机械传动论文

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机械传动论文范文第1篇

关键词：机械传动齿轮失效主要形式预防措施

齿轮传动是现代机械传动中广泛采用的主要运动形式之一。做为最常见的机械传动零件，它优点很多应用广泛。但是，齿轮传动也存在其固有的缺点：不能缓和冲击作用。当制造、安装和使用过程中出现不当情况往往会引起较大的振动、噪声，甚至发生断裂等失效故障。产生齿轮失效的原因比较复杂，下面就此进行探讨。

1、齿轮失效的主要形式

1.1 轮齿折断

轮齿受力后，相当于悬臂梁受载，齿根部弯曲应力最大，同时齿根又有较大的应力集中，因此，轮齿弯曲折断一般发生在齿根部分。齿轮传动工作时，轮齿每啮合一次，齿根弯曲应力变化一次。当弯曲应力超过弯曲疲劳极限，轮齿重复受载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐渐扩展，致使轮齿折断，这种折断称为疲劳折断。轮齿受到短时意外的严重过载或冲击载荷作用也易造成突然折断，这种折断称为过载折断。

1.2 齿面点蚀

齿面点蚀是一种在轮齿表面上出现麻点的齿面疲劳损伤。齿轮传动工作时，轮齿表面的接触应力呈脉动变化。在接触应力作用下工作一定时间后，靠近节线的齿根表面就会出现若干小裂纹，油渗入裂纹，当裂纹随轮齿啮合而闭合后，封闭在裂纹中的油在压力作用下，产生楔挤作用而使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点状凹坑，称为齿面疲劳点蚀。齿轮发生齿面点蚀后，严重影响传动的工作平稳性并产生振动和噪音，影响传动的正常工作，甚至导致传动的破坏。

1.3 齿面胶合

胶合是比较严重的粘着磨损，在高速重载传动中时，因滑动速度高而产生的瞬时高温会使油膜破裂，造成齿面间的粘焊现象，粘焊处被撕脱后，轮齿表面沿滑动方向均成沟痕，这种胶合称为热胶合。在低速重载传动中，不易形成油膜，摩擦热虽不大，但也可能因重载而出现冷粘着，这种胶合称为冷胶合。热胶合是高速、重载材料传动的主要失效形式。

1.4 齿面磨损

互相啮合的两齿廓表面有相对滑动，在载荷作用下，会引起齿面的磨损。如果磨损的速度符合预定的设计使用期限，则应视为正常磨损。正常磨损的齿面很光亮，没有明显的痕迹。在规定的磨损量界限内，并不影响齿轮的工作能力。但齿面磨损严重后，轮齿将失去正确的齿形，会导致严重的噪音和振动，影响齿轮正常工作，齿厚逐渐减薄，最后导致轮齿因强度不足而折断。

1.5 齿面塑性变形

当齿轮材料较软而载荷及摩擦力又很大时，在啮合过程中，齿面表层材料就会沿着摩擦力的方向产生塑性变形，从而破坏正确齿形。在主动轮齿面节线的两侧，齿顶和齿根的摩擦力方向相背，在节线附近形成凹沟；在从动轮齿节线的两侧，齿顶和齿根摩擦力方向相对，因此在节线附近形成凸脊，齿面塑性流动破坏了正确的渐开线齿廓，导致轮齿从动失效。

2、导致齿轮失效现象的主要诱因分析

(1)制造误差齿轮制造时造成的主要异常有:偏心、齿距偏差和齿形误差等。

所谓偏心，是指齿轮(一般为旋转体)的几何中心和旋转中心不重合。齿距偏差是指齿轮的实际齿距与公称齿距之差;而齿形误差是指渐开线齿廓有误差。

(2)装配不良齿轮装配不当，会造成齿轮的工作性能恶化。例如，在齿宽方向只有一端接触，或者齿轮的直线性偏差等，使齿轮所承受的载荷在齿宽方向不均匀，不能平稳地传递动力。这种情况使齿的局部增加多余的载荷，有可能造成断齿，此现象称为“一端接触”。

