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第一節(jié) 機器的組成(2)
?。ㄒ唬?動力部分,功用是將非機械能轉換為機械能并為機器提供動力。
動力機有一次和二次之分,一次動力機是將自然界的能源直接轉化為機械能;二次動力機是將二次能源(如電能)轉化為機械能。
?。ǘ?傳動部分,功用將原動機提供的機械能以動力和運動的形式傳遞給工作部分。現(xiàn)代機械的傳動裝置可按以下方法分類:
1、按照傳動的工作原理分類如下表1-1:
表1—1 按傳動的工作原理分類
傳動類型 | 說明 | |||
機械傳動 | 摩擦輪傳動 | 圓柱形、槽形、圓錐形、圓柱圓盤式 | ||
摩擦傳動 | 撓性摩擦傳動 | 帶傳動:V帶(普通V帶、窄V帶、大楔角V帶、特殊用途V帶);平帶;多楔帶;圓帶繩及鋼絲繩傳動 | ||
摩擦式無級變速傳動 | 定軸的(無中間體的、有中間體的) 動軸的 有撓性元件的 | |||
嚙合傳動 | 齒輪傳動 | 圓柱齒輪傳動 | 嚙合形式:內、外嚙合;齒條 齒形曲線:漸開線;單、雙圓弧;擺線 齒向曲線:直齒;螺旋(斜)齒;曲線齒 | |
圓錐齒輪傳動 | 嚙合形式:外、內嚙合;平頂及平面齒輪 齒形曲線:漸開線;單、雙圓弧 齒向曲線:直齒;斜齒;弧線齒 | |||
動軸輪系 | 漸開線齒輪行星傳動(單自由度、多自由度) 擺線針輪行星傳動 諧波傳動(三角形齒、漸開線齒) | |||
非圓齒輪傳動 | 可實現(xiàn)主、從動軸間傳動比按周期性變化的函數(shù)關系 | |||
章動傳動 | 一種大傳動比、高效率、低噪聲的互包絡線結構 | |||
蝸桿傳動 | 圓柱蝸桿傳動 | 按形成原理: 普通圓柱蝸桿傳動(阿基米德、漸開線、法向直廓、錐面包絡蝸桿) 圓弧圓柱蝸桿傳動(軸面、法面圓弧齒,錐面、環(huán)面包絡的圓柱蝸桿) | ||
環(huán)面蝸桿傳動 | 直廓環(huán)面蝸桿傳動 平面包絡環(huán)面蝸桿傳動(平面一次包絡、平面二次包絡蝸桿) | |||
錐蝸桿 | ||||
撓性嚙合傳動 | 鏈傳動:套筒滾子鏈、套筒鏈、彎板鏈、齒形鏈 帶傳動:同步帶 | |||
螺旋傳動 | 摩擦形式:滑動、滾動、靜壓 頭數(shù):單頭、多頭 | |||
其他傳動 | 連桿機構 | 曲柄搖桿機構(包括脈動無級變速器)、雙曲柄機構、曲柄滑塊機構、曲柄導桿機構、液壓缸驅動的連桿機構 | ||
凸輪機構 | 直動和擺動從動件的凸輪機構,凸輪式無級變速器 | |||
組合機構 | 齒輪—連桿、齒輪—凸輪、凸輪—連桿、液壓連桿系統(tǒng) | |||
流體傳動 | 氣壓傳動 | 運動形式:往復移動、往復擺動、旋轉 | ||
液壓傳動 | 速度變化:恒速、有級調速、無級調速 | |||
液力傳動 | 液力變矩器 液力耦合器 | |||
液體粘性傳動 | 與多片摩擦離合器相似,借改變摩擦片間的油膜厚度與壓力,以改變油膜的剪切力進行無級變速傳動 | |||
電力傳動 | 交流電力傳動 | 恒速,可調速(電磁滑差離合器、調壓、串級、變頻、無換向器電動機等) | ||
直流電力傳動 | 恒速,可調速(調磁通、調壓、復合調速) | |||
磁力傳動 | 可透過隔離物傳動:磁吸引式、蝸流式 不可透過隔離物傳動:磁滯式、磁粉離合器 |
表1-2:按傳動比變化情況分類
傳動分類 | 說明 | 傳動舉例 | |
定傳動比傳動 | 輸入與輸出轉速對應,適用于工作機工況固定,或其工況與動力機工況對應變化的場合 | 帶、鏈、摩擦輪傳動,齒輪、蝸桿、章動傳動 | |
