機械傳動的基本原理
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機械傳動的基本原理范文第1篇
關鍵詞 機械設計基礎 實驗教學 創(chuàng)新能力
中圖分類號：G424 文獻標識碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.05.067
“機械設計基礎”是機械專業(yè)學生的主要技術基礎課程之一，是培養(yǎng)學生分析、解決工程實際問題和創(chuàng)新能力的主干課程，是連接基礎理論知識和實踐的橋梁。機械基礎實驗教學不僅是培養(yǎng)學生理論與實踐相結合、解決分析問題的能力，同時它也是啟迪學生創(chuàng)新思維、開拓學生創(chuàng)新潛能的重要手段。因其自身的基礎性和平臺作用，可以方便地指導學生進行發(fā)散思維訓練和創(chuàng)新設計工作。而機械設計基礎實驗教學正是培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力的一個重要環(huán)節(jié)。
1實驗教學的重要作用
實驗教學是使學生在特定的環(huán)境下通過學生的主觀努力完成的教學過程，它在培養(yǎng)學生綜合能力方面具有特定的優(yōu)勢，它的直觀性、實踐性、綜合性是理論教學不可替代的。學生通過實踐教學培養(yǎng)出來的綜合能力包括動手能力、觀察分析能力和勇于探索的創(chuàng)新精神。在實驗的過程中，學生不僅可以學會選擇、正確使用各種儀器，而且可以驗證所學的基本理論，培養(yǎng)實事求是的科學態(tài)度。同時，實驗教學是學生鞏固理論知識、掌握實驗技能、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)，從某種意義上講，對啟發(fā)學生的想象思維和創(chuàng)新意識起著點石成金的作用。
機械設計基礎課程是學生進行機械綜合設計的基礎課程，同時也是工程意識訓練的主要課程。機械設計基礎實驗教學是一個必不可少的實踐環(huán)節(jié)，它對實現(xiàn)理論課程教學目標起著特別關鍵的作用。
加強實踐教學環(huán)節(jié)是高等工科院校課程教學改革的一個特別重要的方向。改革以往高校課程教學中重視理論知識，輕視實踐環(huán)節(jié)、忽略實際應用的狀況；完成全新的實驗教學體系的構建；滿足社會對創(chuàng)新型人材培養(yǎng)的要求。為此目的，我們緊緊圍繞機械設計基礎課程教學內(nèi)容與體系，對機械設計基礎實驗教學的方法進行了改革探索，完善了實驗教學體系、改革了實驗教學手段和方法。
2重視基礎性實驗，培養(yǎng)學生的基本技能
基礎性實驗大多屬于演示性和驗證性實驗，如機械認知實驗、齒輪范成實驗、帶傳動實驗等，但這些實驗對促進學生理解課程內(nèi)容基本原理，掌握基本技能，消化吸收基本概念，鞏固基礎知識，培養(yǎng)科學思維的能力和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L起著直接的作用，是由感性認識進一步發(fā)展成理性認識的過程。因此，如何最大限度發(fā)揮基礎性實驗在教學中的作用，是廣大教師應該深思的問題。我院結合機械原理及機械設計實驗室目前的具體情況，在實驗教學方法、實驗要求和方式上的進行完善和改造，使其發(fā)揮更好的作用。
如在機械認知實驗中，我們針對機械原理部分、機械設計部分分別配備了實驗演示柜、實物展示柜和機械系統(tǒng)展示廳，組成了機械認知的實驗教學體系，并有機地與工程訓練中心、機電一體化實驗室等相關專業(yè)實驗室相結合，充分做到可看、可記、可操作。在整個機械認知實驗中，教師除了做認真的講解外，允許學生隨時提問，鼓勵學生動手操作，引導學生開展討論，充分調(diào)動學生學習的積極性，激發(fā)學生對機械認知的興趣，培養(yǎng)學生掌握實驗操作技能，這樣的教學模式深受學生歡迎。
又如在機構運動簡圖測L實驗中，實驗室提供大量的機構模型，讓學生親手測量機構尺寸，并按一定的比例關系繪制出合理的運動簡圖，增強學生對理論教學內(nèi)容的理解，然后再對一臺真實的內(nèi)燃機進行實際機構的測繪，實驗的難度逐步加大，鍛煉學生實際動手能力、發(fā)現(xiàn)問題、解決實際問題的能力。這些實驗為實驗教學有力開展打下了堅實的基礎，為實驗教學順利有序的進行提供了基本保障。
3更新實驗教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生的綜合能力
提高實驗教學質(zhì)量，培養(yǎng)學生的綜合能力，必須對實驗教學內(nèi)容、手段、方法進行更新，改變實驗教學環(huán)境，提高實驗教師水平。為了培養(yǎng)學生的綜合能力，必須改善現(xiàn)有的教學條件，為此，我們購置一些新的實驗設備，編寫實驗大綱、實驗指導書，開展應用性較強的設計性、綜合性實驗研究。
在JCY機械傳動性能綜合性實驗臺上開設機械傳動性能綜合性實驗。該實驗可對齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、蝸桿傳動等機械傳動或上述組合的傳動系統(tǒng)進行綜合性能測試。實驗突出了設計性、綜合性的特點。通過該項實驗學生掌握合理布置機械傳動的基本要求，機械傳動方案設計的一般方法，并利用機械傳動綜合實驗臺對機械傳動系統(tǒng)組成方案的性能進行測試，分析組成方案的特點，設計滿足條件的機械傳動系統(tǒng)，完成傳動系統(tǒng)運動參數(shù)和組成方案設計。掌握機械傳動系統(tǒng)性能測試的基本原理和方法，測試常用機械傳動裝置在傳遞運動與動力過程中速度曲線、傳動比曲線、效率曲線等各種參數(shù)曲線。按照組成方案搭接機械傳動性能測試系統(tǒng)并進行測試，完成組成方案的機械性能分析，樹立用實驗手段來分析機械設計方案的思想，加深對常見機械傳動性能的認識和理解，培養(yǎng)了學生的綜合能力。
