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機械傳動論文:礦山機械中液壓機械傳動應用中的分析
【摘 要】液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式。在無級自動變速傳動中，液壓傳動以其能容量大、體積小、轉動慣量小、操作靈活且能實現平穩無級變速等特點。在礦山機械、農用車輛等機械中得到了較為廣泛的應用。隨著該種傳動技術的不斷完善，液壓機械傳動將逐漸成為礦山機械中應用最為廣泛的傳動模式。本文主要是通過對液壓機械傳動的主要特點、傳動機理以及在礦山機械中的應用情況進行分析，明確其在礦山機械應用中的作用，并提出了一些自我的看法。
【關鍵詞】礦山機械；液壓傳動；應用
1.液壓機械傳動特點
現階段多數的大型礦山機械主要采用的是液力機械傳動系統。為了有效提升系統工作效率，在實現節約能源的同時，提升機械的傳動性能與操作靈活性，較為理想的方法是將傳統的有級變速發展成為無級變速傳動。而液壓機械傳動系統的應用有效的提升了整個系統的操作性能，且傳動效率較高，彌補了傳統有級傳動應用過程中存在的不足，實現了自動變速換擋。工作時平穩性好，易實現過載保護和安全保護。液壓傳動比機械傳動操縱更簡單而且省力，本身可以當作潤滑油，潤滑液壓元件各部位，延長了元件的使用壽命，減輕了機械的維護與保養。
液壓傳動也存在一些缺點：
在與零件或機件的結合處，液壓油的滲漏難以避免，會影響運動的平穩性，降低傳動效率。漏油會引起能量的損失，是液壓傳動的主要損失。當液壓油受污染時，會堵塞液壓元件的通道，這是液壓系統發生故障的主要原因。
2.液壓傳動的基本原理
液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發展起來的一門新興技術，是工農業生產中廣為應用的一門技術。如今，流體傳動技術水平的高低已成為一個國家工業發展水平的重要標志。
液壓系統利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，借助于液壓執行元件（液壓缸或馬達）把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和回轉運動。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。
液壓機械系統主要由：動力元件（油泵）、執行元件（油缸或液壓馬達）、控制元件（各種閥）、輔助元件和工作介質等五部分組成。
3.液壓機械在應用中的問題以及解決措施
液壓系統由于具有動力大，傳動平穩，噪聲低等優點，因而，在礦山機械中得到廣泛應用。由于礦山機械在使用過程中的液壓系統泵站集中，執行機構點多面廣，系統壓力高、流量大、閥控制多，各機構所處的環境受溫度、水蒸氣、粉塵和振動的影響較大，故液壓系統的結構比較復雜。若出現故障，將會直接影響其工作效率，且液壓系統的故障具有隱蔽性、交錯性、隨機性和差異性等特點。因此，對礦山機械液壓系統常見問題進行調查，梳理與總結，以及對故障診斷技術與方法的合理選用等，對液壓系統故障的快速診斷與維修顯得尤為重要。
3.1溫度過高
系統產生溫度過高的主要原因有：（1）冷卻器或吸油管路堵塞；（2）油粘度過高；（3）內泄嚴重；（4）泵修理后性能差及油位低；（5）壓力調定過大；（6）摩擦損失大。相應解決方法如為：1）對冷凝器或吸油管路選用合適的介質進行高溫、高壓清洗，沖洗過程中要用外力不斷反復錘打管壁、以便更好地震落除去殘留管壁的殘渣、雜物。2）排空油箱，根據工作情況，選用相應對粘度液壓油。3）查尋油箱漏油處，可能是油位太低，應把油位加到正常位置。4）如果是單向泵，則可能是由于接線錯誤而導致泵的旋向不對，此時應改變接線，調整泵的旋向。5）泵內可能有沉渣，應進行清洗排渣。6）由于磨粒磨損、疲勞磨損、粘著磨損和腐蝕及侵蝕磨損而造成的泵元件嚴重磨損或損壞，此時應更換泵元件或更換泵。
3.2油液泄漏
造成油液泄漏的主要原因有：（1）油溫、油壓過高；（2）接頭松動或密封失效；（3）工件相對運動表面過度磨損；（4）閥等元件失效。 相應處理方法為：1）油溫過高參照上面介紹。2）擰緊油管接頭并檢查是否扣環或者更換密封。3）研磨修復磨損表面或者更換磨損嚴重的元件。4）更換閥等失效元件。
3.3振動和噪聲
產生振動或噪聲的主要原因有：（1）統進入氣或出現空穴現象；（2）零部件出現松動或磨損；（3）機械系統引起的振動；（4）油流漩渦、油面過低；（5）元件堵塞或阻力太大；（6）壓力和流量脈動大；（7）閥門和缸體收到堵塞，泵校正不當或油粘度大。
3.4系統無壓力或者壓力不足
系統無壓力或者壓力不足，主要原因有：（1）油箱油位過低；（2）油液粘度過高；（3）油溫過高；（4）接頭或密封泄漏；（5）泵轉向不對；（6）電機故障；（7）主泵或馬達泄漏過大；（8）溢流閥調定值低或失效；（9）泵堵塞或損壞；（10）閥工作失效。
3.5壓力和流量的不穩定
壓力和流量不穩定的主要原因有：（1）個別葉片在轉子槽內間隙大，高壓油向低壓腔流動；（2）油液過臟，個別葉片在轉子槽內卡住；（3）個別柱塞與缸體間隙大，漏油大；（4） 結構因素；（5）供油波動與吸氣現象。
3.6工作機構動作不穩定
工作機構動作不穩定產生的原因及處理辦法為：（1）空氣進入系統。此時應檢查油位與密封的完好性。（2）潤滑不良，磨擦阻力增大，此時應改善潤滑條件，清除臟物。（3）壓力過低或系統壓力脈沖過大，不足以克服外界阻力，此時應檢查溢流閥的調定值是否符合要求，不符合要求應進行調整；節流管道壁上堆積油液雜質或者節流閥的泄漏導致的不穩定，此時應清洗或修理節流閥。
3.7牽引力過小
液壓系統發生此故障的主要原因是主油路壓力低。檢查內容及處理方法為：（1）檢查系統是否漏油，如漏油可擰緊接頭，更換密封件或管件。（2）馬達或主泵泄漏嚴重，可更換馬達或主泵。（3）冷卻不良致使油溫過高，須調整冷卻水量或水壓至定值。（4）安全閥調定值不能滿足工況，可重新調定。（5）補油量不足，可能是輔助泵泄漏量大，需更換新的。
4.在機械應用中的故障診斷技術與方法
4.1主觀診斷技術
主觀診斷技術是目前解決液壓機械故障最有效、較常見的一種技術，主要包括：直接經驗法、邏輯分析法、參數測量法、故障樹分析法等。（1）直接經驗法。（2）邏輯分析法。（3）參數測量法。（4）故障樹分析法。
4.2儀器診斷技術
儀器診斷主要是根據液壓系統的流量、壓力、溫度、振動、噪聲、油的污染、泄漏、執行部件的速度、力矩等，通過儀器顯示或計算機運算得出判斷結果。診斷儀器有通用型、專用型、綜合型，其發展方向是非接觸式、便攜式、多功能和智能化。包括鐵譜記錄法、振動診斷法、聲學診斷法、熱力學診斷法等。
4.3數學模型診斷技術
數學模型診斷技術是指首先用一定的數學手段來描述系統某些特征量在頻率、相位、幅值及相關性上與故障之間的關系，然后通過測量、分析、處理這些信號來判斷故障源發生部位。其實質是以動態測試技術和傳感器技術為手段，以信號處理與建模處理為基礎的診斷技術。主要包括功能診斷法、信號時-頻域診斷法、隨機信號頻率響應法等。
機械傳動論文:信息化對工程機械傳動技術發展的作用
【內容摘要】在工業大環境下，信息技術發展已經成為了極有利的競爭手段，如何提高現有的生產水平使市場發展更具有號召力成為了許多工業生產企業需要思考的問題，并試圖通過信息技術發展來強化工程技術水平，提升產業生產效率，幫助優化工程配置。本文將主要闡述當前工程機械傳動技術的主要工作原理及其發展狀態，結合現代信息化發展分析信息化對其產生推動作用的具體表現。
【關鍵詞】機械傳動技術;信息化發展;推動作用
當前我國社會已經走入新的階段，傳統技術開始逐漸過渡到信息化科學技術，從一定程度上來說技術手段的發展使得社會的各行各業都有了較大的改變，替換了原有的生產面貌，工程機械的運作也有了較大的突破。而人類社會發展也對新時期的技術生產提出了更高的要求。工程機械傳動技術隨著時展不斷進行改進和完善工作，信息化對其產生了強有力的推動作用，使得改變原有模式，不斷提高工作效率，幫助降低能源的浪費情況，為其提供了更多的應用途徑。
一、工程機械傳動技術的工作原理及發展狀態
所謂的工程機械傳動技術就是說利用齒輪的轉動和鏈條的銜接、液壓動力來完成一系列的能量轉換過程。每一個部分都需要進行動力傳輸來幫助各個組成部位能夠隨之運轉起來，并充分發揮不同的工作職能。工程機械傳動技術主要分為三個方面，包括機械傳動、流體傳動、電傳動過程。及時種機械傳動相對來說工作原理較為簡單，它是一種對動力進行直接傳遞的工作過程，各個動力的傳輸需要依賴于齒輪的互相傳動以及其他零部件的運動過程。第二種流體傳動則與前者不同，它主要是通過液壓形成的動力來完成能量轉化過程實現機械正常的運轉過程。第三種電傳動相比前兩種類型，其應用范圍較小，但往往能夠更有效地幫助遠距離運動轉化過程，借助于電能來帶動機械運轉。在工程機械領域里，傳動設備一直是核心工作，它能夠為生產發展提供有利條件，創造更好的生產模式推動工程發展。隨著信息技術在我國迅猛發展，工程機械傳動技術也開始摒棄原有的生產開發模式，對其工作手段進行適當調整，充分結合計算機設備和相關電子動力管理系統來完善工程技術，使得領域內的生產發展有了很大的改變，加快了現代工業生產步伐。
二、信息化對工程機械傳動技術的推動作用
時代在進步，生產發展也緊跟時代步伐不斷進行創新改革，使其能夠順應現代社會發展道路。對于工程機械傳動技術來說也在不斷開拓新的發展模式，力求通過信息化來提高工作效率。總體來說，當前信息化對工程機械傳動技術的推動作用主要體現在以下三個方面。
(一)信息動力閥控制技術。
在以往的工程機械傳動技術中大多依賴于滑閥對整個運轉過程的動力進行監管，從一定角度上來說滑閥控制方式較為基礎，當不同的組織部分進行動力轉換過程時，滑閥能夠對其進行控制并進行運動調整。在早期的工業活動中，滑閥應用十分廣泛，但在實際應用過程中也存在著諸多不足之處，對部件運轉過程調控不夠精準。隨著信息技術的多方位拓展，新的微電子動力控制技術由此而生。它在原有的工作模式下提供了數據支撐作用，能夠在工作過程中進行數據分析處理，使得動力閥的控制能夠更加精準，并開始引進脈沖開關閥與電磁閥，對閥控制進行了更高層次的升級過程，并開始向各個工作環節滲透，影響至深。這一改變奠定了信息化在工程機械傳動技術中的重要地位，不僅簡化了動力運轉過程，還使得監控管理更加精準和直接。
(二)微機數據處理技術。
液力變矩器一直是流體傳動技術最為關鍵的組成部分，它主要依賴于液體流動通過渦輪等組織結構來形成工作脈絡，并通過渦輪等組件的運轉過程來推動葉片的運轉，來完成不同程度的自動變矩過程。從工作效率上來說，傳統液力變矩器還存在許多缺陷，往往在工作過程中由于負荷較大，無法正常完成流動過程影響工作流程。嚴重時還會出現能量傳輸不充分的情況，最終導致能源損耗產生較大損失。然而，在信息手段的幫助下開發而出的液力傳動技術能夠很好地解決這些問題，它能夠將計算機信息數據處理過程嵌入到變矩器中，實現對動力過程的信息控制和監管，來幫助更好地完成動力轉換過程，提高機械運轉效率。譬如當前行業內運用較為廣泛的混合動力轉載機，大多已經沒有再使用液力變矩器，而是采用一種電機與行星齒輪互相進行轉換來推動機器運轉的方式。它能夠在負荷較大的情況下，實現二者的互相轉換協作過程，對整個系統進行有效支撐，讓其能夠抵抗較大壓力來完成正常的變矩工作。除此之外，這類裝置還能夠儲備剎車帶來的動能，在需要動能時進行能源補給，從而降低工作成本。
(三)電驅動技術。
目前來說，電傳動技術在實際工業發展中應用渠道較為狹窄，這是由于該技術在應用過程中所需具備的電磁資源配置要求較高，往往無法實現品質配置。許多大型的采礦電輪車都需要采用電傳動裝置。在現實工作流程中，電傳動技術存在一定的電子技術基礎，使其能夠與之進行有效融合貫通，可以充分簡化能量轉化流程。由此產生的微電子信息處理技術相比原有的工業技術手段和配置上來說有了很大的技術創新和技術提升，使得運用過程更加易操作，提高了便捷性。例如日本生產開發的混合型電動挖掘機PC200－8改變了原有的液壓驅動，以一種能量儲備手段實現在部件運轉過程中對設備剎車和流轉過程的能量進行合理保存，這就是所謂的電驅動技術。除此之外，近年來行業內還開始引進和運用到各種新型信息技術手段來幫助多方位控制作業流程，強化技術能力，提高工作效率，并降低了生產成本。無論是在交通運輸行業還是風力發電等方面都投入了廣泛應用，幫助推動現代化工業進程。
