【正文】 動機，就其基本結(jié)構而言，可以認為是一臺由電子開關電路、永磁式同步電動機以及位置傳感器三者組成的“電動機系統(tǒng)”。、無刷直流電機的基本工作原理為了更加清晰地闡述無刷直流電機的工作原理和特點。圖中采用光電器件作為位置傳感器，以3個功率晶體管VVV3構成功率邏輯單元。光電器件的VPVPVP3安裝位置各相差120度，均勻分布在電機的一端。借助于安裝在電機軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板（也稱為截光器）的作用，使得從光源射來的光線依次照射在各個光電器件上，并依照某一光電器件是否被照射到光線來判斷轉(zhuǎn)子磁極的位置。假定此時光電器件VP1被照射，從而使功率管V1呈導通狀態(tài)，電流注入繞組,假設該繞組電流同轉(zhuǎn)子磁極作用后所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子的磁極按照順時針方向轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)子磁極轉(zhuǎn)過120度以后，直接裝在轉(zhuǎn)子軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板也跟著同時旋轉(zhuǎn)，并遮住VP1而使VP2受光照射，從而使功率管V1截止，功率管V2導通，電流從繞組流出而流入繞組，使得轉(zhuǎn)子磁極繼續(xù)按順時針方向旋轉(zhuǎn)，并帶著遮光板同時沿順時針方向旋轉(zhuǎn)。當轉(zhuǎn)子磁極再次轉(zhuǎn)過120度以后，此時旋轉(zhuǎn)遮光板VP2已經(jīng)遮住而使VP3受光照身，從而使功率管V2截止，功率管V3導通，電流流入繞組，于是驅(qū)動轉(zhuǎn)子磁極繼續(xù)沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)過120度以后，重新開始下次360度的旋轉(zhuǎn)。上述過程可以看成是按一定順序換相通電的過程，或者說是磁場旋轉(zhuǎn)的過程。在換相過程中，定子各相繞組在工作氣隙中所形成的旋轉(zhuǎn)磁場是跳躍式運動的。這種旋轉(zhuǎn)磁場在一周內(nèi)有三種形態(tài)，每種磁狀態(tài)持續(xù)120度。它們跟蹤轉(zhuǎn)子，并與轉(zhuǎn)子的磁場相互作用，能夠產(chǎn)生推動轉(zhuǎn)子持續(xù)轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩。、氣缸、氣缸的工作原理、分類及安裝形式 普通雙作用氣缸 3－緩沖柱塞 2－活塞 4－缸筒 5－導向套 6－防塵圈7－前端蓋 8－氣口 9－傳感器 10－活塞桿 11－耐磨環(huán) 12－密封圈 13－后端蓋 14－緩沖節(jié)流閥以氣動系統(tǒng)中最常使用的單活塞桿雙作用氣缸為例來說明。它由缸筒、活塞、活塞桿、前端蓋、后端蓋及密封件等組成。雙作用氣缸內(nèi)部被活塞分成兩個腔。有活塞桿腔稱為有桿腔，無活塞桿腔稱為無桿腔。當從無桿腔輸入壓縮空氣時，有桿腔排氣，氣缸兩腔的壓力差作用在活塞上所形成的力克服阻力負載推動活塞運動，使活塞桿伸出；當有桿腔進氣，無桿腔排氣時，使活塞桿縮回。若有桿腔和無桿腔交替進氣和排氣，活塞實現(xiàn)往復直線運動。氣缸的種類很多，一般按氣缸的結(jié)構特征、功能、驅(qū)動方式或安裝方法等進行分類。分類的方法也不同。按結(jié)構特征，氣缸主要分為活塞式氣缸和膜片式氣缸兩種。按運動形式分為直線運動氣缸和擺動氣缸兩類。氣缸的安裝形式可分為1）固定式氣缸 氣缸安裝在機體上固定不動，有腳座式和法蘭式。2）軸銷式氣缸 缸體圍繞固定軸可作一定角度的擺動，有U形鉤式和耳軸式。