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机械传动系统是机械系统的核心构成，传动机构的工作效率对整个机械设备运行有直接性影响。为了顺序现代机械工程改造要求，必须要提出切实可行的节能设计改造方案，维持机械工程运行速率的稳定性。结合常见的机械传动方式，其节能设计改造方法：（1）齿轮传动。齿轮传动是依靠主动齿轮依次拨动从动齿轮来传递动力的，齿轮传动节能设计的要点是保证齿轮瞬时角速度比始终保持稳定。定轴齿轮系在工作时所有齿轮的回转轴线固定不变。设计人员可根据齿轮传动类型详细设计，以最优齿轮组合方式执行传动工作。例如，从零部件耗损率控制角度考虑，设计改造时可按照两齿轮传动时的相对运动为平面运动、空间运动，再将其分为平面齿轮传动、空间齿轮传动，选择最高效的方式作为机械设备动力来源，减少了齿轮啮合磨损。（2）蜗轮蜗杆传动。涡轮蜗杆传动效率偏低，且零部件磨损较大，长时间运行会出现不同程度的故障问题，阻碍了机械设备的稳步运行。在节能改造设计中，可用专用工具安装或拆卸，禁止用锤子敲击减速机部件；根据公差配合要求装配蜗轮输出轴；严格采用原厂配备的齿轮和蜗轮蜗杆进行成对更换；在空心轴上涂红丹油或防粘剂，防止配合面积垢和过度磨损产生的生锈。（3）带传动。机械设备选用带传动系统具有安装便捷、易操控等特点，但是带传动长时间处于高速、高温旋转状态下，易容易出现断裂、耗损等问题。节能设计中，需对主动轮、从动轮、环形带等进行优化设计，进而提高传动机构的稳定性。（4）链传动。链传动由主动链轮、从动链轮和环形链条组成，环形链条作为中间挠性件装在平行轴上，动力和运动的传递依靠链轮轮齿与链条的啮合动作完成。一般来说，链传动节能设计与改造需注意链条、链轮的高效搭配。例如，链传动工作时，为了便于链条联成环形时内、外链板正好相接，链接数一般取偶数；为了便于链接的啮合，链轮轴面齿形两侧应设计成圆弧状；链传动接头处需要用开口销或弹簧夹夹紧。链传动节能设计要考虑传动机构形式，合理控制小链齿轮数量，小链齿轮数尽量多一些。
3机械传动系统防护设计
机械工程快速发展趋势下，人们对机械系统结构组合形式展开深入研究，如何在满足机械系统工作性能前提下，通过优化系统结构以实现节能化控制，这是现代机械科技改造的先进趋势。机械传动系统防护也是节能改造设计的一部分内容，可综合防范机械故障发生带来的异常损耗。（1）齿轮传动。传动系统是机械设备的核心部分，能够为整台装备提供足够的动力来源，维持内部元器件持续运转。为了保证传动系统工作的连续性和稳定性，避免传动系统零部件产生异常工况造成的危险事故，齿轮传动机构必须安装全封闭的防护装置。（2）皮带传动。动力是维持一切机器设备运行的基本条件，传动系统是机械设备创造动力的根源。皮带传动装置可以采用全封闭型防护装置或带有金属骨架的防护网，也可以采用防护栏杆，从而保证皮带传动的耐用性和连续性。（3）联轴器。除了对机械设备直接性的改造设计，还要注重设备使用后期的综合养护，才可不断延长设备的使用寿命。联轴器需要加装防护罩，确保其在工作时不被破坏，从而延长使用寿命，比如Ω型防护罩；安全联轴器可以保证其在工作时没有突出的部分，确保联轴器的工作安全。
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2.1液压泵故障处理方法
液压泵在液压传动系统中主要承担的提供动力的任务，在施工中，常用的液压泵有齿轮油泵和叶片泵等类型。齿轮油泵在使用的过程中常出现的故障就是液体的泄露，当液压泵中的液体泄露出去之后，泵内的流量和压力都将变小，无法达到工作时的需求，这时，可以检查轴承、齿轮，及时更换损坏的元件。而叶片泵常发生的故障则是由于定子与配流盘相互磨损引起的，维修时应当将叶片泵进行拆解，并且更换磨损严重的定子，同时检查转子和叶片是否存在磨损现象，当出现问题时，也要及时维修。
2.2液压马达故障处理方法
相对于液压泵来说，液压马达出现故障的频率要小得多。因此，液压马达并不需要频繁的维修，只需要在平时使用时注意保养和维护，就能够大大降低马达故障的可能性。在使用的过程中，加入液压马达的液压油要选用合格、干净的油，并且要进行仔细地过滤，防止杂质进入马达，液压油中含有杂质，将会严重磨损液压马达，减少马达的寿命。另外，在更换油管的时候，要注意不要让液压马达内的液压油泄露出来，否则空气进入马达，将会引起震动和噪音，将会损坏马达，影响正常运行。
2.3液压油缸故障处理方法
液压油缸是为液压传动系统提供压力的部位。液压油缸经常发生的故障分为两种，一种是液压油泄露，另外一种则是运动爬行。如果液压油缸发生液压油泄露的情况，就要及时检查油缸的密封元件是否破损，如果发生损坏，就要及时更换，阻止液压油继续泄露。如果液压油缸存在运动爬行的故障，则要仔细地分析究竟是那种原因，其中原因可能会使油缸密封元件紧弛度不合适，有可能是空气进入了油缸内，或者是液压油内含有杂质等，不同的原因要运用不同的方式来排除故障。
2.4控制阀故障处理方法
控制阀在液压传动系统中发挥着调节与控制液压的作用。控制阀之间、控制阀与其他元件之间的配合必须非常精密，才能够保证机械的正常运行，因此，在维修时必须注意不要损坏控制阀。当控制阀出现一般的故障时，在维修的过程中应当尽量避免抽动控制阀，如果抽动次数过多，也会影响其精密性，使其无法正常工作。控制阀出现故障的原因可能是阀芯被磨损，这时可以研磨接触线，以此来进行修正。如果不是阀芯的故障，那么有可能是调压弹簧出现了问题，那么就要对此进行维修。
2.5管接头故障处理方法
