机械转向系统（共12篇）
机械转向系统 篇1
农用汽车在使用中, 转向装置所承受的负荷是很大的。一方面是来自驾驶员加在转向盘上的力 (经过传动比的作用又增加了许多倍) , 另一方面还来自道路的冲击力。这样, 随着使用时间的延长, 转向装置的机件由于活动部位相互摩擦的结果, 破坏了原来的配合间隙, 甚至造成机件的变形和损坏, 使转向装置的技术状况变坏。这不仅降低了转向操纵的灵活性, 增加了驾驶员的劳动强度, 同时, 还会影响行驶安全, 造成严重的车辆事故。所以, 除对转向装置做到正确使用外, 还应及时做好检查养护工作, 发现故障及时排除, 使之始终保持良好的技术状态。
一、转向装置的检查
转向装置在使用中, 其转向器内的润滑油液由于挥发和渗漏会消耗减少, 机件磨损间隙会增大, 使转向装置的技术状况下降, 为防患于未然, 使之保持良好的技术状态, 应定期对转向装置进行检查。在新车行驶1 000 km和以后每行驶10 000 km时, 应对转向盘的游动间隙、转向器内的润滑油量和转向器有无渗漏等进行检查。若转向盘的游动间隙不当应予以调整, 转向器内的润滑油量不足应加注, 若转向器有渗漏时, 应及时查明原因并予以排除。
在新车行驶1 000 km和以后每行驶20 000 km时, 应对转向装置的螺栓和螺母的紧固情况进行检查, 如有松动时应予以固定, 对有紧固力矩要求的螺栓和螺母, 必须按规定的力矩拧紧。
在使用中, 由于各种力的综合作用和机件的相互摩擦, 零件会磨损, 紧固件会松动, 润滑质量变差, 操纵性能变坏, 为保证行车安全, 必须加强转向装置的检查和养护。对转向轴的连接螺母、联轴节的连接螺栓以及转向传动装置、拉杆等各部位的连接情况应经常检查, 如有松动应及时紧固, 并按规定力矩拧紧。连接活动部位如有松旷应予以调整, 必要时应更换组件。注意检查转向器内的润滑油, 发现不足时应及时补充。在使用和检查中如发现故障, 应予以排除。
二、转向系统的养护要点
农用汽车转向系统的养护要点是:经常检查液压油油量是否充足、各部位有无渗漏。添加液压油必须是相同型号的油品, 不得混加, 而且要保持清洁, 不得有任何杂物混入油中。尽量避免打足方向盘, 必须用最小半径转弯时, 应在打足方向盘后将转向盘稍微退回一个角度, 以便让系统卸荷, 避免液压元件损坏。经常检查传动皮带的张紧度, 使其保持正常。
1.转向器3 000
km (间隔2 500～3 000 km) 的养护要求:检查各螺栓的紧固情况;转向传动装置滑动叉及小十字轴处注润滑脂;检查油液面, 若不够, 需添加润滑油, 油液面至加油口。
2.转向器12 000
km (间隔里程10 000～12 000 km) 养护要求:完成3 000 km养护的项目;可拆下上盖, 检查转向器上平面轴承是否变形、损坏及润滑情况。转向器啮合间隙特性的调整:调整时, 使汽车处于直线行驶状态, 拆下垂臂, 一手转动转向螺杆套管叉, 另一手握住转向摇臂轴花键端, 应感到没有间隙, 其感觉就是转向器转到总圈数一半位置附近时, 转动力矩要比两边稍大, 若没有此感觉, 就是有啮合间隙存在, 应通过调整螺钉调整到间隙消除为止。调整后, 要求转向盘能极其圆滑地从中间位置到两端来回转到底, 无发卡现象, 装配垂臂时应保证垂臂和转向摇臂轴装配标记刻线完好、对齐, 禁止用榔头猛烈敲击垂臂及转向摇臂轴。
三、转向系统养护注意事项
农用汽车转向系统养护注意事项如下:转向系统解体前必须仔细清洗外部, 并用压缩空气吹干。清洗内部零件时, 若是局部解体, 则只能用干净的液压油清洗;若是全部解体, 则应根据密封件供应情况制定清洗规范;若能全部更换, 清洗时可任选煤油或柴油初步清洗后吹干, 在装配前用清洁液压油冲洗一遍。若密封件供应不足, 为了利用旧件, 不得采用其它任何油液清洗, 必须用同类油液冲洗, 以防密封件溶胀。当拆卸阀壳总成时, 必须将助力活塞与循环球式螺杆一同取出, 并要防止滚球掉出。抽出扇形齿轮轴时, 注意不要碰伤油封密封唇, 并采取措施防止轴承掉入壳体内。拆卸各零部件时应注意原有的装配记号、位置, 以保证装配时准确无误;各零部件均应轻拿轻放避免撞坏;各零部件装配前必须再次用液压油冲洗, 严禁用棉纱、抹布擦洗。装入扇形齿轮轴时必须防止轴承脱落与碰伤油封密封唇;装入助力活塞时不得损伤活塞环。装配中密封件必须完好、到位。
机械转向系统 篇2
3)
机械制造：接受设计输出的指令和信息，并加工出合乎设计要求的产品的过程。分为热加工和冷加工。
热：研究如何将材料加工成产品，如何保证、评估、提高这些产品的安全可靠度和寿命的技术科学.冷：研究各种机械制造过程和方法的技术科学；
1)系统：是指由特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整体，即有两个或以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体
二1.2机械系统设计
一、任务：开发新的产品和改造老产品，最终目的是为市场提供
优高效、价廉物美的机械产品，以取得较好的效益。设计角度的种类：完全创新
二、设计的的基本原则和要求 1)
需求、信息、系统（输入输出；三大流）、优化和效益 要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本
三、产品设计、生产过程
1)产品策划（指导性作用）、产品设计、产品生产、产品销售、产品运转、产品报废或回收
2)功能原理方案设计、结构总体设计和技术设计阶段
第二章机械系统总体设计是产品设计的关键，对产品的技术性能、经济指标和外观造型均具有决定性意义
2.1功能原理设计必要功能（基本功能和附加功能）非必要功能 1)定义：针对所设计的产品的主要功能提出一些原理性的构思，即针对产品的主要功能进行原理性设计
2)任务：针对某一确定的功能要求，去寻求一些物理效应并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理来。1)输入输出量只涉及物料流、能量流、信号流 2)用来描述产品的功能，内部结构未知
3)
特点：暂时不考虑附加和非必须功能、突出。将这些功能用抽象的形式（）表达，通过抽象化清晰掌握设计产品功能和主要约束条件，从而突出设计中的主要矛盾问题本质
基本的功能单位：功能元：能直接从技术效应及逻辑关系中找到可以满足功能要求的最小单位
功能元：物理反映系三大流的基本物理动作、数学：逻辑 结构总体设计任务：将原理方案设计机构化 1)
1、明确原则：功能、工作情况、结构的工作原理
2、简单原则
3、安全可靠原则：构件可靠性、功能可靠性、工作安全性、环境安全性 步骤 1)
初步设计：
1、明确设计要求
2、主功能载体的初步设计
3、按比例绘制主要结构草图
4、检查主、辅功能载体结构5设计结果触屏机选择
2)详细设计1各功能载体的详细设计2补充、完善结构总体设计草图3对完善的结构总体草图进行审核4进行技术经济评分
3)机构总体设计的完善和审核
总体布置设计 1)任务：确定机械系统中各子系统之间的相对位置及相对运动关系，使总系统具有一个协调完善的造型 2)
基本要求1功能合理2结构紧凑、层次清晰、比例协调3充分考虑产品的系列化及发展
总体参数是结构总体设计和零部件设计的依据，参数：性能生产能力、结构、运动、动力；
最高、最低转速的确定；转速相对损失A与公比ψ、变速范围Rn与级数Z；确定公比ψ的原则
执行系统设计要求：保证设计提出的功能目标、使用寿命强度刚度、各执行机构结构合理配合协调
轴静刚度：轴尺寸形状、轴承数量预紧配置、前后支撑距离、前悬伸量、传动件布置、主轴组件的制造和装配质量 导轨：导向和承载3类要求：导向精度及精度保持性（几何和接触精度、刚度、高灵敏度间隙：镶条和压板 传动：独立、集中、联合驱动组成：变速改变动力源的输出转矩和力矩适应执行间的要求；离合器：牙嵌式、齿轮、摩擦片式：减小尺寸、超速、结构因素
起停换向：方便省力、操作安全、结构安全可靠并能传递足够动力：齿轮-摩擦离合器、齿轮换向机构
制动：与离合器互锁、合理确定制动器的安装位置、闸带式制动器的操纵力应作用在松边
