机械传动的定义精选(九篇)

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第1篇：机械传动的定义范文

摘要：提出了一种利用人字齿轮消隙的机构，利用Croe 2.0三维设计软件，建立了齿轮副模型。研究了对渐开线斜齿轮进行参数化设计的方法，保证了齿形的准确性和高效性

前言

适当的齿侧间隙是传动机构正常工作的必要条件之一[1]。但是齿侧间隙的存在会给精密机电传动系统带来负面影响，本文提出了一种新型人字齿轮自动消隙机构。通过在Croe 2.0环境下可以根据渐开线齿形的生成原理来进行渐开线人字齿轮的精确造型， 同时还能实现其参数化建模， 实现了齿轮的系列化设计。

此外，用Croe 2.0对自动消隙机构进行动态仿1真，建立了人字齿轮自动消隙机构的三维模型，并将其装入新型齿轮副中，得到了相应点速度，加速度变化曲线。

1新型人字齿轮自动消隙机构原理

人字齿轮自动消隙机构与齿轮配合形式如图l所示。通过旋紧螺母固定挡环，使主动轮8、9处的弹簧5、11拉紧或压缩锥套6、10带动主动轮沿轴向移动，消除主动轮与从动轮1磨损引起的间隙，实现对人字齿轮间隙的自动消隙[2]。

2新型人字齿轮副三维模型的建立

2.1 斜齿轮渐开线的创建

渐开线是由一条线段绕齿轮的基圆旋转而成的曲线，渐开线的几何分析如图2所示，线段s绕圆弧旋转，其一端点A划过一条轨迹即为渐开线[3][4]。点（x，y）的坐标为xc=rcosθ， yc=rcosθ（r为基圆半径）。首先打开Croe 2.0软件，新建名称为gear_prt的文件，选择mmns_part_solid模式，进入零件设计环境，点击工具栏中的图标（曲线），在弹出的对话框中点击“从方程” “完成”，系统提示要选择笛卡尔坐标系，之后打开记事本，再次输入如图2所示的渐开线方程。

对于Croe 2.0中的关系式，系统存在一个变量t，t的变换范围为0～1，可以通过点B（xc，yc ）建立点A（x，y）的坐标，即为渐开线方程：

θ=90·θ，r=

s=pi·r · t/2

xc=rcosθ，yc=rsinθ

x=xc+s·sinθ，y=yc-s·cosθ，z=0

以上定义为XY平面上的渐开线方程，也可通过修改X，Y，Z的坐标关系来定义其他面的坐标方程。

2.2 斜齿轮传动的装配[5]

平行轴斜齿轮在端面内的啮合相当于直齿轮的啮合，所以其正确啮合的条件为端面模数及端面压力角相等。平行轴斜齿轮传动的两基圆柱螺旋角必须相等，β1=±β2，因外啮合齿轮的螺旋角大小相等，方向相反，而内啮合时方向相同，故式中负号用于外啮合，正号用于内啮合，于是得到平行轴斜齿轮正确啮合条件：

所以，对于所要装配的齿轮组，在建模的过程中应完全满足正确的啮合条件。

3运动仿真[6]

机构运动可以把静态设计转换为活动的虚拟模型，并借助动态仿真，观察它们如何动作。按照下面步骤建立运动仿真模型并分析结果：

（1）首先建立一个装配文件gear_asm， 选用mmns_asm_design模板。

（2）依次调入各齿轮、轴、锥套、弹簧和挡环等零件， 利用“元件放置”中销钉的连接方式建立人字轮连接。然后进入机构模块进行动态仿真，首先定义两个齿轮副把gearpair1、gearpair2与gearpair3链接， 然后利用拖动按钮确定齿轮传动的正确位置，在人字齿轮的旋转轴上定义伺服电动机ServoMotor1，定义转速，再建立Analysis Definition1 设定仿真时间、帧数、帧间隔、仿真的初始状态，然后点击运行按钮以查看运动状态。可以看出，驱动件逆时针旋转，带动斜齿轮顺时针转动，如图4所示。

（3） 打开“测量结果”对话框， 建立所需要的位置、速度和加速度等相关测量，并选择适当的评估方法，输出测量结果曲线。如图4所示（从上到下依次为图3测量点的位移、速度、加速度曲线）。

4结论

本文研究了在Croe 2.0平台下建立标准渐开线人字齿轮的参数化设计方法[7]，分析了新型人字齿轮自动消隙机构原理，根据三维模型的建立和动态仿真的结果，为以后对该机构进行参数化设计等更深人的研究提供了理论依据。

参考文献：

[1]现代机械传动手册编辑委员会.现代机械传动手册[M].北京：机械工业出版社，2002：21-100.

[2]邱金林.一种简单轴向弹性错齿消隙法[J].杭州机械，2000（2）：17-20.

[3]屈毅，葛正浩.基于PRO/E斜齿轮传动的建模、装配及受力分析[J]. 陕西科技大学学报，2011（2）：81-84

[4]郑文纬，吴克坚.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1997：157-166.

[5]詹友刚. Pro/ ENGINEE R 中文野火版3. 0 高级应用教程[ M] . 北京： 机械工业出版社， 2006.

