系统的影响更低。
　　9.开放式CNC装置的组成方式
　　CNC装置的开放化是制造业最终用户、机床生产厂家以及CNC生产／—家共同的需求。开放化具体体现在：系统组成内部的开放化，亦即系统内部硬、软的 公开化；系统组成各部分之间的开放化，即使各组成部分（如CNC、伺服驱动、主轴驱动等）之间的接口标准化。其组成方式一般有：
　　（1）PC连接型CNC，是一种将现有CNC与PC通过串行通信连接起来的一种形式。
　　（2）PC内藏型；CNC，即在CNC内部加装PC，PC与CNC之间通过专用总线连接。
　　（3）CNC内藏型PC，即在通用PC的扩展槽中插入专用CNC，专用CNC具有包括加工轨迹生成等几乎所有的CNC处理功能。
　　（4）全软件型NC，即CNC的全部功能都由PC完成，并通过装在PC扩展槽中的接口卡进行伺服驱动控制。
　　10.CNC装置的控制流程及CNC软件的特点
　　CNC装置需要执行两种控制，即NC控制和辅助控制。因此，CNC软件要处理两种信息，即低速辅助信息和高速轨迹信息。各种控制指令、参数及加工数据 通过输入设备送入CNC装置的存储器中，加工时从存储器中调出零件加工程序，按程序段进行译码，将零件加工程序转变为CNC装置能够接受的代码。译码后分 成两路；一路是低速辅助信息，包括辅助功能M、主轴转速功能s和刀具功能T，该路信息通过PLC处理并输出；另一路是高速轨迹信息，通过预处理（刀具补偿 处理和速度处理）后，进行插补计算、位置控制，控制伺服系统实现坐标轴的协同移动。
　　CNC软件的特点是多任务并行处理：CNC系统软件需要完成多项任务，包括输入、I／O处理、显示、诊断等管理任务和译码、刀具补偿、速度处理、插 补、位置控制等控制任务。在许多情况下CNC装置中的管理和控制的某些任务必须同时执行，即所谓的并行处理。
　　11.PLC的组成、技术指标
　　可编程序控制器PLC实质上是一种专用工业控制计算机，其组成包括硬件和软件两大部分。其硬件包括基本组成部分、I/O扩展部分和外部设备三大部分。 基本部分包括CPU及存储器、输入输出接口、电源等；I/O扩展部分是为系统扩展输.A输出点数而设计的；外部设备是开发PLC控制系统（设计、调试应用 程序）的辅助设备，主要有编程器、EPROM写入器、磁带机、打印机、监视器等。PLC软件包括系统软件和应用软件。系统软件由PLC生产厂家编制，一般 固化在ROM中，随机提供给用户。应用软件由用户根据控制需要编写，可存储在带锂电池保护的RAM中、EPROM模块（盒）中或盒式磁带中。PLC机插入 装有用户程序的EPROM模块，则执行EPROM模块中的程序。PLC机没有EPROM模块插入，则执行RAM中的程序。
　　PLC的主要技术指标包括存储容量、扫描速度、I/O点数、编程语言等。
　　12.PLC的特点
　　PLC的特点有控制程序可变，具有良好的柔性；采用面向过程的语言编程，编程方便；功能完善；扩展方便，配置灵活；系统构成简单，安装调试方便；可靠性高等。正因为它具有上述特点才在数控机床及机械制造中得到广泛应用。