導語：如何才能寫好一篇機械傳動的基本原理，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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在工業(yè)得到快速發(fā)展的過程中，在機械設計制造中液壓機械傳動控制系統的應用范圍逐漸擴大，并且液壓機械傳動控制系統的作用越來越重要。尤其該系統主要是以液體作為介質，以便達到能量的傳動與控制目的，在工業(yè)控制當中的應用范圍比較廣，能夠更好地促進工業(yè)化的發(fā)展。目前，對液壓機械傳動控制系統需要詳細了解，對其基本原理進行分析，以便將其更好地應用于機械設計制造中，從而發(fā)揮出最大的應用效果。

1 液壓機械傳動控制系統的基本原理

液壓機械傳動控制系統的基本原理主要是在確保液體平衡的系統中能夠靜止，同時，液壓機械傳動控制系統中的液體在每個階段的壓強是相同的，并且均處于一個相對平衡的系統中，活塞大小的不同，其承受的壓力范圍也就不同，還需要根據其大小來施加相應的壓力。針對較大的活塞，需要增加相對較大的壓力，并且需要以液體為傳動媒介來將壓力轉換為需要的能力。當液壓在傳動的過程中，需要配備相應的元件設備，以便支持液壓的傳動。其中主要的元件包括：（1）執(zhí)行元件。主要是將液壓泵提供的液體轉換為機械能量，該執(zhí)行元件的主要裝置為液壓馬達，能夠高效地將液壓能量轉換為機械能，以便確保液體對外的作用力。同時，液壓元件可以對液體的流動壓力與方向等進行全面的控制，以便有效地保障執(zhí)行元件能夠滿足各種工作的需求；（2）動力元件。該元件主要是為系統提供重要的運行動力來源，主要的裝置為液壓泵。該裝置在運行的過程中主要是依靠容量的大小來運行的，其中動力部件也稱之為容積液壓泵，齒輪泵是其主要的容積液壓泵，通常是以齒輪的變化來促進液體的傳輸；（3）輔助元件。該類元件主要為管道，在液壓泵中主要是通過將動力元件、液壓馬達與管道等共同協作來完成的；（4）輔助元件。液壓機械傳送控制系統中的元件種類較多，其中輔元件的功能主要是建設液壓回路，以便確保液壓機械傳動控制系統正常運行。液壓機械傳動控制系統主要由液壓泵、液壓控制閥、液壓執(zhí)行元件、液壓輔件組成，其液壓機械傳動控制系統的原理如圖1所示：

圖1 液壓機械傳動控制系統原理圖

2 機械設計制造中液壓機械傳動控制系統的優(yōu)缺點

2.1 液壓機械傳動控制系統的優(yōu)勢

該控制系統具有較廣泛的應用范圍，并且在各個領域中均有不同程度的應用。不管是在一般性的工業(yè)施工塑料加工機械中，還是在鋼鐵工業(yè)冶金機械中均具有較好的實用性價值。在各個領域中使用液壓機械傳動控制系統，可以取得較好的進展，并通常具備高效率、高壓以及高速等優(yōu)勢。同時，由于液壓機械的傳動動力能量相對較大，該系統自身也具備較高的集成化作用，從而可以更進一步地促進一體化、小型化以及輕量化目標的實現。另外，由于液壓機械傳動控制系統與相關的電子技術具有緊密的合作關系，能夠在相對較小的空間內進行精準的操作，并且還可以在各個領域中均能夠發(fā)揮出該系統的最大化價值與作用。在當今世界科學技術得到較快的發(fā)展前提下，各個行業(yè)對液壓機械傳動控制系統的要求也在不斷提高。通過將該系統與電子技術相互結合應用，并且目前在海洋開發(fā)事業(yè)以及宇宙航行等事業(yè)中得到較好的應用，從而促進了該系統在各個領域中的應用進程。另外，由于電液伺服系統的研發(fā)與應用，極大地提高了液壓機械傳動控制系統的使用效率。并且在該系統的控制元件中，通過靈活、便捷的原則來布置，由于液壓機械傳動控制系統具有體積小、重量輕與反應速度快等特點，在使用過程中進行操作與控制比較方便。另外，這種系統可以在較大的范圍內進行調度處理，液壓機械傳動控制系統還可以對載荷進行適當調整。在該系統中，其主要的工作介質為礦物油，不僅對自身具有一定的作用，還可以有效地延長機械設備的使用壽命，并且能夠快速地完成直線運行，可以促進系統的自動化進程，具有較高的自動控制能力，從而可以有效地滿足人們工業(yè)生產的需求，適應當今時代的

發(fā)展。

2.2 液壓機械傳動控制系統的缺點與不足

首先，液壓機械傳動控制系統可能會出現漏油現象，并且會影響到該系統的正常運行，對其運行的穩(wěn)定性與正確性具有一定的損害。其主要是由于漏油缺陷會導致液壓機械傳動的比率無法得到保存，從而使得液壓機械傳動控制系統的運行穩(wěn)定與正確性受到影響。促使系統運行的穩(wěn)定性與正確性水平下降，并影響整個系統的運行與運行效果。在一定程度上會影響工業(yè)的輸出產品質量，對企業(yè)的經濟效益造成一定的不利影響。其次，液壓機械傳動控制系統中主要是由液體為傳動媒介，如果液體的溫度發(fā)生變化，會導致系統的運動特性出現一定的變化。液壓機械傳動控制系統對溫度的要求比較高。因此，需要在系統運行的過程中，對溫度進行有效的控制，盡量減少溫度的變化，避免運行結果由于溫差而出現偏差。另外，液壓機械傳動控制系統的故障檢查與排查工作存在一定的難度。液壓機械傳動控制系統在運行的時候，通常會由于液壓元件的運行而產生一定的金屬粉末，其對機械設備造成一定的污染，并且容易引發(fā)機械故障。并且，一些外部的環(huán)境灰塵與粉塵等容易吸附在液壓機械設備上，從而對該系統造成一定的影響，尤其是對系統的穩(wěn)定運行造成較大的不利影響。然而這些粉塵與金屬粉末在系統的運行過程中是不可避免的，從而給故障的排查與修復提高了難度。最后，液壓機械傳動控制系統在運行前，需要對系統進行嚴格的檢查與清掃。由于液壓機械傳動控制系統在運行之前，需要對系統進行全面的檢查與清掃，以便確保系統的正常運行，避免在運行的過程中出現一些由于外界因素引起的不良結果。

3 液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的應用

3.1 液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的發(fā)展

目前，我國現代化進程在不斷的加快，大多數行業(yè)在施工與運行的過程中需要借助大型的工程裝備，而液壓機械傳動控制系統可以滿足這一要求。另外，由于部分機械設備的功率要求較高，同時其生產效率與精準度也相對較高，使得液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的使用可以有效地滿足高集成化的需求，可以較快地滿足施工需求與相關環(huán)境與條件的需求，具有較高的應用效率。此外，我國一部分高水平的技術設備具備自身的核心技術，自主研發(fā)能力較好，可以為極端化的工作環(huán)境以及精準度化的工作需求提供較好的前提條件。而液壓機械傳動控制系統相關技術的發(fā)展，促使我國一些技術在研究方面取得了不錯的成績。液壓機械傳動控制系統的集成化發(fā)展也說明了及時把握住系統的研發(fā)方向，才能夠研究出社會需求的產品，更好地滿足當今社會的需求，并發(fā)揮出產品的最大化價值與作用。

3.2 液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中應用的不足

我國液壓機械哈攢動控制系統在機械設計制造中的應用取得了較好的效果，但是液壓機械傳動技術在使用的過程中仍然會存在一定的不足與缺陷。其中我國液壓機械傳動控制系統中的相關元件使用時，部分元件主要依靠國外的液壓產品進行輔助，從而使得我國使用的部分產品與國際范圍內使用的產品存在一定的差別。為了促進我國液壓機械傳動技術的發(fā)展，要想躋身世界前列，就必須要對液壓機械傳動控制系統在使用過程中存在的不足與缺陷進行詳細的研究，以便采取相關措施解決，以便促進我國液壓技術與產品達到國際標準水平。這樣一來，才能夠促使我國液壓技術水平的提高，能夠減少或消除液壓機械傳動技術在使用過程中的不足與缺陷，從而達到液壓發(fā)展的目標。

3.3 液壓機械傳動控制系統在更多場合中的應用

隨著計算機技術的廣泛應用，液壓技術得到了較好的應用與發(fā)展。液壓技術與計算機技術的有機結合應用，可以不斷擴大液壓機械傳動控制系統的應用范圍與領域，并且發(fā)揮出更大的作用，同時可以高效率地完成預期目標與控制目標。另外，與傳統的機械傳動技術相比較，液壓機械傳動控制系統可以更加容易地實現運動與動力參數的控制。可以在一般的條件下提高液壓工業(yè)的銷售額，在工業(yè)領域中的應用比較重要。同時具有較好的傳遞效率，能夠對輸出進行有效的控制。另外，在該系統中配套的較大系統銅芯裝置，可以對正反方向的運轉進行有效的控制與實現，在機械操作的過程中能夠實現各種操作動作。液壓機械傳動控制系統在機械設計制造中的應用具有廣闊的前景，能夠對變量系統進行開發(fā)與調節(jié)。

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關鍵詞： 高職高專數控技術專業(yè) 《機械設計基礎》 教學方法 課程教學設計 教學改革

