机械传动技术范文1
关键词：Web服务；机械传动；渐开线齿轮；参数化；设计方法
1背景
齿轮是工业机械的重要基础装置，也是我国工业发展的基础，齿轮的设计与发展水平可以在一定程度上体现国家的工业化水平。齿轮传动在国防军工、工程机械、风力发电、矿山机械、汽车、农机、航空等机械装备制造领域中的应用十分广泛。渐开线齿轮作为齿轮中的一种，是机械中常用的部件，是由渐开线和过渡线组成，因其具有工作可靠、结构紧凑、传动比高、使用寿命长等优点，得到了广泛应用。齿轮的设计与建模是齿轮制造的基础，但由于在齿轮的图纸绘制过程中不可避免需要进行多次反复的修改与订正，以促进对零件形状加工的优化。但由于齿轮的设计比较复杂，且齿轮各个参数之间相互约束，使得齿轮的三维建模过程十分的繁琐。伴随着数字化时代的到来，基于Web的计算机辅助设计成为机械领域发展的重要趋势。
2基于Web服务的机械传动齿轮参数化设计思路
齿轮是机械传动装置中的重要组成部分，所以齿轮设计的好坏直接关系机械传动装置的工作效率和使用寿命，同时也关系着齿轮制造企业能否在激烈的市场竞争中以最低的成本和最短的时间获得最大化的经济利润。齿轮的设计是一项相当繁琐的工作，而齿轮的再设计就是一件风险较高的事情，在设计过程中的一点误差或错误都可能会影响齿轮的性能，甚至可能会造成不可估量的损失。通过调研发现，在机械设计领域中，对于零部件的设计与加工，有40%是直接重用现有的零部件，还有40%的零部件是对现有程序进行参数修改后而得到。因此，重用设计不失为提高再设计效率和质量的一条有效途径。计算机技术和数据库技术为重用设计提供了平台与技术支持，现阶段基于计算机技术的重用设计主要包括实例和参数重用设计2种类型，在实例的重用设计中可以同时实现对加工工艺、特征及参数的重用；而参数重用设计则只能对参数进行修改。由于在机械领域中，往往客户所需的产品与实例之间有着较大的差距，此时就需要对实例进行参数的修改，因此，在本文的设计中是将2种类型的重用设计融合在一起进行运用。对于齿轮的重用设计可以表示一个发现问题、获取知识和解决问题的过程。近年来，为了将更多精力投放到核心技术的研发中，部分企业的零部件生产与加工往往会选择直接由齿轮供货商来提供，为了确定供货商所提供零部件是否满足其要求，企业需要全面、详细且便捷地了解零部件的相关资料与信息。而基于Web服务的零部件数据库，则为企业和供货商提供了一个良好的产品资源分享和信息交流的平台，这样有利于加快零部件的开发速度、缩短开发周期。此外，由于企业不同用户对于齿轮产品的需求也存在显著差异，为了能够带给客户个性化的体验和专业的服务，可以让客户提前通过基于Web服务的数据库根据自身需求，寻找是否有符合要求的齿轮种类，若有，则可以直接定制；若没有，可以查找到比较相似或相近的齿轮种类，通过改变齿轮的参数来达到所需产品的要求。由此可见，基于Web服务的零部件数据库设计，无论是对于企业，还是对于客户而言，可以促进他们之间的友好合作，而且也减少了因各种因素导致的误差，极大程度地缩短了产品开发的时间。因此，基于这一优势，笔者提出了一种基于Web服务的机械传动齿轮参数化设计重用的方案（如图1）。其中，该框架主要包括以下3个部分：
（1）数据层：数据库主要用于存储齿轮的参数、螺旋角、压力角、模数和材料等相关信息；三维CAD模型库中以齿轮族的形式存放多个相似的齿轮模型；二维CAD模型库用于存储三维CAD模型库中齿轮模型对应的三向视图。
（2）逻辑层：该模块主要实现2个功能，一是对用户的权限进行处理，并显示不同的Web页面，以满足不同权限用户的需求；二是根据用户提交的零件参数信息进行三维建模，在建模完成后返回到Web以供用户使用。
（3）功能层：在该模块中将用户分为游客和普通用户，游客在Web页面上只具备检索和浏览功能；而普通用户可以实现对零件信息的检索、浏览以及三维建模、修改、下载等功能。
3基于Web服务的机械传动齿轮参数化设计功能实现
3.1机械传动齿轮二次开发方案的选择
UG作为当前世界上最为先进、面向制造行业的一种CAD/CAE/CAM软件系统,能够为产品的设计、分析、仿真及程序生成等一系列过程提供有力支撑和服务。且UG编程以三维模型为基础，具有强大、可靠的刀具轨迹生成方法，此外，当主模型需要更改设计时，只要根据编程重新计算即可，大大降低了开发成本和周期，在机械加工过程中具有十分广泛的应用。因此，基于以上优势，在本文的设计中，选择在UG软件中，利用C#创建齿轮参数的对话框，建立参数表达式，构建齿轮的特征参数数据库，绘制三维模型，这样操作的简单、直观、便捷，最为重要地是可以避免在运行程序过程中因多次调用程序而产生的错误。
3.2机械传动齿轮参数化的设计
（1）齿轮数据库的设计。齿轮作为机械装置中的基础零件，在设计时涉及齿距、齿数、模数、齿顶高、齿根高、中心距、齿厚、螺旋角等诸多参数，然而，在实际加工中，为了提高齿轮的加工精度，对于不同用途，齿轮库给出了不同的标准，所以事实上很多参数已经标准化，比如模数、螺旋角等。为了便于加工人员和用户进行操作，在设计时，本文通过建立一个齿轮数据库，用于齿轮的相关参数信息，这样在进行三维建模时，就可以直接调用数据库中的参数信息，从而可以减少人工多次输入造成的错误。（2）齿轮数据库管理系统的设计。由于齿轮的类型比较多，为了便于管理，在设计过程中建立一个齿轮数据库管理系统。E-R模型作为数据库系统设计中的一种常用结构，可以将实体及其属性很好的对应起来，且操作简单、容易理解，因此，齿轮数据管理系统是建立在E-R模型结构上，其中包含的实体主要有齿轮、齿轮供应商、齿轮参数、齿轮二维图、齿轮三维图、用户等。当用户在网页对话框上输入齿轮参数时，就能快速地从数据库中找到满足用户需求的相关信息，这也是本文设计的主要目的。
3.3基于Web齿轮参数化界面的设计
在Web界面上，客户在登录后可以在线搜索和浏览齿轮零件的属性信息，如果在已搜索到的结果中，未找到适合自己需求的，可以直接调用数据库中的齿轮参数，如果仍然无法满足要求，用户还可以自行修改参数，从而更好地满足了用户的个性化需求。在用户输入参数后，系统就会自动计算出齿轮其它的相关参数信息，从而以确定齿轮的尺寸大小和加工精度。接着系统调动UG程序，根据参数重新制作齿轮三维CAD模型，并显示在用户界面上，便于用户观察和确认。同时，用户在浏览三维模型的过程中，还可以调动其相关的二维CAD模型，如果不满意可以继续修改参数，直到符合客户要求就可以保存为新模型。在保存同时，这个新模型也被存储到齿轮模型数据库中，在下次使用时直接调动即可。这样，齿轮模型数据库中的数据会不断被更新，模型数量也随之增多，对于用户而言，查询和计算的时间也会缩短，有效提高了齿轮设计和加工的效率。
4结语
机械传动技术范文2
