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机电与液压传动及控制 版权信息
- ISBN：9787030739964
- 条形码：9787030739964 ; 978-7-03-073996-4
- 装帧：一般胶版纸
- 册数：暂无
- 重量：暂无
- 所属分类：>
机电与液压传动及控制 本书特色
本书可作为机械设计制造及其自动化专业本科生教材，也可供从事机 电一体化工作的工程技术人员参考。
机电与液压传动及控制 内容简介
“机电与液压传动及控制”是高等学校机械设计制造及其自动化专业的专业基础课，是从事机电系统设计推荐知识的重要组成部分。
本书内容主要包括：机电与液压传动及控制发展简介，机电传动系统动力学及流体力学基础理论，直流电动机及拖动，交流电动机及拖动，机电传动系统中电动机的选择，机电传动系统电器控制，伺服电动机和步进电动机的特点及选择步骤，液压元件的结构、工作原理及特点，液压系统基本回路，液压系统的设计、计算方法及步骤。本书的特色体现在将机械系统的驱动技术进行了整合，明确了不同驱动方案的特点及适应领域。
机电与液压传动及控制 目录
目录
前言
1 绪论 1
1.1 机械系统的驱动技术 1
1.2 驱动系统组成及特点 1
1.2.1 机电传动系统组成及特点 1
1.2.2 液压传动系统组成及特点 3
1.2.3 气压传动系统组成及特点 5
2 驱动系统力学分析 7
2.1 单轴机电传动系统动力学方程 7
2.2 多轴机电传动系统动力学方程 8
2.2.1 旋转运动负载转矩和惯量的折算 9
2.2.2 平移运动负载转矩和惯量的折算 11
2.2.3 升降运动负载转矩和惯量的折算 12
2.3 负载机械特性方程 13
2.4 机电传动系统的稳定运行 15
2.5 液压油 16
2.5.1 液压油的主要性质 17
2.5.2 液压油的选用 19
2.5.3 液压油的污染和防污措施 20
2.6 液体静力学基础 21
2.6.1 静压力及其性质 21
2.6.2 静压力的基本方程 21
2.6.3 压力的表示方法和单位 22
2.6.4 帕斯卡原理 23
2.6.5 静压力对固体壁面的作用力 23
2.7 液体动力学基础 24
2.7.1 基本概念 24
2.7.2 连续性方程 27
2.7.3 伯努利方程 27
2.7.4 动量方程 29
2.8 液体流动时的压力损失 31
2.8.1 沿程压力损失 31
2.8.2 局部压力损失 32
2.8.3 管路系统的总压力损失 33
2.9 孔口流动和缝隙流动 33
2.9.1 孔口流动 33
2.9.2 缝隙流动 35
2.10 液压冲击和气穴现象 38
2.10.1 液压冲击 38
2.10.2 气穴现象 39
3 直流电动机及拖动 41
3.1 直流电动机的结构和工作原理 41
3.1.1 直流电动机的结构 41
3.1.2 直流电动机的工作原理 43
3.2 直流电动机的分类及机械特性 45
3.2.1 直流电动机的分类 45
3.2.2 直流电动机的基本方程 46
3.2.3 直流电动机的机械特性方程 47
3.3 他励直流电动机的启动特性 51
3.3.1 他励直流电动机的启动要求 51
3.3.2 他励直流电动机的启动方法 52
3.4 他励直流电动机的调速特性 55
3.4.1 调速的技术指标和经济指标 56
3.4.2 电枢回路串电阻调速 57
3.4.3 改变电枢电压调速 58
3.4.4 改变磁通量调速 59
3.5 他励直流电动机的制动特性 60
3.5.1 他励直流电动机的能耗制动 60
3.5.2 他励直流电动机的反接制动 62
3.5.3 他励直流电动机的反馈制动 64
3.6 他励直流电动机传动系统的过渡过程 66
3.6.1 他励直流电动机传动系统过渡过程的实际意义 66
3.6.2 他励直流电动机传动系统过渡过程具体分析 67
4 交流电动机及拖动 70
4.1 三相异步电动机的结构和工作原理 70
4.1.1 三相异步电动机的结构及分类 70
4.1.2 三相异步电动机的工作原理 73
