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機電與液壓傳動及控制 版權信息
- ISBN：9787030739964
- 條形碼：9787030739964 ; 978-7-03-073996-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
機電與液壓傳動及控制 本書特色
本書可作為機械設計制造及其自動化專業本科生教材，也可供從事機 電一體化工作的工程技術人員參考。
機電與液壓傳動及控制 內容簡介
“機電與液壓傳動及控制”是高等學校機械設計制造及其自動化專業的專業基礎課，是從事機電系統設計推薦知識的重要組成部分。
本書內容主要包括：機電與液壓傳動及控制發展簡介，機電傳動系統動力學及流體力學基礎理論，直流電動機及拖動，交流電動機及拖動，機電傳動系統中電動機的選擇，機電傳動系統電器控制，伺服電動機和步進電動機的特點及選擇步驟，液壓元件的結構、工作原理及特點，液壓系統基本回路，液壓系統的設計、計算方法及步驟。本書的特色體現在將機械系統的驅動技術進行了整合，明確了不同驅動方案的特點及適應領域。
機電與液壓傳動及控制 目錄
目錄
前言
1 緒論 1
1.1 機械系統的驅動技術 1
1.2 驅動系統組成及特點 1
1.2.1 機電傳動系統組成及特點 1
1.2.2 液壓傳動系統組成及特點 3
1.2.3 氣壓傳動系統組成及特點 5
2 驅動系統力學分析 7
2.1 單軸機電傳動系統動力學方程 7
2.2 多軸機電傳動系統動力學方程 8
2.2.1 旋轉運動負載轉矩和慣量的折算 9
2.2.2 平移運動負載轉矩和慣量的折算 11
2.2.3 升降運動負載轉矩和慣量的折算 12
2.3 負載機械特性方程 13
2.4 機電傳動系統的穩定運行 15
2.5 液壓油 16
2.5.1 液壓油的主要性質 17
2.5.2 液壓油的選用 19
2.5.3 液壓油的污染和防污措施 20
2.6 液體靜力學基礎 21
2.6.1 靜壓力及其性質 21
2.6.2 靜壓力的基本方程 21
2.6.3 壓力的表示方法和單位 22
2.6.4 帕斯卡原理 23
2.6.5 靜壓力對固體壁面的作用力 23
2.7 液體動力學基礎 24
2.7.1 基本概念 24
2.7.2 連續性方程 27
2.7.3 伯努利方程 27
2.7.4 動量方程 29
2.8 液體流動時的壓力損失 31
2.8.1 沿程壓力損失 31
2.8.2 局部壓力損失 32
2.8.3 管路系統的總壓力損失 33
2.9 孔口流動和縫隙流動 33
2.9.1 孔口流動 33
2.9.2 縫隙流動 35
2.10 液壓沖擊和氣穴現象 38
2.10.1 液壓沖擊 38
2.10.2 氣穴現象 39
3 直流電動機及拖動 41
3.1 直流電動機的結構和工作原理 41
3.1.1 直流電動機的結構 41
3.1.2 直流電動機的工作原理 43
3.2 直流電動機的分類及機械特性 45
3.2.1 直流電動機的分類 45
3.2.2 直流電動機的基本方程 46
3.2.3 直流電動機的機械特性方程 47
3.3 他勵直流電動機的啟動特性 51
3.3.1 他勵直流電動機的啟動要求 51
3.3.2 他勵直流電動機的啟動方法 52
3.4 他勵直流電動機的調速特性 55
3.4.1 調速的技術指標和經濟指標 56
3.4.2 電樞回路串電阻調速 57
3.4.3 改變電樞電壓調速 58
3.4.4 改變磁通量調速 59
3.5 他勵直流電動機的制動特性 60
3.5.1 他勵直流電動機的能耗制動 60
3.5.2 他勵直流電動機的反接制動 62
3.5.3 他勵直流電動機的反饋制動 64
3.6 他勵直流電動機傳動系統的過渡過程 66
3.6.1 他勵直流電動機傳動系統過渡過程的實際意義 66
3.6.2 他勵直流電動機傳動系統過渡過程具體分析 67
4 交流電動機及拖動 70
4.1 三相異步電動機的結構和工作原理 70
4.1.1 三相異步電動機的結構及分類 70
4.1.2 三相異步電動機的工作原理 73
