機(jī)器人搬運(yùn)作業(yè)

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1、搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)及檢修1.1工業(yè)機(jī)器人概括工業(yè)機(jī)器人是 一種可編程的智能型自動(dòng)化設(shè)備，是應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制的替代人進(jìn)行工作的高度自 動(dòng)化系統(tǒng)。 最近，聯(lián)合國 標(biāo)準(zhǔn)化組織采 用的機(jī)器人 的定義是：“一 種可以反復(fù)編程的 多功能的、用來搬運(yùn)材料、零件、工具 的操作機(jī)”。在無 人參與的情況下，工業(yè) 機(jī)器人可以自動(dòng)按不同軌跡、不同運(yùn)動(dòng)方式完成規(guī)定動(dòng)作和各種任務(wù)。機(jī)器人和機(jī)械 手的主要區(qū)別是：機(jī)械手是沒有自主能力，不可重復(fù)編程，只能完成定位點(diǎn)不變的簡 單的重復(fù)動(dòng)作；機(jī)器人是由計(jì)算機(jī)控制的，可重復(fù)編程，能完成任意定位的復(fù)雜運(yùn)動(dòng) 。機(jī)器人是從初級(jí)到高級(jí)逐步完善起來的，它的發(fā)展過程可以分為三代：第一代機(jī)器人是目

2、前工業(yè)中大量使用的示教再現(xiàn)型機(jī)器人，它主要 由夾持器、手臂、驅(qū)動(dòng)器 和控制器組成。它的控制方式比較簡單，應(yīng)用在線編程，即通過示教存儲(chǔ)信息，工作時(shí)讀出這些信息，向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)按指令再現(xiàn)示教的操作。第二代機(jī)器人是帶感覺的機(jī)器人，它具有一些對(duì)外部信息進(jìn)行反饋的能力，諸如力覺、觸覺、視覺等。其控制方式較 第一代機(jī)器人要復(fù)雜得 多，這種機(jī)器人從 1980 年以來進(jìn)入實(shí)用階段。第三代機(jī)器人是智能機(jī)器人，目前還沒有一個(gè)統(tǒng)一和完善的智能機(jī)器人定義。國外文獻(xiàn)中對(duì)它 的解釋是“可動(dòng)自治裝置，能理解指示命令，感知環(huán)境，識(shí)別 對(duì)象，計(jì)劃其操作程序 以完成任務(wù)”。這個(gè)解釋基本上反映了現(xiàn)代智能機(jī)器人的特點(diǎn)。

3、近年來 ，智能機(jī)器人發(fā) 展非常迅速，如機(jī)器人競技、機(jī)器人探險(xiǎn)等。工業(yè)機(jī)器人又搬運(yùn)、焊接、裝配、檢 查、等機(jī)器人，主要用于現(xiàn)代化 的工廠和柔性加工系統(tǒng)中。工業(yè)機(jī)器人可以代替人進(jìn)行工作，有通用性，可以直接對(duì)外界工作。1.1.1工業(yè)機(jī)器人定義工業(yè)機(jī)器人是 面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人是自動(dòng)執(zhí)行工作 的機(jī)器裝置，是靠自身動(dòng)力和控制能力來實(shí)現(xiàn)各種功能的一種機(jī)器。它可以接受人類 指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運(yùn)行，現(xiàn)代的工業(yè)機(jī)器人還可以根據(jù)人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)字控制機(jī)床結(jié)合在一起，成為柔性制造由來：1920年捷克作家卡雷 爾查

4、培 克在其劇本 羅薩姆的萬 能機(jī)器人 中最早使 用機(jī)器人一 詞，劇中 機(jī)器人“Robot”這個(gè)詞的本意 是苦力，即劇作家 筆下的一 個(gè)具有 人的外表，特征和功能的機(jī)器，是一種人造的勞力。它是最早的工業(yè)機(jī)器人設(shè)想。 20世紀(jì)40年代中后 期，機(jī)器 人的研究 與發(fā)明得 到了更多 人的關(guān) 心與關(guān)注。50年代以 后，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室開始研究能搬運(yùn)核原料的遙控操縱機(jī)械手，如圖0.2 所示,這是一種主從 型控制系統(tǒng)，主機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)。系統(tǒng)中加入力反饋，可使操作者獲知施加力的大小，主從機(jī)械手之間有防護(hù)墻隔開，操作者可通過觀察窗或閉路電視對(duì)從機(jī)械手操作機(jī)進(jìn) 行有效的監(jiān)視，主從機(jī) 械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機(jī)器人的產(chǎn)生

5、為近代機(jī)器人的設(shè)計(jì)與制造作 了鋪墊。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機(jī)器人的概念，并申請(qǐng)了專利。該專利的要點(diǎn)是借助伺服技術(shù) 控制機(jī)器人的關(guān)節(jié)，利用人手對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)作示教，機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的記錄和再現(xiàn)。這就是所謂的示教再現(xiàn)機(jī)器人?，F(xiàn)有的機(jī)器人差不多 都采用這種控制方式。1959年第一臺(tái)工業(yè) 機(jī)器人在美國誕生，開創(chuàng)了機(jī)器人發(fā)展的新紀(jì)元。特點(diǎn)：戴沃爾提出的工業(yè)機(jī)器人有以下特點(diǎn)：將數(shù)控機(jī)床的伺服軸與遙控操縱器 的連桿工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)聯(lián)接在一 起，預(yù)先設(shè)定的機(jī)械手動(dòng)作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開人的輔助而獨(dú)立運(yùn)行。這種機(jī)器人還可以接受示教而完成各種簡單的重復(fù)動(dòng)作，示教過程中，機(jī)械手可依次通 過工作任務(wù)

6、的各個(gè)位置，這些位置序列全部記錄在存儲(chǔ)器內(nèi)，任務(wù)的執(zhí)行過程中，機(jī)器人的各個(gè)關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動(dòng)下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機(jī)器人的主要技術(shù)功能被稱為 可編程”和示教再現(xiàn)” 1962年美國推出 的一些工業(yè)機(jī)器 人的控制方 式與數(shù)控機(jī)床 大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。后來，出現(xiàn)了具有視覺傳感器的、能識(shí)別與定位的工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)。當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強(qiáng)的對(duì)作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展。目前，對(duì)全球機(jī)器人 技術(shù)的發(fā)展最有影響的國家是美國和日本。美國在工業(yè) 機(jī)器人技術(shù)的綜合研究水平上 仍處于領(lǐng)先地位，而日本生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人在數(shù)量、種類方面則居世界首位。構(gòu)

7、造與分類：工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個(gè)基本一部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機(jī)器人還有行走機(jī)構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機(jī)器人有 36個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度， 其中腕部通常有 13個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度； 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng) 力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。工業(yè)機(jī)器人按臂部的運(yùn)動(dòng)形式分為四種。直角坐標(biāo)型的臂部可沿三個(gè)直角坐標(biāo)移動(dòng)；圓柱坐標(biāo)型的臂部可作升降、回轉(zhuǎn)和伸縮動(dòng)作； 球坐標(biāo)型的臂部能回轉(zhuǎn)、俯仰和 伸縮；關(guān)節(jié)型的臂部有多個(gè)轉(zhuǎn) 動(dòng)關(guān)節(jié)。 工業(yè)機(jī)器人按 執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的控制機(jī)能，又可分點(diǎn)位型和連續(xù)軌跡型。點(diǎn)位型

8、只控制執(zhí)行工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)由一點(diǎn)到 另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，適用于機(jī)床上下料、 點(diǎn)焊和一般搬運(yùn)、裝卸等作業(yè)；連續(xù)軌跡型可控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)按給定軌跡運(yùn)動(dòng)，適用于連續(xù)焊接和涂裝等作業(yè)。工業(yè)機(jī)器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。編程輸入型是將計(jì)算機(jī)上已編好的作業(yè) 程序文件， 通過 RS232串口或者以太網(wǎng)等通_信方式傳送到機(jī)器人 控制柜。示教輸入型的示教方法有兩種：一種是由操作者用手動(dòng)控制器（示教操縱盒），將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)按要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操演一 遍；另一種是 由操作者直接領(lǐng)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，按 要求的動(dòng)作順序和運(yùn)動(dòng)軌跡操 演一遍。 在示教過程的 同時(shí)，工作程序的信息即自動(dòng)存

