减速系统范文（精选9篇）
减速系统 第1篇
在数控系统中常用的加减速运动控制方法有线性加减速、指数加减速和S型加减速。线性加减速在加减速开始和加减速结束处速度均有突变, 易引起抖动和振动, 影响加工精度;指数加减速在高速加工时稳定性较差;而S型加减速不存在速度突变, 过渡平滑。通过上述分析, 插补S型加减速控制方法具有加工精度高、速度过程平滑等优点, 可以满足数控激光切割的高速高精度的基本要求。
二、S型加减速控制算法原理
图1所示为S曲线加减速全过程中的位置、速度、加速度以及加加速度曲线。加速过程包含加加速段、匀加速段及减加速段;减速过程包含加减速段、匀减速段及减减速段;加速和减速之间通过匀速运动衔接, 整个过程分为7段。7段中加加速度j、加速度α、速度v以及位移s的方程如下:
事实上, S曲线加减速可能不完整包含上述7段。根据给定的起点速度vs、指令速度v、终点速度ve以及待插补曲线的位移s, S曲线可能不含匀速段。
三、S型曲线的加减速控制算法改进
在传统数控系统中, 一般由系统程序直接实现特定的 (如直线、指数曲线或S型曲线等) 自动加减速控制功能。在这一方式下, 要对系统的加减速特性作大的改变或增加新的加减速控制规律必须修改数控系统程序, 因而普通用户无法按自己的意愿使数控系统具有最佳的加减速性能。与此相反, 本文介绍的加减速控制方法则采用数据库的原理, 将加减速控制分为加减速描述与实施两部分, 并将加减描述与系统程序相分离。这样, 若要改变系统的加减速控制规律只需要独立地修改加减速描述数据, 而不需要修改数控系统程序, 从而为用户提供一种可按自己实际情况改变系统加减速性能的新功能。在这一新的控制方式下, 数控系统的加减速控制功能将具有高度柔性并对用户开放。
为做到加减速的计算和控制过程与加减速曲线形状无关, 可以实时数据库的形式来独立存储加减速曲线, 即将用户给定的加、减速曲线或系统通过计算得到的加、减速曲线进行数字化处理, 得到其离散形式, 并以数表形式存放于数控系统内的加、减速曲线库中。在数控系统软件中, 则设计一条通用的与加减速数据库内容无关的控制通道, 由其独立完成加减速计算和轨迹控制。该方法的实现原理如图2所示。
图2中加减速曲线库中存放着用户给定或系统计算后生成的加减速曲线 (这里为S型曲线) 。系统运行时, 首先根据数据处理模块给出的有关控制数据实际状态信息进行加减速分析。如需加减速控制, 则通知曲线选择模块从加减速曲线库中选出最合适的加减速曲线, 并发出加减速控制指令给加减速计算模块, 由其根据所选定的加减速曲线计算出当前采样周期的瞬时速度。然后由轨迹插补计算模块生成运动轨迹, 并发出运动控制指令送往驱动装置。最后由驱动装置以希望的加减速控制规律驱动执行机构部件运动, 从而使运动的动态特性达到最佳。
1、加速控制
设定的加速曲线, 如图3所示, 现将其作为样板以数表形式存放于加减速数据库中。图中fd为加速过程进给速度总改变量 (又称样板速度差) , td为加速过程所需时间 (样板加速时间) 。根据加速曲线数表实现加速控制过程如下:
首先, 根据加速开始前的进给速度F1, 加速过程结束后的希望进给速度F2, 求出加速过程速度差FD=F2-F1, 并据此计算出实际速度差与样板速度差的比值
然后, 根据加速开始到当前时刻所经过的插补周期n个数, 计算出查表时间
式中, △Tn——采样周期。
根据tn查加速度曲线表可得样板速度增量fn。由此可计算出经过n个插补周期后实际速度的改变量
进一步, 将求出的n周期速度改变量△F n代入下式, 求出当前插补周期的实际进给速度
最后, 根据所求得的Fi计算当前采样周期中插补直线段的长度, 并据此进行轨迹计算, 即可实现满足图3所示曲线要求的加速控制。
2、减速控制
设给定的减速曲线如图4所示, 如同加速控制一样将其作为样板以数表的形式存放于加减速曲线库中。根据减速曲线表实现减速控制的过程如下:
首先, 根据减速开始前的进给速度F1, 减速过程结束后的希望进给速度F2, 求减速过程速度差FD=F2-F1。
然后, 按照与加速控制相同的过程由式 (1-1) 、式 (1-2) 求出查表时间, 并查减速曲线表得tn, 并查减速曲线表得样板速度增量fn。由此可计算出经过n个插补周期后实际速度的改变量
进一步, 将求出的n周期速度改变量△Fn代入下式, 求出当前插补周期的实际进给速度
最后, 根据Fi计算当前插补周期中插补直线段的长度, 并据此进行轨迹计算, 即可实现满足图所示曲线要求的减速控制。
对于减速控制, 减速前还需要预测减速点, 以决定何时开始减速。确定减速点的依据是减速距离s, 其计算公式为
式中, F1、F2——减速过程前后的进给速度;
fd——减速曲线样板速度差;
td——样板减速时间;
sd——样板减速距离。
样板减速距离sd可通过下式以离线的方式预先求职出, 并存储于加减速数据库中。
式中fi——样板减速曲线的离散取值;
m——样板减速曲线离散点总数;
△t——数值积分的时间增量。
由于上述加减速控制方法将加减速描述与系统程序相分离, 使得改变系统加减速性能时只需独立地修改加减速描述数据, 而不需要修改数控系统程序。这样, 用户可按自己的实际情况方便地改变系统的加减速控制规律, 从而获得最值的运动动态性能。
四、小结
在实际采用S型加减速控制运动时, 如果完全采用上述的描述的方法实现, 虽然速度变化平滑无突变, 但由于计算量大, 必然会耗费大量机时, 降低切割速度, 从而降低效率。本文将连续的速度曲线离散化, 即速度的采样, 速度v从0到最大vm a x根据实际情况等分成若干v1v2v3…vn, 存于曲线表中, 在程序中采用查表法获取当前速度。对于减速部分, 采用与加速部分相对称的方式, 将加速阶段得到的速度值逆序作为减速阶段速度值, 即vnvn-1vn-2…v2v1这样, 计算量减少为原来的二分多一, 减少微控制器的负担, 控制更加实时性。
摘要：加减速控制是数控系统插补器的重要组成部分, 是数控系统开发的关键技术之一。数控加工的目标是实现高精度、高效率的加工, 一方面要求数控系统反应快, 各坐标运动部件能在极短的时间内达到给定的速度, 并能在高速运行中快速准确地停止在预定位置, 缩短准备时间;另一方面要求加工过程运动平稳, 冲击小。因此, 如何保证在数控切割机运动平稳的前提下, 实现以过渡过程时间最短为目标的最优加减速控制规律, 使数控切割机具有满足高速加工要求的加减速特性, 是研究中的一个关键问题。
关键词：加减速,过渡过程,数控加工
参考文献
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减速系统 第2篇
近年来，减速带的设置和应用范围呈不断扩大之势，从先前的厂区、小区内部道路及城市胡同小巷逐步扩大至公路、城市干道，只要是其单位车辆进入口与道路平面相交，就感到道路上行驶的车辆对其内部车辆进出造成威胁，便有了设置减速带的要求。而减速带类型也是五花八门、种类繁多，有在路面彻成一定高度的水泥混凝土的，有在道路上安装反光突出路标的（反光道钉），有设置安装一些交通设施厂家生产的橡胶减速带的，有在道路施划一定厚度热熔涂料的等等，不论是否符合相关标准和规范，只要是感觉能迫使过往车辆放慢速度的方法几乎都被用上。
当减速带的设置人及管理人沉浸在减速带迫使过往车辆明显减速的胜利喜悦的时候，当我们驾驶车辆行驶在一条道路两侧所有的小区、单位进出口位置均设置了减速带的道路上时，我们不禁要发问：这是怎样的一条道路呢？设置减速带维护了谁的利益？减速带在减速之外还给我们带来了什么新的问题？
一、当前道路减速带设置和使用存在的问题
减速带不是一个法律专用术语，在目前我国现行的交通法律、法规以及交通设施的国家标准中均没有减速带这一专门称谓，人们习惯将一切在道路上用于迫使机动车辆减速的设施统称为减速带。由于没有法律、法规及国家标准规范的验明正身，其使用也就不可避免的存在一些问题。
（一）多数减速设施的设置缺乏法律依据和国家规范
当前在形形色色的减速设施中，能找到相关设置依据的是减速标线，《道路交通标志标线》（GB5768-1999）对减速标线是这样规定的：减速标线为白色反光虚线，根据设置位置的不同，可以是单虚线，双虚线和重复三次，垂直于行车方向设置。用于警告车辆驾驶人前方应减速慢行，设于主线收费广场、出口匝道适当位置。减速标线应按以下原则配置：使车辆通过各标线间隔的时间大致相等，以利于行驶速度逐步降下来。