在3DMC實驗臺開展機構組合與創(chuàng)新實驗。學生通過機械原理、機械設計學習中所萌發(fā)的創(chuàng)造性思維可以從本實驗臺上得以實現(xiàn)。該實驗臺可拼裝連桿機構、齒輪機構、凸輪機構、間歇運動機構、帶傳動、鏈傳動、蝸輪蝸桿傳動以及由它們組合成的性能各異、平面的、空間的機械傳動系統(tǒng)，培養(yǎng)了學生機械傳動方案的設計能力。實驗臺可以測試原動件和執(zhí)行構件以及中間任意構件的位移、速度、加速度等參數(shù)，學生將測試的參數(shù)與設計結果及理論分析結果進行比較，增強了學生的創(chuàng)新意識和實際動手能力。
軸系結構設計與分析實驗。軸系結構是機械系統(tǒng)的重要組成部分，涵蓋了軸承、聯(lián)軸器、鍵聯(lián)接及螺紋聯(lián)接，轉子動力學等內(nèi)容。通過該項實驗，學生們掌握了軸及軸上零件的結構、功用、工藝要求和裝配關系；熟悉軸的結構設計和軸承部件組合設計的基本要求，掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；通過軸系部件的組裝與測繪，學會對現(xiàn)有機械部件進行結構分析，培養(yǎng)結構設計能力。
4引入創(chuàng)新性實驗，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識
創(chuàng)新性實驗是指通過實驗獲得的新的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明，獲得新的技術和方法，具有一定社會價值的原創(chuàng)性實驗，這類實驗應在分析、綜合性實驗基礎上，探索奧秘，獲取新數(shù)據(jù)、新理論和新方法。創(chuàng)新是人類文明進步的原動力，是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎。實驗教學是培養(yǎng)學生實踐能力及創(chuàng)新能力的重要方法之一。
在JPCC-II平面機構創(chuàng)新組合及運動參數(shù)分析實驗臺開設平面機構創(chuàng)新組合測試分析實驗。該實驗是為本科生和研究生而設計的有關平面機構創(chuàng)新設計的綜合性、設計性、研究創(chuàng)新性實驗?？蛇M行基本平面機構的設計、拼裝（本實驗臺提供13種以上傳動方案）及進行運動、動力學分析，培養(yǎng)學生創(chuàng)新意識和工程實踐能力。
在JDT-A/I機構系統(tǒng)動力學調(diào)速實驗臺開設機構系統(tǒng)動力學調(diào)速實驗。該實驗可對機構原動件及執(zhí)行構件的動態(tài)參數(shù)進行測試和仿真，利用計算機軟件，角位移動傳感器，數(shù)據(jù)采集卡，觀察機構的周期性速度波動現(xiàn)象和繪制測試和仿真曲線；利用飛輪的質(zhì)量變化，觀察分析速度波動變化情況；學生利用計算機程序進行設計，獨立自主完成實驗。
開設計算機凸輪機構仿真設計測試綜合實驗。該實驗通過計算機軟件對機構的動態(tài)參數(shù)進行測試，計算機軟件對機構的運轉進行動態(tài)仿真，凸輪可更換，配備8個不同運動規(guī)律的平面凸輪和一種圓柱凸輪，還配備凸輪制圖軟件，可自行在線切割機上加工任意規(guī)律的凸輪實驗。計算機軟件具有多媒體教學功能，學生可自主地進行實驗，培養(yǎng)學生的獨立工作能力。
5開放實驗室，發(fā)揮學生的創(chuàng)新能力
針對學生在機械設計方面具備的基礎知識、實驗技能、感性認識，榕嘌提高學生的創(chuàng)新能力，我們開放機械創(chuàng)新實驗室，為學生提供工程實驗、工程設計平臺。讓學生走進實驗室，組建創(chuàng)新團隊，發(fā)揮學生主體作用，激發(fā)學生學習的積極性，把理論與實踐結合起來，提高學生的創(chuàng)造性綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學生團結合作精神。
學生創(chuàng)新團隊從課題選題、資料收集、申請立項、實驗方案設計、數(shù)據(jù)分析到報告編寫、結題答辯，充分發(fā)揮團隊每個學生的特長，運用所學的知識，分工合作，開展課題研究，將理論與實踐相結合。同學們克服了眼高手低、只說不做的通病，團結合作精神得到加強，創(chuàng)新意識、創(chuàng)新思維得到拓展，實際動手能力、工程設計能力得到了全面鍛煉。
學生在開放的實驗室里，在老師的指導下完成了多項大學生創(chuàng)新項目，發(fā)表了科技論文，有的項目還申請了國家專利。通過參加創(chuàng)新項目，不但提高了學生的動手能力，而且對已學過的理論知識也起到了融會貫通的作用。在這個開放式教學平臺上學生的想象力得到充分發(fā)揮，創(chuàng)新意識明顯加強。同時實驗室資源得到了充分利用。
機械傳動的基本原理范文第2篇
一、關注課堂教學，強化目標管理
“以學論教”是現(xiàn)代課程教學評價的指導思想。這里的“學”是指學生能否學得輕松，學得自主，能否主動參與、樂于探究、勤于動手，是否具體有效，獲取新知識的能力、分析和解決問題的能力。課堂教學是一種有目的、有計劃的活動?！稒C械基礎》的教學應擺脫傳統(tǒng)的學科教學系統(tǒng)性、完整性的束縛，強調(diào)基礎知識、基本原理，注意實際應用，適當引入新理論、新技術、新工藝和新方法，以求在較短的學習時間內(nèi)提高教學效率。