9、 入程序存儲(chǔ)器中在機(jī)器人自動(dòng) 工作時(shí), 控制系統(tǒng)從程 序存儲(chǔ)器中檢出相應(yīng)信息，將指令信號(hào)傳給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)再現(xiàn)示教的各種動(dòng) 作。示教輸入程序的 工業(yè)機(jī)器人稱為示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人。具有觸覺、力覺或簡單的視覺的工業(yè)機(jī)器人，能在較為復(fù)雜的環(huán)境下工作；如具有識(shí)別功能或更進(jìn)一步增加自 適應(yīng)、自 學(xué)習(xí)功能，即成為 智能型工 業(yè)機(jī)器人。它能按 照人給的 宏指 令”自選或 自編程序去適應(yīng)環(huán)境，并自動(dòng)完成更為復(fù)雜的工作。應(yīng)用：工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中能 代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時(shí)間作業(yè) ， 或是危險(xiǎn)、惡劣環(huán)境下的作業(yè) ，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝 、塑料 制品成形、機(jī)械加工和 簡單裝

10、配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對(duì)人體有害物料的搬 運(yùn)或工藝操作。20世紀(jì)50年代末，美國在機(jī)械手和操作機(jī)的基礎(chǔ)上，采用伺服機(jī)構(gòu)和 自動(dòng)控制等技術(shù)，研制出有通用性的獨(dú)立的工業(yè)用自動(dòng)操作裝置，并將其稱為工業(yè)機(jī) 器人；60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機(jī)器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國通 用汽車公司用21臺(tái)工業(yè)機(jī)器人組成了 焊接轎車 車身的自動(dòng)生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人。由于工業(yè)機(jī)器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。中國的工業(yè)機(jī) 器人：我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期，經(jīng)過 20多年的發(fā)展，大致經(jīng)歷了 3個(gè)階

11、段：70年代的萌芽期，80年代的開 發(fā)期和90年代的適用化期。70年代是世界科 技發(fā)展的一個(gè)里程碑：人類登上了月球，實(shí)現(xiàn)了金星、火星的 軟著陸。我國也發(fā)射了 人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機(jī)器 人應(yīng)用掀起一個(gè)高潮，尤其 在日本發(fā)展更為 迅猛，它補(bǔ)充了日益短 缺的勞動(dòng)力。在這種背景下，我國于 1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入80年代后，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，隨著改革開放的不斷深入，我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持。七五”期間，國家投入資金，對(duì)工業(yè)機(jī)器人及其零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā),研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃

12、（863計(jì)劃）開始實(shí) 施，智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特種機(jī)器人。從90年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點(diǎn)焊 、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。雖然中國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進(jìn)步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說,更無法相提并論。工業(yè)機(jī)器人很多核心技術(shù)，目前我們尚未掌握，這是影響

13、我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要瓶頸。1.1.2工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀評(píng)析：在前不久召開的第五屆全國先進(jìn)制造裝備與機(jī)器人技術(shù)高峰論壇上， 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所副所長李瑞峰教授對(duì)我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略進(jìn)行了探討 并提出了建設(shè)性的意見。他指出，作為先進(jìn)制造業(yè)中不可替代的重要裝備和手段，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家制 造水平和科技水平的重要標(biāo)志。自從20世紀(jì)60年代人類制造了第一 臺(tái)工業(yè)機(jī)器人以來， 機(jī)器人 就顯示出了極強(qiáng) 的生命力。經(jīng)過 40年的飛速發(fā)展， 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、機(jī)械加工行業(yè)、電 子電氣行業(yè)、橡膠 及塑料工業(yè)、食品 工業(yè)、物流、制造業(yè)等諸 多

14、領(lǐng)域中。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，工業(yè)機(jī)器人主要用于汽車工業(yè)及汽車零部件工業(yè)，占整個(gè)機(jī)器人市場的 61%，金屬制品業(yè)占 8%、橡膠及塑料工業(yè)和電子電氣行業(yè)分別占7%，食品工業(yè)占 2%，其他工業(yè)占 15%。據(jù)了解，國際上工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已成為裝備制造業(yè)的一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而得到工業(yè)界的 廣泛應(yīng)用。比較著名的工業(yè)機(jī)器人公司有瑞典的 ABB、日本的FANUC、Yaskwa、德國 的KU鄄KA、美國的 AdeptTech no logy 、意 大利的 COMAU，這些公 司已成為其所 在地區(qū)的支柱性企業(yè)。陣痛：依賴進(jìn) 口目前，我國進(jìn)口的工業(yè)機(jī)器人主要來自日本，2004年日本對(duì)華出 口的機(jī)器人占我國進(jìn)口的工

15、 業(yè)機(jī)器人的一半，其他歐洲品牌機(jī)器人，如 ABB、KUKA、COMAU 等，占據(jù)市場的另 一半。2005年，我國工業(yè)機(jī)器人擁有量達(dá)到7000臺(tái)，年銷增長到 28.7億元。近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì) 快速增長，特別是汽車業(yè)的高速發(fā)展，每年新增工業(yè)機(jī)器人的臺(tái)數(shù)和總量都在快速增 長。2006年，我國工業(yè)機(jī)器人新安裝臺(tái)數(shù)達(dá)5770臺(tái)、2007年為6581臺(tái)，2008年則達(dá)到 7500臺(tái)。截止2008年年末，我國已有工業(yè)機(jī)器人31400臺(tái)。隨著我國制造業(yè)從勞動(dòng)密集型向 現(xiàn)代化方向 發(fā)展，機(jī)器人保有量達(dá)到一定的規(guī) 模，但與發(fā)達(dá) 國家相比仍然有不少差距。僅從汽車 工業(yè)每百萬名生產(chǎn)工人占有的機(jī)器人數(shù)量來比較，日本1

16、710臺(tái)、意大利1600臺(tái)、美國770臺(tái)、英國610臺(tái)、瑞典 630臺(tái)，而我國還不到 90臺(tái)，中國仍 然是世界上相 對(duì)比較落后的國家。面對(duì)中 國這樣龐大的市場，每一個(gè) 機(jī)器人供應(yīng)商都 有著非常大的 用武之地。弊端：產(chǎn)業(yè)化不足20世紀(jì)90年代末，我國建立了9個(gè)機(jī)器人產(chǎn) 業(yè)化基地和 7個(gè)科研基地。產(chǎn)業(yè)化基地的建設(shè)，為發(fā)展我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)奠定了基礎(chǔ)。目前，我國已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有國際先進(jìn)水平的平 面關(guān)節(jié)型裝配機(jī)器人、直角坐標(biāo)機(jī)器人、弧焊機(jī)器人、點(diǎn)焊機(jī)器人、搬運(yùn)碼垛機(jī)器人等一系列產(chǎn)品，不少品種已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)。盡管機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化已呈星火燎原之勢，但仍舊存在著諸多問題。除了眾多歷史原因造成制造業(yè)水平低下的原

17、因外，更多的是對(duì)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識(shí)和定位上存在著不同的觀點(diǎn)。首先，我國基礎(chǔ)零部件制造能力差。雖然我國在相關(guān) 零部件方面有了一定的基礎(chǔ)但是無論從質(zhì) 量、產(chǎn)品系列，還是批量化供給方面都與國外存在較大的差距。特別是在高性能交流伺服電機(jī)和精密減速器方面的差距尤其明顯，因此造成關(guān)鍵零部件長期依賴進(jìn)口，影 響了我國機(jī)器人的價(jià)格競爭力。其次，中國的機(jī)器人還沒有形成自己的品牌。雖然已經(jīng)擁有一批企業(yè)從事機(jī)器人的開發(fā)，但是都沒有形成較大的規(guī)模，缺乏市場的品牌認(rèn)知度，在機(jī)器人市場方面一直面臨國外機(jī) 器人品牌的打壓。國外機(jī)器人作為成熟的產(chǎn)業(yè)采用整機(jī)降價(jià)，吸引國內(nèi)企業(yè)購買，而 在后續(xù)的維護(hù)備件費(fèi)用很高的策略，逐步占領(lǐng)

