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機械傳動的基本原理范文1
關鍵詞:機械化;液壓;傳動;機電一體化
1液壓傳動技術的工作原理及特點
1．1液壓傳動技術的工作原理
現階段，液壓機械傳動技術已經是我國工程領域發展中十分重要的一部分，而且在未來的工程領域也占據著重要地位，有著非常廣闊的發展空間。液壓傳動技術的基本原理就是利用液體的靜壓力與機械能之間進行轉換，從而實現對機械設備的驅動。具體過程為通過液壓泵的作用，把原動機的機械能轉換為液體的壓力能，經過方向、流量和壓力控制，最后借助于液壓缸或者馬達來把壓力能轉換為機械能，進而控制設備部件的伸縮和運轉。
1．2液壓傳動技術的特點
液壓機械傳動系統以其獨特優勢，成為工程設備選擇的主流。液壓傳動技術的特點主要如下:液壓傳動系統與傳統機械傳動系統相比，有著更好的傳動效率，在能量損耗方面也做得更好，這就使得液壓傳動技術可以更好地將能量進行傳遞和轉換，大大提高了工作效率。另外，液壓機械傳動還將機械功率流和液壓功率流二者進行結合，實現了無級變速傳動，工程機械的操作比以前簡單，工作人員在操作過程中只需要將精力都集中在控制工作上，不再需要根據車速和作業負荷來調節檔位。而且，液壓機械傳動技術比液力機械傳動提高了30%的傳動效率，卻節省了25%的能源消耗，是工程領域的一個進步。
2工程機械設備液壓系統
液壓傳動技術應用在工程機械領域，由于工程機械通常野外作業，因此保證設備的正常運轉，提高設備可靠性顯得尤為重要。在設計工程機械液壓系統過程中，各系統需要共同配合，協同作業。工程機械設備液壓系統有以下幾部分。
2．1主油泵供油系統
按照油液循環方式分為閉式循環系統和開式循環系統。開式系統是指液壓泵從油箱吸油，通過換向閥給執行元件供油以驅動工作機構，執行元件的回油經換向閥回油箱。系統油液回油箱，可以發揮油箱的散熱、沉淀雜質的作用。在開式循環系統中對泵的自吸能力有一定的要求，以及液壓裝置的使用溫度條件、液壓油的黏度進行考慮，來對吸油管路的阻力進行計算，并且還要對液壓泵油箱液位的安裝位置進行確定，設計吸油管路。此外，在對液壓泵的自吸能力計算的同時要確保富裕量的充足。這種循環系統由于結構較為簡單，仍被大多數小型工程機械所采用。在閉式系統中，油液不經油箱，系統結構較為緊湊，空氣不易滲入系統，故傳動的平穩性好。工作機構的變速和換向靠調節泵或馬達的變量機構實現，避免了在開式系統換向過程中所出現的液壓沖擊和能量損失。同時也會出現油液不回油箱，油液的散熱和過濾的條件較差的現象。一般情況下，閉式系統中的執行元件一般為液壓馬達。部分工程機械行走系統當中，大都選擇馬達來驅動，由于馬達有良好的低速性能和大輸出扭矩，因此應用較為廣泛。
2．2供油系統
供油系統是工程機械上必不可少的一部分，油泵將油液經過各分配器分配至各點，在高負荷的工作條件下，將油脂或油液輸送至各摩擦表面如缸壁與活塞環，軸徑與軸承，起到、密封、清潔、冷卻、緩沖和防銹的作用。
2．3支腿液壓系統
在部分工程機械中，例如汽車起重機，依靠四條液壓支撐腿將整個汽車抬起來，并將起重機的各個部分展開，進行起重作業;當需要轉移起重作業現場時，需要將起重機的各個部分收回到汽車上，使汽車恢復到車輛運輸功能狀態進行轉移。作業過程中依靠鎖緊回路，采用液壓鎖將支腿鎖定在一定位置上，工作可靠，時間長，來保證作業的安全性。目前工程機械大多采用機電液一體化，液壓系統的正常運行是良好技術狀況的一個主要標志。合格、潔凈的液壓油是液壓系統可靠運行的保障。正確的維護則是液壓系統可靠運行的根本。然而，要保持液壓系統穩定、高效的作業性能，在使用液壓系統時，應遵循正確的規章流程來進行操作。做好工程機械液壓系統的日常維護保養工作，做到每日小保養，定期大保養，不僅可以延長工程機械的使用壽命，而且還能提高工程機械的施工效率。綜上所述，液壓傳動技術以其獨特的穩定、方便和安全等特點，深得廣大民眾的認可，所以在我國的一些大型設備的傳動技術使用上，基本上都會選擇液壓傳動技術，比如裝載機和汽車起重機的使用上都會使用液壓技術來完成操作。再比如軍工中的輪船舵機的控制，也會采用液壓技術，這在一定程度上也體現了液壓技術的安全性和可靠性。液壓傳動技術能耗低、動力足，在工程領域有有著舉足輕重的作用，而隨著我國經濟和技術的發展，液壓傳動技術還會發揮更加重要的作用。
3液壓傳動技術在工程機械領域的發展現狀和前景