关键词：传感技术；农业机械自动控制系统；应用；实践；分析
0引言
目前，农业发展受到人们的高度重视，而且农机发展作为提升农业生产综合效率的重要方式之一，使得人们在农业产生过程中大量运用。其中在自动化技术的发展过程中，农业现代化的控制方面采用传感技术，一方面可以改善农机控制的综合效率，另一方面在机电一体化中，传感技术属于其中十分关键构件，主要提升的系统控制的精确性以及快速性，进而可以使得信息获取方面取得良好的效果，能够在农机自动化的控制方面取得更好地效果。在文章中主要分析传感技术在整个农机系统中的控制运用情况。
1概述某地农业发展中对农机控制系统的运用情况
某地属于我国重要的农业区，根据其气候条件（夏季该地气温较高，而且降水多，属于典型的高温期以及多雨期向一致的地理环境，同时也具有良好的水热配合效果等），主要种植的作物有：小麦、玉米、甜菜、高粱、大豆以及花生等。在长久发展过程中，农业发展逐渐引入新的技术，其中在农机控制方面也积极引入传感技术，不断提升农机控制精确度以及综合效率。此外，某地的面积非常大，在农业种植以及管理方面需要许多机械的技术进行支持。例如运用拖拉机、灌溉机以及收割机，在这些机械中都广泛运用传感技术[1]，在传感技术运用方面可以提高农机综合性能，实际运用方面还会快速掌握农机的综合特征，进而可以快速掌握数据、信息的精确度，人们也可以快速掌握农机信息。下文以拖拉机运用情况具体分析传感技术的运用情况。
2概述拖拉机中的自动调平具体控制情况
拖拉机在农业生产过程中有十分广泛的运用，拖拉机中的农机转动情况和各个构建之间的连接需要加强控制，同时针对农机转动的方向也需要控制。但是由于拖拉机中的横滚角中的传感系统主要测量的是拖拉机横滚角，因此，在田间工作中，拖拉机和农机具需要保持同一的倾斜度，在自动化的控制过程中就需要结合横滚角而加强控制决策，促使农机控制工作中可以取得良好作业的角度。
2.1传感技术在拖拉机横向倾角中的运用
由于农业生产过程中已经大量运用拖拉机，其中横滚角中的传感系统作为测量拖拉机倾斜角的重要工具之一，就可以通过卡尔曼滤波的计算方式进行计算，即掌握陀螺仪和传感器相关的数据信息，进而可以为人们带来十分精确横滚的角度。在计算过程中主要采用的是：在该计算式子中，其中陀螺仪中的传感器主要作用是策略出拖拉机中横向的倾斜角所具有的速度，同时通过横滚角的系统则可以快速掌握一个真实的倾角，即渍代表的是真实倾角，属于一个良好状态下的向量，然后通过加速估计的方式可以展示出陀螺仪这一常值下所发生的偏差，即b，这就可以得到如下的观测方程以及状态方程。在上述方程式子中，渍的导数是渍觶，即代表是角速度，而渍则是横向实际的倾角度。棕在包含在固定状态下陀螺仪所需要输出对应的角速率所产生的偏差，而wg是陀螺仪中噪声的测量情况，其中加速度所计测量中对应的噪声采用wa；在该方程式中，b是b觶所对应的导数，陀螺仪中的常值所发生的偏差表示为b，加速度通过处理之后所获得的角度是渍a，而wa和wg之间是相互独立的。在观察过程中，将二者视为白色噪声的正态分布。在采集该系统中的周期数据资料采用Ts表示，这就可以得到离散系统对应状态的方程以及测量方程，即：在该方程式子中，k作为Xk在该时刻下的一个向量，而（k-1）则属于Xk-1这一时刻下的向量，采集的周期是Ts,而（k-1）属于渍k-1这一时刻所代表的一个固定偏差状态下的陀螺仪所需要的输出角速率，而wgk是k时刻下陀螺仪所测量出的噪声，而k是zk在该时刻下所得到的观测向量。通过该计算方程式就可以得到如下的方程：在k时刻下预测数据所得到的结果，（k-1）作为X+k-1在该时刻下所获得的结果，其中X-k协方差如下：
2.2农业设备的控制情况
在农机系统中，传感技术的运用十分重要。对于传感器而言，属于机械中十分重要的零部件，自身性能的质量直接和整个机械性能带来重要影响。在当前的运用过程中，农业机械中所包含的传感器数量大约为20个，这些传感器分布在农机各个位置，例如有的分布在发动机中对应的控制系统中，有的是底盘控制中，有的是车身控制方面[2]，因此，传感器技术对农机系统的控制实现自动目的属于一个十分重要的流程，同时也是农机发展过程中十分重要的环节，可以在实践运用在发挥重要意义。
2.2.1传感器的安装情况
在实际中，拖拉机机械中都会安装传感器，目的就是为了可以提升整个农机整体的性能。但是在现阶段运用过程中，电子控制的方式可以解决许多农机所存在的问题，然而对于其中传感器所出现的问题主要是基于相关的测量数值进行掌握，此时，工作人员就需要定量从各个部件中提取输出的信号，进而可以将传感器置于实际作业量过程中，可以十分细化地掌握空气湿度以及实际农业作业中的环境信息等，通过该信号方式则能够有效传递出相关的信息。
2.2.2农机中的底盘控制情况
为了能够提升农机控制的系统综合效率，底盘属于其中十分重要的部分，采用传感器技术进行控制，则可以充分促进整个功能系统获得良好的质量，同时也可以很好地促进农机发展提升自己的综合水平。因此，这就要求工作人员在实践工作中可以重视传感技术的运用，并且可以有效改善农机系统中的底盘控制效果，即实现自动化控制的目标。如农垦系统需要运用的是大功率轮式的拖拉机，工作人员为了可以逐渐提高机械运用所具有的效率以及综合效果，可以将传感技术融入其中，保障整个农垦系统可以充分发挥良好的作用。
2.2.3收集数据信息
传感器作为农业机械中十分重要组成部分，在实践运用过程中，工作人员需要结合实际情况而提升整体的性能，进而可以使得农机在工作中可以有效降低能耗，同时也可以减少废气的排放，针对其中所发生的问题以及故障等都可以尽快掌握，尤其是在较为恶劣状态下，也可以很好地提高整个机械设备所具有的稳定性。从某地从事农业生产的角度分析，农机设备参与作业的环境都十分恶劣，此时工作人员就可以通过传感技术而收集对应的信息，并且进行分析，从而可以有效提升整个系统环境的可靠性以及精确度。除此之外，该方式还可以防止传感器整个系统发生误差等问题。
2.3数字传感器实施定位
农业机械还需要具备较高的精度进行定位，其中GPS定位的方式具有一定的复杂性，在农业生产过程中如果采用此定位方式不仅需要大量建设资金，而且在一些较小的农田运用中也难以推广，同时GPS系统中的定位也难以取得良好的精准度，为了可以更好地提高农机定位的精准性，在某地的农业生产过程中采用的是数字传感器进行定位工作。在数字传感器中，其主要的工作原理：数字补偿，通过数字补偿的方式可以合理建立对应的物理模型和相关的数学模型，并且结合数据信息而绘制出一个十分精准和可靠数字的模型，从而更好地提升数字补偿的精度。拖拉机中的横滚角所实施的传感系统主要安装的有三个不同的轴线，其中对于各个功能转台中的平台都可以设置对应的正弦运动，但是其他的两个则锁定其处于不运动的状态。结合拖拉机躬耕在田间的情况，其中的正弦运动所获得的频率分别是0.5、0.75、1.0以及2（单位：赫兹），具体的幅度值可以选取为：2/4/6/8以及10，农机在实际中的运用主要是参照数字模型则绘制简单的图形，见图2。结合补偿计算的软件以及微处理器对其中的误差进行修正，这就可以使得传感器可以获得良好模拟信息的有效输出。
