时间：2023-07-06 16:19:28
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关键词：煤矿机械；传动齿轮；失效；有效措施
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，2011，4：50-53.
关键词：专家控制；预测控制；鲁棒控制；模糊控制；神经网络控制
控制工程研究的主要对象是多输入、多输出、变数、非线性等设计问题，当前，控制工程的应用领域非常广泛，电子工程是其应用的主要领域之一，在电子工程中控制工程的应用反映为各种先进的控制系统确保电子工程的各项数据信息的准确性、真实性、及时性，以减少工程的误差，满足工程的要求，从而确保电子工程顺利完成。
一、控制工程概述
控制工程与工程类的行业工程技术密切相关，其理论和处理方法涉及到许多方面，不仅包括线性控制、单变量控制、连续控制、定常控制和一般的反馈控制，还包括与之对应的非线性控制、多变量控制、采样控制、随机控制和自适应控制。通常，控制工程使用的技术方法有两种，即频域法和状态空间法，频域法指的是以系统外部输入输出关系的频率域描述传递函数为基础对控制系统进行分析和设计，状态空间法指的是以状态变量描述作为基础对控制系统进行分析和综合。当使用这两种方法的时候，需要结合工程的实际情况，综合考虑多种因素分析控制工程，以达到控制工程的预期目标。控制工程在自动控制系统中的应用尤其引人注目，控制工程规定了自动控制系统的指标，并对设计、构造、运行、分析、检验等过程提出了一定的要求，使自动控制系统在实际应用中创造的价值更高。
二、电子工程中控制工程的应用价值
（一）专家控制
专家控制系统在电子工程中的应用价值主要是对磨削过程实现动态智能补偿控制。在螺距生产过程中，为了实现螺距生产的高质量与高效率，精密丝杠磨削必须要确保螺距生产的精度较高，而达到这一目的前提条件是工件在消磨过程中纵向和轴向运动必须同步。在普通螺纹磨床生产中，工件消磨纵向和轴向运动是否能够同步不仅受工件磨削所处的生产环境温度、热变形、磨削力的影响，还受机械传动的影响，因为纵向和轴向运动的实现途径是机械传动，由机械传动对工件精度控制带来的误差更是不容忽视。专家控制系统的主要目的是控制磨削过程的磨削量，并在磨削达到一定程度是就进行补偿，从而有效减少螺距的误差。专家控制系统将磨削加工过程中的误差特征作为参量，综合考虑多种因素，根据工程的具体情况设定一套与之匹配的控制规则，以满足工程要求。
（二）预测控制
预测控制在电子工程中的价值是解决液压机系统超调变大、精度下降的问题。目前，随着科学技术的发展，液压机技术逐渐呈现出一种高压、高速化的发展趋势，极大地提高了液压机的工作效率与工作质量，但是随之带来的是液压机的负载惯性不断增大，直接导致系统超调变大、精度下降，给工程造成负面影响。预测控制达到控制目的有如下三个步骤：首先，要建立预测模型，其依据是系统输入的历史数据，包括采样时刻的数据与之前的数据；然后需要预测模型生成预测输出值，并进行预测计算，计算的是系统误差发生的变化率；最后得出预测计算的结果，进一步确定控制器输出，从而达到提前对液压机系统控制的目的。实践证明，预测控制可以有效解决液压机负载惯性增大带来的不良后果，不管是在外界因素影响还是在数据比较少的情况下均可使用，并可以获得较好的预测效果。
（三）鲁棒控制
鲁棒控制的价值是实现对柔性机械臂进行控制，使其能够更加准确地跟踪目标轨迹。鲁棒性指的是控制系统即使在多种因素干扰的情况下，其部分性能或指标仍可以保持不变，这一特性成为控制系统能否用于工业现场的重要参考标准。柔性机械臂是强耦合、非线性的多输入输出的分布参数系统，具有大幅度整体运动与小幅度性振动相互融合的特征，因此，再加上其他因素的影响，柔性机械臂的控制难度较大。基于假设模态法和奇异摄动理论将整个系统拆分为慢变以及快变子系统，鲁棒控制用于快变子系统当中，设计系统控制器，从而消除振动和其他不确定因素带来的影响。
（四）模糊控制
模糊控制可以建立精确的数学模型，使输出值更加准确，其控制效果十分明显。由于许多机械的加工过程比较复杂，使用一般的控制方法很难满足机械加工的要求，而使用自动控制的方法依然未能达到控制的最佳效果。模糊控制可以将机械加工的一些复杂问题简化，灵活使用构造算法，让控制编程更加简单。利用模糊控制方法只需要将测量值、设定的偏差和偏差变化率直接输入，就可以得到较为准确的控制输出值。
（五）神经网络控制
神经网络控制的基本组成要素是神经元，是控制领域基于仿生学思想探索出来的一种新的物理系统的描述方式 ，将比较复杂的系统用相对简单的方式描述出来，便于人们理解。神经网络的处理范围较广且工作量大，除此之外，神经网络的智能化功能也不可小觑，这种功能具有类似于人脑的自适应与自学习能力，因此在电子工程中被广泛应用于控制工程的内容之中。比如，神经网络控制在数控机床设备中的应用，为了有效避免因切削过程的不可预估性给机械加工带来的损失，提高风险识别能力与处理能力，使用神经网络控制为数控机床选择较为合适的切削参数是当前比较好的切削参数控制方法。
综上所述，控制工程在实际上是一种工程技术，在其应用的时候将工程控制理论作为基础，并结合计算机的一些知识来解决自动控制中的各种问题，因其综合了工程领域与计算机领域两个方面的相关知识，在实际的电子工程中具有相关大的应用优势。
参考文献：
[1]郭华.控制工程在机械电子工程中的应用[J].化工管理，2015，08：117.
[2]吴辉.论智能化技术在电子工程中的应用[J].山东工业技术，2014，20：149.
[3]张超.探讨电子工程中智能化技术的运用[J].数字技术与应用，2014，10：213.