作為工程建設的主力軍，工程機械在施工建設過程中發揮著重要作用，無論是在起重、運輸、土方機械還是在橋梁隧道機械方面，液壓傳動技術與機械傳動、電氣傳動相互銜接相互配合，在功率重量比、無級調速、自動控制、過載保護、自等方面的獨特技術優勢，在工程機械領域發揮著及其重要的作用。目前，隨著電子技術、計算及技術、信息技術、自動控制技術及新工藝、新材料的應用，以及微機軟件的不斷開發和應用，液壓傳動技術也越來越趨向于更成熟、更便捷、更廣泛的方向發展，液壓傳動技術在工程機械領域相較于其他傳動技術有著無可比擬的作用。液壓傳動技術的發展前景還是比較值得期待的，隨著我國計算機等信息技術的發展和進步，液壓傳動技術會有更大的發展空間，在進步的方向上也會有更多的選擇。液壓傳動技術與電子技術的融合會推動整體裝置向著高精度和小型化的方向發展。同時，液壓閥的集成配置、液壓泵站的性能優化、液壓缸的綜合配置使工程機械性能不斷完善。液壓傳動技術在工程機械領域緊跟時展步伐，積極進行創新和完善，與新型技術和新型工藝相結合，提高自身性能，進而提高在市場上的競爭力。液壓傳動技術與機電一體化結合，會讓這一技術朝著高度自動化的方向發展。與微電子結合出現了數字液壓泵、數字閥、數字液壓缸。未來，液壓系統還將從液壓現場總線技術、自動化控制軟件技術、純水液壓傳動、電液集成塊等方面進行動態發展?？傮w來說，新技術的應用，使得工程機械向節能化、智能化不斷發展，液壓傳動技術在工程機械領域將有著更加客觀的發展前景。
機械傳動的基本原理范文2
關鍵詞： 中職 《機械基礎》 課程改革
機械專業是培養機械行業生產、管理、服務第一線需要的技術應用型人才，隨著市場經濟體制的建立，科技進步和產業結構的調整，機械行業對高級應用型人才的綜合能力要求也越來越高，對復合型人才的要求越來越高。而反觀傳統的機械專業的培養模式、課程體系、教學方式，就會發現課程設置單一、知識面和專業面窄、課程難以形成完整的體系、教學內容陳舊、教學方法和教學手段落后等不足之處。為了改變這種狀況，適應當今社會對機械工程專業人才的需求，培養出基礎扎實、知識面寬、創造能力強、素質高的機械工程人才，調整教學內容，改革課程體系勢在必行。
課程改革是最基本的教學建設?！稒C械基礎》是一門重要的專業基礎課程，為了突出中職的教學特點，提高教學質量，本文就該課程在教學內容、教學方法、教學手段和實踐環節等方面的問題，提出一些改革意見。
一、整合課程內容，建立和完善課程體系
中職的教學內容及課程體系應強調理論知識的應用，必須按照一線生產實際需要授課，其課程體系必須突出能力與素質的培養，其教學內容應擺脫學科系統性、完整性的束縛。據此，教學內容調整的思路是強調基本知識、基本原理，注重實際應用，引入反映機械設計理論和方法的新概念、新理論、新方法，介紹各種新型機構和新的機械設計方法，力求在壓縮課內學時的前提下，拓寬知識面，增加信息量，提高教學效果。
《機械基礎》是以機構運動簡圖為研究模型的，建立機械運動簡圖應該是機械設計的基礎，因此應把機構的結構分析、機構運動簡圖的定義、性質和常用運動副的代號、機構運動簡圖的建立作為重點講授內容。對機構設計部分的內容，要通過多媒體技術動畫演示，讓學生直觀地了解機械傳動和零件間的傳動關系，從而減少繁雜的語言講述，多作計算公式的推導過程、零件結構和一些設計參數的選取原則的介紹，并加強對機械運行的介紹，比如多種傳動方式的組合、原理、特點，以及工程實際中的應用、維護，等等。應增加一些本專業的最新動態的介紹，多向學生介紹一些機械的新發展、新思路，以開闊學生的眼界。要克服傳統教學重設計計算輕結構設計，以及與工程實際技術問題緊密結合的部分的缺陷。如滾動軸承這一章，軸承裝置設計這部分內容在傳統教學中往往不作為重點，而這部分內容是生產一線技術人員直接接觸最為廣泛的實際問題。因此，可以把這章內容進行重新整合，把軸承裝置設計這部分內容作為重點，要求學生重點解決軸承的安裝、配合、緊固、調節、、密封等實踐性很強的技術問題，在學習這些基本知識的基礎上，再舉一些工程實例，如CA614OA車床主軸支撐的例子。通過這個實例，學生能重點掌握軸承的組合結構，軸承的調整，以及軸承的精度對機床主軸傳動的影響。通過這樣的整合，學生既能學會軸承的基本知識，又能掌握軸承的應用技術，同時能明確軸承在工程實際中的重要地位。
二、改革教學方法，提高教學效率