4.1.3 三相异步电动机的旋转磁场 74
4.1.4 定子绕组线端连接方式 76
4.1.5 三相异步电动机的额定值 77
4.2 三相异步电动机 78
4.2.1 三相异步电动机与变压器的异同 78
4.2.2 三相异步电动机的定子电路 78
4.2.3 三相异步电动机的转子电路 79
4.3 三相异步电动机运行 80
4.3.1 三相异步电动机空载运行 80
4.3.2 三相异步电动机负载运行 81
4.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 82
4.4.1 三相异步电动机的转矩 82
4.4.2 三相异步电动机的机械特性 85
4.5 三相异步电动机的启动特性 88
4.5.1 三相笼型异步电动机的启动特性 88
4.5.2 特殊结构的笼型异步电动机 91
4.5.3 三相绕线转子异步电动机的启动特性 92
4.6 三相异步电动机的调速特性 94
4.6.1 调压调速 94
4.6.2 转子电路串电阻调速 94
4.6.3 变极调速 95
4.6.4 变频调速 96
4.7 三相异步电动机的制动特性 97
4.7.1 能耗制动 97
4.7.2 反接制动 98
4.7.3 反馈制动 99
4.8 单相异步电动机 100
4.8.1 工作原理 100
4.8.2 启动方法 102
4.9 同步电动机 103
4.9.1 基本结构 104
4.9.2 工作原理和运行特性 104
5 机电传动系统中电动机的选择 107
5.1 电动机种类、形式、额定电压和额定转速的选择 107
5.1.1 电动机种类的选择 107
5.1.2 电动机形式的选择 107
5.1.3 电动机额定电压的选择 108
5.1.4 电动机额定转速的选择 108
5.2 电动机容量的选择 108
5.2.1 电动机的发热与冷却 109
5.2.2 不同工作制下电动机容量的选择 110
6 机电传动系统电器控制 114
6.1 常用低压控制电器 114
6.1.1 手动电器 114
6.1.2 自动电器 116
6.2 常用基本控制线路 128
6.2.1 电器控制基础 128
6.2.2 控制线路的常用基本回路 131
6.3 笼型异步电动机启动控制线路 134
6.3.1 全压直接启动 134
6.3.2 降压启动 135
6.4 异步电动机正反转控制线路 137
6.4.1 电动机正反转线路 137
6.4.2 电动机正反转自动循环线路 138
6.5 异步电动机的调速控制线路 139
6.6 异步电动机的制动控制线路 141
6.6.1 能耗制动控制线路 141
6.6.2 反接制动控制线路 142
7 伺服电动机 145
7.1 直流伺服电动机 145
7.2 力矩电动机 147
7.2.1 永磁式直流力矩电动机的结构特点 147
7.2.2 直流力矩电动机转矩大、转速低的原因 147
7.2.3 直流力矩电动机的主要参数 148
7.2.4 直流力矩电动机的选用 149
7.3 无刷直流电动机 149
7.3.1 无刷直流电动机的工作原理 150
7.3.2 位置传感器 151
7.4 交流伺服电动机 152
7.4.1 两相交流伺服电动机的结构 152
7.4.2 基本工作原理 153
7.4.3 消除自转现象的措施 154
7.5 直线电动机 155
7.5.1 直线电动机的优缺点 155
7.5.2 直线电动机的类型 156
7.5.3 直线异步电动机的结构 156
7.5.4 直线异步电动机的工作原理 156
8 步进电动机 158
8.1 步进电动机的特点 158
8.2 步进电动机的工作特性 159
8.2.1 步进电动机的结构 159
8.2.2 步进电动机的基本工作原理 159
8.2.3 步进电动机的工作方式 160
8.2.4 步进电动机的主要技术性能指标 160
8.3 步进电动机的选用 161
9 液压泵和液压马达 163
9.1 液压泵和液压马达概述 163
9.1.1 液压泵和液压马达的工作原理 163
9.1.2 液压泵和液压马达的性能参数 164
9.2 柱塞泵和轴向柱塞式液压马达 165
