機械傳動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程與展望論文
1、機械傳動(dòng)技術(shù)的萌芽
因為傳動(dòng)系統是機械不可缺少的組成部分，所以傳動(dòng)系統與機械是同時(shí)產(chǎn)生的，甚至可以說(shuō)，因為有了傳運裝置，機械才得以產(chǎn)生。比如，我國春秋時(shí)期即已經(jīng)廣泛使用的桔槔，便可以視為簡(jiǎn)單的機械，其中，最為智慧的，就是杠桿原理的運用，而這里的杠桿，恰恰就是傳動(dòng)系統，可見(jiàn)傳動(dòng)系統在機械中的重要作用，同時(shí)也說(shuō)明，對于機械的不自覺(jué)使用，早在春秋時(shí)期，智慧的先人就已經(jīng)開(kāi)始了。另外，指南車(chē)是展示我國先人智慧的又一發(fā)明，這是利用齒輪傳動(dòng)系統和離合裝置來(lái)指示方向的車(chē)輛。關(guān)于指南車(chē)的記載，雖有神話(huà)成分，或存在史實(shí)上的矛盾，但《宋史輿服志》記載的指南車(chē)結構和技術(shù)規范，尤其是齒輪大小和齒數的詳細記載，不僅證明指南車(chē)在我國古代確實(shí)存在，也顯示了我國古代機械制造的高超水平。另?yè)甲C，早在戰國到西漢之間，機械傳動(dòng)的重要標志——齒輪，就已經(jīng)誕生了，另參酌其他古籍，當可推知，指南車(chē)的發(fā)明，肯定早于宋代，中國古代科技史學(xué)家王振鐸認為，三國時(shí)期的馬鈞發(fā)明了指南車(chē)，頗為可信。放眼國外，關(guān)于機械的記載與使用也比較早。早在古希臘時(shí)期，就有機械傳動(dòng)的記載。羅馬時(shí)代，則發(fā)明了水力驅動(dòng)，木制齒輪傳動(dòng)的“谷物碾磨機”，后來(lái)，瑞典人在谷物磨中率先采用了斜齒輪傳動(dòng)，在傳動(dòng)技術(shù)史上稱(chēng)得上是突破，只不過(guò)，這種斜齒輪是由石頭制成的，在材料上顯得過(guò)于原始。進(jìn)入14世紀，以時(shí)鐘的發(fā)明為標志，齒輪傳動(dòng)系統產(chǎn)生了一個(gè)飛躍。因為時(shí)鐘比較精細，傳動(dòng)齒輪自然也需要精密化、小巧化，于是，人們開(kāi)始研究金屬齒輪。先人的智慧值得景仰，但在工業(yè)革命之前，各類(lèi)傳動(dòng)系統也和機械本身一樣，處于原始階段。直到18世紀初，蒸汽機進(jìn)入實(shí)用，相續在礦井排水、鐵路機車(chē)、加工制造等領(lǐng)域大顯身手，現代意義的機械才得以產(chǎn)生。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，蒸汽機是機械的動(dòng)力系統，它的飛躍對于傳動(dòng)系統自然提出了更高的需求，從那以后，高標準、高質(zhì)量的金屬齒輪傳動(dòng)得到了極大應用。
2、機械傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展
19世紀末，電動(dòng)機和內燃機獲得廣泛使用，對機械傳動(dòng)技術(shù)提出了更高要求，到20世紀初期，機械傳動(dòng)技術(shù)有了很大發(fā)展，直齒輪、斜齒輪、錐齒輪和蝸桿傳動(dòng)相繼問(wèn)世，性能、精度及耐久性方面都有了很大發(fā)展，基本上可以滿(mǎn)足機械工業(yè)的需要。20世紀40年代后，齒輪幾何學(xué)逐漸發(fā)展成為一門(mén)獨立的學(xué)科，齒形、嚙合及齒輪之間的展成關(guān)系，可以通過(guò)數學(xué)計算實(shí)現精確化，這使得機械傳動(dòng)真正成為一門(mén)科學(xué)。在精確計算的支撐下，研究人員逐步掌握了齒輪傳動(dòng)的表面接觸強度及輪齒彎曲強度，基于動(dòng)載荷的機械傳動(dòng)設計也初步成型，并應用于高速重載的汽輪發(fā)電機傳動(dòng)系統。這期間，研究人員還提出了齒輪齒廓和齒向修形設計的方法，以提高承載能力。