在交通行业标准《路面标线涂料》（JT/T280-2004）中，振动型道路标线涂料明确列于行业标准之内称为3号热熔标线涂料，振动标线涂料通常又被称作为突起标线、雨夜标线等，从施划形状又可分圆点式、方块式和排骨式振动标线。振动标线是通过涂料与路面形成的一定的高差，使车辆通过时产生轻微震荡和响声而促使车辆驾驶让慢速度。
除此以外的减速设施也就难觅依据和规范了，而根据我国现行公路、城市道路设计规范的规定，公路及城市道路的交通设施的设置应符合《道路交通标志标线》（GB-5768）的要求，那些没有法律依据和国家行业规范的所谓减速带，在设置使用过程中产生一些法律后果也就在所难免了。
（二）障碍式减速设施的使用范围被任意扩大
此类减速设施主要是指一些交通设施企业生产的橡胶（塑胶）减速带，笔者认为可统称为障碍式减速设施。按照生产厂家的产品说明，橡胶（塑胶）减速带参照了国外的设置应用经验，产品设计人员在高度及宽度上进行了专门的设计，但此类设施没有国家的标准规范明确认可，其使用范围也仅局限在收费通道、花园、小区、厂区、停车场、车库、加油站等特定场所。但在实际应用中，这一类减速设施的使用范围被任意扩大了，在公路及城市道路上的使用逐渐增多，虽然可以收到较好的减速效果，但却对道路的正常通行造成较大影响，遭到不少群众的非议。
（三）障碍式减速设施的过多使用与道路交通管理中的干路先行通行原则不相符，并影响道路通行效率
我国道路交通安全法律、法规中确定了无交通信号灯控制交叉路口实行干路先行的通行原则，支路及次路上的车辆应注意减速或停车让行。而目前相当一部分障碍式减速设施设置在各类交叉路口的干路上，迫使通行干路的车辆减速，而且如果道路的减速设施设置过多，导致过往车辆频率减速，无疑会大大影响道路的通行效率。
（四）与交通管理组织中维护大多数人利益的管理理念相悖
道路上的交通流量大大超过进出小区、单位的交通流量，在小区、单位进出口的道路上设置减速设施，可想而知，在道路通行的车辆没有能够享有正常的通行权利，相对多数车辆的权益受到侵害，而通行小区、单位的相对少数车辆却没有尽到减速让行的法律义务，因为少数驾驶人的超速违法行驶而设置减速设施，使守法行车的驾驶人无法正常通行，这些都体现了一种通行权上的不平等。
（五）引发噪声和车辆损伤等其他问题
在道路过多设置障碍式减速设施还有可能引发诸多不良影响，如车辆行经减速设施产生的噪声问题，安装减速设施固定螺栓对路面造成一定损坏，载货汽车因颠簸导致装运物品散落，因突然紧急制动引发车辆追尾，对机动车辆内部结构造成一定损害以及对车内人员的人身伤害等等。
北京市石景山区居民刘某夫妇向法院提起诉讼称，他们1999年10月入住石景山某小区20楼，生活一直很平静，但自2002年11月起，他们平静的生活就被彻底打破了。由于此楼前是一条重要交通路线，往来车辆频繁，于是被告某小学校就在学校门前两侧安装了两条金属车辆减速带（该减速带长6米，宽40厘米，高8厘米），过往车辆必须轧过减速带，从此，巨大的噪音频繁干扰着原告及小区其他居民的生活。原告时常被这种声音惊醒，无法正常休息睡眠。原告认为，减速带可以减少交通事故，对保护学生安全有一定作用，但原告基本的生活、休息的权利也应得到应有的尊重，目前此案还在审查中。
2006年山东烟台市发生这样一起事件，一市民驾车前往机场送人，行经机场路相关地段，车辆经过地面设置的减速设施时将同车而行的一位老太太腰椎颠坏，造成一定损伤。事件发生，当地媒体立即对此减速设施的合理性进行了报道，相关单位领导对此十分重视，并对伤者给予了关切。
二、目前国内各地减速设施的使用情况
（一）广东广州市
广州交警部门表示，广州目前的道路减速设施使用分为三种情形：一种是省道、国道，这些道路一般是不允许设置减速带的，这主要是考虑到道路的通行能力和保持交通的畅顺。第二种是市区内的市政道路，一般只能在收费站前百米、下坡路与道路汇合点或急转弯位等特殊路面才允许设置减速带。市政道路上设置减速设施，须由交警部门、市政部门联合论证、批准后方可进行。而第三种是小区、厂区内部道路，小区、厂区道路的管理权归属小区物业管理方及厂方，对于不符规范的减速带，有关部门只能采取劝谕拆除或改建的方式进行纠正。据媒体报道，在广州市区比较让司机们欢迎的减速带是东濠涌高架桥上的减速带，东濠涌高架桥是目前广州最多急转弯的路段之一，在急转弯前约30米左右，路面有三道微型突起，是用路面交通标线所用的反光涂料反复涂厚而成，有避震功能，而且夜晚时特别明显，再加上转弯需减速之前已经有弯道和减速警示牌，司机们开车时能得到提前知会，而且减速带并不是一次减速到位，而是运用渐次减速，多排减速带组合，减速过程不会太快，因此，增添了不少安全系数，社会反映良好。
（二）浙江台州市
2004年台州市交警部门在未与公路行政主管部门台州市交通局进行协商的情况，在全市范围内的公路设置了橡胶减速带100余处，虽然在预防事故方面收到了较好效果，但由于对道路通行效率影响很大，群众反映十分强烈。对此台州市交通局专门下发《关于清理公路橡胶减速带的通知》，对交警部门在国、省道上设置的100多处减速带全部拆除，从而引发了社会面的普遍关注和争议。事发后，台州市政府紧急组织召开减速带协调会，协商后决定，已拆除减速带的路段不再重新安装减速带。在事故高发路段，采取替代措施譬如设置减速道钉、震荡标线、限速标志、高杆照明灯等，进一步完善公路标志、标线。
（三）广东深圳市
2006年，在深圳市“两会”上，一些深圳市人大代表提出议案，要求尽快拆除道路上的减速带，人大代表认为，道路交通噪声是城市环境噪声居高不下的主要因素之一，而道路减速带的不断增多逐渐成为交通噪声的一个主要诱因，尤其在一些居民住宅集中的路段，大型货柜车经过的路段，减速带形成的噪声影响非常明显，增加了城市的环境噪声，甚至扰民。
代表们认为，城市道路安全需要在一些地段警示减速，必要时采用强制手段。减速带对安全、文明意识淡薄的驾驶人作用不大，尤其大货柜车不减速强行高速通过，噪声影响很大，而对于遵守交通规则的司机来说，减速带加大了汽车的损耗。设置减速带在城市道路中不是最合适、最好的办法，交警部门可改用较先进的减速警示方法，如闪烁灯、警示牌、自动超速拍照、加大现场执法力度等措施。
（四）山东青岛、江苏无锡
在山东青岛，道路工程设计施工人员积极采用新技术和新的设计理念，结合国外一些较先进的方法以及交警提出的一些好的意见和建议，在道路设计中采用了三种新型减速带：沥青减速带、马牙石减速带及红砖减速带，新型减速带是在路面设计中与路面融为一体，在路面施工过程中安装施工，克服了现有减速带对路面有一定损坏，易磨损，车辆通过时颠簸剧烈的不足。这三种减速带的应用在全国都属领先地位。
沥青减速带是在铺设沥青面时，在某一特定区域或路段铺设一段长1.8米，宽1.3米的沥青鼓包，沥青鼓包的最高点距离地面约12厘米，司机行驶到这一路段时，会自觉减速，减少行车危险的发生。这种减速带好处是减速带嵌入路面中，与路面结构处于一个整体，耐用耐磨。马牙石减速带是利用在花岗岩的表面打磨成凹凸状后称做马牙石的石头，其表面一般都比较粗糙，铺设一段与路口等宽，长度在2.37米—30米不等的马牙石减速带，马牙石深入地面以下大约40厘米，保证马牙石路面能够承载足够的强度。由于路面粗糙不平，车辆行驶至此自然会起到减速作用。红砖减速带是设计施工人员在十字路口或丁字路口铺设红砖，将路口高度抬升至与人行道等高，这样一方面由于路面升高迫使车速减缓，另一方面，由于红色的刺激作用也可以促使驾驶员主动采取减速措施通过路口。
在江苏无锡环太湖公路的“彩色路面”，引人注目。环太湖公路素有“十八湾”之称，坡陡、湾道多，无锡有关部门近日在“十八湾”交叉路口，运用能产生立体效果的红、黄、蓝等彩色三维图案取代减速标线，诱导驾驶员主动踩刹车，从而达到减速的目的；沿途5个港湾式公交车站，被铺上了绿、橙、铁红、黄、蓝，五彩缤纷，提醒驾驶员和乘客注意安全。十八湾的彩色路面，是由彩色人造石料人工合成，粘在路面，其寿命与沥青相当；车从彩色路面上驶过不仅能降低30%的噪音，又能防滑、减速、交通分流、提示等多种功能。
三、使用减速设施的一些建议
（一）合法性的原则