第2篇：机械传动的定义范文

1.1分析问题和问题模型的定义对问题模型的定义，就是转化为TRIZ标准问题，将一般领域的问题转化为表述系统性能的39个通用工程参数，然后确定阿奇舒勒矛盾矩阵表的待改善参数和恶化参数。现有的消防炮升降塔装置采用机械传动，质量体积庞大，传动平稳性较差，承载力不高，效率低，噪音大，不能够实现复杂的动作和无级调速，自动化程度不高。提高自动化程度，则会使装置复杂。因此待改善参数可定义为自动化程度，恶化参数为设备复杂性，构建自动化程度和设备复杂性之间的技术矛盾。减少质量体积，会带来结构的稳定性降低。因此待改善参数可定义为静止物体体积，恶化参数为结构稳定性，构建静止物体体积和结构稳定性之间的技术矛盾。提高承载力，会造成产品制造精度的降低。相应定义为力与制造精度之间的技术矛盾。

1.2选择和分析解决方案查找TRIZ矛盾矩阵，得出消防炮升降塔装置的阿奇舒勒矩阵如表1所示，共有9个发明原理。结合实践需要，推荐的消防炮升降塔装置的发明原理序号共4个，对应的发明原理为10－预先作用、15－动态化、24－中介物、29－气压或液压结构。10－预先作用：在操作开始前使物体局部或全部产生所需变化；预先对物体进行特殊安排，使其在时间上有准备或已处于易操作的位置。采用的油缸活塞杆是中空结构，并在活塞杆内部设有一根内导管（中空结构），在活塞杆与内导管之间还设有一根外导管。在油箱上方设有空气滤清剂，并在其他方位设有液位控制器，温度继电器，液位液温计。15－动态化：使物体或其环境在操作的每一个阶段自动调整，以达到优化的性能；把物体分为几部分，各部分之间可以相对改变位置，将不动的物体改变为可动的或具自适应性。在油缸完全伸出、缩进处装有限位开关。24－中介物，使用中介物传递某一物体或某一中间过程，或将一个容易移动的物体与另一个物体暂时结合，采用液压油实现传动。29－气压或液压结构：将物体固体零部件用气动或液压零部件代替。在创新设计中，采用液压传动代替原机械传动实现升降塔的升降动作，采用电磁换向阀换向实现消防炮的升降。

1.3具体解决方案通过以上创新原理的分析，以此为创新设计思路，得出最终的消防炮升降塔装置创新设计方案：采用液压传动机构，包括电动机、接近开关，油缸，设置在油缸内部的活塞及活塞杆（中空结构）、油缸回路，钢筒端部设置的法兰，油箱，泵组，控制阀组。油箱、泵组、控制阀组通过管路连接形成动力站，如图1所示。油箱上方设有空气滤清剂，并在其它方位设有液位控制器、温度继电器、液位液温计。油缸活塞杆为中空结构，并在活塞杆内部设有一根耐腐蚀内导管（中空结构），并在油缸完全伸出、缩进处装有限位开关，在活塞杆与内导管之间还设有一根外导管。油缸如图2所示。在液压吸油管处设有单向阀。控制阀组设有两个油路，分别连通油缸的有杆腔和无杆腔，每个油路进油端设有单向阀和溢流阀，单向阀流出口连接一个换向阀，通过控制换向阀从而控制油流入的是有杆腔还是无杆腔，换向阀流出口分别设有平衡阀，油通过平衡阀大部分流入有杆腔（无杆腔）、少许压力油通过平衡阀作用将无杆腔（有杆腔）回路打开，从而使无杆腔（有杆腔）中油流回油箱，形成锁紧回路，在平衡阀流出口并联一个溢流阀。消防炮升降塔装置的液压系统原理图如图3所示。

2小结

第3篇：机械传动的定义范文

【关键词】数控液压伺服系统数控改造

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、液压传动控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的传动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、液压传动的优点和缺点

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。

第4篇：机械传动的定义范文

关键词：改造，曳引能力，计算

Abstract: this paper introduces the transformation of the elevator safety parameter calculation content, to ensure safety and provides calculation transformation ideas.

Keywords: transformation, traction ability, calculation

中图分类号：TU857文献标识码：A文章编号：

中国的在用电梯数量已经发展到100多万台，现在还在以每年30多万台的数量在迅速增长，但从在用电梯来看，其中80年代、90年代安装使用的电梯中仅有极少数的电梯得到了更新，而大部分需要大修、改造。这些电梯几乎都是继电器控制，故障率极高。按最保守的估计，约有90％以上的电梯是不符合现行GB7588《电梯制造与安装安全规范》。从贯彻执行电梯国家标准的要求来看，必须进行更新和改造，但更新电梯需要大量资金，在当前情况下对电梯使用单位来说是有一定困难的。只有在原有基础上进行局部改造，以便达到在保证安全可靠使用的前提下，做到电梯运行安全，符合GB7588《电梯制造与安装安全规范》。

改造的定义：

1、国家质量监督检验检疫总局2001年的《特种设备注册登记与使用管理规则》（以下简称《规则》）“改造”的定义是：改造是指改变原特种设备（电梯）受力结构、机构（传动系统）或控制系统，致使特种设备的性能参数与技术指标发生变更的业务

2、GB7588—2003《电梯制造与安装安全规范》附录E将“电梯的重大改装”定义为：“电梯的重大改装是指下列一项或几项内容的改变：

a）改变：额定速度；额定载重量；轿厢质量；行程；门锁装置的类型（相同类型门锁装置的更换不作为重大改装考虑）；

b）改变或更换：控制系统；导轨或导轨类型；门的类型（或增加一个或多个层门或轿门）；电梯驱动主机或曳引轮；限速器；缓冲器；安全钳装置。

3、GB/T18775—2002《电梯维修规范》则将电梯的“改装”定义为：在电梯交付使用后，由于某种原因对电梯及其部件进行了一系列操作，这些操作对电梯的特性会产生影响，如改变额定速度、额定载重量、轿厢质量，更换曳引机、轿厢、控制系统、导轨及导轨类型等。采用新技术、新材料全面地或部分地改进在用电梯的功能、性能、可靠性、安全性和装潢的这类改造也属于改装范畴。

根据以上三个方面的定义，电梯改造相当于对电梯进行一次再设计，牵涉到电梯的总体方案布置、各零部件和元器件的选型、配置与计算校核、性能与技术指标的实现等问题，要求改造必须符合是GB7588《电梯制造与安装安全规范》的要求，本文系统介绍了改造时需要计算校核的内容，以保证改造时的安全。

电梯改造的主要计算内容

1、更换曳引机，速度改变后曳引机曳引能力计算;

