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而在金屬覆蓋件的工藝裝備方面,機械壓力機是主要的裝備主體,最為典型的組合就是雙動機械壓力機和數臺單動機械壓力機組成而對沖壓生產線。我國在鍛壓機械行業(yè)在車身覆蓋件工藝裝備上有著很大的進步,從現今車身覆蓋件沖壓技術的發(fā)展能夠看出,液壓機的加盟以及多工位壓力機的使用及柔性化技術逐漸成熟。機械壓力機作為是沖壓生產線的重要主體,在液壓某些關鍵技術的不斷突破下,液壓機在沖壓上的優(yōu)勢和潛能逐漸得到了充分發(fā)揮。柔性化技術的成熟是在轎車車身覆蓋件生產比較重要的技術進步,在這一過程中組成沖壓生產線設備的數控化打下了基礎,并在柔性傳送技術以及機外仿真技術等方面的完善標志著車身覆蓋件柔性技術的成熟。
2鍛壓機械在汽車工業(yè)中的應用
第一,汽車工業(yè)當中的鍛件是汽車產生企業(yè)的重要生產要件,和機械工業(yè)相關汽車工業(yè)對鍛件的精度比較重視,鍛件細微結構及中空部位成型等都是比較關鍵的構件。鍛件的高強度以及高可靠性,所以轎車的重要零件通常是采取鍛件作毛坯,對于典型的鍛件而言,主要有連桿以及曲軸和軸類的一些零件;而在操縱系統方面則主要有拉桿以及輪架等,在轎車的典型鍛件方面主要能分為兩種類型,也就是特種模鍛以及普通模鍛,其中的普通模鍛主要是通過小飛邊和無飛邊的工藝進行實施。
第二,汽車的圓盤齒坯鍛造工藝裝備方面,這是轎車盤類鍛件最為典型的代表,由于在數量上相對較大,對其精度和效率也相對較高。從早期生產工藝方面主要是通過鍛錘以及機械壓力機等作為主機,然后分幾個重要的工序來完成,而在轎車發(fā)動機的連桿鍛造工藝方面主要是由兩種方式所構成,分別為電液模鍛錘生產線以及熱模鍛壓力機生產線,前后各是適用于小批量的生產以及多品種的生產,后者則比較適用大批量的生產。
第三,汽車齒輪軸的鍛造工藝裝備方面,轎車齒輪主要是作為變速箱的重要零件,這是汽車工業(yè)中比較常見的轎車軸類件,并有著細長以及多臺階的特征。楔橫軋工藝有著高效節(jié)能和節(jié)材的優(yōu)勢,并在工作循環(huán)打那個中對金屬有著連續(xù)擠壓的分布,從而形成了滿足形狀以及尺寸要求的階梯軸鍛件。楔橫軋工藝在自身的特征上表現的比較顯著,主要就是一次行程能獲取一個或一對零件,從而在生產效率上就相應較高。并且在自動生產線的構成方面相對比較簡單化,基本是通過自動上料裝置以及感應加熱爐等構成,能夠實現連續(xù)性的生產。
第四,汽車發(fā)動機連桿的鍛造工藝方面,發(fā)動機連桿鍛造技術的發(fā)展趨勢是對鍛造生產線機械化以及自動化水平提升的重要方法。通過機械化的上下料裝置以及機械化的傳送裝置等減少對人工的操作環(huán)節(jié),從而來實現自動化以及半自動化的生產。從國外的鍛造工藝新方法發(fā)展來看,主要有多工位自動熟鐓機上高速鍛造成型以及粉末鍛造工藝,隨著不斷的發(fā)展,我國當前的鍛壓機械在汽車工業(yè)中的應用也比較廣泛。
3結語
1汽車電子機械制動系統的現狀
近幾年,發(fā)達國家不斷研究車輛的線控系統,因而產生了線控,在此基礎上,又開始研究電控機械的制動系統,概括地說,電控機械的制動系統是指以電動機代替使用壓縮空氣或液壓進行驅動的機械部分,以此提高機械的制動效能和響應速度等,與此同時,機械結構得以最大限度地簡化,且其維護和裝配的難度也有所降低。因為人們不斷提高機械制動性能的要求,所以人們在傳統的壓縮空氣或液壓制動系統中大量加入了諸如ESP、ABS及TCS等電子控制系統,使得機械的管路布置和結構越來越復雜,這也在一定程度上增加了液壓或壓縮空氣制動回路的安全隱患,而其維修和裝配的難度同樣得到大幅度提高。所以,人們越來越關注電子機械制動系統,其簡單的結構以及可靠的功能集成也受到人們的青睞。我們堅信,壓縮空氣或液壓制動器會被電子機械制動系統完全取代,電子機械制動系統將是車輛未來的發(fā)展方向。
2汽車電子機械制動系統設計
2.1汽車電子機械制動系統的工作原理
一般來講,汽車電子機械制動系統的原理可概括為:若汽車行駛過程中,遭遇緊急情況需要及時剎車,那么駕駛者就會將腳踏信號通過力量發(fā)送至制動踏板,且力量信號會途徑電子機械制動系統,進而由三環(huán)調速系統進行有效調控后,同時確保無刷直流力矩電機直接接受輸出電樞電壓的作用,然后將電機軸轉動而輸出的轉速信號發(fā)送至傳動機構,以便其通過減速增矩將轉速信號轉變?yōu)榻z杠位移,最后在制動機構的直接作用下轉變?yōu)橹苿恿?,汽車電子機械制動系統的整個工作過程非???,只需0.1s的時間。
2.2汽車電子機械制動系統的執(zhí)行系統
汽車電子機械制動系統的執(zhí)行系統通常包括制動模塊、無刷直流電機模塊及傳動模塊三部分,其中無刷直流電機模塊的主要組成部分就是電機驅動模塊。若想從動力學上完成汽車電子機械制動系統的仿真,一定要設計好數學模型,并了解其工作原理:選取無刷直流電動機進行驅動行星齒輪的減速裝置,并采用運動轉換裝置以滾珠絲杠的方式,促使旋轉運動變?yōu)橹本€運動,進而使制動器產生制動力矩,另外,利用壓力傳感器有效監(jiān)測制動盤的制動壓力,以反饋信號。汽車電子機械制動系統執(zhí)行系統的設計流程為:以目標車型的前輪制動器為設計對象,為其設計執(zhí)行系統。目標車輛前輪輪缸制動壓強的最大值為15MPa,且活塞具有48mm的直徑,那么為了確保制動盤和制動鉗完全脫開,可將汽車電子機械制動系統制動間隙初步確定為0.3mm,其消除時間為0.1s,同時合理選用其他參數,進而設計汽車電子機械制動系統執(zhí)行系統。
2.3汽車電子機械制動系統的控制系統