三、信息化工程機械傳動技術對現代社會的積極作用
無論是哪一種信息化傳動技術，都使得落后的技術手段發生改變并提高了工業生產發展的可控性。一方面來說，由于現代工業涉及領域較多，其生產形式和應用渠道各種各樣，機械產品質量的提升意味著整體的生產水平都能夠上升到更好的層次，包括設備挖掘、器械打樁等制造方面，使得在實際的工業作業過程中相關工作人員能夠更好地實現對機械的掌握，節省一定的人力物力，提高工作效率，實現各行各業的發展，讓現代社會能夠更有利于人們的生存發展。另一方面來說，信息化工程機械傳動技術的發展大大地提升了工業作業的安全性，從一定程度上能夠有效節省能源，減少不必要的開發浪費，為后代的生存發展進行資源儲備。另外信息化工程機械傳動技術可以適當減少有害物質的工業排放，幫助建設可持續發展的生態環境，使得人與自然社會和諧統一。
四、結語
綜上所述，在實際工程機械傳動技術體系構建過程中信息化的重要性不可忽視，它將直接關系到工程機械運作過程中的成本、進度及質量和效率，乃至環境保護。信息化發展從很大程度來說改變了原有的工業發展模式，不斷采用創新技術手段提高生產開發效率，優化資源配置，實現精準的安全性工業生產。由于筆者自身專業知識的缺乏及相關技術掌握不夠成熟，該分析研究存在一定缺陷，希望可以為信息化工程機械傳動技術發展提供一定的理論參考。
作者:陳文旺 單位：唐山百川智能機器有限公司
機械傳動論文:煤礦機械傳動齒輪失效的改進方法
1齒輪失效原因分析
1.1設計方面
對煤礦機械而言，其基本采用低速重載齒輪，此外，煤礦機械的工作條件以及工作環境都欠佳。煤礦機械結合自身長遠的發展，對齒輪提出了相應的要求，然而，這都是齒輪設計工作還無法達到的。現實中齒輪的相關參數與技術指標，還無法適用于煤礦機械，即該類齒輪無法勝任煤礦機械的要求。此外，部分齒輪零件指標、運算方式、準則等還有待提高與統一。就像齒輪的某些指標，如接觸疲勞強度等，對該強度的剖析運算模式依舊采用過去的Hertz公式，該公式指的是，測試樣品在經受交變應力的前提下，根據其斷裂循環次數，最終經分析而形成S－N曲線。疲勞設計以該曲線為根據，但是，現實中會有許多相關因素的干擾，這將導致試樣和產品的表面質量存有質的區別。
1.2制造加工方面
在制造加工方面也有一定的問題，如制造出來的齒輪質量無法達到相應的參數與技術指標。在制造大齒輪的時候，成品可能存有許多方面的缺陷，如砂眼、化學成分偏析以及氣孔等。鍛造比是齒輪鍛造時需要十分注意的問題，因為其直接關系到材質的性能。此外，沒有對產品進行恰到好處的熱處理，齒面硬度也由于調質處理方面的欠缺，使產品無法達到相應的設計標準，如一些成品的硬度只有HB17O～HB2O0上下的水平。對齒輪進行淬火處理時，由于其齒面并沒有統一的硬度且淬硬層不深，這將導致淬火裂紋，同時存有一定的內應力。就采掘機械來說，其采用的齒輪普遍具有以下特點：一是滲碳層不深，不同部位的硬度差別大；二是加工精度欠佳，在加工較大模數齒輪的時候，會有齒形超差與徑向跳動的情況產生，此外，齒面的粗糙水平超出了有關標準，這些因素的綜合作用將令齒輪的接觸精度降低；另一方面，其對齒輪的使用年限與承載性能也有較大的影響。
1.3安裝使用方面
大部分的煤礦現場都欠缺完善的機械安裝準則與技術，其極大程度地依賴于經驗施工。此外，測量儀器有所欠缺，這就無法實現安裝質量的平穩，從技術層次來看，齒輪的安裝情況不容樂觀，其體現在齒輪接觸面積、軸中心線、中心距、水平度和輪齒嚙合間隙等方面。新的齒輪安裝以后，因為無法較大限度地實現跑合，此外，因為時間有限，跑合趨于表面流程，即倘若有運行的聲響，就可以拿來運用了，不能實現跑合的規范與目的，沒有對齒輪與減速箱進行規定時間間隔的清潔，造成潤滑油脂的使用與選取不當以及缺油等。如采掘機械，經常有雜質、煤粉等物質進入該機械的減速器內，一些違規操作使機械運行功率超過了限額，齒輪無法承受更大的力矩。
2改進途徑
2.1設計方面
在限定煤礦機械齒輪大小與形狀的前提下，怎樣提升該機械的使用年限以及增加其強度，這是令許多學者與工人困擾的難題。改進齒輪對煤礦機械，尤其是采掘運輸機械來說，顯得非常重要。采掘運輸機械由于自身的工作特點，造成了其齒輪要有巨大的承載能力與足夠強的抵抗沖擊載荷的能力，如該齒輪要經受住1600MPa的接觸耐久性極限強度，1200MPa的彎曲極限應力強度。因此，齒輪設計所需的技術含量逐步提升，如何優化設計齒輪顯得尤為關鍵。關于優化設計，其涵蓋了優化選材、先進的加工技術、載荷的精準運算、提高齒輪表層光潔水平、有效的潤滑參數、優化齒形結構、強度計算公式的修正以及提升整體化、標準化水平等內容。
2.2選擇材料方面
選取材料來制作齒輪的時候，先得合理分析該材料是否能滿足相關的工藝指標以及強度要求等。借鑒工業水平先進的其他國家并與自身實際情況相結合，得出我國可以選用低碳合金滲碳鋼來當作制造齒輪的材料。倘若齒輪要經受沖擊與承載，那么應該選取含有鎳元素的鋼材，該類鋼材的成分基本為Ni-Cr－Mo與Ni－Cr的合金滲碳鋼；倘若齒輪所需承載的負荷沒有太大的波動，或者是模數與功率都不大的齒輪，其選用的材料可以是無Ni－Mn鋼。該類滲碳合金鋼都具有較低的碳含量，其均值不超過0．2%，在材料所含有的化學元素中，Ni可以增加鋼的韌性，Cr可以使鋼在耐磨與淬透這兩方面的性能得到提升，而Mo、Mn都可以提升鋼的淬透性。要探究與開發出具有良好淬透性的滲碳齒輪鋼，其淬透性比較緊密，能夠實現其在不發生較大變形的前提下而生成一定的芯部硬度。要盡可能采用冶金性能優越的質量好的電渣重熔合金鋼以及真空脫氣精煉鋼，該類材料含有的雜質少，整體致密度比較良好，韌性與塑性也相當優越。此外，其還在一定程度降低了機械性能，提升了各向同性水準。選取該類材料來制造齒輪，其性能會超出一般齒輪，就像在齒輪極限負荷與接觸疲勞壽命方面，特殊材質的齒輪性能會比一般齒輪強數倍甚至數10倍。
2.3加工工藝方面
對滾輪進行機械加工的時候，不可將精、粗滾工序混在一起，而是應該分別處理，即在滾刀作用下進行粗切應放在前面的工序，接著進行精滾齒，該過程是為了確保滾刀能有較小的誤差，此外，該過程應用的工具是專用滾刀，對于切齒的深度，要求在零位左后。此外，切齒深度是通過百分表來調控的，該過程所使用的精滾齒滾刀，其齒形有相應的要求，即誤差要在0.03mm以下。通常情況下，齒形加工不得低于9級精度。對齒輪的齒面也有相應要求，如其粗糙度要達到一定的標準，對齒輪進行打磨之后，緊接著進行拋光工序，通常情況下，使用的是振動拋光或者是電拋光，該工序能夠提升表面粗糙度，倘若表面粗糙度不夠良好，那么該齒輪的使用年限要比粗糙度優越的齒輪壽命少18倍左右。
2.4熱處理方面
齒輪芯部過渡區至表層的剪切強度與其表面硬度，這兩方面直接與煤礦機械齒輪的承載能力相掛鉤。倘若要提升該類齒輪的硬度，最有效的方式就是采用深層滲碳淬火，該方法能夠使齒輪芯部的硬度得到相當大的提升。此外，其還可以使齒輪的硬化層達到足夠的深度，且在過渡區也不會有過大的殘余拉應力。齒輪表面的碳含量也有相應的指標，通常情況下，要求在0.8%~1%這個區間，此外，齒輪內部到表層的硬度要逐步過渡，不能有較大的跨度。回火以及淬火都是滲碳齒輪要經歷的工序，這些工序能夠讓齒輪表層有HRC58～62的硬度，并能在一定程度上降低甚至消除齒輪內存有的殘余內應力。氮、碳共滲工藝具有突出的優點，在進行該工藝的時候要對氮量進行一定的調控，即其滲人深度應小于0.2mm，這不僅有壓應力生成，且可以令表層得到硬化。經該工序處理的齒輪要比普通滲碳齒輪性能優越很多。由于人工時效處理通常會安排在熱處理之后，以進一步提升成品性能。
2.5表面強化處理
在一般情況下，齒輪經受的一道工序就是齒根與齒面的噴丸強化處理，磨齒以及滲碳淬火工序一般在該工序之前進行。當齒輪表層經受細微型的球形彈丸的沖擊時，在齒輪次表層就會有一薄層出現，且該薄層具有相當高的殘余壓應力，這使齒輪的接觸疲勞強度提升了數10倍，齒根彎曲疲勞強度也得到緩解，這有助于抑制裂紋延展。該工序可以提升齒輪的潤滑性能；可以提高齒輪的沖擊抵抗能力；能夠消除齒輪由于加工所導致的表面缺陷以及相關應力；可以降低點蝕，提升齒輪的耐久性能。通過相關資料可知，沒有經過噴丸處理的齒輪，其使用壽命要比經噴丸處理的齒輪短近6倍。
3結語
我國常見的煤礦機械設備事故已經成為妨礙我國煤礦挖掘和運輸的重要因素，其中傳動齒輪失效是造成煤礦機械設備事故的重要誘因。因此，對煤礦機械設備中傳動齒輪失效的形式及原因進行研究，有助于降低煤礦機械設備事故率，保障煤礦從業人員的人身安全。
作者：張金萍單位：白城職業技術學院
機械傳動論文:煤礦機械傳動齒輪質量及使用壽命
1齒輪失效的具體原因分析
（1）初始設計不合理，導致不能很好地實現傳動。煤礦機械工作環境的特殊性，決定了煤礦機械傳動齒輪的設計與其他傳動齒輪設計原則不同。如果在設計齒輪過程中，沒有考慮煤礦機械傳動齒輪工作環境的特殊性以及使用條件，仍然按照過去那種設計理念和方法去進行設計，缺乏針對性的相關研究與試驗，那么就會造成設計的齒輪參數達不到技術要求，就不能與不同煤礦機械的實際工況和條件緊密結合，比如說設計齒輪在選擇材料時輪齒材料硬度不夠，就很容易出現點蝕，導致明顯的齒面損傷。
（2）在加工制造過程中，制造工藝如果存在缺陷，也會使齒輪質量達不到相應的技術要求，甚至出現產品質量低劣。比如說在鍛造齒輪過程中，不注意齒輪材料的一些缺陷，如氣孔和砂眼等，或者是齒輪模數不足，都會導致材質性能下降，還有就是熱處理工藝質量不過關，齒面硬度難以達到技術要求，淬火處理硬度不均以及加工精度偏低，這些都會影響齒輪的精度，直接影響齒輪的承載能力及使用壽命。
（3）在安裝使用的過程中，如果安裝不規范，就無法保障安裝度，造成安裝質量不穩定的情況發生，達不到齒輪安裝技術要求以及質量標準。齒輪在安裝過程中，要考慮多方面的因素，比如說齒輪軸中心線的平行度、水平度、接觸面積以及輪齒嚙合間隙等，這都會影響齒輪的工作壽命。如果安裝以后，沒能經過一定工作量的跑合過程，過早投入使用，會使齒輪提前達到疲勞強度，這就大大縮短了齒輪的使用壽命。還有如果安裝以后工作的過程中，不能及時地更換潤滑油脂，或者油脂達不到技術要求，甚至因為不經常檢查機械設備造成漏油、缺油的情況發生。還有就是不能定期清洗減速箱和齒輪，使減速器內混入一些煤粉及其他雜物，或者是操作不規范，這些情況都會使機械超負荷運轉，使齒輪超出其承載能力，縮短齒輪的使用壽命。
2提高齒輪質量及使用壽命的途徑
（1）從設計上著手在不改變齒輪外形尺寸的前提下，如何提高齒輪的強度和壽命是一個亟待解決的重要問題。煤礦機械由于其工作條件的特殊性，首先要從設計上入手，改變設計參數要求，增大齒輪應力極限強度以及屈服強度等，這就需要進一步優化設計參數，進一步突破科研技術的限制。一般情況下，優化設計的內容主要有強度計算公式的修正、齒輪載荷的計算、優化齒形結構、合理選擇材料、提高表面光滑度、有效的潤滑度以及合理的硬度和裝配要求等。比如說在閉式齒輪傳動中，通常要保障齒面接觸疲勞強度，對于齒面硬度很高、齒芯強度低的齒輪或者是材質較脆的齒輪，通常要優先保障齒根的彎曲疲勞強度。功率較大的傳動，齒輪發熱量較大，易于導致潤滑不良及輪齒的膠合損傷，為了控制溫度的過快升高，應該進行散熱能力的計算。對于開式傳動齒輪，可以視具體需要適當增加模數。表1列舉了幾種比較先進的設計方法。
（2）材料的選擇方面由輪齒一般的失效形式可以知道，設計齒輪傳動時，應該保障齒面具有較高的抗磨損、抗點蝕、抗膠合以及抗塑性形變的能力，而齒根必須要有高的疲勞強度，也就是說要有較高的抗折斷能力。所以說，對齒輪材料的基本要求就是齒輪的齒面要硬，而齒芯要有較好的韌性。一般而言，礦山機械設備的齒輪傳動功率很大，工作速度較低，周圍環境中煤炭粉塵含量較高，根據這一具體使用環境，煤礦機械設備傳動齒輪往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料，當然這也要根據具體情況進行選擇。比如說用冶金質量好的真空脫氣精煉鋼以及電渣重熔合金鋼來制造出的齒輪具有較高的純度和較好的致密度，塑性和韌性都非常好，含有的氮、氧及其他雜質很少，這就有效減少了材料機械性能的各向異性，使齒輪接觸和彎曲疲勞強度大大增加，使齒輪使用壽命增加。試驗表明：用電渣重熔鋼制造的齒輪在過載區內的壽命比普通電爐鋼制造的齒輪壽命平均提高6倍,而用精煉鋼則提高4倍。表1齒輪斷裂、點蝕、剝落影響因素表注:↗代表增加；↗↗代表明顯增加；代表下降；代表明顯下降。
