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時(shí)間：2023-07-03 09:41:12
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中圖分類(lèi)號(hào)：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）37-0043-01
0 引言
在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)研究過(guò)程中，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠?qū)崿F(xiàn)特定運(yùn)動(dòng)以及動(dòng)力要求的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，可根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)要求，通過(guò)不同傳動(dòng)原理進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，初步從知識(shí)庫(kù)當(dāng)中選擇幾種不同的傳動(dòng)方案。再根據(jù)這些設(shè)計(jì)方案，確定哪種方案可以滿(mǎn)足要求，從而對(duì)方案的優(yōu)劣進(jìn)行適當(dāng)評(píng)價(jià)，確定最優(yōu)方案，這一過(guò)程對(duì)于整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程來(lái)說(shuō)，雖然相對(duì)比較困難，但是卻非常重要，過(guò)程的好壞直接影響到設(shè)計(jì)機(jī)械產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、合理性以及可靠性。由于一個(gè)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)是通過(guò)有限的傳動(dòng)件組成，并且每個(gè)傳動(dòng)件各不相同，都有各自不同的特征，若選擇傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法，免不了要進(jìn)行大量復(fù)雜的計(jì)算分析過(guò)程，因?yàn)橛?jì)算所產(chǎn)生的累積誤差，這就有可能導(dǎo)致做出的評(píng)價(jià)和實(shí)際情況存在一定的差別，令最后確定的方案不是最優(yōu)方案。基于此，本文對(duì)支持向量機(jī)法、三級(jí)模糊綜合評(píng)判法、未確知測(cè)度模型以及基于熵權(quán)的模糊AHP法等方法進(jìn)行介紹。
1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)概述
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)就是指將發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳輸至機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件的一個(gè)中間環(huán)節(jié)，其不僅可以改變運(yùn)動(dòng)方式、運(yùn)動(dòng)大小及確保機(jī)械系統(tǒng)中的全部執(zhí)行構(gòu)件工作部分的協(xié)調(diào)性和配合性，另外，一定要將發(fā)動(dòng)機(jī)功率和轉(zhuǎn)矩傳至相應(yīng)的執(zhí)行構(gòu)件，進(jìn)而克服生產(chǎn)形成的阻力。
2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的評(píng)判方法
2.1 支持向量機(jī)法
支持向量機(jī)指的是根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論而發(fā)展起來(lái)的一種方法。若樣本有限，支持向量機(jī)法可以構(gòu)建一套規(guī)范完整的機(jī)器學(xué)習(xí)理論及方法，該設(shè)計(jì)可以有效克服隨意性等缺點(diǎn)，現(xiàn)如今，支持向量機(jī)方法已廣泛應(yīng)用于模式識(shí)別與函數(shù)逼近、概率密度估計(jì)以及降維等眾多領(lǐng)域，并且在這些領(lǐng)域中，支持向量機(jī)方法處理相關(guān)問(wèn)題的能力也不斷提高。
機(jī)械傳動(dòng)方案決策系統(tǒng)在建模時(shí)，普遍采用支持向量機(jī)法的多類(lèi)分類(lèi)算法。如今選擇支持向量機(jī)法解決多類(lèi)分類(lèi)問(wèn)題的基本方法包括“一對(duì)一”以及“一對(duì)其它”兩種方法。具體的問(wèn)題舉例如下：假設(shè)給定屬于k類(lèi)的m個(gè)訓(xùn)練樣本（x1，y1）， （x2，y2），…， （xi，yi），其中xi（i=1，2，…，m） 代表系統(tǒng)的特征因素集，比如{μc1（u），μc2（u），μc3（u），μc4（u），μc5（u）}，yi？{1，2，…，k}代表分類(lèi)標(biāo)志，其中k=4。需要通過(guò)上述練樣本建立分類(lèi)函數(shù)f，確保未知樣本x進(jìn)行分類(lèi)過(guò)程中錯(cuò)誤率可以達(dá)到最小化。通常情況下，每一個(gè)樣集均有k（k-1）/2個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)，學(xué)習(xí)過(guò)程要選擇“最大贏分”的模式。若此時(shí)學(xué)習(xí)機(jī)的訓(xùn)練結(jié)論表示測(cè)試樣本x是屬于第i類(lèi)的滿(mǎn)意度，那么對(duì)于第i類(lèi)滿(mǎn)意度的分?jǐn)?shù)要加1；否則便對(duì)第j類(lèi)的滿(mǎn)意度分?jǐn)?shù)加上1，最后的結(jié)論要通過(guò)具有最大分?jǐn)?shù)類(lèi)為x的滿(mǎn)意度進(jìn)行決定。
因?yàn)橹С窒蛄繖C(jī)法是通過(guò)靈活地引入了核函數(shù)從而達(dá)到非線(xiàn)性分類(lèi)的目的，而且可以平衡經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)和函數(shù)集容量間的關(guān)系，所以，支持向量機(jī)法可避免過(guò)擬合現(xiàn)象的發(fā)生，其推廣空間是巨大的。另外，支持向量機(jī)法僅僅需要少量的訓(xùn)練樣本便可以獲取較低的檢測(cè)錯(cuò)誤率。支持向量機(jī)法性能的好壞直接取決于核函數(shù)，經(jīng)常使用的核函數(shù)有高斯核與多項(xiàng)式、核線(xiàn)性核與感知器核等等。以下是采用支持向量機(jī)方法對(duì)70組、5種特征因素、4種傳動(dòng)形式的樣本集進(jìn)行6個(gè)分類(lèi)器的訓(xùn)練，訓(xùn)練流程圖見(jiàn)圖1。
2.2 三級(jí)模糊綜合評(píng)判法
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案受到不同的屬性、不同的因素影響，評(píng)價(jià)過(guò)程中一定要進(jìn)行充分的考慮。但是部分的因素模糊性較強(qiáng)，因此，評(píng)判過(guò)程中會(huì)涉及到模糊因素，此類(lèi)的評(píng)判便稱(chēng)作模糊綜合評(píng)判。所謂的模糊綜合評(píng)判指的是通過(guò)模糊變換原理綜合考量評(píng)價(jià)目標(biāo)。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于需要考慮的因素相對(duì)較多，并且不同因素之間還存在層次之分，大多數(shù)因素還存在較為強(qiáng)烈的模糊性，為了能夠?qū)ο到y(tǒng)中事物間的優(yōu)劣次序進(jìn)行比較，確定具有實(shí)際價(jià)值的評(píng)判結(jié)果，所以，可選擇三級(jí)模糊綜合評(píng)判進(jìn)行評(píng)價(jià)。該評(píng)價(jià)方法首先對(duì)一個(gè)因素的不同等級(jí)進(jìn)行綜合評(píng)判，從而實(shí)現(xiàn)單因素評(píng)判，其次將評(píng)判結(jié)果作為每一類(lèi)的綜合評(píng)判，將確認(rèn)的結(jié)果再次進(jìn)行類(lèi)與類(lèi)間的綜合評(píng)判。
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案采用三級(jí)模糊綜合評(píng)判時(shí)，引入了因素子集、因素以及因素等級(jí)三層結(jié)構(gòu)，與此同時(shí)，克服了因素的模糊性以及權(quán)分配的問(wèn)題，所以，確保了對(duì)于因素的狀態(tài)以及重要程度的確定可以滿(mǎn)足客觀實(shí)際的要求。評(píng)判過(guò)程中涉及到了隸屬度與權(quán)數(shù)，所以，是離不開(kāi)人的主觀因素，但是由于選擇三級(jí)模糊評(píng)判，一定程度上降低了人的主觀因素所產(chǎn)生的影響，確保評(píng)判結(jié)果滿(mǎn)足準(zhǔn)確性的要求。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)過(guò)程中，分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)里存放三級(jí)模糊綜合評(píng)判模型，該評(píng)價(jià)模型能夠?qū)Σ煌蛩氐挠绊戇M(jìn)行全面考慮，作出的評(píng)判與實(shí)際是相符的，對(duì)于提高專(zhuān)家水平是非常有意義的。
2.3 未確知測(cè)度模型法
根據(jù)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果，可以發(fā)現(xiàn)，有文獻(xiàn)涉及到了一種全新的評(píng)價(jià)方法，這種方法根據(jù)建立未確知測(cè)度模型，綜合評(píng)價(jià)多目標(biāo)機(jī)械設(shè)計(jì)方案，對(duì)于科學(xué)決策提供必要的理論依據(jù)。未確知測(cè)度模型主要包含了部分關(guān)鍵性問(wèn)題，比如：?jiǎn)沃笜?biāo)測(cè)度和單指標(biāo)測(cè)度矩陣、多指標(biāo)綜合測(cè)度評(píng)價(jià)矩陣、指標(biāo)權(quán)重以及識(shí)別與排序等等。如何對(duì)上述這些關(guān)鍵性的問(wèn)題進(jìn)行處理，將直接影響到模型的準(zhǔn)確性與可靠性。
2.4 基于熵權(quán)的模糊AHP法
通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)可以發(fā)現(xiàn)：經(jīng)典AHP法可以解決多層次機(jī)械傳動(dòng)方案評(píng)價(jià)架構(gòu)等相關(guān)問(wèn)題，可以作為傳動(dòng)系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)的理論基礎(chǔ)。但是經(jīng)典AHP法也存在缺陷：解決模糊問(wèn)題的過(guò)程中，對(duì)于尺度選擇過(guò)分確切，與此同時(shí)，在評(píng)價(jià)的過(guò)程中，決策者不可以對(duì)模糊問(wèn)題的含義進(jìn)行精確把握，導(dǎo)致在實(shí)際操作過(guò)程中無(wú)法變通處理問(wèn)題。不僅如此，經(jīng)典AHP法處理時(shí)，人為參與的程度較多，具體人的主觀差異較大，所以，確定結(jié)果；會(huì)體現(xiàn)出較多的人為因素，從而致使結(jié)論的誤差相對(duì)較大。而基于熵權(quán)的AHP法在對(duì)模糊數(shù)與熵權(quán)進(jìn)行合理定義的基礎(chǔ)之上，通過(guò)分析比較具體性能指標(biāo)分值，選擇基于對(duì)稱(chēng)三角模糊數(shù)從而實(shí)現(xiàn)判斷因素矩陣的尺度匹配，最后，選擇模糊區(qū)間運(yùn)算對(duì)總的模糊判斷矩陣與熵權(quán)進(jìn)行計(jì)算。
3 結(jié)束語(yǔ)
