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機(jī)械傳動(dòng)的基本原理范文第1篇

關(guān)鍵詞 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)教學(xué) 創(chuàng)新能力

中圖分類號(hào)：G424 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.05.067

“機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)”是機(jī)械專業(yè)學(xué)生的主要技術(shù)基礎(chǔ)課程之一，是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決工程實(shí)際問(wèn)題和創(chuàng)新能力的主干課程，是連接基礎(chǔ)理論知識(shí)和實(shí)踐的橋梁。機(jī)械基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)不僅是培養(yǎng)學(xué)生理論與實(shí)踐相結(jié)合、解決分析問(wèn)題的能力，同時(shí)它也是啟迪學(xué)生創(chuàng)新思維、開(kāi)拓學(xué)生創(chuàng)新潛能的重要手段。因其自身的基礎(chǔ)性和平臺(tái)作用，可以方便地指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行發(fā)散思維訓(xùn)練和創(chuàng)新設(shè)計(jì)工作。而機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)正是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

1實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要作用

實(shí)驗(yàn)教學(xué)是使學(xué)生在特定的環(huán)境下通過(guò)學(xué)生的主觀努力完成的教學(xué)過(guò)程，它在培養(yǎng)學(xué)生綜合能力方面具有特定的優(yōu)勢(shì)，它的直觀性、實(shí)踐性、綜合性是理論教學(xué)不可替代的。學(xué)生通過(guò)實(shí)踐教學(xué)培養(yǎng)出來(lái)的綜合能力包括動(dòng)手能力、觀察分析能力和勇于探索的創(chuàng)新精神。在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，學(xué)生不僅可以學(xué)會(huì)選擇、正確使用各種儀器，而且可以驗(yàn)證所學(xué)的基本理論，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是學(xué)生鞏固理論知識(shí)、掌握實(shí)驗(yàn)技能、培養(yǎng)創(chuàng)新思維的重要環(huán)節(jié)，從某種意義上講，對(duì)啟發(fā)學(xué)生的想象思維和創(chuàng)新意識(shí)起著點(diǎn)石成金的作用。

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程是學(xué)生進(jìn)行機(jī)械綜合設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)課程，同時(shí)也是工程意識(shí)訓(xùn)練的主要課程。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一個(gè)必不可少的實(shí)踐環(huán)節(jié)，它對(duì)實(shí)現(xiàn)理論課程教學(xué)目標(biāo)起著特別關(guān)鍵的作用。

加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)是高等工科院校課程教學(xué)改革的一個(gè)特別重要的方向。改革以往高校課程教學(xué)中重視理論知識(shí)，輕視實(shí)踐環(huán)節(jié)、忽略實(shí)際應(yīng)用的狀況；完成全新的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系的構(gòu)建；滿足社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型人材培養(yǎng)的要求。為此目的，我們緊緊圍繞機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程教學(xué)內(nèi)容與體系，對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的方法進(jìn)行了改革探索，完善了實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系、改革了實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段和方法。

2重視基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的基本技能

基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)大多屬于演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，如機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)、齒輪范成實(shí)驗(yàn)、帶傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)等，但這些實(shí)驗(yàn)對(duì)促進(jìn)學(xué)生理解課程內(nèi)容基本原理，掌握基本技能，消化吸收基本概念，鞏固基礎(chǔ)知識(shí)，培養(yǎng)科學(xué)思維的能力和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)起著直接的作用，是由感性認(rèn)識(shí)進(jìn)一步發(fā)展成理性認(rèn)識(shí)的過(guò)程。因此，如何最大限度發(fā)揮基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)在教學(xué)中的作用，是廣大教師應(yīng)該深思的問(wèn)題。我院結(jié)合機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室目前的具體情況，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法、實(shí)驗(yàn)要求和方式上的進(jìn)行完善和改造，使其發(fā)揮更好的作用。

如在機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中，我們針對(duì)機(jī)械原理部分、機(jī)械設(shè)計(jì)部分分別配備了實(shí)驗(yàn)演示柜、實(shí)物展示柜和機(jī)械系統(tǒng)展示廳，組成了機(jī)械認(rèn)知的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系，并有機(jī)地與工程訓(xùn)練中心、機(jī)電一體化實(shí)驗(yàn)室等相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室相結(jié)合，充分做到可看、可記、可操作。在整個(gè)機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)中，教師除了做認(rèn)真的講解外，允許學(xué)生隨時(shí)提問(wèn)，鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手操作，引導(dǎo)學(xué)生開(kāi)展討論，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，激發(fā)學(xué)生對(duì)機(jī)械認(rèn)知的興趣，培養(yǎng)學(xué)生掌握實(shí)驗(yàn)操作技能，這樣的教學(xué)模式深受學(xué)生歡迎。

又如在機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖測(cè)L實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)室提供大量的機(jī)構(gòu)模型，讓學(xué)生親手測(cè)量機(jī)構(gòu)尺寸，并按一定的比例關(guān)系繪制出合理的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，增強(qiáng)學(xué)生對(duì)理論教學(xué)內(nèi)容的理解，然后再對(duì)一臺(tái)真實(shí)的內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行實(shí)際機(jī)構(gòu)的測(cè)繪，實(shí)驗(yàn)的難度逐步加大，鍛煉學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決實(shí)際問(wèn)題的能力。這些實(shí)驗(yàn)為實(shí)驗(yàn)教學(xué)有力開(kāi)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)順利有序的進(jìn)行提供了基本保障。

3更新實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力

提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容、手段、方法進(jìn)行更新，改變實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)境，提高實(shí)驗(yàn)教師水平。為了培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，必須改善現(xiàn)有的教學(xué)條件，為此，我們購(gòu)置一些新的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)，開(kāi)展應(yīng)用性較強(qiáng)的設(shè)計(jì)性、綜合性實(shí)驗(yàn)研究。

