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第一章 機器的組成與制造
知識點一、按照功能分析機器的組成
各種機器的構(gòu)造不同,工作對象也不同。
【結(jié)論】從功能角度分析,大部分機器都包含有外界輸入能量的動力部分、履行機器功能的執(zhí)行部分(即工作部分)、介于動力部分和工作部分之間的傳動部分及控制部分。
?。ㄒ唬﹦恿Σ糠郑涸瓌訖C及其相應的配套裝置。它的作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。
一次動力機:將一次能源直接轉(zhuǎn)化為機械能,例如水輪機、內(nèi)燃機等。
二次動力機:將二次能源如電能、液壓能等轉(zhuǎn)化為機械能,如電動機等。
常用的動力機有電動機、內(nèi)燃機等。
?。ǘ﹤鲃硬糠郑涸趧恿Σ糠趾蛨?zhí)行部分之間的中間裝置,任務是將動力部分提供的機械能以動力和運動的形式,傳遞給工作部分。
1.傳動分為機械傳動、流體傳動、電力傳動和磁力傳動。
【拓展】液壓傳動主要是利用液體壓力能來傳遞能量;而液力傳動主要是利用液體的動能來傳遞能量。
2.按照傳動比變化的情況分為定傳動比傳動和變傳動比傳動。
表1-1 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(zhuǎn)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 | |
變傳動比 | 有級 調(diào)速 | 一個輸入轉(zhuǎn)速對應若干個輸出轉(zhuǎn)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(diào)速范圍 | 齒輪變速箱、塔輪傳動 |
無級 調(diào)速 | 一個輸入轉(zhuǎn)速對應于某一范圍內(nèi)無限多個輸出轉(zhuǎn)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(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 | |
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(gòu)的動力特性 | 非圓齒輪、凸輪、連桿機構(gòu)、組合機構(gòu) |
?。ㄈ┕ぷ鞑糠郑▓?zhí)行部分):直接完成機器的預定功能的部分,如車床的刀架;車輛的車廂;飛機的客、貨艙等。
工作部分是機器設備區(qū)分和分類的依據(jù);不同機器,其原動部分和傳動部分可能相同,而工作部分不同。因此,動力部分、傳動部分和控制部分都應該根據(jù)工作部分的功能要求和動力參數(shù)的合理范圍進行設計和選擇。
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控制系統(tǒng)由控制器和被控對象組成。
控制器要完成被控參數(shù)的調(diào)節(jié),應有四個基本部件:給定值發(fā)生器、比較器、驅(qū)動和執(zhí)行機構(gòu)、檢測變換元件。
1.模擬控制與數(shù)字控制
模擬量,即時間上和數(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)字邏輯電路中的開關信號和計算機中的數(shù)。
在一個系統(tǒng)中,如果各環(huán)節(jié)間所有的信號都是模擬量,這個系統(tǒng)就稱為模擬控制系統(tǒng)或模擬控制器;如果各環(huán)節(jié)間有一個或多個信號為數(shù)字信號,則該系統(tǒng)稱為數(shù)字控制系統(tǒng)或數(shù)字控制器。
所有的計算機控制系統(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)通過測量元件對被控對象的被控參數(shù)(如溫度、壓力、流量、轉(zhuǎn)速、位移等)進行測量,再將其反饋到輸入端,與輸入的給定值進行比較,然后形成誤差信號。
反饋就是將輸出量返回饋送,并與輸入量進行比較的過程。比較的結(jié)果成為偏差。自動控制過程就是測偏和糾偏的過程。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象的被控變量;而被控變量的變化又通過自動控制去影響操縱變量。從信息的傳遞關系來看,構(gòu)成了一個閉合回路,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控制裝置,所以也稱之為反饋控制系統(tǒng)。(空調(diào))
開環(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,沒有反饋通道。與閉環(huán)控制系統(tǒng)不同,它不需要被控對象的反饋信號,控制器直接根據(jù)給定值控制被控對象工作。
開環(huán)控制系統(tǒng)不能自動消除被控參數(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.計算機控制系統(tǒng)
控制器是控制系統(tǒng)的關鍵,它決定了控制系統(tǒng)的控制性能和應用范圍。如果控制系統(tǒng)中的控制器功能由計算機來實現(xiàn),就構(gòu)成了計算機控制系統(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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