在建立機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)評(píng)價(jià)模型時(shí)，上述四種方法各有各的特點(diǎn)。選擇模糊的綜合評(píng)價(jià)方法對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以對(duì)全部主要的影響因素做出全面而定量的分析，能夠客觀有效的對(duì)較為合理與滿(mǎn)意的方案進(jìn)行選擇，其不僅適用于機(jī)械傳動(dòng)方案的選擇，也可以用于其余方案的選擇與評(píng)價(jià)，所以，模糊綜合評(píng)價(jià)法在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
參考文獻(xiàn)
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中圖分類(lèi)號(hào)：TH137.332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（a）-0049-02
在大型L電系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行期間，相關(guān)部門(mén)需要重視液力機(jī)械傳動(dòng)裝置的建設(shè)與應(yīng)用，提升自身工作質(zhì)量，滿(mǎn)足現(xiàn)代化裝置設(shè)計(jì)要求，并創(chuàng)新相關(guān)工作方式，增強(qiáng)液力機(jī)械傳動(dòng)裝置的應(yīng)用效果。
1 我國(guó)能源出路分析
隨著國(guó)家的改革開(kāi)放，我國(guó)經(jīng)濟(jì)效益逐漸提升，對(duì)于各類(lèi)能源的消耗越來(lái)越多，導(dǎo)致出現(xiàn)資源浪費(fèi)與環(huán)境污染的現(xiàn)象，抑制了國(guó)家環(huán)境的發(fā)展與進(jìn)步。我國(guó)的能源消耗量較大，甚至是全球的第二位，在能源危機(jī)的情況下，相關(guān)部門(mén)必須要轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)煤炭與石油能源的應(yīng)用方式，提升新型能源的使用效率，及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的問(wèn)題，并采取有效措施解決能源短缺問(wèn)題，提升自身工作質(zhì)量。對(duì)于新能源而言，主要分為幾種形式：其一就是直接行使；其二為間接形式，例如：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮艿龋嵘陨砉ぷ髻|(zhì)量，滿(mǎn)足現(xiàn)代化工作要求。同時(shí)，相關(guān)部門(mén)需要科學(xué)開(kāi)發(fā)核聚變能源等，保證可以提升現(xiàn)代化能源開(kāi)發(fā)工作可靠性，優(yōu)化其發(fā)展體系，達(dá)到預(yù)期的能源管理工作要求。另外，相關(guān)部門(mén)需要根據(jù)新能源的開(kāi)發(fā)要求，解決污染問(wèn)題與資源浪費(fèi)問(wèn)題，逐漸提升其工作質(zhì)量，達(dá)到預(yù)期的管理目的[1]。
2 液力變矩器在新能源中的重要地位
在新能源體系中，液力變矩器占有較為重要的位置，其屬于液力傳動(dòng)裝置，可以對(duì)能源進(jìn)行轉(zhuǎn)換與傳遞，具備柔性?xún)?yōu)勢(shì)，可以發(fā)揮先進(jìn)的工作功能，提升其工作質(zhì)量。
液力變矩器的應(yīng)用，是新能源開(kāi)發(fā)中較為重要的液體介質(zhì)傳遞設(shè)備，具備自動(dòng)化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)能力較強(qiáng)，并且可以對(duì)其進(jìn)行無(wú)級(jí)變速處理，提升其運(yùn)行穩(wěn)定性，增強(qiáng)低速性能，并減少震動(dòng)現(xiàn)象，發(fā)揮自身隔振作用，同時(shí)，機(jī)械設(shè)備的耐磨性能較為良好，相關(guān)管理人員與技術(shù)人員必須要制定完善的技術(shù)應(yīng)用方案，提升變矩器傳動(dòng)裝置的應(yīng)用效果，達(dá)到預(yù)期的管理目的[2]。
3 大型風(fēng)電系統(tǒng)概述
在應(yīng)用液力傳動(dòng)裝置之前，相關(guān)部門(mén)需要全面了解大型風(fēng)電系統(tǒng)的實(shí)際情況，并對(duì)其進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)處理，以便于應(yīng)用先進(jìn)的調(diào)整技術(shù)。
第一，風(fēng)電定義。對(duì)于風(fēng)電而言，主要就是將風(fēng)中的動(dòng)力能源轉(zhuǎn)換成為電能工程技術(shù)，或是將風(fēng)力能源作為動(dòng)力，對(duì)電機(jī)進(jìn)行帶動(dòng)處理，以便于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成為電力能源，提升其工作質(zhì)量[3]。
第二，風(fēng)能特征分析。對(duì)于風(fēng)能而言，主要就是在太陽(yáng)輻射下流動(dòng)形成，與其他能源相比較，存在較為良好的優(yōu)勢(shì)，主要因?yàn)槠浜枯^多，比水能多十倍左右，并且分布較為廣泛，屬于可再生能源。當(dāng)前，我國(guó)相關(guān)部門(mén)會(huì)將風(fēng)能應(yīng)用在發(fā)電系統(tǒng)中，可以提升其工作質(zhì)量。在實(shí)際發(fā)展中，風(fēng)能屬于隨機(jī)變化的現(xiàn)代能源，與風(fēng)速、風(fēng)向等產(chǎn)生直接聯(lián)系，因此，電力企業(yè)可以將其應(yīng)用在常規(guī)的發(fā)電中[4]。
第三，風(fēng)力發(fā)電原理分析。對(duì)于風(fēng)力發(fā)展而言，主要就是將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成為機(jī)械設(shè)備動(dòng)能，然后將其轉(zhuǎn)換成為電力能源，作為風(fēng)力發(fā)電的主要渠道。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電工作而言，主要就是在實(shí)際發(fā)電的過(guò)程中，利用風(fēng)力對(duì)風(fēng)車(chē)的葉片進(jìn)行帶動(dòng)，使其可以更好地旋轉(zhuǎn)，以此提升增速機(jī)械設(shè)備的旋轉(zhuǎn)速度，發(fā)揮現(xiàn)代化發(fā)電機(jī)的應(yīng)用作用。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電而言，主要及時(shí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，相關(guān)工作人員需要對(duì)風(fēng)輪、發(fā)電機(jī)與鐵塔等進(jìn)行處理，提升其運(yùn)行質(zhì)量，減少其中存在的運(yùn)行問(wèn)題。風(fēng)輪部分，主要就是將風(fēng)動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)能，屬于重要的部件，相關(guān)工作人員需要對(duì)螺旋槳等葉輪進(jìn)行處理，提升發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量。由于風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速較低，在實(shí)際運(yùn)行中，會(huì)出現(xiàn)頻繁的變化情況，導(dǎo)致出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)不穩(wěn)定的現(xiàn)象，因此，相關(guān)部門(mén)需要對(duì)其進(jìn)行全面的處理，提升其工作質(zhì)量。
4 液力變矩器在大型風(fēng)電中的應(yīng)用措施
在大型風(fēng)電系統(tǒng)中，相關(guān)部門(mén)需要科學(xué)應(yīng)用液力變矩器，提升大型風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，優(yōu)化其發(fā)展體系，增強(qiáng)液力傳動(dòng)裝置的應(yīng)用效果，達(dá)到預(yù)期的建設(shè)目的。具體措施包括以下幾點(diǎn)。
第一，變速恒頻設(shè)備。在應(yīng)用變速恒頻風(fēng)力發(fā)電裝置的時(shí)候，相關(guān)技術(shù)人員與管理人員必須要根據(jù)基礎(chǔ)恒定數(shù)據(jù)信息等，獲取與捕捉風(fēng)能，科學(xué)調(diào)節(jié)電網(wǎng)的功率，并對(duì)其進(jìn)行全面處理，除了可以提升電力系統(tǒng)動(dòng)靜性能之外，還能增強(qiáng)其運(yùn)行穩(wěn)定性，優(yōu)化變速恒頻設(shè)備的應(yīng)用體系，達(dá)到預(yù)期的管理目的。技術(shù)人員必須要對(duì)變槳距進(jìn)行全面的調(diào)整，提升其工作可靠性，科學(xué)開(kāi)展功率調(diào)整工作。
第二，新型傳動(dòng)系統(tǒng)。相關(guān)工作人員在應(yīng)用新型傳動(dòng)系統(tǒng)的時(shí)候，必須要及時(shí)發(fā)現(xiàn)變速恒頻系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，并根據(jù)風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的變化等，對(duì)其進(jìn)行全面的處理，保證可以快速獲取風(fēng)能，保證可以提升葉尖速的調(diào)整效率，增強(qiáng)風(fēng)機(jī)葉輪與發(fā)電機(jī)輸入軸之間的配合效果，除了要保證轉(zhuǎn)速恒定之外，還要對(duì)其輸出頻率進(jìn)行全面的控制，保證與電網(wǎng)的頻率相互一致，以此優(yōu)化其運(yùn)行體系。在應(yīng)用此類(lèi)系統(tǒng)的時(shí)候，相關(guān)技術(shù)人員需要全面分析閉環(huán)控制系統(tǒng)，保證液力傳動(dòng)的效率符合相關(guān)規(guī)定，提升大型風(fēng)電系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量。在此期間值得注意的是：工作人員與技術(shù)人員需要對(duì)液力變矩器的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證輸出轉(zhuǎn)速符合相關(guān)要求，逐漸提升機(jī)械傳動(dòng)的可靠性，通過(guò)完善的設(shè)計(jì)方式對(duì)其進(jìn)行處理，增強(qiáng)大型風(fēng)電系統(tǒng)的建設(shè)效果。
5 結(jié)語(yǔ)
在大型風(fēng)電液力機(jī)械傳動(dòng)裝置實(shí)際設(shè)計(jì)與應(yīng)用的時(shí)候，相關(guān)工作人員需要制定完善的管理方案，科學(xué)分析其應(yīng)用需求，創(chuàng)新工作方式，發(fā)揮現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用作用，提升技術(shù)創(chuàng)新可靠性。
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0.引言
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化的概念設(shè)計(jì)可以分為3個(gè)階段：需求階段、描述階段以及綜合階段。這三個(gè)階段的設(shè)計(jì)思想主要體現(xiàn)了一種組合創(chuàng)新的策略，在設(shè)計(jì)過(guò)程中的創(chuàng)新思維主要體現(xiàn)在對(duì)功能的分解和、功能與結(jié)構(gòu)進(jìn)行匹配和基于功能分解的結(jié)構(gòu)重組之中。由于功能描述階段往往存在著一定的不確定性和抽象性，這會(huì)給整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程帶來(lái)一定的不便，因此就有國(guó)外的學(xué)者通過(guò)將機(jī)構(gòu)用于功能與結(jié)構(gòu)之間的搭接作用，從而形成“功能—機(jī)構(gòu)—結(jié)構(gòu)”的模式，通過(guò)這種模式可以實(shí)現(xiàn)基本機(jī)構(gòu)的重組，而且能將系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為一個(gè)全部由轉(zhuǎn)動(dòng)副所組成的機(jī)構(gòu)鏈。倘若進(jìn)一步對(duì)機(jī)構(gòu)鏈中的機(jī)架和執(zhí)行構(gòu)件等進(jìn)行處理，便可以得到一個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈。