變傳動比 | 有級調速 | 一個輸入轉速對應若干個輸出轉速,且按某種數(shù)列排列,適用于動力機工況固定而工作機有若干種工況的場合,或用來擴大動力機的調速范圍 | 齒輪變速箱、塔輪傳動 |
無級調速 | 一個輸入轉速對應于某一范圍內無限多個輸出轉速,適用于工作機工況極多或最佳工況不明確的情況 | 各種機械無級調速器、液力耦合器及變矩器、電磁滑差離合器、流體粘性傳動 | |
按周期性 | 輸出角速度是輸入角速度的周期性函數(shù),用來實現(xiàn)函數(shù)傳動及改善某些機構的動力特性 | 非圓齒輪、凸輪、連桿機構、組合機構 |
(三)工作部分,功用完成機器預定功能的部分。如車床的刀架、飛機的客、貨倉等。
動力部分,傳動部分,控制部分參數(shù)都應根據(jù)工作部分的功能要求、運動和動力參數(shù)的合理范圍為設計依據(jù)。
機器其動力部分,傳動部分大致相同而工作部分不同,則用途、性能不同便成為不同的機器。如汽車、拖拉機、輪船等。
(四)控制部分,為減輕勞動強調,提高產(chǎn)品質量,提高生產(chǎn)效率而設置的控制器。
對于復雜、高精度控制系統(tǒng)需要用機器代替人工控制。機器控制系統(tǒng)由控制器和被控制對象組成。
不同控制器組成的系統(tǒng)也不同。分為手動控制系統(tǒng);氣動、液動控制系統(tǒng);計算機控制系統(tǒng)。
如圖1-5是工業(yè)加熱爐,下面講述其控制原理:組成,被加熱工件3通過兩端的傳動輪帶動,4是加熱爐,5是煤氣開關閥門,6是控制閥門的電機,2是熱電偶。工作時5打開通過4加熱,當爐溫到達要求的溫度后,2動作使6旋轉控制5的開度,從而控制了爐溫。
其組成可分為以下四個部分:
?。?)給定值發(fā)生器。輸出被控制目標值對應信號。
?。?)比較器。把被控參數(shù)的實際值與給定值比較,產(chǎn)生的誤差值送給驅動機構。
?。?)驅動和執(zhí)行機構。把誤差信號放大,驅動執(zhí)行機構。
?。?)檢測變換元件。把被控參數(shù)實際值進行測量,并把測得量轉化為電量。
控制系統(tǒng)的分類:
1、模擬控制與數(shù)字控制
模擬控制控制的是模擬量,即在時間上和數(shù)值上都是連續(xù)的。如電壓、電流。
數(shù)字控制控制的是數(shù)字量,即在時間上和數(shù)值上都是離散的。如邏輯電路的開關量。
2、閉環(huán)控制與開環(huán)控制系統(tǒng)
?。?)閉環(huán)控制系統(tǒng),有檢測元件、反饋裝置的控制系統(tǒng)。
反饋裝置就是將被控對象的參數(shù)反回給發(fā)出控制信號的一端的裝置。反饋回的信號與控制信號通過比較再傳給被控對象。
特點:控制精度高,可消除系統(tǒng)中控制參數(shù)與給定值間的誤差。
?。?)開環(huán)控制系統(tǒng),無檢測元件和反饋裝置的控制系統(tǒng)。
特點:控制精度較低,不可消除系統(tǒng)中控制參數(shù)與給定值間的誤差。
3、計算機控制
自動控制中的各項功能由計算機來完成,通過程序進行控制。
在一般的模擬控制系統(tǒng)中,控制規(guī)律是由硬件產(chǎn)生的,要改變規(guī)律就要改變硬件電路。而在計算機控制系統(tǒng)中,控制規(guī)律由軟件實現(xiàn),要改變控制規(guī)律只要修改程序就可以了。
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