進(jìn)入20世紀60年代，肇端于美國的宇航技術(shù)取得突破性進(jìn)展，導航系統、火箭助推器對傳動(dòng)系統的要求非常高，不僅要求傳動(dòng)系統體積小、承載能力強，可靠性更成為首要的考量標準。為此，研究人員不遺余力，對直齒、斜齒、錐齒的表面疲勞強度進(jìn)行了深入研究，并進(jìn)行嚴謹的可靠性增長(cháng)試驗，通過(guò)研究，發(fā)現傳動(dòng)系統的原材料和齒輪的嚙合性不僅關(guān)乎其承載能力，也與其可靠性密切相關(guān)，這一發(fā)現促成了非金屬材料（如高強度塑料）齒輪的產(chǎn)生。進(jìn)入70年代后，機械傳動(dòng)技術(shù)更有了飛躍式的發(fā)展，空間嚙合理論成為這一時(shí)期的亮點(diǎn)，研究人員相繼推出曲線(xiàn)錐齒輪、環(huán)面蝸桿、點(diǎn)接觸蝸桿及圓弧齒輪等新式傳動(dòng)系統，極大推動(dòng)了機械傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。值得一提的是，我國正是在這一時(shí)期，在機械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，迎頭趕上發(fā)達國家，達到了世界先進(jìn)國家的水平。
20世紀80年代以后，隨著(zhù)知識經(jīng)濟的到來(lái)，機械傳動(dòng)技術(shù)更是突飛猛進(jìn)，在空間嚙合理論的推動(dòng)下，少齒差行星傳動(dòng)、變型伺服傳動(dòng)、新型蝸桿傳動(dòng)等新型傳動(dòng)系統相繼出現，彈性變形理論、制造誤差的嚙合理論、局部共軛理論及失配嚙合理論，都達到很高水平，齒間載荷分配和應力分析也得到廣泛應用。這期間，傳動(dòng)系統減振降噪研究，也成為一個(gè)熱點(diǎn)，并獲得諸多成果，輪齒三維任意可控修形設計便是其中最為重要的創(chuàng )舉，根據輪齒修形的要求，多自由度數控齒輪加工機床紛紛問(wèn)世。傳動(dòng)系統動(dòng)力學(xué)研究更為深入，研究人員提出了齒輪傳動(dòng)系統故障診斷、狀態(tài)監控和失效預警的思路，并開(kāi)發(fā)出相應的監控與診斷軟件，用于冶金、船舶、電廠(chǎng)等大型關(guān)鍵設備的傳動(dòng)系統，使之走上了智能化的臺階，取得了較好的效果。同時(shí)，傳動(dòng)系統的研究由微觀(guān)返向宏觀(guān)，即傳動(dòng)系統的研究并不單純以傳動(dòng)系統為對象，而是把機械作為一個(gè)整體來(lái)研究，傳動(dòng)系統與整機的`匹配、協(xié)調，越來(lái)越受到重視。
3、機械傳動(dòng)技術(shù)的展望
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械傳動(dòng)的模式早已不再局限于齒輪、鏈條等接觸式傳動(dòng)，通過(guò)電磁感應原理來(lái)傳遞動(dòng)力的非接觸傳動(dòng)（如電磁軸承、電磁傳動(dòng)等）已進(jìn)入實(shí)用，與傳統的接觸式傳動(dòng)相比，非接觸傳動(dòng)具有無(wú)磨損、壽命長(cháng)、效率高等優(yōu)點(diǎn)。當然，傳統的軸承等接觸式傳動(dòng)，仍大有用武之地。今后，機械傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域的研究，應在優(yōu)化改進(jìn)傳統傳動(dòng)技術(shù)的基礎上，探尋創(chuàng )新型傳動(dòng)模式，在一段時(shí)間內，研究重點(diǎn)仍然是前者。大體來(lái)說(shuō)，機械傳動(dòng)的研究方向主要有以下幾點(diǎn)：
3.1提高機械傳動(dòng)的信息化、智能化水平
信息化和智能化是現代社會(huì )的重要特征之一，涉及到生產(chǎn)、生活的方方面面，機械傳動(dòng)領(lǐng)域也不能例外。機械傳動(dòng)技術(shù)應與計算機控制技術(shù)相結合，實(shí)現信息化和智能化，即根據原動(dòng)力系統的效率特征和執行系統的功能要求，通過(guò)計算機控制技術(shù)，精確實(shí)現動(dòng)力傳動(dòng)功率和速比的實(shí)時(shí)控制，從而使原動(dòng)力系統、傳動(dòng)系統和執行系統趨于最佳匹配與融合，這一研究也是機械裝備實(shí)現自動(dòng)化和智能化的重要基礎。經(jīng)過(guò)科研人員的不懈努力，傳動(dòng)系統的信息化與智能化，以至于機械裝備的信息化和智能化，已經(jīng)獲得重大進(jìn)展，在汽車(chē)、工程機械和軍工機械生產(chǎn)領(lǐng)域廣泛應用。目前，自動(dòng)變速傳動(dòng)是最為主要的信息化、智能化傳動(dòng)模式，一般來(lái)說(shuō)，包括三種形式，即機械自動(dòng)變速ASM（Automaticshiftmanualtransmisson）、液力機械自動(dòng)變速傳動(dòng)AT（Automatictransmission）和無(wú)級自動(dòng)變速傳動(dòng)CVT（Continuouslyvariabletransmission），這三種傳動(dòng)形式的技術(shù)已相當成熟，代表著(zhù)傳動(dòng)技術(shù)信息化、智能化的主流。但在國內，相對而言，AT、CVT技術(shù)還存在較大差距，應重點(diǎn)攻關(guān)。