1.對(duì)功能原理的構(gòu)思和選擇
系統(tǒng)功能的方案設(shè)計(jì)實(shí)際上就是一個(gè)成功的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)項(xiàng)目的核心，系統(tǒng)功能的方案設(shè)計(jì)是否有效，將對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)以及機(jī)械的制造技術(shù)產(chǎn)生重要的影響，正因?yàn)檫@個(gè)，所以設(shè)計(jì)人員要詳細(xì)地設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方案和功能原理，從而保障機(jī)械系統(tǒng)的有效性，因此在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)之中制定合理的功能設(shè)計(jì)方案顯得十分必要。對(duì)于功能原理的構(gòu)思，主要是以使用者的要求以及機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的預(yù)期要求為主，對(duì)于符合上述兩種要求的方案進(jìn)行探索和研究，并對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較，從中選擇出一個(gè)比較好的方案。以自動(dòng)輸料板的設(shè)計(jì)為例，設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)對(duì)以下幾點(diǎn)進(jìn)行考慮：第一，要貫徹機(jī)械推拉原理，以便能將物料從底層推出，使物料能通過(guò)夾料板被輸送到料板上；第二，運(yùn)用摩擦傳動(dòng)原理，將從底部推出的物料抽走；第三，通過(guò)底層吸取的方法以實(shí)現(xiàn)對(duì)于料板的固定；第四，運(yùn)用底部的摩擦輪將物料滾出。通過(guò)這幾點(diǎn)對(duì)于功能結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以將機(jī)械系統(tǒng)的使用目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，再通過(guò)對(duì)其進(jìn)行功能設(shè)計(jì)和對(duì)比不同的方案，便可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)概念設(shè)計(jì)自動(dòng)化。
2.符號(hào)方案推理器
2.1. 符號(hào)方案推理器的構(gòu)成
符號(hào)方案生成器的構(gòu)成主要有涉及規(guī)則輸入、圖形載體庫(kù)、構(gòu)件相似性分析和符號(hào)推理器四個(gè)部分所構(gòu)成。在運(yùn)行時(shí)，符號(hào)方案生成器的運(yùn)行過(guò)程是：按照設(shè)計(jì)要求所規(guī)定的內(nèi)容對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行確定，再通過(guò)對(duì)選擇好的圖形載體進(jìn)行符合設(shè)計(jì)規(guī)則的邏輯操作。在推理器進(jìn)行推理的過(guò)程中，要對(duì)每一條設(shè)計(jì)規(guī)則都要對(duì)圖形載體中的每一條邊（通常情況下可以稱(chēng)為構(gòu)件）進(jìn)行相似性分析，從而確定推理過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生冗余的設(shè)計(jì)方案。相似性分析主要有兩個(gè)方面的內(nèi)容：對(duì)有規(guī)則操作的構(gòu)件進(jìn)行相似性分析、對(duì)沒(méi)有規(guī)則操作的構(gòu)建進(jìn)行相似性分析。
2.2. 設(shè)計(jì)規(guī)則
有三種渠道可以對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則進(jìn)行生成，這三種渠道分別為：基于系統(tǒng)功能的分解、對(duì)現(xiàn)有的問(wèn)題進(jìn)行分析和基于基本機(jī)構(gòu)的重組。通過(guò)對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈再生為機(jī)構(gòu)的可能性進(jìn)行分析，主要有下列9種情況：
2.2.1.通過(guò)改變機(jī)架在運(yùn)動(dòng)鏈中的位置，用G表示機(jī)架。
2.2.2.通過(guò)改變主動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)鏈的位置，用C表示主動(dòng)件。
2.2.3.通過(guò)改變運(yùn)動(dòng)鏈之中運(yùn)動(dòng)副的形式，用P表示。
2.2.4.通過(guò)將二級(jí)組改變?yōu)辇X輪副、凸輪副槽輪副、力作用構(gòu)建的形式，用R、M、O、F表示。
2.2.5.通過(guò)改變輸出構(gòu)件在運(yùn)動(dòng)鏈的位置，用T表示輸出構(gòu)件。
2.2.6.將運(yùn)動(dòng)鏈上不同構(gòu)件的點(diǎn)作為運(yùn)動(dòng)輸出，并用N表示。
2.2.7.用S表示運(yùn)動(dòng)鏈中給定構(gòu)件的位置。
2.2.8.對(duì)運(yùn)動(dòng)鏈中作為動(dòng)力特性約束的構(gòu)件用D表示。
2.2.9.用L表示運(yùn)動(dòng)鏈中不同構(gòu)件實(shí)現(xiàn)的相對(duì)位置和軌跡。
設(shè)計(jì)者可以通過(guò)這9個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)計(jì)規(guī)則的定義。一般可以先將機(jī)架作為第一條設(shè)計(jì)規(guī)則，再去確定主動(dòng)件的設(shè)計(jì)規(guī)則，然后才是其他設(shè)計(jì)規(guī)則，同時(shí)對(duì)于P副的規(guī)則應(yīng)當(dāng)將其寫(xiě)在規(guī)則集的最后[1]。由于設(shè)計(jì)問(wèn)題與運(yùn)動(dòng)鏈的再生環(huán)節(jié)都不相同，在這種情況下，設(shè)計(jì)者就可以根據(jù)自己的需求制定相關(guān)的規(guī)則和符號(hào)。設(shè)計(jì)規(guī)則的書(shū)寫(xiě)格式可以如下表示
A（B）[C|D…！E|F…] （1）
該式中 A——整個(gè)步驟中再生的功能構(gòu)件的類(lèi)型
——構(gòu)件的拓?fù)湫?/p>
（B）——構(gòu)件之間的重疊關(guān)系
[C|D…！E|F…]——構(gòu)件的鄰接關(guān)系
[C|D…——是該規(guī)則中的第一部分，代表著相鄰性的要求。
！E|F…]——是第二部分，代表的是不相鄰性的要求。
2.3. 圖形載體庫(kù)
作為運(yùn)動(dòng)鏈再生符號(hào)推理的平臺(tái)，在缺乏圖形載體的情況下，符號(hào)推理是無(wú)法進(jìn)行的。對(duì)于由運(yùn)動(dòng)鏈組成的機(jī)構(gòu)，符號(hào)方案聲稱(chēng)其中提供了十桿以下，三自由度以?xún)?nèi)的全部非同構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈，對(duì)于一般多自由度復(fù)雜機(jī)構(gòu)而言，完全可以滿(mǎn)足方案設(shè)計(jì)的需求[2]。
圖形載體的初始狀態(tài)可以通過(guò)用字符串“00000000（12）”表示。在該字符串中，“0”的數(shù)目代表了八桿機(jī)構(gòu)，而“（12）”則表示了八桿非同構(gòu)運(yùn)動(dòng)鏈中的第十二種結(jié)構(gòu)。符號(hào)方案的推理的本質(zhì)其實(shí)就是對(duì)類(lèi)似于“00000000（12）”的字符串進(jìn)行符合設(shè)計(jì)規(guī)則的操作。在字符串的操作過(guò)程中，相似性分析對(duì)于減少冗余設(shè)計(jì)方案的產(chǎn)生，提高符號(hào)方案生成效率起著至關(guān)重要的作用[3]。
3.結(jié)語(yǔ)
為了適應(yīng)當(dāng)今科技快速發(fā)展的潮流，在現(xiàn)今的機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)從功能設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)等多個(gè)方面進(jìn)行對(duì)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。文章通過(guò)以上的闡述，給出了一種基于設(shè)計(jì)規(guī)則的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化的思路，并以此來(lái)提高機(jī)械系統(tǒng)的自動(dòng)化的程度，這對(duì)提高機(jī)械系統(tǒng)的可操作性和實(shí)用性，促進(jìn)我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)的發(fā)展有著一定的幫助。
參考文獻(xiàn)：
[1]王玉新，騫軍，顏宏森.構(gòu)建相似分析的方法[J].天津大學(xué)學(xué)報(bào).2010（3）
1 概述
隨著齒輪傳動(dòng)向重載、高速、低噪、高可靠性方向發(fā)展，現(xiàn)代齒輪設(shè)計(jì)對(duì)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)特性提出了更高的要求。齒輪設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一是強(qiáng)度設(shè)計(jì)，因此，建立比較精確的分析模型，準(zhǔn)確的掌握齒輪應(yīng)力的分布特點(diǎn)和變化規(guī)律具有重要的意義。①③④
設(shè)計(jì)模型的幾何尺寸及邊界條件如下表所示，大齒輪與小齒輪的齒厚為10mm，兩個(gè)齒輪的中心距離為81mm。小齒輪為主動(dòng)齒輪，大齒輪為從動(dòng)齒輪，小齒輪均勻轉(zhuǎn)速0.2rad/s，大齒輪承受600N.m的阻力扭矩，計(jì)算時(shí)間為1s.（如表1表2）
2 模型的建立
定義小齒輪漸開(kāi)線(xiàn)，定義小齒輪根部過(guò)渡曲線(xiàn)，定義小齒輪齒廓線(xiàn)，建立小齒輪模型，同理建立大齒輪模型，調(diào)整兩個(gè)齒輪的位置，如圖1所示。
3 齒輪有限元網(wǎng)格模型的建立
在Ansys中對(duì)齒輪副進(jìn)行分析，首先要建立齒輪的有限元網(wǎng)格模型。依據(jù)齒輪嚙合模型參數(shù)，把根據(jù)齒面方程設(shè)計(jì)的專(zhuān)有程序計(jì)算結(jié)果導(dǎo)人Ansys，建立齒輪單齒有限元網(wǎng)格模型如圖2所示。針對(duì)所建齒輪模型，在齒高方向劃分了17層單元，過(guò)渡部分劃分4層單元，齒厚方向劃分41層單元，為節(jié)省計(jì)算資源，省略了齒輪的輻板和輪載部分等對(duì)接觸分析結(jié)果影響不大的部分。該模型共有7896個(gè)節(jié)點(diǎn)，7678個(gè)單元，輪齒采用Solid45八節(jié)點(diǎn)線(xiàn)性等參元，將生成的單齒模型數(shù)據(jù)導(dǎo)人到Ansys中，并對(duì)其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)復(fù)制等操作，把單齒模型拓展為有限元網(wǎng)格模型。
