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機(jī)械仿真設(shè)計(jì)范文1

1.1模型的創(chuàng)建

針對(duì)要研究的目標(biāo)或問(wèn)題，首先需要抽象出一個(gè)能達(dá)到仿真目的的可靠系統(tǒng)，并且要給其加上邊界條件和約束條件。然后，運(yùn)用相關(guān)學(xué)科的知識(shí)把這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)式準(zhǔn)確地闡述出來(lái)，闡述的內(nèi)容就是計(jì)算機(jī)仿真的核心———數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)模型根據(jù)時(shí)間的關(guān)系可劃分為靜態(tài)模型和動(dòng)態(tài)模型，而動(dòng)態(tài)模型又分為連續(xù)時(shí)間、離散時(shí)間和混合時(shí)間三種；模型分為連續(xù)變量系統(tǒng)模型和離散事件系統(tǒng)模型是以系統(tǒng)的狀態(tài)描述和變化方式為依據(jù)的。

1.2模型的變換

模型的變換就是把抽象出來(lái)的數(shù)學(xué)表達(dá)式轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠處理的形式，這需要運(yùn)用適當(dāng)?shù)乃惴ê陀?jì)算機(jī)語(yǔ)言，這種形式所表達(dá)的內(nèi)容就是進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的關(guān)鍵———仿真模型。實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程，既可以根據(jù)自身需要研發(fā)一個(gè)新的系統(tǒng)，也可以把當(dāng)下市面上已有的仿真軟件拿來(lái)直接運(yùn)用。

1.3模型的實(shí)驗(yàn)

將創(chuàng)建的仿真模型輸入電腦中，運(yùn)行仿真模型會(huì)獲取一系列的仿真結(jié)果，這就是模型的仿真實(shí)驗(yàn)。由于是按照先期設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案來(lái)運(yùn)行的，所以仿真實(shí)驗(yàn)是一件很簡(jiǎn)單的事情。但是，仿真的結(jié)果又應(yīng)該按照什么標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量呢？這就需要具體辯析仿真結(jié)果的可靠性，檢驗(yàn)仿真結(jié)果可靠性主要有兩種方法（置信通道法和仿真過(guò)程的反向驗(yàn)證法）。

2在機(jī)械設(shè)計(jì)制造行業(yè)中計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的廣泛應(yīng)用

2.1在齒輪設(shè)計(jì)研究中的應(yīng)用

齒輪是機(jī)械裝備的主要基礎(chǔ)零部件，研究它的計(jì)算機(jī)仿真是很有意義的。如運(yùn)用VisualLisp語(yǔ)言可以從幾何角度研究齒輪任何端面齒形的建模和傳動(dòng)仿真；圓弧針齒行星傳動(dòng)的動(dòng)力學(xué)研究也能運(yùn)用電腦仿真技術(shù)；利用計(jì)算機(jī)仿真研究了影響正交面齒輪傳動(dòng)接觸點(diǎn)的主要參數(shù)（包括主動(dòng)齒輪與刀具齒數(shù)差、齒數(shù)比、模數(shù)等）；在齒輪泵的齒輪研發(fā)設(shè)計(jì)中也很好的應(yīng)用了計(jì)算機(jī)仿真。

2.2在機(jī)械結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)方面的應(yīng)用

機(jī)械產(chǎn)品要由大量的機(jī)構(gòu)組裝起來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)定好的工藝動(dòng)作，在進(jìn)行新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)，這些機(jī)構(gòu)是否能正確地實(shí)現(xiàn)所設(shè)定的動(dòng)作，機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)是否配合得當(dāng)，機(jī)構(gòu)間是否存在干涉和干涉的部位，怎樣選擇各種機(jī)構(gòu)組合方案來(lái)更好地滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這些問(wèn)題都需要借助計(jì)算機(jī)仿真來(lái)解決。大型的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件都會(huì)提供一個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)仿真的功能模塊，在虛擬環(huán)境中設(shè)計(jì)好的裝配體可以模擬演示機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)，是一種直觀(guān)方便的工具軟件。這種軟件可以依據(jù)裝配的關(guān)系自行主動(dòng)來(lái)計(jì)算機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)副，并能自動(dòng)增添附加的運(yùn)動(dòng)發(fā)生器、鉸鏈和彈簧；要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)的仿真只需要設(shè)定主運(yùn)動(dòng)件就可以了，還能從任何角度來(lái)觀(guān)察，軟件還能對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)干涉進(jìn)行檢查，設(shè)計(jì)人員可以很方便地進(jìn)行檢查驗(yàn)證。

2.3在復(fù)雜數(shù)值計(jì)算分析方面的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在機(jī)械工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，以往許多由于條件限制無(wú)法進(jìn)行計(jì)算分析的復(fù)雜問(wèn)題，都可以通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真得到滿(mǎn)意的解決；另外，計(jì)算機(jī)輔助使大量復(fù)雜的工程計(jì)算分析簡(jiǎn)單化、層次化，節(jié)省了大量的時(shí)間，避免了低水平的重復(fù)勞動(dòng)，使計(jì)算分析更快、更準(zhǔn)確，在新產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計(jì)、分析等方面發(fā)揮了重要的作用。機(jī)械產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的基本過(guò)程是概念設(shè)計(jì)→初步設(shè)計(jì)→詳細(xì)設(shè)計(jì)→試驗(yàn)→修正設(shè)計(jì)→再試驗(yàn)，直到滿(mǎn)足產(chǎn)品的要求標(biāo)準(zhǔn)，仿真技術(shù)的引入最大限度的減少了材料的浪費(fèi)和縮短了耗時(shí)。對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)分析，可以獲得產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度應(yīng)力、剛度應(yīng)變和變形、動(dòng)態(tài)特性固有頻率、振動(dòng)模態(tài)、熱態(tài)特性溫度場(chǎng)、熱變形等參數(shù)，根據(jù)計(jì)算分析能得到容易導(dǎo)致機(jī)械出現(xiàn)疲勞失效的風(fēng)險(xiǎn)因素以及其它潛在的問(wèn)題。（本文來(lái)自于《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》雜志。《科技創(chuàng)新與應(yīng)用》雜志簡(jiǎn)介詳見(jiàn)。）

2.4在復(fù)雜機(jī)械加工研究方面的應(yīng)用

機(jī)械仿真設(shè)計(jì)范文2

關(guān)鍵詞：模塊化 包裝機(jī)械 仿真與優(yōu)化

市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)拓寬了發(fā)展規(guī)模，人們生活水平得到改善，促進(jìn)了食品包裝機(jī)械包裝技術(shù)的發(fā)展[1]。包裝工業(yè)支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，包裝機(jī)械是包裝工業(yè)不可缺少的一部分，在開(kāi)發(fā)及完善包裝產(chǎn)品方面扮演了重要的作用。設(shè)計(jì)的合理性與制造中的金屬材料用量、生產(chǎn)效率有很大關(guān)系。模塊化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出各種功能的產(chǎn)品，無(wú)需單獨(dú)設(shè)計(jì)各種產(chǎn)品，僅需設(shè)計(jì)各模塊即可，按照各種方式把這些模塊組合在一起，處理產(chǎn)品規(guī)格與產(chǎn)品制造期間、成本間的問(wèn)題。 優(yōu)化包裝機(jī)械的性能，高效生產(chǎn)包裝機(jī)械。基于此，研究了模塊化包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)仿真與優(yōu)化。

一、模塊化下的典型包裝機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)理分析與優(yōu)化

（一）Adams下的包裝機(jī)械運(yùn)動(dòng)仿真

Adams具備了多種模型的數(shù)據(jù)接口，用來(lái)植入CAD軟件模型，Parasolid就是其中一種格式，其擴(kuò)展名為*.X_T。該格式的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)模型的交換。使用Parasolid格式，把簡(jiǎn)化的紙箱成型模塊模型存入Adams工作目錄中，以英文字母命名，當(dāng)名稱(chēng)中還有漢字抑或特殊字符，植入的Adams 會(huì)不正確[2]。為確保植入的Adams模型協(xié)調(diào)坐標(biāo)軸，便于進(jìn)行移動(dòng)與添加約束，需要將斜齒輪中的2條軸線(xiàn)加入Pro/E中，相應(yīng)平行匹配相應(yīng)的坐標(biāo)軸。影響斜齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)性能的因素，包括制造誤差、接觸變形、軸受力變形。為更容易研究，假如齒輪傳動(dòng)剛體模型如下所示：①機(jī)構(gòu)均為剛性，溫度與機(jī)構(gòu)變形不會(huì)產(chǎn)生影響；②機(jī)構(gòu)間裝配誤差零時(shí)，可不考慮零件制造誤差。

仿真分析輸入的齒輪傳動(dòng)虛擬樣機(jī)模型時(shí)，零部件質(zhì)量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是分析的對(duì)象。轉(zhuǎn)換幾何模型數(shù)據(jù)時(shí)，但數(shù)據(jù)文件中有體積信息，將Adams植入零部件后，自動(dòng)計(jì)算零部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與質(zhì)量。抑或使用手工定義零部件的材料類(lèi)型，由Adams結(jié)合不同零部件的幾何尺寸，自動(dòng)求解出零部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與質(zhì)量。模型數(shù)據(jù)被植入Adams后，在Pro/E中，已經(jīng)構(gòu)建起來(lái)的所有零件中的物理屬性參數(shù)與裝配約束關(guān)系等全部不見(jiàn)，考慮到實(shí)際情況，在Adams中還要手動(dòng)加入零件屬性與約束關(guān)系。假設(shè)定斜齒輪屬性與其余零件屬性如下表：