2.4结合拖拉机
在田间的运用情况根据某地从事农业生产的实际情况可知，拖拉机在农业生产中的运用传感技术，将实际的数据反馈至工作人员在。通常情况下，控制好拖拉机在平地中的运行速度，即0.6m/S，其中数据的记录频率大约为40Hz。拖拉机的车身通过MTi-300的姿态控制好传感测量中横滚角的数据，使得拖拉机中的横滚角可以在传感系统中较好地融合对应的算法输出情况，并且也可以提升拖拉机中的车身横滚的倾斜度。但是，相关的工作人员需要充分控制好平均绝对的误差，大约是0.4度，而平均的方根误差允许范围为0.45度，而最大的误差则是1.25度，在符合具体要求的横滚角传感中的算法之后，从而可以获得良好的横滚角度效果。此外，当MTi-300处于平地铲的状态下，传感技术所获得的倾斜角度（和水平位置的0度对比）可以允许的误差为0.51度，从而可以更好地调整拖拉机在平地中实现自动铲平的要求，同时也极大提升拖拉机精度的控制效果。
3结束语
在上文中主要分析传感技术运用于农业机械控制方面所取得的良好效果，在今后的农机控制方面将智能化以及自动化结合在一起，使得农机发展逐渐提升控制质量。因此，农机的自动化控制方面融入传感技术，并且也对农机发展带来积极作用，同时也促进农业获得更加长远的发展。
参考文献：
[1]胡静涛，高雷，白晓平，李逃昌，刘晓光.农业机械自动导航技术研究进展[J].农业工程学报，2015，31（10）：1-10.
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机械传动技术范文3
关键词：传感技术；农业机械；自动化系统
伴随当前我国农业发展的速度不断加快，在农业当中所使用的机械设备，正加快向自动化的方向发展，同时这也是当前农业产业现代化发展的重要表现。传感器作为机电一体化系统当中非常关键的构件，它主要的作用是要快速、精确的获取到各个方面的重要信息，这为我国农业机械实现自动化工作以及对机械的鉴别工作提供出了强有力的信息数据的支撑，这是农业机械水平发展得到一个重要层次提升的基础。要是在农业机械当中不对传感器进行有效的使用，就会严重影响到农业机械工作的准确程度，同时对农业产生当中的信息处理以及监测产生影响。因此，在实际的农业生产过程中，传感器的使用会影响到农业机械的整体性能。
1传感器技术的研究发展状况
传感器在整个农业机械当中有着较为广泛的应用，同时也发挥出了传感器非常强大的智能化作用，在农业生产过程当中所使用的拖拉机、收割机以及农田智能灌溉等相关的农业机械当中，对传感器的使用都非常常见，对这些传感器的运用可以有效的提升农业机械产业发展的整体效率和性能。在机械设备当中对传感器技术的运用，对机械设备的响应速度有了非常明显的提升，并且可以通过非接触性的测量，实现了对测量或者是工作数据信息的精确性提升，同时还具有非常强大的分辨能力以及工作稳定性，通过传感器可以有效的感受到其中测量技术的各个不同类型的信息，并且在一些特殊的农业作业环境当中，发挥出其比较独特的作用［1］。信息技术的不断发展，在一定程度上推动了传感器的快速发展，但是在实际的使用过程当中，传感器在生产工艺方面相对比较复杂，要耗费很大的人力和物力资源，在实际的使用过程当中，需要对传感器的作业温度、作业环境、非线性的调整以及蠕变等相关性能进行补偿，并且补偿技术上也有着比较苛刻的要求。随着科技研究不断的深入，将传感器有效的使用到农业机械设备当中，为农业的生产提供出了非常大的帮助［2］。
2传感器在农业自动化设备中的运用
2．1设备底部传感器
传感器作为农业机械当中非常重要的零部件，本身的性能方面可以直接影响到机械设备的整体性能。如今，一个比较常见的农业机械设备当中，就会具有超过20个以上的传感器，这些传感器在机械设备当中各司其职。比如：在机械设备发动机控制系统、机械底部控制系统以及车身本身的控制系统当中传感器技术都有着有效的应用。传感器技术的主要功能就是实现对自动控制工作的重点流程控制，同时也是实现对整个农业产业一体化发展的关键性技术所在［3］。
2．2数字传感器定位
在农业机械生产过程当中，通过高精度的GPS定位系统相对来讲比较的复杂，这项技术需要耗费大量的资金投入，同时这种技术在一些小范围的农业作业当中不能有效实施；但是针对一些技术含量较低的GPS定位系统来讲，在工作过程当中的具体定位准确性非常低，并且也是不适合在一些小范围的农田耕种当中加以运用。针对这种情况，在对农业劳动过程当中，最有效的方式就是实现农业机械的自动化，对传感器的运用可以提升机械整体的工作效率，这就需要使用数据传感器技术［4］。数字传感器的主要工作原理就是数字补偿，通过合理的物理模型构建，配合对应的数学模型的建立，以保证数字补偿精确程度的基础。在实际工作当中，针对数字模型可以绘制出比较简单的、有效的补偿信息软件，通过微处理器芯片对其中所产生的数字误差进行补偿和修正。在通过机械传感器的模拟输出信号，对其中的A／D转变信号实施转变之后，在进入到下一级的微处理器当中，此时存在的比较明显的问题就是会掺杂着一些脉冲类型的噪音的影响，所以必须要对这种噪音的程度进行降低，从而有效的实现了真正的零点漂移和对误差现象尽量避免的情况。
3结束语
本文通过对传感器在农业机械中的运用分析，总结出农业机械在日后的发展趋势，必然是一种智能化和自动化的有效结合。因此，要不断提升对农业机械设备自动化的重视程度，对各种传感器技术进行深入研究，并且还要将传感器技术有效的运用到其中，这对我国农业产业的发展起到了长远保障作用。
参考文献：
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［3］黄华睿．虚拟技术在农业机械中的运用［J］．南方农机，2018（3）：72＋74．
机械传动技术范文4
文中介绍了静液压技术的主要特点，在农业机械中使用静液压技术的优势以及国内外静液压技术在农业机械中应用现状及发展趋势。
关键字：
液压传动技术；农业机械；现状；趋势
1引言