3.2傳動(dòng)系統新材料的突破
現代材料科學(xué)肇端于20世紀50年代，蘇聯(lián)成功發(fā)射人造地球衛星之后，人們認識到，先進(jìn)材料對于高科技的發(fā)展起著(zhù)至關(guān)重要的作用，此后，材料科學(xué)成為人們耳熟能詳的熱門(mén)詞匯。在傳動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，新材料的運用也方興未艾，比如梯度材料、陶瓷材料、納料材料、高分子聚合物、智能材料、表面涂層及自修復材料等，均以其鮮明而獨特的性能特點(diǎn)，推動(dòng)著(zhù)機械傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展和性能的提高。材料科學(xué)是多學(xué)科交叉與結合的結晶，是一門(mén)與工程技術(shù)密不可分的應用科學(xué)，我國材料科學(xué)的研究水平位居世界前列，有些領(lǐng)域甚至居于世界領(lǐng)先水平，我們應保持并發(fā)揮這一優(yōu)勢，將其擴展到機械傳動(dòng)等生產(chǎn)領(lǐng)域，為國民生產(chǎn)提供科學(xué)技術(shù)支持。
3.3提升機械傳動(dòng)的適應性
現代機械工程的發(fā)展日新月異，對于機械傳動(dòng)系統的要求也越來(lái)越高，比如，宇宙空間的高真空、微重力、大溫差，海洋環(huán)境下的海水腐蝕，以及強磁場(chǎng)或強強電場(chǎng)等特殊（極端）環(huán)境下的機械，就需要與該環(huán)境相適應的傳動(dòng)系統。這類(lèi)特殊（極端）環(huán)境下的傳統系統開(kāi)發(fā)及其適應性研究，以及傳動(dòng)系統在該環(huán)境下的服役特性研究，也是我們下一步研究的重點(diǎn)。此外，微機械中的微型傳動(dòng)系統，也是一個(gè)重要的研究方向。因為尺度效應的影響，微型傳動(dòng)系統與普通機械傳動(dòng)機械管理開(kāi)發(fā)的工作原理和性能特征均有很大不同，當傳動(dòng)系統的尺寸小到微米或納米級時(shí)，會(huì )產(chǎn)生很多新的科學(xué)問(wèn)題。比如傳動(dòng)副元件的表面積與體積之比增大，表面力學(xué)、表面物理效應將起主導作用，同時(shí)微傳動(dòng)系統的摩擦學(xué)、熱傳導與常規尺度的傳動(dòng)系統不同，這就需要加大研究力度。
4、結語(yǔ)
本文回顧了機械傳動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程，并對其研究方向作了簡(jiǎn)要的展望。傳動(dòng)系統是機械的重要組成部分，是決定機械發(fā)展水平的重要標志。隨著(zhù)科技的發(fā)展，機械傳動(dòng)系統也與原動(dòng)力系統、執行系統相協(xié)調，產(chǎn)生了飛躍式的發(fā)展�？傮w來(lái)說(shuō)，機械傳動(dòng)系統的發(fā)展是朝著(zhù)高效率、重荷載、低噪音，適用性強且成本低的方向發(fā)展，并特別強調傳動(dòng)系統的節能與環(huán)境意識。
【機械傳動(dòng)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展歷程與展望論文】相關(guān)文章：
微電影的發(fā)展歷程論文02-12
機械傳動(dòng)技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)展探討論文03-29
發(fā)展歷程與基本文獻的論文04-19
染整工藝與設施發(fā)展歷程論文02-12
熱泵現狀展望的發(fā)展論文04-05
自主發(fā)展型班級管理歷程論文12-18
平面設計的發(fā)展歷程分析論文02-10
MBA研究方法發(fā)展歷程與意義論文08-09