我们公安交通管理部门在参与减速设施设置工作时，应当严格遵照合法性的原则进行，原则上设置的减速设施必须是在现行的交通法律、法规以及交通设施的国家标准、行业标准规定之列。
（二）谨慎合理的原则
在已建成道路上设置减速设施应综合考虑道路线型设计、交通安全问题、通行能力等多方面因素，对一些确实影响交通安全的如下坡路与道路汇合点或急转弯等特殊路段，本着谨慎合理的原则，兼顾路段交通安全与道路整体的通行效率，尤其是设置减速效果明显、对道路通行造成较大影响的障碍式减速设施，应由交警部门会同道路主管部门、道路设计单位联合论证后予以实施，避免减速设施设置的随意性和局部路段内设置过密。
（三）实施减速设施与道路设计相结合，提高减速设施的科学性。积极向道路设计与建设单位提出意见，在改建、新建道路时，把道路减速设施的设置融合在道路设计与建设中，通过道路设计人员的专门设计，更好地综合考虑局路路段的安全问题与道路整体通行效率之间的关系。
车道视觉减速标的设置地点主要是弯道等危险地段，新标线都标画在车道线内侧5厘米，利用的是交通工程学和交通心理学的原理，使驾驶员进入弯道后觉得前方车道越来越窄，从而提醒他们减速慢行。同时，虚线块的设置强调了车道的轮廓边界，可给司机增加恶劣天气条件下对车道的识认性，从而减少冲撞事故。
关于数控系统加减速控制的研究 第3篇
2009年8月10号收到 在CNC装置中,为了保证机床在启动或停止时不产生冲击、失步、超程或振荡,必须对进给电机的脉冲频率或电压进行加减速控制。即在机床加速启动时,保证加在电机上的脉冲频率或电压逐渐增加;而当机床减速停止时,保证加在电机上的脉冲频率或电压逐渐减小。好的加减速控制算法除了应保证数控机床运动平稳,在启停和程序段间速度有变化时不产生失步、超程、冲击和振荡外,还应当具有算法简单、系统加减速处理时间短、实时性强的特点[1,2]。
1 直线加减速控制方法
直线加减速控制方法是加减速控制方法中最为简单的一种。数控系统每插补一次,都要进行稳定速度、瞬时速度和加减速处理[3]。
1.1 加速处理
当系统计算出的新稳定速度大于原来的稳定速度时,就需要进行加速处理。在这种情况下,瞬时速度计算如下:
Fi+1=Fi+aT (1)
式(1)中,a为加速度。此时系统以新的瞬时速度Fi+1进行插补计算,得到该周期的进给量,对各坐标轴进行分配,这是一个迭代过程,这个过程一直进行到Fi=Fs为止。
1.2 减速处理
系统每进行一次插补运算,都要进行终点判别,计算离终点的瞬时距离si,并由此判断系统是否进入减速区。减速区的长度sd由线性加减速算法得到。
式(2)中Fend是最终的末速度。
若Si≤Sd,则表明进入减速区,插补计算需要以减速方式进行,瞬时速度按式(3)计算。
Fi+1=Fi-aT (3)
此时系统以新的瞬时速度Fi+1进行插补计算,此过程一直到新的稳定速度或零为止。整个过程共有加速、匀速、减速三个阶段。根据具体参数的不同可分三种情况,见图1。对应的加速度见图2。
2 S曲线加减速控制方法
直线加减速启动和加减速结束时存在加速度突变,产生冲击,因而不适合用于高档的数控系统。一些先进的CNC系统采用S曲线加减速,通过对启动阶段即高速阶段的加速度衰减,来保证电机性能的充分发挥和减小启动冲击[4,5]。
2.1.1 计算公式
正常情况下S曲线加减速的运行过程可分为7段:加加速段、匀加速段、减加速段、匀速段、加减速段、匀减速段、减减速段。如图3所示。
tk:(k=0,1,…,7)各个阶段的过渡点时刻;
τk:(k=1,2,…,7)局部时间坐标,表示以各个阶段的起始点作为零点的时间表示;
τk=t-tk-1(k=1,2,…,7);
Tk:(k=1,2,…,7)各个阶段的持续运行时间;
A、D为加速度;J为加加速度;
L:整个运行长度。
一般情况下可假设电机的正向和反向的最大加速度相等,即:
Amax=Dmax (4)
假设电机加速度曲线从0达到最大值和从最大值到0所用的时间相等,此时间定为系统的一个特性时间常数tm,其应满足
T1= T3= T5= T7= tm。
从而
但是式(5)的前提条件是:运行过程中最大加速度能达到。若这个条件不成立,则式(5)由式(6)代替。
由此可知,只要确定三个参数就可确定整个运行过程。他们是:系统最大速度vmax,最大加速度Amax,加加速度J。其中最大速度反映了系统的最大能力,最大加速度反映了系统的最大加减速能力,加加速度反映了系统的柔性,该参数与tm成反比,若取大,则冲击大,极限情况下取无穷大,S曲线加减速即退化为直线加减速。若取小,则系统的加减速过程时间长,可以根据系统的需要及性能进行选取,根据习惯,一般通过选取时间常数tm间接确定J。
通过上述假设,可以得到加加速度J、加速度a、速度v、位移s等计算公式通用形式如式(7)。
由此可得匀速段的运行时间为:
加速区长度为:
减速区长度为
3 实例
前面讨论了直线加减速、S曲线加减速的实现方法,下面通过一个例子来对比分析一下各自的性能,以便根据需要选取。
见图4是一段连续的机床运行轨迹,其中A(0,0,0),B(7.07,-7.07,0),C(9.67,-5.57,0),D(30.88,15.64,0),E(35.71,16.93,0),现在采用直线加减速和S型加减速的算法进行速度规划。
图5是直线加减速和S形加减速的速度曲线和加速度曲线。
4 结论
直线加减速在最大加速度上运行时间最长,因而运行时间最短,并且速度是时间的一次函数,计算复杂度最低,程序运行时间也最短,但同时加速度是不连续的。所以柔性差,加速度有突变的情况,在现在电机驱动元件的性能还不能达到比较理想的动态响应的条件下,实际使用直线型加减速的数控系统的起停速度轨迹并不是理想的斜线,还存在明显的波动。S曲线的加速度是一个连续的变化过程,所以在机械运动的平稳性方面较好,虽然从速度的快速性上比不上梯形曲线,但是在满足一定平稳性的条件下,可以将最大加速度提高或加长匀加速阶段来提高加速效率[6]。而且完整的S曲线是由多个阶段组成的,加加速段、匀加速段以及匀速段的运动时间可以取不同值,可以得到很多情况下的功率耗散。
参考文献
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减速高中作文 第4篇
如果要说高中这三年最让我后悔的事，那一定就是没有坚持田径训练。
刚进学校的第一次参加校运会，四百米拿到了第一名。碰巧班上有一个同学（在此称呼他为景二）一直在学校田径队训练，而且短跑和长跑的成绩都非常的突出。抱着一种想战胜他的心态，我以曾经第一的理由申请加入田径校队。
开始一件事的理由有很多，有时也很少，如因为一刻的冲动。
田径是枯燥而乏味的。枯燥的是日复一日一成不变的训练，如果说巨大趣味，那就是竞赛胜利后的狂喜亦或是失败后强烈的不甘。但当时的我却体会不到失败的滋味。虽然现在认清了失败不再是屈辱，却来不及体验那种超越或是被超越的快感。
景二，现在看来是我非常佩服的。他的身体素质虽不如我，然而他的斗志与坚强却是让我望尘莫及。当第一次在我最拿手的四百米比赛中输掉的时候，我知道了我喜欢的并非跑步而是胜利，所以失败是痛苦的。故事到了这里，或许你会认为失败后的我会更加努力，最终拥抱胜利。而生活并非电影，不一定都有美丽的结局，贾大力或许才是我真正结束田径的原因吧！他是我们班杀出的又一匹黑马，是两百米校纪录的保持者，还带领我们班两次打破接力赛校纪录。可我那微薄的自尊怎受得住又一堵无法击破的厚墙挡在我的面前。在跑道上一次又一次的被超越，终于浇灭了我对胜利最后的欲望。
我选择了退出，每天可以按时吃晚饭了，每天不用去拼死拼活的训练了，每天不用再去比赢不了的比赛了。世界仿佛更美好了，可我一点也不快乐。总想去“看看”他们训练，可又失落自己已不属于那个团队。偶然听到别人对“他们”的夸奖我都会不自觉的骄傲，可又失落那骄傲已不属于我。
终于，我又一次穿上了久违的训练服，换上了那双令我着迷的跑鞋，站上了那条让我欢喜让我忧的`跑道。六号跑道，是从前我们一次又一次创造辉煌的跑道，然而面对它，我却觉得陌生了，我显得那么的格格不入。
我又沉默了，并不是在沉默中爆发，而是在沉默中选择了灭亡。
我又一次也是最后一次地脱下跑鞋，把他放在一个黑色的胶袋里。他叫作“白鲨”，他是我难以忘记的，我无法忘记他第一次陪伴我完成比赛后我的欣喜若狂，哪怕我已经不是第一。我无法忘记我们刷新接力赛纪录时心里的澎湃，虽然我们当时表面上强作镇定……选择将他收起来的确是一件非常残忍的事，无论是对它还是对我。
