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篇（1）

在煤礦產(chǎn)業(yè)中，傳動(dòng)齒輪應(yīng)用非常廣泛，是煤礦機(jī)械的一個(gè)重要組成部分，但是煤礦的運(yùn)輸重量一般都很大，在施工過(guò)程中，很容易導(dǎo)致超重現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間高強(qiáng)度的工作就會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)問(wèn)題，導(dǎo)致機(jī)器癱瘓，影響煤礦的施工作業(yè)，降低生產(chǎn)效率，甚至造成安全隱患。

1傳動(dòng)齒輪的工作環(huán)境及工作特點(diǎn)

煤礦的生產(chǎn)作業(yè)一般都是在礦井中進(jìn)行的，傳動(dòng)齒輪的工作環(huán)境大多都是在地下進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，井下的環(huán)境比較復(fù)雜惡劣，所以傳動(dòng)齒輪要適應(yīng)井下復(fù)雜的結(jié)構(gòu)情況，因此相對(duì)而言傳動(dòng)結(jié)構(gòu)也復(fù)雜一點(diǎn)。由于煤礦是重型產(chǎn)業(yè)，要求傳動(dòng)齒輪具有比較高的承載能力和性能，礦井一般空間不是很大，所以傳動(dòng)齒輪還要滿足體積小，抗沖擊能力強(qiáng)等特點(diǎn)，傳動(dòng)要求高效率，盡量減少過(guò)程中能量的損失。

2傳動(dòng)齒輪失效的表現(xiàn)形式

2.1傳動(dòng)齒輪磨損失效

磨損的程度分為很多種，一般分為：正常的磨損、中度磨損、破壞性磨損、磨料性磨損以及腐蝕性磨損等。一般性的磨損不會(huì)對(duì)齒輪的傳動(dòng)造成重大的影響，比如正常的磨損，這是齒輪傳動(dòng)過(guò)程中必然存在的，在齒輪的使用壽命中，不會(huì)造成齒輪失效，這個(gè)磨損是經(jīng)過(guò)時(shí)間慢慢磨損的，不影響齒輪的正常轉(zhuǎn)動(dòng)；對(duì)于中度磨損，這個(gè)要比正常的磨損速度快一點(diǎn)，在齒輪傳動(dòng)工作的過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)出噪音，由于磨損的程度比較大，損失機(jī)械能，會(huì)降低齒輪工作的效率；破壞性磨損，這個(gè)磨損的程度就很大了，齒輪表面會(huì)形成嚴(yán)重的損傷，嚴(yán)重影響傳動(dòng)齒輪工作的效率，破壞了齒輪的結(jié)構(gòu)，大大縮短齒輪的使用壽命；磨料性磨損是指在齒輪中間進(jìn)入了一些顆粒，增大了齒輪間的摩擦系數(shù)，摩擦力增大，加速了齒輪的磨損，可能會(huì)出現(xiàn)齒輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象；腐蝕性磨損就是在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中與周?chē)幕瘜W(xué)物質(zhì)發(fā)生的反應(yīng)，發(fā)生了齒輪表面的腐蝕，嚴(yán)重影響齒輪的工作效率。

2.2傳動(dòng)齒輪疲勞失效

在加工過(guò)程中，齒輪的表面肯定存在初始裂紋，加之傳動(dòng)齒輪工作的過(guò)程中應(yīng)力的反復(fù)作用下，造成材料的疲勞，當(dāng)作用的應(yīng)力超出了材料的疲勞極限時(shí)，裂紋就會(huì)延伸擴(kuò)張，加速齒輪的損壞，出現(xiàn)齒輪失效。

2.3傳動(dòng)齒輪膠合失效

齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)需要油的幫助，在強(qiáng)重力作用下，齒輪間的油不能及時(shí)的補(bǔ)充，造成兩個(gè)齒輪接觸面的油膜擠破，兩個(gè)金屬齒輪直接接觸在一起，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，溫度上升，可能造成齒輪的膠合，出現(xiàn)失效。

2.4傳動(dòng)齒輪斷裂失效

齒輪的斷裂意味著徹底不能工作，斷裂分為疲勞斷裂，高負(fù)荷斷裂以及淬性斷裂等。疲勞斷裂就是齒輪在彎曲應(yīng)力的反復(fù)作用下，出現(xiàn)裂痕，當(dāng)應(yīng)力超出了齒輪的疲勞極限時(shí)，裂痕繼續(xù)擴(kuò)張，導(dǎo)致斷裂；高負(fù)荷斷裂是指在高強(qiáng)度的作業(yè)狀態(tài)下，負(fù)荷已經(jīng)超出了齒輪的額定負(fù)荷導(dǎo)致的破壞性斷裂，或者由于腐蝕使得齒輪部分點(diǎn)出現(xiàn)點(diǎn)蝕，導(dǎo)致斷裂等；淬性斷裂是指?jìng)鲃?dòng)齒輪經(jīng)過(guò)熱處理時(shí)產(chǎn)生了過(guò)大的內(nèi)應(yīng)力，產(chǎn)生裂紋，外界的壓應(yīng)力與彎曲應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生疲勞，當(dāng)超過(guò)它的疲勞極限時(shí)就會(huì)促使裂紋延伸，導(dǎo)致淬性斷裂，這種斷裂的特點(diǎn)就是初始斷裂的部位顏色會(huì)有點(diǎn)深，這是氧化的結(jié)果。

3傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)失效的具體原因

設(shè)計(jì)階段：由于齒輪工作環(huán)境的特殊性，決定了煤礦機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)的特殊性，在設(shè)計(jì)階段，可能忽視了傳動(dòng)齒輪在礦井工作的特殊性，按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)設(shè)計(jì)煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪，造成傳動(dòng)齒輪不能滿足礦井下高強(qiáng)度，環(huán)境復(fù)雜的要求，達(dá)不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求，這是導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪失效的自身原因之一。齒輪的制造加工階段：即使齒輪的設(shè)計(jì)沒(méi)有問(wèn)題，若在制造加工方面不合格，齒輪一樣會(huì)失效，如果質(zhì)量把控不嚴(yán)格，鍛造時(shí)化學(xué)成分超標(biāo)或者化學(xué)成分有殘留，降低了齒輪的性能，不能滿足工作的需要。例如：在加工過(guò)程中C的含量超標(biāo)，就會(huì)增加齒輪的脆性，容易發(fā)生斷裂，造成失效。齒輪的安裝使用階段：不正確的安裝方式同樣會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪的失效，安裝的位置出現(xiàn)偏差，影響整個(gè)傳動(dòng)齒輪的安全，同時(shí)，傳動(dòng)齒輪的工作需要油的不斷補(bǔ)充，一旦缺少油就會(huì)增大摩擦力，降低齒輪工作的效率，增加磨損，導(dǎo)致傳動(dòng)齒輪的失效。

4避免傳動(dòng)齒輪失效的有效措施

根據(jù)上述傳動(dòng)齒輪出現(xiàn)時(shí)效的形式和失效的原因，制定防止傳動(dòng)齒輪失效的有效措施，避免失效問(wèn)題的出現(xiàn)。

4.1齒輪設(shè)計(jì)階段控制

設(shè)計(jì)階段要充分的對(duì)煤礦齒輪的工作環(huán)境進(jìn)行研究考察，只有充分了解齒輪的工作環(huán)境和工作性能的需要，才能對(duì)齒輪提出合理化的設(shè)計(jì)。根據(jù)煤礦齒輪工作的特殊性，優(yōu)化齒輪的設(shè)計(jì)方案，滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求，進(jìn)行精確的計(jì)算，在符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，選擇適合煤礦特殊工作的材料，尤其是鋼材的選用尤為重要，這直接影響著齒輪的強(qiáng)度，最好經(jīng)過(guò)研究確定選材，確定油等，以免后期工作出現(xiàn)漏洞。

4.2齒輪工藝制造階段控制

選材好工藝也好才能保證傳動(dòng)齒輪的質(zhì)量，要嚴(yán)格控制齒輪制造過(guò)程中的質(zhì)量，改善制造工藝，提高工藝質(zhì)量。傳動(dòng)齒輪的表面不能過(guò)于光滑，研究表明，表面略微粗糙的齒輪要比表面光滑的齒輪使用壽命更長(zhǎng)，這個(gè)粗糙度應(yīng)該根據(jù)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定，合理的控制粗糙度，將齒輪的性能提升到最佳狀態(tài)。

4.3齒輪安裝階段控制

齒輪的安裝看起來(lái)很簡(jiǎn)單，其實(shí)有比較高的要求，對(duì)于傳動(dòng)齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的，而且這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)還很?chē)?yán)格，稍微有一點(diǎn)偏差就會(huì)影響整體的性能，所以，在安裝階段應(yīng)該有專業(yè)人士來(lái)進(jìn)行指導(dǎo)，運(yùn)用專業(yè)的工具輔助安裝，最大限度的減少齒輪間的摩擦，降低損耗，提高工作效率，延長(zhǎng)使用壽命。

4.4齒輪使用及維護(hù)階段控制

在傳動(dòng)齒輪的使用過(guò)程中，應(yīng)盡量不要超過(guò)傳動(dòng)齒輪的額定負(fù)荷量，油也要及時(shí)補(bǔ)充，保證傳動(dòng)齒輪是在油的輔助下工作，此外，油不能摻入雜質(zhì)，保持純凈，雜質(zhì)進(jìn)入齒輪間會(huì)增大摩擦系數(shù)，影響齒輪的正常工作。設(shè)備的使用過(guò)程中應(yīng)該定期維護(hù)保養(yǎng)，并檢查傳動(dòng)齒輪，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并處理問(wèn)題，對(duì)于可能發(fā)生的問(wèn)題做到及早預(yù)防，防患于未然，防止出現(xiàn)傳動(dòng)齒輪的失效問(wèn)題。

5結(jié)束語(yǔ)

煤礦產(chǎn)業(yè)是我國(guó)比較重要的一部分，煤礦的產(chǎn)量決定于煤礦機(jī)械的工作效率，影響著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳動(dòng)齒輪在煤礦機(jī)械中發(fā)揮著重要的作用，保證傳動(dòng)齒輪的正常工作是保證煤礦機(jī)械正常工作的重要前提，傳動(dòng)齒輪失效是齒輪常見(jiàn)的問(wèn)題，我們必須對(duì)其進(jìn)行研究，找到避免失效的有效措施，每個(gè)階段嚴(yán)格把關(guān)，將失效概率降到最低，提高生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]張玉玉.分析煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效形式[J].黑龍江科技信息，2015，23：80.

