机械传动的定义范文

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牵伸计算一直是棉纺工艺计算的重要内容，教材中虽然列出了内容和公式，但篇幅较小且讲解不够系统。因各种设备传动、构造繁杂往往让学生眼花缭乱手足无措，如果教学中不能及时摸索到规律，总结技巧，往往是前面还未搞懂后面又有新的问题，造成恶性循环。虽然棉纺设备的工艺传动因机型的不同差异很大，计算的内容也十分丰富，既然棉纺机的传动形式多为机械式传动，那么机械的传动和计算理论便是解决这一问题的关键，下面就谈谈对牵伸计算的规律和技巧在教学中的一些感悟。

所谓牵伸是纺纱设备将喂入品抽长拉细，使其中的纤维伸直、平行、分离的工艺过程。牵伸计算中的机械牵伸是一个难点，它的定义式为：

下面就有关机械牵伸的问题分两种情况阐述如下：

一、当牵伸元件都属同一传动系统时（同一电机传动）

此种情况占纺纱设备的绝大多数，根据：

而i前后的计算可依据传动系统图，通过齿数，传动轮直径的比值求得。

先看下面的例子，有一牵伸装置须条由后罗拉（d2）输入，前罗拉（d1）输出，求e12。

牵伸装置须条前进方向

由此，我们可以看出，e12由两部分相乘而得，第一部分（ ）第二部分（ ）则是以喂入件（后罗拉）轴端齿轮数比上它相对应的另一齿轮的齿数之值构成。

由机械传动原理，我们可以得到同一传动系统中机械牵伸的计算式中，第二部分以喂入件轴端齿轮（或其他传动轮）为起始点，该传动轮作主动轮，相应的确定各传动副中的主、被功能，将喂入件―输出件的各主动轮连乘作分子，各被动轮连乘作分母，两者比值就是第二部分所需计算的值，即机械牵伸的方法为：

教学中，应用这一规律计算时必须强调的求解步骤：

（1）应首先确定d1、di的传动必须由同一电动机传动，即属同一传动系统。

（2）确定喂入件、输出件的位置，并由喂入件作起始点，判明传动系统图中自喂入件―输出件的传动路径。

（3）以喂入件轴端齿轮（或传动轮）为主功能，确定i1传动副中的各主、被动轮，将它们分别代入上式计算即可。

下面仍以国产FA506A细纱机为例，计算前后罗拉之间的总牵伸倍数，以说明其简便与正确：

国产FA506A型细纱机传动系统图

二、当牵伸元件不在同一传动系统时

这种情况只有少数纺纱设备中存在，如，梳棉机中，此时根据定义式：

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关键词：

工程机械；轴承；寿命计算；虚拟样机；仿真计算

0引言

自20世纪50年代液力传动技术出现以来，工程机械传动系统为适应多工况、多挡位工程需求，经过机械到液力、手动到自动、行星式到定轴式，多种传动形式的变革和发展，促进了工程领域的发展和进步[1-3]。其中轴承作为传动轴的关键支撑零部件，在多载荷、多工况下，轴承寿命的正确评估成为传动系统设计过程中的重要环节。本文以一工程机械多轴传动系统为研究对象，其支承系统由圆锥滚子轴承承受轴两端轴向力和径向力，由齿轮轮毂处的推力圆柱滚子轴承和径向滚针轴承组合承受斜齿轮的径向力和轴向力。在传动系统的9种载荷工况下，轴承寿命计算成为轴承选型设计的重点。由于工况多，轴承型号及数量多，纯手工计算较复杂[4]。本文介绍Romax的两种轴承寿命计算方法[5-8]，建立系统的虚拟模型仿真轴承寿命计算，为系统设计过程中的轴承选型设计提供参考。

1多轴传动系统轴承支承布局

多轴传动系统由圆柱斜齿啮合传动，7个轴系组成，每个轴系两端由圆锥滚子轴承支承，离合器齿轮通过一列或几列滚针轴承与轴联接，两边采用推力圆柱滚子轴承承受径向力，动力由SR轴输入，SC轴输出，如图1所示。

2轴承寿命分析理论

1）ISO轴承寿命计算公式为L10,ISO=a1a2a3（C/P）n。（1）式中:a1为可靠性修正系数；a2为材料修正系数；a3为修正系数；C为轴承额定动载荷；P为轴承当量动载荷；n为寿命指数，球轴承为3，滚子轴承为10/3。ISO轴承寿命计算采用当量载荷计算方法，考虑轴向和径向载荷，但没有考虑单个滚动体承载情况，也没考虑滚道承载能力，计算的轴承寿命有限制，可以做一定的参考。2）轴承修正寿命计算公式为：L10,Adjusted=flz•L10,ISO；（2）flz=（Pe/PeISO）n。（3）式中:Pe为实际运转中滚动体当量载荷；PeISO为ISO轴承计算条件下即不考虑滚子偏斜、轴承游隙、预载荷、高速离心效应时滚动体当量载荷；flz为区域载荷系数，考虑运动过程中滚动体承载情况，其值总是小于1.0，但少数情况下滚动体载荷分布情况优于ISO轴承计算结果时，其值超过1.0。

3建模

利用Romax的建模功能建立起多轴传动系统的虚拟样机模型，见图2。仿真计算时，采用SKF轴承数据，部分轴承通过自定义增加到数据库中。多轴传动系统中选用的轴承型号见表1。传动系统的各载荷工况见表2。

4分析

Romax对每个载荷工况下的轴承寿命有小时数和损伤百分比计算结果。损伤百分比是载荷工况持续时间与计算出的寿命时间比值，当损伤百分比大于100%时，轴承容易损坏。对于多载荷工况，Romax对轴承寿命计算依据Miner法则叠加各载荷工况下的小时数和损伤百分比，当损伤百分比超过100%时，轴承容易损坏。表3列出了轴两端圆锥轴承寿命的计算结果。分析表3数据可知，修正寿命小时数低于ISO寿命小时数，前者损伤百分比也更大。修正寿命计算方法较ISO寿命计算方法更安全，更有参考性。对于圆锥滚子轴承而言，一个载荷循环后，轴承L3Taper-R损伤百分比最高为36.272%，最低寿命小时数为12406.415h，对于4500h需求来说，足以满足寿命要求。

5结论

工程机械多轴传动系统轴两端采用圆锥滚子轴承、齿轮毂体处由滚针轴承和轴向推力轴承为支承结构，轴承类型、数量较多，借助Romax建立系统的虚拟仿真模型，通过ISO轴承寿命计算法和修正寿命计算法，仿真计算传动系统的各轴承寿命，分析仿真数据，评估轴承寿命，对传动系统的轴承选型和设计奠定一定的基础。

参考文献：

［1］池智,王军伟.装载机液力变速器的现状及研发趋势［J］.工程机械与维修,2006（12）:63-65.

