序論：好文章的創(chuàng)作是一個(gè)不斷探索和完善的過程，我們?yōu)槟扑]十篇機(jī)械傳動(dòng)論文范例，希望它們能助您一臂之力，提升您的閱讀品質(zhì)，帶來更深刻的閱讀感受。

篇（1）

1傳動(dòng)齒輪失效的成因分析

現(xiàn)代井下運(yùn)輸基本上都依靠齒輪運(yùn)輸作為主要的運(yùn)輸基礎(chǔ)支持。而齒輪的常見性問題成因則主要分為以下幾點(diǎn)。

1）磨損。井下煤礦運(yùn)輸，主要由于地質(zhì)條件的影響，其工作量十分大，這樣就導(dǎo)致齒輪經(jīng)常處于高負(fù)荷狀態(tài)下工作。而這些都會(huì)加重工作的負(fù)擔(dān)，導(dǎo)致在生產(chǎn)中產(chǎn)生較大影響。而齒輪磨損，則成為了最主要的損傷形式之一。在進(jìn)行基層生產(chǎn)的過程中，通過層面的生產(chǎn)使用方法，也會(huì)加重齒輪的使用壽命。而在運(yùn)輸中，過長的皮帶運(yùn)輸機(jī)制，也大大加重了工作負(fù)擔(dān)。因此在井下運(yùn)輸中，齒輪的消耗是十分快的，而在建設(shè)過程中，齒輪的磨損，也會(huì)直接影響到生產(chǎn)的可持續(xù)性。

2）表面金屬疲勞。金屬疲勞顧名思義是齒輪表面或內(nèi)部出現(xiàn)的一種材料損傷情況，對于持續(xù)性的高效率生產(chǎn)，齒輪的金屬內(nèi)部構(gòu)造會(huì)產(chǎn)生一定的拉傷，主要成因就是因?yàn)樵谏a(chǎn)的過程中，生產(chǎn)力超過了齒輪的額定荷載上線，從而導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，而生產(chǎn)過程中，這些裂紋就會(huì)導(dǎo)致齒輪的斷裂，嚴(yán)重?fù)p害了井下生產(chǎn)傳動(dòng)系統(tǒng)的安全性。

3）塑性流動(dòng)。塑性變形會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的飛邊現(xiàn)象產(chǎn)生，對周邊的生產(chǎn)等也會(huì)產(chǎn)生影響。由于齒面失去了部分的作用效果，在使用中就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)人字形的魚尾狀皺紋，并導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)的滑動(dòng)。

4）斷裂問題。斷裂意味齒輪都將失去使用作用。在生產(chǎn)中，齒輪發(fā)生斷裂的原因有很多，斷裂導(dǎo)致的問題則影響嚴(yán)重。其中最主要的斷裂原因分別為疲勞損傷斷裂、負(fù)荷斷裂、磨損斷裂以及淬煉斷裂等。出現(xiàn)以上問題的主要因素在于，制造加工的過程中沒有嚴(yán)格按照相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行澆筑制造。導(dǎo)致在生產(chǎn)后，齒輪中出現(xiàn)較大的缺陷，在使用中引起了一系列的嚴(yán)重影響。其次在安裝的使用過程中，沒有選擇較大的使用標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致在生產(chǎn)的過程中，齒輪長時(shí)間處于超高負(fù)荷的生產(chǎn)之中。

2提高礦用機(jī)械齒輪使用時(shí)間的主要措施

針對礦山機(jī)械的日常使用中，由于極易出現(xiàn)磨損問題，在日常的使用中，需要從以下幾點(diǎn)進(jìn)行注意，并在使用中進(jìn)行及時(shí)維護(hù)，才能夠確保安全生產(chǎn)。

1）應(yīng)用短圓柱型的滾子，輔助齒輪進(jìn)行傳動(dòng)運(yùn)輸，保證在齒輪的日常運(yùn)行中，能夠安全有效地進(jìn)行生產(chǎn)，而在這一類的生產(chǎn)中，需要通過對技術(shù)上的科研改進(jìn)，進(jìn)而確保整體生產(chǎn)的有效性。在生產(chǎn)過程中，煤礦的機(jī)械齒輪其轉(zhuǎn)動(dòng)控制作用，對于緩解機(jī)械生產(chǎn)中的消耗，都有較高的減緩作用，這樣對煤礦的日常生產(chǎn)都能夠有效降低其生產(chǎn)的成本。在生產(chǎn)的過程中，通過對煤礦機(jī)械齒輪的有效控制，能夠在現(xiàn)代技術(shù)的帶動(dòng)下，為工作提供有效的生產(chǎn)形勢。

2）利用短圓柱滾子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在使用轉(zhuǎn)輪進(jìn)行外圈固定的過程中，不僅能夠有效增強(qiáng)滾柱的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時(shí)也能夠更好地促進(jìn)柱子的良好性，而采取輪齒的鉆孔排距，在運(yùn)輸?shù)倪^程中，由于阻力的調(diào)控，也能夠在一定的運(yùn)輸量上降低功率的損耗。這樣不僅減少了對工程施工的施工要求，在電損耗上，也有效地減少了對齒輪的消耗。在減少齒輪損耗的過程中，采取有效的系統(tǒng)運(yùn)輸裝置，能夠在延續(xù)煤礦機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)中，提供更為有效的電能損耗減免效益，其減少的頻率與安裝調(diào)試過程中的使用情況呈現(xiàn)一定的正比例關(guān)系。在使用的過程中，從煤礦機(jī)械的齒輪油能否保證滾子順暢性進(jìn)行分析，內(nèi)圈和軸距之間，其圓柱式滾子，能夠更好地保證施工的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3）煤礦運(yùn)輸機(jī)械的齒輪中短圓柱滾子的數(shù)量。在對煤礦機(jī)械的短圓柱滾子型號的確定過程中，針對運(yùn)輸?shù)奶攸c(diǎn)進(jìn)行型號確定，其選擇需要遵循以下幾點(diǎn)。首先，煤礦機(jī)械的齒輪從短圓柱滾子的數(shù)量進(jìn)行確定，歸納其中可能出現(xiàn)的諸多失誤，并以此來完成整體機(jī)械的模型設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過程中，分析煤礦機(jī)械的齒輪短圓柱滾子數(shù)量，以對其中的典型性進(jìn)行確定。礦山機(jī)械的功率通常較高，所以在進(jìn)行工作的運(yùn)行過程中，其負(fù)荷也比較大，所以在進(jìn)行型號的選擇上，一般需要控制在k＝10的基礎(chǔ)以上，其中k＝10是滿足基本使用定律的根本。為保證在生產(chǎn)張軸承的承重效應(yīng)符合工作需求，需要對不符合的零部件進(jìn)行取締。

4）針對機(jī)械齒輪的處理。不論在何種環(huán)境下使用大型機(jī)械，對齒輪的都是保證機(jī)械正常運(yùn)行的根本所在。而針對煤礦井下操作環(huán)境中的惡劣性，對齒輪的更為重要，在進(jìn)行齒輪的過程中，從齒輪和軸承的抗震性、抗沖擊性、精準(zhǔn)性等多個(gè)方面進(jìn)行考慮后，方可進(jìn)行精密，保證軸承的承受力，在日常的操作范圍之內(nèi)。井下作業(yè)過程中，由于大量的粉塵、潮濕空氣，對金屬元器件的損傷要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于地面。與此同時(shí)，地下的電離平衡與地面不同，這都會(huì)直接影響到工作面的生產(chǎn)作業(yè)，而在生產(chǎn)作業(yè)的過程中，惡劣的環(huán)境也會(huì)加重這一生產(chǎn)的機(jī)械部件。所以及時(shí)有效的工作，對機(jī)械零部件的使用壽命，以及井下生產(chǎn)都有不錯(cuò)的促進(jìn)作用。大型礦井下，對機(jī)械工作量大的設(shè)備，應(yīng)當(dāng)保持其齒構(gòu)件在生產(chǎn)工作中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，這樣才能夠確保生產(chǎn)工作的有序進(jìn)行。

篇（2）

齒輪傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)中廣泛采用的主要運(yùn)動(dòng)形式之一。做為最常見的機(jī)械傳動(dòng)零件，它優(yōu)點(diǎn)很多應(yīng)用廣泛。但是，齒輪傳動(dòng)也存在其固有的缺點(diǎn)：不能緩和沖擊作用。當(dāng)制造、安裝和使用過程中出現(xiàn)不當(dāng)情況往往會(huì)引起較大的振動(dòng)、噪聲，甚至發(fā)生斷裂等失效故障。產(chǎn)生齒輪失效的原因比較復(fù)雜，下面就此進(jìn)行探討。

1、齒輪失效的主要形式

1.1 輪齒折斷

輪齒受力后，相當(dāng)于懸臂梁受載，齒根部彎曲應(yīng)力最大，同時(shí)齒根又有較大的應(yīng)力集中，因此，輪齒彎曲折斷一般發(fā)生在齒根部分。齒輪傳動(dòng)工作時(shí)，輪齒每嚙合一次，齒根彎曲應(yīng)力變化一次。當(dāng)彎曲應(yīng)力超過彎曲疲勞極限，輪齒重復(fù)受載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐漸擴(kuò)展，致使輪齒折斷，這種折斷稱為疲勞折斷。輪齒受到短時(shí)意外的嚴(yán)重過載或沖擊載荷作用也易造成突然折斷，這種折斷稱為過載折斷。