面對未來社會對人才培養的要求，如何在傳授知識的同時，著重加強學生創新能力和綜合素質的培養，已成為教學改革中一個重要的問題。針對《機械基礎》課程的特點，我們采用“精講多練、加強自學、分析討論”三環節相結合，以啟發式教育為主的教學方法。
精講基本概念、基本理論、基本方法，力求使知識容易理解、掌握和記憶。如對機構的結構分析進行精講時，平面連桿機構的設計、凸輪機構設計、平面齒輪機構的設計都只精講一種基本結構形式的設計方法，其他結構形式的設計要求學生自學。對機械設計的概念，學生只聽不練自然不能掌握。因此，在各章節都應安排相應的練習，還要安排一些階段性的綜合練習，提高練習的綜合程度，注重方法的運用和掌握，注意對各種理論、方法的綜合應用進行總結，使學生學牢學活知識，具有應用知識的能力。
分析討論課是開發學生智能、鍛煉學生膽量、培養學生科學思維能力的一個重要的教學方法。因此，在教學中應安排一些課堂討論，課堂討論的內容可以是概念題討論、綜合題討論、自選題討論。在整個教學過程中，啟發式教學是激發學生積極思維的首要方法，它可以使學生加深對基本知識的理解，并在求解過程中進一步思考，進而進一步提出科學的設想。教師在講課過程中一定要善于設疑、質疑，要特別注意在新舊知識的銜接轉換處提出新問題，提出的問題最好能引起幾種回答，以此激發學生積極思考，使學生在恰當的情境中作出正確的回答和判斷。
三、利用現代教學手段，激發學生學習興趣
中職學生年齡普遍較小，缺乏社會實踐知識，所以對專業課的學習覺得索然寡味。要克服以上弊端，達到教學的最佳目的，關鍵在于融教與學為一體，最大限度地提高學生的學習積極性。在《機械基礎》中適當運用直觀教學的手段，改革程式化的教學方法，采用實物激勵法、模型演示法、巧用掛圖法、實踐教學法可以增強學生的感性認識，提高學生的工程知識和業務技能，提高教學效率，改善教學效果。
機械傳動的基本原理范文3
關鍵詞：液壓傳動 自動化 生產應用
第一章概述
（一）液壓傳動技術概念
液壓傳動的基本原理：通過動力系統提供動能將機械能轉換為液體的液壓能進而傳遞能量，然后通過各種液壓控制閥和管路的傳遞，由液壓執行元件控制工作機構的動作，從而驅動工作機構實現各種工作的一種控制技術。隨著近年來各種技術的發展，液壓傳動進入了一個新的發展階段。
（二）液壓傳動相比電力控制的優勢
（1）液壓裝置性價比高。相同的電液控制裝置，液壓裝置能可以產生出更強的動力。功率相同的情況下，設備的體積小，重量輕，功率密度大。液壓馬達的體積和重量只有同等功率電動機的12%。
（2）液壓裝置運行平穩。相比于電力控制設備，液壓裝置自身的重量輕，所以能實現快速動作，加之各種新技術和新材料的使用，液壓元器件的性能更加優良，可以實現頻繁啟動、制動和換向，這就在很大程度上滿足了現代工業生產的要求。
（3）液壓控制動作更加智能及方便。各種壓力閥及元器件能對工作介質的流量、壓力和方向進行全面調節，因而通過液壓系統能實現各種需要的動作，也能實現遠遠距離操作。
（4）速度調節范圍大。通過加裝相應的流量控制閥，整個系統可以實現大范圍內的無級調速，在系統運行和停機的的過程中都可以進行調速，因此應用更方便。
（5）液壓裝置由于具有溢流閥等壓力控制元件，在控制過程中能夠自動實現過載保護，所以能保證整個控制系統在長期堵非常態下工作中不會過熱，保證了整個系統的安全穩定運行。
（6）液壓元器件的工作介質是礦物油，因此養護更加容易方便，并且壽命較長。
（三）液壓傳動技術在現代化生產中取得的卓越成效。
由于液壓傳動技術有著如此之多突出的優點，所以這項技術被應用于生產實際中的很多方面，首先是加工機械中的控制系統，如機床的運動系統，行走機械中的工程機械、建筑機械、農業機械、汽車等，鋼鐵工業的提升裝置、軋輥調整裝置等，礦山機械中的液壓鉆機、采煤機、提升機、液壓支架等，水利工程用的防洪閘門、河床升降裝置、大洋采礦等，船舶用的甲板起重機械、船尾推進器等，軍事工業用的火炮操控系統、飛機起落架的收放裝置、雷達的轉向裝置等。液壓傳動與控制是現代機械工程的基礎技術，由于其在重量比、無極調速、自動控制、過載保護等方面的度獨特技術優勢，使其成為國民經濟各行業、各類機械裝備實現傳動與控制的重要技術手段。
第二章
（一）自動化生產的概述
自動化技術是涉及了機械、微電子、計算機等技術領域的一門綜合性科學，新科學技術促進了自動化的發展，自動化也帶來了工業生產的進步，如今自動化技術已經被廣泛應用到機械制造、電力、交通運輸、信息技術等領域，提高了生產效率。自動化涉及三個方面的意義：①代替人的勞動，實現整個系統的協調管理控制與優化②在功能方面，形成一個有機的體系③在制造方面，自動化涉及到了產品生命周期全過程。
