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机械传动的基本原理范文1
关键词:机械化;液压;传动;机电一体化
1液压传动技术的工作原理及特点
1．1液压传动技术的工作原理
现阶段，液压机械传动技术已经是我国工程领域发展中十分重要的一部分，而且在未来的工程领域也占据着重要地位，有着非常广阔的发展空间。液压传动技术的基本原理就是利用液体的静压力与机械能之间进行转换，从而实现对机械设备的驱动。具体过程为通过液压泵的作用，把原动机的机械能转换为液体的压力能，经过方向、流量和压力控制，最后借助于液压缸或者马达来把压力能转换为机械能，进而控制设备部件的伸缩和运转。
1．2液压传动技术的特点
液压机械传动系统以其独特优势，成为工程设备选择的主流。液压传动技术的特点主要如下:液压传动系统与传统机械传动系统相比，有着更好的传动效率，在能量损耗方面也做得更好，这就使得液压传动技术可以更好地将能量进行传递和转换，大大提高了工作效率。另外，液压机械传动还将机械功率流和液压功率流二者进行结合，实现了无级变速传动，工程机械的操作比以前简单，工作人员在操作过程中只需要将精力都集中在控制工作上，不再需要根据车速和作业负荷来调节档位。而且，液压机械传动技术比液力机械传动提高了30%的传动效率，却节省了25%的能源消耗，是工程领域的一个进步。
2工程机械设备液压系统
液压传动技术应用在工程机械领域，由于工程机械通常野外作业，因此保证设备的正常运转，提高设备可靠性显得尤为重要。在设计工程机械液压系统过程中，各系统需要共同配合，协同作业。工程机械设备液压系统有以下几部分。
2．1主油泵供油系统
按照油液循环方式分为闭式循环系统和开式循环系统。开式系统是指液压泵从油箱吸油，通过换向阀给执行元件供油以驱动工作机构，执行元件的回油经换向阀回油箱。系统油液回油箱，可以发挥油箱的散热、沉淀杂质的作用。在开式循环系统中对泵的自吸能力有一定的要求，以及液压装置的使用温度条件、液压油的黏度进行考虑，来对吸油管路的阻力进行计算，并且还要对液压泵油箱液位的安装位置进行确定，设计吸油管路。此外，在对液压泵的自吸能力计算的同时要确保富裕量的充足。这种循环系统由于结构较为简单，仍被大多数小型工程机械所采用。在闭式系统中，油液不经油箱，系统结构较为紧凑，空气不易渗入系统，故传动的平稳性好。工作机构的变速和换向靠调节泵或马达的变量机构实现，避免了在开式系统换向过程中所出现的液压冲击和能量损失。同时也会出现油液不回油箱，油液的散热和过滤的条件较差的现象。一般情况下，闭式系统中的执行元件一般为液压马达。部分工程机械行走系统当中，大都选择马达来驱动，由于马达有良好的低速性能和大输出扭矩，因此应用较为广泛。
2．2供油系统
供油系统是工程机械上必不可少的一部分，油泵将油液经过各分配器分配至各点，在高负荷的工作条件下，将油脂或油液输送至各摩擦表面如缸壁与活塞环，轴径与轴承，起到、密封、清洁、冷却、缓冲和防锈的作用。
2．3支腿液压系统
在部分工程机械中，例如汽车起重机，依靠四条液压支撑腿将整个汽车抬起来，并将起重机的各个部分展开，进行起重作业;当需要转移起重作业现场时，需要将起重机的各个部分收回到汽车上，使汽车恢复到车辆运输功能状态进行转移。作业过程中依靠锁紧回路，采用液压锁将支腿锁定在一定位置上，工作可靠，时间长，来保证作业的安全性。目前工程机械大多采用机电液一体化，液压系统的正常运行是良好技术状况的一个主要标志。合格、洁净的液压油是液压系统可靠运行的保障。正确的维护则是液压系统可靠运行的根本。然而，要保持液压系统稳定、高效的作业性能，在使用液压系统时，应遵循正确的规章流程来进行操作。做好工程机械液压系统的日常维护保养工作，做到每日小保养，定期大保养，不仅可以延长工程机械的使用寿命，而且还能提高工程机械的施工效率。综上所述，液压传动技术以其独特的稳定、方便和安全等特点，深得广大民众的认可，所以在我国的一些大型设备的传动技术使用上，基本上都会选择液压传动技术，比如装载机和汽车起重机的使用上都会使用液压技术来完成操作。再比如军工中的轮船舵机的控制，也会采用液压技术，这在一定程度上也体现了液压技术的安全性和可靠性。液压传动技术能耗低、动力足，在工程领域有有着举足轻重的作用，而随着我国经济和技术的发展，液压传动技术还会发挥更加重要的作用。