2、曳引钢丝绳更换计算；

3、安全钳和限速器更换计算；

4、缓冲器更换计算

5、井道顶层高度的验算

6、井道底坑深度的验算

电梯设计中计算许用值和安全系数

名称许用值 标准(数据)来源

1、电梯整机机械效率 η=0.5～0.55

2、电梯平衡系数 ψ=0.4～0.5 GB/T10058-2009第3.3.8条

3、曳引轮绳槽比压[P]=(12.5+4VC)/ (1+VC )GB7588-2003第9章注释

4、曳引绳轮节径与钢丝绳直径比验算 D曳/d≥40GB7588-2003第9.2.1条

5、曳引钢丝绳的安全系数 n=12 GB7588-2003第9.2.2条

二、基本参数及代号

名称 代号

1、 额定载荷Q

2、 额定速度VC

3、 轿厢自重P

4、 重力加速度g

5、 曳引比i1

6、 减速比i2

7、 电机功率N曳

8、 电机转速n

9、 对重重量W

10、机械传动总效率η

11、曳引轮节径D曳

12、曳引轮两边钢丝绳中较大与较小曳引力之比T1/ T2

13、曳引绳与曳引轮之间的摩擦系数μ

14、钢丝绳在曳引上的包角α

15、曳引绳根数m

16、曳引绳直径d

17、曳引绳在曳引轮绳槽中的比压[P]

18、钢丝绳受力不均系数φ

19、导向轮节径D导

三、电梯改造计算

1. 曳引电机功率的计算

N电=[(1-ψ)Q VC ]/(102ηi1)(KW)

式中:N电——电机传动系统所需的总功率

ψ——电梯平衡系数, 取ψ=0.48

2速度验算

V=（π·D曳·n）/（60·i1·i2） （m/s）

第5篇：机械传动的定义范文

关键词： 中职 《机械基础》 课程改革

机械专业是培养机械行业生产、管理、服务第一线需要的技术应用型人才，随着市场经济体制的建立，科技进步和产业结构的调整，机械行业对高级应用型人才的综合能力要求也越来越高，对复合型人才的要求越来越高。而反观传统的机械专业的培养模式、课程体系、教学方式，就会发现课程设置单一、知识面和专业面窄、课程难以形成完整的体系、教学内容陈旧、教学方法和教学手段落后等不足之处。为了改变这种状况，适应当今社会对机械工程专业人才的需求，培养出基础扎实、知识面宽、创造能力强、素质高的机械工程人才，调整教学内容，改革课程体系势在必行。

课程改革是最基本的教学建设。《机械基础》是一门重要的专业基础课程，为了突出中职的教学特点，提高教学质量，本文就该课程在教学内容、教学方法、教学手段和实践环节等方面的问题，提出一些改革意见。

一、整合课程内容，建立和完善课程体系

中职的教学内容及课程体系应强调理论知识的应用，必须按照一线生产实际需要授课，其课程体系必须突出能力与素质的培养，其教学内容应摆脱学科系统性、完整性的束缚。据此，教学内容调整的思路是强调基本知识、基本原理，注重实际应用，引入反映机械设计理论和方法的新概念、新理论、新方法，介绍各种新型机构和新的机械设计方法，力求在压缩课内学时的前提下，拓宽知识面，增加信息量，提高教学效果。

《机械基础》是以机构运动简图为研究模型的，建立机械运动简图应该是机械设计的基础，因此应把机构的结构分析、机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号、机构运动简图的建立作为重点讲授内容。对机构设计部分的内容，要通过多媒体技术动画演示，让学生直观地了解机械传动和零件间的传动关系，从而减少繁杂的语言讲述，多作计算公式的推导过程、零件结构和一些设计参数的选取原则的介绍，并加强对机械运行的介绍，比如多种传动方式的组合、原理、特点，以及工程实际中的应用、维护，等等。应增加一些本专业的最新动态的介绍，多向学生介绍一些机械的新发展、新思路，以开阔学生的眼界。要克服传统教学重设计计算轻结构设计，以及与工程实际技术问题紧密结合的部分的缺陷。如滚动轴承这一章，轴承装置设计这部分内容在传统教学中往往不作为重点，而这部分内容是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。因此，可以把这章内容进行重新整合，把轴承装置设计这部分内容作为重点，要求学生重点解决轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题，在学习这些基本知识的基础上，再举一些工程实例，如CA614OA车床主轴支撑的例子。通过这个实例，学生能重点掌握轴承的组合结构，轴承的调整，以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过这样的整合，学生既能学会轴承的基本知识，又能掌握轴承的应用技术，同时能明确轴承在工程实际中的重要地位。

二、改革教学方法，提高教学效率

面对未来社会对人才培养的要求，如何在传授知识的同时，着重加强学生创新能力和综合素质的培养，已成为教学改革中一个重要的问题。针对《机械基础》课程的特点，我们采用“精讲多练、加强自学、分析讨论”三环节相结合，以启发式教育为主的教学方法。

精讲基本概念、基本理论、基本方法，力求使知识容易理解、掌握和记忆。如对机构的结构分析进行精讲时，平面连杆机构的设计、凸轮机构设计、平面齿轮机构的设计都只精讲一种基本结构形式的设计方法，其他结构形式的设计要求学生自学。对机械设计的概念，学生只听不练自然不能掌握。因此，在各章节都应安排相应的练习，还要安排一些阶段性的综合练习，提高练习的综合程度，注重方法的运用和掌握，注意对各种理论、方法的综合应用进行总结，使学生学牢学活知识，具有应用知识的能力。

分析讨论课是开发学生智能、锻炼学生胆量、培养学生科学思维能力的一个重要的教学方法。因此，在教学中应安排一些课堂讨论，课堂讨论的内容可以是概念题讨论、综合题讨论、自选题讨论。在整个教学过程中，启发式教学是激发学生积极思维的首要方法，它可以使学生加深对基本知识的理解，并在求解过程中进一步思考，进而进一步提出科学的设想。教师在讲课过程中一定要善于设疑、质疑，要特别注意在新旧知识的衔接转换处提出新问题，提出的问题最好能引起几种回答，以此激发学生积极思考，使学生在恰当的情境中作出正确的回答和判断。