4.1.3 三相異步電動機的旋轉磁場 74
4.1.4 定子繞組線端連接方式 76
4.1.5 三相異步電動機的額定值 77
4.2 三相異步電動機 78
4.2.1 三相異步電動機與變壓器的異同 78
4.2.2 三相異步電動機的定子電路 78
4.2.3 三相異步電動機的轉子電路 79
4.3 三相異步電動機運行 80
4.3.1 三相異步電動機空載運行 80
4.3.2 三相異步電動機負載運行 81
4.4 三相異步電動機的轉矩與機械特性 82
4.4.1 三相異步電動機的轉矩 82
4.4.2 三相異步電動機的機械特性 85
4.5 三相異步電動機的啟動特性 88
4.5.1 三相籠型異步電動機的啟動特性 88
4.5.2 特殊結構的籠型異步電動機 91
4.5.3 三相繞線轉子異步電動機的啟動特性 92
4.6 三相異步電動機的調速特性 94
4.6.1 調壓調速 94
4.6.2 轉子電路串電阻調速 94
4.6.3 變極調速 95
4.6.4 變頻調速 96
4.7 三相異步電動機的制動特性 97
4.7.1 能耗制動 97
4.7.2 反接制動 98
4.7.3 反饋制動 99
4.8 單相異步電動機 100
4.8.1 工作原理 100
4.8.2 啟動方法 102
4.9 同步電動機 103
4.9.1 基本結構 104
4.9.2 工作原理和運行特性 104
5 機電傳動系統中電動機的選擇 107
5.1 電動機種類、形式、額定電壓和額定轉速的選擇 107
5.1.1 電動機種類的選擇 107
5.1.2 電動機形式的選擇 107
5.1.3 電動機額定電壓的選擇 108
5.1.4 電動機額定轉速的選擇 108
5.2 電動機容量的選擇 108
5.2.1 電動機的發熱與冷卻 109
5.2.2 不同工作制下電動機容量的選擇 110
6 機電傳動系統電器控制 114
6.1 常用低壓控制電器 114
6.1.1 手動電器 114
6.1.2 自動電器 116
6.2 常用基本控制線路 128
6.2.1 電器控制基礎 128
6.2.2 控制線路的常用基本回路 131
6.3 籠型異步電動機啟動控制線路 134
6.3.1 全壓直接啟動 134
6.3.2 降壓啟動 135
6.4 異步電動機正反轉控制線路 137
6.4.1 電動機正反轉線路 137
6.4.2 電動機正反轉自動循環線路 138
6.5 異步電動機的調速控制線路 139
6.6 異步電動機的制動控制線路 141
6.6.1 能耗制動控制線路 141
6.6.2 反接制動控制線路 142
7 伺服電動機 145
7.1 直流伺服電動機 145
7.2 力矩電動機 147
7.2.1 永磁式直流力矩電動機的結構特點 147
7.2.2 直流力矩電動機轉矩大、轉速低的原因 147
7.2.3 直流力矩電動機的主要參數 148
7.2.4 直流力矩電動機的選用 149
7.3 無刷直流電動機 149
7.3.1 無刷直流電動機的工作原理 150
7.3.2 位置傳感器 151
7.4 交流伺服電動機 152
7.4.1 兩相交流伺服電動機的結構 152
7.4.2 基本工作原理 153
7.4.3 消除自轉現象的措施 154
7.5 直線電動機 155
7.5.1 直線電動機的優缺點 155
7.5.2 直線電動機的類型 156
7.5.3 直線異步電動機的結構 156
7.5.4 直線異步電動機的工作原理 156
8 步進電動機 158
8.1 步進電動機的特點 158
8.2 步進電動機的工作特性 159
8.2.1 步進電動機的結構 159
8.2.2 步進電動機的基本工作原理 159
8.2.3 步進電動機的工作方式 160
8.2.4 步進電動機的主要技術性能指標 160
8.3 步進電動機的選用 161
9 液壓泵和液壓馬達 163
9.1 液壓泵和液壓馬達概述 163
9.1.1 液壓泵和液壓馬達的工作原理 163
9.1.2 液壓泵和液壓馬達的性能參數 164
9.2 柱塞泵和軸向柱塞式液壓馬達 165
9.2.1 柱塞泵 165