下面將對(duì)應(yīng)約束添加到模型中，完零件屬性、約束與載荷添加完畢后，仿真分析模塊，包裝機(jī)紙箱成型模塊在斜齒輪的傳動(dòng)下促使上升機(jī)構(gòu)做上下運(yùn)動(dòng)，2種不同的紙箱成型機(jī)構(gòu)采用Adams，實(shí)施分析。構(gòu)件運(yùn)動(dòng)分析結(jié)果得知，不同的螺距，上升件質(zhì)心位移與質(zhì)心受力大小也不一樣。也就是螺距選擇影響上升件運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。

（二）模塊化包裝機(jī)的仿真與優(yōu)化

參照包裝機(jī)紙箱成型模塊動(dòng)力學(xué)分析，分析了下面五種方案結(jié)果，如下表所示：

從上表中能夠看出，螺距增大的同時(shí)，上升件質(zhì)心的相對(duì)位移波動(dòng)變大，上升件質(zhì)心的相對(duì)速度波動(dòng)變大；方案1，位移、速度短時(shí)間內(nèi)達(dá)至最小值，快速使機(jī)構(gòu)平穩(wěn)。下面對(duì)螺距為 5mm，轉(zhuǎn)速為 240mm/min 紙箱成型模塊進(jìn)行進(jìn)一步的分析，上升件受力和角加速度，無(wú)大范圍變化，受力均勻，提示，結(jié)構(gòu)參數(shù)選擇是合理的。

二、模塊化包裝機(jī)靜動(dòng)態(tài)特性?xún)?yōu)化分析

ANSYS結(jié)構(gòu)動(dòng)力主要用于兩方面問(wèn)題的解決：一是分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)特征，對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)中動(dòng)力響應(yīng)與動(dòng)位移大小、變化規(guī)律進(jìn)行計(jì)算；二是找到結(jié)構(gòu)固有頻率與主振型，深入了解了結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性，以更好地使用。

（一）模塊化包裝機(jī)靜動(dòng)態(tài)優(yōu)化方案

前期對(duì)包裝機(jī)機(jī)架模塊進(jìn)行分析，尤其動(dòng)態(tài)分析，機(jī)架模塊的性能還有提升空間。先要保障機(jī)架模塊正常工作，提出了兩種完善方案：方案1，直接對(duì)機(jī)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整；方案2，基于既有結(jié)構(gòu)，增加衡量與斜梁。

（二）模塊化包裝機(jī)靜動(dòng)態(tài)優(yōu)化

加固處理機(jī)架，具體操作步驟是，將橫梁添加在機(jī)架上端，主要是為了提升機(jī)架靜態(tài)性能，如剛度與強(qiáng)度等。方案一前五階頻率圖、方案二前五階頻率圖分別如下：

結(jié)束語(yǔ)：

研究了裝機(jī)紙箱成型模塊，采用Adams軟件，實(shí)施了動(dòng)力學(xué)仿真分析。基于此，分析了模塊運(yùn)動(dòng)主要影響因素，然后對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化仿真，最終確定了模塊參數(shù)優(yōu)化的方案，分析了影響模塊的其他因素，結(jié)果證明這種方案是正確的，最終得出，使用適合的機(jī)構(gòu)參數(shù)，使包裝機(jī)模塊機(jī)構(gòu)具有較高的可靠性與運(yùn)行平穩(wěn)性。ANSYS軟件應(yīng)用于包裝機(jī)的機(jī)架模塊動(dòng)靜態(tài)分析中。有限元分析下，獲得了機(jī)架模塊機(jī)構(gòu)的不足之處，對(duì)機(jī)架靜動(dòng)態(tài)性能，給出了2種優(yōu)化方案，增加了結(jié)構(gòu)衡梁與斜梁的方案，明顯提升了機(jī)架強(qiáng)度與剛度的靜態(tài)性能，產(chǎn)生了良好的動(dòng)態(tài)性能。通過(guò)重新設(shè)計(jì)的方案有助于提升機(jī)架動(dòng)態(tài)性能。 本研究有有一定局限性，后續(xù)模塊化包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)仿真與優(yōu)化的研究還需深入。

參考文獻(xiàn)：

機(jī)械仿真設(shè)計(jì)范文3

關(guān)鍵詞： 四軸碼垛機(jī)械臂； OpenGL； DSP； MFC

中圖分類(lèi)號(hào)： TN876?34； TM417 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2016）19?0174?05

Abstract： With the rapid development of technology， the production capacity of enterprises is increased substantially. The traditional manual palletizing can′t meet the logistics demand of enterprises， so the palletizing robot technology comes into being. The efficient palletizing can save logistics time and improve working efficiency greatly. The simulation control software of four?axis palletizing robot arm is used to control a small four?axis palletizing robot arm with joints. The servo is taken as the actuator of four?axis palletizing robot arm， and DSP is taken as the controller to control the servo moving. The simulation control software is used to calculate the angle of servo moving in palletizing process according to the planning route， and pass the angle data to DSP through the serial ports. The DSP can control servo running and drive the palletizing robot arm for palletizing function realization.

Keywords： four?axis palletizing robot arm； OpenGL； DSP； MFC

0 引 言

人工碼垛存在效率較低，浪費(fèi)大量人力資源，機(jī)械地重復(fù)性勞動(dòng)損害身體健康等缺點(diǎn)。碼垛機(jī)器人技術(shù)集許多學(xué)科于一體，包括機(jī)械、信息、電子、計(jì)算機(jī)科學(xué)、智能技術(shù)等[1]，它在提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、解決勞動(dòng)力不足、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善生產(chǎn)環(huán)境、降低生產(chǎn)成本等方面具有重要意義。

本文主要研究了關(guān)節(jié)型四軸碼垛機(jī)械臂，利用MFC應(yīng)用程序平臺(tái)設(shè)計(jì)了一款四軸碼垛機(jī)械臂的控制軟件，通過(guò)OpenGL三維函數(shù)庫(kù)繪制碼垛機(jī)械臂的三維圖形。軟件有友好的交互界面，操作者通過(guò)輸入碼垛的基本信息，如碼垛層數(shù)、每層的碼垛方式、碼垛數(shù)量、物塊大小信息、碼盤(pán)放置位置等數(shù)據(jù)，軟件就會(huì)設(shè)計(jì)好機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑和操作方式，并以三維動(dòng)畫(huà)的形式對(duì)碼垛過(guò)程進(jìn)行演示，讓操作者方便地了解機(jī)械臂的運(yùn)行情況，并做出判斷是否需要修改數(shù)據(jù)。同時(shí)軟件還可以把每個(gè)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度以串口傳輸?shù)姆绞絺鬟f給機(jī)械臂的控制器DSP，控制碼垛機(jī)械臂上的5個(gè)舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，完成碼垛過(guò)程。5個(gè)舵機(jī)分別控制了機(jī)械臂底座、下臂、上臂、腕部的旋轉(zhuǎn)以及末端夾持器的開(kāi)合。

1 四軸碼垛機(jī)械臂仿真控制軟件設(shè)計(jì)

為了用戶(hù)能夠方便地操作軟件，仿真控制軟件在設(shè)計(jì)時(shí)采用了多個(gè)界面輸入的操作方式。軟件模擬了一個(gè)四軸碼垛機(jī)械臂碼垛的過(guò)程，通過(guò)設(shè)定碼垛的參數(shù)和碼放的方式，軟件規(guī)劃出碼垛路徑，把貨物從流水線(xiàn)上按碼垛路徑碼放到托盤(pán)上。 軟件共分為五個(gè)部分：定義工作區(qū)域、定義工作臺(tái)、設(shè)定碼垛方式、設(shè)定運(yùn)動(dòng)路徑和動(dòng)畫(huà)演示。

1.1 功能選擇界面

功能選擇界面是基于對(duì)話(huà)框資源創(chuàng)建的，5個(gè)功能選項(xiàng)分別調(diào)用了5個(gè)按鈕控件。四軸碼垛機(jī)械臂仿真控制軟件共調(diào)用了13個(gè)對(duì)話(huà)框資源，通過(guò)這些對(duì)話(huà)框資源使得軟件變得友好、易操作。對(duì)話(huà)框是重要的用戶(hù)界面元素之一，是用戶(hù)交互的重要手段。對(duì)話(huà)框在創(chuàng)建后可以通過(guò)控件編輯器添加各種控件，包括編輯框、滑動(dòng)條、靜態(tài)文本、按鈕等，這些控件在程序運(yùn)行過(guò)程中可用于捕捉用戶(hù)的輸入信息或數(shù)據(jù)，每個(gè)控件都可以添加消息響應(yīng)函數(shù)，便于優(yōu)化用戶(hù)體驗(yàn)。這些控件的使用使得仿真控制軟件界面更加方便操作，不再需要程序設(shè)計(jì)人員進(jìn)行操作，或?qū)Σ僮魅藛T進(jìn)行復(fù)雜的培訓(xùn)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的說(shuō)明介紹，普通用戶(hù)也可以方便的使用。

1.2 物體拖拽功能實(shí)現(xiàn)