三、利用现代教学手段，激发学生学习兴趣

中职学生年龄普遍较小，缺乏社会实践知识，所以对专业课的学习觉得索然寡味。要克服以上弊端，达到教学的最佳目的，关键在于融教与学为一体，最大限度地提高学生的学习积极性。在《机械基础》中适当运用直观教学的手段，改革程式化的教学方法，采用实物激励法、模型演示法、巧用挂图法、实践教学法可以增强学生的感性认识，提高学生的工程知识和业务技能，提高教学效率，改善教学效果。

第6篇：机械传动的定义范文

【关键词】球磨机；齿轮传动；故障树

引言

球磨机是冶金、矿山、水泥、电厂等行业的主要粉磨设备，它的传动形式主要采用齿轮传动，传动齿轮失效不仅会影响球磨机的正常使用，甚至还会造成事故，直接影响着整机性能。研究传动齿轮副的失效形式对提高球磨机的工作效率具有重要的意义。故障树分析法又称失效树分析法，是一种以故障树为工具，分析系统发生故障的各种途径，对系统的安全性或可靠性进行评价的一种图形演绎方法。我们以球磨机传动齿轮副为例，建立传动齿轮失效故障树，应用故障树分析法对其失效形式进行研究。

1　球磨机齿轮传动系统介绍

本文以φ2700mm×3600mm型球磨机为湿式格子板型，其传动系统为半开式单边传动，其传动系统结构简图如图1所示。电动机通过联轴器将动力传递给小齿轮，经过齿轮和装在筒体出料端的大齿圈啮合传动，带动球磨机转动来完成物料的粉磨工作。该传动齿轮的失效形式主要表现为轮齿折断、齿面磨粒磨损、点蚀、胶合和塑性变形等形式。

2　系统故障树的应用

2.1　故障树分析方法

故障树是用各种事件的代表符号和描述事件逻辑因果关系的逻辑门符号组成的表示因果关系的倒立树状逻辑图。故障树分析法（Fault　Tree　Analysis）简称为FTA法，是1961年由美国贝尔实验室的H.A.Watson和D.F.Hassl首先提出的，它是以故障树为模型对系统进行可靠性分析的一种图形演绎方法。该方法把系统最不希望发生的故障状态作为故障分析的目标，称为顶事件，它通过对导致顶事件的各种因素（包括客观、人为因素等）进行分析，画出故障树，再根据故障征兆找出引起顶事件的底层因素，对系统中发生的故障事件由总体到部分按树枝状逐级分析，通过层层分析，确定故障原因，判断故障发生的概率，找出系统的薄弱环节。故障树分析法，既可以对系统进行定性分析，也可以对系统进行定量分析，可以评价引发故障的各种因素的相关重要度。FTA法已被国内外公认为是对复杂系统进行安全性、可靠性分析的一种好方法。

2.2　建立系统故障树

正确建造故障树是故障树分析法的关键，故障树的完善程度将直接影响定性分析和定量计算的准确性。在故障树分析中，对于所研究系统的各种故障和失效、不正常情况皆称为故障事件，各种完好状态或正常情况皆称为成功事件，两者均简称为事件。故障树分析中所关心的结果事件称为顶事件，是故障树中首先要分析的系统故障事件；把导致顶事件发生的根本原因称为底端事件；顶事件和底端事件之间的中间结果事件称为中间事件。在齿轮传动故障中，顶端事件是指最初故障症状；其次，在齿轮传动故障中底端是指最小故障点；最后，把其他事件称为中间事件。故障树是由第一层顶端事件、多层中间事件、最后一层底端事件构成。见图2。

2.3故障树的分析

2.3.1　定性分析

定性分析的目的是找出引起系统故障的全部可能原因，从而能够定性地识别系统的薄弱环节。这就需要首先求故障树的最小割集。所谓最小割集就是导致顶事件发生的必要而充分的底事件集合，每一个最小割集代表一种故障。求出最小割集可以全面掌握顶事件不发生的各种可能性，为事故的调查分析、预测提供可靠的依据。

2.3.2　定量分析

故障树定量分析的主要任务是计算顶事件发生的概率，并对各底事件进行重要度分析，对系统的可靠性、可用性和安全性作出定量评价。常用的有直接概率法、最小割集法，我们采用最小割集法对故障树进行定量分析。

2.3.3重要度分析

重要度分析是故障树分析法的重要组成部分，其定义和计算方法很多，在定量分析中常用概率重要度来衡量最小割集或底事件的重要性，从而确定各个最小割集或底事件概率变化对顶事件概率变化的影响程度。

3　结语

通过以上的分析，可以得到引起传动齿轮失效的各种因素的重要度，利用该分析结果，可以很快找到事故发生的原因，同时为设备的日常维修、维护提供理论参考，延长齿轮的使用寿命，提高球磨机的运转率。建立球磨机齿轮传动系统失效故障树图，将齿轮失效、系统失效、传动元件失效和系统无动力输入作为中间事件，分析了制造、安装、应用等因素对齿轮传动系统运行的影响。通过对故障树图进行定量、定性和重要度分析，得到球磨机齿轮传动系统失效的主要影响因素。为球磨机齿轮传动系统故障的及时排除并采取有效措施提供了可靠的信息，同时也为球磨机齿轮传动系统的故障诊断奠定了基础。

参考文献：

[1]朱文坚，黄平，吴昌林.机械设计[M].北京：高等教育出版社，2005.