在JCY機(jī)械傳動(dòng)性能綜合性實(shí)驗(yàn)臺(tái)上開(kāi)設(shè)機(jī)械傳動(dòng)性能綜合性實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)可對(duì)齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等機(jī)械傳動(dòng)或上述組合的傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行綜合性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)突出了設(shè)計(jì)性、綜合性的特點(diǎn)。通過(guò)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)學(xué)生掌握合理布置機(jī)械傳動(dòng)的基本要求，機(jī)械傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)的一般方法，并利用機(jī)械傳動(dòng)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)組成方案的性能進(jìn)行測(cè)試，分析組成方案的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)滿足條件的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，完成傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)和組成方案設(shè)計(jì)。掌握機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)性能測(cè)試的基本原理和方法，測(cè)試常用機(jī)械傳動(dòng)裝置在傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力過(guò)程中速度曲線、傳動(dòng)比曲線、效率曲線等各種參數(shù)曲線。按照組成方案搭接機(jī)械傳動(dòng)性能測(cè)試系統(tǒng)并進(jìn)行測(cè)試，完成組成方案的機(jī)械性能分析，樹(shù)立用實(shí)驗(yàn)手段來(lái)分析機(jī)械設(shè)計(jì)方案的思想，加深對(duì)常見(jiàn)機(jī)械傳動(dòng)性能的認(rèn)識(shí)和理解，培養(yǎng)了學(xué)生的綜合能力。

在3DMC實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)展機(jī)構(gòu)組合與創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)。學(xué)生通過(guò)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中所萌發(fā)的創(chuàng)造性思維可以從本實(shí)驗(yàn)臺(tái)上得以實(shí)現(xiàn)。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)可拼裝連桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、蝸輪蝸桿傳動(dòng)以及由它們組合成的性能各異、平面的、空間的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)，培養(yǎng)了學(xué)生機(jī)械傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)能力。實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以測(cè)試原動(dòng)件和執(zhí)行構(gòu)件以及中間任意構(gòu)件的位移、速度、加速度等參數(shù)，學(xué)生將測(cè)試的參數(shù)與設(shè)計(jì)結(jié)果及理論分析結(jié)果進(jìn)行比較，增強(qiáng)了學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和實(shí)際動(dòng)手能力。

軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析實(shí)驗(yàn)。軸系結(jié)構(gòu)是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分，涵蓋了軸承、聯(lián)軸器、鍵聯(lián)接及螺紋聯(lián)接，轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)等內(nèi)容。通過(guò)該項(xiàng)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生們掌握了軸及軸上零件的結(jié)構(gòu)、功用、工藝要求和裝配關(guān)系；熟悉軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸承部件組合設(shè)計(jì)的基本要求，掌握軸及軸上零件的定位與固定方法；通過(guò)軸系部件的組裝與測(cè)繪，學(xué)會(huì)對(duì)現(xiàn)有機(jī)械部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。

4引入創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)

創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)是指通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得的新的發(fā)現(xiàn)與發(fā)明，獲得新的技術(shù)和方法，具有一定社會(huì)價(jià)值的原創(chuàng)性實(shí)驗(yàn)，這類實(shí)驗(yàn)應(yīng)在分析、綜合性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，探索奧秘，獲取新數(shù)據(jù)、新理論和新方法。創(chuàng)新是人類文明進(jìn)步的原動(dòng)力，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力及創(chuàng)新能力的重要方法之一。

在JPCC-II平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新組合及運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)設(shè)平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新組合測(cè)試分析實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)是為本科生和研究生而設(shè)計(jì)的有關(guān)平面機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的綜合性、設(shè)計(jì)性、研究創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)?？蛇M(jìn)行基本平面機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、拼裝（本實(shí)驗(yàn)臺(tái)提供13種以上傳動(dòng)方案）及進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)分析，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)和工程實(shí)踐能力。

在JDT-A/I機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)調(diào)速實(shí)驗(yàn)臺(tái)開(kāi)設(shè)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)調(diào)速實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)可對(duì)機(jī)構(gòu)原動(dòng)件及執(zhí)行構(gòu)件的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和仿真，利用計(jì)算機(jī)軟件，角位移動(dòng)傳感器，數(shù)據(jù)采集卡，觀察機(jī)構(gòu)的周期性速度波動(dòng)現(xiàn)象和繪制測(cè)試和仿真曲線；利用飛輪的質(zhì)量變化，觀察分析速度波動(dòng)變化情況；學(xué)生利用計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，獨(dú)立自主完成實(shí)驗(yàn)。

開(kāi)設(shè)計(jì)算機(jī)凸輪機(jī)構(gòu)仿真設(shè)計(jì)測(cè)試綜合實(shí)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算機(jī)軟件對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，凸輪可更換，配備8個(gè)不同運(yùn)動(dòng)規(guī)律的平面凸輪和一種圓柱凸輪，還配備凸輪制圖軟件，可自行在線切割機(jī)上加工任意規(guī)律的凸輪實(shí)驗(yàn)。計(jì)算機(jī)軟件具有多媒體教學(xué)功能，學(xué)生可自主地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作能力。

5開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)新能力

針對(duì)學(xué)生在機(jī)械設(shè)計(jì)方面具備的基礎(chǔ)知識(shí)、實(shí)驗(yàn)技能、感性認(rèn)識(shí)，榕嘌提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，我們開(kāi)放機(jī)械創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，為學(xué)生提供工程實(shí)驗(yàn)、工程設(shè)計(jì)平臺(tái)。讓學(xué)生走進(jìn)實(shí)驗(yàn)室，組建創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，發(fā)揮學(xué)生主體作用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，把理論與實(shí)踐結(jié)合起來(lái)，提高學(xué)生的創(chuàng)造性綜合素質(zhì)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)合作精神。

學(xué)生創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)從課題選題、資料收集、申請(qǐng)立項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)分析到報(bào)告編寫(xiě)、結(jié)題答辯，充分發(fā)揮團(tuán)隊(duì)每個(gè)學(xué)生的特長(zhǎng)，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，分工合作，開(kāi)展課題研究，將理論與實(shí)踐相結(jié)合。同學(xué)們克服了眼高手低、只說(shuō)不做的通病，團(tuán)結(jié)合作精神得到加強(qiáng)，創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新思維得到拓展，實(shí)際動(dòng)手能力、工程設(shè)計(jì)能力得到了全面鍛煉。