3）回轉(zhuǎn)式氣缸 缸體固定在機床主軸上，可隨機床主軸作高速旋轉(zhuǎn)運動。這種氣缸常用于機床上氣動卡盤中，以實現(xiàn)工件的自動裝卡。4）嵌入式氣缸 氣缸缸筒直接制作在夾具體內(nèi)。、氣缸的技術參數(shù)1）氣缸的輸出力 氣缸理論輸出力的設計計算與液壓缸類似，可參見液壓缸的設計計算。如雙作用單活塞桿氣缸推力計算如下：理論推力（活塞桿伸出）Ft1＝A1p （131）理論拉力（活塞桿縮回）Ft2＝A2p （132）式中 FtFt2——氣缸理論輸出力（N）；AA2——無桿腔、有桿腔活塞面積（m2）；P——氣缸工作壓力（Pa）。實際中，由于活塞等運動部件的慣性力以及密封等部分的摩擦力，活塞桿的實際輸出力小于理論推力，稱這個推力為氣缸的實際輸出力。氣缸的效率 h 是氣缸的實際推力和理論推力的比值，即 （133）所以 （134）氣缸的效率取決于密封的種類，氣缸內(nèi)表面和活塞桿加工的狀態(tài)及潤滑狀態(tài)。此外，氣缸的運動速度、排氣腔壓力、外載荷狀況及管道狀態(tài)等都會對效率產(chǎn)生一定的影響。2）負載率β 從對氣缸運行特性的研究可知，要精確確定氣缸的實際輸出力是困難的。于是在研究氣缸性能和確定氣缸的出力時，常用到負載率的概念。氣缸的負載率β定義為 （l3－5）氣缸的實際負載是由實際工況所決定的，若確定了氣缸負載率q，則由定義就能確定氣缸的理論輸出力，從而可以計算氣缸的缸徑。對于阻性負載，如氣缸用作氣動夾具，負載不產(chǎn)生慣性力，；對于慣性負載，如氣缸用來推送工件，負載將產(chǎn)生慣性力，負載率β的取值如下 β＜ 當氣缸低速運動，v ＜100 mm/s時； β＜ 當氣缸中速運動，v＝100～500 mm/s時； β＜ 當氣缸高速運動，v ＞500 mm/s時。3）氣缸耗氣量 氣缸的耗氣量是活塞每分鐘移動的容積，稱這個容積為壓縮空氣耗氣量，一般情況下，氣缸的耗氣量是指自由空氣耗氣量。4）氣缸的特性 氣缸的特性分為靜態(tài)特性和動態(tài)特性。氣缸的靜態(tài)特性是指與缸的輸出力及耗氣量密切相關的最低工作壓力、最高工作壓力、摩擦阻力等參數(shù)。氣缸的動態(tài)特性是指在氣缸運動過程中氣缸兩腔內(nèi)空氣壓力，溫度，活塞速度、位移等參數(shù)隨時間的變化情況。它能真實地反映氣缸的工作性能。、氣缸的選型及計算：氣缸的選型步驟：氣缸的選型應根據(jù)工作要求和條件，正確選擇氣缸的類型。下面以單活塞桿雙作用缸為例介紹氣缸的選型步驟。（1）氣缸缸徑。根據(jù)氣缸負載力的大小來確定氣缸的輸出力，由此計算出氣缸的缸徑。（2）氣缸的行程。氣缸的行程與使用的場合和機構的行程有關，但一般不選用滿行程。（3）氣缸的強度和穩(wěn)定性計算（4）氣缸的安裝形式。氣缸的安裝形式根據(jù)安裝位置和使用目的等因素決定。一般情況下，采用固定式氣缸。在需要隨工作機構連續(xù)回轉(zhuǎn)時（如車床、磨床等），應選用回轉(zhuǎn)氣缸。在活塞桿除直線運動外，還需作圓弧擺動時，則選用軸銷式氣缸。有特殊要求時，應選用相應的特種氣缸。（5）氣缸的緩沖裝置。根據(jù)活塞的速度決定是否應采用緩沖裝置。（6）磁性開關。當氣動系統(tǒng)采用電氣控制方式時，可選用帶磁性開關的氣缸。（7）其它要求。如氣缸工作在有灰塵等惡劣環(huán)境下，需在活塞桿伸出端安裝防塵罩。要求無污染時需選用無給油或無油潤滑氣缸。氣缸直徑計算氣缸直徑的設計計算需根據(jù)其負載大小、運行速度和系統(tǒng)工作壓力來決定。首先，根據(jù)氣缸安裝及驅(qū)動負載的實際工況，分析計算出氣缸軸向?qū)嶋H負載F，再由氣缸平均運行速度來選定氣缸的負載率q，初步選定氣缸工作壓力（ MPa～ MPa），再由 F／q，計算出氣缸理論出力Ft，最后計算出缸徑及桿徑，并按標準圓整得到實際所需的缸徑和桿徑本設計共用到四個氣缸，兩個定位氣缸，兩個升降氣缸。