……
尘封它很久后“偶然”又把他拿出来。我仿佛又看到了以前在赛道上挥洒的汗水，我仿佛又看到了我一心向往的终点，我仿佛又看到了那根接力棒传到我的手上。最后，我看到你只是一双鞋子，名叫“白鲨”。他没有冲着我咆哮，只是平静地说，是我放弃了他，与别人无关。
放弃的理由也有千万种，在你最脆弱的时候，它让你自己一拳击倒自己。
谐波齿轮减速器虚拟测试系统的研究 第5篇
谐波齿轮减速器是利用行星齿轮传动原理发展起来的一种新型减速器,谐波齿轮传动(简称谐波传动),是建立在弹性变形理论基础上的一种新型的机械传动方式,它是依据柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种齿轮传动。该传动是由美国人马塞尔于1959年发明的,它的出现被认为是机械传动的重大突破。它具有体积小、重量轻、传动比大、精度高等特点,目前被广泛应用在航空航天、仪器仪表、机器人、雷达等需要精密定位的领域。谐波减速器的在各个领域中的应用,在不同条件下需要不同的技术指标,如何评价其技术指标便成为减速器行业面临的一个难题。为解决这一难题,研究开发了谐波减速器测试系统[1]。
该系统采用虚拟仪器构成,虚拟仪器的精髓在于用户可以根据自己的需求来定义功能和性能,复杂的硬件功能可以通过简单的软件方法来实现。采用虚拟仪器技术进行减速器性能测试,充分利用了虚拟仪器“软件就是仪器”的思想,在必需的硬件环境下尽可能发挥软件功能,完成信号采集、信号分析、测试结果的存储显示、测试数据的管理等工作。该测试系统不仅能综合测试谐波减速器的总体性能,而且还能根据这些测试数据进行分析,对谐波减速器的优化设计提供帮助[2]。
1 主要测试参数及测试原理、方法
1.1 机械效率的测试原理与测试方法[3]
1.1.1 测试原理
转矩、转速、功率均是减速器工作时的重要参数,选择合适的测量原理是决定测试系统成败的关键。
转矩测量:使机械元件转动的力偶或力矩叫做转动力矩,简称转矩。采用扭矩传感器进行测量,扭矩传感器采用应变片电测技术,在弹性轴上组成应变桥,向应变桥提供电源即可测得该弹性轴变形的电信号。将该应变信号放大后,经过压/频转换,转变成与扭应变成正比的频率信号。
转速的测量原理:转速测量必须与转矩测量保持同步,才能确保测出的机械效率值准确可靠。转速测量采用光电码盘的方法进行测量,每一光电编码器的线数为2048,轴带动光电码盘每旋转一周可产生2048个脉冲,高速或中速采样时可以用测频的方法,低速采样时可以用测周期的方法测出准确的转速。
机械效率的测量原理:当转速,转矩信号都测试出来以后,根据电工学公式:
式中:P为谐波减速器的输入或者是输出功率,kw;
T为谐波减速器的输入或者输出扭矩,Nm;
n为谐波减速器输入或者输出转速,rpm;
由于安装需要,实际检测装置中,输入传感器与减速器之间,减速器与输出传感器之间各有一个联轴器,如图1所示。
考虑到联轴器的机械效率ηl的影响,则减速器的输入功率的计算公式变为:
减速器输出功率的计算公式变为:
1.1.2 测试方法
在谐波减速器的输入输出端通过联轴器连接转矩转速传感器,由输入扭矩传感器测出的转矩乘以联轴器效率,输出扭矩传感器测出的转矩除以联轴器的效率,就可以分别的求出输入、输出扭矩值。
通过驱动电机尾端的光电编码器可以测得输入轴的转速,力矩电机负载模拟器尾端的光电编码器就可以测得输出轴的转速。
将转矩传感器通过数采卡进行数据采集,光电编码器通过运动控制卡读回的编码器位置信号,最终通过计算机进行数据的分析、处理、得出同一时刻的输入输出转速,输入输出转矩,计算出效率,并且绘制出波形。
1.1.3 减速器效率η计算方法
机械效率是系统要得到的主要数据,其计算方法如下,减速器输出功率除以减速器的输入功率即得到减速器的效率,公式如下:
通过公式(2)和(3),计算出减速器的机械效率为:
1.2 噪声的测试原理和方法
按GB6404规定测试,将声级计安装在距离减速器外壳1米处,在额定转速和额定负载下测试,找出声级计最大的测试数据用来评价减速器的性能,要求噪声不大于60d B。
1.3 温升的测试原理和方法
1.3.1 测试原理
谐波减速器温升计算需要测试环境温度和减速器温度,根据谐波减速器的使用环境要求:-40~+55℃;所以测试的时候要在两个极端的温度下进行,即高低温环境试验,在控温箱中进行。温度测量采用热敏电阻,热敏电阻的引出线连接数据采集卡上,通过labview软件编程,将数据采集卡采集到的数据进行定标换算成温度信号,在前面板进行数值显示、波形绘制等。最终可以得到环境温度和减速器温度的平均值,峰值以及实时温度波形图。
1.3.2 测试方法
将热敏电阻粘贴于保温箱上,将测试的数据作为环境温度,热敏电阻粘贴于减速器外壳上,将测试的数据作为减速器温度,两者之差即为温升。
要求在-40℃保温2小时能正常空载启动,在+55℃保温条件下,以额定转速、额定负载正常运转约2小时,其热平衡温度不超过100℃(温升45℃)。
1.4 传动精度的测试原理与测试方法[4]
减速器输出轴相对于输入轴的理论转角与实际转角之差,即为传动误差。动态测量采用编码器,通过编码器测出输入与输出信号的差值,绘出误差曲线,取其最大值。
1.4.1 测试原理
1)角度的测量:输入输出的角度的测量均通过读取编码器的位置值来实现,输入轴的角度值由驱动电机尾端的编码器提供,输出轴的角度值由负载模拟器(即力矩电机)尾端的编码器提供,运动控制卡采集到编码器的位置值,通过labview编程把这个值实时记录下来。
2)高精度的力矩加载:磁粉制动器通过模拟量给定阻力矩值,作为大的力矩负载加载。大力矩加载时,磁粉制动器作为阻力矩的大部分给定,输出电机通过力矩闭环控制加载的精度。
1.4.2 测试方法
驱动电机速度模式,负载电机力矩模式,开始测试时,同时记录输入轴与输出轴的编码器值,每隔一段时间采样一个点。小力矩加载时,通过输出电机与扭矩传感器构成力矩闭环实现,加载精度控制在0.5%。
具体实施步骤:首先要输入待测减速器参数,包括减速器型号,减速比,精度等级。然后输入电机参数,包括驱动电机转速,力矩加载(磁粉制动器,力矩电机指令)等参数。运行时启动驱动电机,带动减速器运转,监测系统的稳定性,监测驱动电机的转速和输出扭矩传感器的力矩值,待系统稳定后,开始测试。开始进入测试,记录输入输出编码器的值,采样点不少于720个(可连续采样)。
实时计算传动误差,根据计算的结果实时显示曲线,测试结束后,取最大值,即为测得的传动误差。
1.5 振动的测试原理和方法
为了得到谐波减速器的振动情况记录,根据GB2423.10,在减速器正上方、侧边、输入轴附近分别安装3个压电加速度传感器,依次测量减速器的竖直、水平、轴向的振动情况。将压电加速度传感器连接至数据采集卡上,通过labview编程,将数据采集卡采集到的数据进行定标、积分、功率谱分析、加窗函数等处理,最后得到减速器三个方向上的振动的加速度、速度、位移的峰值、均值及波形图,还可以得到其振动的功率谱波形,峰值频率等。
2 谐波齿轮减速器测试系统的设计
根据谐波减速器各个参数的测试方法,同时依据功能齐全、结构简单、操作方便、测试精度高、运行安全可靠和成本低的原则,对谐波减速器测试系统进行了软件、硬件的设计。
2.1 测试系统的硬件设计
减速器测试系统硬件实验台由驱动电机、输入扭矩传感器、被测谐波减速器、输出扭矩传感器、负载模拟器(由磁粉制动器和力矩电机共同组成)、数据采集卡、运动控制卡、工控机等组成,谐波减速器效率测试和精度测试所需的硬件略有不同,在精度测试的时候输入轴的扭矩传感器是不需要的,具体的测试示意图如图2所示。
图2中,被测减速器的输入位置角度值由驱动电机的编码器提供,输入转矩信号由输入扭矩传感器提供,输出位置角度值由负载力矩电机的编码器提供,输出扭矩信号由输出扭矩传感器提供。
试验时,根据不同的测试项目,只要把按照图示的安装方式安装,调用相应的测试软件,即可测得所需的测试数据,计算出减速器的参数值。
2.2 测试系统的软件设计
测试系统采用labview2009进行开发,包括运动控制软件、监控界面以及测试算法的编写。测试系统软件流程框图如图3所示。
在研究了以上检测方法和原理的基础上,运用Laview2009软件对谐波减速器的测试系统进行了设计。谐波减速器性能测试系统部分前面板如图4所示。