學(xué)生在開(kāi)放的實(shí)驗(yàn)室里，在老師的指導(dǎo)下完成了多項(xiàng)大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)目，發(fā)表了科技論文，有的項(xiàng)目還申請(qǐng)了國(guó)家專利。通過(guò)參加創(chuàng)新項(xiàng)目，不但提高了學(xué)生的動(dòng)手能力，而且對(duì)已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)也起到了融會(huì)貫通的作用。在這個(gè)開(kāi)放式教學(xué)平臺(tái)上學(xué)生的想象力得到充分發(fā)揮，創(chuàng)新意識(shí)明顯加強(qiáng)。同時(shí)實(shí)驗(yàn)室資源得到了充分利用。

機(jī)械傳動(dòng)的基本原理范文第2篇

一、關(guān)注課堂教學(xué)，強(qiáng)化目標(biāo)管理

“以學(xué)論教”是現(xiàn)代課程教學(xué)評(píng)價(jià)的指導(dǎo)思想。這里的“學(xué)”是指學(xué)生能否學(xué)得輕松，學(xué)得自主，能否主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、勤于動(dòng)手，是否具體有效，獲取新知識(shí)的能力、分析和解決問(wèn)題的能力。課堂教學(xué)是一種有目的、有計(jì)劃的活動(dòng)?！稒C(jī)械基礎(chǔ)》的教學(xué)應(yīng)擺脫傳統(tǒng)的學(xué)科教學(xué)系統(tǒng)性、完整性的束縛，強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)知識(shí)、基本原理，注意實(shí)際應(yīng)用，適當(dāng)引入新理論、新技術(shù)、新工藝和新方法，以求在較短的學(xué)習(xí)時(shí)間內(nèi)提高教學(xué)效率。

《機(jī)械基礎(chǔ)》中的機(jī)械原理，研究的是機(jī)器中機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性性能和設(shè)計(jì)問(wèn)題。這與一般的基礎(chǔ)課程存在不同之處：第一，一題多解；第二，只要能實(shí)現(xiàn)給予的運(yùn)動(dòng)要求，其方案都是對(duì)的，而差別在于考慮現(xiàn)實(shí)問(wèn)題的周到性和合理性；第三，不限于邏輯推理的結(jié)果。例如，在講解機(jī)械傳動(dòng)時(shí)，從傳動(dòng)是把機(jī)器動(dòng)力部分的運(yùn)動(dòng)和能量傳遞給執(zhí)行部分的這一目的入手，引出傳動(dòng)的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用；最后，根據(jù)機(jī)器的功能和要求選擇合理的傳動(dòng)方式。機(jī)械零件部分是學(xué)習(xí)通用零件的結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn)，在教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生在熟悉零件結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步掌握通用零部件的選用方法和裝配技能等。這種引入目標(biāo)意識(shí)的發(fā)散思維，往往會(huì)得到意想不到的結(jié)果。因此，課堂教學(xué)應(yīng)緊緊圍繞教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行，培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)學(xué)習(xí)意識(shí)。

二、抓好課程設(shè)計(jì)，調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性

教師的啟發(fā)誘導(dǎo)和學(xué)生的積極思維相結(jié)合，是當(dāng)代興起的“情境教學(xué)”的成功經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，符合課堂條件下心理活動(dòng)規(guī)律?？鬃釉唬骸安粦嵅粏?，不悱不發(fā)”，引用在當(dāng)今教學(xué)中，就是要求教師能夠不斷啟發(fā)學(xué)生，創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境，使學(xué)生面臨一定的、迫切需要解決的問(wèn)題，積極思考、活躍思維、觸類旁通、舉一反三。它可以是直觀啟發(fā)、比喻啟發(fā)、對(duì)比啟發(fā)、練習(xí)啟發(fā)、演示啟發(fā)等各種方式的相互使用。充分利用直觀教具和生動(dòng)具體的語(yǔ)言描繪，并結(jié)合學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)生就會(huì)感到新奇，并逐漸通過(guò)學(xué)習(xí)在知識(shí)上有所長(zhǎng)進(jìn)，在精神上有所享受。例如，在講解滾動(dòng)軸承時(shí)，出示各種類型的軸承，讓學(xué)生觀看，然后讓學(xué)生分析、歸類、總結(jié)它們的使用性能；在講解鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的類型時(shí)，把學(xué)生分成幾個(gè)小組，用硬紙板和圖釘做成四桿機(jī)構(gòu)，并通過(guò)改變相關(guān)桿的長(zhǎng)度來(lái)演示各種基本機(jī)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)換，并體會(huì)他們的運(yùn)動(dòng)特性。這樣，通過(guò)直觀形象的教學(xué)活動(dòng)，從而激發(fā)他們學(xué)習(xí)的興趣，調(diào)動(dòng)其學(xué)習(xí)的積極性，使課堂教學(xué)效果極佳。