汽車電子機械制動系統的控制系統的作用主要是:在及時消除制動間隙的基礎上,準確、快速的調節(jié)制動力。且其控制系統主要由壓力環(huán)、電流環(huán)以及轉速環(huán)組成,進而進行反饋控制的,其外環(huán)主要控制著系統性質,而其內環(huán)的作用也不容忽視,主要用于限幅本環(huán)控制量,進而對電動機進行保護,同時還能及時調節(jié)環(huán)內擾動,促使外環(huán),可以更好的控制。這一控制過程中,目標夾緊力是輸入力,輸出為電機電樞電壓。汽車電子機械制動系統控制系統的設計方法為:若各環(huán)的控制目標被確定,那么需要從內至外,不斷擴展,即先對電流控制環(huán)進行設計,并將其作為轉速調節(jié)系統的組成部分,以便進行轉速控制環(huán)設計,然后將轉速控制環(huán)作為壓力調節(jié)環(huán)的組成部分,從而進行壓力控制環(huán)設計??刂葡到y的設計過程中,對各個控制環(huán)還有一定的要求:設計壓力控制環(huán)時,確保其制動壓力的超調不低于5%,且消除制動間隙時,不能超過0.1s;設計轉速控制環(huán)時,要在保證電流飽和的情況下啟動,以便加快消除制動間隙的速度;設計電流控制環(huán)時,確保其超調不低于2%。此外,汽車電子機械制動系統控制系統的設計中,保證電流控制環(huán)的積分系數和比例系數為610、0.945;轉速控制環(huán)的為8.6、1.9;壓力控制環(huán)的為6、8.6。
3汽車電子機械制動系統仿真
3.1汽車電子機械制動系統的仿真模型
汽車電子機械制動系統的仿真模型主要有無刷直流控制模型、電流和轉速雙閉環(huán)控制模型以及無刷直流電計算環(huán)控制模型三種。
3.2仿真結果
就上述三種仿真模型的仿真結果來講:第一,電流環(huán)仿真,如果電動機無任何載重時,其電流值相對較小,因此,調節(jié)電流環(huán)時,一定要堵擋電動機轉動,確保其處于空載狀態(tài)。相關的電流環(huán)試驗表明,電動機的實際電流在開始轉動時其超調相對較大,但后期能夠有效跟蹤目標電流;第二,轉速環(huán)試驗,試驗轉速環(huán)的過程中,同樣要保證電動機無任何載重,相關結果表明,啟動電動機時,電流值相對較大,使得電動機在很短的時間內就能達到規(guī)定轉速,但因為電動機在快速旋轉時不斷換相,這就導致電流發(fā)生抖動,以致電動機的轉速幅度不大,始終在目標值附近進行抖動;第三,壓力環(huán)試驗,通過壓力環(huán)試驗可知,一定要在不超過0.1s的時間內消除制動間隙,而其制動壓力超調也不能低于5%,而且,試驗中,汽車電子機械制動系統的執(zhí)行器可以最大限度地輸出制動壓力同時響應速度也非??臁?/p>
4結語
【關鍵詞】汽車;制造
發(fā)動機是汽車的核心部件,而汽車機械傳動桿是發(fā)動機里的關鍵部件,由傳動桿體、傳動桿蓋共同組成。在傳統制造工藝中,傳動桿體和蓋的制造依賴兩種方法:①傳動桿體和蓋整體鍛造鋸切分離接觸面機加工裝配。②傳動桿體―蓋分別鍛造接觸面機加工裝配。采用上述兩種工藝,不僅需對傳動桿體和蓋的聯接面進行銑削和磨削,并且在該聯接面上還要鉆鉸螺栓定位孔和攻螺紋孔,或者切制端面齒,鉆鉸定位銷孔和鉆螺栓孔等,以便將來能使傳動桿體―蓋實現精確合裝。為此,需要較多的加工機床,經過十幾道工序,耗費大量的加工工時。針對傳動桿傳統制造工藝中的缺點,為了降低制造費用和工時,提高配合精度,傳動桿斷裂剖分工藝被提出。
一、汽車傳動桿斷裂分析技術
鍛造的傳動桿毛坯,在實施斷裂剖分之前,先粗鏜傳動桿大頭孔,然后在其預定斷裂處加工兩個對置的溝槽,為應力集中點,將傳動桿大頭孔套裝到一臺進行斷裂剖分的裝置的兩個半芯軸上,并將傳動桿進行定位和夾緊。然后利用沖擊力,將用來脹裂傳動桿的楔插入上述半芯軸中,此時在楔的沖擊下,傳動桿的大頭孔在溝槽處被斷裂剖分為傳動桿體和傳動桿蓋。這種新工藝,使分離后的傳動桿和傳動桿蓋能直接在斷裂面處自然精確合裝,無需加工配合面,達到了減少加工工序和減少加工機床的目的。此外,除傳動桿剖分面具有較高的配合精度外,還由于其剖分接觸面是凸凹不平的,大大提高了接觸面積,從而提高了傳動桿承載能力。
二、汽車機械傳動桿斷裂的問題
(一)力學斷裂
外力的作用會致使汽車機械傳動桿的斷裂,汽車機械傳動桿在外力的作用下可以出現各種斷裂的形式,汽車機械傳動桿斷裂的前后型斷裂、張開型斷裂、及平面型的斷裂等情況。如果汽車機械傳動桿在受到外界拉力的作用下,則出現張開型的斷裂。正是因為汽車傳動桿具有金屬所具有的脆性屬性,所以汽車機械桿所受到的外力就自然而然的會形成力學斷裂情況。汽車機械傳動桿斷裂方向會通常與力學的方向九十度垂直。汽車機械傳動桿比較脆弱,如果受到外力就會自然的出現桿體外部與內部的斷裂,汽車傳動桿受到外力出現斷裂的情況也和汽車傳動桿的材料外部溫度環(huán)境密切相關。
汽車機械傳動桿的材料采用高碳的鋼材與可鑄的鐵器作為原材料,進行汽車機械傳動桿的制造,汽車機械傳動桿的原材料也具有自身的耐斷裂耐受程度。不同的原材料在鉆孔、塑形等受外力的過程中,都可能會形成原材料的斷裂,同時溫度的影響也會使得原材料在塑形過程中形成原材料因為溫度的脹裂而形成的裂痕。原材料在受到外界溫度差較大的情況下,就會自然而然的形成較大的溫度差導致原材料受到內力的斷裂,(就會受到內在的膨脹與伸縮力)從而進一步導致汽車機械傳動桿的斷裂。所以汽車機械傳動桿的制造過程中,需要營造較為恒定的室溫,盡可能的降低溫度差,這樣才能夠把因為溫度而形成的熱脹冷縮給汽車機械傳動桿原材料的熱脹冷縮受力情況降到最低。
(二)構造斷裂
不合理的汽車機械傳動桿制造模具也會造成汽車機械傳動桿斷裂,汽車機械傳動桿就會因為不科學的模具設計而受到傳動桿的斷裂。汽車機械傳動桿的斷裂與模具的構造存在著較大的關系,汽車機械傳動桿的斷裂紋路的深度與斷裂程度成反比關系,但汽車機械傳動桿斷裂紋路對斷裂程度的影響也具有一個確定的臨界值。如果傳動桿的斷裂深度比臨界值小那么就能夠保證裂痕穩(wěn)定,要是傳動桿的裂紋深度大于臨界點,那么裂紋就會失去平衡,形成不可修復的裂紋。對于特定的原材料來說,每一種材料都具有相對穩(wěn)定的臨界點,通過查表可以得出,每種汽車機械傳動桿制作的原材料的斷裂臨界點都有所不同,一般而言,原材料的斷裂臨界點越低,那么就越容易發(fā)生汽車機械傳動桿的斷裂。近年來,開始對原材料的斷裂臨界點進行研究,對臨界點的數據進行精確的計算,并預測出相對準確的數據。根據所得出的準確臨界點進行原材料的選擇,與此同時,得出傳動桿的設計依據。
(三)溫度影響
斷裂剖面如同沖壓面一樣,通常分為三區(qū),由斷裂源向外依次可分為纖維區(qū)、放射區(qū)、剪切唇。當斷面的放射區(qū)較寬時,表示材料的塑性差,脆性較大。反之,纖維區(qū)較大,表明材料的塑性及韌性較好。如何加大放射區(qū)寬度,縮小纖維區(qū)寬度,是實現脆性斷裂的條件。溫度對斷口三要素各區(qū)大小的影響,材料為40Cr,當溫度低于室溫時,放射區(qū)即已顯著增大,這樣為室溫下實施傳動桿的斷剖工藝提供了實驗保障。
(四)汽車機械傳動桿斷裂裝置的設計
