机械传动方案论文

机械传动方案论文（精选10篇）

机械传动方案论文 第1篇

从系统中知识的作用来看, 系统中用到的知识主要有控制知识、方案评价知识及有关机构的知识。控制知识是有关问题分析、求解策略及使用知识的知识, 如根据设计要求划分传动链, 生成设计约束条件。方案评价知识对遗传算法生成器产生的方案进行分析、评价, 确定其适应值。机构知识描述传动方案中的各种机构相关的知识。

从知识表现的形式看, 主要有数据、算法及判断形式, 在面向对象的知识表示法中, 可用参数、规则和方法等知识项来表示每个知识。参数可以表示数据形式的知识, 用知识类中的成员变量来描述。规则用以表示判断形式的知识, 规则主体由IF- THEN两部分组成。方法用以表达计算过程或判断形式的知识。如方案评价知识类可用图1来描述。

2 传动方案物元优化的算法描述

对于传动的优化设计问题, 人们往往将设计目标描述成严密的数学公式的形式, 这种形式在结构优化设计中得到了很好的应用。而对于方案设计的问题, 就难以采用严密的数学公式的表达形式来描述方案设计的目标函数, 因此将方案的设计目标采用物元形式[1,2,3]来描述。

2.1 传动方案的物元优化模型

在传动方案设计过程中, 希望它满足各项设计指标。可以将传动描述为以各项指标作为其特征的物元。现采用传动方案的:传动效率、工作平稳性、使用寿命、环境适应性、成本等指标描述传动方案的物元模型, 设它的名称为M, 则传动方案M的物元为:

其中:undefined表示传动方案物元;ci (i=1, 2, …, 5) 表示第i项特征;μi表示产品M第i项特征ci的量值, μi∈[0, 1]。

在实际的产品方案设计过程中, 各项指标都占有各自的权重。若以Rw表示方案物元各项特征的权重复合物元, 并以wi (i=1, 2, …, 5) 表示方案各个指标的权重, 则有:

判断一个产品的优劣, 看它与理想中产品的关联性大小, 即关联度。关联度越大表示方案越优。可按下式计算出关联度k:

undefined (3)

则方案的多目标设计就是求出一个方案, 使得

max k (4)

2.2 遗传算法求解传动方案优化问题的策略

从传动方案优化设计的模型可以看出, 各个设计目标函数并不是常规的数学函数表达式。例如工作平稳性子目标, 在现有的技术水平难以应用一个合理的数学函数来表达, 一般都采用定性的评语来评判。因此, 用常规的优化方法来解决这样的优化模型还是有一定难度的。根据遗传算法的特点, 它对求解问题不需要严格的数学表达式, 因此采用遗传算法来解决方案设计的优化问题。

遗传算法采用群体全局搜索技术, 初始群体的产生意味着多个初始方案的产生, 这些初始方案其性态一般都不好。根据适应值的大小对它们进行排序, 通过遗传算法的三种主要算子, 选择、交叉和突变来进化方案种群, 实现求解过程。这种算子一直进行到得到用户满意的一个或多个方案。同时采用遗传算法[4,5,6]来模拟传动方案设计者的创造性的过程, 实现计算机自动设计。现采用自适应宏进化遗传算法 (AMGA) 和保留最好个体方法来提高遗传算法的进行性能。遗传算法求解策略如图2所示。

3 遗传算法求解传动方案的关键技术

3.1 传动方案编码表示和初始种群的产生

遗传算法是一个搜索编码空间的过程, 其目的是找到相对高适应值的染色体, 在应用遗传算法求解特殊问题时, 首先要确定染色体的表示方法。对于机械传动方案设计, 一个染色体就是一种传动方案。以两级传动方案为例, 假设它由带传动、圆柱齿轮传动组成, 它们的传动比分别为b1, b2, 则将其编码成染色体的形式为{1, b1;6, b2}, 其中1是带传动的代号, 6是圆柱齿轮传动的代号。组成的传动方案第一级为带传动、第二级为圆柱齿轮传动的方案。设定种群的大小为m, 随机产生m个染色体, 则表示产生m个初始传动方案。

3.2 适应值的计算

确定适应值以检测一个特定染色体所表示的方案的优劣程度, 采用方案的关联度作为方案设计目标函数, 方案染色体的适应值计算方法如下。传动方案的每一级传动机构自身就是一个物元。取传动方案的第i (i=1, 2, …, 5) 个特征量值μi为两级传动机构的第i个特征量值的平均值, 即:

undefined (5)

其中, μ1i, μ2i分别为第一级和第二级传动机构的第i个特征量值。采用0.3、0.6、0.9等值来表示传动机构各个特征量值的优中劣等级。则两级传动方案的关联度k为:

undefined (6)

其中, wi为第i项指标的权重。对于不同的设计要求和设计参数, 各个特征的权重是变化的, 采用层次分析法来确定。

3.3 遗传算子操作

1) 选择算子

选择就是从群体中选取适应值高的染色体, 作为繁殖子代的双亲。选择的规则是:适合度Fj越大的个体, 有更大的选中概率Pj, 一般Pj∝Fj。因此, 适应值为群体的进化提供了选择压力, 即适应值越大的个体有更多的机会繁殖后代。适应值大的染色体就被保留下来繁殖子代, 这是符合生物进化思想的。

2) 交叉算子

交叉是GA成功的一个关键操作, 交叉保证优良染色体的品质可以从父代遗传到子代。交叉的方法有好几种, 现采用简单单点交叉法。由于传动方案的总传动比在遗传算法过程中是不变的, 因此需要将交叉算法作一些相应的改进, 具体方法如下:

设传动机构的总传动比为I, 要对图3 (a) 的两条染色体进行交叉, 有3种可能的交叉结果, 如图3 (b～d) 所示。

当在1点交叉的时候, 结果如图3 (b) 所示, 由于交叉后各个个体的总传动比没有改变, 不用调整交叉后的染色体。当在2, 3点交叉的时候, 结果分别为如图3 (c) 和图3 (d) 所示。

3) 突变算子

突变用以模拟生物在自然的遗传环境中由于各种偶然因素引起的基因突变, 描述了生物的变异特性。突变增加了群体基因的多样性, 增加了自然选择的余地, 也控制了算法早熟现象。如果突变操作发生在方案染色体的机构代码基因位, 方案染色体的总传动比不变, 不用调整染色体的传动比基因。如果突变操作发生传动比基因位, 则方案染色体的总传动比发生变化, 需要对总传动比进行调整。例如对染色体{1, b1, 2, b2}进行突变操作变为{1, b′1, 2, b′2}, 先随机产生突变位的传动比基因b′i (i=1, 2) , 再求出另一个传动比基因

undefined (7)

其中:I为总传动比。

4) 交叉和突变概率

交叉概率Pc既是遗传算法有效执行的关键参数, 又是敏感的参数。Pc越大, 种群引入新的染色体越多, 但随着Pc的增大, 种群也越来越容易被破坏, 一般Pc在0.5～1.0之间取值。因此采用自适应方法, 设Pc为:

其中, T为最大迭代代数, t为当前迭代代数, fc是为进行交叉而选择出来的染色体中较大的那个适应值, fmax为最大染色体适应值, undefined为所有染色体的平均适应值。

突变概率Pm也是一个敏感的参数, Pm是保持种群多样性的算子, 控制早熟现象, 如果Pm过大, 遗传算法就变成了随机搜索方法, 一般Pm在0.0～0.1之间取值。采用自适应方法, 设Pm为:

4 设计实例

设计某传动方案, 设计要求为:输入转速960r/min;输出转速78r/min;传动功率4.3kW;传动效率不小于0.85;工作尺寸紧凑;工况一般。

选择传动方案以传动效率高、工作平稳性好、使用寿命长、环境适应性好、成本底等指标作为设计目标, 按上文提出的遗传策略进行求解, 种群规模为m=20, 最大代数为200代。

将改进的自适应宏进化遗传算法 (MAMGA) 与简单遗传算法 (SGA) 进行了比较。其中, SGA取交叉概率Pc=0.85, 突变概率Pm=0.1;两者的最大适应值变化曲线如图4所示。从图4中可以看出两种方法都找到了相同的最优传动方案, 但AMGA明显比SGA具有优势, 因为MAMGA在第39代就得到最优方案, 而SGA则经过138次迭代, 才找到最优方案。可见, MAMGA大大地提高优化效率。

表1给出了最后一代种群的其中5个方案个体及其适应值。

5 小结

采用多目标物元优化方法, 建立机械传动方案优化设计的物元模型并应用遗传算法进行求解。通过计算机仿真试验数据证明了所提出方法的可行性和先进性。同时得到以下两点结论:

1) 应用物元方法建模及其关联度计算的方法, 将方案设计中定性的问题转化为定量的问题, 有利于计算和评价, 使计算机辅助方案优化设计成为可行。同时, 上文实例成功地应用遗传算法模拟了菱形思维方法, 实现了计算机自动设计技术。

2) 应用遗传算法进行求解, 有效地实现了方案的优化设计, 同时也解决了方案设计时的组合爆炸问题。

摘要：传动方案的遗传算法是求解传动方案优化问题的关键技术。将多目标物元优化方法应用到机械传动方案优化设计中, 给出设计实例, 验证了所提出方法的有效性和可行性。

关键词：遗传算法,机械传动方案,可拓,优化设计

参考文献

[1]蔡文.可拓学理论及其应用[J].中国科学通报.1999, 44 (7) :673-682.