三、重視實(shí)踐教學(xué)，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系實(shí)際

《機(jī)械基礎(chǔ)》不僅是一門(mén)技術(shù)基礎(chǔ)課程，也是一門(mén)能直接用于生產(chǎn)，與現(xiàn)實(shí)生活聯(lián)系比較緊密的課程。很多學(xué)校已形成了較完善的多媒體課件，利用這些課件能將一些黑板教學(xué)不易描述清楚、學(xué)生難以理解，甚至于有些是在實(shí)驗(yàn)中看不到的現(xiàn)象，直觀而形象地展示出來(lái)。例如，液壓傳動(dòng)部分，只利用掛圖講解，收不到好的教學(xué)效果；而利用課件，把液壓的動(dòng)態(tài)過(guò)程直觀形象地演示出來(lái)，學(xué)生很快就明白了。然而，技工教育是針對(duì)生產(chǎn)一線培養(yǎng)技術(shù)工人的教育，加強(qiáng)學(xué)生動(dòng)手能培養(yǎng)，是其中很重要的組成部分。這種與工程實(shí)際緊密相連的課程，教學(xué)中的多媒體課件不能取代實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的作用。例如，在講授機(jī)構(gòu)部分時(shí)，除了用多媒體形象展示各種機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)外，還要讓學(xué)生觀察各種機(jī)構(gòu)模型、動(dòng)作演示裝置。實(shí)驗(yàn)課可以幫助學(xué)生理解理論知識(shí)、基本原理，實(shí)踐課能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。因此，教學(xué)中還要安排一些有較強(qiáng)實(shí)用性的實(shí)訓(xùn)課，如帶傳動(dòng)中心距的調(diào)整、齒輪間隙的調(diào)整、減速器拆裝等。實(shí)訓(xùn)前，要求學(xué)生認(rèn)真預(yù)習(xí)，掌握基本理論。實(shí)訓(xùn)中，指導(dǎo)學(xué)生正確使用各種工具，按照操作步驟認(rèn)真操作；安排一定課時(shí)去工廠車間見(jiàn)習(xí)，向工人師傅學(xué)習(xí)操作經(jīng)驗(yàn)和竅門(mén)；結(jié)束后，要求學(xué)生按時(shí)按量地完成實(shí)踐報(bào)告，特別要把觀察到的現(xiàn)象、操作的步驟和自己分析、感受寫(xiě)在報(bào)告中。這樣完成實(shí)踐課，既增強(qiáng)了學(xué)生參與的積極性和主動(dòng)性，又強(qiáng)化了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主體地位，鍛煉了動(dòng)手能力，還提高了學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力。

機(jī)械傳動(dòng)的基本原理范文第3篇

關(guān)鍵詞：直線電機(jī)；控制器；運(yùn)動(dòng)控制

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)已越來(lái)越受到各方面的關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面起著極大的作用。

一、交流伺服驅(qū)動(dòng)

在一些定位精度或動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求比較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品中，交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流，而且調(diào)試、使用十分簡(jiǎn)單，因而倍受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Processor，DSP），可以對(duì)電機(jī)軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣，在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并充分發(fā)揮DSP的高速運(yùn)算能力，自動(dòng)完成整個(gè)伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，甚至可以跟蹤負(fù)載變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；有的驅(qū)動(dòng)器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測(cè)算出設(shè)備的機(jī)械共振點(diǎn)，并通過(guò)陷波濾波方式消除機(jī)械共振。

該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷，伺服驅(qū)動(dòng)器可以直接采樣裝在最后一級(jí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的位置反饋元件（如光柵尺、磁柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等），作為位置環(huán)，而電機(jī)上的編碼器反饋此時(shí)僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機(jī)械傳動(dòng)上存在的間隙，補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)件的制造誤差，實(shí)現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)完成，無(wú)需增加上位控制器的負(fù)擔(dān)，因而越來(lái)越多的行業(yè)在其自動(dòng)化設(shè)備的改造和研制中，開(kāi)始采用這種伺服系統(tǒng)。

二、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)

在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺(tái)（拖板）之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，因而這種傳動(dòng)方式又被稱為“零傳動(dòng)”，它具有原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無(wú)法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

1、高速響應(yīng)。由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的機(jī)械傳動(dòng)件（如絲杠等），使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提高。

2、精度。直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了因絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙和誤差，減少了插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)滯后帶來(lái)的跟蹤誤差，提高了機(jī)床的定位精度。

3、動(dòng)剛度高。由于“直接驅(qū)動(dòng)”，避免了啟動(dòng)、變速和換向時(shí)因中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象，同時(shí)也提高了其傳動(dòng)剛度。

4、速度快。由于直線電動(dòng)機(jī)最早主要用于磁懸浮列車（時(shí)速可達(dá)500Km/h），所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中，要滿足其超高速切削的最大進(jìn)個(gè)速度（要求達(dá)60～100M/min或更高）當(dāng)然是沒(méi)有問(wèn)題的。也由于上述“零傳動(dòng)”的高速響應(yīng)性，使其加減速過(guò)程大大縮短。以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)時(shí)瞬間達(dá)到高速，高速運(yùn)行時(shí)又能瞬間準(zhǔn)停?？色@得較高的加速度，一般可達(dá)2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動(dòng)的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5、行程長(zhǎng)度不受限制。在導(dǎo)軌上通過(guò)串聯(lián)直線電機(jī)，就可以無(wú)限延長(zhǎng)其行程長(zhǎng)度。

6、運(yùn)動(dòng)動(dòng)安靜、噪音低。由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機(jī)械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無(wú)機(jī)械接觸），其運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音將大大降低。

7、效率高。由于無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗，傳動(dòng)效率大大提高。

三、計(jì)算機(jī)控制器

與傳統(tǒng)的PLC相比較，PCC最大的特點(diǎn)在于它類似于大型計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描或監(jiān)控程序來(lái)處理程序本身的邏輯運(yùn)算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導(dǎo)致了PLC的“控制速度”依賴于應(yīng)用程序的大小，這一結(jié)果無(wú)疑是同I/O通道中高實(shí)時(shí)性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問(wèn)題，它采用分時(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái)，這樣應(yīng)用程序的運(yùn)行周期則與程序長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此，它將應(yīng)用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開(kāi)來(lái)，滿足了實(shí)時(shí)控制的要求。當(dāng)然，這種控制周期可以在CPU運(yùn)算能力允許的前提下，按照用戶的實(shí)際要求，任意修改。

基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成，給工程項(xiàng)目應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大的便利。因?yàn)檫@樣可以方便地按照控制項(xiàng)目中各部分不同的功能要求，如運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、PID調(diào)節(jié)運(yùn)算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務(wù)），這些模塊既獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián)，這些模塊經(jīng)過(guò)分步驟的獨(dú)立編制和調(diào)試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運(yùn)行，共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求。