（3）從加工工藝和熱處理方面入手提高齒輪加工精度以及表面硬度，還要注重表面的強化處理。為了減少齒輪在傳動中的磨損現象，一般是降低齒輪的表面粗糙度和提高加工精度。在進行齒輪加工時，每一步工序都應該按照設計標準規范進行操作，要分清粗滾、精滾工序的流程，先用滾刀進行粗切，然后再用專用的滾刀進行精加工，保持滾刀精度并用百分表來控制切齒深度，誤差控制在零位附近，確保加工精度。還有就是齒輪的表面粗糙度必須達到設計要求，通常情況下采用研磨、磨削以及拋光等工藝手段可以改善齒輪齒面的粗糙度，有利于增加齒輪的使用壽命。另外就是對齒面的修形、齒形修緣等，能減輕嚙合過程中偏載現象，提高齒輪承載能力。要提高齒輪的表面硬度，可以采用各種滲入工藝，比如可以采用滲碳淬火的熱處理工藝使齒面獲得較高的硬度，而齒芯仍然硬度較低，保持了良好的韌性，由齒輪表面到齒芯的硬度梯度要緩和，以適應傳動機械設備的工作要求。經過滲碳淬火或者磨齒后，尚需對齒輪做的強化處理，主要是采用噴丸強化的方式，噴丸強化表面的電拋光或者是振動拋光可以去除一定的表面層厚度并降低表面粗糙度，有效地抵抗破壞性的沖擊，減少齒輪點蝕，增大耐久極限。任意尺寸的齒輪都可以采用噴丸強化處理的方式來增強齒輪齒根的抗彎曲疲勞性能，提高齒輪疲勞壽命，齒輪噴丸與不噴丸相比壽命可提高6倍。
（4）安裝齒輪要進行正確的安裝運行，才能提高使用壽命。經過一定的試驗表明，安裝齒輪時，正確調整齒輪兩軸間的平行度和垂直度，可以有效避免間隙過大、過小以及扭斜等問題的產生，使齒輪的嚙合間隙合適，另外提高減速器齒輪副的安裝精度對提高齒輪的承載能力、減少磨損以及提高使用壽命有著很大的影響，不管是新安裝、檢修或者更換安裝，都應該嚴格遵守安裝技術標準。新齒輪在安裝使用時，首先要進行充分的跑合，達到一種的工作狀態，要注意的是為保障安裝精度及正常的嚙合，齒輪更換時應該成對進行更換，然后要進行科學地維護管理，定期進行檢測，了解齒輪的磨損狀況，開展故障診斷，及時的發現問題，進行處理。還要定時檢查減速箱的工作情況，及時更換油脂，防止其他異物進入，一旦發現，及時清掃，改善減速器密封性，防止漏油情況的發生，最重要的是要嚴格按照規則進行操作，不能超負荷工作。
（5）加強齒輪潤滑性能，防止磨損過快齒輪的潤滑應該引起足夠的重視，應按照理論規律進行齒輪潤滑參數設計，同時要根據不同的齒輪材質，選用不同的油脂，一般對于傳遞負荷較輕的齒輪，應該選用純礦物油，而對于傳遞負荷較大，且所處工作環境較為復雜的齒輪，應該選用極壓齒輪油。潤滑油粘度選擇的主要依據是齒輪的切線速度，對于速度不高的齒輪，宜選用黏度高一些油來潤滑，對速度較高的齒輪傳動，要用噴油潤滑，宜選用黏度低的潤滑油。齒輪的潤滑效果會影響齒輪的齒面點蝕、齒面膠合以及塑性變形的狀況，所以應該根據各類潤滑工況對齒面強度的影響進行具體分析,結合實際情況，選擇合適的潤滑劑和潤滑方法，從而提高齒輪使用壽命。
3結語
煤礦機械傳動齒輪是整個傳動設備的核心部件，所以說它的使用壽命就決定著整個機械設備的使用壽命。煤炭的開采關乎著國家的經濟發展，要從根本上著手，不斷結合實際情況，去探索提高齒輪質量和使用壽命的有效途徑，減少煤礦安全事故，增大產出，為國家的建設貢獻出更大的力量。
作者：韓蕓芳單位：吉林工業職業技術學院
機械傳動論文:機械傳動科學技術的發展探索
1機械傳動技術的萌芽
因為傳動系統是機械不可缺少的組成部分，所以傳動系統與機械是同時產生的，甚至可以說，因為有了傳運裝置，機械才得以產生。比如，我國春秋時期即已經廣泛使用的桔槔，便可以視為簡單的機械，其中，最為智慧的，就是杠桿原理的運用，而這里的杠桿，恰恰就是傳動系統，可見傳動系統在機械中的重要作用，同時也說明，對于機械的不自覺使用，早在春秋時期，智慧的先人就已經開始了。另外，指南車是展示我國先人智慧的又一發明，這是利用齒輪傳動系統和離合裝置來指示方向的車輛。關于指南車的記載，雖有神話成分，或存在史實上的矛盾，但《宋史?輿服志》記載的指南車結構和技術規范，尤其是齒輪大小和齒數的詳細記載，不僅證明指南車在我國古代確實存在，也顯示了我國古代機械制造的高超水平。另據考證，早在戰國到西漢之間，機械傳動的重要標志——齒輪，就已經誕生了，另參酌其他古籍，當可推知，指南車的發明，肯定早于宋代，中國古代科技史學家王振鐸認為，三國時[期的馬鈞發明了指南車，頗為可信。放眼國外，關于機械的記載與使用也比較早。早在古希臘時期，就有機械傳動的記載。羅馬時代，則發明了水力驅動，木制齒輪傳動的“谷物碾磨機”，后來，瑞典人在谷物磨中率先采用了斜齒輪傳動，在傳動技術史上稱得上是突破，只不過，這種斜齒輪是由石頭制成的，在材料上顯得過于原始。進入14世紀，以時鐘的發明為標志，齒輪傳動系統產生了一個飛躍。因為時鐘比較精細，傳動齒輪自然也需要精密化、小巧化，于是，人們開始研究金屬齒輪。先人的智慧值得景仰，但在工業革命之前，各類傳動系統也和機械本身一樣，處于原始階段。直到18世紀初，蒸汽機進入實用，相續在礦井排水、鐵路機車、加工制造等領域大顯身手，現代意義的機械才得以產生。從本質上來說，蒸汽機是機械的動力系統，它的飛躍對于傳動系統自然提出了更高的需求，從那以后，高標準、高質量的金屬齒輪傳動得到了極大應用。
2機械傳動技術的發展
19世紀末，電動機和內燃機獲得廣泛使用，對機械傳動技術提出了更高要求，到20世紀初期，機械傳動技術有了很大發展，直齒輪、斜齒輪、錐齒輪和蝸桿傳動相繼問世，性能、精度及耐久性方面都有了很大發展，基本上可以滿足機械工業的需要。20世紀40年代后，齒輪幾何學逐漸發展成為一門獨立的學科，齒形、嚙合及齒輪之間的展成關系，可以通過數學計算實現化，這使得機械傳動真正成為一門科學。在計算的支撐下，研究人員逐步掌握了齒輪傳動的表面接觸強度及輪齒彎曲強度，基于動載荷的機械傳動設計也初步成型，并應用于高速重載的汽輪發電機傳動系統。這期間，研究人員還提出了齒輪齒廓和齒向修形設計的方法，以提高承載能力。進入20世紀60年代，肇端于美國的宇航技術取得突破性進展，導航系統、火箭助推器對傳動系統的要求非常高，不僅要求傳動系統體積小、承載能力強，性更成為首要的考量標準。為此，研究人員不遺余力，對直齒、斜齒、錐齒的表面疲勞強度進行了深入研究，并進行嚴謹的性增長試驗，通過研究，發現傳動系統的原材料和齒輪的嚙合性不僅關乎其承載能力，也與其性密切相關，這一發現促成了非金屬材料（如高強度塑料）齒輪的產生。進入70年代后，機械傳動技術更有了飛躍式的發展，空間嚙合理論成為這一時期的亮點，研究人員相繼推出曲線錐齒輪、環面蝸桿、點接觸蝸桿及圓弧齒輪等新式傳動系統，極大推動了機械傳動技術的發展。值得一提的是，我國正是在這一時期，在機械傳動技術領域，迎頭趕上發達國家，達到了世界先進國家的水平。20世紀80年代以后，隨著知識經濟的到來，機械傳動技術更是突飛猛進，在空間嚙合理論的推動下，少齒差行星傳動、變型伺服傳動、新型蝸桿傳動等新型傳動系統相繼出現，彈性變形理論、制造誤差的嚙合理論、局部共軛理論及失配嚙合理論，都達到很高水平，齒間載荷分配和應力分析也得到廣泛應用。這期間，傳動系統減振降噪研究，也成為一個熱點，并獲得諸多成果，輪齒三維任意可控修形設計便是其中最為重要的創舉，根據輪齒修形的要求，多自由度數控齒輪加工機床紛紛問世。傳動系統動力學研究更為深入，研究人員提出了齒輪傳動系統故障診斷、狀態監控和失效預警的思路，并開發出相應的監控與診斷軟件，用于冶金、船舶、電廠等大型關鍵設備的傳動系統，使之走上了智能化的臺階，取得了較好的效果。同時，傳動系統的研究由微觀返向宏觀，即傳動系統的研究并不單純以傳動系統為對象，而是把機械作為一個整體來研究，傳動系統與整機的匹配、協調，越來越受到重視。
3機械傳動技術的展望
隨著科學技術的發展，機械傳動的模式早已不再局限于齒輪、鏈條等接觸式傳動，通過電磁感應原理來傳遞動力的非接觸傳動（如電磁軸承、電磁傳動等）已進入實用，與傳統的接觸式傳動相比，非接觸傳動具有無磨損、壽命長、效率高等優點。當然，傳統的軸承等接觸式傳動，仍大有用武之地。今后，機械傳動技術領域的研究，應在優化改進傳統傳動技術的基礎上，探尋創新型傳動模式，在一段時間內，研究重點仍然是前者。大體來說，機械傳動的研究方向主要有以下幾點：
3.1提高機械傳動的信息化、智能化水平信息化和智能化是現代社會的重要特征之一，涉及到生產、生活的方方面面，機械傳動領域也不能例外。機械傳動技術應與計算機控制技術相結合，實現信息化和智能化，即根據原動力系統的效率特征和執行系統的功能要求，通過計算機控制技術，實現動力傳動功率和速比的實時控制，從而使原動力系統、傳動系統和執行系統趨于匹配與融合，這一研究也是機械裝備實現自動化和智能化的重要基礎。經過科研人員的不懈努力，傳動系統的信息化與智能化，以至于機械裝備的信息化和智能化，已經獲得重大進展，在汽車、工程機械和軍工機械生產領域廣泛應用。目前，自動變速傳動是最為主要的信息化、智能化傳動模式，一般來說，包括三種形式，即機械自動變速ASM（Automaticshiftmanualtransmisson）、液力機械自動變速傳動AT（Automatictransmission）和無級自動變速傳動CVT（Continuouslyvariabletransmission），這三種傳動形式的技術已相當成熟，代表著傳動技術信息化、智能化的主流。但在國內，相對而言，AT、CVT技術還存在較大差距，應重點攻關。
3.2傳動系統新材料的突破現代材料科學肇端于20世紀50年代，蘇聯成功發射人造地球衛星之后，人們認識到，先進材料對于高科技的發展起著至關重要的作用，此后，材料科學成為人們耳熟能詳的熱門詞匯。在傳動技術領域，新材料的運用也方興未艾，比如梯度材料、陶瓷材料、納料材料、高分子聚合物、智能材料、表面涂層及自修復材料等，均以其鮮明而獨特的性能特點，推動著機械傳動技術的發展和性能的提高。材料科學是多學科交叉與結合的結晶，是一門與工程技術密不可分的應用科學，我國材料科學的研究水平位居世界前列，有些領域甚至居于世界經驗豐富水平，我們應保持并發揮這一優勢，將其擴展到機械傳動等生產領域，為國民生產提供科學技術支持。
3.3提升機械傳動的適應性現代機械工程的發展日新月異，對于機械傳動系統的要求也越來越高，比如，宇宙空間的高真空、微重力、大溫差，海洋環境下的海水腐蝕，以及強磁場或強強電場等特殊（極端）環境下的機械，就需要與該環境相適應的傳動系統。這類特殊（極端）環境下的傳統系統開發及其適應性研究，以及傳動系統在該環境下的服役特性研究，也是我們下一步研究的重點。此外，微機械中的微型傳動系統，也是一個重要的研究方向。因為尺度效應的影響，微型傳動系統與普通機械傳動的工作原理和性能特征均有很大不同，當傳動系統的尺寸小到微米或納米級時，會產生很多新的科學問題。比如傳動副元件的表面積與體積之比增大，表面力學、表面物理效應將起主導作用，同時微傳動系統的摩擦學、熱傳導與常規尺度的傳動系統不同，這就需要加大研究力度。
4結語
本文回顧了機械傳動科學技術的發展歷程，并對其研究方向作了簡要的展望。傳動系統是機械的重要組成部分，是決定機械發展水平的重要標志。隨著科技的發展，機械傳動系統也與原動力系統、執行系統相協調，產生了飛躍式的發展。總體來說，機械傳動系統的發展是朝著高效率、重荷載、低噪音，適用性強且成本低的方向發展，并特別強調傳動系統的節能與環境意識。
作者：張森單位：晉中職業技術學院
機械傳動論文:煤礦機械傳動齒輪失效問題及處理
摘要：煤礦工作一般都是比較嚴謹和危險的工作，煤礦機械故障不僅影響著工程的進度，降低生產效率，也影響著施工人員的生命安全，而傳動齒輪的失效問題是煤礦機械最為常見的問題，所以加強對傳動齒輪失效問題的研究具有重要的意義，文章先分析傳動齒輪失效的表現形式，進而探索出現這些問題的原因，經過研究得出避免傳動齒輪失效的有效措施。