[2]赵燕伟.机械产品方案设计可拓综合评判法[J].软件学报, 1999 (增刊) :243-246.

[3]李志林.可拓综合评价方法及其特色[J].广东工业大学学报, 2000, 17 (2) :105-108.

[4]陈曦, 王希诚.一种改进的多种群遗传算法[J].辽宁科技大学学报, 2009, 32 (2) :160-163.

[5]董立立, 朱煜, 牛小铁, 等.超精密机械结构多目标拓扑优化设计[J].中国机械工程, 2010, (07) :58-64.

机械手表的传动系统 第2篇

对于机心的主传动链布局是很有讲究的，通常的区分方法是根据与原动系中条盒轮啮合的二轮设置在机心的位置来划分机心的基本传动形式为中心二轮式（二轮在机心中心）和偏二轮式（二轮偏离机心中心）两大类。这两个类型的传动形式还可以根据机心设计的实际需要再细分，而两者具有各自的优势与劣势：就中心二轮式而言，它的优势是机心整体结构紧凑，设计与加工难度相对简单；劣势是机心平面与轴向的空间利用率比较低；对于偏中心二轮式而言，它的优势正好弥补了前者的劣势，机心平面与轴向的空间利用率比较高，对于提高机心的整体性能提供了有利条件，劣势是设计与加工的难度比较高。

机心的布局方式可以通过机心基板的主传动链传动B孔的布置来识别出来，那么我将以ETA2892的机心图为例，为大家做一下这方面的常识普及。原动系统B1的条盒轮将能量传递给B2位置的二轮，而后所对应的B3、B4、B5和B6分别是三轮、四轮、擒纵轮、擒纵叉和摆轮游丝系统。其中的二轮、三轮、四轮与擒纵轮都是通过轮片与齿轴固定为一体而形成的部件，再根据齿轮的顺序轮片与齿轴互相啮合，如条盒轮与二齿轴、二轮片与三齿轴、三轮片与四齿轴、四轮片与擒纵齿轴，最后是位于B4位置的擒纵轮片与位于B5位置的擒纵叉的两个叉瓦（进瓦与出瓦）相互配合在一起，此时擒纵叉的叉头将会与位于摆轮游丝系统的摆轴下方的双圆盘圆盘钉配合，至此一条完整的主传动链条就完成了。设置摆轮游丝系统的B6孔位置镶嵌了防震器组件，它起到了承载摆轮游丝系统中摆轴的防震责任。由于摆轴的轴尖直径仅有0.1毫米左右，相当于一根成人的头发一样粗细，同时摆轴所承载的摆轮具有一定的重量和惯量，如果没有一定的保护措施，一旦手表受到外在的剧烈震动，摆轮轴尖必然会被震断或震歪，这将直接导致手表不能正常计时或者更严重的是停表，基于上述原因设置防震装置是必须的。

了解过了机心基板传动B孔的常识后，我们再来认识中心二轮式和偏中心二轮式机心的二轮、三轮、四轮与擒纵轮的特征。

二轮

这一零件是中心式机心结构与偏中心式机心的最主要区别，大家可以通过中心二轮图和偏中心二轮图看到它们的共同点与不同点。两者的共同点是A位置是二轮与基板B2位置孔的宝石轴承配合；B位置是二轮与控制夹板B2位置的宝石轴承配合； C位置与前两个位置有所不同的是它被加工出轴齿，其目的是为了让它与B1位置原动系的条盒轮带有的齿啮合在一起，使得原动系的能量直接输出给这个中心二轮；D位置是个轮片，有得到就得有输出，正是这个位置将二轮通过原动系得到的能量输出给B3位置的传动轮系，更进一步输出给摆轮游丝系统使其开始工作。两者的不同点在于中心二轮的E位置，它的功能是用来承载显示系，再细说是用来与显示系的摩擦分轮配合在一起的，其原因就在于此二轮占据了中心位置。那么显示系就需要有个中介结构来与其整合在一起，当然在需要快拨时分针的时候还得在不影响主传动系正常运转的前提下将两者隔离开，而偏中心式二轮没有了那个E位置，因为它已经偏中心了也就没有承载显示系的责任。

三轮

此零件的作用是连接二轮。在接收来自于原动系统能量的同时，还改变了传动比以及轮系旋转的方向，也就是说它属于介轮范畴。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与二轮片所带有的齿啮合在一起，使得原动系统的能量通过二轮输入给了三轮，也就是输入给了传动轮系；C位置是三轮片，它与前面说到的带有轴齿的三齿轴固定为一体，并且也是被加工出轮齿与四轮轴齿啮合在一起。

四轮

此轮也被称作秒轮。大家从名字上就可以大概判断出此零件跟计秒有关联，其实此轮的旋转速度正是受到了摆轮游丝系统的控制，以每分钟转动一周的速度旋转。此外，此零件的顶端一般是个锥形，方便安装秒针。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是前面已经谈到过，它与三轮片齿相啮合；C位置是四轮片，它与四齿轴固定为一体，并且被加工出轮齿与擒纵轴齿啮合在一起；D位置是被加工成锥形目的是安装秒针的针管所设置的。

擒纵轮

这个零件在机心中非常特殊，因为此擒纵轮片的齿形并不是普通的钟表用齿形，而是异型齿。其形状相对比较怪异，它的作用就是为了配合整个擒纵机构的运转而设计的。更准确地说：它将与擒纵叉部件的进瓦与出瓦相配合在一起，来完成擒纵机构完整的动作要求。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与四轮片所带有的齿啮合在一起；C位置是擒纵轮片，大家可以看到此轮片跟前面所见到的轮片齿形有很大区别，这个独特的设计就是为了杠杆式擒纵机构的需要而设置的，它的转速将直接控制四轮也就是秒轮的速度，同时也就是本机心的时计基础。

了解过了机心基板传动B孔的常识后，我们再来认识中心二轮式和偏中心二轮式机心的二轮、三轮、四轮与擒纵轮的特征。

二轮

这一零件是中心式机心结构与偏中心式机心的最主要区别，大家可以通过中心二轮图和偏中心二轮图看到它们的共同点与不同点。两者的共同点是A位置是二轮与基板B2位置孔的宝石轴承配合；B位置是二轮与控制夹板B2位置的宝石轴承配合； C位置与前两个位置有所不同的是它被加工出轴齿，其目的是为了让它与B1位置原动系的条盒轮带有的齿啮合在一起，使得原动系的能量直接输出给这个中心二轮；D位置是个轮片，有得到就得有输出，正是这个位置将二轮通过原动系得到的能量输出给B3位置的传动轮系，更进一步输出给摆轮游丝系统使其开始工作。两者的不同点在于中心二轮的E位置，它的功能是用来承载显示系，再细说是用来与显示系的摩擦分轮配合在一起的，其原因就在于此二轮占据了中心位置。那么显示系就需要有个中介结构来与其整合在一起，当然在需要快拨时分针的时候还得在不影响主传动系正常运转的前提下将两者隔离开，而偏中心式二轮没有了那个E位置，因为它已经偏中心了也就没有承载显示系的责任。