【关键词】控制策略；计算机；新型控制方法
本研究将为读者详尽介绍新型控制策略以及新型控制策略在机械工程中的应用。为读者了解新型控制策略和机械自动化奠定良好的基础。本文会分别对二者各自的特点进行分析，也会就二者之间的关系展开探讨，这样不仅可以使新型控制策略在机械工程中得到更好的应用，也可以使新型控制策略有更宽广的发展空间，使得新型控制策略的应用体系越来越完善，加速机械工程的发展。希望本研究可以对欲在机械工程及相关领域发展的读者有一定的启示。
1 提高控制策略的重要性
传统控制策略针对的对象是精确的、不变化且是线性的，其操作条件和运行环境是确定的、不变的。随着工业应用领域的扩大，控制精度和性能要求的提高，必须考虑控制对象参数乃至结构的变化、非线性的影响、运行环境的改变以及环境干扰等时变和不确定因素，现代工业控制要求达到越来越高的设计目标，并在越来越复杂和不确定的环境下进行控制，人们只有从应用数学、控制理论、工程实践等不同的角度和起点出发，对新型控制方法进行研究，才能得到满意的控制效果。从工程应用角度出发，新型控制策略主要包括：自括应控制、变结构控制、预测控制、鲁棒控制、模糊控制、专家控制、神经网络控制以及遗传算法等。这些控制策略相互之间以及与各咱传统控制策略之间相互渗透、交叉和结合，又形成各式各样的复合控制策略。
2 专家控制在机械控制中的的重要性
专家控制在机械磨削精度控制中的应用在精密丝杠磨削中，为达到高精度的螺距要求，工件的回转运动和轴向运动必须满足严格的同步，才能达到高精度的螺距要求。这种同步运动在普通螺纹磨床上加工丝杠时，一般靠机械传动来实现，而且丝杠螺距精度在磨削过程中还受到环境温度、工件热变形、磨削力以及传动链误差的影响。比较由权威的就是席光辉等根据机械传动链的误差测量、特征计算，设计一个专家精度控制系统，对丝杠磨削过程实现智能补偿控制。其主要设想是实际磨削加工的动态环境下，根据产生的不同误差特征，在系统中找到一条与之相适应的控制规则，通过运用规则得到最补偿控制量，使螺距误差逐渐减小。专家控制方式是尽快纠正偏差，采用开关模式进行控制。专家，顾名思义就是在某个领域中比较有权威的人物，掌握的知识量一定比一般人要多并且精，对技术及方法的改进也有自己独到的见解。若螺距误差的趋势增大，则说明前一次补偿控制量不够，应加大补偿量来减弱增大的趋势，采用比例模式控制。若误差达到某个极值，随后逐渐减小，应减小补偿控制量，只是在原来的保持值基础上增加一个不太大的值，以保持这一输出值直到误差反向为止。此专家系统也可应用于其他类型的机床加工过程中。
3 预测控制的应用
预测控制在高速液压机中的应用高压化、高速化、低能耗、低噪音与智能化问题也已成为不前液压机的技术发展趋势。但是高速化、高压化带来的直接现象就是负载惯性增大，系统超调变大，换言之系统精度将下降。通过建立对象的预测模型，根据采样时刻及在此之前几步系统输出的历史数据，建立系统输出一步预测模型，然后再根据预测输出值计算系统误差变化率的预测值，并由此确定控制器输出，实现“提前控制”。预测控制适合在掌握的数据量较少的情况下应用，并能够精确预测出欲得到的数据。这种方法具有实用性强，计算方法简单的的优点，有很大的发展空间。基于GM（1，1）模型的灰色预测方法，依据对历史数据进行AGO累加生成，建立数据列的预测模型，通过从整体上掌握和预测系统输出数据列的动态规律和发展趋势，地系统输出进行预测。
4 鲁棒控制的应用
鲁棒控制及其在双连杆柔性臂轨迹跟踪中的应用控制系统的鲁棒性是指系统的某种性能或某个指标在某种扰动下保持不变的程度（或对干扰不敏感的程度）。一个控制系统是否具有鲁棒性是它能否可靠地应用于工业现场的关键。柔性机械臂是一个强耦合、非线性、时变的多输入多输出分布参数系统。这类系统的固有特点是其大幅整体运动与小幅弹性振动的耦合，并且具有逆运动学不确定性及多种不确定因素，其动力学行为相当复杂，针对这样一个复杂的控制地象，同时控制连杆的整体运动及由弹性引起的振动是非常困难的。李元春等用基于假设模态法和奇异摄动理论，将系统分为慢变和快变两个子系统。在设计慢变子系统控制器时，考虑了由非线性机械结构引起的结构不确定性，利用滑模变结构控制方法设计了鲁棒控制器，鲁棒控制系统也是判断整个系统是否可靠的关键。
5 神经网络控制的应用
由于切削过程具有随机因素多、时变参数多、非线性程度高特点，难以建立其精确的数学模型，用传统的、基于被控对象精确数学模型的控制方法不能获得良好的控制效果。张英等将神经网络直接用作数控机床智能控制系统的控制器，其设计的直接作用式神经网络控制器，经切深变化实验表明：浅论新型控制策略及其在机械工程中的应用在切深发生突变这种十分不利的情况下，系统的最大超调量也只有30%左右，而且神经网络的初始值是随机发生的，实验结果说明应用神经网络控制使数控机床的加工过程控制系统具有很强的处理未知非线性被控对象的能力，而且控制性能良好，自适应能力强。神经网络控制具有很大的发展前景，这方面的人才也将会受到很大的欢迎。
6 结语
相信读者们读了本研究后一定获得了不少的启示。当然，若想要在机械领域长久的发展还需要自己不断的努力加以学习。俗话说一分辛苦一分收获，所有的成功都不是偶然的，只有在平时下了功夫当机遇来了的时候才能抓住，并一举获得成功。新型控制策略的应用也同样是这个道理，反复琢磨才会掌握的更精确更细致，以便于从小的方面下手进行突破。但愿本研究能够对新型控制策略领域及机械工程方面的学者有所帮助。
【参考文献】
关键词：汽车底盘制动系统；结构组成；故障诊断；分析
中图分类号：U472 文献标识码：A
通常意义上来讲，汽车的制动系统是一项在汽车中设置的一套安全专门装置。这套安全装置主要就是通过驾驶员的人工控制，让制动系统产生和汽车正常行驶方向相反的外在力，让汽车实现安全稳定制动。汽车的制动系统对于汽车的安全行驶来讲非常重要，必不可少。因此，汽车的制动系统必须安全可靠。本文通过多年的实践经验来对汽车底盘的制动系统结构进行叙述，同时对汽车底盘制动系统可能出现的故障问题进行相应的阐述。
1.汽车底盘制动系统的主要结构构成以及基本的工作原理
要从技术上了解汽车制动系统，必须对其主要结构以及工作基本原理进行深入了解，只有这样才能更好地对汽车制动系统进行设计以及维修，下面进行详细地论述以及分析。
1.1 简述汽车底盘制动系统的主要结构
在汽车系统中，底盘制动系统主要由两个部分组成，首先是车轮制动系统装置；其次是机械传动装置。在底盘制动系统中，车轮制动装置主要的就是通过机械摩擦产生相应的制动作用力，通常情况下分为鼓式制动装置以及盘式制动装置两个形式。汽车制动系统中的机械传动装置主要的构成就是通过驾驶员的人为操作产生制动能源，通过管路传送给汽车制动系统中的各个制动器，进而转化到每一个制动器中的各个管路以及部件当中。最主要的M成部件有4个。第一个是制动踏板；第二个是制动推杆；第三个是制动主缸和制动轮；第四个是各种管路。
1.2 简述汽车底盘制动系统的基本工作原理