3 结论
在虚拟仪器技术的基础上,对谐波齿轮减速器的虚拟测试系统进行了研究和设计。确定了谐波齿轮减速器的转矩、转速、效率、温升、振动、传动精度等参数的测试方法、测试原理,并确定了各传感器的类型,搭建了硬件实验台。同时,在虚拟仪器技术基础上,运用Laview软件进行编程,设计了适用于谐波齿轮减速器的虚拟测试系统,并进行了仿真。可以完成对谐波齿轮减速器各个参数的信号采集、信号处理、数据显示、波形绘制等功能,充分发挥了软件强大的数据处理能力,在提高精度的同时大大降低了硬件成本。将虚拟仪器技术应用于谐波减速器的性能测试,利用软件即是硬件的思想,有以下优点:编程简便,可以将更多的精力投入到算法和课题的研究中;成本较低,只需要购买通用性强的外端数据采集设备即可;可以提高测试系统的自动化水平和测试精度。
该设计通用性强,只需要在原有试验装置的基础上进行一定的改动,增加相应的传感器,即可利用本系统重构成为新的虚拟仪器测试设备。通过试验,验证了谐波减速器新产品的主要性能参数,同时对其进一步优化设计提供了重要的参考数据。
摘要：在对谐波齿轮减速器的转矩、转速、效率、传动精度等参数的测试方法、测试原理研究的基础上,利用虚拟仪器技术,对谐波齿轮减速器的性能测试系统进行了研究和设计。并运用labview2009软件编程,设计了适用于谐波齿轮减速器的虚拟测试系统。该测试系统充分发挥了计算机的处理能力,降低了硬件成本投入。
关键词：虚拟仪器,谐波齿轮减速器,测试系统
参考文献
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[3]蔡振,吕新生,李志远,王亚芹.基于虚拟仪器的微型减速器机械效率测试系统[J].仪表技术与传感器,2008(10):31-33.
减速系统 第6篇
减速器的应用相当广泛，许多专家在减速器设计方面积累了大量的有效经验，其中不乏有许多成功的高质量的设计个案，减速器本身具有系列化、标准化和通用化等特点，所以可以将许多前人设计比较成功的减速器开发成一个参照系统，通过该系统，能够借鉴专家们的设计经验，从而提升减速器的设计质量、减少减速器设计过程中的重复劳动、提高设计效率、降低设计成本。本文在介绍专家系统相关理论知识的基础上，主要分析开发减速器设计专家系统的方法和内容。
2 专家系统简介[2]
2.1 专家系统的概念和结构类型
专家系统(Expert Systems，简称ES)，也称为基于知识的系统，是人工智能的一个最为重要的应用领域。它是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智能程序系统，能够运用专家多年积累的经验和专门知识，模拟专家的思维和决策过程，求解该领域的复杂问题。
专家系统的结构类型一般分为基本结构、一般结构和理想结构三种，通常由知识库、推理机、综合数据库、人机接口、解释程序等几个部分组成，常用的一般结构如图1所示。
专家系统的结构中，知识库是用来存放领域专家提供的专门知识;推理机是专家系统的核心部分，其任务是模拟领域专家的思维过程，控制并执行对问题的求解;综合数据库用于存放关于问题求解的初始数据、求解状态、中间结果、假设、目标以及最后求解结果;人机接口是专家系统和领域专家及用户之间的界面;解释程序主要对系统的行为做出解释。
专家系统的实质就是把领域问题求解有关的知识有机地结合到程序设计中，使程序像领域专家一样进行推理、学习、解释，实现问题的求解，所以专家系统研究和设计的重点在于知识的处理。
2.2 专家系统的知识处理
专家系统知识处理的重点环节主要包括知识的获取、表示和运用，专家系统的知识具有自己的特征，并且有多种表示方法，本部分主要介绍专家系统知识的表示、知识库结构设计以及知识推理。
2.2.1 知识表示
知识表示主要研究用什么样的方法将求解问题所需要的的知识存储在知识库中，并借助于推理机，使知识的表示和运用相融合，便于计算机处理。
专家系统的知识归纳为确定性知识和不确定性知识，知识表示方法一般分为叙述性知识表示法和过程性知识表示法两大类，而叙述性知识表示法又通常有逻辑规则表示法、产生式规则表示法、语义网络规则表示法、框架规则表示法、特性规则表示法等等，每一种表示各有优缺点，适用于不同的应用领域，具体应用时，要根据各领域的特点选用相应的知识表示法。
2.2.2 知识库结构设计
专家系统用到的知识多而复杂，如果全部知识都放在一个知识库中，一方面降低了知识库中知识的可用性和有效性，另一方面也增加了知识库的管理难度，所以通常需要对知识库进行细分。知识库的结构主要有顺序关系的知识库结构、层次关系的知识库结构、网状关系的知识库结构等几种形式。
2.2.3 知识推理
知识推理是专家系统的核心，是一个十分复杂的过程，涉及到许多的相关技术，推理的控制策略主要包括推理方向、冲突消除策略、求解策略和限制策略等内容。
3 减速器设计专家系统结构设计[1,4,6]
3.1 减速器设计专家系统总体结构
在减速器设计专家系统中，设计者在系统主界面中输入初始设计参数，通过访问相应的知识库和数据库，自动选择齿轮传动类型、齿轮材料及其热处理方式、齿轮精度等级，得到齿轮初步设计结果，接着进行强度校核，对设计结果进行满意度分析评价。
基于以上的分析，减速器设计专家系统的总体结构如图2所示，基于VB软件开发的主界面如图3所示。
3.2 减速器设计专家系统知识处理[5]
3.2.1 减速器设计专家系统的知识表示
在减速器设计过程中，将各种图表、公式、标准等知识归纳为确定性知识，为了兼顾实施推理与公式计算的需要，可以采用产生式规则来表示：
可用事实规则表示材料等知识，如根据输入的信息确定具体材料可用下列语句：
可用计算规则表示需要计算确定的知识，如计算齿轮齿数可用下列语句确定：
表示：如果螺旋角等于零(直齿轮)，且z1和u已知，则对z2进行求值。
可用判断规则表示需要经过判断确定的知识，如选择齿轮结构的类型可用下列语句确定：
表示：如果是圆柱齿轮，螺旋角等于零，同时齿顶圆直径大于160mm而又小于1000mm时，则齿轮类型选用选用选择辐板式圆柱齿轮。
对于在减速器设计过程中，有关齿轮的材料、热处理方式、材料的机械性能等知识可以采用框架规则来表示。例如可用下列语句表示齿轮设计的常用资料。
在减速器的设计过程中，有些知识需要通过设计人员的判断，是模糊的、不确定的，例如，减速器设计过程中的材料和热处理的选择、精度等级的选择等等，可以采用带可靠度的产生式规则表示。
如齿轮材料、热处理方法、精度等级的选择等可用下列语句表示：
3.2.2 减速器设计专家系统的知识库设计
减速器设计专家系统知识库的结构如图4所示。
3.3 减速器设计专家系统知识推理设计[3]
减速器设计是根据一定的约束条件下的已知条件来推出设计结果，所以减速器设计专家系统主要采用正向推理的方法，以便更快地对用户输入的事实作出响应。其程序框图如图5所示。对于有些选择存在不确定性的参数，如齿宽系数、安全系数的确定，可以采用模糊推理的方法来进行，具体的程序框图如图6所示。
4 减速器设计专家系统设计实例
在图3所示的主界面中，“减速器类型”选择选为“圆柱斜齿齿轮减速器”，在“设计参数”栏中输入表1的设计参数，并选择小齿轮材料为45钢调质，其他齿轮材料为45钢正火，小齿轮硬度为HBS240，其他齿轮硬度为HBS200，在“评价满意度”栏中输入0.95，在“评价目标”中输入表2的内容，单击“设计”按钮，设计结果如图7所示。
5 结论
本文首先介绍了专家系统的基本概念和重点内容，根据专家系统的基本理论，分析了减速器设计过程中知识的表示、知识库的结构以及知识推理，对减速器设计专家系统的进行了探讨和研究，并基于VB软件初步开发了减速器设计专家系统。通过应用实例表明该系统具有设计准确、高效便捷的特点，为减速器的设计提供了有力的工具。
同时本文开发的减速器设计专家系统在知识选择、知识库建立、知识推理机理的选择等方面还需要进一步考虑，在模糊关系的建立、隶属度、评价矩阵的确定等方面还需要进一步完善，以使系统的知识库更加丰富、推理更加合理，判断更准确，应用更广泛。
参考文献
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[3]谢庆生.机械工程模糊优化方法[M].北京:机械工业出版社,2002.