安全保护：销钉安全联轴器、钢珠、摩擦安全离合器内联：保证传动精度指各执行末端之间的协调性和均匀性；提高精度原则：缩短传动链、降速传动、合理分配传动比、合理选择传动件、合理确定传动副的精度、教正装置 支承件作用：支撑零件部件、并保持被支撑零部件的相互位置关系及承受各种力和力矩：静刚度、动、热、内应力 变形及刚度:自身、局部、接触 截面积：空心、形状、封闭
操纵系统集中、独立控制操纵系统：操纵件、变送、执行 要求：操纵灵活省力、方便舒适、安全可靠 设计原理方案和机构设计
安全：目的系统运行和人身位置、手段：电气液机械 润滑：减少摩擦损失、工作表面的磨损发热、提高寿命及精度、工作效率冲洗、防腐。
油：粘度、粘温特性、闪点、凝固点脂:表现粘度、针入度、滴点、腐蚀
机械手表的传动系统 篇3
对于机心的主传动链布局是很有讲究的，通常的区分方法是根据与原动系中条盒轮啮合的二轮设置在机心的位置来划分机心的基本传动形式为中心二轮式（二轮在机心中心）和偏二轮式（二轮偏离机心中心）两大类。这两个类型的传动形式还可以根据机心设计的实际需要再细分，而两者具有各自的优势与劣势：就中心二轮式而言，它的优势是机心整体结构紧凑，设计与加工难度相对简单；劣势是机心平面与轴向的空间利用率比较低；对于偏中心二轮式而言，它的优势正好弥补了前者的劣势，机心平面与轴向的空间利用率比较高，对于提高机心的整体性能提供了有利条件，劣势是设计与加工的难度比较高。
机心的布局方式可以通过机心基板的主传动链传动B孔的布置来识别出来，那么我将以ETA2892的机心图为例，为大家做一下这方面的常识普及。原动系统B1的条盒轮将能量传递给B2位置的二轮，而后所对应的B3、B4、B5和B6分别是三轮、四轮、擒纵轮、擒纵叉和摆轮游丝系统。其中的二轮、三轮、四轮与擒纵轮都是通过轮片与齿轴固定为一体而形成的部件，再根据齿轮的顺序轮片与齿轴互相啮合，如条盒轮与二齿轴、二轮片与三齿轴、三轮片与四齿轴、四轮片与擒纵齿轴，最后是位于B4位置的擒纵轮片与位于B5位置的擒纵叉的两个叉瓦（进瓦与出瓦）相互配合在一起，此时擒纵叉的叉头将会与位于摆轮游丝系统的摆轴下方的双圆盘圆盘钉配合，至此一条完整的主传动链条就完成了。设置摆轮游丝系统的B6孔位置镶嵌了防震器组件，它起到了承载摆轮游丝系统中摆轴的防震责任。由于摆轴的轴尖直径仅有0.1毫米左右，相当于一根成人的头发一样粗细，同时摆轴所承载的摆轮具有一定的重量和惯量，如果没有一定的保护措施，一旦手表受到外在的剧烈震动，摆轮轴尖必然会被震断或震歪，这将直接导致手表不能正常计时或者更严重的是停表，基于上述原因设置防震装置是必须的。
了解过了机心基板传动B孔的常识后，我们再来认识中心二轮式和偏中心二轮式机心的二轮、三轮、四轮与擒纵轮的特征。
二轮
这一零件是中心式机心结构与偏中心式机心的最主要区别，大家可以通过中心二轮图和偏中心二轮图看到它们的共同点与不同点。两者的共同点是A位置是二轮与基板B2位置孔的宝石轴承配合；B位置是二轮与控制夹板B2位置的宝石轴承配合； C位置与前两个位置有所不同的是它被加工出轴齿，其目的是为了让它与B1位置原动系的条盒轮带有的齿啮合在一起，使得原动系的能量直接输出给这个中心二轮；D位置是个轮片，有得到就得有输出，正是这个位置将二轮通过原动系得到的能量输出给B3位置的传动轮系，更进一步输出给摆轮游丝系统使其开始工作。两者的不同点在于中心二轮的E位置，它的功能是用来承载显示系，再细说是用来与显示系的摩擦分轮配合在一起的，其原因就在于此二轮占据了中心位置。那么显示系就需要有个中介结构来与其整合在一起，当然在需要快拨时分针的时候还得在不影响主传动系正常运转的前提下将两者隔离开，而偏中心式二轮没有了那个E位置，因为它已经偏中心了也就没有承载显示系的责任。
三轮
此零件的作用是连接二轮。在接收来自于原动系统能量的同时，还改变了传动比以及轮系旋转的方向，也就是说它属于介轮范畴。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与二轮片所带有的齿啮合在一起，使得原动系统的能量通过二轮输入给了三轮，也就是输入给了传动轮系；C位置是三轮片，它与前面说到的带有轴齿的三齿轴固定为一体，并且也是被加工出轮齿与四轮轴齿啮合在一起。
四轮
此轮也被称作秒轮。大家从名字上就可以大概判断出此零件跟计秒有关联，其实此轮的旋转速度正是受到了摆轮游丝系统的控制，以每分钟转动一周的速度旋转。此外，此零件的顶端一般是个锥形，方便安装秒针。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是前面已经谈到过，它与三轮片齿相啮合；C位置是四轮片，它与四齿轴固定为一体，并且被加工出轮齿与擒纵轴齿啮合在一起；D位置是被加工成锥形目的是安装秒针的针管所设置的。
擒纵轮
这个零件在机心中非常特殊，因为此擒纵轮片的齿形并不是普通的钟表用齿形，而是异型齿。其形状相对比较怪异，它的作用就是为了配合整个擒纵机构的运转而设计的。更准确地说：它将与擒纵叉部件的进瓦与出瓦相配合在一起，来完成擒纵机构完整的动作要求。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与四轮片所带有的齿啮合在一起；C位置是擒纵轮片，大家可以看到此轮片跟前面所见到的轮片齿形有很大区别，这个独特的设计就是为了杠杆式擒纵机构的需要而设置的，它的转速将直接控制四轮也就是秒轮的速度，同时也就是本机心的时计基础。
了解过了机心基板传动B孔的常识后，我们再来认识中心二轮式和偏中心二轮式机心的二轮、三轮、四轮与擒纵轮的特征。
二轮
这一零件是中心式机心结构与偏中心式机心的最主要区别，大家可以通过中心二轮图和偏中心二轮图看到它们的共同点与不同点。两者的共同点是A位置是二轮与基板B2位置孔的宝石轴承配合；B位置是二轮与控制夹板B2位置的宝石轴承配合； C位置与前两个位置有所不同的是它被加工出轴齿，其目的是为了让它与B1位置原动系的条盒轮带有的齿啮合在一起，使得原动系的能量直接输出给这个中心二轮；D位置是个轮片，有得到就得有输出，正是这个位置将二轮通过原动系得到的能量输出给B3位置的传动轮系，更进一步输出给摆轮游丝系统使其开始工作。两者的不同点在于中心二轮的E位置，它的功能是用来承载显示系，再细说是用来与显示系的摩擦分轮配合在一起的，其原因就在于此二轮占据了中心位置。那么显示系就需要有个中介结构来与其整合在一起，当然在需要快拨时分针的时候还得在不影响主传动系正常运转的前提下将两者隔离开，而偏中心式二轮没有了那个E位置，因为它已经偏中心了也就没有承载显示系的责任。
nlc202309031410
三轮
此零件的作用是连接二轮。在接收来自于原动系统能量的同时，还改变了传动比以及轮系旋转的方向，也就是说它属于介轮范畴。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与二轮片所带有的齿啮合在一起，使得原动系统的能量通过二轮输入给了三轮，也就是输入给了传动轮系；C位置是三轮片，它与前面说到的带有轴齿的三齿轴固定为一体，并且也是被加工出轮齿与四轮轴齿啮合在一起。
四轮
此轮也被称作秒轮。大家从名字上就可以大概判断出此零件跟计秒有关联，其实此轮的旋转速度正是受到了摆轮游丝系统的控制，以每分钟转动一周的速度旋转。此外，此零件的顶端一般是个锥形，方便安装秒针。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是前面已经谈到过，它与三轮片齿相啮合；C位置是四轮片，它与四齿轴固定为一体，并且被加工出轮齿与擒纵轴齿啮合在一起；D位置是被加工成锥形目的是安装秒针的针管所设置的。
擒纵轮
这个零件在机心中非常特殊，因为此擒纵轮片的齿形并不是普通的钟表用齿形，而是异型齿。其形状相对比较怪异，它的作用就是为了配合整个擒纵机构的运转而设计的。更准确地说：它将与擒纵叉部件的进瓦与出瓦相配合在一起，来完成擒纵机构完整的动作要求。A位置是与控制夹板相对应的宝石轴承相配合；B位置是被加工出的轴齿，其作用是它与四轮片所带有的齿啮合在一起；C位置是擒纵轮片，大家可以看到此轮片跟前面所见到的轮片齿形有很大区别，这个独特的设计就是为了杠杆式擒纵机构的需要而设置的，它的转速将直接控制四轮也就是秒轮的速度，同时也就是本机心的时计基础。