（二）液壓在自動化生產中的應用
機械自動化發展過程中系統經歷了三個階段，從最初的純機械傳動發展到后來的機液聯合控制傳動，現在發展到第三個階段，就是由電子控制系統來控制液壓系統，原始的機械傳動方式控制的發動機負載系數低，而且大多數只能進行有級變速，受到整個機械體積的影響，如何合理布局也是一個難題。與機械傳動相比，液壓傳動更容易實現流量和壓力的控制，既可實現機械的正反向動轉，也可實現輸出轉速的無級別調速，使得液壓傳動技術在工程機械的各個部分都占有一席之地。幾乎所有的機械設備都能見到液壓技術的影子，有不少已經成為主要的控制和傳動方式。
（三）液壓傳動控制發展趨勢
縱觀世界，液壓元器件的總銷售額為350億美元，由此可以看出各個國家的液壓工業的需求量都相當之大。據統計，世界各主要國家液壓工業銷售額占機械工業產值的2%～3.5%，而我國只占1%左右，這充分說明我國液壓技術使用率較低， 努力擴大其應用領域，將有廣闊的發展前景。展望新世紀，將是信息化、網絡化、知識化和全球化的時代，信息技術、納米技術等新科技的發展將對液壓傳動與控制技術的研究、對各類液壓產品的結構和工藝、使用領域等都帶來比較深刻的影響。在社會和工程需求的強力推動及機械與電力傳動的挑戰下，液壓傳動與控制將依托科學，不斷發揮自身的優勢，實現機電一體化、智能化、模塊化。將各種新材料以及新技術不斷應用于液壓元器件的開發和制造當中，這樣就能不斷擴大應用領域及使用效率，提高產品的性價比，同時降低能耗，提高液壓產品的安全性和可靠性，如果同時能達到上述所要求的各種技術要求，那么液壓元器件的市場前景必然非常廣闊，同時也能將液壓傳動控制技術的發展提升到一個更高的層次。
第三章總結
液壓傳動技術是機械科學技術的一個分支，他的發展提高需要機械和其他門類科學的發展來推動，他有其獨特的優勢和劣勢，和其他門類科學相輔相承，共同構筑了民族工業的基礎。
總之，由于液壓傳動控制技術是一種新型便捷和廉價的自動化技術，有著良好的發展前景，有著廣闊的發展空間，尤其是新材料和新的制造工藝的出現，液壓系統所需要使用的液壓元器件日臻完美，因此在國民工業生產中會承擔越來越重要的作用，腳踏實地，放眼未來，經過各行業的共同努力，我國的液壓設備一定能走進一個新天地。
參考文獻：
機械傳動的基本原理范文4
[關鍵詞]化工設備機械基礎；課程改革；教學質量
《化工設備機械基礎》是我校化學工程與工藝專業一門綜合性的機械類基礎課，它涉及多個學科，主要側重化工機械設備的基本原理和實際工業應用[1-3]。通過學習該課程，可使學生了解和掌握中低壓容器的設計標準和規范，包括中低壓力容器的結構、材質以及應力分析，了解和熟悉管殼式換熱器、攪拌反應器、填料吸收塔、減壓精餾塔的結構設計和工作原理，在化工工藝課程的學習過程中認知這些化工機械設備的實際應用與操作方法；了解和掌握化工過程機械設備的基本原理，增加學生對化工機械設備工業應用的認知，培養學生在實際化工生產中善于分析和解決問題的能力，并能應用最新的化工設備設計規范和標準對化工工藝過程中的機械設備進行基本的選型，初步建立起完整的化工設備機械設計思想。本課程的知識點零散、工程概念多、實踐性強，要想突出教學重點、提高教學效果、保障教學質量、培養出拔尖的應用型人才，則須注重課程教學的改革與創新。
1課程教學中存在的問題
《化工設備機械基礎》課程內容涉及到化工、機械設計、材料力學等多個學科，傳統教學方式存在一定的不足，例如教學內容陳舊；教學方式單調，缺乏對學生的引導；理論教學與工程實踐聯系不緊密；學生工程倫理意識薄弱等問題。因此，為了提高學生分析能力、工程意識、解決工程設計及工程問題的能力，培養出新工科背景下拔尖的應用型人才，有必要進行《化工設備機械基礎》課程的改革與創新。
2課程改革探索