在設(shè)定工作臺(tái)界面中實(shí)現(xiàn)了物塊拖拽的功能。為了確定物塊在碼盤(pán)上的起始位置，可以將流水線(xiàn)上的物塊模型用鼠標(biāo)左鍵拖拽到碼盤(pán)上，再利用碼垛設(shè)置對(duì)話(huà)框?qū)Υa盤(pán)起始點(diǎn)進(jìn)行微調(diào)。 物塊拖拽功能實(shí)際上就是物塊隨著鼠標(biāo)的移動(dòng)而重畫(huà)的過(guò)程。主要在函數(shù)OnMouseMove（UINT nFlags， CPoint point）中實(shí)現(xiàn)，當(dāng)鼠標(biāo)移動(dòng)時(shí)程序就會(huì)調(diào)用這個(gè)函數(shù) 。函數(shù)有兩個(gè)參數(shù)值，nFlags代表各種虛擬按鍵是否按下 ，此參數(shù)可以是任何下列值：

MK_CONTROL 當(dāng)CTRL鍵按下時(shí)；

MK_LBUTTON當(dāng)鼠標(biāo)左鍵按下時(shí)；

MK_MBUTTON當(dāng)鼠標(biāo)中鍵按下時(shí)；

MK_RBUTTON當(dāng)鼠標(biāo)右鍵按下時(shí)；

MK_SHIFT當(dāng)SHIFT按下時(shí)。

另一個(gè)參數(shù)point，是鼠標(biāo)的坐標(biāo)，point.x代表[x]方向坐標(biāo)，point.y代表[y]方向坐標(biāo)，這個(gè)坐標(biāo)是鼠標(biāo)距離截獲該消息的窗口左上角的位置，是一個(gè)相對(duì)位置而不是在屏幕像素上的絕對(duì)位置，因此在使用時(shí)要注意將坐標(biāo)位置和像素進(jìn)行轉(zhuǎn)換。在程序中獲得鼠標(biāo)的坐標(biāo)信息以后，在畫(huà)圖函數(shù)OnPaint（）中對(duì)物塊圖形進(jìn)行重繪，就會(huì)顯示出物塊被鼠標(biāo)拖拽的效果。

1.3 設(shè)定碼垛方式界面

碼垛方式界面設(shè)計(jì)圖如圖2所示，分為左右兩部分。左側(cè)界面的下方是托盤(pán)的俯視圖，上方是層數(shù)、旋轉(zhuǎn)角度編輯框，以及預(yù)覽添加按鈕。右側(cè)界面是托盤(pán)的前視圖。在左側(cè)頁(yè)面上的層數(shù)編輯框單擊下拉菜單，從第一層到最高層，選擇需要碼垛的層數(shù)，這里的碼垛層數(shù)信息是由定義工作區(qū)界面設(shè)定的，每設(shè)置完一層的碼垛信息后就順序選擇下一層。然后雙擊界面左側(cè)托盤(pán)上方的示例物塊，第一個(gè)物塊就會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)在“設(shè)置工作區(qū)域”界面在托盤(pán)上設(shè)置好的初始位置上，在托盤(pán)上單擊鼠標(biāo)右鍵，在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框里選擇需要碼放物塊的個(gè)數(shù)，即長(zhǎng)×寬的個(gè)數(shù)，并可以選擇正向碼放還是旋轉(zhuǎn)90°后縱向碼放，選擇好后單擊確定鍵，相應(yīng)個(gè)數(shù)的物塊就會(huì)出現(xiàn)在托盤(pán)里。想要在這一層繼續(xù)碼放物塊的話(huà)，就一直按住鼠標(biāo)左鍵把示例物塊拖拽到托盤(pán)上任何想要擺放的位置，然后放開(kāi)鼠標(biāo)左鍵并單擊右鍵，在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框里選擇要碼放物塊的個(gè)數(shù)。重復(fù)操作上面的信息直至確定好一層要碼放的物塊，最后單擊添加按鈕，該層碼放的所有物塊會(huì)以前視圖的方式添加到右側(cè)頁(yè)面的托盤(pán)里。選擇下一個(gè)碼垛的層數(shù)，重復(fù)之前的操作，直至完成所有層數(shù)的物塊設(shè)置。單擊預(yù)覽按鈕，右側(cè)界面的托盤(pán)上會(huì)出現(xiàn)碼放整齊的每一層的物塊的擺放方式，操作者可以直觀(guān)地觀(guān)測(cè)到產(chǎn)品碼放后的方式，方便操作者進(jìn)行修改或下一步操作。

圖2為兩層碼垛的操作，第一層放置了6個(gè)物塊，其中2[×]2個(gè)物塊正向碼放，2[×]1個(gè)物塊旋轉(zhuǎn)90°縱向碼放，第二層放置了4個(gè)物塊，以2[×]2的方式正向碼放。在單擊預(yù)覽按鈕后，右側(cè)屏幕顯示了兩層碼垛的示意圖。

設(shè)定碼垛方式界面對(duì)對(duì)話(huà)框窗口進(jìn)行分割。當(dāng)用戶(hù)需要同時(shí)對(duì)窗口的不同部分進(jìn)行編輯時(shí)常常會(huì)用到切分窗口。切分窗口分為動(dòng)態(tài)切分窗口和靜態(tài)切分窗口，本文選擇的是靜態(tài)切分窗口的方式。 窗口分割的程序?qū)懺诖翱趧?chuàng)建函數(shù)OnCreate（）中，調(diào)用CreateStatic（）函數(shù)產(chǎn)生靜態(tài)切分。調(diào)用 CreateView（）函數(shù)產(chǎn)生每個(gè)視圖窗口。

1.4 設(shè)定運(yùn)動(dòng)路徑界面

在前面的設(shè)計(jì)中，流水線(xiàn)的位置和高度、碼盤(pán)的位置和高度以及物塊擺放的位置、物塊碼放的方式和順序已經(jīng)確定，但碼垛機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路徑還沒(méi)有確定。設(shè)定運(yùn)動(dòng)路徑界面就是為了確定四軸碼垛機(jī)械臂碼放產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。設(shè)定運(yùn)動(dòng)路徑界面設(shè)置圖如圖3所示。機(jī)械臂碼垛過(guò)程共有六個(gè)運(yùn)動(dòng)步驟，如下所示：

（1） 四軸碼垛機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)到流水線(xiàn)上物塊的位置，打開(kāi)末端夾持器，然后閉合夾持器從流水線(xiàn)拾取物塊。

（2） 四軸碼垛機(jī)械臂用末端夾持器抬起物塊，運(yùn)動(dòng)到流水線(xiàn)正上方某位置，停頓1 s。

（3） 四軸碼垛機(jī)械臂用末端夾持器抓住物塊，從流水線(xiàn)上方移動(dòng)到物塊要碼放在碼盤(pán)位置的正上方，停頓1 s。

（4） 四軸碼垛機(jī)械臂移動(dòng)到托盤(pán)要碼放物塊的位置，打開(kāi)末端夾持器把物塊放到托盤(pán)上。

（5） 四軸碼垛機(jī)械臂打開(kāi)夾持器空載到托盤(pán)正上方，閉合末端夾持器。

（6） 四軸碼垛機(jī)械臂空載移動(dòng)到流水線(xiàn)正上方。完成一次碼垛流程，然后重復(fù)這六個(gè)運(yùn)動(dòng)步驟。

設(shè)定運(yùn)動(dòng)路徑界面的左側(cè)有一個(gè)路徑示意圖，示意的就是四軸碼垛機(jī)械臂碼垛過(guò)程所經(jīng)歷的6個(gè)位置，按照1?2?3?4?5?6?1的順序循環(huán)反復(fù)。位置1是流水線(xiàn)上物塊的位置，位置2和位置6是流水線(xiàn)的上方，位置3和位置5在舵盤(pán)的上方，位置4是舵盤(pán)上物塊要擺放的位置。根據(jù)前三個(gè)功能界面的設(shè)置，位置1和位置4的坐標(biāo)已經(jīng)確定，通過(guò)設(shè)定運(yùn)動(dòng)路徑界面可以確定其他四個(gè)位置的[y]方向坐標(biāo)，[x]方向坐標(biāo)和[z]方向坐標(biāo)，默認(rèn)和位置1或位置4相同，即位置3，5在位置1的正上方，位置2，6在位置4的正上方，但距離可以設(shè)定。設(shè)定方式在界面的左側(cè)，有四個(gè)編輯框分別對(duì)應(yīng)著位置2，3，5，6的[y]方向坐標(biāo)，仿真控制軟件默認(rèn)設(shè)置距離為1個(gè)單位，通過(guò)編輯框右側(cè)的+，-按鈕可以對(duì)幾個(gè)位置的[y]坐標(biāo)進(jìn)行增加或降低的修改。修改完成后退出界面，確定了四軸碼垛機(jī)械臂的完整碼垛路徑。

2 四軸碼垛機(jī)械臂硬件設(shè)計(jì)

