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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 4 S% B: x5 Z1 r. l3 w1 u9 R

2 `+ ~0 y( }2 _! M3 v% Z这几天看到了个“奇怪”的东东,于是拖到优酷保存。. x. [+ h% {0 G8 _: v' ^  v9 V0 |2 y8 n
% a" R! z+ X4 k  l$ t3 {4 A& B3 K) g

2 ^& R# h- a/ M. X" Q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。
' i8 y4 U6 P( D# G2 E
% S7 M4 d0 Y. z) G+ C1 a顺着视频的信息,找到这个地址:
. O: P$ m) g% J8 }# Nhttp://www.meccanotec.com/torqueamplifier.html8 s5 Y: F8 g. u* J% z" ]
! z% v- l0 w9 I2 F3 m0 i
看到文中有图:
) W# ~% g( a& [9 U4 r: a# B" x, w( E( [
7 z/ y$ }- d) d
这才猛然想起 @苦菩提 提过类似的问题:/ q6 O9 \5 w& N% }
; ]$ y  i, P/ K/ i! l  B0 F
这种动力放大装置的原理是什么?) A" I& d! ]7 A' s1 M
http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=337132
# y4 I' u7 v& F( A0 I1 R
1 a1 ?9 G2 D, X2 C, ?- N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- b% V* a9 A( y9 ]2 |6 U
找到了原始文档(请自己去寻吧。。。),摘录如下:
5 I; I* Q5 v! z! z* j2 }
8 M; y( d* p# c原版
1 T" G7 f% c8 G) }% Y% l. `# g0 i" g1 c2 L" c
于是豁然开朗了。呵呵。  ( f4 s) B9 e0 Y
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。
9 F- B2 C4 m% c- y' q( A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。$ f3 I! x% g5 b4 L3 z
2 h7 ]2 t6 A- ]+ ]4 J
该机构的特性是:
: }0 O% ^: [  r) L' p1 U4 t输入端驱动时,感觉不到输出端的负载(举重若轻)。5 S& y6 k. o6 w
若输入端不动,输出端无法驱动输入端(类似自锁)。; j! Z7 D- ~$ n( [! C- P8 W

3 E, p" B2 o0 k) w7 {7 w还记得10年前随动机械装甲的震撼么:2 s$ [4 Z* t% s6 E2 S: i0 Z) J3 z, @
; Q. A$ o0 J: [  {: @4 E" l

; w- D2 S! E( s6 x回头再看这个问题。* J% f$ V  }8 H, D# O. m9 N& W
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:& {$ Z1 r, M2 I6 E$ ]. U! a: v

% @& i$ B( T4 q: s3 N4 l* R* G* E" g9 S
' P2 Z6 G  j/ [% {4 C& L: q) O1 m

1 f0 x( @3 e+ R1 F# d# |7 z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:; P. ^0 E  i5 a: e5 D
# O* X! T! U+ x# h
晶体管(三极管)如何放大交流信号,书看的头晕!
, d: ]( |- I  c& Q. D+ z. H! L1 rhttp://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=327973$ F' J, u" q! T. Y( r6 x
! X5 s' w4 O: L; S+ S