第7篇：机械传动的定义范文

约翰迪尔5-754型拖拉机配备的悬挂系统是半分置式三点悬挂力-位综合调节系统[7]。使用该系统时，驾驶员对机具位置的调整是通过操作关联提升器摇臂的操纵杆实现的，操纵杆位置与机具位置具有较为线性的对应关系，控制操纵杆位置即可实现机具位置的调整。综合考虑拖拉机自动驾驶系统在正常作业和地头转弯时对机具位置控制的实际要求[8-13]以及安装便利性，本文选择带有位置反馈的直流推杆电动机作为动力源，通过机械传动机构实现对悬挂系统操纵摇臂的驱动和位置控制，进而达到自动调节作业机具高度的目的。由于不同作业机具及作业项目对悬挂系统有着不同的状态位置要求，因此实现悬挂系统的自动调节功能就需满足这些广泛的工作要求。为此，采用点动控制和位置控制相结合的方式实现悬挂系统任意位置的设定和控制。点动控制方式主要用于适宜耕深和机具提升高度的目标位置设定。进入点动控制工作模式后，推杆电动机的单步运动距离可调，人工控制推杆电动机单步运动，便于寻找并设定目标耕深和提升高度。这种控制方式提高了三点悬挂控制系统的灵活性和可操作性。同时，大大减少了拖拉机自动驾驶系统的初始化设定工作量，提高了自动驾驶系统的性能。位置控制方式是拖拉机自动驾驶系统正常工作的主要方式，系统依据机具作业状态的切换要求，通过控制单元ECU接收上位机的机具工作状态位置指令，比较推杆电动机反馈的位置信息与作业状态初始设定值，控制推杆电动机调节作业机具到达目标位置。

2硬件系统设计

2.1机械传动设计图1为推杆电动机机械传动装置的实物安装图。推杆电动机的主体固定在固定支架上，通过推杆连接套、刚性推拉杆将推杆电动机推杆与悬挂系统操纵杆相连接，通过推杆电动机往复直线运动实现悬挂操纵杆的前后转动，从而控制悬挂系统的升降。推杆电动机内部设有电位器，其信号幅值反映推杆电动机的轴端位移，与机具位置呈线性对应关系。因此通过单片机控制电路可控制推杆电动机动作来实现作业机具的精确位置控制。

2.2硬件电路设计控制单元ECU选择Cygnal公司的51系列单片机C8051F040作为微处理器，该单片机供电电压2.7~3.6V，处理速度可达25MIPS，内置8/12bitA/D转换控制器、CAN总线控制器、片内JTAG调试和边界扫描电路[14]等，为电路简化设计提供了很大的便利。基于微处理器性能和驱动模块实现要求，设计的硬件电路包括：3.3/5V稳压电源、外部晶振及复位、JTAG接口、A/D采样、直流电动机驱动、CAN接口、USART接口等。

2.2.1电源电路图2为5V稳压电源电路，LM2596-5.0芯片提供稳定的5V电压。芯片电路在厂商提供的经典电路基础上改进。增加了C6和C7值为0.1uf的贴片电容，来滤除芯片输入输出通道中的高次谐波。1mH电感稳定输入电流。同时增大C8电解电容值，提高输入电压的稳定度。10mH的电感可稳定输出电流。FB端口为芯片的输出电压反馈端，将其与输出端相连，使能芯片内部的转换检测，提高转换准确度。3A的F2贴片保险丝防止拖拉机电源不稳定造成其他电路的损坏。D17反向二极管防止电源正负极接反而损坏电路。该稳压电路经AS1117芯片二次稳压为C8051F040提供3.3V工作电压。

2.2.2电动机驱动电路图3为推杆电动机的驱动电路，使用了L6203全桥式直流电动机驱动芯片。该芯片内部使用4个DMOS组成全桥电路，具有快速的通断控制，可通过对IN1、IN2不同的高低电平控制，改变芯片输出电流的方向，即控制推杆电动机的伸缩，又可对ENABLE端口施加PWM信号，实时调节芯片的输出电压，控制推杆电动机的启动、制动、以及运动速度。L6203芯片耐压DC48V，且最大工作电流为5A，而本文所使用的力姆泰克（北京）传动设备有限公司的LAM3-S2型推杆电动机的额定电流为3.0A（12V），额定电压为12V或24V[15]，故该芯片无论从控制要求还是电气特性上都能满足本设计要求。

3软件系统设计

3.1总体流程图图4是软件流程图。控制单元ECU上电启动后，首先对C8051F040进行初始化配置，包括C8051F040系统时钟、IO端口和片上外设功能的配置。之后软件程序进入While（1）循环，通过实时判断中断源选择不同的中断服务函数。主控程序由定时器2定时中断来驱动，包括手动信号检测，推杆电动机定位PI控制，串口输出等部分，完成推杆电动机的实际控制。定时器3中断服务函数采集推杆电动机反馈位置信息，以此来判断推杆电动机的实际位置。CAN中断服务函数的主要作用是实现下位机与上位机的CAN通信，根据设定的CAN通信协议读取上位机控制指令，为PI控制算法提供目标位置AD值。

3.2PI算法设计实际工作中，当目标位置和当前位置的差值较大时，常规PID算法产生的控制输出电压瞬间全部施加在推杆电动机上，导致电路中电流急剧增大，功率增大，电动机驱动芯片可能因此而烧毁。为避免该情况发生，研究开发了分阶段带有双阈值的电动机控制方法。在电动机启动阶段，使用前馈斜坡控制，斜坡系数Ks表示斜坡斜率；在主体运行阶段，使用反馈PI调节，设斜坡前馈和PI调节器的输出量为y(t)，表示PWM占空比；输入误差为e(t)，表示目标位置AD与当前位置AD之间的差值；调节器的比例系数为Kp，积分时间常数为Ti，启动阶段和主体运行阶段的阈值为VT1，死区阈值为VT2，可列出电动机控制算法的表达式。当电动机启动工作时，若目标位置和当前位置的差值大于阈值VT2，使用前馈斜坡方式产生控制信号；若差值小于阈值VT2，则直接使用PI调节器产生控制信号。PI调节器的比例环节成比例地反映控制系统的偏差信号e(t)，偏差一旦产生，控制器立即产生控制作用，用来减小偏差。增大Kp会加快系统的响应速度但使系统有较大超调并产生振荡，降低系统稳定性；减小Kp会降低系统的动态响应速度，导致工作效率下降。积分环节可提高系统的精确度。Ti越大，积分作用越小，反之则越大。当目标位置和当前位置的差值落入设置的死区范围VT1时，控制输出为0。