合理的斷裂剖分裝置是機械傳動桿設計的重要因素之一。設計時需要考慮的因素有:①斷裂力能瞬時突然作用,這是因為力的施加速度對實現脆性斷裂有重要影響。②在這一過程中,傳動桿要牢固安裝不能活動。在分離過程中,傳動桿體、蓋只能發(fā)生相背離的直線運動,任何傳動桿體、蓋之間的相對轉動,都會引起不必要的塑性變形導致將來不能進行正常的合裝。
在整體的斷裂裝置設計中,汽車機械傳動桿斷裂剖面部分的設計是斷裂設計的關鍵,汽車機械傳動桿斷裂剖面會因為外力的原因而導致斷裂,但是汽車機械傳動桿斷裂剖面的科學設計能夠大大減少汽車機械傳動桿所受力的程度。汽車傳動桿在進行鑄造固定時,不能受到外力的作用,在傳動桿在模具里進行脫出的時候,汽車機械傳動桿斷裂剖面只能與部分傳動桿進行分離。汽車機械傳動桿斷裂剖面的設計不能夠出現變形的設計剖面,必須保證汽車機械傳動桿剖面的直線受力運動。
汽車機械傳動桿雖然生產比較簡單,看似簡單,其實當中有很多細致的問題需要注意,隨著傳動桿新工藝的應用,汽車機械傳動桿的生產成本將大大降低,這將推動我國汽車制造業(yè)的高速發(fā)展。
關鍵詞:汽車機械基礎,課程改革,教學方法
《汽車機械基礎》是汽車專業(yè)的一門核心基礎課,它在汽車專業(yè)學生培養(yǎng)中起著承前啟后的重要作用。它既是學好發(fā)動機機械系統檢修、底盤機械系統檢修、汽車使用與維護等后續(xù)專業(yè)課的前提和保證,也是做好汽車維修工作的前提和保證。長期以來,由于傳統的教學方式有著一定的局限性,使得課堂的教學顯得很死板,教師難教,學生難以提起興趣,很難達到想要的教學效果。全國各高職院校也在探索著適合自己院校的培養(yǎng)模式,形成自己獨有的改革特色。作為汽車專業(yè)的核心基礎課程,《汽車機械基礎》也迫切需要改革以適應未來高職教育的發(fā)展。
1. 課程體系的改革
過去,我院開設的汽車類專業(yè)主要是針對中專層次人才的培養(yǎng),實驗條件相對落后,學生動手機會較少;并且教學組織采用理論教學與實踐教學分開的方式;教學條件較為落后,理論教學基本上是在教室進行,輔以簡單的教具、掛圖,教學手段較為單一。但是自今年9月,進行大量的準備我院開始招收三年制的高職大專層次的學生,由于高職教育與中職教育在培養(yǎng)目標、人才規(guī)格、課程設置等方面有諸多不同,因此該課程的教學內容的設置、教學方式上要進行調整和改進。
本課程改變依據是汽車市場類各專業(yè)典型工作崗位的工作任務對職業(yè)能力和知識的要求。專業(yè)典型工作崗位有各類汽車維修類技術員、營銷員、汽車零部件管理與銷售從業(yè)人員、汽車保險從業(yè)人員、二手車評估師等各類技術人員。這些崗位的工作任務要求學生掌握汽車中常見零件的種類及其材料、標準和技術性能要求,掌握汽車中常見機構的種類和工作原理,掌握汽車常用維修和測量工具的使用和工作原理等。
2. 課程內容改革
對該門課程內容進行從新整合、增加相關的新技術。擯棄重復的內容,采用“模塊化”的方式,提高該門課程的有效課時利用率?!澳K化”的教學模式,即在上課中將所講的內容從運動原理、構造組成、運動分析等貫穿到底,使得課程章節(jié)之間的連貫性更強,便于學生理解和記憶。同理,由于汽車制造技術不斷迅猛發(fā)展,我們針對這種情況不斷調整課程內容,淘汰舊的知識點,增加與新技術相關的內容,使授課內容與新技術發(fā)展同步。
3. 教學手段改革
(1)采用多媒體輔助教學
傳統課堂教學以教師教授為主,學生被動接受聽講,教學方法和教學手段比較單一,學生學習興趣不濃,教學效果不佳。而且《汽車機械基礎》是理論性比較強,內容相對抽象的課程,在長期以來由于傳統教學方式的局限性,使課堂教學顯得極其死板,教師難教,學生提不起興趣,很難達到預期的教學效果。隨著現代化技術的不斷發(fā)展,計算機與各學科的整合已經是我們教育教學發(fā)展的趨勢,多媒體輔助教學成為了當代教學的主要趨勢。
多媒體輔助《汽車機械基礎》教學的特點
1) 彌補了傳統的教學手段中存在的不足,能夠將機構的運動形式形像具體的表現出來,有利于增加學生對知識的理解,調動學生積極性,提高了教學效果,從而使課堂教學的效果事半功倍。
2) 加大了教學密度,節(jié)約老師板書時間,提高學習效率。教師書寫板書、更換掛圖、繪制簡圖等,勢必造成教學時間相對緊張,而采用多媒體教學可在計算機上模擬實驗或視頻演示,這樣讓學生即增強了對知識的學習,又能夠更加深刻地理解教學內容,使得學生在有限的教學時間內大大提高了學習效率。
3) 有利于突出教學重點難點,對教學過程進行最優(yōu)化。每章每節(jié)都有重點和難點,有了多媒體這個工具,在教學演示中,可以把重點和難點用醒目的字體,顏色等格式標記出來,便于讓學生突出記憶。
(2)采用教學實踐一體化
把授課地點安排在《汽車機械基礎》相對應的實訓室進行,采取多媒體課件講解、模型演示和實驗操作相結合的方法進行教學。在實訓室教學,能讓學生對機械、機構、零件、部件有更深的認識,也使得高深的知識和難以看懂的圖,與實物聯系起來變得通俗易懂,同時又培養(yǎng)了學生的觀察能力、分析問題和解決問題的能力;講授時使用電子教案與演示相結合,能充分的利用了教學資源。
(3)加強實踐環(huán)節(jié)訓練
在實踐教學中,重點培養(yǎng)學生動手能力和創(chuàng)新能力,是理論教學不可替代的。以前的實踐教學大多是以驗證實驗結論和動手能力這兩個方面較為重點,在培養(yǎng)創(chuàng)新能力方面明顯不足。我們在實踐教學的改革中,通過對實驗對像的研究和動手完成實驗這兩條主線來構造具有創(chuàng)新特性的實驗教學體系,在實驗實訓過程中,進一步培養(yǎng)鍛煉學生的創(chuàng)新思維和動手能力。
4. 結語
《汽車機械基礎》是對學生的應用能力、基本技能進行培養(yǎng)訓練的一門核心的專業(yè)基礎課。隨著教學改革的不斷深入和創(chuàng)新,《汽車機械基礎》課程的教學模式、方法、體系會有更進一步探索和完善??傊?,在實施教學的過程中,應該始終按照《汽車機械基礎》課程能力結構圖,針對行業(yè)崗位的需要,加強學生的能力培養(yǎng),使學生具有較強的實踐技能,適應市場需求,具有較強的競爭能力,成為社會發(fā)展需要的人才。
參考文獻:
[1] 閆瑞雪,王.多媒體輔助教學如何優(yōu)化《汽車機械基礎》課堂[J].湖南農機,2012,(11).