本文阐述了汽车底盘制动系统的基本原理，主要通过鼓式制动器作为例子进行阐述。汽车制动系统中的制动鼓通常情况下是安装在汽车轮毂上和汽车车轮，和汽车车轮同时转动。制动鼓的工作表面为制动鼓内侧的圆柱面。制动鼓的两个外圆面固定在带有摩擦片的制动蹄上。固定方式为铆钉连接。两者整体固定在制动板的固定支撑销处。鼓式制动器的制动轮缸固定在制动底板上，同时采用油管的方式来连接制动主缸。驾驶员在驾驶的过程中，就是通过人为踩踏制动踏板的方式来对制动系统中的制动主缸进行控制。制动主缸的活塞能够通过驾驶员的制动动作进行相应的运动。在鼓式制动器不执行制动操作时，制动鼓上午内侧圆柱表面和车轮摩擦片之间时有一定的距离间隙的，这样能够让汽车在行驶的过程中没有外加阻力，正常地行驶。汽车在制动的过程中，驾驶员通过制动踏板来趟制动推杆推动活塞进行活塞运动，进而产生相应的油压，油压能够让制动油通过油管排入制动轮缸总，这样就能够让制动轮缸中的制动活塞进行张开动作，此时能够进一步地推动制动蹄围着支撑销进行转动，让没有旋转动作的制动摩擦片相对有旋转过程中的制动鼓产生一定的摩擦力矩，这种摩擦力矩的方向是同车轮的旋转方向相反的，相反的作用力能够让汽车在制动的过程中形成一定的减速度。在制动的过程中，摩擦力矩的数值有制动缸活塞产生的张开力所决定。同时决定摩擦力矩大小的因素还包括了制动蹄鼓相应的摩擦系数和制动鼓的外部尺寸和制动蹄的外部尺寸。因此在设计以及使用的过程中要对上述的制约因素格外注意。当制动踏板放松的时候，复位弹簧开始工作，在复位弹簧的外作用下，制动系统中的制动蹄以及制动鼓之间的间隙得到恢复，这样就结束了汽车的制动动作。
2.汽车底盘制动系统经常出现的故障诊断
关于汽车底盘制动系统经常出现故障的阐述以及诊断分析，本文主要从两个方面进行分析，首先是汽车制动系统中的制动失效故障；其次是汽车制动系统中的制动不良故障。通过对上述两种故障的现象描述以及故障分析能够清晰的了解故障出现的原因，对于日后的设计工作以及维修工作都有很大的帮助。
2.1 简述汽车底盘制动系统出现的制动失效故障原因以及诊断
汽车底盘制动系统中的制动失效主要表现为当驾驶员执行制动操作，制动踏板工作时，车辆的行驶速度没有降低，连续对制动踏板进行踩踏也没有作用，汽车的行驶速度依旧没有降低。这种现象我们称之为制动失效。制动失效产生的原因有很多种，最主要的有两种，第一种是汽车的制动系统中没有刹车油，可能是由于油管漏油造成的；第二种可能是由于车轮制动摩擦片受到了严重的磨损。出了上述两种原因以外，制动油管破裂也可能造成制动失效，同时制动踏板没有完全脱离制动主缸也能够造成制动失效的故障。具体的原因还需要进行实际的观察才能够进行准确地判断。
在诊断制动失效的过程中，我们首先要观察汽车储油罐中的刹车油油位，看其是否还有刹车油。如果储油罐中没有刹车油，我们就需要对漏油点进行查找和补救；其次我们要使用专用工具来更换刹车油，观察放油口的位置是否存在气体。如果有其他的存在我们就需要及时地进行刹车油的更换；再次我们可以观察车轮刹车片的磨损情况，如果磨损情况较为严重，我们要对摩擦片及时进行更换，以防安全事故的发生。
2.2 简述汽车底盘制动系统出现的制动不良故障原因以及诊断
汽车底盘制动系统总的制动不良故障主要的表现为驾驶员在执行制动动作的过程中，汽车的行驶速度有下降的迹象，但是并不明显；在制动的过程中出现刹车距离边长；在紧急车辆制动的过程中，没有明显的制动效果。上述故障的产生有以下几个方面的原因。首先可能是储气罐中的刹车油不足，或者是管路重有漏油现象。其次，制动主缸或者制动轮缸内的活塞老化，封闭不严导致压力不足；制动摩擦片磨损厉害与制动鼓（盘）间隙变大；助力室失效，或者管路堵塞；制动时工作管理老化膨胀；制动摩擦片质量太差，或者使用中变硬或者铆钉露出。
诊断方法为观看储油罐中是否有刹车油，颜色是否清晰，色泽是否鲜亮，连续踩踏几次制动踏板，都能踩到底，并感觉踩踏时不费力且无反弹力，则说明制动液严重不足；第一次踏下制动踏板时位置比较低，连续踩踏几次后，如果踏板高度随之增高且制动效果明显增加则应检查制动自由行程或者制动器间隙；连续踩踏制动踏板几次，感觉高度有所增高，具有反弹力，则制动管路中有空气进入；连续踏下制动踏板高度仍旧过低，并感觉刹车不回位，则应检查刹车主缸活塞；观察制动摩擦片磨损程度，以及与制动鼓（盘）之间的间隙。
参考文献
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关键词：高职教材；液压传动与气动技术；改进
编写适合高职高专人才培养要求的教材，是高职院校教材建设的一项重要工作。许多中专学校升格为高职院校后，机械、机电类专业的主干课程《液压与气动》原先采用的中专教材内容浅显，难以达到高职教学的基本要求；有些高职院校借用的本科教材则存在内容陈旧、理论偏深、缺乏实践环节、练习偏少等问题；还有些教材虽然冠以高职高专教材的名义，实质上是一本浓缩型本科教材，教材内容脱离地方经济发展与职业发展的实际。为此，我院教材编写组教师在同类教材的基础上进行了改革，编写了高职教材《液压传动与气动技术》，该教材于2006年1月由北京大学出版社正式出版，同时被选入21世纪全国高职高专机电系列实用规划教材。回顾教材的开发过程，我院主要注重了以下几个方面。
适应市场需求，调整教材结构液压与气动是研究以液体和气体为传动介质实现各种机械传动与控制的学科，由于这门技术具有许多独特的优越性，近几十年已渗透到各个工业部门，随着我国高新技术开发区的迅猛发展，气动技术正以极快的速度在现代企业领域日益推广。目前，本学科的绝大多数教材均侧重于液压部分内容的介绍，气动部分的相关资料比较欠缺，因此，这些教材已严重滞后于市场发展需求，也在很大程度上制约了学生的提高与发展。为此，我院在保留原有教材比较成熟的液压传动理论精华内容的基础上，增添了气动方面的理论知识与实践环节。整本教材共分为三大模块：第一部分包括液压传动的基本概念、常用液压元件的类型和特点、液压基本回路、典型液压系统的功能与应用；第二部分包括气压传动的基础知识、多种类型气动元件的结构和特性、常用气动回路的应用特点、气动控制系统的设计；第三部分包括常见故障诊断、气动实验课题等实践内容。模块化的教学内容便于师生有选择性地开展教学活动，充实的气动技术资料便于学生了解新技术、新信息，典型的实验课题便于学生锻炼动手能力，提高实践技能。
依据教学经验，整合教材内容“液压传动”与“气压传动”尽管工作特点和应用场合明显不同，但两者在元件工作原理阐述、图形符号绘制、基本回路分析等方面有许多相似之处，因此，针对两种传动方式的共性实施教学比较顺利。然而，在实际应用时，查询气动方面的资料很不方便，不少高职院校添置了气动实验设备，但却没有配套的教材。为了使液压传动与气动技术两部分内容合理分配，我院对教材作了大胆处理。首先，凭借多年来的教学经验对液压传动内容进行精心筛选，保留了原有教材中成熟的、重要的理论基础；其次，大量引入现代实用气动技术资料，全面介绍常用气动元件的类型、功能、结构原理与应用特点，在很大程度上弥补了原有教材中气动资料欠缺的不足；再次，适当增添系统常见故障诊断与排除方法以及与自动化生产设备配套的实验项目，在一定程度上解决了理论与实践脱节的问题。全书各部分内容的分配比例为：液压内容占36%，气动理论占39%，实践课题占11%，单元练习占11%，附录参考占3%。整本教材的编写充分体现了四个结合，即液压与气动的有机结合，理论与实践的紧密结合，精讲与勤练的有效结合，课堂学习与知识拓展的有序结合。
借鉴先进理念，降低理论难度从一些先进国家和地区开展专业教学和培训活动所采用的教材中，不难发现许多比较优秀的国外专业教材的特点，即以图代文，化难为简；模块组合，层次分明；案例介绍，通俗易懂。为此，在编写教材时，我院舍弃了传统教材中繁琐的文字叙述、理论性较强的公式推导、复杂的元件结构图，取而代之的是简要的文字说明、结论性的经验公式、清晰的元件回路简图和生动的典型实例。教材中将大量的形象图片和必要的说明文字有机组合，在一定程度上降低了理论难度，可以帮助学生减轻阅读负担，提高学习效率，增强感性认识。