9.2.2 軸向柱塞式液壓馬達 167
9.3 葉片泵 167
9.3.1 單作用葉片泵 167
9.3.2 限壓式變量葉片泵 168
9.3.3 雙作用葉片泵 170
9.4 齒輪泵和齒輪馬達 171
9.4.1 齒輪泵 171
9.4.2 齒輪馬達 173
9.5 液壓泵和液壓馬達的選用 173
10 液壓缸 174
10.1 液壓缸的工作原理和特點 174
10.1.1 活塞式液壓缸 174
10.1.2 柱塞式液壓缸 176
10.1.3 其他結構形式的液壓缸 176
10.2 液壓缸結構 177
10.2.1 缸體組件 178
10.2.2 活塞組件 178
10.2.3 緩沖與排氣裝置 179
10.3 液壓缸設計 180
10.3.1 液壓缸的主要尺寸計算 180
10.3.2 液壓缸的校核 181
11 液壓閥 183
11.1 液壓閥概述 183
11.1.1 液壓閥的特點及要求 183
11.1.2 液壓閥的分類 183
11.1.3 液壓閥的基本參數 184
11.2 方向閥 184
11.2.1 單向閥 184
11.2.2 換向閥 186
11.3 壓力閥 192
11.3.1 溢流閥 192
11.3.2 減壓閥 194
11.3.3 順序閥 195
11.3.4 壓力繼電器 196
11.4 流量閥 197
11.4.1 流量控制原理 197
11.4.2 節流閥 197
11.4.3 調速閥 197
11.5 其他類型的控制閥 200
11.5.1 比例閥 200
11.5.2 電液伺服閥 202
11.5.3 插裝式錐閥 202
11.5.4 疊加閥 203
12 液壓輔助元件 204
12.1 濾油器 204
12.1.1 濾油器的功用與類型 204
12.1.2 濾油器的主要性能參數 204
12.1.3 濾油器的結構 204
12.1.4 濾油器的安裝位置 205
12.2 蓄能器 206
12.2.1 蓄能器的類型及特點 206
12.2.2 蓄能器的容積計算 207
12.2.3 蓄能器的安裝 208
12.3 密封裝置 208
12.4 油箱與管件 210
12.4.1 油箱 210
12.4.2 管件 211
12.5 熱交換器 214
13 液壓基本回路 215
13.1 壓力控制回路 215
13.1.1 調壓回路 215
13.1.2 減壓回路 216
13.1.3 卸荷回路 216
13.1.4 保壓回路 217
13.1.5 平衡回路 218
13.1.6 增壓回路 218
13.2 速度控制回路 219
13.2.1 節流調速回路 219
13.2.2 容積調速回路 224
13.2.3 容積-節流調速回路 227
13.3 方向控制回路 228
13.3.1 換向回路 228
13.3.2 鎖緊回路 229
13.4 其他基本回路 230
13.4.1 快速運動回路 230
13.4.2 速度換接回路 231
13.4.3 順序動作回路 233
13.4.4 同步運動回路 234
14 典型液壓系統
前言
1 緒論 1
1.1 機械系統的驅動技術 1
1.2 驅動系統組成及特點 1
1.2.1 機電傳動系統組成及特點 1
1.2.2 液壓傳動系統組成及特點 3
1.2.3 氣壓傳動系統組成及特點 5
2 驅動系統力學分析 7
2.1 單軸機電傳動系統動力學方程 7
2.2 多軸機電傳動系統動力學方程 8
2.2.1 旋轉運動負載轉矩和慣量的折算 9
2.2.2 平移運動負載轉矩和慣量的折算 11
2.2.3 升降運動負載轉矩和慣量的折算 12
2.3 負載機械特性方程 13
2.4 機電傳動系統的穩定運行 15
2.5 液壓油 16
2.5.1 液壓油的主要性質 17
2.5.2 液壓油的選用 19
2.5.3 液壓油的污染和防污措施 20
2.6 液體靜力學基礎 21
2.6.1 靜壓力及其性質 21
2.6.2 靜壓力的基本方程 21
2.6.3 壓力的表示方法和單位 22
2.6.4 帕斯卡原理 23
2.6.5 靜壓力對固體壁面的作用力 23
2.7 液體動力學基礎 24