《機械設計基礎》是高職高專數控技術專業(yè)必修的一門主干職業(yè)基礎課。數控技術專業(yè)學生就業(yè)領域主要面向制造業(yè)，主要就業(yè)崗位（群）是數控機床的操作、編程、工藝規(guī)程編制與實施；相近就業(yè)崗位（群）是生產管理等。本課程的先修職業(yè)基礎課程為機械制圖、計算機繪圖、工程力學、金屬材料與成型工藝，并進行了金工實習。后續(xù)課程為有機械制造技術、液壓與氣動技術等職業(yè)技術課程。本課程為學生畢業(yè)后從事上述工作崗位打下堅實的基礎，對學生完成整個專業(yè)的學習，起到承上啟下的重要作用，是學生獲得職業(yè)基礎能力的橋梁與紐帶，因此教好本課程具有十分重要的意義。

1.課程教學目標

本課程使學生掌握常用機構與通用零件的基本原理、性能特點、使用、維護的基礎知識和設計方法，培養(yǎng)學生具備選用、維護和改造簡單傳動裝置及零部件的初步能力，培養(yǎng)學生正確的設計思想與嚴謹的工作作風。《機械設計基礎》課程與實踐聯系非常緊密，學生畢業(yè)后走向工作崗位做實際工作，參與設備的論證、預研制、改造或維修的工作，難免做設計一類的工作，接觸到各式各樣的運動機構或各種通用零部件，課程的學習為將來的職業(yè)發(fā)展奠定了基礎。

2.課程內容分析和課時分配

2.1本課程主要包括兩方面的內容。

在機械設計的基本知識和機械中常用的機構包括平面連桿機構、凸輪機構、間隙運動機構、齒輪系；機械傳動包括螺紋連接與螺旋傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動。通用零部件包括軸和軸轂連接、軸承、其他常用零部件，并簡要介紹了國家標準。

2.2課時分配。

根據教學大綱，本課程總共70個教學課時，其中機械設計的基本知識部分占12個課時，在機械中常用機構部分占22課時，機械傳動部分占23課時，通用零部件部分占13課時。

教師在制訂具體的教學進度計劃時，須安排四次觀察與認知實驗配合教學，每次實驗占用2課時，共8個課時。第一次為綜合性認知實驗，第二次重點是常用機構的認知實驗，第三次重點是機械傳動的認知實驗，第四次重點是通用零部件的認知實驗。

3.教學設計與實施

3.1學情分析。

3.1.1不利條件

目前高職高專學生入學分數較低，理論基礎較差，學習的積極性、主動性不強，缺乏抽象思維，自律性差。

3.1.2有利條件

根據數控技術專業(yè)教學計劃，本課程開在第三學期，在學完了《機械制圖》、《計算機繪圖》、《工程力學》、《金屬材料與成型工藝》，并進行了金工實習和數控機床認識實習之后，學生已經具備了比較扎實的力學、制圖、金工、材料等先修課程的良好基礎，具備了一定的識圖、計算能力，對生產實踐有了初步的了解，為本課程的學習奠定了一定的基礎，且學生好奇心強，容易被新鮮事物吸引。

3.2課程特點。

在本課程中各章相對獨立性較強，學生一接觸本課程，就會產生“沒有系統性”、“邏輯性差”等錯覺，因此為本課程的教學帶來一定的難度。然而在本課程中，雖然不同的研究對象涉及的理論基礎不同，相互沒有多大的聯系，但最終的研究目的只有一個，即設計出能夠應用的機構、零件等。

根據以上分析，本課程的教學中心為機構和零件的原理及選擇，教學的重點和難點是培養(yǎng)學生的獨立思考和設計能力。

3.3教學模式、教法選擇和師資條件。

3.3.1教學模式

本課程教學可采用“文字教材、多媒體教材、機械原理與機械零件的實物觀察實驗和學習指導”四位一體模式。

文字教材是本課程教學的基本指南，教學內容符合本課程教學大綱的要求，但其內容不能代替多媒體一體化全部教學內容，特別是涉及生產實際、感性認知、形象思維等方面，必須有多媒體教材補充。

多媒體教材內容包括各章節(jié)基本內容的講解、歸納，重難點內容的專題講解，現場錄像教學，動畫及圖表、圖形的形象演繹等。借助于計算機圖形學技術和多媒體技術，加強直觀性教學，做到教學內容直觀形象。

機械原理與機械零件的實物觀察實驗：通過機械中常用機構與通用零部件的實物或模型展示，并借助電腦控制技術系統形象地解說，增強真實感，身臨其境，提高學習興趣、降低學習難度。

學習指導主要包括各章節(jié)的基本要求、學習指導、典型例題、習題提示和自我測驗。

3.3.2教法選擇

教師在本課程的教學過程中，供選擇的教學方法有很多種，可以靈活地加以串用或并用。

3.3.2.1講授法教學。對于機械設計的基本知識、涉及設計計算部分的教學主要采用講授法。例如對于“定軸輪系傳動比”計算公式的推導，以講授為主，課件感知引導為輔。講授法可使學生在有限時間內盡快地掌握新知識，加深理解。

3.3.2.2演示法教學。對于常用機構、機械傳動和通用零部件的基本原理、基本知識部分的教學，以演示法教學為主，講授引導為輔。在多媒體演示和實物模型演示的過程中，通過提問和討論的方式讓學生主動、思考，在直接觀察中分析問題，增強感性認識，從而突破難點。

3.3.2.3壓力教學法。對于應知應會的基本知識、重點內容，通過課堂提問和讓學生上黑板做題等方式，人為地給學生制造一些學習壓力，有利于知識的掌握、消化和吸收。

例如：在講《螺紋連接和螺旋傳動》這一章中，螺紋的類型、特點和參數，常用螺紋連接（螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和堅定螺釘連接）的基本特點和選用等基本知識可用提問的方式加以鞏固；在平面機構自由度的計算、標準直齒圓柱齒輪外形尺寸的計算、齒輪系傳動比的計算等教學過程中，在公式和典型例題講解之后，出幾道典型習題，讓學生集體思考，并讓幾名學生上黑板計算，再讓其他學生糾錯，最后老師講解。這樣可提高學生的注意力，增強教學效果，也可作為對學生考核的一部分。

3.3.2.4討論法。積極開展師生的雙向互動活動，調動學生的學習主動性和積極性，培養(yǎng)學生舉一反三和綜合運用所學知識的能力。例如：在機械傳動的設計常用機構和通用零部件的選用的教學中，老師提出問題，讓大家開展討論，可大大增強學生的學習興趣。

3.3.3教學條件和師資力量

3.3.3.1我院擁有充足的供教學使用的多媒體教室，主教學樓28間，實訓樓10間，信息大樓計算機教室10間。

3.3.3.2可供數控技術專業(yè)學生實訓的實訓室有鉗工實訓室、車工實訓室、數控實訓室、數控仿真實訓室、機械基礎實訓室等。

3.3.3.3機械設計基礎課程教學團隊有專任教師4人、兼課教師2人、外聘教師4人，其中高級職稱1人，中級職稱9人，均具有豐富的實踐和教學經驗。

3.4課程教學設計的做法

3.4.1在課堂教學中，可以觀看在生活中常見機構和工程運用較廣機構的錄像片及動畫，使學生對該課程萌發(fā)濃厚的興趣，認識其重要性，使他們感覺到機械設計并非遙不可及，通過努力學習就能達到。

3.4.2在教學組織上，根據高職教學的特點，“必需、夠用”的原則，強調應用性，可以簡化公式的數學推導過程，避免知識內容過深過細。有些推導過程只是為了加深對本概念的記憶，不做掌握要求。把重點放在結論具體應用上，一般性的內容在廣度方面適可而止，節(jié)約課時用于實踐性環(huán)節(jié)。

3.4.3在每章內容講解時，不僅要講清內容和基本原理，而且要通過舉例、多媒體教學手段、實物或模型觀察實驗，講清其在工作中的用途。

3.4.4每次課后均有思考題和習題，并有課外作業(yè)，課后教師定期輔導和答疑，有助于學生抓住課程重點，加深對課程難點內容的復習和理解。

3.4.5在每章或每個單元內容教學完畢后，及時進行階段性小結，承前啟后，讓學生對課程的諸多內容有整體認識和系統化意識。

3.4.6為加強重難點的消化吸收，在整個教學過程中階段性地安排習題課，以學生為主體，以習題為平臺，積極開展分組討論活動。在練習過程中，結合生產實踐中的實例，增強學生“舉一反三”、“靈活運用”的能力，講清具體應用的方法，培養(yǎng)學生的實際工作能力，激發(fā)學習熱情。

3.4.7在教學實踐中，應遵循以教師為主導，學生為主體的教學原則，注重對學生能力的培養(yǎng)，采用鼓勵式教育，讓學生在寬松、愉快的氣氛中吸收知識、獲取營養(yǎng)。

3.5考核方式和教學效果。

3.5.1考核方式

根據我院“2+1”教學改革和數控技術專業(yè)中本課程教學大綱要求，本課程考核類型為“考試”課。平時成績占50%，包括出勤及課堂紀律占20%、課堂回答問題、作業(yè)、平時測驗和期中考試占30%；期末考試成績占50%，主要以閉卷考試的形式進行。

3.5.2教學效果評價

通過學生網上評教、教師評學、學院教學督導員抽查、系部或教研室主任聽課、教師相互聽課等形式反饋，提出教學建議。通過上課提問、作業(yè)批閱、平時測驗、期中考試等形式，教師掌握教學效果，適時改進教學的方式、方法。

4.課程教學特色描述

4.1基本思路。

以課程目標為主線，打破傳統的課程界限，從實現各專項能力的需要出發(fā)，以“必需、夠用”為原則組織相應的課程內容并進行必要的教學內容整合，使課程內容服務于目標能力，注重人的思維方式，重點培養(yǎng)創(chuàng)新思維，使學生在學習過程中學習目的明確，學習興趣濃厚。

