机械传动论文模板(10篇)

导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇机械传动论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。

篇1

二、链传动设计部分几个重点内容的教学方法

链传动的教学内容虽然很多，但关键是要抓住最为关键的几部分，其他部分难度不大，可望迎刃而解。链传动这部分的教学难点和重点包括：链传动的运动特性、链传动的受力及失效形式、链传动的结构与参数选择。为了提高上述几个难点部分的教学效果，笔者采用了以下的教学方法。

（一）结合示意图和公式推导深入分析链传动的运动特性讲解过程中先结合链传动的动画，让学生看清楚，链传动是如何工作的。在此基础上，结合图2进行讲解。从图2可以看出，当链绕在链轮上时，这一段链条将曲折成正多边形的一部分。因此链传动的运动情况和绕在多边形轮子上的带传动很相似，边长相当于链节距p，边数相当于链轮齿数z。轮子每转一周，带子转过的长度应为np，当两链轮转速分别为n2和n3时，存在关系式。

（二）结合公式推导讲解链传动的受力及失效形式讲解链传动的受力分析时，应结合皮带传动的受力分析讲解。首先要说明链传动与皮带传动的不同在于，链传动是一种啮合传动，它不是靠摩擦力实现动力传递的。因此，它的工作拉力可以直接应用功率P（kW）和链速ν（m／s）进行计算。计算公式为。和皮带传动一样，链传动也存在离心拉力，计算方法与皮带传动的离心拉力完全一样，离心拉力Fc的大小取决于每米链长的质量q和链速ν，可以用下面的方程进行计算。和皮带传动不同的是，链传动由于不需要很大的张紧力，所以松边一般会有比较大的垂度，加之链的质量较大，会产生垂度拉力Ff。这一定要结合图3进行讲解。可以看出，这个力学模型是一个高度简化的处理方法，将铰接的链节看作一个刚体，从中间对称断开，而将链与链轮啮合处看作是自由铰接点，采用力矩平衡的方法建立力学平衡关系，并推导出垂度拉力的计算公式。该力学平衡关系。