［2］吴强,姚俊,付亮，等.装载机液力变速器及其操控技术发展［J］.机械传动,2011（4）:69-73.

［3］姚文俊.动力换挡技术在车辆上的应用与维修研究［J］.黑龙江科技信息,2009（34）:21-22.

［4］邱宣怀.机械设计［M］.北京：高等教育出版社，2011.

［5］汪洪,李颖,田仁.多排滚子转盘轴承承载能力的计算［J］.轴承,2012（2）:8-11.

［6］黄炜斌,唐传俊,崔立.基于ROMAX的球轴承转子系统动态性能分析［J］.机械设计与制造,2011（9）:173-175.

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0.引言

机械传动系统概念设计自动化的概念设计可以分为3个阶段：需求阶段、描述阶段以及综合阶段。这三个阶段的设计思想主要体现了一种组合创新的策略，在设计过程中的创新思维主要体现在对功能的分解和、功能与结构进行匹配和基于功能分解的结构重组之中。由于功能描述阶段往往存在着一定的不确定性和抽象性，这会给整个设计过程带来一定的不便，因此就有国外的学者通过将机构用于功能与结构之间的搭接作用，从而形成“功能—机构—结构”的模式，通过这种模式可以实现基本机构的重组，而且能将系统转化为一个全部由转动副所组成的机构链。倘若进一步对机构链中的机架和执行构件等进行处理，便可以得到一个运动链。

1.对功能原理的构思和选择

系统功能的方案设计实际上就是一个成功的机械系统设计项目的核心，系统功能的方案设计是否有效，将对整个机械系统以及机械的制造技术产生重要的影响，正因为这个，所以设计人员要详细地设计机械系统的运动方案和功能原理，从而保障机械系统的有效性，因此在机械系统设计之中制定合理的功能设计方案显得十分必要。对于功能原理的构思，主要是以使用者的要求以及机械系统设计的预期要求为主，对于符合上述两种要求的方案进行探索和研究，并对不同的设计方案进行比较，从中选择出一个比较好的方案。以自动输料板的设计为例，设计人员在设计过程中，应当对以下几点进行考虑：第一，要贯彻机械推拉原理，以便能将物料从底层推出，使物料能通过夹料板被输送到料板上；第二，运用摩擦传动原理，将从底部推出的物料抽走；第三，通过底层吸取的方法以实现对于料板的固定；第四，运用底部的摩擦轮将物料滚出。通过这几点对于功能结构的设计，可以将机械系统的使用目标得以实现，再通过对其进行功能设计和对比不同的方案，便可以实现机械传动系统概念设计自动化。

2.符号方案推理器

2.1. 符号方案推理器的构成

符号方案生成器的构成主要有涉及规则输入、图形载体库、构件相似性分析和符号推理器四个部分所构成。在运行时，符号方案生成器的运行过程是：按照设计要求所规定的内容对设计规则进行确定，再通过对选择好的图形载体进行符合设计规则的逻辑操作。在推理器进行推理的过程中，要对每一条设计规则都要对图形载体中的每一条边（通常情况下可以称为构件）进行相似性分析，从而确定推理过程中不会产生冗余的设计方案。相似性分析主要有两个方面的内容：对有规则操作的构件进行相似性分析、对没有规则操作的构建进行相似性分析。

2.2. 设计规则

有三种渠道可以对设计规则进行生成，这三种渠道分别为：基于系统功能的分解、对现有的问题进行分析和基于基本机构的重组。通过对运动链再生为机构的可能性进行分析，主要有下列9种情况：

2.2.1.通过改变机架在运动链中的位置，用G表示机架。

2.2.2.通过改变主动件在运动链的位置，用C表示主动件。

2.2.3.通过改变运动链之中运动副的形式，用P表示。

2.2.4.通过将二级组改变为齿轮副、凸轮副槽轮副、力作用构建的形式，用R、M、O、F表示。

2.2.5.通过改变输出构件在运动链的位置，用T表示输出构件。

2.2.6.将运动链上不同构件的点作为运动输出，并用N表示。

2.2.7.用S表示运动链中给定构件的位置。

2.2.8.对运动链中作为动力特性约束的构件用D表示。

2.2.9.用L表示运动链中不同构件实现的相对位置和轨迹。

设计者可以通过这9个方面来实现对设计规则的定义。一般可以先将机架作为第一条设计规则，再去确定主动件的设计规则，然后才是其他设计规则，同时对于P副的规则应当将其写在规则集的最后[1]。由于设计问题与运动链的再生环节都不相同，在这种情况下，设计者就可以根据自己的需求制定相关的规则和符号。设计规则的书写格式可以如下表示

A（B）[C|D…！E|F…] （1）

该式中 A——整个步骤中再生的功能构件的类型

——构件的拓扑性

（B）——构件之间的重叠关系

[C|D…！E|F…]——构件的邻接关系

[C|D…——是该规则中的第一部分，代表着相邻性的要求。

！E|F…]——是第二部分，代表的是不相邻性的要求。

2.3. 图形载体库

作为运动链再生符号推理的平台，在缺乏图形载体的情况下，符号推理是无法进行的。对于由运动链组成的机构，符号方案声称其中提供了十杆以下，三自由度以内的全部非同构运动链，对于一般多自由度复杂机构而言，完全可以满足方案设计的需求[2]。

图形载体的初始状态可以通过用字符串“00000000（12）”表示。在该字符串中，“0”的数目代表了八杆机构，而“（12）”则表示了八杆非同构运动链中的第十二种结构。符号方案的推理的本质其实就是对类似于“00000000（12）”的字符串进行符合设计规则的操作。在字符串的操作过程中，相似性分析对于减少冗余设计方案的产生，提高符号方案生成效率起着至关重要的作用[3]。

3.结语

为了适应当今科技快速发展的潮流，在现今的机械系统的设计过程中，应当从功能设计以及系统设计等多个方面进行对机械系统的设计。文章通过以上的阐述，给出了一种基于设计规则的机械设计自动化的思路，并以此来提高机械系统的自动化的程度，这对提高机械系统的可操作性和实用性，促进我国的机械制造行业的发展有着一定的帮助。

参考文献：

[1]王玉新，骞军，颜宏森.构建相似分析的方法[J].天津大学学报.2010（3）

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1.板书、板画的应用

在机械基础教学中，板书、板画仍起着不可忽视的作用，恰当的板书有助于教学内容的主次分明。如基本概念、计算公式、工作原理等，使学生易于掌握重点；又如机械传动中各种传动的特点在简练板书的基础上配以简洁的板画，能明确地指出所要观察的对象。如螺旋传动中螺杆原地回转，螺母往复运动，省去繁琐的结构，用简洁的示意图画出来，既直观、形象，又能说明问题。如下图