3液压传动技术在工程机械领域的发展现状和前景
作为工程建设的主力军，工程机械在施工建设过程中发挥着重要作用，无论是在起重、运输、土方机械还是在桥梁隧道机械方面，液压传动技术与机械传动、电气传动相互衔接相互配合，在功率重量比、无级调速、自动控制、过载保护、自等方面的独特技术优势，在工程机械领域发挥着及其重要的作用。目前，随着电子技术、计算及技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的应用，以及微机软件的不断开发和应用，液压传动技术也越来越趋向于更成熟、更便捷、更广泛的方向发展，液压传动技术在工程机械领域相较于其他传动技术有着无可比拟的作用。液压传动技术的发展前景还是比较值得期待的，随着我国计算机等信息技术的发展和进步，液压传动技术会有更大的发展空间，在进步的方向上也会有更多的选择。液压传动技术与电子技术的融合会推动整体装置向着高精度和小型化的方向发展。同时，液压阀的集成配置、液压泵站的性能优化、液压缸的综合配置使工程机械性能不断完善。液压传动技术在工程机械领域紧跟时展步伐，积极进行创新和完善，与新型技术和新型工艺相结合，提高自身性能，进而提高在市场上的竞争力。液压传动技术与机电一体化结合，会让这一技术朝着高度自动化的方向发展。与微电子结合出现了数字液压泵、数字阀、数字液压缸。未来，液压系统还将从液压现场总线技术、自动化控制软件技术、纯水液压传动、电液集成块等方面进行动态发展。总体来说，新技术的应用，使得工程机械向节能化、智能化不断发展，液压传动技术在工程机械领域将有着更加客观的发展前景。
机械传动的基本原理范文2
关键词： 中职 《机械基础》 课程改革
机械专业是培养机械行业生产、管理、服务第一线需要的技术应用型人才，随着市场经济体制的建立，科技进步和产业结构的调整，机械行业对高级应用型人才的综合能力要求也越来越高，对复合型人才的要求越来越高。而反观传统的机械专业的培养模式、课程体系、教学方式，就会发现课程设置单一、知识面和专业面窄、课程难以形成完整的体系、教学内容陈旧、教学方法和教学手段落后等不足之处。为了改变这种状况，适应当今社会对机械工程专业人才的需求，培养出基础扎实、知识面宽、创造能力强、素质高的机械工程人才，调整教学内容，改革课程体系势在必行。
课程改革是最基本的教学建设。《机械基础》是一门重要的专业基础课程，为了突出中职的教学特点，提高教学质量，本文就该课程在教学内容、教学方法、教学手段和实践环节等方面的问题，提出一些改革意见。
一、整合课程内容，建立和完善课程体系
中职的教学内容及课程体系应强调理论知识的应用，必须按照一线生产实际需要授课，其课程体系必须突出能力与素质的培养，其教学内容应摆脱学科系统性、完整性的束缚。据此，教学内容调整的思路是强调基本知识、基本原理，注重实际应用，引入反映机械设计理论和方法的新概念、新理论、新方法，介绍各种新型机构和新的机械设计方法，力求在压缩课内学时的前提下，拓宽知识面，增加信息量，提高教学效果。
《机械基础》是以机构运动简图为研究模型的，建立机械运动简图应该是机械设计的基础，因此应把机构的结构分析、机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号、机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对机构设计部分的内容，要通过多媒体技术动画演示，让学生直观地了解机械传动和零件间的传动关系，从而减少繁杂的语言讲述，多作计算公式的推导过程、零件结构和一些设计参数的选取原则的介绍，并加强对机械运行的介绍，比如多种传动方式的组合、原理、特点，以及工程实际中的应用、维护，等等。应增加一些本专业的最新动态的介绍，多向学生介绍一些机械的新发展、新思路，以开阔学生的眼界。要克服传统教学重设计计算轻结构设计，以及与工程实际技术问题紧密结合的部分的缺陷。如滚动轴承这一章，轴承装置设计这部分内容在传统教学中往往不作为重点，而这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。因此，可以把这章内容进行重新整合，把轴承装置设计这部分内容作为重点，要求学生重点解决轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题，在学习这些基本知识的基础上，再举一些工程实例，如CA614OA车床主轴支撑的例子。通过这个实例，学生能重点掌握轴承的组合结构，轴承的调整，以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过这样的整合，学生既能学会轴承的基本知识，又能掌握轴承的应用技术，同时能明确轴承在工程实际中的重要地位。
