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第二章机械系统的组成机械系统的组成：操纵控制系统传动系统执行系统动力系统支承系统机械系统的组成动力系统传动系统执行系统支承系统操纵控制系统动力系统指动力机（或原动机）及其配套装置，是给机械系统提供动力、实现能量转换的部分。传动系统是将动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。执行机构或工作机是利用机械能来改变作业对象的性质、状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等以进行生产或达到其它预定要求的装置。支承系统包括基础件（如床身、底座、立柱等）和支承构件（如轴、轴承、支架、箱体等），用于安装和支承动力系统、传动系统、执行系统和操纵系统等，是机械系统中必不可少的部分。操纵控制系统是为了使动力系统、传动系统、执行系统彼此协调运行，并准确可靠地完成整机功能的装置。§2-1动力机一、动力机种类动力机是驱动执行机构运动的机械，又称为原动机。常用的动力机有：电动机、液压马达、气动马达、内燃机。1、电动机电动机是一种将电能转变成旋转机械能的能量转换装置，是最常用的动力机。电动机的分类：(1)三相异步电动机(2)直流电动机(3)同步电动机(1)三相异步电动机实例：YEJ系列电磁制动三相异步电动机优点：制动迅速、结构简单、可靠性高适用性强。应用范围：广泛应用于各种要求快速停止和准确定位的机械设备和传动装置中。(2)直流电动机实例：Z4系列直流电机应用范围：冶金工业轧机传动、金属切削机床、造纸、印刷、纺织、印染、水泥、塑料挤出机械等等。(3)同步电动机实例：TYBZ稀土永磁同步电动机特点：调速精度高，体积小，重量轻，控制系统简单、可靠，节能效果显著，寿命长，通用性强，适应性强。2、液压马达液压马达按输出转矩的大小和转速高低可以分为两类：高速小转矩液压马达，转速范围一般在300~3000r/min或更高，转矩在几百Nm以下；低速大转矩液压马达，转速一般低于300r/min，转矩为几百至几万Nm。液压马达根据其结构形式不同又有如下分类：高速直轴点接触式滑履式弯轴轴向柱塞式钢球式叶片式齿轮式低速内曲线多作用式曲轴连杆式曲轴无连杆式径向轴向—双斜盘式柱塞式内曲线多作用式双凸轮盘式钢球式摆线转子式液压马达液压马达实例球体摆缸式液压马达径向曲轴连杆式液压马达钢球液压马达轴配流摆线油马达带减速器液压马达3、气动马达气动马达的作用类同于液压传动中的液压马达，它以压缩空气为动力输出转矩，驱动执行机构作旋转运动。气动马达的分类（按工作原理）：容积式透平式气动马达叶片式单向回转式双作用双向式容积式透平式轴向活塞式径向活塞式活塞式双向回转式双齿轮式多齿轮式齿轮式摆动式单叶片式齿轮齿条式双叶片式容积式气动马达分类：叶片式气动马达示意图1－排气口2－孔道3－定子4－排气口5－转子6－叶7－喷口8－进气口气动马达实例：4、内燃机定义：内燃机是指燃料在气缸内部进行燃烧，直接将产生的气体（即工作介质）所含的热能转变为机械能的机械。分类：内燃机按其主要运动机构的不同，分为往复活塞式内燃机和旋转活塞式内燃机两大类。目前普遍应用的是往复式内燃机。四冲程非增压式柴油机的基本结构1－主轴承；2－机身；3－凸轮轴；4－喷油泵；5－挺杆；6－进气管；7－摇臂；8－进气阀；9－高压油管；10－喷油器；11－排气阀；12－气阀簧；13－排气管；14－气缸盖；15－活塞；16－活塞销；17－气缸套；18－连杆；19－连杆螺栓；20－曲轴；21－机座内燃机三维图内燃机实例二、动力机的选用在设计机械系统时，选用何种形式的动力机，主要应从以下三个方面进行分析比较。1）分析工作机械的负载特性和要求；2）分析动力机本身的机械特性；3）进行经济性的比较。§2-2传动系统传动系统是处于动力机和执行机构之间的中间装置，用以传递运动及动力。