海鸥机心ST1600
为中心二轮式结构，它的主传动轮系与显示系的连接关键为摩擦分轮机构。所谓摩擦分轮是指中心二齿轴顶部的其中一段被加工成具有锥度的台阶，而分轮的中下部分具有薄壁和刻槽凹陷，也就是说分轮的这一段具有一定的弹性，它将与中心二齿轴的那部分锥度台阶摩擦配合，这种机构的设置目的是在机心正常运转中两者可以同步转动，中心二轮在调速机构和主传动轮系的控制下以每小时一周的速度转动，这样它就驱动了分轮与它以同样的速度转动，而当需要调校时间快速驱动分轮的时候，由于他们之间是摩擦配合，因此分轮可以被单独驱动而不会影响中心二轮的正常转动，当停止调校的时候，两者又会摩擦配合为一体同步转动了。只是这两个机心的主传动轮系有些区别，前一款机心的四轮也就是秒轮是被设置于中心位置，而通过图我们可以看到，它的四轮实际上并不是处于中心位置，而是处于偏中心位置，那么中心位置的秒轮是被后期放置的，它只有秒齿轴通过三轮片与真正以秒速度旋转的四轮齿轴连接，这种传动方式有个名字叫“秒簧式”，顾名思义，此类机心的中心位置秒轮由于是后期设置的并不处于主传动链，所以必须采用一根秒簧给它以一定的阻力，其目的是为了被镶嵌秒针的中心秒轮不会出现秒跳现象。
海鸥机心ST2500
根据海鸥2500的机心图所示和我们已经讲到过的相关知识，我们可以判断出此款机心属于典型的偏二轮三轮输出式，所谓三轮输出式的含义是三轮与显示系连接，而之前我们谈到的机心都是直传式，也就是说条盒轮直接与显示系连接。本机心为大三针中心设置，那么秒轮必定位于机心中心位置，也就是说三轮既连接了显示系，又与秒轮连接，它起到了承上启下的作用，同时秒轮的另一侧同样是擒纵机构与摆轮游丝系统，这样完整的主传动链就被连接完成了。这种传动形式对于机心整体的功能轮系布局将会有更多的选择和优势，本机心在具备主传动链为基础机心的前提下，可以附加各种实用的功能，如日历，周历，能量显示和双时区等。此机心设计目的是为了更好的工艺性，更利于大批量生产。
对于偏二轮三轮输出式机心显示系的分轮结构同样也需要前文我们已经了解到的直传式摩擦分轮结构，只是根据三轮输出式的结构特点，此分轮将不与主传动轮系直接配合，它将被分解为分轮与分轮片两部分，根据ST2500机心分轮的构造，我们可以看到分轮下端有个锥度台，而分轮片中间位置被加工成异形状，并且此形状必须具备一定的弹性，它将与分轮的锥形台配合为一体形成了摩擦分轮结构，两者既可以同步运动又可以相对运动，其功能性与先前说到的直传式摩擦分轮是一样的。
机械转向系统 篇4
1 液力机械传动系统的构成和工作原理
液力机械传动系统主要包括液力传动元件——变矩器、机械传动部分——机械变速器以及控制部分——操纵与控制装置。
1.1 液力变矩器
液力变矩器工作在液体介质中, 是一种非刚性扭矩变换器。它有一个密闭的工作腔, 液体在腔内循环流动。其中, 泵轮、涡轮和导轮分别与输入轴、输出轴和壳体相联。动力机带动输入轴旋转时, 液体从离心式泵轮流出, 顺次经过涡轮、导轮再返回泵轮, 周而复始地循环流动。泵轮将输入轴的机械能传递给液体, 高速液体推动涡轮旋转, 将能量传给输出轴。液力变矩器靠液体和泵轮与涡轮叶片的相互作用产生动量矩的变化来传递扭矩, 液力变矩器与发动机匹配良好, 才能保证传动系统的效率。
1.2 机械变速器
机械变速器有行星式齿轮传动和定轴式齿轮传动两种。这两种变速器都采用液压作为动力, 并通过摩擦元件 (制动器和离合器) 的接合与分离来实现换挡。行星式变速器为同轴传动, 结构较紧凑, 且单位体积功率密度大, 因此在同轴布置单向输出机械、大功率机械和要求布置紧凑的机械及车辆中应用较多。而定轴式变速器结构简单, 维护较方便, 更易实现变挡位数和变速比, 且便于布置各种附属装置, 因此在需要降轴和前后都要动力输出的机械 (例如装载机) 中应用较多, 有利于同一型号定轴式变速器应用于各种不同的机械上。
当变速器换挡时, 随着油压的逐渐施加和释放, 摩擦元件经过短暂打磨后完全分离或接合。一般可将换挡过程分为扭矩相与惯性相两个阶段。扭矩相是指待接合元件已经存在摩擦扭矩作用, 但是原接合元件仍然保持接合状态, 此时输入轴的转速未发生大的变化, 仅仅是两个接合元件的传递的扭矩发生了变化。惯性相是指从原接合元件开始滑摩到待接合元件完成接合的过程, 在此阶段输入轴的转速发生了较大的变化, 受输入端惯性影响较大。
1.3 操纵与控制装置
操纵与控制装置是电液操纵液力机械传动的控制系统, 通常又包括液压操纵装置、电操纵装置和电子控制单元。液压操纵装置主要由换挡操纵控制部分和换挡品质控制部分构成。以车辆为例, 根据换挡机构产生动作的过程的自动化程度, 换挡控制方式分为手动、半自动和全自动三种。全自动变速器可根据车速、油门开度以及挡位选择器 (电操纵手柄) 开关位置等信息, 按换挡规律计算出对应当前工况的最佳挡位, 控制相应的电磁阀实现换挡。半自动变速器则无油门开度传感器, 主要是根据挡位选择器的开关位置来控制相应的电磁阀而实现换挡。换挡品质是指变速器换挡过程中的平顺性, 一般用冲击度 (J=d2v/dt2) 来衡量。动力换挡变速器液压系统中的液压式调压阀 (平稳结合阀) 或电子式调压阀 (电液比例阀) 来实现换挡过程中摩擦元件的平稳接合, 从而提高换挡品质。电操纵装置通常包括电操纵手柄、强制低挡开关、微动踏板、整车制动开关和停车制动开关等。电子控制单元包括硬件和软件。软件采用程序化的控制策略和控制思想, 使变速器具有分析处理信息的能力, 越来越智能化。可靠的硬件是软件程序赖以实现的基础, 是整个电控系统的信号流和能源流正常工作的保障。
2 液力机械传动控制系统的工作模型和原理
液力机械传动控制系统的工作模型有两种, 分别是基于单控制器的无总线结构的工作模型和基于多控制器的CAN总线结构的工作模型。
2.1 基于单控制器无总线结构
基于单控制器的无总线结构工作模型较简单, 只有一个控制器 (控制中心) , 控制系统中所有的输入输出设备和反馈元件都是直接和控制核心相连的, 且非控制核心的设备相互之间不发生任何关联。这种工作模型的优点是结构相对简单, 但是控制核心的信号处理与分析决策任务繁重, 在物理连接上, 电气信号接口规模极大, 需要布置的电缆电线比较多, 不利于提高控制系统功能的扩展, 故障诊断和维护工作复杂费时。
2.2 基于多控制器的CAN总线结构
基于多控制器的CAN总线结构的工作模型允许同时存在多个控制器, 这些控器中有一个作为控制核心, 其他的控制器都与各个输入输出设备和反馈元件集成, 所有的控制器都通过CAN通讯总线连接到一起。这种工作模型的优点是信号处理和简单的分析运算的任务由各个控制器分担, 控制核心的工作量和复杂度大大降低, 各个控制器的电气接口都非常简单、规模极小。CAN总线自身的特点使得控制系统功能的扩展也非常方便, 各控制器之间是可以进行通讯的, 任何一个控制器出现故障后并不影响系统的整体工作, 同时故障诊断和维护非常便捷。
3 结论
液力机械传动具有其他传动方式无可替代的优点, 在当前的工程机械传动技术领域中具有重要作用。本文不仅介绍了液力机械传动系统的构成和工作原理, 还对液力机械传动控制系统的工作模型及其工作原理进行了研究。希望对有关人员开发液力机械传动控制系统具有一定的参考价值。
参考文献
[1]罗邦杰.液力机械传动[M].北京:人民交通出版社, 1983.
[2]张光裕.工程机械底盘构造与设计 (第一版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 1986:151-158.
[3]胡宁, 吴训成, 陈志恒等.提高自动变速器传动效率的途径[J].上海汽车, 2004 (i1) :27-29.
[4]纪红, 张冠伟, 王福山.工程机械新型换挡变速器 (YBl502) 研究与优化设计[J].机械设计.2005, 22 (12) :44-46.