管接头指的就是液压传动系统中那些管道的衔接与焊接处，在机械工作过程中，由于高频率的震动，很容易使管接头损坏。进行维修时，就要注意管路的安置，在不影响系统正常运作的前提下，要尽量保持两管道之间的距离，防止管道接触而产生的摩擦，这样，就能大大降低磨损的可能性。另外，在进行管道安装时，一定要保持清洁，管路上不能有杂质、氧化物等物质，如果管道安装时需要弯曲，要保证其弯曲直径在其能承受的范围内，并且让弯曲处尽量远离接口处。
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Key words： gear reducer；mechanical transmission；noise reduction；measure
中图分类号：TH132.41 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）29-0058-02
0 引言
在工业机械设计中，齿轮传动是齿轮减速器最主要的部分，也是系统功率传递的主要形式，因此齿轮作为机械传动的主要角色，在整个机械系统中发挥着举足轻重的作用，但是以往的对于齿轮传动性能的评价只注重于传动效率、平稳性、可靠性等方面，忽略了齿轮传动噪音的问题。随着人们对于机械设备性能品质要求的提高，对工作环境也有了很高的要求，从而使得减速器齿轮传动噪音问题凸显了出来，成为了机械传动中急需解决的问题。
1 齿轮传动中噪音产生机理
1.1 系统传动误差 在齿轮传动中，一个整体机械系统其组成往往较为复杂，完整的齿轮箱作为复杂的传动系统，在力的各种形式转化过程中，会产生高达几十种的固有频率，因此振动形式各式各样。在物理学中我们知道，声音是由振动产生的，任何系统传动都会产生振动。在系统传动中，振动是由系统误差引起的，系统误差是导致振动的主要原因。
1.2 齿轮传动误差 齿轮传动中噪音主要产生原因是渐开线误差或者齿轮间相邻齿距误差而造成的。而齿轮传动中振动幅度和振动频率是齿轮噪音大小的主要衡量因素，在噪音研究中有着重要的意义。但是在实际研究中齿轮系统机械响应是非常复杂的，因此可以通过调整激励来改变系统固有频率。总而言之，齿轮传动误差是作用在齿轮和整个系统的扰动因素并使之产生响应，从而产生噪音通过空气向外传播。
2 齿轮减速器在机械传动中噪音成因分析
2.1 参数因素 ①齿轮精度。齿轮精度是其设计和加工品质重要衡量标准，高精度的齿轮在机械传动过程中平稳运转，产生较少的噪音。但是在实际轮齿设计和加工中，出于经济性原因，为了降低成本，设计者往往在满足基本强度要求下最大限度选用低精度齿轮等级，因此忽略了精度等级，低精度成为齿轮产生噪声与侧隙的主要因素，造成噪音增大。②齿轮宽度。在齿轮传动允许的设计范围内，尽可能的增大从动齿轮齿宽，这样可以增大接触面积，不但能够提高齿轮受载能力，还可以提高轮齿传动的平稳性，减少振动，达到降噪声目的。③齿距和压力角。在适当的范围内减小齿距能够增加轮齿啮合数量，增加轮齿重合度，从而降低啮合齿轮挠度，提高传动效率，减少噪音的产生。此外，较小的压力角可以使得齿轮接触角和横向重合度都增大，使得传动平稳，降低噪音、提高传动精度。
2.2 精度因素 ①啮合平稳性精度。齿轮的工作平稳性精度是指在齿轮传动中对于齿轮瞬时速比的变化要求。在齿轮转动一周时会多次出现的转角误差，在轮齿啮合过程中瞬时传动比的变化会使得齿轮产生多次撞击形成振动，这样使齿轮在传动过程中产生噪音[1]。②齿轮接触精度。齿轮接触斑点大小是评价齿轮接触精度好坏的主要指标，接触斑点过小势必会造成齿轮传动噪声增大。齿轮接触精度低是由于齿向误差影响了轮齿横向接触面积，而轮齿基节偏差和齿形误差都会对轮齿横向接触面积产生影响。③齿轮运动精度。齿轮的运动精度主要表征了运动传递的准确性，即齿轮在啮合一个周期后转角误差最大限值。齿轮齿圈径向跳动在齿轮旋转一周内的齿间累计误差会产生低频噪音，尤其当齿间累计误差逐渐增大时，会在齿轮啮合时造成冲击，从而导致角速度的变化，使得噪音显著增大。
2.3 装配因素 ①齿轮轴向装配间隙过小。如果齿轮在装配前没有将其毛刺及时清除，将会导致齿轮端面与前后端盖之间的滑动接合面在啮合过程中造成接合面的损坏，使得齿轮运动精度降低，产生噪音。②杂物影响。齿轮箱由于杂物进入，造成轮齿间磨损加剧，齿轮在转动过程中平稳度降低，不但降低齿轮传动效率，还会使得噪音增大。
3 齿轮减速器在机械传动中的降噪措施
3.1 齿轮的参数合理优化 ①适当增大主动齿轮的螺旋角。因为当螺旋角增大时，齿轮重合度也会随之加大，这样会使得噪音大大降低。然后，当螺旋角过大时，会导致齿轮加工和安装可操作性变差，对安装精度要求很高，如果达不到精度，就会使实际的重合度变小，其降噪效果反而比螺旋角较小时要差，因此要选择合适的螺旋角。②增加从动齿轮齿面宽。齿宽适当增加会使得轮齿啮合度提高，从而使轮齿传动平稳性增强。所以齿轮的齿宽越大其平稳性越好，降噪效果越好。③提高齿轮精度。齿轮精度的提高，将大大提高轮齿表面粗糙度，从而提高齿轮的运动精度，有效的降低噪音。
3.2 合理选择齿面硬度、齿轮侧隙 通过实验可以得出结论：通常模数齿轮侧隙小于0.04mm时，噪声较低。所以在设计允许的范围内适当减小齿轮侧隙就可以降低噪音。此外，在相同材料和精度的情况下，软齿面比硬齿面噪声要小1.5-6dB，采用主动齿轮硬度比从动齿轮硬度高2-3HBC时取C，可有效降低噪声。
3.3 对齿面进行特殊处理 在齿轮强度设计所允许的情况下，齿轮加工可以选用高阻尼铸铁或某些非金属材料，也可以通过给齿面进行涂镀非金属材料来进行处理。因为选用具有良好塑性和韧性的材料可以减少齿轮啮合冲力与节线撞击，通过减少振动与撞击的方法，就可以有效降噪。
3.4 改善齿轮条件 齿轮的要根据齿轮的圆周速度来选择适当的方式与油，这样就可以有效的降低噪音。因此根据减速器的不同以及工作条件的差异来选择合适的方式与剂。此外，对于在高温环境下工作的减速器，仅通过油池将达不到润和要求，因此要结合循环油等方式进行。
