《機(jī)電設(shè)備評(píng)估基礎(chǔ)》復(fù)習(xí)指導(dǎo)：按照功能分析機(jī)器的組成

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第一章 機(jī)器的組成與制造
第一節(jié) 機(jī)器的組成

　　按照功能分析機(jī)器的組成

　　各種機(jī)器的構(gòu)造不同，工作對(duì)象也不同。

　　從功能角度分析，大部分機(jī)器都包含有外界輸入能量的動(dòng)力部分、履行機(jī)器功能的執(zhí)行部分（即工作部分）、介于動(dòng)力部分和工作部分之間的傳動(dòng)部分及控制部分。

　?。ㄒ唬﹦?dòng)力部分：原動(dòng)機(jī)及其相應(yīng)的配套裝置。它的作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。

　　一次動(dòng)力機(jī)：將一次能源直接轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，例如水輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。

　　二次動(dòng)力機(jī)：將二次能源如電能、液壓能等轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)等。

　　常用的動(dòng)力機(jī)有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。

　?。ǘ﹤鲃?dòng)部分：在動(dòng)力部分和執(zhí)行部分之間的中間裝置，任務(wù)是將動(dòng)力部分提供的機(jī)械能以動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的形式，傳遞給工作部分。

　　1.傳動(dòng)分為機(jī)械傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和磁力傳動(dòng)。

　　【拓展】液壓傳動(dòng)主要是利用液體壓力能來(lái)傳遞能量；而液力傳動(dòng)主要是利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞能量。

　　2.按照傳動(dòng)比變化的情況分為定傳動(dòng)比傳動(dòng)和變傳動(dòng)比傳動(dòng)。

　　表1—1 按傳動(dòng)比變化情況分類

傳動(dòng)分類		說(shuō) 明	傳動(dòng)舉例
定傳動(dòng)比傳動(dòng)		輸入與輸出轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)，適用于工作機(jī)工況固定，或其工況與動(dòng)力機(jī)工況對(duì)應(yīng)變化的場(chǎng)合	帶、鏈、摩擦輪傳動(dòng)，齒輪、蝸桿
變　傳 動(dòng)　比	有級(jí) 調(diào)速	一個(gè)輸入轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)若干個(gè)輸出轉(zhuǎn)速，且按某種數(shù)列排列，適用于動(dòng)力機(jī)工況固定而工作機(jī)有若干種工況的場(chǎng)合，或用來(lái)擴(kuò)大動(dòng)力機(jī)的調(diào)速范圍	齒輪變速箱、塔輪傳動(dòng)
	無(wú)級(jí) 調(diào)速	一個(gè)輸入轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于某一范圍內(nèi)無(wú)限多個(gè)輸出轉(zhuǎn)速，適用于工作機(jī)工況極多或最佳工況不明確的情況	各種機(jī)械無(wú)級(jí)調(diào)速器、液力耦合器及變矩器、電磁滑差離合器、流體粘性傳動(dòng)
	按周 期性	輸出角速度是輸入角速度的周期性函數(shù)，用來(lái)實(shí)現(xiàn)函數(shù)傳動(dòng)及改善某些機(jī)構(gòu)的動(dòng)力特性	非圓齒輪、凸輪、連桿機(jī)構(gòu)、組合機(jī)構(gòu)

　?。ㄈ┕ぷ鞑糠郑褐苯油瓿蓹C(jī)器的預(yù)定功能的部分，如車床的刀架；車輛的車廂；飛機(jī)的客、貨艙等。

　　工作部分是機(jī)器設(shè)備區(qū)分和分類的依據(jù)；不同機(jī)器，其原動(dòng)部分和傳動(dòng)部分可能相同，而工作部分不同。因此，動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分和控制部分都應(yīng)該根據(jù)工作部分的功能要求和動(dòng)力參數(shù)的合理范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇。

　?。ㄋ模┛刂撇糠?

　　在工業(yè)加熱爐中，被控變量是爐溫，而操縱變量是送入的煤氣量。通過(guò)熱電偶檢查加熱爐的溫度并將它轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，送到比較器與預(yù)先設(shè)定的溫度值進(jìn)行比較，再把差值放大后驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)煤氣閥門的開(kāi)度，從而實(shí)現(xiàn)控制爐溫的目的。

　　控制系統(tǒng)由控制器和被控對(duì)象組成。

　　控制器要完成被控參數(shù)的調(diào)節(jié)，應(yīng)有四個(gè)基本部件：給定值發(fā)生器、比較器、驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)、檢測(cè)變換元件。

　　1.模擬控制與數(shù)字控制

　　模擬量，即時(shí)間上和數(shù)值上都連續(xù)變化的物理量，例如溫度、壓力、流量、電壓、電流等；

　　數(shù)字量，即在時(shí)間上或數(shù)值上不連續(xù)變化的物理量，例如數(shù)字邏輯電路中的開(kāi)關(guān)信號(hào)和計(jì)算機(jī)中的數(shù)。

　　在一個(gè)系統(tǒng)中，如果各環(huán)節(jié)間所有的信號(hào)都是模擬量，這個(gè)系統(tǒng)就稱為模擬控制系統(tǒng)或模擬控制器；如果各環(huán)節(jié)間有一個(gè)或多個(gè)信號(hào)為數(shù)字信號(hào)，則該系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)或數(shù)字控制器。

　　所有的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都是數(shù)字控制系統(tǒng)。

　　2.閉環(huán)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)

　　閉環(huán)控制系統(tǒng)：在這種控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量元件對(duì)被控對(duì)象的被控參數(shù)（如溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、位移等）進(jìn)行測(cè)量，再將其反饋到輸入端，與輸入的給定值進(jìn)行比較，然后形成誤差信號(hào)。

　　反饋就是將輸出量返回饋送，并與輸入量進(jìn)行比較的過(guò)程。比較的結(jié)果成為偏差。自動(dòng)控制過(guò)程就是測(cè)偏和糾偏的過(guò)程。這一原理稱為反饋控制原理。

　　在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，操縱變量作用于被控對(duì)象的被控變量；而被控變量的變化又通過(guò)自動(dòng)控制去影響操縱變量。從信息的傳遞關(guān)系來(lái)看，構(gòu)成了一個(gè)閉合回路，所以，稱之為閉環(huán)控制系統(tǒng)。由于被控變量的信息要送回到自動(dòng)控制裝置，所以也稱之為反饋控制系統(tǒng)。（空調(diào)）

　　開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)：在這種控制系統(tǒng)中，輸出量不影響系統(tǒng)的控制作用，即系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間，沒(méi)有反饋通道。與閉環(huán)控制系統(tǒng)不同，它不需要被控對(duì)象的反饋信號(hào)，控制器直接根據(jù)給定值控制被控對(duì)象工作。

　　開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)不能自動(dòng)消除被控參數(shù)與給定值之間的誤差。其控制功能顯然要比閉環(huán)控制系統(tǒng)差。（暖氣）

　　3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

　　控制器是控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，它決定了控制系統(tǒng)的控制性能和應(yīng)用范圍。如果控制系統(tǒng)中的控制器功能由計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，就構(gòu)成了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。

　　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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，控制規(guī)律由軟件實(shí)現(xiàn)，要改變控制規(guī)律只要修改程序就可以了。