操纵系统主要功能优化

具体地说，操纵机构常常要完成以下一些功能：变速（增速或减速）、运动形式的转换、操纵和执行任务等。从具体构造上看，它包括变速器、运动转换装置、起动和停机装置、换向装置、制动及安全保护装置。

运动形式转换的起点是驱动装置，通过传动系统将运动传递给执行机构和操纵机构，它们的区别是传递运动（运动形式或运动形态）。

下面对变速（增速和减速）、运动形式转换、起动和停机、换向、制动、安全保护装置、过程操作及控制等分别地进行叙述。

（1）起动和停机 任何机械都有起动和停机的要求，对于一些具有较大转动惯量的机械设备，其起动常常是在加速过程中完成的，需要较长的时间，这时电动机常常会产生较大的起动电流，由于这个原因，有时会烧坏电动机，因此必须采取适当的预防措施。对于某些机械，在起动与停机过程中，特别是在停机时，因通过共振而使系统的振幅增大，进而会导致某些零部件的损坏，加快停机的速度有利于减少过共振时的振幅，对预防某些零部件的损坏也是有益的。

（2）变速（增速和减速）原动机的转速和运动形态常常不能直接满足工作机构的要求，即使可以通过变速装置（如变频器等）对原动机进行调速，但常常不能满足经济性的要求，所以通常要将原动机的旋转运动通过变速（减速或增速）装置，改变其回转速度，使之达到工作机构所要求的转速，这是机械设备最常见的要求。因此，传动机构已成为机械设备中最重要的部件之一，不仅有专门生产减速器、变速器的工厂，还有专门研究减速和变速装置的科研机构，在国际上有著名的生产减速器与变速器的企业和研究单位。旋转速度的增大和减小可通过不同形式的传动机构来实现，最常见的有机械传动机构（齿轮传动、带传动、链传动和一些特殊的传动）、液压传动、气动传动和电磁传动等，此外，还有螺旋传动、凸轮传动和连杆传动等。设计者要根据工作要求来选择合适的传动机构的形式，因为它影响所执行功能的好坏及产品的制造成本等。

（3）运动形式转换 在机械设备中，运动形式的改变是一项十分重要的工作。运动形式的转换是将原动机的旋转运动改变为工作转速和速度符合工作要求的旋转运动或直线运动。特别是对于一些振动机器，要将原动机（如电动机、液压马达等）的旋转运动转变为不同运动形式的振动：如直线振动、圆周振动和椭圆振动等。这种运动形式的转变或转换是某些机器的基本要求，在许多机械中是十分必要和不可缺少的。

（4）换向 对于某些机械设备，工作时的换向是一项必须完成的功能，常见的换向机构有齿轮—摩擦离合器、齿轮换向器等。(www.xing528.com)

（5）制动 在工作时为了使系统处在较理想状态，或为了避免设备运行时突发事故的发生，对系统进行制动是一项必须的工作。此外，当机器的起停装置断开后，由于运动构件存在惯性，运动不能立即停止，而有时需要较长的时间，为了节省辅助时间，对于速度高、惯性大的传动系统，应安装制动装置。对制动装置的要求是工作可靠，操纵方便，制动平稳且时间短，结构简单，尺寸小，磨损轻，散热良好。系统的制动常常采用各类制动器，而制动器分为摩擦式和非摩擦式两大类，摩擦式制动器又分外抱块式、内张蹄式、带式和盘式等；非摩擦式制动器分磁粉式、磁涡流式和水涡流式等。设备制动可以采用手动方式，也可采用自动方式。在科学技术高度发展的今天，采用自动化和智能化方式制动是制动技术的发展方向。

（6）安全保护装置 人机的安全性是产品设计中首先要考虑的问题。机械设备在工作中若载荷变化频繁和变化幅度较大，可能引起过载，如果没有安全保护装置，就有可能引发某些零部件的损坏。在机械传动链中如果有传动带、摩擦离合器等摩擦副，这些摩擦副具有安全保护的功能，否则，在传动链中应该安装安全离合器或安全销等过载保护装置。安全保护装置有销钉联轴器、钢球安全离合器、摩擦离合器和液力联轴器等可供选用。

（7）过程操纵及控制 许多机械工作时按照一定的工作程序进行工作，所以要对它们的工作过程进行自动地和连续地操纵及控制。可编程序控制器可以用来对机器的工作程序进行操纵及控制，以便实现机器连续工作的要求，因为机器在连续工作的条件下，可以获得理想的工作指标。

总之，产品工作机构的运动形式是产品设计中一个重要的环节，所设计产品不仅要求有一定的运动形式，还要求工作机构完成上述的各种功能：起动、停车、换向、制动等。

下面举出若干机器操纵系统的实例。