液压传动低速重载的工作特性十分突出，从而易实现对其运动数据和动力参数的检测、分析与控制。液压传动由于可以实现系统的整体功率恒定输出，且系统结构简单轻便，便于系统的扩展，拥有迅速传递效能，驱动行走时能够在使用工作范围内实现无级变速，工作时容易实现正、反向运转且无停顿、冲击等突出优点。使农业收割机械中液压传动技术得以广泛应用[1]。但是由于普通液压回路存在能量损失过大，能源消耗高，功率利用率低，效率不高的特点；所以要对液压系统进行升级，将静液压传动技术引入传动系统。静液压传动（变量泵+（变量）马达组成的闭式回路系统称为静液压传动）是以高压油为介质直接传递动力的系统，其重要特征为系统压力大，回路小流量。静液压驱动系统中是以液压泵为动力源器件，通过电子控操作系统对液压马达进行指令控制，通过改变泵的流量或液压马达的排量来调节系统回路流量，从而改变马达的转速，改变系统整体的输出扭矩大小，实现工作范围的无级变速传动。静压传动系统相对于单纯机械传动和辅助的液力控制机械传动,显著优点为高效的传动比、灵活的空间布局、易于实现无级变速、便于方向转变、功率效能的优化性、操作控制传输信号的多样有效性等；静液压驱动农业装载机械在动力源工作转速范围内，即使在低速工作时，仍可保证最大牵引力恒定有效，从而提供充足的扭矩[2~4]。
2静液压驱动系统在农业机械上的技术优势
（1）收获质量高。静液压驱动技术使动力源器件在较宽的可调工作速度区间范围内能实现无级变速；在动力源件适合的工作环境下，保证传动系统中各节点、部件的输出功率、速度恒定；特别是在农业收割机械中，能够保证恒定的低速行驶，对于收获不同生长方式及困伏的农作物时可以对机器进行时时控制，改变速度，提高农产品的收获品质，增加经济效益。
（2）控制简单有效，工作环境舒适平稳。对于控制人员来说，不需要专业的控制水平，控制简单，变速平稳无冲击，变向可无间断操作；在重载满负荷的工作状态下，能够输出恒定转矩保证机械启动平稳。
（3）以低频率的机械制动成为系统的一大特色。因为静压驱动系统本身就可以进行液压制动，从而可以减少使用机械制动的次数，在紧急状态可便于实现停车保护。
（4）可对超载进行系统保护，防止损坏动力源。液压系统中溢流控制回路，可控制整个系统中的液压参数，进行超压卸载保护。
（5）高工作效率。采用静液压驱动的联合收割机与机械传动的联合收割机相比减少了不必要的辅助工作提高了工作效率，机器的工作行驶速度实现时时可控，无需机械停顿变档实现无级变速，控制方法简便，降低操作人员的疲劳强度，提高工作效率。
（6）整个系统设计安装简便，布局合理。液压泵与液压马达为液压管路柔性连接，便于合理布局。
（7）系统能耗率低。对于大型的农业联合收割机械，行走功率在工作状态仅占总功率的1/5～1/4，使用静液压行走驱动系统的农业工程机械在需要大的输出转矩时，并不需要高转速大功率的发动机，发动机在低速通过液压回路能量转变可以提供大的输出转矩，使机械可以保证低速平稳运行。降低能耗，提高经济效益，又可对节能减排、循环利用、持久发展做出贡献。
（8）方便控制机械的输出功率，提高能源利用效率。采用电子数字变量控制系统，可以时时监控系统中各节点与执行动力元器件的耗能与动力源的输出功率；将参数导入数字控制系统进行分析处理匹配，发出控制指令，使系统整体效能达到最佳[5~7]。
3国内外发展现状及趋势
世界发达国家农业机械传动方式是以静液力传动为主，并使用具有分段无级调速能力的变矩器取代了机械传动中的离合器。使用后置的动力换挡式机械变速器与之配合，能够对承载负荷进行自动匹配，从而保护动力传动装置严防过载，可将双曲线型输出扭矩-转速特性突出表现出来。在目前的农业机械市场上仅有为数不多的几家，国外公司将静液压驱动技术引入到农业机械。例如：
（1）日本福田公司的雷沃全喂入水稻收割机的传动系统使用静液压传动装置，使机器可在地形复杂恶劣的工况环境下进行收割作业；由此对液压系统提出特殊的专业性能要求：机构紧凑、布局合理、质量轻便、体积小巧；回转半径小，工作时可实现无级变速；具有超群的低速稳定工作特性和优良的动力匹配特性；动力系统与执行元件装置布局合理、易于安装、便于维护、控制方便、工作环境舒适清洁等。对于上述技术要求只有采用静液压驱动，才能解决。
（2）意大利克拉斯公司生产的LEXION500系列机型采用后置式柴油型电喷发动机，其特点利于整机行进的平衡性，减少车载配重，减小噪声对驾驶员的影响，降低机械的油耗，延长工作寿命，提高操作舒适性。变速系统使用双速静液压无级驱动，可以提供较大的变速范围，同时具有自动调节速度功能。液压系统内部加入液压自锁回路，控制各个分布工作系统，提高系统整体的安全性，延长系统的工作寿命。变速系统为三级调节可满足不同的工作环境，提高工作效率，节约经济成本。系统亮点：割台工作系统采用液压马达驱动，可以实现正反转无级变速，具有自动清理工作中堵塞的杂物功能及保证启动轻便安全维护性，减轻操作者的劳动强度，节约时间，提高经济效益。
（3）德国克拉斯自走式收割机械将静液压传动技术引入到装卸搬运系统中，能最大限度的优化机械的工作性能，使传动系统的能耗下降30％以上；铲斗举升、翻转倾倒等动作时，不降低输出扭矩，液压系统的温升不明显；进、退换挡改变转向方便、快捷、容易实现、且不会损伤液压传动系统，对动力执行元器件起到保护作用。中国是农业大国，农业机械化水平还欠发达，相当于西方工业发达国家80年代末至90年代初的水平；我国农业机械的传动方式，主要是以负荷系数较低、能耗高、环境污染大的机械传动为主，此传动系统的驱动行走方式落后于国外先进水平近半个世纪。在国内农业机械生产公司将静液压驱动技术仅使用于液压转向控制系统，重要部件底盘的变速驱动行走系统使用带轮式机械无级变速，导致工作效率低，稳定性差的特点显著。例如：新疆-2机型传动装置为三角带式无级变速器，其作业速度可在不停车的情况下通过控制液压缸改变带轮的传动比实现小范围的无级变速，满足作业要求；但是这种结构由于工作部件不密封，带轮安装结构复杂，体积臃肿，部件相对位置固定不可调，导致使用维护困难，故障率高；特别是皮带工作寿命短，容易老化，极易打滑，甚至断裂，传动效率低，传动比不稳定等缺点显著。割台工作系统沿用德国40年的链轮传动结构；导致需要改变拨禾轮与往复式切割器、螺旋输送器、搅龙速度时必须停机后对带轮进行手工调节。液压转向控制系统使用静液压驱动技术，通过建立转向与控制两个相对独立的液压系统，通过稳定分流阀，确保液压泵可以恒定向转向器输出恒定流量，保证车辆行驶的稳定性。对比国内发展现状，可以发现我国静液压在农业机械发展仅仅是刚起步阶段；农业机械存在不足点有：
（1）机械传动方式导致工作稳定性不高，工作效率低，系统能耗率高；
（2）传动机构不密封，部件容易老化，污染环境；
（3）机械自动化程度低，人工劳动强度大；
（4）农作物收获质量低，操作人员的舒适性差；
（5）机械使用功能单一。
4建议
针对国内农业机械的不足；应着重从以下几个方面提高：
（1）对落后的机械传动进行改进升级；加强对液压技术的研究，推动静液压技术在农业技术上的应用；