Abstract:Auto mechanical basis is a strong theoretical and practical course of auto professional basic.In this article,According to the course content and l teaching experience,Talk about the teaching method reform of auto mechanical basis From the teaching content,teaching method and curriculum evaluation.
Key Words:Auto Mechanical Basis;Teaching Contents;Teaching Method;Assessment and Evaluation
《汽車機械基礎》是汽車類專業(yè)的專業(yè)基礎課,課程主要包括力學基礎、傳動知識、常用機構、軸系零件等內容。該課程具有概念繁雜,理論抽象的特點,對于高職高專學生而言有點難度。但作為一門重要的專業(yè)基礎課,其目的是使學生獲得從事與汽車專業(yè)技術相關工作所必須的基本理論知識、基本技能,并為今后學習后續(xù)課程打下基礎。
但是,目前該課程的教學現狀存在一些問題。一是大多數高職院?!镀嚈C械基礎》還是采用以前大專模式的教材,只是難易程度上稍有不同。涉及到《工程力學》《機械制圖》《金屬材料》《機械原理》《液壓傳動》等多學科的內容,對部分學生來說難度不小,影響了他們的學習興趣。二是受多方面條件的限制,該課程在教學設施、實驗設備上相對短缺,很多實驗無法順利完成,造成理論與實踐脫節(jié),學生學起來就有點枯燥乏味。三是部分教師的教學方法陳舊,滿堂灌,沒有與時俱進。要解決這些問題,筆者認為,可以從以下幾方面入手,加強教學改革。
1 樹立學生信心
目前,大多數高職學生,尤其是民辦高職院校的學生,在心態(tài)上或多或少有些自卑,學習基礎差、缺乏學習動力。有些學生是因為家庭的原因才來高職院校,對汽車專業(yè)根本不了解,在專業(yè)課學習上體現出不同程度的學習障礙。因此,作為教師,首先要穩(wěn)定他們的情緒,讓他們知道他們的選擇是對的。在《汽車機械基礎》的緒論部分,教師要讓學生知道汽車的發(fā)展史與人類文明的發(fā)展史是緊密相連的,要讓學生了解自己所學的專業(yè),對整個國家乃至整個人類的發(fā)展起著舉足輕重的作用。任何現代工作、生活都離不開汽車。交通帶動發(fā)展,交通促進發(fā)展,只有這樣,學生才會樹立學好《汽車機械基礎》的信心。
2 教學內容設計整合
汽車機械基礎融合了多門學科知識,內容多且雜,要想在學時少的情況下讓學生掌握更多知識,對課程教學內容進行設計整合非常必要,否則只會是老師教得越多,學生學得越少。本著“實用為主,夠用為度”的原則,精心整合教學內容。以汽車機械構造為主線,將課程分為汽車機械總體認識、汽車零部件材料的認識、汽車動力裝置機構的分析、汽車傳動裝置零部件的失效分析、汽車控制裝置認識與分析、機械加工基本技能訓練六大模塊。根據課程的能力目標,選擇合理有趣的項目任務,按照其要求進行課程整體設計和單元設計。
對各個項目的具體要求和內容選取,應以其內容在汽車上的應用和對學生在今后的工作能力的影響為主來組織教學。如在學習“汽車零部件材料的應用認識”項目,重點讓學生掌握典型金屬材料、非金屬材料在汽車上的應用,了解多款車型典型零件的材料選用、材料的性能及熱處理方式。汽車典型零件在制造過程中進行了怎樣的熱處理工藝,而無需用很多的時間分析金屬與合金的內部結構及鐵炭合金圖,更不需帶學生到熱處理車間操作零件的熱處理工藝[1]。
3 教學方法與手段的改革,理實一體化
傳統《汽車機械基礎》的教學方式大多是“灌輸式”,老師認真講解,學生被聽講解,教法單一,枯燥無味,學生沒興趣,老師也沒勁,很難取得良好的教學效果。因此,應大膽創(chuàng)新,改革單一教法,根據教學內容不同,靈活采用多種的教學方法。
3.1 采用項目教學法
項目教學法、以行為導向法設計教學。在老師指導下制定方案、實施方案、最終評估。在每個項目實施前,先介紹項目背景,活動分析,方法與步驟,再提出學習的支持,使學生在學習每個項目開始就知道學習的任務和要求,引起學生的注意。如:學習“凸輪機構的工作特性分析”,選用的項目為“拆卸內然機的配氣機構”。其項目背景為“內燃機工作原理”;活動分析為“觀察內燃機進氣閥、出氣閥是如何完成開啟和閉合”“分析凸輪機構由哪些零件組成的”;學習的支持是引出了“凸輪機構的工作原理”“凸輪機構從動件的運動規(guī)律”“凸輪結構、失效、材料及工藝”等[1]。
3.2 采用實驗教學,以學生為中心教學法
《汽車機械基礎》課程不像一般電子類課程,可以進行多種實驗操作,但是對于一些實操性比較強的內容還是可以進行實驗教學的。比如講解鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件,教材都是利用曲柄搖桿機構,當曲柄和連桿共線時,三角形兩邊之和大于第三邊的原理進行推導,推導過程很枯燥,大多學生不太理解。對此可以采用實驗教學的方式,讓學生動手制作曲柄連桿機構,根據其運動情況,思考總結出曲柄存在的組合情況,并在實驗中找出鉸鏈四桿機構曲柄存在的條件,推出判斷三種基本類型的方法。讓學生在做中學,學中做。
3.3 采用理實一體化教學方法
有條件的情況下,將課程安排在對應的實訓室教學,讓實物代替圖像,化抽象為具體,如帶上一輛自行車來講解鏈傳動;帶上減速器來介紹齒輪傳動;從以前錄像電影播放機的卷片機構引入槽輪機構等。
4 改革考核方式,綜合評價
傳統的考核方式一般都是期末閉卷考試,一張試卷定成績,忽略了學習過程的評價和學生個體的差異性,這種評價帶有一定的片面性。因此,應改革傳統考核方式,注重過程,綜合考核學生的學習態(tài)度,掌握知識的能力,自學能力,動手能力等。采用過程評價和結果評價相結合的考核方式,改以往3∶7為5∶5的比例標準,降低期末考試要求,提高過程能力的評價。
關鍵詞:汽車機械制圖;教學改革;技能訓練