4.2教學手段。

本課程在教學中都采用了先進的多媒體教學手段，表現方式上體現了多元化的現代教育技術方法與手段，充分利用現代化教學設備和PPT教學課件，將CAI課件、錄像插播片、實物模型及現場參觀等多種手段科學組合，使教學形象、生動、高效、學生喜聞樂見。計算機輔助教學的形象化特點和生動性、趣味性大大激發(fā)了學生主動學習的積極性，加深了對所學內容的理解，從而提高了整體教學質量和水平，也增加了教學信息量，提高了教學效益。我們的感受是現代教育技術最能在本課程的教學中發(fā)揮作用，多媒體手段的采用為教師的教和學生的學大大提供了方便。

4.3教材建設。

從高職教育的特點出發(fā)，選用貼合高職院校學生實際的教材，更加突出理論聯系實際，有利于學生應用所學知識分析問題、解決實際問題的綜合能力，將傳統教學方法與現代多媒體教學手段有機結合，揚長避短。

4.4實驗和現場參觀實習。

以機械設計基礎課程教學內容為背景，繼金工實習和數控機床的認知實習之后，加強培養(yǎng)學生理論與實際聯系和動手能力，開設實驗課，并利用業(yè)余時間組織學生去工廠現場參觀。此外，我們結合課程，積極開展機械設計興趣小組活動，為學生的創(chuàng)新設計提供了施展才華的舞臺。

5.教學改革

5.1在教學上。

5.1.1在課堂講授之后，創(chuàng)造條件組織學生到工廠參觀，觀看、分析、討論各種機器上的各種常用機構和零件。

5.1.2組織學生開展簡單典型機構、機器和零部件的設計大賽或開展興趣小組活動，激發(fā)學生的學習熱情、培養(yǎng)學習的應用能力和設計興趣。

5.1.3利用現有的機械原理與機械零件實驗室，在學生認知、觀察、聽取講解之后，結合實訓中的機器和學生日常生活中的機械，理解和掌握課堂內容。

5.2在考核上。

在考核方式上，實行學習階段的全程性考核制，改變過去的一次性終結考試，成為將階段性的考核與期末綜合考試相結合的辦法。

這樣有利于教師及時發(fā)現教學中的不足并加以改進，減少學生學習的功利性，有利于加強教師對學生的日常學習管理，引導學生掌握良好的學習方法，從根本上改變應試教育制約學風、考風的狀況，促進學生良好品質的形成，全方位多角度地準確反映出一個學生的真實成績和綜合能力。

參考文獻：

［1］陳立德.機械設計基礎.高等教育出版社，2007.8.

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關鍵詞：行動導向教學法；機械創(chuàng)新設計；教學方法

行動導向教學法的主要特點是以職業(yè)崗位為特點，以培養(yǎng)學生的能力為主要目的。機械創(chuàng)新設計是機械專業(yè)課程體系中的主要拓展課程，是培養(yǎng)學生運用創(chuàng)新思維和專業(yè)方法的能力。將行動導向教學法引進到該門課程的教學過程中，強調培養(yǎng)學生的心智技能和動作技能。不僅實現專業(yè)培養(yǎng)的目標，更在于將未來職業(yè)對創(chuàng)新型人才的要求顯性地落實到當前教育活動中。

一、行動導向教學法的實施因素

行動導向教學法中強調將學生個體作為教學行動的主體，將教師作為教學活動的指導，教學目的是提升學生的專業(yè)能力和實際應用的能力。教師在授課過程中所追求的教學目標，應該結合目前學生就業(yè)崗位的實際需求，選擇合適的教學內容，設置合理的教學情景，最終達成期望的教學目標。要想將行動導向教學法順利實施，需要保證以下的因素能夠達成：1）確定課程的職業(yè)教學的目標。職業(yè)教育的目的是培養(yǎng)動手能力強、專業(yè)素養(yǎng)高的企業(yè)優(yōu)質員工。通過對就業(yè)于機械制造企業(yè)的專業(yè)畢業(yè)生情況調查，以及對專業(yè)崗位需要的社會能力、方法能力、語言表達與思維能力、學習與創(chuàng)新能力等進行系統分析，從而確定本課程的教學目標和需要達到的職業(yè)基本能力目標。2）確定課程順利實施的指導性原則。順利實施行動導向教學法，應該具備資訊、計劃、決策、實施、檢查和評估這6個環(huán)節(jié)，并且缺一不可。通過整套流程，實現將學生的被動式學習轉化為主動式學習，體現對學生的自主學習能力與與創(chuàng)新方法能力的教育目標。需要教師向學生提供必要的學習資訊和創(chuàng)設合理的教學情景，使得學習過程變得豐富而生動。3）做好行動導向教學法的教學規(guī)劃。首先應該了解該職業(yè)活動的基本領域和基本的職業(yè)法規(guī)，由工作內容來確定學習內容，這樣確定出的教學目標和教學規(guī)劃才更具有實踐意義。在教學規(guī)劃時，可以采用項目實施法、工作站法和頭腦風暴法等來組織課程；要結合學生的實際基礎設計好每一個教學單元和選題任務；采用多種手段和教學媒介調動學生學習的積極性，以達到良好的教學效果。

二、行動導向教學法在機械創(chuàng)新設計教學中的實施

機械選型和零件結構設計是機械專業(yè)學生的重要基本能力之一。機械創(chuàng)新設計的課程任務，是幫助學生從機械傳動組合、零件的功能與結構等角度進行再審視和分析，學會運用創(chuàng)新思維和技法對其重新定義，進而嘗試作出較合理的簡單改造或創(chuàng)新設計。這里以減速器的結構創(chuàng)新為例進行分析，其基本的教學實施過程如下：1）咨詢階段。首先教師給學生布置工作任務，引導學生觀察學習各種減速器的工作原理、輪系應用、減速器的結構和標準等，讓學生通過自學和發(fā)現疑問。有助于學生較好地熟悉和掌握減速器的作用特點、基本類型和優(yōu)缺點評價，并且能夠了解減速器的方法和拆卸方法。2）決策階段。首先對減速器的傳動與結構進行再分析。通過反復的裝卸、調整和小組分析討論過程，在學生掌握了資料檢索查閱能力、典型機械傳動初步計算能力之后，教師提出任務要求，讓學生對減速裝置進行整體或局部的創(chuàng)新構思設計，擬設出符合基本原理的多種可能的創(chuàng)新方案。3）計劃階段。學生運用所具備的機械分析與計算能力，再對傳動方案進行分析選擇評估，對裝置傳動比進行合理分配計算，使得方案符合評價標準。最后確定最佳創(chuàng)新設計方案，從而實現對減速裝置的創(chuàng)新設計目標。4）實施階段。在這個教學階段，教師帶領學生進行創(chuàng)新型減速器的輪系原理的組裝、搭建和調整等基本的操作項目。學生在完成拆裝、搭建驗證和具體設計以后，再進行結構創(chuàng)新方面就會變得比較簡便。5）檢查階段。在這個教學階段，教師應該指導學生在減速器的拆裝調整中，實施安裝、齒輪齒襯和精度等方面的測量任務，學會灌注油、檢測和更滑零件和調試等技能。6）評估階段。在此階段，教師和學生分別對已經完成的創(chuàng)新成果和搭建實驗項目進行評價，并提出改進意見和建議。學生從中獲得評價能力、語言表達能力和總結分析能力的培養(yǎng)。通過整個過程的學習，學生在掌握對減速裝置的拆裝調整和傳動方案分析的能力基礎上，完成了機械傳動與結構的。

三、教學實施過程中需要注意的問題

在機械創(chuàng)新設計教學中實施行動導向教學法，需要注意以下幾個問題：1）要有科學的教學設計。充分結合學生的知識基礎和學習能力設計教學情景，并能根據反饋信息適時調整。盡可能采用多種手段結合的方式，調動學習興趣和培養(yǎng)學生自主學習能力。2）合理安排教學內容。應考慮學生的心理特征和學習特點精心組織教學題目，巧妙地引導學生的思維，實現知識與能力目標。教師是整個教學過程的引導者和組織者，要重視學生搭配分組情況，保證每組都能完成課題任務。3）及時進行學習效果的評價?？梢圆捎脤W生自評、互評和教師評價等相結合的方式。評價的內容主要包括解決問題的思路、使用的方法和技能和學習態(tài)度等幾個方面。

四、結語

在使用行動導向教學法進行機械創(chuàng)新設計教學的過程中，通過將真實的教學項目引進到實際的教學過程中，能夠極大程度地調動學生的學習積極性，從而充分體現出以學生為主、教師為輔的教學理念。在整個教學過程中著力營造學生自主學習的氛圍，改變傳統的以教師為教學中心的教學理念，培養(yǎng)學生的實際動手操作的能力，對提升學生的綜合素養(yǎng)有著至關重要的作用。

參考文獻：

[1]蔣青松.基于虛擬現實技術的機構認知分析及創(chuàng)新設計平臺的建立[D].山東大學,2012.

[2]惠曉妮.采用行動導向教學法進行機械創(chuàng)新設計教學.新課程•上旬,2013(10).

[3]米潔,高宏.課程———實踐———創(chuàng)新相輔相成的教學模式改革.實驗室研究與探索,2015(2).