4 齒面接觸情況及分析過(guò)程
在上述模型上施加扭矩，對(duì)面齒輪副進(jìn)行分析計(jì)算。由于面齒輪的傳動(dòng)誤差都很小，一般都在10-4-10-2范圍內(nèi)，基本上呈一條直線(xiàn)，并且波動(dòng)性不大。下圖給出面齒輪輪齒在一個(gè)嚙合周期內(nèi)5個(gè)嚙合位置的接觸情況。其中：圖3為初始嚙合位置的接觸情況，圖4為嚙合終了位置的接觸情況。圖中顯示了不同啃合位置面齒輪輪齒接觸區(qū)域的位置和形狀變化，反映了齒輪副的啃合性能。理論上講，面齒輪啃合時(shí)為點(diǎn)接觸，而在加載時(shí)齒面形成橢圓狀接觸區(qū)，接觸區(qū)的大小用接觸橢圓的長(zhǎng)軸來(lái)衡量。
根據(jù)圖1的仿真結(jié)果和數(shù)據(jù)結(jié)果，對(duì)右齒齒面的接觸應(yīng)力和長(zhǎng)軸數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可知：右齒為中間齒和上一齒相接觸的齒，在開(kāi)始狀態(tài)下，它的接觸長(zhǎng)軸由3.261mm減小到2.832mm，齒面接觸應(yīng)力由8497MPa上升到10771MPa。對(duì)中間齒進(jìn)行分析可知：中間齒在嚙合過(guò)程中，始終處于嚙合狀態(tài)，齒面應(yīng)力變化為從8497MPa增加到12431MPa然后又下降到10771MPa，齒面接觸橢圓從10.673mm減小到4.382mm，因?yàn)殡S著齒輪的旋轉(zhuǎn)，中間齒始終處于穩(wěn)定嚙合狀態(tài)，由上一齒的嚙合狀態(tài)到下一齒的啃合狀態(tài)的轉(zhuǎn)化中，右齒上的載荷逐漸減小，而左齒上承擔(dān)的載荷逐漸增加，從而引起中間齒上載荷的先增大后減小。隨著左齒上載荷的增加，中間齒上分擔(dān)載荷減小，引起接觸區(qū)域接觸橢圓長(zhǎng)軸的減小。由左齒的圖像和數(shù)據(jù)可以看出，對(duì)應(yīng)于面齒輪初始位置旋轉(zhuǎn)1°-3°，雖然左齒上分配載荷沒(méi)達(dá)到最大值，但引起較大的應(yīng)力變化，發(fā)生了應(yīng)力集中，應(yīng)力最大值10771MPa，隨后由于接觸點(diǎn)向下移動(dòng)，邊緣接觸現(xiàn)象消失，接觸應(yīng)力和接觸區(qū)域趨于正常。②⑤⑥⑦⑧
5 結(jié)語(yǔ)
（1）對(duì)于一個(gè)嚙合周期的數(shù)值結(jié)果表明，面齒輪的嚙合軌跡基本上呈一條直線(xiàn)。所建模型能夠準(zhǔn)確真實(shí)的模擬嚙合過(guò)程中應(yīng)力和接觸區(qū)域的分布，以及位置的變化。（2）面齒輪在嚙合的過(guò)程中，為2-3個(gè)齒同時(shí)接觸，并且隨載荷的增大，接觸區(qū)變大。但在3個(gè)齒嚙合到兩個(gè)齒嚙合轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，面齒輪齒面發(fā)生邊緣接觸，增大載荷可改善這種情況，但接觸應(yīng)力變大。（3）如果把齒輪副的各種誤差分解為軸夾角誤差，軸交錯(cuò)誤差和軸向誤差，利用本文所建模型可對(duì)更接近與齒輪的實(shí)際工作情況的、在各誤差存在的條件下的接觸情況進(jìn)行分析。
參考文獻(xiàn)：
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駕駛員模型用于模擬駕駛員的操作，以跟蹤設(shè)定的車(chē)速歷程（即目標(biāo)車(chē)速），使仿真所得的實(shí)際車(chē)速與驅(qū)動(dòng)循環(huán)目標(biāo)車(chē)速之間盡可能接近。駕駛員模型實(shí)際是個(gè)車(chē)速控制器，模型中采用PID控制器將輸入的目標(biāo)車(chē)速與實(shí)際車(chē)速的差值轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀偬ぐ逍盘?hào)或制動(dòng)踏板信號(hào)，該P(yáng)ID控制器可由式（1）表示：
（1）
式中： ―比例系數(shù)， ―積分系數(shù)， ―微分系數(shù)， ―油門(mén)踏板開(kāi)度或制動(dòng)踏板開(kāi)度。
據(jù)此理論建立的駕駛員模型如圖1所示。
二、發(fā)動(dòng)機(jī)模型
本文中所用到的發(fā)動(dòng)機(jī)模型主要是發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩特性模型，即指發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩和油門(mén)開(kāi)度的關(guān)系，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)或廠家提供的數(shù)據(jù)得到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩特性，如圖2所示。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)模型的建立忽略了發(fā)動(dòng)機(jī)和泵輪引起的慣性力矩，同時(shí)結(jié)合研究?jī)?nèi)容的需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)模型考慮當(dāng)油門(mén)開(kāi)度為零并且車(chē)速也為零時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩為零；當(dāng)油門(mén)開(kāi)度為零且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出為怠速轉(zhuǎn)矩。
根據(jù)以上分析，基于兩參數(shù)（油門(mén)開(kāi)度和車(chē)速）換擋規(guī)律，建立的發(fā)動(dòng)機(jī)模型如圖3所示。
三、傳動(dòng)模型
自動(dòng)變速動(dòng)力傳遞過(guò)程是由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，輸出給液力變矩器泵輪，經(jīng)液力變矩器變矩后，由渦輪將動(dòng)力傳遞給變速器齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，齒輪機(jī)構(gòu)經(jīng)換擋執(zhí)行元件的動(dòng)作情況輸出不同傳動(dòng)比，從而將動(dòng)力輸出。自動(dòng)變速器傳動(dòng)模型就是根據(jù)動(dòng)力傳遞過(guò)程而建立，包括液力變矩器模型和機(jī)械傳動(dòng)模型，如圖4所示。
1.液力變矩器模型
本文中的液力變矩器為單級(jí)、雙相、三元的液力變矩器，其性能一般是由泵輪和渦輪軸上的扭矩和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系來(lái)確定的。由于液力傳動(dòng)的過(guò)程非常復(fù)雜，故通常將液力變矩器的特性用數(shù)學(xué)模型來(lái)表征。
其數(shù)學(xué)模型如下：
（2）
式中：M p―泵輪扭矩，M T―渦輪輪扭矩，λ B―泵輪轉(zhuǎn)矩系數(shù)，n p―轉(zhuǎn)速，K ―變矩比，η ―液力變矩器的效率，i ―速比，γ ―傳動(dòng)油重度（N/m3），D ―液力變矩器循環(huán)圓直徑（m）。
根據(jù)液力變矩器傳動(dòng)原理及數(shù)學(xué)模型建立的液力變矩器仿真模型，如圖5所示。
2.機(jī)械傳動(dòng)模型
自動(dòng)變速機(jī)械部分動(dòng)力傳遞通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)模型實(shí)現(xiàn)，包括齒輪傳動(dòng)模型及換擋執(zhí)行元件模型，機(jī)械傳動(dòng)模型數(shù)學(xué)模型為：
（3）
式中： ―變速器的輸出扭矩； ―變速器的輸入扭矩； ―變速器的出轉(zhuǎn)速； ―變速器的進(jìn)轉(zhuǎn)速； ―變速器各擋位的速比；η ―機(jī)械傳動(dòng)效率。
所建立的仿真模型如圖6所示。
四、自動(dòng)換擋模型
采用車(chē)速和油門(mén)開(kāi)度為控制參數(shù)，進(jìn)行換擋規(guī)律的計(jì)算，所制定的換擋規(guī)律如圖7所示。
將換擋規(guī)律存儲(chǔ)在自動(dòng)變速器電子控制單元（TCU）的存儲(chǔ)器中，在自動(dòng)變速器正常運(yùn)行時(shí)，由各種傳感器采集當(dāng)前車(chē)輛運(yùn)行狀態(tài)信息，通過(guò)TCU所設(shè)定的控制規(guī)律將這些信息與換擋規(guī)律相比較，隨后通過(guò)TCU中的邏輯判斷程序完成是否換擋的決定，若符合換擋條件，則TCU向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行換擋的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。
1.換擋邏輯輸入量
依據(jù)兩參數(shù)換擋規(guī)律所建立的自動(dòng)換擋模型如圖8所示，該模型的自動(dòng)換擋功能是通過(guò)換擋邏輯模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的，換擋邏輯模塊的輸入量并不是升降擋的車(chē)速信息，而是將換擋區(qū)域劃分為幾個(gè)不同區(qū)間，換擋線(xiàn)作為不同區(qū)間的分界線(xiàn)，不同車(chē)速和不同油門(mén)開(kāi)度下，所對(duì)應(yīng)的區(qū)域信息作為自動(dòng)變速器換擋模型中換擋邏輯模塊的輸入量。
2.換擋邏輯模塊
換擋邏輯模塊采用Stateflow建立，Stateflow是有限狀態(tài)機(jī)的圖形實(shí)現(xiàn)工具，可用于解決復(fù)雜的控制邏輯問(wèn)題，所謂有限狀態(tài)機(jī)，就是在系統(tǒng)中有可數(shù)的狀態(tài)，在某些事件發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)就從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換到另一個(gè)狀態(tài)，可以設(shè)計(jì)從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換的條件，在每對(duì)相互轉(zhuǎn)換的狀態(tài)下都可以設(shè)計(jì)出狀態(tài)遷移事件，從而夠成狀態(tài)遷移圖。如圖9所示為自動(dòng)變速換擋邏輯模型，該模型包括兩個(gè)并列的狀態(tài)圖：擋位轉(zhuǎn)移（shift）和擋位控制（shift_control）。在shift狀態(tài)圖中，有兩個(gè)擋位狀態(tài)，定義了upshift和downshift兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移事件，作為擋位變換的條件，而upshift和downshift兩個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)移事件是由shift_control狀態(tài)圖進(jìn)行控制。shift_control狀態(tài)圖包含有三個(gè)狀態(tài)：擋位保持（steady）、升擋（upshifting）和降擋（downshifting）。當(dāng)shift_control被激活后，無(wú)條件轉(zhuǎn)移激活steady，然后通過(guò)判斷狀態(tài)轉(zhuǎn)移條件是否滿(mǎn)足，如果滿(mǎn)足則激活upshifting或者downshifting狀態(tài)；如果不滿(mǎn)足條件，則維持steady狀態(tài)。
五、液力自動(dòng)變速器仿真
將所建立的駕駛員模型、自動(dòng)換擋模型、傳動(dòng)模型與發(fā)動(dòng)機(jī)模型以及車(chē)輛模型結(jié)合在一起構(gòu)成整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)模型，如圖10所示。
將整車(chē)參數(shù)輸入到模型中，然后進(jìn)行循環(huán)工況仿真，設(shè)置仿真時(shí)間為1400s，仿真結(jié)果如圖11所示。
