機械傳動的基本原理精選(九篇)

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第1篇：機械傳動的基本原理范文

【關鍵詞】風力發電；液力機械傳動；特性分析；設計

1概述

據聯合國環境署的估計，全球可利用的風能總量約為　KW，其數量是全球可供開發利用的水能總量的十倍，風能還具有可持續再生、安全無污染的特點，因此利用風能發電已經在世界各國受到了相當的重視和推廣。最近公布的《中國風電發展報告2012》中披露，截至2011年底，我國的風電裝機容量已達到45GW，位居世界第一，是世界上最大的風電市場。如此大的風電裝機容量對于風電機組的高效、安全、可靠和低成本運行提出了巨大的挑戰。

由于風能資源來源的不確定和不穩定性，造成作用在風機葉輪上的作用力的大小和方向都不穩定，進而使風力發電機的輸出功率和頻率不穩定，無法滿足并網輸電的要求。為解決上述問題，就需要在電網和風力發電機之間安裝一套變速變頻裝置，使得風力發電機發出的不穩定的電功率能夠經該變速裝置之后變為恒頻恒壓輸出。目前常用的是基于液力機械的傳動裝置，它將發電機與液力機械的輸出軸相連，實現變化的風輪轉速到恒定的發電機速度的轉化，通過控制液力變矩器的運轉速度使液力機械的輸出速度恒定，從而達到風力發電機恒壓恒頻電輸出的目的。以下就對這類風力發電液力機械傳動裝置的特性進行必要的分析，以便對其設計起到一定的指導和借鑒作用。

2風力發電液力機械傳動裝置的結構原理與特性分析

新型的風力發電恒頻-恒壓液力機械傳動裝置起源于2002年德國Voith公司提出的WinDrive變速箱系統，經過10年的發展改良，其基本結構仍然沒有太大的變化，主要由同步發電機、液力變矩器、行星齒輪變速箱和控制系統組成，如圖1所示。

這種傳動裝置的基本原理是：風機輸出的變速變轉矩的電功率經過行星齒輪變速箱和一定控制規律控制的液力變矩器后轉變為變轉矩恒轉速的功率輸出，　，直接作為同步發電機的功率輸入，實現“恒頻”。同步發電機勵磁控制，即可以控制風力機的轉速，使風力機轉速在對應轉速的最大功率捕獲點附近，達到對風能的最大捕獲。

這種傳動裝置中的液力機械部分是可調式液力變矩器，其與普通的液力變矩器一樣也由泵輪、渦輪和可調導輪組成。所不同的是，這種液力變矩器在液力回路中加入了可調環節，即導輪的葉片能夠通過控制系統進行控制，打開到需要的開度，這樣就能對液力回路的傳遞介質液體進行流動狀態的控制，使得液力變矩器的渦輪轉速隨之進行相應的變化，進而實現變矩器變化的輸出特性，滿足液力機械變工況工作的需要。傳統的液力變矩器雖然有諸如柔性傳動、自適應能力強、無極變速等的優點，但也存在著一個無法回避的缺陷，那就是傳動效率低下，能量損失大，其最高傳動效率也在90%以下，相對于齒輪傳動的高效率差距明顯。而上述的風力發電液力機械傳動裝置的另一大特性是：由于液力變矩器并不是主要的傳動元件，而是作為調節元件，風輪的功率輸入在液力變矩器處分成兩部分，其中的一部分直接傳給發電機轉軸作為發電功率輸出，而另外一部分則驅動渦輪和其他的機械機構又與風輪的功率輸入匯到一起。這樣的功率流程使得只有總功率的一部分經過了效率相對較低的液力變矩器，傳動總效率不會因為經過液力變矩器而變得過低。

3風力發電液力機械傳動裝置的設計分析

風力發電液力機械傳動裝置的設計可以根據不同的運行工況分為：啟動、變速運行、變轉矩運行和剎車四個工況。在設計中應當根據不同工況的不同特點和要求進行設計。其中的啟動和剎車工況需要傳動裝置具有良好的響應速度，使系統在最短的時間內達到要求的運行狀態。變速運行條件下就需要傳動裝置能夠依靠調節轉速來改變風對風輪的作用力，減少或消除風能產生過程中的急劇波動，達到捕獲最大風能、減小瞬態負荷的目的；變轉距工況的主要控制目標則是通過液力傳動裝置來實現同步發電機輸出的電功率穩定不變。

在實際的風力發電過程中，由于風力的大小是在一個相當寬廣的范圍內隨機變化的，風力發電機不可能利用所有范圍內的風力，而只能利用一個范圍內的風速，風力發電機所能利用風速的上限稱為切出風速，這個風速下的風力發電機對應的輸出功率就是風力發電機的最大功率；相應地，發電機所能利用的風速下限稱為切入風速，即風能裝置能驅動發電機發電的最低風速，這個風速下對應的輸出功率一般取發電機最大功率的10%以上。在切出風速與切入風速之間的風速都是風力發電機能夠利用的風速，也可稱為風力發電機的部分負荷工況，在這種部分負荷工況下，由于行星齒輪機構的轉速轉矩關系式為二元一次方程，其輸出通過齒圈輸入可調式液力變矩器，利用變矩器本身輸出隨輸入變化而變化的固有特性，可以利用液力機械傳動裝置中可調變矩器中的導輪葉片調節作用，實現傳動系輸出軸上保持恒定的轉速，從而確保風機葉輪具有接近拋物線曲線的最佳吸收功率特性，這種控制可以通過傳動裝置的控制系統來對液力變矩器自動調節實現，在設計過程中應當確定各工況下所對應的最佳葉輪開度值。

除了上述的可調式液力變矩器的葉輪開度控制外，在傳動裝置中還需要對風機葉輪的葉片進行位置控制、對同步發電機的輸出功率進行控制，與葉輪開度的控制相仿，這些控制都應設計采用閉環伺服控制系統。閉環伺服控制系統的控制效果一般由控制策略、結構元件參數和控制元件的性能決定。針對不同的工況，應選用不同的控制策略、結構參數和控制元件等。比如在傳統的PID控制之外，可以考慮采用神經網絡控制、模糊控制等新式控制策略來嘗試達到不同的控制效果。另外通過對液力機械傳動裝置參數的優選，如根據給定風機葉輪的額定轉速，通過控制葉片傾角、可調漿距，調節葉輪所能捕獲的最大風能，提高風輪能量轉化效率。通過檢測風機葉片的轉速，由傳感器將轉速信號反饋到伺服電機，由伺服電機推動可調變矩器的絲杠齒條機構，來調節導輪葉片角度，從而保證可調變矩器渦輪轉速轉矩的改變，實現輸出轉速的基本恒定。