2.1教學內容及時更新。隨著化工過程工業的進步與發展，教師在授課過程中應該結合現在實際生產中應用的先進化工設備介紹課程中的知識點。例如，在機械傳動章節中可以引入新型齒輪傳動、主動磁軸承等原有課程內容缺乏的新知識[4-5]。通過調研最新的文獻資料，保證教材中知識點的及時更新，使課程內容跟上化工過程工業的快速發展，使學生們了解和熟悉化工機械裝備結構設計的更新換代過程。這樣既能夠打開學生們的視野，也能使學生們了解和熟悉化工過程工業中的新工藝、新技術以及新裝備。同時，能夠調動學生們學習的積極性，提高學生們的學習興趣和熱情。2.2教學方式的革新。教師在教學過程中需要結合現代教學手段，通過視頻動畫將復雜的機械設備構造分解，讓學生們能夠較好了解和掌握化工機械設備內部的構件，更好地理解化工機械設備的工作原理和操作方法。此外，除開課堂教學以外，可讓學生們通過在線課程或者微課對教學內容進行進一步的學習理解。同時，可采用對分課堂，將學生們分組，在讓每組學生提出組內同學沒弄明白的問題，讓其它組弄明白問題的同學進行解答，使學生們主動能夠參與課堂教學，誘導學生們進行思考，激發學生們的探索求知欲。2.3感性認識的培養。由于學生們缺乏化工生產的工程實踐，加之學生們對化工機械設備的感性認識比較薄弱，這無疑加大了教學的難度，降低了學生們對課程的學習興趣，教學質量也得不到保障。因此，在本課程教學過程中，教師需要注重學生們對化工機械設備感性認知的啟發和培養。同時，教師還需注意理論聯系實際，適當增加一些化工過程工業中的生產實例，這樣不僅能引發學生們的思考，還能調動學生們學習的主觀能動性。2.4實踐能力的強化。教師需注意增加實踐教學環節，讓學生們能夠有機會參加工程實踐，做到在“做”中“學”。教師需要充分利用我校化工原理實驗室中的化工機械設備，如化工原理實驗室的填料吸收塔、套管換熱器、減壓精餾塔、板框壓濾機以及干燥設備等，可以結合化工原理實驗教學進行講解。同時，可結合學生們的生產實習，對學生們講解化工實際生產過程中所遇到的化工機械設備，使學生們理論聯系實際，在感性認識的基礎上，對課程內容進行理解消化，掌握化工機械設備的操作原理及應用范圍。
機械傳動的基本原理范文5
關鍵詞:伺服驅動技術,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產業,引起后者的深刻變革。作為傳統產業之一的機械工業,在這場新技術革命沖擊下,產品結構和生產系統結構都發生了質的躍變,微電子技術、微計算機技術的高速發展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合,促使機械工業開始了一場大規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展,各先進國家的機電一體化產品層出不窮。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、化工機械以及工業機器人、智能機器人等許多門類產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、節約能源、降低材料消耗、增強企業競爭力等方面起著極大的作用。
在機電一體化技術迅速發展的同時,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展,國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環交流伺服驅動技術(Full Closed AC Servo)、直線電機驅動技術(Linear Motor Driving)、可編程序計算機控制器(Programmable Computer Controller,PCC)和運動控制卡(Motion Controlling Board)等幾項具有代表性的新技術。
2 全閉環交流伺服驅動技術
在一些定位精度或動態響應要求比較高的機電一體化產品中,交流伺服系統的應用越來越廣泛,其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流,而且調試、使用十分簡單,因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器(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,在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環控制系統,并充分發揮DSP的高速運算能力,自動完成整個伺服系統的增益調節,甚至可以跟蹤負載變化,實時調節系統增益;有的驅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,這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環的控制方式,即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環,也作位置環。