（三）深入分析链传动的参数选择及确定方法这部分的讲解要结合链传动的设计步骤进行。一般来说，设计滚子链时的原始数据为：传动的功率、小链轮和大链轮的转速（或传动比）、原动机种类、载荷性质及传动用途等。设计步骤可以归纳为：选择链轮齿数z1、z2，确定传动比i，确定链传动的型号，确定链节距，确定中心距和链长，链速和链轮的极限转速，计算链传动作用在轴上的力FQ等7个环节。这些环节说到底就是确定有关参数。在讲解选择大小链轮齿数时，关键是小链轮齿数的选择，大链轮齿数根据传动比自然就同时产生了。要说清楚小链轮齿数对链传动的平稳性和使用寿命有较大的影响，链轮齿数不宜过多或过少。过少时：1．增加传动的不均匀性和动载荷；2．增加链节间的相对转角，从而增大功率消耗；3．增加铰链承压面间的压强（因齿数少时，链轮直径小，链的工作拉力将增加），从而加速铰链磨损等；4．增加链传动的圆周力，从而加速了链条和链轮的损坏。可以看出，若Δp不变（磨损量一定），则链轮齿数愈多，分度圆直径的增量Δd就愈大，所以链节愈向外移，链从链轮上脱落下来的可能性也就愈大，链的使用期限也就愈短。因此，链轮最多齿数限制。在讲解传动比的确定方法时，说明链传动的传动比一般i≤8，推荐i＝2～3．5，在低速和外廓尺寸不受限制的地方允许到10（个别情况可到15）。要说清楚传动比过大和过小会产生什么样的问题。比如传动比过大，则链包在小链轮上的包角过小，啮合的齿数太少，这将加速轮齿的磨损，容易出现跳齿，破坏正常啮合，但传动比过小则会使得传动的变速效果降低。设计时如何最终确定合适的传动比，一定要综合考虑。链传动的型号确定很简单，就是根据额定功率和小链轮的转速－功率曲线即可确定。但在确定过程中，教师一定要告诉学生，确定的型号并不是唯一的，可以根据自己面对的实际设计要求进行一定的调整。比如说，如果动载荷不是一个关键的问题，希望链传动的链条数少一些，可以选择上一级大型号的链传动；如果希望链的动载荷小一些，可以选择低一级的链传动型号。当然，这时可能需要采用多排链传动。从而让学生掌握如何灵活地在应用中选择链传动型号。链节距是链传动十分重要的参数。在讲解过程中，教师要告诉学生，链节距越大，链和链轮齿各部分尺寸也愈大，链的拉曳能力也越大，但传动的速度不均匀性、动载荷、噪声等都将增加，并讲清楚为什么会有上述因果关系。要告诉学生，在设计时，在承载能力足够条件下，应选取较小节距的单排链，高速重载时，可选用小节距的多排链。一般，载荷大、中心距小、传动比大时，选小节距多排链；速度不太高、中心距大、传动比小时选大节距单排链。中心距的选择同样也是一个权衡的过程，因为当链速不变，中心距小、链节数少的传动，在单位时间内同一链节的屈伸次数势必增多，因此会加速链的磨损。中心距大、链较长，则弹性较好，抗震能力较高，又因磨损较慢，所以链的使用寿命较长。但中心距如果太大，又会发生松边上下颤动的现象，使传动运行不平稳。因此，实际设计时，推荐的最适宜的中心距a＝（30～50）p。但要告诉学生，这样的确定方法只是一种近似的方法，关键是实际工作中要不断摸索。比如可以采用类比法、实验法等以经验为驱动的方法，通过实践逐渐掌握最佳的中心距确定方法。链速的确定要结合前面关于链传动的动载荷现象进行讲解，因为链速的提高受到动载荷的限制，所以一般最好不超过12m／s。如果链和链轮的制造质量很高，链节距较小，链轮齿数较多，安装精度很高，以及采用合金钢制造的链，则链速也允许超过20m／s～30m／s。每一种型号的链都存在一个最佳转速和极限转速，可以通过有关手册查到，告诉学生尽可能在最佳速度下设计，但不是绝对的。链轮轴上的受力FQ计算只要应用公式就可以算出来。但要告诉学生，为了减少链传动过程中链轮轴上的力，应该尽量减少链的松边垂度，并介绍减少垂度的有关方法。在上述有关设计步骤和参数确定方法讲完后，教师要结合一个链传动的设计例题进行强化，让学生真正掌握设计过程及每一步应该解决的问题。

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在煤矿产业中，传动齿轮应用非常广泛，是煤矿机械的一个重要组成部分，但是煤矿的运输重量一般都很大，在施工过程中，很容易导致超重现象，长时间高强度的工作就会导致传动齿轮出现问题，导致机器瘫痪，影响煤矿的施工作业，降低生产效率，甚至造成安全隐患。

1 传动齿轮的工作环境及工作特点

煤矿的生产作业一般都是在矿井中进行的，传动齿轮的工作环境大多都是在地下进行生产作业，井下的环境比较复杂恶劣，所以传动齿轮要适应井下复杂的结构情况，因此相对而言传动结构也复杂一点。由于煤矿是重型产业，要求传动齿轮具有比较高的承载能力和性能，矿井一般空间不是很大，所以传动齿轮还要满足体积小，抗冲击能力强等特点，传动要求高效率，尽量减少过程中能量的损失。

2 传动齿轮失效的表现形式

2.1 传动齿轮磨损失效

磨损的程度分为很多种，一般分为：正常的磨损、中度磨损、破坏性磨损、磨料性磨损以及腐蚀性磨损等。一般性的磨损不会对齿轮的传动造成重大的影响，比如正常的磨损，这是齿轮传动过程中必然存在的，在齿轮的使用寿命中，不会造成齿轮失效，这个磨损是经过时间慢慢磨损的，不影响齿轮的正常转动；对于中度磨损，这个要比正常的磨损速度快一点，在齿轮传动工作的过程中，可能会发出噪音，由于磨损的程度比较大，损失机械能，会降低齿轮工作的效率；破坏性磨损，这个磨损的程度就很大了，齿轮表面会形成严重的损伤，严重影响传动齿轮工作的效率，破坏了齿轮的结构，大大缩短齿轮的使用寿命；磨料性磨损是指在齿轮中间进入了一些颗粒，增大了齿轮间的摩擦系数，摩擦力增大，加速了齿轮的磨损，可能会出现齿轮停止转动的现象；腐蚀性磨损就是在齿轮转动的过程中与周围的化学物质发生的反应，发生了齿轮表面的腐蚀，严重影响齿轮的工作效率。