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關鍵詞：機械設計基礎 教學改革 教學方法

《機械設計基礎》是機電工程專業(yè)基礎學科之一，是研究機械的工作狀態(tài)、工作原理、機械構成原理、機械零件功用和機械零件結構及工作可靠度的工程技術科學。該學科所涉及的知識與技能不但為從事與機械工程相關工作的技術人員所必備，而且對人們的生活和工作中的創(chuàng)新實踐活動有極大的幫助。下面筆者從自身的教學實踐出發(fā)，談一談該課程的教學改革的一些做法。

一、加強課程內容的整合

隨著科學技術的不斷發(fā)展，教材的滯后性越來越呈現出來，因此必須對課程內容進行整合。要刪除陳舊的章節(jié)、增加必要的新知識等手段，精心設計課程體系。強調機械設計基礎與生產一線實際應用的緊密聯系，突出中職教育的特點，重新編排課程內容的順序、詳略，重新確定重點，構建了課程新體系：機械設計理論基礎――聯接――機械傳動――通用零部件――機械系統綜合設計。課程新體系有利于學生先了解機械整體的基本知識和要求，把握零件和整體的關系，再從聯接入手，到各種機械傳動、常用機構，以機械傳動為課題重點，把握各種機械傳動的特點，為培養(yǎng)學生機械安裝和調試能力打下基礎。機械系統綜合設計，對機械設計一些共性問題進行綜合闡述，為后繼的課程設計做好準備。優(yōu)化重組課程內容。同時，在教學中適當補充一些與生產一線聯系緊密的實例，如軸承的安裝、定位、配合、緊固、調整、和密封。對于部分實踐性很強的內容，如帶傳動中傳動裝置的安裝、調試，包括帶輪的安裝、調整，帶的安裝、松緊程度的檢驗及調整，帶的張緊等，可以利用多媒體教學手段，有條件的話改為現場實踐教學，把原本抽象的內容變得直觀易懂。如對機械設計部分，把齒輪傳動的設計計算應用、軸的設計、滾動軸承的選擇及組合設計、螺紋聯接的強度計算及螺栓組聯接的受力分析、機械零件的疲勞強度設計等內容列為重點，利用有限的學時詳細講授。

二、綜合運用多種教學方法

本課程學習活動的設計應以生產和生活中的常用器具和機械為載體，課程內容的教學要求必須以學生自主學習為主，老師的講授與輔導為輔。為保證學習活動的順利開展，我們教師事先對教學內容必須要有充分的準備，對整個教學過程要有一個全面完整的精心教學設計，為學生布置學習任務，提供必要的學習資料，教師必須要求學生進行先期預習，在課堂上采取集中講授、問題研討等多種形式解決相關問題，在實習環(huán)節(jié)采取分組方式，分派各組的工作任務，實行有效的分工與合作。共同完成學習任務。

在教學方式上，廣泛采用角色扮演教學、情境教學、案例教學等方法，從理論的傳授過渡到方法的學習。通過本課程的學習使學生掌握機械設計基礎的基本思維方式及機械設計基礎的實踐技能，在每一次課上都有相應的案例，與生產實際結合緊密，鼓勵學生積極參與案例分析。同時密切結合中職學生的特點，突出學生主體，寓教于樂，通過與課程內容緊密配合的課堂活動（角色扮演、討論、案例分析等），豐富教學內容，調動學生學習的興趣，激發(fā)他們的學習熱情和互動交流意識，使學生真正成為學習的主人。

三、突出實踐性教學環(huán)節(jié)

《機械設計基礎》是一門實踐性很強的課程，過去的教學體系重理論、輕實踐，加之教育經費投入的不足，教學模具不完全、實驗設備少。近幾年來，我校購置了大批教學模具和實驗設備，擴建了實驗室，完善了實驗性教學體系。由于學生很難在現有車間的封閉機器中見到各類機構及其傳動系統，因此，建立了機構陳列室。機構陳列室主要展出機器中常見的各類機構的形式和用途，演示機構的基本原理，采取開放式管理，學生碰到書本中難以理解的機構可以隨時進機構陳列室觀看模型，收到了較好的效果。開設的實驗課除傳統的齒輪傳動效率測試、帶傳動及鏈傳動等實驗外，還考慮根據現有實驗條件逐步增加設計性、創(chuàng)新性的機構綜合實驗。根據教學進度，組織學生到生產現場教學參觀、實習，增加學生對所學內容的感性認識，充分發(fā)揮“工程環(huán)境”的教學優(yōu)勢，為課程綜合設計打下良好基礎。

四、利用多媒體課件

伴隨著計算機技術尤其多媒體技術的迅速發(fā)展，應用多媒體進行教學的教學模式成為教學改革的熱點和發(fā)展趨勢，它以圖文并茂、聲像結合、動靜相宜的表現形式，使學生獲得直觀、生動、具體的教學效果。機械設計基礎課程是一門理論聯系實際的課程，學生普遍對該課程所研究的各種機器、機構和零件缺乏感性認識，而且課程內容也較為繁雜，為了使缺乏相關實踐經驗的學生能夠較好地理解課程的內容，過去幾十年一直采用掛圖、模型乃至實物輔助教學。為適應教學改革的需要，研制了多媒體課件，從而將課堂教學引入全新的境界，進一步提高了課堂教學的質量。在課件的制作過程中，根據認知規(guī)律和課程特點設計和組織課件內容。根據教學內容充分利用多媒體優(yōu)勢創(chuàng)設生動活潑的教學情景，多角度地調動學生的積極性。如在課件中，數十幅三維動畫有效地幫助學生在頭腦中建立起機構和運動的聯系，掌握機構的工作原理；合理的色彩搭配、豐富多彩的文字動畫和幻燈片風格各異的頁面切換，配以適當的音效，有助于突出課堂教學內容的重點，抓住學生的注意力；在教學內容上增加了許多相關的背景知識和實際應用知識的影片資料，這些內容花費時間很少，但卻能夠使學生開闊視野，增長見識，增強學生的實踐意識，彌補了書本知識的不足。課件采用了超媒體的設計方法，除了能準確無誤地實現靈活的跳轉外，還能方便地導入大量的視頻資料，特別是插圖、表格、平面圖像、三維動畫和錄像片段。這對于形象化教學和提高教學效率都起到了非常重要的作用。

五、采取科學的評價手段

在呈現評價結果時，應注重體現綜合評價和要素評價兩方面。對學生的評價可區(qū)分課程考核評價（60%）和實際操作技能考核評價（40%）兩份成績，其中課程考核評價分為考試成績和平時成績兩個部分（40%、20%）。課程考核評價中的考試成績按照理論教學中知識的預期成果要求用筆試與答辯方式進行考核，其成績占總成績的40%。平時成績的考核評價通過課堂教學中的各種不同教學活動方式下的表現記錄進行綜合評定，其成績占總成績的20%。實際操作技能考核評價是通過對學生實踐成果反映出的能力水平與職業(yè)態(tài)度進行考核，其成績占總成績的40%。

參考文獻：

[1]張紹甫，張瑩，李鐵成.機械工程基礎（第二版）.高等教育出版社，2009.

篇5

關鍵詞：伺服驅動技術，直線電機，可編程計算機控制器，運動控制

1引言

信息時代的高新技術流向傳統產業(yè)，引起后者的深刻變革。作為傳統產業(yè)之一的機械工業(yè)，在這場新技術革命沖擊下，產品結構和生產系統結構都發(fā)生了質的躍變，微電子技術、微計算機技術的高速發(fā)展使信息、智能與機械裝置和動力設備相結合，促使機械工業(yè)開始了一場大規(guī)模的機電一體化技術革命。

隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發(fā)展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業(yè)機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。

在機電一體化技術迅速發(fā)展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。本文主要介紹了全閉環(huán)交流伺服驅動技術（FullClosedACServo）、直線電機驅動技術（LinearMotorDriving）、可編程序計算機控制器（ProgrammableComputerController，PCC）和運動控制卡（MotionControllingBoard）等幾項具有代表性的新技術。

2全閉環(huán)交流伺服驅動技術

在一些定位精度或動態(tài)響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器（DigitalSignalProcessor,DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環(huán)控制系統，并充分發(fā)揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統的增益調節(jié)，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節(jié)系統增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。

一般情況下，這種數字式交流伺服系統大多工作在半閉環(huán)的控制方式，即伺服電機上的編碼器反饋既作速度環(huán)，也作位置環(huán)。這種控制方式對于傳動鏈上的間隙及誤差不能克服或補償。為了獲得更高的控制精度，應在最終的運動部分安裝高精度的檢測元件（如：光柵尺、光電編碼器等），即實現全閉環(huán)控制。比較傳統的全閉環(huán)控制方法是：伺服系統只接受速度指令，完成速度環(huán)的控制，位置環(huán)的控制由上位控制器來完成（大多數全閉環(huán)的機床數控系統就是這樣）。這樣大大增加了上位控制器的難度，也限制了伺服系統的推廣。目前，國外已出現了一種更完善、可以實現更高精度的全閉環(huán)數字式伺服系統，使得高精度自動化設備的實現更為容易。其控制原理如圖1所示。

該系統克服了上述半閉環(huán)控制系統的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件(如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等)，作為位置環(huán)，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業(yè)在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統。

3直線電機驅動技術

直線電機在機床進給伺服系統中的應用，近幾年來已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達地區(qū)掀起"直線電機熱"。

在機床進給系統中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為"零傳動"。正是由于這種"零傳動"方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。

1.高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。

2.精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3.動剛度高由于"直接驅動"，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。

4.速度快、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km/h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M/min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停?？色@得較高的加速度，一般可達2～10g（g=9.8m/s2），而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1～0.5g。5.行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6.運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7.效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。