一、传动系统的组成(1)传动部分(2)操纵部分(3)辅助部分二、传动的类型机械系统的传动装置可按以下几种方式分类：(1)按传动的工作原理分类；(2)按传动比变化情况分类；(3)按传动输出速度变化情况分类。三、传动的选择传动类型的选择关系到整个机器的运动方案设计和工作性能参数。技术经济指标是确定传动方案的主要因素，只有对各种传动方案的技术经济指标作细致的综合分析和对比，才能较会理地选用传动的类型。1、传动类型选择的依据2、选择的基本原则3、定传动比传动的选择4、有级变速传动的选择5、无级变速传动的选择选择的主要内容§2-3执行系统定义：直接用来完成各种工艺动作或生产过程的机构称为执行机构（或称工作机构）。牛头刨床运动简图1－电动机；2－主导轴；3－滑枕；4－工作台；5－刨刀；6－丝杆；7－主曲柄；8－曲柄；9－连杆；10－棘轮刨削平面的工艺要求1－待加工平面2－加工平面3－已加工平面牛头刨床运动循环图机器执行机构运动设计的基本问题，可归纳为以下三个方面：一、确定执行机构的运动方案;二、合理选择机构的类型;三、绘制运动循环图。§2-4支承系统一、支承系统的功能1)支承和安装机械系统中的其他系统；2)承受各种静态力和动态力；3)保证各零部件之间的相对位置精度和运动部件的运动精度；4)支承件的内部用作电器箱及液压油、润滑油、冷却液的储存器等。对支承系统的基本要求1)足够的刚度和强度以及较高的刚度重量比；2)良好的动态特性；3)较小的热变形；4)合力的结构布局和良好的结构工艺性。二、支承系统的结构与材料支承件种类繁多，形式多样，分类方法不一。按结构形式可分为四类(见图6－７)：机座类（如底座、床身等）、箱体类（如箱体、壳体、机匣等）、框架类（如支架、桥架、桁架等）和板类（如基础板、工作台等）；按制造方法又可分为铸造、焊接、铆接和组合式四类。图６－７支承件的分类按材料与制造方法可分为以下几类：１、铸铁支承件；２、焊接支承件；３、铸钢支承件；４、轻合金支承件；５、混凝土支承件；６、天然岩石及陶瓷支承件。§2-5操纵控制系统一、操纵系统的组成、功能与分类１.操纵系统的组成操纵系统是指把人和机械联系起来，使机械按照人的指令工作的机构和元件所构成的总体。操纵系统一般由下述几部分组成：(1)操纵件；(2)执行件；(3)运动件；此外，操纵系统中还有保证操纵系统安全可靠工作的辅助元件，如定位元件、锁定元件、导向元件、互锁元件和回位元件等。2.操纵系统的功能操纵系统的功能是实现信号的转换，即把操纵者施加于机械的信号，经过转换传递到执行系统，以实现机械的启动、停止、制动、换向、变速和变力等目的。操纵系统必须满足下述要求：1)操纵灵活、轻便省力2)操纵件定位可靠3)系统反馈准确迅速且具有可调性4)操纵方便舒适5)操纵安全可靠3．操纵系统的分类1)按操纵系统的驱动方式分类；2)按操纵系统的传动方式分类；3)按一个操纵件控制的执行元件数目分类。此外，操纵系统还可分为手动操纵系统和脚动操纵系统以及借助于无线电波、光波、声波等物理效应实现操纵功能的远距离（遥控）操纵系统。二、控制系统及其组成机械控制系统一般要控制使各执行机构按要求运动方向和速度以一定的顺序和规律实现运动，完成给定的作业循环，有时还要求对产品进行检测、预测、预报事故、报警及消除故障等。人工控制示意图对于结构比较复杂、响应速度及控制精度要求较高的系统，就需要用控制装置代替人工操作。数控机床进给的控制系统1－控制装置；2－测速发电机；3－直流电动机；4－滚珠丝杆螺母副；5－工作台；6－角位移测量装置无论多么复杂的控制系统，都是由一些基本环节或元件组成的。下图是一个典型的闭环控制系统方框图，它由以下几个环节组成：（1）给定环节（2）测量环节（3）比较环节（4）校正及放大环节（5）执行环节典型的闭环控制系统方框图三、自动控制系统的分类1、按自动控制的方式分类（1）顺序自动控制（2）反馈自动控制2、按给定量分类（1）恒值控制（2）随动控制（3）程序控制3、按被控量来分类（1）过程控制（2）伺服系统（3）自动调整结束请批评指正!