2.2 传动齿轮疲劳失效

在加工过程中，齿轮的表面肯定存在初始裂纹，加之传动齿轮工作的过程中应力的反复作用下，造成材料的疲劳，当作用的应力超出了材料的疲劳极限时，裂纹就会延伸扩张，加速齿轮的损坏，出现齿轮失效。

2.3 传动齿轮胶合失效

齿轮的转动需要油的帮助，在强重力作用下，齿轮间的油不能及时的补充，造成两个齿轮接触面的油膜挤破，两个金属齿轮直接接触在一起，在高速运转的情况下，温度上升，可能造成齿轮的胶合，出现失效。

2.4 传动齿轮断裂失效

齿轮的断裂意味着彻底不能工作，断裂分为疲劳断裂，高负荷断裂以及淬性断裂等。疲劳断裂就是齿轮在弯曲应力的反复作用下，出现裂痕，当应力超出了齿轮的疲劳极限时，裂痕继续扩张，导致断裂；高负荷断裂是指在高强度的作业状态下，负荷已经超出了齿轮的额定负荷导致的破坏性断裂，或者由于腐蚀使得齿轮部分点出现点蚀，导致断裂等；淬性断裂是指传动齿轮经过热处理时产生了过大的内应力，产生裂纹，外界的压应力与弯曲应力的作用下，产生疲劳，当超过它的疲劳极限时就会促使裂纹延伸，导致淬性断裂，这种断裂的特点就是初始断裂的部位颜色会有点深，这是氧化的结果。

3 传动齿轮出现失效的具体原因

设计阶段：由于齿轮工作环境的特殊性，决定了煤矿机械齿轮设计的特殊性，在设计阶段，可能忽视了传动齿轮在矿井工作的特殊性，按照传统的设计来设计煤矿机械传动齿轮，造成传动齿轮不能满足矿井下高强度，环境复杂的要求，达不到韧度、抗冲击和耐疲劳的要求，这是导致传动齿轮失效的自身原因之一。

齿轮的制造加工阶段：即使齿轮的设计没有问题，若在制造加工方面不合格，齿轮一样会失效，如果质量把控不严格，锻造时化学成分超标或者化学成分有残留，降低了齿轮的性能，不能满足工作的需要。例如：在加工过程中C的含量超标，就会增加齿轮的脆性，容易发生断裂，造成失效。

齿轮的安装使用阶段：不正确的安装方式同样会导致传动齿轮的失效，安装的位置出现偏差，影响整个传动齿轮的安全，同时，传动齿轮的工作需要油的不断补充，一旦缺少油就会增大摩擦力，降低齿轮工作的效率，增加磨损，导致传动齿轮的失效。

4 避免传动齿轮失效的有效措施

根据上述传动齿轮出现时效的形式和失效的原因，制定防止传动齿轮失效的有效措施，避免失效问题的出现。

4.1 齿轮设计阶段控制

设计阶段要充分的对煤矿齿轮的工作环境进行研究考察，只有充分了解齿轮的工作环境和工作性能的需要，才能对齿轮提出合理化的设计。根据煤矿齿轮工作的特殊性，优化齿轮的设计方案，满足齿轮抗冲击力、耐疲劳性以及承载力的要求，进行精确的计算，在符合国家标准的前提下，选择适合煤矿特殊工作的材料，尤其是钢材的选用尤为重要，这直接影响着齿轮的强度，最好经过研究确定选材，确定油等，以免后期工作出现漏洞。