18、中國市場。再其次，認(rèn)識(shí)不到位，鼓勵(lì)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的政策少。工業(yè)機(jī)器人的制造及應(yīng)用水平，代表了一個(gè)國家的制造業(yè)水平，應(yīng)從國家高度認(rèn)識(shí)發(fā)展中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的重要性，這是我國從制造大國向制造強(qiáng)國轉(zhuǎn)變的重要手段和途徑。據(jù)了解，日本戰(zhàn)后對(duì)機(jī)器人采取的一系列相關(guān)政策，極大地推動(dòng)了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的人作為高新技術(shù)研制或與科研院不久后將會(huì)作為發(fā)展，目前，日本已是世界上工業(yè)機(jī)器人的第一生產(chǎn)大國。工業(yè)機(jī)器產(chǎn)品，應(yīng)該比 照新能源中的電動(dòng)汽車，出臺(tái)相應(yīng)的扶植政策。李瑞峰說：如今，已經(jīng) 有一批機(jī) 器人企業(yè) 根據(jù)市場需 求，自行所合作，進(jìn)行機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化開發(fā)?？梢灶A(yù)見，我國的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)一種在國民經(jīng) 濟(jì)中占據(jù)重要地位的

19、產(chǎn)業(yè)而存在?！睋?jù)悉，奇 瑞汽車已經(jīng)制定了2010年年產(chǎn)100臺(tái)焊接機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)。催化劑：政策扶持李瑞峰指 出，中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化 正處于關(guān)鍵的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如果 政府的扶持力度 再向前推進(jìn) 一步，中國的工業(yè)機(jī)器 人產(chǎn)業(yè)將會(huì)越過目前的 臨界期”，跨上一個(gè)新的臺(tái) 階，進(jìn)入快速發(fā)展階段。同時(shí)，如何適應(yīng)快 速變化的國內(nèi)外市場需求，如何以高質(zhì)量、低成本和快速反應(yīng)的手段在市場中生存和發(fā)展，已是我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)不容回避的問題。對(duì)此，李瑞峰提出 如下建議，以市場需求為導(dǎo)向抓住幾個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)品集中突破；通過國家行業(yè)專 門立項(xiàng)，發(fā)展我國自己的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)；以企業(yè)為主體，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟建設(shè)，形成強(qiáng) 大的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售隊(duì)伍

20、。李瑞峰說:我們必須在民 族產(chǎn)業(yè)鏈上應(yīng)用自己的機(jī)器人產(chǎn)品，擺脫國外的壟斷特別是新一代 的工業(yè)機(jī)器人要我們自己的器件 來做，降低成本。 ”他還指出，在未來， 為應(yīng)對(duì)國際挑 戰(zhàn)，我國應(yīng)從機(jī)器人本體優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、新一代智能控制機(jī)器人技術(shù)、關(guān)鍵機(jī)器人單 元部件制造技術(shù)、機(jī)器人離 線編程和仿真技術(shù)、基于外 部傳感器技術(shù)的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制、工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化制造技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人故障遠(yuǎn)程診斷與修復(fù)技術(shù) 工業(yè)機(jī)器人與成套裝備協(xié)同作業(yè)技術(shù)、復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)及對(duì)系統(tǒng)性能研究。的影響等方面對(duì)新一代工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)進(jìn)行1.1.3工業(yè)機(jī)器人發(fā)展前景我國工業(yè)機(jī)器人起步于70年代初期，經(jīng)過 20多年的發(fā) 展，大致經(jīng)

21、歷了階段：70年代的萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的 適用化期。70年代是世界科技 發(fā)展的一個(gè)里程 碑：人類登上了 月球，實(shí)現(xiàn)了金 星、火星的 軟著陸。我國也發(fā)射了人造衛(wèi)星。世界上工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用掀起一個(gè)高潮，尤其在日本發(fā)展更為迅猛，它補(bǔ)充了日益短缺的勞動(dòng)力。在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入80年代后，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，隨著改革開放的不斷深入，我國機(jī)器人技術(shù)的開 發(fā)與研究得到了政府的重視與支持。七五”期間，國家投入 資金，對(duì)工業(yè)機(jī)器人及其零 部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴涂、點(diǎn)焊、弧焊和搬運(yùn)機(jī)器人。1986年國家高技術(shù)研究發(fā)

22、展計(jì)劃（863計(jì)劃）開始實(shí)施，智能機(jī)器人主題跟蹤世界機(jī)器人技術(shù)的前沿，經(jīng)過幾年的研究，取得了一人。大批科研成果，成功地研制出了一批特種機(jī)器從90年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實(shí)現(xiàn)兩個(gè)根本轉(zhuǎn)變時(shí)期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實(shí)踐中邁進(jìn)一大步，先后研制出了點(diǎn)焊、弧焊、裝配、噴漆、切割、搬運(yùn)、包裝碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實(shí)施了一批機(jī) 器人應(yīng)用工程，形成了一批機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、飛奠定了基礎(chǔ) 。目

23、前，我國從 事機(jī)器 人研發(fā)和應(yīng)用工程的單位2 00多家，擁有量為3 50 0臺(tái)左右，其中國產(chǎn)占2 0%，其余都是從日本、美國、瑞典等40多個(gè)國家引進(jìn)的。2000年已生產(chǎn)各種類型工業(yè)機(jī)器人和系統(tǒng)3 00臺(tái)套，機(jī)器人銷售額6. 74億元，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的年收益額為4 7億元。2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、據(jù)專家對(duì)國內(nèi)5 4 2家用戶以及汽車、電子電器、工程機(jī)械3個(gè)行業(yè)的部分用戶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，就全國而言，弧焊、點(diǎn)焊、裝配、噴涂機(jī)器人應(yīng)用的最多;其次是搬運(yùn)、上下 料（沖壓、 壓鑄

24、、鑄鍛、注塑等用的大多是上下料機(jī)器人）；再次是包裝、碼垛、拆垛機(jī)器人和密封涂膠機(jī)器人，其他機(jī)器人用量很少。就行業(yè)而言,汽車行業(yè)以焊接、噴涂、涂膠作業(yè)較多，沖壓、搬運(yùn)、裝配次之；電 子電器行業(yè)集中在裝配，如大連華錄家就用了近3 0 0臺(tái)，其次是搬運(yùn)和噴涂；工程機(jī)械行業(yè)集中2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、輕紡和煙草用于弧焊，噴涂其次。此外包 裝、碼垛、拆垛 機(jī)器人目前主要用于石化 行業(yè)。造和汽車工業(yè)）共4 6 7據(jù)對(duì)我國7 24家用戶行業(yè)統(tǒng)計(jì)分析，大機(jī)械行業(yè)（機(jī)械制工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用

25、在汽車、機(jī)械制造等行業(yè)專家研究 認(rèn)為，我國工業(yè)機(jī)器人的市場主要在汽車、摩托車、電器、工 程機(jī)械、石油化工等行 業(yè)，企業(yè)對(duì)技術(shù)進(jìn)步的需求 更加強(qiáng)烈，其中主要的機(jī)器 人用戶仍在汽車 制造行業(yè)、工程機(jī)械行 業(yè)及電機(jī)、電子行業(yè)。我國對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求量和品種將逐 年大幅度增加據(jù)專家預(yù)測， 在工業(yè)機(jī)器人的需求上，我國也將同國際市場需求趨勢基本一致,即以機(jī)器人化的生產(chǎn)系統(tǒng)取代單臺(tái)機(jī)器人，這是因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)所用的機(jī)器人大多數(shù)是2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、在生產(chǎn)線上使 用，組成機(jī)器人化的生產(chǎn)系

26、統(tǒng)，單臺(tái)機(jī)器人很少使用。一般企業(yè)都不具對(duì)機(jī)器人及其自備將機(jī)器人集成到生產(chǎn)系統(tǒng)的能力，因此對(duì)機(jī)器人的需求也就轉(zhuǎn)化為 動(dòng)化成套裝備 的需求。1.2設(shè)計(jì)1.2.1機(jī)械設(shè)計(jì)定義：機(jī)械 設(shè)計(jì)(machine design )，根據(jù)使用要求對(duì)機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和 能量的傳遞方式、各個(gè)零件的 材料和形狀尺寸、潤滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過程。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工 程的重要組成 部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。機(jī)械設(shè)計(jì)的努力目 標(biāo)是：在各種限定的條件(如材料、加工 能力、理論知識(shí)和計(jì)算手段等)下設(shè)計(jì)出最好的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)