[2]劉穎.煤礦機(jī)械傳動(dòng)齒輪失效形式分析及改進(jìn)措施[J].煤炭技術(shù)，2013，1：38-39.

篇（2）

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

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

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

0 引言

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

1 齒輪傳動(dòng)中噪音產(chǎn)生機(jī)理

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

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

2 齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中噪音成因分析

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

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

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

3 齒輪減速器在機(jī)械傳動(dòng)中的降噪措施

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

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

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

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

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

4 結(jié)束語(yǔ)

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

參考文獻(xiàn)：

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一、引言

近些年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，機(jī)械在社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用力度越來(lái)越大，以機(jī)械代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工生產(chǎn)，在生產(chǎn)效率方面顯現(xiàn)較強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。機(jī)械系統(tǒng)有原動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)三大部分組成。各個(gè)部分在機(jī)械系統(tǒng)中發(fā)揮著不同的作用。機(jī)械的動(dòng)力由動(dòng)力系統(tǒng)提供；機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，并具有功能多樣性；傳動(dòng)系統(tǒng)是聯(lián)系這兩個(gè)系統(tǒng)的橋梁。如果機(jī)械系統(tǒng)沒(méi)有傳動(dòng)系統(tǒng)，那么機(jī)械系統(tǒng)也就無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。所以，不管是在任何時(shí)期，不管是機(jī)械技術(shù)如何的發(fā)展，都離不開(kāi)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。本文就機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了探討和分析，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，以期通過(guò)本論文的淺談，能夠給機(jī)械傳統(tǒng)技術(shù)研究者提供一定的參考。

二、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的雛形

早在我國(guó)春秋時(shí)代，先人們就已經(jīng)開(kāi)始研究機(jī)械。桔槔就是先人們充分利用缸蓋原理設(shè)計(jì)制造的簡(jiǎn)單的機(jī)械，這是我國(guó)機(jī)械的雛形。該種機(jī)械可謂是我國(guó)機(jī)械的鼻祖，對(duì)未來(lái)我國(guó)機(jī)械技術(shù)的發(fā)展有著歷史性的影響。先人們所制造的桔槔采用的是缸蓋原理。缸蓋原理就涉及到傳動(dòng)系統(tǒng)。與其說(shuō)桔槔是機(jī)械技術(shù)的雛形，不如說(shuō)是人類智慧的結(jié)晶。隨著歷史車(chē)輪的滾滾向前，我們的先人們又發(fā)明了指南車(chē)，該種車(chē)是利用齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)和離合裝置開(kāi)控制和指示車(chē)的方向。不過(guò)對(duì)于指南車(chē)的具體敘述在現(xiàn)有歷史文獻(xiàn)資料上沒(méi)有詳盡的記載。但這也從某種意義上表明了該種車(chē)確實(shí)存在和使用過(guò)，是人類機(jī)械技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。到了西漢，人類發(fā)明了齒輪，通過(guò)齒輪傳動(dòng)完成某個(gè)簡(jiǎn)單動(dòng)作。放眼于國(guó)外，許多文獻(xiàn)資料上都能找到有關(guān)機(jī)械的記載。從羅馬國(guó)的谷物碾磨機(jī)到法國(guó)的谷物磨中率先采用了斜齒輪傳動(dòng)，都見(jiàn)證了傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展歷史。不過(guò)需要提出的是，該時(shí)期的齒輪的材質(zhì)是石頭，耐久性不是很好。這和當(dāng)時(shí)的社會(huì)生產(chǎn)力和科技水平有著必然的聯(lián)系。從上述我們可以得知不管是我國(guó)還是外國(guó)從古代就開(kāi)始研究機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)。到了十四世紀(jì)，歐洲所發(fā)明的鐘表中使用了齒輪系統(tǒng)。基于時(shí)鐘對(duì)工藝要求比較嚴(yán)格，相應(yīng)地對(duì)傳動(dòng)齒輪的精密度要求也比較高，如果采用原始的石材作為齒輪制作原料。那么時(shí)鐘的準(zhǔn)確性將很難得到保障。這個(gè)時(shí)期，歐洲人使用金屬作為齒輪的材質(zhì)，極大地提高了時(shí)鐘走時(shí)的準(zhǔn)確性。不過(guò)，我們需要注意的問(wèn)題是，在第一次工業(yè)革命爆發(fā)之前，機(jī)械和齒輪只是一種概念，尤其是機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)并沒(méi)有進(jìn)行深入發(fā)展。機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)真正意義的發(fā)展是在第一次工業(yè)革命爆發(fā)后；該時(shí)期世界上的一些國(guó)家都加大了對(duì)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的研究力度。蒸汽機(jī)是將蒸汽的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的往復(fù)式動(dòng)力機(jī)械。蒸汽機(jī)的出現(xiàn)曾引起了18世紀(jì)的工業(yè)革命的全面爆發(fā)。第一臺(tái)蒸汽機(jī)器是一個(gè)名叫紐克曼的蘇格蘭鐵匠發(fā)明制造的，這在當(dāng)時(shí)是最先進(jìn)的蒸汽機(jī)了。直到20世紀(jì)初，它仍然是世界上最重要的原動(dòng)機(jī)，后來(lái)才逐漸讓位于內(nèi)燃機(jī)和汽輪機(jī)等。