3、预防和改进齿轮传动失效的措施探讨

3.1 优化设计

机械齿轮在不加大外形尺寸的条件下，如何提高其强度和寿命是从设计环节预防和改进齿轮传动失效的主要方向。特别是对于承受重载和冲击载荷的机械齿轮,其弯曲极限应力强度和接触耐久性极限强度都必须得到有效提升，这就需要不断优化设计，包括优化选材、优化齿形结构、采用先进加工和处理工艺，这样才能通过表面光洁度、合理的硬度和啮合参数、有效的参数、装配要求等工艺的提升，来实现避免齿轮传动失效的现象。

3.2 合理选材

齿轮材料的选择,要根据强度、韧性和工艺性能要求,综合考虑。对于承受重载和冲击载的齿轮,采用含Ni的以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金渗碳钢为主的钢材(含Ni量2%-4%)；对于负载比较稳定或功率较小、模数较小的齿轮,亦可选用无Ni-Mn钢。同时，应尽量选用冶金质量好的真空脱气精炼钢和电渣重熔合金钢，这种钢材的纯度高,具有较好的致密度,含氧、氮和非金属等杂质极少,塑性和韧性高,减少了机械性能和各向异性，齿轮极限荷可提高15%-20%。

3.3 应用热处理工艺术

传动机械齿轮的承载能力不仅取决于表面硬度,还取决于表层向芯部过渡区的剪切强度的比值。深层渗碳淬火是提高芯部硬度的有效措施，渗碳齿轮经过淬火和回火，不但能硬化表层,还能产生压应力。它可比单纯渗碳齿轮的强度极限应力提高13%以上,寿命可提高1倍。需注意的是，在热处理后，还应进行油浴人工时效处理。

3.4 表面强化处理

对齿面和齿根进行喷丸强化处理,通常是齿轮加工的最后一道工序,可在渗碳淬火或磨齿后进行。严格按照设计的喷丸工艺要求操作，能使齿轮的接触疲劳强度提高30%-50%,使齿根弯曲疲劳强度得到改善能有效地阻止裂纹扩展,使实际载荷比外加载荷小得多。

3.5 正确安装运行

实践表明，齿轮的安装精度对其承载能力、磨损和使用寿命影响很大。无论是新安装、更换或检修安装，都应按照安装技术规范和标准进行，确保齿轮轴心线的水平度、平行度、中心距、轴承间隙、齿轮侧隙、顶隙、接触区域或轴向窜动量等。

3.6 有效

对于齿轮的磨损失效有着重要的影响,应当引起足够的重视。机械传动齿轮的接触应力通常很高,因此轮齿接触表面材质的局部弹性形变不容忽视，因此，应根据各类工况对齿面强度的影响进行具体分析，通过有效、合理来避免齿轮失效现象的发生。

4、结语

齿轮的失效形式虽然多种多样，但在实际工作应具体分析齿轮失效的诱因，才能作出正确的选择，合理加强齿轮加工、使用和维修保养措施，从而有效避免齿轮失效现象的发生。

参考文献

机械传动论文范文第2篇

论文摘要随着液压伺服控制技术的飞速发展，液压伺服系统的应用越来越广泛，随之液压伺服控制也出现了一些新的特点，基于此对于液压伺服系统的工作原理进行研究，并进一步探讨液压传动的优点和缺点和改造方向，以期能够对于相关工作人员提供参考。

一、引言

液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。

二、液压伺服控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

三、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

四、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

机械传动论文范文第3篇

论文关键词：液压与气压传动，教材改革

 

近年来，随着改革开放的不断深入，机电工业面临着产业的整体优化与升级，对劳动者的素质也提出了更高和更新的要求。液压与气压传动是利用液体或气体的压力传递力和运动的一种传动,由于它具有其他传动方式不可替代的许多特性,因此被广泛应用于机械制造、工程机械、冶金机械、石油化工、交通运输、矿山机械、建筑机械等各个工程技术领域。随着微电子技术和控制理论学科的发展,液压气压传动的应用领域越来越广,从军用到民用,从重工业到轻工业,到处都有液压气压传动与控制技术。因此，职业技术教育必须适应现代化建设对人才的需要，培养学生具有更高、更全面的综合职业能力。在培养学生综合职业能力方面，教材的改革是关键环节。笔者就学院校本教材《液压与气压传动》改革与建设谈一些认识。