所示：

2.实物模型与示教板的应用

用机械模型演示可加强教学的直观性，利用模型及示教板除了可以演示机器机构的构造和工作原理外，还可以看清它们的立体形象及可动部分，使运动原理及基本特性得到了验证。如在间歇运动机构的学习中，当机构主动件作连续回转时，从动件产生周期性的间歇地“运动—停止—运动”，通过棘轮机构模型的演示得到验证。在“轮系”教学中，如滑移齿轮组成的变速机构通过示教板的演示将滑移齿轮实现多级变速情况展示无余。

又如在“凸轮机构”的教学中，笔者先以凸轮机构的模型引入课题，然后把学生分成若干个学习小组，要求学生A操作模型，学生B观察凸轮的形状及转向，学生C观察从动杆的运动情况。在教师指导下，学生边演示边观察。通过机构模型演示的教学手段与方法，学生的学习积极性被极大地调动起来。借助模型，引导学生自己去分析凸轮机构的组成、凸轮形状及从动杆的类型，让学生体会到了成功学习的喜悦。这样，学习效果明显提高。

二、现代化教学在机械基础教学中的应用

1.多媒体教学

机械基础课程的特点是概念多、原理多、公式多、图表多。带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动等工作原理与实际联系比较紧密，采用多媒体课件进行动画演示，可以把枯燥高深的理论通过生动、直观的形式充分展现，同时使教学内容和方法充满新颖性、多样性、趣味性，使他们带着一种好奇心进入教学中，从而使他们在感性认识的基础上掌握知识要点。

在液压传动基本回路的教学中，笔者采用讨论法与视频教学相结合。笔者先设计出各种回路，提出问题，如本系统属于哪一种基本回路？说一说图中各元件的名称和作用？如何完成预定的动作？组织学生分组讨论，然后要求各小组派代表发言，最后播放视频进行验证。这样，学生实践在前，教师概括在后；学生评论在前，教师评判在后，既调动了学生的学习积极性，又保证了教材所具有的科学性。

2.机械电动模拟教学

机械电动模拟教学在机构与机械传动教学中将电动机接通电源后，带动各类机械的运动，它更加形象地反映了机械传动及常用机构的工作原理及在实践中的应用，缩短了课堂教学与工厂实际的差距。如曲柄滑块机构中自动送料装置，曲柄旋转一周，滑块即从料槽中推出一个工件。在凸轮机构中，自动车床走刀机构、火柴自动装盒机构等的演示，生动形象，趣味性强，学生乐看乐学，便于掌握这些机构的工作原理。

三、安排实践环节，培养学生的动手能力

机械基础课程实践性强，在教学中安排一定的实践环节，发挥学生的主体作用，调动学生的参与意识，增强学生的动手能力。

1.动手能力的培养

教学时，学生在教师的指导下，对模型及有关设备进行拆装或让学生动手制作模型。通过动手拆装或制作，实际上是教学过程中从理论到实践，再从实践到理论的认识过程，对学生学习和理解机械知识起到了巩固作用，从而也避免了有些学生因对理论不甚了解而作枯燥的死记硬背。如在讲授机械的基本概念（机器、机构、构件、零件）时，学生在教师的指导下，分组拆装单缸内燃机等，从而进一步理解这些基本概念。

在“平面连杆机构”的教学中，笔者采用任务教学，提前给学生分组分配学习任务，要求每个小组用竹片或木片做一个铰链四杆机构，通过测量判断属于哪种基本形式。在学生自主学习和团队学习的过程中，教师也积极参与，协助指导并监督学生完成学习任务，最终以学习成果展示和自评、互评及老师点评的方式让学生充分展示自我、发现知识、创新思维、建立自信。令笔者感到欣喜的是，学生的想象能力、活动策划能力和动手制作能力远远超出了我的想象，他们不仅通过个体学习、同伴式学习和团队合作学习之后掌握了知识的重点、难点，而且还分团队进行了学习成果展示。

2.现场参观教学

把学生带进工厂，让学生身临其境，亲身感受机器、机构为何物，把理论与实践有机地结合起来，现场教学形式可由课堂到工厂，也可由工厂到课堂。如本课程第一堂课就安排学生下工厂参观，对各种生产机械的名称、用途、运动情况有一个初步的感性认识；而对“机构传动”“轮系”等知识的学习，则可先在课堂学习，后下工厂参观，在现场打开CA6140车床主轴箱，观察齿轮传动，固定齿轮与滑移齿轮实现多级变速的方法，主轴变向的方法（多片式摩擦离合器实现主轴正反转的要求）。通过现场教学开拓了学生的视野，激励了学生学习的积极性，培养了他们观察问题、解决问题的能力，让学生在课本所学到的知识在实践中巩固提高。

综上所述，在机械基础教学中实施“理实一体化”教学，能增强学生的观察能力和分析能力，加深学生对书本知识的理解、巩固和对书本知识的记忆。通过一系列的参观和拆装实践，学生能够将书本的抽象定义、原理转化为看得见摸得着的具体实例，学得更加轻松愉快。

参考文献：

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Application of UG Secondary Development Technology to Design of Harmonic Gear

YAO Ji-wei ZHANG Shi-long FENG Li DONG Ling

（Tianjin University of Technology and Education，Tianjin 300222，China）

【Abstract】By using the joint development of technology of UG/Open and VC++， the harmonic gear system is achieved by UIStlye interactive dialog. The main process and key technology of the second development of UG. Simple and easy to operate， the system can be used to improve the design efficiency of harmonic gear. The system will make contribution to the force analysis of different material and structure.

