姚翼武

摘 要：伴隨著工業(yè)技術的不斷發(fā)展，我國的機械傳動系統(tǒng)也取得了長足的進步。社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展也對機械傳動系統(tǒng)提出了更高的要求，如何解決機械傳動系統(tǒng)保障性問題已經(jīng)成為我國機械化技術發(fā)展中亟待解決的問題。文章主要闡述了機械傳動系統(tǒng)的概念、分類、發(fā)展以及保障性設計，探討了機械傳動系統(tǒng)的保障性要求及問題，重點研究了機械傳動系統(tǒng)的保障性設計，并對機械傳動系統(tǒng)的保障型設計實例進行了分析，以期為我國機械傳動系統(tǒng)保障性的發(fā)展提供理論指導。

關鍵詞：機械傳動系統(tǒng)；保障性設計；齒輪傳動系統(tǒng)

1 機械傳動系統(tǒng)概述

機械傳動系統(tǒng)是機床中傳遞運動和力的重要機械部件，根據(jù)機械運行要求的不同，機械傳動系統(tǒng)的選擇也存在差異，常見的機械傳動系統(tǒng)主要有齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動、輪系等。（1）齒輪傳動是運用最為廣泛的傳動系統(tǒng)，其傳動體系的運作主要通過主動輪撥動從動輪的形式來實現(xiàn)。根據(jù)齒輪傳動系統(tǒng)運動空間的不同，可以分為平面齒輪傳動和空間齒輪傳動；根據(jù)齒輪工作模式的不同，又可以分為閉式傳動和開式傳動。（2）蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)主要用于空間垂直且不相交的兩軸間，借助蝸輪蝸桿實現(xiàn)運動與力的傳遞。蝸輪蝸桿傳動系統(tǒng)具有傳動比大、結構緊湊等優(yōu)點，但是只能用于單向傳動，且傳動系統(tǒng)本身容易發(fā)熱。（3）帶傳動系統(tǒng)是利用撓性件來實現(xiàn)運動和力的傳動的，多用于兩軸平行且回轉方向相同的傳動系統(tǒng)中，對沖擊有一定的緩沖性，傳動結構簡單，運行成本較低。（4）鏈傳動是利用鏈條與鏈輪嚙合來傳遞運動和力的傳動系統(tǒng)，對設計精度要求較低，且傳動系統(tǒng)結構簡單，易于維護。（5）輪系是由一系列齒輪組成的傳動系統(tǒng)，主要包括定軸輪系與周轉輪系兩種傳動模式。輪系傳動能夠在相距較遠的兩軸間實現(xiàn)運動和力的傳遞，并具有較大的傳動比，但該傳動系統(tǒng)對精確度的要求極高。

我國機械傳動系統(tǒng)的發(fā)展可以追溯到新中國成立時期，伴隨著國內工業(yè)生產技術的進步，機械傳動系統(tǒng)也經(jīng)歷了從無到有的過程，并在追逐世界先進技術的道路上快速發(fā)展。特別是近幾年，國內的機械傳動系統(tǒng)在功能、效率等方面已經(jīng)接近于世界先進水平，并在諸多領域得到了極為廣泛的應用，但是整體而言，我國機械傳動系統(tǒng)在精確度、穩(wěn)定性、保障性、使用壽命等方面仍然存在較大問題，機械傳動技術仍然需要不斷地發(fā)展與完善。

2 機械傳動系統(tǒng)的保障性問題

2.1 保障性的概念

保障性是衡量產品優(yōu)劣的重要指標，是決定產品生命周期費用的關鍵性因素，可以將其理解為：產品的設計特性與保障性資源滿足使用功能的能力。產品保障性的發(fā)展經(jīng)歷了一個漫長的過程，最初的保障性僅限于對功能與壽命的要求。而伴隨著科學技術的不斷進步，產品生產相關的技術體系趨于復雜化，也對產品的安全性與穩(wěn)定性提出了更高的要求，設計特性、保障性資源、維修性等內容也被納入保障性要求中，產品保障性也成為貫穿產品設計階段的重要指標。

2.2 機械傳動系統(tǒng)的保障性要求

在確定保障性要求時首先應考慮以下幾個問題：一是系統(tǒng)應用的設備類型，二是系統(tǒng)的工作環(huán)境，三是系統(tǒng)的工作強度，四是保障條件的具體要求，五是成本方面的約束。在考慮上述要求的基礎上，需要確定具體的保障性定量要求以及保障性定性要求。其中，保障性定量要求包括系統(tǒng)級總體性能需求、保障型設計特性要求、保障系統(tǒng)及資源要求等三個方面的內容；而定性要求則包括穩(wěn)定性、維修性、測試性、安全性、運輸型、標準化、經(jīng)濟性、特殊要求等。