3.5 合理设计减速箱箱体结构 在减速器齿轮箱箱体设计过程中，合理的箱体结构可以增加齿轮传动箱的密封性，使其具有良好的降噪效果。因此齿轮设计时尽可能采用闭式结构，同时箱体结合处要安装减振装置，同时将减速器安装在固定的座体或支撑上，采用这些方法都能够有效降低噪声。此外，在对减速器噪音要求较高的情况下，可以在箱体表面设置阻尼材料层，如泡沫塑料等来降低减速器噪音的产生。
4 结束语
本文通过研究齿轮传动噪音产生机理，分析了减速器齿轮传动过程中噪声的产生原因，提出了相应的降噪方法。但是随着人们生活水平的提高，对噪声控制要求的不断提升，对减速器降噪的研究需要进一步加深，以便找到更有效的减速器降噪方法。
参考文献：
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Design of Virtual Prototype of Multi-purpose Mechanical Transmission
Experiment Platform System Based on Pro/E Platform
GUI Wei， YAO Cenglin， LI Chenglong， SHEN Caixia， ZHENG Mengwei， HAN Qiang
（Wuhan Business University， Wuhan， Hubei 430056）
Abstract In this paper， based on the Pro/E software， with the multipurpose Laboratory of mechanical transmission station as a typical example， the application of virtual design technology， virtual assembly of 3D design， completed the experiment table of all parts of the student movement of mechanical transmission mechanism， teacher movement of mechanical transmission mechanism， clock movement of mechanical transmission mechanism， the classroom door moving mechanical transmission mechanism and the projection screen motion of mechanical transmission mechanism five parts and virtual assembly of the whole experiment platform.
Key words Pro/E; mechanical system; experiment platform; virtual design
0 引言
目前，机械领域的虚拟设计技术是利用三维设计软件如Pro/E、UG、Solidworks、CATIA等对机械装置的零部件进行结构设计、虚拟装配、运动仿真分析。它是基于计算机辅助设计技术，在虚拟环境中对机械产品进行设计，达到缩短研发周期、减少研发成本的目的。
多用途机械系统传动实验台融链传动、直齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动、平面连杆传动，蜗轮蜗杆传动、丝杆螺母传动以及齿轮齿条传动等传动机构于一体。该实验台以学生最为熟悉的课堂作为展示机械系统运动的场景，可以起到趣味性教学的目的，增加学生学习机械专业课程的兴趣。敞开式的场景，在不用拆开演示台的前提下就可以让学生清楚地观察到内部传动机构的运动全过程，操作简单、比较实用。多个传动机构集中在一个场景展示，可以使学生系统性地认识不同机构的运动传递过程，有助于学生对不同的机构进行区别。
本文基于Pro/E平台的虚拟设计技术，完成多用途机械系统传动实验台各零件的三维建模设计，虚拟样机装配干涉检查、机构运动仿真分析，在仿真中对结构设计进行优化设计，尽可能降低设计风险，避免实际制造中出现问题，从而使实验台一次性制造成功。
1 实验台典型零件齿轮的三维建模
通常，在Pro/E中每个零件的三维结构设计过程步骤基本相同，如下：（1）依据各个零件的三视图，想象零件的形状，为选择合适的建模方法做好铺垫。（2）根据零件的结构，选择建模的方法。（3）根据零件的结构，进行草绘，然后利用拉伸、旋转等特征操作，以完成零件的三维设计。（4）在已建零件模型上进行辅助特征设计，完成零件三维设计，然后保存。
多用途机械系统传动实验台有多个不同类型的零件，三维设计的过程步骤基本相同，本论文只简单阐述典型零件齿轮的三维设计过程步骤。
直齿圆柱齿轮由轮齿、键槽、轴孔等基本结构特征组成，创建标准直圆柱齿轮的三维参数化模型。主要操作步骤如下：
（1）创建齿轮设计参数：
在Pro/E软件的产品参数化设置界面中，输入齿轮的设计参数及相应的初始值，模数m=2，压力角alpha=20度，齿根圆直径df，齿顶圆直径da，基圆直径db，分度圆直径d，齿宽b=30，齿数z=56，如图1，添加完毕后，单击【确定】按钮。
（2）使用Pro/E的草绘功能先绘制基准曲线，后绘制四个尺寸任意的同心圆。
（3）调出Pro/E中各参数之间关系设置的对话框，在其中输入标准直齿圆柱齿轮的关系式，如图2，添加完毕后，单击【确定】按钮。
图1 齿轮参数对话框
图2 齿轮关系对话框