（2）提高农业机械自动化的水平，实现对工作过程的时时控制；随着先进的计算机数字控制技术的不断发展，将电子数字控制技术与静液压传动技术相互结合；采用电子数控液压传动技术可使农业机械易于实现节能环保、智能化操作，提升产业链的核心技术，加强产品的市场竞争力。
（3）使农业机械向工业机械学习，对重要的关键部件进行深入的研究完成系列化、标准化生产，以便实现一机多用，提高机械的利用效率，同时减轻维护使用成本。借助电子科技的快速发展，将电子数控技术与静液压传动技术相互结合，可以方便的对液压系统的各个节点与回路的参数进行时时检测，数据分析，指令控制；同时数字控制的应用和各种传感器的配合，将可最优化液压元件的工作参数，提高工作的效率，节约经济成本。传感器检测农业机械各部件的工作状态参数，经过计算机的分析处理、整合匹配，对执行元件发出控制生产指令，使农业机械在整个工作过程中实现全自动化控制，减轻操作人员的劳动强度，同时实现机器的高效节能。成为当下和未来我国农业机械的控制传动发展的趋势方向[8~10]。
5结束语
进入“十三五”期间，由于中国特色农业经济的快速发展，与劳动力逐渐老年化的社会现实矛盾；对高效能、低耗能、高智能化、复杂集成化、高技术性的农业机械的需求越来越强烈，国内静液压驱动传动行走系统必将被引入到大型农业收割机械中，并在未来极短的时间内得到快速发展。静液压传动技术成为在世界农业机械领域动力传输方向发展的主流趋势；是国家当前和未来农业机械重点发展方向，是实现全智能化机械与节约经济型社会发展的必经之路。
作者：陈恒峰 郭辉 张学军 盛会 单位：新疆农业大学机械交通学院 新疆农业工程装备创新设计实验室重点实验室
参考文献：
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机械传动技术范文5
关键词：非公路矿用汽车；露天矿山；混合动力；能量效率；控制策略
0引言
矿业是社会经济发展的基础，合理开发利用与保护矿产资源，确保资源供给和资源安全，是实现高质量发展和高品质生活、建设美丽中国的重点之一。对于矿业行业来说，发展绿色矿业、建设绿色矿山是落实科学发展观和生态文明建设的重要举措。非公路矿用汽车作为露天矿山完成岩石土方剥离与矿石运输任务的主要装备，其工作特点为运程短、承载重，常用大型电铲或液压铲进行装载，往返于采掘点和卸矿点，其经济性指标很大程度上决定了是否能贯彻落实绿色矿山建设理念。因此，非公路矿用汽车的节能减排是当前整车制造和矿山企业面临的重要问题。
1非公路矿用汽车的传动形式
非公路矿用汽车的传动形式包括液力机械传动和电传动2种，如图1所示。液力机械传动通过液力机械自动变速器、传动轴、车桥将柴油机的动力传递给驱动轮，主要用于百吨级以下的车型。电传动矿用汽车是工程机械中行驶速度最快、技术含量最高的产品，载重量从百吨以上至400t，广泛应用于煤和铁矿石的开采运输。相比机械传动方式，电传动无需液力变矩器、变速箱和驱动桥等部件，结构简单，可以降低机械传动部件的制造成本，安装维修也更为方便，传动具有较高的响应速度。国外的电传动系统生产开发主要集中在通用电气和西门子两家企业，按照驱动电机的不同可以分为交流发电机-直流电动机的直流电传动与交流发电机-交流电动机的交流电传动类型。后者的功率密度更高，可靠性及传动效率也更有优势。电传动矿用汽车下坡制动时，整车的惯性能量（动能和势能）转换为电能并通过制动电阻栅转换成热能消耗，以此来实现车辆的制动。当车辆处于长距离下坡制动的工况时，发动机必须处于高怠速、高油耗状态才能满足牵引电机冷却、机械制动、转向等对能量的需求。开展非公路矿用汽车的节能技术研究、降低燃油消耗率、实现能量的高效利用成为目前该领域广泛关注的热点问题。
2非公路矿用汽车节能技术方案
传统的矿用汽车是以柴油发动机作为动力源。为贯彻绿色矿山的建设理念、实现非公路矿用汽车的能量高效利用，国内外研究机构和企业从新型燃料、燃油-电能混合动力、纯电驱动、氢燃料电池等方面开展了矿用汽车的节能技术研究。
（1）新型燃料
使用新型燃料代替传统柴油燃料是目前对矿用汽车进行节能减排改进的一个方向。液化天然气（LNG）-柴油双燃料系统技术已在卡特彼勒的793（机械传动）和小松的830E（电传动）上有所应用。2017年，由中车集团开发研制的CR240E（电传动）矿用汽车上也采用了LNG-柴油双燃料发动机技术，试验结果表明，采用该技术可以节约燃料成本，有效减少排放中的氮氧化物、煤烟和可吸入颗粒物，CO2的排放也可得到控制。LNG-柴油双燃料发动机技术对液力机械传动和电传动车型同样适用，该技术从发动机燃烧角度入手，利用燃烧控制系统实现纯燃油和双燃料混合模式间的自由切换，在柴油发动机主要转速区间（1000～1800r/min）内燃料平均替代率可达55%。但是LNG需低温低压储存，双燃油系统需要对原发动机进行复杂的软硬件改装，技术尚未成熟，改装成本高，这些因素制约了双燃料系统的发展。
（2）燃油-电能混合动力
乘用车的混合动力技术，尤其是燃油-电力混合动力技术高速发展，已开发出串联、并联、混联式多种驱动系统构型。混合动力技术通过利用两种能量的耦合，使车辆运行保持在高效区间。燃油-电能混合动力是目前国内外学者主要研究的一种矿用汽车节能技术方案，该方案基于电传动矿用汽车的结构形式，开展串联式混合动力矿用汽车的相关研究。矿用汽车启动与制动的频率较高，而且其自重和载重较大，从而导致制动时回馈功率较大。制动能量的吸收方案主要有制动能量能耗型和制动能量回馈型2种，如图2所示。传统的电传动车型采取制动能量能耗型方案，利用电阻栅耗散制动时产生的电能，并需要外加散热装置，造成了不必要的浪费。另一种可行的方案是制动能量回馈型，将矿用汽车制动时的能量部分回收，存储在储能系统中，用于整车牵引和冷却系统的驱动。对于非公路矿用汽车而言，其下坡过程中会产生巨大的势能，然而要全部或部分回收这些势能需要高功率密度的制动能量回馈方案研究中，美国能源部开发了应用于240吨级电传动矿用汽车的先进混合动力驱动和能量管理系统。混合动力控制可以提供节能模式和性能模式。在节能模式下，传动系统最大功率输出仍然与传统的电传动系统相同，但是会减少发动机的功率输出，剩下的能量由储能系统提供。性能模式下，发动机发挥最大的功率输出，再配合储能系统的功率输出，以达到更强的动力性能。该项目按照全尺寸的电机、电池、控制器搭建试验平台开展了验证，并在小松的某款车型上进行测试。
（3）纯电驱动
纯电驱动技术也越来越多地被推广和应用到工程机械领域。纯电驱动的矿用汽车主要有集中式和分布式2种可行的传动构型，如图3所示。集中式构型是采用单个驱动电机和自动变速器驱动后桥，而分布式构型则是在电传动系统的基础上直接用电池为后桥的2个驱动电机提供能量。转向和举升系统可采用独立电机驱动，由VCU分配能量，与传统的传动系统相比实现了驱动与附属部件的能量解耦。集中式构型适用于小吨位的车型，可基于同吨位液力机械传动系统进行开发；分布式构型更适用于大吨位的车型，面向成熟的电动轮系统重新开发。对于纯电驱动的矿用卡车，对电池的高要求是该技术方案面临的首要问题。