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(lái)的一門(mén)技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國(guó)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(duì)液壓控制技術(shù)的要求也越來(lái)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(xiàn)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(hào)與輸入信號(hào)相反，兩者相比較得偏差信號(hào)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(lái)減小偏差。(3)系統(tǒng)的輸入信號(hào)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(hào)，再利用偏差信號(hào)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(hào)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(chē)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(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號(hào)的檢測(cè)、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(hào)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(lái)驅(qū)動(dòng)，以克服長(zhǎng)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(wú)級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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(guò)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(guò)載保護(hù)，使用安全、可靠，不會(huì)因過(guò)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(zhǎng)。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(duì)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(mǎn)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(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對(duì)位置檢測(cè)元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)于檢測(cè)元件本身的誤差和被檢測(cè)量的偏差是很難區(qū)分出來(lái)的，反饋檢測(cè)元件的精度對(duì)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(cè)元件。所選擇的測(cè)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(jí)。總之，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測(cè)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(cè)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)。
(三)提高可靠性
數(shù)控機(jī)床是一種高精度、高效率的自動(dòng)化設(shè)備，如果發(fā)生故障其損失就更大，所以提高數(shù)控機(jī)床的可靠性就顯得尤為重要?？煽慷仁窃u(píng)價(jià)可靠性的主要定量指標(biāo)之一，其定義為：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率。對(duì)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，它的規(guī)定條件是指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動(dòng)、電源、干擾強(qiáng)度和操作規(guī)程等。這里的功能主要指數(shù)控機(jī)床的使用功能，例如數(shù)控機(jī)床的各種機(jī)能，伺服性能等。
五、結(jié)語(yǔ)
液壓技術(shù)在高、新、尖技術(shù)裝備中有著舉足輕重的作用，掌握液壓控。
參考文獻(xiàn)
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(lái)的一門(mén)技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國(guó)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(duì)液壓控制技術(shù)的要求也越來(lái)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(xiàn)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(hào)與輸入信號(hào)相反，兩者相比較得偏差信號(hào)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(lái)減小偏差?！?3)系統(tǒng)的輸入信號(hào)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(hào)，再利用偏差信號(hào)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(hào)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(chē)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(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號(hào)的檢測(cè)、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(hào)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(lái)驅(qū)動(dòng)，以克服長(zhǎng)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(wú)級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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(guò)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(guò)載保護(hù)，使用安全、可靠，不會(huì)因過(guò)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(zhǎng)。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(duì)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(mǎn)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(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對(duì)位置檢測(cè)元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)于檢測(cè)元件本身的誤差和被檢測(cè)量的偏差是很難區(qū)分出來(lái)的，反饋檢測(cè)元件的精度對(duì)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(cè)元件。所選擇的測(cè)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(jí)?？傊?，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測(cè)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(cè)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)。
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(lái)的一門(mén)技術(shù)，它廣泛的應(yīng)用于國(guó)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(duì)液壓控制技術(shù)的要求也越來(lái)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(xiàn)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(hào)與輸入信號(hào)相反，兩者相比較得偏差信號(hào)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(lái)減小偏差。(3)系統(tǒng)的輸入信號(hào)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(hào)，再利用偏差信號(hào)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(hào)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(chē)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(duì)系統(tǒng)精度產(chǎn)生不利影響。電液伺服系統(tǒng)中誤差信號(hào)的檢測(cè)、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(hào)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(lái)驅(qū)動(dòng)，以克服長(zhǎng)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(wú)級(jí)調(diào)速。借助閥或變量泵、變量馬達(dá)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)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(guò)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(guò)載保護(hù)，使用安全、可靠，不會(huì)因過(guò)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(zhǎng)。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(duì)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(mǎn)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(kāi)環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對(duì)位置檢測(cè)元件提出精度的要求。因?yàn)樵陂]環(huán)控制系統(tǒng)中，對(duì)于檢測(cè)元件本身的誤差和被檢測(cè)量的偏差是很難區(qū)分出來(lái)的，反饋檢測(cè)元件的精度對(duì)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(cè)元件。所選擇的測(cè)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(jí)?？傊?，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測(cè)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(cè)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)。