參考文獻：

第2篇：機械傳動的基本原理范文

關鍵詞：機械設計基礎課程；教學探索與實踐；教學方法；教學手段

中圖分類號：G712 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）20-0207-02

機械設計基礎課作為高等職業教育機電類各專業重要的技術性基礎課程，對于提高學生的實踐與創新能力起著非常重要的作用。本課程的學習，旨在培養學生對常用機構基本結構的分析、機械零部件選用及設計能力，使學生初步獲得正確的管理、使用和維護機械的基本知識和要領，為后期專業課的學習以及從事本專業相關工作的可持續性發展打下良好的基礎。探索并采用與專業及課程特點相適應的教學內容、教學過程、教學方法和教學手段，是提高教學質量之關鍵。本文根據機械設計基礎的課程特點，就如何精選教學內容、正確采用各種先進的教學方法和手段，進行了探索與實踐。

一、優化課程教學內容，培養學生工程素質

據教育部16號文件對高職機電類專業培養“高素質技能型人才”的人才培養目標，結合行業企業對人才職業能力的需求，優化教學內容，教學內容的選取以突出適用性為原則。機械設計基礎的課程特點是理論性強，涵蓋了機械原理、機械設計、工程力學等方面內容，知識點比較多，同時這門課程還具有很強的應用性和實踐性，在教學安排時，應適當調整理論教學時數，增加一定的實踐教學時數。

1.精選并更新理論教學內容。在教學內容的選取上調整思路，強調基本知識、基本原理和基本方法，注重理論知識與工程實際應用相融合。從實際應用出發，圍繞機器組成，以工程實際項目及創新能力培養等為主選取知識點；以機構分析、零件選用、機械傳動及創新設計為主線，引入能體現機械設計現狀的、與日常生活和實際生產相關的新型機構及現代機械設計方法等最新成果，突出技術發展前沿，拓寬知識面，豐富課堂信息量，調動學生學習的興趣及積極性，提高教學效果，完成課程教學及學習目標。

2.貼近工程，增加實踐教學內容。接觸本門課程前，學習學生對機械的了解局限于生活之中，缺少工程觀念，缺乏抽象思維，無法將理論知識和工程實際相結合，但是他們的共性是好奇心強，很容易被新鮮事物所吸引。針對這一現狀，我們在教學中穿插一定的實踐教學環節。例如，開課前安排學生參觀機構與刀具陳列室，機械原理及機械傳動陳列室等；開課三周后，安排學生現場參觀典型機械產品和現代化機械加工設備，并進行機械拆裝實訓，課程學習最后階段安排實踐性創新設計等。這一環節，使學生深切感受到工程，建立工程觀念，實現理論與實踐的有機融合，為課程的深入學習奠定必要的基礎。

3.教學內容的組織與實施。機械設計基礎課程的特點是各章節內容的關聯性少，學生一接觸本課程就會產生“沒有系統性”、“邏輯性差”等錯覺。針對這一現狀，教師應該怎么教？學生應該怎么學？在教學內容的組織和實施過程中，遵循由易到難、由簡單到復雜、由具體到抽象的原則，對學生引導鼓勵。針對需要解決的難題，采用教師引導，學生分組分析討論的措施，調動學生的主觀能動性，使學生成為課堂的主體，將教、學、做融為一體，激發學生的學習興趣。

二、改進教學方法，培養學生的學習能力

在教學過程中，怎樣才能把以教師為中心轉變為以學生為中心，怎樣才能充分調動學生自主學習興趣和學習能力，是我們一直在思考和探索的問題。高職學生比較習慣和適合感性認知的教學方式，因此在課堂教學中，應以精講多練為原則，以啟發式教育為主，同時注重采用“對比式”、“案例式”、“演示法”、“現場教學式”等多種教學方法，對理論性較強的內容，可結合工程案例的分析進行講解，以理論的應用為切入點，使學生能對基本概念有較具體的認識。對實踐性較強的內容，則采取任務驅動、學做合一、行動導向的現場教學法等，強調以知識為載體，培養學生發現問題、理解問題、分析問題、解決問題的思維方式與方法。

1.啟發式教學法。啟發式教學重在調動學生“學”的積極性。在教學過程中，聯系工程實際，充分調動學生學習的主動性和積極性，啟發學生積極思考問題，加深對基本知識的理解和掌握，并在求解過程中進一步思考，培養創新意識，取得良好的效果。例如在講解“機構的死點”內容時，首先播放縫紉機的工作過程以及飛機起落架在降落和起飛時相關工作視頻與動畫，繼而拋出問題：飛機著陸時其起落架為什么能穩固地支撐在地面，起飛時又是怎樣收縮回機身的呢？縫紉機腳踏板機構在工作時為什么會出現瞬間卡死甚至反轉現象，又是怎樣克服“卡死”而繼續工作的？等等。學生進行觀看視頻并思考，隨后在與學生相互討論的基礎上展開授課，引導學生對機構的運動進行分析，找出機構死點位置，引出“死點”概念，并對工程中眾多實例進行剖析與歸納，說明“死點”在工程中的利用以及傳動中“死點”的克服方法。合理的啟發式教學法能使枯燥的理論知識與實際生活相結合，使“教”與“學”的過程具體又生動，使學生在主動學習的同時更加深刻地理解并掌握相關概念及原理，提高課堂效率。

2.對比式教學法。對比分析法是通過相關類型的對比激發學生積極思維，加深對各種事物和現象相互聯系的系統化認識，并學會類似問題的處理方法。例如：在學到壓力角的內容時，打破以往傳統的授課順序，先引出壓力角的概念，再將齒輪的壓力角、連桿機構的壓力角、凸輪機構的壓力角等加以對比，分析壓力角在機構中的共性，判斷壓力角在每種機構運動過程中所起的作用、機構傳動過程中壓力角的瞬時變化情況以及對機構傳動的影響等，掌握在機構設計時壓力角的大小控制等問題。又如：在講到凸輪機構從動件的運動規律時，將常見的等速運動、等加速等減速運動、余弦加速度運動、正弦加速度運動等幾種運動規律通過運動方程及運動線圖進行分析比對，明晰每種運動規律的運動特點，總結其應用范圍，加深理解，便于記憶。在機械設計課程教學中正確使用對比式教學方法，不但使學生易于掌握機械知識，在培養學生思維方式和創新意識方面也起著重要的作用。

3.案例式教學法。實行案例教學的宗旨是為了使學生成為教學的主體，有針對性地培養學生發現問題、分析問題、解決問題的能力與意識。例如：在講解齒輪嚙合傳動時，首先給出汽車變速箱的工程案例，通過對傳動過程的仿真模擬，實現對嚙合傳動的感性認識，掌握嚙合傳動的基本原理、類型及其在工程中的應用。通過案例引導學生分析討論，學生可以獲得初步的感性知識，以便于后續知識的學習與理解。