27、化設(shè)計(jì)需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環(huán)境污染。這些要求常是互相矛盾的，而且它們之間的相對(duì)重要性因機(jī)械種類和用途的不同而異。設(shè)計(jì)者的任務(wù)是按具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計(jì)的機(jī)械有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng) 濟(jì)效果。過去，設(shè)計(jì)的優(yōu)化主要依靠設(shè)計(jì)者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn) 和遠(yuǎn)見。隨著機(jī)械工程基礎(chǔ) 理論和價(jià)值工程、系統(tǒng)分析等新學(xué)科的發(fā)展，制造和使用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)資料的積累,以及計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學(xué)計(jì)算。服務(wù)于不同產(chǎn) 業(yè)的不同機(jī)械，應(yīng)用不同的工作原理，要求不同的功能和特性。各產(chǎn)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)，特別是整體和整系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)

28、計(jì)，須依附于各有關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)而難于形成獨(dú)立的學(xué)科 。因此出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè) 計(jì)、礦山機(jī)械設(shè)計(jì)、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)船舶設(shè)計(jì)、泵設(shè)計(jì)、壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)設(shè)計(jì) 、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)、機(jī)床設(shè) 計(jì)等專業(yè)性的機(jī) 械設(shè)計(jì)分支學(xué) 科。但是，這許多專業(yè)設(shè)計(jì)又有許多共性技術(shù)，例如機(jī)構(gòu)分析和綜合、力與能的分析 和計(jì)算、工程材料學(xué)、材料強(qiáng)度學(xué)、傳動(dòng)、潤滑、密封，以及標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性、工 藝性、優(yōu)化等。此外，還有研究設(shè)計(jì)工作的內(nèi)在規(guī)律和設(shè)計(jì)的合理步驟和方法的新興的設(shè)計(jì)方法學(xué)。將機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)與理性化的設(shè)計(jì)方法學(xué)匯集成為一門獨(dú)立的、綜合性的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科是機(jī)械工程實(shí)踐和教育工作者正在努力的工作。設(shè)計(jì)、分類：機(jī)械設(shè)計(jì)可分為新型設(shè)

29、計(jì)、繼承設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)3類。1、新型設(shè)計(jì) 應(yīng)用成 熟的科學(xué)技術(shù)或經(jīng)過實(shí)驗(yàn)證明是可行的新技術(shù)，設(shè)計(jì)過去沒有過的新型機(jī)械。2，繼承設(shè)計(jì)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)發(fā)展對(duì)已有的機(jī)械進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，以提高其性能、降低其制造成本或減少其運(yùn)用費(fèi)用。3，變型設(shè)計(jì) 為適應(yīng)新的需要對(duì)已有的機(jī)械作部分的修改或增刪而發(fā)展出不同于標(biāo)準(zhǔn)型的變型產(chǎn)品。（開卷機(jī)）主要程序1、 根據(jù)用戶訂貨、市場需要和新科研成果制定設(shè)計(jì)任務(wù)。2、 初步設(shè)計(jì)。包括確定機(jī)械的工作原理和基本結(jié)構(gòu)形式，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 并繪制初步總圖以及初步審查。3、 技術(shù)設(shè)計(jì)。包括修改設(shè)計(jì)（根據(jù)初審意見）、繪制全部零部件和新的總圖以及第二次審查。4、工作圖設(shè)計(jì)。 包括

30、最后的修改（ 根據(jù)二審意見）、繪制 全部工作圖（如 零件圖、部件 裝配圖和總 裝配圖等）、制定全 部技術(shù)文件（如零件表、 易損件清 單、使用說明等）。5、定型設(shè)計(jì)。用于成批或大量生產(chǎn)的機(jī)械。對(duì)于某些設(shè)計(jì)任務(wù)比較簡單（如簡單機(jī) 械的新型設(shè)計(jì)、一般機(jī)械的繼承設(shè) 計(jì)或變型設(shè)計(jì)等）的機(jī)械設(shè)計(jì)可省去初步設(shè)計(jì)程序般程序部機(jī)器的質(zhì)量基本上決定于設(shè)計(jì)質(zhì)量上就在于實(shí)現(xiàn) 設(shè)計(jì)時(shí)所規(guī)定的質(zhì)量。因此，機(jī) 所討論的設(shè)計(jì)過程僅指狹義的技術(shù)性的設(shè)計(jì)過 也是一個(gè)盡可能多地利用已有的成功經(jīng)驗(yàn)的工。制造過程對(duì)機(jī)器質(zhì)量所起的作用，本質(zhì)器的設(shè)計(jì)階段是決定機(jī)器好壞的關(guān)鍵。程。它是一個(gè)創(chuàng)造性的工作過程，同時(shí)作。要很好地把繼承與創(chuàng)新結(jié)合起

31、來，才能設(shè)計(jì)出高 質(zhì)量的機(jī)器。作為一部完整的機(jī)器，它是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)。要提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，必 須有一個(gè)科學(xué)的設(shè)計(jì)程序。雖然不可能列出一個(gè)在任何情況下都有效的惟-程序，但是，根據(jù)人們?cè)O(shè)計(jì)機(jī)器的長期經(jīng)驗(yàn)。1，以下對(duì)各階段分別加以簡要說明。（一）計(jì)劃 階段在根據(jù)生產(chǎn)或 生活的需要提 出所要設(shè)計(jì)的 新機(jī)器后， 計(jì)劃階段只是一個(gè) 預(yù)備階段。此時(shí)，對(duì)所要設(shè)計(jì)的機(jī)器僅有一個(gè)模糊的概念。在計(jì)劃階段中，應(yīng)對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)器的需求情況做充分的調(diào)查研究和分析。通過分析，進(jìn)一步明確機(jī)器所應(yīng)具有 的功能，并為以后的決策提出由環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、加工以及時(shí)限等各方面所確定的約束條 件。在此基礎(chǔ)上，明確地寫出設(shè)計(jì)任務(wù)的全面要求及細(xì)節(jié)，最后

32、形成設(shè)計(jì)任務(wù)書，作為本階段的總結(jié)。設(shè)計(jì)任務(wù)書大體上應(yīng)包括：機(jī)器的功能，經(jīng)濟(jì)性及環(huán)保性的估計(jì)，制造要求方面的大致估計(jì)，基本使用要求，以及完成設(shè)計(jì)任務(wù)的預(yù)計(jì)期限等。此時(shí)，對(duì)這些要求及條 件一般也只能給出一個(gè)合理的范圍，而不是準(zhǔn)確的數(shù)字例如可以用必 須達(dá)到的要求、最低要求、希望達(dá)到的要求等方式予以確定。（二）方案設(shè)計(jì)階段本階段對(duì) 設(shè)計(jì)的成敗起關(guān)鍵的作用。在這一階段中也充分地表現(xiàn)出設(shè) 計(jì)工作有多個(gè)解（方案）的特點(diǎn)。機(jī)器的功能分析，就是要對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的機(jī)器 功能中必須達(dá)到的要求、最低要求及希望達(dá)到的要求進(jìn)行綜合分析，即這些功能能否實(shí)現(xiàn)，多項(xiàng)功能間有無矛 盾，相互間能否替代等。最后確定出功能參數(shù)作為進(jìn)

33、一步設(shè)目標(biāo)與當(dāng)前目決辦法，亦即提出可能采用的方案。尋求與現(xiàn)實(shí)、發(fā)展 可提出可能的解 動(dòng)部分及執(zhí)行部計(jì)的依據(jù)。在這一步驟中，要恰當(dāng)處理需要與可能、理想 標(biāo)等之間可能產(chǎn)生的矛盾問題。確定出功能參數(shù)后，即方案時(shí)，可按原動(dòng)部分、傳 分分別進(jìn)行討論。，較為常用的辦法是先從執(zhí)行部分開始討論。討論機(jī)器的執(zhí)行部分時(shí)，首先是 關(guān)于工作原理的選擇問題。例如，設(shè)計(jì)制造螺釘?shù)臋C(jī)器時(shí)，其工作原理既可采用在圓柱形毛坯上用車刀車削螺紋的辦法，也可采用在圓柱形毛坯上用滾絲模滾壓螺紋的辦法。這就提出了兩種不同的工作原理。工作原理不同，當(dāng)然所設(shè)計(jì)出的機(jī)器就會(huì)根本不 同。特別應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，必須不斷地研究和發(fā)展新的工作原理。這是設(shè)計(jì)