9.2.1 柱塞泵 165
9.2.2 轴向柱塞式液压马达 167
9.3 叶片泵 167
9.3.1 单作用叶片泵 167
9.3.2 限压式变量叶片泵 168
9.3.3 双作用叶片泵 170
9.4 齿轮泵和齿轮马达 171
9.4.1 齿轮泵 171
9.4.2 齿轮马达 173
9.5 液压泵和液压马达的选用 173
10 液压缸 174
10.1 液压缸的工作原理和特点 174
10.1.1 活塞式液压缸 174
10.1.2 柱塞式液压缸 176
10.1.3 其他结构形式的液压缸 176
10.2 液压缸结构 177
10.2.1 缸体组件 178
10.2.2 活塞组件 178
10.2.3 缓冲与排气装置 179
10.3 液压缸设计 180
10.3.1 液压缸的主要尺寸计算 180
10.3.2 液压缸的校核 181
11 液压阀 183
11.1 液压阀概述 183
11.1.1 液压阀的特点及要求 183
11.1.2 液压阀的分类 183
11.1.3 液压阀的基本参数 184
11.2 方向阀 184
11.2.1 单向阀 184
11.2.2 换向阀 186
11.3 压力阀 192
11.3.1 溢流阀 192
11.3.2 减压阀 194
11.3.3 顺序阀 195
11.3.4 压力继电器 196
11.4 流量阀 197
11.4.1 流量控制原理 197
11.4.2 节流阀 197
11.4.3 调速阀 197
11.5 其他类型的控制阀 200
11.5.1 比例阀 200
11.5.2 电液伺服阀 202
11.5.3 插装式锥阀 202
11.5.4 叠加阀 203
12 液压辅助元件 204
12.1 滤油器 204
12.1.1 滤油器的功用与类型 204
12.1.2 滤油器的主要性能参数 204
12.1.3 滤油器的结构 204
12.1.4 滤油器的安装位置 205
12.2 蓄能器 206
12.2.1 蓄能器的类型及特点 206
12.2.2 蓄能器的容积计算 207
12.2.3 蓄能器的安装 208
12.3 密封装置 208
12.4 油箱与管件 210
12.4.1 油箱 210
12.4.2 管件 211
12.5 热交换器 214
13 液压基本回路 215
13.1 压力控制回路 215
13.1.1 调压回路 215
13.1.2 减压回路 216
13.1.3 卸荷回路 216
13.1.4 保压回路 217
13.1.5 平衡回路 218
13.1.6 增压回路 218
13.2 速度控制回路 219
13.2.1 节流调速回路 219
13.2.2 容积调速回路 224
13.2.3 容积-节流调速回路 227
13.3 方向控制回路 228
13.3.1 换向回路 228
13.3.2 锁紧回路 229
13.4 其他基本回路 230
13.4.1 快速运动回路 230
13.4.2 速度换接回路 231
13.4.3 顺序动作回路 233
13.4.4 同步运动回路 234
14 典型液压系统
前言
1 绪论 1
1.1 机械系统的驱动技术 1
1.2 驱动系统组成及特点 1
1.2.1 机电传动系统组成及特点 1
1.2.2 液压传动系统组成及特点 3
1.2.3 气压传动系统组成及特点 5
2 驱动系统力学分析 7
2.1 单轴机电传动系统动力学方程 7
2.2 多轴机电传动系统动力学方程 8
2.2.1 旋转运动负载转矩和惯量的折算 9
2.2.2 平移运动负载转矩和惯量的折算 11
2.2.3 升降运动负载转矩和惯量的折算 12
2.3 负载机械特性方程 13
2.4 机电传动系统的稳定运行 15
2.5 液压油 16
2.5.1 液压油的主要性质 17
2.5.2 液压油的选用 19
2.5.3 液压油的污染和防污措施 20
2.6 液体静力学基础 21
2.6.1 静压力及其性质 21
2.6.2 静压力的基本方程 21
2.6.3 压力的表示方法和单位 22
2.6.4 帕斯卡原理 23
2.6.5 静压力对固体壁面的作用力 23