《機械基礎》中的機械原理，研究的是機器中機構的運動特性性能和設計問題。這與一般的基礎課程存在不同之處：第一，一題多解；第二，只要能實現(xiàn)給予的運動要求，其方案都是對的，而差別在于考慮現(xiàn)實問題的周到性和合理性；第三，不限于邏輯推理的結果。例如，在講解機械傳動時，從傳動是把機器動力部分的運動和能量傳遞給執(zhí)行部分的這一目的入手，引出傳動的類型、特點和應用；最后，根據(jù)機器的功能和要求選擇合理的傳動方式。機械零件部分是學習通用零件的結構、功能和特點，在教學中指導學生在熟悉零件結構、功能和特點的基礎上，進一步掌握通用零部件的選用方法和裝配技能等。這種引入目標意識的發(fā)散思維，往往會得到意想不到的結果。因此，課堂教學應緊緊圍繞教學目標進行，培養(yǎng)學生的目標學習意識。
二、抓好課程設計，調(diào)動學生的學習積極性
教師的啟發(fā)誘導和學生的積極思維相結合，是當代興起的“情境教學”的成功經(jīng)驗總結，符合課堂條件下心理活動規(guī)律?？鬃釉唬骸安粦嵅粏?，不悱不發(fā)”，引用在當今教學中，就是要求教師能夠不斷啟發(fā)學生，創(chuàng)設問題情境，使學生面臨一定的、迫切需要解決的問題，積極思考、活躍思維、觸類旁通、舉一反三。它可以是直觀啟發(fā)、比喻啟發(fā)、對比啟發(fā)、練習啟發(fā)、演示啟發(fā)等各種方式的相互使用。充分利用直觀教具和生動具體的語言描繪，并結合學生的生活經(jīng)驗，學生就會感到新奇，并逐漸通過學習在知識上有所長進，在精神上有所享受。例如，在講解滾動軸承時，出示各種類型的軸承，讓學生觀看，然后讓學生分析、歸類、總結它們的使用性能；在講解鉸鏈四桿機構的類型時，把學生分成幾個小組，用硬紙板和圖釘做成四桿機構，并通過改變相關桿的長度來演示各種基本機構之間的轉換，并體會他們的運動特性。這樣，通過直觀形象的教學活動，從而激發(fā)他們學習的興趣，調(diào)動其學習的積極性，使課堂教學效果極佳。
三、重視實踐教學，強調(diào)理論聯(lián)系實際
《機械基礎》不僅是一門技術基礎課程，也是一門能直接用于生產(chǎn)，與現(xiàn)實生活聯(lián)系比較緊密的課程。很多學校已形成了較完善的多媒體課件，利用這些課件能將一些黑板教學不易描述清楚、學生難以理解，甚至于有些是在實驗中看不到的現(xiàn)象，直觀而形象地展示出來。例如，液壓傳動部分，只利用掛圖講解，收不到好的教學效果；而利用課件，把液壓的動態(tài)過程直觀形象地演示出來，學生很快就明白了。然而，技工教育是針對生產(chǎn)一線培養(yǎng)技術工人的教育，加強學生動手能培養(yǎng)，是其中很重要的組成部分。這種與工程實際緊密相連的課程，教學中的多媒體課件不能取代實踐性教學環(huán)節(jié)的作用。例如，在講授機構部分時，除了用多媒體形象展示各種機構的運動外，還要讓學生觀察各種機構模型、動作演示裝置。實驗課可以幫助學生理解理論知識、基本原理，實踐課能培養(yǎng)學生的動手能力。因此，教學中還要安排一些有較強實用性的實訓課，如帶傳動中心距的調(diào)整、齒輪間隙的調(diào)整、減速器拆裝等。實訓前，要求學生認真預習，掌握基本理論。實訓中，指導學生正確使用各種工具，按照操作步驟認真操作；安排一定課時去工廠車間見習，向工人師傅學習操作經(jīng)驗和竅門；結束后，要求學生按時按量地完成實踐報告，特別要把觀察到的現(xiàn)象、操作的步驟和自己分析、感受寫在報告中。這樣完成實踐課，既增強了學生參與的積極性和主動性，又強化了學生自主學習的主體地位，鍛煉了動手能力，還提高了學生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。
機械傳動的基本原理范文第3篇
關鍵詞：直線電機；控制器；運動控制
隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發(fā)展，機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。
一、交流伺服驅(qū)動
在一些定位精度或動態(tài)響應要求比較高的機電一體化產(chǎn)品中，交流伺服系統(tǒng)的應用越來越廣泛，其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流，而且調(diào)試、使用十分簡單，因而倍受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器采用了先進的數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor，DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅(qū)動器和電機之間構成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并充分發(fā)揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，甚至可以跟蹤負載變化，實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；有的驅(qū)動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。
該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷，伺服驅(qū)動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件（如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等），作為位置環(huán)，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機械傳動上存在的間隙，補償機械傳動件的制造誤差，實現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業(yè)在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統(tǒng)。