2.1 DSP程序的編譯

DSP控制程序主要涉及定時(shí)器中斷和串口通信兩部分。舵機(jī)的控制信號(hào)是周期為20 ms，頻率為50 Hz的PWM波，占空比在2.5%～12.5%之間。飛思卡爾mc56f8013型DSP擁有6路PWM通道，但可以輸出PWM波的最小頻率值高于50 Hz，因此選擇定時(shí)器中斷的方式產(chǎn)生PWM波。 首先設(shè)定一個(gè)10 μs的定時(shí)器，定時(shí)器中斷2 000次就是10 μs×2 000=20 ms，也就是舵機(jī)控制信號(hào)的一個(gè)周期。當(dāng)定時(shí)器中斷的前1 000次，控制輸出端口輸出高電平，定時(shí)器中斷的后1 000次，輸出端口輸出低電平時(shí)，就產(chǎn)生了一個(gè)占空比為50%的PWM波，當(dāng)改變輸出高電平和輸出低電平的中斷次數(shù)時(shí)，PWM波的占空比也隨之改變，舵機(jī)就會(huì)輸出不同的角度，從而帶動(dòng)四軸碼垛機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)高電平的中斷次數(shù)為50次時(shí)，此時(shí)的占空比為[502 000=]2.5%，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)0°；當(dāng)高電平的中斷次數(shù)為250次時(shí)，占空比為[2502 000=]12.5%，舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)180°。

在CodeWarrior平臺(tái)的專(zhuān)家處理模塊添加定時(shí)器的嵌入豆，定義定時(shí)器的時(shí)間為10 μs。添加5個(gè)I/O接口的嵌入豆，用于輸出5路PWM波控制舵機(jī)。添加一個(gè)串口通信的嵌入豆，接收四軸碼垛機(jī)械臂控制軟件發(fā)送的串口數(shù)據(jù)，這些串口數(shù)據(jù)已經(jīng)在軟件編程中轉(zhuǎn)化成高電平的定時(shí)器中斷次數(shù)，方便了DSP的編程操作。

定時(shí)器中斷程序的流程圖如圖4所示。

2.2 硬件電路設(shè)計(jì)

控制器采用ms56f8013最小系統(tǒng)，系統(tǒng)包含了程序傳輸、串口通信、電流驅(qū)動(dòng)等基本模塊。

其中舵機(jī)電路原理圖如圖5所示。圖中所示的是一個(gè)舵機(jī)與DSP的連接圖，舵機(jī)的控制信號(hào)線(xiàn)與DSP的輸出端口相連結(jié)，端口輸出PWM控制信號(hào)。為了保證為舵機(jī)提供足夠大的功率，舵機(jī)和DSP分開(kāi)供電。

實(shí)驗(yàn)時(shí)采用雙路穩(wěn)壓穩(wěn)流電源為舵機(jī)和DSP分別供電。DSP最小系統(tǒng)上有電壓轉(zhuǎn)換功能，把5 V電壓轉(zhuǎn)成3.3 V為DSP芯片供電。舵機(jī)的供電電壓可選擇在4.8～6 V之間，系統(tǒng)選擇5.5 V為舵機(jī)供電。

3 系統(tǒng)測(cè)試

在實(shí)際運(yùn)行四軸碼垛機(jī)械臂時(shí)，首先通過(guò)下載器把在CodeWarrior IDE中編譯的DSP程序下載到DSP中，程序下載成功后，把計(jì)算機(jī)和DSP通過(guò)RS 232串口連接線(xiàn)連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)的串口通信。舵機(jī)的三條線(xiàn)分別是電源線(xiàn)、地線(xiàn)和控制信號(hào)線(xiàn)，DSP的端口1到端口5分別輸出五個(gè)舵機(jī)的控制信號(hào)PWM波形，把舵機(jī)的控制信號(hào)線(xiàn)和DSP相應(yīng)的端口連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)DSP對(duì)執(zhí)行器舵機(jī)的控制。DSP和舵機(jī)分別供電，把地線(xiàn)相連接。上位機(jī)和下位機(jī)連接好后，開(kāi)始對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試內(nèi)容是四軸碼垛機(jī)械臂把一個(gè)物塊從流水線(xiàn)的位置碼放到托盤(pán)位置，即軟件測(cè)試中第一個(gè)物塊的碼放情況。由1.4小節(jié)可知，四軸碼垛機(jī)械臂碼放一次物塊要經(jīng)過(guò)6個(gè)位置，仿真控制軟件計(jì)算出的底座、下臂、上臂舵機(jī)在6個(gè)位置所旋轉(zhuǎn)的角度如表1所示。折線(xiàn)圖如圖6所示。

四軸碼垛機(jī)械臂在運(yùn)行過(guò)程中的底座舵機(jī)控制信號(hào)圖如圖7所示。

由舵機(jī)原理可知，高電平的時(shí)長(zhǎng)為0.5 ms時(shí)輸出角度為0°，高電平時(shí)長(zhǎng)為1 ms時(shí)輸出角度為45°，高電平時(shí)長(zhǎng)為2.5 ms時(shí)輸出角度為180°。圖7是機(jī)械臂底座舵機(jī)運(yùn)行在位置3，4，5時(shí)的控制信號(hào)圖，此時(shí)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度大約為90°，信號(hào)頻率為50 Hz，符合舵機(jī)的控制要求。

由測(cè)試可得，四軸碼垛機(jī)械臂的DSP可以通過(guò)RS 232串口通信模塊接收控制軟件傳遞的舵機(jī)角度數(shù)據(jù)，同時(shí)DSP可以對(duì)舵機(jī)進(jìn)行控制，使舵機(jī)能夠按照仿真控制軟件計(jì)算的角度旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)型四軸碼垛機(jī)械臂的碼垛功能。

4 結(jié) 論

工業(yè)機(jī)器人碼垛技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視，它在提高生產(chǎn)效率、降低事故發(fā)生概率、改善生產(chǎn)環(huán)境等方面都有重要作用，本文完成了四軸碼垛機(jī)械臂仿真控制軟件的設(shè)計(jì)。軟件可以根據(jù)用戶(hù)輸入的產(chǎn)品信息、位置信息、碼垛方式信息等規(guī)劃好機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)路線(xiàn)，利用三維動(dòng)畫(huà)的方式顯示機(jī)械臂碼垛的實(shí)時(shí)過(guò)程。軟件通過(guò)串口通信模塊把機(jī)械臂碼垛過(guò)程中各個(gè)關(guān)節(jié)的角度值傳遞給DSP。機(jī)械臂系統(tǒng)采用DSP作為控制器，舵機(jī)作為機(jī)械臂的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，用DSP控制舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)四軸碼垛機(jī)械臂實(shí)物的碼垛過(guò)程。

四軸碼垛機(jī)械臂控制系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了預(yù)期功能，可以通過(guò)軟件對(duì)機(jī)械臂系統(tǒng)進(jìn)行控制和三維動(dòng)畫(huà)仿真，并且實(shí)現(xiàn)了機(jī)械臂實(shí)物的碼垛過(guò)程。可以在仿真控制軟件中實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械臂的整合。后期改進(jìn)可以把對(duì)其他類(lèi)型機(jī)械臂的控制和仿真添加到軟件中，實(shí)現(xiàn)一款軟件對(duì)多種工業(yè)機(jī)器人的控制，使得軟件的利用率更高，使用更方便，同時(shí)也降低開(kāi)發(fā)成本。

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機(jī)械仿真設(shè)計(jì)范文4

關(guān)鍵詞：機(jī)械加工設(shè)備；布局方案；仿真技術(shù)

前言：對(duì)于機(jī)械加工設(shè)備布局來(lái)說(shuō)，主要有兩種布局設(shè)計(jì)方式，一種是手工設(shè)計(jì)方式，這種方式依靠經(jīng)驗(yàn)和手工推演計(jì)算，科學(xué)性有待商榷，一出現(xiàn)低效率和片面性問(wèn)題，另外一種則是利用計(jì)算機(jī)輔助進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)企業(yè)的CAD/ERP/CAM等信息數(shù)據(jù)接口提取數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)，從而對(duì)機(jī)械加工時(shí)設(shè)備進(jìn)行布局和仿真。通過(guò)仿真結(jié)果來(lái)評(píng)估機(jī)械加工設(shè)備和生產(chǎn)能力，從而為機(jī)械加工設(shè)備的布局以及加工生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃制定提供依據(jù)。基于以上，本文簡(jiǎn)要分析了機(jī)械加工設(shè)備布局方法及其仿真技術(shù)。

1機(jī)械加工設(shè)備布局設(shè)計(jì)

1.1設(shè)計(jì)步驟分析

機(jī)械設(shè)備布局規(guī)劃設(shè)計(jì)的步驟主要有四個(gè)階段：①初步設(shè)計(jì)階段：指的是對(duì)車(chē)間布局面積、零件年產(chǎn)量、工藝數(shù)據(jù)等相關(guān)企業(yè)信息進(jìn)行收集，制定生產(chǎn)工藝的總體過(guò)程和綱領(lǐng)；②詳細(xì)設(shè)計(jì)階段：主要指的是對(duì)初步設(shè)計(jì)中的問(wèn)題進(jìn)行分析，完成機(jī)械設(shè)備布局的設(shè)計(jì)流程[1]；③建模仿真階段：指的是對(duì)機(jī)械設(shè)備、布局、工藝等數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的建立和仿真過(guò)程；④優(yōu)化評(píng)價(jià)階段：指的是對(duì)機(jī)械設(shè)備布局結(jié)果和仿真分析進(jìn)行科學(xué)的鑒定和評(píng)價(jià)。