【Key words】UG；Second development；Parameterization；Harmonic gear

0 引言

谐波齿轮传动是20世纪50年代后期随着航天技术的发展而出现的一种重要的机械传动方式，具有结构简单、体积小、重量轻、传动比大、传动精度高等独特优点[1]，已被成功地应用在航空航天、光学仪器以及通用机械（如低速重载的起重机绞盘、矿山隧道运输用井下转辙机）、雷达系统等领域中。谐波齿轮传动系统中，虽然只有3个主要构件――柔轮、刚轮和波发生器（见图1），但各构件的参数较多，且直接影响工作性能及使用寿命。对谐波齿轮传动系统进行参数化设计，可提高设计效率和设计质量，缩短产品设计周期。

图1 谐波齿轮传动

1 开发思路

针对设计要求，在UG用户界面中交互输入谐波齿轮传动系统的初始参数，通过Visual C++程序对这些参数进行读取、计算，得到谐波齿轮传动系统三大主要零部件（柔轮、刚轮和波发生器）的设计参数，并通过调用UG绘图函数实现主要零部件的三维建模。

2 零部件关键参数设计

利用UG进行二次开发最常用的有两种基本形式：第一种为在UG界面上进行参数化建模，再利用UG/open UIstyler、UG/API语言和VC++语言联合进行程序设计、编译、链接生成动态链接文件，执行相应的菜单命令，系统将调用相应的对话框完成特定功能，此种方法适用于大批大量、系列化生产，且结构相对简单的零部件；第二种为利用UG/open UIstyler创建功能对话框，零部件的所有参数通过UG/API语言和VC++语言联合进行程序设计来实现，最终在UG界面呈现，此种方法适合专有零件、单件生产或者结构相对较复杂的零部件上[2-5]。根据谐波齿轮传动系统的特点，本文选择第二种设计方法进行谐波齿轮传动系统的设计。

柔轮是谐波齿轮传动系统中的关重件，主要由圆柱壳体与齿圈组合而成，其结构及尺寸如图2所示，主要参数包括：1）基本数据：柔轮齿数、传动比、负载转矩、模数、变位系数、柔轮分度圆直径、柔轮齿顶圆直径、柔轮齿根圆直径、柔轮齿高、柔轮初始变形量等（选择压力角为20°C的渐开线齿廓）；2）结构数据：柔轮内径、齿圈宽度、筒壁厚度、筒长、筒壁外圆直径、凸缘厚度、齿圈前沿宽度等。

图2 柔轮结构及几何尺寸

3 UG二次开发

3.1 环境设置

1）安装Unigraphics软件（须确保安装ugopen和ugoenpp模块）；

2）建立D：＼UG OPEN++目录，并在其菜单下新建startup和application文件夹；

3）增加环境变量UGII_USER_DIR，其值设为D：＼UG OPEN++；

3.2 开发流程

作为UG最常用的二次开发工具之一，UG/Open是一系列函数的集合，也是UG与外部应用程序之间的接口，以开放性架构面向不同的软件平台，提供灵活的开发支持。本文采用UG API语言和VC++语言联合进行二次开发，开发流程如图3所示。

图3 UG二次开发流程图

3.3 关键技术

3.3.1 创建用户菜单

采用 UG/OPEN MenuScript创建用户菜单。运行脚本程序：

VERSION 120

EDIT_UG_GATEWAY_MAIN_MENUBAR //编辑主程序路径

TOP_MENU

CASCADE BUTTON CUSTOM

LABEL谐波传动设计 //生成谐波齿轮传动设计菜单

END_OF_TOP_MENU

MENU CUSTOM

BUTTON CUSTOM UISTYLER DLG

LABEL谐波齿轮选型 //生成谐波齿轮选型菜单

ACTIONS harmonic_selstyle.dlg // 打开谐波齿轮基本参数对话框

END_OF_MENU

即可生成如图4所示的菜单界面。

图4 菜单界面

3.3.2 创建自定义对话框

采用UG/OPEN UIStyler 创建自定义对话框，作为用户与UG/API程序的交互界面，实现交互式数据输入，并通过调用回调函数响应用户事件。对话框控件定义如图5所示，对话框基本属性定义如图6所示。

图5 对话框控件定义

图6 对话框基本属性定义

3.4 Visual C++程序开发关键技术

3.4.1 程序调用

主程序通过ufsta（）函数连接；通过函数UF_UI_add_styler_actions和函数UF_STYLER_create_dialog连接*.men主菜单以及对话框文件*.dlg子程序。ufsta（）函数体中，通过函数UF_MB_add_stlyer_actions来连接下级子程序，开头和结尾通过回调函数UF_initialize（）与UF_terminate（）实现被调函数进入或退出UG系统。当进行对话框间调用时，如选择全部回调，需删除源程序#ifdef DISPLAY_FROM_CALLBACK中的#endif语句。

从菜单调用xiebo_selstyle.dlg功能函数：

extern void ufsta （char *param， int *retcode， int rlen）

{

int error_code；

if （（UF initialize（））！=0）

return；

…

UF_terminate（）；

return；

}

3.4.2 柔轮几何建模计算函数

几何建模函数定义是二次开发的关键部分，柔轮建模函数如下：

extern int caculate（）

{

iii=ii；

T2=torch；

z1=（int）（2*iii）；

iii=z1/2；

ll=3*E*Yz*Ksd/iii；

dd=0.456*T2*1000/（（dlt/（Kd2*nd）-3*E*Yz*Ksd/iii）*Kbd*Ksd）；

d=pow（（0.456*T2*1000/（（dlt/（Kd2*nd）-3*E*Yz*Ksd/iii）*Kbd*Ksd）），1/3.）；

ddd=pow（（T2*1000/0.3），1/3.）；

if（d

{d=ceil（d）；

dgen=d；}

else if（d>gene[14][j]）

{d=ceil（d）；

dgen=d；

}

Else

…

while（x1>3||x1

ii2=z1/2；

h1=ha0*m；

dar=dfr+2*h1；

z2=z1+2；

if（（ii2-iii）/iii>0.04）

{}//判断传动比的变化是否在允许范围内

return 0；

}

3.5 三维结果输出

运行UG，点击主菜单上谐波传动设计 谐波齿轮选型 选定基本参数，弹出如图7所示基本参数对话框，在该对话框中输入基本参数，单击ok按钮后弹出如图8所示基本部件对话框，选择“建立柔轮”，即可得到如图9所的示柔轮三维造型。

同理可实现刚轮和波发生器的三维建模。

图9 柔轮三维图

（上接第45页）建立三维模型后，各部件的计算结果可通过调入结果输出函数来实现。

图10 柔轮信息窗口

4 结束语

运用UG/Open API 语言和VC+++语言联合对谐波齿轮系统设计进行二次开发，该系统在UG软件启动时可自动加载到UG的主菜单上，界面简洁，操作方便，使用该系统可以提高设计效率、设计质量和标准化水平，为不同材料、不同结构的谐波齿轮传动系统的受力分析打下了基础。

【参考文献】

[1]阳培，张立勇，王长路，等.谐波齿轮传动技术发展概述[J].机械传动，2005，29（3）：69-73.

[2]UG 二次开发技术在矿用减速器中的应用[J].矿山机械，2013（7）：128-131.

[3]赵波.UG CAD教程 [M].北京：清华大学出版社，2012.

[4]姚继蔚.谐波齿轮传动的参数化设计及其仿真技术研究[D].天津：河北工业大学，2006.