二、直線電機驅(qū)動
在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”，它具有原旋轉電機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。
1、高速響應。由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高。
2、精度。直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了因絲杠等機械機構產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差，提高了機床的定位精度。
3、動剛度高。由于“直接驅(qū)動”，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。
4、速度快。由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述“零傳動”的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停?？色@得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。
5、行程長度不受限制。在導軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。
6、運動動安靜、噪音低。由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。
7、效率高。由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。
三、計算機控制器
與傳統(tǒng)的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統(tǒng)和多樣化的應用軟件的設計。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的“控制速度”依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。
基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發(fā)帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數(shù)據(jù)采集、報警、PID調(diào)節(jié)運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關聯(lián)，這些模塊經(jīng)過分步驟的獨立編制和調(diào)試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運行，共同實現(xiàn)項目的控制要求。
四、運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機、用于各種運動控制場合的上位控制單元。運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作；控制卡完成運動控制的所有細節(jié)。運動控制卡都配有開放的函數(shù)庫供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業(yè)中設備自動化的各個領域。
機械傳動的基本原理范文第4篇
工程機械的技術養(yǎng)護是指為了使機械經(jīng)常處于良好的技術狀態(tài)，保證其可靠性，延長使用壽命，而對機械所采取的一系列技術措施。以“、調(diào)整、緊固、防腐”為主要內(nèi)容，按不同需求分等級進行養(yǎng)護。
1.1日常保養(yǎng)。日常保養(yǎng)以清潔、補給和安全檢視為中心，主要是維持機械的機容機況，使機械經(jīng)常處于完整和完好的狀況以保證正常運行。由操作人員在每日工作前、工作中和工作后，按各級機械的操作、使用和維護規(guī)程進行。
1.2分級保養(yǎng)。保養(yǎng)分為三級。一級保養(yǎng)主要對各總成和連接件的緊固、，對外部檢查的一些必要的小調(diào)整。以清潔、、緊固為中心內(nèi)容，并消除機械在運行一定時間后出現(xiàn)的某些薄弱環(huán)節(jié)，對有關制動操作等安全部件的養(yǎng)護由專業(yè)維修工負責進行。二級保養(yǎng)以檢查調(diào)整為中心，對機械進行較深入的技術狀況檢查和調(diào)整。根據(jù)操作人員的反映和經(jīng)過技術狀況診斷，確定維修附加項目。三級保養(yǎng)以消除隱患為中心，對局部包括總成件檢修，改善機械技術狀況，以延長中修及大修周期。
2、工程機械設備的檢查方法
2.1直觀檢查法。由操作人員直接觀察設備及零部件的表面狀態(tài)來進行故障的分析，看機械運轉是否平穩(wěn)，皮帶是否太松或太緊了，螺絲是否松動，是否有漏油漏水現(xiàn)象等。
2.2溫度檢測法。以觀測檢查各機械零件的溫度變化，并以此為信息源來判別機器的運行狀態(tài)。對無溫度指示器的部位，可用溫度計或手感知的方法進行判斷。
2.3壓力檢測法。觀察和測試機械系統(tǒng)各部的氣壓、油壓是否穩(wěn)定，并以此為信息源，通過壓力參數(shù)的變化特征判別設備的運行狀況。