2.7 液体动力学基础 24
2.7.1 基本概念 24
2.7.2 连续性方程 27
2.7.3 伯努利方程 27
2.7.4 动量方程 29
2.8 液体流动时的压力损失 31
2.8.1 沿程压力损失 31
2.8.2 局部压力损失 32
2.8.3 管路系统的总压力损失 33
2.9 孔口流动和缝隙流动 33
2.9.1 孔口流动 33
2.9.2 缝隙流动 35
2.10 液压冲击和气穴现象 38
2.10.1 液压冲击 38
2.10.2 气穴现象 39
3 直流电动机及拖动 41
3.1 直流电动机的结构和工作原理 41
3.1.1 直流电动机的结构 41
3.1.2 直流电动机的工作原理 43
3.2 直流电动机的分类及机械特性 45
3.2.1 直流电动机的分类 45
3.2.2 直流电动机的基本方程 46
3.2.3 直流电动机的机械特性方程 47
3.3 他励直流电动机的启动特性 51
3.3.1 他励直流电动机的启动要求 51
3.3.2 他励直流电动机的启动方法 52
3.4 他励直流电动机的调速特性 55
3.4.1 调速的技术指标和经济指标 56
3.4.2 电枢回路串电阻调速 57
3.4.3 改变电枢电压调速 58
3.4.4 改变磁通量调速 59
3.5 他励直流电动机的制动特性 60
3.5.1 他励直流电动机的能耗制动 60
3.5.2 他励直流电动机的反接制动 62
3.5.3 他励直流电动机的反馈制动 64
3.6 他励直流电动机传动系统的过渡过程 66
3.6.1 他励直流电动机传动系统过渡过程的实际意义 66
3.6.2 他励直流电动机传动系统过渡过程具体分析 67
4 交流电动机及拖动 70
4.1 三相异步电动机的结构和工作原理 70
4.1.1 三相异步电动机的结构及分类 70
4.1.2 三相异步电动机的工作原理 73
4.1.3 三相异步电动机的旋转磁场 74
4.1.4 定子绕组线端连接方式 76
4.1.5 三相异步电动机的额定值 77
4.2 三相异步电动机 78
4.2.1 三相异步电动机与变压器的异同 78
4.2.2 三相异步电动机的定子电路 78
4.2.3 三相异步电动机的转子电路 79
4.3 三相异步电动机运行 80
4.3.1 三相异步电动机空载运行 80
4.3.2 三相异步电动机负载运行 81
4.4 三相异步电动机的转矩与机械特性 82
4.4.1 三相异步电动机的转矩 82
4.4.2 三相异步电动机的机械特性 85
4.5 三相异步电动机的启动特性 88
4.5.1 三相笼型异步电动机的启动特性 88
4.5.2 特殊结构的笼型异步电动机 91
4.5.3 三相绕线转子异步电动机的启动特性 92
4.6 三相异步电动机的调速特性 94
4.6.1 调压调速 94
4.6.2 转子电路串电阻调速 94
4.6.3 变极调速 95
4.6.4 变频调速 96
4.7 三相异步电动机的制动特性 97
4.7.1 能耗制动 97
4.7.2 反接制动 98
4.7.3 反馈制动 99
4.8 单相异步电动机 100
4.8.1 工作原理 100
4.8.2 启动方法 102
4.9 同步电动机 103
4.9.1 基本结构 104
4.9.2 工作原理和运行特性 104
5 机电传动系统中电动机的选择 107
5.1 电动机种类、形式、额定电压和额定转速的选择 107
5.1.1 电动机种类的选择 107
5.1.2 电动机形式的选择 107
5.1.3 电动机额定电压的选择 108
5.1.4 电动机额定转速的选择 108
5.2 电动机容量的选择 108
5.2.1 电动机的发热与冷却 109
5.2.2 不同工作制下电动机容量的选择 110
6 机电传动系统电器控制 114
6.1 常用低压控制电器 114
6.1.1 手动电器 114
6.1.2 自动电器 116
6.2 常用基本控制线路 128
6.2.1 电器控制基础 128
6.2.2 控制线路的常用基本回路 131
6.3 笼型异步电动机启动控制线路 134
6.3.1 全压直接启动 134
6.3.2 降压启动 135