（4） 系统进入三维实体模式，单击【编辑】颉驹偕模型】工具，自动生成满足一定关系式的齿轮参照圆。
（5）单击特征工具栏中的【基准曲线】工具，弹出的【曲线选项】菜单，单击【从方程】―【完成】命令，在工作区选取系统默认的坐标系，单击对话框中的【确定】按钮，在弹出的【设置坐标系类型】菜单中，选择【笛卡尔】坐标系，输入形成齿轮渐开线的参数化方程，输入完毕单击【记事本】主菜单中的【文件】―【保存】命令，最后单击【确定】按钮。即可生成渐开线。
（6）创建镜像渐开线特征。选取已绘制的齿轮渐开线的特征，选择软件中【特征】-【镜像】命令，选择基准平面DTM2作为镜像平面，单击【确定】按钮。
（7）先进入草绘平面，选择齿顶轮廓线，拉伸创建成齿轮基本实体。
（8）创建第一个齿槽特征。先进入草绘平面，再根据渐开线以及齿轮参照圆草绘出齿廓外形，然后对其进行拉伸切除，完成齿槽的创建。
（9）创建齿槽阵列特征。创建齿轮槽，选择软件征工具栏中的【阵列】命令，选择轴阵列选项，输入阵列个数56个，角度为360埃缮杓埔蟮某萋帧？
（10）拉伸切除创建成齿轮轴孔。
（11）拉伸软件的切除功能画出成齿轮键槽，完成齿轮的参数化设计如图3所示。
图3 齿轮参数化设计
2 实验台样机的虚拟装配
一般说，机械装置的虚拟装配是利用三维设计软件在计算机中，对机械产品的结构进行设计与装配。多用途机械系统传动实验台主要包括学生运动机械传动机构、教师运动机械传动机构、时钟运动机械传动机构、教室门运动机械传动机构以及投影幕布运动机械传动机构五个部分。虚拟样机在装配时，首先把这5个运动机械传动机构作为一个组件进行虚拟装配，然后把这5个运动机械传动机构装配成整个实验台。
2.1 学生运动机械传动机构虚拟装配
学生运动机械传动机构，主要由电动机、曲柄摇杆机构、连杆限位变形机构，以及固定构件课桌、课椅以及电机支架组成。虚拟装配如图4所示。小腿在固定在机架上，小手臂与机架在形成固定铰链，小手臂、大手臂、身躯、大腿、小腿之间通过活动铰链链接。电机通过曲柄摇杆机构，带动五连杆限位变形机构运动，完成学生起立和坐下的动作。
图4 学生运动机械传动机构虚拟装配图
2.2 教师运动机械传动机构虚拟装配
教师运动传动机构主要由：电动机;由16齿的大链轮、8齿的小链轮和链条组成的链传动机构;齿轮齿条传动机构;螺距6mm，单头丝杆螺母传动机构;限位开关、限位板以及讲台等固定构件组成，虚拟装配如图5所示。电机启动，通过链传动传递给丝杆，丝杆的旋转运动转变成螺母的直线运动，通过螺母上的销轴带动放置在螺母上的尺寸做直线移动，实现教师木偶人的移动，通过齿轮齿条机构实现教师旋转90度面向学生的动作。
图5 教师运动机械传动机构虚拟装配图
2.3 时钟运动机械传动机构虚拟装配
时钟运动机械传动机构主要由：电动机;齿数为35的蜗轮蜗杆传动机构;每级大齿轮齿数45，小齿轮齿数13，模数1.5的二级直齿圆柱齿轮传动机构以及电动机架、钟罩和红外位置探测器等固定构件组成，虚拟装配如图6所示。电机启动，通过蜗轮蜗杆把运动传递给二级直齿圆柱齿轮，与蜗轮连接的第一级圆柱齿轮的小齿轮带动分针转动，第二级圆柱齿轮齿轮的大齿轮带动时针转动。
2.4 教室门运动机械传动机构虚拟装配
教室门运动机械传动机构主要由：电动机;双曲柄滑块机构以及导杆、限位开关、电机机架等固定构件组成，虚拟装配如图7所示。电机启动，带动双曲柄滑块机构中双曲柄转动，曲柄通过连杆，带动教室门在导轨上进行来回往复运动，实现教室门的开关。
图6 时钟运动机械传动机构虚拟装配图
图7 教室门运动机械传动机构虚拟装配图
2.5 投影幕布运动机械传动机构虚拟装配
投影幕布运动机械传动机构主要由：电动机，锥齿轮传动机构组成，虚拟装配如图8所示。电机启动，带动大圆锥齿轮转动，通过小圆锥齿轮带动幕布上下运动。
图8 投影幕布运动机械传动机构虚拟装配图
2.6 多用途机械系统传动实验台虚拟装配
多用途机械系统传动实验台虚拟样机的主体装配主要是学生运动机械传动机构、教师运动机械传动机构、时钟运动机械传动机构、教室门运动机械传动机构以及投影幕布运动机械传动机构五个传动机构之间的装配。虚拟样在装配时，为方便整个样机的的虚拟装配，可以把装置的几个相关零件组装成组件，然后再把相关组件装配在一起构建试实验台的整体结构，如图9所示。
图9 多用途机械系统传动实验台虚拟装配图
3 结束语
多用途机械系统传动实验台的虚拟设计，减少设计物理样机所需的人力及时间，可以达到降低产品成本，缩短产品生产周期的目的。
基金项目：湖北省高等学校2014年省级大学生创新创业训练计划项目《多用途机械系统传动实验台的设计研究》（项目编号：201411654009）、武汉商学院2014年大学生创新创业训练计划项目《多用途机械系统传动实验台的设计研究》（项目序号：7）、武汉商学院2014年度教学研究项目《基于学生创新能力培养的课程教学研究―以机械设计基础课程为例》（项目编号：2014Y013）的阶段性研究成果
参考文献
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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。
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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。
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T532 化工科技
T146 化工设备与管道
T007 化工学报
T009 化学反应工程与工艺
D604 化学分析计量
T025 化学工程