34、技術(shù)發(fā)展的 重要途徑。根據(jù)不同的工作原理，可以擬定多種不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體方案。例如僅以切削螺紋來說，既可以采用工件只作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而刀具作直線運(yùn)動(dòng)來切削螺紋（如在普通車床上切削螺紋），也可以使工 件不動(dòng)而刀具 作轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)來切削 螺紋（如用板牙加 工螺紋）。這就是說，即使對(duì)于 同一種工作原 理，也可能 有幾種不 同的結(jié)構(gòu)方案。原動(dòng)機(jī)部分的方案當(dāng)然也可以有多種選擇。由于電力 供應(yīng)的普遍性和電力拖 動(dòng)技術(shù)的發(fā)展， 現(xiàn)在可 以說絕大多數(shù)的固定機(jī)械都優(yōu)先選擇電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)部分。熱力原動(dòng)機(jī)主要用于運(yùn)輸機(jī)、工程機(jī)械或農(nóng)業(yè)機(jī)械。即使是用電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，也還有交流和直流的選擇，高轉(zhuǎn)速和低轉(zhuǎn)速的選擇等。傳動(dòng)部

35、分的方案就更為復(fù)雜多樣 了。對(duì)于同一傳動(dòng)任務(wù)，可以由多種機(jī)構(gòu)及不同機(jī)構(gòu)的組合來完成。因此，如果用W ，表示原動(dòng)機(jī)部 分的可能方案數(shù)，N2和N3分別代表傳動(dòng)部分和執(zhí)行部分的可能方案 數(shù)，則機(jī)器總體的可能方案數(shù)W為Ni X N2X N3個(gè)。以上僅是就組成機(jī)器的三個(gè) 主要部分討論的。有時(shí)，還須考慮到配置輔助系統(tǒng)，對(duì)此，本書不再討論。在如此 眾多的方案中，技術(shù)上可行的僅有幾個(gè)。對(duì)這幾個(gè)可行的方案，要從技術(shù)方面和經(jīng)濟(jì)及環(huán)保等方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)的方法很多，現(xiàn)以經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)為例略做說明。根據(jù)經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，既要考慮到設(shè)計(jì)及制造時(shí)的經(jīng)濟(jì)性，也要費(fèi)用考慮到使用時(shí)的經(jīng)濟(jì)性。如果機(jī)器的結(jié)構(gòu)方案比較復(fù)雜，則其設(shè)計(jì)

36、制造成本就要相對(duì)地增大 可是其功能將 更為齊全，生產(chǎn)率也較高，故使用經(jīng)濟(jì)性也較好。反過來，結(jié)構(gòu)較為簡單、功能不 夠齊全的機(jī)器，設(shè)計(jì)及制造費(fèi)用雖少，但使用費(fèi)用卻會(huì)增多。評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)制造經(jīng)濟(jì)性時(shí)，還可以用單位功效的成本來表示 。例如單位輸出功率的成本 單件產(chǎn) 品的成本等。進(jìn)行機(jī) 器評(píng)價(jià)時(shí)，還 必須對(duì)機(jī)器的 可靠性進(jìn)行分 析，把可靠性作為一項(xiàng) 評(píng)價(jià)的指標(biāo)。從可靠性的觀點(diǎn)來看，盲目地追求復(fù)雜的結(jié)構(gòu)往往是不明智的。一般地講，系統(tǒng)越復(fù)雜，則系統(tǒng)的可靠性就越低。為了提高復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性就必須增加并聯(lián)備用系統(tǒng)，而這不可避免地會(huì)提高機(jī)器的成本。環(huán)境保護(hù)也是設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮 的重要方面。對(duì)環(huán)境造成不良影響

37、的技術(shù)方案，必須詳細(xì)地進(jìn)行分析，并提出技術(shù)上 成熟的解決辦法。通過方案評(píng)價(jià)，最后進(jìn)行決策，確定一個(gè)據(jù)以進(jìn)行下步技術(shù)設(shè)計(jì)的原理圖或機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。在方案設(shè)計(jì)階段，要正確地處理好借鑒與創(chuàng)新的關(guān)系。同類機(jī)器成功的先例應(yīng)當(dāng)借鑒，原先薄弱的環(huán)節(jié)及不符合現(xiàn)有任務(wù)要求的部分應(yīng)當(dāng)加以改 進(jìn)或者根本改變。既要積極創(chuàng)新，反對(duì)保守和照搬原有設(shè)計(jì)，也要反對(duì)一味求新而把合理的原有經(jīng)驗(yàn)棄置不用這兩種錯(cuò)誤傾向。（三）技術(shù) 設(shè)計(jì)階段技術(shù)設(shè)計(jì)階段的目標(biāo)是產(chǎn) 生總裝配草圖 及部件裝配 草圖。通過草圖設(shè)計(jì)確定出各部件及其零件的外形及基本尺寸，包括各部件之間的連接，零、部件的外形及 基本尺寸。最后繪制零件的工作圖、部件裝配圖和總裝圖。

38、為了確定主要零件的基本 尺寸，必須做以下工作：1）機(jī)器的運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)計(jì)。根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)方案，確定原動(dòng)件的參數(shù) （功率、轉(zhuǎn) 速、線速度等）。然后做運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì) 算，從而確 定各運(yùn)動(dòng) 構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)參 數(shù)（轉(zhuǎn)速、 速度、加 速度等）。2）機(jī)器的動(dòng) 力學(xué)計(jì)算。結(jié)合各部 分的結(jié) 構(gòu)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)，計(jì)算各主要零件所受載荷的大小及特性。此時(shí)求出的載荷，由于零件尚未設(shè)計(jì)出來，因而只是 作用于零 件上的公稱 （或名義）。3）零件的工作能力 設(shè)計(jì)。 已知主要零件 所受的公稱載荷的大小和特性，即可做零、部件的初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)所依據(jù)的工作能力 準(zhǔn)則，須參照零、部件的一般失效情況、工作特性、環(huán)境條件等合理地?cái)M定，一般有強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)

39、穩(wěn)定性、壽命等準(zhǔn)則。通 過計(jì)算或類比，即可決定零、部件的基本尺 寸。4）部件裝配草圖及總裝配草圖的設(shè)計(jì)。根據(jù)已定出的主要 零、部件的基本尺寸，設(shè)計(jì)出部件裝配草圖及總裝配草圖。草圖上需對(duì)所有零件的外形及尺寸進(jìn)行結(jié)構(gòu)化設(shè) 計(jì)。在此步驟中，需要很好地協(xié)調(diào)各零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，全面地考慮所設(shè)計(jì)的零、部件的結(jié)構(gòu)工藝性 ，使全部零件有最 合理的構(gòu)形。5）主要零件的校核 。有 一些零件，在 上述第3）步中由于具體的結(jié)構(gòu)未定，難于進(jìn)行詳細(xì)的工作能力計(jì)算，所以只能做初 步計(jì)算及設(shè)計(jì)。在繪出部件裝配草圖及總裝配草圖以后，所有零件的結(jié)構(gòu)及尺寸均為 已知，相互鄰接的零件之間的關(guān)系也為已知。只有在這時(shí)，才可以較為精確地定

40、出作用在零件上的載荷，決定影響零件工作能力的各個(gè)細(xì)節(jié)因素。只有在此條件下，才有可能并且必須對(duì)一些重要的或者外形及受力情況復(fù)雜的零件進(jìn)行精確的校核計(jì)算。根據(jù)校核的結(jié)果，反復(fù)地修改零件的結(jié)構(gòu)及尺寸，直到滿意為止。在技術(shù)設(shè)計(jì)的各個(gè)步 驟中，近三四十年來發(fā)展起來的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)，越來越顯示出它可使結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇 達(dá)到最佳的能力。一些新的數(shù)值計(jì)算方法，如有限元法等，可使以前難以定量計(jì)算的問題獲得極好的近似定量計(jì)算的結(jié)果。對(duì)于少數(shù)非常重要、結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價(jià)格昂貴的零 件，在必要時(shí)還須用模型試驗(yàn)方法來進(jìn)行設(shè)計(jì)，即按初步設(shè)計(jì)的圖紙制造出模型，通過試驗(yàn)，找出結(jié)構(gòu)上的薄弱部位或多余的截面尺寸，據(jù)此進(jìn)行加強(qiáng)或減小來修改原