机械设计课程设计辅助系统 篇5
《机械设计课程设计辅助系统》使用说明
《机械设计课程设计辅助系统》是一组在autocad环境下运行的应用程序，主要功能包括：
1．典型零部件的设计计算及校核计算；
2．典型零部件及典型结构的设计与绘图；
3．典型零部件的标准数据查询。
使用这组程序需要按一下步骤操作：
1．将文件复制到一个专门的文件夹；
2．启动autocad；
3．通过下拉菜单——工具——选项——打开选项对话框如下图
4．点击“支持文件搜索路径“
5．点击“添加”按钮
6．将辅助设计软件所在的文件夹输入新添加的搜索路径
7．点击“应用”，“确定”关闭对话框
8．在命令行输入“menu”命令，打开选择菜单文件对话框如下图，“文件类型”选择菜单源代码文件（*.mns）,根据所使用的autocad版本选择相应的菜单文件并打开。使用auto2006版本的用户应选择acad2006.cui。
机械手表的原动系统 篇6
原动系统包括的零件有条盒轮、条盒盖、条轴与发条，根据上述提到的手上弦机械手表与自动机械手表，条盒轮与发条可以被分成手上弦条盒轮和手上弦发条以及自动条盒轮和自动发条。
手上弦条盒轮的A位置是条盒轮与条轴A位置相配合的中心孔；B位置是手上弦发条的发条外钩与条盒轮配合的位置；C位置是条盒轮与条盒盖B位置相配合的中心凹槽；D位置与前两个位置有所不同的是它被加工出轮齿，其目的是为了让它与传动系连接，使原动系统的能量可以输出给传动系统，并且更进一步输出给摆轮游丝系统使其开始工作；E位置的作用很关键，它被称作条盒轮内钩与手上弦发条的发条外钩配合在一起，才能使得发条与条盒轮产生力的相互作用，从手上弦原动系统的平面图中我们可以清楚的看到手上弦条盒轮与手上弦发条之间的位置关系，此外从图中我们还可以注意到发条的内钩将与条轴的C位置条轴内钩配合在一起，其目的是使条轴能够将发条牢牢锁住，在卷紧发条的时候可以承受发条的卷紧力。
条轴的A位置与C位置已经说过了，它的B位置与条盒盖的中心孔A位置相配合在一起，D位置与E位置将与控制原动系统的夹板孔或者宝石轴承配合在一起，这样原动系统的径向与轴向都将被限制住。F位置的作用是作为方形凸起与上弦系统中的上弦棘轮的方形孔相配合，并且通过螺钉固定为一体。上弦系统将来自于手上链或者是自动上链输入的机械能通过条轴带动发条的卷紧转变为机械表机心所需要的机械弹性势能，G位置就是刚说到的上弦棘轮螺钉配合的螺钉孔。
自动上链条盒轮的A位置、C位置与D位置与手上弦条盒轮是一样的，只是我们最需要注意的是它的B位置变成了凹槽，此外还在它的内壁上均匀分布了多个凹槽，这是什么目的呢？答案就是自动机械表的自动发条与手上弦发条最大的区别就是它不是跟条盒轮直接配合在一起，而是通过它的副发条与条盒轮的内壁之间的摩擦配合在一起的，并且在机械表自动机心中就有个术语 “打滑力矩”，说的就是副发条与条盒轮内壁之间的摩擦力矩要达到一定数值才可以，那些凹槽就是为了增加两者之间的摩擦力矩而设置的，从自动原动系统的平面图中我们就可以清楚的看到自动条盒轮与自动发条之间的位置关系，尤其是副发条与条盒轮的内壁凹槽之间的关系。
纳海Luminor 1950 8 Days GMT 8天长动力腕表
沛纳海Panerai Luminor 1950 8 Days GMT腕表采用的P.2002机心配置了代表性的长动力三条盒结构。它的基本特点是三条盒在结构上采用两个条盒上下叠层，然后再和另一个条盒左右并列，实质是将三个条盒轮串联起来使发条长度延长三倍，这以来实现了机械表长达8天的能量存储。
储存能量的工作原理
（见下页图）第一原动系统的条盒轮1a被上条系驱动逆时针旋转，条盒轮1a内部的内钩同时带动发条1c的外钩卷紧发条，此时条轴1b也会被发条1c带动逆时针转动；由于条轴1b与条轴2b通过方形长槽和方形凸起相配合，所以两者属于联动关系。那么条轴2b外钩带动发条2c逆时针方向旋转并逐渐卷紧，此时发条2c的外钩会带动条盒轮2a逆时针方向旋转。由于条盒轮2a与条盒轮3a作用在同一平面上相互啮合，所以条盒轮2a逆时针方向旋转会带动条盒轮3a顺时针方向旋转。由于发条3c的外钩已经钩住条盒轮3c内钩，并且条轴3b外钩又钩住发条，因此条盒轮3a顺时针方向旋转的同时会带动发条3c的外钩逆时针方向旋转，这使发条3c逆时针旋转并逐渐卷紧。随着第一原动系统中在上条轮系的驱动下卷紧发条，并且根据能量守恒定律，这三个原动系统的发条都将会被卷紧，此时有一点需要特注意的是三个发条盒内的发条不是逐个被上紧的，而是有顺序的逐步被上紧，直到最后几乎同时被上满发条。
释放能量的工作原理
随着三个发条盒内的发条被卷紧直至上满，它们的能量将逐渐被释放。但是，这三个原动系统并不是同时释放能量，而主要是由第三原动系统的条轴带动的输出轮负责释放所卷紧的发条能量，随着第三原动系统将本条盒储存的能量不断输出，其输出力矩将随之下降，而此时上下排列的第一原动系统与第二原动系统会不断的将自身的能量补充给第三原动系统，直至第三原动系统自身储存的能量完全释放，同时第一原动系统与第二原动系统自身储存的能量也所剩无几，其输出力矩已经小于轮系间的摩擦力矩，不能将能量补充给第三原动系统为止，此时手表轮系以及摆轮游丝系统已无能量可用便停止运动，也就是说它的能量释放工作原理同样符合能量守恒定律原则。
沛纳海串联三条盒结构的优点
1.更高的运行稳定性
因为发条盒发条的旋转次数互相叠加，发条盒速度更快，用较小的旋转力矩就达到一定的动力水平。第一天和第八天的旋转扭矩之间的差值显著变小，这样使得摆幅偏差值降低，所以可以提高机芯运行的精确性；
2.更高的运行可靠性
因为只有很小的压力作用于轴颈，高旋转次数使八天动力储备时间的机心中发条盒转速更快，旋转扭矩更小，这样轴颈压力较弱而且损耗非常低，保证了很高的运行可靠性；
3.机心一体化整合构造
三发条盒构造使一体化整合安装动力储备指示装置成为可能，无需浪费机心内的容积。因为该装置可以安装在第三个发条盒的上方或下方。
原动系统自从机械表诞生之日起就是最重要的组成部分，本文通过分析此系统的零部件组成以及它们之间的相互关系来为大家解析手上链与自动上链两种原动系统，并且以沛纳海的八日链三条盒串联式原动系统为例讲解了其储存能量和释放能量的工作原理。
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储存能量的工作原理
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《工程机械液压、液力系统》 篇7
该书由化学工业出版社出版,分5章,共326页,内容全面,叙述详细,实用性强。该书首先系统介绍了液压、液力传动系统的基础知识,其中包括液压缸、液压泵、液压阀和辅助元件的原理及常见故障。而后介绍了部分典型汽车起重机、挖掘机、装载机、平地机、压路机、沥青摊铺机和混凝土泵车的液压系统工作原理、常见故障和排除方法。该书可为从事工程机械液压系统维修的技术人员的培训提供参考,也可为相关专业高等院校的教学提供参考。
出版:化学工业出版社
主编：张风山静永臣一
机械转向系统 篇8
关键词：转向系统,运动仿真,UG,动态分析
1 交叉变轮距底盘机械转向系统实现
在车辆行驶过程中,转向系统要使车轮在转向时不发生滑动,理论上各车轮必须围绕同一个中心点滚动,即转向轮偏转角满足阿克曼转向原理[1]:
其中:α和β分别为外、内侧车轮偏转角;b为轮距;l为轴距。
图1为阿克曼梯形转向机构原理图,通过利用两个梯形臂的转角差异来近似满足车辆转向条件[2,3],在车辆轴距l和轮距b确定的情况下,主销中心距k确定,梯形臂m、连杆n的长度和转向梯形底角γ 决定了车辆的转向性能[4,5]。
本文研究的转向系统,是基于一种车桥交叉布置、通过改变车桥间的夹角来改变车辆底盘轮距的专利技术而设计的转向系统。图2为交叉变轮距底盘及其前轮转向系统原理图。图2中,b为轮距;l为轴距;r为转向半径;δ、λ分别为转向单元节臂与梯形臂间夹角;θ为交叉驱动桥间夹角,两个驱动桥铰接于Oc点。根据几何原理,改变驱动桥间夹角θ,轮距b、轴距l都会改变,即可通过角θ调节轮距b与轴距l,实现车辆底盘的变轮距特性。
该转向技术核心是依据车桥交叉布置的特点,将阿克曼梯形转向机构设计为一个独立的转向单元,单独设置在一个车桥上,并通过一系列连杆机构实现车辆的转向,同时通过改变转向单元的结构参数调整其转向特性,以满足不同轮距条件下的转向要求。
1-驱动桥;2-交叉驱动桥;3-左前车轮;4-右前车轮;5-转向动力臂;6-左侧拉杆;7-换向摇臂;8-左侧驱动杆;9-右侧拉杆;10-转向单元;11-右侧驱动杆;12-后轮稳定臂;13-右侧稳定杆;14-左侧稳定杆;15-稳定杆;25-转入节臂;26-转入梯形臂;27-转向横拉杆;28-转出梯形臂;29-转出节臂
根据该机构的几何关系,设置如下角度关系:
式(2)中,δ和λ 均由驱动桥之间的夹角θ 和梯形底角γ 控制,若轮距条件和转向方式已知,θ和γ 的数值也是确定的,则轮距b和转向方式决定了整个转向单元的结构参数。