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三轮

此零件的作用是连接二轮。在接收来自于原动系统能量的同时，还改变了传动比以及轮系旋转的方向，也就是说它属于介轮范畴。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与二轮片所带有的齿啮合在一起，使得原动系统的能量通过二轮输入给了三轮，也就是输入给了传动轮系；C位置是三轮片，它与前面说到的带有轴齿的三齿轴固定为一体，并且也是被加工出轮齿与四轮轴齿啮合在一起。

四轮

此轮也被称作秒轮。大家从名字上就可以大概判断出此零件跟计秒有关联，其实此轮的旋转速度正是受到了摆轮游丝系统的控制，以每分钟转动一周的速度旋转。此外，此零件的顶端一般是个锥形，方便安装秒针。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是前面已经谈到过，它与三轮片齿相啮合；C位置是四轮片，它与四齿轴固定为一体，并且被加工出轮齿与擒纵轴齿啮合在一起；D位置是被加工成锥形目的是安装秒针的针管所设置的。

擒纵轮

这个零件在机心中非常特殊，因为此擒纵轮片的齿形并不是普通的钟表用齿形，而是异型齿。其形状相对比较怪异，它的作用就是为了配合整个擒纵机构的运转而设计的。更准确地说：它将与擒纵叉部件的进瓦与出瓦相配合在一起，来完成擒纵机构完整的动作要求。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与四轮片所带有的齿啮合在一起；C位置是擒纵轮片，大家可以看到此轮片跟前面所见到的轮片齿形有很大区别，这个独特的设计就是为了杠杆式擒纵机构的需要而设置的，它的转速将直接控制四轮也就是秒轮的速度，同时也就是本机心的时计基础。

海鸥机心ST1600

为中心二轮式结构，它的主传动轮系与显示系的连接关键为摩擦分轮机构。所谓摩擦分轮是指中心二齿轴顶部的其中一段被加工成具有锥度的台阶，而分轮的中下部分具有薄壁和刻槽凹陷，也就是说分轮的这一段具有一定的弹性，它将与中心二齿轴的那部分锥度台阶摩擦配合，这种机构的设置目的是在机心正常运转中两者可以同步转动，中心二轮在调速机构和主传动轮系的控制下以每小时一周的速度转动，这样它就驱动了分轮与它以同样的速度转动，而当需要调校时间快速驱动分轮的时候，由于他们之间是摩擦配合，因此分轮可以被单独驱动而不会影响中心二轮的正常转动，当停止调校的时候，两者又会摩擦配合为一体同步转动了。只是这两个机心的主传动轮系有些区别，前一款机心的四轮也就是秒轮是被设置于中心位置，而通过图我们可以看到，它的四轮实际上并不是处于中心位置，而是处于偏中心位置，那么中心位置的秒轮是被后期放置的，它只有秒齿轴通过三轮片与真正以秒速度旋转的四轮齿轴连接，这种传动方式有个名字叫“秒簧式”，顾名思义，此类机心的中心位置秒轮由于是后期设置的并不处于主传动链，所以必须采用一根秒簧给它以一定的阻力，其目的是为了被镶嵌秒针的中心秒轮不会出现秒跳现象。

海鸥机心ST2500

根据海鸥2500的机心图所示和我们已经讲到过的相关知识，我们可以判断出此款机心属于典型的偏二轮三轮输出式，所谓三轮输出式的含义是三轮与显示系连接，而之前我们谈到的机心都是直传式，也就是说条盒轮直接与显示系连接。本机心为大三针中心设置，那么秒轮必定位于机心中心位置，也就是说三轮既连接了显示系，又与秒轮连接，它起到了承上启下的作用，同时秒轮的另一侧同样是擒纵机构与摆轮游丝系统，这样完整的主传动链就被连接完成了。这种传动形式对于机心整体的功能轮系布局将会有更多的选择和优势，本机心在具备主传动链为基础机心的前提下，可以附加各种实用的功能，如日历，周历，能量显示和双时区等。此机心设计目的是为了更好的工艺性，更利于大批量生产。

对于偏二轮三轮输出式机心显示系的分轮结构同样也需要前文我们已经了解到的直传式摩擦分轮结构，只是根据三轮输出式的结构特点，此分轮将不与主传动轮系直接配合，它将被分解为分轮与分轮片两部分，根据ST2500机心分轮的构造，我们可以看到分轮下端有个锥度台，而分轮片中间位置被加工成异形状，并且此形状必须具备一定的弹性，它将与分轮的锥形台配合为一体形成了摩擦分轮结构，两者既可以同步运动又可以相对运动，其功能性与先前说到的直传式摩擦分轮是一样的。

机械传动方案论文 第3篇

1 机械传动系统方案设计的特点

方案设计的重要任务是要满足用户的设计需求, 完善系统的功能, 在此基础上对系统的结构进行优化, 系统方案设计的特点如下。

第一, 有一定的难度。方案设计过程中一些任务没有完整的模型, 在应用经验知识和设计数据的同时, 对方案进行选型和评价, 完善的模型和推理机制是实现方案设计自动化的根本[1]。第二, 具有多层次和目标性。方案设计十分复杂, 需要结合设计任务在不同层次上开发子任务, 同时需要保证不同子任务之间可靠联系。第三, 具有多样性特点。方案设计中的功能和结构之间是一种多对多的关系, 提高了系统设计的复杂性和多样性, 质量评价是系统开发过程的难点。第四, 需要在方案设计的基础上进行再设计。求解设计问题时, 往往涉及到再设计环节, 并且由于系统设计具有较高的复杂性, 再设计环节将十分困难。

结合以上特点, 方案设计可以选用专家系统来开发。

2 方案设计方法

2.1 建立信息模型

结合方案设计的多任务性和多层次性, 应用分级的设计方法, 从上至下分配不同的子集, 为了清楚地描述不同概念之间的关系, 合理应用与/ 或树。即在设计过程中应用与/ 或树构成完善的概念空间, 对机械传动系统结构的组成部分进行描述, 明确配套部件之间的关系, 描述设计任务的多层次性和多任务性, 用“或”关系表明方案的多样性。

2.2 设计知识库

系统设计过程中的知识库需要保存多种知识, 完善管理方案, 不同的知识以相应的规则形式存储起来。在知识库设计过程中需要建立完善的知识模型, 明确模型的内部表示, 同时实现节点管理[2]。

用与/ 或树将设计问题转换为对应的规则, 对概念空间进行规划和描述, 将系统设计过程中的概念问题编制成为有效的概念空间, 实际设计过程中, 设计人员应用知识经验和假设推理, 建立概念的约束推理网络, 结合概念空间中的知识模型进行模拟。

为了构建科学的概念推理网络图, 需要将触发后的概念节点和约束条件附加到与/ 或树中。针对同一个概念而言, 可能是多个分支概念的前提, 在推理网络上对应一个与/ 或图, 在约束推理的过程中需要在与/ 或图上开展详细的搜索工作, 保证满足约束条件。

以模切机传动方案设计为例, 图1 是推理网络子图。

其中Ei表示约束条件, Ci表示概念节点。系统知识库中的知识结合设计经验, 应用Visu C++ 语言描述字符串, 结合类继承和函数的重载优势对知识库中的信息进行完善和修改。

在管理知识模型节点的过程中, 需要结合实际的约束推理网络, 在概念节点层次管理的基础上, 对方案的目标节点进行记录。同时需要应用相应的规则描述不同的概念节点和逻辑关系, 将与节点有关的规则分为前推规则和后推规则, 借助系统的知识获取模型搜索规则集。

2.3 系统的求解策略

方案设计专家系统求解的过程中, 应用可靠的功能分析器、参数求解器和方案分解器, 功能分析器结合系统功能库中相应的规则, 借助正向推理方法按照设计需要扩展为事实。参数求解器需要结合方案结构的实际属性, 完善系统的参数设计, 应用相应的经验值规则进行求解。方案分解器在应用的过程中借助递归控制方案分解有效的概念空间, 不同的有效空间都有可靠的方案, 在方案分解过程中保证设计的多方案性[3]。另外, 还需要应用符号布置设计对系统中不同零件之间的拓扑关系进行确定, 例如机械系统中齿轮的排列顺序、齿轮的啮合关系等, 在实际设计时需要应用面向方案的临接矩阵描述机械传动系统中的多种拓扑关系, 结合拓扑关系可以自动绘制出方案的运动简图, 应用专业的控制方法, 调用知识库中的信息, 求解相应的问题。

在机械产品传动方案的专家系统设计中也可以应用混合推理的方法, 即利用启发性的知识编辑原有的概念空间, 将概念空间转变为满足用户需求的有效结构空间, 应用递归的混合搜索方案, 在每扩展一次概念后立即进行一次优先搜索, 节点验证时应用相应的规则。

3 结束语

机械产品传动系统的方案设计, 应用CAD专家系统对经验知识进行科学的总结, 提高推理效果, 优化传动方案, 实现参数优化和简图绘制的一体化。应用规则分类的方法描述知识库中的多种规则, 借助开放式的设计方法, 提高系统维护的便利性, 以Visual C++ 为开发环境, 应用面向对象的程序设计理念, 为系统的深度开发奠定基础。

参考文献

[1]陈义军.机械传动系统方案设计CAD专家系统的研究[J].东南大学, 2014, 25 (12) :225.