41、設(shè) 計(jì)，最后達(dá)到完善的程度。機(jī)械可靠性理論用于技術(shù)設(shè)計(jì)階段，可以按可靠性的觀點(diǎn) 對(duì)所設(shè)計(jì)的零、部件結(jié)構(gòu)及其參數(shù)做出是否滿足可靠性要求的評(píng)價(jià)，提出改進(jìn)設(shè)計(jì)的 應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)中 草圖業(yè)已確定 要加以推敲和 加工過程中和 能力有值得考 的全部零件的 圖及總裝配圖 錯(cuò)誤。人們把建議，從而進(jìn)一步提高機(jī)器的設(shè)計(jì)質(zhì)量。上述這些新的設(shè)計(jì)方法和概念，加以應(yīng)用與推廣，使之得到相應(yīng)的發(fā)展。草圖設(shè)計(jì)完成以后，即可根據(jù)的零件基本尺寸，設(shè)計(jì)零件的工作圖。此時(shí)，仍有大量的零件結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)果對(duì)零件的工作 出除標(biāo)準(zhǔn)件以外 新繪制部件裝配 尺寸和結(jié)構(gòu)上的確定。設(shè)計(jì)工作圖時(shí)，要充分考慮到零件的加工和裝配工藝性、零件在加工完成后的檢驗(yàn)要求和

42、實(shí)施方法等。有些細(xì)節(jié)安排如慮的影響時(shí)，還須返回去重新校核工作能力。最后繪制工作圖。按最后定型的零件工作圖上的結(jié)構(gòu)及尺寸，重。通過這一工作，可以檢查出零件工作圖中可能隱藏的這一工作通俗地稱為紙上裝配。（四）技術(shù)文件編制 階段 技術(shù)文 件的種類較多， 常用的有機(jī)器的 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書、使用 說明書、標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表等。編制設(shè)計(jì)計(jì)算說明書時(shí)，應(yīng)包括方案選擇及技術(shù)設(shè)計(jì)的全部 結(jié)論性的內(nèi)容。編制供用戶使用的機(jī)器使用說明書時(shí)，應(yīng)向用戶介紹機(jī)器的性能參數(shù) 范圍、使用操作方法、日常保養(yǎng)及簡單的維修方法、備用件的目錄等。其他技術(shù)文件，如檢驗(yàn)合格單、外購件明細(xì)表、驗(yàn)收條件等，視需要與否另行編制。計(jì)中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)

43、的的使用，并出現(xiàn)了許多高效率的設(shè)計(jì)、分析軟 多方案的對(duì)比，可以對(duì)不同的包括大型的和很復(fù)雜的方案的結(jié)特性進(jìn)行精確的分析。同時(shí)，還可以在計(jì)算機(jī) 設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，從而實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)階段充分地評(píng)估設(shè) 機(jī)械設(shè)計(jì)中的推廣使用已經(jīng)并正到了日益廣泛 設(shè)計(jì)階段進(jìn)行 剛度和動(dòng)力學(xué) 擬樣機(jī)仿真對(duì) 計(jì)算機(jī)技術(shù)在（五）計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)在機(jī)械設(shè)計(jì)中得件。利用這些軟件可以在構(gòu)強(qiáng)度、 上構(gòu)建虛擬樣機(jī)，利用虛 計(jì)的可行性。可以說， 在改變機(jī)械設(shè)計(jì)的進(jìn)程，它在提高設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率方面的優(yōu)勢是難以預(yù)估的。 義地講，在機(jī)器的制造過程中，隨時(shí)都有可能 如需修改時(shí)，則應(yīng)遵循一定的審批程序。機(jī)器 另外，用 戶在

44、使用過程中也會(huì)給制造或設(shè) 信息，經(jīng)過分析，也有可能對(duì) 屬設(shè)計(jì)程序的 但是作為設(shè)計(jì) 使用乃至報(bào)廢 地提高，更好程序。廣的情況。蹤調(diào)查；以上簡要地介紹 了機(jī)器的設(shè)計(jì) 出現(xiàn)由于工藝原因而修改設(shè)計(jì) 出廠后，應(yīng)該有計(jì)劃地進(jìn)行跟 計(jì)部門反饋出現(xiàn)的問題。設(shè)計(jì)部門根據(jù)這些原設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，甚至改型。這些工作 ，雖然廣義上也組成部分，但是屬于另一個(gè)層次的問題，本書不再討論其具體的內(nèi)容。工作者，應(yīng)當(dāng)有強(qiáng)烈的社會(huì)責(zé)任感，要把自己工作的視野延伸到制造、利用的全過程中去，反復(fù)不斷地改進(jìn)設(shè)計(jì)，才能使機(jī)器的質(zhì)量繼續(xù)不斷地滿足生產(chǎn)及生活的需要。（廢邊卷取機(jī)）步驟在設(shè) 計(jì)開始之前，先 要制定設(shè)計(jì)任務(wù) 。當(dāng)設(shè)計(jì)任務(wù)比 較復(fù)雜時(shí)，一

45、般 采用三階段 設(shè)計(jì)，即初 步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和工作圖設(shè)計(jì)；當(dāng)任務(wù)比較簡單，如簡單機(jī)械的新型設(shè)計(jì)、一般機(jī)械的繼承設(shè)計(jì)或變型設(shè)計(jì)，則一開始就將設(shè)計(jì)做到技術(shù)設(shè)計(jì)深度，經(jīng)審查、修改和批準(zhǔn)后 做工作圖設(shè)計(jì)，而成為兩階段設(shè)計(jì)。在三階段設(shè)計(jì)中的初步設(shè)計(jì)階段，設(shè)計(jì)的主要步 驟是：確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式，運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要零、部件、繪制初步總圖，初步設(shè)計(jì)審查。在技術(shù)設(shè)計(jì)階段，主要步驟是：根據(jù)審查意見修改設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)全部零、部件，繪制新的 總圖，技術(shù)設(shè)計(jì)審查。在工作圖設(shè)計(jì)階段 ，根據(jù)審查意見修改設(shè)計(jì)，繪制全部工作圖和制定全部技術(shù)文件。對(duì)于批量或大量生產(chǎn)的產(chǎn)品，還要進(jìn)行定型設(shè) 計(jì)。在設(shè)計(jì)的每個(gè)步驟中，都可能發(fā)現(xiàn)前

46、面步驟中某些決定不合理，這就需要折回到 前面那個(gè)步驟，修改不合理的決定，重做隨后的設(shè)計(jì)工作。1、制定設(shè)計(jì)任務(wù) 這是設(shè)計(jì)的前期工作 。設(shè)計(jì)任務(wù)的根據(jù)是用戶訂貨、市場需要 和新的科研成果。設(shè)計(jì)部門應(yīng)用各種技術(shù)和市場情報(bào)，擬列可能方案，比較其利弊，與經(jīng)營部門和用戶 共同商議，制定合理的設(shè)計(jì)任務(wù)目標(biāo)。這對(duì)新型設(shè)計(jì)特別重要。任務(wù)目標(biāo)的失誤將造成經(jīng)濟(jì)上的嚴(yán)重?fù)p失，甚至遭到全面失敗。2、確定工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式如設(shè)計(jì)任務(wù)未作明確規(guī)定,設(shè)計(jì)的第一個(gè)步驟就是 確定總體方案,即確定所要應(yīng)用的工作原理和與之相應(yīng)的結(jié)構(gòu)型式。例如設(shè)計(jì)大功率 船用柴油機(jī)，首先要確定是用二沖程、雙作用、十字頭、低速柴油機(jī)，還是用四沖程單

47、作用、中速柴油機(jī)。又例如設(shè)計(jì)用以粗碎巖石的破碎機(jī)械，首先要確定是采用以擠壓和彎折為主 要破碎作用的顎式或旋回式破碎機(jī)，或者采用以沖擊為 主要作用的單轉(zhuǎn)3、運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 構(gòu)以得到所需 的巖石受到擠子或雙轉(zhuǎn)子沖擊式破碎機(jī)。設(shè)計(jì)的總體方案確定之后，接著需要運(yùn)用機(jī)構(gòu)學(xué)的知識(shí)，選用合適的機(jī)的運(yùn)動(dòng)方案。上面提到的顎式破碎機(jī)依靠其動(dòng)顎板的擺動(dòng)使進(jìn)入破碎腔壓、彎折和劈裂作用而破碎，而動(dòng)顎板的擺動(dòng)則可以采用雙肘板機(jī)構(gòu)的簡單擺動(dòng)，或者采用單肘板機(jī)構(gòu)的復(fù)雜擺動(dòng)。在新型設(shè)計(jì)中，可能會(huì)需要綜合一個(gè)新的機(jī)構(gòu)以得到 所要求的運(yùn)動(dòng)方案，這常是一個(gè)困難的工作。因此，設(shè)計(jì)者一般盡量應(yīng)用已有的和成熟的機(jī)構(gòu)所提給的運(yùn)動(dòng)方案。4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