4.演示教學法。通過展示各種實物裝置、模型、錄像等進行的演示法教學，學生可以通過觀察獲得對機構與機器等的感性認識，促進學生對所學內容的理解與掌握。機械設計課程教學中，對于比較抽象的知識點，例如，對于聯軸器與離合器的學習，就可采用演示法教學，首先通過爆炸圖及動畫對聯軸器及離合器的結構及工作過程進行分解演示，學生對聯軸器與離合器進行感觀上的認識，了解聯軸器及離合器的構成和應用，再進行理論講解，使復雜問題簡單化、直觀化，使單調死板的課堂趣味化。

5.現場教學法。現場教學法是將抽象性的、不易理解的理論知識以現場實物的形式進行直觀展現并進行講解，使學生在親身體驗中學習知識、完成任務；例如在執行“帶式輸送機傳動裝置”的設計任務時，通過“觀看帶式輸送機傳動裝置工作視頻―教師現場示范拆裝并現場講解―學生分組拆裝并現場提問―小組討論，歸納總結”四步走的方法，學生可以掌握帶式輸送機傳動裝置的基本組成、工作原理以及設計時應該注意的事項，然后結合所學知識，在教師的引導下完成設計工作任務。現場教學法重在使學生在提高動手能力及實踐操作能力的同時加深對知識的理解與掌握。

三、合理采用現代化教學手段，提高教學效果

機械設計基礎課程實踐性很強，課程內容包括機構工作原理、機械傳動等，傳統的、以教師為中心、語言加粉筆的教學模式需要教師花費大量的課堂時間來表達講解，課堂信息量較少，無法從根本上解決少課時多內容等矛盾。

隨著計算機技術的應用與普及，廣泛采用多媒體技術與手段，充分利用多元化現代技術與多媒體相結合，針對相關知識特點，采用形象逼真的動畫、爆炸圖、圖片等制成PPT、CIA教學課件或教學視頻，虛實結合，教學過程中給學習者以強烈的視覺沖擊，變抽象教學為直觀教學，不僅擴大了課堂信息量，而且使教學內容更加形象、生動，學生興趣高，教學效果好。

多媒體教學和傳統教學手段各有所長，不能互相替代，所以在采用現代化教學手段的同時，應以傳統教學手段的成熟模式為框架，根據教學內容的特點及學情不斷調整，靈活運用，實現媒體教學和黑板板書教學有機結合，達到最佳教學效果。

四、結語

職業教育改革的目的是提高教學質量，而采用科學的教學方法和手段是提高教學質量的突破口。教無定法，只有結合課程內容和學情特點，不斷挖掘并總結合理的教學方法和教學手段，才能獲得更加理想的教學效果，提升人才培養質量。

參考文獻：

第3篇：機械傳動的基本原理范文

關鍵詞：《液壓傳動》；教學；心得體會

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2014）53-0202-02

《液壓傳動》是機械工程類專業的專業基礎課，對該門課程的掌握情況將直接影響到學生對后續專業課程的學習以及畢業設計，對學生畢業后從事與機械相關的工作也有很大的影響，因此，本門課程在機械類專業課程體系中占有特別重要的地位。筆者在專業課教學、畢業設計、實習等教學環節中，常常發現很多學過《液壓傳動》的學生對《液壓傳動》的相關知識掌握地并不扎實，甚至有些學生對液壓傳動的基本概念都不清楚，學生普遍反應《液壓傳動》是一門比較難學的課程。其實，《液壓傳動》的理論基礎就是流體靜力學和《流體動力學，流體動力學相對難理解一些，但本科的《液壓傳動》教學涉及到流體動力學的地方很少，這部分內容課堂上一帶而過即可，流體靜力學的基礎知識就是帕斯卡定律，學理工的學生都很容易掌握，所以《液壓傳動》應該說并不難學，學生之所以沒學好，我認為是這門課程有一個顯著的特點，即實踐性強，而學生恰恰沒有這方面的實際經驗，導致理解困難，因而教師在教授這門課程時，必須要采用與課程特點相適用的教學方法才能讓學生容易理解并提高對這門課程的學習興趣[1]。下面分享幾點筆者從事多年《液壓傳動》課程教學的心得體會。

一、講好緒論

緒論這一講開好頭，對后續的教學有極大地促進作用，在這一講要達到以下幾點教學效果：（1）讓學生掌握液壓傳動的基本概念和基本原理；（2）了解液壓傳動的特點、發展和應用；（3）提起學生對本門課程的興趣。

在講液壓傳動的基本概念和原理時，我首先告訴學生傳動的三種類型，即機械傳動、流體傳動和電氣傳動。液壓傳動是流體傳動的一種，是目前工程實際普遍應用的一種形式，這樣學生對本門課程就有了一個總體上的概念，然后通過“液壓千斤頂”這個簡單的例子把液壓傳動的基本原理講清楚、講透。通過液壓傳動基本原理的講解，引出液壓傳動的特點及其發展和應用，特別是在工程機械、智能機械等學生比較熟悉和感興趣的領域的應用，同時結合自己的科研項目，指出機械產品機電液一體化的發展趨勢。為了讓學生了解液壓產品的發展現狀，筆者在課堂上登陸了力士樂、阿托斯等代表國際先進液壓水平的知名廠商的網站，瀏覽其產品。由于學生對工程機械相對了解一些，便以工程機械的行走馬達、操作閥等關鍵元件的國內外價格差距和質量差距為例，指出國內與國外先進液壓技術水平的差距，激發學生的學習熱情和興趣。

二、注重實驗和聯系工程實際

《液壓傳動》是一門實踐性很強的課程，而學生基本沒有相關的實踐經驗，因而在課程教學中要尤其重視實驗課，注重與科研和實際的結合，這樣學生才能對所學內容有感性的認識，明白所學知識的用途。在講“壓力單位兆帕”時，為了讓學生有一個直觀的概念，給他們看了一個用10MPa高壓水切割巖石和水泥的實驗照片（如圖1所示），并提醒學生在以后從事液壓實際工作時，要注意安全，切記要先讓系統卸壓再維修。再比如，講“滑閥中位機能”時，要讓學生深刻理解不同種類滑閥中位機能的特點、作用及正確選用，因此舉了一個滑閥機能選用不當導致液壓元件損壞的例子：學院的實驗室有一個液壓馬達驅動大慣量飛輪的液壓實驗系統，馬達的換向和停止采用一個三位四通電磁換向閥，做了幾天實驗后發現液壓馬達漏油嚴重，剛開始還以為是馬達的質量問題，后來才發現是因為換向閥選了“O”型中位機能，換向閥由左位或右位打到中位時，馬達進出油口被封死，轉動的大慣量飛輪也被迫停止，導致液壓系統產生了很大的液壓沖擊，馬達密封被破壞，發生了漏油現象。筆者所在學校――中國礦業大學的各專業都有很強的礦業特色，在講“典型液壓系統”時，一般都是結合自己的科研項目，補充兩個典型煤礦機械的液壓系統，以開拓學生的視野，同時為后續《采掘機械》等專業課程的學習和畢業設計打下基礎[2]。