引用实验课题，增强实践环节高职教材的特色主要应体现在实用性与实践性环节上。近二十年来，由于气动技术具有廉价、无污染、轻巧、安全、可操作性强等特点，其实用领域迅速拓展，在各种自动化生产线上得到广泛的应用。近几年，越来越多的高职院校通过引进或自发研制等途径，配备了全气动控制的实验装置以及由可编程控制器与气动元件联合控制的自动化生产仿真系统，这些设备满足了学生实践教学和训练的需要。在教材中，我院初步选择了12个气动实验课题，并提供了实验解答方案，便于学生在实践中学习，将理论学习与操作技能有机结合。这样，既弥补了传统教材缺乏气动实验的不足，又可以使气动实验教学渗入专业理论教学之中，引导学生重视实践环节，加强技能训练。
拓宽专业知识，增大信息容量高职院校学生的学习习惯与学习能力与本科院校的学生相比还存在较大差距，不少学生往往习惯于凭借一本教材来学习，而不善于翻阅参考资料。高职院校的教师一方面应善于引导学生全面学习，另一方面在编写教材时也应倡导“教参式”的教材观，使人手一本的教材不但成为学生学好某门课程的工具，而且还可以成为学生今后在生产实践中能活学活用的参考资料。编写教材时，我院借鉴了多本权威性很高的最新参考资料，大量引入现代企业实用技术信息，便于学生拓宽知识面；安排了“气动系统使用与维护”章节，便于学生在生产实践中随时查阅，提高解决实际问题的能力；提供了符合国家最新标准的常用液压与气动元件图形符号的附录，便于学生查阅元件名称类别与图形符号，增强识别能力。因此，本教材不仅可以作为职业技术院校相关专业的试用教材或培训资料，还可以供教师、学生、企业技术人员课内外学习，拓展视野或进一步参考。
增补练习题型，丰富教学内容适量安排课内外练习，帮助学生复习巩固每个章节的教学内容，这是每一本教材必不可少的环节。目前，多数本科院校规划教材的课后练习仅布置了几道问答题，不利于学生全面复习和训练；而一些中专学校使用的教材虽有配套的练习册，但练习册中的习题面广量大，或过于简单，或彼此重复。我院的教材在每一章教学内容之后，均有针对性、有选择性地提供了一定数量的习题，题型有填空题、判断题、选择题、问答题、分析题等多种，既便于教师在教学过程中讲练结合，又便于学生在学习过程中独立思考、及时练习、巩固提高。
重视图文制作，保证教材质量北大出版社在批准我院的教材编写申请后，提出了严格的图文制作要求。针对书中大量的元件图和回路图，我院曾尝试用扫描、拍摄等方法，但打印效果均不理想，最后全部采用了CAD绘图。编者承担了近四百张图形的制作，尽管工作量很大，但编者自己绘制图形的好处是图形的大小比例、线宽线型、标号注释等比较容易调整与修改，可以避免编书者与绘图者由于理解偏差产生的错误，为保证教材的图形质量奠定基础。在文字描述方面，则尽量使用简练的语言，在部分章节还尝试了教学提纲式表达方法，意在简单明了地呈现课程内容，便于学生一目了然，抓住重点。全书的排版均由北大出版社编辑完成，编辑部以专业化的封面设计、高水平的版面布局与规范的格式设置为该教材进行了“精包装”。
采用先进手段，改进教材形式教材作为学生学习的一种基本工具，不只局限于书面形式，还可以制作成网络电子教材，以生动形象的网页界面展现教材的整体内容，可将书中静态、复杂的图形用动态、直观的动画加以演示，将教材中元件的内部构造与企业产品实物的外形图片与型号参数相互对照，使学生贴近实际，了解所学专业与实际应用的关联性。针对重点、难点教学单元，还可以制作多媒体课件，便于学生在课后的业余时间继续学习。网络教材更新调整内容比较方便、快捷，具有较强的时效性和灵活性，可以对书面教材起到很大的辅助作用。
高职教育的教材建设是一项重要而艰巨的系统工程，只有不断总结、不断充实、不断创新，才能使教材的内容与形式日益完善，真正成为高质量、符合时代要求、具有鲜明特色的高职教材。
参考文献：
[1]程荣福.高等职业教育教材改革与建设[J].职业技术教育，2001，（10）.
关键词：连杆凸轮减速器；箱体；模态分析；ANSYS；固有频率；振型
中图分类号：TN249 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0016-04
连杆凸轮减速器具有传动效率高、承载能力大、出轴形式灵活、刚性好、性价比高等特点。该减速器在一定程度上吸纳了渐开线齿轮减速器和摆线针轮减速器的优点。但是，该样机在试验中所产生的噪音比较大，而噪音是由于机器的振动所产生的。振动现象是机械结构系统经常遇到的问题之一。对于大部分系统来说，都不希望有振动的发生，振动会造成结构的共振或结构疲劳而破坏。然而，由于结构本身具有某种程度的刚性，所以其固有振动频率及振型是结构必须了解的特性之一，进而避免外力频率和结构的固有频率相同或接近，以防止共振现象的发生。
本文从模态分析的角度、利用工程分析软件ANSYS进行数值模拟分析，以期得到连杆凸轮减速器箱体的固有频率和相应的振型，从而为更深入的噪声分析研究做一个基础性的工作。
1 连杆凸轮减速器的工作原理及结构设计
1.1 工作原理
图1是自由度为1的连杆凸轮组合机构。即将平行四边形机构ABCD的连杆BC与差动凸轮机构的凸轮1（或者推杆2）制成一个构件，凸轮1（或者推杆2）的几何中心位于连杆的铰链B处，与凸轮接触的摆动推杆2（或者凸轮1）的回转中心在固定铰链A处，摆动推杆2（或者凸轮1）的回转中心与凸轮1（或者推杆2）的几何中心的距离等于主从动曲柄3、5的长度。
1.凸轮 2.摆动推杆 3.凸轮 4.机架 5.曲柄
图1 连杆凸轮减速器的工作原理
由于在平行四边形机构ABCD中，连杆作平动，其上各点的轨迹形状、速度、加速度均相等，所以固连于连杆BC上的凸轮1（或者推杆2）的几何中心B点的轨迹是以A为圆心，以曲柄长度为半径的圆。这样设计的目的是当曲柄3带动连杆上的凸轮1（或者推杆2）作圆平面运动，其廓线应推动摆动推杆2（或者凸轮1）匀角速转动某一给定角度，实现减速传动。
在图1所示的机构中，当曲柄5带动与连杆BC固联的凸轮1作圆平面运动时，凸轮1上的廓线推动推杆2转动某一给定角度，只要凸轮廓线设计恰当，则推杆2可以实现等速转动。为了使传动连续进行，借用一齿差原理即给凸轮基圆上一周均匀分布Z1个廓线，推杆构件2上一周均布Z2个推杆，Z2＝Z1＋1，组成特殊的一齿差高副，从而实现连续等速传动。
1.2 结构设计
为了实现上述组合机构运动方案，同时尽可能地减小结构尺寸，确定的连杆凸轮减速器结构如图2所示。连杆凸轮减速器主要由主动曲柄1、推杆2、凸轮连杆7、从动曲柄3、输出轴5和箱体（机盖）共六部分组成。其主体结构为两根高速轴，它们对称地布置在低速轴（输出轴）的两侧。
1.输入轴 2.滚子 3.凸轮 4.均载装置 5.输出轴 6.高速轴 7.从动曲柄 8.推杆 9.主动曲柄
图2 连杆凸轮减速器的结构
2 模态分析的理论基础
模态分析是以振动理论为基础，以模态参数为目标的分析方法，是研究系统物理参数模型、模态参数模型和非参数模型的关系，并通过一定的手段确定这些系统模型的理论及应用的一门学科。模态分析是研究结构动力特性的一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。