2 转向单元可变特性建立
基于UG建立机架及转向模型部件,并进行装配。在装配模型中,根据变特性转向系统设计原理,通过装配角度约束,以函数形式对转向单元机构中的γ 值与车桥间夹角θ 值的关系定义如下:
根据式(2)、式(3)定义转向单元中λ、δ 与车桥夹角θ 的关系,对转向梯形臂与转向架间的角度设置关联约束,即将λ与δ 的值以装配约束中函数公式定义,使转向单元特性在轮距改变后可以自适应调节。
选定驱动桥夹角后,可以模拟出两前转向轮在转弯时角位移随时间的变化规律。同时根据公式(1),将两前转向轮偏转角理论关系函数作对比输入,计算转向轮偏转角模拟值与理论值的偏差,得到车轮在转向时滑移率的变化规律,进而对该变特性转向单元的性能进行分析与优化设计。
3 建立转向系统仿真模型
3.1 定义连杆与运动副
分类定义模型中结构组件,并且以图层进行管理。根据各连杆间的接触与相对运动关系,设置运动副如表1所示。
3.2 驱动设置与解算方案
将底盘驱动以扭矩形式添加于旋转副(J003~J004),转向驱动添加于旋转副(J021)。选用STEP函数输入,建立转向机构转角、位移对时间的响应关系。模拟车辆在转弯时进弯减速、出弯加速过程,后轮的驱动选用: STEP ( time,0, - 1 000,8 ),STEP(time,8,-600,16,-1 000))。
定义两交叉驱动桥间夹角θ,转向特性单元将自动调整转向机构特性。本文分别取用3 个整数角度(60°,70°,80°)研究,进行3组对比仿真试验。为模拟转弯时转入—转向—转出3个阶段,选用转向臂驱动函数:STEP(x,1.5,0,4,STEP(x,4,30,8.5,STEP(x,8.5,0,9.5,STEP(x,9.5,0,14,STEP(x,14,-23.5,16.5,0)))))。
解算方案中选择仿真时间为18s,步长为1 000步,分析类型为运动动力学仿真。
4 仿真结果与转向单元转向性能分析
根据公式(1),利用函数编辑器编辑车轮转角理论关系函数作为对比输入,同时记录两前轮转向架回转副(J006~J007)相对角位移,分别绘制3组仿真曲线如图3~图5所示。
回转副J006的转角,以派生函数形式输入,对比回转副J007转角曲线与理论转角函数曲线。同时建立旋转副角位移与理论角位移的差值函数,应用峰值探测功能,计算峰值点位置车轮产生最大侧滑时的侧滑率,结果如表2所示。
从图3、图4、图5中可以看出,随着转向轮的转向角增大,J007的角位移与理论值的差值逐渐增大,这意味着随着转向角的增大,转向轮在转弯过程中的侧滑增加。在向左与向右转弯的过程中,转向车轮的侧向滑动变化规律有所不同,这种现象的产生与转向特性单元布置在右前驱动桥并采用中央转向驱动臂的设计原理相符合。结合表2分析,随着驱动桥夹角θ的增大,转向轮的侧滑率逐渐减小,并且,随着两驱动桥间夹角从60°到80°的改变,相同时刻的回转角与理论值的切合程度也在发生着变化,可以推断出在车桥夹角过大(或过小)时,该转向系统将使转向轮在转向过程中发生相对较大的侧滑,但侧滑率会稳定在一定范围内。
5 结论
基于UG建模与仿真系统结合的机构设计思路,经过对模型仿真的设计与结果分析,得到了这种机械式转向系统的基本运行参数。结合相关车辆转向机构的设计标准[6,7],进一步验证了该新型变特性机械转向机构的设计满足变轮距底盘的转向要求。同时,建立了该转向系统与底盘机构的仿真模型和各主要参数的函数关系,为该转向系统整体优化提供了参考。
参考文献
[1]徐石安.汽车构造—底盘工程[M].北京:清华大学出版社,2008.
[2]秦玉英.汽车行驶平顺性建模与仿真的新方法研究及应用[D].长春:吉林大学,2009:1-88.
[3]陈秋红,张向娟.汽车转向系统可靠性优化过程研究与仿真[J].计算机仿真,2014(3):162-164.
[4]齐振锋.汽车转向系统动态仿真研究[D].成都:西南交通大学,2010:10-15.
[5]王辉.四轮转向汽车的控制研究和操纵动力学仿真分析[D].上海:上海交通大学,2007:1-72.
[6]周志国.汽车转向机构自动检测系统的研究[D].长春:吉林大学,2006:73-75,82.
测量与进给机械系统设计 篇9
关键词：测量与进给,数控系统,机床进给结构,系统设计
制造业是衡量一个国家经济发展程度的重要指标, 机械行业又是制造业中重要的组成部分。在当前这个高速发展的社会当中, 生产与运作的现代化成为机械发展的主题, 机械的测量与进给在机械工作中扮演着越来越重要的角色。而它所包含的伺服系统以及滚珠丝杠等部件也是机械化中重要的组成部分。机械的现代化要求车床工作中具备先进的操作管理系统, 从而实现对机械的生产运作的合理的规划与系统的指导, 保证车床的合理有效运作。只有这样才能促进中国的机械行业得到有效地发展。
1 测量与进给机械系统设计特点
通过研究发现, 测量与进给机械系统的特点主要表现为以下几点。
1.1 结构严谨, 联系紧密
加工中心进给系统的机械结构中最主要的一个特点就是各环节紧密相连, 形成一个联系紧密的整体。其主结构是由伺服电机通过驱动滚珠丝杠旋转, 使得丝杠上的丝母做横向或纵向位移, 工作台与丝母连接在一起, 通过位移传感器对工作台的位置随时侦测, 形成闭环的反馈, 推动伺服电机有条不紊的运作。滚珠丝杆螺母副可以促使电机的转动转换成工作台的直线运动, 从而使得导轨保证了工作台直线运动的精度和动作的灵敏度, 保证了进给系统的有规律、有效地工作。
1.2 人工控制减少, 自动化加强
当前测量与进给系统的运作主要依靠数控技术。利用人工进行操作的成分逐渐减少。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术, 如今已经广泛运用到测量与进给系统之中。数控技术与现代制造业进行有机的结合, 形成了一种机电一体化技术。数控技术与进给系统的广泛结合形成了一种高精度、自动化的机床, 它的多工位刀塔或动力刀塔, 可以加工多种立体物件, 如直线圆柱、斜线圆柱、圆弧、各种螺纹, 等等。其中人工操作只有任务输入, 大部分是依靠数控自动化来完成。
1.3 国际化趋势加强
经济发展的全球化趋势是时代的一个显著的主题, 而技术发展与国际接轨也是机械进给系统发展的一个主流方向。由于中国发展较晚, 世界发达资本主义国家的机械技术领先于中国, 所以, 中国进给系统的更新与发展离不开借鉴和学习外国的先进技术。随着改革开放的日益深化, 国际先进人才与技术不断引进中国, 机械生产的测量与进给技术国际化日益加深, 中国的测量与进给机械系统技术与国际化逐渐接轨。
2 测量与进给技术设计方法探析
2.1 数控技术的广泛应用
数控技术是各行各业应用最广泛的一项技术, 它可以将数字化深入地融入进行业发展之中。数控车床与车削中心, 是一种高精度、高效率的自动化车床。传统的机械加工都是依靠手工对车床进行操控进行作业, 利用肉眼对卡尺进行标准测量从而完成工作。当前数控技术的融入, 使得进给机械系统得到了充分的自动化发展。数控技术主要依靠电子计算机对数据的测量, 将机械运作的尺度精确到位, 促进车床工作的准确无误。所以对测量与进给机械系统的设计离不开长期持久的对数控技术进行融合应用。
2.2 伺服电机的严谨筛选
步进电机是一种离散运动装置, 它和现代数字控制技术在本质上有着直接的联系。伺服电机作为一种补助马达间接变速装置, 可以控制速度, 位置精度非常准确。在数控进给系统之中, 对伺服电机的筛选工作是其前期工作中至关重要的一部分。伺服电机转子转速受输入信号控制, 并能快速反应, 可以将所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出, 所以, 伺服电机的选择关乎着整个进给系统的成败, 是测量与进给系统设计中不可或缺的工作。
2.3 导轨结构的严谨设计
在进给系统中常用的导轨有滑动导轨、滚动导轨等几种导轨, 在进给系统中对导轨的选择也是进给系统中关键性的工作。滑动导轨的产生的摩擦比滚动导轨产生的摩擦力要大得多, 所以要保证对导轨的有效、合理的选择。一般对直线滚动导轨的选择比较多, 它的突出特点是零间隙, 可以由导轨体和滑块对车床进给进行有效地协调和运作, 对导轨长度与选型的选择要根据实际需要合理选择, 合理地选择可以保证机械测量与进给工作的高效运转, 可以保证工作质量, 缩短时间, 节约成本。
3 结语
随着国际技术的迅猛发展, 中国也逐渐加快了技术的更新换代。作为制造业重要的组成部分, 测量与进给系统的现代化设计走在了现代更新设计的前沿, 换句话说, 机械测量与进给系统是否可以得到有效地更新换代, 直接关系到了制造业的发展与否。数控技术的深入与精确的推算无疑是测量与进给技术发展的趋势。推动测量与进给系统的升级与发展, 深入实现机械制造业的现代化是一项艰苦而又漫长的路, 推动各方面综合发展任重而道远。
参考文献
[1]冯晓蓉.从工程机械行业分析看工程机械专业的发展前景[J].出国与就业:就业版, 2011 (14) :73.