3.3通信协议设计

3.3.1点动控制指令表1为上位机发送至下位机的点动控制指令格式，由8个字节组成。首位为升降指令标志位U，用于识别升降指令。A表示按键增加推杆电动机的AD值，S表示按键减少推杆电动机的AD值。增减量位表示控制指令具体需要增减的AD值的绝对值。最后是指令类型位，T表示点动控制指令。表2为下位机反馈的数据包，由8个字节组成。首位标志位F表示单片机下位机向上位机发送的表示当前AD位置的数据。U表示是电液悬挂控制单元而非其他控制单元向上位机发送的反馈数据包。AD_H和AD_L分别是推杆电动机当前AD值高位和低位，用于传送推杆电动机反馈的AD值。

3.3.2位置控制指令表3为上位机发送至下位机的位置控制指令，由8个字节组成。所用指令与点动控制指令定义相近，此处列出该指令定义，相似定义不再赘述。最后是指令类型位，W表示位置控制指令。下位机对位置控制指令的反馈，和点动控制时下位机反馈的数据格式一致，如表2所示。

4试验与分析

以约翰迪尔5-754型拖拉机配旋耕机作业的方式进行了田间试验。所采用的推杆电动机最大行程100mm，实际使用距离40mm，240N推力。PWM基值为60，为推杆电动机可以推拉传动机构的临界值。Ks值取20，Kp值取5，Ti值取0.1。推杆电动机两极限位置AD差值为D=1998-311=1687，阶段阈值设定为500（AD），死区阈值设定为10（AD）。图8为系统在田间作业的条件下，推杆电动机的位置数据AD值变化曲线。可以看出，目标与实际距离相差较大时，推杆电动机运动的过程中PWM比例上升，可维持最大值一段时间，直到在电动机达到目标位置后比例下降。为方便比较数据，故将PWM值平移至与目标曲线相同水平。该数据变化曲线显示，推杆电动机控制曲线能较好地跟踪目标曲线，抑制电压瞬间增大，避免瞬间大电流产生烧毁芯片，实现双阈值PI算法控制目的。图9为机具自动下降的位置值变化。当目标与实际差值较小时，由于目标与实际距离相差较小，调整时间短，PWM的变化曲线上升和下降速度快。在调整推杆电动机位置的过程中，PWM比例上升与下降，控制效果显著。

控制单元ECU的数据输出程序是由定时器T2溢出中断驱动的。定时器T2为16位定时器，由2个8位SFR组成：TMR2L和TMR2H。程序通过初始化配置，将定时器2设置为自动重装载方式，当TMR2L和TMR2H寄存器中的值与重载寄存器RCAP2中的值相等时产生溢出和中断。时钟频率为11.0592MHz，机器周期为T=12*（1/11059200）=1.0851μs，RCAP2=0x4C00，则t=T*RCAP2=0.021s。两极限位置之间运动输出得到的数据序列个数为117，则推杆电动机运动时间为2.457s，推算出推杆运动速度为V=40/2.457=16.28mm/s，符合推杆电动机厂商规定的标准速度12-17mm/s。试验结果表明，在设定死区阈值为10(AD)的情况下，实际误差最大范围是±11个AD，符合设计误差范围，体现在推杆电动机上的行程误差为±0.26mm，此精度在手动的情况下是无法感知和精确做到的，这样就避免了人工操作时需来回摇摆操纵杆以确认操作机具是否到位，节省了控制时间，提高了作业效率和质量。

5结论

第8篇：机械传动的定义范文

针对“雨水自动感应晾衣架”，在百度学术中可以搜索到多篇硕士学术论文，有的甚至洋洋洒洒七八十页。解决方案中大多运用到单片机、运放等小学生甚至中学生都无法厘清的概念和内容。如何让这个项目“落地”成为小学生“跳”一下能够到的案例，一直是我脑中萦绕的问题。Arduino开源硬件与众多传感器的绝佳组合让这个“落地”问题迎刃而解。Arduino开源硬件不需要学生懂得单片机、运放的原理，只需大致了解传感器的种类用途即可。某硕士论文涉及的电源电路、时钟电路、复位电路、按键电路等可以一概忽略。当然，每个问题的解决都不会一帆风顺，期间曲曲折折在所难免。

曲折之一：方案如何优化细化

课堂上，我事先作了“翻转”设计，课前抛出问题让学生百度各种解决方案，包括淘宝上的成品自动雨水感应晾衣架，然后在课堂上集思广益，比一比谁的方案能在众多方案里胜出？还是需要优势组合？最终学生们形成的设计预案如下。

设计一个雨水感应自动收衣装置，当雨水感应器上滴到雨滴或者天色明显变暗时，启动机械臂把衣服收进阳台。如果雨水感应器上的水滴被晒干（雨转多云），光线又足够亮时，衣服再次晒出。主人可以设置预约收衣时间。并且对是否雨后重新晒出作出预设。S4A控制画面同步运行。

以上要求进一步分解后具体要达到以下控制：（1）有雨或者光线明显变暗时，收衣服。（2）当天空放晴、光线变亮，且传感器上雨水被晒干时，衣服重新晒出。（3）主人可以预设收衣时间。此时无论天气如何，衣服强制收回。（4）主人可以手动收衣或者定r收衣，此两种模式收好衣服后不再晾出。

此环节的产品技术设计思维训练得到了充分的体现，学生要针对在自己周围每天都要发生的问题模拟产品设计工程师进行设计及分解。

曲折之二：机械传动如何设计

学生在设计方案时碰到的第一个拦路虎，不是来自电子线路，而是机械传动部分。图1所示开窗器按供电模式分有24V直流、220V交流两种，其中按开窗器机械臂行程长短又有100mm到1500mm等不同种类。本例所有24V直流电，当正接时机械臂伸出，反之缩回。

图2看似简单的机械结构，是社团学生沟通、争论了很久才有的结果。首先，淘宝上对开窗器的介绍寥寥数字，很多具体问题需要直接跟淘宝店主沟通。比如，产品大都与配套的升降（或开合）控制盒一起销售，能否拆分购买等具体问题；没有控制盒，Arduino 又如何担当起智能控制的重任？