上實驗課是學生能夠見到液壓元件實物并自己動手操作和驗證所學知識的主要途徑，因而要特別重視實驗課的教學，作為任課教師必須至少要帶一組實驗。為了提高實驗課的教學效果，我要求學生每次實驗課前要認真預習實驗指導書，對難點問題，在課堂上預先講解，這樣學生對實驗步驟和實驗原理就比較清楚了，否則在實驗課上教師怎么說學生就怎么做，會使學生不知其所以然，實驗課的效果就大打折扣了。每次實驗結束后，要求學生及時做實驗報告，通過批改，對實驗報告中反映出來的共性和難點問題進行詳細講解，必要時把關鍵問題在下次實驗課上再進行驗證。回路組合實驗是要求學生自己動手組裝回路的實驗，我要求每個學生都要動手，在做完實驗后，誰的手上沒粘液壓油，則該次實驗不合格，從而鼓勵學生在實驗室搭建并驗證自己設計的液壓系統。

由于本門課程是大約一百名同學的大班課，把課堂教學放到實驗室不現實，而實驗課學時又不充裕，為了讓學生對所學知識有直觀地認識，我每次講新的內容時，都從實驗室拿幾件相應的液壓元件到課堂上，課前讓學生先觀察，課堂上再對照具體實物進行講解，有效彌補了實驗課教學學時不足的問題。

三、有效利用多媒體教學手段

本門課程和工程實際結合緊密，因而在教學中要盡量的把所講內容具象化。在講“液壓傳動的應用”時，給學生展示各領域液壓設備的照片，有的還播放了視頻；講“各種液壓元件”時，我也會播放相應典型產品的照片和視頻。

液壓元件的內部結構和工作原理在課程中占有很大的比重，這部分內容講不好學生會感到枯燥無味，難以理解。對這部分內容，筆者一般結合液壓元件的結構圖和工作原理動畫來講解，利用結構圖總結出液壓元件的主要結構特點，再結合動畫講解其工作過程和工作原理，這樣學生就很容易理解了，而且也提高了講課效率。

如果學生對液壓基本元件部分的知識掌握地不夠扎實，液壓基本回路和典型液壓系統這部分內容就不容易理解，即使有的學生對液壓元件部分學地比較好，對于復雜液壓系統各基本回路間的相互關系和元件動作過程也不容易搞清楚，這部分內容我都用Fluidsim進行了動畫模擬。Fluidsim軟件是由德國FESTO公司和PADERBORN大學聯合開發，專門用于液壓、氣壓傳動教學培訓的軟件[3]。利用Fluidsim做的液壓基本回路和典型液壓系統仿真程序能夠直觀地顯示液流過程和對元件的工作狀態進行控制，這樣，不管液壓系統多么復雜，其工作過程和原理都能直觀地展示出來，不需要學生再想象各元件的動作和狀態，對所講內容很容易理解。

四、考核方法多樣，注重過程考核

要讓學生學好一門課程，一方面要激發學生的學習興趣，另一方面也要加強督促，公平、合理考核。本門課程筆者采用了結課考試、實驗、小設計和平時成績綜合考核的方式。

為了引起學生對實驗課的重視，提高動手能力，實驗成績的評定不僅僅看實驗報告，還要看學生在實驗課上的表現，比如對動手能力強、清楚實驗過程、獨自設計液壓回路并組裝和驗證的學生的實驗成績要給高分。除了平時布置作業，我一般還會安排兩次過程考核，作為平時成績的主要組成部分，一次是在課程中期利用一節課的時間安排一次小測驗，一次是在課程即將結束時布置一次小的課程設計。課程設計以分組的形式進行，一組一個設計題目，設計的內容一般結合科研和工程實際，要求學生課后查閱資料，按照要求設計好后做出PPT，課堂上以小組答辯的形式考核，這種方式增強了學生的學習主動性，很受歡迎。

五、結語

通過上述教學手段和方法在《液壓傳動》課程中的應用，培養了學生的動手能力，激發了其學習興趣，使得學生能更加直觀地學習本門課程的內容，理解得更深刻，學習不再感覺枯燥，在學好本門課程的同時，也為畢業后從事相關工作打下了堅實的基礎。

參考文獻：

[1]賴云英.液壓傳動課程教學方法淺析[J].中等職業教育，2012，（7）：40-42.

第4篇：機械傳動的基本原理范文

【關鍵詞】機械設計技術基礎；教學改革；模塊化；理實一體化

《機械設計技術基礎》即是一門技術基礎課，也是能直接用于生產設計的課程，教學目標是培養學生運用機械原理、常用機構，通用機械零部件的基本知識，掌握基本的設計計算方法，設計步驟，分析解決機械工程實際問題的能力；通過課程設計和各種實踐教學手段，進行機械工程技術人員基本素質的訓練，培養認真負責，嚴謹細致的工作態度和工作作風，為學生進入企業從事機械設計工作打下基礎。

一、機械設計技術基礎教學中存在的問題

1、公式多、圖表多、選擇系數多、標準規定多，基本概念和基本理論比較抽象，學生缺乏耐心和學習興趣，使教學中存在著很大的難度。

2、理論性強、系統性強、實踐性強、需要掌握的知識面廣，學習難度大。

3、要成為一個合格的機械工程設計人員要求高。不僅要掌握機械設計的基本知識、基本理論、基本設計方法和步驟，還要了解材料的選擇，毛坯制造，加工設備的選擇，加工工藝的確定，生產組織方式及制造成本等。

4、隨著教學的改革和課程體系的調整，課時越來越少，需要講授的內容越來越多。有的職業院校把金屬工藝學、理論力學、材料力學、機械原理、機械零件都融匯到機械設計技術基礎一門課，知識點太多，使學生很難聯系起來融匯貫通。

5、傳統的教學方法，板書加幻燈片，講完布置作業的教學方法很難適應教學的需要，傳遞的信息量少，學生被動接受，達不到理想的教學效果。

為培養高素質技能型人才，滿足社會不斷發展的要求，對教學的模式和方法有必要改進行改革。

二、機械設計技術基礎教學方法改革措施

1、調整教學內容

教學內容以適用夠用為原則。重點在機械傳動，常用機構，通用機械零部件的工作原理、結構特點、技術標準、加工工藝、材料選擇、使用維護；掌握基本的設計原理、設計方法、設計步驟。刪減那些過深、過時的理論推導和證明，高職培養的是技能型、適用型人才，沒有必要把理論的推導，公式、定理的證明搞得清清楚楚，明明白白，應重點教會學生怎樣實際運用這些基本理論、公式、定理、設計方法、技術標準、設計手冊、技術資料來計算、查找、選擇、確定所需要的參數；運用機械設計的基本原理和設計方法來進行構思和結構設計，解決工程設計的實際問題，這樣即符合高職教育的培養目標，也能取得較好教學效果。