1.2建模過(guò)程

用編碼對(duì)機(jī)械設(shè)備的長(zhǎng)、寬、高、位置坐標(biāo)、加工能力以及所屬車(chē)間等一般屬性進(jìn)行表示，用特殊符號(hào)對(duì)必須緊鄰、必須遠(yuǎn)離等機(jī)械設(shè)備之間的約束關(guān)系進(jìn)行標(biāo)示。綜合考慮影響機(jī)械設(shè)備布局的參數(shù)，選擇合適的機(jī)械設(shè)備車(chē)間物流類(lèi)型和布置類(lèi)型，例如工藝布置類(lèi)型、成組布置類(lèi)型、產(chǎn)品布置類(lèi)型等。

1.3多目標(biāo)優(yōu)化

對(duì)影響企業(yè)生產(chǎn)和工藝規(guī)程的零件年產(chǎn)量、批量等參數(shù)進(jìn)行研究。不同零件工藝想進(jìn)成都以及不同工藝對(duì)應(yīng)機(jī)械設(shè)備的加工時(shí)間都有著一定的差異性，通過(guò)數(shù)學(xué)建模的算法來(lái)計(jì)算出不同條件下對(duì)應(yīng)的機(jī)械設(shè)備布局。布局優(yōu)化目標(biāo)是提升機(jī)械設(shè)備的利用效率、減少零件搬運(yùn)距離、降低等待時(shí)間。

在優(yōu)化的過(guò)程中，如何保證系統(tǒng)滿(mǎn)足加工規(guī)則的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)目標(biāo)要求的滿(mǎn)足是關(guān)鍵，計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)備布局可以通過(guò)仿真的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線(xiàn)反饋信息優(yōu)化，從而對(duì)機(jī)械設(shè)備布局進(jìn)行調(diào)整和核對(duì)，使其滿(mǎn)足系統(tǒng)目標(biāo)函數(shù)。

1.4機(jī)械設(shè)備加工規(guī)則

在機(jī)械設(shè)備仿真過(guò)程中要滿(mǎn)足一定的加工規(guī)則：①一個(gè)機(jī)械設(shè)備在同一時(shí)間只能夠加工一個(gè)零件；②在選擇加工順序的過(guò)程中，要根據(jù)工藝路線(xiàn)選擇對(duì)應(yīng)設(shè)備來(lái)確定加工順序，或者按照設(shè)備編號(hào)進(jìn)行加工[2]；③零件工序和時(shí)間提前輸入設(shè)定，在允許范圍內(nèi)可以對(duì)機(jī)械加工設(shè)備的加工能力進(jìn)行調(diào)整；④預(yù)先確定零件進(jìn)入加工生產(chǎn)線(xiàn)的時(shí)間。

2方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1機(jī)械加工設(shè)備布局流程

用模型來(lái)表達(dá)復(fù)雜的加工過(guò)程，去除不必要的細(xì)節(jié)，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)模型實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化，之后建立仿真模型，進(jìn)行仿真過(guò)程，輸出仿真結(jié)果。

首先，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)中初始化機(jī)械加工設(shè)備布局位置值進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)和獲取，以此為基礎(chǔ)對(duì)車(chē)間已有生產(chǎn)線(xiàn)的初始化布局進(jìn)行繪制。采用物理距離最短、加工時(shí)間最少的優(yōu)化目標(biāo)制定布局的類(lèi)型和作業(yè)計(jì)劃，即對(duì)加工過(guò)程中操作狀態(tài)進(jìn)行規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

生產(chǎn)車(chē)間機(jī)械加工設(shè)備的布置形式可以分為兩種，一種是線(xiàn)性布置方式，一種是網(wǎng)狀布置方式。一般來(lái)說(shuō)，機(jī)械設(shè)備布局主要采用線(xiàn)性布置方式，線(xiàn)性布局方案有很多種，例如蛇形模型布局方案、直線(xiàn)模型布局方案等。從本質(zhì)上來(lái)講，布局優(yōu)化過(guò)程是復(fù)雜的組合優(yōu)化過(guò)程。

2.2離散事件仿真技術(shù)

在計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)備進(jìn)行布局的過(guò)程中，不僅需要設(shè)計(jì)布局，還需要對(duì)布局進(jìn)行仿真和檢驗(yàn)，機(jī)械設(shè)備布局仿真能夠?qū)Y(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，等夠?yàn)閷?shí)際的加工生產(chǎn)過(guò)程提供重要的參考標(biāo)準(zhǔn)，例如生產(chǎn)時(shí)間、設(shè)備利用率、瓶頸工序等都可以通過(guò)仿真來(lái)獲取。

在仿真的過(guò)程中，需要對(duì)實(shí)際的機(jī)械加工設(shè)備加工生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行模擬，這就要建立機(jī)械設(shè)備、車(chē)間、工藝以及人員的數(shù)據(jù)表。對(duì)于機(jī)械加工來(lái)說(shuō)，其生產(chǎn)線(xiàn)屬于典型的離散事件，這就需要采用離散事件仿真的方法來(lái)對(duì)整個(gè)機(jī)械加工設(shè)備布局進(jìn)行模擬仿真，離散事件仿真技術(shù)能夠讓生產(chǎn)線(xiàn)的加工任務(wù)在機(jī)械加工設(shè)備上流動(dòng)加工。可以采用模擬時(shí)鐘進(jìn)行仿真，當(dāng)機(jī)械加工設(shè)備完成一道工序之后，模擬時(shí)鐘就會(huì)向前推進(jìn)一個(gè)單位，加工任務(wù)的完成相當(dāng)于一個(gè)事件，建立仿真程序，輸入仿真參數(shù)和數(shù)據(jù)，對(duì)仿真程序進(jìn)行初始化，定時(shí)器T=0，當(dāng)有加工任務(wù)存在時(shí)，定時(shí)器T計(jì)時(shí)開(kāi)始，之后進(jìn)行加工仿真[3]。

2.3仿真方案技術(shù)實(shí)現(xiàn)

在相關(guān)平臺(tái)中建立數(shù)據(jù)表，用關(guān)鍵字將數(shù)據(jù)表聯(lián)系起來(lái)，采用ADOi數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，仿真有著動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)，需要及時(shí)刷新來(lái)顯示具體的仿真效果，采用GDI來(lái)繪制圖形。

面向?qū)ο蠼Job、CTask等仿真類(lèi)，其中CTask與工藝表對(duì)應(yīng)，CWorker與工人類(lèi)對(duì)應(yīng)，將CTask對(duì)象添加到CJob的數(shù)據(jù)鏈表中，此時(shí)完成仿真任務(wù)的建立。仿真類(lèi)對(duì)象有著可重用性、可修改性和可集成性的特點(diǎn)，其屬于模塊性質(zhì)，以機(jī)械加工設(shè)備、零件以及事件等的建立為基礎(chǔ)，通過(guò)幾何圖形的二維特征或三維特征來(lái)對(duì)仿真事件的發(fā)生對(duì)象進(jìn)行描繪，用不同顏色來(lái)對(duì)事件的狀態(tài)進(jìn)行區(qū)分，從而實(shí)現(xiàn)仿真方案技術(shù)的實(shí)現(xiàn)。

結(jié)論：綜上所述，本文簡(jiǎn)要分析了機(jī)械加工設(shè)備的布局方法以及仿真技術(shù)，探討了機(jī)械加工設(shè)備布局設(shè)計(jì)流程和具體的方法，研究了仿真技術(shù)方案的實(shí)現(xiàn)，旨在為相關(guān)研究提供參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉弟新. 機(jī)械加工設(shè)備布局方法及其仿真技術(shù)研究[D].大連理工大學(xué)，2006.

機(jī)械仿真設(shè)計(jì)范文5

    1概念

    1)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)是識(shí)別機(jī)械設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的一門(mén)新的科學(xué)技術(shù),它主要研究機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行中狀態(tài)的變化,以及在診斷信息中的反應(yīng)。

    2)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)包括了對(duì)機(jī)械設(shè)備的診斷、預(yù)測(cè)及運(yùn)行時(shí)的監(jiān)測(cè)3個(gè)方面。

    3)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)是通過(guò)監(jiān)測(cè)狀態(tài)信號(hào),對(duì)它所監(jiān)測(cè)出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行分析處理,從而診斷和識(shí)別機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),進(jìn)一步預(yù)測(cè)機(jī)械設(shè)備將來(lái)的狀態(tài),確定需要控制機(jī)械設(shè)備措施的一門(mén)新技術(shù)。

    2控制機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)工作的幾個(gè)措施

    1)定時(shí)監(jiān)測(cè)。定期定時(shí)的為使用中的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

    2)跟蹤監(jiān)測(cè)。跟蹤監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常的機(jī)械設(shè)備,了解機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)工作狀態(tài)的變化,如果發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)有變化的趨勢(shì),就應(yīng)該馬上組織維修。

    3)驗(yàn)收監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)維修后的機(jī)械設(shè)備,通過(guò)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷已經(jīng)維修后的機(jī)械設(shè)備的使用狀態(tài),與專(zhuān)業(yè)的維修人員一起商討維修后的機(jī)械設(shè)備是不是還能夠正常使用或者淘汰。

    4)其他監(jiān)測(cè)。在平常對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢查時(shí),一些不太主要的機(jī)械設(shè)備如果也監(jiān)測(cè)出來(lái)問(wèn)題,可以對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢測(cè),并且分析判斷,解決小問(wèn)題,避免將來(lái)促成大問(wèn)題。

