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第一节 机器的组成(2)
(一) 动力部分,功用是将非机械能转换为机械能并为机器提供动力。
动力机有一次和二次之分,一次动力机是将自然界的能源直接转化为机械能;二次动力机是将二次能源(如电能)转化为机械能。
(二) 传动部分,功用将原动机提供的机械能以动力和运动的形式传递给工作部分。现代机械的传动装置可按以下方法分类:
1、按照传动的工作原理分类如下表1-1:
表1—1 按传动的工作原理分类
传动类型 | 说明 | |||
机械传动 | 摩擦轮传动 | 圆柱形、槽形、圆锥形、圆柱圆盘式 | ||
摩擦传动 | 挠性摩擦传动 | 带传动:V带(普通V带、窄V带、大楔角V带、特殊用途V带);平带;多楔带;圆带绳及钢丝绳传动 | ||
摩擦式无级变速传动 | 定轴的(无中间体的、有中间体的) 动轴的 有挠性元件的 | |||
啮合传动 | 齿轮传动 | 圆柱齿轮传动 | 啮合形式:内、外啮合;齿条 齿形曲线:渐开线;单、双圆弧;摆线 齿向曲线:直齿;螺旋(斜)齿;曲线齿 | |
圆锥齿轮传动 | 啮合形式:外、内啮合;平顶及平面齿轮 齿形曲线:渐开线;单、双圆弧 齿向曲线:直齿;斜齿;弧线齿 | |||
动轴轮系 | 渐开线齿轮行星传动(单自由度、多自由度) 摆线针轮行星传动 谐波传动(三角形齿、渐开线齿) | |||
非圆齿轮传动 | 可实现主、从动轴间传动比按周期性变化的函数关系 | |||
章动传动 | 一种大传动比、高效率、低噪声的互包络线结构 | |||
蜗杆传动 | 圆柱蜗杆传动 | 按形成原理: 普通圆柱蜗杆传动(阿基米德、渐开线、法向直廓、锥面包络蜗杆) 圆弧圆柱蜗杆传动(轴面、法面圆弧齿,锥面、环面包络的圆柱蜗杆) | ||
环面蜗杆传动 | 直廓环面蜗杆传动 平面包络环面蜗杆传动(平面一次包络、平面二次包络蜗杆) | |||
锥蜗杆 | ||||
挠性啮合传动 | 链传动:套筒滚子链、套筒链、弯板链、齿形链 带传动:同步带 | |||
螺旋传动 | 摩擦形式:滑动、滚动、静压 头数:单头、多头 | |||
其他传动 | 连杆机构 | 曲柄摇杆机构(包括脉动无级变速器)、双曲柄机构、曲柄滑块机构、曲柄导杆机构、液压缸驱动的连杆机构 | ||
凸轮机构 | 直动和摆动从动件的凸轮机构,凸轮式无级变速器 | |||
组合机构 | 齿轮—连杆、齿轮—凸轮、凸轮—连杆、液压连杆系统 | |||
流体传动 | 气压传动 | 运动形式:往复移动、往复摆动、旋转 | ||
液压传动 | 速度变化:恒速、有级调速、无级调速 | |||
液力传动 | 液力变矩器 液力耦合器 | |||
液体粘性传动 | 与多片摩擦离合器相似,借改变摩擦片间的油膜厚度与压力,以改变油膜的剪切力进行无级变速传动 | |||
电力传动 | 交流电力传动 | 恒速,可调速(电磁滑差离合器、调压、串级、变频、无换向器电动机等) | ||
直流电力传动 | 恒速,可调速(调磁通、调压、复合调速) | |||
磁力传动 | 可透过隔离物传动:磁吸引式、蜗流式 不可透过隔离物传动:磁滞式、磁粉离合器 |
表1-2:按传动比变化情况分类
传动分类 | 说明 | 传动举例 | |
定传动比传动 | 输入与输出转速对应,适用于工作机工况固定,或其工况与动力机工况对应变化的场合 | 带、链、摩擦轮传动,齿轮、蜗杆、章动传动 | |
变传动比 | 有级调速 | 一个输入转速对应若干个输出转速,且按某种数列排列,适用于动力机工况固定而工作机有若干种工况的场合,或用来扩大动力机的调速范围 | 齿轮变速箱、塔轮传动 |
无级调速 | 一个输入转速对应于某一范围内无限多个输出转速,适用于工作机工况极多或最佳工况不明确的情况 | 各种机械无级调速器、液力耦合器及变矩器、电磁滑差离合器、流体粘性传动 | |
按周期性 | 输出角速度是输入角速度的周期性函数,用来实现函数传动及改善某些机构的动力特性 | 非圆齿轮、凸轮、连杆机构、组合机构 |
(三)工作部分,功用完成机器预定功能的部分。如车床的刀架、飞机的客、货仓等。
动力部分,传动部分,控制部分参数都应根据工作部分的功能要求、运动和动力参数的合理范围为设计依据。
机器其动力部分,传动部分大致相同而工作部分不同,则用途、性能不同便成为不同的机器。如汽车、拖拉机、轮船等。
(四)控制部分,为减轻劳动强调,提高产品质量,提高生产效率而设置的控制器。
对于复杂、高精度控制系统需要用机器代替人工控制。机器控制系统由控制器和被控制对象组成。
不同控制器组成的系统也不同。分为手动控制系统;气动、液动控制系统;计算机控制系统。
如图1-5是工业加热炉,下面讲述其控制原理:组成,被加热工件3通过两端的传动轮带动,4是加热炉,5是煤气开关阀门,6是控制阀门的电机,2是热电偶。工作时5打开通过4加热,当炉温到达要求的温度后,2动作使6旋转控制5的开度,从而控制了炉温。
其组成可分为以下四个部分:
(1)给定值发生器。输出被控制目标值对应信号。
(2)比较器。把被控参数的实际值与给定值比较,产生的误差值送给驱动机构。
(3)驱动和执行机构。把误差信号放大,驱动执行机构。
(4)检测变换元件。把被控参数实际值进行测量,并把测得量转化为电量。
控制系统的分类:
1、模拟控制与数字控制
模拟控制控制的是模拟量,即在时间上和数值上都是连续的。如电压、电流。
数字控制控制的是数字量,即在时间上和数值上都是离散的。如逻辑电路的开关量。
2、闭环控制与开环控制系统
(1)闭环控制系统,有检测元件、反馈装置的控制系统。
反馈装置就是将被控对象的参数反回给发出控制信号的一端的装置。反馈回的信号与控制信号通过比较再传给被控对象。
特点:控制精度高,可消除系统中控制参数与给定值间的误差。
(2)开环控制系统,无检测元件和反馈装置的控制系统。
特点:控制精度较低,不可消除系统中控制参数与给定值间的误差。
3、计算机控制
自动控制中的各项功能由计算机来完成,通过程序进行控制。
在一般的模拟控制系统中,控制规律是由硬件产生的,要改变规律就要改变硬件电路。而在计算机控制系统中,控制规律由软件实现,要改变控制规律只要修改程序就可以了。
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