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[5]毛新才.齿轮传动设计Expert/CAD系统的研究[D].西安:长安大学,2001.
减速系统 第7篇
减速器是介于原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置,用来传递动力,降低转速和增大转矩,具有结构紧凑、传动效率高、传动准确等特点,因而在机械传动中被广泛应用。但减速器的结构较为复杂,包含很多种零部件,并且很多零部件在设计过程中存在相应的约束对应关系。在传统的设计中,零件模型通常是设计者利用固定的尺寸值得到,一旦某一个零件尺寸或设计要求发生变化,必须重新绘制零件模型,重复工作量大,且消耗了大量的人力物力。基于以上原因,本文以Visual C++6.0为编程语言,Access2003为数据库管理平台,Pro/E Wildfire为CAD平台,采用动态链接库的方式实现基于Pro/Toolkit二次开发的通用减速器参数化设计。
1 参数化设计技术及总体思路
参数化设计是CAD技术的一个重要分支[1]。参数化设计是一种使用重要几何参数快速构建和修改几何模型的方法,其主要特点是全尺寸约束、全数据相关、尺寸驱动设计修改[2]。在已经建立的基准模型的基础上,改动其中一个或多个设计参数数值,系统将依据数据自动重新生成对应模型,从而实现对模型的驱动。
参数化设计的基本原理是采用三维模型与程序控制相结合的方式,采用交互方式而不是程序创建三维原始模型。因而首先根据产品实际设计需要,在充分了解和分析模型参数关系的基础上,区分出零件模型的设计输入参数、中间计算参数以及系统输出参数,其中设计输入参数是一组能控制三维模型形状和拓扑关系的设计参数,也同时是最终由人机交互界面输入的设计参数。同时建立零件模型参数数据库。然后在Pro/E的Relation下定义各参数,并通过变量或简单的数学表达式定义各参数的约束关系。最后开发可视化用户界面,对模型的设计参数进行编程,通过在交互对话框修改设计参数值,生成新的三维模型。框图如图1所示。
2 二次开发工具
Pro/E Wildfi re是美国PTC公司开发的三维CAD/CAM系统,尺寸驱动、基于特征建模、单一全关联的数据库是其独有的特点[3],在三维模型设计领域得到了广泛应用。它是基于单一数据库(整个Pro/ENGINEER系统建立在单一的数据库上,具有完整而统一的模型,提供了双向关联性的功能)的参数化通用CAD软件,提出了真正的全相关性(任何地方的修改都会自动反映到所有相关地方)、基于特征的参数化造型等概念[4]。
Pro/TOOLKIT是Pro/E软件提供的开发工具包,提供了开发Pro/E所需的函数库文件和头文件,使用户编写的应用程序能够安全地控制和访问Pro/E,并可以实现应用程序模块与Pro/E系统的无缝集成[5]。Pro/TOOLKIT提供的UI对话框、菜单技术,结合Visual C++的可视化界面技术可方便设计者根据具体要求设计出快捷便利的交互界面。可不用给出模型的全部参数,而只需要确定零部件的关键参数并建立零件各尺寸及各零部件尺寸间的约束关系,通过程序控制的方式即可快速生成所需模型,便于实现减速器的系列化设计,大大提高系统的设计效率。
3 减速器参数化系统设计流程
减速器包含的零部件数目比较多,包括壳体—上、下箱体,传动零件—齿轮或齿轮轴,支撑零件—轴或齿轮轴,标准件—螺栓、轴承、键等,其他零部件包括轴承座、端盖、油标、通气器、放油螺塞等。在此以减速器中某一标准直齿圆柱齿轮轴为例介绍其零件的参数化设计过程。
3.1 建立基准模型
要实现模型以参数驱动,创建参数化基准模型非常重要。合理设置所需参数,给其命名并赋初始值,在充分分析模型各参数间尺寸关系的前提下正确添加参数驱动关系,存储模型作为参数化设计系统的基准模型。
齿轮轴上轴的设计中主要是对二维图形的基本尺寸中的各轴段长度(L)、直径(DIA)及其轴上其它特征参数进行设定,参数之间的相互约束关系作为尺寸驱动模型的依据。对轴上齿轮部分的参数化设计,首先要分析齿轮的各个参数:模数(m)、齿数(z)、压力角(alpha)、齿顶高系数(ha)、顶隙系数(c)、分度圆直径(d)、基圆直径(db)、齿顶圆直径(da)、齿根圆直径(df)和齿宽(b)等之间的关系,区分设计模型的主驱动参数、从动参数;通过Pro/E中参数选项,添加模型的约束参数;同时以交互界面的需输入参数作为主驱动参数,将从动驱动参数与主参数尺寸间的约束通过关系选项连接起来。如图2所示。而齿轮的轮齿都由渐开线生成,用曲线绘制渐开线比较抽象,而如果用一定的参数方程来考虑能大大缩短了绘制的时间。渐开线参数方程如下。
在创建基准模型的同时,将其各参数数据作为模型的初始化尺寸。为方便对零件数据的集中管理及修改,系统在Microsoft Access环境下建立齿轮轴零件数据库,将基准模型的参数数值设为数据库的第一组参数,也作为其它组参数修改和模型初始化的依据。
3.2 交互界面设计
参数化设计的用户交互界面是用户与系统进行交流的唯一窗口,友好、成功的人机交互界面设计是系统设计的重要环节。弹出式对话框能向用户提供图形与文字共存的可视化环境,使得操作更为简单和快速[6],也更为直观。这里在对话框中输入模型的主驱动参数,通过程序控制的方式可完成参数数据传递,从而实现模型的数据驱动。
齿轮轴交互界面的设计涉及对话框、静态文本控件、编辑控件、图像控件以及按钮的设计,如图3所示。在齿轮轴的模型输入对话框中涉及到较多的参数,结合齿轮轴的结构特点,在窗口按各轴段进行区域设计,且对三维实体模型中的每个主驱动参数,在图像控件中均有相应标识的命名,用户可很直观无误的输入各设计参数。而其对话框功能的实现是在单个控件的属性中改变其ID和Caption值,并利用VC++6.0建立齿轮轴的变量类,使每一个变量与先前所建的齿轮轴数据库相关联。
同时,对于交互界面的布局设计,按照参数的重要程度和清晰程度对界面进行合理布局,力求使得界面简洁清晰,符合设计者的设计思维习惯。同时,各控件之间行列整齐、行距一致,使窗口不至因控件太多而显杂乱。
3.3 模型参数驱动的实现
要实现模型的参数驱动,必须实现数据流双向传动[7]。一方面基准模型的初始参数值或数据库存储的设计参数值必须能被调用到交互界面,以方便用户进行反复修改;另一方面,在交互界面上由用户重新输入的设计参数值必须能返回基准模型以实现参数更新,从而驱动系统重新生成新模型。
Pro/Toolkit以C语言为依托,封装了许多针对Pro/E底层资源调用的库函数和头文件。通过调用Pro/Toolkit中的库函数,编写外部应用程序,可以方便、安全地访问Pro/E的数据库及其应用程序,进行二次开发,扩展Pro/E功能。Pro/E软件系统自动给零件中特征的尺寸赋予参数并排上序号,且序号唯一并不随尺寸值的改变而更改[8],表示形式为整形标识符,也就是模型尺寸的ID。通过编写相应的程序,添加相应的函数及变量,建立对话框中模型各几何特征与尺寸ID之间的映射关系,实现各个按钮与Pro/E参数建模的连接,由ID关联驱动模型尺寸,读取用户交互界面修改后的尺寸数据,依参数数据自动再生新模型。
由于程序中使用了数据库技术,因而要实现对表的访问,需要现注册一个ODBC数据源,从而实现数据驱动。同时数据库的应用使设计者可对设计历史参数数据进行查看,并随时对可能用到的任一组数据进行存储和修改。
3.4 系统示例
启动Pro/E,对系统动态链接库进行注册并成功加载后,选择齿轮轴设计选项,在图示对话框中分别输入对应轴段及齿轮的基本参数,系统可依参数生成相应模型,如图3所示。点击【取下组参数】按钮,则界面中的设计参数变为数据库中当前数据的下一组参数数值,点击【依参数再生】按钮,则初始模型被更新。若此组数据可满足设计要求,则可【保存数据】,完成新的一组参数的存储。在装配体中,设定好各个零件间装配关系,则当零件模型参数发生变化时,装配模型自动随之更新。应用此系统设计减速器的整体三维装配图,如图4所示。