由弹性力学有限元法可知，系统的运动方程为：
（1）
式（1）中，、、分别为节点位移向量、速度向量和加速度向量；F（t）为节点动载荷向量；[M]、[K]、[C]分别为系统总体质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵。
若无外力作用，即F（t）＝0，则得到系统的自由振动方程。在求结构自由振动的频率和振型即求结构的固有频率和固有振型，阻尼对它们影响不大，因此，阻尼项可以略去，这时无阻尼自由振动的运动方程为：
（2）
结构的自由振动可视为一系列简谐振动的迭加，因而可以假设（2）式的解的形式为：
（3）
式（3）中，[]为振幅列阵；为简谐振动频率；为时间变量。
将（3）代入式（2）并消除因子，得到无阻尼模态分析求解的基本方程：
（4）
式（4）中，[K]为刚度矩阵振型；为第i阶模态的振型向量（特征向量）；i为第i阶模态的固有频率（特征值）；[M]为质量矩阵。
上式有解的条件为：
（5）
式（5）称为结构的特征方程，求解该特征方程可得到n个特征值，，…，，以及对应每个特征值的n个线性无关的n维特征列向量，，
…，。
3 连杆凸轮减速器箱体的模态分析过程和结果
ANSYS软件是一个功能强大而灵活的大型通用有限元分析软件，能够进行包括结构、热、流体、声场、电磁场等多学科的研究，其中模态分析包括建模、划分网格、施加载荷、求解、扩展模态和查看结果等几个步骤。
3.1 建立箱体的模型
据所给出的零件图，在三维软件Pro/E中分别建立机座和机盖零件的三维模型，再装配在一起，得到的三维模型图如图3所示，并将该装配文件“.asm”格式以保存副本的方式保存为“.igs”格式。要特别注意的是，为了使导入到ANSYS中的模型能够被ANSYS所识别，对于零件上的一些小结构如倒角、圆角、拔模斜度等将被忽略。
3.2 定义单元及相关参数
定义单元类型为“Solid186”，该单元是一个高阶3维20节点固体结构单元，该单元通过20个节点来定义，每个节点有3个沿着x、y、z方向平移的自由度。SOLID186具有二次位移模式，可以更好地模拟不规则的网，例如通过不同的CAD/CAM系统建立的模型。
根据箱体的材料为HT200，查阅相关资料，得到该材料的弹性模量E＝120GPa、泊松比μ＝0.25、密度ρ＝7340kg/m3。这里值得注意的是，PROE和ANSYS这两种软件的默认长度单位不同，PROE在建立零件三维模型时的单位是“mm”，ANSYS中的单位是“m”；当从PROE中将模型导入到ANSYS中时，单位变得和PROE中的一样，都是“mm”了，如果这时输入的是“1.2e11”和“7.34e3”，就会出现计算出的固有频率非常小，显然这和实际是不相符的。
经过单位换算：E＝120GPa＝1.2e11N/m2＝
1.2e11×e-6N/mm2＝1.2e5N/mm2
ρ＝7340kg/m3＝7.34e3kg/m3＝7.34e3×e-9kg/mm3＝7.34e-6kg/mm3
图3 机盖、机座的装配模型 图4 划分网格后的箱体
3.3 划分网格
连杆凸轮减速器箱体采用水平剖分式，由机座和机盖组成，由灰铸铁铸造而成。由于采用多个螺栓连接使机盖机座之间不会产生相对移动，因而建立箱体整体式的模型，所以，导入后用布尔运算中的“和”运算将机盖和机座合二为一，成为一个整体，然后进行划分网格，对箱体模型共划分了134246个单元，得到如图4所示的网格模型。
3.4 施加约束及指定分析类型并求解
连杆凸轮减速器箱体在实际安装中是联接到固定的工作台上。为了能够准确地反映连杆凸轮减速器箱体的实际状态，箱体的边界条件取为箱体底面和与工作接的4个螺栓孔以及台阶孔的台阶面，它们的自由度为全部约束，即“ALL DOF”。
指定分析类型为“modal”，方法为“Block Lanczos”，设置为10阶扩展模态，求解并查看结果，得到连杆凸轮减速器箱体的10阶固有频率和相应的振型。
图5 输出的10阶固有频率
图6 箱体前10阶模态对应的振型
4 结语
（1）利用Pro/E建立的箱体简化模型，导入到ANSYS中进行了模态分析。
（2）利用ANSYS的模态分析模块所提供的Block lanczos方法，得到了连杆凸轮减速器箱体的10阶固有频率和相应的振型等固有振动特性。
（3）连杆凸轮减速器箱体的10阶固有频率在16.142～66.897Hz之间，随着频率的增加，振型愈复杂。
（4）在箱体的底板处于全约束的状态下，最大振动及最大相对位移主要发生在箱体的机盖上，而且在箱体上有突缘的部位，这几个部位是产生噪音的部位和最有可能被破坏的部位，为箱体的进一步深入研究奠定基础。
参考文献
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[5] 任重．ANSYS实用分析教程[M]．北京：北京大学出版社，2003：177-184．
[6] 徐兆华，崔志琴，张腾．基于ANSYS的6300柴油机曲轴的模态分析[J]．煤矿机械，2012，（2）：102-103．
我国机械工业迅速发展的今天，每年所生产的齿轮数以千万计，而加工时由于机床，刀具及工件系统的影响，被切齿轮的齿形会产生一定的误差。这个误差如果不能控制在一定范围内，将会影响齿轮传动的平稳性，并引起噪音和振动。因此对齿形误差进行测量是评定齿轮质量的一个重要方面。同时还能从中分析出产生误差的原因，并研究出提高质量的措施。
随着科学技术和制造业的发展，许多机器和设备所需的动力速度愈来愈大，因而对齿轮的精度要求也将越来越高。一些老式的齿轮测量仪已经跟不上时代的步伐，但在其基础上，通过某些方面的改进，可使之重新焕发青春，以免过早淘汰。
本次设计的目的是对一台单盘式渐开线检查仪进行改装，以改善其功能。
原来的单盘式渐开线检查仪，存在着诸多不足，在设计过程中，我着重考虑了以下三个方面的不足：
一、定位装置采用圆锥定位，限制了仪器只能测量带孔齿轮，而对带轴齿无能为力。
二、每次测量均要以繁琐的中调零过程来保证测量的准确性。
三、采用百分表读数，精度太低。
针对这几个不足，我作如下进：
一、定位装置采用顶尖定位，使仪器可测带轴齿轮，扩大了仪器使用范围。
二、在仪器中增设了对中调零装置，使这一过程得到简化。
三、用传感器代替百分表读数，效率和精度大大提高。
由此可见，通过定位装置，对中装置，记录装置三方面的改进，仪器在通用性，高效性准确性等到方面有了很大改善，达到了设计任务的要求。
关键词：定位装置，对中装置，记录装置，通用性，准确性
1设计任务
要求：一、改进定位装置；
二、改进对中调零装置；
三、改进记录装置；
四、进行精度分析，须能够测量分度圆直径100左右，6-9级精度的齿轮法向模数目3.5~6.3。
目的：对实验室的单盘式渐开线检查仪进行改装，以改善其功能。
齿轮传动的基本要求
瞬时传动比基本不变，否则传动将不平稳，不准确。齿轮传动中反映瞬时传动比变化的因素很多，如周节、基节、公法线变动，齿形等。齿轮传动装置由齿轮副、轴、轴承及机座组成，其运动质量与互换性主要取决于齿轮的加工和安装精度。同于齿轮广泛地用于传递运动和动力。因此，各种机器和仪器的工作性能，与齿轮传动的质量密切相关，对于齿轮传动，主要由以下四个方面的要求：
一、传递运动的准确性