2.4噪聲檢測法。聽機械各部件運轉時有無異響，若某處發(fā)現(xiàn)響聲跟平時不一樣，則該處可能存在故障。
2.5振動檢測法。觀察發(fā)動機運行過程中的振動情況，并根據(jù)振動參數(shù)變化特征來判斷機器的運轉狀態(tài)。
2.6金相分析法。對于一些零件，可觀測其金屬表面裂紋通及顯微組織情況，并檢測其殘余應力，根據(jù)這些物理性質(zhì)的變化特征，來判別機器設備是否存在故障。
3、工程機械故障分析
3.1機械故障基本原理機械故障是指機械由于使用過程中正常和非常原因?qū)е聶C械不能工作,需要進行維護工作,當故障解除后方可繼續(xù)使用。公路工程機械發(fā)生故障，首先是機械失效，機械失效與機械磨損有著密切的聯(lián)系。機械磨損是指機械在使用過程中，由于工作或者故障導致機械結構發(fā)生摩擦,在初始磨損期,機械磨損和故障屬于敏感發(fā)生階段,若不能正常維護和應用機械，磨損率和故障率會急劇增加。在機械使用后期,機械故障率和磨損率達到最高,維護工作難度大,需要維護的工作范圍也大。
3.2工程機械重要部件故障與處理
3.2.1發(fā)動機故障
(1)發(fā)動機異響故障分析。發(fā)動機出現(xiàn)故障時首先會發(fā)出異響,最可能是由于發(fā)動機部件發(fā)生損壞,導致碰撞發(fā)出異響。當發(fā)動機出現(xiàn)異響情況時,應立刻停機進行檢查,確認異響消除后才能繼續(xù)工作。
(2)發(fā)動機停轉故障分析。當發(fā)動機發(fā)生燒瓦和氣門脫落、發(fā)動機的飛輪與起動機齒輪抱死時,容易引發(fā)發(fā)動機停轉，導致設備無動力傾翻等事故。發(fā)動機在發(fā)生停轉前均會發(fā)生劇烈的振動,因此,當發(fā)動機發(fā)生停轉時,應立刻進行發(fā)動機停機維護并更換損壞部件。
(3)發(fā)動機過熱故障分析。當發(fā)動機散熱條件和措施不能保證發(fā)動機散熱時,發(fā)動機就會過熱,從而導致“粘缸”現(xiàn)象,影響發(fā)動機正常工作。因此,必須嚴格控制發(fā)動機的散熱條件,有效降低發(fā)動機發(fā)熱故障。
3.2.2傳動系統(tǒng)故障分析
(1)傳動系統(tǒng)異響故障發(fā)動機的傳動系統(tǒng)設計不合理或在不合理工況下使用時,傳動系統(tǒng)會發(fā)生異響故障。異響故障是由于傳動系振動過大,機械部件之間發(fā)生碰撞,導致發(fā)出各種異響。如機械傳動系統(tǒng)發(fā)生齒輪打齒、輪齒脫落等故障,會嚴重影響工程機械的正常工作。因此,需要對傳動系統(tǒng)進行實時監(jiān)控。
(2)傳動系統(tǒng)不良故障對于機械傳動部件,均需要采用措施,降低齒面之間的摩擦和冷卻齒面之間熱量。由于油的性能不能做出及時的判定,劣質(zhì)的油很容易引起齒輪齒面的失效,影響傳動。
3.2.3機械結構故障分析
(1)機械結構存在裂紋。機械結構的裂紋主要是設計制造存在缺陷,或使用過程中出現(xiàn)疲勞失效導致。裂紋是機械結構最為危險的隱患,極易引發(fā)機械事故。因此,在機械使用過程中,要對機械結構進行仔細檢查,尤其是結構薄弱的環(huán)節(jié)。
(2)機械結構存在大變形。機械結構均為塑性鋼材,受到外界載荷作用后,機械結構將會發(fā)生變形產(chǎn)生位移,影響結構的剛度。工程機械施工中,結構在受到超載荷后發(fā)生不可逆性變化。因此,在機械作業(yè)過程中,需要確保機械的整體塑性變形,防止出現(xiàn)失效。
3.3公路工程機械故障原因
(1)作業(yè)時間只考慮使用和趕工期,忽略了工程機械本身的力學規(guī)律,使其經(jīng)常除超負荷壓力中，出現(xiàn)過早和過重失效。
(2)設備使用不當，操作工人缺乏正確的使用指導，容易發(fā)生機械故障，影響機械作業(yè)能力。
(3)機械維護措施不規(guī)范,缺乏故障檢測措施。重大安全事故往往是機械缺乏有效的檢測措施，導致初始的小故障惡化為重大故障。
(4)機械維護措施不當,導致不能正確的處理機械故障。公路工程機械發(fā)生故障后,維護人員缺乏專業(yè)的機械知識,不能做出正確的處理辦法,使機械存在安全隱患的前提下繼續(xù)工作。
4、機械設備的保養(yǎng)方法
工程機械的保養(yǎng)是指采取一系列技術措施來使機械長期處于良好的技術狀態(tài)，使其能安全高效的工作，并延長機械使用壽命。幾種常用方法。
4.1就車保養(yǎng)法。此法是根據(jù)保養(yǎng)等級和保養(yǎng)部位的不同情況，將該部件進行拆卸、清洗檢查和重新裝配。工效太低，僅適用于保養(yǎng)單位人員少，設備少，并且類型復雜，配件通用互換性差的工程機械。
4.2逐件輪流保養(yǎng)法。此法主要依靠機組的操作手完成，它適用于時間緊迫和保養(yǎng)人員缺少，機械分散且無備用機械的情況下的一級或二級保養(yǎng)。此法較符合施工單位實際情況而得到普遍應用。
4.3總成分工保養(yǎng)法。該法將機械設備分為若干總成，如變速器總成、發(fā)動機離合器總成、自動系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及輪胎、履帶等，然后根據(jù)這些分法，將人員編成不同的保養(yǎng)作業(yè)工組并進行編號，并根據(jù)具體的工作內(nèi)容和程序進行分工、定位，使他們在規(guī)定的時間內(nèi)協(xié)同完成保養(yǎng)作業(yè)內(nèi)容。
4.4機動快速保養(yǎng)法。此法是在前面的總成分工保養(yǎng)法的基礎上，為了在較短時間內(nèi)快速完成保養(yǎng)任務，各作業(yè)工組采用快速保養(yǎng)工具來輔助完成。這種方法適合于有充足的熟練保養(yǎng)人員，并且機械零、部件、材料、配件齊全，場地較寬，工具設備齊全和保養(yǎng)任務量大的情況下采用。