[2]许忠信.机械传动系统的结构设计与CAD集成技术研究[J].清华大学, 2015, 15 (01) :154.

机械传动方案论文 第4篇

关键词：设计制造；传动控制；液压技术

中图分类号：TH137

文献标识码：A

液压机械传动控制系统是一种流体传动与控制技术有效结合的先进技术，其主要包括动力元件、液压元件、控制元件和液压辅助元件。该系統采用液体作为能量传动以及控制的有效介质，并由元件回路控制对能量进行传递。目前该系统已在诸多领域得到广泛应用，特别是机械设计制造领域已离不开液压机械传动控制系统的大量使用，其也促使机械设计制造领域的不断发展，因此研究液压机械传动控制系统在机械设计制造中的实际应用情况意义重大。

一、液压传动技术概述

1.液压传动系统构成

液压传动系统是由多种元素组合而成，如控制装置、辅助装置。在运行过程中，它们发挥着不同的作用。一是动力装置。主要指的是液压泵，能够把原动机的机械能转化为对应的液压能，还能确保液压能满荷；二是控制装置。该装置能够合理控制液压传动系统组成元素，比如，工作介质的方向、压力大小，控制装置具有不同的类型，比如，方向控制阀、流量控制阀；三是工作介质。在日常运用中，主要采用的是矿物油，其具有多样化的功效，比如，可以给液压传动系统提供必要的传递能量。由于液压元件具有功率大、安装简单、易于操控等特点，而收获机长期处于恶劣工作环境下，结构形态多变，需要进行大功率传递等。因此液压传动系统被广泛应用于收获机械中，极大地提高了收获机械的操作性，智能化水平等。

2.液压系统泄漏原因分析

在液压系统中出现泄漏是最常见的问题，而泄漏问题又是多方面的。一是接头处渗漏油。液压设备系统的各液压元件之间均油管路通过接头来完成整个系统的连通，接头的连接出成为最容易出现渗漏油的地方，安装不当引起渗漏油。加工超差引起渗漏油；设备的工作环境较为恶劣，冲击和振动频繁，容易引起接头松动，造成渗漏油。二是管路渗漏油。管路安装时应按规定的弯曲半径，否则产生不同的弯曲内应力，在液压油的作用下逐渐产生渗漏。若弯曲处出现较大的椭圆度，当管内的油压脉动时，会产生纵向裂纹而漏油。三是液压元件阀的表面几何精度不够，阀的同心度不够或者磨损导致漏油；四是密封件的磨损或老化。密封件与运动件之间的长时间摩擦，会使密封件造成磨损，特别是有杂质的油液，会使密封件加大磨损而造成漏油。密封件工作时间长，受到各种腐蚀而老化，降低了密封性能，也是造成泄漏的常见原因。

二、液压机械传动控制系统的实际应用

目前，液压机械传动控制系统，很好地满足了不同行业和领域对于大型设备的机械设计制造需求。在机械设计制造行业中，使用液压机械传动控制系统，可以满足产业高集成化的需求。在保证工作效率的同时，尽量满足施工环境、条件等提出的要求。此外，液压机械传动控制系统在机械设计制造行业中的集成化发展，也说明了我国已经掌握了正确的研发方向，可以研发出科学有效的产品，满足有关行业的生产需求和社会发展的需求，并实现产品价值的最大化。虽然在机械设计制造行业中，液压机械传动控制系统取得了较好的成果，但是液压机械传动控制系统在机械设计制造行业中的应用还存在一些问题，限制了液压机械传动控制系统的发展。为了促进液压机械传动控制系统在机械设计制造行业中的发展，必须要针对液压机械传动控制系统在机械设计制造行业中应用的优缺点进行深入的分析，并采取有效措施解决问题，促使我国液压机械传动控制系统的技术和产品可以达到世界先进水平。液压机械传动控制系统逐步实现和计算机技术的有机结合，扩大其自身的应用范围和领域，更高效率地完成控制目标。液压机械传动控制系统可以更好的控制运动和运力参数，具有较好的传递效率，有效控制输出。总之，液压机械传动控制系统在机械设计制造行业中具有广阔的发展前景。三、液压系统泄露的控制

1.减小泄漏常用的措施

液压系统泄漏原因分析可知，要想减少泄漏采用的方法无非是从结构件的配合间隙、密封件等等方面进行改进，但很难杜绝泄漏的发生。在此以外最用的方法是双向液压锁封油和补油保压装置。增设双向液压锁的方法是将油缸的正反两腔的油液封死，加强执行元件的位置定位，较大限度地减少泄漏，从而保证油缸长时间保持特定伸出量。但是在实际中时常会因系统中液压油污染或磨损，使双向液压锁阀芯密封不严，会产生漏油现象，在载荷的作用下使油缸缩回；增设补油保压装置的方法是利用蓄能器或泵站及时为油缸补油保压，从而保证油缸的定位，但是由于负载的不同，泄漏程度的不同，对于补压压力又不同的要求，过大过小都会导致油缸伸缩，不能保持长时间定位的目的。

2.液压系统的维护

由于液压系统故障异常的多样性和普遍性，同时作为矿用液压支架的核心动力装置，其对于安全生产的重要性不言而喻，因此在维护和保养过程中，必须细致落实，保障系统的安全，这是最根本的出发点。在维护和处理过程中，由于各生产经营单位不同，其对于相关维护工作的重视却应该一致，保障安全生产。

四、结束语

总之，随着机械制造技术的不断发展，新工艺的逐渐出现，以及机械制造的智能化，必然会对机械设计制造中液压机械传动控制系统提出更高的要求。因此，我们只有对其进行深入而细致的研究，弥补其自身不足与缺点，才能更好的体现出在机械制造中的作用，促进我国液压机械传动控制系统的快速发展。

参考文献：

[1]高艳红，张昌松.机械设计制造中液压机械传动控制系统的应用[J].时代农机，2016，（03）：74-77

机械压力机主传动形式的确定 第5篇

1.驱动小齿轮2.驱动大齿轮3.主小齿轮4.主大齿轮

机械压力机有多种传动形式, 但目前双点或四点机械压力机最基本的传动形式只有两种, 即我们通常所说的同向传动和异向传动。图1和图2为最常用的两种传动形式。从图1和图2可以看出, 所谓的同向传动和异向传动就是指两个主大齿轮经过驱动小齿轮、驱动大齿轮和主小齿轮的传动后最终的旋转方向。在选择压力机的传动形式时, 一定要首先了解两种传动形式的特点和设计的依据, 根据实际情况进行合理的选择。

1.驱动小齿轮2.驱动右齿轮3.驱动左齿轮4.主小齿轮5.主大齿轮

2 同向传动和异向传动的特点

2.1 同向传动的特点

从图1的简图可以看出, 采用同向传动形式的机械压力机比异向传动可以减少一套驱动齿轮和主小齿轮, 两级齿轮在高度方向可以布置得尽可能低, 并且全部在压力机的上横梁之内, 使上横梁上容易布置其它部件。

由于两主大齿轮转向相同, 机器在上死点启动和停止时, 偏心齿轮或偏心套等部分的不平衡重量会导致机器振动, 使机器产生晃动。为了克服该振动就必须在偏心齿轮和偏心套上增加配重, 以达到提高机器稳定性和工作精度的目的。对于曲柄单动压力机来说, 进行这样的配重计算以及配重块的布置都是比较容易的, 而对于多连杆压力机和双动压力机来说, 要准确计算其配重和合理布置其配重块就有一定难度。

