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力矩放大器原理 --- 视频

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发表于 2014-6-7 14:44:44 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 动静之机 于 2014-6-8 10:09 编辑
; Z. m1 Q; i7 \. G9 x1 g$ j/ I% x7 {* i% B; }0 q2 e6 s
这几天看到了个“奇怪”的东东,于是拖到优酷保存。
- Z- y: p" C% i5 |) X- r' n
; x. K- [  r# J$ E# S* h' ?" y5 W
9 N4 R% M8 ^( c7 R0 i  T; J视频中显示,输出轮(最后一排)的转速与输入轮(中间一排)一致,然而明显“给力”多了。
8 `0 d. n7 J$ _4 J, I
! ?4 A$ Z8 c" Y3 A$ e顺着视频的信息,找到这个地址:  c( L2 f+ o! N. }) H0 i0 f+ A
http://www.meccanotec.com/torqueamplifier.html
8 w8 Y( l. Z  s8 |$ L1 r8 ^
$ _7 L. ^( [# v! y$ l# V7 R+ b看到文中有图:5 U$ J  ]' a8 Q- G- g; R

' m% v9 R, E* l: P9 U" O. w% b0 ?1 x+ a( J8 |; c
这才猛然想起 @苦菩提 提过类似的问题:5 j9 R! R0 O, S- d
: ~' t4 Y( y5 a; p" _) ~
这种动力放大装置的原理是什么?$ Q: z* ~- S8 m" J( L, e8 K! J
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=337132
7 x2 Y. }6 [$ `; f& |4 k
& {! z! s0 R  L" B# J, M  d+ _* p顺着 @伏虎降龙 兄弟的指引 ---- 《机械设计实用机构与装置图册》,
) A' A7 F: l5 U4 K) `" R. b. s" K* [找到了原始文档(请自己去寻吧。。。),摘录如下:7 C9 j) Y; T; n' C* N/ M: b

, ^8 H3 u: I1 t% p* i( ~5 f& V原版
& F8 W$ c  z7 \# I% ~- ?% e1 v  o7 l" C& p2 w# o2 e) ^. U
于是豁然开朗了。呵呵。  ( V4 C: ]- E" ^
简而言之,该装置的输入轴通过调节两套摩擦离合器,选择性地将电机的动力输出。
/ t9 I% K1 k* U) F5 }4 r4 N8 n输出的幅度由于离合器的随动,被限制在等于输入轴幅度,是个1:1的随动装置。( i. m* {" |6 o3 ~% @. P
5 F, z7 v5 n4 @$ c! l( o
该机构的特性是:) d! k# G6 l- A- V$ i8 n
输入端驱动时,感觉不到输出端的负载(举重若轻)。2 P, ]: X( B0 U+ X9 S8 a% z1 @8 v3 K
若输入端不动,输出端无法驱动输入端(类似自锁)。
+ o/ i8 }( D8 _. F9 A: k5 Q! Z0 f3 T4 s7 Q: r9 r
还记得10年前随动机械装甲的震撼么:2 P* _0 ^6 o: K% F- Q

9 @% r* Y$ K  m- e5 p5 P2 F! K1 x3 b! `8 }1 @- j3 N: _
回头再看这个问题。) S+ U' R, o4 b
如果一开始用的是维基百科这样的图示(轴中从间断开),可能就不会这么隐晦了:% `! L/ i' h! i! d, [- d- f
/ L7 E. z+ _0 R: w" m# M  g

) p. b! H% q( _+ l, l
- p1 _2 C& f7 G  H9 r1 @
1 Y7 f0 b' C" O& y+ ]4 m与伏虎降龙兄弟的感觉一样,这个装置和三极管的“放大作用”如出一辙:3 {6 ]  W& ]7 ~: G1 \+ K5 d/ _! ~
2 K  G8 q: Y" v4 C) K
晶体管(三极管)如何放大交流信号,书看的头晕!! r. g  M" B" L( `
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=327973; g3 {& m$ H6 Y+ _# u
" k5 ^1 T* M" F* r