4 结论
本文基于Pro/E的参数化设计理念,在充分分析各零部件设计参数关系的基础上,以减速器齿轮轴为例建立了减速器零件的参数化模型;采用Access建立减速器零件设计参数数据库,实现对设计知识的继承和重用,方便系列产品的数据存储和修改;同时利用Pro/Toolkit开发工具包和VC++的可视化开发环境,开发出系统友好的用户界面,实现了与Pro/E的无缝集成及设计过程中的可视化。实验证明,该减速器参数化设计系统操作简单,运行可靠,提高了系统的造型速度,减少设计中重复建模时间,同时,为其它参数化设计系统的开发提供借鉴。
摘要：基于Pro/E的参数化、基于特征的设计理念,利用其提供的二次开发工具Pro/TOOLKIT,以Visual C++6.0为开发环境,结合减速器的设计特点,开发一套基于Pro/E的减速器参数化设计系统,利用可视化技术在人机交互界面输入设计参数来以快速生成三维实体模型,减少同类产品的重复设计。
关键词：参数化设计,Pro/TOOLKIT,VC++
参考文献
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减速系统 第8篇
关键词：润滑管理,分析,改造对策
1 设备状况及工况分析
伯方煤矿是一座年产180万吨煤炭的大型煤矿企业,井下的采掘工作面实现了机械化作业,目前采用的减速机主要以进口SEW(400 200 160)和国产(250 132 40)为主,在运转过程中原润滑环境下的设备主要存在以下问题:
工作温度:设备停用期间井下温度一般在10℃左右,而设备长时间运转情况下减速箱内油温在70℃~100℃之间。
工作负荷:由于矿用减速箱的工作特性,箱内齿轮间存在极压情况,但压力大小无法计算,一般大于1100MPA。
污染情况:油箱内污染源一般来自于水;摩擦产生的金属屑末;空气中的灰尘;润滑油碳化积碳。
油位管理:方法一:以油标的上下限为主;方法二:以大齿轮或油箱的1/3为限(木棍测量法);方法三:注油到齿轮箱下孔流出为限。
原用润滑:美孚630#634#,骄马320#,齿轮油320#,双曲线齿轮油150#。
加换油周期:部分国产减速箱加油及换油周期频繁,最短甚至天天都要检查,2~3月就得进行换油,即使是进口减速箱换油周期也得最少保证一年两次,润滑剂消耗量特别大。
2 原润滑情况分析报告
油温高:减速机油温通常要求在70℃左右,油温高是减速箱润滑失效的主要原因,具体体现在以下几方面:润滑油粘度急剧下降,润滑油乳化;引起摩擦局部油膜破坏,润滑失效,降低设备承载能力;导致齿轮断齿、胶合、点蚀及异常磨损,降低设备寿命;润滑油碳化,积碳,形成渣滓;降低油封寿命;其中油温高导致设备中齿轮的异常磨损,减少设备的寿命。设备中齿轮的异常磨损也会导致油温升高,如此恶性循环,设备快速损坏。
造成油温高的主要原因是润滑剂不能在摩擦面形成油膜来保护设备,从而产生大量的摩擦热,摩擦热促使油温升高,致使润滑剂的润滑效果进一步下降,最终造成润滑剂失效变质,设备磨损。
例如:洗煤厂振动筛,外部温度在50℃~70℃,两个半月就得进行换油;采煤机油箱没有考察具体温度,但同样反应油温太高,润滑油变质,加换油频繁。
极压性强:极压性同样是考验一种润滑油的润滑质量标准,主要靠润滑油的复合使用才能在齿轮间传递负荷时不至于出现被擦伤、磨损、胶合等损坏现象。若润滑油极压性不够强,设备摩擦之间就不容易形成油膜,也就起不到润滑作用,同时以矿物油为基础油的润滑剂在极压情况下容易变质,进一步降低了润滑剂的润滑效果。
润滑剂变质:一般润滑剂变质原因有,油乳化以及油泥和沉淀,特别是当润滑油被0.02%的水污染,可导致轴承寿命降低约48%。普通润滑剂中含有多种化学成分,遇水、遇高温会致使润滑剂发生乳化失效,润滑剂失效后又会形成积碳现象,设备在缺乏良好的润滑环境下,再遇到积碳颗粒会加速设备的磨损,从而又形成设备磨损后的金属屑污染,最终造成恶性循环的结果。
油位管理:以上三种方法都是传统的油位管理办法,无论任何一种方法都不能保证设备始终处于最佳油位的润滑环境,无论是油量过多还是油量过少都会导致油温的升高,特别是缺油的情况下,油温会急速上升,甚至烧毁设备,而且油量过高还会造成设备功耗的增加。
例如:伯方煤矿目前都是使用的传统油位管理办法,耗时、耗力,且设备润滑很难保持在理想的状态下。
润滑剂粘度变化大:目前使用的润滑剂普遍存在粘度指数低,粘度随温度变化大的问题。造成润滑剂粘度变化主要有以下几种原因:开机前后温差;设备运行时间长短引起的油温变化;环境温度变化;润滑剂本身粘度指数低。
良好的润滑可以使设备始终保持在一定的粘度范围内的润滑环境。一般润滑剂在油温过低时会使油的粘度增加,从而使油膜润滑摩擦力增大,设备功耗增加。此外,还会使油膜变厚,产生因油膜振动引起的机器振动。油温过高容易使粘度降低,导致油膜不易形成,造成润滑失效。
例如:目前功率大的设备普遍存在润滑剂粘度变化大的问题,特别是开机后运行时间长的情况下,润滑剂随设备运行时间粘度变化幅度太大,齿轮间形不成有效保护的油膜,造成设备温度升高。
润滑剂消耗多:经过考察造成齿轮箱润滑剂消耗大主要是减速箱密封存在问题,密封失效的原因有:密封质量不过关;油温高造成的密封失效,且高温下润滑剂的粘度变稀,更容易流出。
另外,当润滑油不能在摩擦面形成油膜来保护设备,产生摩擦热,需润滑油蒸发带走较多的摩擦热,从而加剧润滑油消耗。
例如:综掘机油箱正常要求是6个月换一次油,但目前实际3个月就得换,原因是润滑油乳化现象严重,润滑油变质,造成设备动力不足。
能耗问题:润滑剂粘度增加一个级号,耗能约增加1%~5%,所以保持润滑剂理想稳定的粘度对设备能耗控制同样意义重大。
锈蚀问题:暂未统计
3 解决方案
根据以上分析,通过了解精锐化学上海公司生产的CSR ALL SEASON—全合成四季齿轮油具有粘温特性好———粘度指数高,高温粘度不会过低,低温流动性好,不易乳化,油水分离迅速不易氧化,油泥少,不易变黑、变质不易挥发,补油少,节能6%~30%超长的换油周期,是矿物润滑油的4~8倍等特性,所以建议在减速机上使用
4 改造目标
4.1 油温控制在50℃~70℃,降低8~20度
烯烃基础油具有更低的牵引力特性,能使处在不规则表面如齿轮和滚动元件轴承负荷区的流体摩擦降低,从而降低摩擦产生的热量。
4.2 延长加油周期
聚α烯烃基础油具有不易挥发性,可减少补油次数延长补油周期,降低补油量。
4.3 换油周期延长到18月/次
聚α烯烃基础油具有超长的换油周期,是矿物润滑油的4~8倍,它的抗氧化性和热稳定性卓越,低温流动性优异,油品寿命长,故可大大降低换油费用及保养费用。
4.4 解决乳化,积碳,油泥,齿轮问题,降低油污染现象
聚α烯烃基础油不易乳化,油水分离迅速,另外它还具有优异的极压性,并能承受冲击负荷,不易被氧化,油泥少,不易变黑、变质。
4.5 降低能耗
聚α烯烃基础油具有更低的牵引力特性,能使处在不规则表面如齿轮和滚动元件轴承负荷区的流体摩擦降低,降低运作成本。所以,同样的输入功率下,使用烯烃基础油具有更高的输出功率,保证理想的润滑环境下我们的目标是节能6%~30%。
矿物油牵引系数:0.018
聚α烯烃基础油牵引力系数:0.012
4.6 降低设备维修频率,延长设备使用寿命
CSR ALL SEASON—全合成四季齿轮比传统产品更能有效的保护轴承和齿轮具体体现在以下几个方面:保证正常的工作温度和一定的粘度,通过减少因油乳化,积碳,油泥,高温等现象避免齿轮断齿、胶合、点蚀及异常磨损;形成稳定的油膜避免因油膜振动引起的机器振动,并降低噪音;避免油温过高引起油封的损坏。