2.2 异向传动的特点

图2为压力机异向传动最常用的形式。这种传动形式的主要优点就是受力状态好, 驱动大齿轮轴用可分式轴承座和轴承盖固定, 安装维修都非常方便。由于两轮转向相反, 偏心部分及连杆等附加部分的不平衡力在运动时可以互相抵消, 所以异向传动的压力机不存在配重问题。

图3为曲柄滑块机构受力分析简图, 其中P为工件的变形抗力, PAB为连杆给予滑块的作用力, Q为导轨给予滑块的反作用力。从图中可以看出, 在曲柄同向转动时, Q的方向也相同, 这就加大了滑块导轨的压力而影响滑块的运动精度, 而当曲柄异向转动时, Q的方向相反可以互相抵消, 从而改变了滑块的受力状况。考虑这一因素的影响, 异向传动的压力机连杆可以和滑块的点直接相连, 而同向传动的压力机必须通过导柱和导套再同滑块的点相连 (见图4) , 目的是通过导柱和导套的导向作用减小滑块导轨的受力, 提高滑块的运动精度。

1.导柱2.导套

一般四点大台面的压力机都采用四片主齿轮, 即每一主小齿轮轴上加工两处齿轮。根据人字齿轮的啮合特点, 要实现一根轴上两处人字齿啮合在加工和装配上都有一定的难度, 所以异向传动的四点压力机高速级采用人字齿轮, 低速级采用直齿轮, 这样更便于装配和调整。

由于异向传动的结构形式在高度方向所占空间较大, 驱动大齿轮一般都在横梁外面, 对横梁上的其它部件的布置和外观有些影响。相对同向传动多了一套大驱动齿轮和小主齿轮轴, 所以加工和制造成本都高于同向传动。

3 主传动形式的确定

根据上述分析, 在压力机设计时传动形式的确定是综合压力机精度、成本、外观等多种因素后进行的。除用户特殊要求外, 按照单动曲柄压力机采用同向传动结构形式, 双动曲柄压力机和多连杆压力机采用异向传动结构形式进行设计。

参考文献

浅谈机械传动技术的改进 第6篇

随着科学技术的不断进步, 机械传动构造由原来的单一的齿轮传动发展为非接触传动形式如电磁传动、接触传动形式如蜗轮蜗杆传动, 它们用途广泛, 成为人类的好帮手。在古时候, 就发明了指南车, 是齿轮传动的, 这就使最早的机械传动装置, 后来内燃机的诞生, 又促进了社会的发展, 为制造业奠定了基础, 被造船、铁路广泛利用, 使交通迅速得到发展, 而今又被应用于航空领域当中。

一、非接触传动技术的改善

电磁传动是非接触形式的, 它是把电能转化成磁能, 利用磁能为动力吸附住所要传送的物体进行传送的, 也就是电磁感应, 要减少接触摩擦阻力就要消耗很大的功率, 通过合理使用绝缘材料, 设计科学的结构, 来减少功率的损耗, 间接接触传送物的表面, 与传送物没有产生磨损, 使其延长寿命。电磁传动温度不可过高, 否则会出现退磁现象, 使传输受阻, 此外电磁传动系统在工作时, 不能有干扰磁场存在, 那样会影响传动系统的正常运行。对要求精确, 易受磁化的设备, 不能使用磁力传动系统输送。电磁传动这项技术是在上世纪30年代就被科学家提出来, 近几年发现了稀土永磁材料才被广泛利用, 使传输能力成倍的提高, 应用于石油、化工、制药等领域当中。

虽然磁力传动有着诸多的优点, 但是在其发展过程中依旧存在较多的问题和缺点。第一, 磁力传动内的磁场会对周围的环境和设施造成一定的干扰, 使磁力传动周围的设施不能进行正常的运作。第二, 磁力转动在开启的过程中, 传动系统内的主动磁转子和从动磁转子两个磁转角之间的角度会随着时间的推移而产生变化;在磁力传动正常运作过程中, 负载转矩内的磁场力矩也会随着发生相同的变化。进而造成了磁力传动设施在开始时出现滞后的现象, 所以对传动有着极高精确要求的设施不易采用磁力传动的方式。

二、蜗轮蜗杆传动技术的应用

蜗轮蜗杆传动就是利用齿轮与蜗杆相互啮合来传动动力的, 结构比较紧凑, 传动也平稳, 但需要加润滑油, 耐磨性能差, 经过较多的科研改革, 改善了涡轮的材质, 就可以减少蜗轮蜗杆之间的摩擦, 从而使齿轮表面温度降低, 改变承载能力, 延长使用寿命, 提高工作效率。有外国科学家发现, 用卡普隆为材质做出涡轮比普通涡轮, 寿命延长2-3倍, 用自润滑性较好的石墨、石英砂填充mc尼龙料制作出的涡轮, 寿命也比较长, 并且减少了投资成本。我国河南周口石轴瓦厂经过科研攻关, 研究出的锌基合金, 耐磨性高, 比锡青铜性能好, 经济又实惠, 采用工程塑料聚酰亚胺制作出的涡轮, 机械性能虽然高, 但成本投入更高, 很难实现批量生产, 近来研究发现使用复合材料合成的工程塑料, 其机械性能高, 耐摩擦和高温, 经过高新科技的加工工艺加工成的蜗轮蜗杆。

在传送过程中, 要经常更换齿面磨损了的蜗轮蜗杆, 渐开线形和阿基米德螺旋线形蜗轮蜗杆制作复杂, 生产困难, 西华大学数控研究所经多年研究开发出的四轴联动的数控机床改变了传统加工方法的不足, 它能适合平面二次包络蜗杆加工并且不受蜗杆中心距限制, 还能生产多头蜗杆, 为国内蜗杆生产填补了一项空白。

三、结语

对于机械传动元件, 有古代的木制元件发展到近代的金属元件, 经过加工工艺的改进, 把金属元件加工成耐摩擦, 耐高低温元器件, 因此通常通过对元件材料和加工工艺等方面进行改进尝试。近几年又发现了陶瓷材料、高分子聚合物为深海作业打下了深厚的基础, 还有纳米材料为太空技术在特殊条件下研究起到了推动作用, 这主要是因为这些材料其自身独有良好的机械性和摩擦性。通过在超高温、超低温、真空、强腐蚀等环境下对机械传动元件的研究将会成为当前新的研究课题和技术挑战, 因此对于机械传动技术的研究是十分必要的。

摘要：当代社会信息技术的发展为工程机械传动系统的改革提供了源源不断的动力, 也对机械传动系统的发展提出了更高的技术要求。目前, 工程机械传动技术迎来了新的黄金时期, 各个领域的科研人员也针对机械传动技术的改进进行不断的探索。本文主要针对这一技术的改进应用进行探究。

关键词：机械传动技术,改进,研究

参考文献

[1]胡延平.煤矿机械传动齿轮失效形式分析及改进措施[J].江西煤炭科技, 2010 (03) .

[2]郑细荣, 黄海.浅谈煤矿机械设备的使用、维护和管理[J].江西煤炭科技, 2009 (01) .

[3]梁昌莲.机械传动齿轮失效的改进方法[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (02) .

[4]王学东, 张询.渗碳淬火齿轮磨削裂纹原因分析[J].金属加工 (热加工) , 2009 (07) .