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一、引言

液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。

二、液压伺服控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

三、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

(1)液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

（2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

(3)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：(1)液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：(3）为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

四、机床数控改造方向

(一)加工精度

精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体

确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

(三)提高可靠性

数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

五、结语

液压技术在高、新、尖技术装备中有着举足轻重的作用，掌握液压控。

参考文献

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一、引言

液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。

二、液压伺服控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

三、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

四、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

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一、引言

液压控制技术是以流体力学、液压传动和液力传动为基础，应用现代控制理论、模糊控制理论，将计算机技术、集成传感器技术应用到液压技术和电子技术中，为实现机械工程自动化或生产现代化而发展起来的一门技术，它广泛的应用于国民经济的各行各业，在农业、化工、轻纺、交通运输、机械制造中都有广泛的应用，尤其在高、新、尖装备中更为突出。随着机电一体化的进程不断加快，技术装各的工作精度、响应速度和自动化程度的要求不断提高，对液压控制技术的要求也越来越高，文章基于此，首先分析了液压伺服控制系统的工作特点，并进一步探讨了液压传动的优点和缺点和改造方向。

二、液压伺服控制系统原理

目前以高压液体作为驱动源的伺服系统在各行各业应用十分的广泛，液压伺服控制具有以下优点：易于实现直线运动的速度位移及力控制，驱动力、力矩和功率大，尺寸小重量轻，加速性能好，响应速度快，控制精度高，稳定性容易保证等。

液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

三、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

四、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

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中图分类号：G712文献标识码：A文章编号：1005-1422（2013）11-0103-03

一、引言

根据全国高职院校的教学改革经验，工学结合、教学做一体化是目前高职院校广泛推崇的一种教学模式。但是，这一教学模式的实施必须具备一定的师资力量、物质设备、实习场地等条件。要做到每一个专业、每一门课程都全面实行一体化教学模式，实施起来难度较大，这就需要有一个循序渐进的过程，即一个过渡期。在这一过渡期，我们该如何做？就目前大部分高职院校的现状来看，课堂教学仍然占了较大的比重，在这种情况下，如何设计教学内容和教学模式，是每一位教育工作者值得深思和探讨的问题。

二、从实际出发，积极推进课程教学的单元、整体设计（一）课程教学的整体规划与设计

机械设计基础不仅是一门技术基础课，而且也是一门能直接用于生产的设计性课程。本课程的教学目标不仅在于传授常用机构和通用零件的基本知识、基本理论和基本设计方法，更重要的是培养学生的实际机械设计能力。高等职业教育要办出特色，就应按职业岗位所需的知识结构和能力结构以及生产实际需要来构建以职业技术能力为主的课程体系。据此，应将机械设计基础以章节划分的课程内容设计成为若干个教学单元：机械的组成及特性、联接、机械传动、支承零部件、机械设计综述等。本课程新的课程结构，首先从机械的整体出发，从宏观上使学生了解机械整体的基本知识和要求，把握每个模块和整体的关系，从简易的联接入手，到各种机械传动、支承结构；以机械传动为课程重点，把握各种机械传动的特点，为培养学生机械安装和调试能力奠定良好基础。

（二）教学单元内容设计

高职教育教学内容及课程体系强调理论知识的应用，要求按照一线生产实际需要授课，其课程体系突出能力与素质的培养，教学内容应摆脱学科系统性、完整性的束缚。按照这一思路，需对教学内容进行调整：（1）机械设计都是以机构运动简图为研究模型的，建立机械运动简图是机械设计的基础，因此，应把机构的结构分析，机构运动简图的定义、性质和常用运动副的代号，机构运动简图的建立作为重点讲授内容。（2）对机构设计部分的内容，过去是以讲授图解法为主，随着计算机辅助机械设计的广泛应用，其教学内容应该逐渐转换为以讲授解析法为主。（3）对于机械传动和零件设计部分，应减少计算公式的推导过程，增加零部结构设计的内容和一些设计参数的选取原则，并加强对机械运行的介绍，比如多种传动方式的组合、原理、特点以及工程实际中的应用、维护等，多向学生介绍机械方面的新发展、新思路，以开阔学生的眼界。

在过去的教学中，通常只重视设计计算，认为学生只要会计算就达到要求了，而轻视结构设计，以及结构设计与工程实际技术问题紧密结合的部分，导致教学与实际脱节。如滚动轴承这一章，轴承装置设计在教学中往往不作为重点，但却是生产一线技术人员接触最为广泛的内容。因此，可以把这章内容进行重新整合，把轴承装置设计作为重点，要求学生重点掌握轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题。在学习了这些基本知识的基础上，再举一些工程实例，如CA6140车床主轴支撑的例子，通过这个实例，使学生重点掌握轴承的组合结构、轴承的调整以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。通过整合，使学生既学会了轴承的基本知识，又掌握了轴承的应用技术，同时使学生明确了轴承在工程实际中的重要地位。

1对课程单元、整体设计及一体化教学的思考

（三）单元设计要坚持“必须够用”原则

进行单元教学设计时，需坚持“必须够用”原则，删除不必要的理论推导和证明。高等职业教育培养目标强调的是人才的应用性，毕业生所从业的岗位决定了他们没有必要对计算公式、定理、方法等的来龙去脉像研究型人才那样了解得清清楚楚，而应注重于如何运用这些公式、定理、方法等来解决实际问题。

如机械设计基础中凸轮机构从动件运动规律中的速度、加速度方程的推导过程；带传动即将打滑时紧边拉力与松边拉力之间的关系式的推导过程等都应删除或略讲。与先前所学课程重复的内容、偏深偏难而又不实用的内容、因科学技术发展进步而落后的内容也应删除。

（四）单元设计需不断完善

进行单元教学设计时，不断完善必要的基本知识和理论，增加基本设计方法和实践性内容。机械设计所需的基本知识和基本理论、紧密结合工程实际且多样化的设计方法，是培养学生机械设计能力的根本保证。而以往的教材对此注意不够，具体表现为：（1）基本设计计算原理和设计方法介绍得较少，致使学生解决实际问题的思路少、方法少。例如：平面四杆机构的设计，一般教材只介绍按给定连杆的2个（或3个）位置设计，以及按行程速比系数设计等两三种方法；轴上零件的定位固定，一般也只介绍轴肩、轴环、套筒等几种方法。（2）对设计方法和步骤缺少分析、总结和归纳，不利于学生整体设计思想方法的形成。（3）实用性、实践性内容少，不利于学生应用所学理论知识和方法解决工程实际问题能力的培养。

（五）单元设计的评价

一堂职业教育的好课既要看教师是否认真进行了突出职业能力培养的单元教学设计，又要看是否圆满地按照设计进行了实施，取得预定的教学效果。综合起来，主要应从以下几个方面进行评价。