6.4 异步电动机正反转控制线路 137
6.4.1 电动机正反转线路 137
6.4.2 电动机正反转自动循环线路 138
6.5 异步电动机的调速控制线路 139
6.6 异步电动机的制动控制线路 141
6.6.1 能耗制动控制线路 141
6.6.2 反接制动控制线路 142
7 伺服电动机 145
7.1 直流伺服电动机 145
7.2 力矩电动机 147
7.2.1 永磁式直流力矩电动机的结构特点 147
7.2.2 直流力矩电动机转矩大、转速低的原因 147
7.2.3 直流力矩电动机的主要参数 148
7.2.4 直流力矩电动机的选用 149
7.3 无刷直流电动机 149
7.3.1 无刷直流电动机的工作原理 150
7.3.2 位置传感器 151
7.4 交流伺服电动机 152
7.4.1 两相交流伺服电动机的结构 152
7.4.2 基本工作原理 153
7.4.3 消除自转现象的措施 154
7.5 直线电动机 155
7.5.1 直线电动机的优缺点 155
7.5.2 直线电动机的类型 156
7.5.3 直线异步电动机的结构 156
7.5.4 直线异步电动机的工作原理 156
8 步进电动机 158
8.1 步进电动机的特点 158
8.2 步进电动机的工作特性 159
8.2.1 步进电动机的结构 159
8.2.2 步进电动机的基本工作原理 159
8.2.3 步进电动机的工作方式 160
8.2.4 步进电动机的主要技术性能指标 160
8.3 步进电动机的选用 161
9 液压泵和液压马达 163
9.1 液压泵和液压马达概述 163
9.1.1 液压泵和液压马达的工作原理 163
9.1.2 液压泵和液压马达的性能参数 164
9.2 柱塞泵和轴向柱塞式液压马达 165
9.2.1 柱塞泵 165
9.2.2 轴向柱塞式液压马达 167
9.3 叶片泵 167
9.3.1 单作用叶片泵 167
9.3.2 限压式变量叶片泵 168
9.3.3 双作用叶片泵 170
9.4 齿轮泵和齿轮马达 171
9.4.1 齿轮泵 171
9.4.2 齿轮马达 173
9.5 液压泵和液压马达的选用 173
10 液压缸 174
10.1 液压缸的工作原理和特点 174
10.1.1 活塞式液压缸 174
10.1.2 柱塞式液压缸 176
10.1.3 其他结构形式的液压缸 176
10.2 液压缸结构 177
10.2.1 缸体组件 178
10.2.2 活塞组件 178
10.2.3 缓冲与排气装置 179
10.3 液压缸设计 180
10.3.1 液压缸的主要尺寸计算 180
10.3.2 液压缸的校核 181
11 液压阀 183
11.1 液压阀概述 183
11.1.1 液压阀的特点及要求 183
11.1.2 液压阀的分类 183
11.1.3 液压阀的基本参数 184
11.2 方向阀 184
11.2.1 单向阀 184
11.2.2 换向阀 186
11.3 压力阀 192
11.3.1 溢流阀 192
11.3.2 减压阀 194
11.3.3 顺序阀 195
11.3.4 压力继电器 196
11.4 流量阀 197
11.4.1 流量控制原理 197
11.4.2 节流阀 197
11.4.3 调速阀 197
11.5 其他类型的控制阀 200
11.5.1 比例阀 200
11.5.2 电液伺服阀 202
11.5.3 插装式锥阀 202
11.5.4 叠加阀 203
12 液压辅助元件 204
12.1 滤油器 204
12.1.1 滤油器的功用与类型 204
12.1.2 滤油器的主要性能参数 204
12.1.3 滤油器的结构 204
12.1.4 滤油器的安装位置 205
12.2 蓄能器 206
12.2.1 蓄能器的类型及特点 206
12.2.2 蓄能器的容积计算 207
12.2.3 蓄能器的安装 208
12.3 密封装置 208
12.4 油箱与管件 210
12.4.1 油箱 210
12.4.2 管件 211
12.5 热交换器 214
13 液压基本回路 215