高中職院校是為社會培養(yǎng)技能型人才的地方,注重對學生實踐動手能力的培養(yǎng),這也是職業(yè)院校和普通教育院校的主要區(qū)別。汽車運用與維修專業(yè)注重培養(yǎng)汽車維修、檢查和技術管理能力,讓學生具備汽車維修保養(yǎng)的基礎知識和專業(yè)技能。《汽車機械制圖》是高中職院校汽車專業(yè)學生的基礎課程,具有很強的理論和實踐關聯性。學生只有掌握了這門基礎課程,才能打下堅實的知識根基,建立良好的知識體系,以更好地學習其他課程。但隨著計算機技術的不斷普及,現代教育對傳統的機械制圖教學提出了更高的要求,并且教學內容和教學方法也隨著社會的發(fā)展不斷更新。同時社會對汽車專業(yè)的要求越來越高,增加汽車專業(yè)的教學內容并對已有的教學內容、教學手段進行改革,成為教學中的必然趨勢。本文結合作者的教學實踐經驗,以北京郵電大學出版的《汽車機械制圖》教材為基礎,對《汽車機械制圖》課程的教學改革進行了探討,以此培養(yǎng)適應社會需求的綜合性汽車行業(yè)人才。
一、適當精簡教學內容,以滿足企業(yè)需求
隨著我國經濟水平的不斷提高,汽車也逐漸普及到千家萬戶,可以說汽車運用與維修專業(yè)在以后的發(fā)展中必將越來越熱門。從專業(yè)培養(yǎng)目標、業(yè)務能力和畢業(yè)生去向這幾個方面來看,汽車專業(yè)的培養(yǎng)方案非常清晰。從汽車專業(yè)的專業(yè)知識和技能來看,該專業(yè)的學生必須掌握扎實的汽車理論知識,過硬的汽車檢測、維修、運用管理等操作本領,并且還需要具有一定的研究創(chuàng)新能力。隨著社會的發(fā)展,汽車專業(yè)傳統的教學內容應經不適應社會的需求,對《汽車機械制圖》這門基礎課程的教學內容進行改革勢在必行。
汽車專業(yè)的機械制圖課教學和其他課程相比,有一定的特殊性。《汽車機械制圖》課程的教學效果對學生其他專業(yè)課的學習有很大影響,還會在一定程度上影響學生日后的識圖和繪圖能力。在實際教學實踐中,教師應該注重汽車專業(yè)和企業(yè)需求的對接,運用有效措施培養(yǎng)學生的實踐動手能力?!镀嚈C械制圖》要求學生既要具備看圖能力,又需要具備良好的繪圖能力。教師在教學中需要著重培養(yǎng)學生對生產實踐中常見機械零件的識圖和繪圖能力,對部分比較復雜機械裝配圖的識別和繪圖能力也需要進行適當的培養(yǎng)。此外,引導學生正確運用正投影等基本繪圖方法,理解和掌握機械制圖的相關理論知識,并且培養(yǎng)他們運用計算機自主繪圖的能力。由于職業(yè)院校的專業(yè)課時相對較少,為適應社會發(fā)展的需求,在教學改革中應該不斷精簡和優(yōu)化該課程的教學內容。教學內容可以從企業(yè)需求的角度出發(fā),側重講解工作中應用較多的基礎知識,例如三視圖法、影作圖法和立體圖的畫法等。
二、運用科學合理的教學方法
職業(yè)院校教師在教學過程中應該因材施教,運用科學合理的教學方法,科學設置課堂教學內容,在課堂上充分體現學生的主觀能動性?!镀嚈C械制圖》的教學是一項相對復雜的工作,教學中如果脫離了實踐,教師沒有對實物進行具體分析,學生很難在抽象的理解中掌握繪圖的方法,也缺乏應有的創(chuàng)新能力和動手能力。因此,在教學過程,教師只有運用科學合理的方法,才能有效地提高學生的繪圖能力。
1.創(chuàng)設良好的課堂氛圍,激發(fā)學生興趣
《汽車機械制圖》注重對學生識別和繪制機械圖樣能力的培養(yǎng)。機械圖樣也是一種表達設計理念和交流設計思想的良好載體。教師在教學中,應該充分利用教學資源,運用情境教學等方式營造良好的課堂氛圍,以激發(fā)學生的學習興趣。這樣可以讓學生在良好的學習氛圍中掌握學習方法,變主動學習為被動學習,積極參與到教學實踐中探索學習方法,以更好地培養(yǎng)他們的識圖繪圖能力。
教師可以在課堂上設置小組討論環(huán)節(jié),引導大家自由發(fā)言,做到師生之間相互尊重,教師成為學生的良師益友。機械制圖對學生空間想象能力和思維能力的要求比較高,一些比較復雜且制作困難的模型,運用現代化技術能夠起到意想不到的效果。將計算機技術和機械制圖緊密結合,在課堂上適當使用計算機處理一些汽車機械制圖的內容,可以讓課堂教學更加生動、形象,以此激發(fā)學生的求知欲和學習興趣。例如,在講解北京郵電大學出版的《汽車機械制圖》教材中關于汽車零部件“螺紋連接”的內容時,教師可以使用Flas將螺紋生產加工的具體過程形象地演示出來,讓接觸過螺紋連接的學生進一步加深學習印象,也能讓沒有接觸過的學生更好地理解螺紋的形成過程。同時使用Flas演示的方法,學生能夠在輕松的學習氛圍中熟悉螺紋的連接方法。
2.注重學習實踐的有效結合,加強技能訓練
《汽車機械制圖》中傳統的課堂教學方式已經不適應社會的需求,現代職業(yè)教育中更注重對學生實踐能力的培養(yǎng),突出了課堂上學生的主體地位。汽車機械制圖中教師應該認識到實踐教學的重要性,在課堂教學中認真設計教學內容,使用提問加舉例的方式引導學生思考,研究在汽車機械制圖中如何進行圖形設計,如何讓制作的圖形效果更好、更形象。通過課堂實踐活動驗證學生的學習效果,及時幫助學生解決實踐中出現的問題,注重教學中對學生的學法指導,加強學生的技能訓練,以提高學生徒手繪制機械草圖的能力。
知識學習的最終目的在于如何運用。汽車專業(yè)對學生實踐動手能力的要求越來越高,在機械制圖教學中更應該加強實踐。教師應該適當創(chuàng)造條件幫助學生發(fā)現自己學習中的不足之處,引導學生培養(yǎng)提高實踐技能、提高業(yè)務能力的思想,教學中的零部件設計和裝配圖都應該緊密聯系實際。在實踐教學中除了可以使用教學中常用的繪圖儀器、計算機繪圖和三維實體造型外,還可以適當增加一些創(chuàng)新設計內容,并且可以結合汽車運用與維修專業(yè)的社會需求,組織學生到汽車生產企業(yè)和汽車維修企業(yè)進行實地實習、參觀考察,并定期開展汽車制圖競賽等。通過開展豐富多樣的課外教學活動,豐富學生的課外學習生活,加強學生對課堂知識的理解,有效地提高課堂教學效率。
在《汽車機械制圖》課程實際教學中,教師應該努力提高自身的教學水平,改進傳統的教學方法,注重因材施教,創(chuàng)設良好的課堂氛圍以激發(fā)學生興趣,并注重學習實踐的有效結合,加強學生的技能訓練,以此有效地提高該課程的教學效率,培養(yǎng)社會需要的綜合應用型技能人才。
參考文獻:
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【關鍵詞】自動化技術 汽車機械 控制系統 應用
傳統的自動化技術主要的表現形式比較單一,而且沒有實現智能的控制。隨著自動化技術的不斷發(fā)展,逐漸向集成自動化以及智能化的方向不斷改進,而且應用的領域不斷增加。在汽車機械中使用自動化控制技術,改變了傳統的控制模式,使汽車機械在整體上發(fā)生了巨大的變化。雖然自動化技術在很多領域都得到了很大的認可,但是還要不斷的加強對自動化技術的研究,帶動各行各業(yè)的快速發(fā)展。