二、改革教学方法，提高教学效率
面对未来社会对人才培养的要求，如何在传授知识的同时，着重加强学生创新能力和综合素质的培养，已成为教学改革中一个重要的问题。针对《机械基础》课程的特点，我们采用“精讲多练、加强自学、分析讨论”三环节相结合，以启发式教育为主的教学方法。
精讲基本概念、基本理论、基本方法，力求使知识容易理解、掌握和记忆。如对机构的结构分析进行精讲时，平面连杆机构的设计、凸轮机构设计、平面齿轮机构的设计都只精讲一种基本结构形式的设计方法，其他结构形式的设计要求学生自学。对机械设计的概念，学生只听不练自然不能掌握。因此，在各章节都应安排相应的练习，还要安排一些阶段性的综合练习，提高练习的综合程度，注重方法的运用和掌握，注意对各种理论、方法的综合应用进行总结，使学生学牢学活知识，具有应用知识的能力。
分析讨论课是开发学生智能、锻炼学生胆量、培养学生科学思维能力的一个重要的教学方法。因此，在教学中应安排一些课堂讨论，课堂讨论的内容可以是概念题讨论、综合题讨论、自选题讨论。在整个教学过程中，启发式教学是激发学生积极思维的首要方法，它可以使学生加深对基本知识的理解，并在求解过程中进一步思考，进而进一步提出科学的设想。教师在讲课过程中一定要善于设疑、质疑，要特别注意在新旧知识的衔接转换处提出新问题，提出的问题最好能引起几种回答，以此激发学生积极思考，使学生在恰当的情境中作出正确的回答和判断。
三、利用现代教学手段，激发学生学习兴趣
中职学生年龄普遍较小，缺乏社会实践知识，所以对专业课的学习觉得索然寡味。要克服以上弊端，达到教学的最佳目的，关键在于融教与学为一体，最大限度地提高学生的学习积极性。在《机械基础》中适当运用直观教学的手段，改革程式化的教学方法，采用实物激励法、模型演示法、巧用挂图法、实践教学法可以增强学生的感性认识，提高学生的工程知识和业务技能，提高教学效率，改善教学效果。
机械传动的基本原理范文3
关键词：液压传动 自动化 生产应用
第一章概述
（一）液压传动技术概念
液压传动的基本原理：通过动力系统提供动能将机械能转换为液体的液压能进而传递能量，然后通过各种液压控制阀和管路的传递，由液压执行元件控制工作机构的动作，从而驱动工作机构实现各种工作的一种控制技术。随着近年来各种技术的发展，液压传动进入了一个新的发展阶段。
（二）液压传动相比电力控制的优势
（1）液压装置性价比高。相同的电液控制装置，液压装置能可以产生出更强的动力。功率相同的情况下，设备的体积小，重量轻，功率密度大。液压马达的体积和重量只有同等功率电动机的12%。
（2）液压装置运行平稳。相比于电力控制设备，液压装置自身的重量轻，所以能实现快速动作，加之各种新技术和新材料的使用，液压元器件的性能更加优良，可以实现频繁启动、制动和换向，这就在很大程度上满足了现代工业生产的要求。
（3）液压控制动作更加智能及方便。各种压力阀及元器件能对工作介质的流量、压力和方向进行全面调节，因而通过液压系统能实现各种需要的动作，也能实现远远距离操作。
（4）速度调节范围大。通过加装相应的流量控制阀，整个系统可以实现大范围内的无级调速，在系统运行和停机的的过程中都可以进行调速，因此应用更方便。
（5）液压装置由于具有溢流阀等压力控制元件，在控制过程中能够自动实现过载保护，所以能保证整个控制系统在长期堵非常态下工作中不会过热，保证了整个系统的安全稳定运行。
（6）液压元器件的工作介质是矿物油，因此养护更加容易方便，并且寿命较长。
（三）液压传动技术在现代化生产中取得的卓越成效。