4.2 齿轮工艺制造阶段控制

选材好工艺也好才能保证传动齿轮的质量，要严格控制齿轮制造过程中的质量，改善制造工艺，提高工艺质量。传动齿轮的表面不能过于光滑，研究表明，表面略微粗糙的齿轮要比表面光滑的齿轮使用寿命更长，这个粗糙度应该根据实验来确定，合理的控制粗糙度，将齿轮的性能提升到最佳状态。

4.3 齿轮安装阶段控制

齿轮的安装看起来很简单，其实有比较高的要求，对于传动齿轮的平衡度、垂直度都是有要求的，而且这个标准还很严格，稍微有一点偏差就会影响整体的性能，所以，在安装阶段应该有专业人士来进行指导，运用专业的工具辅助安装，最大限度的减少齿轮间的摩擦，降低损耗，提高工作效率，延长使用寿命。

4.4 齿轮使用及维护阶段控制

在传动齿轮的使用过程中，应尽量不要超过传动齿轮的额定负荷量，油也要及时补充，保证传动齿轮是在油的辅助下工作，此外，油不能掺入杂质，保持纯净，杂质进入齿轮间会增大摩擦系数，影响齿轮的正常工作。设备的使用过程中应该定期维护保养，并检查传动齿轮，及时发现问题并处理问题，对于可能发生的问题做到及早预防，防患于未然，防止出现传动齿轮的失效问题。

5 结束语

煤矿产业是我国比较重要的一部分，煤矿的产量决定于煤矿机械的工作效率，影响着经济的发展，传动齿轮在煤矿机械中发挥着重要的作用，保证传动齿轮的正常工作是保证煤矿机械正常工作的重要前提，传动齿轮失效是齿轮常见的问题，我们必须对其进行研究，找到避免失效的有效措施，每个阶段严格把关，将失效概率降到最低，提高生产效率。

参考文献

[1]张玉玉.分析煤矿机械传动齿轮失效形式[J].黑龙江科技信息，

2015，23：80.

[2]刘颖.煤矿机械传动齿轮失效形式分析及改进措施[J].煤炭技术，2013，1：38-39.

[3]蔚海文.煤矿机械传动齿轮失效形式及对措[J].山西焦煤科技，2011，

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关键词： 齿轮减速器；机械传动；降噪问题；措施

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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中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.05.067

“机械设计基础”是机械专业学生的主要技术基础课程之一，是培养学生分析、解决工程实际问题和创新能力的主干课程，是连接基础理论知识和实践的桥梁。机械基础实验教学不仅是培养学生理论与实践相结合、解决分析问题的能力，同时它也是启迪学生创新思维、开拓学生创新潜能的重要手段。因其自身的基础性和平台作用，可以方便地指导学生进行发散思维训练和创新设计工作。而机械设计基础实验教学正是培养学生创新能力的一个重要环节。

1实验教学的重要作用

实验教学是使学生在特定的环境下通过学生的主观努力完成的教学过程，它在培养学生综合能力方面具有特定的优势，它的直观性、实践性、综合性是理论教学不可替代的。学生通过实践教学培养出来的综合能力包括动手能力、观察分析能力和勇于探索的创新精神。在实验的过程中，学生不仅可以学会选择、正确使用各种仪器，而且可以验证所学的基本理论，培养实事求是的科学态度。同时，实验教学是学生巩固理论知识、掌握实验技能、培养创新思维的重要环节，从某种意义上讲，对启发学生的想象思维和创新意识起着点石成金的作用。

机械设计基础课程是学生进行机械综合设计的基础课程，同时也是工程意识训练的主要课程。机械设计基础实验教学是一个必不可少的实践环节，它对实现理论课程教学目标起着特别关键的作用。

加强实践教学环节是高等工科院校课程教学改革的一个特别重要的方向。改革以往高校课程教学中重视理论知识，轻视实践环节、忽略实际应用的状况；完成全新的实验教学体系的构建；满足社会对创新型人材培养的要求。为此目的，我们紧紧围绕机械设计基础课程教学内容与体系，对机械设计基础实验教学的方法进行了改革探索，完善了实验教学体系、改革了实验教学手段和方法。