一、自動化技術在汽車機械控制系統中的構成及運行方式
系統軟件設計。目前的計算機技術已經代替了傳統的生產機制,可以通過計算機網絡來控制整個生產流程,促進了企業(yè)的快速發(fā)展,提高了企業(yè)的自動化生產管理的能力,在汽車機械自動化控制系統上融入單片機技術,在軟件的設計上一般采用了C語言進行開發(fā),由于C語言具備流程化簡單、便于維護等特點,所以在軟件的設計上起到了很重要的作用。在系統軟件的整體構造上采用了模塊化的設計思想,主要包括了傳感器模塊、信號采集與信號調理的模塊以及PLC通信模塊等。
系統的工作過程。調度端系統的工作過程。自動化系統在運行的過程中首先接收了計算機發(fā)送的消息,經過前置機的處理,存儲在系統的服務器當中,保存信息的完整性。然后服務器將信息傳輸到工作站當中,最后經過WEB服務器的系統資源就可以將自動化系統的信息傳輸到局域網中。RTU的工作流程。在遙測采集板、A/D轉換器等設備上可以對變電所的遙測量進行采集,然后將相關的信息發(fā)送到遙測的主機單元。在遙信的采集板上可以采集遙信量,在兩個主機的控制單元上安裝有高速串行總線RS485,將所有的信息量傳輸到CPU單元,經過處理后的信息發(fā)送到功能計算機,最后在RJ45端口將數據傳輸到調度端。
二、功能模塊組成
(1)傳感器系統。在汽車機械中使用自動化技術,能夠實現對汽車運行狀態(tài)的即時監(jiān)控,主要的傳輸通道有兩種方式,一種是根據時間節(jié)點進行傳輸,時序的不同傳輸的信號也不同;另一種是頻分制,信號的發(fā)送根據自身的頻率而定,不會出現混淆的情況,由于這種電路的構成比較簡單,出現的故障次數少,所以在實際應用中要大力推廣,在汽車上傳感器系統是整個計算機系統的支撐裝置,負責數據的采集和信號的傳輸,將汽車的運行工況以及發(fā)動的轉速等信息轉化成電訊號,最終傳入計算機系統,然后在系統的調控下實現汽車安全、穩(wěn)定的運行。使用傳感器要對汽車的整體進行監(jiān)控,包括油溫、速度、干濕度以及距離等參數進行及時采集和傳輸,與設定的參數進行對比,如果對比的差值很大們就要進行及時的調整。
(2)中央控制系統。中央控制系統的實現環(huán)境中是通過在微型的計算機的控制,由于微型計算機具備多種功能和特點,同時接口還很多,所以能夠完成系統所分配的不同任務。微型計算機對汽車機械自動化系統進行控制時,具有精度高、速度快等特點,提高了汽車機械系統的運行效率。中央控制系統的主要任務就是將傳感器所采集的數據信息進行處理,并制定出相應的解決方案,同時,中央控制系統還能夠實現報警的功能,監(jiān)控設備在運行中出現異常,能夠及時的報警并啟動相應的處理程序。
(3)PLC通信模塊。在PLC程序設計中采用了STEP7軟件編制,可以進行梯形邏輯圖、功能塊圖以及語句的編輯。同時PLC對于不同的工作環(huán)境會有不同的I/O模塊以及相應的設備,在這種系統中安裝了人—機對話的接口模塊,可以提高操作性能,使操作更為的簡單便捷;在工業(yè)局部網絡中為了使通訊更為的暢通設置了網絡的接口模塊,這些不同類別的I/O模塊,為PLC的應用提供了很大的方便。
三、自動化控制系統技術在汽車機械控制系統中的具體應用
實時的監(jiān)測數據,進行數據表的查詢與打印。系統將傳感器采集到汽車機械運行的數據,然后根據系統設定的參數值相比較,為操作人員提供準確的數據參考依據。為了方便操作人員的更加直觀的看到汽車機械系統的工作狀況,自動化控制的系統設置了數據報表的功能,在數據的傳輸中,能夠將實時的數據與歷史數據按照規(guī)定的報表的模式打印出來。數據報表中有多種報表的方式可供選擇,根據工作人員的需求選擇報表的方式,提供了很大的便捷。
故障的診斷和排除?,F代自動化技術是依賴于先進的計算機網絡技術,能過對人類的生產方式進行模擬,進而在生產中通過智能自動化技術發(fā)揮出操作人員的基本作用。比如操作人員進行信息采集,就可以通過智能自動化技術完成人腦的操作,利用集成化的方式實現系統的運行。所以智能自動化技術是一種集成、智能的綜合性技術,在工程機械中的應用不僅僅能夠減少不必要的勞動生產力,而且還能提高生產的效率。智能自動化技術能夠預防突發(fā)事件,如果汽車機械在運行中發(fā)生了障礙,能夠及時的做出反應,并進行相應的處理。
安全機制的設置。在系統中設置了不同等級的安全級別,同時對操作人員也設置了不同的權限,比如在安全分析人員只能夠在權限的范圍之內查看警報信息和報表的情況,其他的數據不能查詢。在不同級別的操作人員上設定了不同的密碼等級,當操作人員的等級達到相應的權限時,才能夠控制相應的區(qū)域,對于沒有權限的操作系統直接拒絕,在很大程度上提升了系統的安全可靠性。
總而言之,自動化技術在汽車械中的應用雖然取得了實質性的作用,但是要想提高自動化技術在汽車機械中的應用效用,就要不斷的對自動化技術進行改革和完善。在以后的研究中要不斷的擴展自動化技術在各行各業(yè)中的應用范圍,促進機械生產走向高質量、高標準的健康發(fā)展之路。
參考文獻:
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【關鍵詞】 汽車;機械加工;刀具
中圖分類號:F407.471 文獻標識碼:A 文章編號:
近幾十年來,機械加工技術的發(fā)展很快,各種新技術在不斷發(fā)展和應用。尤其是以數控機床發(fā)展為先導,即以數控機床專機化或者是以專用機床數控化來解決柔性和高效率的矛盾。目前,汽車零部件的生產大多采用高速加工中心組成的敏捷生產系統。歐美及日本等國不僅掌握了設備制造的專用技術,而且都非常重視汽車制造工藝流程的開發(fā),他們能夠實現交鑰匙工程,擁有自己的系統開發(fā)能力,機床可靠性指標極為先進,制造成本不斷降低,新產品投放周期大大縮短。本文作者結合多年來的工作經驗,對機械加工技術在汽車制造維修中的應用進行了研究,具有重要的參考意義。