直線傳動電機的發(fā)展也越來越快，在運動控制行業(yè)中倍受重視。在國外工業(yè)運動控制相對發(fā)達的國家已開始推廣使用相應的產品，其中美國科爾摩根公司（Kollmorgen）的PLATINNMDDL系列直線電機和SERVOSTARCD系列數字伺服放大器構成一種典型的直線永磁伺服系統，它能提供很高的動態(tài)響應速度和加速度、極高的剛度、較高的定位精度和平滑的無差運動；德國西門子公司、日本三井精機公司、臺灣上銀科技公司等也開始在其產品中應用直線電機。

4可編程計算機控制器技術

自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogicalController，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發(fā)展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的"順序控制"的雛形階段?？删幊逃嬎銠C控制器（PCC）就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I/O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的"控制速度"依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I/O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統的循環(huán)周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。

基于這樣的操作系統，PCC的應用程序由多任務模塊構成，給工程項目應用軟件的開發(fā)帶來很大的便利。因為這樣可以方便地按照控制項目中各部分不同的功能要求，如運動控制、數據采集、報警、PID調節(jié)運算、通信控制等，分別編制出控制程序模塊（任務），這些模塊既獨立運行，數據間又保持一定的相互關聯，這些模塊經過分步驟的獨立編制和調試之后，可一同下載至PCC的CPU中，在多任務操作系統的調度管理下并行運行，共同實現項目的控制要求。

PCC在工業(yè)控制中強大的功能優(yōu)勢，體現了可編程控制器與工業(yè)控制計算機及DCS（分布式工業(yè)控制系統）技術互相融合的發(fā)展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5運動控制卡

運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現主要是因為：（1）為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業(yè)設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智能醫(yī)療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業(yè)現場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發(fā)揮PC機的強大功能。

運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態(tài)的顯示、運動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發(fā)、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業(yè)中設備自動化的各個領域。

這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業(yè)，具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。

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關鍵詞:CST;傳送帶;控制系統

膠帶輸送機是選煤廠、斜井運煤的主要運輸設備,帶式輸送機具有運量大、運輸連續(xù)、維護簡便等特點,在煤礦生產中是比較經濟可靠的運輸設備,所以已成為井下原煤運輸的主要運輸設備。但由于三相異步電機起動性能差,而且起動電流大,對電網的沖擊給其它用電設備帶來影響;動轉矩大,與帶式輸送機直相連起動,會增加膠帶的張力,縮短膠帶的使用壽命。為了式輸送機膠帶及其它部件的使用壽命,在帶式輸送機上應用可控起動顯得非常重要。目前大型帶式輸送機可控起動裝置主要有液力調速裝置、液體豁性傳動裝置、交流電機軟起動裝置等幾種。

CST(ControlledStartTransmission可控傳動技術)是由美國R。CkwellAutomation/Dodge公司研制開發(fā)的一種帶有電一液反饋控制及齒輪減速器,在低速軸端裝有線性、濕性離合器的新型機電一體化軟起動系統。該裝置通過比例閥及控制系統實現軟起動與功率平衡,是集減速、離合、調速于一體的傳動裝置。典型的CTS系統主要由機械傳動系統、電液控制系統、風冷熱交換器、油泵系統、冷卻控制系統等五部分組成。在傳動系統穩(wěn)定階段,CST裝置與液力偶合器不同,CTS的反應盤像液壓制動器一樣完全鎖住,此時不產生滑差,沒有效率損失。CTS是目前唯一能保證在緊急停車或突然斷電時提供可控停車的驅動系統。

一、CST系統介紹

(一)CST系統的原理

CST系統是由微機控制的機械與液壓組合的系統。它的主機是一個裝有濕式摩擦離合器反應盤的齒輪變速器。CST系統之所以具有良好的起動、停車、調速和功率平衡的功能,主要是通過控制主機摩擦離合器反應盤來控制行星傳動的差動功能實現的。摩擦離合器反應盤是內輪毅、外輪毅、環(huán)形液壓缸及靜、動摩擦片等的統稱。它的傳動路線、轉向及其冷卻示意如圖2.2所示。這種摩擦離合器反應盤傳動的基本原理是基于液粘傳動的摩擦定律,液粘傳動常用的液力傳動油或硅油基本上符合牛頓內摩擦定律的規(guī)律,它的動力粘度不隨剪切速度而變,剪切應力與剪切速度成正比,被視為牛頓流體。CTS系統主機的摩擦離合器反應盤的工作原理就是利用牛頓內摩擦這一基本原理設計而成的液粘調速離合器。

(二)CST裝置的特點

CST裝置具有如下特點:

a.軟連接、可控軟起動(停車);

b.集機電控于一體,具有完善的智能故障自診斷功能;

C.有效延長皮帶機整體使用壽命,提高運行效率,降低維護成本;

d.完善的多點驅動功率平衡解決方案;

e.控制系統開放,易于實現數據共享和網絡化,便于整體礦山自動化系統的集成。

二、驅動控制系統的實現

隨著現場總線技術、PLC技術、控制網絡的迅猛發(fā)展,帶式輸送機監(jiān)控系統采用現場總線技術、PLC等構成網絡,能夠實現對現場數據的采集幾處理、控制和通訊功能,監(jiān)測接觸器故障、液壓故障、絞車過速、打滑、油溫超限、絞車張力過大、絞車張力過小和張緊限位故障、跑偏開關、拉線開關、縱撕傳感器、堆煤傳感器、煙霧傳感器、打滑傳感器、灑水裝置等信號;具有過載保護、接地漏電保護、接地漏電跳閘、短路保護、缺相保護、先導保護及欠壓保護等功能;同時對CST裝置的各種信號進行檢測并控制CTS的運行。本文主要研究CST裝置的控制方法與實現。

(一)CST控制原理

基于PLC的控制系統可對每臺CST裝置進行監(jiān)視、控制和操作,并提供用戶接口。采用CST的主要目的是在起動過程加速階段降低張力作用對膠帶輸送機帶來的不利影響,通過控制起動上升曲線,可減小膠帶輸送機空載或滿載起動時帶來的瞬時尖峰張力,從而得到一個滿意的動態(tài)結果。在一些超長的帶式輸送機應用中,通過在上升曲線中增加一段緩沖特性來提升起動性能。緩沖性確保膠帶輸送機在起動初始階段逐漸張緊,膠帶輸送機各部分單元在膠帶輸送機正常加速之前處于低速低起動力矩的運行狀態(tài),這降低了膠帶輸送機的應力作用。在一些超長、多摸數膠帶輸送機中,膠帶機內存儲的動應力能量在制動過程中會出現反作用,產生尖峰應變力,甚至比起動過程產生的影響更大。

在動態(tài)分析的基礎上,尤其對停車失敗或緊停制動這些狀態(tài)下應力波的分析結果,需要為CST的停車過程提供一減速曲線,這種減速方式通過在輸出軸上安裝飛輪系統進行解決。再大多數應用中,依靠與皮帶輸送機相連的驅動裝置和電機的慣量,控制環(huán)形活塞壓力也可得到這種特性,帶式輸送機監(jiān)控系統設計。

(二)系統組成

控制系統選用AB公司的SLC50O系列作為控制器,并支持多種通信方式。過HD十網實現現場級人機界面裝置Pna1eVlwe與中央處理器進行通信控制和顯示相關信息。

主驅動控制系統是典型的串級控制系統,離合器壓力反饋控制系統構成系統的副回路,輸出軸速度反饋控制構成系統的主回路;控制器皆采用PDI控制。從驅動控制系統為電機功率閉環(huán)控制系統,功率給定信號由主電機功率檢測信號確定,是典型的隨動系統。

PDI控制是控制系統中應用最廣泛的一種控制規(guī)律,實際運行經驗及理論分析充分表明,這種控制規(guī)律在對相當多的工業(yè)對象進行控制時能夠得到較滿意的結果,因而在本系統中控制器皆采用PDI控制算法。

三、結束語

CST(ControlledStartTransmissi可控傳動技術)這種新型機電一體化軟起動系統,通過比例閥及控制系統實現軟起動與功率平衡,是集減速、離合、調速于一體的傳動裝置。是目前唯一能保證在緊急停車或突然斷電時提供可控停車的驅動系統。

參考文獻:

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【關鍵詞】伺服驅動技術；直線電機；可編程計算機控制器；運動控制

【中圖分類號】TP273

【文獻標識碼】A

【文章編號】1672—5158（2012）10-0068-01

1　引言

隨著計算機技術、電子電力技術和傳感器技術的發(fā)展，各先進國家的機電一體化產品層出不窮。機床、汽車、儀表、家用電器、輕工機械、紡織機械、包裝機械、印刷機械、冶金機械、化工機械以及工業(yè)機器人、智能機器人等許多門類產品每年都有新的進展。機電一體化技術已越來越受到各方面的關注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消耗、增強企業(yè)競爭力等方面起著極大的作用。

在機電一體化技術迅速發(fā)展的同時，運動控制技術作為其關鍵組成部分，也得到前所未有的大發(fā)展，國內外各個廠家相繼推出運動控制的新技術、新產品。

2　全閉環(huán)交流伺服驅動技術

在一些定位精度或動態(tài)響應要求比較高的機電一體化產品中，交流伺服系統的應用越來越廣泛，其中數字式交流伺服系統更符合數字化控制模式的潮流，而且調試、使用十分簡單，因而被受青睞。這種伺服系統的驅動器采用了先進的數字信號處理器（Digital　SignalProcessor，DSP），可以對電機軸后端部的光電編碼器進行位置采樣，在驅動器和電機之間構成位置和速度的閉環(huán)控制系統，并充分發(fā)揮DSP的高速運算能力，自動完成整個伺服系統的增益調節(jié)，甚至可以跟蹤負載變化，實時調節(jié)系統增益；有的驅動器還具有快速傅立葉變換（FFT）的功能，測算出設備的機械共振點，并通過陷波濾波方式消除機械共振。