曲折之三：S4A控制的画面如何同步变化

下载3DMAX阳台模型（可直接使用软件包中模型）、衣架模型后，利用标准基本体构建衣架及开窗器机械臂模型。由于MAX模型中的元素较多，建议按图3所示对衣架进行“成组”操作。

按F10对衣架运动中的几个关键帧分别渲染，注意本例下载的模型须安装V-RAY插件，并在公用―指定渲染器中选择V-RAY渲染器。

曲折之四：如何实现开窗器机械手的伸缩

当了解到24V直流电机正负极倒置后伸缩方向即相反后，有学生搜索关键词“直流电机正反转 继电器”绘制出图4所示控制线路。经反复推演各种可能，均不会造成短路事故。

曲折之五：开窗机的电机本身没有到位后自动停止功能，如果开窗或者贯穿机械臂到位后继续加电，将对电机造成伤害，此问题如何破解

有学生称可以设置时间，但是马上又有学生质疑，当挂的衣服重量不同时，造成的阻力不同，时间不是一个定量。后来有学生询问淘宝商家后找到了解决办法，如图5在数字口2、3分别安装两个磁感应开关，相关的动臂上安装永磁铁。当检测到机械臂运作到位后，立即停止供电。

曲折之六：脚本如何设计

晒衣部分脚本：当绿旗被点击时，当系统检测到接在模拟口0的光线传感器数值大于800，光线充足，并且接在模拟口5的雨水传感器上无水滴，数值小于50，则广播晒衣服。

收衣部分脚本：分三个条件语句，第一是检测光线数值小于150则收衣。第二是检测雨水传感器数值大于100则收衣。第三是按钮传感器大于1000即接通状态则自动收衣。

预约收衣部分脚本：当绿旗被点击时，先询问预约多少小时后收衣，然后将输入值赋予变量t，计时器归零。计时器单位为秒，因此变量t须乘3600。当计时器数值大于预设时间，广播收衣服。

曲折之七：学生开始编制脚本时发现继电器反复被触发，“哒哒”声不断，这对继电器及控制终端都不是好事，如何解决

为了防止继电器反复被触发，损伤电机及其他器件，分别设置变量k、m，当条件已符合时分别设定为1。然后将相关变量不等于1，即等于1不成立，作为条件语句的必备条件之一。

当晒衣触发时，变量K为1，当收衣触发时变量M为1。如果系统对两个事件依次触发一遍。如果不对相关变量清零，则造成太阳出来后或者下雨了系统不再有响应。所以要对K赋值1的同时，要对M清零。反之也一样。

由于手动收衣及定时收衣要求之后即使符合晒衣条件时也不再触发，所以不再对M清零操作。为保险起见，建议在对K赋值1的同时，添加给变量M赋值1的语句。

美国机器人协会给机器人下的定义是：一种可以重新设定程序、多功能的机械手，经由事先设计好的各种可变动作，搬运材料、零件、工具或其他特殊装置，以执行不同的工作任务。机器人在面对变化与不确定的工作环境与程序时，具有一定的判断能力。从这个机器人的定义上看，“雨水感应收衣装置”也可以视为一个机器人项目。学生在这个项目的学习过程中遇到的问题事实上远不止以上所列，但是在教学一线将会感受到学生的潜力远超你的想象：没有短接线，学生将废旧网络线“开膛破肚”，开窗器没有电源，学生搬来家里的锂电池，机械手没人愿意接手加工，学生找到亲戚帮忙。有的学生在家里是“专业”负责淘宝的，因此跟店家的“旺旺”交流使问题“豁然开朗”，比如，磁感应装置就是学生从“店小二”那里问来的。当然，在“工作坊”教学模式下，教师必要的协助与引导，也会如及时雨般解决问题。

第9篇：机械传动的定义范文

Abstract: In order to meet the need of teaching development and make full use of the advantages of rapid development of computer technology, the application ofvirtual instrument in the classroom and laboratory teaching is explored. It is proved that the application of virtual instrument to teaching can make the abstract theory more intuitive and vivid . It is not only improve the students’ initiative and creativity, but also can share resources .thus it can serve the teaching more effectively.

关键词: 虚拟仪器;LabVIEW;测控教学

Key words: virtual instrument;LabVIEW;measurement and control teaching

中图分类号:TP311 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)31-0207-02

0引言

近年来,随着计算机技术及相关科学技术的不断发展,新技术不断地在教学领域应用,而且随着高等教育的极大普及和招生规模的不断扩大,使传统的教学方法受到了挑战,如何在大众化教育的背景下提高教学质量成为各大高校关注的问题。因此,寻求新的课堂教学和实验教学方法成为当务之急。特别是一些资金不够雄厚的普通院校,如何在有限的资金范围内达到较好的教学效果更是迫在眉睫。笔者结合自己的教学经验,探讨虚拟仪器技术在测控教学中的应用,以期为其它教学提供思路。

1虚拟仪器技术简介

虚拟仪器(Virtual Instruments,简称VI)的概念,是美国国家仪器公司(National Instruments Corp.简称NI)于1986年提出的。其基本组成包括计算机、虚拟仪器软件、硬件接口模块等。软件是整个系统的关键,通过软件编程就可以实现不同的功能。虚拟仪器彻底打破了传统仪器只能由生产厂家定义,用户无法改变的局面,从而使得任何一个用户都可以方便地用鼠标在显示屏上操作虚拟仪器软面板上的“按钮”进行操作,并可以根据不同的测试要求通过窗口切换不同的仪器。它充分利用计算机强大的硬件资源,使得组建系统变得更加灵活简单。它其所倡导的“软件就是仪器”的思想,实现了部分仪器硬件的软件化,不仅节省了物质资源,而且使系统灵活性、测量精度、测量速度和可重复性都大大提高。利用虚拟仪器技术,用户通过软件可以自己定义、修改或增减系统的功能,增加了系统的适应性、灵活性。基于计算机网络技术和接口技术,很容易实现测量、控制过程的网络化。