2.7.1 基本概念 24
2.7.2 連續性方程 27
2.7.3 伯努利方程 27
2.7.4 動量方程 29
2.8 液體流動時的壓力損失 31
2.8.1 沿程壓力損失 31
2.8.2 局部壓力損失 32
2.8.3 管路系統的總壓力損失 33
2.9 孔口流動和縫隙流動 33
2.9.1 孔口流動 33
2.9.2 縫隙流動 35
2.10 液壓沖擊和氣穴現象 38
2.10.1 液壓沖擊 38
2.10.2 氣穴現象 39
3 直流電動機及拖動 41
3.1 直流電動機的結構和工作原理 41
3.1.1 直流電動機的結構 41
3.1.2 直流電動機的工作原理 43
3.2 直流電動機的分類及機械特性 45
3.2.1 直流電動機的分類 45
3.2.2 直流電動機的基本方程 46
3.2.3 直流電動機的機械特性方程 47
3.3 他勵直流電動機的啟動特性 51
3.3.1 他勵直流電動機的啟動要求 51
3.3.2 他勵直流電動機的啟動方法 52
3.4 他勵直流電動機的調速特性 55
3.4.1 調速的技術指標和經濟指標 56
3.4.2 電樞回路串電阻調速 57
3.4.3 改變電樞電壓調速 58
3.4.4 改變磁通量調速 59
3.5 他勵直流電動機的制動特性 60
3.5.1 他勵直流電動機的能耗制動 60
3.5.2 他勵直流電動機的反接制動 62
3.5.3 他勵直流電動機的反饋制動 64
3.6 他勵直流電動機傳動系統的過渡過程 66
3.6.1 他勵直流電動機傳動系統過渡過程的實際意義 66
3.6.2 他勵直流電動機傳動系統過渡過程具體分析 67
4 交流電動機及拖動 70
4.1 三相異步電動機的結構和工作原理 70
4.1.1 三相異步電動機的結構及分類 70
4.1.2 三相異步電動機的工作原理 73
4.1.3 三相異步電動機的旋轉磁場 74
4.1.4 定子繞組線端連接方式 76
4.1.5 三相異步電動機的額定值 77
4.2 三相異步電動機 78
4.2.1 三相異步電動機與變壓器的異同 78
4.2.2 三相異步電動機的定子電路 78
4.2.3 三相異步電動機的轉子電路 79
4.3 三相異步電動機運行 80
4.3.1 三相異步電動機空載運行 80
4.3.2 三相異步電動機負載運行 81
4.4 三相異步電動機的轉矩與機械特性 82
4.4.1 三相異步電動機的轉矩 82
4.4.2 三相異步電動機的機械特性 85
4.5 三相異步電動機的啟動特性 88
4.5.1 三相籠型異步電動機的啟動特性 88
4.5.2 特殊結構的籠型異步電動機 91
4.5.3 三相繞線轉子異步電動機的啟動特性 92
4.6 三相異步電動機的調速特性 94
4.6.1 調壓調速 94
4.6.2 轉子電路串電阻調速 94
4.6.3 變極調速 95
4.6.4 變頻調速 96
4.7 三相異步電動機的制動特性 97
4.7.1 能耗制動 97
4.7.2 反接制動 98
4.7.3 反饋制動 99
4.8 單相異步電動機 100
4.8.1 工作原理 100
4.8.2 啟動方法 102
4.9 同步電動機 103
4.9.1 基本結構 104
4.9.2 工作原理和運行特性 104
5 機電傳動系統中電動機的選擇 107
5.1 電動機種類、形式、額定電壓和額定轉速的選擇 107
5.1.1 電動機種類的選擇 107
5.1.2 電動機形式的選擇 107
5.1.3 電動機額定電壓的選擇 108
5.1.4 電動機額定轉速的選擇 108
5.2 電動機容量的選擇 108
5.2.1 電動機的發熱與冷卻 109
5.2.2 不同工作制下電動機容量的選擇 110
6 機電傳動系統電器控制 114
6.1 常用低壓控制電器 114
6.1.1 手動電器 114
6.1.2 自動電器 116
6.2 常用基本控制線路 128
6.2.1 電器控制基礎 128
6.2.2 控制線路的常用基本回路 131
6.3 籠型異步電動機啟動控制線路 134
6.3.1 全壓直接啟動 134
6.3.2 降壓啟動 135