綜合以上幾點，最終選擇的定位氣缸型號為c95k，升降氣缸型號為cp95s、電源控制按鈕：電源控制按鈕選用LA158系列控制按鈕開關，該控制開關具有復位按鈕、自鎖按鈕、帶燈按鈕、蘑菇鈕、旋鈕、鑰匙鈕、急停鈕，觸點有自潔功能，觸頭材質(zhì)銀鎳合金,在低電壓場合也能接觸可靠，而且防護等級高達IP65，配置硅膠防護照具備出色的防水防塵性能。安裝方便,牢固,外形美觀，品種齊全，可以為工業(yè)自動化、機床,醫(yī)療器械、電力、機械、通訊、運輸、冶金、化工等行業(yè)客戶提供最佳的解決方案和高品質(zhì)、高性能、高可靠性的控制元件。主要參數(shù)如表31所示：表31品牌ANIUEC型號LA1582BW35B1最高電壓380（V）額定發(fā)熱電流10（A）用途廣泛用于電控系統(tǒng)中頭部保護等級IP20產(chǎn)品認證CCC,CE,UL、傳動系統(tǒng)本設計采用的傳動系統(tǒng)為以橡膠為原材料制作的三角帶傳動，帶傳動具有結(jié)構簡單、傳動平穩(wěn)、能緩沖吸振、可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，且其造價低廉、不需潤滑、維護容易等特點，在近代機械傳動中應用十分廣泛。摩擦型帶傳動能過載打滑、運轉(zhuǎn)噪聲低，但傳動比不準確（滑動率在2%以下）；同步帶傳動可保證傳動同步，但對載荷變動的吸收能力稍差，高速運轉(zhuǎn)有噪聲。帶傳動除用以傳遞動力外，有時也用來輸送物料、進行零件的整列等。、帶傳動種類及其選擇基本分類根據(jù)用途不同，有一般工業(yè)用傳動帶、汽車用傳動帶、農(nóng)業(yè)機械用傳動帶和家用電器用傳動帶。摩擦型傳動帶根據(jù)其截面形狀的不同又分平帶、V帶和特殊帶（多楔帶、圓帶）等。傳動帶的種類通常是根據(jù)工作機的種類、用途、使用環(huán)境和各種帶的特性等綜合選定。若有多種傳動帶滿足傳動需要時，則可根據(jù)傳動結(jié)構的緊湊性、生產(chǎn)成本和運轉(zhuǎn)費用，以及市場的供應等因素，綜合選定最優(yōu)方案。 平型帶傳動平型帶傳動工作時帶套在平滑的輪面上，借帶與輪面間的摩擦進行傳動。傳動型式有開口傳動、交叉?zhèn)鲃雍桶虢徊鎮(zhèn)鲃拥?，分別適應主動軸與從動軸不同相對位置和不同旋轉(zhuǎn)方向的需要。平型帶傳動結(jié)構簡單，但容易打滑，通常用于傳動比為3左右的傳動。平型帶有膠帶、編織帶、強力錦綸帶和高速環(huán)形帶等。膠帶是平型帶中用得最多的一種。它強度較高，傳遞功率范圍廣。編織帶撓性好，但易松弛。強力錦綸帶強度高，且不易松弛。平型帶的截面尺寸都有標準規(guī)格，可選取任意長度，用膠合、縫合或金屬接頭聯(lián)接成環(huán)形。高速環(huán)形帶薄而軟、撓性好、耐磨性好，且能制成無端環(huán)形，傳動平穩(wěn)，專用于高速傳動。 三角帶傳動三角帶傳動工作時帶放在帶輪上相應的型槽內(nèi)，靠帶與型槽兩壁面的摩擦實現(xiàn)傳動。三角帶通常是數(shù)根并用，帶輪上有相應數(shù)目的型槽。用三角帶傳動時,帶與輪接觸良好,打滑小,傳動比相對穩(wěn)定,運行平穩(wěn)。三角帶傳動適用于中心距較短和較大傳動比(7左右)的場合,在垂直和傾斜的傳動中也能較好工作。此外，因三角帶數(shù)根并用，其中一根破壞也不致發(fā)生事故。三角膠帶是三角帶中用得最多的一種，它是由強力層、伸張層、壓縮層和包布層制成的無端環(huán)形膠帶。強力層主要用來承受拉力，伸張層和壓縮層在彎曲時起伸張和壓縮作用，包布層的作用主要是增強帶的強度。三角膠帶的截面尺寸和長度都有標準規(guī)格。此外，尚有一種活絡三角帶,它的截面尺寸的標準與三角膠帶相同,而長度規(guī)格不受限制，便于安裝調(diào)緊，局部損壞可局部更換，但強度和平穩(wěn)性等都不如三角膠帶。三角帶常多根并列使用，設計時可按傳遞的功率和小輪的轉(zhuǎn)速確定帶的型號、根數(shù)和帶輪結(jié)構尺寸。 