四、運(yùn)動(dòng)控制卡

運(yùn)動(dòng)控制卡是一種基于工業(yè)PC機(jī)、用于各種運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合的上位控制單元。運(yùn)動(dòng)控制卡通常采用專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制芯片或高速DSP作為運(yùn)動(dòng)控制核心，大多用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。運(yùn)動(dòng)控制卡與PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)：PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面的工作；控制卡完成運(yùn)動(dòng)控制的所有細(xì)節(jié)。運(yùn)動(dòng)控制卡都配有開(kāi)放的函數(shù)庫(kù)供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺(tái)下自行開(kāi)發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開(kāi)放的運(yùn)動(dòng)控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。

機(jī)械傳動(dòng)的基本原理范文第4篇

工程機(jī)械的技術(shù)養(yǎng)護(hù)是指為了使機(jī)械經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)，保證其可靠性，延長(zhǎng)使用壽命，而對(duì)機(jī)械所采取的一系列技術(shù)措施。以“、調(diào)整、緊固、防腐”為主要內(nèi)容，按不同需求分等級(jí)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

1.1日常保養(yǎng)。日常保養(yǎng)以清潔、補(bǔ)給和安全檢視為中心，主要是維持機(jī)械的機(jī)容機(jī)況，使機(jī)械經(jīng)常處于完整和完好的狀況以保證正常運(yùn)行。由操作人員在每日工作前、工作中和工作后，按各級(jí)機(jī)械的操作、使用和維護(hù)規(guī)程進(jìn)行。

1.2分級(jí)保養(yǎng)。保養(yǎng)分為三級(jí)。一級(jí)保養(yǎng)主要對(duì)各總成和連接件的緊固、，對(duì)外部檢查的一些必要的小調(diào)整。以清潔、、緊固為中心內(nèi)容，并消除機(jī)械在運(yùn)行一定時(shí)間后出現(xiàn)的某些薄弱環(huán)節(jié)，對(duì)有關(guān)制動(dòng)操作等安全部件的養(yǎng)護(hù)由專業(yè)維修工負(fù)責(zé)進(jìn)行。二級(jí)保養(yǎng)以檢查調(diào)整為中心，對(duì)機(jī)械進(jìn)行較深入的技術(shù)狀況檢查和調(diào)整。根據(jù)操作人員的反映和經(jīng)過(guò)技術(shù)狀況診斷，確定維修附加項(xiàng)目。三級(jí)保養(yǎng)以消除隱患為中心，對(duì)局部包括總成件檢修，改善機(jī)械技術(shù)狀況，以延長(zhǎng)中修及大修周期。

2、工程機(jī)械設(shè)備的檢查方法

2.1直觀檢查法。由操作人員直接觀察設(shè)備及零部件的表面狀態(tài)來(lái)進(jìn)行故障的分析，看機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，皮帶是否太松或太緊了，螺絲是否松動(dòng)，是否有漏油漏水現(xiàn)象等。

2.2溫度檢測(cè)法。以觀測(cè)檢查各機(jī)械零件的溫度變化，并以此為信息源來(lái)判別機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)。對(duì)無(wú)溫度指示器的部位，可用溫度計(jì)或手感知的方法進(jìn)行判斷。

2.3壓力檢測(cè)法。觀察和測(cè)試機(jī)械系統(tǒng)各部的氣壓、油壓是否穩(wěn)定，并以此為信息源，通過(guò)壓力參數(shù)的變化特征判別設(shè)備的運(yùn)行狀況。

2.4噪聲檢測(cè)法。聽(tīng)機(jī)械各部件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有無(wú)異響，若某處發(fā)現(xiàn)響聲跟平時(shí)不一樣，則該處可能存在故障。

2.5振動(dòng)檢測(cè)法。觀察發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)情況，并根據(jù)振動(dòng)參數(shù)變化特征來(lái)判斷機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

2.6金相分析法。對(duì)于一些零件，可觀測(cè)其金屬表面裂紋通及顯微組織情況，并檢測(cè)其殘余應(yīng)力，根據(jù)這些物理性質(zhì)的變化特征，來(lái)判別機(jī)器設(shè)備是否存在故障。

3、工程機(jī)械故障分析

3.1機(jī)械故障基本原理機(jī)械故障是指機(jī)械由于使用過(guò)程中正常和非常原因?qū)е聶C(jī)械不能工作,需要進(jìn)行維護(hù)工作,當(dāng)故障解除后方可繼續(xù)使用。公路工程機(jī)械發(fā)生故障，首先是機(jī)械失效，機(jī)械失效與機(jī)械磨損有著密切的聯(lián)系。機(jī)械磨損是指機(jī)械在使用過(guò)程中，由于工作或者故障導(dǎo)致機(jī)械結(jié)構(gòu)發(fā)生摩擦,在初始磨損期,機(jī)械磨損和故障屬于敏感發(fā)生階段,若不能正常維護(hù)和應(yīng)用機(jī)械，磨損率和故障率會(huì)急劇增加。在機(jī)械使用后期,機(jī)械故障率和磨損率達(dá)到最高,維護(hù)工作難度大,需要維護(hù)的工作范圍也大。

3.2工程機(jī)械重要部件故障與處理

3.2.1發(fā)動(dòng)機(jī)故障

(1)發(fā)動(dòng)機(jī)異響故障分析。發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)首先會(huì)發(fā)出異響,最可能是由于發(fā)動(dòng)機(jī)部件發(fā)生損壞,導(dǎo)致碰撞發(fā)出異響。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)異響情況時(shí),應(yīng)立刻停機(jī)進(jìn)行檢查,確認(rèn)異響消除后才能繼續(xù)工作。

(2)發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)故障分析。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生燒瓦和氣門(mén)脫落、發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪與起動(dòng)機(jī)齒輪抱死時(shí),容易引發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)動(dòng)力傾翻等事故。發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)生停轉(zhuǎn)前均會(huì)發(fā)生劇烈的振動(dòng),因此,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生停轉(zhuǎn)時(shí),應(yīng)立刻進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)維護(hù)并更換損壞部件。