在齿轮副中，从动轮齿数Z2和主动轮齿数Z1的比值叫传动比，即。传动比是根据传动的需要设计的，对于精密机械传动应保持瞬时传动比基本不变，否则传动将不平稳，不准确。齿轮传动中反映瞬时传动比变化的因素很多，如周节、基节、公法线变动，齿形等。
二、传动的平稳性
用于准确传递运动和分度的齿轮，如传动不平稳，也无法保证准确和传递运动和分度。对于高速旋转的动力齿轮，它对工作平稳性无更高的要求，希望噪音小，冲击和振动小，这样不仅可保证工作精度，而且还可以延长寿命。由于加工误差使得齿轮转动不可避免地产生瞬时传动比的变化。转速时快时慢，从而产生噪音，冲击
和振动，因此要对它加以限制，即要求齿轮在每一转中多次重复出现的转角误差（高频误差）要小。
三、载荷分布的均匀性
对于低速动力齿轮，要求其在啮合时其齿面的实际接触面积要
大，而且接触要密合，这样齿面载荷分布得均匀，不易磨损，可延长使用寿命，但是由于加工和安装中有误差，实际上不可能在全齿宽上接触，因此要对接触精度提出要求。
四、齿侧间隙
为了齿面和防止齿轮传动时因热膨胀变形引起尺寸的变化甚至卡死，故要求齿轮不接触的非工作齿面之间有一定的齿侧间隙，间隙过大，对需要正反转的齿轮会引起换向冲击，对分度用的齿轮则会有较大的空程误差。
2.2齿轮传动的公差标准
为了保证齿轮的传动质量和互换性，要用齿轮传动公差标准来对齿轮的加工精度提各种不同的要求。
GB10095-88《渐开线圆柱齿轮精度》对圆柱齿轮规定了几个精度等级，其中一级最高，以后名级依次降低。对于3~12级精度大致分为三类：
3~5级为高精度级
6~8级为中等精度级
9~12级为低精度级
按齿轮各项误差的特性和对使用性能的主要影响，将其各项公差或使用偏差分为三个公差组，以满足各方面精度要求的选择。
表2.1齿轮公差组
公差组公差与极限偏差项目误差特性对传动性能主要影响
Ⅰ
一转周期误差传递运动的准确性
Ⅱ
一齿误差、传动的平稳性
Ⅲ
齿向误差载荷分布均匀性
一般情况下，一个齿轮的三个公差组应选用相同的精度等级，当使用时对齿轮有某个方面的特殊要求时，也可选用不同的精度等级。
2.2.1渐开线圆柱齿轮误差分析
（一）传递运动准确性的误差
（二）影响传动平稳性的误差
齿轮传动是通过齿轮副的啮合来进行的，所以要使齿轮传动平稳，必须保证齿轮正确连续啮合的条件，所谓连续啮合是指前一对齿脱离接触前，后面一对齿进入啮合，否则如不正确啮合，传动将不平稳而产生误差。
1、传动平稳性的误差因素
影响传动平稳性和引起噪音振动的误差因素主要是齿轮在一转过程多
次反复出现的短周期误差。对高速齿轮副，长周期误码差也影响平稳性。
由前面渐开线齿轮啮合原理和条件可知，保证齿轮副瞬间传动比不变
和正确啮合的主要条件，是两齿轮渐开线齿形一致过程中多次反复的转角误差，是影响平稳性的基本参数。从每个轮齿的啮合过程也可看出，基节偏差
将产生撞击或顶刃啮合，而轮齿正常进入啮合到脱离啮合之前传动是否平稳，则主要取决于齿形误差。
周节偏差是反映传动平稳性的另一指标，周节与基节有如下几何关系：
式中分度周压力角α为20°
上式微分后的近似有：
由上式可以看出，如果周节存在误差则必将影响基节偏差，从而影响齿轮的传动平稳性，但当齿形角的误码差存在时，控制周节偏差并不等同于控制基节偏差
2.2.2误差来源
齿形误差主要来源于齿轮加工机床的周期误差，刀具误差以及加工中的振动。机床周期误差主要是分度蜗杆本身的制造和安装误差引起的。有误差的蜗杆在分度蜗轮的啮合传动中，将使蜗轮的转动呈现以蜗杆每转一转为周期的周期性不均匀，其不均匀性取决于蜗杆的头数。一般机床分度蜗杆多采用单头所以这种误码差在被加工齿轮每转中的频率就是分度蜗轮的齿数，它使渐开线齿形上产生波度误差。
刀具的制造和安装误差（径向跳动和轴向窜动）经常是齿形差的主要来源。就滚齿来说，几乎滚刀上所有误差参数都有影响被加工齿轮的齿形误差。生产实践表明，齿数少的小齿轮，刀具误差对齿形误差的影响尤为突出。但对齿数较多的大齿轮，则机床误差的影响往往占主导地位。
加工的振动也将引起齿形误差。特别是对高精度齿轮的加工不可忽视。
由于以上三者的影响。会使切出的轮齿形状发生误差即实际得到的渐
开线齿形如图2.1中的黑线所示（而其中的Δ是齿顶倒角部分）所谓渐形开线齿形误差是指在齿轮的端截面上，齿形的工作部分（h）范围内（齿顶倒
棱部分除外），包容实际齿形距离为最小的两条设计齿形（B、C）间的法向距离。设计齿形可以是修正的理论渐开线包括修缘齿形，突齿形等。工作齿形不是正确的渐开线时，则其啮合点的运动理论上已不符合齿轮基本定律，即这时的瞬时传动比将发生变化，所以齿形误差会影响传动的工作平稳性。
目录
1设计任务…………………………………….....……………1
2绪论……………………………………………….………….1
2．1齿轮传动的基本要求………….……………………….…....1
2．2齿轮传动的公差标准……….…………………….…………2
2．2．1渐开线圆柱齿轮误差分析……………………...3
2．2．2误差来源…………………………………………4
3渐开线及其特点.………………………………...…………..5
3．1渐开线定义及特点……………………………………..……..5
3．2渐开线理论在齿检仪上的应用………………………..….….8
4原单盘式渐开线检查仪简介……………………….…….....9
5齿形测量仪器参考…………………………………..………12
5．1渐开线齿形的测量…………………………………………..12
5．2渐开线仪器及其测量原理…………………………………..12
5．2．1渐开线比较测量仪…………………………..……12
5．2．2渐开线绝对测量仪……………………………..…25
5．2．3电子范成式渐开线检查仪………………..………27
6方案选择………………….………….………..…..….……..30
6．1方案选择1：关于定位装置………………………………30
6．2方案选择2：关于对中调零装置…………………………32
6．2．1原单盘式渐开线检查仪存在的不足…………..…32
6．2．2改进思路………………………………….……..…33
6．2．3采用什么样的限位装置………………………..…33
6．3方案选择3：关于记录装置………………………………34
6．3．1单盘式渐开线检查仪存在的不足……………..…34
6．3．2改进思路………………………………………..…35
6．3．3采用什么类型的传感器…………………….……35
7单盘式渐开线检查仪精度分析……………..……………....37
7．1误差分析概述……………………..………….……………37
7．2精度分析…………………………..…………………….…38
7．2．1上下顶尖同轴度误差……………………………38
7．2．2主轴回转跳动误差………………………………40
7．2．3仪器总误差…………………..…………..………45
7．2．4判断精度达以要求否………………..…..………45
8结束语…………………………………….………………....46
关键词：电子节气门，执行器