机械转向系统 篇10
履带车辆的转向性能直接反映了车辆行驶的机动性、准确性。转向性能影响因素较多, 转向性能不仅与转向操纵输入、地面性质、行驶速度等因素有关, 还受所装备的转向机构影响, 目前研究履带车辆转向性能的文献大多不考虑具体的转向机构[1,2,3,4,5]。液压机械差速转向机构是复合了液压传动和机械传动的履带车辆新型转向机构, 在大功率履带拖拉机、工程车辆及装甲车辆等领域有着良好的应用前景[1,6,7,8,9,10]。
考虑车辆转向时履带滑转 (滑移) 及转向中心偏移等因素, 通过对履带车辆转向受力状况进行分析与计算, 笔者建立了履带车辆液压机械差速转向机构转向动力学模型, 参考某型号橡胶履带车辆, 采用仿真分析及试验方法, 对履带车辆转向性能进行了研究。研究结果为履带车辆液压机械差速转向机构设计及行驶控制提供了理论基础。
1 转向受力分析与计算
1.1 受力分析
假设车辆向右转向, 车辆水平面内的受力状况如图1所示, oxy为静坐标系, o′x′y′为随车辆运动的动坐标系, 车辆受到驱动力Fq (内侧履带驱动力Fq1和外侧履带驱动力Fq2) 、转向阻力Fz (内侧履带转向阻力Fz1和外侧履带转向阻力Fz2) 、工作阻力Fw及行驶阻力Ff (内侧履带行驶阻力Ff1和外侧履带行驶阻力Ff2) 等的共同作用, 对高速转向的车辆还要考虑转向离心力Fcent (Fcent x和Fcent y) 的影响。
1.2 假设条件
履带车辆的转向受力计算较为复杂, 为便于研究, 作如下假设:
(1) 车辆在水平硬地面上转向行驶, 转向阻力仅表现为地面附着力, 不考虑剪切阻力和推土阻力。
(2) 车辆转向时, 地面附着力足够大, 接地履带未全滑转。
(3) 车辆静止时, 两侧履带接地压力均匀分布。
(4) 车辆转向时, 发动机油门开度保持不变。
(5) 车辆质心与其几何中心重合。
(6) 忽略空气阻力的影响, 滚动阻力系数和地面附着系数为定值。
1.3 受力计算
1.3.1 驱动力
驱动力与地面性质、接地履带的滑转 (滑移) 有关, 但其产生的来源是通过车辆动力传动系统传递的发动机动力。对不同的转向机构, 发动机传递到内侧履带、外侧履带的驱动力不同, 进而影响履带车辆的转向性能, 目前已有的履带车辆转向动力学模型在计算驱动力时并未考虑转向机构的影响, 仅根据地面与接地履带的相互作用关系进行计算。
采用液压机械差速转向机构的履带车辆的内侧履带、外侧履带驱动力均可根据发动机转矩计算得到, 二者具有确定的计算关系。采用图2所示液压机械差速转向机构[8]的车辆内外侧履带驱动力按下式计算:
式中, α为行星排特性参数;λ1、λ2分别为内侧、外侧液压功率分流比[10];ig为直驶变速系统传动比;iz为中央传动比;if为定轴齿轮传动比;iy为马达后传动比;im为最终传动比;Me为发动机转矩;rq为驱动轮半径。
1.3.2 转向阻力
内侧履带、外侧履带转向阻力按横向附着力计算, 即
式中, L为履带接地长度;B为履带轨距;b为履带宽度;μ为地面附着系数;p1、p2分别为内侧履带、外侧履带接地压力。
p1、p2的计算式如下[11]:
式中, m为车辆质量;hg为质心高。
1.3.3 工作阻力
履带车辆通常与配套工作装置一起完成各种作业, 其作业种类多, 作业方式复杂, 工作阻力可按不同作业类型分别计算。
以铧式犁作配套工作装置为例进行计算, 其工作阻力为
式中, kp为土壤比阻;z为犁铧数;bp为单体犁铧的宽度;hp为耕作深度。
1.3.4 行驶阻力
行驶阻力根据滚动阻力系数和履带接地压力计算, 内侧履带、外侧履带行驶阻力分别为
式中, f为履带滚动阻力系数。
1.3.5 转向离心力
转向离心力在x′、y′方向的分力分别为
式中, v为车辆速度;D为转向中心线偏移量;Rc为转向中心到车辆纵向中心线垂直距离。
2 转向动力学模型及求解方法
2.1 转向动力学模型
当履带车辆在水平地面上稳态转向行驶时, 其纵向、横向所受力的合力及各力对车辆质心的合力矩为零。在图1坐标系下, 其转向动力学模型为
式中, β为工作阻力与y′轴的夹角;lT为工作装置挂接点到车辆质心的距离。
2.2 模型求解方法
转向动力学模型为非线性方程组, 采用Newton-Raphson方法进行求解, 流程如图3所示。其中, A1、A2分别为内侧履带、外侧履带速度瞬心偏离其各自几何中心的距离, C为常数。
3 转向性能评价指标
履带车辆的转向性能通常用转向半径和转向角速度进行评价, 由于车辆转向时履带滑转 (滑移) 及转向中心偏移, 故在对履带车辆进行实时操纵时, 较难控制其实际转向半径和实际转向角速度的大小, 为此提出以履带滑转 (滑移) 率、转向中心偏移率、转向半径变化率和转向角速度变化率等作为履带车辆转向性能评价指标。
3.1 履带滑转 (滑移) 率
履带滑转 (滑移) 率定义为履带相对速度和牵连速度之差与履带相对速度的比值, 内侧履带滑移率和外侧履带滑转率分别为
3.2 转向中心偏移率
转向中心偏移率定义为转向中心偏移量与履带接地长度一半的比值, 即
3.3 转向半径变化率
转向半径变化率定义为车辆实际转向半径和理论转向半径之差与理论转向半径的比值, 即
式中, R为实际转向半径;Rl为不考虑履带滑转 (滑移) 及转向中心偏移的理论转向半径。
3.4 转向角速度变化率
转向角速度变化率定义为车辆理论转向角速度和实际转向角速度之差与理论转向角速度的比值, 即
式中, ωl为不考虑履带滑转 (滑移) 及转向中心偏移的理论转向角速度;ω为实际转向角速度。
4 实例计算
4.1 已知参数
根据使用条件设定履带滚动阻力系数为0.05, 地面附着系数为1。履带车辆结构参数、液压机械差速转向机构及发动机参数、直驶变速系统传动比见表1、表2及表3[11]。
注:pH为液压闭式回路系统额定压力;ne为发动机额定转速;Pe为发动机额定功率。
4.2 仿真计算
限于篇幅, 主要研究液压闭式回路系统排量比与直驶变速系统传动比对车辆转向性能的影响。
4.2.1 液压闭式回路系统排量比的影响
以直驶变速系统一挡、不带工作装置为例, 车辆转向性能随液压闭式回路系统排量比变化的关系如图4所示。当液压闭式回路系统排量比增大时, 车辆理论转向角速度增大、理论转向半径减小, 转向阻力矩增大。为平衡增大的转向阻力矩, 转向力矩需增大, 从而使外侧履带滑转率、内侧履带滑移率和转向中心偏移率增大, 车辆转向半径变化率和转向角速度变化率增大, 由于内侧履带的转向阻力大于外侧履带的转向阻力, 故内侧履带滑移率大于外侧履带滑转率。
4.2.2 直驶变速系统传动比的影响
当液压闭式回路系统排量比为0.5, 直驶变速系统传动比变化, 其他条件不变时, 车辆转向性能随直驶变速系统传动比变化的关系如图5所示。当直驶变速系统传动比增大时, 由发动机决定的驱动力增大, 而地面驱动力不变, 使外侧履带滑转率、内侧履带滑移率增大, 车辆行驶速度降低, 转向离心力对转向中心的矩减小, 使转向中心偏移率减小, 车辆的实际转向角速度减小, 而理论转向角速度不变, 使转向角速度变化率和转向半径变化率增大, 外侧履带滑转率小于内侧履带滑移率。
4.3 试验验证
4.3.1 试验方案
为验证履带车辆液压机械差速转向机构转向性能仿真模型的正确性及仿真结果的合理性, 笔者进行了多工况转向行驶试验。试验样机为装备液压机械差速转向机构的农用履带车辆。试验测试履带车辆两侧驱动轮转速, 驱动轮转速采用反射式光电传感器测量。试验前, 在驱动轮外侧车体上安置专用传感器支架, 在支架上安装光电传感器, 在驱动轮与光电传感器相对应的位置上对称均匀粘贴反光片, 可进行驱动轮转速数据采集, 履带车辆两侧分别安装了两套相同的光电传感器。
试验时, 首先通过发动机油门控制机构设定发动机转速, 通过变速操纵机构设定直驶变速系统挡位, 使车辆在设定的发动机转速和直驶变速系统挡位下开始行驶, 然后转动方向盘, 改变液压闭式回路系统排量比, 车辆开始转向行驶, 待行驶稳定后, 测试履带车辆两侧驱动轮转速。改变方向盘行程, 测试不同方向盘行程下的车辆两侧驱动轮转速, 完成设定发动机转速及直驶变速系统挡位的转向行驶试验。保持发动机转速不变, 改变直驶变速系统挡位, 进行不同挡位下的转向行驶试验。改变发动机转速重复上述试验过程。