2虚拟仪器应用于测控教学的必要性

《工程测试技术》及《控制工程》等相关课程是各高校工科专业普遍开设的重要专业基础课,这些课程的特点是综合性较强,对新技术特别敏感,它吸取和综合了各个科学领域的新成就。该门课对学生提出的最基本的要求是[1]:①掌握信号的时域和频域的描述方法,建立明确的频谱结构概念,掌握频谱分析和相关分析的基础原理和方法,掌握数字信号分析中的一些概念;②掌握测试装置基础特性、评价方法和不失真测试条件,并能正确地选择与运用测试装置;③掌握一阶、二阶线性系统动态特性及其测定方法;了解常用传感器及信号调理电路和纪录仪器的工作原理和性能,并能较好的选用;④对动态测试工作的基本问题有一个比较完整的概念,并能初步运用于机械工程中某些参量的测量。

从课程内容及上述要求可以看出该类课程具有很强的实践性和抽象性,需要通过形象的演示及实验来加强学生对所学知识的理解与掌握,而虚拟仪器的特点使它在测控教学中具有很强的优势。

3虚拟仪器在课堂教学中的应用

课堂教学主要侧重于对原理的演示与陈述,除了常用的电脑与投影外,不方便设置太多的硬件实验设备。为了使课堂上抽象的理论能够及时地被学生理解,需要现场能够对所学原理进行演示及阐释。因此,为了适应课堂教学的形式,可以采用验证性实验来验证所学的知识与原理,这类实验不需要数据采集卡等硬件,它是一种纯软件的虚拟仪器实验,从信号的产生到信号的分析、处理和存储全部都由虚拟仪器进行仿真模拟。此类实验只需PC机即可完成,实验方案及参数,学生自己可以调整。根据课程内容的变化,实验项目的增减也很方便,具有很大的灵活性。例如如图1所示的信号调制与解调界面生动,操作方便,不仅使课堂知识生动活泼,而且不需要其它硬件,非常方便,提高了学生的学习兴趣和积极性。另外,学生也可以自己设计一些相关的实验内容,提高学生的编程能力。

4虚拟仪器在实验教学中的应用

学以致用,只有将学到的理论应用到实际应用中才达到学习的目的,验证性实验只是课堂上用以验证理论的正确性及帮助学生理解所学知识的一种工具,它不能代替真正的实验教学,因此,软硬件结合的实验教学也是非常重要的一个环节。在实验室进行的实验需要相应的软硬件相结合的实验,通过实验使学生认识相应的硬件设备,会选择合适的传感器进行相关参量的测量,认识数据采集方法及其硬件的接口连接方法。然而,众所周知,仪器是实验的基础,要保证这些实验的开设,就要同时购置多套先进而昂贵的仪器,而且随着技术的不断发展,新技术新原理不断出现,使仪器更新的步伐加快,旧的设备面临着被淘汰的处境。而且还伴随有场地、经费及教育资源配置问题。将虚拟仪器引入实验教学,采用虚拟仪器+数据采集卡+实测信号组成的这样一种实验模式,将学校现有的计算机资源和虚拟仪器软件结合,不仅节省资源,而且能够培养学生的分析问题及解决实际问题的能力。下面以机械传动实验进行举例说明[2]:

图2所示为利用LabVIEW作为上位机开发的机械传动综合实验台主界面,该实验系统传动部分在硬件上采用模块化的结构,可以随意更换硬件模块,由学生自主搭建不同的传动方案,以单片机作为下位机,上位机软件采用虚拟仪器软件LabVIEW进行开发。上位PC机通过自带的串行口和单片机进行通信,单片机内置有数据采集卡,A/D转换电路及相应的信号调理电路,采集电路将采集到的信息传给单片机,单片机再将其传到上位机,上位机根据从单片机得到的数据,利用LabVIEW软件完成数据处理、波形显示、数据存储、报表生成等功能,并完成对电动机转速和负载进行控制的任务。为了提高虚拟仪器软件的通用性、可重用性,本系统软件功能上采用了组件化设计,将组件技术和虚拟仪器技术相结合,将一些基本的和常用的软件功能模块化,通过这些功能模块的调用,使得开发实验系统就象搭积木一样,将不仅方便实验的进一步开发,提高实验系统的灵活性,而且降低开发难度[3]-[5]。学生也可以根据自己的能力开发组件对系统进行功能的扩充,使学生改变了传统的按部就班,按照实验指导书的方法走过程的实验方法,提高了学生的实践能力和创新能力。

另外,随着教育教学的不断发展,远程实验和网络实验成为一种趋势。LabVIEW在网络应用方面同样具有强大的优势,针对不同的应用和不同的层次,LabVIEW提供了多种网络通信方式供用户灵活选择。Remote Panel是其中一种比较方便的技术,它利用LabVIEW提供的Web服务器技术的功能,用户不需要任何编程就能在远程计算机上通过网页或LabVIEW连接本地VI前面板,用户在客户机上就可以直接操作位于服务器上的软件,实现远程数据采集。LabVIEW的Remote Panels不仅可以观看,而且可以在LabVIEW的环境中或浏览器上加以控制。这个强大的功能让学生可以在宿舍或者其它有网络的地方都可以进行实验,从而打破了必须到实验室才能进行实验的传动实验模式,达到了资源共享,方便了实验教学。

5结束语

为了适应新的教学形势和教学要求,需要探讨新的教学方法和手段,虚拟仪器技术应用于测控教学为我们提供了新的思路,它无论在课堂教学还是实验教学方面都给让我们看到利用新技术提高教学方法的科学创新之路。

参考文献:

[1]魏宏波,基于虚拟仪器技术的测控教学实验室的构建[J],仪器仪表用户,2008(1):108-109.

[2]魏宏波.基于虚拟仪器的机械传动综合实验系统的研究[J].实验技术与管理,2009(7):84-87.

[3]文成,秦树人,吴宏钢.组件化虚拟式应变测量技术[J].中国测试技术,2006(4).