三、現(xiàn)代機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)得到了廣闊的發(fā)展空間。十九世紀(jì)末，內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)在社會(huì)領(lǐng)域中得以廣泛的應(yīng)用，相應(yīng)地對(duì)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)提出了更高要求。到了二十世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳動(dòng)技術(shù)更是取得了巨大進(jìn)步，一些構(gòu)造比較復(fù)雜的齒輪在這個(gè)時(shí)期已經(jīng)出現(xiàn)，比如直齒輪、斜齒輪、錐齒輪及蝸桿傳動(dòng)。這些齒輪在機(jī)械中的應(yīng)用推動(dòng)了工業(yè)的發(fā)展，使工業(yè)逐漸向機(jī)械化和精密化邁進(jìn)。二十世紀(jì)五十年代，出現(xiàn)了齒輪幾何學(xué)，并逐漸發(fā)展成為一門(mén)獨(dú)立學(xué)科，該學(xué)科知識(shí)在高速重載汽輪發(fā)電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中涉及的比較多。自進(jìn)入二十一世紀(jì)，機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，齒輪作為傳動(dòng)系統(tǒng)的重要載體，在社會(huì)多領(lǐng)域中都有涉足。比如齒輪在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。基于航天領(lǐng)域特殊性，相應(yīng)地對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的要求也比較高，這就促使傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展也被推向了新的高度。就我國(guó)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展總體情況而言，同國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)水平相比，還存在一定的差距，這是我國(guó)機(jī)械領(lǐng)域需要重點(diǎn)研究的技術(shù)課題。

四、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著社會(huì)生產(chǎn)力的不斷提高，人們對(duì)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)勢(shì)必會(huì)提出更高要求，以滿足社會(huì)生產(chǎn)需求。當(dāng)今時(shí)代是信息爆炸時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、通信技術(shù)這些先進(jìn)成熟技術(shù)在當(dāng)今機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的融合力度越來(lái)越大。這也必將推進(jìn)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)向智能化、信息化方向發(fā)展。在這樣多種技術(shù)共存的年代，機(jī)械領(lǐng)域的科技人員應(yīng)緊握時(shí)展脈搏，結(jié)合我國(guó)機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，積極探索機(jī)械傳動(dòng)新技術(shù)，研究出高品質(zhì)的機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)，逐漸縮短我國(guó)同世界發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)水平差距，促使我國(guó)同世界機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)水平接軌，成為技術(shù)強(qiáng)國(guó)，進(jìn)而提升我國(guó)的國(guó)際地位。

篇（4）

 

1 　概述

齒輪是機(jī)械傳動(dòng)的一個(gè)關(guān)鍵部件?？萍颊撐?。受材質(zhì)、加工精度、熱處理工藝、幾何精度、狀態(tài)及負(fù)荷、轉(zhuǎn)速、環(huán)境等諸多因素的影響,齒輪會(huì)發(fā)生各種各樣的損傷,如斷齒、點(diǎn)蝕剝落、膠合或磨損,造成齒輪失效,至使齒輪的壽命差別很大,長(zhǎng)則十幾年,短則數(shù)十天。

在橡膠等行業(yè)常用的橡膠機(jī)械設(shè)備上,因受空間、重量等限制, 常采用制造簡(jiǎn)單、更換方便的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)。特別是開(kāi)放式煉膠機(jī)的驅(qū)動(dòng)齒輪由于負(fù)荷大, 受沖擊嚴(yán)重, 轉(zhuǎn)速低,不良, 而且工作環(huán)境惡劣，粉塵污染嚴(yán)重,齒面常發(fā)生劇烈磨損。其小齒輪長(zhǎng)則使用十幾個(gè)月,短則使用5 個(gè)月,其齒厚磨損量就已達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn), 大齒輪壽命也只有2～3 年左右。頻繁更換齒輪,不僅耗費(fèi)了大量的人力、物力、財(cái)力,同時(shí)也常因檢修而影響生產(chǎn), 更重要的是因齒輪壽命不穩(wěn)定,現(xiàn)場(chǎng)必須時(shí)時(shí)關(guān)注設(shè)備的安全運(yùn)行問(wèn)題,現(xiàn)場(chǎng)人員思想壓力較大。科技論文。

2原用齒輪的磨損失效分析

由于開(kāi)放式煉膠機(jī)作業(yè)區(qū)的空氣中漂浮有大量粉塵, 這些微粒多為碳黑、鈣、硅等元素的化合物,其中有些顆粒硬度超過(guò)齒輪齒面硬度,當(dāng)這些顆粒落到齒面上, 則被油脂粘附在上面不易滑落,隨著輪齒的相互嚙合, 受強(qiáng)大壓力作用, 較硬的粉塵顆粒被嵌入齒面;因?yàn)辇X輪齒面間是滾滑混合運(yùn)動(dòng),粉塵顆粒被擠搓前進(jìn),就會(huì)在齒面上劃出一條條鱗刺狀劃痕;繼續(xù)受壓應(yīng)力作用, 一個(gè)個(gè)鱗刺疲勞脫落, 就形成磨損顆粒。科技論文。隨著磨粒越來(lái)越多, 齒面磨損會(huì)越來(lái)