2、改革傳統的課程設計教學模式

課程設計是重要的實踐教學環節，通過具體的機械設計，培養學生綜合運用機械設計技術基礎和其他相關課程知識進行機械設計的能力，訓練學生查閱標準、規范、手冊和相關技術資料的能力。將原來理論教學結束后兩周的課程設計溶入到理論教學的各個模塊中。第一堂課就給學生下達《課程設計任務書》，使學生明白這門課學習后要完成的具體設計任務。以帶式輸送機減速器課程設計為主線，每一個模塊給學生下達一個《學生工作任務書》，使學生知道這個模塊學習后要完成減速器的哪部分的計算和設計，讓學生帶著工作任務去學習，把課程設計大量的設計計算工作分解到整個學期，學了就用，邊學邊用，提高學生學習的積極性，訓練學生綜合應用的能力，課程學習結束的同時完成相應的課程設計任務。

課程設計完成后，讓學生把自己的設計拿來進行分組討論，講述自己的設計思路、設計方法、設計的特點，主要參數的確定，工程圖的表達，相互之間進行分析比較、歸納總結，找出不足，進行完善，提高學生設計能力和設計水平。

3、采用模塊化教學

打破教材章節的限制，把培養目標相同的相關的教學內容集中到一個模塊，每一個模塊都有培養的知識目標、能力目標、素質目標，使知識更加系統化，培養目標明確化。每一個模塊配一個《學生工作任務書》使學生知道這個模塊學習后要完成的工作任務，讓學生目標明確，有的放矢的進行學習。例如在學習帶傳動這個模塊時，把電動機的選擇加入進去，因為電機的動力往往是通過皮帶輪和聯軸器來連接輸出裝置輸出的，《學生工作任務書》要求學生學習這個模塊后，計算帶式輸送機減速器需要的輸入功率，分配各級傳動的傳動比，確定電機轉速，根據功率和電機轉速選擇電動機，V型帶型號及數量的確定，帶輪的結構形狀和尺寸的確定，帶輪工程圖的設計。

4、改革教學手段，加強實驗教學

充分利用現代化的教學手段，改善教學效果。把理論和實踐結合起來，進行理實一體化教學。利用各種軟件進行多媒體課件開發，如利用Flash軟件開發集圖、文、聲、像于一體的高質量課件，模擬演示四桿機構的運動過程，知識容量大，內容充實，生動形象，激發學生學習興趣，增強教學效果；利用實物、模型進行課堂演示教學，增強學生的感性認識；利用機原機零實驗室和實訓車間讓學生參觀了解各種機構的運動形式和特點及通用機械零件的結構；在齒輪傳動模塊學習時，讓學生進行減速器的拆裝和測繪，使學生對齒輪傳動的特點、標準中心距、齒輪側隙、頂隙更充分的理解；在學習通用機械零部件的過程中，安排學生進行一周的普通機械加工實習，加深學生對機械零件結構和加工工藝的了解；把理論教學和實踐教學有機結合起來，以機械設計為線索，以解決工程實際問題為目標，提高設計的科學性和實用性。

5、注重培養學生的工程意識和敬業精神

工程設計的目的是生產應用，設計時必須注重實用性和經濟性，設計人員必須有高度的責任心，因此要把培養學生認真負責的敬業精神，嚴謹細致的工作態度和工作作風貫穿于整個教學過程中，即注重知識的學習又注重能力和素質的培養。教師要不斷地創新、總結和完善教學方法，才能更好地進行教學，培養出適應社會需要和崗位需要的人才。

參考文獻：

[1]機械基礎與結構設計 重慶大學出版社.

第5篇：機械傳動的基本原理范文

[關鍵詞]游梁式抽油機 直線電機抽油機 效率

中圖分類號：Y996 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）07-0326-01

游梁式抽油機以特別能適應野外惡劣工作環境等明顯優勢， 區別于其它眾多類型的抽油機。常規游梁抽油機以其結構簡單、易損件少、可靠性強、操作簡便、維護費用低等特點， 一直占據有桿泵采油地面設備的主導地位。由于結構不盡合理， 常規游梁抽油機無法克服大馬拉小車、能耗高的缺點。因此， 國內外各生產廠家先后研制出前置式抽油機、異相曲柄抽油機、空氣平衡抽油機等， 克服了常規游梁抽油機的一些缺點， 但仍脫離不了利用四連桿機構將旋轉運動轉變為往復直線運動的傳動方式， 因而沒有解決根本問題。特別是我國油田開發采用早期注水方式， 油井含水后液量不斷提高， 要求抽油機的沖程和承載越來越大， 造成抽油機總重量直線上升， 直接影響開發重型抽油機。

一、游梁式抽油機

游梁式抽油機以電能轉換為旋轉運動， 再利用機械方法轉變為往復直線運動， 除前述優點外， 還特別能適應野外、全天候、長時間連續運轉的需要。需解決的問題主要是傳動效率低、增大沖程后帶來的問題和慣性載荷過大。

1、傳動效率低

皮帶傳動的功率損失。一般以彎曲功率損失和彈性滑動損失為主，為減少皮帶傳動損失，應減小皮帶的縱向彎曲模量和截面慣性矩，并增加皮帶的拉伸彈性模量。20世紀70年代以來，對皮帶做了大量改進，創造出窄V帶、多楔帶、同步帶等，使傳動效率由83%提高到94%，由于管理等方面的原因，大量抽油機皮帶傳動效率在85%左右。

減速箱傳動功率損失。1副軸承傳動損失約為1%，1對齒輪傳動損失約為2%，減速箱總傳動損失為9%～10%，傳動效率約為90%。四連桿機構3副軸承傳動效率損失3%，鋼絲繩變形損失通常統計約為3%，總計四連桿機構傳動效率約為94%。以上分析可知，傳動效率約為72%。即游梁式抽油機本身機械傳動能量損失28%，這也是游梁式抽油機系統效率低的原因之一。

2、增大沖程后帶來的問題

游梁式抽油機增大沖程時減速箱扭矩成比例增大，沖程增加需更換更大更重的減速箱。以12型游梁式抽油機為例，最大載荷120kN，最小載荷60kN，沖程為3m，則減速箱扭矩為53kN.m。若將沖程加大到4.2m，則減速箱扭矩將增加到75kN.m，可見沖程由3m增加到4.2m，減速箱要由53kN.m增加到105kN.m，上升2個擋次。