該系統克服了上述半閉環(huán)控制系統的缺陷，伺服驅動器可以直接采樣裝在最后一級機械運動部件上的位置反饋元件（如光柵尺、磁柵尺、旋轉編碼器等），作為位置環(huán)，而電機上的編碼器反饋此時僅作為速度環(huán)。這樣伺服系統就可以消除機械傳動上存在的間隙（如齒輪間隙、絲杠間隙等），補償機械傳動件的制造誤差（如絲杠螺距誤差等），實現真正的全閉環(huán)位置控制功能，獲得較高的定位精度。而且這種全閉環(huán)控制均由伺服驅動器來完成，無需增加上位控制器的負擔，因而越來越多的行業(yè)在其自動化設備的改造和研制中，開始采用這種伺服系統。

3　直線電機驅動技術

直線電機在機床進給伺服系統中的應用，近幾年來已在世界機床行業(yè)得到重視，并在西歐工業(yè)發(fā)達地區(qū)掀起“直線電機熱”。

在機床進給系統中，采用直線電動機直接驅動與原旋轉電機傳動的最大區(qū)別是取消了從電機到工作臺（拖板）之間的機械傳動環(huán)節(jié)，把機床進給傳動鏈的長度縮短為零，因而這種傳動方式又被稱為“零傳動”。正是由于這種“零傳動”方式，帶來了原旋轉電機驅動方式無法達到的性能指標和優(yōu)點。

1　高速響應由于系統中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件（如絲杠等），使整個閉環(huán)控制系統動態(tài)響應性能大大提高，反應異常靈敏快捷。

2　精度直線驅動系統取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差，減少了插補運動時因傳動系統滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制，即可大大提高機床的定位精度。

3　動剛度高由于“直接驅動”，避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象，同時也提高了其傳動剛度。

4　速度陜、加減速過程短由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車（時速可達500Km／h），所以用在機床進給驅動中，要滿足其超高速切削的最大進個速度（要求達60～100M／min或更高）當然是沒有問題的。也由于上述“零傳動”的高速響應性，使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速，高速運行時又能瞬間準停。

5　行程長度不受限制在導軌上通過串聯直線電機，就可以無限延長其行程長度。

6　運動動安靜、噪音低由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦，且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌（無機械接觸），其運動時噪音將大大降低。

7　效率高由于無中間傳動環(huán)節(jié)，消除了機械摩擦時的能量損耗，傳動效率大大提高。

4　可編程計算機控制器技術

自20世紀60年代末美國第一臺可編程序控制器（ProgrammingLogical　Controller，PLC）問世以來，PLC控制技術已走過了30年的發(fā)展歷程，尤其是隨著近代計算機技術和微電子技術的發(fā)展，它已在軟硬件技術方面遠遠走出了當初的“順序控制”的雛形階段?？删幊逃嬎銠C控制器（PCC）就是代表這一發(fā)展趨勢的新一代可編程控制器。

與傳統的PLC相比較，PCC最大的特點在于它類似于大型計算機的分時多任務操作系統和多樣化的應用軟件的設計。傳統的PLC大多采用單任務的時鐘掃描或監(jiān)控程序來處理程序本身的邏輯運算指令和外部的I／O通道的狀態(tài)采集與刷新。這樣處理方式直接導致了PLC的“控制速度”依賴于應用程序的大小，這一結果無疑是同I／O通道中高實時性的控制要求相違背的。PCC的系統軟件完美地解決了這一問題，它采用分時多任務機制構筑其應用軟件的運行平臺，這樣應用程序的運行周期則與程序長短無關，而是由操作系統的循環(huán)周期決定。由此，它將應用程序的掃描周期同外部的控制周期區(qū)別開來，滿足了實時控制的要求。當然，這種控制周期可以在CPU運算能力允許的前提下，按照用戶的實際要求，任意修改。

PCC在工業(yè)控制中強大的功能優(yōu)勢，體現了可編程控制器與工業(yè)控制計算機及DCS（分布式工業(yè)控制系統）技術互相融合的發(fā)展潮流，雖然這還是一項較為年輕的技術，但在其越來越多的應用領域中，它正日益顯示出不可低估的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

5　運動控制卡

運動控制卡是一種基于工業(yè)PC機、用于各種運動控制場合（包括位移、速度、加速度等）的上位控制單元。它的出現主要是因為：（1）　為了滿足新型數控系統的標準化、柔性、開放性等要求；（2）在各種工業(yè)設備（如包裝機械、印刷機械等）、國防裝備（如跟蹤定位系統等）、智能醫(yī)療裝置等設備的自動化控制系統研制和改造中，急需一個運動控制模塊的硬件平臺；（3）PC機在各種工業(yè)現場的廣泛應用，也促使配備相應的控制卡以充分發(fā)揮PC機的強大功能。

運動控制卡通常采用專業(yè)運動控制芯片或高速DSP作為運動控制核心，大多用于控制步進電機或伺服電機。一般地，運動控制卡與PC機構成主從式控制結構：PC機負責人機交互界面的管理和控制系統的實時監(jiān)控等方面的工作（例如鍵盤和鼠標的管理、系統狀態(tài)的顯示、運動軌跡規(guī)劃、控制指令的發(fā)送、外部信號的監(jiān)控等等）；控制卡完成運動控制的所有細節(jié)（包括脈沖和方向信號的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢測等等）。運動控制卡都配有開放的函數庫供用戶在DOS或Windows系統平臺下自行開發(fā)、構造所需的控制系統。因而這種結構開放的運動控制卡能夠廣泛地應用于制造業(yè)中設備自動化的各個領域。

這種運動控制模式在國外自動化設備的控制系統中比較流行，運動控制卡也形成了一個獨立的專門行業(yè)，具有代表性的產品有美國的PMAC、PARKER等運動控制卡。在國內相應的產品也已出現，如成都步進機電有限公司的DMC300系列卡已成功地應用于數控打孔機、汽車部件性能試驗臺等多種自動化設備上。

篇8

關鍵詞：機電一體化技術；理論教學改革；實踐

作者簡介：熊小琴（1983-），女，湖北黃岡人，武漢生物工程學院機電工程系，講師；謝丹（1983-），女，湖北荊州人，武漢生物工程學院機電工程系，講師。（湖北 武漢 430415）

中圖分類號：G642.0 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）08-0033-02

眾所周知，制造業(yè)是我國的支柱性產業(yè)，也是自動化程度較高的行業(yè)。如今為提高產品質量與生產效率，制造企業(yè)越來越多地采用自動化生產設備和制造技術，而自動化生產制造的核心技術是機電一體化技術。所謂機電一體化技術即機械技術與電子技術的融合，是一項集控制技術、傳感檢測技術、伺服傳動技術和計算機信息技術等于一體的綜合性技術。

通過為期三年的機電一體化專業(yè)教學實踐及對走上工作崗位的機電一體化專業(yè)畢業(yè)生的訪談，筆者了解到目前機電一體化專業(yè)畢業(yè)生的瓶頸所在，即學校學習的理論知識較多用不上，能用得上的理論知識又不知如何應用于實踐，普遍動手能力較差。針對這一現象，結合目前機電一體化人才市場對畢業(yè)生的具體需求情況，筆者對其主講課程“機電一體化技術”的教學改革進行了研究與探索。對該課程的教學改革提出了自己的思路，目的在于提高學生的動手能力，以盡可能地減少理論與實踐脫節(jié)的現象。

一、課程理論教學改革

1.教學內容的取舍應以夠用為原則

相對于重點院校，三本院校的機電一體化專業(yè)學生在知識接受能力及學習積極性方面稍差一些，有關基礎課程學得不夠扎實，給本課程的學習帶來較大的困難。

首先，作為教師要認清這種形勢，在給學生講授“機電一體化技術”課程之前應先給學生定位，定位包括依據學生原有的知識結構及目前市場上對該專業(yè)崗位能力的具體要求針對性地選擇教學內容，并以夠用為原則。如在講授機械傳動技術時，由于學生缺乏系統建模所需的積分變換方面的數學知識，而且已上崗學生基本上主要從事操作性工作，所以就可將機械傳動系統的數學建模忽略，重點講授機械傳動系統的特性及常見機械傳動系統的故障分析及處理方法；又如在講授機電一體化技術時，考慮到從事機電一體化相關工作的畢業(yè)生主要從事電機驅動控制，尤其是步進電機驅動控制，因此將伺服傳動技術，尤其是步進電機伺服傳動技術作為教學重點。

其次，作為教師要認清每個學生知識結構存在個體差異，這種個體性必然會導致參差不齊現象的出現，因此選擇課程內容時應遵循在夠用的基礎上盡可能地使大部分同學能夠接受。如每堂課開始時，首先給學生講授該堂課所必須掌握的基本知識，然后再進行擴展，這樣既可照顧到起點較低的學生又可給基礎較好的學生有進一步學習的空間。

2.充分運用現代化教學手段，不斷提高教學效果

相比于原來單一的粉筆教學，多媒體能把現場圖片、聲音、動畫等展現給學生，使學生接受到更多信息，教學效果會好很多。尤其是對于“機電一體化技術”課程，由于機電一體化技術普遍應用于自動化設備（如數控機床、加工中心、機器人等）和自動化生產線（如柔性制造系統等），而學生基本未見過上述自動化設備和生產線，即使有些學生見過，也應未見過其內部核心結構，然而它正是涉及到機電一體化技術的關鍵部位，那學生就無法了解自動化設備和生產線是如何利用機電一體化技術進行工作的。