越快,嚴(yán)重時(shí)會(huì)一層層剝下,或一條條撕脫。

3 開(kāi)放式煉膠機(jī)驅(qū)動(dòng)齒輪的修復(fù)方法

開(kāi)放式煉膠機(jī)在橡膠混煉工藝中，因其負(fù)載高，操作環(huán)境差，因而造成驅(qū)動(dòng)齒輪的主要失效形式是，齒輪齒面磨損。

以某廠煉膠車(chē)間XK560煉膠機(jī)為例，在大修理中出現(xiàn)以下情況，大小驅(qū)動(dòng)齒輪磨損嚴(yán)重。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為，小驅(qū)動(dòng)齒輪齒根厚20mm，大驅(qū)動(dòng)齒輪齒根厚28mm。

一、 修理方案的選擇：1 更換新的大小驅(qū)動(dòng)齒輪。

2復(fù)焊法修復(fù)大小驅(qū)動(dòng)齒輪。

3大小驅(qū)動(dòng)齒輪換位修復(fù)法。

二、 方案的比較：如果磨損后的齒根強(qiáng)度足夠的話，第3種方案最為經(jīng)濟(jì)可靠，而且修理工藝簡(jiǎn)便易行。

三、 為防止磨損后的輪齒發(fā)生折斷，對(duì)輪齒的彎曲強(qiáng)度進(jìn)行如下校核，為安全起見(jiàn)，假定全部載荷都作用在一個(gè)輪齒齒頂上，輪齒根部受到彎矩最大，輪齒相當(dāng)于一個(gè)懸臂梁，磨損后的齒根處是危險(xiǎn)斷面，其彎曲應(yīng)力最大。在校對(duì)時(shí)應(yīng)保證驅(qū)動(dòng)齒輪σb不超過(guò)許用彎曲應(yīng)力[σb]。

即

圖 1

式中K…載荷系數(shù).取K=1.3

T1…小驅(qū)動(dòng)齒輪傳動(dòng)的扭矩. XK560開(kāi)放式煉膠機(jī) 取8.562×106Nmm

αf…負(fù)荷線與O點(diǎn)速度方向之間的夾角.載荷作用角,取30°

Lf…危險(xiǎn)截面與壓力Ft的距離. 取Lf=34mm （實(shí)側(cè)值）

b…齒輪工作寬度. 已知為270mm

d1…小驅(qū)動(dòng)齒輪分度圓直徑. 已知為288mm

α…齒輪壓力角. 取α=20°

[σb]…許用彎曲應(yīng)力. 查表計(jì)算得 152N／mm2

S1…磨損后的齒根危險(xiǎn)截面寬度. Mm

計(jì)算結(jié)果

S1≥18.37mm

圖2圖 3

因?yàn)樾◎?qū)動(dòng)齒輪齒根厚實(shí)側(cè)值為20mm，大驅(qū)動(dòng)齒輪齒根厚實(shí)側(cè)值28mm。

因此齒根危險(xiǎn)截面實(shí)側(cè)值均大于S1值。所以在此齒輪反面修復(fù)法對(duì)的彎曲

強(qiáng)度來(lái)講是不存在問(wèn)題的。但從結(jié)構(gòu)方面來(lái)講，小驅(qū)動(dòng)齒輪可不經(jīng)任何直接

反面裝配。而大驅(qū)動(dòng)齒輪的結(jié)構(gòu)如圖2，由于其臺(tái)階的影響不能直接反面配.

于是提出將齒輪臺(tái)階切斷,將原大驅(qū)動(dòng)齒輪結(jié)構(gòu)分成2件,即圓套1齒輪將齒

輪2原斜鍵加工成與原斜度相反的鍵槽后反面裝配的方案如圖3.

這樣鍵的工作長(zhǎng)度減少了,需對(duì)它進(jìn)行強(qiáng)度校核,楔件聯(lián)接裝配后的受力情況,如圖4a所示,其主要失效形式是相互楔緊的工作面被壓擠,故應(yīng)校核各工作面的抗擠壓強(qiáng)度.

當(dāng)傳遞扭矩時(shí)(圖4b) 為了簡(jiǎn)化把鍵和軸視為一體,并將下放分布在半圓柱面上徑向壓力集中力N代替,由于沿鍵的工作長(zhǎng)度L及沿寬度b上的壓力分布情況均較以前發(fā)生了變化,壓力的合力N不再通過(guò)軸心.計(jì)算時(shí)假設(shè)沿鍵長(zhǎng)均勻分布,沿鍵寬為三角形分布, 則整個(gè)工作面上壓力合力N的最大許用值為

N ＝bL[σb]P／2

X ＝b／6 Y ＝d／2

取鍵與輪轂及鍵與鍵與軸槽面的摩擦系數(shù)f,則可近似求得允許的傳遞扭矩為:

T＝1／12bL（b﹢6fd）[σb]N㎜

修理后的楔鍵應(yīng)滿足下列關(guān)系

T＝1／12bL（b﹢6fd）[σb]≥T

式中 T--鍵傳遞的扭矩 Nmm

b--鍵寬. 已知b=70mm

L--鍵的工作長(zhǎng)度 已知L=270mm

f--摩擦系數(shù) 0.15 (查表)

d--軸徑 已知d=300mm

[σb]－許用擠壓應(yīng)力 90MPa

T1－工作扭矩 3.45×107 N㎜ （XK560開(kāi)放式煉膠機(jī)計(jì)算值）

將以上數(shù)據(jù)代入(3)得

T＝4.82×107N㎜ ≥ T1

即鍵的工作長(zhǎng)度雖然減少,但強(qiáng)度足夠,證明該方案可行,根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,可采用換位修復(fù)法,此法維修工藝簡(jiǎn)單,維修費(fèi)用低,比更換一對(duì)驅(qū)動(dòng)齒輪節(jié)約費(fèi)用20000元.

圖 4a 圖 4b

4 結(jié)論

但需要說(shuō)明的一點(diǎn)是,采用此法,由于齒厚未恢復(fù)到原齒厚,同時(shí)輪齒在一個(gè)方向上作用負(fù)荷后又反方向作用時(shí),其彎曲疲勞壽命、疲勞極限都將減少.因此,在使用壽命上不能達(dá)到原設(shè)計(jì)要求,此外,對(duì)裝有反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)及反接制動(dòng)裝置的開(kāi)煉機(jī),在反轉(zhuǎn)時(shí)有較大的沖擊,盡管如此,筆者認(rèn)為,這種修復(fù)齒輪的實(shí)際生產(chǎn)中是確實(shí)可行的,特別對(duì)大驅(qū)動(dòng)齒輪的修復(fù)效益是顯著的.此法在該廠開(kāi)煉機(jī)的大修中已多次使用過(guò),如果能在齒厚磨損剛超過(guò)1/5齒厚時(shí)進(jìn)行反面修復(fù),效果更好,此法也同樣適用于速比齒輪及其他傳動(dòng)齒輪的修復(fù).

參考文獻(xiàn):

〔1〕橡膠工業(yè)手冊(cè)第七分冊(cè) 化學(xué)工業(yè)出版社，1982

〔2〕材料力學(xué) 浙江大學(xué)主編 人民教育出版社，1979

〔3〕機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三版） 化學(xué)工業(yè)出版社，1993

〔4〕實(shí)用機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè) 科學(xué)出版社。1994

篇（5）

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呔鹊目刂葡到y(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)。

篇（6）

[1]肖人濟(jì).利用CAD實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)，2007(4).

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篇（7）

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)。

2、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。

3、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呔鹊目刂葡到y(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。

篇（8）

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

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

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

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

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

致力于解決生產(chǎn)實(shí)際中的問(wèn)題

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

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

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

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

篇（9）

主管單位：中國(guó)航空工業(yè)第一集團(tuán)公司

主辦單位：中國(guó)航空學(xué)會(huì)

出版周期：月刊

出版地址：北京市

語(yǔ)

種：中文

開(kāi)

本：大16開(kāi)

國(guó)際刊號(hào)：1000-8055

國(guó)內(nèi)刊號(hào)：11-2297/V

郵發(fā)代號(hào)：

發(fā)行范圍：國(guó)內(nèi)外統(tǒng)一發(fā)行

創(chuàng)刊時(shí)間：1986

期刊收錄：

CA 化學(xué)文摘(美)(2009)

CBST 科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)(日)(2009)

Pж(AJ) 文摘雜志(俄)(2009)

EI 工程索引(美)(2009)

中國(guó)科學(xué)引文數(shù)據(jù)庫(kù)(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

中文核心期刊(1992)

期刊榮譽(yù)：

Caj-cd規(guī)范獲獎(jiǎng)期刊

聯(lián)系方式

篇（10）

一、改造要求

CA6140車(chē)床主要用于對(duì)中小型軸類、盤(pán)類及螺紋零件的加工，加工這些零件工藝上要求機(jī)床應(yīng)該滿足以下要求：（一）能夠控制主軸正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)不同切削速度的主軸變速；（二）刀架能夠?qū)崿F(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并具有在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具的功能；（三）加工螺紋時(shí)，應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)加工螺紋的螺距或?qū)С獭?/p>

二、機(jī)械部分的改造

（一）降速比計(jì)算

（二）轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算

（三）剛度計(jì)算

三、安裝調(diào)試

安裝調(diào)試必須按照事先確定好步驟和要求進(jìn)行，調(diào)試中首先測(cè)試安全哦保護(hù)系統(tǒng)的靈敏度，以防止人身和設(shè)備事故發(fā)生，調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)必須要清理干凈，各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)拖板處于全行程的中心位置，先空載實(shí)驗(yàn)，然后加載實(shí)驗(yàn)。