汽车电子节气门技术(Electronic Throttle Control，ETC)是伴随汽车电子驱动理念(Drive-by-Wire)而诞生的。论文格式。它摒弃了传统节气门踏板采用钢丝绳或杠杆机构与发动机节气门间的直接的机械连接，通过增加相应的传感器和电控单元，实时精确控制节气门开度。ETC可实现发动机扭矩控制和精确空燃比控制，有助于提高汽车行驶的动力性、平稳性、经济性以及降低排放污染，备受业内人士重视。目前，ETC被广泛地运用于汽车的驱动防滑控制(ASR)、巡航控制(CCS)、车辆稳定性控制(VSC)及自动变速控制(AMT)等汽车动力控制系统中，并逐渐成为高档轿车的标准配置。
一、发展的制约因素
1)控制系统复杂，精确控制困难。ETC系统与ASR、CCS及VSC等多种系统相连，需要控制的参数多，控制逻辑复杂。论文格式。ETC系统本身存在非线性阻尼特性，进气扰流阻力矩不稳定等因素，传感器等工作部件在使用过程中存在机械磨损和可靠性变差等问题。
2)在进行多种控制功能集成时，各控制系统之间需采用信息融合技术，即将ASR、CCS及VSC系统所需要的各传感器信号有机地融合起来，实现资源共享，各个系统间的相互关系，提高控制系统的稳定性和可靠性。
3)ETC设计需要充分考虑不同驾驶员的驾驶个性和车辆的行驶环境。目前对汽车的减速、怠速、定速和加速控制还存在一定难度，这个问题的解决还需依靠驾驶行为学理论、神经网络控制理论(人工智能)和汽车电子技术的进一步发展来共同解决。
4)驾驶员主观偏见与成本居高不下也是阻碍ETC广泛应用的瓶颈。驾驶员习惯于人工操纵节气门，有的误认为机械连接操纵节气门更为理想，安全可靠。ETC采用了传感器、控制单元、驱动器以及冗余设计，使之成本较高，使得ETC目前只装配在高档轿车上。所以降低ETC产品的价格是当前研究的重要任务之一。
二、发展的关键技术
1)由单一功能向多种功能的集成发展集成化不仅是ETC系统的发展方向，也是各种汽车电子控制系统的发展方向。它有助于降低成本，增强各系统间的内在联系，充分利用车辆各种信息，从而进一步提高系统的稳定性和可靠性。最初的ETC设计是为了发动机扭矩控制和空燃比控制，现代的ETC系统已经向多功能集成化方向发展，如集成了怠速控制、牵引力控制、减少换档冲击控制、节气门回位控制、巡航控制及车辆稳定性控制等多种功能。
2)综合多种控制策略，为提高节气门的控制精度及反应速度，采取多种控制方法进行综合控制。目前的发展方向是从经典的PID控制发展到采用PID与现代控制方法相结合的控制算法，从线性控制发展到非线性控制，从单一模式控制发展到多模式控制。有些学者将多模态控制、模糊神经网络控制及滑模变结构控制等方法引入到ETC控制中，但是这些理论本身还有待完善和发展。
3)系统设计注重安全可靠性，具有自诊断和失效保护功能节气门是发动机控制的关键部件，因此在提高控制精度和进行集中控制的同时，必须注重ETC系统的安全可靠性，提高系统的故障自诊断和容错能力。如采取冗余设计的软／硬件控制器，能在系统出现故障时自动启用故障安全保护模式，使汽车在安全模式下能正常工作。因此，采用冗余设计，提供及时的故障隔离及系统重构功能，将是今后ETC系统发展的必然趋势。
4)控制器局域网CAN的应用，随着ETC等电控系统在汽车上的广泛应用，车载ECU与传感器数量越来越多，导致整车电路繁琐复杂、线束多、重量大及成本高。汽车局域网CAN总线，只用两根信号线就可与其它带有CAN的电子设备相连接，能以共享方式传送多种控制信息，实现真正意义上的数据共享。论文格式。因此，将CAN总线应用于ETC系统设计也是今后的发展方向。
三、电机式汽车节气门执行器的工作原理
电子节气门一方面执行来自电控单元的指令调节节气门开度以控制进气量，同时还可以输出反映节气门位置的信号，供系统监控节气门的实际开度。
电子节气门有两个电位器作为位置传感器，其电阻值随节气门位置的改变而变化。当加入+5V电压后，转化为与电阻值相应变化的电压输出。这两个电位器连同加速踏板上监控踏板运动行程的两个电位器，构成了整个电子节气门监控功能的一部分，能提供系统控制所期望的冗余度。
与拉线式节气门总成相比较，电子节气门开启角度不再由节气门踏板拉索控制。节气门踏板通过拉索控制节气门踏板位置传感器，该传感器只是以电压信号反映车主的力矩指令，而不是节气门的实际开度。电子节气门轴上的双轨道节气门电位计用来检测节气门的准确开度，此开度与车主的意图（加速、减速）并不完全一致。此外，怠速调节阀也被取消，由电子节气门直接进行怠速调节。
计算机精确控制电子节气门的开启以便满足空调、自动变速箱、平稳性动态控制、车速调节、发动机冷却等功能的需要。这是一种新的发动机负荷管理系统，可以最好地管理发动机的力矩。节气门位置由发动机各项功能的需求来确定，当各项功能需求同时出现时，计算机按照内部的各种优先级别决定，并由计算机来控制打开到某一开度，以满足优先级别最高的这项功能的需求。
四、电机式节气门执行器的优点
在传统汽车发动机节气门系统中，节气门踏板和节气门之间是刚性连接，操纵机构是通过拉索(软钢丝)或者拉杆，一端连接加速踏板．另一端连接节气门连动板而工作。这种传统机械式节气门开度完全受控于加速踏板开度，即取决于驾驶员的操作，所以并不总是在最佳运行状态，它的应用也受到了很多限制，并且缺乏精确性。在汽车电子技术和计算机技术飞速发展的情况下，电子节气门应运而生。与传统节气门相比，电子节气门明显的优点是可以用线束来代替拉索或者拉杆，在节气门旁边安装一只微型直流电动机，用电动机来驱动节气门开度，即所谓的“导线驾驶”．用导线代替了原来的机械传动机构，可以根据加速踏板移动量及其变化率解析驾驶意图，获取节气门转角的基本期望值，并且通过采集各种传感器信号，得到当前发动机工况参数信息，经过控制器的运算和处理，发出指令，驱动电子节气门，使节气门开度在各种工况下处于最佳状态．由此获得优良的发动机性能。
电机式节气门执行器的优点在于克服了原先在机械节气门时，发动机控制系统只能对怠速和定速巡航进行控制的局限性，转而成为对发动机全工况进行控制，也就是说原先由于驾驶员踩住了节气门踏板，控制系统无法按照所接收到的扭矩信号控制节气门进行动力匹配，在使用了电子节气门后这种情况得到了改变，由于节气门仅靠一电机带动，驾驶员踩节气门踏板只是为控制系统提供踏板位置的信息，控制系统参考这个信号，并根据各种工况的需求包括燃油经济性，排放等等进行运算后，来确定节气门的开度位置。这样使动力匹配得以精确。所以电子节气门与原来的机械节气门是完全不同两个概念，在打开点火开关踩节气门踏板和发动机运转时踩节气门踏板所看到的节气门开度情况是不同的。在打开点火开关踩节气门时，节气门会随着踏板的逐渐踩下而开大；在运转时，节气门开度并不随节气门踏板的踩下而改变，而是受控制系统来控制，有可能你节气门踏板踩得不大，但因为动力匹配需求节气门是全开的，这和开头所介绍的是一致的，所以不要以为是故障。发动机控制系统主要是根据改变节气门位置，喷油时间，点火提前角来匹配因三元催化预热、怠速、排放控制，速度限制、动力限制、自动变速箱换挡点、制动系统（牵引力控制，发动机制动）、空调，巡航控制等带来的扭矩的变化。
综上所述，机电一体化结构逐步取代组合式结构，智能化控制技术逐步取代纯电子控制技术，带通信技术功能的逐步取代不带通信技术的，数字控制方式逐步取代传统的模拟控制方式，运用红外遥控的非接触式调试技术逐步取代接触式手动调试技术，等等。我国目前新一代符合现场总线的智能电动执行器产品，是执行机构今后发展的必然趋势，它的成功研究与应用给电动执行器的进一步发展打下了良好的基础，并将给智能电动执行器带来广阔的市场发展前景。
参考文献：