13.1 压力控制回路 215
13.1.1 调压回路 215
13.1.2 减压回路 216
13.1.3 卸荷回路 216
13.1.4 保压回路 217
13.1.5 平衡回路 218
13.1.6 增压回路 218
13.2 速度控制回路 219
13.2.1 节流调速回路 219
13.2.2 容积调速回路 224
13.2.3 容积-节流调速回路 227
13.3 方向控制回路 228
13.3.1 换向回路 228
13.3.2 锁紧回路 229
13.4 其他基本回路 230
13.4.1 快速运动回路 230
13.4.2 速度换接回路 231
13.4.3 顺序动作回路 233
13.4.4 同步运动回路 234
14 典型液压系统
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机电与液压传动及控制 节选
1绪论 1.1 机械系统的驱动技术 人类科技发展经历了从简单手工工具到复杂机械设备的漫长历程，如今又朝网络化、智能化方向发展。对于机械装备或机械系统的动力，古代人们利用人力、畜力、自然力（如风力、水力等），然后进入了蒸汽机时代，之后出现了电能，电能具有适宜大量生产、集中管理、远距离传输和自动控制等优点，成为工业发展的主要动力，推动了第二次工业革命的发展。当今时代，电能在现代化工农业生产、交通运输、科学技术、国防建设及日常生活中的应用非常广泛。 电能是应用*广泛的能源，其广泛应用是和电动机紧密相关的。一般是通过发电机把其他形式的能源转化成电能，而电能的应用主要是转化成机械能，这是通过电动机来实现的，因此根据能量传递关系，电机分为发电机和电动机两大类。通常机械装备或机械系统的驱动方式有电动机驱动、液压驱动和气动驱动三种，液压驱动和气动驱动同样需要电动机实现能量转换，液体和气体作为传动介质。 机电传动（又称电气传动或电力拖动）是以电动机作为原动机驱动生产机械系统的技术。机电传动系统是将电能转变为机械能的装置，通过对电动机的控制，实现生产机械的启动、停止、速度调节及各种生产工艺，机电传动主要强调电动机的结构、工作原理和控制特性。 液压传动是一种以液体为工作介质进行能量传递和控制的技术。液体传动根据其能量传递形式不同，分为液力传动和液压传动。液力传动主要利用液体动能进行能量转换，如液力耦合器和液力变矩器。液压传动是利用液体压力能进行能量转换的传动方式。 气压传动是一种以压缩空气为动力源来驱动和控制各种机械设备以实现生产过程机械化和自动化的技术。 1.2驱动系统组成及特点 1.2.1机电传动系统组成及特点 1. 机电传动系统组成 机电传动系统主要由5部分组成，见图1-1。电源是提供电能的装置，根据电动机的类型，供电电源输出形式有直流（direct current，DC）电、交流（alternating current，AC）电两种形式。电动机是将电能转换成机械能的装置，其工作原理是电磁力和电磁感应。控制部分由各种控制回路组成，实现对电动机的运动控制，输出满足生产工艺要求的运动状态。传动机构用来完成运动形式变换及惯量、速度、力矩的匹配。生产机械是完成生产任务的各种装置，主要是转动和平动输出。 2.机电传动系统的特点 机电传动系统的主要特点如下：①功率范围大，单个设备的功率可从几毫瓦到几百兆瓦；②调速范围宽，转速可从每分钟几转到每分钟几万转；③适用范围广，可适用于任何工作环境及各种各样的负载；④启动、调速、制动、反转等工作方式容易实现；⑤可获得所需的静态特性和动态特性，特别是数控技术和计算机技术的应用，进一步提高了机电传动指标的性能，为生产过程的自动化提供了十分有利的条件，是生产过程电气化、自动化的重要前提。 3.电动机的发展状况 蒸汽动力在使用和管理上较为不便，生产力的发展迫使人们去寻找新的能源和动力，电磁学由此兴起并得到了发展。1820年，奥斯特发现了电流的磁感应，从而揭开了电磁本质的研究序幕；1821年，法拉第通过实验验证了电流在磁场中受到电磁力，给出了电动机的雏形；1831年，法拉第提出了电磁感应定律，同年10月，他发明了世界上**台发电机。 