另外機電一體化技術是集控制技術、伺服傳動技術、傳感檢測技術、計算機信息技術等于一體的新興綜合性學科，具有涉及面廣、綜合性強的特點。因此，要想學生掌握好該課程并懂得應用該課程的知識點，就必須在教學過程中將自動化設備中的內部結構及其工作過程展示給學生，在沒有多媒體之前這種展示是難以實現的，但有了多媒體之后這種展示是很容易實現的，并且是很直觀的。借助于多媒體不僅可以將現實中的自動化設備搬至課堂上，而且還可以讓學生清晰地看到其內部結構及其工作過程。這樣在課堂教學中既有理論講解又配有圖片及動畫，圖文并茂，學生的學習興趣大增，教學效果便可以得到極大提高。同時，教師在教學的過程中再結合實體教學，教學效果便可以達到事半功倍的效果。

3.注重知識向能力轉化，培養(yǎng)學生的實踐能力

“機電一體化技術”課程至少由五種知識體系構成，而學生在學習“機電一體化技術”課程之前已分散地學習了該課程所包含的部分知識體系，但是在學生的腦海中只是將這些知識體系當中的部分知識進行了簡單的堆積，并沒有形成一個完整的知識系統。因此，教師在上課時除了講解基本知識之外，應更多地注重講解各部分知識體系的內在聯系以及如何使用所學的知識體系構建和分析機電一體化系統，進而使知識轉化為分析和解決問題的能力。如在講授機電一體化技術時結合學生比較熟悉的數控機床進行講授，并利用實踐教學時間帶領學生進入機電實訓室，提出與實踐相關的問題，讓學生結合課堂所學的理論知識進行思考并作答；又如在講授機電一體化技術應用時結合歷年高職院校參加的機電一體化技能競賽作品進行講授，這激發(fā)了學生對機電一體化技術的學習興趣，從而為學生將知識轉化為分析和解決問題的能力打下堅實基礎，也使學生積累了一定的實踐經驗。

另外，掌握知識與提高能力是相互依存、相互促進的。能力是在學習知識的過程中逐漸形成的，而能力的提高又促進知識的學習和積累。所以，在教學過程中教師要注重傳授學生知識的同時注意開發(fā)學生的智力，培養(yǎng)其學習的能力，并著力使學生學習的各種知識轉化為學生相應的實踐能力。

4.理論教學和實踐教學緊密結合，防止理論和實踐脫節(jié)

理論聯系實際是教學應該遵循的重要原則，對于“機電一體化技術”課程教學尤其如此，對此應做好以下三點：

第一，教學過程中采用“啟發(fā)式”教學，引導學生學好理論，以理論為主導，同時注意聯系實際講授基本原理、基本知識，且要講透徹，整個課程內容強調理論知識的針對性和應用性。如在講授傳感檢測技術時結合典型的機電一體化系統——數控機床和工業(yè)機器人。一般情況下，這兩種系統不會用到教材編寫的所有傳感器， 因此對于教材中的傳感器均詳細講解并無必要， 于是這一板塊的教學設置偏重于光柵、光電編碼器、測速發(fā)電機三種傳感器，壓縮理論推導，強調三種傳感器的應用及其在檢測系統中的連接問題。

第二，教學過程中積極推動“行動導向教學法”，重視培養(yǎng)學生運用知識的能力，通過教學實踐（如實驗、參觀和實訓等）引導學生如何做到理論聯系實際。如在學生一周的實訓期內，由教師將學生分組并布置實訓任務，通過實訓指導書和實訓任務書讓學生了解實訓要求和規(guī)范，隨后監(jiān)控整個實訓過程，盡量發(fā)揮學生的主觀積極性。學生在規(guī)定的時間內對整個實訓任務進行思考、研究、分析和實施，完成實訓項目。規(guī)定的實訓時間到，每組學生停止工作，由教師對每組實訓結果進行現場公開演示、點評，根據綜合表現評定成績。通過這種公開點評的方式讓各組認識到不足，形成組間競爭，促使各組不斷改進技能，從而促進運用知識能力的提高。

第三，教學過程中組織各類有效的教學實踐，如引入集傳感器技術、電子電氣技術、P L C技術、裝配技術、傳動技術和機械技術等于一體的機電一體化綜合教學培訓系統。學生通過機電一體化綜合教學培訓系統不僅可以進行各單科知識的學習和實踐，而且還可以進行機電一體化系統的綜合訓練。培養(yǎng)和樹立學生的實踐精神，使學生樂于實踐，勇于實踐，勤于實踐，具有較強的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新意識，在實踐中不斷發(fā)現問題并解決問題。

二、課程實踐教學改革

實踐教學是技術應用能力形成的重要環(huán)節(jié)，也是包括機電一體化在內的相關專業(yè)教學的重點。在實際操作中應結合本校實踐教學的基本條件，緊緊圍繞機電一體化專業(yè)的教學大綱開設與本專業(yè)培養(yǎng)目標一致的綜合性實驗課，以達到預期的目的。如建立以機電一體化設備維修能力培養(yǎng)為主線的實踐教學體系，即基本技能訓練—專項技能訓練—綜合技術應用能力訓練?；炯寄苡柧?、專項技能訓練主要在學院內完成，且側重單項技能訓練，主要包括金工實習、數控實訓等，同時學生還要進行基本技能（鉗工、機加工、電工）、職業(yè)基本素質（數控車、銑、線切割的編程和操作）的訓練；綜合技術應用能力訓練由學院和企業(yè)共同完成。

三、結語

隨著我國制造業(yè)自動化程度的提高，企業(yè)對機電一體化專業(yè)畢業(yè)生提出了更高的要求。面對這種要求，三本院校或高職院校只有培養(yǎng)出適應機電一體化人才市場需求的畢業(yè)生才能在市場競爭中占有一席之地。本文針對培養(yǎng)適應市場需要的機電一體化專業(yè)的學生，對“機電一體化技術”課程的教學改革進行了探索與思考，在教學中實行理論實踐一體化教學，不斷優(yōu)化教學內容，在教學實踐中取得了較好的效果。在今后的教學工作中，根據企業(yè)對學生知識結構和操作技能的要求設計出更多與機電一體化技術實際應用相關的教學項目，并且這些項目具有一定的前瞻性，能夠提高學生的綜合技術應用能力，使學生更快更好地掌握機電一體化技術，更好地應用這門技術，從而更好地適應制造業(yè)自動化的需要。

參考文獻：

[1]馮建平.機電一體化教學改革初探[J].大眾科技，2009，（2）：58-59.

[2]張平亮，辛望旦，等.高職機電一體化復合型人才課程體系的構建[J].寧波職業(yè)技術學院學報，2009，（3）：5-8.

[3]梁景凱，蓋玉先.機電一體化技術與系統[M].北京：北京工業(yè)出版社，2011.

篇9

【關鍵詞】衛(wèi)星通信；自動跟蹤；MSP430單片機

0.概述

衛(wèi)星通信作為當今通信傳輸領域的三大支柱之一，以其傳輸距離遠，覆蓋范圍大，通信方式靈活多樣，以及不受地理和自然環(huán)境影響而成為應急通信的主要手段。近年來，車載衛(wèi)星通信成為油氣田應急指揮系統中的重要通信方式之一，它可以在現場迅速展開天線，并快速自動尋星，提供迅速、有效的即時通信，保障了油氣田生產過程中突發(fā)事件時的應對能力?，F在，車載衛(wèi)星通信系統作為一種小型化的能實現自動尋星和跟蹤鎖定的衛(wèi)星通信系統，主要呈現出業(yè)務臨時的特點，這就面臨著如何快速，準確的找準衛(wèi)星的問題。本文以基于MSP430的車載GPS終端與電子羅盤相結合為例，闡述車載衛(wèi)星系統尋星及跟蹤鎖定功能的實現。

1.基本原理

本系統的核心為天線快速跟蹤平臺，能實現自動對星，跟蹤鎖定衛(wèi)星信號。該平臺將天線伺服控制系統和機械傳動系統整合在一起，通過高靈敏度的傳感器感知系統的方位，俯仰和極化角度值，并通過坐標變換和耦合分解計算出天線轉動的補償角度。

2.硬件部分

天線控制系統框架圖

天線伺服控制系統核心采用T I 公司的MSP430F149 單片機。該單片機是一種超低功耗的混合信號控制器，具有16 位的RISC結構，CPU 中的16 個寄存器和常數發(fā)生器使MSP430 微控制器能達到最高的代碼效率，在8MHZ 的晶體驅動下，指令周期為125us。靈活的時鐘源可以使期間達到最低的功率消耗；數字控制的振蕩器（DCO）可使元件從低功耗模式迅速喚醒，在少于6us的時間內激活到活躍的工作方式。片內的A/D 轉換器有較高的轉換速率，最高可達200kbps。為了能夠快速準確的采集數據，采用美國KVH 公司生產的C100 電子羅盤，它采用磁通門技術，航向精度可達到0.5°以內，通過其數字接口，可提供地球磁場X、Y 軸的水平分量，通過電子羅盤，來采集天線起始方位數據。利用G-503 GPS 獲取天線系統所在地的經緯度。利用AT-201-SC傾角儀測量天線的傾斜角度，傾角儀通過硅微機械傳感器測量以水平面微參面的雙軸傾角變化，輸出傳感器相對于水平面的傾斜和俯仰角度。極化的調整使用的是直流電機，通過采集極化電位器的電平值，來得到相應的極化角度。方位和俯仰通過步進電機進行驅動，通過減速齒輪和齒輪帶帶動天線運動。通過MAX202EWE 和F16V8 組成的片選電路進行GPS，傾斜儀數據，電子羅盤數據的信號通道的切換。通過信標接收機來識別衛(wèi)星信標信號。