    3機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的發(fā)展路程

    1)監(jiān)測(cè)出機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)的狀態(tài),結(jié)合多位專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行分析,通過(guò)縝密研究后,最終確定出可能存在的機(jī)械設(shè)備的故障或者隱患。

    2)測(cè)量?jī)x器的出現(xiàn),為機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)的發(fā)展起到了一定的推進(jìn)作用,用測(cè)量?jī)x器測(cè)量出機(jī)械設(shè)備運(yùn)行時(shí)的參數(shù)數(shù)據(jù),通過(guò)計(jì)算比較,最后確定出故障的原因,或者通過(guò)對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行多次的測(cè)量比較,根據(jù)機(jī)械設(shè)備工作的狀態(tài)確定出是否會(huì)出現(xiàn)故障或者隱患。

    3)計(jì)算機(jī)硬件、軟件的快速發(fā)展與開(kāi)發(fā)。計(jì)算機(jī)機(jī)械設(shè)備管理模式已經(jīng)逐漸的代替了原來(lái)老式的管理,機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)也逐漸的發(fā)展到了計(jì)算機(jī)時(shí)代。有些專(zhuān)業(yè)的機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)儀器不僅僅只具有測(cè)量、記錄參數(shù)的功能,甚至還能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)出來(lái)的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析處理。只要將機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)出來(lái)的參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)內(nèi),電腦就能對(duì)這些監(jiān)測(cè)出的數(shù)據(jù)作出簡(jiǎn)單分析,還能夠顯示出相關(guān)的一些圖譜,甚至還可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)儀器所測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)參數(shù)進(jìn)行綜合的評(píng)價(jià)。

    4)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及,使機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)及診斷技術(shù)方面的研究進(jìn)入到更深更專(zhuān)業(yè)的階段,研究工作從機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研制進(jìn)入到診斷方法的研究;監(jiān)測(cè)診斷手段由震動(dòng)工藝參數(shù)的監(jiān)測(cè)擴(kuò)大到能量損耗的監(jiān)測(cè)診斷;研究對(duì)象由旋轉(zhuǎn)機(jī)械擴(kuò)展到發(fā)動(dòng)機(jī)、工程施工機(jī)械以及生產(chǎn)線(xiàn);時(shí)空范圍由當(dāng)?shù)乇O(jiān)測(cè)診斷擴(kuò)大到異地監(jiān)測(cè),即監(jiān)測(cè)診斷網(wǎng)絡(luò)。

    4發(fā)展趨勢(shì)

    4.1不斷引入機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷_的新技術(shù)

    1)硬件方面:功能強(qiáng)化—便攜式數(shù)采增加整周期采樣、雙通道;提高機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的可靠性;性能提高——高速多通道并行,DSP器件。

    2)軟件方面:功能更加豐富完善、準(zhǔn)確有效;信號(hào)數(shù)據(jù)分析處理技術(shù)的成果逐漸轉(zhuǎn)為實(shí)際化;計(jì)算技術(shù)中對(duì)分布式方法的運(yùn)用。

    4.2計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中對(duì)機(jī)械設(shè)備的診斷功能不斷完善

    1)診斷分析數(shù)據(jù)的確定系統(tǒng):針對(duì)有關(guān)的機(jī)械設(shè)備及參數(shù),給出若干可能故障的說(shuō)明和分析依據(jù),最后由操作者或分析人員來(lái)確定結(jié)論。

    2)診斷技術(shù)的輔助系統(tǒng):在給出分析處理結(jié)果和故障特征提示的情況下,利用人機(jī)集合的方式進(jìn)行故障分析與判斷。

    3)診斷技術(shù)中的專(zhuān)家系統(tǒng):利用知識(shí)庫(kù)和推理機(jī),由計(jì)算機(jī)自主(配合一定的人機(jī)交互)完成故障分析與診斷,并提出相應(yīng)的處理措施。

    4.3機(jī)械設(shè)備的管理功能占據(jù)了非常重要地位

    機(jī)械設(shè)備中的遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)是診斷技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與信息、決策支持技術(shù)與數(shù)據(jù)庫(kù)相結(jié)合的產(chǎn)物,它也是建立在分布式或集中式機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之上的。它所應(yīng)用的技術(shù)主要有:獲取機(jī)械設(shè)備的故障信息、互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。而想要使信號(hào)采集、信號(hào)分析處理和診斷技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)上遠(yuǎn)程控制操作,就一定要解決下面的問(wèn)題:網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下運(yùn)行的遠(yuǎn)程機(jī)械設(shè)備信號(hào)采集;分析信號(hào)處理軟件的設(shè)計(jì);現(xiàn)場(chǎng)對(duì)機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)處理;網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試數(shù)據(jù)、診斷分析方法和共享軟件。由此看出,機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)中遠(yuǎn)程協(xié)作診斷已經(jīng)過(guò)試驗(yàn)實(shí)現(xiàn),但是,因?yàn)樵跈C(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)領(lǐng)域中的信息還沒(méi)有統(tǒng)一,協(xié)作手段和機(jī)制還不夠完善,離建設(shè)機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷醫(yī)院的目標(biāo)還有著很大的距離。在不久的將來(lái),我們也應(yīng)該吸取國(guó)外同行的一些實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)領(lǐng)域的最前沿的科學(xué)研究技術(shù)。通過(guò)我們自己的努力,在機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)領(lǐng)域中做出一些成績(jī),讓這門(mén)新理念技術(shù)有更加寬闊的前景。

    5機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的應(yīng)用意義

    5.1有利于提高人們機(jī)械設(shè)備的管理水平

    把機(jī)械設(shè)備管理好,不僅是保證企業(yè)機(jī)械設(shè)備再生產(chǎn)的必要條件,而且還能夠提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益,推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)的發(fā)展。因此,通過(guò)機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)維修,是提高我們對(duì)機(jī)械設(shè)備管理水平的重要條件。

    5.2減少機(jī)械設(shè)備的事故危害性,避免重大機(jī)械設(shè)備事故的發(fā)生

    現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)很是復(fù)雜,自動(dòng)化的程度也越來(lái)越高,功能也越來(lái)越完善。機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)重大故障或者發(fā)生安全事故所帶來(lái)的影響程度,有時(shí)不僅會(huì)給企業(yè)造成經(jīng)濟(jì)損失,甚至還會(huì)出現(xiàn)重大的安全事故。

    5.3可以間接產(chǎn)生社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益

    生產(chǎn)停機(jī)、停工帶來(lái)的單位損失越來(lái)越大。實(shí)施機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)不僅減低了機(jī)械設(shè)備的周期費(fèi)用,也間接地提高了以生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型為目標(biāo)的設(shè)備管理水平。機(jī)械設(shè)備監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備管理的一個(gè)主要組成部分,機(jī)械設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)是機(jī)械設(shè)備管理與維修不可缺少的技術(shù)思想。尤其當(dāng)今社會(huì)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,機(jī)械設(shè)備維修成本的控制和成本降低是企業(yè)應(yīng)該挖掘的途徑之一。所以,機(jī)械設(shè)備應(yīng)用狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù),讓預(yù)知維修取代傳統(tǒng)落后的定期維修和定期預(yù)防是歷史進(jìn)步的必然。

機(jī)械仿真設(shè)計(jì)范文6

[關(guān)鍵詞]機(jī)械設(shè)備 故障診斷 診斷方法 處理方法

中圖分類(lèi)號(hào)：TM734 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2017）01-0019-02

引言

機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)與使用，是促進(jìn)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提升的基A，比如鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)、工程建設(shè)企業(yè)，都需要使用大量的機(jī)械設(shè)備，這些機(jī)械設(shè)備的造價(jià)較高，使用過(guò)程中可以對(duì)各種問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)處理，使得工業(yè)生產(chǎn)、工程建設(shè)效率得到提升，從而提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平。以鋼鐵生產(chǎn)為例，在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備的使用率逐年上升，鋼鐵企業(yè)采購(gòu)了很多大型機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化、批量化生產(chǎn)，同時(shí)很多鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備也逐漸實(shí)現(xiàn)智能化，生產(chǎn)技術(shù)人員通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置，就可以完成自動(dòng)控制與管理，減少技術(shù)人員的工作強(qiáng)度。機(jī)械設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的重要工具，加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的管理，無(wú)疑是提高企業(yè)生產(chǎn)水平的重要途徑，有利于企業(yè)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展，為企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前很多工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的作業(yè)過(guò)程是一個(gè)封閉式、系統(tǒng)化、模式化、流水化的作業(yè)過(guò)程，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行包括很多道工序，各道工序之間應(yīng)該要實(shí)現(xiàn)良好的銜接，如果其中的一道工序出現(xiàn)問(wèn)題，某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生產(chǎn)順序被擾亂，生產(chǎn)效率受到影響，帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。還是以鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)為例，鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程包括煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋四個(gè)主要工序，每一道工序都需要不同的機(jī)械設(shè)備，生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備種類(lèi)繁多，因此必須要加強(qiáng)對(duì)各種設(shè)備的使用情況的檢測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行處理，確保設(shè)備正常，提高設(shè)備的使用效率。