5、結語
機械傳動的基本原理范文第5篇
關鍵詞：伺服驅(qū)動技術，直線電機，可編程計算機控制器，運動控制
1引言
信息時代的高新技術流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機械工業(yè)，在這場新技術革命沖擊下，產(chǎn)品結構和生產(chǎn)系統(tǒng)結構都發(fā)生了質(zhì)的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發(fā)展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機電一體化技術革命。
隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發(fā)展，各先進國家的機電一體化產(chǎn)品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業(yè)機器人、智能機器人等許多門類產(chǎn)品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。
在機電一體化技術迅速發(fā)展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內(nèi)外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產(chǎn)品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅(qū)動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。
2全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動技術
在一些定位精度或動態(tài)響應要求比較高的機電一體化產(chǎn)品中，交流伺服系統(tǒng)的應用越來越廣泛，其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流，而且調(diào)試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動器采用了先進的數(shù)字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅(qū)動器和電機之間構成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并充分發(fā)揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，甚至可以跟蹤負載變化，實時調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；有的驅(qū)動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。
一般情況下，這種數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)大多工作在半閉環(huán)的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環(huán)，也作位置環(huán)。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現(xiàn)全閉環(huán)控制。比較傳統(tǒng)的全閉環(huán)控制方法是：伺服系統(tǒng)只接受速度指令，完成速度環(huán)的控制，位置環(huán)的控制由上位控制器來完成（大多數(shù)全閉環(huán)的機床數(shù)控系統(tǒng)就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統(tǒng)的推廣。目前，國外已出現(xiàn)了一種更完善、可以實現(xiàn)更高精度的全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng)，使得高精度自動化設備的實現(xiàn)更為容易。其控制原理如圖1所示。
該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷，伺服驅(qū)動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環(huán)，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業(yè)在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統(tǒng)。
3直線電機驅(qū)動技術
直線電機在機床進給伺服系統(tǒng)中的應用，近幾年來已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達地區(qū)掀起"直線電機熱"。
在機床進給系統(tǒng)中，采用直線電動機直接驅(qū)動與原旋轉電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅(qū)動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。
1.高速響應由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數(shù)較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。