48、和繪 制初步總圖 運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)之后，設(shè)計(jì)者開始進(jìn)行結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī) 械各 主要零件的受 力、強(qiáng)度、形狀、尺寸和重 量等，并繪制主要 零、部件草圖。這時(shí)如發(fā) 現(xiàn)原來選用的 結(jié)構(gòu)不可行，就必須 調(diào)整或修改結(jié)構(gòu)。 同時(shí)還應(yīng)考慮有無可能產(chǎn)生過熱、過度磨 損或振動(dòng)的部 位。在這一步驟中，設(shè)計(jì)者通過繪 制草圖會(huì)發(fā)現(xiàn) 各部分的形狀、尺寸、比例等方面的矛盾。為了加強(qiáng)或改進(jìn)某一方面，可能會(huì)削弱或惡化另一方面。這時(shí)必須權(quán)衡輕重，進(jìn)行協(xié)調(diào)，以達(dá)到最佳綜合效果。草圖經(jīng)反復(fù)修改認(rèn)為初步滿意后，便可繪制初步總圖和估算造價(jià)。初步總圖嚴(yán)格按比例繪制，選取足夠的視圖和切面圖。5、 初步審查 初步總圖繪制后，需要請(qǐng)對(duì)該類機(jī)械有經(jīng)驗(yàn)

49、的設(shè)計(jì)、制造和使用人 員以及用戶或委托設(shè)計(jì)單位的代表進(jìn)行初步審查。審查結(jié)果如認(rèn)為設(shè)計(jì)不適用（如重量、 體積太大，造價(jià)太高，對(duì)結(jié)構(gòu)的可靠性有懷疑等）,則須重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 設(shè)計(jì)，甚至改用別的工作原理和基本結(jié)構(gòu)型式。多數(shù)情況是對(duì)設(shè)計(jì)采取某些改善措施。6、 技術(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)初步審查意見，對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改，并繪制所有的零件和部件圖。對(duì)主要的零件和部 件進(jìn)行精確的應(yīng)力分析，按分析結(jié)果修正零件的形狀、尺寸等細(xì)節(jié)，并規(guī)定材質(zhì)和熱 處理。確定零件加工精度以及部件和總裝的裝配條件。完成潤滑設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)（驅(qū)動(dòng)和 控制）。重繪總圖，某些重要的 和批量生產(chǎn)的 機(jī)械有時(shí)還 要制作出 模型。將完成 的技術(shù)設(shè)計(jì)提交第二次審查。7、

50、 繪制工作圖根據(jù)第二次審查的意見作最后的修改后，就可以繪制正式的零件圖、部件裝配圖和 總裝配圖，編寫零件表、易損零件清單、使用指南等技術(shù) 文件。設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人應(yīng)注意協(xié) 調(diào)零件間的尺寸，核對(duì)耦合件間的公差配合，復(fù)核某些零件的強(qiáng)度和剛度。零件圖完成后開始圖紙核對(duì)，這是非常重要的工作。經(jīng)過仔細(xì)校對(duì)的圖紙能保證加工后裝配順禾薦最可靠的校對(duì)方法是根據(jù)已繪制好的零件圖重繪出一張總裝配圖，所有矛盾之處 就會(huì)表現(xiàn)出來。在繪制零件圖的同時(shí)還需要進(jìn)行兩項(xiàng)工作：一是工藝性審核，使零件便于加工并降低制造 成本；二是標(biāo)準(zhǔn)審核，使 零件結(jié)構(gòu)要素、尺寸、公差配合、熱處理技術(shù)條件以及標(biāo)準(zhǔn)和通用零件等符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。8、試生產(chǎn)和定

51、型設(shè)計(jì)對(duì)于單件或小批生產(chǎn)的機(jī)械，經(jīng)過上述步驟完成的設(shè)計(jì)圖紙可 以投入正式生產(chǎn)。對(duì)于成批或大量生產(chǎn)的機(jī)械，在正式生產(chǎn)前要先試制樣機(jī)，進(jìn)行功能 試驗(yàn)和鑒定，通過后，再按批量生產(chǎn)工藝進(jìn)行批量試生產(chǎn)。在批量試生產(chǎn)中所出現(xiàn)的問題還可能需 要對(duì)設(shè)計(jì)作相應(yīng)的修改，方成為可供正式生產(chǎn)使用的定型設(shè)計(jì)。（立式活套）設(shè)計(jì)準(zhǔn)則機(jī)械零件的設(shè)計(jì)具有眾多的約 束條件，設(shè)計(jì)準(zhǔn) 則就是設(shè)計(jì)所應(yīng)該滿足的約 束條 件。1、技術(shù)性能準(zhǔn)則技術(shù)性能包括產(chǎn)品功 能、制造和運(yùn)行狀 況在內(nèi)的一切性能，既指靜態(tài)性能，也指動(dòng)態(tài)性能。例如，產(chǎn)品所能傳遞的功率、效率 、使用壽命、強(qiáng)度、剛度、抗摩擦、磨損性能、振動(dòng)穩(wěn)定性、熱特性等。技術(shù) 性能準(zhǔn)則是指相

52、 關(guān)的技術(shù)性能必須達(dá)到規(guī)定的要求。例如振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生額外的動(dòng)載荷和變應(yīng)力，尤其是當(dāng)其頻率接近 機(jī)械系統(tǒng)或零件的固有頻率時(shí)，將發(fā)生共振現(xiàn)象，這時(shí)振幅將急劇增大有可能導(dǎo)至零件甚至整個(gè)系統(tǒng)的迅速損壞。振動(dòng)性穩(wěn)定準(zhǔn)則就是限制機(jī)械系統(tǒng)或零件。又如機(jī)器工作 則就是限制各種的相關(guān)振動(dòng)參 數(shù)，如固有頻率、振幅、噪聲等在規(guī)定的允許范圍之內(nèi) 時(shí)的發(fā)熱可能 會(huì)導(dǎo)致熱應(yīng)力、熱應(yīng)變，甚至?xí)斐蔁釗p壞。熱特性準(zhǔn) 相關(guān)的熱參數(shù)（如熱應(yīng)力、熱應(yīng)變、溫升 等）在規(guī)定范圍內(nèi)。2、標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則與機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)有關(guān)的主要標(biāo)準(zhǔn)大致有： 概念標(biāo)準(zhǔn)化：設(shè)計(jì)過程中 所涉及的名詞 術(shù)語、符號(hào)、 計(jì)量單位等應(yīng) 符合標(biāo)準(zhǔn)；實(shí)物形態(tài) 標(biāo)準(zhǔn)化：零部件、原材料

53、、設(shè)備及能源等的結(jié)構(gòu)形式、尺寸、性能等，都應(yīng)按統(tǒng)一的規(guī)定選用方法標(biāo) 準(zhǔn)化：操作方 法、測量方法、試驗(yàn)方法等 都應(yīng)按相應(yīng)規(guī) 定實(shí)施。標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)則就是在設(shè) 計(jì)的全過程中的所有行為，都要滿足上述標(biāo)準(zhǔn)化的要求?，F(xiàn)已發(fā)布的與機(jī)械零件設(shè)計(jì) 有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，從運(yùn)用范圍上來講，可以分為國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)等級(jí)。從使用強(qiáng)制性來說，可分為必須執(zhí)行的和推薦使用的兩種。3、可靠性準(zhǔn)則可靠性：產(chǎn)品或零部件在 規(guī)定的使用條件下，在 預(yù)期的壽命內(nèi)能完成規(guī)定 功能的概率?？煽啃詼?zhǔn)則就是指所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品、部件或零件應(yīng)能滿足規(guī)定的可靠性要求。4、安全性準(zhǔn)則機(jī)器的安全性包括：零件安全性：指在規(guī)定外載荷和規(guī)定時(shí)間內(nèi)零件不發(fā)生如斷