四、結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)大量的實(shí)踐證明，普通數(shù)控機(jī)床改造具有一定的可行性、實(shí)用性和穩(wěn)定性，企業(yè)要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中獲得生存、得到發(fā)展，它必須在最短的時(shí)間內(nèi)以優(yōu)異的質(zhì)量、低廉的成本，制造出合乎市場(chǎng)需要的、性能合適的產(chǎn)品，而產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，制造周期的快慢，生產(chǎn)成本的高低，又往往受工廠現(xiàn)有加工設(shè)備的直接影響。目前，采用先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床，已成為我國(guó)制造技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)。購(gòu)買(mǎi)新的數(shù)控機(jī)床是提高數(shù)控化率的主要途徑，而改造舊機(jī)床、配備數(shù)控系統(tǒng)把普通機(jī)床改裝成數(shù)控機(jī)床也是提高機(jī)床數(shù)控化率的一條有效途徑。

參考文獻(xiàn)：

篇（11）

引言

齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)方式,由于漸開(kāi)線的特點(diǎn),漸開(kāi)線齒輪又是齒輪傳動(dòng)最常用的齒輪類型。近年來(lái)隨著CAD/CAE/CAM/CAPP技術(shù)的迅速發(fā)展,為了便于利用計(jì)算機(jī)仿真軟件對(duì)齒輪傳動(dòng)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)、振動(dòng)噪音、輪齒修型等分析,齒輪的精確參數(shù)化建模已經(jīng)成為一個(gè)必要過(guò)程,而齒輪的建模精度又對(duì)計(jì)算結(jié)果起到?jīng)Q定性的作用。漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪由于螺旋角為零,因此精確建模已經(jīng)沒(méi)有問(wèn)題,而漸開(kāi)線斜齒輪由于齒面為空間漸開(kāi)線螺旋面,且其端面齒形與法面齒形不同,三維精確參數(shù)化建模過(guò)程比較困難。在目前所能查找的論文中提出了很多斜齒輪精確參數(shù)化建模的方法,但仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)里面所提到的很多方法根本就無(wú)法實(shí)現(xiàn)斜齒輪的精確參數(shù)化建模,為此先從理論上對(duì)斜齒輪參數(shù)化精確建模進(jìn)行討論。

一、參數(shù)化建模中齒數(shù)與模型分析

在斜齒輪的精確建模中有一部分文獻(xiàn)沒(méi)有考慮到齒數(shù)對(duì)建模的影響[1][3][4][5][6][7][8]。沒(méi)有考慮齒根圓與基圓之間的大小關(guān)系,根據(jù)斜齒輪的齒根圓與基圓公式有:

df=d-2?mn(h*an+c*n)(1)

db=d?cosat(2)

df=db=d-2?mn(h*an+c*n)-d?cosat(3)

由公式(3)可以得到

=z?--2.5(4)

如果斜齒輪的齒根圓 與基圓 相等,則公式(4)右邊等于零。

z?--2.5(5)

對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)齒輪有an=200,這樣斜齒輪的齒根圓與基圓之間的大小關(guān)系就是螺旋角β、齒數(shù)z和法面模數(shù)mn的函數(shù)。當(dāng)齒根圓與基圓相等時(shí),那么斜齒輪的齒數(shù)z與斜齒輪的螺旋角β就成一函數(shù)關(guān)系,在此把這個(gè)函數(shù)關(guān)系用z=f(β)來(lái)表示,這說(shuō)明斜齒輪的齒根圓與基圓相等的分界線是變化的,而不是恒定的。

齒輪精確建模時(shí),當(dāng)齒根圓小于基圓的時(shí)候,齒根圓與基圓之間是沒(méi)有漸開(kāi)線的,這部分曲線是刀具的齒頂加工出來(lái)的過(guò)渡曲線;當(dāng)齒根圓大于基圓時(shí),齒廓曲線全部為漸開(kāi)線。所以斜齒輪精確建模一定要分這兩種情況來(lái)討論,為了方便在此用表格來(lái)給出兩者的數(shù)據(jù)關(guān)系。

二、螺旋角與斜齒輪模型的關(guān)系分析

現(xiàn)有很多論文中斜齒輪的精確參數(shù)化建模都是先利用漸開(kāi)線表達(dá)式生成漸開(kāi)線一條齒廓曲線,把這個(gè)端面曲線沿螺旋線進(jìn)行沿引導(dǎo)線“掃掠”或“曲面已掃掠”命令來(lái)生成一個(gè)斜齒輪的輪齒,然后利用環(huán)形陣列生成斜齒輪的精確模型[1][2][3][4][5][6][7][8]。

(一)螺旋角的關(guān)系推導(dǎo)

斜齒輪的螺旋角是指分度圓上螺旋線的切線與軸線之間所夾的角度。由下推出[10]:

tanβ=(6)

L-螺旋線的導(dǎo)程;

π?d-斜齒輪分度圓上的直徑;

可以看出螺旋角是齒輪分度圓的一個(gè)函數(shù),在同一齒輪中,任意圓周di上的螺旋角為:

tanβi=(7)