(3)發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)熱故障分析。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)散熱條件和措施不能保證發(fā)動(dòng)機(jī)散熱時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)過(guò)熱,從而導(dǎo)致“粘缸”現(xiàn)象,影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作。因此,必須嚴(yán)格控制發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱條件,有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)熱故障。

3.2.2傳動(dòng)系統(tǒng)故障分析

(1)傳動(dòng)系統(tǒng)異響故障發(fā)動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或在不合理工況下使用時(shí),傳動(dòng)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生異響故障。異響故障是由于傳動(dòng)系振動(dòng)過(guò)大,機(jī)械部件之間發(fā)生碰撞,導(dǎo)致發(fā)出各種異響。如機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生齒輪打齒、輪齒脫落等故障,會(huì)嚴(yán)重影響工程機(jī)械的正常工作。因此,需要對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(2)傳動(dòng)系統(tǒng)不良故障對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)部件,均需要采用措施,降低齒面之間的摩擦和冷卻齒面之間熱量。由于油的性能不能做出及時(shí)的判定,劣質(zhì)的油很容易引起齒輪齒面的失效,影響傳動(dòng)。

3.2.3機(jī)械結(jié)構(gòu)故障分析

(1)機(jī)械結(jié)構(gòu)存在裂紋。機(jī)械結(jié)構(gòu)的裂紋主要是設(shè)計(jì)制造存在缺陷,或使用過(guò)程中出現(xiàn)疲勞失效導(dǎo)致。裂紋是機(jī)械結(jié)構(gòu)最為危險(xiǎn)的隱患,極易引發(fā)機(jī)械事故。因此,在機(jī)械使用過(guò)程中,要對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)檢查,尤其是結(jié)構(gòu)薄弱的環(huán)節(jié)。

(2)機(jī)械結(jié)構(gòu)存在大變形。機(jī)械結(jié)構(gòu)均為塑性鋼材,受到外界載荷作用后,機(jī)械結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生變形產(chǎn)生位移,影響結(jié)構(gòu)的剛度。工程機(jī)械施工中,結(jié)構(gòu)在受到超載荷后發(fā)生不可逆性變化。因此,在機(jī)械作業(yè)過(guò)程中,需要確保機(jī)械的整體塑性變形,防止出現(xiàn)失效。

3.3公路工程機(jī)械故障原因

(1)作業(yè)時(shí)間只考慮使用和趕工期,忽略了工程機(jī)械本身的力學(xué)規(guī)律,使其經(jīng)常除超負(fù)荷壓力中，出現(xiàn)過(guò)早和過(guò)重失效。

(2)設(shè)備使用不當(dāng)，操作工人缺乏正確的使用指導(dǎo)，容易發(fā)生機(jī)械故障，影響機(jī)械作業(yè)能力。

(3)機(jī)械維護(hù)措施不規(guī)范,缺乏故障檢測(cè)措施。重大安全事故往往是機(jī)械缺乏有效的檢測(cè)措施，導(dǎo)致初始的小故障惡化為重大故障。

(4)機(jī)械維護(hù)措施不當(dāng),導(dǎo)致不能正確的處理機(jī)械故障。公路工程機(jī)械發(fā)生故障后,維護(hù)人員缺乏專業(yè)的機(jī)械知識(shí),不能做出正確的處理辦法,使機(jī)械存在安全隱患的前提下繼續(xù)工作。

4、機(jī)械設(shè)備的保養(yǎng)方法

工程機(jī)械的保養(yǎng)是指采取一系列技術(shù)措施來(lái)使機(jī)械長(zhǎng)期處于良好的技術(shù)狀態(tài)，使其能安全高效的工作，并延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命。幾種常用方法。

4.1就車保養(yǎng)法。此法是根據(jù)保養(yǎng)等級(jí)和保養(yǎng)部位的不同情況，將該部件進(jìn)行拆卸、清洗檢查和重新裝配。工效太低，僅適用于保養(yǎng)單位人員少，設(shè)備少，并且類型復(fù)雜，配件通用互換性差的工程機(jī)械。

4.2逐件輪流保養(yǎng)法。此法主要依靠機(jī)組的操作手完成，它適用于時(shí)間緊迫和保養(yǎng)人員缺少，機(jī)械分散且無(wú)備用機(jī)械的情況下的一級(jí)或二級(jí)保養(yǎng)。此法較符合施工單位實(shí)際情況而得到普遍應(yīng)用。

4.3總成分工保養(yǎng)法。該法將機(jī)械設(shè)備分為若干總成，如變速器總成、發(fā)動(dòng)機(jī)離合器總成、自動(dòng)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)以及輪胎、履帶等，然后根據(jù)這些分法，將人員編成不同的保養(yǎng)作業(yè)工組并進(jìn)行編號(hào)，并根據(jù)具體的工作內(nèi)容和程序進(jìn)行分工、定位，使他們?cè)谝?guī)定的時(shí)間內(nèi)協(xié)同完成保養(yǎng)作業(yè)內(nèi)容。

4.4機(jī)動(dòng)快速保養(yǎng)法。此法是在前面的總成分工保養(yǎng)法的基礎(chǔ)上，為了在較短時(shí)間內(nèi)快速完成保養(yǎng)任務(wù)，各作業(yè)工組采用快速保養(yǎng)工具來(lái)輔助完成。這種方法適合于有充足的熟練保養(yǎng)人員，并且機(jī)械零、部件、材料、配件齊全，場(chǎng)地較寬，工具設(shè)備齊全和保養(yǎng)任務(wù)量大的情況下采用。

5、結(jié)語(yǔ)

機(jī)械傳動(dòng)的基本原理范文第5篇

關(guān)鍵詞：伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，直線電機(jī)，可編程計(jì)算機(jī)控制器，運(yùn)動(dòng)控制