6.4 異步電動機正反轉控制線路 137
6.4.1 電動機正反轉線路 137
6.4.2 電動機正反轉自動循環線路 138
6.5 異步電動機的調速控制線路 139
6.6 異步電動機的制動控制線路 141
6.6.1 能耗制動控制線路 141
6.6.2 反接制動控制線路 142
7 伺服電動機 145
7.1 直流伺服電動機 145
7.2 力矩電動機 147
7.2.1 永磁式直流力矩電動機的結構特點 147
7.2.2 直流力矩電動機轉矩大、轉速低的原因 147
7.2.3 直流力矩電動機的主要參數 148
7.2.4 直流力矩電動機的選用 149
7.3 無刷直流電動機 149
7.3.1 無刷直流電動機的工作原理 150
7.3.2 位置傳感器 151
7.4 交流伺服電動機 152
7.4.1 兩相交流伺服電動機的結構 152
7.4.2 基本工作原理 153
7.4.3 消除自轉現象的措施 154
7.5 直線電動機 155
7.5.1 直線電動機的優缺點 155
7.5.2 直線電動機的類型 156
7.5.3 直線異步電動機的結構 156
7.5.4 直線異步電動機的工作原理 156
8 步進電動機 158
8.1 步進電動機的特點 158
8.2 步進電動機的工作特性 159
8.2.1 步進電動機的結構 159
8.2.2 步進電動機的基本工作原理 159
8.2.3 步進電動機的工作方式 160
8.2.4 步進電動機的主要技術性能指標 160
8.3 步進電動機的選用 161
9 液壓泵和液壓馬達 163
9.1 液壓泵和液壓馬達概述 163
9.1.1 液壓泵和液壓馬達的工作原理 163
9.1.2 液壓泵和液壓馬達的性能參數 164
9.2 柱塞泵和軸向柱塞式液壓馬達 165
9.2.1 柱塞泵 165
9.2.2 軸向柱塞式液壓馬達 167
9.3 葉片泵 167
9.3.1 單作用葉片泵 167
9.3.2 限壓式變量葉片泵 168
9.3.3 雙作用葉片泵 170
9.4 齒輪泵和齒輪馬達 171
9.4.1 齒輪泵 171
9.4.2 齒輪馬達 173
9.5 液壓泵和液壓馬達的選用 173
10 液壓缸 174
10.1 液壓缸的工作原理和特點 174
10.1.1 活塞式液壓缸 174
10.1.2 柱塞式液壓缸 176
10.1.3 其他結構形式的液壓缸 176
10.2 液壓缸結構 177
10.2.1 缸體組件 178
10.2.2 活塞組件 178
10.2.3 緩沖與排氣裝置 179
10.3 液壓缸設計 180
10.3.1 液壓缸的主要尺寸計算 180
10.3.2 液壓缸的校核 181
11 液壓閥 183
11.1 液壓閥概述 183
11.1.1 液壓閥的特點及要求 183
11.1.2 液壓閥的分類 183
11.1.3 液壓閥的基本參數 184
11.2 方向閥 184
11.2.1 單向閥 184
11.2.2 換向閥 186
11.3 壓力閥 192
11.3.1 溢流閥 192
11.3.2 減壓閥 194
11.3.3 順序閥 195
11.3.4 壓力繼電器 196
11.4 流量閥 197
11.4.1 流量控制原理 197
11.4.2 節流閥 197
11.4.3 調速閥 197
11.5 其他類型的控制閥 200
11.5.1 比例閥 200
11.5.2 電液伺服閥 202
11.5.3 插裝式錐閥 202
11.5.4 疊加閥 203
12 液壓輔助元件 204
12.1 濾油器 204
12.1.1 濾油器的功用與類型 204
12.1.2 濾油器的主要性能參數 204
12.1.3 濾油器的結構 204
12.1.4 濾油器的安裝位置 205
12.2 蓄能器 206
12.2.1 蓄能器的類型及特點 206
12.2.2 蓄能器的容積計算 207
12.2.3 蓄能器的安裝 208
12.3 密封裝置 208
12.4 油箱與管件 210
12.4.1 油箱 210
12.4.2 管件 211
12.5 熱交換器 214
13 液壓基本回路 215