通過(guò)公式(7)可以看出,在不同的圓周上螺旋角是不同的。

(二)沿引導(dǎo)線掃掠策略

掃掠體的數(shù)學(xué)模型是,先進(jìn)行路徑規(guī)劃,即將掃掠路徑進(jìn)行離散,求解出t時(shí)刻通過(guò)掃掠路徑曲線上節(jié)點(diǎn)si的坐標(biāo),然后確定在每個(gè)節(jié)點(diǎn)上的投影面(法平面)方程,然后將物體向投影面(法平面)投影,當(dāng)時(shí)間間隔足夠小時(shí),在滿足一定的精度情況下,把時(shí)刻t和t+t時(shí)刻之間生成的掃掠體看成是由這些投影曲線組成的面域繞轉(zhuǎn)動(dòng)極軸轉(zhuǎn)動(dòng)生成的實(shí)體。

為了簡(jiǎn)化求解過(guò)程, 掃掠路徑通常寫(xiě)成式的參數(shù)形式:

那么要想對(duì)一個(gè)物體進(jìn)行掃掠必須給出掃掠路徑和掃掠物體,在斜齒輪精確建模中,掃掠路徑是空間螺旋線,掃掠物體為漸開(kāi)線的齒廓,這樣掃掠出來(lái)的齒形隨可以參數(shù)化,但在齒形上的每一點(diǎn)的法線都為掃掠路徑的切矢量,如果在創(chuàng)建時(shí),給定的掃掠路徑是分度圓上的螺旋線(在軟件中這個(gè)命令是單參數(shù)的),則得到的輪齒是任意一點(diǎn)的螺旋角都等于分度圓上的螺旋角,通過(guò)公式(7)可以看出這是不正確的。三維模型圖參考圖1.4。

(三)沿多條引導(dǎo)線已掃掠策略

一條螺旋線不可能得到正確的輪齒,如果采用多條螺旋線做掃掠路徑只能使用軟件中的“曲面已掃掠”命令來(lái)實(shí)現(xiàn),當(dāng)掃掠路徑比較多的時(shí)候可以得到比較精確的輪齒模型,但這個(gè)命令是不支持參數(shù)化的,也得不到參數(shù)化模型。

下面用一個(gè)實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證:

圖四是將端面的一個(gè)齒廓面沿引導(dǎo)線掃掠生成的輪齒形狀,此螺旋角為β=200,可以看出輪齒的形狀發(fā)生了嚴(yán)重的扭曲,且隨著螺旋角的度數(shù)增大,扭曲現(xiàn)象就越明顯。

圖五是將端面的一個(gè)齒廓面利用曲面里面的已掃掠生成的輪齒形狀,可以看出當(dāng)使用一條螺旋線的時(shí)候,輪齒發(fā)生了扭曲,不可能產(chǎn)生精確地輪齒。當(dāng)增多引導(dǎo)引導(dǎo)線串時(shí),扭曲程度降低,另外通過(guò)圖三與圖二的對(duì)比可以看出兩個(gè)操作都產(chǎn)生了扭曲,但扭曲程度是不一樣的。

通過(guò)上述論證,要想得到參數(shù)化的精確模型,必須使用掃掠命令來(lái)實(shí)現(xiàn),可以對(duì)此命令進(jìn)行二次開(kāi)發(fā),給定分度圓上的螺旋角,然后設(shè)定漸開(kāi)線上上段的個(gè)點(diǎn)螺旋角的值是線性遞增的,下半段式線性遞減的,使遞增和遞減的值分別等于齒頂圓上螺旋角和齒根圓上的螺旋角,這樣既可以參數(shù)化又可得到精確的模型

三、陣列操作與參數(shù)化分析

在很多文獻(xiàn)中當(dāng)單個(gè)齒生成后通過(guò)陣列的方法來(lái)生成整個(gè)斜齒輪模型,通常在軟件中有兩種生成方法:第一種是特征操作下的陣列(引用下的環(huán)形陣列)第二中方法是變換下的環(huán)形陣列,這兩種方法本質(zhì)上是不同的,引用下的環(huán)形陣列是不能參數(shù)化的,而特征操作下的環(huán)形陣列是可以參數(shù)化的。

所以要想進(jìn)行參數(shù)化設(shè)計(jì)必須采用特征操作下的沿引導(dǎo)線掃掠來(lái)生成輪齒,然后再進(jìn)行特征操作下的環(huán)形陣列來(lái)得到參數(shù)化模型。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文主要對(duì)已有的斜齒輪精確參數(shù)化建模的方法進(jìn)行分析,推導(dǎo)出其不能得到精確參數(shù)化模型的理論原因,為以后斜齒輪的精確建模提供理論上的參考依據(jù)。精確模型一定是理論上推導(dǎo)證明出來(lái)的精確,還要注意當(dāng)通過(guò)計(jì)算機(jī)算法去實(shí)現(xiàn)出來(lái)后一定存在誤差的,那么必須對(duì)誤差進(jìn)行分析,確定誤差的范圍是不是在后續(xù)分析的允許范圍內(nèi)。

參考文獻(xiàn):

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[2]邵家云,任豐蘭.UG中漸開(kāi)線斜齒輪的全參數(shù)化精確建模[J].農(nóng)機(jī)使用與維修,2009,(1).

[3]趙向前,徐洪濤.基于UG4.0的斜齒圓柱齒輪的三維精確參數(shù)化建模[J].金屬加工,2008,(2).

[4]魯春艷.基于UG的齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器的虛擬設(shè)計(jì)與分析[J].蘇州市職業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2009,(3).

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