1.2 齒面點(diǎn)蝕

齒面點(diǎn)蝕是一種在輪齒表面上出現(xiàn)麻點(diǎn)的齒面疲勞損傷。齒輪傳動(dòng)工作時(shí)，輪齒表面的接觸應(yīng)力呈脈動(dòng)變化。在接觸應(yīng)力作用下工作一定時(shí)間后，靠近節(jié)線的齒根表面就會(huì)出現(xiàn)若干小裂紋，油滲入裂紋，當(dāng)裂紋隨輪齒嚙合而閉合后，封閉在裂紋中的油在壓力作用下，產(chǎn)生楔擠作用而使裂紋擴(kuò)大，最后導(dǎo)致表層小片狀剝落而形成麻點(diǎn)狀凹坑，稱為齒面疲勞點(diǎn)蝕。齒輪發(fā)生齒面點(diǎn)蝕后，嚴(yán)重影響傳動(dòng)的工作平穩(wěn)性并產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，影響傳動(dòng)的正常工作，甚至導(dǎo)致傳動(dòng)的破壞。

1.3 齒面膠合

膠合是比較嚴(yán)重的粘著磨損，在高速重載傳動(dòng)中時(shí)，因滑動(dòng)速度高而產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫會(huì)使油膜破裂，造成齒面間的粘焊現(xiàn)象，粘焊處被撕脫后，輪齒表面沿滑動(dòng)方向均成溝痕，這種膠合稱為熱膠合。在低速重載傳動(dòng)中，不易形成油膜，摩擦熱雖不大，但也可能因重載而出現(xiàn)冷粘著，這種膠合稱為冷膠合。熱膠合是高速、重載材料傳動(dòng)的主要失效形式。

1.4 齒面磨損

互相嚙合的兩齒廓表面有相對滑動(dòng)，在載荷作用下，會(huì)引起齒面的磨損。如果磨損的速度符合預(yù)定的設(shè)計(jì)使用期限，則應(yīng)視為正常磨損。正常磨損的齒面很光亮，沒有明顯的痕跡。在規(guī)定的磨損量界限內(nèi)，并不影響齒輪的工作能力。但齒面磨損嚴(yán)重后，輪齒將失去正確的齒形，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的噪音和振動(dòng)，影響齒輪正常工作，齒厚逐漸減薄，最后導(dǎo)致輪齒因強(qiáng)度不足而折斷。

1.5 齒面塑性變形

當(dāng)齒輪材料較軟而載荷及摩擦力又很大時(shí)，在嚙合過程中，齒面表層材料就會(huì)沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形，從而破壞正確齒形。在主動(dòng)輪齒面節(jié)線的兩側(cè)，齒頂和齒根的摩擦力方向相背，在節(jié)線附近形成凹溝；在從動(dòng)輪齒節(jié)線的兩側(cè)，齒頂和齒根摩擦力方向相對，因此在節(jié)線附近形成凸脊，齒面塑性流動(dòng)破壞了正確的漸開線齒廓，導(dǎo)致輪齒從動(dòng)失效。

2、導(dǎo)致齒輪失效現(xiàn)象的主要誘因分析

(1)制造誤差齒輪制造時(shí)造成的主要異常有:偏心、齒距偏差和齒形誤差等。

所謂偏心，是指齒輪(一般為旋轉(zhuǎn)體)的幾何中心和旋轉(zhuǎn)中心不重合。齒距偏差是指齒輪的實(shí)際齒距與公稱齒距之差;而齒形誤差是指漸開線齒廓有誤差。

(2)裝配不良齒輪裝配不當(dāng)，會(huì)造成齒輪的工作性能惡化。例如，在齒寬方向只有一端接觸，或者齒輪的直線性偏差等，使齒輪所承受的載荷在齒寬方向不均勻，不能平穩(wěn)地傳遞動(dòng)力。這種情況使齒的局部增加多余的載荷，有可能造成斷齒，此現(xiàn)象稱為“一端接觸”。

3、預(yù)防和改進(jìn)齒輪傳動(dòng)失效的措施探討

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)

機(jī)械齒輪在不加大外形尺寸的條件下，如何提高其強(qiáng)度和壽命是從設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)預(yù)防和改進(jìn)齒輪傳動(dòng)失效的主要方向。特別是對于承受重載和沖擊載荷的機(jī)械齒輪,其彎曲極限應(yīng)力強(qiáng)度和接觸耐久性極限強(qiáng)度都必須得到有效提升，這就需要不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)，包括優(yōu)化選材、優(yōu)化齒形結(jié)構(gòu)、采用先進(jìn)加工和處理工藝，這樣才能通過表面光潔度、合理的硬度和嚙合參數(shù)、有效的參數(shù)、裝配要求等工藝的提升，來實(shí)現(xiàn)避免齒輪傳動(dòng)失效的現(xiàn)象。

3.2 合理選材

齒輪材料的選擇,要根據(jù)強(qiáng)度、韌性和工藝性能要求,綜合考慮。對于承受重載和沖擊載的齒輪,采用含Ni的以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金滲碳鋼為主的鋼材(含Ni量2%-4%)；對于負(fù)載比較穩(wěn)定或功率較小、模數(shù)較小的齒輪,亦可選用無Ni-Mn鋼。同時(shí)，應(yīng)盡量選用冶金質(zhì)量好的真空脫氣精煉鋼和電渣重熔合金鋼，這種鋼材的純度高,具有較好的致密度,含氧、氮和非金屬等雜質(zhì)極少,塑性和韌性高,減少了機(jī)械性能和各向異性，齒輪極限荷可提高15%-20%。

3.3 應(yīng)用熱處理工藝術(shù)

傳動(dòng)機(jī)械齒輪的承載能力不僅取決于表面硬度,還取決于表層向芯部過渡區(qū)的剪切強(qiáng)度的比值。深層滲碳淬火是提高芯部硬度的有效措施，滲碳齒輪經(jīng)過淬火和回火，不但能硬化表層,還能產(chǎn)生壓應(yīng)力。它可比單純滲碳齒輪的強(qiáng)度極限應(yīng)力提高13%以上,壽命可提高1倍。需注意的是，在熱處理后，還應(yīng)進(jìn)行油浴人工時(shí)效處理。

3.4 表面強(qiáng)化處理

對齒面和齒根進(jìn)行噴丸強(qiáng)化處理,通常是齒輪加工的最后一道工序,可在滲碳淬火或磨齒后進(jìn)行。嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的噴丸工藝要求操作，能使齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度提高30%-50%,使齒根彎曲疲勞強(qiáng)度得到改善能有效地阻止裂紋擴(kuò)展,使實(shí)際載荷比外加載荷小得多。

3.5 正確安裝運(yùn)行

實(shí)踐表明，齒輪的安裝精度對其承載能力、磨損和使用壽命影響很大。無論是新安裝、更換或檢修安裝，都應(yīng)按照安裝技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，確保齒輪軸心線的水平度、平行度、中心距、軸承間隙、齒輪側(cè)隙、頂隙、接觸區(qū)域或軸向竄動(dòng)量等。

3.6 有效

對于齒輪的磨損失效有著重要的影響,應(yīng)當(dāng)引起足夠的重視。機(jī)械傳動(dòng)齒輪的接觸應(yīng)力通常很高,因此輪齒接觸表面材質(zhì)的局部彈性形變不容忽視，因此，應(yīng)根據(jù)各類工況對齒面強(qiáng)度的影響進(jìn)行具體分析，通過有效、合理來避免齒輪失效現(xiàn)象的發(fā)生。

4、結(jié)語

齒輪的失效形式雖然多種多樣，但在實(shí)際工作應(yīng)具體分析齒輪失效的誘因，才能作出正確的選擇，合理加強(qiáng)齒輪加工、使用和維修保養(yǎng)措施，從而有效避免齒輪失效現(xiàn)象的發(fā)生。

篇（3）

關(guān)鍵詞： 齒輪減速器；機(jī)械傳動(dòng)；降噪問題；措施

Key words： gear reducer；mechanical transmission；noise reduction；measure

中圖分類號：TH132.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2013）29-0058-02

0 引言

在工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)中，齒輪傳動(dòng)是齒輪減速器最主要的部分，也是系統(tǒng)功率傳遞的主要形式，因此齒輪作為機(jī)械傳動(dòng)的主要角色，在整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)中發(fā)揮著舉足輕重的作用，但是以往的對于齒輪傳動(dòng)性能的評價(jià)只注重于傳動(dòng)效率、平穩(wěn)性、可靠性等方面，忽略了齒輪傳動(dòng)噪音的問題。隨著人們對于機(jī)械設(shè)備性能品質(zhì)要求的提高，對工作環(huán)境也有了很高的要求，從而使得減速器齒輪傳動(dòng)噪音問題凸顯了出來，成為了機(jī)械傳動(dòng)中急需解決的問題。

1 齒輪傳動(dòng)中噪音產(chǎn)生機(jī)理

1.1 系統(tǒng)傳動(dòng)誤差 在齒輪傳動(dòng)中，一個(gè)整體機(jī)械系統(tǒng)其組成往往較為復(fù)雜，完整的齒輪箱作為復(fù)雜的傳動(dòng)系統(tǒng)，在力的各種形式轉(zhuǎn)化過程中，會(huì)產(chǎn)生高達(dá)幾十種的固有頻率，因此振動(dòng)形式各式各樣。在物理學(xué)中我們知道，聲音是由振動(dòng)產(chǎn)生的，任何系統(tǒng)傳動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。在系統(tǒng)傳動(dòng)中，振動(dòng)是由系統(tǒng)誤差引起的，系統(tǒng)誤差是導(dǎo)致振動(dòng)的主要原因。