關鍵詞：煤礦機械；傳動齒輪；失效；有效措施
在煤礦產業中，傳動齒輪應用非常廣泛，是煤礦機械的一個重要組成部分，但是煤礦的運輸重量一般都很大，在施工過程中，很容易導致超重現象，長時間高強度的工作就會導致傳動齒輪出現問題，導致機器癱瘓，影響煤礦的施工作業，降低生產效率，甚至造成安全隱患。
1傳動齒輪的工作環境及工作特點
煤礦的生產作業一般都是在礦井中進行的，傳動齒輪的工作環境大多都是在地下進行生產作業，井下的環境比較復雜惡劣，所以傳動齒輪要適應井下復雜的結構情況，因此相對而言傳動結構也復雜一點。由于煤礦是重型產業，要求傳動齒輪具有比較高的承載能力和性能，礦井一般空間不是很大，所以傳動齒輪還要滿足體積小，抗沖擊能力強等特點，傳動要求高效率，盡量減少過程中能量的損失。
2傳動齒輪失效的表現形式
2.1傳動齒輪磨損失效
磨損的程度分為很多種，一般分為：正常的磨損、中度磨損、破壞性磨損、磨料性磨損以及腐蝕性磨損等。一般性的磨損不會對齒輪的傳動造成重大的影響，比如正常的磨損，這是齒輪傳動過程中必然存在的，在齒輪的使用壽命中，不會造成齒輪失效，這個磨損是經過時間慢慢磨損的，不影響齒輪的正常轉動；對于中度磨損，這個要比正常的磨損速度快一點，在齒輪傳動工作的過程中，可能會發出噪音，由于磨損的程度比較大，損失機械能，會降低齒輪工作的效率；破壞性磨損，這個磨損的程度就很大了，齒輪表面會形成嚴重的損傷，嚴重影響傳動齒輪工作的效率，破壞了齒輪的結構，大大縮短齒輪的使用壽命；磨料性磨損是指在齒輪中間進入了一些顆粒，增大了齒輪間的摩擦系數，摩擦力增大，加速了齒輪的磨損，可能會出現齒輪停止轉動的現象；腐蝕性磨損就是在齒輪轉動的過程中與周圍的化學物質發生的反應，發生了齒輪表面的腐蝕，嚴重影響齒輪的工作效率。
2.2傳動齒輪疲勞失效
在加工過程中，齒輪的表面肯定存在初始裂紋，加之傳動齒輪工作的過程中應力的反復作用下，造成材料的疲勞，當作用的應力超出了材料的疲勞極，裂紋就會延伸擴張，加速齒輪的損壞，出現齒輪失效。
2.3傳動齒輪膠合失效
齒輪的轉動需要潤滑油的幫助，在強重力作用下，齒輪間的潤滑油不能及時的補充，造成兩個齒輪接觸面的油膜擠破，兩個金屬齒輪直接接觸在一起，在高速運轉的情況下，溫度上升，可能造成齒輪的膠合，出現失效。
2.4傳動齒輪斷裂失效
齒輪的斷裂意味著徹底不能工作，斷裂分為疲勞斷裂，高負荷斷裂以及淬性斷裂等。疲勞斷裂就是齒輪在彎曲應力的反復作用下，出現裂痕，當應力超出了齒輪的疲勞極，裂痕繼續擴張，導致斷裂；高負荷斷裂是指在高強度的作業狀態下，負荷已經超出了齒輪的額定負荷導致的破壞性斷裂，或者由于腐蝕使得齒輪部分點出現點蝕，導致斷裂等；淬性斷裂是指傳動齒輪經過熱處理時產生了過大的內應力，產生裂紋，外界的壓應力與彎曲應力的作用下，產生疲勞，當超過它的疲勞極就會促使裂紋延伸，導致淬性斷裂，這種斷裂的特點就是初始斷裂的部位顏色會有點深，這是氧化的結果。
3傳動齒輪出現失效的具體原因
設計階段：由于齒輪工作環境的特殊性，決定了煤礦機械齒輪設計的特殊性，在設計階段，可能忽視了傳動齒輪在礦井工作的特殊性，按照傳統的設計來設計煤礦機械傳動齒輪，造成傳動齒輪不能滿足礦井下高強度，環境復雜的要求，達不到韌度、抗沖擊和耐疲勞的要求，這是導致傳動齒輪失效的自身原因之一。齒輪的制造加工階段：即使齒輪的設計沒有問題，若在制造加工方面不合格，齒輪一樣會失效，如果質量把控不嚴格，鍛造時化學成分超標或者化學成分有殘留，降低了齒輪的性能，不能滿足工作的需要。例如：在加工過程中C的含量超標，就會增加齒輪的脆性，容易發生斷裂，造成失效。齒輪的安裝使用階段：不正確的安裝方式同樣會導致傳動齒輪的失效，安裝的位置出現偏差，影響整個傳動齒輪的安全，同時，傳動齒輪的工作需要潤滑油的不斷補充，一旦缺少潤滑油就會增大摩擦力，降低齒輪工作的效率，增加磨損，導致傳動齒輪的失效。
4避免傳動齒輪失效的有效措施
根據上述傳動齒輪出現時效的形式和失效的原因，制定防止傳動齒輪失效的有效措施，避免失效問題的出現。
4.1齒輪設計階段控制
設計階段要充分的對煤礦齒輪的工作環境進行研究考察，只有充分了解齒輪的工作環境和工作性能的需要，才能對齒輪提出合理化的設計。根據煤礦齒輪工作的特殊性，優化齒輪的設計方案，滿足齒輪抗沖擊力、耐疲勞性以及承載力的要求，進行的計算，在符合國家標準的前提下，選擇適合煤礦特殊工作的材料，尤其是鋼材的選用尤為重要，這直接影響著齒輪的強度，好經過研究確定選材，確定潤滑油等，以免后期工作出現漏洞。
4.2齒輪工藝制造階段控制
選材好工藝也好才能保障傳動齒輪的質量，要嚴格控制齒輪制造過程中的質量，改善制造工藝，提高工藝質量。傳動齒輪的表面不能過于光滑，研究表明，表面略微粗糙的齒輪要比表面光滑的齒輪使用壽命更長，這個粗糙度應該根據實驗來確定，合理的控制粗糙度，將齒輪的性能提升到狀態。
4.3齒輪安裝階段控制
齒輪的安裝看起來很簡單，其實有比較高的要求，對于傳動齒輪的平衡度、垂直度都是有要求的，而且這個標準還很嚴格，稍微有一點偏差就會影響整體的性能，所以，在安裝階段應該有專業人士來進行指導，運用專業的工具輔助安裝，較大限度的減少齒輪間的摩擦，降低損耗，提高工作效率，延長使用壽命。
4.4齒輪使用及維護階段控制
在傳動齒輪的使用過程中，應盡量不要超過傳動齒輪的額定負荷量，潤滑油也要及時補充，保障傳動齒輪是在潤滑油的輔助下工作，此外，潤滑油不能摻入雜質，保持純凈，雜質進入齒輪間會增大摩擦系數，影響齒輪的正常工作。設備的使用過程中應該定期維護保養，并檢查傳動齒輪，及時發現問題并處理問題，對于可能發生的問題做到及早預防，防患于未然，防止出現傳動齒輪的失效問題。
5結束語
煤礦產業是我國比較重要的一部分，煤礦的產量決定于煤礦機械的工作效率，影響著經濟的發展，傳動齒輪在煤礦機械中發揮著重要的作用，保障傳動齒輪的正常工作是保障煤礦機械正常工作的重要前提，傳動齒輪失效是齒輪常見的問題，我們必須對其進行研究，找到避免失效的有效措施，每個階段嚴格把關，將失效概率降到低，提高生產效率。
作者：王凱 單位：四川省煤炭設計研究院
機械傳動論文:煤礦機械傳動齒輪失效問題及對策
引言
從客觀現實來看，我國礦山機械事故的發生概率大，最根本的原因在于對齒輪機械的故障分析水平低。從另一方面來看，由于井下工程建設生產的環境十分惡劣，對工程生產會產生直接的影響，與此同時在生產的建設過程中，對人的身體也會產生直接傷害。在井下的生產中，機械的使用通常是在白天進行的，而工人也是以三班倒形式進行輪流工作，這些客觀因素都會直接導致機械更容易出現故障，如果不能做到及時的維護，那么對日常工作將產生極其惡劣的影響。
1傳動齒輪失效的成因分析
現代井下運輸基本上都依靠齒輪運輸作為主要的運輸基礎支持。而齒輪的常見性問題成因則主要分為以下幾點。
1）磨損。井下煤礦運輸，主要由于地質條件的影響，其工作量十分大，這樣就導致齒輪經常處于高負荷狀態下工作。而這些都會加重工作的負擔，導致在生產中產生較大影響。而齒輪磨損，則成為了最主要的損傷形式之一。在進行基層生產的過程中，通過層面的生產使用方法，也會加重齒輪的使用壽命。而在運輸中，過長的皮帶運輸機制，也大大加重了工作負擔。因此在井下運輸中，齒輪的消耗是十分快的，而在建設過程中，齒輪的磨損，也會直接影響到生產的可持續性。
2）表面金屬疲勞。金屬疲勞顧名思義是齒輪表面或內部出現的一種材料損傷情況，對于持續性的高效率生產，齒輪的金屬內部構造會產生一定的拉傷，主要成因就是因為在生產的過程中，生產力超過了齒輪的額定荷載上線，從而導致內部出現裂紋，而生產過程中，這些裂紋就會導致齒輪的斷裂，嚴重損害了井下生產傳動系統的安全性。
3）塑性流動。塑性變形會導致嚴重的飛邊現象產生，對周邊的生產等也會產生影響。由于齒面失去了部分的作用效果，在使用中就會導致出現人字形的魚尾狀皺紋，并導致整體結構的滑動。
4）斷裂問題。斷裂意味齒輪都將失去使用作用。在生產中，齒輪發生斷裂的原因有很多，斷裂導致的問題則影響嚴重。其中最主要的斷裂原因分別為疲勞損傷斷裂、負荷斷裂、磨損斷裂以及淬煉斷裂等。出現以上問題的主要因素在于，制造加工的過程中沒有嚴格按照相關質量標準進行澆筑制造。導致在生產后，齒輪中出現較大的缺陷，在使用中引起了一系列的嚴重影響。其次在安裝的使用過程中，沒有選擇較大的使用標準，導致在生產的過程中，齒輪長時間處于超高負荷的生產之中。
2提高礦用機械齒輪使用時間的主要措施
針對礦山機械的日常使用中，由于極易出現磨損問題，在日常的使用中，需要從以下幾點進行注意，并在使用中進行及時維護，才能夠確保安全生產。
1）應用短圓柱型的滾子，輔助齒輪進行傳動運輸，保障在齒輪的日常運行中，能夠安全有效地進行生產，而在這一類的生產中，需要通過對技術上的科研改進，進而確保整體生產的有效性。在生產過程中，煤礦的機械齒輪其轉動控制作用，對于緩解機械生產中的消耗，都有較高的減緩作用，這樣對煤礦的日常生產都能夠有效降低其生產的成本。在生產的過程中，通過對煤礦機械齒輪的有效控制，能夠在現代技術的帶動下，為工作提供有效的生產形勢。
2）利用短圓柱滾子的結構特點，在使用轉輪進行外圈固定的過程中，不僅能夠有效增強滾柱的結構穩定性，同時也能夠更好地促進柱子的潤滑良好性，而采取輪齒的鉆孔排距，在運輸的過程中，由于阻力的調控，也能夠在一定的運輸量上降低功率的損耗。這樣不僅減少了對工程施工的施工要求，在電損耗上，也有效地減少了對齒輪的消耗。在減少齒輪損耗的過程中，采取有效的系統運輸裝置，能夠在延續煤礦機械的運轉中，提供更為有效的電能損耗減免效益，其減少的頻率與安裝調試過程中的使用情況呈現一定的正比例關系。在使用的過程中，從煤礦機械的齒輪潤滑油能否保障滾子順暢性進行分析，內圈和軸距之間，其圓柱式滾子，能夠更好地保障施工的質量標準。
3）煤礦運輸機械的齒輪中短圓柱滾子的數量。在對煤礦機械的短圓柱滾子型號的確定過程中，針對運輸的特點進行型號確定，其選擇需要遵循以下幾點。首先，煤礦機械的齒輪從短圓柱滾子的數量進行確定，歸納其中可能出現的諸多失誤，并以此來完成整體機械的模型設計。在設計的過程中，分析煤礦機械的齒輪短圓柱滾子數量，以對其中的典型性進行確定。礦山機械的功率通常較高，所以在進行工作的運行過程中，其負荷也比較大，所以在進行型號的選擇上，一般需要控制在k＝10的基礎以上，其中k＝10是滿足基本使用定律的根本。為保障在生產張軸承的承重效應符合工作需求，需要對不符合的零部件進行取締。
4）針對機械齒輪的潤滑處理。不論在何種環境下使用大型機械，對齒輪的潤滑都是保障機械正常運行的根本所在。而針對煤礦井下操作環境中的惡劣性，對齒輪的潤滑更為重要，在進行齒輪的潤滑過程中，從齒輪和軸承的抗震性、抗沖擊性、精準性等多個方面進行考慮后，方可進行精密潤滑，保障軸承的承受力，在日常的操作范圍之內。井下作業過程中，由于大量的粉塵、潮濕空氣，對金屬元器件的損傷要遠遠高于地面。與此同時，地下的電離平衡與地面不同，這都會直接影響到工作面的生產作業，而在生產作業的過程中，惡劣的環境也會加重這一生產的機械部件。所以及時有效的潤滑工作，對機械零部件的使用壽命，以及井下生產都有不錯的促進作用。大型礦井下，對機械工作量大的設備，應當保持其齒構件在生產工作中的結構穩定性，這樣才能夠確保生產工作的有序進行。
3結語
在機械化生產發展趨勢下的煤礦井下生產中，皮帶運輸機的使用是必然的結果。在皮帶運輸機的使用中，齒輪的使用是最為普遍的一種形式。滾筒形式，以及轉軸和軸承結構都使用了大量的金屬設備，這些設備在井下作業中，由于受到惡劣環境的影響，其使用壽命受到了極大的威脅，同時也給井下生產的安全進行，產生了極大影響。只有有效地減少此類機械的失效故障，才能夠保障生產的有序進行，同時才能夠確保井下工作人員的生命安全。
作者：張建靜 單位：太原理工大學 同煤集團安全監管五人小組
機械傳動論文:工程機械中液壓機械傳動的運用
一、工程機械中液壓機械傳動的運用