2.精度直線驅(qū)動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構產(chǎn)生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。
3.動剛度高由于"直接驅(qū)動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。
4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅(qū)動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現(xiàn)起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯(lián)直線電機，就可以無限延長其行程長度。
6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。
7.效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。
直線傳動電機的發(fā)展也越來越快，在運動控制行業(yè)中倍受重視。在國外工業(yè)運動控制相對發(fā)達的國家已開始推廣使用相應的產(chǎn)品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數(shù)字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動態(tài)響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產(chǎn)品中應用直線電機。
4可編程計算機控制器技術
自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發(fā)展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段?？删幊逃嬎銠C控制器（PCC）就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。
與傳統(tǒng)的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統(tǒng)和多樣化的應用軟件的設計。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。
基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發(fā)帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數(shù)據(jù)采集、報警、PID調(diào)節(jié)運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關聯(lián)，這些模塊經(jīng)過分步驟的獨立編制和調(diào)試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運行，共同實現(xiàn)項目的控制要求。
PCC在工業(yè)控制中強大的功能優(yōu)勢，體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計算機及DCS（分布式工業(yè)控制系統(tǒng)）技術互相融合的發(fā)展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>
5運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因為：（1）為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業(yè)設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統(tǒng)等）、智能醫(yī)療裝置等設備的自動化控制系統(tǒng)研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業(yè)現(xiàn)場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發(fā)揮PC機的強大功能。
運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數(shù)庫供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺下自行開發(fā)、構造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業(yè)中設備自動化的各個領域。
這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統(tǒng)中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業(yè)，具有代表性的產(chǎn)品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內(nèi)相應的產(chǎn)品也已出現(xiàn)，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數(shù)控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。