一 明确培养目标，调整课程结构

我院属于高等职业技术院校,主要培养面向工业生产第一线的应用型专门人才。学生走向工作岗位后,遇到有关液压和气压传动的问题一般是关于设备的安装、调试、维修和保养等项目,很少接触到系统的设计校核计算工作。因此，学校教育必须树立“以素质为基础、以能力为本位”的指导思想，注重学生的能力提高和素质培养，打破学科界限，调整课程结构。

《液压与气压传动》是机电类学生必修的一门专业课，主要介绍机电设备液压与气压传动的基础知识和液压气压控制技术。随着机电技术的迅猛发展，单一的学科体系已不利于学生形成机电设备的整体意识，如机电设备的运动主要有机械传动、液压传动教育论文，机电设备的控制则是液压技术、电气技术、数控技术乃至光学技术的有机结合。现行的课程结构为各学科单独设置，以课程群的组合来建立学生的知识结构。由于各门课程自成体系，不仅相关内容低起点、重复多，浪费了大量学时，而且各门课程知识很难融会贯通、综合运用，不利于综合应用能力的培养。笔者认为应打破传统的教学体系，将机械传动技术、电气控制技术、液压传动、可编程控制器应用技术、数控技术等知识设置为几个相对独立的模块，并有机地结合在一起，成为一个复合型专业课程，这样既利于培养学生综合职业能力，同时还可以减轻学生的课业负担和学习压力，并为实践操作技能节约大量的时间。

二 突出职教特色，优化知识内容

职业教育必须适应市场的要求，教学内容必须具有职业性和实用性；知识应以够用为度，不必强调过多的理论系统性和完整性中国知网论文数据库。

1 删除理论性较强的内容

《液压与气压传动》课程理论抽象而实践性又很强。因为液压传动的过程是在封闭的系统中完成的,要建立起直观的认识是比较困难的。但是这个专业贴近生产实际,应用性很强。一般的液压设备在日常生活中很少见到,所以学生缺乏感性认识,加上随着教学的改革,本课程的教学时数已经缩减,故而传统的教学手段很难适应新形势下的教学任务了。只有改革传统的教学方法和手段,使教学方法多样化,并加强实践环节,才能改善教学效果。

过多、过深的理论知识不但使学生所学无用，而且可能使学生产生一定的恐惧、厌烦情绪，丧失学习的兴趣和信心。传统的《液压与气压传动》教材中液体动力学章节中存在较多繁琐公式的推导及偏深的理论分析，如管路内的压力损失、液体流经小孔及间隙的流量等计算公式、各种液压泵排量及流量的计算公式，笔者认为均可予以删除或压缩。另外，教材中采用较大篇幅介绍了液压系统的设计方法与计算步骤，该内容主要应用于工程设计和科学研究使用，对职业教育则没有必要掌握，也应予以删除或压缩。对那些必需的理论知识可作适当处理，做到“知其然”，而不必过分强调“知其所以然”。例如，叶片泵只需说明叶片泵为减少叶片滑动的摩擦力，应将叶片顺转向倾斜一定角度放置，而不必具体分析叶片的受力情况。从而使教材做到内容少而精，突出其实用性。

2 体现教材的先进性

科学技术的发展日新月异，教材应当不断补充新知识、新产品、新技术、新工艺，使学生掌握最新的知识以适应市场要求教育论文，如气动技术近几十年来发展迅速，已广泛应用于生产的各个领域，其工作原理与液压传动有许多相近之处，因此，可增加有关气压传动的知识。而对于在生产中已淘汰或很少使用的设备和产品，在教材中则应予以剔除，如径向柱塞泵由于径向尺寸大、结构较复杂，制造困难，近年来已使用较少，该部分知识可予以省略。