机械传动方案论文 第7篇

1 液压机械传动的特点

现阶段, 我国大型的工程机械中普遍使用液力机械传动系统。为了进一步保证工程机械中发动机的正常运行, 减少能源资源的消耗, 提高工程机械的传动性能和灵巧性, 逐渐由以前的有级变速传动转变为现在的无级变速传动。经过专业人员不懈的探索, 为了弥补有级变速传动中存在的不足, 研究出了液压机械传动, 不但具备良好的操作性, 而且传动效率也极好, 能够进行自动换挡的操作, 但是由于所需资金成本较高, 且制造工艺也极为复杂, 因此还无法进行大规模的推广。

近几年, 日本在液压机械传动方面取得了很大的进步, 研发除了液压传动变速器, 并在装载机、推土机等工程机械中得到了应用, 属于一个非常有名的一个尝试, 具有很高的意义。

液压机械传动所具备的特点如下:

1.1 传动效率高

液压机械传动具备良好的传动效率, 且在一定程度上能够节省能源资源的使用, 提高利用率。液压机械传动还实现了液压功率流和机械功率流的有机结合, 将无级变速传动变为了现实。参考液压机械传动的有关资料可以知道, 液压机械传动的工作效率比液力机械传动的工作效率高30%左右, 能源资源的节省在25%左右。

1.2 自动换挡

液压机械传动实现了自动换挡, 操作更为简便灵活, 工作人员在操作的过程中, 只需要对工作装置进行操作即可, 不需要关心自动挡位的调换, 液压机械传动可以根据车速、作业负荷等信息来进行党委的自动调节, 大大提高了液压机械传动的工作效率。

2 液压机械传动的工作原理

在液压机械传动的过程中, 无级变速器主要由三个部分组成:机械变速机构、液压调速机构以及分、汇流机构。在液压机械传动使用的过程中, 发动机对先将液压机械传动中存在的动力划分为两路, 一路是从离合器直接就到达行星架的动力, 这一路属于机械动力;另一路是从液压传动到达太阳轮的动力, 这一路属于液压动力, 而液压机械传动中差动轮可以将这两种动力进行有机的融合, 再经由齿圈传输出去。

液压机械传动的工作原理图如图一所示:

从图一中可以看出, 液压机械传动处在准备状态时, C 1离合器是打开的, C 2离合器是闭合的, 液压机械传动器中存在的动力就从液压机械传动中进行输出, 以保证工程机械做好准备工作, 例如微动或者是起步等;而如果液压机械传动是处在工作的过程中的话, C 1离合器是闭合的, C 2离合器是打开的, 操作人员可以在电子控制系统的帮助下, 对液压机械传动器中的马达转速进行控制, 此时马达的转速是零, 那么液压机械传动器中发动机所产生的动力就必须是通过机械动力进行传递, 如果液压传动的动力是零的话, 也就说明此时液压机械传动的工作效率是最理想的状态。

3 WA38O-3装载机变速器运动的分析

W A 38O-3装载机变速器主要是由三部分组成:液压传动、机械传动以及动力合成。

W A 38O-3装载机变速器的结构图如图二所示:

3.1 机械传动

W A 38O-3装载机变速器的机械传动部分包括四个行星排, 分别是a、b、c、d, 而四个制动器有分别是CR、CF、C3、C1, 还有一个离合器是C2, 固定的行星架属于d行星排, 可以对W A 38O-3装载机变速器的运行过程进行分析, 就能够得到确切的W A 38O-3装载机变速器的运行状态和速比计算公式以及效率等。

例如对W A 38O-3装载机变速器中的结合元件的状态进行详细的分析之后, 就可以使用下列公式求它的转速关系:

效率求解公式是:

公式中的ni (i=1, 2, ……10) 代表的是位置在i处的构件所具备的转速, kj (j=a, b, ……f) 代表的是位于第j位置的行星排所具备的特性系数, ηb代表的是W A 38O-3装载机变速器中固定行星排的工作效率。

从公式我们可以看出, 在W A 38O-3装载机变速器中, 行星排a、b起到的是换向作用, 而行星排c、d起到的是变速作用, 在W A 38O-3装载机变速器中存在着的前进挡和后退档的个数都是2个, 再加上输出转速是零的一个档就形成了完善的W A 38O-3装载机变速器中的传动部分。

3.2 液压传动部分

在W A 38O-3装载机变速器中的液压传动部分包含两个部分, 分别是变量马达与变量泵, 液压马达的速比可以用下列公式: , 也可以说成是液压马达的转速, 其中ηE———发动机所具备的转速。W A 38O-3装载机变速器中的液压传动部分还可以借助于对斜盘角度的控制, 来进行工程机械具备的无级变速作用的实现。

3.3 动力合成部分

在W A 38O-3装载机变速器中存在着三个档位, 不同档位所具备差动轮系也就不相同, 但主要是实现机械动力与液压动力的有机结合, 液压机械动力合成结构图如图三所示:

从图三中我们可以看出:在a中, 如果工程机械在Ⅰ和Ⅲ档之间进行变化时, 这时e行星排和f行星排就构成了动力合成部分的轮系, 机械传动动力经过构件7进入差动轮系, 液压传动动力经过构件8进入差动轮系, 两者在差动轮系中进行有机结合, 再从构件10中出去;在b中, 如果工程机械是使用n档进行作业的话, f行星排就组成了动力合成部分的差动轮系, 机械传动动力在构件9中传入差动轮系中, 液压传动动力在构件8传入差动轮系中, 在差动轮系中有机结合之后, 再通过构件10传出。

差动轮系的工作效率可以用下列公式进行计算:

4 结语

综上所述, 在机械工程正常运行的过程中, 液压机械传动具有良好的可行性, 大大提高了传动的工作效率, 实现了工程机械的自动换档, 为工作人员的操作提供了便利, 还大大减少了能源资源的消耗, 将有级变速传动转变成了无级变速传动, 保证了工程机械正常运行的稳定性, 实现了工程机械的可持续发展。

摘要：液压机械传动在工程机械上的应用, 大大提高了工程机械的工作效率, 减少了能源资源的消耗, 有效保证了工程机械正常运行的稳定性和可靠性, 具有良好的传动性能。本文先是对液压机械传动的特点进行了概述, 又详细阐述了液压机械传动的工作原理, 最后分析介绍了WA38O-3装载机变速器运动的分析。

关键词：解析,液压机械传动,工程机械,应用

参考文献

[1]王铁军.工程机械上液压机械传动的应用探究[J].液压与气动, 2012.

[2]林涛.液压机械传动平地机关键技术研究[D].长安大学, 2012.

机械传动方案论文 第8篇

一、液压机械传动的概念及原理

液压机械传动是基于17世纪帕斯卡所提出的液体静压力传动理论, 经过不断的研究, 逐渐形成并发展起来的一项新的动力技术, 其在应用中具有很大的优势。液压传动与气压传动共同组成了流体传动技术体系, 流体传动技术发展的水平一定程度上显示着一个国家工业发展的水平。液压机械传动技术的发展与应用已成为我国现阶段工程机械驱动技术发展的主流趋势, 并且其在未来还将有着更广阔的发展空间。

液压传动技术的基本原理, 是利用液体静压力与机械能之间的转换与传递, 实现对机械的驱动。其具体过程是通过液压泵的作用, 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回转运动。在这个过程中液体担当着介质的作用, 目前工程机械所使用的液压传动装置, 通常是以矿物油作为主要的介质液体, 它的作用主要是代替传统机械传动系统中的皮带、齿轮组、链条等元件, 作为动力传动的介质。

二、液压机械传动的特点

在液压机械传动技术开发并得到有效应用之前, 大部分工程机械设备所使用的驱动系统主要为液力机械传动系统, 液力机械传动系统的应用在很长一段时间内为工程机械的发展提供了重要的动力, 然而随着现代工程施工的复杂化, 对于工程机械的各方面性能的要求也不断提高, 机械传动系统的升级与新技术的应用也不断显示出了必要性。在此背景下, 液压机械传动技术应运而生, 并且随着其应用技术的研发, 在现代工程机械中得到了越来越多的应用。液压机械传动系统在应用中具有着其自身的特点, 也是液压机械传动系统与传统的机械传动系统相比较的优势所在。

1传动效率高、能耗小

与传统机械传动系统相比较, 液压机械传动系统在应用中具有着更高的传动效率, 而在其能耗方面也远远低于传统机械传动系统, 这使得液压机械传动系统能够大大提高工程机械的工作效率。此外液压机械传动还实现了液压功率流和机械功率流的有机结合, 使无级变速传动得以实现。通过对液压机械传动的相关资料的分析以及与液力机械传动系统的参数对比可以发现, 液压机械传动的工作效率比液力机械传动的工作效率高30%左右, 能源资源的节省在25%左右。

2能够自动换挡、操作灵活

简便灵活的操作方式能够帮助操作人员更好的掌握工程机械的操作要点, 从而有效地提高工作效率。液压机械传动系统能够实现自动换挡的功能, 可以根据实际的工作条件与机械运行情况进行挡位的自动调节, 这使其操作过程更加灵活简便, 省去操作人员在施工中需要兼顾挡位与工作装置两方面的复杂操作, 使工作人员可以更加专注于工作装置的操作, 有效的减少了工作中出现操作失误的几率, 也提高了机械工作的效率。