1引言

信息時(shí)代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的機(jī)械工業(yè)，在這場(chǎng)新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變，微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展使信息、智能與機(jī)械裝置和動(dòng)力設(shè)備相結(jié)合，促使機(jī)械工業(yè)開(kāi)始了一場(chǎng)大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子電力技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，各先進(jìn)國(guó)家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以及工業(yè)機(jī)器人、智能機(jī)器人等許多門(mén)類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。機(jī)電一體化技術(shù)已越來(lái)越受到各方面的關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面起著極大的作用。

在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí)，運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家相繼推出運(yùn)動(dòng)控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)（FullClosedACServo）、直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)（LinearMotorDriving）、可編程序計(jì)算機(jī)控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運(yùn)動(dòng)控制卡（MotionControllingBoard）等幾項(xiàng)具有代表性的新技術(shù)。

2全閉環(huán)交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)

在一些定位精度或動(dòng)態(tài)響應(yīng)要求比較高的機(jī)電一體化產(chǎn)品中，交流伺服系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其中數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)更符合數(shù)字化控制模式的潮流，而且調(diào)試、使用十分簡(jiǎn)單，因而被受青睞。這種伺服系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器采用了先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對(duì)電機(jī)軸后端部的光電編碼器進(jìn)行位置采樣，在驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)之間構(gòu)成位置和速度的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并充分發(fā)揮DSP的高速運(yùn)算能力，自動(dòng)完成整個(gè)伺服系統(tǒng)的增益調(diào)節(jié)，甚至可以跟蹤負(fù)載變化，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)增益；有的驅(qū)動(dòng)器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測(cè)算出設(shè)備的機(jī)械共振點(diǎn)，并通過(guò)陷波濾波方式消除機(jī)械共振。

一般情況下，這種數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)大多工作在半閉環(huán)的控制方式，即伺服電機(jī)上的編碼器反饋既作速度環(huán)，也作位置環(huán)。這種控制方式對(duì)于傳動(dòng)鏈上的間隙及誤差不能克服或補(bǔ)償。為了獲得更高的控制精度，應(yīng)在最終的運(yùn)動(dòng)部分安裝高精度的檢測(cè)元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)控制。比較傳統(tǒng)的全閉環(huán)控制方法是：伺服系統(tǒng)只接受速度指令，完成速度環(huán)的控制，位置環(huán)的控制由上位控制器來(lái)完成（大多數(shù)全閉環(huán)的機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統(tǒng)的推廣。目前，國(guó)外已出現(xiàn)了一種更完善、可以實(shí)現(xiàn)更高精度的全閉環(huán)數(shù)字式伺服系統(tǒng)，使得高精度自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)現(xiàn)更為容易。其控制原理如圖1所示。

該系統(tǒng)克服了上述半閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷，伺服驅(qū)動(dòng)器可以直接采樣裝在最后一級(jí)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器等)，作為位置環(huán)，而電機(jī)上的編碼器反饋此時(shí)僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統(tǒng)就可以消除機(jī)械傳動(dòng)上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實(shí)現(xiàn)真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅(qū)動(dòng)器來(lái)完成，無(wú)需增加上位控制器的負(fù)擔(dān)，因而越來(lái)越多的行業(yè)在其自動(dòng)化設(shè)備的改造和研制中，開(kāi)始采用這種伺服系統(tǒng)。

3直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

直線電機(jī)在機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用，近幾年來(lái)已在世界機(jī)床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達(dá)地區(qū)掀起"直線電機(jī)熱"。

在機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與原旋轉(zhuǎn)電機(jī)傳動(dòng)的最大區(qū)別是取消了從電機(jī)到工作臺(tái)（拖板）之間的機(jī)械傳動(dòng)環(huán)節(jié)，把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，因而這種傳動(dòng)方式又被稱為"零傳動(dòng)"。正是由于這種"零傳動(dòng)"方式，帶來(lái)了原旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無(wú)法達(dá)到的性能指標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)。

1.高速響應(yīng)由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的機(jī)械傳動(dòng)件（如絲杠等），使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。

2.精度直線驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取消了由于絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙和誤差，減少了插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)滯后帶來(lái)的跟蹤誤差。通過(guò)直線位置檢測(cè)反饋控制，即可大大提高機(jī)床的定位精度。

3.動(dòng)剛度高由于"直接驅(qū)動(dòng)"，避免了啟動(dòng)、變速和換向時(shí)因中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象，同時(shí)也提高了其傳動(dòng)剛度。

4.速度快、加減速過(guò)程短由于直線電動(dòng)機(jī)最早主要用于磁懸浮列車（時(shí)速可達(dá)500Km/h），所以用在機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)中，要滿足其超高速切削的最大進(jìn)個(gè)速度（要求達(dá)60～100M/min或更高）當(dāng)然是沒(méi)有問(wèn)題的。也由于上述"零傳動(dòng)"的高速響應(yīng)性，使其加減速過(guò)程大大縮短。以實(shí)現(xiàn)起動(dòng)時(shí)瞬間達(dá)到高速，高速運(yùn)行時(shí)又能瞬間準(zhǔn)停。可獲得較高的加速度，一般可達(dá)2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動(dòng)的最大加速度一般只有0.1～0.5g。5.行程長(zhǎng)度不受限制在導(dǎo)軌上通過(guò)串聯(lián)直線電機(jī)，就可以無(wú)限延長(zhǎng)其行程長(zhǎng)度。

6.運(yùn)動(dòng)動(dòng)安靜、噪音低由于取消了傳動(dòng)絲杠等部件的機(jī)械摩擦，且導(dǎo)軌又可采用滾動(dòng)導(dǎo)軌或磁墊懸浮導(dǎo)軌（無(wú)機(jī)械接觸），其運(yùn)動(dòng)時(shí)噪音將大大降低。

7.效率高由于無(wú)中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，消除了機(jī)械摩擦?xí)r的能量損耗，傳動(dòng)效率大大提高。