一是運用于主要負責鏟裝砂石、煤炭、土壤等散狀物料以及輕度鏟挖硬土、礦石的裝載機。通常裝載機變速器包括液壓傳動、機械傳動和動力合成，其中機械傳動涉及4個行星排和制動器，以及1個離合器，同時根據相應的組合元件狀態、轉速關系、輸出構件、效率等指標可以判斷出其有2個行星排負責轉向，2個行星排負責變速；針對涵蓋變量馬達和變量泵的液壓傳動部分，主要是在伺服閥的控制下變化斜盤角度，進而達到機械無級變速的目的；動力合成中，當裝載機處于I、III檔時，e、f行星排會形成差動輪系，并經構件7和8分別負責輸入機械和液壓兩大傳動動力，然后經10輸出；若裝載機處于n檔，此時f為差動輪系，8和9分別負責輸入液壓和機械兩大傳動動力，且經合成后也經10輸出；后根據科學公式計算和運動分析后得知，當液壓馬達的實際轉速為零時，傳動系統工作狀態穩定，此時裝載機中的發動機會將功率全部轉化為機械傳動動力，進而實現了傳動功率較大化，而且換擋更加便捷，微動性能較好，燃料更加經濟，運行更加平穩，足以見得，液壓機械傳動系統在裝載機中的應用效果較為理想。
二是運用于主要負責安裝作業和裝卸物料的汽車起重機，而液壓機械傳動的運用效果通常體現在起重機的功能實現中。如用于車身支承和穩定，即基于合理的進油路和回油路，促使前后腿液壓缸伸出活塞，用于支承車身，而伸出穩定器位置的液壓缸活塞時，則用于剛性連接后橋與車體進而起到穩定的效用；在吊臂伸縮、變幅中，主要基于液壓機械傳動系統，完成伸縮、變幅、起升、回轉等任意機構組合的動作，進而提高工作效率，但為避免吊臂因重力荷載而自由下降，分別在伸縮與變幅回路中增設了平衡閥，并用于對液壓缸進行單向鎖閉，以此支承吊臂[3]；針對吊重升降動作的實現，也離不開液壓機械傳動系統，如對于起升吊重，可通過操縱換向閥促使泵油進入制動液壓缸，然后經換向閥和平衡閥進入起升馬達機構，此時起升馬達便會在機械傳動動力的作用下回轉卷筒完成吊重上升，而在下降吊重時則會促使起升馬達進行反向轉動，同時結合回油路，吊重穩定下落；是通過液壓馬達帶動回轉工作臺用于實現吊重回轉，同時為保護液壓元件免受損傷，故為液壓泵中的排油回路增設了濾油器，而在調節工作機構的速度時，往往需要改變發動機轉速結合手工調節換向閥，以此實現液壓機械傳動系統在起重機吊重回轉中的作用。
二、結束語
總之，液壓機械傳動的運用對于實現工程機械高效運作、平穩運行、經濟便捷有著顯著的推動作用，其中在礦山機械、工程車輛等領域中已經被應用廣泛。不但如此，其仍然有著良好的提升空間，這就要求我們予以深入研究和實踐檢驗，以此提高其綜合性能，進而更好地服務于工程機械事業的發展。
作者：周懿俊 單位：五糧液集團公司普什重機有限公司
機械傳動論文:機械傳動科學技術的發展歷程與展望
1機械傳動技術的萌芽
因為傳動系統是機械不可缺少的組成部分，所以傳動系統與機械是同時產生的，甚至可以說，因為有了傳運裝置，機械才得以產生。比如，我國春秋時期即已經廣泛使用的桔槔，便可以視為簡單的機械，其中，最為智慧的，就是杠桿原理的運用，而這里的杠桿，恰恰就是傳動系統，可見傳動系統在機械中的重要作用，同時也說明，對于機械的不自覺使用，早在春秋時期，智慧的先人就已經開始了。另外，指南車是展示我國先人智慧的又一發明，這是利用齒輪傳動系統和離合裝置來指示方向的車輛。關于指南車的記載，雖有神話成分，或存在史實上的矛盾，但《宋史?輿服志》記載的指南車結構和技術規范，尤其是齒輪大小和齒數的詳細記載，不僅證明指南車在我國古代確實存在，也顯示了我國古代機械制造的高超水平。另據考證，早在戰國到西漢之間，機械傳動的重要標志——齒輪，就已經誕生了，另參酌其他古籍，當可推知，指南車的發明，肯定早于宋代，中國古代科技史學家王振鐸認為，三國時期的馬鈞發明了指南車，頗為可信。放眼國外，關于機械的記載與使用也比較早。早在古希臘時期，就有機械傳動的記載。羅馬時代，則發明了水力驅動，木制齒輪傳動的“谷物碾磨機”，后來，瑞典人在谷物磨中率先采用了斜齒輪傳動，在傳動技術史上稱得上是突破，只不過，這種斜齒輪是由石頭制成的，在材料上顯得過于原始。進入14世紀，以時鐘的發明為標志，齒輪傳動系統產生了一個飛躍。因為時鐘比較精細，傳動齒輪自然也需要精密化、小巧化，于是，人們開始研究金屬齒輪。先人的智慧值得景仰，但在工業革命之前，各類傳動系統也和機械本身一樣，處于原始階段。直到18世紀初，蒸汽機進入實用，相續在礦井排水、鐵路機車、加工制造等領域大顯身手，現代意義的機械才得以產生。從本質上來說，蒸汽機是機械的動力系統，它的飛躍對于傳動系統自然提出了更高的需求，從那以后，高標準、高質量的金屬齒輪傳動得到了極大應用。
2機械傳動技術的發展
19世紀末，電動機和內燃機獲得廣泛使用，對機械傳動技術提出了更高要求，到20世紀初期，機械傳動技術有了很大發展，直齒輪、斜齒輪、錐齒輪和蝸桿傳動相繼問世，性能、精度及耐久性方面都有了很大發展，基本上可以滿足機械工業的需要。20世紀40年代后，齒輪幾何學逐漸發展成為一門獨立的學科，齒形、嚙合及齒輪之間的展成關系，可以通過數學計算實現化，這使得機械傳動真正成為一門科學。在計算的支撐下，研究人員逐步掌握了齒輪傳動的表面接觸強度及輪齒彎曲強度，基于動載荷的機械傳動設計也初步成型，并應用于高速重載的汽輪發電機傳動系統。這期間，研究人員還提出了齒輪齒廓和齒向修形設計的方法，以提高承載能力。進入20世紀60年代，肇端于美國的宇航技術取得突破性進展，導航系統、火箭助推器對傳動系統的要求非常高，不僅要求傳動系統體積小、承載能力強，性更成為首要的考量標準。為此，研究人員不遺余力，對直齒、斜齒、錐齒的表面疲勞強度進行了深入研究，并進行嚴謹的性增長試驗，通過研究，發現傳動系統的原材料和齒輪的嚙合性不僅關乎其承載能力，也與其性密切相關，這一發現促成了非金屬材料（如高強度塑料）齒輪的產生。進入70年代后，機械傳動技術更有了飛躍式的發展，空間嚙合理論成為這一時期的亮點，研究人員相繼推出曲線錐齒輪、環面蝸桿、點接觸蝸桿及圓弧齒輪等新式傳動系統，極大推動了機械傳動技術的發展。值得一提的是，我國正是在這一時期，在機械傳動技術領域，迎頭趕上發達國家，達到了世界先進國家的水平。20世紀80年代以后，隨著知識經濟的到來，機械傳動技術更是突飛猛進，在空間嚙合理論的推動下，少齒差行星傳動、變型伺服傳動、新型蝸桿傳動等新型傳動系統相繼出現，彈性變形理論、制造誤差的嚙合理論、局部共軛理論及失配嚙合理論，都達到很高水平，齒間載荷分配和應力分析也得到廣泛應用。這期間，傳動系統減振降噪研究，也成為一個熱點，并獲得諸多成果，輪齒三維任意可控修形設計便是其中最為重要的創舉，根據輪齒修形的要求，多自由度數控齒輪加工機床紛紛問世。傳動系統動力學研究更為深入，研究人員提出了齒輪傳動系統故障診斷、狀態監控和失效預警的思路，并開發出相應的監控與診斷軟件，用于冶金、船舶、電廠等大型關鍵設備的傳動系統，使之走上了智能化的臺階，取得了較好的效果。同時，傳動系統的研究由微觀返向宏觀，即傳動系統的研究并不單純以傳動系統為對象，而是把機械作為一個整體來研究，傳動系統與整機的匹配、協調，越來越受到重視。
3機械傳動技術的展望
隨著科學技術的發展，機械傳動的模式早已不再局限于齒輪、鏈條等接觸式傳動，通過電磁感應原理來傳遞動力的非接觸傳動（如電磁軸承、電磁傳動等）已進入實用，與傳統的接觸式傳動相比，非接觸傳動具有無磨損、壽命長、效率高等優點。當然，傳統的軸承等接觸式傳動，仍大有用武之地。今后，機械傳動技術領域的研究，應在優化改進傳統傳動技術的基礎上，探尋創新型傳動模式，在一段時間內，研究重點仍然是前者。大體來說，機械傳動的研究方向主要有以下幾點：
3.1提高機械傳動的信息化、智能化水平
信息化和智能化是現代社會的重要特征之一，涉及到生產、生活的方方面面，機械傳動領域也不能例外。機械傳動技術應與計算機控制技術相結合，實現信息化和智能化，即根據原動力系統的效率特征和執行系統的功能要求，通過計算機控制技術，實現動力傳動功率和速比的實時控制，從而使原動力系統、傳動系統和執行系統趨于匹配與融合，這一研究也是機械裝備實現自動化和智能化的重要基礎。經過科研人員的不懈努力，傳動系統的信息化與智能化，以至于機械裝備的信息化和智能化，已經獲得重大進展，在汽車、工程機械和軍工機械生產領域廣泛應用。目前，自動變速傳動是最為主要的信息化、智能化傳動模式，一般來說，包括三種形式，即機械自動變速ASM（Automaticshiftmanualtransmisson）、液力機械自動變速傳動AT（Automatictransmission）和無級自動變速傳動CVT（Continuouslyvariabletransmission），這三種傳動形式的技術已相當成熟，代表著傳動技術信息化、智能化的主流。但在國內，相對而言，AT、CVT技術還存在較大差距，應重點攻關。
3.2傳動系統新材料的突破
現代材料科學肇端于20世紀50年代，蘇聯成功發射人造地球衛星之后，人們認識到，先進材料對于高科技的發展起著至關重要的作用，此后，材料科學成為人們耳熟能詳的熱門詞匯。在傳動技術領域，新材料的運用也方興未艾，比如梯度材料、陶瓷材料、納料材料、高分子聚合物、智能材料、表面涂層及自修復材料等，均以其鮮明而獨特的性能特點，推動著機械傳動技術的發展和性能的提高。材料科學是多學科交叉與結合的結晶，是一門與工程技術密不可分的應用科學，我國材料科學的研究水平位居世界前列，有些領域甚至居于世界經驗豐富水平，我們應保持并發揮這一優勢，將其擴展到機械傳動等生產領域，為國民生產提供科學技術支持。
3.3提升機械傳動的適應性
現代機械工程的發展日新月異，對于機械傳動系統的要求也越來越高，比如，宇宙空間的高真空、微重力、大溫差，海洋環境下的海水腐蝕，以及強磁場或強強電場等特殊（極端）環境下的機械，就需要與該環境相適應的傳動系統。這類特殊（極端）環境下的傳統系統開發及其適應性研究，以及傳動系統在該環境下的服役特性研究，也是我們下一步研究的重點。此外，微機械中的微型傳動系統，也是一個重要的研究方向。因為尺度效應的影響，微型傳動系統與普通機械傳動機械管理開發的工作原理和性能特征均有很大不同，當傳動系統的尺寸小到微米或納米級時，會產生很多新的科學問題。比如傳動副元件的表面積與體積之比增大，表面力學、表面物理效應將起主導作用，同時微傳動系統的摩擦學、熱傳導與常規尺度的傳動系統不同，這就需要加大研究力度。
4結語
本文回顧了機械傳動科學技術的發展歷程，并對其研究方向作了簡要的展望。傳動系統是機械的重要組成部分，是決定機械發展水平的重要標志。隨著科技的發展，機械傳動系統也與原動力系統、執行系統相協調，產生了飛躍式的發展。總體來說，機械傳動系統的發展是朝著高效率、重荷載、低噪音，適用性強且成本低的方向發展，并特別強調傳動系統的節能與環境意識。
作者：張森 單位：晉中職業技術學院
機械傳動論文:液壓機械傳動控制在機械設計的應用
一、液壓機械傳動控制系統的原理
液壓機械傳動控制系統的原理:保持系統內各處壓強相等，即保持在系統中的液體能夠靜止。對不同大小的活塞進行控制，根據不同大小的活塞本身受力能力的差異來調整各處壓力，使得小活塞壓力相對小一點，大活塞壓力則相對大一點，即可保障系統內各處壓強相對平衡，液體在系統內能夠維持靜止不動的狀態。通過液體作為介質進行傳遞來達到能量變換的目的。整個變換過程需要液壓控制閥作為控制元件、液壓泵作為動力元件、液壓馬達等作為液壓執行元件、管道等作為液壓輔助性元件等共同完成。液壓泵是一種常用的動力元件又稱容積液壓泵，能夠在系統的運行過程中提供運行所需要的動力，工作原理是容量的變化產生壓力的差異。注意事項是，在選擇液壓泵時應注意液壓效率以及能量的消耗問題。液壓馬達在系統運行過程中充當執行元件，與液壓泵的作用剛好相反，其作用是將容積液壓泵提供的液壓轉換成機械能，達到液壓對外做功的目的。液壓控制系統以及一些輔助性的元件的作用則是建設液壓回路，對系統內的液體進行控制，保障系統能夠達到預計需要的效果，從而達到滿足工作需求的目的。
二、液壓機械傳動控制系統的優勢和缺陷
1.液壓機械傳動控制系統的優勢
（1）高壓、高速、高效率。液壓機械傳動控制系統在控制元件、動力元件、液壓執行元件以及液壓輔助性元件的共同作用下，使得液壓機械傳動的功率較傳統的液壓傳動和機械傳動要大。同時，系統與微電子技術相結合，使得系統本身高度集成化，能夠實現小空間內對功率的控制。（2）小型化、輕量化、反應快、慣性小。由于液壓機械傳動控制系統本身又具有高度集成化的特點，所以系統具有輕量化、小型化、運動慣性小等特征。此外，各種元件的相互協調配合，能夠使得系統操作靈活簡單，系統內的控制元件可以對載荷做適當調整，從而實現自動變速換擋。并且整個系統與電液聯合控制，將會實現機械高程度的自動化控制，能滿足人們越來越高的需求，適應時代的發展趨勢。