T567 化学工程师
T076 化学工业与工程
T501 化学工业与工程技术
D506 化学进展
D011 化学试剂
D018 化学通报
D030 化学学报
D501 化学研究
D037 化学研究与应用
T931 化学与黏合
T553 化学与生物工程
Z017 环境保护科学
Z005 环境工程
Z021 环境工程学报
D024 环境化学
Z554 环境监测管理与技术
Z506 环境科技
Z004 环境科学
Z003 环境科学学报
Z002 环境科学研究
* Z521 环境科学与管理
Z025 环境科学与技术
H049 环境昆虫学报
Z035 环境卫生工程
Z019 环境污染与防治
Z031 环境与健康杂志
G882 环境与职业医学
G656 环球中医药
M631 黄金
Y040 火箭推进
N005 火力与指挥控制
N007 火炸药学报
X011 机车电传动
N069 机床与液压
N672 机电工程
R099 机电一体化
S004 机器人
N040 机械传动
M004 机械工程材料
N051 机械工程学报
N050 机械科学与技术
N057 机械强度
N047 机械设计
N054 机械设计与研究
N028 机械设计与制造
N053 机械与电子
N682 机械制造
N515 机械制造与自动化
G003 基础医学与临床
H245 基因组学与应用生物学
R025 激光技术
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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。
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二包环面蜗杆传动具备一系列优良特性，但是对各种误差变形十分敏感，
限制了其推广应用。平面二包传动，由于蜗杆边齿变尖与根切的限制，使其无法应用于蜗杆多头数或小传动比的场合。赵亚平据此提出了双圆环面二包传动这种新型环面蜗杆传动装置，克服了上述不足。他提出的两点下山割线法（DPDS方法）是研究线共轭曲面啮合特性的有力数学工具。在研究过程中，他不但注重考察诱导主曲率和滑动角等局部啮合特性参数，而且注重考查蜗轮齿面共轭区范围，蜗杆工作长度及瞬时接触线的分布等全局啮合特性，从而丰富发展了蜗杆副的啮合几何学。目前，双圆环面二包传动作为一种新型机械传动装置，已经获得多项专利授权。
业内人士都知道，标准二包传动，蜗轮齿面中部存在二次接触区，瞬时接触线相互交叉，接触频率高，容易发生疲劳点蚀，是蜗轮齿面的薄弱环节。可以通过角修形，自然地切去蜗轮齿面的二次接触区，使原接触区和新接触区都和蜗杆螺旋面密切，从而大幅度地提高二包传动的啮合质量。赵亚平在此基础上导出了一般化的角修形条件，指出了角修形的物理意义；数字化地论证了原接触区和新接触区都和蜗杆螺旋面密切，但密切的程度有所不同；阐述了角修形切除二次接触区、同时使得蜗杆工作长度变短的机理。相关结果发表于国际期刊Science China Technological Sciences，审稿意见认为：“论文主要内容是对采用作者提出的角修正的双圆环面二次包络环面蜗杆传动齿面啮合情况进行分析。为此主要工作是建立传动数学模型及其啮合特性方程，并进行实例分析。论文对于该种传动性能研究具有重要的指导意义。有发表价值。双圆环面二次包络环面蜗杆传动属尚未充分研究和开发的环面蜗杆传动，开展相关研究，特别是采用修形技术提高其啮合性能具有一定的理论意义。具有一定的理论价值。算例丙的蜗杆头数达到12，远远突破一般蜗杆传动的情况。”相关论文获得过湖北省、及湖北省机械工程学会的优秀论文奖励。目前，该研究已获得角修正双圆环面二包传动及其制造方法的发明专利授权。
除此之外，针对标准传动存在二次接触区，啮合性能有待进一步提高和角修形传动虽然啮合性能优良，但制造工艺比较复杂的问题，赵亚平提出了高度修形、中心距修形及传动比修形等一系列制造工艺简单且修形效果优秀的修形方案，使得环面蜗杆副双线接触的机理有了清晰明确的解释。同时，他还对环面蜗杆传动特性进行了研究，运用弹流理论和齿轮啮合理论，导出了任意啮合点处，卷吸速度、角和弹流膜厚系数的计算公式。摆脱开材料、载荷等因素的影响，以角反映成膜条件，以弹流膜厚系数反映油膜厚度，便于衡量整个接触区内特性的差异，有利于分析工艺参数对蜗杆副性能的影响。有关结果曾经在CIST2008&ITS-IFToMM2008（北京）学术会议上宣读，并发表于国际期刊TribologyTransactions。
致力于解决生产实际中的问题
出身工科背景，赵亚平一直希望自己的研究成果能够得到推广应用，服务经济社会发展。为此，他多方探索，并取得了一系列成果。
在生产过程中，由于能够实现多齿双线接触，各类环面蜗杆传动对各种误差变形都比较敏感。这是限制环面蜗杆传动应用推广的主要问题，也是环面蜗杆传动的主要不足之处。而解决这个问题办法之一，是通过失配修形，使得蜗轮副变瞬时线接触为瞬时的点接触。当然，这里的所谓点接触是理论上的。实际上，由于齿面的弹性，受载之后，瞬时接触点扩展成瞬时接触椭圆，沿接触迹线众瞬时接触椭圆集成齿面上的接触区。上述失配修形方法，早已成功应用于锥齿轮传动和准双曲面齿轮传动。但是对于环面蜗杆传动，相关研究进展比较缓慢，主要是因为，环面蜗杆副的齿面非常复杂，没有找到有效的方法计算瞬时接触点。