1.单元目标的评价。单元目标包括职业能力目标和知识目标。单元目标一经设定，应当严格遵照执行，不能随意更改。但可以将其进一步分解细化，确定重点、难点及解决办法，使之更加明确、具体，更具可检验性。另外，还可结合课程教学内容的实际，适当添加德育或人文目标，但不能盲目拔高或扩张。

职业能力目标同知识目标一样，不能随意更改。必须对训练项目实施步骤、方式、训练素材、所需场地器材及工具、安全事项、考核方法等做出规划与安排。

2.单元教学过程的评价。单元教学过程的设计与实施是实现培养目标的途径，是提高课堂教学效果和效率的重要环节，也是单元教学设计和现场实施中最重要、最难、最能体现教师教学能力的环节，因此，这是单元教学评价的重要方面。应重点考核职业能力训练过程、步骤、方法、手段的设计与实施是否符合学生职业能力提高和知识认知的规律，是否能够激发学生的学习兴趣和内在动力，重点是否突出，难点是否得到有效化解，实训条件是否准备充分，教师操作是否熟练，指导学生是否得法，各步骤时间分配是否合理等等。

三、推进“教、学、做”一体化模式，提高教学效率和质量针对机械设计基础课程的特点，真正实现“教、学、做”一体化教学模式，提高教学效率和质量，需做好以下几方面的工作：

（一）理论联系实际，激发学习动力

机械设计基础是与工程实际联系紧密的课程，教学过程中应特别注重理论联系实际。如讲解平面机构时，可列举实际机器（内燃机、汽车等）和日常生活中（缝纫机的踏板机构、农用水井压水机构等）的应用实例，并介绍与专业有关的金属切削机床――牛头刨床的应用实例，增强基础课与专业课之间的联系，使理论知识和实际应用有机地结合起来，激发学生学习的动力。

（二）讲练结合，精讲多练

对机械设计基础基本概念的讲解要强调联系实际，讲练结合，即在各章节安排相应的练习，还安排一些阶段性的综合练习，提高练习的综合程度，注重方法的运用和掌握，注意对各种理论、方法的综合应用进行总结。使学生学牢学活知识，并具有应用知识解决问题的能力。

分析讨论是开发学生智能，锻炼学生胆量，培养学生科学思维能力的有效教学方法。讨论的内容可以是概念题讨论、综合题讨论、自选题讨论。例如，经常布置一些较重要的概念性思考题，让学生课外思考，下一次上课进行提问。适当讨论，这样可以促进学生课外自学，加深对基本概念的理解。

（三）建立必备的实验、实训条件

机械设计实验、实训是学生职业技能培养的重要环节，因为实验项目是以机械工程技术为背景的，如通过渐开线直齿圆柱齿轮参数测定和减速器的结构分析、装配实验等，使学生学习和掌握具体的测试技术、测量方法，熟悉测量工具与设备。教师在指导过程中还可进行一些创新，设计并提出一些新的实验内容，如可选用一些磨损过的齿轮和使用过的减速器，通过分析，提出一些具体的修理、调整、改进的意见和解决问题的方案。这样，既巩固和加深了理论知识，又使理论知识与实践能力培养有机结合起来，同时使学生觉得学有所用。

（四）搞好课程设计，培养学生综合技能

机械设计基础的课程设计是把学生学过的各学科知识较全面地综合应用到实际工程中去，力求从课程内容上、从分析问题和解决问题的方法上，从设计思想上培养学生的工程设计能力。首先，在选题上要考虑培养目标，有针对性，有侧重面：可选二级减速传动装置作为设计题目，其中，一级为v带传动，另一级为单级斜齿圆柱齿轮传动。这样的选题，既包括本课程的主要内容，又使学生得到较为全面的训练。在设计之前，应先组织学生对该传动装置进行拆卸、安装，使学生熟悉装置的基本构造，整体组成结构及各部分结构、功能、装置和调整；各个零件之间的连接关系与特点，然后找出标准件与非标准件，明确传动装置布置形式与空间位置的关系，建起一个立体的概念，避免出现闭门造车和照抄照搬式的设计，与生产实际相脱节。在设计过程中，许多参数不可能完全由计算决定，需要借助画图、初选或初估等手段，并且通过画图、计算、修改交叉进行，同时要求学生认真阅读参考资料，学会查阅相关手册等。

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液压伺服控制系统的工作特点：(1)在系统的输出和输入之间存在反馈连接，从而组成闭环控制系统。反馈介质可以是机械的，电气的、气动的、液压的或它们的组合形式。(2)系统的主反馈是负反馈，即反馈信号与输入信号相反，两者相比较得偏差信号控制液压能源，输入到液压元件的能量，使其向减小偏差的方向移动，既以偏差来减小偏差。(3)系统的输入信号的功率很小，而系统的输出功率可以达到很大。因此它是一个功率放大装置，功率放大所需的能量由液压能源供给，供给能量的控制是根据伺服系统偏差大小自动进行的。

综上所述，液压伺服控制系统的工作原理就是流体动力的反馈控制。即利用反馈连接得到偏差信号，再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量，使系统向着减小偏差的方向变化，从而使系统的实际输出与希望值相符。

在液压伺服控制系统中，控制信号的形式有机液伺服系统、电液伺服系统和气液伺服系统。机液伺服系统中系统的给定、反馈和比较环节采用机械构件，常用机舵面操纵系统、汽车转向装置和液压仿形机床及工程机械。但反馈机构中的摩擦、间隙和惯性会对系统精度产生不利影响。电液伺服系统中误差信号的检测、校正和初始放大采用电气和电子元件或计算机，形成模拟伺服系统、数字伺服系统或数字模拟混合伺服系统。电液伺服系统具有控制精度高、响应速度高、信号处理灵活和应用广泛等优点，可以组成位置、速度和力等方面的伺服系统。

2、液压传动帕优点和缺点

液压传动系统的主要优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是因为它与机械传动、电气传动相比，具有以下主要优点：

1液压传动是由油路连接，借助油管的连接可以方便灵活的布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，且容易布置。在挖掘机等重型工程机械上已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。

2液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如相同功率液压马达的体积为电动机的12％～13％。液压泵和液压马达单位功率的体积目前是发电机和电动机的1／10，可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达可实现无级调速，调速范围可达1：2000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。

3传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。因此，金属切削机床中磨床的传动现在几乎都采用液压传动。液压装置易于实现过载保护，使用安全、可靠，不会因过载而造成主件损坏：各液压元件能同时自行，因此使用寿命长。液压传动容易实现自动化。借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易的实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。液压元件己实现了标准化、系列化、和通用化，便于设计、制造和推广使用。