1.2 齒輪傳動(dòng)誤差 齒輪傳動(dòng)中噪音主要產(chǎn)生原因是漸開線誤差或者齒輪間相鄰齒距誤差而造成的。而齒輪傳動(dòng)中振動(dòng)幅度和振動(dòng)頻率是齒輪噪音大小的主要衡量因素，在噪音研究中有著重要的意義。但是在實(shí)際研究中齒輪系統(tǒng)機(jī)械響應(yīng)是非常復(fù)雜的，因此可以通過調(diào)整激勵(lì)來改變系統(tǒng)固有頻率?？偠灾X輪傳動(dòng)誤差是作用在齒輪和整個(gè)系統(tǒng)的擾動(dòng)因素并使之產(chǎn)生響應(yīng)，從而產(chǎn)生噪音通過空氣向外傳播。

2 齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中噪音成因分析

2.1 參數(shù)因素 ①齒輪精度。齒輪精度是其設(shè)計(jì)和加工品質(zhì)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，高精度的齒輪在機(jī)械傳動(dòng)過程中平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生較少的噪音。但是在實(shí)際輪齒設(shè)計(jì)和加工中，出于經(jīng)濟(jì)性原因，為了降低成本，設(shè)計(jì)者往往在滿足基本強(qiáng)度要求下最大限度選用低精度齒輪等級，因此忽略了精度等級，低精度成為齒輪產(chǎn)生噪聲與側(cè)隙的主要因素，造成噪音增大。②齒輪寬度。在齒輪傳動(dòng)允許的設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，盡可能的增大從動(dòng)齒輪齒寬，這樣可以增大接觸面積，不但能夠提高齒輪受載能力，還可以提高輪齒傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減少振動(dòng)，達(dá)到降噪聲目的。③齒距和壓力角。在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)減小齒距能夠增加輪齒嚙合數(shù)量，增加輪齒重合度，從而降低嚙合齒輪撓度，提高傳動(dòng)效率，減少噪音的產(chǎn)生。此外，較小的壓力角可以使得齒輪接觸角和橫向重合度都增大，使得傳動(dòng)平穩(wěn)，降低噪音、提高傳動(dòng)精度。

2.2 精度因素 ①嚙合平穩(wěn)性精度。齒輪的工作平穩(wěn)性精度是指在齒輪傳動(dòng)中對于齒輪瞬時(shí)速比的變化要求。在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)會(huì)多次出現(xiàn)的轉(zhuǎn)角誤差，在輪齒嚙合過程中瞬時(shí)傳動(dòng)比的變化會(huì)使得齒輪產(chǎn)生多次撞擊形成振動(dòng)，這樣使齒輪在傳動(dòng)過程中產(chǎn)生噪音[1]。②齒輪接觸精度。齒輪接觸斑點(diǎn)大小是評價(jià)齒輪接觸精度好壞的主要指標(biāo)，接觸斑點(diǎn)過小勢必會(huì)造成齒輪傳動(dòng)噪聲增大。齒輪接觸精度低是由于齒向誤差影響了輪齒橫向接觸面積，而輪齒基節(jié)偏差和齒形誤差都會(huì)對輪齒橫向接觸面積產(chǎn)生影響。③齒輪運(yùn)動(dòng)精度。齒輪的運(yùn)動(dòng)精度主要表征了運(yùn)動(dòng)傳遞的準(zhǔn)確性，即齒輪在嚙合一個(gè)周期后轉(zhuǎn)角誤差最大限值。齒輪齒圈徑向跳動(dòng)在齒輪旋轉(zhuǎn)一周內(nèi)的齒間累計(jì)誤差會(huì)產(chǎn)生低頻噪音，尤其當(dāng)齒間累計(jì)誤差逐漸增大時(shí)，會(huì)在齒輪嚙合時(shí)造成沖擊，從而導(dǎo)致角速度的變化，使得噪音顯著增大。

2.3 裝配因素 ①齒輪軸向裝配間隙過小。如果齒輪在裝配前沒有將其毛刺及時(shí)清除，將會(huì)導(dǎo)致齒輪端面與前后端蓋之間的滑動(dòng)接合面在嚙合過程中造成接合面的損壞，使得齒輪運(yùn)動(dòng)精度降低，產(chǎn)生噪音。②雜物影響。齒輪箱由于雜物進(jìn)入，造成輪齒間磨損加劇，齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中平穩(wěn)度降低，不但降低齒輪傳動(dòng)效率，還會(huì)使得噪音增大。

3 齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中的降噪措施

3.1 齒輪的參數(shù)合理優(yōu)化 ①適當(dāng)增大主動(dòng)齒輪的螺旋角。因?yàn)楫?dāng)螺旋角增大時(shí)，齒輪重合度也會(huì)隨之加大，這樣會(huì)使得噪音大大降低。然后，當(dāng)螺旋角過大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致齒輪加工和安裝可操作性變差，對安裝精度要求很高，如果達(dá)不到精度，就會(huì)使實(shí)際的重合度變小，其降噪效果反而比螺旋角較小時(shí)要差，因此要選擇合適的螺旋角。②增加從動(dòng)齒輪齒面寬。齒寬適當(dāng)增加會(huì)使得輪齒嚙合度提高，從而使輪齒傳動(dòng)平穩(wěn)性增強(qiáng)。所以齒輪的齒寬越大其平穩(wěn)性越好，降噪效果越好。③提高齒輪精度。齒輪精度的提高，將大大提高輪齒表面粗糙度，從而提高齒輪的運(yùn)動(dòng)精度，有效的降低噪音。

3.2 合理選擇齒面硬度、齒輪側(cè)隙 通過實(shí)驗(yàn)可以得出結(jié)論：通常模數(shù)齒輪側(cè)隙小于0.04mm時(shí)，噪聲較低。所以在設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)適當(dāng)減小齒輪側(cè)隙就可以降低噪音。此外，在相同材料和精度的情況下，軟齒面比硬齒面噪聲要小1.5-6dB，采用主動(dòng)齒輪硬度比從動(dòng)齒輪硬度高2-3HBC時(shí)取C，可有效降低噪聲。

3.3 對齒面進(jìn)行特殊處理 在齒輪強(qiáng)度設(shè)計(jì)所允許的情況下，齒輪加工可以選用高阻尼鑄鐵或某些非金屬材料，也可以通過給齒面進(jìn)行涂鍍非金屬材料來進(jìn)行處理。因?yàn)檫x用具有良好塑性和韌性的材料可以減少齒輪嚙合沖力與節(jié)線撞擊，通過減少振動(dòng)與撞擊的方法，就可以有效降噪。

3.4 改善齒輪條件 齒輪的要根據(jù)齒輪的圓周速度來選擇適當(dāng)?shù)姆绞脚c油，這樣就可以有效的降低噪音。因此根據(jù)減速器的不同以及工作條件的差異來選擇合適的方式與劑。此外，對于在高溫環(huán)境下工作的減速器，僅通過油池將達(dá)不到潤和要求，因此要結(jié)合循環(huán)油等方式進(jìn)行。

3.5 合理設(shè)計(jì)減速箱箱體結(jié)構(gòu) 在減速器齒輪箱箱體設(shè)計(jì)過程中，合理的箱體結(jié)構(gòu)可以增加齒輪傳動(dòng)箱的密封性，使其具有良好的降噪效果。因此齒輪設(shè)計(jì)時(shí)盡可能采用閉式結(jié)構(gòu)，同時(shí)箱體結(jié)合處要安裝減振裝置，同時(shí)將減速器安裝在固定的座體或支撐上，采用這些方法都能夠有效降低噪聲。此外，在對減速器噪音要求較高的情況下，可以在箱體表面設(shè)置阻尼材料層，如泡沫塑料等來降低減速器噪音的產(chǎn)生。

4 結(jié)束語

本文通過研究齒輪傳動(dòng)噪音產(chǎn)生機(jī)理，分析了減速器齒輪傳動(dòng)過程中噪聲的產(chǎn)生原因，提出了相應(yīng)的降噪方法。但是隨著人們生活水平的提高，對噪聲控制要求的不斷提升，對減速器降噪的研究需要進(jìn)一步加深，以便找到更有效的減速器降噪方法。

參考文獻(xiàn)：

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論文摘要隨著液壓伺服控制技術(shù)的飛速發(fā)展，液壓伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來越廣泛，隨之液壓伺服控制也出現(xiàn)了一些新的特點(diǎn)，基于此對于液壓伺服系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行研究，并進(jìn)一步探討液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向，以期能夠?qū)τ谙嚓P(guān)工作人員提供參考。

一、引言

液壓控制技術(shù)是以流體力學(xué)、液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、模糊控制理論，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成傳感器技術(shù)應(yīng)用到液壓技術(shù)和電子技術(shù)中，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程自動(dòng)化或生產(chǎn)現(xiàn)代化而發(fā)展起來的一門技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，在農(nóng)業(yè)、化工、輕紡、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造中都有廣泛的應(yīng)用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機(jī)電一體化的進(jìn)程不斷加快，技術(shù)裝各的工作精度、響應(yīng)速度和自動(dòng)化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術(shù)的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，并進(jìn)一步探討了液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向。