中圖分類(lèi)號(hào)：G712文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1005-1422（2013）11-0103-03
一、引言
根據(jù)全國(guó)高職院校的教學(xué)改革經(jīng)驗(yàn)，工學(xué)結(jié)合、教學(xué)做一體化是目前高職院校廣泛推崇的一種教學(xué)模式。但是，這一教學(xué)模式的實(shí)施必須具備一定的師資力量、物質(zhì)設(shè)備、實(shí)習(xí)場(chǎng)地等條件。要做到每一個(gè)專(zhuān)業(yè)、每一門(mén)課程都全面實(shí)行一體化教學(xué)模式，實(shí)施起來(lái)難度較大，這就需要有一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，即一個(gè)過(guò)渡期。在這一過(guò)渡期，我們?cè)撊绾巫?？就目前大部分高職院校的現(xiàn)狀來(lái)看，課堂教學(xué)仍然占了較大的比重，在這種情況下，如何設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)模式，是每一位教育工作者值得深思和探討的問(wèn)題。
二、從實(shí)際出發(fā)，積極推進(jìn)課程教學(xué)的單元、整體設(shè)計(jì)（一）課程教學(xué)的整體規(guī)劃與設(shè)計(jì)
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)不僅是一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課，而且也是一門(mén)能直接用于生產(chǎn)的設(shè)計(jì)性課程。本課程的教學(xué)目標(biāo)不僅在于傳授常用機(jī)構(gòu)和通用零件的基本知識(shí)、基本理論和基本設(shè)計(jì)方法，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際機(jī)械設(shè)計(jì)能力。高等職業(yè)教育要辦出特色，就應(yīng)按職業(yè)崗位所需的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)實(shí)際需要來(lái)構(gòu)建以職業(yè)技術(shù)能力為主的課程體系。據(jù)此，應(yīng)將機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以章節(jié)劃分的課程內(nèi)容設(shè)計(jì)成為若干個(gè)教學(xué)單元：機(jī)械的組成及特性、聯(lián)接、機(jī)械傳動(dòng)、支承零部件、機(jī)械設(shè)計(jì)綜述等。本課程新的課程結(jié)構(gòu)，首先從機(jī)械的整體出發(fā)，從宏觀上使學(xué)生了解機(jī)械整體的基本知識(shí)和要求，把握每個(gè)模塊和整體的關(guān)系，從簡(jiǎn)易的聯(lián)接入手，到各種機(jī)械傳動(dòng)、支承結(jié)構(gòu)；以機(jī)械傳動(dòng)為課程重點(diǎn)，把握各種機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)，為培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械安裝和調(diào)試能力奠定良好基礎(chǔ)。
（二）教學(xué)單元內(nèi)容設(shè)計(jì)
高職教育教學(xué)內(nèi)容及課程體系強(qiáng)調(diào)理論知識(shí)的應(yīng)用，要求按照一線(xiàn)生產(chǎn)實(shí)際需要授課，其課程體系突出能力與素質(zhì)的培養(yǎng)，教學(xué)內(nèi)容應(yīng)擺脫學(xué)科系統(tǒng)性、完整性的束縛。按照這一思路，需對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整：（1）機(jī)械設(shè)計(jì)都是以機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖為研究模型的，建立機(jī)械運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖是機(jī)械設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，因此，應(yīng)把機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的定義、性質(zhì)和常用運(yùn)動(dòng)副的代號(hào)，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的建立作為重點(diǎn)講授內(nèi)容。（2）對(duì)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)部分的內(nèi)容，過(guò)去是以講授圖解法為主，隨著計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)的廣泛應(yīng)用，其教學(xué)內(nèi)容應(yīng)該逐漸轉(zhuǎn)換為以講授解析法為主。（3）對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)和零件設(shè)計(jì)部分，應(yīng)減少計(jì)算公式的推導(dǎo)過(guò)程，增加零部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和一些設(shè)計(jì)參數(shù)的選取原則，并加強(qiáng)對(duì)機(jī)械運(yùn)行的介紹，比如多種傳動(dòng)方式的組合、原理、特點(diǎn)以及工程實(shí)際中的應(yīng)用、維護(hù)等，多向?qū)W生介紹機(jī)械方面的新發(fā)展、新思路，以開(kāi)闊學(xué)生的眼界。
在過(guò)去的教學(xué)中，通常只重視設(shè)計(jì)計(jì)算，認(rèn)為學(xué)生只要會(huì)計(jì)算就達(dá)到要求了，而輕視結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與工程實(shí)際技術(shù)問(wèn)題緊密結(jié)合的部分，導(dǎo)致教學(xué)與實(shí)際脫節(jié)。如滾動(dòng)軸承這一章，軸承裝置設(shè)計(jì)在教學(xué)中往往不作為重點(diǎn)，但卻是生產(chǎn)一線(xiàn)技術(shù)人員接觸最為廣泛的內(nèi)容。因此，可以把這章內(nèi)容進(jìn)行重新整合，把軸承裝置設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)，要求學(xué)生重點(diǎn)掌握軸承的安裝、配合、緊固、調(diào)節(jié)、、密封等實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)問(wèn)題。在學(xué)習(xí)了這些基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，再舉一些工程實(shí)例，如CA6140車(chē)床主軸支撐的例子，通過(guò)這個(gè)實(shí)例，使學(xué)生重點(diǎn)掌握軸承的組合結(jié)構(gòu)、軸承的調(diào)整以及軸承的精度對(duì)機(jī)床主軸傳動(dòng)的影響。通過(guò)整合，使學(xué)生既學(xué)會(huì)了軸承的基本知識(shí)，又掌握了軸承的應(yīng)用技術(shù)，同時(shí)使學(xué)生明確了軸承在工程實(shí)際中的重要地位。
1對(duì)課程單元、整體設(shè)計(jì)及一體化教學(xué)的思考
（三）單元設(shè)計(jì)要堅(jiān)持“必須夠用”原則
進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，需堅(jiān)持“必須夠用”原則，刪除不必要的理論推導(dǎo)和證明。高等職業(yè)教育培養(yǎng)目標(biāo)強(qiáng)調(diào)的是人才的應(yīng)用性，畢業(yè)生所從業(yè)的崗位決定了他們沒(méi)有必要對(duì)計(jì)算公式、定理、方法等的來(lái)龍去脈像研究型人才那樣了解得清清楚楚，而應(yīng)注重于如何運(yùn)用這些公式、定理、方法等來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。
如機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律中的速度、加速度方程的推導(dǎo)過(guò)程；帶傳動(dòng)即將打滑時(shí)緊邊拉力與松邊拉力之間的關(guān)系式的推導(dǎo)過(guò)程等都應(yīng)刪除或略講。與先前所學(xué)課程重復(fù)的內(nèi)容、偏深偏難而又不實(shí)用的內(nèi)容、因科學(xué)技術(shù)發(fā)展進(jìn)步而落后的內(nèi)容也應(yīng)刪除。
（四）單元設(shè)計(jì)需不斷完善
進(jìn)行單元教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)，不斷完善必要的基本知識(shí)和理論，增加基本設(shè)計(jì)方法和實(shí)踐性?xún)?nèi)容。機(jī)械設(shè)計(jì)所需的基本知識(shí)和基本理論、緊密結(jié)合工程實(shí)際且多樣化的設(shè)計(jì)方法，是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的根本保證。而以往的教材對(duì)此注意不夠，具體表現(xiàn)為：（1）基本設(shè)計(jì)計(jì)算原理和設(shè)計(jì)方法介紹得較少，致使學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的思路少、方法少。例如：平面四桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一般教材只介紹按給定連桿的2個(gè)（或3個(gè)）位置設(shè)計(jì)，以及按行程速比系數(shù)設(shè)計(jì)等兩三種方法；軸上零件的定位固定，一般也只介紹軸肩、軸環(huán)、套筒等幾種方法。（2）對(duì)設(shè)計(jì)方法和步驟缺少分析、總結(jié)和歸納，不利于學(xué)生整體設(shè)計(jì)思想方法的形成。（3）實(shí)用性、實(shí)踐性?xún)?nèi)容少，不利于學(xué)生應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和方法解決工程實(shí)際問(wèn)題能力的培養(yǎng)。
（五）單元設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)
一堂職業(yè)教育的好課既要看教師是否認(rèn)真進(jìn)行了突出職業(yè)能力培養(yǎng)的單元教學(xué)設(shè)計(jì)，又要看是否圓滿(mǎn)地按照設(shè)計(jì)進(jìn)行了實(shí)施，取得預(yù)定的教學(xué)效果。綜合起來(lái)，主要應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。
1.單元目標(biāo)的評(píng)價(jià)。單元目標(biāo)包括職業(yè)能力目標(biāo)和知識(shí)目標(biāo)。單元目標(biāo)一經(jīng)設(shè)定，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照?qǐng)?zhí)行，不能隨意更改。但可以將其進(jìn)一步分解細(xì)化，確定重點(diǎn)、難點(diǎn)及解決辦法，使之更加明確、具體，更具可檢驗(yàn)性。另外，還可結(jié)合課程教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際，適當(dāng)添加德育或人文目標(biāo)，但不能盲目拔高或擴(kuò)張。