2重视基础性实验，培养学生的基本技能

基础性实验大多属于演示性和验证性实验，如机械认知实验、齿轮范成实验、带传动实验等，但这些实验对促进学生理解课程内容基本原理，掌握基本技能，消化吸收基本概念，巩固基础知识，培养科学思维的能力和严谨的工作作风起着直接的作用，是由感性认识进一步发展成理性认识的过程。因此，如何最大限度发挥基础性实验在教学中的作用，是广大教师应该深思的问题。我院结合机械原理及机械设计实验室目前的具体情况，在实验教学方法、实验要求和方式上的进行完善和改造，使其发挥更好的作用。

如在机械认知实验中，我们针对机械原理部分、机械设计部分分别配备了实验演示柜、实物展示柜和机械系统展示厅，组成了机械认知的实验教学体系，并有机地与工程训练中心、机电一体化实验室等相关专业实验室相结合，充分做到可看、可记、可操作。在整个机械认知实验中，教师除了做认真的讲解外，允许学生随时提问，鼓励学生动手操作，引导学生开展讨论，充分调动学生学习的积极性，激发学生对机械认知的兴趣，培养学生掌握实验操作技能，这样的教学模式深受学生欢迎。

又如在机构运动简图测L实验中，实验室提供大量的机构模型，让学生亲手测量机构尺寸，并按一定的比例关系绘制出合理的运动简图，增强学生对理论教学内容的理解，然后再对一台真实的内燃机进行实际机构的测绘，实验的难度逐步加大，锻炼学生实际动手能力、发现问题、解决实际问题的能力。这些实验为实验教学有力开展打下了坚实的基础，为实验教学顺利有序的进行提供了基本保障。

3更新实验教学内容，培养学生的综合能力

提高实验教学质量，培养学生的综合能力，必须对实验教学内容、手段、方法进行更新，改变实验教学环境，提高实验教师水平。为了培养学生的综合能力，必须改善现有的教学条件，为此，我们购置一些新的实验设备，编写实验大纲、实验指导书，开展应用性较强的设计性、综合性实验研究。

在JCY机械传动性能综合性实验台上开设机械传动性能综合性实验。该实验可对齿轮传动、带传动、链传动、蜗杆传动等机械传动或上述组合的传动系统进行综合性能测试。实验突出了设计性、综合性的特点。通过该项实验学生掌握合理布置机械传动的基本要求，机械传动方案设计的一般方法，并利用机械传动综合实验台对机械传动系统组成方案的性能进行测试，分析组成方案的特点，设计满足条件的机械传动系统，完成传动系统运动参数和组成方案设计。掌握机械传动系统性能测试的基本原理和方法，测试常用机械传动装置在传递运动与动力过程中速度曲线、传动比曲线、效率曲线等各种参数曲线。按照组成方案搭接机械传动性能测试系统并进行测试，完成组成方案的机械性能分析，树立用实验手段来分析机械设计方案的思想，加深对常见机械传动性能的认识和理解，培养了学生的综合能力。

在3DMC实验台开展机构组合与创新实验。学生通过机械原理、机械设计学习中所萌发的创造性思维可以从本实验台上得以实现。该实验台可拼装连杆机构、齿轮机构、凸轮机构、间歇运动机构、带传动、链传动、蜗轮蜗杆传动以及由它们组合成的性能各异、平面的、空间的机械传动系统，培养了学生机械传动方案的设计能力。实验台可以测试原动件和执行构件以及中间任意构件的位移、速度、加速度等参数，学生将测试的参数与设计结果及理论分析结果进行比较，增强了学生的创新意识和实际动手能力。

轴系结构设计与分析实验。轴系结构是机械系统的重要组成部分，涵盖了轴承、联轴器、键联接及螺纹联接，转子动力学等内容。通过该项实验，学生们掌握了轴及轴上零件的结构、功用、工艺要求和装配关系；熟悉轴的结构设计和轴承部件组合设计的基本要求，掌握轴及轴上零件的定位与固定方法；通过轴系部件的组装与测绘，学会对现有机械部件进行结构分析，培养结构设计能力。