二、液壓伺服控制系統(tǒng)原理

目前以高壓液體作為驅(qū)動(dòng)源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的速度位移及力控制，驅(qū)動(dòng)力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應(yīng)速度快，控制精度高，穩(wěn)定性容易保證等。

液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)：(1)在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋介質(zhì)可以是機(jī)械的，電氣的、氣動(dòng)的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統(tǒng)的主反饋是負(fù)反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動(dòng)，既以偏差來減小偏差。(3)系統(tǒng)的輸入信號的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達(dá)到很大。因此它是一個(gè)功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據(jù)伺服系統(tǒng)偏差大小自動(dòng)進(jìn)行的。

綜上所述，液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理就是流體動(dòng)力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值相符。

在液壓伺服控制系統(tǒng)中，控制信號的形式有機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。機(jī)液伺服系統(tǒng)中系統(tǒng)的給定、反饋和比較環(huán)節(jié)采用機(jī)械構(gòu)件，常用機(jī)舵面操縱系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向裝置和液壓仿形機(jī)床及工程機(jī)械。但反饋機(jī)構(gòu)中的摩擦、間隙和慣性會(huì)對系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計(jì)算機(jī)，形成模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)或數(shù)字模擬混合伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度高、信號處理靈活和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統(tǒng)。

三、液壓傳動(dòng)帕優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗c機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

1液壓傳動(dòng)是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以克服長驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。

2液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的12％～13％。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的體積目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的1／10，可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1：2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。3傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。因此，金屬切削機(jī)床中磨床的傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，使用安全、可靠，不會(huì)因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時(shí)自行，因此使用壽命長。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。液壓元件己實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)：1液壓系統(tǒng)的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比：2液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體勃性變化引起運(yùn)動(dòng)特性變化，使工作穩(wěn)定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復(fù)雜。液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障不易檢查和排除。

總之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。

四、機(jī)床數(shù)控改造方向

(一)加工精度。精度是機(jī)床必須保證的一項(xiàng)性能指標(biāo)。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此位置精度是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的，反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床、尤其是高精度或太中型數(shù)控機(jī)床時(shí)，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量，一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級?？傊呔鹊目刂葡到y(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。

(二)先局部后整體。確定改造步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)電氣設(shè)備部分改造先分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯(cuò)。在每個(gè)子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進(jìn)。

篇（5）

0.前言

目前，世界蘊(yùn)藏有巨大的稠油資源，據(jù)有關(guān)專家估計(jì)比常規(guī)原油資源高數(shù)倍至十余倍，具有替代常規(guī)石油能源的戰(zhàn)略地位。稠油資源分布廣泛，幾乎所有產(chǎn)油國都有發(fā)現(xiàn)。據(jù)調(diào)研資料，世界上稠油資源豐富的國家有加拿大、委內(nèi)瑞拉、美國、前蘇聯(lián)等，其稠油資源約為4000～6000x108m3（含預(yù)測資源量）[1]。中國大部分含油氣盆地稠油多于常規(guī)油，有共存和有規(guī)律過渡分布的規(guī)律，稠油資源非常豐富，約占總石油資源的25%～30%以上。國內(nèi)老油田大多處于開發(fā)后期，排量小，油層較深的稠油、含砂、含氣的難采油井越來越多，并且常規(guī)采油工藝投入大、產(chǎn)出低、短期產(chǎn)出與投入比不經(jīng)濟(jì)，制約了各油田后期開采。針對這種情況，可以采用螺桿泵采油技術(shù)加以解決。

1.螺桿泵驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求

（1）基本參數(shù)：諧波齒輪傳動(dòng)的增速比大于等于20；諧波齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)外徑小于等于Ф116cm；（2）總體方案分析及設(shè)計(jì)；（3）諧波齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

由于井下空間狹小，需要所設(shè)計(jì)的裝置體積較小。油管轉(zhuǎn)速為6r/min，螺桿泵轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為120r/min，在保證增速比大于等于20的條件下，轉(zhuǎn)速可以調(diào)整。油管轉(zhuǎn)速低可以實(shí)現(xiàn)較長的壽命。

在功能方面，要改變原來采用的采油方式。原來的采油系統(tǒng)在工作時(shí)動(dòng)力源的動(dòng)力通過減速箱首先減速到合適的轉(zhuǎn)速然后驅(qū)動(dòng)方卡子，再由旋轉(zhuǎn)的采油桿柱驅(qū)動(dòng)井下采油螺桿泵轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將井下原油通過采油桿住與油管的環(huán)形空間舉升到地面。

2.主要功能實(shí)現(xiàn)方法

考慮到增速器結(jié)構(gòu)尺寸較小，傳動(dòng)比大，所以選擇用少齒差行星輪系。少齒差行星輪系具有體積小，傳動(dòng)比大，重量輕等優(yōu)點(diǎn)。由此，有三種增速方案：諧波齒輪傳動(dòng)，少齒差行星齒輪傳動(dòng)，擺線針輪傳動(dòng)。

2.1諧波齒輪傳動(dòng)增速

諧波齒輪傳動(dòng)是一種依靠彈性變形運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的新型傳動(dòng)，它突破了機(jī)械傳動(dòng)采用剛性構(gòu)件機(jī)構(gòu)的模式，使用了一個(gè)柔性構(gòu)件機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)。構(gòu)成諧波齒輪傳動(dòng)的3個(gè)主要部件有：波發(fā)生器，柔輪，剛輪。諧波齒輪傳動(dòng)對運(yùn)動(dòng)的傳遞是在波發(fā)生器作用下，迫使柔輪產(chǎn)生變形，并與剛輪相勻作用而達(dá)到傳動(dòng)目的。 在未裝配前，柔輪的原始剖面呈圓形，柔輪和剛輪的周節(jié)相同，但兩者的齒數(shù)不相等。柔輪的齒數(shù)Z1，比剛輪的齒數(shù)Z2略少，而波發(fā)生器的最大直徑比柔輪的內(nèi)徑略大。一般情況下為了有確定的輸出，都會(huì)有一個(gè)固定件，一個(gè)主動(dòng)和一個(gè)從動(dòng)。具體哪個(gè)固定，哪個(gè)主動(dòng)，哪個(gè)從動(dòng)，需要根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的功能要求來決定。當(dāng)波發(fā)生器裝入柔輪后，受到一對方向通過橢圓的曲率中心和它的旋轉(zhuǎn)中心的力的作用。當(dāng)輸出軸上承受載荷后，柔輪產(chǎn)生變形，這是柔輪對波發(fā)生器的作用力方向仍通過橢圓的曲率中心，但不通過發(fā)生器的旋轉(zhuǎn)中心，這就形成了使波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)矩。當(dāng)輸出軸上載荷繼續(xù)增加時(shí)，柔輪作用在波發(fā)生器上的作用力和這時(shí)作用力之間的力臂也隨之增加。則作用在發(fā)生器上的旋轉(zhuǎn)矩也隨之增加。當(dāng)此旋轉(zhuǎn)矩超過發(fā)生器的阻矩時(shí)，就產(chǎn)生了增速現(xiàn)象。

2.2少齒差行星齒輪傳動(dòng)增速

少齒差行星齒輪傳動(dòng)按傳動(dòng)型式可分為NN型和N型。以N型為例。這種型式的傳動(dòng)，通常均是采用輸出機(jī)構(gòu)把行星輪的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳給低速軸。N型傳動(dòng)，其轉(zhuǎn)臂有單偏心和雙偏心兩種。雙偏心的轉(zhuǎn)臂，兩個(gè)偏心相差180度，裝在其上的兩個(gè)行星輪也相差180度，這樣由偏心而產(chǎn)生的離心力相互抵消（但這兩個(gè)離心力大小相等方向相反，且不在同一直線上，所以不平衡力偶仍然存在）。單偏心的轉(zhuǎn)臂只有一個(gè)方向的偏心，其中裝一個(gè)行星輪，必須在偏心的相反方向加上平衡重才能使離心力得到平衡。

N型常用的輸出機(jī)構(gòu)有五種類型，即銷孔式、浮動(dòng)盤式、滑塊式、零齒差式和雙曲柄式。以零齒差輸出機(jī)構(gòu)為例。主要特點(diǎn)是用標(biāo)準(zhǔn)刀具在普通機(jī)床上就可加工，不需要專門的工藝裝備。零齒差輸出機(jī)構(gòu)可內(nèi)齒輪輸出，也可外齒輪輸出。兩對齒輪中只有一對是少齒差，起增速作用，另一對則是作為平行軸間聯(lián)軸器的零齒差內(nèi)嚙合。轉(zhuǎn)臂是單偏心，必須裝設(shè)平衡重。

這種傳動(dòng)增速的特點(diǎn)是傳動(dòng)比大，體積較小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，齒形容易加工，裝拆方便。合理地設(shè)計(jì)、制造及，可使其傳動(dòng)效率達(dá)0.85-0.91。實(shí)踐證明，少齒差傳動(dòng)最適合于大傳動(dòng)比、小功率的場合，在我國已經(jīng)被用到很多機(jī)械或者齒輪裝置上。但少齒差要考慮變位問題。由于內(nèi)嚙合和內(nèi)齒輪加工中，相嚙合雙方的位置關(guān)系、幾何關(guān)系與外嚙合不同，在設(shè)計(jì)內(nèi)嚙合變位齒輪傳動(dòng)時(shí)，齒數(shù)的搭配和變位系數(shù)的選擇要受到各種干涉條件的限制。為避免干涉要進(jìn)行驗(yàn)算，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮齒輪根切問題。提高了加工難度，且剛度不夠高。