分割线; X& H! `- x4 A

! e4 X1 }" X, x3 I) Y第二天补充:) i1 L% _; I5 a/ O/ v9 F
找到了中文版
8 D6 t- _- r, G
( }+ C7 X+ M% |+ G2 @仔细看了看,翻译得不妥。这可能是 @苦菩提 上来发帖助的原因。
! A% V9 g, C# ?) F( q& I3 V$ v; {1 s& j$ k) B4 h. E
试译如下:
( x2 e2 f  }8 c6 S7 wA capstan is a simple mechanical amplifier—rope wound on a motor-driven drum
6 u9 y: T: y# A4 [% t+ h/ [7 [slips until slack is taken up on the free end.
- v- ?4 M1 F, R$ S* ~$ U$ S* R8 A绞盘车是个简易的机械放大器。绕在电动滚筒上的绳子会打滑,除非在自由端消除松弛拉紧9 N* j+ h( e  {" @6 W; A, s6 }

2 h3 G* ^: C; s8 j( pThe force needed on the free end to lift the load depends on the coefficient of friction
  P. K# g6 n3 G8 r, u* band the number of turns of rope.
7 q( D0 ^1 N$ G3 `2 ~2 v起重所需的自由端拉紧力取决于摩擦系数和绳子缠绕的圈数。2 d8 r" ^' J8 y* j, P" A
6 s6 d4 t, n$ R* J* K
By connecting bands A and B to an input shaft and arm, the power amplifier provides an ' B1 I" v/ ^# w* M# k
output in both directions, plus accurate angular positioning. - l' X& `! S4 p6 g( B, Z
通过将(引出点相反的)带A和B与输入轴和输入臂连接,这个机械放大器便能够实现双向输- F) `6 F7 n; o' F2 l9 m4 {  }% W
出以及准确的角度定位。' m7 ]3 N, j: w, I; U
) X! Z3 K; |* _% n8 b$ f) s
When the input shaft is turned clockwise, the input arm takes up the slack on band A,
( z3 ^/ \. _- Y! U5 Y- d; Ilocking it to its drum. : V  a2 g4 {  i
当输入轴顺时针转动(如图),输入臂开始消除带A的松弛(增大带B的松弛,将带A绑定在鼓面。
5 {( l( S* r/ [1 e! B( g8 d# N5 U
) m6 q/ d$ A: d( s: ~. X' x5 N5 LBecause the load end of locked band A is connected to the output arm, it transmits the CW" m+ F& m& j- J0 w/ X6 f9 o
motion of the driven drum on which it is wound to the output shaft.6 F& a6 z% y  e/ V
由于被绑定的带A的负载端连接在输出臂上,因此顺时针转动的滚筒的动力被传递到了输出轴上。  o, A  G6 y; |9 b1 I/ u2 c& X
* o1 H6 R$ r( ^$ H
Band B therefore slacks off and slips on its drum. + _/ c3 P) j/ |. Q6 v9 N0 ^% `/ ]: R1 N
带B 因而 变得松弛而在滚筒上打滑。2 y6 t4 H5 b) a+ {0 h

/ i3 \* x. @/ S8 o, f) g) g, X+ s9 _When the CW motion of the input shaft stops, tension on band A is released and it slips on its
* s& s* P7 p5 t: I: ^own drum. 9 C- D; T/ O% a: A
当输入轴的顺时针运动停止时,带A上的张力消失(恢复松弛),开始在自己的鼓上滑动。2 D1 u: U. d, C& H/ f' T; g! W

1 F5 a- Z! G3 L) p7 O: f4 _If the output shaft tries to overrun,the output arm will apply tension to band B,
8 f* q5 T+ a# F/ x! d; Scausing it to tighten on the CCW rotating rum and stop the shaft.! Z% j) f5 `+ J- H
若输出轴试图超越(顺时针),输出臂将会为带B提供(额外)张力,使带B绑定在逆时针转动
3 A: Y) m7 C  x8 ~* g9 k; W的鼓上,从而阻止超越而制动(直到放弃超越,当然若超过电机的功率,电机就投降了)。+ X' C0 x7 m" V# c& \" @  \
6 I+ K- k1 f7 F/ A2 h6 T1 d5 ]/ Z
7 h( G: B! b# @7 T