根据速度是否可调，机电传动系统分为不调速和调速两大类；而在调速系统中，根据速度是否可以连续调节，又可分为无级调速和有级调速两类。按照电动机的类型，机电传动又分为直流传动与交流传动两大类。直流传动与交流传动于19世纪诞生，但当时的机电传动系统是不调速系统。随着社会化大生产的不断发展，生产制造技术越来越复杂，对生产工艺的要求越来越高。这就要求生产机械能够在工作速度、启动和制动、正反转运行等方面具有较好的静态和动态性能，从而推动了电动机的调速技术不断向前发展。 由于直流电动机的调速性能和转矩控制性能较好，20世纪30年代，直流调速系统就已投入使用。然而，由于直流电动机具有电刷和换向器，制造工艺复杂，成本高，维护麻烦，单机容量和转速都受到限制，其局限性也逐渐显露出来。交流电动机中的异步电动机具有结构简单、制造容易、价格低廉、运行可靠、维护方便、效率较高等一系列优点，早就普遍应用于恒速运行的生产机械中。由于异步电动机构调速性能和转矩控制性能不够理想，长期以来难以在调速系统中推广使用。近年来，由于电力电子技术的发展，出现了各种类型的交流调速系统。计算机控制技术和现代控制理论应用于交流调速系统后，为其发展创造了更加有利的条件，使交流调速系统成为当前发展和研究的重点。电力电子和微机控制技术的飞速发展也是推动交流调速系统不断更新的动力。 1.2.2液压传动系统组成及特点 1.液压传动系统组成 液压传动系统主要由5部分组成。动力元件是把原动机输入的机械能转换为油液压力能的能量转换装置，其作用是为液压系统提供压力油，动力元件为各种液压泵。执行元件是将油液的压力能转换为机械能的能量转换装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度（直线运动），或力矩和转速（回转运动），这类元件包括各类液压缸和液压马达。控制调节元件用来控制或调节液压系统中油液的压力、流量和方向，以保证执行元件完成预期工作，这类元件主要包括各种溢流阀、节流阀及换向阀等，不同组合便形成了不同功能的液压传动系统。辅助元件是指油箱、油管、油管接头、蓄能器、滤油器、压力表、流量表及各种密封元件等，这些元件分别起到散热储油、输油、连接、蓄能、过滤、测量压力、测量流量和密封等作用，以保证系统正常工作，是液压系统不可缺少的组成部分。工作介质在液压传动及控制中起传递运动、动力及信号的作用，介质为液压油或其他合成液体。 2.液压传动系统的工作原理 下面以液压千斤顶为例，说明液压传动系统的工作原理。如图1-2所示，当手柄5向上运动时，密封的小活塞缸4内的容积将增大，产生真空，存储于油箱1中的油液在大气压力作用下，顶开吸油阀2，进入小活塞缸内。当手柄5向下运动时，挤压小活塞缸内油液使其顶开压油阀3，排入大活塞缸7中，油液被挤压，压力升高。当升高压力能够克服大活塞上的负载6时，负载随手柄向下运动而上升，不断重复上述过程就可以将负载（重物）举起来。打开放油阀8，可以使大活塞缸与油箱相通，大活塞复位。 设大小活塞的面积分别为，作用于大活塞的负载为，小活塞上的作用力为，根据帕斯卡定律，大小活塞上的压力（压强）是相等的，设为，不计活塞运动过程中的摩擦力，则有 （1-1） 或 （1-2） 式（1-2）说明，液压系统中的压力取决于负载 的大小，即压力取决于外载，这是液压传动的一个重要概念。当时，即使很小，仍然可以产生很大的，这就是力的放大作用。 设大小活塞的运动速度分别为，在稳定运动时（不计泄漏）有 （1-3） 式中，为流量，可得 （1-4） 大活塞的运动速度取决于输入的流量（当 不变时），这也是液压传动中的重要概念。大活塞运动时，其输出功率为 （1-5） 由此可见，液压系统中的功率就是压力与流量的乘积。 下面以工作台液压系统为例，说明系统工作原理及其组成。如图1-3所示，电动机（图中未画出）带动液压泵4旋转，将油箱1中的油液经滤油器2吸上来，通过压油管10送入系统。在图示状态下，液压泵输出的油液经开关阀9、节流阀13、换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17带动工作台19向右运动，液压缸右腔的油液经换向阀15和回油管14排回油箱。