2.3 我國機械傳動系統(tǒng)的保障性問題

我國的機械傳動系統(tǒng)的發(fā)展較快，但是由于起步較晚，在技術基礎方面與發(fā)達國家存在較大差距，而且我國機械傳動系統(tǒng)的發(fā)展比較注重功能與壽命的提升，但在系統(tǒng)保障性方面存在諸多問題。首先是機械傳動系統(tǒng)保障性研究的落后，對于系統(tǒng)保障性與安全性的重視程度不足；其次，作為機械傳動系統(tǒng)的主要使用者，多數(shù)生產企業(yè)并不注重傳動系統(tǒng)保障性的開發(fā)與推廣，而是出于企業(yè)經(jīng)濟利益的考量，將重心放在在成本控制方面；另外，我國機械傳動系統(tǒng)保障性的發(fā)展受制于技術水平的限制，在保障性設計方面存在明顯缺陷。

2.4 我國機械傳動系統(tǒng)保障性問題出現(xiàn)的原因

要提升我國機械傳動系統(tǒng)的保障性，首先應對保障性問題出現(xiàn)的原因有一定的認識。我國機械傳動系統(tǒng)保障性問題出現(xiàn)的原因主要包括以下三個方面：一是重視程度不夠，我國對于機械傳動系統(tǒng)保障性重要性的認識不足，國內研究機構及生產企業(yè)對機械傳動系統(tǒng)保障性的研究尚處于起步階段；二是發(fā)展機制不合理，國內機械傳動系統(tǒng)的研發(fā)和生產機制仍然沿用計劃經(jīng)濟時期發(fā)展模式；三是整體投入不足，研發(fā)資金多集中在機械傳動系統(tǒng)的功能開發(fā)與壽命延長上。

3 機械傳動系統(tǒng)的保障性設計

3.1 機械傳動系統(tǒng)的保障性分析

保障性分析是提高機械傳動系統(tǒng)保障性的基礎，需要根據(jù)系統(tǒng)的保障性要求、參數(shù)及量值，選擇最優(yōu)的保障方案。保障性分析涵蓋內容的眾多，一是故障模式、影響及危害性分析，對產品故障的發(fā)展機制及后果進行分析；二是維修級別分析，對各類維修工作進行評估，確定科學的維修模式；三是以可靠性為中心的維修分析，即對系統(tǒng)維護工作的分析與預測；四是成本分析，在滿足系統(tǒng)保障性要求情況下的最優(yōu)成本；其他設計分析手段還包括敏感性分析、比較分析、功能要求分析等。

3.2 機械傳動系統(tǒng)的保障性設計模型

為了確保機械傳動系統(tǒng)保障性設計工作的順利實施，必須建立完整的保障性設計模型，首先，是對傳動系統(tǒng)使用要求與系統(tǒng)特性的分析，為保障性設計提供參考資料，并在此基礎上展開保障性分析工作，確定機械傳動系統(tǒng)定量與定性要求；其次，細化機械傳動系統(tǒng)保障性設計的相關要素，將保障性要求轉化為具體的設計規(guī)范及設計要求；最后，是系統(tǒng)保障性方案的提出，根據(jù)機械傳動系統(tǒng)的具體工作要求，確定最優(yōu)的設計方案。

3.3 齒輪傳動系統(tǒng)的保障性設計實例

為了對保障性設計分析與保障性設計模型有一個更為全面的認識，下面作者以齒輪傳動系統(tǒng)為例進行保障型設計。首先是確定可用度、故障間隔時間、可靠度、返修期限、平均修復時間、故障率、故障檢測率等一系列保障性定量要求，以及齒輪可靠性、測試性、維修性、安全性等定性要求；然后根據(jù)保障性要求確定初步方案，經(jīng)過方案論證后展開詳細的保障性設計工作；最后，進行齒輪材料及生產工藝的論證分析，選擇最優(yōu)的齒輪傳動系統(tǒng)保障性設計方案。

4 結束語

機械傳動系統(tǒng)是傳遞運動和力的重要機械部件，常見的傳動系統(tǒng)包括齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、帶傳動、鏈傳動、輪系等。我國機械傳動系統(tǒng)的發(fā)展較晚，雖然發(fā)展較為迅速，但在系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性、安全性以及保障性方面存在諸多問題，一方面是由于技術基礎及研究力度的差距，另一方面也歸咎于開發(fā)者與使用者對機械傳動系統(tǒng)保障性設計的重視程度不足。因此，必須重視機械傳動系統(tǒng)的保障性設計，做好前期的保障性設計工作，建立科學的保障性設計模型，最終達到提高機械傳動系統(tǒng)保障性的目的。

參考文獻

[1]趙曉波.機械傳動系統(tǒng)保障性設計研究[J].機械制造，2013（1）.

[2]宋太亮.裝備保障性系統(tǒng)工程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[3]王凱.機械傳動系統(tǒng)綜合測試與故障診斷探微[J].新課程（中旬），2012（7）.

[4]徐澤仁，吳立言，麻軍德.機械傳動系統(tǒng)保障性設計研究[J].機械制造，2012，50（57）.

[5]馬曉偉.基于面向對象技術的計算機輔助產品保障性設計分析[J]，2013（9）.