一、機(jī)械設(shè)備的診斷技術(shù)發(fā)展情況

機(jī)械設(shè)備是對(duì)各種工作進(jìn)行完成的重要工具，機(jī)械設(shè)備的診斷技術(shù)是掌握設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的異常狀態(tài)與故障之間的關(guān)系，從而預(yù)測(cè)未來(lái)的技術(shù)，當(dāng)前關(guān)于機(jī)械設(shè)備的診斷技術(shù)的研究越來(lái)越多，主要是對(duì)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)機(jī)械在正常運(yùn)行的時(shí)候具有一個(gè)狀態(tài)，設(shè)備產(chǎn)生故障的時(shí)候再進(jìn)行運(yùn)行，又會(huì)產(chǎn)生另一種狀態(tài)，針對(duì)這兩種狀態(tài)要進(jìn)行分析和對(duì)比，從而找出機(jī)械設(shè)備的故障所在。機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)是利用對(duì)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)信號(hào)進(jìn)行處理，結(jié)合診斷對(duì)象的歷史狀態(tài)，來(lái)識(shí)別機(jī)械設(shè)備及其零部件的實(shí)時(shí)技術(shù)狀態(tài)的技術(shù)形式，根據(jù)所得到的結(jié)果，還能對(duì)未來(lái)機(jī)械設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。總體來(lái)講，機(jī)械設(shè)備的診斷技術(shù)的發(fā)展經(jīng)過(guò)了四個(gè)階段的發(fā)展：

第一，在十九世紀(jì)，機(jī)械已經(jīng)出現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，發(fā)達(dá)國(guó)家的工業(yè)革命使得機(jī)械化生產(chǎn)開(kāi)始普及，當(dāng)時(shí)機(jī)械設(shè)備診斷技術(shù)不高，當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，等到故障十分明顯的時(shí)候才能被察覺(jué)，一般是采取事后維修的方式對(duì)故障進(jìn)行處理。

第二，從上世紀(jì)二十年大到五十年代，機(jī)械設(shè)備的復(fù)雜程度有了很大的提高，因此機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的可能性增大，對(duì)此，很多企業(yè)在機(jī)械設(shè)備使用過(guò)程中設(shè)置了定期維修的模式，在這個(gè)時(shí)期內(nèi)，機(jī)械故障診斷技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始萌芽。

第三，上世紀(jì)六十年代到七十年代時(shí)期，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)、通信技術(shù)等先進(jìn)的技術(shù)得到快速發(fā)展，這些技術(shù)在機(jī)械領(lǐng)域的應(yīng)用，使得機(jī)械設(shè)備的維修變得更加方便、及時(shí)，很多維修人員可以按照科學(xué)的方式對(duì)機(jī)械設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行掌握，并且及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行維修。

第四，上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，人工智能技術(shù)以及專(zhuān)家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究和應(yīng)用，使得機(jī)械設(shè)備的維修又進(jìn)入都一個(gè)全新的時(shí)代，在機(jī)械設(shè)備的使用過(guò)程中，診斷技術(shù)的智能化水平不斷提高，使得機(jī)械設(shè)備的診斷變得更加智能化、自動(dòng)化，而且提高了設(shè)備故障的診斷效率和維修效率。

二、機(jī)械設(shè)備的故障診斷方式和故障分類(lèi)

（一）機(jī)械設(shè)備的故障診斷方式

機(jī)械設(shè)備故障診斷包括兩種方式，第一，簡(jiǎn)易診斷技術(shù)，主要依靠技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，技術(shù)人員要對(duì)設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的狀態(tài)進(jìn)行快速地概況和評(píng)價(jià)，同時(shí)，技術(shù)人員要對(duì)設(shè)備有詳細(xì)的了解，對(duì)其歷史維修情況等進(jìn)行掌握，從而當(dāng)機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)異常情況的時(shí)候能夠第一時(shí)間確定設(shè)備的基本故障類(lèi)型。簡(jiǎn)易診斷技術(shù)主要是通過(guò)人的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、味覺(jué)、觸覺(jué)，或者借助一些簡(jiǎn)單的工具和儀器，按照預(yù)先設(shè)計(jì)的方式對(duì)設(shè)備上的一些固定點(diǎn)位進(jìn)行檢測(cè)，使得設(shè)備上的一些缺陷或者安全隱患能夠被及早發(fā)現(xiàn)，并且得到及時(shí)處理。第二，精密診斷技術(shù)。精密診斷技術(shù)指的是由專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員借助專(zhuān)業(yè)精密的儀器對(duì)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行診斷的技術(shù)，這是在簡(jiǎn)易診斷基礎(chǔ)上實(shí)施的更加細(xì)致的診斷和分析，從而能夠?qū)收系念?lèi)型進(jìn)行明確，確定故障的位置、原因、程度以及發(fā)展趨勢(shì)。采用精密儀器進(jìn)行診斷，必須要使用相應(yīng)的儀器設(shè)備，對(duì)故障檢測(cè)準(zhǔn)確率的提升有一定幫助，但同時(shí)也存在由于儀器設(shè)備誤差問(wèn)題帶來(lái)的檢測(cè)誤差。（見(jiàn)圖1）

（二）機(jī)械設(shè)備的故障分類(lèi)

無(wú)論是哪一種機(jī)械，其故障的分類(lèi)都可以歸結(jié)為以下兩類(lèi)：

第一，劣化故障。當(dāng)機(jī)械設(shè)備使用一段時(shí)間之后，設(shè)備中的很多元器件都可能會(huì)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，一些零件會(huì)發(fā)生磨損、疲勞、腐蝕等現(xiàn)象，尤其是一些金屬材料組織，其改變過(guò)程是不可逆的，當(dāng)這些元器件出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，就會(huì)使得機(jī)械設(shè)備的功能受到影響和阻礙，最終引起更加嚴(yán)重的故障。

第二，人為故障。機(jī)械設(shè)備的操作應(yīng)該要配備專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在設(shè)備操作運(yùn)行過(guò)程中，一方面由于技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)不高，加上責(zé)任心缺乏，工作態(tài)度不端正，因此導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備管理工作不到位，出現(xiàn)的很多問(wèn)題不能及時(shí)進(jìn)行處理，導(dǎo)致問(wèn)題不斷擴(kuò)大，最后產(chǎn)生大范圍地故障。比如技術(shù)人員在使用機(jī)械的時(shí)候超載、超速以及違反其他的規(guī)定，造成嚴(yán)重的故障。

另外，按照不同的分類(lèi)方式也可以將故障分成不同的種類(lèi)，比如按照故障的持續(xù)時(shí)間，可以分為臨時(shí)故障、持久性故障，臨時(shí)故障為持續(xù)時(shí)間較短的故障，持久性故障為持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，直至機(jī)械設(shè)備不能工作為止。按照故障形成的速度，可以將其分為突發(fā)性故障、漸發(fā)性故障，突發(fā)性故障指的是突然發(fā)生的故障，而漸發(fā)性故障則指的是在機(jī)械設(shè)備工作過(guò)程中漸漸產(chǎn)生的故障。按照故障的性質(zhì)分類(lèi)，可以分為功能故障、參數(shù)故障等，前者指的是由于機(jī)械設(shè)備的功能受損的故障，而后者指的是機(jī)械設(shè)備的參數(shù)異常故障，參數(shù)異常也會(huì)造成機(jī)械設(shè)備的功能受到影響。無(wú)論是何種分類(lèi)方式，都應(yīng)該要以故障的處理為先導(dǎo)，及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行確定，并且采取相應(yīng)的技術(shù)措施對(duì)故障進(jìn)行解決，確保設(shè)備能夠盡快恢復(fù)到正常工作的狀態(tài)，提高設(shè)備的工作效率。

三、鋼鐵機(jī)械設(shè)備的診斷與處理方法

本文以鋼鐵生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備為例，對(duì)機(jī)械設(shè)備的診斷和處理方法進(jìn)行分析，旨在加深對(duì)機(jī)械設(shè)備的故障的及時(shí)處理。（見(jiàn)圖2）

（一）鋼鐵冶煉機(jī)械設(shè)備故障診斷技術(shù)分析

在鋼鐵冶煉過(guò)程中，由于生產(chǎn)規(guī)模較大、生產(chǎn)強(qiáng)度高，因此一般都會(huì)采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，在鋼鐵冶煉過(guò)程中使用的設(shè)備種類(lèi)很多，大多是傳動(dòng)設(shè)備、液壓設(shè)備，比如各種原材料和鋼鐵成品的輸送裝置、鋼鐵檢測(cè)裝置、液壓設(shè)備、傳動(dòng)設(shè)備等。在每一個(gè)環(huán)節(jié)，使用的設(shè)備類(lèi)別不相同，設(shè)備性能的好壞也會(huì)直接影響鋼鐵冶煉過(guò)程的效率和質(zhì)量。在鋼鐵冶煉過(guò)程中，應(yīng)該要定期對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，及時(shí)進(jìn)行保養(yǎng)和維護(hù)，確保每個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)備都處于正常工作的狀態(tài)。鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)的環(huán)境比較惡劣，涉及的設(shè)備也比較多，在診斷過(guò)程中應(yīng)該要建立其完善的設(shè)備診斷系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作原理是根據(jù)機(jī)械設(shè)備的振動(dòng)特點(diǎn)對(duì)設(shè)備的工作狀態(tài)進(jìn)行了解，同時(shí)要收集機(jī)械設(shè)備工作過(guò)程中的溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等各種詳細(xì)參數(shù)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析，從而得到機(jī)械設(shè)備的工作運(yùn)行情況以及可能發(fā)生的故障與損壞，并且及時(shí)作出反應(yīng)和處理。具體來(lái)講，鋼鐵生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的故障診斷系統(tǒng)的中心是算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中包括三個(gè)獨(dú)立的模塊，分別是信息采集模塊、數(shù)據(jù)檢測(cè)模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊。主要過(guò)程有以下幾個(gè)步驟：