一、機械加工技術在汽車制造中的應用 (一)切削工具 切削工具是決定生產能力的重要因素,而刀具則是確定生產效率的主要因素,其所用材質和組成結構決定了切削的數量。不管是國外還是國內,刀具材料的發(fā)展大致相同,炭素工具鋼、高速鋼、硬質合金、陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石等等都是組成刀具的各個時期的重要材料。而碳化鎢、碳化欽、氮化欽等一些涂層技術則可以增加刀具的使用壽命。目前國外機械夾固的各種刀具廣泛采用的都是各種型式的硬質合金刀片,不僅包含了方形、圓形、萎形、三角形等多品種形狀、規(guī)格和尺寸精度,甚至包括各種正負前角和斷屑槽的刀片,而且刀體與刀片的刃磨精度都很高,可以達到尺寸完全互換的效果。這就是我國各種刀具未來的發(fā)展方向。 (二)夾具 夾具是專為加工零件定位夾緊用的工藝裝備,因此夾具本身的定位精度必須要高于工作的精度,才能保證零件的加工精度。夾具的設計制造精度一直在不斷提高,由過去的占工件公差帶的1/3至l/5發(fā)展到現在的l/10,國外采用了精度補償技術,將誤差盡可能地控制到最小,已經快要實現零公差。然而我國的制造公差卻還停留在0.01mm的水平,有待于我們加快腳步迎頭趕上。 對于夾具結構來說,氣缸、油缸、浮動夾緊與輔助支承裝置這些通用化、系列化的功能部件以及自動化的定位元件與夾緊元件等都已成為市場上專業(yè)化的商品,能夠極大地簡化設計與制造,有效提高生產效率、降低生產成本。 夾具本體的剛度是其質量的保證。國外夾具焊接本體多采用40~60mm厚的鋼板,用二氧化碳保護氣體自動進給焊絲焊接而成,并特別注意冷卻液與排屑的通暢,極少發(fā)生變形的情況。而我國采用的卻還是鑄鐵本體,其缺點在于結構比較復雜并且剛度不足。 質量優(yōu)良的夾具技術性尤為重要,其在專用機床自動線中的價值約占20%但我國對于夾具缺乏研究,還沒有給予足夠的重視,技術水平還處于五十年代從蘇聯引進的水平,沒有大幅度的提高。因此,我們應努力將夾具通用化、系列化和標準化,并向不斷提高精度和自動化程度發(fā)展。 (三)機床 我國大部分生產汽車零件的流水線還是由標準機床加專用夾具組成的,國外的生產線也相同。但不同的是國外注重了機床的改造,并且配置了功能部件,適當地采用了數控、數顯裝置以提高加工精度和自動化程度,相對于采用專用機床來說,節(jié)省了不少的開支。專用機床剛度較好、自動化程度較高、加工質量較穩(wěn)定,是大量流水生產汽車的主力軍,但采用什么型式的專用機床或自動線則根據加工汽車的品種和生產綱領來選定,才能達到以最少的投資獲取最多的效益的目的。盡管隨著汽車品種的不斷改變、增加和市場需求量的變化,各種加工中心(MC)、柔性制造單元(FMC)、柔性生產線(FML)、和集成制造系統(IMS)也已開始發(fā)展,并日趨成熟,但為數還是不太多的,因此我國仍應將發(fā)展組合機床作為重點。 二、 機械加工在汽車零件修復中的應用 (一)零件修復中的注意事項 汽車修理中恢復零件使用性能的主要手段就是零件修復機械加工,經濟、可靠而且方便。但在實際操作中需要機械加工的零件多數都存在基型改變、定位失準以及硬度較大等不利因素,因此,對零件進行機械加工時必須注意以下幾點:首先要注意確定定位基準。待維修的舊零件工作表面上多會存在扭曲、變形、磨損等缺陷,各工作表面之間的位置也會發(fā)生改變,甚至部分零件原有的加工基準受到磨損、碰傷造成嚴重破壞,修復加工余量很小的情況下,就必須認真選擇定位基準,對基準面進行仔細檢查和修整才能使待加工表面與機床刀具之間保持正確的位置,并且保證加工后的表面與其余不修理表面間相互位置的精度要求;其次要注意降低修復件表面粗糙度。由于汽車上多數重要零件都是處于重載、高速、受沖擊的工作環(huán)境下,汽車的工作性能和使用壽命也都是由這些零件表面質量的好壞來決定的。所以,這些主要零件對表面的質量要求都比較高,其表面質量的好壞則由表面粗糙度和表層金屬的物理機械性能來決定(如:發(fā)動機汽缸表面的粗糙度為0.2~0.4微米,活塞銷表面的粗糙度為0.1~0.2微米,而其他一些重要零件表面的粗糙度在1.6~3.2微米)。因此,在零件修理加工過程中必須要要滿足零件表面粗糙度的要求。 (二)零件修復中的機械加工方法 零件修復的機械加工方法中修復配合副零件磨損的其中一種方法是修理尺寸法,其做法是利用機械加工的方法將待修復配合副中的一個零件恢復其正確幾何形狀并獲得新的尺寸(修理尺寸),再選配相同尺寸的另一配合件與之間相配,恢復配合性質。 零件修復的機械加工方法中另一種常用方法是附加零件修理法。其做法是將磨損部分切除,恢復零件磨損部位原有的幾何形狀,再加工一個套采用過盈配合的方法將其鑲在被切去的部位,代替零件磨損或損傷的部分,使零件恢復到基本尺寸。例如:氣門座圈、氣門導管、氣缸套、飛輪齒圈、變速器軸承孔、后橋和輪毅殼體中滾動軸承的配合孔以及殼體零件上的磨損螺紋孔等等,都可以利用這種方法進行修理。 零件修復的機械加工方法除了修理尺寸法和附加零件修理法外,還有零件局部更換修理法。由于汽車零件都具有多個工作面,但在實際使用中各個工作表面的磨損并不一致,當有些部位損壞不能使用時也有其他部位還可使用,因此,可以采用局部更換法以避免不必要的浪費。具體做法是將零件上磨損或損壞的部分切除、重制,然后將其與零件基體用焊接或螺紋連接的方法連在一起,再進行加工以恢復零件的原有性能。
汽車制造機械加工技術的研究應用及裝備本地化是我國汽車產業(yè)和機床產業(yè)共同的歷史使命。目前我國機加工新技術的研究應用發(fā)展很快,有一批設備廠家生產的裝備已接近國際先進水平。我們相信,緊緊抓住汽車產業(yè)20年大發(fā)展的戰(zhàn)略發(fā)展機遇,加速汽車制造技術及裝備創(chuàng)新體系建設,國內機床制造商真正樹立以用戶為中心的市場持續(xù)改進的思想,我國的汽車制造技術和裝備水平趕超先進發(fā)達國家就指日可待了。
【參考文獻】
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【關鍵詞】機械變速;可靠性;變速器
0 前言
從汽車的大批量生產及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來,汽車已為世界經濟的快速發(fā)展提供了有力支持,為人們出行提供了便捷的交通工具。汽車變速傳動機構是汽車的重要組成部分,對汽車的牽引力大小和車速變化有著至關重要的影響。復雜的使用條件和道路工況要求汽車的牽引力和車速能在相當大的范圍內變化,這就需要我們進一步優(yōu)化設計變速傳動機構。只有這樣才能滿足客戶更高的使用要求,進一步提高汽車的使用性能。
1 淺析汽車機械變速的相關內容
1.1 進行汽車機械變速傳動機構可靠性的優(yōu)化設計的原因