由于液压传动技术有着如此之多突出的优点，所以这项技术被应用于生产实际中的很多方面，首先是加工机械中的控制系统，如机床的运动系统，行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等，钢铁工业的提升装置、轧辊调整装置等，矿山机械中的液压钻机、采煤机、提升机、液压支架等，水利工程用的防洪闸门、河床升降装置、大洋采矿等，船舶用的甲板起重机械、船尾推进器等，军事工业用的火炮操控系统、飞机起落架的收放装置、雷达的转向装置等。液压传动与控制是现代机械工程的基础技术，由于其在重量比、无极调速、自动控制、过载保护等方面的度独特技术优势，使其成为国民经济各行业、各类机械装备实现传动与控制的重要技术手段。
第二章
（一）自动化生产的概述
自动化技术是涉及了机械、微电子、计算机等技术领域的一门综合性科学，新科学技术促进了自动化的发展，自动化也带来了工业生产的进步，如今自动化技术已经被广泛应用到机械制造、电力、交通运输、信息技术等领域，提高了生产效率。自动化涉及三个方面的意义：①代替人的劳动，实现整个系统的协调管理控制与优化②在功能方面，形成一个有机的体系③在制造方面，自动化涉及到了产品生命周期全过程。
（二）液压在自动化生产中的应用
机械自动化发展过程中系统经历了三个阶段，从最初的纯机械传动发展到后来的机液联合控制传动，现在发展到第三个阶段，就是由电子控制系统来控制液压系统，原始的机械传动方式控制的发动机负载系数低，而且大多数只能进行有级变速，受到整个机械体积的影响，如何合理布局也是一个难题。与机械传动相比，液压传动更容易实现流量和压力的控制，既可实现机械的正反向动转，也可实现输出转速的无级别调速，使得液压传动技术在工程机械的各个部分都占有一席之地。几乎所有的机械设备都能见到液压技术的影子，有不少已经成为主要的控制和传动方式。
（三）液压传动控制发展趋势
纵观世界，液压元器件的总销售额为350亿美元，由此可以看出各个国家的液压工业的需求量都相当之大。据统计，世界各主要国家液压工业销售额占机械工业产值的2%～3.5%，而我国只占1%左右，这充分说明我国液压技术使用率较低， 努力扩大其应用领域，将有广阔的发展前景。展望新世纪，将是信息化、网络化、知识化和全球化的时代，信息技术、纳米技术等新科技的发展将对液压传动与控制技术的研究、对各类液压产品的结构和工艺、使用领域等都带来比较深刻的影响。在社会和工程需求的强力推动及机械与电力传动的挑战下，液压传动与控制将依托科学，不断发挥自身的优势，实现机电一体化、智能化、模块化。将各种新材料以及新技术不断应用于液压元器件的开发和制造当中，这样就能不断扩大应用领域及使用效率，提高产品的性价比，同时降低能耗，提高液压产品的安全性和可靠性，如果同时能达到上述所要求的各种技术要求，那么液压元器件的市场前景必然非常广阔，同时也能将液压传动控制技术的发展提升到一个更高的层次。
第三章总结
液压传动技术是机械科学技术的一个分支，他的发展提高需要机械和其他门类科学的发展来推动，他有其独特的优势和劣势，和其他门类科学相辅相承，共同构筑了民族工业的基础。
总之，由于液压传动控制技术是一种新型便捷和廉价的自动化技术，有着良好的发展前景，有着广阔的发展空间，尤其是新材料和新的制造工艺的出现，液压系统所需要使用的液压元器件日臻完美，因此在国民工业生产中会承担越来越重要的作用，脚踏实地，放眼未来，经过各行业的共同努力，我国的液压设备一定能走进一个新天地。
参考文献：
机械传动的基本原理范文4
[关键词]化工设备机械基础；课程改革；教学质量
《化工设备机械基础》是我校化学工程与工艺专业一门综合性的机械类基础课，它涉及多个学科，主要侧重化工机械设备的基本原理和实际工业应用[1-3]。通过学习该课程，可使学生了解和掌握中低压容器的设计标准和规范，包括中低压力容器的结构、材质以及应力分析，了解和熟悉管壳式换热器、搅拌反应器、填料吸收塔、减压精馏塔的结构设计和工作原理，在化工工艺课程的学习过程中认知这些化工机械设备的实际应用与操作方法；了解和掌握化工过程机械设备的基本原理，增加学生对化工机械设备工业应用的认知，培养学生在实际化工生产中善于分析和解决问题的能力，并能应用最新的化工设备设计规范和标准对化工工艺过程中的机械设备进行基本的选型，初步建立起完整的化工设备机械设计思想。本课程的知识点零散、工程概念多、实践性强，要想突出教学重点、提高教学效果、保障教学质量、培养出拔尖的应用型人才，则须注重课程教学的改革与创新。
1课程教学中存在的问题