第一，通過(guò)傳感器將機(jī)械設(shè)備的工作情況信號(hào)反饋到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其中包括設(shè)備的機(jī)械振動(dòng)情況、工作溫度情況、設(shè)備壓力情況等。

第二，提取特征信號(hào)。不同的傳感器采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)不相同，傳感器應(yīng)該要講信號(hào)信息傳遞到主機(jī)系統(tǒng)中，比如速度傳感器主要采集的是機(jī)械工作的速度信號(hào)，溫度傳感器采集的主要是機(jī)械工作時(shí)的溫度信號(hào)，對(duì)于不同的信號(hào)，要傳到不同的系統(tǒng)分區(qū)中。

第三，對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理。對(duì)于傳感器收集到的各種信號(hào)，應(yīng)該要及時(shí)進(jìn)行提取和處理，故障診斷系統(tǒng)要及時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比，比如當(dāng)診斷系統(tǒng)接收到溫度信號(hào)的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)溫度過(guò)高，則說(shuō)明機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象。過(guò)熱現(xiàn)象一般都發(fā)生在設(shè)備的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、制動(dòng)器、軸承等部位。如果機(jī)械設(shè)備是正常的，則無(wú)論工作時(shí)間多長(zhǎng)，這些部位的溫度都應(yīng)該是正常的，不會(huì)過(guò)高，當(dāng)傳感器傳來(lái)的溫度信號(hào)過(guò)高時(shí)則說(shuō)明這些部位可能出現(xiàn)故障，當(dāng)發(fā)現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象時(shí)要進(jìn)一步對(duì)過(guò)熱的位置進(jìn)行確定，可以停止機(jī)械工作，對(duì)這些可能出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象的部位進(jìn)行逐一檢查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)是變速器或軸承出現(xiàn)過(guò)熱現(xiàn)象時(shí)，可以觀(guān)察是否由于缺少油所致。對(duì)于傳感器反饋回來(lái)的任何一個(gè)信號(hào)都不能忽視，要及時(shí)進(jìn)行分析和處理。

第四，將提取到的信號(hào)進(jìn)行故障處理。通過(guò)前面步驟的故障分析，可以對(duì)設(shè)備當(dāng)前的工作情況、工作狀態(tài)進(jìn)行分析，并且及時(shí)做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，對(duì)設(shè)備的故障進(jìn)行及時(shí)處理。

（二）鋼鐵冶煉設(shè)備常見(jiàn)故障的處理措施

對(duì)于鋼鐵生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備，其故障大多是通過(guò)設(shè)備的振動(dòng)異常情況來(lái)判斷的，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)異常情況時(shí)，則說(shuō)明是設(shè)備的機(jī)械部分出現(xiàn)故障，對(duì)于鋼設(shè)備而言，常見(jiàn)的故障及其處理方式為以下幾個(gè)方面：

第一，轉(zhuǎn)子不平衡的故障處理分析。當(dāng)機(jī)械設(shè)備的轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，轉(zhuǎn)子上的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都會(huì)產(chǎn)生離心力，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程不平衡，則每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的離心力是不能相互抵消的，因此導(dǎo)致離心力不平衡。通常情況下轉(zhuǎn)子的不平衡是通過(guò)頻譜圖來(lái)顯示的，對(duì)于新設(shè)備而言，應(yīng)該要綜合考慮各種因素，比如出現(xiàn)異常振動(dòng)的是剛性轉(zhuǎn)子，則應(yīng)該要對(duì)轉(zhuǎn)子的最大轉(zhuǎn)速進(jìn)行確定，并且對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速進(jìn)行對(duì)比，得出具體的診斷結(jié)論。并且要區(qū)分出具體的相位，當(dāng)轉(zhuǎn)子的相位與頻率保持一致，則可以判定是基礎(chǔ)共振，如果機(jī)械設(shè)備上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的離心振幅有差速，則可能由于轉(zhuǎn)子不平衡造成的，對(duì)此可以加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速控制，使得轉(zhuǎn)子保持相對(duì)平衡。

第二，齒輪的故障處理分析。對(duì)于齒輪的故障，一般都采用頻域診斷或者時(shí)域診斷，這兩種方式都可以對(duì)齒輪的工作狀態(tài)進(jìn)行診斷，齒輪的工作狀態(tài)決定了齒輪面之間的轉(zhuǎn)動(dòng)力會(huì)隨著齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)情況而不斷發(fā)生變化，而且齒輪的剛度是不斷發(fā)生變化的。不管設(shè)備上的齒輪是不是處于正常的工作狀態(tài)，其振動(dòng)都是不能避免的，在圖譜上會(huì)出現(xiàn)邊頻帶。頻譜圖

和波形圖都能夠反映出設(shè)備的振動(dòng)情況，因此可以根據(jù)圖譜的異常情況對(duì)齒輪的故障進(jìn)行發(fā)現(xiàn)，如果圖譜的波動(dòng)情況過(guò)大，則說(shuō)明齒輪可能出現(xiàn)缺齒現(xiàn)象，要及時(shí)對(duì)齒輪進(jìn)行拆卸檢查，如果確實(shí)是出現(xiàn)缺齒現(xiàn)象，要更換齒輪，防止出現(xiàn)其他故障和安全事故。

第三，滾動(dòng)軸承的故障處理分析。在機(jī)械設(shè)備的正常工作過(guò)程中，軸承產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)其本身并不會(huì)造成損害，在設(shè)備的不同部位發(fā)生的震動(dòng)，其聲音是不相同的，因此可以借助聲音來(lái)判斷損傷的部位。對(duì)軸承故障情況進(jìn)行檢測(cè)和處理，一般有兩種方式，首先要對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行接收，根據(jù)軸承出現(xiàn)腐蝕或者損壞的情況，其產(chǎn)生的脈沖信號(hào)不同的原理，對(duì)具體的脈沖信號(hào)進(jìn)行分析。在軸承表面上產(chǎn)生的損壞或者裂痕會(huì)使得脈沖信號(hào)產(chǎn)生不同的頻率，一般通過(guò)聽(tīng)覺(jué)就可以進(jìn)行初步判斷。另一種是通過(guò)諧振信號(hào)來(lái)判斷軸承的故障。這種方法一般是根據(jù)元器件本身固有的頻率進(jìn)行判斷的，任何一種元件自身都會(huì)存在一個(gè)固定的振動(dòng)頻率，在運(yùn)行過(guò)程中，軸承如果出現(xiàn)故障，則其振動(dòng)頻率會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致其運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)振動(dòng)沖擊，并且引起其他零件的振動(dòng)，在傳感器上反映出來(lái)的就是信號(hào)的異常。針對(duì)異常的信號(hào)，可以確定軸承出現(xiàn)了故障，對(duì)此要積極加強(qiáng)對(duì)軸承的維修，如果維修之后還是有異常情況，則要考慮更換一個(gè)新的軸承。

第四，裂紋故障。裂紋故障屬于物理故障，在機(jī)械設(shè)備的使用過(guò)程中常常會(huì)有零件損壞，出現(xiàn)裂紋，而且裂紋會(huì)不斷擴(kuò)大，在設(shè)備的老化過(guò)程中，各種元件的磨損、斷裂、腐蝕等形態(tài)都會(huì)產(chǎn)生裂紋，對(duì)于這種故障的檢驗(yàn)，一般是通過(guò)維修人員觀(guān)察完成的，當(dāng)裂紋不明顯的時(shí)候一般不會(huì)對(duì)機(jī)械性能產(chǎn)生影響，但是如果不及時(shí)對(duì)裂紋問(wèn)題進(jìn)行控制，則裂紋會(huì)不斷擴(kuò)大，最終會(huì)導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備的性能受到影響，對(duì)此，應(yīng)該要積極加強(qiáng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的觀(guān)察，為了防止嚴(yán)重的裂紋產(chǎn)生較大的安全隱患，技術(shù)人員應(yīng)該要定期對(duì)設(shè)備的元件進(jìn)行觀(guān)察，而且觀(guān)察過(guò)程中要細(xì)致，如果發(fā)現(xiàn)設(shè)備元件中出現(xiàn)裂紋，則應(yīng)該要及時(shí)對(duì)裂紋進(jìn)行修復(fù)，如果不能修復(fù)，則要及時(shí)更換元件，防止出現(xiàn)更加嚴(yán)重的安全隱患。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)械設(shè)備是必要的工具，機(jī)械設(shè)備使用過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)設(shè)備老化、人為故障等多種問(wèn)題，當(dāng)出現(xiàn)故障問(wèn)題的時(shí)候應(yīng)該要及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行診斷，對(duì)故障的類(lèi)型進(jìn)行確定，并且找到故障的具置，對(duì)故障進(jìn)行排除和解決，提高機(jī)械設(shè)備的工作性能。此外，在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)該要定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查，要設(shè)定完善的檢測(cè)機(jī)制，對(duì)機(jī)械設(shè)備的檢查結(jié)果進(jìn)行記錄，形成檔案，便于后續(xù)觀(guān)察。定期檢查可以確保設(shè)備能夠處于正常的工作狀態(tài)，減少設(shè)備使用過(guò)程中的安全隱患。

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