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机器的组成与结构是什么?
来源:未知   发布时间:2019-08-10 18:14   浏览次数:

 

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  功能与性能的实现是靠机器的结构来保证的,机器的种类很多,其结构也不尽相同。但任何一个机器从功能的角度来看都可以分为动力系统、传动系统、执行系统、操纵和控制系统,如图1-21所示,另外还有支承系统和润滑、冷却与密封系统。

  动力系统包括动力机及其配套装置,是整个机器工作的动力源,如图1-20自动洗衣机的电动机。按能量转换性质的不同,动力机可分为一次动力机和二次动力机。

  一次动力机是把自然界的能源(一次能源)直接转变为机械能的机械,如内燃机、汽轮机、燃气轮机等,其中内燃机广泛用于各种车辆、船舶、农业机械、工程机械等移动作业机械,汽轮机、燃气轮机多用于大功率高速驱动的机械。以一次动力机为动力源的机器比较多,比如汽车、飞机、轮船、潜艇等都是以一次动力机为动力源的。

  二次动力机是把二次能源(电能)或由电能产生的液能、气能转变为机械能的机械,如电动机、液压马达、气动马达等。它们在各类机械中都有广泛应用,其中尤以电动机应用更为普遍。比如,各种类型的机床、洗衣机、电风扇、水泵、油泵等,都是以二次动力机作为机器的动力源的。

  传动系统是把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置,是连接动力系统和执行系统的“桥梁”。如图1-20洗衣机要将电动机的动力通过皮带轮和减速器传递给波轮,驱动洗衣机工作。机械的种类繁多,用途也各种各样,各种机械的传动系统千变万化,但通常包括下列几个组成部分:变速装置、启停和换向装置、制动装置及安全保护装置等。

  (1)变速,当用动力机进行变速不经济、不可能或不能满足要求时,通过传动系统实行变速(有级或无级),把动力机的速度降低或增高,以满足执行系统多种速度的要求。

  (2)改变运动规律或形式,把动力机输出的均匀连续旋转运动转变为按某种规律变化的旋转或非旋转运动。之所以要进行运动形式的改变,是因为有许多机械需要直线移动、摆动、间歇旋转等其他的非连续旋转运动。

  执行系统由执行构件和与其相连的执行机构组成,是直接完成机器工作任务的部分,常出现在机械系统的末端,直接与作业对象接触,如洗衣机的波轮、汽车车轮、机器人的抓取机构等。通过它们完成机器预定的功能,因此是直接影响机器工作质量的重要部分。例如,为了提高洗衣机洗净衣服的效果,对作为执行构件的波轮,不同的厂家开发了“棒式波轮”、“碟形波轮”、“凸形波轮”、“偏心波轮”等多种形式。机器人的执行机构是抓取机构,为了能可靠抓起不同形状的物体,抓取机构有各种结构形式。

  (1)执行机构的作用是传递和变换运动与动力,即把传动系统传递过来的运动与动力进行必要的转换,以满足执行部件的要求。

  (2)执行机构变换运动,就其变换形式来说,常见的有将转动变换为移动或摆动,或反之。就变换的节拍来看,则可将连续运动变换为不同形式的连续运动或间歇运动。

  (3)执行系统工作任务多种多样,但归纳起来有以下几种:夹持、搬运、输送、分度与转位、检测、施力。根据机械系统工作要求,往往一个执行系统需要具备多种功能要求。

  (4)执行系统通常处在机械系统的末端,直接与作业对象接触,其输出也是机械系统的主要输出。因此,执行系统工作性能的好坏,直接影响整个系统的性能,执行系统除能满足强度、刚度、寿命等要求外,还应充分注意其运动精度和动力学特性等要求。

  机械因人的需要而设计,为人所服务,必定要被人所控制,操纵和控制系统是使动力系统、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。它的功能是控制或操纵上述各系统的启动、离合、制动、变速、换向或各部件间运动的先后次序、运动轨迹及行程等。

  传统的控制系统通常是由接触器、继电器、按钮开关、行程开关、电磁铁等传统电气部件组成。而随着计算机技术、微电子技术的发展,现代机械朝着自动化、精密化、智能化发展的趋势不可阻挡,电脑控制的机电产品从生产机械(如数控机床)到家用电器越来越普遍。因此控制系统在整台机器设备中的作用显得日益重要,在整机成本中的份额也越来越大。图1-20全自动洗衣机中的程序控制器8,早期的方案多用“机械定时器”作为该控制器的基本结构,而现今的洗衣机更多采用电脑(微处理器)作为控制的核心。关于机械控制系统的详细介绍,请参照第四章工程控制认知。

  支承系统是总系统的基础部分。它主要包括底座、立柱、横梁、箱体、工作台和升降台等,作用是支撑动力机、传动系统、执行系统、操纵与控制系统,使它们保持各自正确的位置,并有机地联系起来。机器设备的运输、安装都离不开支承系统,并往往占据了机器重量的大部分。如生活中常见摩托车的车架组成了该设备的支承系统,显然是不可缺少的一个重要部分。

  润滑与密封装置的作用是降低摩擦;冷却的作用是降低温升。两者的目的都是为了保证总系统及各子系统能在规定的温度范围内正常地工作和延长使用寿命。

  从上述分析可以看出,任何机械产品都离不开机械系统,不论是汽车、飞机,还是机器人、加工中心这种典型的机电一体化产品,都必须有机械系统。通常所指的加工中心也都是在机械系统基础之上,应用相应的控制理论和方法,结合电子及微电子技术,并采用测试、控制等电子集成元件,组成了比普通机床在某一方面或某几方面技术指标都有所提高的一种加工设备。

  那么手机、电脑、打印机、传真机、照相机等电子器械的组成又该如何划分呢?请同学们思考。



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