增大沖程后，因受游梁擺角限制，四連桿尺寸必然增大，引起抽油機外形尺寸和總機重量大幅度增加，如額定懸點載荷為100kN的常規游梁抽油機，當光桿最大沖程由3m增加到4.5m時，抽油機總重由15t上升到25t，凈增加66.6%。

3、慣性載荷過大的問題

游梁式抽油機的四連桿機構使得驢頭運動規律為類似簡諧運動， 其最高速度和最低速度較勻速運動的速度高得多， 所以加速度較勻速運動也大得多， 造成慣性載荷大， 使抽油機承受載荷過大， 縮短了抽油機使用壽命。

二、直線電機抽油機

1、結構及原理

直線電機抽油機解決了直線電機大推力的技術關鍵， 其懸點最大載荷、電機推力、最大沖程可達高性能要求。直線電機抽油機將電能直接轉變為往復直線運動， 不但提高了效率，而且能實現抽汲參數無級調整，進而能根據抽油需要調整懸點運動規律，為智能化創造很好的條件。

直線電機抽油機由動子和機架組成的直線電機、復合導向輪、毛辮子、懸繩器、平衡導向輪、平衡箱、平移底座、底座和控制柜組成。其工作原理為：上沖程光桿載荷為抽油桿重量加上液柱載荷，而平衡重呈自由落體下行做功，此時動子下行拉力只有二分之一液柱載荷，當光桿下行時光桿載荷為抽油桿重量，呈自由落體下行做功，而動子拉動平衡箱上行，此時動子上行拉力仍是二分之一液柱載荷。這種抽油機采用的是天平式平衡，沒有旋轉運動，平衡效果好， 抽油機運行平穩。

2、特點分析

直線電機抽油機由于不使用四連桿機構， 克服了游梁抽油機加大沖程時減速箱扭矩增加的缺點， 只需加高機架， 抽油機外形尺寸和總機重量都增加得很少。其重量增加值不超過

10% 。直線電機抽油機運動規律與鏈條抽油機和皮帶抽油機類似， 在每個沖程中90% 時間都是勻速運動， 不象游梁式抽油機運動速度有極大值， 所以在平均速度相等的情況下， 勻速運動抽油機運動速度的最大值要小得多， 因此加速度也小得多。直線電機抽油機將電能直接轉換為往復直線運動， 減少了機械轉換環節， 提高了傳動效率， 加上采用天平式平衡和運動規律的改善， 節能效果非常明顯， 同時由于運轉平穩也可以延長設備使用壽命。

雖然直線電機抽油機采用了變頻技術， 但抽油機本身結構簡單， 總成本并不比常規抽油機高。沖程采用了無觸點限位控制器， 實現了抽汲參數無級可調， 為就地自動控制提供了條件， 如開采稠油時為避免懸繩器與光桿打架， 可監測光桿載荷， 當光桿載荷下降到一定程度時， 自動降低懸繩器運動速度以適應光桿下行速度。另外， 自動控制抽空， 隨時監測示功圖充滿程度， 當充滿程度低于設定數值時， 則自動降低沖數，確保泵的充滿程度， 減輕設備的磨損和進一步節能。

直線電機抽油機雖然也采用軟連接， 但為克服軟連接使用壽命短的問題， 采用了硫化扁鋼絲繩， 它的壽命比圓鋼絲繩長得多， 同時采用了鋼絲繩張力監測系統， 當發現張力下降到某一數值時及時更換， 可有效地避免事故發生。扁鋼絲繩可以克服圓鋼絲繩旋轉和打扭的缺點， 避免懸繩器扭動造成抽油桿柱脫扣。克服了液壓抽油機壽命短、要求環境條件高的弱點， 適應性與游梁式抽油機相當。操作維修方便， 安全保護功能比較齊全。

直線電機抽油機以其結構簡單、節能效果好， 系統效率高、能滿足采油工藝自動控制的要求和適應惡劣的工作環境等特點， 特別適合深井、稠油、抽空控制等油井使用， 為18型以上重型抽油機的制造開辟了新途徑， 是一種值得重視的新型抽油機。

參考文獻

第6篇：機械傳動的基本原理范文

關鍵詞：伺服驅動技術，直線電機，可編程計算機控制器，運動控制

一、引言

信息時代的高新技術流向傳統產業，引起后者的深刻變革。作為傳統產業之一的機械工業，在這場新技術革命沖擊下，產品結構和生產系統結構都發生了質的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業開始了一場大規模的機電一體化技術革命。

隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節約能源、降低材料消耗、增強企業競爭力等方面起著極大的作用。

在機電一體化技術迅速發展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環交流伺服驅動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。

二、全閉環交流伺服驅動技術

在一些定位精度或動態響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環控制系統，并充分發揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統的增益調節，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節系統增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。

一般情況下，這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環，也作位置環。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現全閉環控制。比較傳統的全閉環控制方法是：伺服系統只接受速度指令，完成速度環的控制，位置環的控制由上位控制器來完成（大多數全閉環的機床數控系統就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統的推廣。目前，國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環數字式伺服系統，使得高精度自動化設備的實現更為容易。

該系統克服了上述半閉環控制系統的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現真正的全閉環位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統。

三、直線電機驅動技術

直線電機在機床進給伺服系統中的應用，近幾年來已在世界機床行業得到重視，并在西歐工業發達地區掀起"直線電機熱"。

在機床進給系統中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環節，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優點。

1.高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環控制系統動態響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。

2.精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3.動剛度高由于"直接驅動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環節的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。

4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。可獲得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。

5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7.效率高由于無中間傳動環節，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。

直線傳動電機的發展也越來越快，在運動控制行業中倍受重視。在國外工業運動控制相對發達的國家已開始推廣使用相應的產品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統，它能提供很高的動態響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。

四、可編程計算機控制器技術

自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogical Controller，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段。可編程計算機控制器（PCC）就是代表這一發展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統的循環周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。

基于這樣的操作系統，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統的調度管理下并行運行，共同實現項目的控制要求。

PCC在工業控制中強大的功能優勢，體現了可編程控制器與工業控制計算機及DCS（分布式工業控制系統）技術互相融合的發展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發展潛力。

五、運動控制卡

運動控制卡是一種基于工業PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現主要是因為：（1）為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智能醫療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業現場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發揮PC機的強大功能。

運動控制卡通常采用專業運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態的顯示、運動軌跡規劃、控制指令的發送、外部信號的監控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業中設備自動化的各個領域。

這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業，具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。

第7篇：機械傳動的基本原理范文

關鍵詞：機械設計；制造；理實一體化；教學改革

一、一體化教學模式在機械設計與制造課程中的應用

1.理實一體化教學模式內涵

一體化教學就是指專業的理論知識與專業的實踐技能結合起來的教學模式。這種模式提倡以職業活動為基礎，以技能學習為主導，通過學生的實踐掌握真正的專業知識，機械設計與制造的理實一體化教學更需要學生的動手操作能力，設計靠想象和實踐，而制造完全就是實踐，“實踐是檢驗真理的唯一標準”，只有將“理”與“實”結合，才能真正地學以致用。