4引入创新性实验，培养学生的创新意识

创新性实验是指通过实验获得的新的发现与发明，获得新的技术和方法，具有一定社会价值的原创性实验，这类实验应在分析、综合性实验基础上，探索奥秘，获取新数据、新理论和新方法。创新是人类文明进步的原动力，是国民经济发展的基础。实验教学是培养学生实践能力及创新能力的重要方法之一。

在JPCC-II平面机构创新组合及运动参数分析实验台开设平面机构创新组合测试分析实验。该实验是为本科生和研究生而设计的有关平面机构创新设计的综合性、设计性、研究创新性实验。可进行基本平面机构的设计、拼装（本实验台提供13种以上传动方案）及进行运动、动力学分析，培养学生创新意识和工程实践能力。

在JDT-A/I机构系统动力学调速实验台开设机构系统动力学调速实验。该实验可对机构原动件及执行构件的动态参数进行测试和仿真，利用计算机软件，角位移动传感器，数据采集卡，观察机构的周期性速度波动现象和绘制测试和仿真曲线；利用飞轮的质量变化，观察分析速度波动变化情况；学生利用计算机程序进行设计，独立自主完成实验。

开设计算机凸轮机构仿真设计测试综合实验。该实验通过计算机软件对机构的动态参数进行测试，计算机软件对机构的运转进行动态仿真，凸轮可更换，配备8个不同运动规律的平面凸轮和一种圆柱凸轮，还配备凸轮制图软件，可自行在线切割机上加工任意规律的凸轮实验。计算机软件具有多媒体教学功能，学生可自主地进行实验，培养学生的独立工作能力。

5开放实验室，发挥学生的创新能力

针对学生在机械设计方面具备的基础知识、实验技能、感性认识，榕嘌提高学生的创新能力，我们开放机械创新实验室，为学生提供工程实验、工程设计平台。让学生走进实验室，组建创新团队，发挥学生主体作用，激发学生学习的积极性，把理论与实践结合起来，提高学生的创造性综合素质，培养学生团结合作精神。

学生创新团队从课题选题、资料收集、申请立项、实验方案设计、数据分析到报告编写、结题答辩，充分发挥团队每个学生的特长，运用所学的知识，分工合作，开展课题研究，将理论与实践相结合。同学们克服了眼高手低、只说不做的通病，团结合作精神得到加强，创新意识、创新思维得到拓展，实际动手能力、工程设计能力得到了全面锻炼。

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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。

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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。

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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。

2、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。

3、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。

4、结语

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引言

飞行员进行飞行训练，人感系统对训练水平的影响很大，高逼真度的杆力特性模拟，可以使飞行员体会到与上天飞行中一样的操纵“手感”，飞行员的操纵动作，驾驶技巧也能得到良好的锻炼。相反，如果养成错误的操作习惯，不但没有起到地面培训的效果，反而会在空中飞行中产生风险隐患。

典型的负荷系统是由弹簧、阻尼筒组成的机械式系统，当飞行员操纵驾驶杆产生位移时，弹簧拉伸或压缩，反馈到驾驶杆的作用力，即为操纵杆力。选择不同刚度的弹簧，即可改变操纵系统的杆力-杆位移梯度，而改变阻尼筒，即可改变驾驶杆自由运动时的振荡阻尼。电动负荷系统的电机代替了弹簧阻尼系统，由自动控制设备控制电机的力输出，通过控制软件的精心设计，可以模拟出弹簧阻尼系统的力学特性。

1 系统结构

直升机的机动飞行是绕着3条轴线来转动的：横轴、纵轴和立轴。它可以绕纵轴做横滚运动，绕横轴做俯仰运动，绕立轴做航向运动[1]。同其他航空器一样，直升机在正副驾驶位置也可以是双套操纵装置，而有些直升机的副驾驶操纵装置还会被设计成可拆卸的，以便满足飞行的需要（见图1）。