同步齒形帶傳動這是一種特殊的帶傳動。帶的工作面做成齒形，帶輪的輪緣表面也做成相應的齒形，帶與帶輪主要靠嚙合進行傳動。同步齒形帶一般采用細鋼絲繩作強力層，外面包覆聚氯脂或氯丁橡膠。強力層中線定為帶的節(jié)線，帶線周長為公稱長度。帶的基本參數(shù)是周節(jié)p和模數(shù)m 。周節(jié)p等于相鄰兩齒對應點間沿節(jié)線量得的尺寸，模數(shù)m＝p/π。中國的同步齒形帶采用模數(shù)制，其規(guī)格用模數(shù)帶寬齒數(shù)表示。 與普通帶傳動相比，同步齒形帶傳動的特點是： ①鋼絲繩制成的強力層受載后變形極小，齒形帶的周節(jié)基本不變,帶與帶輪間無相對滑動,傳動比恒定、準確；②齒形帶薄且輕，可用于速度較高的場合，傳動時線速度可達40米／秒，傳動比可達10，傳動效率可達98％； ③結(jié)構緊湊，耐磨性好； ④由于預拉力小，承載能力也較??；⑤制造和安裝精度要求甚高，要求有嚴格的中心距，故成本較高。同步齒形帶傳動主要用于要求傳動比準確的場合，如計算機中的外部設備、電影放映機、錄像機和紡織機械等。 、帶傳動效率帶傳動的功率損失有： （1）滑動損失 摩擦型帶傳動工作時，由于帶輪兩邊的拉力差及其相應的變形差形成彈性滑動，導致帶與從動輪的速度損失。彈性滑動率通常在1%～2%之間。嚴重滑動，特別是過載打滑，會使帶的運動處于不穩(wěn)定狀態(tài)，效率急劇降低，磨損加劇，嚴重影響帶的壽命。滑動損失隨緊、松邊拉力差的增大而增大，隨帶體彈性模量的增大而減小。 （2）內(nèi)摩擦損失 帶在運行中的反復伸縮，在帶輪上的撓曲會使帶體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦引起功率損失。 內(nèi)摩擦損失隨預緊力、帶厚與帶輪直徑比的增加而增大。減小帶的拉力變化，可減小其內(nèi)摩擦損失。（3）帶與帶輪工作面的粘附性以及V帶楔入、退出輪槽的側(cè)面摩擦損失。 （4）空氣阻力損失 高速運行時，運行風阻引起的功率損失。其損失與速度的平方成正比。因此設計高速帶傳動時，應減小帶的表面積，盡量用厚而窄的帶；帶輪的輪輻表面應平滑（如用橢圓輪輻）或用輻板以減小風阻。 （5）軸承摩擦損失 軸承受帶拉力的作用，是引起功率損失的重要因素之一。 綜合上述損失，帶傳動的效率約在80%～98%范圍內(nèi)，進行傳動設計時，根據(jù)帶的種類選取。 、帶傳動特點（1）優(yōu)點：傳動平穩(wěn)、結(jié)構簡單、成本低、使用維護方便、 有良好的撓性和彈性、過載打滑。（2） 缺點：傳動比不準確、帶壽命低、軸上載荷較大、傳動裝置外部尺寸大、效率低。 因此，帶傳動常適用于大中心距、中小功率、帶速v =5～25m/s，i≤7的情況。 、使用和維護注意事項：（1）安裝：減小中心距，松開張緊輪，裝好后再調(diào)整。（2）V帶注意型號、基準長度。（3）兩帶輪中心線平行，帶輪斷面垂直中心線，主、從動輪的槽輪在同一平面內(nèi)，軸與軸端變形要小。（4）定期檢查。不同帶型、不同廠家生產(chǎn)、不同新舊程度 的V帶不易同組使用。（5）保持清潔，避免遇酸、堿或油污使帶老化。、機座設計要素：、機座材料機座材料應根據(jù)其結(jié)構、工藝、成本、生產(chǎn)批量和生產(chǎn)周期等要求正確選擇，常用的有：鑄鐵鑄鐵容易鑄成形狀復雜的零件；價格較便宜；鑄鐵的內(nèi)摩擦大，有良好的抗振性。其缺點是生產(chǎn)周期長，單件生產(chǎn)成本較高；鑄件易產(chǎn)生廢品，質(zhì)量不易控制；鑄件的加工余量大，機械加工費用大。 常用的灰口鑄鐵有兩種：HT200適用于外形較簡單，單位壓力較大（p5公斤/厘米2）的導軌，或彎曲應力較大的（σ≥300公斤/厘米2）床身等；HT150的流動性較好，但機械性能稍差，適用于形狀復雜而載荷不大的機座。若灰口鑄鐵不能滿足耐磨性要求，應采用耐磨鑄鐵。鋼