《化工设备机械基础》课程内容涉及到化工、机械设计、材料力学等多个学科，传统教学方式存在一定的不足，例如教学内容陈旧；教学方式单调，缺乏对学生的引导；理论教学与工程实践联系不紧密；学生工程伦理意识薄弱等问题。因此，为了提高学生分析能力、工程意识、解决工程设计及工程问题的能力，培养出新工科背景下拔尖的应用型人才，有必要进行《化工设备机械基础》课程的改革与创新。
2课程改革探索
2.1教学内容及时更新。随着化工过程工业的进步与发展，教师在授课过程中应该结合现在实际生产中应用的先进化工设备介绍课程中的知识点。例如，在机械传动章节中可以引入新型齿轮传动、主动磁轴承等原有课程内容缺乏的新知识[4-5]。通过调研最新的文献资料，保证教材中知识点的及时更新，使课程内容跟上化工过程工业的快速发展，使学生们了解和熟悉化工机械装备结构设计的更新换代过程。这样既能够打开学生们的视野，也能使学生们了解和熟悉化工过程工业中的新工艺、新技术以及新装备。同时，能够调动学生们学习的积极性，提高学生们的学习兴趣和热情。2.2教学方式的革新。教师在教学过程中需要结合现代教学手段，通过视频动画将复杂的机械设备构造分解，让学生们能够较好了解和掌握化工机械设备内部的构件，更好地理解化工机械设备的工作原理和操作方法。此外，除开课堂教学以外，可让学生们通过在线课程或者微课对教学内容进行进一步的学习理解。同时，可采用对分课堂，将学生们分组，在让每组学生提出组内同学没弄明白的问题，让其它组弄明白问题的同学进行解答，使学生们主动能够参与课堂教学，诱导学生们进行思考，激发学生们的探索求知欲。2.3感性认识的培养。由于学生们缺乏化工生产的工程实践，加之学生们对化工机械设备的感性认识比较薄弱，这无疑加大了教学的难度，降低了学生们对课程的学习兴趣，教学质量也得不到保障。因此，在本课程教学过程中，教师需要注重学生们对化工机械设备感性认知的启发和培养。同时，教师还需注意理论联系实际，适当增加一些化工过程工业中的生产实例，这样不仅能引发学生们的思考，还能调动学生们学习的主观能动性。2.4实践能力的强化。教师需注意增加实践教学环节，让学生们能够有机会参加工程实践，做到在“做”中“学”。教师需要充分利用我校化工原理实验室中的化工机械设备，如化工原理实验室的填料吸收塔、套管换热器、减压精馏塔、板框压滤机以及干燥设备等，可以结合化工原理实验教学进行讲解。同时，可结合学生们的生产实习，对学生们讲解化工实际生产过程中所遇到的化工机械设备，使学生们理论联系实际，在感性认识的基础上，对课程内容进行理解消化，掌握化工机械设备的操作原理及应用范围。
机械传动的基本原理范文5
关键词:伺服驱动技术,直线电机,可编程计算机控制器,运动控制
1 引言
信息时代的高新技术流向传统产业,引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业,在这场新技术革命冲击下,产品结构和生产系统结构都发生了质的跃变,微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合,促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。
随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展,各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化技术已越来越受到各方面的关注,它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的作用。
在机电一体化技术迅速发展的同时,运动控制技术作为其关键组成部分,也得到前所未有的大发展,国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。本文主要介绍了全闭环交流伺服驱动技术(Full Closed AC Servo)、直线电机驱动技术(Linear Motor Driving)、可编程序计算机控制器(Programmable Computer Controller,PCC)和运动控制卡(Motion Controlling Board)等几项具有代表性的新技术。
2 全闭环交流伺服驱动技术