2.優化教學內容

學校教師要按照“理論聯系實際，以能力為本位，以職業需求為主線，以模塊化實踐為主體”的總體設計要求，從而優化教學內容。以機械設計及制造教學“機械軸”的內容為例：教師可以先通過視頻教學讓學生了解軸的不同類型。其次，讓學生了解軸的使用場合，強化理論知識的學習。最后，讓學生通過動手實踐了解軸上零件的拆裝過程，增強軸上零件的定位意識，實現理實結合的教學目標。

3.一體化教學模式的流程

強化知識的理論技能與實踐技能的基礎上，學生要反復實踐，通過對理論知識的學習更加強化實踐操作能力。教學過程中要關注學生對理論知識的理解，確保學生更快，更扎實的學習，只有學好了理論才能更好地付諸實踐。

二、機械設計技術基礎教學方法改革措施

1.調整教學內容

教學內容以適用夠用為原則。重點在機械傳動，常用機構，通用機械零部件的工作原理、結構特點、技術標準、加工工藝、材料選擇、使用維護；掌握基本的設計原理、設計方法、設計步驟。刪減那些過深、過時的理論推導和證明，培養的是技能型、適用型人才，重點教會學生怎樣實際運用這些基本理論、公式、定理、設計方法以及技術標準來計算、查找、確定所需要的參數；運用機械設計的基本原理和設計方法來進行結構設計，解決工程設計的實際問題，這樣即符合教育的培養目標，也能取得較好教學效果。

2.改革傳統的課程設計教學模式

課程設計是重要的實踐教學環節，通過具體的機械設計任務，培養學生綜合運用機械設計技術基礎和其他相關課程知識進行機械設計的能力，訓練學生查閱標準、規范、手冊和相關技術資料的能力。將原來理論教學結束后數周的課程設計融入理論教學的各個模塊中，課程設計完成后，讓學生把自己的設計拿來進行分組討論，講述自己的設計思路、設計方法、設計的特點，主要參數的確定，工程圖的表達，相互之間進行分析比較、歸納總結，找出不足，進行完善，提高學生設計能力和設計水平。

3.采用模塊化教學

打破教材章節的限制，甚至可以把幾門相近的課程融合一體，將培養目標相同的相關的教學內容集中到一個模塊，每一個模塊都有培養的知識目標、能力目標、素質目標，使知識更加系統化，培養目標明確化。例如，在學習帶傳動這個模塊時，把電動機的選擇加入進去，因為電機的動力往往是通過皮帶輪和聯軸器來連接輸出裝置輸出的，《學生工作任務書》要求學生學習這個模塊后，計算帶式輸送機減速器需要的輸入功率，分配各級傳動的傳動比，確定電機轉速，根據功率和電機轉速選擇電動機，V型帶型號及數量的確定，帶輪的結構形狀和尺寸的確定，帶輪工程圖的設計。

4.改革教學手段，加強實驗教學

充分利用現代化的教學手段，改善教學效果。把理論和實踐結合起來，進行理實一體化教學。利用各種軟件進行多媒體課件開發，如利用實物、模型進行課堂演示教學，增強學生的感性認識；利用機械基礎實驗室和實訓車間讓學生參觀了解各種機構的運動形式和特點及通用機械零件的結構；把理論教學和實踐教學有機結合起來，以機械設計為線索，以解決工程實際問題為目標，提高設計的科學性和實用性。

三、總結

現在制造業已經進入了“工業4.0”時代，傳統的機械設計與制造專業的教學模式越來越難適應飛速發展的機械工業。各類技工院校必須不斷探索新的教學模式，改進教學方法，提高課堂效能，真正培養出社會需要的高技能人才。特別是在目前相關法規、標準缺失，而中國又人口眾多，高技能人才極度缺乏的情況下，如何加快人才的培養和提高教育的質量將是整個職業教育機構和管理部門當務之急要解決的問題，以期為國家、為社會的更快更好發展提供有力的支撐和強大的后勁。

作者:朱亦新 單位:浙江交通技師學院

參考文獻：

[1]方貴盛.機電一體化專業實驗室建設與管理[J].實驗室研究與探索，2011

第8篇：機械傳動的基本原理范文

（山西省同煤集團，山西 大同 037000）

摘要：社會在不斷發展，變頻調速方式已成熟運用于生產實踐當中，同時通過不斷運用變頻調速得到了進一步發展，并在煤礦廣泛應用。四臺礦主斜井強力皮帶機原有電控系統為串電阻降流啟動方式，存在啟動電流大、啟動性能不穩定、控制系統故障多、耗電量高、事故頻繁等弊端，因此對原有電控傳動系統進行改造，改造后能有效實現精確的速度、轉矩控制及皮帶機的軟啟動、軟制動，從而降低了啟動電流及膠帶拉伸強度，使皮帶機運行平穩、事故率降低、安全系數提高，并確保了節能效果。

關鍵詞 ：變頻器；傳動裝置；皮帶；軟啟動；節能

0引言

主斜井皮帶機是四臺礦運煤的咽喉要害，擔負著全礦井下原煤運輸的任務，每天此設備運輸量大、運行時間長。該皮帶機的運行可靠與否，直接影響礦井全年產量和生產任務的順利完成。該皮帶機原電控、傳動系統為串電阻降流啟動方式，啟動電流大，啟動時對機械部分磨損嚴重，對皮帶容易引起張力變化，從而影響皮帶的使用壽命。由于主斜井強力皮帶是多電機啟動，啟動時電機驅動功率難以達到平衡。因此，四臺礦于2010年對主斜井皮帶機電控、傳動系統進行技術改造。

1改造前后設備使用情況

1.1改造前

四臺礦主斜井皮帶機運輸長度為864 m，皮帶機型號為DX.S6，傾角β=14.5°，帶寬B=1 400 mm，帶速v=3.15 m/s，電機為YR-500（3×560 kW，電壓6 kV），減速器為K269P，采用鋼絲繩芯膠帶提升，設計運輸能力Q=1 640 t/h，啟動形式為電機串電阻降流啟動，通過棒削聯軸器帶動減速器來驅動主副滾筒，最后通過滾筒與膠帶間的摩擦力使用膠帶轉動運行。

1.2改造后

電機為1PO8405-4PM80-Z（3×615 kW，電壓660 V），減速器為B3SH17A，啟動形式為通過變頻器對皮帶機采用主從控制進行驅動，使電機慢速啟動，帶動皮帶機緩慢啟動，讓皮帶內部貯存的能量緩慢釋放，使皮帶機在啟動過程中形成的張力波極小，從而在不損害皮帶的情況下啟動運行。