赵亚平结合自己在相关领域的经验，提出了两阶段下山割线法（TSDS方法），用于计算失配环面蜗杆传动的瞬时接触点。该法无需计算包含偏导数的Jacobi矩阵，对迭代初值的敏感性低，还能克服迭代过程中的奇异性，适宜用来求解复杂的非线性方程组；改进了确定点接触失配齿轮副瞬时接触椭圆的局部综合方法，使得瞬时接触点邻域内曲率干涉的判别更为合理；发现以标准蜗杆和Ⅰ型蜗轮相配，组成的失配蜗轮副对各种装配误差均不敏感，能够避免曲率干涉，实现较好的点接触，而且蜗杆工作部分较长，具备可观的承载能力；由具体算例计算出蜗轮转角误差曲线，表明了它具有近似抛物线形状，说明所提出的失配方式，具有一定的减轻振动、吸收冲击的效果。有关结果发表于国际期刊Computer-AidedDesign。
他的研究为失配环面蜗杆副的正确设计奠定了基础。
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数控机床进给伺服系统所驱动的移动部件在低速运行时，出现移动部件开始不能启动，启动后又突然作加速运动，而后又停顿，继而又作加速运动，如此周而复始，这种移动部件忽停忽跳，忽快忽慢的运动现象，称为爬行；而当其高速运行时，移动部件又出现明显的振动。这一故障现象就是典型的进给系统的爬行与振动故障。
造成这类故障的原因有多种可能，可能是因为机械部分出现了故障所导致，也可能是进给系统电气部分出现了问题，还可能是机械部分与电气部分的综合故障所造成，甚至可能因编程有误也会产生爬行故障。
一、分析机械部分原因与对策
因为数控机床低速运行时的爬行现象往往取决于机械传动部分的特性，高速时的振动又通常与进给传动链中运动副的预紧力有关，由此数控机床的爬行与振动故障可能会在机械部分。
如果在机械部分，首先应该检查导轨副。因为移动部件所受的摩擦阻力主要是来自导轨副，如果导轨副的动、静摩擦系数大，且其差值也大，将容易造成爬行。尽管数控机床的导轨副广泛采用了滚动导轨、静压导轨或塑料导轨，如果导轨间隙调整不好，仍会造成爬行或振动。对于静压导轨副应着重检查静压是否到位，对于塑料导轨可检查有否杂质或异物阻碍导轨副运动，对于滚动导轨则应检查预紧措施是否良好。关注导轨副的也有助于分析爬行问题，导轨副状态不好，导轨的油不足够，致使溜板爬行。这时，添加油，且采用具有防爬作用的导轨油是一种非常有效的措施。这种导轨油中有极性添加剂，能在导轨表面形成一层不易破裂的油膜，从而改善导轨的摩擦特性防止爬行。
其次，要检查进给传动链。因为在进给系统中，伺服驱动装置到移动部件之间必定要经过由齿轮、丝杠螺母副或其他传动副所组成的传动链。定位精度下降、反向间隙增大也会使工作台在进给运动中出现爬行。通过调整轴承、丝杠螺母副和丝杠本身的预紧力，调整松动环节，调整补偿环节，都可有效地提高这一传动链的扭转和拉压刚度（即提高其传动刚度），对于提高运动精度，消除爬行非常有益；另外传动链太长，传动轴直径偏小，支承座的刚度不够也是引起爬行的因素。因此，在检查时也要考虑这些方面是否有缺陷，逐个排查。
二、分析进给伺服系统原因与对策
如果故障原因在进给伺服系统，则需分别检查伺服系统中各有关环节。数控机床的爬行与振动问题属于速度问题，与进给速度密切相关，所以也就离不开分析进给伺服系统的速度环，检查速度调节器故障一是给定信号，二是反馈信号，三是速度调节器自身故障。根据故障特点（如振动周期与进给速度是否成比例变化）检查电动机或测速发电机表面是否光整；还可检查系统插补精度是否太差，检查速度环增益是否太高；与位置控制有关的系统参数设定有无错误；伺服单元的短路棒或电位器设定是否正确；增益电位器调整有无偏差以及速度控制单元的线路是否良好，应对这些环节逐项检查、分类排除。
三、其它因素
有时故障既不是机械部分的原因，又不是进给伺服系统的原因，有可能是其它原因如编程误差。如FANUC6M系统数控机床在一次切削加工时出现过载爬行。经过仔细核查，发现电动机故障引起过载，更换电动机过载消除，可爬行还是存在。先从机床着手寻找故障原因，结果核实传动链没问题，又查进给伺服系统确认无故障，随后对加工程序进行检查，发现工件曲线的加工，采用细微分段圆弧逼近来实现，而在编程中用了G61指令，也即每加工一段就要进行一次到位停止检查，从而使机床出现爬行现象，将G61改为G64指令连续切削，爬行消除。
如果故障既有机械部分的原因，又有进给伺服系统的原因，很难分辨出引起这一故障的主要矛盾，这是制约我们迅速查出故障原因的重要因素。面对这种情况，要进行多方面的检测，运用机械、电气、液压等方面的综合知识，采取综合分析判断，排除故障。
数控机床是技术密集和知识密集的设备，故障现象是多样的，其表现形式也没有简单的规律可遵循，这就要求维修的技术人员要有电子技术、计算机技术、电气自动化技术、检测技术、机械理论与实践技术、液压与气动等较全面的综合技术知识，还要求具有综合分析和解决问题的能力。
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上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文作者签名：周烨斐指导教师签名：杨煜普日期：2007年1月25日日期：2007年1月25日
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
篇12
齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动方式,由于渐开线的特点,渐开线齿轮又是齿轮传动最常用的齿轮类型。近年来随着CAD/CAE/CAM/CAPP技术的迅速发展,为了便于利用计算机仿真软件对齿轮传动进行运动、振动噪音、轮齿修型等分析,齿轮的精确参数化建模已经成为一个必要过程,而齿轮的建模精度又对计算结果起到决定性的作用。渐开线直齿圆柱齿轮由于螺旋角为零,因此精确建模已经没有问题,而渐开线斜齿轮由于齿面为空间渐开线螺旋面,且其端面齿形与法面齿形不同,三维精确参数化建模过程比较困难。在目前所能查找的论文中提出了很多斜齿轮精确参数化建模的方法,但仔细研究发现里面所提到的很多方法根本就无法实现斜齿轮的精确参数化建模,为此先从理论上对斜齿轮参数化精确建模进行讨论。