[1]舒华，姚国平等编.汽车电器与电子技术.北京：机械工业出版社，2004
[2]李发海，王岩等编.电机与拖动基础.第二版，北京：清华大学出版社，1994
[3]徐灏，蔡春源，严隽琪，汪恺，周士昌.机械设计手册.第二版，第四卷，北京：机械工业出版社，2001
数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，对于技术类学校，它是培养高层次技术工人的必备设备。而学校中的这类设备，一般都具有使用率较低，而故障率较高这样的特点，要保证设备的正常使用，就必须加强日常维护保养，而许多学校都存在着有人用没人管的情况，即使有专职的教师进行维护，也只是打扫卫生和擦拭机床等表面的工作，一旦发生故障，只能停机等待厂家来进行维修，这样的周期往往过长，造成教学活动无法正常开展，本文简单介绍一些常见故障及维修方法，对保障实习教学活动的正常开展有着一定的积极意义。
1. 数控设备使用中应注意的问题
1.1 电源要求。 为了避免电源波动幅度大（大于±10%）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。
1.2 操作规程。 操作者一定要按操作规程操作。机床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修教师如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。
数控机床不宜长期封存不用，购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。在没有教学任务时，数控机床也要定期通电，最好是每半个月通电1-2次，每次空运行1小时左右，既可以对系统进行充分的循环，同时也能及时发现有无电池报警发生，以防止系统软件、参数的丢失。
2. 数控机床电气系统的维护保养 数控机床种类多，各类数控机床因其功能，结构及系统的不同，各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据机床种类、型号及实际使用情况，并参照机床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。下面是一些常见、通用的日常维护保养要点。
2.1 数控系统的维护。 （1）应尽量少开数控柜和强电柜的门。 在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏。
（2）定时清扫数控柜的散热通风系统。 应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，及时清理，避免引起数控柜内温度过高。
（3）直流电动机电刷的定期检查和更换。 直流电动机电刷的过度磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。
（4）及时备份数据。 一般数控系统内对CMOS RAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。大部分数控设备都有CF卡记忆卡接口，应对每台设备配备记忆卡，将数据更新备份好，这样即使数据丢失也能快速恢复。
2.2 维修工作的基本条件。 由于数控机床日常出现的多为电气故障，所以电气维修更为重要。数控机床电气维修工作的快速性、优质性关键取决于人员的素质条件。
（1） 要学习并基本掌握有关数控机床电气控制的各学科知识，如计算机技术、模拟与数字电路技术、自动控制与拖动理论、控制技术、加工工艺以及机械传动技术，当然还包括上节所讲的基本数控知识。
（2）数控技术基础理论的学习，首先是参加相关的培训班和机床安装现场的实际培训，然后向有经验的维修人员学习，而更重要且更长时间的是自学。
（3） 勇于实践但要避免盲目。要积极投入数控机床的维修与操作的工作中去，在不断的实践中提高分析能力和动手能力。
（4） 掌握科学的方法。要做好维修工作光有热情是不够的，还必须在长期的学习和实践中总结提高，从中提炼出分析问题、解决问题的科学的方法。
（5） 学习并掌握各种电气维修中常用的仪器、仪表和工具。
（6） 掌握一门外语，特别是英语。起码应做到能看懂技术资料。
3. 维修与排故技术 数控机床的电气故障可按故障的性质、表象、原因或后果等分类。
3.1 以故障发生的部位，分为硬件故障和软件故障。硬件故障是指电子、电器件、印制电路板、电线电缆、接插件等的不正常状态甚至损坏，这是需要修理甚至更换才可排除的故障。而软件故障一般是指PLC逻辑控制程序中产生的故障，需要输入或修改某些数据甚至修改PLC程序方可排除的故障。零件加工程序故障也属于软件故障。最严重的软件故障则是数控系统软件的缺损甚至丢失，这就只有与生产厂商或其服务机构联系解决了。
3.2 以故障出现时有无指示，分为有诊断指示故障和无诊断指示故障。当今的数控系统都设计有完美的自诊断程序，时实监控整个系统的软、硬件性能，一旦发现故障则会立即报警或者还有简要文字说明在屏幕上显示出来，结合系统配备的诊断手册不仅可以找到故障发生的原因、部位，而且还有排除的方法提示。机床制造者也会针对具体机床设计有相关的故障指示及诊断说明书。上述这两部分有诊断指示的故障加上各电气装置上的各类指示灯使得绝大多数电气故障的排除较为容易。无诊断指示的故障一部分是上述两种诊断程序的不完整性所致（如开关不闭合、接插松动等）。这类故障则要依靠对产生故障前的工作过程和故障现象及后果加以分析、排除。
下面把电气故障的常用诊断方法综列于下。
（1） 直观检查法这是故障分析之初必用的方法，就是利用感官的检查。
① 询问。向故障现场人员仔细询问故障产生的过程、故障表象及故障后果，并且在整个分析判断过程中可能要多次询问。
② 目视。 总体查看机床各部分工作状态是否处于正常状态（例如各坐标轴位置、主轴状态、刀库、机械手位置等），各电控装置（如数控系统、温控装置、装置等）有无报警指示，局部查看有无保险烧煅，元器件烧焦、开裂、电线电缆脱落，各操作元件位置正确与否等等。
③ 触摸。 在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、各功率及信号导线（如伺服与电机接触器接线）的联接状况等来发现可能出现故障的原因。
④ 通电。 这是指为了检查有无冒烟、打火、有无异常声音、气味以及触摸有无过热电动机和元件存在而通电，一旦发现立即断电分析。
（2） 信号与报警指示分析法。
① 硬件报警指示。 这是指包括数控系统、伺服系统在内的各电子、电器装置上的各种状态和故障指示灯，结合指示灯状态和相应的功能说明便可获知指示内容及故障原因与排除方法。
② 软件报警指示。 如前所述的系统软件、PLC程序与加工程序中的故障通常都设有报警显示，依据显示的报警号对照相应的诊断说明手册便可获知可能的故障原因及故障排除方法。
4. 电气维修与故障的排除 （1） 电源。 电源是维修系统乃至整个机床正常工作的能量来源，它的失效或者故障轻者会丢失数据、造成停机；重者会毁坏系统局部甚至全部。
（2） 数控系统位置环故障。
① 位置环报警。可能是位置测量回路开路；测量元件损坏；位置控制建立的接口信号不存在等。
② 坐标轴在没有指令的情况下产生运动。可能是漂移过大；位置环或速度环接成正反馈；反馈接线开路；测量元件损坏。