4.3.2 试验结果分析
以发动机转速2300r/min和1530r/min、直驶变速系统二挡和四挡的履带车辆转向行驶工况为例, 对试验结果进行分析。
根据试验测得的履带车辆两侧驱动轮转速, 经换算绘制出转向半径随液压闭式回路系统排量比变化的关系曲线, 如图6所示。为便于比较, 图6同时给出了其理论计算值 (不考虑履带滑转 (滑移) 及转向中心偏移) 及仿真计算值。分析图6可知, 转向半径的试验结果与仿真计算结果的变化趋势一致, 当液压闭式回路系统排量比增大或直驶变速系统挡位升高时, 转向半径变化率增大。
图7所示为履带车辆的转向角速度随液压闭式回路系统排量比的变化情况。分析图7可知, 转向角速度变化率随液压闭式回路系统排量比或发动机转速的增大而增大, 与仿真计算结果一致。
5 结论
(1) 对装备了液压机械差速转向机构的履带车辆进行了受力分析与计算, 在此基础上, 建立了其转向动力学模型, 给出了转向动力学模型的求解方法。
(2) 提出了履带车辆液压机械差速转向机构转向性能评价指标。结合实例样车, 采用仿真与试验方法, 研究了该类履带车辆的转向性能, 为履带车辆液压机械差速转向机构设计及行驶控制提供了理论依据。
摘要：采用机械系统动力学分析与建模通用方法, 考虑车辆转向时履带滑转 (滑移) 及转向中心偏移等因素, 在对车辆转向受力状况进行分析与计算的基础上, 建立了履带车辆液压机械差速转向机构转向动力学模型, 采用Newton-Raphson方法对模型进行了求解。根据提出的转向性能评价指标, 结合实例样车, 采用仿真与试验方法研究了履带车辆转向性能, 行驶试验的结果表明, 所建模型能反映履带车辆转向性能的变化趋势。研究结果为履带车辆液压机械差速转向机构设计及行驶控制提供了理论基础。
关键词：履带车辆,液压机械传动,转向性能,Newton-Raphson方法
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机械液压系统故障原因和维护 篇11
关键词：液压系统泄漏噪声维护
0引言
由于在极为恶劣的环境中长时间工作，工程机械尤其是其液压系统出现这样那样的故障在所难免，产生故障的原因也是多种多样。弄清故障产生的原因，采取相应的措施及时排除故障，保障机械设备的正常运转，不论对工程质量或工期都有直接的影响。如何准确、及时地判断故障发生的位置和分析故障产生的原因并给出解决故障的方法，这将关系到设备的停台问题。因此作为液压系统的故障分析及处理工作就显得尤其重要。
1泄漏原因与治漏
液压系统泄漏的原因错综复杂，主要与振动、温升、压差、间隙和设计、制造、安装及维护不当有关，主要有以下原因：①液压系统中密封件密封件损坏造成泄漏，如密封件材料低劣、机械强度低、物化性不稳定、弹性低、耐磨性低等都造成密封效果不良而泄漏。安装密封件的沟槽加工精度低也会引起泄漏。②间隙密封的密封性与间隙大小、压力差、封油长度、加工质量及油的粘度等密切相关。由于运动副之间润滑不良、材质选配不当，加工、装配、安装精度较差会导致早期磨损、使间隙增大泄漏增加。③接合面粗糙度差、平面度不好、压后变形、元件泄油、回油管路不畅、油温过高、油液粘度下降、系统压力超高、密封件预压缩量过小、液压件铸件壳体存在缺陷等都会引起泄漏。
液压系统防漏与治漏的主要措施有：①尽量减少油路管接头及法兰的数量。②将液压系统中的液压阀台安装在与执行元件较近的地方。可以大大减少液压管路的总长度和管接头的数量。③液压冲击和机械振动直接或间接地造成系统管路接头松动。产生泄漏。因此，液压系统应远离外界振源，管路应合理设置管夹，泵源可采用减振器，高压胶管。补偿接管或脉动吸收器来消除压力脉动，减少振动。
2振动与噪声原因
2.1机械碰击引起管道布置不合理发生相互撞击；液压缸的活塞到行程终端位置无缓冲装置或缓冲装置失控，活塞与端盖的碰撞引起噪声。
2.2液压泵和液压马达引起
2 2.1闭式液压系统进入空气，泵和马达在运行中产生。
2.2.2泵吸油位置太高(超过500mm)，油的粘度太大或吸油管过细，滤油器被油污阻塞造成泵的吸油口真空度过大而使原来溶解在液压油中的空气分离出来。这样，当启动泵与马达后带有大量气泡的液压油由低压区流到高压区后受到压缩，体积突然缩小；反之，在高压区体积较小的气泡，流到低压区体积突然增大，油液中气泡体积急速改变，产生“爆炸”现象而引起振动和噪声。
2.2.3泵与马达的轴向、径间隙由于磨损而增大后，高压腔周期地向低压腔泄漏引起压力脉动，流量不足，噪声加剧。
2.2.4容积式泵是依靠密封工作容积的变化来实现吸、压油的，为了不使吸、压油腔互通，在吸、压油腔之间存在一个封油区，当密封工作容积经过封油区，既不通压油腔也不与吸油腔相通，引成闭死的密封容积，容积有微小变化就会产生高压和负压，引起振动和噪声，称“困油”现象。
2.2.5齿轮的齿形精度不高，齿面粗糙度差，相邻周节及周节累积误差大，两轴间的平行度差，滚针轴承损坏，装配前未经严格的去毛刺和清洗等，柱塞泵的柱塞移动不灵活或卡死；均能引起压力脉动，流量不足，噪声增大。
2.2.6换向阀换向，而泵不能卸荷时，由于泵的全部流量要通过溢流阀溢回油箱，就会引起系统压力升高；当反向起动后，系统压力又恢复原定压力。这种使系统压力升高与降低及恢复原压的过程是在瞬间发生的，溢流阀的调压弹簧在这瞬间被压缩或伸长。若调压弹簧疲劳或端面与轴心线垂直度不良，阀芯上的小孔堵塞，阀芯外圆拉毛或变形，就会使阀芯在阀体孔内移动不灵活而发生振动和噪声。当换向阀的开口过小或通道突变，流速高，产生涡流，流速高而背压低时，会形成局部真空，使原来溶解在油液中的气体被析出，产生“气穴”现象而发出噪声。
3工作机构运动速度不够或完全不动
产生这类故障的主要原因是油泵输油量不够或完全不输油，系统泄漏过多，进入液动机流量不够，溢流阀调节的压力过低，克服不了工作机构的负载阻力等。一些可能的原因及消除方法有：
3.1油泵转向不对或油泵吸油量不够。吸油管阻力过大，油箱中油面过低。吸油管漏气。油箱通大气的孔堵塞(油箱不透气)使油面受到压力低于正常压力(大气压)，油液粘度太大或油温太低。这些都会导致油泵吸油量不够，从而输油量也就不够了。
3.2油泵内泄漏严重。油泵零件磨损，密封间隙(特别是端面间隙1变大或油泵壳体的铸造缺陷。使压油腔与吸油腔连通起来。
3.3处于压力油路的管接头及各种阀的泄漏。特别是液动机内的密封装置损坏。内泄漏严重。判明原因后，便采取相应措施(如修理或更换磨损零件，清洗有关元件，更换损坏的密封装置等)加以改正。
4液压系统的维护
正确的维护是液压系统可靠运行的根本，根据工作实践，工程机械液压系统的维护要做到以下几点：
4.1液压油：液压油起着传递压力、润滑、冷却、密封的作用，应按随机《使用说明书》55中规定的牌号选择液压油，特殊情况使用代用油时，应力求其性能与原牌号性能相同，不同牌号的液压油不能混合使用。液压油选择不恰当是液压系统早期故障和耐久性下降的主要原因。
4.2定期保养：目前有的工程机械液压系统设置了智能装置，但其监测范围和准确程度有一定的局限性，液压系统的定期检查与保养还是必不可少的，所以液压系统的检查保养应将智能装置监测结果与定期检查保养相结合。
4.3防止颗粒杂质入侵：清洁的液压油是液压系统的生命。若固体杂质入侵将造成精密偶件拉伤，发卡、油道堵塞等，危及液压系统的安全运行。防止固体杂质混入要注意以下几点：①加油时液压油必须过滤，加油工具应可靠清洁。不能为了提高加油速度而去掉液压油箱加油口处的过滤器。②保养时拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检NFL、液压油管等部位，液压系统油道暴露时要避开扬尘，拆卸部位要先彻底清洁后才能打开。要选择不掉纤维杂质的擦拭材料和击打面附着橡胶的专用铁锤。液压元件、液压胶管要认真清洗，用高压风吹干后组装。选用正品滤芯。换油同时清洗滤清器，安装滤芯前应用擦试材料认真清除滤清器壳内部污物。③液压系统的清洗油必须使用与系统所用牌号相同的液压油，油温在45℃～80℃之间，用大流量尽可能将系统中杂质带走。液压系统要反复清洗三次以上，每次清洗完后趁油热时将其全部放出系统。清洗完毕再清洗滤清器，更换新滤芯后加注新油。