（4）氢燃料电池
极少数的机构开展了氢燃料电池矿用汽车的研究和开发。尽管氢燃料电池不需要柴油机来驱动发电机，但仍需要配备电池实现能量的存储，故又被称为氢燃料-锂电池混合动力系统。2019年11月，由潍柴动力、中国氢能联盟、国家能源集团联合研发的200吨级氢燃料矿用汽车下线，采用了氢燃料电池-锂电池混合能源系统替代传统的柴油机发电机系统，控制系统采用降压斩波的方式，驱动电机功率达1100kW。英美资源集团(AngloAmerican)与ENGIE公司正合作开发氢动力矿用汽车，将氢燃料电池作为其动力来源。氢燃料电池方案可以提供洁净能源，但是氢气的制备、存储、运输和相关基础设施建设成为制约该方案广泛应用矿山的因素。对于部分副产氢气的矿山来说，氢燃料电池方案有望成为其矿用汽车节能技术的有效解决途径。
3储能系统与驱动电机
（1）储能系统
燃油-电能混合动力、纯电驱动以及氢燃料电池3种节能方案中，都需要设置储能系统，矿用汽车特殊的运行环境和方式对该系统提出了更高的要求。目前，市场上应用的储能系统主要包括锂电池、超级电容器和液压储能器等。矿区工况复杂，载荷波动剧烈，矿用汽车既要保证满负荷运行8h左右，又要保证重载下的动力性和制动性，尤其是当矿用汽车长下坡时，可回收的制动能量巨大，这对储能装置的功率密度、循环寿命等都提出了更高的要求。一种融合了具有高能量密度的锂电池和具有高功率密度的液压储能器的方法被应用在一些工程机械上，电池储能装置保证工作时间，液压储能装置保证动态性能。复合储能系统可以将不同特点的储能元件进行组合，使它们优势互补，从而改善整体的储能效果。对于矿用汽车而言，采用高功率密度和高循环寿命的锂电池是未来主要的发展方向。
（2）驱动电机
主流的驱动电机主要分为以下四类：直流电机、永磁同步电机、交流异步电机和开关磁阻电机。直流电机的机械结构复杂，需要频繁维护；开关磁阻电机很容易受到转矩和径向畸变的影响，噪声和振动比较大；异步电动机优点是成本低、运行可靠、维护方便，并能承受大范围的运行温度变化，在电传动系统中用于轮边驱动电机，但其效率和功率密度相对较低；永磁同步电机的优势包括高功率密度、高效率、高功率因数和全封闭设计，在新能源乘用车上有广泛应用。未来开展适合于矿用汽车的永磁电驱系统最优集成设计，可以更好地利用其优势，且全封闭的设计更能提高电驱动矿用汽车的环境适应性。
4控制策略文献
机械传动技术范文6
对于飞机机械传动系统而言，飞行操纵系统有两种类型，即动态操纵系统、静态操纵系统。以静态特操纵系统为例，其表现出杆力、启动以及配平和传动等特性；对于动态操纵系统而言，其面对的是内容是操纵指令响应。就目前国内飞机机械传动系统来看，驾驶员对多组机构以及管控操纵伺服作动器，能够进行不可逆动力操作。飞行操纵系统可分成两个阶段，其中一个阶段即为驾驶杆以及脚蹬，主要是基于多组机构以及人工感觉设备和传动设备的输入点，构成了一个相对开环的系统；就第二个阶段来讲，主要是操纵面、伺服作动器，构成的是闭环随动环境。基于此，飞行操纵（机械传动）系统设计过程中，应当注意系统稳定性、跟随性和阻抗特性问题的发生。操纵系统中的驾驶杆、作动器输入点以及脚蹬，是一个相对比较开环的系统，一般不存在安全问题，能够确保其运行的安全稳定性，知识跟随性方面的问题。本文研究的有限元工具，主要是ANSYS技术，其在机械工程建设过程中得到了较为广泛的应用，而且采用的是商业套装分析技术，对机械与结构系统进行计算、分析，尤其是要分析受外部载荷影响的响应状况，比如应力、位移和温度等。通过以上分析，可准确分析和判断飞机机械系统外力负载作用下的瞬时状态，对其是否满足设计要求进行准确判断。实践中可以看到，飞机机械构造较之于汽车、船只等更加的复杂，而且其所受到的荷载工况也呈现出多元化的特点，而且理论分析也难以实现效果，因此应当采用数值模拟方法分析判断。近年来，科技水平的不断提高、计算机软件技术的不断进步，使得ANSYS技术在现代航天领域中的应用更加的深入和广泛。从应用效果来看，该分析技术的应用，可降低设计成本，有效缩短设计周期，在提高设计水平方面，具有非常重要的作用。
2工程设计软件技术研发
在飞机多元化软式机械操纵系统条件下，为了实现动力学特性仿真、系统力学影响以及有效满足设计要求，应当立足实际，对计算机辅助技术、工程设计软件等进行针对性的研发。在技术研发过程中，力求构建一套高效的、具有机械操纵几何模型和自动化动力学分析功能的软件。同时，为了能够有效实现设计软件的自动化、可视化建模，强化动力学数值建模功能，需在以下几个方面做出努力。
第一个努力方向：基于c++Builder人机交互界面，接收用户关于构件几何以及材料参数和相关信息，然后利用系统构造算法构建算法程序库，对建模所需特殊点进行求值，并在此基础上建立完备的操纵系统数据库。
第二个努力方向：在动力学建模过程中，采用文本自动剪辑软件和技术手段，对建模宏命令进行编写，并且建立可适用于ANSYS/LS.DYNA的可执行命令流模板，在此基础上形成模扳库。当用户参数输入以后，利用C++Builder技术对可执行命令流模板剪连，从而形成较为完备、合理的分析命令流文件，最终完成系统构件建模。
第三个努力方向：重新写入命令流执行文件，形成可直接应用于ANSYS/LS．DYNA的求解器计算程序，经引擎调用以后，对ANSYS/LS．DYNA求解器进行适当调节。在此过程中，计算结果以数据或曲线形式反馈到人机交互界面。给予以上交互式程序的设计，在视窗界面上用户通过输入构件的外形参数、材料参数或者受载参数，可直接获得系统仿真结果。一般而言，上述系统中的相关构件参数如下：扇形轮、滑轮厚度圆心以及外形尺寸参数和材料属性参数，1、4代表扇形轮参数；2、3代表滑轮参数。驾驶杆截面积为矩形：O.02m×O.02m，输出摇臂参数材料属性参数与驾驶杆相同，只是位置参数不同，拉杆截面面积为0.06m2；驾驶杆、前拉杆输出端相互连接在一起，扇形轮l上的(0，0.1，O)与后端节点相互连接；同时，后拉杆前端、扇形轮2上的(9，3.6，O)相互连接在一起；后端、输出摇臂输入点之间相互连接。从实践来看，两种拉杆的构成材料一致，而且材料参数以及滑轮材料等也基本一致。
3结语
机械传动技术范文7
针对当前《机械原理》课程设计的教学现状，分析其不足，并基于OBE工程教育理念，对《机械原理》课程设计的教学模式改革进行了探讨并付诸实践。《机械原理》课程设计是机械类各专业学生在学习《机械原理》课程后进行的一个重要的实践性教学环节，其模式的改革为适应新形势下对机械类学生机构选型、机械系统运动方案设计和创新设计能力的培养提供了良好的平台和借鉴，具有重要意义。