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),即實現全閉環控制。比較傳統的全閉環控制方法是:伺服系統只接受速度指令,完成速度環的控制,位置環的控制由上位控制器來完成(大多數全閉環的機床數控系統就是這樣)。這樣大大增加了上位控制器的難度,也限制了伺服系統的推廣。目前,國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環數字式伺服系統 , 使得高精度自動化設備的實現更為容易。其控制原理如圖1所示。
該系統克服了上述半閉環控制系統的缺陷,伺服驅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,而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環。這樣伺服系統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),實現真正的全閉環位置控制功能,獲得較高的定位精度。而且這種全閉環控制均由伺服驅動器來完成,無需增加上位控制器的負擔,因而越來越多的行業在其自動化設備的改造和研制中,開始采用這種伺服系統。
3 直線電機驅動技術
直線電機在機床進給伺服系統中的應用,近幾年來已在世界機床行業得到重視,并在西歐工業發達地區掀起"直線電機熱"。
在機床進給系統中,采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作臺(拖板)之間的機械傳動環節,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動方式無法達到的性能指標和優點。
1. 高速響應 由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件(如絲杠等),使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高,反應異常靈敏快捷。
2. 精度 直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差,減少了插補運動時因傳動系統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"直接驅動",避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象,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 由于無中間傳動環節,消除了機械摩擦時的能量損耗,傳動效率大大提高。
直線傳動電機的發展也越來越快,在運動控制行業中倍受重視。在國外工業運動控制相對發達的國家已開始推廣使用相應的產品,其中美國科爾摩根公司(Kollmorgen)的 PLATINNM DDL系列直線電機和SERVOSTAR CD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統,它能提供很高的動態響應速度和加速度、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(Programming Logical Controller,PLC)問世以來,PLC控制技術已走過了30年的發展歷程,尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展,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)就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。