4.4防止水、气等流质入侵①防止水入侵液压系统。液压油中含有过量水分会使液压元件锈蚀，油液乳化变质、润滑油膜强度降低，加速机械磨损。除了维修保养时要防止水分入侵外，还要注意储油桶不用时要拧紧盖子，最好倒置放置。②防止空气入侵液压系统。大量的空气进入油液中将使“气蚀”现象加剧，液压油压缩性增大，工作不稳定，降低工作效率的不良后果。还会使液压油氧化，加速其变质。防止空气入侵应注意以下几点：①维修和换油后要按随机《使用说明书》规定排除系统中的空气。②液压油泵的吸油管口不得露出油面，吸油管路必须密封良好。③油泵驱动轴的密封应良好，更换该处油封时应使用正品油封。
5结束语
机械转向系统 篇12
1.1 系统的基本原理分析
液压机械传动的基本原理是保持液体在平衡的系统中能够静止。液压系统中的液体在各处的压强是一致的, 在一个相对平衡的系统中, 不同大小的活塞根据其本身承受压力的能力施加不同的压力就可以使得液体保持相对静止, 小的活塞上面应该施加较小的压力, 大活塞上面应该施加较大的压力。通过液体的传递可以达到变换的目的。液压在传动的过程中需要较多的元件, 其中主要的元件有执行元件、动力元件、辅助性的元件和控制元件等, 通过动力元件可以让系统产生运行的动力, 主要代表元件有液压泵。液压泵在工作的过程中主要是依靠容量的变化进行工作, 通常将这种动力部件称为容积液压泵。最常见的容积液压泵是齿轮泵, 它通过齿轮的变动使液体进行运动。在对液压泵进行选择时需要注意能量的消耗问题, 还需要解决一些液压效率问题。液压的执行元件可以将液压泵中提供的液压转换为机械能的装置, 与液压泵相反的工作装置是液压马达, 这种装置可以将液压能量转换为机械能, 从而使液压对外做功。液压元件可以对液体流动的方向和压力的高低进行控制, 能够确保其满足特定工作的要求。液压控制系统除了动力元件还有一些辅助性的元件, 通过辅助性的元件可以建设液压回路。
1.2 液压机械传动的优缺点分析
1.2.1 液压机械传动的优势
液压机械传动的应用范围相对广泛, 在各个领域都有基本的使用, 无论是一般工业施工的塑料加工机械还是钢铁工业用的冶金机械都具有其自身的实用性。使用液压机械传动装置在各方面都能够取得较大的进展, 这些装置具有高压、高速和高效率的特点, 液压机械传动的功率较大, 其本身也是高度集成化的系统, 具有一体化、小型化和轻量化的特点, 由于该系统和微电子技术可以紧密的配合, 可以在小空间内实现对功率的准确控制, 在各种行业的使用中发挥着较大的作用。
随着科学技术的发展, 各个部门对液压机械传动的要求也逐渐提高。较多的液压机械传动控制系统和电子技术的配合在海洋开发领域甚至是宇宙航行等各个领域发挥着重要的作用。各种电液伺服系统的使用将液压机械传动的应用逐渐提高。总之, 对于液压机械传动的元件应该根据需要灵活、方便的布置;液压机械传动具有体积小、重量轻、反应速度快和运动惯性小等特点, 方便在使用的过程中进行操纵和控制, 此外, 这种系统在较大的范围内可以实现调速。传动控制系统还可以对载荷进行适当的调整。液压机械传动控制系统主要的工作介质是矿物油, 可以自动润滑, 具有较长的使用寿命。该系统比较容易实现直线运动和机械的自动化, 如果使用电液联合控制, 可以确保高程度的自动控制。
1.2.2 液压机械传动存在的缺点
影响液压机械传动控制系统运行的平稳性和正确性关键在于液压系统存在漏油的因素, 从而导致液压机械传动的传动比例不能得到严格的保存。温度的变化对液压机械传动的影响相对较大, 不同的温度会导致液压机械传动控制系统中的液体粘性发生变化, 从而使得传动控制系统的运动特性发生改变, 影响其工作的稳定性, 为了保持液压机械传动控制系统工作较为稳定, 应该避免在温度较高的环境条件下作业。此外, 液压系统发生故障的情况下不能很好的对故障进行检查和排除。液压机械传动控制系统在运行的过程中容易造成污染, 一些液压元件在机械加工的过程中容易产生金属粉末, 这些粉末粘贴到金属管螺纹地区的胶带碎片上容易造成密封胶的脱落。液压机械传动控制系统在运转时其外部环境中的污染物也会吸附到液压油箱上面, 导致系统运行不稳定。此外, 系统在运行前没有对杂质清除彻底就会使得外部的杂质和系统本身附着的杂质复合, 在元件的运行过程中产生一系列摩擦, 不利于系统的正常运转。
2 液压机械传动控制系统在机械设计制造中的应用
2.1 机械设计制造中对液压机械传动控制系统的应用和发展
无论是现代建设还是国防建设, 都需要将一些大型的工程装备融入到里面, 液压机械传动控制系统作为一种新型的机械化系统能够满足当代设备的多种要求, 由于一些机器设备的功率相对强大, 具有较高的生产使用效率, 精度也相对高, 液压系统在这些行业中的使用能够满足高集成化的要求, 可以很好地适应施工环境和不同的工作条件。我国一些高水平的技术设备具有较好的自主研发能力, 主要原因在于极端化的工作环境和精度化的施工技术。液压技术的发展使得我国一些技术在研究方面也取得了较好的成就, 系统的集成化说明只有抓住系统研究发展的方向, 才可以研发出社会所需要的技术产品。
2.2 我国液压机械传动技术应用中的不足
我国液压技术在应用的过程中虽然在一些产品的使用上面具有较大的进步, 同时凸显出液压技术发展的潜力和发展动力, 但是在使用和发展的过程中还存在较多的不足之处。我国的液压技术在一些重要的元件使用上任然依靠外国的液压产品进行辅助, 我国使用的一些产品在国际范围内和其他国家使用的产品之间存在着明显的差别。需要将我国发展成为液压强国, 就必须弥补液压研究方面存在的不足和缺陷, 要对液压技术进行研究, 从而形成我国的自主产品和液压技术制定详细的发展目标, 使我国的液压产品和液压技术超过国际上其他国家的产品和技术。只有这样, 才能够使得我国的液压技术水平逐渐提高, 减少在装备制造过程中的缺陷和不足, 从而实现最终的液压发展目标。
2.3 液压机械传动技术在更多场合中的应用
随着计算机技术的深入和发展, 液压技术作为一种被广泛使用的技术在各个领域不断得到拓展。液压控制技术和计算机控制技术的连接可以在更多的场合发挥较好的作用, 对于预期的控制任务和控制目标可以巧妙灵活的完成。与机械传动技术进行比较, 液压机械传动技术更容易实现动力参数和运动参数的控制。一般情况下, 液压工业具有较高的销售额, 占据机械工业产值的3%左右, 说明液压在工业领域中的使用较为重要。液压具有较高的传递效率, 可以实施恒功率的输出控制, 整个液压系统的结构相对简单, 可以充分的利用功率。液压系统具有较大的系统钢芯, 可以正反方向进行运转, 在机械的操作过程中对于各个操作动作都能够容易的实现, 在所有的工程机械装备中几乎都能看见液压技术的踪迹, 利用液压技术可以对很多机械实施控制。液压机械传动技术的在工程机械运行中具有广阔的前景, 主要是因为恒功率组合可以对变量系统进行调节和开发。
3 结束语
随着工程机械技术的发展, 一些新的技术和工艺逐渐出现, 使得工程机械逐渐向智能化的方向发展, 对工程机械装置的要求也逐渐提高。液压机械传动技术的发展和其在工程机械中的使用也具有较大的优势, 尤其是液压技术和微电子技术的结合使得液压机械传动技术在工程机械中的作用越来越突出, 极大地促进了机械技术的发展。我国的液压机械传动控制系统还存在一些缺陷和不足, 需要加强对该技术的研究, 促进我国液压技术快速的发展。
摘要：科学技术的发展使得技术水平不断得到提升, 出现了一些大功率大容量的技术设备, 促进了机械设计制造的发展, 液压机械传动作为一种新型的技术在机械设计制造中不断得到应用, 对机械设计制造起着关键性的作用。液压机械传动主要是以液体为介质进行能量传动和控制的方式, 该系统以其较灵活的控制方式和便捷的控制属性在工业控制中的使用最为广泛。系统本身是以压流体为能源介质对各种机械进行控制, 由一个元件回路的控制对若干个组合进行控制来完成能量的传递。文章就液压机械传动控制系统在机械设计制造中的应用进行分析。
关键词：机械设计制造,液压,传动控制系统,应用
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