13.1 壓力控制回路 215
13.1.1 調壓回路 215
13.1.2 減壓回路 216
13.1.3 卸荷回路 216
13.1.4 保壓回路 217
13.1.5 平衡回路 218
13.1.6 增壓回路 218
13.2 速度控制回路 219
13.2.1 節流調速回路 219
13.2.2 容積調速回路 224
13.2.3 容積-節流調速回路 227
13.3 方向控制回路 228
13.3.1 換向回路 228
13.3.2 鎖緊回路 229
13.4 其他基本回路 230
13.4.1 快速運動回路 230
13.4.2 速度換接回路 231
13.4.3 順序動作回路 233
13.4.4 同步運動回路 234
14 典型液壓系統
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機電與液壓傳動及控制 節選
1緒論 1.1 機械系統的驅動技術 人類科技發展經歷了從簡單手工工具到復雜機械設備的漫長歷程，如今又朝網絡化、智能化方向發展。對于機械裝備或機械系統的動力，古代人們利用人力、畜力、自然力（如風力、水力等），然后進入了蒸汽機時代，之后出現了電能，電能具有適宜大量生產、集中管理、遠距離傳輸和自動控制等優點，成為工業發展的主要動力，推動了第二次工業革命的發展。當今時代，電能在現代化工農業生產、交通運輸、科學技術、國防建設及日常生活中的應用非常廣泛。 電能是應用*廣泛的能源，其廣泛應用是和電動機緊密相關的。一般是通過發電機把其他形式的能源轉化成電能，而電能的應用主要是轉化成機械能，這是通過電動機來實現的，因此根據能量傳遞關系，電機分為發電機和電動機兩大類。通常機械裝備或機械系統的驅動方式有電動機驅動、液壓驅動和氣動驅動三種，液壓驅動和氣動驅動同樣需要電動機實現能量轉換，液體和氣體作為傳動介質。 機電傳動（又稱電氣傳動或電力拖動）是以電動機作為原動機驅動生產機械系統的技術。機電傳動系統是將電能轉變為機械能的裝置，通過對電動機的控制，實現生產機械的啟動、停止、速度調節及各種生產工藝，機電傳動主要強調電動機的結構、工作原理和控制特性。 液壓傳動是一種以液體為工作介質進行能量傳遞和控制的技術。液體傳動根據其能量傳遞形式不同，分為液力傳動和液壓傳動。液力傳動主要利用液體動能進行能量轉換，如液力耦合器和液力變矩器。液壓傳動是利用液體壓力能進行能量轉換的傳動方式。 氣壓傳動是一種以壓縮空氣為動力源來驅動和控制各種機械設備以實現生產過程機械化和自動化的技術。 1.2驅動系統組成及特點 1.2.1機電傳動系統組成及特點 1. 機電傳動系統組成 機電傳動系統主要由5部分組成，見圖1-1。電源是提供電能的裝置，根據電動機的類型，供電電源輸出形式有直流（direct current，DC）電、交流（alternating current，AC）電兩種形式。電動機是將電能轉換成機械能的裝置，其工作原理是電磁力和電磁感應。控制部分由各種控制回路組成，實現對電動機的運動控制，輸出滿足生產工藝要求的運動狀態。傳動機構用來完成運動形式變換及慣量、速度、力矩的匹配。生產機械是完成生產任務的各種裝置，主要是轉動和平動輸出。 2.機電傳動系統的特點 機電傳動系統的主要特點如下：①功率范圍大，單個設備的功率可從幾毫瓦到幾百兆瓦；②調速范圍寬，轉速可從每分鐘幾轉到每分鐘幾萬轉；③適用范圍廣，可適用于任何工作環境及各種各樣的負載；④啟動、調速、制動、反轉等工作方式容易實現；⑤可獲得所需的靜態特性和動態特性，特別是數控技術和計算機技術的應用，進一步提高了機電傳動指標的性能，為生產過程的自動化提供了十分有利的條件，是生產過程電氣化、自動化的重要前提。 3.電動機的發展狀況 蒸汽動力在使用和管理上較為不便，生產力的發展迫使人們去尋找新的能源和動力，電磁學由此興起并得到了發展。1820年，奧斯特發現了電流的磁感應，從而揭開了電磁本質的研究序幕；1821年，法拉第通過實驗驗證了電流在磁場中受到電磁力，給出了電動機的雛形；1831年，法拉第提出了電磁感應定律，同年10月，他發明了世界上**臺發電機。 