移动换向阀手柄，改变换向阀阀芯位置，如图1-3（b）所示，可使液压泵输出的油液经开关阀、节流阀、换向阀后进入工作台液压缸的右腔，推动工作台向左移动，并使左腔的回油经换向阀15、回油管14 排回油箱，即工作台的往复运动是靠改变换向阀的位置实现的。 工作台移动的速度靠节流阀调节。节流阀口开大，进入工作台液压缸中的油液增多，工作台速度增大，反之工作台速度减小。要使工作台移动，必须有克服各种阻力的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。阻力越大，缸中的油液压力越高，液压泵出口处的压力是由溢流阀调定的。 将开关阀换成如图1-3（c）所示的情形时，液压泵输出的油经回油管12流回油箱，不能输入工作台液压缸。此时，工作台将停止运动，而液压泵的出口与油箱相通，液压泵出口压力降为零。 为了简化描述液压系统的工作原理，通常采用符号来表示元件的职能，参照《流体传动系统及元件图形符号和回路图第1部分：用于常规用途和数据处理的图形符号》（GB/T 786.1—2009）。 3.液压传动系统的特点 液压传动系统具有以下主要特点：①具有良好的润滑条件；②可以在运行过程中实现大范围的无级调速，其传动比可高达1∶1000，且调速性能不受功率大小的限制；③易于实现载荷控制、速度控制和方向控制，可以进行集中控制、遥控和实现自动控制；④液压传动可以实现无间隙传动，因此传动平稳，操作省力，反应快，并能高速启动和频繁换向；⑤液压元件都是标准化、系列化和通用化产品，便于设计、制造和推广应用；⑥执行机构质量小，体积小；⑦运动惯性小，响应速度快，液压马达的力矩惯量比（即驱动力矩与转动惯量之比）较电动机大得多，加速性能好；⑧低速液压马达的低速稳定性要比机电传动系统好；⑨电气控制线路较简单；⑩在传动过程中，由于能量需要经过两次转换，存在压力损失、容积损失和机械摩擦损失，总效率通常仅为75%～80%；传动系统的工作性能和效率受温度的影响较大； 液体具有一定的可压缩性，也不可避免地存在泄漏，因此液压传动无法保证严格的传动比；工作液体对污染很敏感，污染后的工作液体对液压元件的危害很大；液压元件的制造精度、表面粗糙度及材料的材质和热处理要求都比较高，因而其成本较高。 1.2.3气压传动系统组成及特点 1.气压传动系统组成 根据气动元件和装置的功能，可将气压传动系统分成以下四个组成部分：①气源装置将原动机提供的机械能转变为气体的压力能，为系统提供压缩空气，它主要由空气压缩机构成，还配有储气罐、气源净化装置等附属设备；②执行元件起能量转换的作用，把压缩空气的压力能转换成工作装置的机械能，其主要形式为气缸输出直线往复式机械能、摆动气缸和马达分别输出回转摆动式和旋转式的机械能，以真空压力为动力源的系统采用真空吸盘完成各种吸吊作业；③控制元件用来完成对压缩空气的压力、流量和流动方向的调节和控制，使系统执行机构按功能要求的程序和性能工作，根据完成功能，控制元件分为很多种，气压传动系统中一般包括压力、流量、方向和逻辑四大类控制元件；④辅助元件用于元件内部润滑、元件间的连接，以及信号转换、显示、放大、检测等，如油雾器、消声器、管件及管接头、转换器、显示器、传感器等。 2.气压传动系统的特点 气压传动系统具有以下主要特点：①空气来源方便，用后直接排出，无污染；②空气黏度小，气体在传输中的摩擦力较小，故可以集中供气和远距离输送；③气动系统对工作环境的适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境下工作时，安全可靠性优于液压、电子和电气系统；④气动动作迅速、反应快、调节方便，可利用气压信号实现自动控制；⑤气动元件结构简单、成本低且寿命长，易于标准化、系列化和通用化；⑥运动平稳性较差，因空气可压缩性较大，其工作速度受外负载变化的影响大；⑦工作压力较低（0.3～1MPa），输出力或转矩较小；⑧空气净化处理较复杂，气源中的杂质及水蒸气必须净化处理；⑨因空气黏度小，润滑性差，需设置单独的润滑装置；⑩有较大的排气噪声。
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