2.3擺線針輪行星傳動(dòng)增速

擺線針輪主要由4部分組成：

（1）行星架H由輸入軸1和雙偏心套2組成，偏心套上的兩個(gè)偏心方向互成180°。（2）行星輪C齒形通常為短幅外擺線的內(nèi)側(cè)等距曲線。按運(yùn)動(dòng)要求，一個(gè)行星輪就可傳動(dòng)，但為使輸入軸達(dá)到靜平衡和提高承載能力，對于一齒差針擺傳動(dòng)，常采用兩個(gè)完全相同的奇數(shù)齒的行星輪，裝在雙偏心套上，兩輪位置正好相差180°。行星輪和偏心套之間裝有用以減少摩擦的滾子軸承（稱為轉(zhuǎn)臂軸承）。（3）太陽輪 又稱針輪，針齒殼上裝有一組針齒銷，通常針齒銷上還裝有針齒套，稱為針齒。（4）輸出機(jī)構(gòu)這種常采用銷軸式輸出機(jī)構(gòu)。

3.結(jié)論

本次設(shè)計(jì)針對螺桿泵采油系統(tǒng)做了改進(jìn)，由于原來用抽油桿的采油方式轉(zhuǎn)速高、磨損快、壽命低，改為直接用油管驅(qū)動(dòng)螺桿泵采油。螺桿泵采油系統(tǒng)按驅(qū)動(dòng)方式可劃分為地面驅(qū)動(dòng)和井下驅(qū)動(dòng)兩大類，本次設(shè)計(jì)采用了地面驅(qū)動(dòng)方式。油管轉(zhuǎn)速較低，螺桿泵轉(zhuǎn)速較高，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)增速器。

由于所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸小，且傳動(dòng)比大，故可選擇的螺桿泵增速有三種方式，諧波齒輪增速，擺線針輪增速，少齒差行星齒輪增速。這三種增速方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，也都廣泛應(yīng)用。通過對三種傳動(dòng)采油方案的對比分析，選擇基于諧波齒輪傳動(dòng)的螺桿泵驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]萬仁薄.采油技術(shù)手冊（修訂版）第四分冊[M].北京：石油工業(yè)出版社，2003.

[2]孫俊峰.螺桿泵采油技術(shù)在錦州油田的改進(jìn)及優(yōu)化[D].哈爾濱：東北石油大學(xué)碩士論文，2009.

篇（6）

一、引言

液壓控制技術(shù)是以流體力學(xué)、液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)為基礎(chǔ)，應(yīng)用現(xiàn)代控制理論、模糊控制理論，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成傳感器技術(shù)應(yīng)用到液壓技術(shù)和電子技術(shù)中，為實(shí)現(xiàn)機(jī)械工程自動(dòng)化或生產(chǎn)現(xiàn)代化而發(fā)展起來的一門技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)，在農(nóng)業(yè)、化工、輕紡、交通運(yùn)輸、機(jī)械制造中都有廣泛的應(yīng)用，尤其在高、新、尖裝備中更為突出。隨著機(jī)電一體化的進(jìn)程不斷加快，技術(shù)裝各的工作精度、響應(yīng)速度和自動(dòng)化程度的要求不斷提高，對液壓控制技術(shù)的要求也越來越高，文章基于此，首先分析了液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)，并進(jìn)一步探討了液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)和改造方向。

二、液壓伺服控制系統(tǒng)原理

目前以高壓液體作為驅(qū)動(dòng)源的伺服系統(tǒng)在各行各業(yè)應(yīng)用十分的廣泛，液壓伺服控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)的速度位移及力控制，驅(qū)動(dòng)力、力矩和功率大，尺寸小重量輕，加速性能好，響應(yīng)速度快，控制精度高，穩(wěn)定性容易保證等。

液壓伺服控制系統(tǒng)的工作特點(diǎn)：(1)在系統(tǒng)的輸出和輸入之間存在反饋連接，從而組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。反饋介質(zhì)可以是機(jī)械的，電氣的、氣動(dòng)的、液壓的或它們的組合形式。(2)系統(tǒng)的主反饋是負(fù)反饋，即反饋信號與輸入信號相反，兩者相比較得偏差信號控制液壓能源，輸入到液壓元件的能量，使其向減小偏差的方向移動(dòng)，既以偏差來減小偏差。(3)系統(tǒng)的輸入信號的功率很小，而系統(tǒng)的輸出功率可以達(dá)到很大。因此它是一個(gè)功率放大裝置，功率放大所需的能量由液壓能源供給，供給能量的控制是根據(jù)伺服系統(tǒng)偏差大小自動(dòng)進(jìn)行的。

綜上所述，液壓伺服控制系統(tǒng)的工作原理就是流體動(dòng)力的反饋控制。即利用反饋連接得到偏差信號，再利用偏差信號去控制液壓能源輸入到系統(tǒng)的能量，使系統(tǒng)向著減小偏差的方向變化，從而使系統(tǒng)的實(shí)際輸出與希望值相符。

在液壓伺服控制系統(tǒng)中，控制信號的形式有機(jī)液伺服系統(tǒng)、電液伺服系統(tǒng)和氣液伺服系統(tǒng)。機(jī)液伺服系統(tǒng)中系統(tǒng)的給定、反饋和比較環(huán)節(jié)采用機(jī)械構(gòu)件，常用機(jī)舵面操縱系統(tǒng)、汽車轉(zhuǎn)向裝置和液壓仿形機(jī)床及工程機(jī)械。但反饋機(jī)構(gòu)中的摩擦、間隙和慣性會(huì)對系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號的檢測、校正和初始放大采用電氣和電子元件或計(jì)算機(jī)，形成模擬伺服系統(tǒng)、數(shù)字伺服系統(tǒng)或數(shù)字模擬混合伺服系統(tǒng)。電液伺服系統(tǒng)具有控制精度高、響應(yīng)速度高、信號處理靈活和應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)，可以組成位置、速度和力等方面的伺服系統(tǒng)。

三、液壓傳動(dòng)帕優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗c機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

1液壓傳動(dòng)是由油路連接，借助油管的連接可以方便靈活的布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這是比機(jī)械傳動(dòng)優(yōu)越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，以克服長驅(qū)動(dòng)軸效率低的缺點(diǎn)。由于液壓缸的推力很大，且容易布置。在挖掘機(jī)等重型工程機(jī)械上已基本取代了老式的機(jī)械傳動(dòng)，不僅操作方便，而且外形美觀大方。

2液壓傳動(dòng)裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。例如相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的12％～13％。液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的體積目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的1／10，可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍可達(dá)1：2000，并可在液壓裝置運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。

3傳遞運(yùn)動(dòng)均勻平穩(wěn)，負(fù)載變化時(shí)速度較穩(wěn)定。因此，金屬切削機(jī)床中磨床的傳動(dòng)現(xiàn)在幾乎都采用液壓傳動(dòng)。液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，使用安全、可靠，不會(huì)因過載而造成主件損壞：各液壓元件能同時(shí)自行，因此使用壽命長。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。借助于各種控制閥，特別是采用液壓控制和電氣控制結(jié)合使用時(shí)，能很容易的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。液壓元件己實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)：1液壓系統(tǒng)的漏油等因素，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和正確性，使液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比：2液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體勃性變化引起運(yùn)動(dòng)特性變化，使工作穩(wěn)定性受到影響，所以不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作：3為了減少泄漏以及滿足某些性能上的要求，液壓元件制造和裝配精度要求比較高，加工工藝比較復(fù)雜。液壓傳動(dòng)要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障不易檢查和排除。

總之，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，隨著設(shè)計(jì)制造和使用水平的不斷提高，有些缺點(diǎn)正在逐步加以克服。

四、機(jī)床數(shù)控改造方向

(一)加工精度。精度是機(jī)床必須保證的一項(xiàng)性能指標(biāo)。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定了數(shù)控機(jī)床的加工精度。因此位置精度是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。為了保證有足夠的位置精度，一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的，反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用。在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床、尤其是高精度或太中型數(shù)控機(jī)床時(shí)，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當(dāng)量，一般要求比加工精度高一個(gè)數(shù)量級。總之，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。

(二)先局部后整體。確定改造步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)電氣設(shè)備部分改造先分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進(jìn)給系統(tǒng)、面板控制與強(qiáng)電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。這樣可使改造工作減少遺漏和差錯(cuò)。在每個(gè)子系統(tǒng)工作中，應(yīng)先做技術(shù)性較低的、工作量較大的工作，然后做技術(shù)性高的、要求精細(xì)的工作，做到先易后難、先局部后整體，有條不紊、循序漸進(jìn)。