在一些定位精度或动态响应要求比较高的机电一体化产品中,交流伺服系统的应用越来越广泛,其中数字式交流伺服系统更符合数字化控制模式的潮流,而且调试、使用十分简单,因而被受青睐。这种伺服系统的驱动器采用了先进的数字信号处理器(Digital Signal Processor, DSP),可以对电机轴后端部的光电编码器进行位置采样,在驱动器和电机之间构成位置和速度的闭环控制系统,并充分发挥DSP的高速运算能力,自动完成整个伺服系统的增益调节,甚至可以跟踪负载变化,实时调节系统增益;有的驱动器还具有快速傅立叶变换(FFT)的功能,测算出设备的机械共振点,并通过陷波滤波方式消除机械共振。
一般情况下,这种数字式交流伺服系统大多工作在半闭环的控制方式,即伺服电机上的编码器反馈既作速度环,也作位置环。这种控制方式对于传动链上的间隙及误差不能克服或补偿。为了获得更高的控制精度,应在最终的运动部分安装高精度的检测元件(如:光栅尺、光电编码器等),即实现全闭环控制。比较传统的全闭环控制方法是:伺服系统只接受速度指令,完成速度环的控制,位置环的控制由上位控制器来完成(大多数全闭环的机床数控系统就是这样)。这样大大增加了上位控制器的难度,也限制了伺服系统的推广。目前,国外已出现了一种更完善、可以实现更高精度的全闭环数字式伺服系统 , 使得高精度自动化设备的实现更为容易。其控制原理如图1所示。
该系统克服了上述半闭环控制系统的缺陷,伺服驱动器可以直接采样装在最后一级机械运动部件上的位置反馈元件(如光栅尺、磁栅尺、旋转编码器等),作为位置环,而电机上的编码器反馈此时仅作为速度环。这样伺服系统就可以消除机械传动上存在的间隙(如齿轮间隙、丝杠间隙等),补偿机械传动件的制造误差(如丝杠螺距误差等),实现真正的全闭环位置控制功能,获得较高的定位精度。而且这种全闭环控制均由伺服驱动器来完成,无需增加上位控制器的负担,因而越来越多的行业在其自动化设备的改造和研制中,开始采用这种伺服系统。
3 直线电机驱动技术
直线电机在机床进给伺服系统中的应用,近几年来已在世界机床行业得到重视,并在西欧工业发达地区掀起"直线电机热"。
在机床进给系统中,采用直线电动机直接驱动与原旋转电机传动的最大区别是取消了从电机到工作台(拖板)之间的机械传动环节,把机床进给传动链的长度缩短为零,因而这种传动方式又被称为"零传动"。正是由于这种"零传动"方式,带来了原旋转电机驱动方式无法达到的性能指标和优点。
1. 高速响应 由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。
2. 精度 直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。
3. 动刚度高 由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。
4. 速度快、加减速过程短 由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。5. 行程长度不受限制 在导轨上通过串联直线电机,就可以无限延长其行程长度。
6. 运动动安静、噪音低 由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。
7. 效率高 由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。
直线传动电机的发展也越来越快,在运动控制行业中倍受重视。在国外工业运动控制相对发达的国家已开始推广使用相应的产品,其中美国科尔摩根公司(Kollmorgen)的 PLATINNM DDL系列直线电机和SERVOSTAR CD系列数字伺服放大器构成一种典型的直线永磁伺服系统,它能提供很高的动态响应速度和加速度、极高的刚度、较高的定位精度和平滑的无差运动;德国西门子公司、日本三井精机公司、台湾上银科技公司等也开始在其产品中应用直线电机。
4 可编程计算机控制器技术
自20世纪60年代末美国第一台可编程序控制器(Programming Logical Controller,PLC)问世以来,PLC控制技术已走过了30年的发展历程,尤其是随着近代计算机技术和微电子技术的发展,它已在软硬件技术方面远远走出了当初的"顺序控制"的雏形阶段。可编程计算机控制器(PCC)就是代表这一发展趋势的新一代可编程控制器。