與傳統的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和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監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,而是由操作系統的循環周期決定。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,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、數據采集、報警、PID調節運算、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,數據間又保持一定的相互關聯,這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后,可一同下載至PCC的CPU中,在多任務操作系統的調度管理下并行運行,共同實現項目的控制要求。
PCC在工業控制中強大的功能優勢,體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS(分布式工業控制系統)技術互相融合的發展潮流,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展潛力。
5 運動控制卡
運動控制卡是一種基于工業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。它的出現主要是因為:(1)為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求;(2)在各種工業設備(如包裝機械、印刷機械等)、國防裝備(如跟蹤定位系統等)、智能醫療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中,急需一個運動控制模塊的硬件平臺;(3)PC機在各種工業現場的廣泛應用,也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。
運動控制卡通常采用專業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的實時監控等方面的工作 ( 例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的發送、外部信號的監控等等);控制卡完成運動控制的所有細節(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庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發、構造所需的控制系統。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中比較流行,運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業,具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現,如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。
機械傳動的基本原理范文6
【關鍵詞】液壓傳動；試驗臺
液壓傳動技術是一種在工業中應用較普遍的一種傳動技術，與機械傳動和電氣傳動相比，它有自己獨特的優點。然而，雖然著科技的發展，液壓系統工作壓力的不斷提高和新型液壓傳動工作介質的不斷應用，傳統液壓油抗磨性試驗臺已不能滿足液壓傳動技術快速發展需要。
一、液壓傳動的基本原理
（一）液壓傳動系統的組成：主要由動力元件（油泵）、執行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質等5部分組成。
（二）液壓傳動系統的工作原理。液壓系統利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執行元件（液壓缸或馬達）把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和同轉運動。