三、液压机械传动在工程机械领域的应用

1液压机械传动技术在装载机中的应用

装载机在工程施工中主要起到铲装砂石、土壤、煤炭等散状物料以及轻度铲挖硬土、矿石的作用, 在其工作过程中变速器有着是十分重要的部分。一般情况下装载机的变速器主要包括液压传动系统、机械传动系统和动力合成系统三部分组成, 而其中的机械传动系统一般包括4个行星排和制动器、一个离合器组成。液压传动系统则主要包括变量马达与变量泵两部分组成, 这也是实现无级变速关键部分, 液压传动系统通过伺服阀的控制使斜盘角度发生变化, 以此实现机械的无级变速。动力合成系统中, 当装载机处于I、III档时, e、f行星排会形成差动轮系, 并经构件7和8分别负责输入机械和液压两大传动动力, 然后经10输出;若装载机处于n档, 此时f为差动轮系, 8和9分别负责输入液压和机械两大传动动力, 且经合成后也经10输出。通过对装载机工作过程中的力学计算与运动分析, 可以发现, 当液压马达的转速降至零时, 发动机的全部功率将会转化为机械的传动动力, 使传动功率达到最大化, 进而充分发挥机械的工作效率。同时液压传动系统的自动换挡特点也使装载机的操作更加便捷, 加上低能耗的特点以及运行中的良好稳定性, 可见液压机械传动系统在装载机中的应用具有十分良好的效果。

2液压传动系统在汽车起重机中的应用

液压机械传动系统在汽车起重机中的应用也十分有效, 其效果主要表现在起重机功能发挥方面。液压机械传动在汽车起重机中的应用一方面在于车身支承与稳定上, 通过对进油路与回油路的有效设置, 控制支撑腿的液压缸伸出, 以实现对车身的支承, 同样通过是稳定器部分的液压缸的控制, 也可以在汽车起重机工作中保持车体的稳定性。另一方面在于起重机吊臂的控制上, 通过对液压机械传动系统的控制, 可以实现起重机吊臂灵活的伸缩、变幅、升降、回转等动作, 在吊臂各结构部分的配合上更加自由。在操作过程中, 液体经过不同阀门的控制, 实现压力传动动力的转移与转换, 控制液压缸的伸缩以及吊臂各种形式的移动, 并通过起升马达的作用, 完成起重动作, 同时通过液压马达来控制工作台的转动, 实现吊臂的回转, 通过各部分综合作用, 实现起重机高效的起重工作。

摘要：液压机械传动是在现代工程机械中运用较为广泛的一项新技术, 随着工程施工机械化水平的不断提高, 工程机械的使用越来越普遍, 并且在新技术力量的不断融入之下, 得到了十分快速的发展。为满足社会发展与城市建设的需求, 现代工程机械的性能不断增强, 其智能化的程度也不断提高, 作为工程机械动力核心的驱动装置, 也必然随之进行不断地改良, 液压机械传动技术的应用在工程机械驱动装置的改良与性能提升中发挥着极大的作用。

关键词：液压机械传动,工程机械,传动效率

参考文献

[1]敖江.液压机械传动在矿山机械中的应用[J].装备制造技术, 2013 (04) .

液压机械无级变速器传动特性分析 第9篇

关键词：液压机械无级变速器；传动特性

引言

在车辆动力系统发展的过程中，从有级变速发展到无级变速成为了一种趋势。安装有级变速器的车辆在行驶过程中，发动机不能够一直处于最佳状态。这不仅降低了驾驶的舒适性，而且降低了发动机的使用效率，造成了一定能源的浪费。在改进的过程中，人们发明了液力变矩器及其闭锁装置、自动换挡机构等。这些改进虽然在一定程度上弥补了有级传动的不足，但是还不能够实现真正的无级变速。液压传动技术的发展为无级变速提供了新的技术支持，纯液压传动能够实现无级变速，保证汽车行驶的稳定性能。但是纯液压传动的传动效率偏低，能源利用率不高。为此可以将液压和机械进行结合，将机械的高传动效率和液压的无级控制结合在一起，从而实现液压机械无级传动。液压机械无级传动变速器工作时，具有无级调速、传动功率比值高以及高效率等传动特性。本文先对液压机械无级传动变速器的工作原理和特点进行介绍，再着重探讨和分析液压机械无级传动变速器的传动特性。

1.液压机械无级变速器概述

在液压机械无级传动器中，存在着两个功率流的传动，属于双功率流传动范畴。液压机械无级传动器主要由液压和机械两个部分组成。液压部分是由一些液压元件组成，包括变排量和定排量元件，主要负责传递液压路功率。机械部分是由行星排或齿轮构成，主要负责传递机械路功率。液压部分传递的功率可以通过液压元件调节实现连续可调，机械部分传递的功率则是跳跃式的。这两者进行结合，便可以实现变速器的无级调速功能。

液压机械无级变速器借助液压传动的无级调节和机械传动的高效率，实现了变速器的无级调速。跟传统有级变速器相比，液压机械无级变速器具有以下优点。第一，能够根据行驶过程中的阻力变化进行无级调速，保证发动机发挥出最佳性能，延长了发动机的使用寿命，提高了汽车的燃油经济性。第二，以液体作为传动介质，有效的降低了车辆的震动性，在提高零件寿命的同时，也使汽车行驶更加的平稳，这对工作条件恶劣的工程机械具有重要意义。第三，操作更加简便，自动换挡功能大大降低了驾驶员的劳动强度，设计更加人性化。

与纯机械传动相比，液压机械无级变速器也存在着一些缺点。比如，传动的效率没有纯机械传动的高；液压系统的要求较高，制造使用以及维修的成本都比较高。但总的来说，液压机械无级变速器有效的利用了液压传动和机械传动的主要优点，在汽车以及工程机械中都有广泛的应用。

2.液压机械无级变速器传动特性分析

液压机械无级传动变速器在工作的时候，具有无级调速、传动功率比值高、功率分流以及高效率等传动特性。

2.1 .可控的无级调速特性

在无级传动变速器工作时，可以通过操作拉杆来调节变排量和定排量液压元件，从而控制系统输出转速的大小，实现无级调速。无级调速特性是指构件的输出与输入转速比随变排量液压元件与定排量液压元件排量比的变化特性。通过纯液压、液压机械各段的速度特性分析可以得知，当排量比在-1到1的范围内变化时， 无级传动变速器的速比可以进行无级变化。通过操纵拉杆位移与输出转速以及定排量液压元件转速的分析可以得知，在车辆前进时，随着操纵拉杆位移的增大，输出转速是不断变大的，而定排量液压元件的转速呈现一个倒V字形。

2.2. 以小功率的液压元件传递大功率特性

液压机械无级传动器具有以小功率液压元件传递大功率的传动特性。所谓的功率放大倍数，是指系统所能传递的最大功率与变速器中液压元件所能传递的最大功率之比。根据传动方案的不同，所用无级变速器的连续段数不同，则功率放大倍数也不一样。一般二段式液压机械无级传动变速器的功率放大倍数为3。段数越高，则功率放大倍数越高，但是结构和操作也就越复杂。

2.3.功率分流特性

功率分流比是指无级变速器中液压路的输出功率与无级变速器总输出功率的比值，其中液压路的输出功率就是指经液压路传递到行星排的输入功率。功率分流比越小，即液压路的输出功率越小，则机械功率越大。液压流功率损失也就越小，从而提高了整个变速器的总效率。一般在车辆刚刚起步的时候，因为速度很低，所以功率分流比比较大；当速度逐渐增加后，功率分流比随之降低。

2.4.高效率特性

液压机械无级变速器的整体传动效率，随着速比和工况的变化也会在一定的范围内变化。通过对比纯液压变速器传动效率和液压机械变速器传动效率，可以发现将高传动效率的机械和无级控制的液压进行结合的液压机械变速器具有更高的传动效率。

3.结语

在车辆变速领域中，液压机械无级变速器通过液压和机械的结合，巧妙的将两者的优势进行了融合。在保证高效率特性的同时，也实现了可控的无级调速特性。此外，液压机械无级变速器还具有功率分流特性，以及以小功率液压元件传递大功率的传动特性。液压机械无级变速器也存在着制造、维修困难等问题，如何进一步提升液压机械无级变速器的传动性能有待进一步研究。