液压传动系统的主要缺点：1液压系统的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使液压传动不能保证严格的传动比：2液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体勃性变化引起运动特性变化，使工作稳定性受到影响，所以不宜在温度变化很大的环境条件下工作：3为了减少泄漏以及满足某些性能上的要求，液压元件制造和装配精度要求比较高，加工工艺比较复杂。液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。液压系统发生的故障不易检查和排除。

总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。

3、机床数控改造方向

(一)加工精度。精度是机床必须保证的一项性能指标。位置伺服控制系统的位置精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。因此位置精度是一个极为重要的指标。为了保证有足够的位置精度，一方面是正确选择系统中开环放大倍数的大小，另一方面是对位置检测元件提出精度的要求。因为在闭环控制系统中，对于检测元件本身的误差和被检测量的偏差是很难区分出来的，反馈检测元件的精度对系统的精度常常起着决定性的作用。在设计数控机床、尤其是高精度或太中型数控机床时，必须精心选用检测元件。所选择的测量系统的分辨率或脉冲当量，一般要求比加工精度高一个数量级。总之，高精度的控制系统必须有高精度的检测元件作为保证。

(二)先局部后整体。确定改造步骤时，应把整个电气设备部分改造先分成若干个子系统进行，如数控系统、测量系统、主轴、进给系统、面板控制与强电部分等，待各系统基本成型后再互联完成全系统工作。这样可使改造工作减少遗漏和差错。在每个子系统工作中，应先做技术性较低的、工作量较大的工作，然后做技术性高的、要求精细的工作，做到先易后难、先局部后整体，有条不紊、循序渐进。

(三)提高可靠性。数控机床是一种高精度、高效率的自动化设备，如果发生故障其损失就更大，所以提高数控机床的可靠性就显得尤为重要。可靠度是评价可靠性的主要定量指标之一，其定义为：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率。对数控机床来说，它的规定条件是指其环境条件、工作条件及工作方式等，例如温度、湿度、振动、电源、干扰强度和操作规程等。这里的功能主要指数控机床的使用功能，例如数控机床的各种机能，伺服性能等。

4、结语

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0 引言

海洋，占地球总表面积的71%，蕴含着丰富的矿产生物能源等自然资源。由于对陆地资源的过度开采，人类社会面临着严重的人炸、资源枯竭、经济衰退问题，因此发展海洋科技，开发海洋能资源成为解决人类社会问题的有效路径。

海水液压传动技术，作为国际液压领域新兴前沿液压技术，已被广泛应用到各种海洋设备中，成为开发海洋资源的重要手段之一[1]。本文介绍了海水液压传动技术以及海洋能的定义、特点等，并分析了海水液压传动技术在开发海洋能领域应用的优越性，最后对海水液压传动在海洋能领域中的应用作了展望。

1 海水液压传动技术

海水液压传动技术是指以海水为工作介质的水液压技术。液压传动系统采用海水作为工作介质[2-4]，主要优点如下：

（1）无污染、阻燃、防爆。海水介质具有无污染，阻燃爆防的特点，避免了以油作为工作介质时带来污染及安全隐患。

（2）来源广泛、使用成本低。

（3）响应速度快、控制精度高。与油压系统相比，水液压传动系统位置控制精度高，系统工作准确性高。

（4）系统效率高、功率密度高。海水粘度较低、弹性模量大、粘滞阻力小，液压系统的沿程损失少，压缩损失小，系统效率高。

（5）体积小、轻便、系统简单。海水液压系统对循环设备元器件需求较少，简化了系统结构，减轻了系统重量。

（6）易于维护、应用范围广。

海水液压传动系统不易产生污垢，对系统的维护和保养十分方便。

目前，海水液压传动技术得到了长足的发展，已经推广和应用于水下作业、深潜设备、海洋平台、消防系统以及食品工业、通用机械等领域，取得了不可忽视的经济和科技效益。

2 海洋能

海洋能源通常指海洋中可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。

我国海洋能资源极为丰富[5]，据不完全统计，我国潮汐能资源坝址共有424处，总装机容量为2179万kW，年发电量约624亿kW时；波浪能理论平均功率为1285万kW；温差能资源蕴藏量最大，南海温差能资源实际可供利用装机容量达13121～14176亿kW，主要集中在各大江河的出海处；近海风能资源是陆上风能资源的3倍，预计达到715亿kW。

目前，我国潮汐能开发利用已经形成了一定规模，波浪能以及潮流能开发利用也取得了一定成果，而其他形式的海洋能例如海水盐差能、温差能等的研究与开发尚处在实验室原理试验阶段。

3 应用展望

我国海洋能开发利用在技术层面存在着许多问题[6]。首先，我国海洋能资源丰富是建立在广阔的海洋面积基础之上的，相比之下，海洋能能源较为分散，能源密度较低，难以进行收集利用，因此对海洋能设备工作效率有较高要求；其次，海洋能开发利用技术是对海洋、能源、土木、水利、机械、材料、电力等多技术领域的集成。然而，目前综合利用技术的开发尚处于起步阶段，致使一次性投资大，与常规能源利用相比，耗费高，经济性差；最后，由于海洋能设备的特殊工作环境，其零件的维修和更换相对困难，工作环境容易造成零件金属表面的腐蚀和磨损，给设备的维护带来不便。

相比而言，海水液压传动技术在海洋能开发利用方面，优势明显。首先，海水液压传动系统具有响应速度快、控制精度高、系统效率高、功率密度大等优点，能够满足海洋能设备对工作效率的要求，且环境无害；其次，相对于机械传动，在同等功率下，装置体积小，结构紧凑工作平稳，反应快，冲击小，能高速启动，制动和换向，控制、调节简单，易于实现自动化与电气控制配合使用以及实现复杂的顺序动作和远程控制，且易于实现系列化、标准化，易于设计，制造和推广使用。最后，海水液压传动设备本身抗海水腐蚀性强，便于设备的维护和保养。

4 结语

海水液压传动技术凭借其特有优势，正成为液压领域新兴技术发展方向之一，海洋能开发利用也将是世界各国争相发展的前沿科技，两者的有机结合对我国发展海洋科学，开发海洋事业具有重要的理论和现实意义。

参考文献

[1]聂松林，尹方龙.水液压柱塞泵的研究进展及展望[J].液压与气动，2015，1：1-7.

[2]杨曙东，李壮云.介绍几种中高压海水液压泵[J].液压与气动，2000（4）：40-42.

[3]Dubus G， David O， Measson Y， et al. Making hydraulic manipulators cleaner and safer： from oil to demineralized water hydraulics[C]//Intelligent Robots and Systems，2008.IROS 2008.IEEE/RSJ International Conference on.IEEE，2008：430-437.