与传统的PLC相比较,PCC最大的特点在于它类似于大型计算机的分时多任务操作系统和多样化的应用软件的设计。传统的PLC大多采用单任务的时钟扫描或监控程序来处理程序本身的逻辑运算指令和外部的I/O通道的状态采集与刷新。这样处理方式直接导致了PLC的"控制速度"依赖于应用程序的大小,这一结果无疑是同I/O通道中高实时性的控制要求相违背的。PCC的系统软件完美地解决了这一问题,它采用分时多任务机制构筑其应用软件的运行平台,这样应用程序的运行周期则与程序长短无关,而是由操作系统的循环周期决定。由此,它将应用程序的扫描周期同外部的控制周期区别开来,满足了实时控制的要求。当然,这种控制周期可以在CPU运算能力允许的前提下,按照用户的实际要求,任意修改。
基于这样的操作系统,PCC的应用程序由多任务模块构成,给工程项目应用软件的开发带来很大的便利。因为这样可以方便地按照控制项目中各部分不同的功能要求,如运动控制、数据采集、报警、PID调节运算、通信控制等,分别编制出控制程序模块(任务),这些模块既独立运行,数据间又保持一定的相互关联,这些模块经过分步骤的独立编制和调试之后,可一同下载至PCC的CPU中,在多任务操作系统的调度管理下并行运行,共同实现项目的控制要求。
PCC在工业控制中强大的功能优势,体现了可编程控制器与工业控制计算机及DCS(分布式工业控制系统)技术互相融合的发展潮流,虽然这还是一项较为年轻的技术,但在其越来越多的应用领域中,它正日益显示出不可低估的发展潜力。
5 运动控制卡
运动控制卡是一种基于工业PC机 、 用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。它的出现主要是因为:(1)为了满足新型数控系统的标准化、柔性、开放性等要求;(2)在各种工业设备(如包装机械、印刷机械等)、国防装备(如跟踪定位系统等)、智能医疗装置等设备的自动化控制系统研制和改造中,急需一个运动控制模块的硬件平台;(3)PC机在各种工业现场的广泛应用,也促使配备相应的控制卡以充分发挥PC机的强大功能。
运动控制卡通常采用专业运动控制芯片或高速DSP作为运动控制核心,大多用于控制步进电机或伺服电机。一般地 , 运动控制卡与PC机构成主从式控制结构:PC机负责人机交互界面的管理和控制系统的实时监控等方面的工作 ( 例如键盘和鼠标的管理、系统状态的显示、运动轨迹规划、控制指令的发送、外部信号的监控等等);控制卡完成运动控制的所有细节(包括脉冲和方向信号的输出、自动升降速的处理、原点和限位等信号的检测等等)。运动控制卡都配有开放的函数库供用户在DOS或Windows系统平台下自行开发、构造所需的控制系统。因而这种结构开放的运动控制卡能够广泛地应用于制造业中设备自动化的各个领域。
这种运动控制模式在国外自动化设备的控制系统中比较流行,运动控制卡也形成了一个独立的专门行业,具有代表性的产品有美国的PMAC、PARKER等运动控制卡。在国内相应的产品也已出现,如成都步进机电有限公司的DMC300系列卡已成功地应用于数控打孔机、汽车部件性能试验台等多种自动化设备上。
机械传动的基本原理范文6
【关键词】液压传动；试验台
液压传动技术是一种在工业中应用较普遍的一种传动技术，与机械传动和电气传动相比，它有自己独特的优点。然而，虽然着科技的发展，液压系统工作压力的不断提高和新型液压传动工作介质的不断应用，传统液压油抗磨性试验台已不能满足液压传动技术快速发展需要。
一、液压传动的基本原理
（一）液压传动系统的组成：主要由动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等5部分组成。
（二）液压传动系统的工作原理。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件（液压缸或马达）把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和同转运动。