近年來,隨著科學技術的發(fā)展,汽車工業(yè)也得到了空前的發(fā)展,私家汽車逐漸走進了中國的千家萬戶。正是由于汽車的普遍使用,人們對汽車性能的要求越來越高。眾所周知,汽車的動力裝置是以內燃機為主,而變速器是汽車傳動系統不可或缺的一部分,對汽車性能有著至關重要的影響。汽車變速器主要有以下作用:經過科學地計算與理論分析,來適當地改變汽車的傳動比,使發(fā)動機處于最好的工作范圍內;實現減速,讓動力系統停止工作;在發(fā)動機旋轉方向不變的基礎上,實現汽車的倒退行駛功能。合理地優(yōu)化設計變速器可以降低汽車耗油量,同時增加汽車駕駛平穩(wěn)性和可操控性,顯著提高汽車性能。目前汽車機械變速傳動機構被廣泛用于汽車中,這種變速器具有傳動效率高、使用期限長、設計工藝較為成熟等優(yōu)點,但同時具有切換檔位不穩(wěn)定、變速器體積大、可靠性不高等自身缺陷,因此對汽車機械變速傳動機構可靠性進行優(yōu)化設計成為了相關研究領域的熱點。
1.2 分析汽車變速器發(fā)展現狀
自從人們發(fā)明了汽車以來,汽車已經經過了多次改革和創(chuàng)新,是人們出行最為便利的交通工具,成為人們現代生活的一部分?,F代汽車的動力裝置內燃機具有體積小、質量輕、工作可靠和使用方便等特點,但在換擋時存在轉速變化范圍小的缺點,影響了汽車的操作性、舒適性等性能,所以人們引入了變速器,這個裝置可以實現轉速變化范圍增大的目標。目前被廣泛采用的變速器有以下幾種:有級式變速器、無級式變速器、綜合式變速器等。有極變速器以機械式結構為主,具備成本低、耐用等優(yōu)點,是目前使用最為廣泛的變速器;無極變速器雖然具有經濟、高動力等優(yōu)點,其發(fā)展較為成熟,但同時具備著成本高、不耐用等缺點;綜合式變速器是指由液力變矩器和機械式有級變速器組成的液力機械式變速器,目前正在推廣中。
2 汽車機械式變速器變速傳動機構可靠性優(yōu)化設計數學模型
2.1 根據科學、合理地原則,進行變速傳動機構可靠度的分配
在進行汽車機械變速傳動機構可靠性的優(yōu)化設計時,首先需要對可靠度進行有效地分配。進行可靠度分配需要考慮很多的制約因素,如技術水平、經濟成本、工作環(huán)境等。首先,我們假設機械變速傳動機構零部件之間的故障是互不干涉的,而零部件的壽命都是根據指數分布的;然后將可靠度分配給變速傳動機構所有的零部件,如變速齒輪、變速變速器軸和軸承等。變速傳動機構的易損零件不需要考慮可靠度分配,其對變速器整體可靠性影響較小,只需要定期地更換即可。變速器齒輪的可靠度分為齒輪彎曲疲勞強度和齒輪接觸疲勞強度,變速器軸的可靠度分為軸疲勞強度和剛度,在進行可靠度分配時,需根據串聯系統可靠度分配的原則進行分配,變速器的可靠度就是所有零部件可靠度的乘積。
2.2 設計數學模型是優(yōu)化設計變速傳動結構可靠性的基礎
在優(yōu)化設計的過程中,需要依靠科學的數學模型。因此,建立數學的模型是優(yōu)化設計的基礎。建立數學模型需要科學地選擇設計變量參數,在滿足所有制約條件的基礎上,讓目標函數達到最大優(yōu)化值?,F在我們來分析建立數學模型的方法。首先需要建立目標函數。選擇合適的性能指標,一般都選取齒輪傳動重合度與變速器的體積。齒輪傳動的重合度越大,那么汽車動力系統產生的噪聲越小,傳動機構將越平穩(wěn),可以有效地降低傳動過程的動荷載,提高汽車的舒適性和可操縱性。而當變速器體積越小,不僅僅可以節(jié)省原材料,降低成本,而且可以優(yōu)化車載空間。選擇這兩個性能指標,將其進行最大度優(yōu)化,對提高變速器可靠性及汽車性能有著顯著影響。其次是選取合適的設計變量。設計變量往往與很多設計參數有著密切的關系,因此需要選擇合適的設計變量。最后我們來分析下設計過程中我們需要確定相關的約束條件:第一,變速齒輪可靠性約束,變速齒輪的可靠度主要包括齒根彎曲疲勞強度與齒面結合疲勞強度,其都需要進行可靠性約束;第二,變速器最大傳動比約束,這個參數主要受汽車最大爬坡度和路面附著力的約束;第三,變速器各檔傳動比比值約束,這個條件直接影響著汽車性能,因此需要合理地分配檔速比,這樣才能最大度地發(fā)揮發(fā)動機的性能;第四,變速器中心距約束,改變這個條件有效地控制變速器的質量與體積,使得變速器的體積變得更為小巧;第五,中間軸軸向力平衡約束,減少變速器箱體的受力情況,能夠延長變速箱的使用壽命;第六,邊界約束條件,就是像模數、輪齒根切、螺旋角等約束。
2.3 小議變速器軸的可靠性設計
現在來分析下變速器軸的可靠性設計。變速器軸主要是由軸肩、軸頸、退刀槽過渡段和安裝齒輪段等組成,結構較為復雜。因此在進行可靠性設計時,必須先使變速器傳動軸的強度達到預先的可靠性,然后再考慮如何節(jié)省材料。首先是對變速器軸靜強度進行可靠性設計,由于機械變速器結構較為復雜,需要根據變速器軸的強度與應力分布來設計出可靠性設計流程。設計過程中需要畫出動力輸出軸簡單示意圖,并進行受力及其他科學理論分析,根據可靠度來計算出變速器軸軸徑。其次在對變速器軸可靠性設計時對動力輸出軸進行剛度可靠性設計,本文就不詳細介紹了。
3 應用先進計算機軟件,進一步優(yōu)化其他參數
除了通過理論與實驗的方法來進行可靠度優(yōu)化設計,還需要應用先進的計算機軟件進行分析,來進一步優(yōu)化其他設計參數。先進的計算機軟件可以優(yōu)化很多相關參數數值,求解線性、非線性等最小化或最大化的數值。對機械傳動變速結構進行優(yōu)化設計時,首先需要進行單目標的優(yōu)化計算,得到齒輪重合度的最優(yōu)值與體積的最優(yōu)值,然后再建立方程來進行優(yōu)化計算。通過軟件的優(yōu)化計算,可以使齒輪參數圓整。由于齒輪齒數必須為整數,所以優(yōu)化變速器結構設計時必須對齒輪參數進行圓整處理,否則會帶來齒輪接觸強度不強、彎曲強度不夠等問題。最后,就是運用計算機軟件反復進行模擬調試,查找變速器各種約束條件之間兼容的問題,進一步優(yōu)化設計,減少開發(fā)中存在的問題。并能降低開發(fā)成本縮短開發(fā)周期。運用計算機軟件進行模擬調試主要包括以下步驟:在調試過程中不改變目標函數和設計變量,通過不斷改變初始值對比分析優(yōu)化結果的差異;通過減去其中一個約束條件的方式,重新進行優(yōu)化設計,查找哪一種約束對可靠度影響最大,最終得到最佳的優(yōu)化效果。
4 結語
總而言之,汽車現在是我國人們日常生活中的主要交通工具,而變速器的性能影響著汽車的平穩(wěn)性等,隨著人們對汽車性能的要求不斷地提高,那么應必須進行汽車機械變速傳動機構可靠性的優(yōu)化設計,從而來滿足人們的需求,也是促進汽車行業(yè)發(fā)展的必經之路。
【參考文獻】
[1]陳文才.汽車變速器可靠性設計研究[J].煤炭技術,2010(09).