根據速度是否可調，機電傳動系統分為不調速和調速兩大類；而在調速系統中，根據速度是否可以連續調節，又可分為無級調速和有級調速兩類。按照電動機的類型，機電傳動又分為直流傳動與交流傳動兩大類。直流傳動與交流傳動于19世紀誕生，但當時的機電傳動系統是不調速系統。隨著社會化大生產的不斷發展，生產制造技術越來越復雜，對生產工藝的要求越來越高。這就要求生產機械能夠在工作速度、啟動和制動、正反轉運行等方面具有較好的靜態和動態性能，從而推動了電動機的調速技術不斷向前發展。 由于直流電動機的調速性能和轉矩控制性能較好，20世紀30年代，直流調速系統就已投入使用。然而，由于直流電動機具有電刷和換向器，制造工藝復雜，成本高，維護麻煩，單機容量和轉速都受到限制，其局限性也逐漸顯露出來。交流電動機中的異步電動機具有結構簡單、制造容易、價格低廉、運行可靠、維護方便、效率較高等一系列優點，早就普遍應用于恒速運行的生產機械中。由于異步電動機構調速性能和轉矩控制性能不夠理想，長期以來難以在調速系統中推廣使用。近年來，由于電力電子技術的發展，出現了各種類型的交流調速系統。計算機控制技術和現代控制理論應用于交流調速系統后，為其發展創造了更加有利的條件，使交流調速系統成為當前發展和研究的重點。電力電子和微機控制技術的飛速發展也是推動交流調速系統不斷更新的動力。 1.2.2液壓傳動系統組成及特點 1.液壓傳動系統組成 液壓傳動系統主要由5部分組成。動力元件是把原動機輸入的機械能轉換為油液壓力能的能量轉換裝置，其作用是為液壓系統提供壓力油，動力元件為各種液壓泵。執行元件是將油液的壓力能轉換為機械能的能量轉換裝置，其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度（直線運動），或力矩和轉速（回轉運動），這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達。控制調節元件用來控制或調節液壓系統中油液的壓力、流量和方向，以保證執行元件完成預期工作，這類元件主要包括各種溢流閥、節流閥及換向閥等，不同組合便形成了不同功能的液壓傳動系統。輔助元件是指油箱、油管、油管接頭、蓄能器、濾油器、壓力表、流量表及各種密封元件等，這些元件分別起到散熱儲油、輸油、連接、蓄能、過濾、測量壓力、測量流量和密封等作用，以保證系統正常工作，是液壓系統不可缺少的組成部分。工作介質在液壓傳動及控制中起傳遞運動、動力及信號的作用，介質為液壓油或其他合成液體。 2.液壓傳動系統的工作原理 下面以液壓千斤頂為例，說明液壓傳動系統的工作原理。如圖1-2所示，當手柄5向上運動時，密封的小活塞缸4內的容積將增大，產生真空，存儲于油箱1中的油液在大氣壓力作用下，頂開吸油閥2，進入小活塞缸內。當手柄5向下運動時，擠壓小活塞缸內油液使其頂開壓油閥3，排入大活塞缸7中，油液被擠壓，壓力升高。當升高壓力能夠克服大活塞上的負載6時，負載隨手柄向下運動而上升，不斷重復上述過程就可以將負載（重物）舉起來。打開放油閥8，可以使大活塞缸與油箱相通，大活塞復位。 設大小活塞的面積分別為，作用于大活塞的負載為，小活塞上的作用力為，根據帕斯卡定律，大小活塞上的壓力（壓強）是相等的，設為，不計活塞運動過程中的摩擦力，則有 （1-1） 或 （1-2） 式（1-2）說明，液壓系統中的壓力取決于負載 的大小，即壓力取決于外載，這是液壓傳動的一個重要概念。當時，即使很小，仍然可以產生很大的，這就是力的放大作用。 設大小活塞的運動速度分別為，在穩定運動時（不計泄漏）有 （1-3） 式中，為流量，可得 （1-4） 大活塞的運動速度取決于輸入的流量（當 不變時），這也是液壓傳動中的重要概念。大活塞運動時，其輸出功率為 （1-5） 由此可見，液壓系統中的功率就是壓力與流量的乘積。 下面以工作臺液壓系統為例，說明系統工作原理及其組成。如圖1-3所示，電動機（圖中未畫出）帶動液壓泵4旋轉，將油箱1中的油液經濾油器2吸上來，通過壓油管10送入系統。在圖示狀態下，液壓泵輸出的油液經開關閥9、節流閥13、換向閥15進入液壓缸18的左腔，推動活塞17帶動工作臺19向右運動，液壓缸右腔的油液經換向閥15和回油管14排回油箱。