3 便于教学和自学

近几年随着高等院校的扩大招生，学生的学习基础普遍较差，学习能力较低。因此，教材内容应充分考虑学生的特点，尽量做到内容通俗易懂，版面丰富、活泼、直观。传统教材每章节后的复习思考题多延用了本科教材的形式，以问答、论述、计算为主，对学生的论述、概括、分析能力有较高要求。笔者认为应适当地降低难度，采用学生喜闻乐见的填空、选择、判断题型，这样既可以考察较广的知识面，又可以突出知识点的理解和应用，同时也便于老师的教学和学生自学。同时，可安排一些课后讨论题或生活中的实例，如挖掘机、起重机的液压系统，鼓励学生利用图书馆、互联网查找所需资料、增加学习的趣味性和实用性，做到开放式教学，拓宽课堂教学范围。

4 注意与其它教材的统一性

《液压与气压传动》教材中涉及到许多的电气元件都是用字母表示，如压力继电器用K表示，电磁开关用YA表示，但在有关的电气教材中，压力继电器用KP表示，电磁开关用YV表示教育论文，容易使学生产生模糊不清的概念，建议相关教材对同一元件应采用统一国家标准。

三 突出实践能力的培养

为使学生具有一定调试和维修液压设备的技能,必须加强学生对生产设备液压系统分析能力的培养。通过大量实例分析,可使学生举一反三,触类旁通。同时,更好地把零散的液压知识有机地联系起来,得以灵活应用。

突出实践能力的培养，既要培养学生的动手能力，更要培养学生分析能力、解决问题的能力。液压系统在工作中会出现各种各样的故障，作为生产操作者必须具备查找排除一般故障的能力。但传统教材只在最后章节中简单提及了常见故障及其排除方法。笔者认为这样泛泛而谈已远远不能满足实际的使用要求；建议在各章节介绍液压元件工作原理后，均应说明它们在使用中容易产生的故障及其排除方法，最后以典型系统为例，讲解系统故障的诊断方法，培养学生的分析能力。

液压课程中安排的实验可分为演示、验证型实验和应用型实验。演示、验证型实验缺少创造性，不能充分调动学生的积极性，如溢流阀的性能试验，要求学生按照事先设计的试验步骤进行操作，记录相关的数据，最后经过较繁琐的数据处理及图表绘制，得出溢流阀的有关性能。整个试验都是学生按指令被动执行，没有自己的认识与创新。笔者认为此类试验效果甚微，可予以削减中国知网论文数据库。同时增加培养学生的综合应用能力的应用型实验，如液压基本回路实验，由学生自行设计液压回路并通过试验将各液压元件安装组合，验证回路的可行性，把所学知识有机结合起来，在设计、联接、调试的整个过程中，学生是主导者，能充分调动学生的积极性，大大提高了其创造思维及综合应用能力。同时，为适应市场对维修能力的要求，建议增加实习演练周，加强学生对液压元件、系统常见故障的分析及排除能力。

四 开发配套教学软件，发展多媒体教学

《液压与气压传动》课程的结构图、原理图特别多,有的还比较复杂。过去的教学手段比较单一,主要是通过教学挂图、教学模型等辅助教学。老师虽然下了很大的功夫,但学生却听得一头雾水,渐渐失去了学习的兴趣。图文并茂的多媒体教学的出现,使抽象的教学内容变得直观、生动。以溢流阀的讲解为例，传统教学多采用挂图或幻灯片，教师所用的、学生所看见的不过是一些简单、毫无生气的二维示意图教育论文，虽然配以教学模型进行讲解，但溢流阀阀芯上移、实现溢流的过程，只能由学生自己发挥想象力。若利用多媒体技术，用不同颜色表示溢流阀的各组成部分，用三维动画效果演示其装配及工作过程，一个彩色的、立体的动态图像呈现在学生面前。同时，通过与学生的双向交流与反馈，有效地激励学生的学习积极性与创造想象力，使学生真正感受到现代化教学的优越性。

五 改革考核方式,加强过程考核

本课程最终考核方法应采取理论与实践相结合的形式,理论教学包括理论考试成绩、上课表现、完成作业情况三部分,实践部分应包括实践技能、实习报考、实习态度三部分。考虑到高职教育人才培养目标的要求,总评成绩理论与实践部分各占50%为宜。通过这样的考核方法,一方面督促学生上课认真学习,下课及时完成作业,掌握丰富的理论知识,另一方面,又重视学生的实践动手能力的培养,有效地提高了学生的学习积极性。