2.液壓機械傳動控制系統的缺陷
（1）液壓系統漏油影響系統運行的平穩性和正確性。液壓機械運動控制系統存在漏油的缺陷會導致液壓機械傳動的傳動比率不能得到保存，導致液壓傳動系統運行的平穩性和正確性受到影響，使得液壓傳動系統的平穩性和性降低，對整個系統的運行以及運行的效果極為不利，進而影響到企業輸出產品的質量。（2）溫度的變化會導致系統的運動特性發生改變。液壓機械運動控制系統對溫度要求比較嚴格，當溫度較高時，會改變系統中液體的黏性，從而使得液壓機械運動控制系統的運動特性發生改變，造成工作的穩定性受到影響。因此，在系統的運行過程中應格外注意溫度的變化，避免運行結果因為溫度的變化產生偏差。（3）故障的檢查和排除工作不易進行。液壓機械運動控制系統在運行過程中會因為液壓元件的運作產生一定量的金屬粉末對機器設備造成污染容易發生故障。同時，一些外部環境的灰塵粉也極易吸附到機器設備上，從而對系統穩定性的運行產生影響。而這些在系統運行中都是不可避免的，又比較復雜對故障的檢查和排除會造成很大麻煩。（4）系統運行前需要對系統進行嚴格的清掃。液壓機械運動控制系統在運行前首先需要對系統進行多方位的嚴格清掃，較大限度的避免系統運行過程中一些外界因素可能對系統運行的結果產生影響。
三、液壓機械傳動控制系統在機械設計及制造中的具體應用
液壓機械運動控制系統利用其自身系統的高度集成化能夠滿足各個領域中企業建設對一些大型的工程裝備的需要、較大功率的需求、精度和工作效率較高的需求等。同時，由于其自身兼具慣性小、輕量化、小型化、反應快等特點，使得操作靈活簡單，適應各種施工環境和施工條件。在一些自主研發的機械的設計及制造中，液壓機械運動控制系統能夠充分的發揮作用。機械設計可以跟液壓機械運動控制系統的工作原理相適應，借助系統自身的各種優勢不僅能彌補傳統機械傳動和液壓傳動的缺陷，而且將二者結合起來以后對機械制造的難度的降低，精準度的提高以及工作效率的大幅度提升都有促進作用。此外，液壓機械運動控制系統能夠較容易實現自動化的控制，將其引入到機械設計和制造的應用中，能夠促進機械設計和制造的自動化進程，對機械業的發展具有極其重要的意義，是未來機械設計和制造的發展方向，能夠較大的改善產品的質量，縮短產品生產周期，促進產品功能的高效，有效的滿足人們對機械產品越來越高的要求。液壓機械運動控制系統已經廣泛應用到國防建設和現代建設中機械的設計和制造中了。
四、液壓機械傳動控制系統在機械設計及制造的應用中存在的問題
隨著液壓機械運動控制系統的提出和發展，液壓機械運動控制系統已經開始廣泛應用到各個生產領域，并為人們的生活帶來了極大的便利。但是，在目前的系統中仍然存在著一些缺陷。一個突出的表現就是，我國目前液壓機械運動控制系統中使用的一些動力元件、控制元件、輔助性元件、執行元件等都需要從國外進口，并且在國際范圍和其他發達國家相比有明顯的差異。根據液壓機械運動控制系統的工作原理以及一些重要元件在系統運行過程中充當的角色，重要元件在系統運行中的重要性可想而知，重要元件的水平直接影響著液壓機械運動控制系統的完善性以及功能的高低。因此，要想機械的設計和制造業能夠自主創新穩固的發展，應該重點彌補液壓系統中重要元件存在的缺陷，學習借鑒并實現創新，提高液壓元件的功能和適應性以及液壓機械運動控制技術。只有這樣，才能從根本上發展我國的液壓機械運動控制系統，并提高其在機械的設計和制造上的應用，帶動各個行業領域的共同發展進步。
五、總結
液壓機械運動控制系統，是一種新型的技術，能克服傳統機械傳動和液壓傳動的缺陷，運用液壓使能量進行轉換的原理，并通過控制系統進行一系列的控制，實現機械循環運轉的目的，對各類需要大型設備的企業建設具有重要作用。將其運用到機械的設計和制造中能提高工作效率、產品質量，更好的滿足人們的需求。但其在發展過程中，仍然存在一些不足，尚需進一步的改善和發展。
作者：王磊 陳瑜 單位：空軍南京航空四站裝備修理廠
機械傳動論文:機械傳動系統設計方案的評判方法研究
[摘 要]機械傳動系統設計方案選擇會直接影響整個機械設計過程。本文對四種機械傳動系統設計方案進行論述，包括支持向量機法、未確知測度模型、三級模糊綜合評判法以及基于熵權的模糊AHP法，對比了不同評判方法所具備的特點，為機械傳動系統設計提供理論依據。
[關鍵詞]機械傳動系統；設計方案；評判
0 引言
在機械傳動系統方案設計研究過程中，設計一個能夠實現特定運動以及動力要求的機械傳動系統時，可根據機械傳動裝置的設計原則及設計要求，通過不同傳動原理進行實現，初步從知識庫當中選擇幾種不同的傳動方案。再根據這些設計方案，確定哪種方案可以滿足要求，從而對方案的優劣進行適當評價，確定方案，這一過程對于整個機械系統設計過程來說，雖然相對比較困難，但是卻非常重要，過程的好壞直接影響到設計機械產品的經濟性、合理性以及性。由于一個機械傳動系統是通過有限的傳動件組成，并且每個傳動件各不相同，都有各自不同的特征，若選擇傳統的評價方法，免不了要進行大量復雜的計算分析過程，因為計算所產生的累積誤差，這就有可能導致做出的評價和實際情況存在一定的差別，令確定的方案不是方案。基于此，本文對支持向量機法、三級模糊綜合評判法、未確知測度模型以及基于熵權的模糊AHP法等方法進行介紹。
1 機械傳動系統概述
機械傳動系統就是指將發動機運動和動力傳輸至機械執行構件的一個中間環節，其不僅可以改變運動方式、運動大小及確保機械系統中的全部執行構件工作部分的協調性和配合性，另外，一定要將發動機功率和轉矩傳至相應的執行構件，進而克服生產形成的阻力。
2 機械傳動系統設計方案的評判方法
2.1 支持向量機法
支持向量機指的是根據統計學習理論而發展起來的一種方法。若樣本有限，支持向量機法可以構建一套規范完整的機器學習理論及方法，該設計可以有效克服隨意性等缺點，現如今，支持向量機方法已廣泛應用于模式識別與函數逼近、概率密度估計以及降維等眾多領域，并且在這些領域中，支持向量機方法處理相關問題的能力也不斷提高。
機械傳動方案決策系統在建模時，普遍采用支持向量機法的多類分類算法。如今選擇支持向量機法解決多類分類問題的基本方法包括“一對一”以及“一對其它”兩種方法。具體的問題舉例如下：假設給定屬于k類的m個訓練樣本（x1，y1）， （x2，y2），…， （xi，yi），其中xi（i=1，2，…，m） 代表系統的特征因素集，比如{μc1（u），μc2（u），μc3（u），μc4（u），μc5（u）}，yi？{1，2，…，k}代表分類標志，其中k=4。需要通過上述練樣本建立分類函數f，確保未知樣本x進行分類過程中錯誤率可以達到最小化。通常情況下，每一個樣集均有k（k-1）/2個學習機，學習過程要選擇“較大贏分”的模式。若此時學習機的訓練結論表示測試樣本x是屬于第i類的滿意度，那么對于第i類滿意度的分數要加1；否則便對第j類的滿意度分數加上1，的結論要通過具有較大分數類為x的滿意度進行決定。
因為支持向量機法是通過靈活地引入了核函數從而達到非線性分類的目的，而且可以平衡經驗風險和函數集容量間的關系，所以，支持向量機法可避免過擬合現象的發生，其推廣空間是巨大的。另外，支持向量機法僅僅需要少量的訓練樣本便可以獲取較低的檢測錯誤率。支持向量機法性能的好壞直接取決于核函數，經常使用的核函數有高斯核與多項式、核線性核與感知器核等等。以下是采用支持向量機方法對70組、5種特征因素、4種傳動形式的樣本集進行6個分類器的訓練，訓練流程圖見圖1。
2.2 三級模糊綜合評判法
機械傳動系統方案受到不同的屬性、不同的因素影響，評價過程中一定要進行充分的考慮。但是部分的因素模糊性較強，因此，評判過程中會涉及到模糊因素，此類的評判便稱作模糊綜合評判。所謂的模糊綜合評判指的是通過模糊變換原理綜合考量評價目標。機械傳動系統方案設計過程中，由于需要考慮的因素相對較多，并且不同因素之間還存在層次之分，大多數因素還存在較為強烈的模糊性，為了能夠對系統中事物間的優劣次序進行比較，確定具有實際價值的評判結果，所以，可選擇三級模糊綜合評判進行評價。該評價方法首先對一個因素的不同等級進行綜合評判，從而實現單因素評判，其次將評判結果作為每一類的綜合評判，將確認的結果再次進行類與類間的綜合評判。
機械傳動系統方案采用三級模糊綜合評判時，引入了因素子集、因素以及因素等級三層結構，與此同時，克服了因素的模糊性以及權分配的問題，所以，確保了對于因素的狀態以及重要程度的確定可以滿足客觀實際的要求。評判過程中涉及到了隸屬度與權數，所以，是離不開人的主觀因素，但是由于選擇三級模糊評判，一定程度上降低了人的主觀因素所產生的影響，確保評判結果滿足性的要求。機械傳動系統方案設計過程中，分析評價系統里存放三級模糊綜合評判模型，該評價模型能夠對不同因素的影響進行考慮，作出的評判與實際是相符的，對于提高專家水平是非常有意義的。
2.3 未確知測度模型法
根據國內外相關研究成果，可以發現，有文獻涉及到了一種全新的評價方法，這種方法根據建立未確知測度模型，綜合評價多目標機械設計方案，對于科學決策提供必要的理論依據。未確知測度模型主要包含了部分關鍵性問題，比如：單指標測度和單指標測度矩陣、多指標綜合測度評價矩陣、指標權重以及識別與排序等等。如何對上述這些關鍵性的問題進行處理，將直接影響到模型的性與性。
2.4 基于熵權的模糊AHP法
通過相關文獻可以發現：經典AHP法可以解決多層次機械傳動方案評價架構等相關問題，可以作為傳動系統方案評價的理論基礎。但是經典AHP法也存在缺陷：解決模糊問題的過程中，對于尺度選擇過分確切，與此同時，在評價的過程中，決策者不可以對模糊問題的含義進行把握，導致在實際操作過程中無法變通處理問題。不僅如此，經典AHP法處理時，人為參與的程度較多，具體人的主觀差異較大，所以，確定結果；會體現出較多的人為因素，從而致使結論的誤差相對較大。而基于熵權的AHP法在對模糊數與熵權進行合理定義的基礎之上，通過分析比較具體性能指標分值，選擇基于對稱三角模糊數從而實現判斷因素矩陣的尺度匹配，，選擇模糊區間運算對總的模糊判斷矩陣與熵權進行計算。
3 結束語
在建立機械傳動系統評價模型時，上述四種方法各有各的特點。選擇模糊的綜合評價方法對于機械傳動方案進行評價，可以對全部主要的影響因素做出而定量的分析，能夠客觀有效的對較為合理與滿意的方案進行選擇，其不僅適用于機械傳動方案的選擇，也可以用于其余方案的選擇與評價，所以，模糊綜合評價法在機械傳動系統設計中的應用也越來越廣泛。
作者簡介
劉峰（1983―）男，本科，助理工程師，研究方向：主要從事汽車輪轂結構及機械傳動的設計。
機械傳動論文:淺議機械傳動系統故障診斷及解決方法
摘要：機械傳動系統廣泛運用于國防、航天航空、生產等行業領域中。其中，齒輪傳動系統是目前使用最頻繁的機械傳動機構。但是，由于長時間的機械工作，齒輪的零部件極易發生磨損，并導致多種機械故障的發生。本文作者詳細分析了齒輪傳動過程中，系統故障的診斷方法和解決方法。
關鍵詞：機械傳動系統；故障診斷及解決
1. 引言
機械傳動系統廣泛運用于國防、航天航空、生產等各個領域及行業中，因此，確保其安全性和性具有非常重要的意義。齒輪傳動系統，作為當今世界上運用頻率較高的機械傳動系統之一，對其故障的早期、及時診斷和解決，不僅有利于經濟合理地安排設備維修的時間，更能有效避免重大人身或設備傷亡事故的發生。
2. 齒輪傳動系統故障的診斷方法
2.1 常見齒輪傳動系統故障
根據經驗總結，常見的齒輪傳動故障一般可分為兩種：一種是分布在一個齒輪的各個輪齒上的分布式故障；另一種則是只集中于一個齒輪的某一個或者某幾個輪齒上的局部故障。以下就具體的系統故障做診斷方法分析。
2.2 齒輪故障的診斷方法
2.2.1 小波分析方法
小波變換是一種多分辨率的時頻分析方法。目前，齒輪傳動故障分析中使用最廣泛的小波分析方法是二進離散小波變換法。而隨著小波分析技術的不斷發展，和計算機容量、運算能力的飛速提高，連續小波變換也開始逐步應用于齒輪傳動故障的診斷分析。而且，與二進離散小波變換相比，連續小波具有時間和尺度網格劃分更細致、小波基無需正交和具有“時（移）不變”特性等多方面優勢，更適合機械動態信號的檢測和故障診斷。