54、裂、過度變形、過度磨損和不喪失穩(wěn)定性等等。整機(jī)安全性：指機(jī)器保證在規(guī)定條件卜不出故障，能正常實(shí)現(xiàn)總功能的要求。工作安全性：指對(duì)操作人員的保護(hù)，保證人身安全和身心健康等等。環(huán)境安全性指對(duì)機(jī)器周圍的環(huán)境和人不造成污染和危害。設(shè)計(jì)方法學(xué)設(shè)計(jì)方法學(xué)的目的是將設(shè)計(jì)思維上升為理性過程，從而使設(shè)計(jì)能循一定的邏輯進(jìn)行，使更多的 設(shè)計(jì)人員能作出好的設(shè)計(jì)。它大致包括以下一些內(nèi)容：1、 將 設(shè)計(jì)的階段分得很細(xì)，使每一階段成為有章可循和有理可據(jù)的思維活動(dòng)。2、 將 成功的或良好的設(shè)計(jì)儲(chǔ)存起來，建立設(shè)計(jì)資料庫，以供以后設(shè)計(jì)時(shí)參考 或采用。，對(duì)設(shè)計(jì)中的 矛盾進(jìn)行功能與、有限元法、可靠性設(shè)計(jì)、優(yōu)高設(shè)計(jì)的科學(xué)性，減少盲印性成

55、本的權(quán)化設(shè)計(jì)、3、在設(shè)計(jì)工作中引進(jìn)價(jià)值工程 的概念和方法 衡,以獲得良好的使用效果。4、在設(shè)計(jì)中采 用摩擦學(xué)、振動(dòng) 學(xué)、斷裂力學(xué) 系統(tǒng)工程、人 類工程學(xué)等新興學(xué)科的知識(shí)，提5、將設(shè)計(jì)工作范圍擴(kuò)大，向前延伸到市場預(yù)測，向后延伸到售后服務(wù)。量。6，運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)以減少設(shè)計(jì)勞動(dòng)量、提高設(shè)計(jì)速度和設(shè)計(jì)質(zhì)產(chǎn)品名稱：2D,3D 設(shè)計(jì)服務(wù)型號(hào)：SWXDESINGSERV規(guī)格：人/天服務(wù)1.2.2電氣系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)1，整體控制圖LIL213（主電路順序 起動(dòng)控制電路圖）KM2FL3（控制電路的順序控制電路圖）2,電氣部件使用說明（1）交流電機(jī)交流電機(jī)交流交流電機(jī)是用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和交流電能相互轉(zhuǎn)換的機(jī)械。由于交流

56、電力系統(tǒng)的巨大發(fā)展，交流電 機(jī)已成為最常用的電機(jī)。交流電機(jī)與直流電機(jī)相比，由于沒有換向器（見直流電機(jī)的換 向），因此結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，比較牢固，容 易做成高轉(zhuǎn)速、高電壓大電流、大 容量的電機(jī)。交流電機(jī)功率的覆蓋范圍很大，從幾瓦到幾十萬千瓦、甚至上百萬千瓦。 20世紀(jì)80年代初，最大的汽 輪發(fā)電機(jī)已達(dá)150萬千瓦。電機(jī)分類按功能機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)和同步調(diào)相機(jī)幾大類。由于交流電機(jī)按其功能通常分為交流發(fā)電電機(jī)工作狀態(tài)的可逆性，同一臺(tái)電機(jī)既可作發(fā)電機(jī)又可作電動(dòng)機(jī)。把電機(jī)分為發(fā)電機(jī)與電動(dòng)機(jī)并不很確切，只是有 些電機(jī)主要作發(fā)電機(jī)運(yùn)行，有些電機(jī)主要作電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。按品種交流電 機(jī)按品種分有同步電機(jī)、異步電機(jī)兩大

57、類。同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ns與旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn) 速相同，稱為同步轉(zhuǎn)速。ns與所接交 流電的頻率、電機(jī)的磁極對(duì)數(shù)（P）之間有嚴(yán)格的關(guān)系。ns = 60f/P 在中國，電源頻率為50赫，所以三相交流電機(jī)中 一對(duì)極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為 3000轉(zhuǎn)/分，三相交流電機(jī)中兩對(duì)極電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分,余類推。 異步電 機(jī)轉(zhuǎn)子的 轉(zhuǎn)速總是 低于或高 于其旋 轉(zhuǎn)磁場的 轉(zhuǎn)速，異 步之名 由此而來。異 步電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之差（稱為轉(zhuǎn)差）通常在 10 %以內(nèi)。編輯本段轉(zhuǎn)差率S= （ n0-n ） /n0 （n0 為同步轉(zhuǎn) 速，n為空載轉(zhuǎn)速）交流電機(jī)-韓國SPG小型交流電機(jī)由此可知，交流電機(jī)（不管是同步還是

58、異步）的轉(zhuǎn)速都受電源頻率的制約。因此，交 流電機(jī)的調(diào) 速比較困 難,最好的辦 法是改變 電源的頻 率，而 以往要改 變電源頻 率是比 較復(fù)雜的。所以70年代以前，在要 求調(diào)速的場合，多用直流電機(jī)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速技術(shù)已開始得到實(shí)用。編輯本段交流電機(jī)的電源和變頻調(diào)速 交流電機(jī)電源交流電機(jī) 一般采用三相制，因?yàn)槿嘟涣麟姍C(jī)與單相電機(jī)相 比，無論在性能指標(biāo)原材料利用和 價(jià)格等方面 均有明顯的 優(yōu)越性。同 樣功率的三 相電機(jī)比單 相電機(jī)體積 小，重 量輕，價(jià)格低。三相電動(dòng)機(jī)有自起動(dòng)能力。單相電機(jī)沒有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，為解決起動(dòng)問題，需 采取一些特殊的措施。單相電機(jī)的轉(zhuǎn)矩是脈動(dòng)的，噪

59、聲也比較大，但所需的電源比較簡 用單相電機(jī)。單，特別是在家庭中使用十分方便。因此小型家用電機(jī)和儀用電機(jī)多采交流電機(jī)變頻調(diào)速變頻器是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源的頻率和幅度的方式來控制交流電機(jī)的電力傳動(dòng)元件。交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速變頻器的特點(diǎn)交流電機(jī)調(diào)速變頻器氐頻轉(zhuǎn)矩輸出 180% ，低頻運(yùn)行特性良好俞出頻率最大600Hz，可控制高速電機(jī)襁方位的偵測保護(hù)功能（過壓、欠壓、過載）瞬間停電再起動(dòng)口速、減速、動(dòng)轉(zhuǎn)中失速防止等保護(hù)功能電機(jī)動(dòng)態(tài)參數(shù)自動(dòng)識(shí)別功能，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精確性 高速停機(jī)時(shí)響應(yīng)快時(shí)富靈活的輸入、輸出接口和控制方式，通用性強(qiáng)采用SMT全貼裝生產(chǎn)及三 防漆處理工藝，產(chǎn)品 穩(wěn)定

60、度高全系列采用最新西門子IGBT功率器件，確保品質(zhì)的高質(zhì)量。（2）變頻器 變頻器工作原理主電路是給異 步電動(dòng)機(jī)提供調(diào)壓調(diào)頻電源的電力變換部分， 變頻器的 主電路大體上可分為兩類1：電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容 <電流型 是將電流源的 直流變換為交 流的變頻器， 其直流回路濾 波是電感。它由三部分構(gòu)成，將 工頻電源變換為直流功率的 整流器”，吸收在變流器和逆變器產(chǎn)生的電壓脈動(dòng)的 平波回路”，以及將直流功 率變換為交流功率的逆變 器”。（1 ）整流器： 最近大量使用的 是二極管的變 流器，它把工 頻電源變換為直 流電源。 也可用兩組晶 體管變流器構(gòu)成可逆變流器，由于其功率方向可逆，可以進(jìn)行再生運(yùn)轉(zhuǎn) <（2） 平波回路：在整流器整流后的直流電壓中，含有電源6倍頻率的脈動(dòng)電壓，此外逆變器產(chǎn)生的 脈動(dòng)電流也使直流電壓變動(dòng)。為了抑制電壓波動(dòng)，采用電感和電容吸收脈動(dòng) 電壓（電流）。裝置 容量小時(shí)， 如果電源和主 電路構(gòu)成器件 有余量，可 以省去電 感采用簡單的平波回路。（3）