总之，《液压与气压传动》教材要紧跟时展的需要，必须打破传统教材的旧条框，建立科学合理的教材体系，拓宽课堂教学范围，丰富课堂教学内容，贯彻开放式、探讨式、研究式、学习式教学形式和考核方式，并充分利用现代化的教学手段提高学生职业能力。

机械传动论文范文第4篇

上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：周烨斐日期：2007年1月25日

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变频调速协调控制系统设计摘要新型粗纱机在机械结构、系统传动以及电气控制方面都有较大的改变，它除去了传统粗纱机中的上、下锥轮，差速器，龙筋升降传动部件和成型机构，机械结构变得大为简化。新型粗纱机采用PLC控制四台变频器，分别独立驱动锭翼、罗拉、筒管和龙筋的电机来实现高效高质纺纱。机械结构的简化虽然可以在很多方面提高粗纱机的性能和稳定性，但是罗拉、锭翼、筒管、龙筋四个电机的同步控制成了整个控制系统设计的难点，从而粗纱的张力控制也成了最需要解决的问题。如何设计一个全新的控制系统来代替原先机械传动部分，实现和超越其功能是新型四电机粗纱机设计的关键和核心部分。张力控制的好坏决定着新型粗纱机能够开发成功。针对以上的关键和难点，本文从硬件和软件系统两方面来阐述解决方案，并且着重对张力控制系统的设计进行详细的分析。在硬件系统的设计方面，本文首先对整个控制系统的机械结构做了个简要说明；在电气系统方案方面，我们选择了由工控机、PLC、矢量

变频基础传动、光电传感器组成的系统，其中，工控机为综合监控系统，人机界面采用WINCC来设置纺织工艺参数，监控整车的运行和故障状态，它通过MPI网络协议和PLC进行通讯；PLC是实时控制的核心，获取粗纱位置光电传感器的检测值，并通过PROFIBUS-DP总线和四台矢量变频器进行通信，读取矢量变频器中各电机的速度，计算出各个电机的理论速度，然后向矢量变频器发送指令，设置各变频电机的速度，从而控制电机的运转。由于变频器对整个系统的重要性，本文又对变频器的选择以及其与PLC的通讯作了一个详细的描述。在硬件结构搭建完毕的基础上，本文在对控制对象分析后提出了张力控制方案。张力控制方案主要包括两方面：一、张力软测量模型。该模型的主要作用就是取代原先机械锥轮，根据实时的径向线密度调整卷绕直径，从而调整四电机的速度，改善其同步性。并且该模型具有自学的功能，使得该模型能够适应多种不同的机型，从而超越了机械锥轮的功能，有着更加广泛的应用。二、张力控制算法。该算法建立在软测量模型的基础上，通过优化过的闭环控制算法，不断地调整径向线密度，并且使其趋于稳定。这两方面相辅相成，从而使张力控制达到最优化。最后本文对整个软件系统作了分析，对软件的主要模块分开剖析，概述了模块与模块之间的关系，并且对最为复杂的几个模块进行仔细阐述，使得本系统的设计思路跃然纸上。通过合理的硬件系统，周详的软件系统和创新的张力控制方案，新

型四电机粗纱机在测试阶段运行良好，为其研发成功奠定了基础。关键词：同步控制，张力控制，变频器，软测量模型

Design of Coordinated Control SystemBased On Frequency ConversionAbstractThe new type of roving machine has undergone a great change in mechanical structure，systematictransmission and electrical control.It eliminated the up and down cone drums，differential device，railsdrive assembly and forming device，which simplified the mechanical architecture a lot.Inthis design，PLC controlled four frequency converters to separately drive four motors tomake flyer，roller，bobbin and rails run in a synchronized way.Thus，the roving machinecould product roving of high quality efficiently.Although simplification of mechanical architecture could enhance the performanceand the stability of the roving machine in many fields，it became difficult to execute asynchronized control over the four motors of roller，flyer，bobbin and rails in the wholedesign，which also made the tension control of rove become the key problem to be solved.The core of the design of the new type of machine is how to invent a brand-new controlsystem to substitute the traditional mechanical parts and to realize or even surpass theoriginal functions.Whether this new type of machine can be developed or not just dependson the performance of the tension control.According to the key problems and the most difficulties，this thesis expatiates on the solutionsfrom two aspects，hardware and software.Moreover，it emphasizes on the control system of the tensioncontrol in details.In the design of hardware，the thesis gives an overall view on its mechanical design.Then，in the