篇（7）

中圖分類號：TG519文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1、引言

數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代化機(jī)械制造的基礎(chǔ)，也是衡量一個(gè)國家工業(yè)發(fā)展的重要指標(biāo)，數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)主要有主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)，但是由于數(shù)控傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易出現(xiàn)故障，給加工制造帶來消極的影響。我國的數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展較晚，與國外的先進(jìn)水平存在一定的差距，加工的精度、可靠性、穩(wěn)定性等方面存在不足，限制了加工制造的優(yōu)化升級，本文將針對數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，為相關(guān)的研究提供參考。

2、數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的分析

2.1主傳動(dòng)系統(tǒng)

主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有四類：電主軸、帶有變速齒輪的主傳動(dòng)、經(jīng)過一級變速的主傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)與主軸直聯(lián)的主傳動(dòng)。電主軸慣性小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，可以提高啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特性，一般裝備在高速數(shù)控機(jī)床上，有利于控制噪聲和振動(dòng)，但制造難度大，維護(hù)的成本高，并且主軸容易發(fā)生熱變形，影響加工精度。帶有變速齒輪的主傳動(dòng)，通過少數(shù)幾對齒輪降速，分段無級變速，長裝備在大中型數(shù)控機(jī)床上，具有低速大轉(zhuǎn)矩的特點(diǎn)。經(jīng)過一級變速的主傳動(dòng)，多用同步帶或V帶實(shí)現(xiàn)變速，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，但主軸調(diào)速范圍受電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍的約束。電動(dòng)機(jī)與主軸直聯(lián)的主傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)緊湊，其主軸鉆速和轉(zhuǎn)矩輸出與電動(dòng)機(jī)的一致，使用上受到限制。

2.2進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)

進(jìn)給系統(tǒng)由閉環(huán)控制，有驅(qū)動(dòng)單元、位置比較、放大元件、檢測裝置和機(jī)械傳動(dòng)裝置等部分，其中的機(jī)械傳動(dòng)裝置是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作為一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈，有絲杠螺母副、齒輪裝置等中間傳動(dòng)裝置，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括聯(lián)軸器、減速結(jié)構(gòu)、滾珠絲杠螺母副等。聯(lián)軸器起回轉(zhuǎn)移傳遞扭矩和運(yùn)動(dòng)的裝置，有電磁式、液力式和機(jī)械式，機(jī)械式應(yīng)用最為廣泛，徑向尺寸小，構(gòu)造簡單，但兩軸要求嚴(yán)格對中，不允許有角度和徑向偏差，使用受到一定限制。減速結(jié)構(gòu)有同步齒形帶和齒輪傳動(dòng)裝置，同步齒形帶利用帶輪的輪齒和齒形帶的齒形依次齒合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)，具有齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，并且傳動(dòng)的精度高、準(zhǔn)確，無相對滑動(dòng)，同步齒形帶重量輕、強(qiáng)度高、厚度小，能用于高速傳動(dòng)；齒輪傳動(dòng)裝置可以將高速的轉(zhuǎn)矩的伺服電機(jī)的輸出改變?yōu)榈退俅筠D(zhuǎn)矩的執(zhí)行件的輸入，如利用雙片齒輪錯(cuò)齒法可以消除齒輪側(cè)隙，與同步齒形帶相比，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈系統(tǒng)中采用齒輪減速裝置，能產(chǎn)生低頻振蕩，也常在減速機(jī)構(gòu)中配置阻尼器來改善動(dòng)態(tài)性能。滾珠絲杠螺母副可以提高進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度、靈敏度，防止爬行，行程不太長的直線云頂結(jié)構(gòu)常采用滾珠絲杠副，傳動(dòng)效率高達(dá)85%-98%,摩擦角小于1度。

3、數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的故障研究

3.1數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷與維修

數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷分為故障調(diào)查、故障測試與排除。機(jī)械加工時(shí)，加工量不均勻、斷續(xù)切削、運(yùn)動(dòng)部件不平衡等振動(dòng)引起交變力和沖擊力，導(dǎo)致主軸振動(dòng)，影響加工精度，主軸受熱發(fā)生熱變形，降低了傳動(dòng)效率，破壞零部件之間的運(yùn)動(dòng)精度。主軸強(qiáng)力切削時(shí)導(dǎo)致傳動(dòng)帶過松、停轉(zhuǎn)主軸電動(dòng)機(jī)等問題。主軸工作時(shí)由于部件平衡不良，振動(dòng)過大，產(chǎn)生較大的噪聲。主傳動(dòng)不良還會(huì)導(dǎo)致刀具無法夾緊，使主軸抓刀、夾緊裝置無法到達(dá)正確位置；由于松刀液壓缸壓力和行程不足，刀具夾緊后不能松開。變檔壓力過大，軸承和齒輪損壞，齒輪受沖擊產(chǎn)生破損要保持主軸部件具有較高的固有頻率，可以進(jìn)行循環(huán)，清洗主軸箱，更換軸承等可以減少回轉(zhuǎn)時(shí)的阻力，加入油脂可以減少零部件的磨損。對于主軸出現(xiàn)強(qiáng)力切削導(dǎo)致振動(dòng)和傳動(dòng)帶過松等問題，可以用酒精和汽油進(jìn)行擦洗，更換新的主軸傳動(dòng)帶，調(diào)整離合器等加以排除。針對刀具無法夾緊的問題可以更換拉釘、碟形彈簧等加以排除。對于軸承和齒輪損壞，可以通過調(diào)整預(yù)緊力，并加以排除。

3.2數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的故障診斷與維修

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的故障分為幾種，過載：進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的載荷過大，傳動(dòng)鏈不良，頻繁正反轉(zhuǎn)，出現(xiàn)報(bào)警信息；超程，進(jìn)給傳動(dòng)超過硬限位或軟限位；竄動(dòng)，接線接觸不良、控制信號不穩(wěn)定等導(dǎo)致竄動(dòng)；振動(dòng)，速度反饋存在故障、速度環(huán)增益過高，減速時(shí)間設(shè)定過小等會(huì)加劇振動(dòng)；爬行，傳動(dòng)鏈的不良、負(fù)載過大、伺服系統(tǒng)的增益過低、聯(lián)軸器松動(dòng)等導(dǎo)致爬行異常；伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，電磁制動(dòng)故障、驅(qū)動(dòng)單元故障、冷卻不滿足條件、信號未接通等都會(huì)導(dǎo)致伺服電動(dòng)機(jī)異常；漂移，當(dāng)指令值為零時(shí)，坐標(biāo)軸仍移動(dòng)造成的位置誤差等。對數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí)，可以用模塊交換法檢查故障的轉(zhuǎn)移情況，外接參考電壓法確定伺服電機(jī)的故障等。

4、結(jié)束語

數(shù)控機(jī)床時(shí)機(jī)械加工的重要基礎(chǔ)，研究傳動(dòng)系統(tǒng)中存在的故障，對于改善數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)具有重要的作用，相關(guān)的研究值得進(jìn)一步的深入。

參考文獻(xiàn)：

[1] 何純. 數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行節(jié)能技術(shù)及應(yīng)用研究[J]. 重慶大學(xué). 2013-05-01.

篇（8）

一、引言

機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)作為學(xué)校向應(yīng)用型綜合大學(xué)轉(zhuǎn)變中專業(yè)建設(shè)的重要組成部分，是培養(yǎng)應(yīng)用型機(jī)械類本科專業(yè)人才的主陣地?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)》是該專業(yè)重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，專業(yè)教學(xué)計(jì)劃圍繞《機(jī)械設(shè)計(jì)》教學(xué)目標(biāo)開設(shè)了工程實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程，如《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》《16+2職業(yè)技能訓(xùn)練》等，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等，要求學(xué)生能綜合利用所學(xué)知識解決工程實(shí)際問題。但是在實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，教學(xué)效果差，一是因?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)所開實(shí)驗(yàn)多是認(rèn)知性實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)[1]；二是因?yàn)椤稒C(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》命題陳舊且單一，缺乏現(xiàn)代設(shè)計(jì)，無法達(dá)到綜合訓(xùn)練的目標(biāo)[2]。為此，本文提出基于慧魚工程技術(shù)的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新工程實(shí)踐能力等。