（三）液压传动系统的优点：1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10%一20%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；2）能在给定范围内平稳地自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2 000（一般为1：100） ； 3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情沉下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表而间能自行，磨损小，使用寿命长；6）操纵控制简便，自动化程度高；为容易实现过载保护；7）液压元件实现了标准化、系列化、通用化于设计、制造和}使用。
（四）液压传动系统的运用。液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，由于其具备诸多优点因而应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；船舶用的甲板起重机械（纹车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等。
二、液压传动介质的用途实例
如果从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、18世纪英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动已有二百多年的历史。随着科学技术的不断发展，各行各业对传动技术有了不断的需求。特别是在第二次世界大战期间，由于军事上迫切地需要反应快、重量轻、功率大的各种武器装备，而液压传动技术适应了这一要求，所以使液压传动技术获得了发展，在战后的50年代中，液压传动技术迅速地转向其它各个部门，并得到了广泛的应用。
三、液压传动介质在工作过程中产生的摩擦磨损危害
（一）在摩擦磨损过程中系统能量损耗，不仅降低了能源利用率，这些损耗的能量转换成热量致使系统的工作介质温度很快升高，一旦超出其工作温度范围其封件的老化、损坏，丧失密封能力，最后导致故障的发生。
（二）导致运动副g隙尺寸的改变，增加泄露，系统的效率降低并且会产生新的磨损颗粒，从而导致元件磨损加剧性能下降。
（三）液压工作介质与元件摩擦磨损过程中会产生颗粒，当其进入油液中，即混入杂质和污物，当被污染的液压介质进入泵、马达和阀内配合间隙时，堵塞阀的间隙和孔口，最终导致元件性能下降以至失效，另外还会划伤和破坏配合表面的精度和粗糙度，造成液压元件泄漏和温升，严重时元件失效。当大颗粒污染物（直径超过1 OOum）进入元件会妨碍元件表面的相对运动直至元件卡死从而造成损害。
（四）在液压系统中，元件磨损会使系统运行不稳定而产生噪音。
（五）液压元件的磨损不仅降低了其工作可靠性和使用寿命，也大大增加了系统的成本。
通过以上分析，液压传动工作介质抗磨性研究的目的是为了减少摩擦磨损对液压系统造成的危害，其意义就是能够有效提高液压系统的工作效率，减少能源消耗，延长液压元件及系统的使用寿命。
四、解决方案
（一）试验台选用HVQ20叶片泵，工作压力达到40 MPa为高压抗磨性试验台，并且试验台液压系统的设计和元件的选型充分考虑了多种液压传动工作介质的工作特性，适用于矿物油基介质、水基介质等多种液压工作介质，具有广泛的适用性。
（二）液压泵压力加载选用由计算机控制的比例溢流阀，能够实现恒压加载和循环脉动压力加载，加载精度高，波动小，加载准确，可靠平稳。
（三）试验台数据采集系统采用工控机、传感器和数据采集仪的测控模式，实现了测控的自动化，减少了人为因素的影响，大大提高了测控的速度和精度。
（四）试验台选用工控机作为主机，具有存储、运算速度快、抗干扰能力强等特点，能够满足试验过程中多种环境。试验系统选用的传感器具有数字显示和变送功能，输出4-20mA标准电流信号，在数据采集过程中省略了二次仪表，提高了传感器数据传输过程中的抗干扰能力。
小结
关于液压传动工作介质抗磨性试验台结构的总体规划设计，试验台元件的采购、制造、安装和调试还有待进行。试验台可对多种液压传动工作介质在不同的压力下进行抗磨性试验，在已有抗磨性评价机制下可得出相关结论，但需要更换试验泵，试验时间长，针对液压传动工作介质抗磨性的评价机制需要进一步逐步探索和完善。
作者简介：李双文（1982-），男，汉族，南华大学研究生，衡阳技师学院模具系讲师，主要从事液压传动、数控机床方面科研、教学工作。
参考文献：