分割线
/ s  A5 u" [# x) b$ r$ b3 A' H5 G
: K* ~2 \( l7 E6 B第二天补充:
$ D+ J' R! v6 C# B, Y- |找到了中文版. Y$ q% S3 `5 M4 o
! d2 p. X1 S, O
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。
+ G# O. C1 E# E& n  A
  H$ r7 Z# I% Z$ o6 \试译如下:
1 j; h2 J0 w9 }8 z4 eA capstan is a simple mechanical amplifier—rope wound on a motor-driven drum
* p# E' e1 b) T/ ~+ P' sslips until slack is taken up on the free end. 5 _/ }* y% p* L- d7 S
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
) Z' r2 l3 l0 `- s. A2 Q! U
/ H) s0 l7 _9 B4 g* QThe force needed on the free end to lift the load depends on the coefficient of friction
+ Q7 Q( }0 x3 e; H1 Eand the number of turns of rope.
! o0 B" B0 k: G0 \- {" O7 ?) j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。
5 c5 W' K. [, N
/ T$ ]! ]% ^) DBy connecting bands A and B to an input shaft and arm, the power amplifier provides an
3 F7 j; R- L: F+ t( h# k7 u$ e% r( goutput in both directions, plus accurate angular positioning. 1 y* U% s' B- J5 Z! S
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0 R: U# J8 s5 W2 c. W0 x  e$ m
出以及准确的角度定位。$ O+ `0 G% L+ P8 h
+ k2 W, C# A9 Z: @$ h* {( q9 ~
When the input shaft is turned clockwise, the input arm takes up the slack on band A, * [) d9 v+ t+ ~4 D
locking it to its drum. 0 k7 ]9 ?. l/ ?. Y
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。- k: p# k- H9 v. X- h6 p- V. i+ Q

  Y' |1 r# ~4 d7 @' G1 XBecause the load end of locked band A is connected to the output arm, it transmits the CW' c! d4 q) n* ~8 Z7 i) r3 ~
motion of the driven drum on which it is wound to the output shaft.
& a3 T' c& g! M. t8 |1 q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。% l, T( G8 M- M
  G4 Y+ G: i9 K9 X
Band B therefore slacks off and slips on its drum.
" U* S* W; x* E* k4 A带B 因而 变得松弛而在滚筒上打滑。
) J6 e+ R' }# C* M( Y5 A9 w. E' \" D
When the CW motion of the input shaft stops, tension on band A is released and it slips on its / y1 w# `& i# Z3 N2 O
own drum. 1 k1 ?  l: Z4 c+ Z
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。* B, L; f! q- e2 [; \6 B" n

# H6 F* L6 a. |/ g/ h# F5 |If the output shaft tries to overrun,the output arm will apply tension to band B, 8 s3 o# x. y/ P; O
causing it to tighten on the CCW rotating rum and stop the shaft.
" X2 z8 J/ ^! s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1 k" Y( Q8 J$ t$ g0 F
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)。
' F% O. b! N$ B( n7 Q  j: e
5 o" K7 _' k) f( p- J$ A8 K
3 }) _* {6 @( P4 @& o

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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 8 Y4 Y$ S8 K+ X0 R4 d
/ b/ R( `. U+ Q! V9 T0 b, N
它和电路中三极管中还有一些及其相像的地方,就是
$ V# O% w5 I; h" Q8 U, x4 K(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)。' e3 e4 s1 m9 a
(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。
+ u( v( n$ u& t7 U6 g; a(3)它的机械传动效率和“推挽放大电路”基本相同。& v5 ?- O7 l- Y" U6 W3 `
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。9 s: u$ S9 M/ X" G
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

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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 0 G; L& H4 c7 L! e
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 ...

  t/ \0 s. |, ?* U( l* ?: V% |0 P俺猜这个东东淡出市场,是数字化时代的必然。: q, B% Q5 M$ \. q4 o

: j# X% Y! q$ K8 m7 X# u日晷 --- 水车 --- 机械钟--- 电子钟
2 y2 b  s1 ?" H: y( v# Z竹签 --- 计算尺 --- 计算器 --- 计算机
" @: @( [, l5 d! {* Z5 P) m# k机械计算机 --- 电子管计算机 --- 晶体管计算机6 s, Z2 ?: f6 {, ]* M' d  A# y: _
穿孔纸 --- 磁带 --- 软盘 --- 硬盘 ) j5 t# a8 l+ y9 m8 }

. d- o( p) }7 {5 K

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 T. |, H  R; J5 E% v, T
表示没有看懂啊
; Y$ L9 z  V  B+ ^3 ?. ^9 C# w
非常感谢楼主的细心,知道我们看不懂英文
+ |/ q$ c- J9 {& N
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发表于 2014-6-9 00:12:14 | 显示全部楼层
:):)
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