4.7 防止设备锈蚀问题
聚α烯烃基础油油水分离迅速,可以有效的防止齿轮箱内部发生腐蚀。
4.8 达到设备润滑的标准化,精细化管理
CSR ALL SEASON—全合成四季齿轮超长的换油补油周期的基础上还降低了设备的维修频率,并配合SU-PERCHEM SC系列恒位油杯,在设备润滑管理上我们可以实现标准化合精细化关系,真正地实现固定的补油周期、补油量,换油周期及设备的最佳恒位润滑,使设备始终处于理想的润滑环境。
5 ROI(综合效益分析)分析
以一台400减速机工作21 600小时(30个月)为例:
目前方案:以目前所使用最好的稀油为例
润滑油价格:美孚630#、634#40元/公斤;骄马320#40元/公斤
换油频率:6月/次换油量:180公斤
注油频率:60天/次注油量:15公斤21 600小时润滑成本为:
(180公斤/次×5次+15公斤/次×15次)×40元/公斤=45 000元
改造后方案:
润滑油价格:CSR ALL SEASON四季轴承齿轮油80元/公斤(注:参考价格)
换油频率:30月/次换油量:180公斤
注油频率:180天/次注油量:15公斤
(180公斤/次×1次+15公斤/次×5次)×80元/公斤=20 400元
节省费用:24 600元;平均年节省费用:9 840元
上面仅是润滑成本一项,实际生产工作中还会涉及到很多其他相关费用,例如设备损坏造成的停机损失,设备维修更换,工时、人力等费用。另外,工业生产中大约有30%~40%的能源消耗在摩擦损失上,设备平均机械效率只有60%~70%,我们相信通过合理的润滑改造将会在节能减排上取得显著成效。下面是改造前后的具体费用结构:
6试用方案
6.1鉴于CSR ALL SEASON四季轴承齿轮油的特性建议在具有以下情况的设备上试用:
6.1.1设备处于水淋环境
6.1.2设备处于粉尘污染环境
6.1.3设备温度偏高
6.1.4设备存在锈蚀问题
6.1.5设备环境温差偏大
6.1.6设备润滑存在乳化严重问题
6.1.7进口设备
6.2建议试用设备:
6.2.1主井皮带减速箱:
主井皮带是煤矿生产的瓶颈部位,设备能否正常运转直接关系伯方煤矿的正常生产,且主井皮带作业环境处于井上,北方地区四季温差较大,润滑剂粘度四季变化较大。同时,建议配套恒位油杯。
6.2.2综掘机:
综掘机油箱正常要求是6个月换一次油,但目前实际3个月就得换,原因是润滑油乳化现象严重,润滑油变质,造成设备动力不足。
6.2.3采煤机:
目前润滑方案油温高,且换油频繁。
6.2.4洗煤厂振动筛:
原用320#齿轮油,设备指定1 200小时(75天,每天工作16小时)加注一次油,每次5升,但实际每10天就得加一次,2.5个月就得进行换油。
减速系统 第9篇
卷取机是将产品卷曲成卷的机械设备, 在很多行业都有应用。就复杂程度而言, 冶金行业的钢板卷取机具有代表性。卷取机驱动一般来自电力、流体等。一般情况下, 卷取机核心构成设备有:卷筒 (卷轴) 、辅助卷取设备 (辅助成型设备) 、助卷辊 (成形辊) 等。在产品卷取过程中, 产品主要在卷轴上成型, 卷轴一般由电机拖动, 卷筒减速箱采用稀油集中润滑系统, 以保障设备性能完好。
1 运行中出现的问题
本机组为宝钢公司某连续机组, 2011年初投产, 运行半年后出现稀油泄露, 更换同类密封后效果不明显, 造成环境污染严重, 润滑油消耗过大, 维护费用过高。
2 泄露原因分析及处理措施
泄露发生的原因主要是两位置存在压力差, 并有通道, 从而形成泄露。具体分析如下:按流体力学中基本公式, 伯努利方程理论:任何流体从A点运动到B点, 如果没有外力作用, 都是由于压力差的作用 (含动压、静压和势能) 。唇形密封也一样, 只要保证密封两侧压力平衡, 不论间隙大小、长短, 都不会漏油。
本减速箱之所以漏油, 是由于箱内压力大于箱外压力。减速箱内润滑油的力来自于旋转主轴带动浸泡在润滑油中的齿轮旋转及之后产生的润滑油飞溅。油位的高低、各部件的形状、润滑油的温升等各种复杂的因素, 使得准确分析运行过程中每一点的受力情况十分困难, 但是, 最终是形成了一个外推力的作用, 使得润滑油沿主轴漏到减速箱外。如果能有一个外力作用在润滑油上, 平衡掉原减速箱内的外推力, 就不会漏油了, 或者减少减速箱内的压力, 也可以达到这个效果。
产生漏油的过程:集中润滑系统将油喷入轴承内, 回流较慢, 造成油积聚在滚动轴承内, 压力增大, 致使箱体内压力大于外界压力, 产生润滑油的泄漏。
具体可能产生泄漏的原因及处理措施分析如下:
(1) 卷取机卷筒轴本体机加工精度不够:提高轴的加工精度, 保证同轴度, 或选用较柔的密封件或其他材料密封;
(2) 装配不良:正确安装密封圈, 勿反装或错位;
(3) 唇边压力不足 (油封) :校核密封尺寸正确与否, 弹簧是否正常工作;
(4) 密封唇开裂:可能是由于轴表面粗糙, 使用的密封材料不正确或速度过快、温度过高等原因造成;
(5) 密封圈损坏或磨损:更换密封圈并提高密封圈耐磨性;
(6) 压力过高:将集中润滑系统供油量减少, 或更换密封型号;
(7) 温度过高:根据工作条件配用型号更为适合的密封。
3 改进设计
综合多方面因素及现场检查, 决定从密封形式和润滑系统上进行改进。
3.1 更换密封
将原用的唇形密封更换为ProTech轴承隔离器形式的密封, 该密封类似机械密封原理, 分动、静环, 动环与轴通过O形圈密封, 静环与端盖通过O形圈密封, 动、静环面的结合通过特殊材质贴合, 密封效果较好, 改进前后密封结构如图1所示。
3.2 优化润滑系统
集中润滑系统具有明显的优点, 因为压力供油有足够的供量, 因此可保证数量众多、分布较广的润滑点及时得到润滑, 同时将磨擦副产生的磨擦热带走;磨擦表面的金属磨粒等机械杂质, 随着油的流动和循环被带走并冲洗干净, 达到润滑良好、减轻磨擦、降低磨损和减少易损件的消耗、减少功率消耗、延长设备使用寿命的目的。
但是集中润滑系统的维护管理比较复杂, 调整也比较困难。每一环节出现问题都可能造成整个润滑系统的失灵, 甚至停产。所以还要在今后的生产实践中不断加以改进。在整个润滑系统中, 安装了多种润滑设备及装置, 多种控制装置和仪表, 以调节和控制润滑系统中的流量、压力、温度、杂质滤清等, 使设备润滑更为合理。
集中润滑系统设计步骤如下:
1) 围绕润滑系统设计要求、工况和环境条件, 收集必要的参数, 确定润滑系统的方案。
2) 计算各润滑点所需润滑油的总消耗量。计算所润滑的各摩擦副在工作时克服摩擦所消耗的功率和总效率, 以便计算出带走摩擦副在运转中产生的热量所需的油量, 再加上润滑油膜, 达到流体润滑所需的油量, 即为润滑油的总消耗量。
3) 计算及选择润滑泵。
4) 确定定量分配系统。
5) 油箱的设计及选择。油箱除了要容纳设备运转时所必需储存的油量以外, 还必须考虑分离及沉积油液中的固体和液体沉淀污物以及消除泡沫、散热和冷却等因素, 须保证达到循环油在油箱内停留一定时间所需容积。此外, 还必须留有一定的裕度, 以使系统中的油回到油箱时不致溢出。
按照上述步骤进行设计计算, 得到本机组润滑油需要量如下:
根据以上计算, 采取的解决方案为将润滑油流量调小, 将原有流量设置改为30L/min, 并增加油管支路的油流指示器和节流阀, 保证每一个管路畅通, 改进前后稀油润滑原理图如图2 和图3所示。
4 结束语
经过减速箱密封结构及稀油集中润滑系统的改进设计, 解决了稀油润滑减速箱漏油的问题, 改善了卷取机现场周围的环境, 确保卷取机安全、稳定的运行, 提高了生产效率, 降低了运营成本。
参考文献
[1]成大先.机械设计手册[M].第4版, 北京:化学工业出版社, 2007.
[2]胡邦喜.设备润滑基础[M].北京:冶金工业出版社, 2002.