2.2.2 神經網絡分析方法
神經網絡，在充分學習經驗樣本的基礎上，將知識轉換成為神經網絡的權值和閾值，并將其存儲在整個神經網絡中。雖然神經網絡模型可以映射出故障征兆的特征空間和模式空間，但是它不能解釋故障診斷的技術內容和實質，因此又相當于知識表達的“黑箱結構”。人工神經元網絡，是基于對人大腦中神經元結構特性的模仿，而建立起來的一種簡單的非線性動力學互聯網絡。人工神經元網絡的優點很多，例如：具有大規模并行處理能力、適應性學習和處理復雜多模式。BP網絡、Hopfield網絡和BAM網絡是齒輪傳動系統故障診斷領域常用的3種神經網絡。其中，BP網絡可以看作是一個靜態的系統，具有模式分類能力。
2.2.3 獨立變量分解法
之所以使用獨立變量分別是存在兩方面原因的。一方面，由于齒輪箱體表面測量到的振動信號是齒輪傳動系統的振源信號與系統結構的脈沖響應函數的卷積，直接對齒輪傳動的振源信號進行故障診斷非常困難；另一方面，獨立分量分析法（ICA）是具有盲源分離和盲反卷積功能的新型多變量數據統計方法。因此，獨立分量分析法在齒輪傳動系統故障的診斷中具有非常重要的作用。根據ICA盲源分離原理進行齒輪傳動故障診斷的方法主要可分為3類：①振動信號的盲源分離；②振動信號的單向分解；③利用部分已知信息進行盲源分離。ICA反卷積運算方法也是多種多樣，例如：窄帶信號卷積模型法。
3. 齒輪故障的解決方法
3.1 正確安裝和使用齒輪傳動系統，是預防系統故障發生的重要環節
只有嚴格遵守相應的安裝程序和操作技能要求，對齒輪傳動系統進行正確的安裝和使用，才能確保機械設備的正常運行。首先，要注意齒輪安裝的精度要求。齒輪安置精度的肯定，要在連系傳動齒輪的承載本領和使用壽命的基礎上舉行肯定。其次，不管是新安置、改換齒輪，仍是檢驗安置齒輪，都應該嚴格依照技術標準請求執行。，為了防止過度損壞齒輪的軸承或出現斷輪，安裝時切忌用鐵錐敲打。
3.2 正確使用和管理潤滑劑，是延長機械傳動齒輪使用壽命，減少故障發生的關鍵環節
潤滑劑的正確使用和管理，對避免齒輪傳動系統故障的發生，延長其使用壽命具有至關重要的作用。一方面，為了防止齒輪的加速老化磨損和使用壽命的不正常縮短，應該結合齒輪的運轉情況、工作條件和環境等因素，正確使用潤滑劑。首先要科學記錄傳動齒輪的工作情況、每個部位使用的潤滑劑型號、使用時間等。然后根據出廠標準制定維修計劃，并結合實際工作環境和季節的變化，及時、適當地更換和加裝潤滑劑，保障機械傳動齒輪的正常工作。另一方面，還應該嚴格以科學的技術標準為指導，對潤滑劑的選擇、使用和更換過程進行嚴格把關。
3.3 完善生產技術和管理，對避免機械傳動齒輪故障也有重要意義
雖然機械傳動齒輪只是一個生產部件，但它與機械的軸和軸承都是相互聯系、相互作用的，每個部件的精度對生產都有重要影響作用。因此，必須嚴格按照出廠標準，對每一個部件進行安裝調試，以保障傳動齒輪和相關設備的精度，從而確保生產。日常生產管理過程中，也要在嚴格按照技術要求進行的基礎上，對其進行綜合的科學化管理，避免超負荷、故障生產。
4. 結論
齒輪傳動系統在國防、農業、工業和生產等領域的機械設備中都有廣泛的運用。因此，及時、早期的診斷和解決齒輪傳動系統中的故障，確保其安全性和性具有非常重要的意義。首先，本文以小波分析方法、神經網絡分析方法和獨立變量分解法為例，詳細分析了齒輪故障的的診斷方法，并對故障的解決提出了3點建議：①正確安裝和使用齒輪傳動系統；②正確使用和管理潤滑劑；③完善生產技術和管理。
胡樂（1993-），男，現為長江大學機械工程學院本科學生。
機械傳動論文:探究液壓機械傳動平地機關鍵技術
摘 要：行駛控制系統，為液壓機械平地機關鍵技術之一。行駛控制系統主要由“檔位無級調速控制系統、變功率節能控制系統、載荷自適應控制系統”三個部分組成。一般狀況下，組成部分之間亟難控制，故此，是否得以良好展現傳動系統的效率，則取決于“行使控制系統”的優劣程度。
關鍵詞：液壓機械傳動 平地機 行駛控制系統 有效性研究
液壓機械傳動模式，將“液壓與機械”傳動模式的優點相結合，彌補了“液壓傳動模式、機械傳動模式”所存有的不足，和我國當下“平地機主機”與“部件加工制造能力”相比而言，是讓人比較滿意的傳動模式[1]。液壓驅動技術，在牽引式機械的“行駛系統”的應用，尚為前沿性課題，目前只是于“中小功率”的推土機上的應用還比較成功，液壓機械傳動平地機由于結合了“機械傳動”后其面臨著的技術難題增加，這些關鍵技術主要包括：傳動系統“結構方案的確定及靜態參數匹配的設計、無級調速、行駛控制系統”等等關鍵技術[2]。本文此次重點對“行駛控制系統”此關鍵技術展開研究，為液壓機械平地機的技術問題提供有力參考。
1 液壓機械平地機行駛速度控制系統的研究
1.1 液壓機械平地機行駛速度控制系統的檔位劃分
平地機的主要工作速度一般狀況下保持在14～16 km/h，此亦為平地機的正常工作速度，其轉場行駛速度一般狀況下在40 km/h左右。于“有關理論”和“平地機”的實際工作狀況環境下，其各個檔位的較高速度一般分別設置為“4 km/h、6 km/h、9 km/h、14 km/h”以及“42 km/h”，前四個檔位皆為“低速檔位”，第五個檔位是“高速檔位”。平地機通過“泵”與“馬達”排量不同的組合模式來展開檔位之間的切換。
1.2 液壓機械平地機行駛速度控制系統的行駛泵控制
平地機液壓泵，采取的是A4VG140泵的“軸向柱塞變量泵”，“發動機油門”的開度與“行駛液壓泵”的排量彼此關聯密切（見圖1）。
于圖1內，曲線①意指平地機油門開度于a0%之時平地機開始工作，此外，泵排量設置為30%的最小量，以避開“液壓泵”的小排量區；隨之油門開度的加大，當平地機油門的開度為a1%之時，液壓泵的排量達至了允許的較大值，之后液壓泵的調節作用會失去。
曲線①與曲線②兩者的差異之處，在于當“泵排量”達至極，平地機油門開度存在差異，曲線①為a1%，曲線②為。在曲線②內，液壓泵的“排量”未取得較大限度的利用，工作效率比較低，因為于“平地機”的實際工作過程中，有時“油門開度”并不需要達至較大限度，故此綜合起來看，曲線①與曲線②兩者狀況相較，曲線①的狀況優越更大。
圖1所示，采取①、②、④三種方案，可由A到B。可是，在泵排量上升方式上，三者存有差異，三種模式對比而言，曲線③與曲線④要比曲線①復雜，當平地機的“油門開度”比較小之時，曲線③比較易產生游車狀況，而曲線④的速度則沒有多少變化，亦無益于平地機作業。
1.3 液壓機械平地機行駛速度控制系統的行駛液壓馬達控制
行駛液壓馬達的初始排量，常常是依“檔位信息”與“檔位控制”下的馬達排量實施調節的，隨后，再依“馬達排量”和“控制電流”兩者間的關系，得出需求的控制電流，接著由控制器向行駛液壓馬達發出相應的指令展開執行。當載荷自適應展開時，由“自適應控制系統”向“馬達排量”發出一定的指令，然后展開工作。
2 液壓機械平地機行駛控制系統中載荷自適應控制系統的研究
2.1 載荷自適應控制系統的壓力自適應控制
對系統而言，壓力自適應控制的流程如下列：當測壓裝置測查到液壓系統的實時壓力是P，當壓力值P>額定值P0之時，即需將液壓馬達排量調大，將其調節到較大之時P依舊>P0，調小“液壓泵排量”，直至壓力值P
2.2 載荷自適應控制系統的功率自適應控制
平地機于作業之時，可依下列公式算出克服負載需要的發動機功率：
式中：P1代表負載所需的發動機功率；F代表負載多少kN；ηs代表傳動系統效率；v代表車速。
負載下的功率計算公式：Pel=Pe-Pf
負載下的總功率由Pe表示，有效功率由Pel表示，輔助功率由Pf表示。
當PelPl的條件。
操作者所控制的油門位置，其對“控制系統”而言為輸入量，當確定了油門的位置之后，發動機的“轉速與較大功率”便是“定量參數”；外界負載值大小“F”為不可控的參數；ηs傳動效率于特定環境下亦為一定的數值，并且，于具體范圍里“傳動系統的參數”得到調節之時的變化亦比較小，這些可以視作為定量；車速v受“vb液壓泵排量、vm液壓馬達排量、gi變速橋速比”等影響，上述三個量皆可視作可調節量[3]。故此，若是想要滿足上述公式，我們可以對vb、vm、gi三個量展開調節便可以達成。
3 載荷自適應控制系統的變功率節能控制研究
當低轉速時，平地機與低操作功率曲線，若是負荷較小，則控制工作條件，若是負荷過大，于“同一時間”的外部特征，可以向前移動“工作點”，這樣可以節省燃料，而于同一時間里，當驅動頻率小又在低功率曲線，輪滑可有效地降低損失，進而提升牽引力及牽引機。
于圖3內，若是負載比較小，比如“負載扭矩l”，這時和兩條扭矩曲線皆交匯在“b-d-e”調速段，也就是A點上，此時比油耗大致相等；可是于“負載扭矩2”，如果負載過大之時，和曲線1相交匯于B點上，與曲線2相交匯在C點，比油耗“C點”與“B點”相較更低，此外，發動機的“輸出功率”亦同時減少，那么發動機的油耗亦更低。同時，亦將降低驅動輪滑的頻率，減少輪胎的磨損程度，將會增加地面附著系數[4]，而牽引力在這時便會更大。因實際狀況各異，依檔位設計，一般可以選取（2～4）條的特性曲線。
4 結論
液壓機械傳動平地機，因為液壓傳動及控制，自動化的程度較高，其傳動系統能夠完成更加高的自動化，降低了人工操作的勞動強度，工作效率獲得提升。由于如“液壓馬達、液壓泵”和“傳動軸齒輪”等一些變量的地面電力傳輸系統，此外加之“變量、位置信息”與“油門信號”相耦合，更大程度上的合理控制，傳動系統其“驅動控制系統”性能，取決于水力機械的有效性，為平地機關鍵“液壓機械傳動技術”之一。
機械傳動論文:機械傳動齒輪失效的診斷
摘要：齒輪傳動是現代機械傳動中廣泛采用的主要運動形式之一。做為最常見的機械傳動零件，它優點很多應用廣泛。但是，齒輪傳動也存在其固有的缺點：不能緩和沖擊作用。當制造、安裝和使用過程中出現不當情況往往會引起較大的振動、噪聲，甚至發生斷裂等失效故障。產生齒輪失效的原因比較復雜，下面就此進行探討。
引言：隨著工業化進程的發展，作為機器運動和動力傳遞主要形式的齒輪傳動，其零件已成為機械產品的重要基礎，其以耐磨損、耐腐蝕、耐高溫及安全等特點被廣泛應用。但在應用中也會出現傳動失效的問題，本文對此加以探討。
關鍵詞：簡易診斷法 ；精密診斷法；優化設計
一、齒輪失效的常見形式
1.齒面疲勞點蝕
齒輪輪齒在交變應力的作用下，當循環次數超過某一極，工作齒面便會產生微小的疲勞裂紋。如果裂縫內滲入了潤滑油，在另一齒輪的擠壓下，封閉在裂縫內的油壓會急劇升高，加速裂紋的擴展，最終導致表面層上小塊金屬的剝落，形成小坑，這種現象稱為疲勞點蝕。
2.齒面磨損
磨損是輪齒在嚙合傳動過程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現象。主要發生在開式傳動中的輪齒齒頂邊緣和齒根過渡曲線部位。在閉式傳動中，潤滑油不潔也可能發生。
3.齒面膠合
在重載傳動中，由于潤滑不當或散熱不良等造成兩齒輪工作齒面發生金屬表面直接接觸并相互粘連，較軟齒面上的金屬被撕下來形成傷痕的現象。
4.塑性變形
在過大的應力作用下，輪齒材料因屈服產生塑性流動而形成齒面或齒體的塑性變形。在較大載荷和摩擦力的作用下會產生。
5.輪齒折斷
是指輪齒的一個或多個齒的整體或其局部的斷裂。通常有疲勞折斷和過載折斷兩種。一般由于在載荷的反復作用下，齒根彎曲應力超過允許限度時，發生疲勞折斷；用脆性材料制成的齒輪，因短時過載、沖擊發生突然斷裂。
二、齒輪失效的診斷方法
1.簡易診斷法
一對齒輪嚙合傳動時，某一輪齒進入嚙合到退出嚙合的時間，稱為嚙合周期。嚙合周期的倒數則為嚙合頻率，用?m表示，其表達式為
式中 Z1小齒輪齒數；
Z2大齒輪齒數；
n1小齒輪的轉數(r/min)；
n2大齒輪的轉數(r/min)。
簡易診斷就是通過傳感器對運動齒輪的引出端，如普通減速器的軸承座蓋等監測部位進行振動監測，并對監測測得的噪聲譜進行技術分析，從而對齒輪進行診斷。
診斷時，如果軸承座在機殼內部，則可選擇軸承座附近剛度好的部位，或測量基礎的振動。為了保持每次測定的部位不變，可以在測定位置作出記號。如果測定部位要排在鋼鐵件上，測定部位的表面應是光滑的。同時，應盡可能地沿水平、垂直、軸向三個方向進行測定。