移動換向閥手柄，改變換向閥閥芯位置，如圖1-3（b）所示，可使液壓泵輸出的油液經開關閥、節流閥、換向閥后進入工作臺液壓缸的右腔，推動工作臺向左移動，并使左腔的回油經換向閥15、回油管14 排回油箱，即工作臺的往復運動是靠改變換向閥的位置實現的。 工作臺移動的速度靠節流閥調節。節流閥口開大，進入工作臺液壓缸中的油液增多，工作臺速度增大，反之工作臺速度減小。要使工作臺移動，必須有克服各種阻力的推力，這個推力是由液壓缸中的油液壓力產生的。阻力越大，缸中的油液壓力越高，液壓泵出口處的壓力是由溢流閥調定的。 將開關閥換成如圖1-3（c）所示的情形時，液壓泵輸出的油經回油管12流回油箱，不能輸入工作臺液壓缸。此時，工作臺將停止運動，而液壓泵的出口與油箱相通，液壓泵出口壓力降為零。 為了簡化描述液壓系統的工作原理，通常采用符號來表示元件的職能，參照《流體傳動系統及元件圖形符號和回路圖第1部分：用于常規用途和數據處理的圖形符號》（GB/T 786.1—2009）。 3.液壓傳動系統的特點 液壓傳動系統具有以下主要特點：①具有良好的潤滑條件；②可以在運行過程中實現大范圍的無級調速，其傳動比可高達1∶1000，且調速性能不受功率大小的限制；③易于實現載荷控制、速度控制和方向控制，可以進行集中控制、遙控和實現自動控制；④液壓傳動可以實現無間隙傳動，因此傳動平穩，操作省力，反應快，并能高速啟動和頻繁換向；⑤液壓元件都是標準化、系列化和通用化產品，便于設計、制造和推廣應用；⑥執行機構質量小，體積小；⑦運動慣性小，響應速度快，液壓馬達的力矩慣量比（即驅動力矩與轉動慣量之比）較電動機大得多，加速性能好；⑧低速液壓馬達的低速穩定性要比機電傳動系統好；⑨電氣控制線路較簡單；⑩在傳動過程中，由于能量需要經過兩次轉換，存在壓力損失、容積損失和機械摩擦損失，總效率通常僅為75%～80%；傳動系統的工作性能和效率受溫度的影響較大； 液體具有一定的可壓縮性，也不可避免地存在泄漏，因此液壓傳動無法保證嚴格的傳動比；工作液體對污染很敏感，污染后的工作液體對液壓元件的危害很大；液壓元件的制造精度、表面粗糙度及材料的材質和熱處理要求都比較高，因而其成本較高。 1.2.3氣壓傳動系統組成及特點 1.氣壓傳動系統組成 根據氣動元件和裝置的功能，可將氣壓傳動系統分成以下四個組成部分：①氣源裝置將原動機提供的機械能轉變為氣體的壓力能，為系統提供壓縮空氣，它主要由空氣壓縮機構成，還配有儲氣罐、氣源凈化裝置等附屬設備；②執行元件起能量轉換的作用，把壓縮空氣的壓力能轉換成工作裝置的機械能，其主要形式為氣缸輸出直線往復式機械能、擺動氣缸和馬達分別輸出回轉擺動式和旋轉式的機械能，以真空壓力為動力源的系統采用真空吸盤完成各種吸吊作業；③控制元件用來完成對壓縮空氣的壓力、流量和流動方向的調節和控制，使系統執行機構按功能要求的程序和性能工作，根據完成功能，控制元件分為很多種，氣壓傳動系統中一般包括壓力、流量、方向和邏輯四大類控制元件；④輔助元件用于元件內部潤滑、元件間的連接，以及信號轉換、顯示、放大、檢測等，如油霧器、消聲器、管件及管接頭、轉換器、顯示器、傳感器等。 2.氣壓傳動系統的特點 氣壓傳動系統具有以下主要特點：①空氣來源方便，用后直接排出，無污染；②空氣黏度小，氣體在傳輸中的摩擦力較小，故可以集中供氣和遠距離輸送；③氣動系統對工作環境的適應性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣工作環境下工作時，安全可靠性優于液壓、電子和電氣系統；④氣動動作迅速、反應快、調節方便，可利用氣壓信號實現自動控制；⑤氣動元件結構簡單、成本低且壽命長，易于標準化、系列化和通用化；⑥運動平穩性較差，因空氣可壓縮性較大，其工作速度受外負載變化的影響大；⑦工作壓力較低（0.3～1MPa），輸出力或轉矩較小；⑧空氣凈化處理較復雜，氣源中的雜質及水蒸氣必須凈化處理；⑨因空氣黏度小，潤滑性差，需設置單獨的潤滑裝置；⑩有較大的排氣噪聲。
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