（三）液壓傳動系統的優點：1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的10%一20%。因此慣性力較小，當突然過載或停車時，不會發生大的沖擊；2）能在給定范圍內平穩地自動調節牽引速度，并可實現無極調速，且調速范圍最大可達1：2 000（一般為1：100） ； 3）換向容易，在不改變電機旋轉方向的情沉下，可以較方便地實現工作機構旋轉和直線往復運動的轉換；4）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴格限制；5）由于采用油液為工作介質，元件相對運動表而間能自行，磨損小，使用壽命長；6）操縱控制簡便，自動化程度高；為容易實現過載保護；7）液壓元件實現了標準化、系列化、通用化于設計、制造和}使用。
（四）液壓傳動系統的運用。液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式，由于其具備諸多優點因而應用非常廣泛，如一般工業用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業機械、汽車等；鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；船舶用的甲板起重機械（紋車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等。
二、液壓傳動介質的用途實例
如果從17世紀帕斯卡提出靜壓傳遞原理、18世紀英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動已有二百多年的歷史。隨著科學技術的不斷發展，各行各業對傳動技術有了不斷的需求。特別是在第二次世界大戰期間，由于軍事上迫切地需要反應快、重量輕、功率大的各種武器裝備，而液壓傳動技術適應了這一要求，所以使液壓傳動技術獲得了發展，在戰后的50年代中，液壓傳動技術迅速地轉向其它各個部門，并得到了廣泛的應用。
三、液壓傳動介質在工作過程中產生的摩擦磨損危害
（一）在摩擦磨損過程中系統能量損耗，不僅降低了能源利用率，這些損耗的能量轉換成熱量致使系統的工作介質溫度很快升高，一旦超出其工作溫度范圍其封件的老化、損壞，喪失密封能力，最后導致故障的發生。
（二）導致運動副g隙尺寸的改變，增加泄露，系統的效率降低并且會產生新的磨損顆粒，從而導致元件磨損加劇性能下降。
（三）液壓工作介質與元件摩擦磨損過程中會產生顆粒，當其進入油液中，即混入雜質和污物，當被污染的液壓介質進入泵、馬達和閥內配合間隙時，堵塞閥的間隙和孔口，最終導致元件性能下降以至失效，另外還會劃傷和破壞配合表面的精度和粗糙度，造成液壓元件泄漏和溫升，嚴重時元件失效。當大顆粒污染物（直徑超過1 OOum）進入元件會妨礙元件表面的相對運動直至元件卡死從而造成損害。
（四）在液壓系統中，元件磨損會使系統運行不穩定而產生噪音。
（五）液壓元件的磨損不僅降低了其工作可靠性和使用壽命，也大大增加了系統的成本。
通過以上分析，液壓傳動工作介質抗磨性研究的目的是為了減少摩擦磨損對液壓系統造成的危害，其意義就是能夠有效提高液壓系統的工作效率，減少能源消耗，延長液壓元件及系統的使用壽命。
四、解決方案
（一）試驗臺選用HVQ20葉片泵，工作壓力達到40 MPa為高壓抗磨性試驗臺，并且試驗臺液壓系統的設計和元件的選型充分考慮了多種液壓傳動工作介質的工作特性，適用于礦物油基介質、水基介質等多種液壓工作介質，具有廣泛的適用性。
（二）液壓泵壓力加載選用由計算機控制的比例溢流閥，能夠實現恒壓加載和循環脈動壓力加載，加載精度高，波動小，加載準確，可靠平穩。
（三）試驗臺數據采集系統采用工控機、傳感器和數據采集儀的測控模式，實現了測控的自動化，減少了人為因素的影響，大大提高了測控的速度和精度。
（四）試驗臺選用工控機作為主機，具有存儲、運算速度快、抗干擾能力強等特點，能夠滿足試驗過程中多種環境。試驗系統選用的傳感器具有數字顯示和變送功能，輸出4-20mA標準電流信號，在數據采集過程中省略了二次儀表，提高了傳感器數據傳輸過程中的抗干擾能力。
小結
關于液壓傳動工作介質抗磨性試驗臺結構的總體規劃設計，試驗臺元件的采購、制造、安裝和調試還有待進行。試驗臺可對多種液壓傳動工作介質在不同的壓力下進行抗磨性試驗，在已有抗磨性評價機制下可得出相關結論，但需要更換試驗泵，試驗時間長，針對液壓傳動工作介質抗磨性的評價機制需要進一步逐步探索和完善。
作者簡介：李雙文（1982-），男，漢族，南華大學研究生，衡陽技師學院模具系講師，主要從事液壓傳動、數控機床方面科研、教學工作。
參考文獻：