職業(yè)能力目標(biāo)同知識(shí)目標(biāo)一樣，不能隨意更改。必須對(duì)訓(xùn)練項(xiàng)目實(shí)施步驟、方式、訓(xùn)練素材、所需場(chǎng)地器材及工具、安全事項(xiàng)、考核方法等做出規(guī)劃與安排。
2.單元教學(xué)過(guò)程的評(píng)價(jià)。單元教學(xué)過(guò)程的設(shè)計(jì)與實(shí)施是實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)目標(biāo)的途徑，是提高課堂教學(xué)效果和效率的重要環(huán)節(jié)，也是單元教學(xué)設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施中最重要、最難、最能體現(xiàn)教師教學(xué)能力的環(huán)節(jié)，因此，這是單元教學(xué)評(píng)價(jià)的重要方面。應(yīng)重點(diǎn)考核職業(yè)能力訓(xùn)練過(guò)程、步驟、方法、手段的設(shè)計(jì)與實(shí)施是否符合學(xué)生職業(yè)能力提高和知識(shí)認(rèn)知的規(guī)律，是否能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和內(nèi)在動(dòng)力，重點(diǎn)是否突出，難點(diǎn)是否得到有效化解，實(shí)訓(xùn)條件是否準(zhǔn)備充分，教師操作是否熟練，指導(dǎo)學(xué)生是否得法，各步驟時(shí)間分配是否合理等等。
三、推進(jìn)“教、學(xué)、做”一體化模式，提高教學(xué)效率和質(zhì)量針對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)“教、學(xué)、做”一體化教學(xué)模式，提高教學(xué)效率和質(zhì)量，需做好以下幾方面的工作：
（一）理論聯(lián)系實(shí)際，激發(fā)學(xué)習(xí)動(dòng)力
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是與工程實(shí)際聯(lián)系緊密的課程，教學(xué)過(guò)程中應(yīng)特別注重理論聯(lián)系實(shí)際。如講解平面機(jī)構(gòu)時(shí)，可列舉實(shí)際機(jī)器（內(nèi)燃機(jī)、汽車(chē)等）和日常生活中（縫紉機(jī)的踏板機(jī)構(gòu)、農(nóng)用水井壓水機(jī)構(gòu)等）的應(yīng)用實(shí)例，并介紹與專(zhuān)業(yè)有關(guān)的金屬切削機(jī)床――牛頭刨床的應(yīng)用實(shí)例，增強(qiáng)基礎(chǔ)課與專(zhuān)業(yè)課之間的聯(lián)系，使理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。
（二）講練結(jié)合，精講多練
對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)基本概念的講解要強(qiáng)調(diào)聯(lián)系實(shí)際，講練結(jié)合，即在各章節(jié)安排相應(yīng)的練習(xí)，還安排一些階段性的綜合練習(xí)，提高練習(xí)的綜合程度，注重方法的運(yùn)用和掌握，注意對(duì)各種理論、方法的綜合應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。使學(xué)生學(xué)牢學(xué)活知識(shí)，并具有應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。
分析討論是開(kāi)發(fā)學(xué)生智能，鍛煉學(xué)生膽量，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的有效教學(xué)方法。討論的內(nèi)容可以是概念題討論、綜合題討論、自選題討論。例如，經(jīng)常布置一些較重要的概念性思考題，讓學(xué)生課外思考，下一次上課進(jìn)行提問(wèn)。適當(dāng)討論，這樣可以促進(jìn)學(xué)生課外自學(xué)，加深對(duì)基本概念的理解。
（三）建立必備的實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)條件
機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)是學(xué)生職業(yè)技能培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)項(xiàng)目是以機(jī)械工程技術(shù)為背景的，如通過(guò)漸開(kāi)線(xiàn)直齒圓柱齒輪參數(shù)測(cè)定和減速器的結(jié)構(gòu)分析、裝配實(shí)驗(yàn)等，使學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握具體的測(cè)試技術(shù)、測(cè)量方法，熟悉測(cè)量工具與設(shè)備。教師在指導(dǎo)過(guò)程中還可進(jìn)行一些創(chuàng)新，設(shè)計(jì)并提出一些新的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，如可選用一些磨損過(guò)的齒輪和使用過(guò)的減速器，通過(guò)分析，提出一些具體的修理、調(diào)整、改進(jìn)的意見(jiàn)和解決問(wèn)題的方案。這樣，既鞏固和加深了理論知識(shí)，又使理論知識(shí)與實(shí)踐能力培養(yǎng)有機(jī)結(jié)合起來(lái)，同時(shí)使學(xué)生覺(jué)得學(xué)有所用。
（四）搞好課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合技能
機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程設(shè)計(jì)是把學(xué)生學(xué)過(guò)的各學(xué)科知識(shí)較全面地綜合應(yīng)用到實(shí)際工程中去，力求從課程內(nèi)容上、從分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的方法上，從設(shè)計(jì)思想上培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力。首先，在選題上要考慮培養(yǎng)目標(biāo)，有針對(duì)性，有側(cè)重面：可選二級(jí)減速傳動(dòng)裝置作為設(shè)計(jì)題目，其中，一級(jí)為v帶傳動(dòng)，另一級(jí)為單級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。這樣的選題，既包括本課程的主要內(nèi)容，又使學(xué)生得到較為全面的訓(xùn)練。在設(shè)計(jì)之前，應(yīng)先組織學(xué)生對(duì)該傳動(dòng)裝置進(jìn)行拆卸、安裝，使學(xué)生熟悉裝置的基本構(gòu)造，整體組成結(jié)構(gòu)及各部分結(jié)構(gòu)、功能、裝置和調(diào)整；各個(gè)零件之間的連接關(guān)系與特點(diǎn)，然后找出標(biāo)準(zhǔn)件與非標(biāo)準(zhǔn)件，明確傳動(dòng)裝置布置形式與空間位置的關(guān)系，建起一個(gè)立體的概念，避免出現(xiàn)閉門(mén)造車(chē)和照抄照搬式的設(shè)計(jì)，與生產(chǎn)實(shí)際相脫節(jié)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多參數(shù)不可能完全由計(jì)算決定，需要借助畫(huà)圖、初選或初估等手段，并且通過(guò)畫(huà)圖、計(jì)算、修改交叉進(jìn)行，同時(shí)要求學(xué)生認(rèn)真閱讀參考資料，學(xué)會(huì)查閱相關(guān)手冊(cè)等。
兩級(jí)封閉行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)若在兩條傳遞路徑上分配輸入功率，則通過(guò)雙路徑傳動(dòng)使其構(gòu)件上轉(zhuǎn)矩減小，在傳遞相同載荷條件下結(jié)構(gòu)更加緊湊；另外，通過(guò)速度合成，擴(kuò)大了傳動(dòng)比選擇范圍，可靈活地選擇傳動(dòng)比，尤其對(duì)一些嚴(yán)格要求傳動(dòng)比的場(chǎng)合，可精確地得到傳動(dòng)比，如航空加法傳動(dòng)[1]。由于封閉行星齒輪傳動(dòng)的上述優(yōu)點(diǎn),廣泛地應(yīng)用于工業(yè)機(jī)械、起重機(jī)械、建筑機(jī)械、冶金機(jī)械以及航空機(jī)械等現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域。另外，由于封閉行星齒輪傳動(dòng)可以進(jìn)行多個(gè)動(dòng)力源的功率分流與匯流、結(jié)構(gòu)緊湊，使其在混合動(dòng)力車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，如艾里遜油電混合器、豐田普銳斯的油電混合系統(tǒng)。
每對(duì)齒輪副所傳遞的功率取決于齒數(shù)比和輪系結(jié)構(gòu)，即輪系結(jié)構(gòu)和齒數(shù)比決定著齒輪副的功率流。然而，如果封閉行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)各支路的傳動(dòng)比選擇不當(dāng)，將會(huì)使其內(nèi)部存在較大的循環(huán)功率[2-6]（封閉功率）。循環(huán)功率的存在加大了構(gòu)件上的載荷,加劇了磨損，產(chǎn)生較大的振動(dòng)和噪音，嚴(yán)重降低了傳動(dòng)系統(tǒng)的性能。文中通過(guò)對(duì)兩級(jí)封閉行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的功率流分析，說(shuō)明合理地選擇單元傳動(dòng)比可獲得高效率的傳動(dòng)，介紹一種避免功率循環(huán)的單元傳動(dòng)比配置方法。
1 兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)
簡(jiǎn)單的單級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)有3個(gè)運(yùn)動(dòng)的基本構(gòu)件，為兩自由度系統(tǒng)。通過(guò)接入一個(gè)控制元件，制動(dòng)一個(gè)構(gòu)件或者使2個(gè)構(gòu)件剛性連接，使其成為具有確定運(yùn)動(dòng)的單自由度系統(tǒng)，因此，可通過(guò)給定一個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其它構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的控制[2]。
兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)具有四個(gè)自由度，需要接入3個(gè)控制元件來(lái)形成單自由度傳動(dòng)系統(tǒng)，其中，3個(gè)控制元件可以選擇性地制動(dòng)某些構(gòu)件或者剛性連接某些構(gòu)件。當(dāng)構(gòu)件剛性連接時(shí)，其上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和速度直接決定著輸入功率在內(nèi)部路徑上的分配，以及在內(nèi)部路徑上的循環(huán)。
如表1中(a)所示，若將兩個(gè)簡(jiǎn)單的單級(jí)行星齒輪傳動(dòng)相互串連，則可形成兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，不考慮損失，輸入功率流經(jīng)每一個(gè)單元（構(gòu)件A 、B、d、e分別為輸入、輸出、連接、制動(dòng)構(gòu)件）。