一、参数化建模中齿数与模型分析
在斜齿轮的精确建模中有一部分文献没有考虑到齿数对建模的影响[1][3][4][5][6][7][8]。没有考虑齿根圆与基圆之间的大小关系,根据斜齿轮的齿根圆与基圆公式有:
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)
如果斜齿轮的齿根圆 与基圆 相等,则公式(4)右边等于零。
z・--2.5(5)
对应标准齿轮有an=200,这样斜齿轮的齿根圆与基圆之间的大小关系就是螺旋角β、齿数z和法面模数mn的函数。当齿根圆与基圆相等时,那么斜齿轮的齿数z与斜齿轮的螺旋角β就成一函数关系,在此把这个函数关系用z=f(β)来表示,这说明斜齿轮的齿根圆与基圆相等的分界线是变化的,而不是恒定的。
齿轮精确建模时,当齿根圆小于基圆的时候,齿根圆与基圆之间是没有渐开线的,这部分曲线是刀具的齿顶加工出来的过渡曲线;当齿根圆大于基圆时,齿廓曲线全部为渐开线。所以斜齿轮精确建模一定要分这两种情况来讨论,为了方便在此用表格来给出两者的数据关系。
二、螺旋角与斜齿轮模型的关系分析
现有很多论文中斜齿轮的精确参数化建模都是先利用渐开线表达式生成渐开线一条齿廓曲线,把这个端面曲线沿螺旋线进行沿引导线“扫掠”或“曲面已扫掠”命令来生成一个斜齿轮的轮齿,然后利用环形阵列生成斜齿轮的精确模型[1][2][3][4][5][6][7][8]。
(一)螺旋角的关系推导
斜齿轮的螺旋角是指分度圆上螺旋线的切线与轴线之间所夹的角度。由下推出[10]:
tanβ=(6)
L-螺旋线的导程;
π・d-斜齿轮分度圆上的直径;
可以看出螺旋角是齿轮分度圆的一个函数,在同一齿轮中,任意圆周di上的螺旋角为:
tanβi=(7)
通过公式(7)可以看出,在不同的圆周上螺旋角是不同的。
(二)沿引导线扫掠策略
扫掠体的数学模型是,先进行路径规划,即将扫掠路径进行离散,求解出t时刻通过扫掠路径曲线上节点si的坐标,然后确定在每个节点上的投影面(法平面)方程,然后将物体向投影面(法平面)投影,当时间间隔足够小时,在满足一定的精度情况下,把时刻t和t+t时刻之间生成的扫掠体看成是由这些投影曲线组成的面域绕转动极轴转动生成的实体。
为了简化求解过程, 扫掠路径通常写成式的参数形式:
那么要想对一个物体进行扫掠必须给出扫掠路径和扫掠物体,在斜齿轮精确建模中,扫掠路径是空间螺旋线,扫掠物体为渐开线的齿廓,这样扫掠出来的齿形随可以参数化,但在齿形上的每一点的法线都为扫掠路径的切矢量,如果在创建时,给定的扫掠路径是分度圆上的螺旋线(在软件中这个命令是单参数的),则得到的轮齿是任意一点的螺旋角都等于分度圆上的螺旋角,通过公式(7)可以看出这是不正确的。三维模型图参考图1.4。
(三)沿多条引导线已扫掠策略
一条螺旋线不可能得到正确的轮齿,如果采用多条螺旋线做扫掠路径只能使用软件中的“曲面已扫掠”命令来实现,当扫掠路径比较多的时候可以得到比较精确的轮齿模型,但这个命令是不支持参数化的,也得不到参数化模型。
下面用一个实例进行验证:
图四是将端面的一个齿廓面沿引导线扫掠生成的轮齿形状,此螺旋角为β=200,可以看出轮齿的形状发生了严重的扭曲,且随着螺旋角的度数增大,扭曲现象就越明显。
图五是将端面的一个齿廓面利用曲面里面的已扫掠生成的轮齿形状,可以看出当使用一条螺旋线的时候,轮齿发生了扭曲,不可能产生精确地轮齿。当增多引导引导线串时,扭曲程度降低,另外通过图三与图二的对比可以看出两个操作都产生了扭曲,但扭曲程度是不一样的。
通过上述论证,要想得到参数化的精确模型,必须使用扫掠命令来实现,可以对此命令进行二次开发,给定分度圆上的螺旋角,然后设定渐开线上上段的个点螺旋角的值是线性递增的,下半段式线性递减的,使递增和递减的值分别等于齿顶圆上螺旋角和齿根圆上的螺旋角,这样既可以参数化又可得到精确的模型
三、阵列操作与参数化分析
在很多文献中当单个齿生成后通过阵列的方法来生成整个斜齿轮模型,通常在软件中有两种生成方法:第一种是特征操作下的阵列(引用下的环形阵列)第二中方法是变换下的环形阵列,这两种方法本质上是不同的,引用下的环形阵列是不能参数化的,而特征操作下的环形阵列是可以参数化的。
所以要想进行参数化设计必须采用特征操作下的沿引导线扫掠来生成轮齿,然后再进行特征操作下的环形阵列来得到参数化模型。
四、结束语
本文主要对已有的斜齿轮精确参数化建模的方法进行分析,推导出其不能得到精确参数化模型的理论原因,为以后斜齿轮的精确建模提供理论上的参考依据。精确模型一定是理论上推导证明出来的精确,还要注意当通过计算机算法去实现出来后一定存在误差的,那么必须对误差进行分析,确定误差的范围是不是在后续分析的允许范围内。
参考文献:
[1]白剑锋等.UG在渐开线斜齿轮参数化设计中的应用[J].机械设计与制造,2006,(70).
[2]邵家云,任丰兰.UG中渐开线斜齿轮的全参数化精确建模[J].农机使用与维修,2009,(1).
[3]赵向前,徐洪涛.基于UG4.0的斜齿圆柱齿轮的三维精确参数化建模[J].金属加工,2008,(2).
[4]鲁春艳.基于UG的齿轮齿条式转向器的虚拟设计与分析[J].苏州市职业大学学报,2009,(3).
[5]徐雪松,毕凤荣.基于UG的渐开线斜齿轮参数化建模研究[J].机械设计与制造,2003,(12).
[6]孙江宏,姚文席,吴平良.基于UG的斜齿轮三维参数化设计方法-扫描成型法[J].2003,(2).
[7]徐江敏,孟慧亮,苏石川.渐开线斜齿轮的参数化设计与应用[J].计算机应用技术,2008,(11).
