机电液系统共性的研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com一．)西北纺织r学院学报JournalofNorthwestInsumteofTexdleScienceandTechnology第13卷第3期(总51期)1999年9月v01．13，No．3(SumNo．51)，rH⋯机电液系统共性的研究赵恺‘、’’’，，—一摘要对比分析了机、电、液三种系统，找出了它们间的联系，从而得出其之间的共性为机、电、液系统的分析和优化设计提供了思路和理_论依据．关键词机电液系统、共性、参数中图分类号1H39机电怖化o引言随着科学技术的不断发展

2、，单一的机、电、液系统已经不能满足人们生产和生活的要求，因此各种各样的机电一体化产品应运而生．小到家用电器，大到数控机床，加工中心无处不有机、电、液系统的组合，它们各自发挥其优点，共同完成某～任务．机电液系统之所以能够共同工作，相互配合是因为它们之间存在着固有的联系，它们均以数学和物理学为基础，理论力学，电磁电子技术，液压流体力学等学科分别为机、电、液系统的专业理论基础．它们的数学模型惊人地相似，基本参数一一对应，主要元件可以按功能类比．下面对机、电、液三者之间的共同点加以分析．1对应的基本参数及定理公式对机、电、液

3、系统分别研究时。它们有着各自的基本参数和分析计算公式．但根据其物理意义和数学概念又可以对应类比，如表1．通过表1可以清楚地看出，虽然机、电、液它们的存在形式各不相同，但各自的描述参数都可一一对应；虽然它们所遵循的物理定理各不相同，但各自的数学描述却完全一致．这就使机、电、液三者之间的相互转换和相互模拟成为可能．一．；2部分功能类似的元件不论再复杂的系统，都可以分解成基本的元件，通过这些基本元件达到方向控制、放大、能量转换，平抑、传输等基本功能．在机、电、液系统中，各自都有完成以上功能的元件．·西北纺织工学院计算中心，

4、710048．西安市金花南路l9号、赵恺，男，25岁，助教收稿日期：1999—03—15维普资讯http://www.cqvip.com第3期机电液系统共性的研究291表1机、电、液系统的物理意义和数学溉念的对比■2．1方向控制(1)机械机构中使用齿轮副、蜗轮蜗杆副、换向机构等对F，M，，，位穆等的方向进行控制；使用棘轮、棘爪机构进行单向控制；使用凸轮机构进行顺序控制．(2)电路中使用分线电路、波段开关等对电压的极性、电流的方向进行控制；使用二极管进行单向控制；使用顺序控制器对电路通断的顺序进行控制．(3)液压传动中

5、使用单向阔、方向控制阔控制液流的方向．2．2放大(1)机械机构中齿轮副、蜗轮蜗杆副、斜面、杠杆、丝杆螺母副等能对F，M，，和位移进行线性放大．(2)电路中使用三极管、运算放大器及各种线性放大电器，变压器等对电信号进行放大；还可使用接触器、继电器等实现小电流信号控制大电流的功能．(3)比例阀、饲服阀、液动阀、增压油缸在液压系统中起到放大作用．2．3能量转换(1)热机、水能机、风能机将其他形式的能转换为机械能；(2)发电机将机械能转换为电能；(3)油泵将机械能转换为液压能；维普资讯http://www.cqvip.com

6、292西北纺织工学院学报第13卷(4)电动机将电能转换为机械能；(5)油马达、油缸将液压能转换为机械能．2．4平抑(1)在机械系统中可以使用飞轮、弹性减振器等平抑能量波动和机械振动{(2)在电子电力系统中可以使用平波电抗器使电波平稳，使用滤波电容使电路电压平稳；(3)在液压系统中可以使用油箱和蓄能器等使液压系统的流量和压力恒定．2．5传输(1)机械机构中由丝杆螺母副、齿轮齿条副、连杆机构等来传输F，M，，和位移；(2)电子电力系统中可以使用电路来传输电流、电压和电能；．(3)液压系统中可以使用液压管路来传输压强和液压

7、能．机械、电子、液压等物理量的传递，在控制理论中都可以使用方框图或信号流图来描述．3等效回路在机构设计及控制系统的分析设计中，经常采用易于实现的电子系统模拟或取代难于实现的机械、液压系统．这样可以缩短设计周期，降低产品成本．之所以能够采用电子系统模拟或取代机械、液压系统，是因为它们之间存在等效回路，即可以使用形式相同的微分、积分方程来描述．例如图2所示的机械、电子、液压回路可以使用相同形式的微分积分方程来描述：氇口LRc／*fit"l／(a)机械回路(b)电子回路(c)液压回路圈2fFmd出++J，U=m／出+俺+(

8、7-fidt，(1)lP=厶由／出+Rg+c如缸其中，，R和风可统称为“阻，为“无惯性”、“无记忆”量；m，，L厶可统称为“感”而，C，G可统称为“容”，感和容都为“惯性、“有记忆”量．因此就可以说物体的运动状态，电容两端的电压，电感中的电流，液容中的压强，液感中的流量均不能突变，即这些元件分别有着机械惯性、电惯性和液惯性，因此它们可以组成各种