参考文献：

[1]夏海南.液压机械传动在工程机械上的应用[J].工程机械.2000

蜗杆副传动机械效率应用研究 第10篇

关键词：蜗杆副,机械效率,摩擦阻尼

1 概述

数控分度类产品, 具有高定位精度和重复定位精度, 优良的运行平稳性, 精度保持性, 耐磨损等特性, 在数控加工中心设备上, 配套作为第四轴, 得到广泛的应用。

在实际生产应用过程中, 数控转台不但要进行某个精确位置定位加工;同时还需要通过数控转台回转实现连续加工, 并精确定位到某个位置, 所以数控转台运转过程中, 不仅要克服传动链中的摩擦阻尼, 同时要有足够的输出扭矩, 来满足切削抗力扭矩的需求。

为此, 数控转台实际输出的额定扭矩, 及选用的伺服电机的额定输入扭矩作为产品设计中重要参数, 电机扭矩选大了, 影响相关部件的精度保持性, 降低产品的使用寿命;选小了就不能满足产品的正常切削加工。所以, 需要通过科学计算, 考虑整个传动链的传动比及机械效率, 得出相关的配置技术参数。

因此, 本文重点研究该产品的蜗杆副机械效率在该产品设计过程中的应用, 使设计参数和产品实际性能达到匹配, 满足产品实际使用效能, 创造良好的经济效益。

2 产品结构原理

该产品是采用伺服电机驱动, 通过一级齿轮减速, 传动比1:2, 一级蜗杆副减速, 蜗杆副传动比1:90, 总传动比是1:180。其结构原理图如图1。

其工作原理为伺服电机连接到第一个齿轮, 输入动力扭矩 (M´) , 通过齿轮转动带动蜗杆旋转, 由蜗杆驱动蜗轮旋转, 由蜗轮输出扭矩, 实现产品克服切削抗力的稳定扭矩。

3 重要参数的分析和需要研究的内容

机械效率是输入功和输出功的比值, 反映了输入功在机械中有效利用的程度。主要的影响因素的摩擦力产生的无用功, 机械效率的效率值小于1, 用 (η) 表示。

机械效率可以由多种形式来表达, 本文根据产品的实际应用习惯, 用实际输出驱动扭矩 (M1) 和理想输出驱动扭矩 (M) 之比来表达。

该传动结构原理的产品, 有齿轮传动副和蜗杆传动副, 本文对齿轮传动副不做研究, 机械传动过程中影响很小, 只研究蜗杆副传动的机械效率。

该产品的蜗杆副的材质, 蜗杆为渗碳淬火钢, 蜗轮为青铜合金, 两者的摩擦系数用 (μ) (稀油润滑) 表示。

蜗杆副的螺旋升角用 (β) 表示;蜗杆副的压力角用 (α) 表示。

通过研究验证, 目的是得到影响机械效率的影响因素, 确定选用的电机的性能参数, 满足产品的实际需求性能, 为产品设计提供依据。

4 参数的确定和计算

(1) 初定的参数

初定的参数如表1所示。

(2) 参数的计算。该计算方式是利用初定的参数, 来推出实际的机械效率值。

为了更好地了解和分析蜗杆副受力情况, 把蜗杆副的螺旋节平面进行剖切, 如蜗轮节平面图如图2。

如剖面图所示, 为了研究蜗杆副受力分析, 假定蜗轮与蜗杆之间的作用力系集中作用在蜗杆节圆直径d的螺旋面内, 又因为蜗杆的螺旋面可以假设是由一斜面卷绕在圆柱体上形成的, 如将该螺旋沿其节圆直径d的圆柱面展开, 则蜗杆螺旋就展成一个斜面, 该斜面的升角, 就是蜗杆的节圆直径d上的螺旋升角。

这样就把对蜗杆螺旋面对蜗轮螺旋面的受力研究, 简化成蜗轮模拟物块在蜗杆展开斜面上的受力分析研究。

蜗杆作为驱动元件, 如果给蜗杆加一个扭矩, 相当于蜗轮克服蜗杆驱动, 在斜面上等速向上滑动, 蜗杆副螺旋面的受力分析如图3。

斜面体为模拟的蜗杆螺旋体, 滑块为模拟的蜗轮螺旋体, 图中的N为垂直蜗杆螺旋面正压力的反作用力, F为蜗杆的节圆上切向驱动反作用力, P´为蜗轮节平面上, 垂直蜗杆压力角螺旋升力的反作用力, f为螺旋面滑动摩擦阻力, μ为摩擦面的摩擦系数, β为蜗杆副螺旋升角。

根据力的平衡条件, 沿斜面方向的力的平衡, 同时垂直斜面方向力的平衡, 可以得出:

另外, 经查资料摩擦力为

当量摩擦角为

由 (2) 除 (3) , (4) 式代入得:

经整理得:

由于蜗杆有不同的压力角, 故蜗杆副螺旋面上的受力不一样, 蜗杆副所受到的正压力是与蜗轮节圆切向方向是成一个夹角α, 即为蜗杆副的压力角, 蜗杆副压力角倾斜面上的受力分析示意图如图4。

斜面体为模拟的蜗杆, 滑块为模拟的蜗轮, 图中的P为蜗轮节圆上, 蜗杆给与的切向螺旋升力反作用力, P´为蜗轮节平面上的垂直压力角的螺旋升力, α为蜗杆副压力角, T为蜗杆给与蜗轮的径向作用分力 (这里不做分析) 。

根据力的平衡条件, 可以得出图示上下方向力的平衡。

由 (7) 、 (8) 式可以得出:

所以实际得到驱动扭矩为:

由 (5) 、 (9) 式代入 (10) 式得出:

同时理想输出扭矩:

其中由电机输入扭矩转换到蜗杆输出扭矩, 蜗杆节圆上产生的驱动力相互关系是:

由 (12) 、 (13) 式得出:

将 (12) 、 (14) 代入 (1) 式得出:

将已知初定的参数代入 (15) 式得机械效率:

从上述机械效率的公式中可以得出, 在主要参数确定的情况下, 主要是解决蜗杆副的摩擦阻尼, 提高蜗杆副表面加工精度, 减小摩擦当量角。另外, 蜗杆副的压力角, 也是一个影响因素, 小压力角能提高机械效率。

(3) 实际验证。根据计算结果, 按照确定的技术参数, 设计了产品, 并制造出了样机, 进行了机械效率的测试验证, 验证的结果是整个机械η≈0.32, 还要小于计算的结果。

经过分析, 考虑到一级齿轮传动的机械效率影响;蜗杆副表面的加工精度质量, 影响摩擦系数的取值, 对机械效率结果有影响;蜗杆回转支撑摩擦阻尼, 对机械效率的影响;蜗轮回转支撑摩擦阻尼, 对机械效率的影响影响;以及有几处密封元件的摩擦阻尼, 对机械效率的影响, 导致了产品整个传动链中, 机械效率要小于理论计算的结果, 结合实际验证得出的结论, 确定产品的总机械效率, 设计极限参数确定为η=0.3, 为了确保满足要求, 可以通过提高相关的零部件的加工质量, 减小相关部位的摩擦阻尼, 来满足产品最终机械效率设计要求。

5 结语

本文根据产品结构特点, 由初定的相关部件的技术参数, 并且经过样机的实际验证, 确定了产品传动链的机械效率参数, 相关的设计参数是可行和可靠的, 能满足产品的实际使用效能, 作为产品的重要的参数之一, 为后续产品配置电机选型提供了参考, 经过批量化生产, 并且在用户现场实际使用完全满足要求, 取得了很好的经济效益和社会效益。

另外, 在设计新的有类似的结构产品过程中, 测算机械效率参数时, 计算方法可以做为参考, 使产品的相关技术参数更准确, 更符合实际使用要求。不过在克服摩擦阻尼的方面, 还要继续加强研究, 来更好的提高产品的技术性能, 更好的满足市场需求。

参考文献

[1]孙恒, 西北工大机械原理及机械零件教研室.机械原理[M].北京:高等教育出版社, 1982.

[2]机械工程手册编辑委员会.机械工程手册[M].北京:机械工业出版社, 1982.