篇13
齿轮传动是传动系统中最常见是的一种机械传动，是传递动力和运动的一种主要形式，是传动系统的重要组成部件。机构传动过程中，齿轮传动机构都有传动副侧隙存在，侧隙用来防止由于误差和热变形而使轮齿卡住，并且给齿面间的油膜留有空间，但侧隙同时又给机构在反转时带来空程，使机构不能准确定位。机构工作过程中，不可避免地会将上述由轮齿侧隙产生的误差传递，因此，在需要传递高精度角度信息或者位置信息的场合，必须采用合适的误差调整方法，以控制误差量，提高传动精度，达到更好的运行效果。为了减少或消除侧隙给机构带来的不利影响，需要采用消隙方法。如何能够减少或消除齿轮间隙，日渐成为提高齿轮传动精度的瓶颈技术，消除齿隙对传动精度的影响是新型精密齿轮传动方式探索和研究的主要目标和发展的趋势。
二、齿轮消隙机构的专利文献分析
（1）申请的地域分布
专利申请的地域分布可以反映出企业的产品市场重心特征。对齿轮消隙机构的专利申请的所在国家和地区分布进行统计，可以看出，有关齿隙消除机构的专利申请主要集中在日本、中国、美国和德国，这四个国家占据了所有专利申请的近80%。可以看到的是，这四个国家也是目前全球最大的机械制造生产地区。值得注意的是，虽然我国在技术发展上与日本还存在着差距，但是我国对齿轮间隙的消除机构的研究紧跟世界的步伐，并没有落后，这说明我国对消除齿轮间隙的影响非常重视。同时随着中国的专利制度不断完善，各国企业都积极在中国进行专利技术保护，试图占领中国的技术市场。
（2）申请量年度分布
本文在中国专利文摘数据库（CNABS）和外文虚拟库（VEN）中以选取的分类号进行检索，检索对象限定在全球公开日或公告日在2015年之前的发明和实用新型专利申请，并对检索结果进行分析。
在中国，齿轮消隙机构专利申请量一直呈上升趋势。专利申请起始于1989年，一直到2006年都处于相对低的水平，申请量较少，可以理解为技术起步阶段；在2006年后，专利申请量有了稳步上升，这种上升趋势一直到今，这期间是齿轮消隙机构技术的平稳发展期。对于外国申请，齿轮消隙机构技术专利申请始于1904年，1904年到1989年都处于相对低的水平，申请量较少，从图中可以看出，在1989年至今，外国专利申请量变化不大，但是每年的申请量都比较多，齿轮消隙机构技术不断发展。中国与国外相比，中国国内企业的研究起步较晚，而且与国外相比，还存在着巨大的差距。值得注意的是，在2008年到2015年这几年间，中国国内申请数量一直平稳较快地增长，这说明齿轮消隙技术越来越受到中国企业的重视。
（3）主要申请人统计分析
对关于齿轮消隙技术的专利申请利用索引PA对专利申请的申请人进行统计，可以看出，日本的企业在齿轮消隙技术领域的专利申请最多。其中，日本的丰田自动车株式会社位居首位。而且排在前五的都是日本企业，这说明日本对齿轮消隙技术比较重视，研究比较深入，远远领先于其他国家。中国与其他国家相比，在该领域还存在很大的差距。
三、齿隙消除机构的技术路线、技术发展脉络和趋势
二十世纪初人们开始对含齿隙的运动系统进行深入的研究，至今仍然倍受关注。随着人们对消除齿轮间隙技术的不断研究，齿轮消隙技术从刚开始的机械消隙慢慢发展为电控消隙，从改变齿轮的齿的结构、采用双联齿轮来消隙慢慢发展为采用伺服电机来消隙，齿轮消隙技术得到不断的发展，消隙方法变得越来越简单化，自动化，达到的效果越来越好，提高了齿轮传动的精密度，降低了齿轮的磨损和传动过程中产生的噪音。下面结合专利对齿隙消除机构的技术路线、技术发展脉络和趋势作个简单的介绍。
最早的消除齿隙的方法是通过改变齿轮的齿形的结构来达到消除间隙的目的，最常见的是变齿厚斜齿轮传动，将啮合齿轮副的分度圆柱面制成带有小锥度的圆锥面，可形成变齿厚斜齿轮，调整啮合齿轮副两齿轮在轴向的相对位置即可达到消除齿侧间隙的目的，此外，通过在两齿轮之间设置一粗糙接触面的齿轮传动装置，利用两传动齿轮之间的粗糙接触面所产生的摩擦阻尼效果，降低齿轮在传动时因齿隙所发生的震动现象，从而消除间隙，还可以在齿轮的齿上增加弹性材料来消除间隙，虽然该齿轮消隙结构较为简单，但安装调整不方便且不能自动调整安装位置，因此在传动过程中，仍有可能出现轮齿侧隙或轮齿啮合涨紧现象。另外如果过盈配合失效，则消隙效果失效，齿轮需重新加工，维护成本高，因此人们开始研究采用其他方法来消除齿轮的间隙，双联齿轮消隙方法应运而生。
双联齿轮消隙的工作原理是通过双齿轮一起与另外一个齿轮啮合，双齿轮之间通过弹簧等类似结构相连，通过双齿轮产生相对转动，使双齿轮的轮齿错位，从而达到消除齿侧间隙的目的。这种错齿调间隙机构的齿侧间隙可自动补偿，而且结构简单，更为重要的是，在负载的作用下不可逆向运动，因此双齿轮消隙结构被广泛应用在齿轮传动副的消隙上。一些精密设备的旋转台就是通过这种结构进行消隙。同时，也可将其推广到蜗杆传动机构中，取得了比较好的消隙效果。
虽然这些方法可以有效地消除传动系统间隙的静态误差，但在高精度快速随动系统中，电机驱动负载频繁换向，即使用机械消隙措施仍难以克服间隙造成的瞬态误差。另外，机械消隙方法增加了机械设备的复杂性，并且随着工作时间的增加，机械可靠性降低。
随着非线性控制理论等的发展以及对齿隙非线性机理研究的不断深入，从控制角度入手以达到消除齿隙目的方法不断出现。双电机驱动系统是一种新颖可靠的机电传动方式，正逐渐广泛应用于高精度设备中。双电机驱动消除间隙的原理是：用相同的两台电机分别带动两套完全相同的减速机构，再由两减速机构的输出小齿轮带动数控转台主齿轮传动；通过电气控制，使主齿轮在起动和换向过程中始终受到偏置力矩的作用――两个输出小齿轮分别贴在主齿轮的两个相反的啮合面，使主齿轮不能在齿轮间隙中来回摆动，从而达到消除间隙，提高系统精度的目的。双电机系统改变以往传统的单电机驱动模式，电机多用对称方式布置在输出终端，通过合理控制两台电机的输出力矩达到可靠消除传动间隙的目的。
四、总结
综上所述，本文通过对齿轮消隙方法的专利文献进行分析和整理，对齿轮消隙方法的技术发展路线和趋势有了大体的了解，这对于该领域的专利申请的审查工作而言具有很大帮助。■
参考文献