electrical design，we choose industrial computer，PLC，frequency converters，photo-electricitysensors.The industrial computer works HMI，it communicated with PLC via MPI;thePLC is the center of real-time control，it get the signal of roving height fromphoto-electricity sensors，communicates with frequency converter via PROFIBUS-DP，read the speed of four motors from frequency converter，compute the preset speed of fourmotors，then send commands to frequency to control the speed of motors.Due to theimportance of frequency converters in the whole system，the thesis gives a detailedpresentation on how to choose the frequency converters and its communication with PLC.On the basis of hardware system and the analysis of the control objects，the thesisputs forward the scenario of tension control，which consists of two programs.Firstly，it’sthe tension measuring model.The major function of this model is to substitute thetraditional mechanical cone drums to adjust the winding diameter in terms of the real-timeradial density and then accordingly to adjust the speed of the four motors to improve thesynchronization.Besides，this model has the self-teaching ability to adapt to various kindsof machines.It surpassed the mechanical cone drums and therefore has a more extensiveapplication.Secondly，it’s the algorithm of tension control.The algorithm is based on themeasuring model to adjust the radial density to a stable value through the optimizedclosed-loop methods.These two programs supplement each other to achieve theoptimization of the tension control.In the end，the thesis analyzes the whole software system，anatomizes the majorblocks and gives a profile of the relations among the blocks.In addition，it expatiates onthe most complicated blocks carefully to present a clear picture of the design.By our building a reasonable hardware system and a comprehensive software systemand inventing the tension control scenario，this new type of four-motor roving machineoperated well in the testing phases，which has placed a solid foundation of its successfuldevelopment.

机械传动论文范文第5篇

起重机减速器作为机械传动的一种重要形式，直接关系着动力传递的效率与可靠性。但随着起重机对传动系统的要求向高速、重载、轻量化方向的发展，开展对齿轮传动系统的强度、振动噪声等领域的研究已经成了该领域的主要课题。应用常规的方法，固然可以完成普通减速器的设计。但减速器的高速、重载、轻量化等特殊工况的要求，导致系统的强度、振动、噪声，以及尺寸、结构型式等都会直接或者间接地影响减速器的工作状态和工作效率。起重机减速器箱体、轴以及齿轮的强度会影响到减速器的使用寿命，它们的结构设计的好坏，直接影响到整个减速器的动态性能。

1 系统总体设计

根据减速器结构以及各关键零部件，利用ANSYS的APDL语言生成了箱体、轴以及齿轮的参数化模型。同时对各关键零部件的边界条件以及载荷加载进行参数化处理，实现了强度分析以及模态分析的参数化。在此基础上，基于VC++开发平台，编制了VC++与ANSYS的通信接口函数，并且能够实现对ANSYS路径的自动找寻与调用。

1.1 分析系统总体架构

起重机减速器分析软件具有以下模块：用户信息管理与登陆模块、齿轮参数化模型与分析模块、轴的参数化模型与分析模块以及箱体的参数化模型与分析模块，结果浏览与保存模块。系统总体功能框图如图1所示：

图1 系统功能框图

1.2开发流程

根据软件开发的一般流程，建立了相应的程序子模块，对减速器关键零部件建模、分析、数据管理进行了封装与参数化实现，提高了代码的可移植性与利用率。软件的具体实现主要通过图2所示流程，整个软件的开发也是以此为基础的。

图2软件实现流程

2减速器优化分析系统的实现

由于要实现的是后台调用ANSYS程序，就必须实现ANSYS路径的自动找寻。在本节中，主要讨论所开发的系统是如何利用界面程序与ANSYS进行通信的，这其中主要包括ANSYS路径的寻找以及通信接口的实现。