如表1(b)(c)所示，若將一個(gè)簡(jiǎn)單的單級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)與一個(gè)差動(dòng)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行封閉式連接，就形成了兩級(jí)封閉行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，其中只有一個(gè)固定構(gòu)件，單元間通過(guò)構(gòu)件剛性連接。很明顯，(b)中輸入功率pin在r1利用雙路徑傳遞，其中一部分功率p1通過(guò)r2傳遞給輸出軸，另一部分功率p2繞過(guò)r2傳遞給輸出軸。(c)中輸入功率pin在r1利用兩條路徑傳遞，其中一部分功率p1通過(guò)r1傳遞給r2，另一部分功率p2直接傳遞給r2，然后在r2處匯流輸出。所有的兩級(jí)行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的連接都可簡(jiǎn)化為表1結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的形式。文中只考慮表1中(b)、(c)具有功率分流形式的兩級(jí)封閉行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)。
2 運(yùn)動(dòng)學(xué)關(guān)系
表1(b)中轉(zhuǎn)矩和功率由兩條路徑輸出，稱(chēng)為功率分流輸出型兩級(jí)封閉行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)；表1(c)中轉(zhuǎn)矩和功率由兩條路徑輸入，稱(chēng)為功率分流輸入型兩級(jí)封閉行星齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)[6]。二者廣泛地應(yīng)用于動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中，文中主要以二者為研究對(duì)象。傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)將給定方向上功率流定義為正方向，若實(shí)際功率流方向與定義的方向相同，則為正；反之，則為負(fù)。因此，需要通過(guò)計(jì)算來(lái)判定實(shí)際功率流的正負(fù)號(hào)。
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Research on Design of Two-stage Closed Planetary Geared Systems
Duan Fuhai，Zhong yong
由于液壓系統(tǒng)需要有一定的壓強(qiáng)來(lái)推動(dòng)，所以提高壓強(qiáng)便成為了增大液壓系統(tǒng)傳動(dòng)能力的重要研究方向，本文通過(guò)全面分析液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，提出針對(duì)性的增壓措施，提高工業(yè)生產(chǎn)效率。
1.液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)述
近年來(lái)，我國(guó)的液壓技術(shù)有很大的提高，已不再單純地使用國(guó)外的液壓技術(shù)進(jìn)行加工，而是更多地使用自我研制的液壓系統(tǒng)。據(jù)國(guó)家科學(xué)定義，以油液作為工作介質(zhì)，利用油液的壓力能并通過(guò)控制閥門(mén)等附件操縱液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的整套裝置稱(chēng)為液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)的原理為通過(guò)增大壓強(qiáng)來(lái)增大傳動(dòng)力。一般的液壓系統(tǒng)主要由五個(gè)部分組成：動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。一個(gè)完善的液壓系統(tǒng)取決于合理的系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)中各元件性能優(yōu)劣。另外，液壓系統(tǒng)的壓力提升尤為重要，根據(jù)其原理可知，增加壓強(qiáng)可改變傳動(dòng)系統(tǒng)的作用力，因此，我國(guó)的科研人員一致致力于研究增大壓強(qiáng)的措施。
1.1.動(dòng)力元件
動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。例如：液壓系統(tǒng)中的油泵，它吸收原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，并產(chǎn)生高壓，迫使油液產(chǎn)生巨大流動(dòng)力，向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。
1.2.執(zhí)行元件
執(zhí)行元件的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。例如：液壓缸和液壓馬達(dá)，通過(guò)接收油液產(chǎn)生的作用力，并通過(guò)推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)，使其轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并推動(dòng)生產(chǎn)中需要?jiǎng)恿Φ呢?fù)載進(jìn)行運(yùn)作。
1.3.控制元件
控制元件在液壓系統(tǒng)中的作用是控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向，即系統(tǒng)中的液壓閥。根據(jù)每個(gè)液壓閥的控制功能不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三大類(lèi)。壓力控制閥又分為安全閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。流量控制閥分為節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等。方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。另外，由于液壓閥的控制方式不同，又可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。
1.4.輔助元件
輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測(cè)壓接頭、壓力表、油位油溫計(jì)等，用于完善和填補(bǔ)整個(gè)液壓系統(tǒng)，保證它的正常運(yùn)作。
1.5.液壓油
液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)。例如：各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等。
2.液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)分析
2.1.液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)
2.1.1.體積小、重量輕，慣性小，當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中由于故障或失誤造成瞬間過(guò)載或停止工作時(shí)，不會(huì)發(fā)生巨大沖擊。
2.1.2.能夠完成在液壓系統(tǒng)給固定的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度的功能，并可實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速。
2.1.3.容易換向，可以實(shí)現(xiàn)在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，簡(jiǎn)單、方便地使工作機(jī)構(gòu)在旋轉(zhuǎn)和直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)之間進(jìn)行任意需要的轉(zhuǎn)換。
2.1.4.液壓系統(tǒng)中的液壓泵和液壓馬達(dá)之間使用油管進(jìn)行連接，因此，兩種設(shè)備在占地考慮和方位布置上彼此不受限制。
2.2.液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)
2.2.1.使用液壓傳動(dòng)主要使用油液作為介質(zhì)，因此若要使工作油始終保持清潔，則會(huì)增加維護(hù)的費(fèi)用和人力。
2.2.2.對(duì)液壓元件的精度要求高，因此會(huì)產(chǎn)生較高的設(shè)備成本。
2.2.3.因主要的工作介質(zhì)是油液，因此會(huì)存在一定的火災(zāi)隱患。
2.2.4.由于油液的流動(dòng)性主要靠壓強(qiáng)產(chǎn)生，自我流動(dòng)力較小，慣性較小，因此傳動(dòng)力較弱，傳動(dòng)效率低。
3.液壓系統(tǒng)增壓
3.1.液壓系統(tǒng)增壓的重要性
通過(guò)分析液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)可知，雖然液壓系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，設(shè)備不受空間限制，但由油液的流動(dòng)性產(chǎn)生的傳動(dòng)力較小，無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)的高強(qiáng)度工作要求，因此增壓成為了決定工業(yè)產(chǎn)值的重中之重。通過(guò)簡(jiǎn)述液壓系統(tǒng)的構(gòu)造和原理，液壓系統(tǒng)的動(dòng)力主要由壓強(qiáng)大小決定，因此，怎樣在幾個(gè)構(gòu)成部分進(jìn)行不同方式的增壓成為了解決問(wèn)題的關(guān)鍵。
3.2.液壓系統(tǒng)增壓的措施
3.2.1.動(dòng)力元件增壓
動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能。因此，提高原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能，進(jìn)而推動(dòng)油液吸收更多機(jī)械能，產(chǎn)生較大壓強(qiáng)，迫使油液流動(dòng)性加快，從而產(chǎn)生較大的作用力，釋放至下一環(huán)節(jié)后，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)作，從源頭提升液壓系統(tǒng)工作效率。
3.2.2.控制元件增壓
控制元件在液壓系統(tǒng)中的作用是控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向，即系統(tǒng)中的液壓閥。因此，可提高每個(gè)液壓閥的固定閥值，當(dāng)液壓系統(tǒng)中的油液壓力到達(dá)一定程度后，再進(jìn)行運(yùn)作，并根據(jù)所需傳動(dòng)力的大小設(shè)置閥值的大小，研制可間接顯示傳動(dòng)力大小的具有平滑調(diào)節(jié)能力的閥值。
3.2.3.輔助元件增壓
輔助元件作用為完善和填補(bǔ)整個(gè)液壓系統(tǒng)，保證它的正常運(yùn)作。例如：油箱。工業(yè)上現(xiàn)已開(kāi)始運(yùn)用油箱輔助增壓系統(tǒng)進(jìn)行增壓。油箱輔助增壓系統(tǒng)的工作原理為：
由電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)齒輪泵轉(zhuǎn)動(dòng)，從油箱中吸入經(jīng)過(guò)吸油過(guò)濾器的液壓油，經(jīng)過(guò)齒輪泵的作用，輸出一定油壓的油液到柱塞泵，提升柱塞泵入口油壓，從而減少柱塞泵氣穴現(xiàn)象，相應(yīng)減少液壓系統(tǒng)的壓力波動(dòng)，使液壓元件工作平衡。
4.結(jié)束語(yǔ)
工業(yè)生產(chǎn)中效率決定產(chǎn)值，因此使用液壓系統(tǒng)時(shí)的增壓?jiǎn)栴}成為重點(diǎn)研究課題，本文通過(guò)對(duì)液壓系統(tǒng)的各項(xiàng)組成結(jié)構(gòu)和優(yōu)缺點(diǎn)分析，提出增壓的重要性及根據(jù)不同組成部分的針對(duì)性措施，著力提高液壓系統(tǒng)傳動(dòng)能力，提升工業(yè)效率，增加產(chǎn)值。
參考文獻(xiàn)：