电动负荷操纵系统主要包括机械、电气两大部分，如图2所示。其中机械部分包括主动杆手柄、减速器、连杆、支撑件、外壳等；电气部分包括控制器、电机、力传感器和位移传感器。力传感器测量主动杆手柄上的飞行员操纵力，位移传感器测量当前主动杆手柄的位移及电机转子位置。控制器根据力和位移传感器的反馈信号以及设定的系统模型参数控制电机的输出扭矩，最终通过减速器给主动杆手柄提供相应的动力或阻力。控制器与主控平台之间通过RS422总线通讯，实时收发系统指令及工作状态[3]。

1.1 周期变距杆负荷系统

周期变距杆负荷系统俯仰姿态回路原理如图3所示，电动负荷系统通过力传感器、机械传动装置，与驾驶杆相连接。

周期变距杆负荷系统滚转姿态回路原理如图4所示，电动负荷系统通过力传感器、机械传动装置，与驾驶杆相连接。

1.2总距杆负荷系统

总距杆负荷系统如图5所示。

1.3 脚蹬负荷系统

脚蹬负荷系统如图6所示。

2 各部件主要功能

2.1 加载系统

加载系统主要为驾驶杆上输出杆力，使得飞行员感受到逼真的杆力特性。本论文研究的加载系统是以电能为能量源的力输出系统，即核心为电机输出的扭矩。因此，电机工作模式应为力矩模式，产生的力矩通过钢索滑轮组或减速器等传动机构后传送至操纵杆端产生力反馈效果[4]。

2.2 控制器

控制器也称为人感计算机，为嵌入式计算机。为实现杆力特性模拟的高逼真度，需要进行高速迭代计算。相关研究论文表明，控制器的采样频率应不小于2000Hz。

2.3 传感器

电动式操纵负荷系统中传感器主要包括力传感器与位移传感器。力传感器主要用来测量负荷系统实际输出的负载力信号，与人感计算机计算输出理论力信号进行比较，用来进行力反馈控制，提高系统的力控精度。位移传感器主要是测量飞行员操纵驾驶杆的位移行程，通过控制器采集来计算负荷系统输出力的大小。

3 系统工作原理

下面描述一下该系统工作时的运行原理：

如图7所示，当飞行员对驾驶杆施加操纵力时，驾驶杆产生位移，此时位移传感器采得的即为飞行员操纵位移信号。人感计算机通过AD板卡采集位移信号，根据力函数模型，进行杆力计算。计算得到的杆力，即作为力控信号进入负荷系统，同时，电机输出的力与力传感器采集的力进行反馈控制，即形成力跟踪控制。输出的力通过连杆机构反馈到驾驶杆上，即给飞行员提供了模拟的杆力特性。同时操纵负荷系统负责实时将操纵位移信号传送给主仿真计算机，参与飞行动力学解算。

4结束语

直升机电动负荷操纵系统是现代先进直升机模拟器的关键设备，利用该系统，可以模拟出不同类型直升机的人感特性，对行员训练，加深飞行员的感知有重要的提升作用。本文对直升机电动负荷系统的关键部件和系统工作原理进行了介绍，该研究内容对于今后的工程化研制有着指导作用，通过对该系统的深刻理解，为今后的设计工作奠定了坚实的理论基础。

参考文献

[1]陈康，刘建新.直升机结构与系统[M].北京：兵器工业出版社，2007.

[2]高正，陈仁良.直升机飞行动力学[M].北京：科学出版社，2003.

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很多创新成果在取得以后回望，当时的设想都是三个字――“不可能”。然而，机会往往就蕴藏在这诸多“不可能”之中。赵亚平教授深知这一点。多年来，他锁定新型环面蜗杆传动、齿轮啮合理论等方面进行研究与开发，其创新成果应用前景广阔，深受学界好评。

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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数控机床是集机、电、液、气、光等为一体的自动化机床，经各部分的执行功能，最后共同完成机械执行机构的移动、转动、夹紧、松开、变速和换刀等各种动作，实现切削加工任务。工作时，各项功能相互结合，发生故障时也混在一起，故障现象和原因并非简单一一对应。一种故障现象可能有几种不同的原因，大部分故障以综合形式出现，数控机床的爬行与振动就是一个明显的例子。

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。