2.1 ANSYS路径的找寻

要实现在后台调用ANSYS就必须能够找寻到ANSYS的安装路径，为了实现这一功能，本节设计了自动找寻函数来实现。其中的关键代码如下：

/***********************************************************/

/*接口函数实现 */

/*********************************************************/

void StrLink（char * pBase，char * pTarget，const char *pAdd）//增长字符串

{

int i，len；

for（i=0；1；++i）

{

if（pBase[i]=='＼0'）

break；

pTarget[i]=pBase[i]；

}

len=i；

//在末尾加上pAdd

for（i=0；pAdd[i]！='＼0'；++i）

pTarget[i+len]=pAdd[i]；

//封口

pTarget[len+i]='＼0'；

return；

}

void StrLink（char * pBase，char * pTarget，char *pAdd）//增长字符串

{

int i，len；

for（i=0；1；++i）

{

if（pBase[i]=='＼0'）

break；

pTarget[i]=pBase[i]；

}

len=i；

//在末尾加上pAdd

for（i=0；pAdd[i]！='＼0'；++i）

pTarget[i+len]=pAdd[i]；

//封口

pTarget[len+i]='＼0'；

return；

}

正是基于void StrLink（char * pBase，char * pTarget，const char *pAdd）与void StrLink（char * pBase，char * pTarget，char *pAdd）这两个函数，本文才实现了对ANSYS启动路径的自动搜寻，这是实现后台调用的关键。

2.2 VC++与ANSYS通信接口实现

ANSYS提供了多个接口以实现与外部程序的通信，包括在不同平台上的使用命令，具体不同的函数的使用规则用户可以参考ANSYS的用户手册查阅，用以下方式进行调用：

以system函数实现调用，具体的形式为：

system （"ANSYS路径" -b -p -i d：＼＼gear.txt -o d：＼＼gear.out "）

“ANSYS”路径指ANSYS的安装路径，本文通过自动搜寻实现。-b表示ANSYS为批处理模式，-p表示图形输出定义，-i表示输入，d：＼＼gear.txt表示生成的LOG文件的位置及名称，-o表示输出，d：＼＼gear.out表示输出的文件路径及名称。

2.3 软件实现界面

软件主要包括四个模块，用户信息管理模块、轴分析模块、齿轮分析模块、箱体分析模块以及查看结果模块，还有帮助系统。其中的用户信息管理模块主要用来对用户的注册信息进行管理；轴分析模块、齿轮分析模块以及箱体分析模块主要完成对三类主要零部件的参数化建模与分析过程，其结果将会根据用户的具体设置进行保存。结果查看模块主要完成对结果文件的浏览与分析。其中部分软件的功能界面如图3～5所示：

图3 软件主界面

图4 低速轴的设置及求解设置对话框

图5 低速轴的模态结果浏览

其中在求解设置模块中，专门设置了对后台程序运行状态的监控信息，通过这一信息的浏览，可以实时的得知后台程序的运行情况，如图5所示。

所开发的软件，主要是对起重机减速器关键部件进行参数化分析，包括三个轴，两对啮合的齿轮以及上下箱体，其中对话框的数据输入界面基本一致，只是相关参数的差异，在此不再一一列举每一个对话框的输入界面。需要说明一点的是在对箱体的建模中，直接把上下箱体作为一个整体来进行建模。这样的简化提高了建模的效率，同时对结果的影响也很小。分析的结果保存在相应的文件夹中，可以随时提取浏览。

3结论

在ANSYS环境下的各关键零部件的APDL参数化程序，在VC++平台上设计了通信接口，并实现了启动路径的自动搜寻。通过界面参数输入，生成指定目录下的LOG文件，实现模型建立与分析过程的参数化。设置了后台程序的运行状态监控信息，并运用数据库技术，对用户信息以及结果数据进行保存整理，开发出了起重机减速器的优化设计分析系统，实现了对减速器关键零部件的参数化分析。为起重机减速器相关零部件的进一步改进设计提供了依据。

参考文献

[1]刘洋洋.风电齿轮箱箱体热结构特性探析[J].科技资讯，2010，2（19）：54.

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[4]董进朝.大型风电齿轮箱关键技术研究[J].郑州机械研究所硕士学位论文，2007.

[5]郑阿奇.Visual C++实用教程[M].北京：电子工业出版，2004.

[6]李人宪.有限元法基础[M].北京：国防工业出版社，2004.11.