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3 动力和操纵控制系统的方案设计 3.1 机械动力系统的方案设计 3.2 操纵控制系统的方案设计 2.3 机械系统的精度设计 3.1 机械动力系统的方案设计 3.1.1 动力系统设计的基本思想 3.1.2 机械系统的载荷特性 3.1.3 载荷谱及其编制 3.1.4动力机械的类型及其特性 3.1.5 动力机械的选用原则 3.1.1 动力系统设计的基本思想 3.1.2 机械系统的载荷特性 1. 机械系统的载荷及其分类 机械系统的载荷 所有机械在工作中几乎都要承受各种外力的作用，工程上把这些外力称为载荷。 载荷的分类 按载荷的作用形式分类 按零件发生变形的不同分类 按载荷产生的来源分类 按载荷是否随时间变化分类 载荷的分类1 载荷的分类2 载荷的分类3 载荷的分类4 3.1.2 机械系统的载荷特性2. 工作载荷的确定方法 类比法 参考同类或相近的机械，根据经验或简单的计算确定所设计机械的载荷。主要应用在载荷难定或初步设计阶段。 包括：几何尺寸类比、动力类比 计算法 根据机械的功率要求和结构特点，运用各种力学原理、经验公式或图表等计算确定载荷。理论力学 实测法 用实验分析的方法测定机械及其零件的载荷。直接、准确。 3.1.3 载荷谱及其编制 载荷谱的基本概念 原始记录的载荷-时间历程称为机械的工作谱或使用谱。 经过概率统计分析的方法处理后，能反映载荷随时间变化的，并具有统计特征的载荷—时间历程称为载荷谱。 编谱：由实测载荷谱经统计处理简化为典型载荷谱的过程。 编谱目的： 把随机载荷化为有规律的载荷的累加（或叠加），便于疲劳分析计算或试验。 编谱过程： 3.1.3 载荷谱及其编制 随机载荷的统计处理方法 循环数与反向数 循环计数法 循环计数法 循环计数法中的雨流法 计数规则 雨流的起点依次从每个峰（谷）值的内侧开始； 雨流在下一个峰（谷）值处落下，直到对面有一个比开始时的峰（谷）值更大（更小）的值时停止； 当雨流遇到来自上面一层流下的雨流时就停止； 取出所有的全循环，并记下各自的振程； 按正、负斜率取出所有的半循环，并记下各自的振程； 将取出的半循环，按雨流法第二阶段计数法则处理并计数。 雨流法 全循环： 半循环： 雨流法 三点雨流法 雨流法提取有效循环载荷 四点雨流计数法 循环计数法的结果 3.1.4 动力机械的类型及其机械特性 1. 动力机：机械设备中驱动执行机构的机械，也称原动机。 2. 动力机的类型： 3.1.4 动力机械的类型及其机械特性 1. 动力机：机械设备中驱动执行机构的机械，也称原动机。 2. 动力机的选用 （1）分析工作机械的负载特性和要求，包括工作机械的载荷特性、工作制度、结构布局和工作环境等。 （2）分析动力机本身的机械特性，包括动力机的功率、转矩、转速等特性，以及动力机所能适应的工作环境。使动力机的机械特性与工作机械的负载特性相匹配。 （3）进行经济性的比较，当同时可用多种类型的动力机进行驱动时，经济性的分析是必不可少的，包括能量的供应和消耗，动力机的制造、运行和维修成本的对比等。 在选择动力机时，可根据各类动力机的特点进行各种方案的比较，首先确定动力机的类型，然后根据工作机械的负载特性计算动力机的容量。有时也可预选动力机，在产品设计出来后再进行校核。 动力机的容量通常是指其功率的大小。动力机的功率P（单位：kW）与转矩T（单位：N·m）和转速n（单位：rpm）之间的关系为 或 动力机的容量一般是由负载所需的功率或转矩确定，动力机的转速则与工作机械之间的传动方案有关。若具有变速装置时，动力机转速可高于或低于工作机械的转速。 3.1.4 动力机械的类型及其机械特性 动力机的机械特性：动力机输出的转矩与转速的关系，也称输出特性。是选择动力机的基础。 三相异步电动机的固有机械特性 1 液压系统具有能量密度大的特点，同样功率的马达，液压马达比电动机要小的多，轻得多。便于应用在移动设备上。 2 液压马达便于调速，依靠液压阀的调节，可以在0-最大转速之间无极调节，马达本身不需要特殊设计，成本低。这比电机+减速机，或者变频电机、伺服电机便宜的多。 3 液压马达是全封闭的，在粉尘，潮湿（甚至水下），可燃环境中可以放心使用，比防爆（隔爆）电机可靠的多。 4 液压系统的抗过载能力很强，依靠溢流阀的保护，允许较长时间（相对）、频繁过载，并且在过载状态下很容易恢复，不会破坏设备，也不需要重启设备。 1.可以无级调速。只要控制进气阀或排气阀的开度，即控制压缩空气的流量，就能调节马达的输出功率和转速。 2.能够正转也能反转。大多数气马达只要简单地用操纵阀来改变马达进、