关键词：
OBE；工程教育；《机械原理》课程设计
为了推进工程教育改革，促进中国工程教育的国际互认，培养与国际接轨的中国工程师，由专门的职业或行业协会（联合会）、专业学会针对高等教育机构开设了工程类专业实施专门性认证，工程教育认证强调工科专业人才培养质量达到行业提出的基本质量标准要求，是一种合格性评价[1，2]。工程教育专业认证强调的三个核心理念：产出导向（Outcomebasededu-cation，简称OBE）、学生为中心、持续改进，这些理念代表了工程教育改革的方向，是一种先进的教育理念[3]。我国若要成为《华盛顿协议》正式签约组织，就必须基于OBE理念，深化我国的工程教育改革和工程教育认证体制。《机械原理》是机械类专业必修的一门重要的技术基础课，它是研究机械的工作原理、构成原理、设计原理与方法的一门学科，而《机械原理》课程设计是紧随《机械原理》课程之后的实践性教学环节，是《机械原理》课程的延伸[4]。基于OBE工程教育认证的12条毕业能力要求及课程规划，《机械原理》课程设计需培养的主要能力包括：1）掌握工程基础理论知识并能将其应用于工程问题（毕业要求1）；2）具有分析和解释数据，得到合理、有效结论的能力（毕业要求2）；3）具有综合运用机械设计理论和技术手段设计复杂机械系统、部件和过程的能力（毕业要求3）。本文基于OBE工程教育理念对《机械原理》课程设计课程能力的上述四条要求，结合近年实践经验，阐述我校《机械原理》课程设计改革模式，并为其《机械原理》课程设计改革提供参考。
一、机械传动系统设计能力
《机械原理》内容包括两部分，其一是对现有机构的学习，包括构型分析、运动学和动力学的学习；其二是针对具体任务，利用所学机构学知识，设计传动方案。前者称为分析，后者称为型综合，《机械原理》学习的最终目的，就是要达到型综合的高度，《机械原理》课程设计正是锻炼综合能力的实践教学。遗憾的是，传统的《机械原理》课程设计，体现不出OBE所要求的设计系统的能力，复杂机械系统更无从谈起，因此，改革势在必行。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，调动学生设计的积极性而不限制其思维，并且课程设计只提出最终要求而不限制方法，为了让学生在规定的时间内独立完成设计任务，题目不宜太深太复杂，其原则为：题目具有综合性，以运动方案设计为主；题目要覆盖《机械原理》课程的主要内容；题目应结合生产实际，是学生在日常生活、生产实践中所熟悉的；题目的设计结果应包括两到三种基本机构，也允许选用其他常用机构或组合机构；题目要有一定的灵活性和创新性，有利于发挥学生的创造力。在设计题目确定后，需对已选题目提出三种运动方案，并经反复论证，确定一种最佳运动方案进行设计和分析。这种自由选题的模式可大大提高同学的兴趣。设计方案由学生独立提出，经独立地分析、比较后确定最佳方案，以发挥其主观性、创造力，使学生受到一次真实的设计训练，进而提升其机械传动系统设计能力。此外，改革后的课程设计，学生们可以自由组合，每个小组自由选择设计题目，小组成员分工协作，共同完成设计任务。从选题、论证、设计到最后提交设计成果，共同讨论、研究，各自发挥自己的长处，不仅培养了创新意识和创新能力，也使他们体会到团队合作的作用。这也符合OBE培养大纲中工程毕业生个人能力和人际团队能力培养的要求。
二、工程基础理论知识应用能力
传统的《机械原理》课程设计中，方案确定之后，其相关运动参数也随之给定，每个学生需要做的就是绘制机构运动简图，利用图解法和解析法对所选机构的位移、速度、加速度及力进行分析，并绘制机构运动线图和作误差分析，最后编写课程设计说明书。从本质上来说，这样的设计仅能算一次作业，效果并不理想。尽管学生都能按部就班地完成设计任务，但却调动不了学生的设计兴趣，对工程基础理论知识的应用缺乏深刻理解，谈不上对学生的毕业能力的培养。基于OBE教学理念的课程设计改革使设计题目多样化，只提出最终要求而不限制方法，学生可以充分地利用所学的理论知识去解决实际的问题。考虑到《机械原理》课程设计时间较短，教师在《机械原理》课程教学中，需提前做出安排，如现代工具的使用、软件的学习、各种方法的比较、综合性作业安排等。任务的不确定性导致解决方法的多样性。学生需要根据所选择任务，基于所学的机构学知识，甚至查阅相关文献去设计解决方案，当多个设计方案确定后，需要比较各方案的优缺点，必然会深入了解每个所设计的传动方案，最终方案确定后，需对其进行结构、运动学和动力学分析，因有了方案设计的深刻理解，设计的目的已非常清楚，在相应分析时，对方法的选择和掌握自然水到渠成，加深了对所学理论知识的认识，明确了理论知识的实际应用，从而不至感觉学无所用。
三、分析和解释数据能力
在我国的工程教育认证中，第二条毕业要求学生能够应用数学、自然科学和工程科学的基本原理，识别、表达并通过文献研究分析复杂工程问题，以获得有效结论[5]。传统课程设计整个传动方案为教师所指定，分析方法固定，无需学生深入了解，只需按部就班完成画图和分析即可，可见，传统课程设计在第二条毕业能力要求上基本没起到培养作用。改革后的课程设计，从设计任务到设计方案的确定，均需要学生根据具体情况进行分析，然后根据所学知识，自己设计传动方案，并需要通过多方案的比较而得出可行方案。在方案确定后，详细设计传动系统时，需要根据实际任务确定各参数，最后对机构进行分析，并对数据进行误差分析。为了更真实地让学生理解数据的意义和正确性，要求学生对所设计的传动方案进行全部或者部分的搭接实验，通过搭接实物并测量参数，再与理论分析数据进行对比，找出误差存在原因，从而得出相应结论。
四、考核方式的改进