二、機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端及改進(jìn)策略

1.機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)弊端?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)》是一門綜合性很強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課，以《機(jī)械制圖》《理論力學(xué)》《材料力學(xué)》《機(jī)械工程材料》《互換性和測試測量技術(shù)》《機(jī)械原理》等課程為依托，對機(jī)械零件設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、摩擦磨損及、螺紋連接、軸轂連接、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿渦輪傳動(dòng)、軸系設(shè)計(jì)、滾動(dòng)和滑動(dòng)軸承、機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及其他常用零部件設(shè)計(jì)等知識進(jìn)行講解[3]。其課程特點(diǎn)是內(nèi)容多且雜，存在大量經(jīng)驗(yàn)公式與圖表，教學(xué)內(nèi)容抽象等，多數(shù)學(xué)生反映內(nèi)容零亂，找不到重點(diǎn)。為此，通常在制訂教學(xué)計(jì)劃開設(shè)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)課，輔助學(xué)生理解并掌握相關(guān)知識，如《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》。隨著技術(shù)的發(fā)展，社會(huì)對學(xué)生的綜合創(chuàng)新設(shè)計(jì)及工程實(shí)踐能力提出更高的要求[4]，但目前《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)》仍然存在一定的弊端，實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果差，無法滿足社會(huì)需求?！稒C(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》是對漸開線圓柱齒輪二級減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，該實(shí)踐項(xiàng)目存在一些弊端：一是課程設(shè)計(jì)命題陳舊且單一，是對通用漸開線圓柱二級齒輪減速器進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容為機(jī)械方案設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)、裝配圖繪制及減速器設(shè)計(jì)說明書，相關(guān)設(shè)計(jì)技術(shù)指導(dǎo)書成熟，網(wǎng)絡(luò)資源豐富，學(xué)生設(shè)計(jì)時(shí)基本是依葫蘆畫瓢，查手冊，套公式，設(shè)計(jì)過程就是仿造，部分學(xué)生存在抄襲、買賣現(xiàn)象，嚴(yán)重影響教學(xué)秩序和教學(xué)質(zhì)量；二是重視二維裝配圖，輕視二維零件圖、爆炸圖和三維建模及裝配的訓(xùn)練，不足以滿足機(jī)械設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練的要求。機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方面，主要包括機(jī)器組成及典型機(jī)械傳動(dòng)零件感性認(rèn)識、傳動(dòng)試驗(yàn)（齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)等）、機(jī)械傳動(dòng)軸系部件設(shè)計(jì)與分析。由于我校教學(xué)計(jì)劃安排，無明確的機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)有關(guān)課程，僅在《機(jī)械設(shè)計(jì)》理論教學(xué)時(shí)，組織學(xué)生參觀機(jī)械典型零部件多功能語音教學(xué)示范箱，加深對《機(jī)械設(shè)計(jì)》各章節(jié)的理解。為彌補(bǔ)《機(jī)械設(shè)計(jì)》實(shí)踐實(shí)驗(yàn)課程的不足，我校除了積極對《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式以及考核方式做調(diào)整外，還積極探索以16+2實(shí)踐周“專業(yè)技能訓(xùn)練”作為實(shí)驗(yàn)實(shí)踐教學(xué)的補(bǔ)充，但由于不規(guī)范存在教學(xué)效果差的問題。2.設(shè)計(jì)實(shí)踐實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對大學(xué)生工程實(shí)踐能力的培養(yǎng)具有重要的意義[5]。為此，我校對《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新改革，積極探索機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)。Fischertechnik，即“慧魚”，是德國人基于六面體接體發(fā)明創(chuàng)造的工程技術(shù)智趣拼裝模型，包含各類機(jī)械構(gòu)件（齒輪傳動(dòng)、絲桿傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、皮帶傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、減速器等）、電氣元件（電機(jī)、電氣開關(guān)、氣動(dòng)零件、各類傳感器、控制器、導(dǎo)線及導(dǎo)線接頭等）和編程軟件等模塊。該模型是《機(jī)械設(shè)計(jì)》的理想教學(xué)工具?；诖宋倚?，利用Fischertechnik模型搭建機(jī)械創(chuàng)新人才培養(yǎng)平臺，結(jié)合教師科研、機(jī)械工程專業(yè)學(xué)科競賽與大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目等，在16+2實(shí)踐周“職業(yè)技能訓(xùn)練”時(shí)機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)題目，學(xué)生自由組隊(duì)，綜合利用《機(jī)械原理》《材料力學(xué)》《理論力學(xué)》《機(jī)械設(shè)計(jì)》《機(jī)械制圖》等課程知識，合理分工，利用Fischertechnik組合模型，完成相關(guān)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)任務(wù)，力求達(dá)到培養(yǎng)綜合設(shè)計(jì)能力、工程實(shí)踐能力、創(chuàng)新實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力等的教學(xué)目標(biāo)。

三、機(jī)械設(shè)計(jì)綜合創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)教學(xué)示例

篇（9）

很多創(chuàng)新成果在取得以后回望，當(dāng)時(shí)的設(shè)想都是三個(gè)字――“不可能”。然而，機(jī)會(huì)往往就蘊(yùn)藏在這諸多“不可能”之中。趙亞平教授深知這一點(diǎn)。多年來，他鎖定新型環(huán)面蝸桿傳動(dòng)、齒輪嚙合理論等方面進(jìn)行研究與開發(fā)，其創(chuàng)新成果應(yīng)用前景廣闊，深受學(xué)界好評。

二包環(huán)面蝸桿傳動(dòng)具備一系列優(yōu)良特性，但是對各種誤差變形十分敏感，

限制了其推廣應(yīng)用。平面二包傳動(dòng)，由于蝸桿邊齒變尖與根切的限制，使其無法應(yīng)用于蝸桿多頭數(shù)或小傳動(dòng)比的場合。趙亞平據(jù)此提出了雙圓環(huán)面二包傳動(dòng)這種新型環(huán)面蝸桿傳動(dòng)裝置，克服了上述不足。他提出的兩點(diǎn)下山割線法（DPDS方法）是研究線共軛曲面嚙合特性的有力數(shù)學(xué)工具。在研究過程中，他不但注重考察誘導(dǎo)主曲率和滑動(dòng)角等局部嚙合特性參數(shù)，而且注重考查蝸輪齒面共軛區(qū)范圍，蝸桿工作長度及瞬時(shí)接觸線的分布等全局嚙合特性，從而豐富發(fā)展了蝸桿副的嚙合幾何學(xué)。目前，雙圓環(huán)面二包傳動(dòng)作為一種新型機(jī)械傳動(dòng)裝置，已經(jīng)獲得多項(xiàng)專利授權(quán)。

業(yè)內(nèi)人士都知道，標(biāo)準(zhǔn)二包傳動(dòng)，蝸輪齒面中部存在二次接觸區(qū)，瞬時(shí)接觸線相互交叉，接觸頻率高，容易發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕，是蝸輪齒面的薄弱環(huán)節(jié)?？梢酝ㄟ^角修形，自然地切去蝸輪齒面的二次接觸區(qū)，使原接觸區(qū)和新接觸區(qū)都和蝸桿螺旋面密切，從而大幅度地提高二包傳動(dòng)的嚙合質(zhì)量。趙亞平在此基礎(chǔ)上導(dǎo)出了一般化的角修形條件，指出了角修形的物理意義；數(shù)字化地論證了原接觸區(qū)和新接觸區(qū)都和蝸桿螺旋面密切，但密切的程度有所不同；闡述了角修形切除二次接觸區(qū)、同時(shí)使得蝸桿工作長度變短的機(jī)理。相關(guān)結(jié)果發(fā)表于國際期刊Science China Technological Sciences，審稿意見認(rèn)為：“論文主要內(nèi)容是對采用作者提出的角修正的雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)齒面嚙合情況進(jìn)行分析。為此主要工作是建立傳動(dòng)數(shù)學(xué)模型及其嚙合特性方程，并進(jìn)行實(shí)例分析。論文對于該種傳動(dòng)性能研究具有重要的指導(dǎo)意義。有發(fā)表價(jià)值。雙圓環(huán)面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)屬尚未充分研究和開發(fā)的環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，開展相關(guān)研究，特別是采用修形技術(shù)提高其嚙合性能具有一定的理論意義。具有一定的理論價(jià)值。算例丙的蝸桿頭數(shù)達(dá)到12，遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破一般蝸桿傳動(dòng)的情況。”相關(guān)論文獲得過湖北省、及湖北省機(jī)械工程學(xué)會(huì)的優(yōu)秀論文獎(jiǎng)勵(lì)。目前，該研究已獲得角修正雙圓環(huán)面二包傳動(dòng)及其制造方法的發(fā)明專利授權(quán)。

除此之外，針對標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)存在二次接觸區(qū)，嚙合性能有待進(jìn)一步提高和角修形傳動(dòng)雖然嚙合性能優(yōu)良，但制造工藝比較復(fù)雜的問題，趙亞平提出了高度修形、中心距修形及傳動(dòng)比修形等一系列制造工藝簡單且修形效果優(yōu)秀的修形方案，使得環(huán)面蝸桿副雙線接觸的機(jī)理有了清晰明確的解釋。同時(shí)，他還對環(huán)面蝸桿傳動(dòng)特性進(jìn)行了研究，運(yùn)用彈流理論和齒輪嚙合理論，導(dǎo)出了任意嚙合點(diǎn)處，卷吸速度、角和彈流膜厚系數(shù)的計(jì)算公式。擺脫開材料、載荷等因素的影響，以角反映成膜條件，以彈流膜厚系數(shù)反映油膜厚度，便于衡量整個(gè)接觸區(qū)內(nèi)特性的差異，有利于分析工藝參數(shù)對蝸桿副性能的影響。有關(guān)結(jié)果曾經(jīng)在CIST2008&ITS-IFToMM2008（北京）學(xué)術(shù)會(huì)議上宣讀，并發(fā)表于國際期刊TribologyTransactions。

致力于解決生產(chǎn)實(shí)際中的問題

出身工科背景，趙亞平一直希望自己的研究成果能夠得到推廣應(yīng)用，服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。為此，他多方探索，并取得了一系列成果。