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发表于 2014-6-7 15:04:22 | 显示全部楼层
不錯~謝分享
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发表于 2014-6-7 15:42:44 | 显示全部楼层
本帖最后由 伏虎降龙 于 2014-6-7 17:31 编辑 ; m# C' {& |* ]/ s/ k9 c5 P
! _2 C: ?% D  @# O4 _  o
它和电路中三极管中还有一些及其相像的地方,就是
' {1 D' @- h- l% P(1)三极管的电流放大规律是指数规律,而这个机械放大器也是指数放大规律(欧拉公式)。
3 V6 U( x. W7 E7 i( G(2)两个相反的摩擦机构相反速度安装,和模拟电路中的“推挽放大电路”是很相似的。' S/ e' M3 b% T* H' B
(3)它的机械传动效率和“推挽放大电路”基本相同。
1 k8 b( V/ y0 v$ h这个机构反应速度比液压伺服系统和伺服电机更快强大,在动力性能上完全可以代替伺服电机,最大的缺点是存在磨损,这一点比较令人郁闷。8 f2 f6 i' ?& I# E4 y6 m$ i
想用这个机构代替凸轮机构产生高速而复杂的运动规律,但是磨损的问题似乎比较棘手。
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发表于 2014-6-7 15:50:02 | 显示全部楼层
美国人的那个图有一点不是完善的地方。可以参照推挽放大电路相关成果给它加入负反馈机构,可以防止过负荷和误动作。但是磨损寿命有待考究(应该可以加入磨损补偿机构)。国内很少有发现使用这个东西的例子,不知道还有什么不方便的地方。
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发表于 2014-6-7 16:59:56 | 显示全部楼层
接入点和脱开点时间长了会变化。
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发表于 2014-6-7 22:56:57 | 显示全部楼层
表示没有看懂啊

点评

今天更新了,应该更容易理解了。  发表于 2014-6-8 11:11
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发表于 2014-6-7 23:19:57 | 显示全部楼层
大侠贴上去的资料哪里有下?

点评

非常感谢!  发表于 2014-6-9 20:45
http://zhidao.baidu.com/share/3f2027d11b40bfba8c1f9a73016d016b.html  发表于 2014-6-8 14:12
搜索过了,网上乱七八糟的,找不到要的。是不是在《機械設計實用機構與裝置圖冊》里边的?找不到英文版  发表于 2014-6-8 13:01
兄弟得自己学会找啊。用搜索引擎搜索书名,找到一些链接,进去看看就有了。  发表于 2014-6-8 11:11
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 楼主| 发表于 2014-6-8 11:08:47 | 显示全部楼层
伏虎降龙 发表于 2014-6-7 15:50 3 y, I7 e* J0 _* k- f
美国人的那个图有一点不是完善的地方。可以参照推挽放大电路相关成果给它加入负反馈机构,可以防止过负荷和 ...
  u" o' p8 h0 G4 _; v4 Y& F5 p
俺猜这个东东淡出市场,是数字化时代的必然。1 Q. }, T- a0 l# U
+ w6 X  t% b2 v
日晷 --- 水车 --- 机械钟--- 电子钟
# I2 b2 K; G. y3 P/ m! F3 f竹签 --- 计算尺 --- 计算器 --- 计算机' U4 E! U# ~  S9 B6 f  w
机械计算机 --- 电子管计算机 --- 晶体管计算机2 A  A8 M  x9 g6 f  U
穿孔纸 --- 磁带 --- 软盘 --- 硬盘 , o' d7 A) A! ^  M; |( T

/ l( f6 d& r+ ~4 G5 _, T: E. p- b# s

点评

弊端1,单向放大。弊端2,输出端高扭矩需求时,会导致张紧绳拉伸,影响精准度和反应延迟。弊端3,放大机构的能量利用率低。三极管不加载不耗能,但是这个做不到。哈哈  发表于 2014-6-9 11:01
有道理。  发表于 2014-6-8 12:17
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发表于 2014-6-8 20:30:45 | 显示全部楼层
lbflzcl 发表于 2014-6-7 22:56
8 e" Y: g. h9 }& O7 [% @表示没有看懂啊
; S3 T, i2 h. [% P1 E4 B! N
非常感谢楼主的细心,知道我们看不懂英文! `5 e# z6 b7 S" r, W& U' ~
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发表于 2014-6-9 00:12:14 | 显示全部楼层
:):)
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