评估学习产出是OBE教育模式中十分重要的环节，如何合理地对各项能力进行客观评价，对课程的改革及持续改进有非常重要的作用，与课程设计所培养能力相对应，《机械原理》课程设计成绩分为四部分：选题成绩、平时成绩、设计成绩及答辩成绩。各部分成绩分值及考核依据如下。选题成绩占总成绩的30%。主要考查设计机械传动系统方案能力。每个团队均需通过PPT形式，结合参考文献查阅或调研情况，对自己团队的设计任务进行说明，根据所定任务设计两到三种机械传动方案，每个方案中必须包含两至三种典型传动机构，并且必须包含四杆以上连杆机构。根据传动方案是否合理、考虑是否周全、有无创新点、是否实用进行综合考核。平时成绩占总成绩的10%，主要依据设计阶段的出勤情况和态度评定，这是设计正常进行的基本保证，也是初步对毕业要求9中个人与团队能力的培养。设计成绩占总成绩的40%，主要评估工程基础理论知识应用能力与分析和解释数据能力，根据所选择分析方法、数据分析的正确性、模型建立、运动仿真、简图绘制等进行评价。答辩成绩占总成绩的20%，各组将集中设计阶段的工作及成果以PPT形式作汇报，主要介绍组员分工及完成情况，组员自评分，搭接视频等，并回答提问，据此评判答辩成绩。通过此类考核方式，对毕业生的能力9（个人与团队）和10（沟通，包括撰写报告和陈述发言、清晰表达或回应指令）也起到初步培养的效果。此外，上述基于OBE工程教育理念的考核方式对教师的教学投入提出很高要求。例如：教师需要投入较多的精力和心血研究繁琐的教学目标分解和教学方法选择，要求其自身具有扎实的专业理论知识、较广博的基础知识面、较强的动手能力及计算机应用能力。对设计中可能出现的各种方案及其特点要有充分认识，能够正确引导学生，使他们经过认真思考和分析比较后，可以选择一个适当的方案。这样才能适应当前实践教学改革和发展的需要，从而有效引导学生积极思考，培养他们的创新能力。
五、结束语
经过近两年的实践，发现根据OBE教学理念改革后的《机械原理》课程设计，为学生机械传动系统设计能力、工程基础理论知识应用能力、分析问题和解决问题的能力以及团队合作和工程实践能力的锻炼和提高提供了很好的平台，并确实取得了较好的效果。然而，OBE工程教学模式是一个系统的工程，无论是在设计内容，还是在设计方法和评估方式上，还有很多需要完善之处，需要进一步的改革和探索，持续改进，以更好地培养学生相应的毕业能力，实现培养与国际接轨的中国工程师的目标。
作者：曾达幸 李飞 侯雨雷 宜亚丽 郑立娟 张芳芳 单位：燕山大学机械工程学院
参考文献：
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[3]顾佩华，胡文龙，林鹏，等.基于“学习产出”（OBE）的工程教育模式———汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究，2014，（1）：27-37.
机械传动技术范文8
（1）设计题目、内容不规范，要求不统一。
由于每届或每班的指导教师不同，设计题目、内容、要求、难易程度偏离太大。如有数控机床改造设计、伺服系统控制设计、交通灯控制设计等，要求、工作量也不相同。有的设计任务偏难，有的设计任务又太简单。
（2）设计资料缺乏。
由于机电一体化是一门新兴的技术和专业，这方面的知识内容都在相关的杂志刊物登载，书籍相对少一些。要进行课程设计，收集这方面的资料较困难。没有现成的资料汇编及设计手册，学生要花费较多的时间找资料，往往是教师帮助寻找资料。而且没有像机械零件设计那样的系统完整的课程设计指导书。在设计中盲目性较大。
（3）师资不足。
最早几年机电专业方向只有一个班或两个班，指导教师有2~4人即可。一般由主讲或熟悉机电一体化控制系统课程的教师指导。近几年随着学生的扩招，机电专业扩展到4~5个班，指导教师需要8~10人，明显不够，因此有必要进行培养。
2机电一体化课程设计改进措施
（1）编写合适的机电一体化课程设计指导书，配齐设计资料。
到目前为止未见过公开出版的机电一体化课程设计指导书，所以有必要编写合适的机电一体化课程设计指导书，并收集较全的资料进行汇编，与指导书汇编成册。
（2）规范设计题目，统一要求。
规范设计题目不是整个设计都用同一个题目，而是在一个范围内选择题目，教师根据所选的题目按统一的要求下达任务书。设计题目一般以简易数控机床设计、数控机床改造设计、机器人及控制设计较为合适。在市场上可见的机电产品多得很，不是所有的机电产品都适合做题目，因其难易程度是不同的。机电专业的课程设置是以机床设计、机器人设计控制为典型产品的，在机电一体化课程设计中要反映课程设置的内容。机电专业方向课程有机电一体化系统设计、计算机控制技术、机械制造装备设计、机器人导论等课程。这些课程的内容在电的方面主要介绍了以计算机为核心的控制系统；机械方面介绍了机械运动、机械传动、机械结构及相关的标准部件，如滚动导轨、滚珠丝杠等。在选题及设计中要反映上述的内容。因此规范化的题目主要为数控车床（或铣床、钻床等）设计、车床（或铣床、钻床等）数控化改造设计、或是工业机器人及控制设计。这些都具有一定的机械部分内容，如数控机床进给轴传动部件，机器人的腰身、手臂运动部件及滚珠丝杠、导轨的应用等。电的方面包含数控系统电路设计，计算机控制系统设计及对机械部分的控制；从而实现了机电结合。对规范化的题目、要求及上述设计内容都已编入指导书中。
（3）指导教师的培养。
首先被培训的教师可以跟班听课，熟悉掌握相关的课程内容，然后在机电一体化课程设计进行中跟班辅导，以培养出合格的指导教师。
（4）加强督察。
当指导教师接到指导课程设计任务后，首先拿到机电一体化课程设计指导书，根据要求写出课程设计任务书；并由教研室主任或院教学指导委员会审查，合格才可向学生下达任务。指导中，教师要填写指导日志，随时记录指导中的难点、及出现的问题和解决方法，并进行小结，以便下一次指导时提高设计水平。
3机电一体化课程设计指导书主要内容
3.1设计题目确定及要求
3.2总体方案确定
（1）总体方案设计；
（2）绘制总体方案图。
3.3伺服系统机械传动部件设计
（1）切削力计算；
（2）滚动丝杠螺母副的计算与选型；
（3）伺服系统传动设计；
（4）步进电机当量扭矩计算及选型；
（5）机械传动结构设计（绘制一个轴的机械装配图）。
3.4控制系统硬件电路设计
（1）确定控制系统方案及绘制系统框图；
（2）单片机的选用；
（3）存储器的选用与扩展；
（4）译码电路设计；
（5）接口电路设计；
（6）绘制控制系统硬件电路原理图。
3.5基本的参考图表汇编。
4近一届学生机电一体化课程设计进行情况
4.1教师配备
近一届机电专业学生，每届有四个班进行机电一体化课程设计，共配备6名教师；其中有四名为独立指导教师，两名为辅导教师，为培养新的指导教师储备力量。
4.2指导书的使用及设计过程
设计学生和指导教师每人一份机电一体化课程设计指导书。教师按照要求写出机电一体化课程设计任务书，并经研究所长审查后发给学生。设计题目主要有CA6140普通车床数控化改造设计、C6132普通车床数控化改造设计。在同一个题目的学生中，要求设计进给轴部件时，一部分学生设计X轴进给部件，另一部分学生设计Z轴进给部件。整个过程根据设计任务书的题目、要求和机电一体化课程设计指导书给出的设计步骤、方法，先进行总体方案设计，再进行机械传动部件设计，最后进行CNC硬件电路设计。整个过程经过了机械、电子两方面的训练，实现了机电结合，达到预期效果。
4.3填写指导日志
教师在指导设计的过程中，及时填写指导日志，记录设计中的难点、问题，并进行小结。
5本文总结