在生產(chǎn)過程中，由于能夠?qū)崿F(xiàn)多齒雙線接觸，各類環(huán)面蝸桿傳動(dòng)對各種誤差變形都比較敏感。這是限制環(huán)面蝸桿傳動(dòng)應(yīng)用推廣的主要問題，也是環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的主要不足之處。而解決這個(gè)問題辦法之一，是通過失配修形，使得蝸輪副變瞬時(shí)線接觸為瞬時(shí)的點(diǎn)接觸。當(dāng)然，這里的所謂點(diǎn)接觸是理論上的。實(shí)際上，由于齒面的彈性，受載之后，瞬時(shí)接觸點(diǎn)擴(kuò)展成瞬時(shí)接觸橢圓，沿接觸跡線眾瞬時(shí)接觸橢圓集成齒面上的接觸區(qū)。上述失配修形方法，早已成功應(yīng)用于錐齒輪傳動(dòng)和準(zhǔn)雙曲面齒輪傳動(dòng)。但是對于環(huán)面蝸桿傳動(dòng)，相關(guān)研究進(jìn)展比較緩慢，主要是因?yàn)?，環(huán)面蝸桿副的齒面非常復(fù)雜，沒有找到有效的方法計(jì)算瞬時(shí)接觸點(diǎn)。

趙亞平結(jié)合自己在相關(guān)領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)，提出了兩階段下山割線法（TSDS方法），用于計(jì)算失配環(huán)面蝸桿傳動(dòng)的瞬時(shí)接觸點(diǎn)。該法無需計(jì)算包含偏導(dǎo)數(shù)的Jacobi矩陣，對迭代初值的敏感性低，還能克服迭代過程中的奇異性，適宜用來求解復(fù)雜的非線性方程組；改進(jìn)了確定點(diǎn)接觸失配齒輪副瞬時(shí)接觸橢圓的局部綜合方法，使得瞬時(shí)接觸點(diǎn)鄰域內(nèi)曲率干涉的判別更為合理；發(fā)現(xiàn)以標(biāo)準(zhǔn)蝸桿和Ⅰ型蝸輪相配，組成的失配蝸輪副對各種裝配誤差均不敏感，能夠避免曲率干涉，實(shí)現(xiàn)較好的點(diǎn)接觸，而且蝸桿工作部分較長，具備可觀的承載能力；由具體算例計(jì)算出蝸輪轉(zhuǎn)角誤差曲線，表明了它具有近似拋物線形狀，說明所提出的失配方式，具有一定的減輕振動(dòng)、吸收沖擊的效果。有關(guān)結(jié)果發(fā)表于國際期刊Computer-AidedDesign。

他的研究為失配環(huán)面蝸桿副的正確設(shè)計(jì)奠定了基礎(chǔ)。

篇（10）

數(shù)控機(jī)床是集機(jī)、電、液、氣、光等為一體的自動(dòng)化機(jī)床，經(jīng)各部分的執(zhí)行功能，最后共同完成機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)、夾緊、松開、變速和換刀等各種動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)切削加工任務(wù)。工作時(shí)，各項(xiàng)功能相互結(jié)合，發(fā)生故障時(shí)也混在一起，故障現(xiàn)象和原因并非簡單一一對應(yīng)。一種故障現(xiàn)象可能有幾種不同的原因，大部分故障以綜合形式出現(xiàn)，數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)就是一個(gè)明顯的例子。

數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)部件在低速運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)移動(dòng)部件開始不能啟動(dòng)，啟動(dòng)后又突然作加速運(yùn)動(dòng)，而后又停頓，繼而又作加速運(yùn)動(dòng)，如此周而復(fù)始，這種移動(dòng)部件忽停忽跳，忽快忽慢的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，稱為爬行；而當(dāng)其高速運(yùn)行時(shí)，移動(dòng)部件又出現(xiàn)明顯的振動(dòng)。這一故障現(xiàn)象就是典型的進(jìn)給系統(tǒng)的爬行與振動(dòng)故障。

造成這類故障的原因有多種可能，可能是因?yàn)闄C(jī)械部分出現(xiàn)了故障所導(dǎo)致，也可能是進(jìn)給系統(tǒng)電氣部分出現(xiàn)了問題，還可能是機(jī)械部分與電氣部分的綜合故障所造成，甚至可能因編程有誤也會(huì)產(chǎn)生爬行故障。

一、分析機(jī)械部分原因與對策

因?yàn)閿?shù)控機(jī)床低速運(yùn)行時(shí)的爬行現(xiàn)象往往取決于機(jī)械傳動(dòng)部分的特性，高速時(shí)的振動(dòng)又通常與進(jìn)給傳動(dòng)鏈中運(yùn)動(dòng)副的預(yù)緊力有關(guān)，由此數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)故障可能會(huì)在機(jī)械部分。

如果在機(jī)械部分，首先應(yīng)該檢查導(dǎo)軌副。因?yàn)橐苿?dòng)部件所受的摩擦阻力主要是來自導(dǎo)軌副，如果導(dǎo)軌副的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)大，且其差值也大，將容易造成爬行。盡管數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌副廣泛采用了滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌或塑料導(dǎo)軌，如果導(dǎo)軌間隙調(diào)整不好，仍會(huì)造成爬行或振動(dòng)。對于靜壓導(dǎo)軌副應(yīng)著重檢查靜壓是否到位，對于塑料導(dǎo)軌可檢查有否雜質(zhì)或異物阻礙導(dǎo)軌副運(yùn)動(dòng)，對于滾動(dòng)導(dǎo)軌則應(yīng)檢查預(yù)緊措施是否良好。關(guān)注導(dǎo)軌副的也有助于分析爬行問題，導(dǎo)軌副狀態(tài)不好，導(dǎo)軌的油不足夠，致使溜板爬行。這時(shí)，添加油，且采用具有防爬作用的導(dǎo)軌油是一種非常有效的措施。這種導(dǎo)軌油中有極性添加劑，能在導(dǎo)軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改善導(dǎo)軌的摩擦特性防止爬行。

其次，要檢查進(jìn)給傳動(dòng)鏈。因?yàn)樵谶M(jìn)給系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)裝置到移動(dòng)部件之間必定要經(jīng)過由齒輪、絲杠螺母副或其他傳動(dòng)副所組成的傳動(dòng)鏈。定位精度下降、反向間隙增大也會(huì)使工作臺在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中出現(xiàn)爬行。通過調(diào)整軸承、絲杠螺母副和絲杠本身的預(yù)緊力，調(diào)整松動(dòng)環(huán)節(jié)，調(diào)整補(bǔ)償環(huán)節(jié)，都可有效地提高這一傳動(dòng)鏈的扭轉(zhuǎn)和拉壓剛度（即提高其傳動(dòng)剛度），對于提高運(yùn)動(dòng)精度，消除爬行非常有益；另外傳動(dòng)鏈太長，傳動(dòng)軸直徑偏小，支承座的剛度不夠也是引起爬行的因素。因此，在檢查時(shí)也要考慮這些方面是否有缺陷，逐個(gè)排查。

二、分析進(jìn)給伺服系統(tǒng)原因與對策

如果故障原因在進(jìn)給伺服系統(tǒng)，則需分別檢查伺服系統(tǒng)中各有關(guān)環(huán)節(jié)。數(shù)控機(jī)床的爬行與振動(dòng)問題屬于速度問題，與進(jìn)給速度密切相關(guān)，所以也就離不開分析進(jìn)給伺服系統(tǒng)的速度環(huán)，檢查速度調(diào)節(jié)器故障一是給定信號，二是反饋信號，三是速度調(diào)節(jié)器自身故障。根據(jù)故障特點(diǎn)（如振動(dòng)周期與進(jìn)給速度是否成比例變化）檢查電動(dòng)機(jī)或測速發(fā)電機(jī)表面是否光整；還可檢查系統(tǒng)插補(bǔ)精度是否太差，檢查速度環(huán)增益是否太高；與位置控制有關(guān)的系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定有無錯(cuò)誤；伺服單元的短路棒或電位器設(shè)定是否正確；增益電位器調(diào)整有無偏差以及速度控制單元的線路是否良好，應(yīng)對這些環(huán)節(jié)逐項(xiàng)檢查、分類排除。

三、其它因素

有時(shí)故障既不是機(jī)械部分的原因，又不是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的原因，有可能是其它原因如編程誤差。如FANUC6M系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床在一次切削加工時(shí)出現(xiàn)過載爬行。經(jīng)過仔細(xì)核查，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)故障引起過載，更換電動(dòng)機(jī)過載消除，可爬行還是存在。先從機(jī)床著手尋找故障原因，結(jié)果核實(shí)傳動(dòng)鏈沒問題，又查進(jìn)給伺服系統(tǒng)確認(rèn)無故障，隨后對加工程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)工件曲線的加工，采用細(xì)微分段圓弧逼近來實(shí)現(xiàn)，而在編程中用了G61指令，也即每加工一段就要進(jìn)行一次到位停止檢查，從而使機(jī)床出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，將G61改為G64指令連續(xù)切削，爬行消除。

如果故障既有機(jī)械部分的原因，又有進(jìn)給伺服系統(tǒng)的原因，很難分辨出引起這一故障的主要矛盾，這是制約我們迅速查出故障原因的重要因素。面對這種情況，要進(jìn)行多方面的檢測，運(yùn)用機(jī)械、電氣、液壓等方面的綜合知識，采取綜合分析判斷，排除故障。

數(shù)控機(jī)床是技術(shù)密集和知識密集的設(shè)備，故障現(xiàn)象是多樣的，其表現(xiàn)形式也沒有簡單的規(guī)律可遵循，這就要求維修的技術(shù)人員要有電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電氣自動(dòng)化技術(shù)、檢測技術(shù)、機(jī)械理論與實(shí)踐技術(shù)、液壓與氣動(dòng)等較全面的綜合技術(shù)知識，還要求具有綜合分析和解決問題的能力。