2變頻器原理

變頻器是結合了應用變頻技術與微電子技術，通過改變電機工作電源頻率的方式來控制交流電機的電力控制設備。其基本原理如下：首先將電源的交流電經過整流變換為直流電，再經過逆變器把直流電源逆變為頻率和電壓可調節的交流電源。

采用變頻器對電機進行控制，可通過改變電壓與頻率而達到調節電機轉速的目的。電機轉速與工作電壓頻率滿足以下公式：

n=60f（1－s）/p

式中，n為轉速（r/min）；f為輸入頻率（Hz）；s為電機轉差率；p為電機磁極對數。

上式表明，電機轉速與工作頻率成正比，通過改變電機工作頻率即可實現電機轉速的平滑調節目的。電機的磁極對數可根據繞組大小變化，雙繞組電機通過切換繞組電源可實現速度的大范圍調整，變頻器即依據上述原理，利用半導體器件的通斷作用將電源工頻變換為可控制的另一頻率的控制裝置，具有技術調速范圍寬、精度高、節能效果好等顯著優點。

3傳動部分設計驗算

原始參數：運量Q=1 640 t/h，運輸材料容重ρ=0.9 t/m3；帶寬B=1 400 mm，帶速v=3.15 m/s，電機功率P=3×560 kW，減速比i=22.24；膠帶米自重qd=60.5 kg/m，運距L=846 m，傾角β=14.5°。

改造后：運量Q=1 640 t/h，運輸材料容重ρ=0.9 t/m3；帶寬B=1 400 mm，帶速v=3.15 m/s，電機功率P=3×615 kW，減速比i=35.5；膠帶米自重qd=60.5 kg/m，運距L=846 m，傾角β=14.5°。

3.1逆止力矩及制動力矩計算

上托輥折算到單位長度質量：

q′t=G′/lt′0=47/1.2≈39.17 kg/m

其中，lt′0=1.2 m；G′=47 kg（按DX系列輸送機托輥旋轉質量表）。

下托輥折算到單位長度質量：

q″t=G″/lt″=39/3=13 kg/m

其中，lt″=3 m；G″=39 kg（按DX系列輸送機托輥旋轉部分質量表）。

逆止力：

本次改造保持原來6套制動器（輸入軸上雙對輪，各一套制動器），每套制動力矩：

M=2×5 000 N·m＞M=2 767.6 N·m

所以滿足設計要求。

3.2高速軸聯軸器強度校核計算

柱銷剪切強度τ：

因此，尼龍棒采用MC尼龍6材料，低速聯軸器采用45#鋼材料，均能滿足使用要求。

4改造后實現的特點

4.1節約電能

皮帶機電機功率615 kW，平均每天運行17 h左右，日運輸煤碳1.2萬t。原設計采用直接啟動方式，啟動后電機全速運行，而井下煤倉下煤量達不到皮帶運輸機的運輸能力，故皮帶上煤量不足，這樣很不經濟，浪費電能。使用變頻器對拖動電機進行變頻調速后，皮帶運輸機按實際需要功率出力，把變頻器輸出頻率設為39～49 Hz，電機轉速比工頻速度適當降低，就可以使皮帶運行速度與井下煤倉下煤量相匹配，同時降低了運行電壓和電流，減小了電能消耗。據礦井統計，變頻調速運行比直接工頻運行可節約電能10%～15%。

4.2節省維修費用

原設計采用電機直接啟動方式，不能調速，啟動過程對電網、電機和傳動機械設備沖擊較大，加劇了機械設備的磨損，縮短了設備使用壽命，同時也縮短了設備維修周期，增加了停產檢修次數。直接啟動也造成控制設備如真空接觸器、開關等的頻繁更換，這都增加了維修費用，停產檢修也造成了煤炭產量的損失。而采用變頻器后，可以實現皮帶運輸機軟啟動，對電網和機械傳動設備基本無沖擊，大大延長了設備使用壽命。

4.3有效節約人力資源

采用變頻器運行穩定可靠，除正常清潔維護，沒有大量的維修工作，故不必配備許多設備維修人員。變頻器操作簡單方便、運行穩定可靠，每班只需一人值班操作即可，節約了人力資源，相應也提高了生產效率。

4.4延長皮帶使用壽命

采用變頻啟動方式，通過增大設備轉矩使皮帶勻速啟動，降低了皮帶因啟動而產生的強大的拉力，減少了啟動對皮帶接頭的損壞。

5結語

變頻啟動器結構緊湊、操作簡單、節省空間、保護完善。根據皮帶電機數量可以組成2～6組的開關組合，能輸出1～3個回路，直接同時軟啟動皮帶1～3臺驅動電機，而驅動電機直接帶動各自減速器就可使皮帶平穩快捷運行，省去了耦合器及相關設備，使空間增大，給檢修和維護保養帶來了極大的方便。新增加的水箱循環冷卻系統使得電機和減速器散熱更加良好、性能更加穩定。

四臺礦主斜井強力皮帶變頻改造后，減少了配件的投入，也使電機啟動速度平穩。通過調節電阻降低了啟動電流，減小了對電網的沖擊以及對電機、減速機、負載的機械沖擊，解決了皮帶重載啟動難的問題，延長了皮帶電機、減速機的使用壽命，降低了勞動強度，大大降低了事故發生率，同時開機率的提高不同程度上增加了煤炭產量，為全礦全年煤炭產量的完成奠定了堅實的基礎。

［

參考文獻］

［1］仲明振.低壓變頻器應用手冊［M］.北京：機械工業出版社，2009.

［2］李方園.變頻器控制技術［M］.北京：電子工業出版社，2010.

第9篇：機械傳動的基本原理范文

1汽車動力學分析中的坐標系

汽車動力學研究中常用的坐標系包括:車輛坐標系、慣性坐標系、中間坐標系、車輪坐標系及輪胎坐標系等,具體見表1.

2汽車動力學研究對象的描述

在汽車動力學研究中,需要確定汽車與系統所受到的來自地面與空氣的廣義外力以及系統內部的各種約束與力元.總之,汽車是1個非保守、有勢的非完整系統.

3汽車動力學的研究理論與方法

在汽車動力學研究中,首先需要建立力學模型,然后根據相關力學基本原理和定律得到各種工況下的受力與動力學參數間的關系,即建立數學模型,并在此基礎上分析汽車各種性能與特性,找到其與結構及參數間的關系進行優化.

隨著數學、力學和計算技術的發展,汽車動力學研究已由原來的集中參數模型拓展到多剛體、多柔體及剛柔耦合模型,或有限元模型等,這樣模型的復雜程度和精度就大大提高.而在動力學分析過程中運用的主要原理及定理已由基于微積分的矢量力學――牛頓定律,到基于變分的分析力學――虛功(率)和高斯形式的動力學普遍方程.汽車動力學的研究理論與方法見圖1.

4總結與展望