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中图分类号：G424

文献标识码：A

1 高瞻远瞩、结合技能实践需求，精心设计教学

机械基础这门学科概念比较多、公式比较多、图表比较多，内容抽象，对于基础比较薄弱的职校生来说学习难度比较大。如果只是按照传统的教学模式，仅仅是照本宣科，很难充分调动学生的学习积极性。所以，在备课时，我们首先备学生，充分了解他们已经学习的课程及即将参与的实践学习项目，然后在对新授内容进行教学设计时，将新授内容与所掌握的学生基础相结合，以理论的实际应用为导向，以案例教学为中心，教师先从主观上让课堂对学生具有吸引力。

如在设计轴承这一节时，虽然轴承装置设计这部分内容在教学中不是重点，但这部分内容却是生产一线技术人员直接接触最为广泛的实际问题。教师可以适时地将这章内容进行重新整合，重点讲解轴承的安装、配合、紧固、调节、、密封等实践性很强的技术问题，并辅以工程实例，如CA614OA车床主轴支撑的实例，使学生重点掌握轴承的组合结构、轴承的调整以及轴承的精度对机床主轴传动的影响。这样的教学设计，不仅让学生们对与轴承相关的理论知识有了立体直观的认知，还让他们在掌握了轴承的应用技术的同时深刻认识到轴承在工程实际中的重要地位。高效课堂是否能成功，教师如何主导及教学如何设计很关键。

2 独具匠心，巧用采用多种手段，加强直观教学

有好的教学设计作基础，还得需要丰富的教学方法做后盾。课堂教学要高效，教学方法就需要与时俱进、不断创新。在实践教学中，笔者常使用以下几种教学方法作为补充：

（1）运用自制教具的方法进行教学。在机械基础教学中，接触最多的是机构。应用模型可以有效激发学生们的学习的兴趣。但是在很多时候现有的教学模型并不能完全满足课程的需求，这时就需要教师适时地辅以自制的教具。比如，在讲解渐开线的画法时，教材定义：在某平面上，沿着一个固定的圆作纯滚动，此动直线上任意一点k 的运动轨迹ck 称为该圆的渐开线。我们就可以利用胶带纸、棉线、粉笔来制作教具。将胶带纸这类圆形的实物作为渐开线的基圆，用一根棉线作为动直线，把粉笔固定在棉线上就可以很快地画出渐开线。这样的教具也可作为学生的学具，学生也可亲自制作并实践，通过这样的过程，学生有了亲身的体会，对这一定义更容易理解接受。

（2）采用多媒体教学。多媒体教学，主要使用计算机作为辅助教学。在讲授机械基础这门课时，对于理论概念较多、较散的章节，我们可以将知识点整理成课件形式，这样不仅有利于提高课堂的教学效率，而且通过课件中的目录结构、超链接指向，可以帮助学生更系统地理解各知识点之间的关系，达到融会贯通的效果。而对于机械传动这一章节的内容，动画、视频的使用，更能加深学生对该机构运动特点的理解。例如，铰链四杆机构、凸轮机构、链传动和齿轮传动等。这些机构通过动画演示，可以帮助学生加深对机构特性的理解，产生丰富的联想，将理论知识与实际应用相结合。

（3）实践教学法。机械基础与学生的技能操作有着密切的联系，比如钢的热处理这一节，也许我们可以用多媒体教学或是动画效果让学生们有直观的印象，但是，百闻不如一见，实地教学给学生们带来的不仅是视觉的冲激，更能深切地体会到理论知识的学习的重要性，才有可能将理论学习视为“必须”，避免产生“重实践而轻理论”的认识偏差。

3 建立融洽的师生关系，促进教学双边互动

课堂教学要实现高效，光靠教师一个人的精彩是不够的，学生才是我们的主体，是我们的主角。导演再出色也需要好的演员去配合。但是导演可能可以去选演员，但是，作为教师我们不可以挑学生。教育的目的，是帮助我们的学生爱上学习，并且会学习。教育是一个教师与学生之间的互动过程，教师与学生都是课堂不可或缺的组成部分，要实现高效课堂教学，教师与学生就要建立良好的、亲密的、和谐的合作关系。要形成这样一种关系，教师就应该做到：平时注意在生活细节中关心学生、用幽默的性格吸引学生、公平对待每一位学生、用心上好每一节课。若能做到这几点，教师与学生就能在课堂上达到某种默契，良好的课堂教学氛围与理想的教学效果都能在很大程度上得到保证。教师走近了学生，才有更多的机会了解学生，帮助学生。通过一段时间的相处，笔者的电子邮箱里就经常收到学生们各种风格的邮件，有的是咨询学习问题的，有的是咨询学习方法的，还有的是对笔者所讲解的知识提出异议的，也有的是跟笔者谈生活理想的……高效课堂需要精彩的教学设计，独具匠心的教学方法，亦需要教师个人具有很高的教学智慧，有独特的个人魅力，能够与学生们一起融入课堂，有情感互动的课堂才是有生命力的课堂。

4 科学分组、倡导合作学习，创设积极学环境

如果说良好的师生关系的建立，保障的是师生之间的互动交流合作，让课堂教学充满生机，那么合作学习就是生生之间的互动、交流，这不仅可以丰富课堂教学，提高课堂教学的效率，而且也可以使课堂教学的内容得以拓展与延伸。

比如第七章机械传动，笔者在进行教学设计时将机械传动设成摩擦轮传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动、链传动五个专题，每一大组领一个专题，然后各大组内的学习小组再分别对专题进行研究，教师组织大组间的交流，小组之间的合作成果通过大组间的交流也得以展现。因为职校生的基础薄弱，这五个专题的研究是建立在教师已初步讲解基础知识之后。教师打好基础，学生合作探究，组际交流，有合作有竞争有互动，学生课后的学习积极性提高，自学能力也得以提升。当然学习小组的建立也是有一定策略的，一般是优生、中等生、学困生的比例是1:2:3。

作为新时代的教师，除了注重教学设计、教学过程的有效实施，也更应注重为学生营造一个良好的学环境，让学生在合作中进步，在竞争中成长。

高效课堂教学是每一位教师的教育理想，但是，教有法而无定法，我们在追求高效的同时，亦不能忽视每一位教师所处的教育教学环境和个体性格差异。在教学模式与教学方法的选用上，不宜盲目跟风。而应综合学校、学生、教师三者特色，精心设计每节课，积极探索改革教学方法，形成适合自己独特的教育教学风格。但是学生是我们永远的“天使”，是需要我们用心用爱去认真浇灌的花朵。不论采取何种教法，都要建立在真诚与爱的基础上，尊重、关爱每一位学生，充分发掘学生身上的闪光点，让他们自信积极地参与到我们的教学活动中来。让学生学会学习，能够找到打开知识大门的钥匙，而这亦是高效课堂的终级目的。