3.軟件部分

系統加電開機后，首先進行主控單元MSP430F149 的初始化，包括端口，模數轉換，時鐘，定時器，串口等的初始化。初始化完成后，讀入傾斜儀數據，并進行判斷。一般情況下，天線最初都處于收藏狀態(tài)，傾斜儀的讀數為負，天線的俯仰需要上抬，使天線俯仰轉動軸平行于水平面，天線的方位軸線垂直于水平面。此時主控電路會讀入GPS 和電子羅盤數據（AL）。GPS 所得到的系統所在地的經緯度為（θL，ΦL）， 衛(wèi)星的經度用 表示。通過以下的公式計算出天線所在地的理論方位角（θs），俯仰角（Az）和天線饋源的極化角度值（Pol）：

Az=tan-1 （1）

EL=tan-1

（2）

通過和可以判斷出天線的走步方向及走步的角度值。當天線走到理論方位后，天線會上抬到理論俯仰角。然后會把饋源轉到理論極化角。由于理論值和實際值存在著一定的誤差，所以在天線走到理論位置后，方位要在理論方位正負15°內進行搜索，俯仰方向會在上下5°內進行搜索。當接收的信標信號的agc電平與背景噪聲的差值大于門限值的時候，天線便進入跟蹤狀態(tài)。接下來天線根據信號電平的變化進行螺旋式搜索，軌跡由大變小，直到信標信號agc 電平最大，此時天線便進入鎖定狀態(tài)。我們可以認為天線已經對準了衛(wèi)星。如果天線在搜索狀態(tài)時沒有找到衛(wèi)星，會重新回到理論位置，進行新的搜索，如此循環(huán)，直到最后鎖定衛(wèi)星。

4.結語

本文給出了車載衛(wèi)星定位系統的硬件與軟件的整體實現方式。經試驗證明，本套系統具有很好的性能指標。能夠快速準確的找準衛(wèi)星，具有很好跟蹤性能。

【參考文獻】

篇10

【關鍵詞】石油鉆井；電控設備；維護；維修

0．概述

目前，國內鉆井隊所使用的鉆機的類型有三類：第一類為機械鉆機，即鉆機采用機械傳動；第二類為半機械半電動鉆機，即LDB型鉆機，鉆機采用機械傳動，轉盤使用變頻電機獨立驅動；第三類為電動鉆機，所有的設備為電機驅動。其中電動鉆機又可分為SCR直流電機驅動和交流變頻電機驅動。在這些鉆井設備中，使用交流變頻電機驅動的電動鉆機最實用，最可靠，最節(jié)能，也是今后鉆機發(fā)展的趨勢。下文主要介紹交流變頻電機驅動的電動鉆機的電控系統的維護和維修。

1.電動鉆機電控設備的維護和維修

電動鉆機的電控設備主要可分為兩個部分：PLC控制系統和變頻器。

1.1 PLC控制系統的維護和維修

電動鉆機使用的PLC控制系統目前主要以西門子S7-300系列為主，少數使用S7-400系列。兩種系列基本相同，后者是在前者的基礎上進行了功能的擴展。西門子PLC控制系統穩(wěn)定性好，故障率較低，有在線診斷功能，出現故障時模塊上的SF或BF故障指示燈會閃爍，維護和維修方便。根據在線診斷判斷出故障原因，模塊損壞更換模塊，通訊故障檢查線路。

在鉆井施工過程中出現過這樣的故障：鉆井井場在電廠或電視塔附近時，PLC控制系統會出現故障；只啟動一號泵時，而二號泵卻也隨著啟動了。這些引起PLC控制系統出現通訊故障的原因，絕大多數是由干擾引起的。干擾來自三個方面，一是來自電源的干擾：電網干擾和頻率波動直接影響PLC系統的可靠性于穩(wěn)定性；二是來自信號線的干擾：與PLC控制系統連接的各類信號傳輸線，除傳輸有效的各類信息外，總會有外部干擾信號侵入。一部分是通過變送器供電電源或共用信號儀表的供電電源串入的電網干擾，另一部分是信號線受空間電磁輻射感應的干擾，即信號線上的外部感應干擾；三是來自接地混亂的干擾：正確接地，既能抑制電磁干擾的影響，又能抑制設備向外發(fā)出干擾；而錯誤接地，會引入嚴重的干擾信號，使PLC系統無法正常工作。

1.2變頻器的維護和維修

目前鉆井設備使用的變頻器品牌比較多，有西門子，施萊德，ABB，VACON等，雖然種類繁多，但功能及使用上卻基本類似。無論哪種變頻器，其主回路基本原理相同。 三相交流電經橋式整流為直流電，通過限流電阻R給電容C充電，當電容C的電壓充到75%時，接觸器M吸合，電阻R被短接，然后直接充電到變頻器規(guī)定電壓。變頻器的CPU當接到開車信號時，發(fā)出觸發(fā)信號，使驅動電路工作觸發(fā)IGBT，將直流電壓變成頻率可調的三相交流電驅動電機。因此，其使用、維護保養(yǎng)及故障處理方法是基本相同的。

在石油鉆井生產中，變頻器受周圍的溫度、濕度、振動、粉塵、腐蝕性氣體等環(huán)境條件的影響，其性能會有一些變化。如使用合理、維護得當，則能延長使用壽命，并減少因突然故障造成的生產損失。如果使用不當，維護保養(yǎng)工作跟不上去，就會出現運行故障，導致變頻器不能正常工作，甚至造成變頻器過早的損壞，而影響生產設備的正常運行。因此日常維護與定期檢查是必不可少的。

對于連續(xù)運行的變頻器，可以從外部目視檢查運行狀態(tài)。每天對變頻器進行巡視檢查，檢查變頻器運行時是否有異常現象。通常應作如下檢查：

(1)變頻房室內溫度濕度是否正常，溫度以24℃左右為好，濕度在40%-60%之間。

(2)變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數據是否正常。

(3)顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符。

(4)用測溫儀器檢測變頻器是否過熱。

(5)變頻器風扇運轉是否正常，有無異常，散熱風道是否通暢。

(6)變頻器運行中是否有故障報警顯示。

(7)檢查變頻器交流輸入電壓是否超過最大值。

由于石油鉆井施工的特殊性，每口井完井后都要進行設備的拆遷，再進行下一口井的安裝施工，因此在每口井施工初期，要根據鉆井工況制定出合理的檢修計劃。起下鉆檢修，一開、二開、三開中完檢修，完井設備大修，根據停產時間的長短，合理檢查變頻器日常運行時無法巡視到的部位。

(1)作定期檢查時，操作前必須切斷變頻器進線電源，待操作面板電源指示燈熄滅后，等待5分鐘使得主電路直流濾波電容器充分放電，用萬用表確認電容器放電完后，再進行操作。

(2)將變頻器控制板、主板拆下，用毛刷、吸塵器清掃變頻器線路板及內部IGBT模塊、輸入輸出電抗器等部位。線路板臟污的地方，應用棉布沾上酒精或中性化學劑擦除。

(3)檢查變頻器內部導線絕緣是否有腐蝕過熱的痕跡及變色或破損等，如發(fā)現應及時進行處理或更換。

(4)變頻器由于振動、溫度變化等影響，螺絲等緊固部件往往松動，應將所有螺絲全部緊固一遍。

(5)檢查輸入輸出電抗器、變壓器等是否過熱,變色燒焦或有異味。

(6)檢查中間直流回路濾波電解電容器小凸肩(安全閥)是否脹出，外表面是否有裂紋、漏液、膨脹等。一般情況下濾波電容器使用周期大約為5年，檢查周期最長為一年，接近壽命時，檢查周期最好為半年。電容器的容量可用數字電容表測量，容量下降到額定容量的80%以下時，應予更換。

(7)檢查冷卻風扇運行是否完好，如有問題則應進行更換。冷卻風扇的壽命受限于軸承，根據變頻器運行情況需要2-3年更換一次風扇或軸承。檢查時如發(fā)現異常聲音、異常振動，同樣需要更換。

變頻器本身具有相當豐富的異常故障顯示和保護功能。當故障發(fā)生時，變頻器將異常故障代碼顯示在屏幕上，或者將故障信息存儲在程序的某個參數內，以便維修檢查。變頻器異常故障分為軟故障和硬故障兩大類，前者多因操作或參數設置不當造成的，常見軟故障有外部電源故障，過流，過載等。這些故障會隨著變頻器的復位而消失，不影響變頻器的繼續(xù)工作。硬故障是由于變頻器本身器件損壞造成的，維修起來可能很不方便。這就需要現場設備管理人員具有非常扎實的知識和過硬的技術。維修變頻器，首先要了解和掌握一些電力電子器件的特性，能夠判斷出常用電力電子器件好壞，如二極管、三極管、IGBT等。在現場維修過程中，只要能夠判斷出變頻器線路板中哪些電器元件損壞，基本上就可以在第一時間內將設備修理好。

2.結束語

在鉆井設備中，使用交流變頻電機驅動的電動鉆機最實用，最可靠，最節(jié)能，也是今后鉆機發(fā)展的趨勢。設備出現故障后，設備管理人員和廠家維修人員到達現場維修，會耽誤一定的時間，影響了鉆井生產，因此現場設備管理人員平常對設備的維護和維修顯得特別重要。

【參考文獻】

［1］韓世英．淺談石油鉆井機械設備保養(yǎng)維修，中國井礦鹽，2011.01．

［2］王功勝．PLC應用中的干擾問題及抑制措施，中國設備工程，2009.09．