直線傳動(dòng)電機(jī)的發(fā)展也越來(lái)越快，在運(yùn)動(dòng)控制行業(yè)中倍受重視。在國(guó)外工業(yè)運(yùn)動(dòng)控制相對(duì)發(fā)達(dá)的國(guó)家已開(kāi)始推廣使用相應(yīng)的產(chǎn)品，其中美國(guó)科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機(jī)和SERVOSTARCD系列數(shù)字伺服放大器構(gòu)成一種典型的直線永磁伺服系統(tǒng)，它能提供很高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無(wú)差運(yùn)動(dòng)；德國(guó)西門(mén)子公司、日本三井精機(jī)公司、臺(tái)灣上銀科技公司等也開(kāi)始在其產(chǎn)品中應(yīng)用直線電機(jī)。

4可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)

自20世紀(jì)60年代末美國(guó)第一臺(tái)可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問(wèn)世以來(lái)，PLC控制技術(shù)已走過(guò)了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近代計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，它已在軟硬件技術(shù)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)走出了當(dāng)初的"順序控制"的雛形階段?？删幊逃?jì)算機(jī)控制器（PCC）就是代表這一發(fā)展趨勢(shì)的新一代可編程控制器。

與傳統(tǒng)的PLC相比較，PCC最大的特點(diǎn)在于它類似于大型計(jì)算機(jī)的分時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)和多樣化的應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)的PLC大多采用單任務(wù)的時(shí)鐘掃描或監(jiān)控程序來(lái)處理程序本身的邏輯運(yùn)算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導(dǎo)致了PLC的"控制速度"依賴于應(yīng)用程序的大小，這一結(jié)果無(wú)疑是同I/O通道中高實(shí)時(shí)性的控制要求相違背的。PCC的系統(tǒng)軟件完美地解決了這一問(wèn)題，它采用分時(shí)多任務(wù)機(jī)制構(gòu)筑其應(yīng)用軟件的運(yùn)行平臺(tái)，這樣應(yīng)用程序的運(yùn)行周期則與程序長(zhǎng)短無(wú)關(guān)，而是由操作系統(tǒng)的循環(huán)周期決定。由此，它將應(yīng)用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開(kāi)來(lái)，滿足了實(shí)時(shí)控制的要求。當(dāng)然，這種控制周期可以在CPU運(yùn)算能力允許的前提下，按照用戶的實(shí)際要求，任意修改。

基于這樣的操作系統(tǒng)，PCC的應(yīng)用程序由多任務(wù)模塊構(gòu)成，給工程項(xiàng)目應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)帶來(lái)很大的便利。因?yàn)檫@樣可以方便地按照控制項(xiàng)目中各部分不同的功能要求，如運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)采集、報(bào)警、PID調(diào)節(jié)運(yùn)算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務(wù)），這些模塊既獨(dú)立運(yùn)行，數(shù)據(jù)間又保持一定的相互關(guān)聯(lián)，這些模塊經(jīng)過(guò)分步驟的獨(dú)立編制和調(diào)試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務(wù)操作系統(tǒng)的調(diào)度管理下并行運(yùn)行，共同實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的控制要求。

PCC在工業(yè)控制中強(qiáng)大的功能優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)了可編程控制器與工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及DCS（分布式工業(yè)控制系統(tǒng)）技術(shù)互相融合的發(fā)展潮流，雖然這還是一項(xiàng)較為年輕的技術(shù)，但在其越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域中，它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5運(yùn)動(dòng)控制卡

運(yùn)動(dòng)控制卡是一種基于工業(yè)PC機(jī)、用于各種運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現(xiàn)主要是因?yàn)椋海?）為了滿足新型數(shù)控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、柔性、開(kāi)放性等要求；（2）在各種工業(yè)設(shè)備（如包裝機(jī)械、印刷機(jī)械等）、國(guó)防裝備（如跟蹤定位系統(tǒng)等）、智能醫(yī)療裝置等設(shè)備的自動(dòng)化控制系統(tǒng)研制和改造中，急需一個(gè)運(yùn)動(dòng)控制模塊的硬件平臺(tái)；（3）PC機(jī)在各種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的廣泛應(yīng)用，也促使配備相應(yīng)的控制卡以充分發(fā)揮PC機(jī)的強(qiáng)大功能。

運(yùn)動(dòng)控制卡通常采用專業(yè)運(yùn)動(dòng)控制芯片或高速DSP作為運(yùn)動(dòng)控制核心，大多用于控制步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。一般地，運(yùn)動(dòng)控制卡與PC機(jī)構(gòu)成主從式控制結(jié)構(gòu)：PC機(jī)負(fù)責(zé)人機(jī)交互界面的管理和控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤(pán)和鼠標(biāo)的管理、系統(tǒng)狀態(tài)的顯示、運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號(hào)的監(jiān)控等等）；控制卡完成運(yùn)動(dòng)控制的所有細(xì)節(jié)（包括脈沖和方向信號(hào)的輸出、自動(dòng)升降速的處理、原點(diǎn)和限位等信號(hào)的檢測(cè)等等）。運(yùn)動(dòng)控制卡都配有開(kāi)放的函數(shù)庫(kù)供用戶在DOS或Windows系統(tǒng)平臺(tái)下自行開(kāi)發(fā)、構(gòu)造所需的控制系統(tǒng)。因而這種結(jié)構(gòu)開(kāi)放的運(yùn)動(dòng)控制卡能夠廣泛地應(yīng)用于制造業(yè)中設(shè)備自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域。

這種運(yùn)動(dòng)控制模式在國(guó)外自動(dòng)化設(shè)備的控制系統(tǒng)中比較流行，運(yùn)動(dòng)控制卡也形成了一個(gè)獨(dú)立的專門(mén)行業(yè)，具有代表性的產(chǎn)品有美國(guó)的PMAC、PARKER等運(yùn)動(dòng)控制卡。在國(guó)內(nèi)相應(yīng)的產(chǎn)品也已出現(xiàn)，如成都步進(jìn)機(jī)電有限公司的DMC300系列卡已成功地應(yīng)用于數(shù)控打孔機(jī)、汽車部件性能試驗(yàn)臺(tái)等多種自動(dòng)化設(shè)備上。