診斷的齒輪轉速可在l00r/min以上。簡易診斷的項目主要是齒輪的偏心、齒距誤差、齒形誤差、齒面磨損、齒根部較大的裂紋等。
這里應注意的是，齒輪的種類各不相同，因此，不要只用一種方法進行診斷，而是要考慮用兩種方法同時
診斷。
2.精密診斷法
齒輪診斷監測的振譜是各具特點的，其中，嚙合頻率?m在故障診斷中有著重要意義。各類故障在頻域中的顯示特點可作精密診斷時的參考：
（1）當齒輪磨損時，嚙合頻率?m及其諧頻分量保持不變，但幅值大小會有所變化，高次頻率分量的幅值將明顯增大。
（2）當齒廓有變形或齒根有裂紋時，?m幅值變大，其諧頻分量也增加。
（3）當齒輪中出現斷齒時．由于斷齒間隔影響了與齒數有關的嚙合周期，從而影響了?o、?m及其頻率分量的變化(?o為固有頻率)。
（4）當齒輪軸出現平衡不準、對中性不好和松動的缺陷時，將出現?o的低次諧波。
（5）齒輪有制造誤差，將出現一個特定的轉頻諧波。
（6）當齒圈有偏心時，除振幅增大外，將出現以與偏心有關的?o、?m為高頻的調幅信號。
（7）當齒輪有角速度波動時，由于ω=2π?，則出現調頻現象。
上述內容是齒輪精密診斷的重要依據，再根據客觀的使用情況，輔以檢測儀器，從而得出較為客觀的診斷。
三、齒輪的檢修
如何通過檢修來判斷齒輪是否報廢呢？不同的機構有不同的報廢標準，這里只從常用運行機構中嚙合齒輪的不同失效形式來論述。具體檢修判斷為：一是齒輪凡具有裂紋或輪齒斷裂時，則為報廢齒輪。二是齒面的點蝕損壞達到嚙合齒面的30%，且深度達到原齒厚的10%；或點蝕面積沿齒寬、齒高超過60%則應報廢。三是齒輪的磨損，對于不同的機構就有不同的標準要求。提升機構受力較大，安全系數要求高，齒輪磨損其齒厚不應小于原齒厚的80%；一般運行機構齒輪磨損不應小于原齒齒厚的60%，如超過則應報廢，重新更換齒輪。四是齒輪的膠合一般在低速重載的傳動中出現，為防止膠合，應采用高粘度的潤滑油，或適當提高齒面的硬度和減小齒面的表面粗糙度值。在機構中加入齒輪油不僅對抗膠合有特效，對抗磨損和點蝕也都有較好的效果。
對于齒輪的失效一般不采用修理的方法，而是控制在一定的報廢標準，超過標準則應更換。
2、導致齒輪失效現象的主要誘因分析
(1)制造誤差齒輪制造時造成的主要異常有:偏心、齒距偏差和齒形誤差等。
所謂偏心，是指齒輪(一般為旋轉體)的幾何中心和旋轉中心不重合。齒距偏差是指齒輪的實際齒距與公稱齒距之差;而齒形誤差是指漸開線齒廓有誤差。
(2)裝配不良齒輪裝配不當，會造成齒輪的工作性能惡化。例如，在齒寬方向只有一端接觸，或者齒輪的直線性偏差等，使齒輪所承受的載荷在齒寬方向不均勻，不能平穩地傳遞動力。這種情況使齒的局部增加多余的載荷，有可能造成斷齒，此現象稱為“一端接觸”。
3、預防和改進齒輪傳動失效的措施探討
3.1 優化設計
機械齒輪在不加大外形尺寸的條件下，如何提高其強度和壽命是從設計環節預防和改進齒輪傳動失效的主要方向。特別是對于承受重載和沖擊載荷的機械齒輪,其彎曲極限應力強度和接觸耐久性極限強度都必須得到有效提升，這就需要不斷優化設計，包括優化選材、優化齒形結構、采用先進加工和處理工藝，這樣才能通過表面光潔度、合理的硬度和嚙合參數、有效的潤滑參數、裝配要求等工藝的提升，來實現避免齒輪傳動失效的現象。
3.2 合理選材
齒輪材料的選擇,要根據強度、韌性和工藝性能要求,綜合考慮。對于承受重載和沖擊載的齒輪,采用含Ni的以Ni-Cr和Ni-Cr-Mo合金滲碳鋼為主的鋼材(含Ni量2%-4%)；對于負載比較穩定或功率較小、模數較小的齒輪,亦可選用無Ni-Mn鋼。同時，應盡量選用冶金質量好的真空脫氣精煉鋼和電渣重熔合金鋼，這種鋼材的純度高,具有較好的致密度,含氧、氮和非金屬等雜質極少,塑性和韌性高,減少了機械性能和各向異性，齒輪極限荷可提高15%-20%。
3.3 應用熱處理工藝術
傳動機械齒輪的承載能力不僅取決于表面硬度,還取決于表層向芯部過渡區的剪切強度的比值。深層滲碳淬火是提高芯部硬度的有效措施，滲碳齒輪經過淬火和回火，不但能硬化表層,還能產生壓應力。它可比單純滲碳齒輪的強度極限應力提高13%以上,壽命可提高1倍。需注意的是，在熱處理后，還應進行油浴人工時效處理。
3.4 表面強化處理
對齒面和齒根進行噴丸強化處理,通常是齒輪加工的一道工序,可在滲碳淬火或磨齒后進行。嚴格按照設計的噴丸工藝要求操作，能使齒輪的接觸疲勞強度提高30%-50%,使齒根彎曲疲勞強度得到改善能有效地阻止裂紋擴展,使實際載荷比外加載荷小得多。
3.5 正確安裝運行
實踐表明，齒輪的安裝精度對其承載能力、磨損和使用壽命影響很大。無論是新安裝、更換或檢修安裝，都應按照安裝技術規范和標準進行，確保齒輪軸心線的水平度、平行度、中心距、軸承間隙、齒輪側隙、頂隙、接觸區域或軸向竄動量等。
3.6 有效潤滑
潤滑對于齒輪的磨損失效有著重要的影響,應當引起足夠的重視。機械傳動齒輪的接觸應力通常很高,因此輪齒接觸表面材質的局部彈性形變不容忽視，因此，應根據各類潤滑工況對齒面強度的影響進行具體分析，通過有效、合理潤滑來避免齒輪失效現象的發生。
4、結語
齒輪的失效形式雖然多種多樣，但在實際工作應具體分析齒輪失效的誘因，才能作出正確的選擇，合理加強齒輪加工、使用和維修保養措施，從而有效避免齒輪失效現象的發生。
作者簡介：姚志遠，1976-1，男，漢，內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司巴潤礦業分公司，內蒙古包頭市白云鄂博礦區
機械傳動論文:探討機械傳動科學技術的發展研究
【摘要】機械傳動技術是當今機械設備中發展最快的傳動方式之一，特別是在近年來，隨著機電一體化技術、微電子技術、信息技術和計算機技術的結合發展，機械傳動技術更是邁入了一個嶄新的發展階段。本文從機械傳動技術的發展歷程入手，簡單的闡述了機械傳動科學技術的發展前景，以供同行工作參考。
【關鍵詞】機械傳動；發展；科學技術；機電一體化；計算機技術；信息技術
機械傳動技術在目前的工程和工業生產領域的應用范圍非常廣泛，有著良好的社會經濟效益和環境友好效益，已成為世界各國普遍重視的內容。尤其是在西方發達國家，對于機械傳動技術的研究早已開展，并取得了成熟、的研究產品。我國在機械傳動技術的研究中還較為薄弱，研究力度不深，技術水平也與國外存在著很大的差距。因此在工作中我們要積極的參與這方面的研究，以縮小我國與發達國家的差距。
1.機械傳動技術的發展歷程
機械傳動技術是由原來的動力系統、傳動系統和執行系統共同構成的，三者之間是一個息息相關、緊密相連的內容。這三個系統在應用中，構造相對來說較為簡單，它通常都是在固定的動力系統上以機械能為基礎來提供動力，而執行系統在這個過程中表現出復雜多樣的發展態勢。傳動系統在應用中能夠是將原理系統和執行系統有效的結合起來，是一個具備著樞紐作用的內容。機械傳動系統在整個機械生產領域的應用十分廣泛，它依據傳動系統的科學性、效率性對機械的運行機理進行評估。目前，機械傳動系統已成為機械制造和生產領域研究重點，也是整個研究工作的焦點。
1.1傳動方式介紹
機械傳動系統在應用的過程中包含了機械傳動、流體傳動、電傳動等多個領域。在目前的應在用中，機械傳動系統中逐漸出現電磁軸承、電磁傳動等非接觸傳動方式，這些技術的應用為機械傳動技術的發展做出了積極貢獻，也為研究工作的開展指明了方向。
1.2機械傳動技術的特性
近年來，機械傳動技術逐漸向著高效、節能、精密方向發展，并逐漸達到了預計的工作標準和要求，同時也使得機械傳動的功能性、精密性達到了一個發展的新要求。在某種程度上，傳動技術的選擇對機械的使用性能、壽命和能源消耗也有著一定的影響。機械傳動形式包含了齒輪傳動、帶鏈傳動、摩擦傳動等多種。這些傳動方式也是目前機械生產和應用中的常見方法和策略。
1.3機械傳動科學技術的發展
在近年來，隨著科學技術的飛速發展，機械傳動作為機械設備中的主要部件之一，它在應用中同機械技術一樣也在飛速的發展和進步中。就機械技術和機械傳動技術之間的關系分析，而這是彼此依存、彼此推動的關系，機械技術的發展帶動著機械傳動技術的進步，機械傳動技術有推動著機械設備和生產力的更新換代，有助于解決傳統設備運行中存在的各種傳動難題。我國的機械傳動技術產生很早，早在春秋戰國時期就已經出現了相應的傳動方式，當時的機械傳動主要是以水輪車中的齒輪為主。而在宋代的指南車中，這一技術的應用更為廣泛，它可謂是我國機械技術發展的代表作，也是我國先輩智慧的結晶。
根據相關記載，機械傳動技術的出現歷史已經超過了三千年，在羅馬時代人類就已經開始采用機械傳動技術進行谷物碾壓和磨制，當時主要是以水利驅動為主的，隨之傳動技術出現在人們的視野當中，被人們所接受，并成為整個機械技術研究的重點，一直未曾中斷過。
14世紀，由于時鐘較為精細，傳動齒輪逐漸精密、小巧，人們開始研究金屬齒輪，以減小尺寸。
18世紀初，蒸汽機進入使用，相續在礦井排水、鐵路機車、加工制造等領域。蒸汽機本質上是機械的動力系統，它的發展對于傳動系統提出更高的要求，高標準、高質量的金屬齒輪傳動在之后得到應用。
19世紀末期，電動機和內燃機出現。
20世紀初期，擺線、漸開線齒形的齒輪傳動先后出現。40年代左右，漸開線和非漸開線齒輪傳動的齒形計算方法、齒輪刀具、被加工齒輪、相互嚙合的齒輪之間關系及齒形計算方法、空間三維齒形及其嚙合計算方法，逐漸發展開來。20世紀50年代，初步形成了齒輪傳動的表面接觸和輪齒彎曲強度，以及動載荷的傳動設計方法。20世紀60年代，宇航技術的發展要求機械傳動更加。90年代，人們開發了被廣泛用于冶金、船舶、電廠等關鍵設備及故障診斷的齒輪傳動系統的狀態監控。這一開發是基于傳動系統動力學研究，并在故障診斷與失效預報兩個方面也開發了相關的診斷系統。
2.機械傳動技術的相關研究
2.1機械傳動的信息化與智能化
信息化和智能化作為現代社會科學發展的重要特征，涉及生產和生活的多方面，機械傳動領域也如此。根據原動力系統的效率特征和執行系統的功能，結合了機械傳動技術與計算機控制技術，實現了信息化和智能化，通過計算機控制技術，實現動力傳動功率和速比的實時控制，使原動力系統、傳動系統和執行系統趨于融合，這一研究也成為機械裝備實現自動化和智能化的重要基礎。
2.1.1液力機械自動變速傳動。由液力變矩器和行星齒輪傳動構成的液力機械自動變速傳動（AT），液力變速器不僅僅可增加扭矩、吸收沖擊振動，也可在較小的范圍內將無級變速變為現實。機械自動變速傳動采用液力變矩器，使得車輛起步換檔平穩、舒適。
2.1.2無級自動變速傳動。實現“發動機一變速器一道路負載”的匹配和汽車動力傳動系統的燃油經濟性和動力性，就是無級自動變速傳動（CVT），即帶式無級自動變速傳動和牽引式無級自動變速傳動。
2.2械傳動裝置的高性能、低成本、小型輕量化
從傳動原理和結構出發，采用高強度的新材料，噴丸、冷擠壓、表面涂層和表面復合處理，均可提高傳動系統的承載能力和使用壽命，減小傳動系統的體積和重量。
3.傳動系統新材料的突破
20世紀50年代，在蘇聯成功發射人造地球衛星之后，先進材料對高科技的發展影響很大。在機械傳動技術領域，性能特點鮮明且獨特，如梯度、納料、陶瓷、高分子聚合物、智能、表面涂層，以及自修復材料等，機械傳動技術的發展和性能被這些獨特的性能推進發展。作為多學科交叉與結合的結晶――材料科學，與工程技術是密不可分的，并且在全世界的排名中也位居前列。
4.提升機械傳動的適應性
真空高，重力微，高溫，腐蝕性海水的海洋環境，以及強磁場或強電場作用下的空間特機械環境，我們需要適應傳輸系統的環境。
此外，微型傳動系統作為微機械中重要的研究方向。微型傳動系統與普通機械傳動的工作原理和性能特征受到尺度效應的影響，存在一定的差異，當傳輸系統的微米或納米級的小尺寸，這將是一個很大的新的科學問題。表面積的傳輸副成分增大，表面力學，表面物理效應，摩擦學，傳輸和不同規模的常規熱傳導體積比，我們需要加大研究力度。
5.結語
進入二十一世紀以來，科學技術的發展，包括信息和控制、新材料、能源和環保以及先進的制造技術，已逐得到創新和發展，科學在這些領域的技術進步的一個重要領域，以促進科學和技術的發展的機械傳動。在很大程度上機械傳動技術的發展與突破影響著機械傳動的發展與振興，對機械傳動的研究必將更加深入。
