正确答案
答:在机械电子系统中,机构有许多功能和作用: 1)改变速度
过去,因为使用常速电机(比如机床),或者因为源动力设备输出力矩范围有限(如汽车发动机),改变速度的功能对于传动系统是必不可少的。旋转运动的转速改变多用齿轮箱,而在气缸这一类作直线运动的执行器中,可以用杠杆机构增加速度。 在机械电子系统中,由于采用了电子控制的调速电机和执行器,对变速机构的需要已经减少了。
2)远距离传动
当动力源设备体积过大或过重,不能直接安置在需要运动的部位,就要将运动越过一定距离进行传送,这种运动的传送通常是用弹性缆索、连杆、链条或液压管道来实现的。随着结构紧凑的电力电子、机械和液压执行器的发展,可以将执行器放置得离需要运动的部位很近,因而对于传统的传动装置的需要减少了。例如,远距离传动,以前,主手与从手之间的传动机构是纯粹机械式的,其灵活性和施加力的能力很有限。机械电子工程发展之后,用电
子式的连接代替了主手与从手之间的机械式连接,还采用了由操纵杆控制的自动装置。3)力的放大和反馈
在作用力输入端和输出力的作用点之间,经常要用到力的放大。如飞机的驾驶杆、船舶的舵轮、大型卡车的方向盘、汽车刹车伺服系统和主从式机械手。在这些场合中,操作者不可能直接施加足够大的力。由于采用由集成电路实现的控制,对力的放大的机械结构一般不再需要了,而由伺服系统代替,例如电控飞行的飞机驾驶杆与方向舵的伺服系统。用电信号控制执行器后,以往操作者熟悉的力感不复存在了,但是在很多此类情况中操作者需要这种
力感,因此需要为操作者提供力的反馈,以便使他能够始终保持对系统工作状况的了解。4)参数的控制
参数控制装置常常是各种调节速度或力的机械控制装置,这些装置现已由闭环电子控制系统所代替。一个典型的例子是汽车柴油发动机的电子控制装置,油门控制踏板与燃料注射泵上的流量控制齿条之间的机械式连接件完全被电子控制齿条定位装置所取代,脚踏板上采用了一个电位器作为传感器,而司机脚上的力度感则是由反馈弹簧模拟的。
5) 物料传送
传送物料常用的机构有间歇式传送机构和带传动横梁的传送机构。这些机构的性能适用于许多种物料,尤其是在可能遇到很大惯性力的场合。
6) 运动间的同步
机械加工过程中需要实现运动间的同步,以往这种同步是依靠一些专门设计的特殊机构来实现的,譬如仿形车床上用的一类机构,这类机构用来描绘一条给定的空间轨迹,或者跟随一个模板边缘形状行走。这种功能现在完全可以用程序控制来实现,也可以用带有 2
~3 个执行器的光学跟踪设备来实现。7)节省仿形切削的时间
在机床上,常用惠氏快速返回机构来节省无效运动的时间。在外形加工机械上,正向运动需要较低的速度和较大的切削力,惠氏机构可以产Th快速的返回运动。
对于需要采用这类机构的机床,执行器的电子控制是最佳选择,这主要是因为它能很方便
地改变速度和冲击力等参数。
8) 改变参照系
在某些应用中,特别是在那些工件随机地从各个方向送来的场合,往往需要用另外一套附加机构来将主要工作机构移动到新的位置,这就需要变换参照系。现在这种参照系的变换可以通过软件完成。如搬运机器人系统就能够自动调节其方向与参照系指定方向一致,这
个参考方向是由视觉定位系统确定的。有了自动改变参考方向的视觉定位系统,就不再需要以往的附加机构了。
9) 传送操作
在多数制造系统中,要把工件从一个位置传送到另外一个位置,以便完成不同的加工工序。大量传送工件多使用传送带或悬挂传送线,灵活性很差。近些年,由于引进了无人搬运系统,大大增强了工件传送的灵活性。有些机床需要进行工位间传送工件,柔性制造单元中使用的机器人便是这方面的一个例子,这种机器人的用途是把工件在单元中不同工位之间搬运。
试题解析