第五章機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)_傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、v第五章 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 五、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)五、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 一、傳動(dòng)系統(tǒng)綜述一、傳動(dòng)系統(tǒng)綜述 六、鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)六、鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì) 二、傳動(dòng)系統(tǒng)的組成二、傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 三、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)三、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 四、螺旋傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)四、螺旋傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)是將動(dòng)力源或某個(gè)執(zhí)機(jī)械系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)是將動(dòng)力源或某個(gè)執(zhí) 行系統(tǒng)（執(zhí)行件）的速度、力矩傳遞給執(zhí)行件，行系統(tǒng)（執(zhí)行件）的速度、力矩傳遞給執(zhí)行件， 使該執(zhí)行件具有某種運(yùn)動(dòng)和出力的功能。使該執(zhí)行件具有某種運(yùn)動(dòng)和出力的功能。 動(dòng)動(dòng) 力力 系系 統(tǒng)統(tǒng) 執(zhí)執(zhí) 行行 系系 統(tǒng)統(tǒng) 第一節(jié)第一節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)綜述傳動(dòng)系統(tǒng)綜述 一、傳動(dòng)系統(tǒng)的作用一、傳動(dòng)系統(tǒng)的作用 3 將動(dòng)

2、力機(jī)的動(dòng)力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn)將動(dòng)力機(jī)的動(dòng)力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)轉(zhuǎn) 矩和轉(zhuǎn)速的要求。矩和轉(zhuǎn)速的要求。 1）把動(dòng)力機(jī)輸出的速度降低或增高，以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的）把動(dòng)力機(jī)輸出的速度降低或增高，以適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 需要。需要。 2）實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的經(jīng)常變速要求。）實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的經(jīng)常變速要求。 3）把動(dòng)力機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的轉(zhuǎn)矩）把動(dòng)力機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，變換為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需要的轉(zhuǎn)矩 或力。或力。 4）把動(dòng)力機(jī)輸出的等速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的、）把動(dòng)力機(jī)輸出的等速運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)所要求的、 其速度按某種規(guī)律變化的旋轉(zhuǎn)或其他類型的運(yùn)動(dòng)。其速

3、度按某種規(guī)律變化的旋轉(zhuǎn)或其他類型的運(yùn)動(dòng)。 5）實(shí)現(xiàn)由一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)若干個(gè)相同或不同速度）實(shí)現(xiàn)由一個(gè)或多個(gè)動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)若干個(gè)相同或不同速度 的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 6）受機(jī)體外形尺寸限制或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī)）受機(jī)體外形尺寸限制或?yàn)榱税踩筒僮鞣奖?，?zhí)行機(jī) 構(gòu)不宜與動(dòng)力機(jī)直接聯(lián)接時(shí)，也需要用傳動(dòng)裝置來聯(lián)接構(gòu)不宜與動(dòng)力機(jī)直接聯(lián)接時(shí)，也需要用傳動(dòng)裝置來聯(lián)接 二、傳動(dòng)系統(tǒng)的類型二、傳動(dòng)系統(tǒng)的類型 4 a a、按驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力源按驅(qū)動(dòng)機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力源分為：分為：、 等，而電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)又有交流異步電動(dòng)機(jī)等，而電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)又有交流異步電動(dòng)機(jī)( (單、多速單、多速) )驅(qū)動(dòng)，直流驅(qū)動(dòng)，直流 并激電

4、動(dòng)機(jī)、交流調(diào)速主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī)并激電動(dòng)機(jī)、交流調(diào)速主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，交、直流伺服電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等。驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)等。 b b、按動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件的數(shù)目按動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件的數(shù)目分為：分為：、和和 等。等。 c c、按傳動(dòng)裝置按傳動(dòng)裝置分為分為： 機(jī)械傳動(dòng)裝置機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置液壓傳動(dòng)裝置、電氣傳電氣傳 動(dòng)裝置動(dòng)裝置以及上述裝置的組合。以及上述裝置的組合。 機(jī)械傳動(dòng)裝置：機(jī)械傳動(dòng)裝置：和和兩類。兩類。 輸出速度可變：輸出速度可變：分為分為和和。 二、傳動(dòng)系統(tǒng)的類型二、傳動(dòng)系統(tǒng)的類型 5 d d、按能量的流動(dòng)路線按能量的流動(dòng)路線分為分為 二、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要

5、求二、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 6 三、傳動(dòng)類型選擇依據(jù)三、傳動(dòng)類型選擇依據(jù) 7 （一）有級(jí)與無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)（一）有級(jí)與無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng) 8 指執(zhí)行件的指執(zhí)行件的( (或速度或速度) )在一在一 定的范圍內(nèi)定的范圍內(nèi)這樣可以使執(zhí)行件獲得最有利的速這樣可以使執(zhí)行件獲得最有利的速 度，能在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。度，能在系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中變速，也便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。 u 依靠摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩；依靠摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩； u 存在轉(zhuǎn)速損失，故不能用于調(diào)速精度高的場(chǎng)合；存在轉(zhuǎn)速損失，故不能用于調(diào)速精度高的場(chǎng)合； u 變速范圍小，通常為變速范圍小，通常為4 46 6，少數(shù)可達(dá)，少數(shù)可達(dá)10101515。 傳動(dòng)平

6、穩(wěn)傳動(dòng)平穩(wěn) 運(yùn)動(dòng)換向沖擊小運(yùn)動(dòng)換向沖擊小 易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng) （一）有級(jí)與無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)（一）有級(jí)與無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng) 9 在變速范圍內(nèi)不能連續(xù)地變?cè)谧兯俜秶鷥?nèi)不能連續(xù)地變 換，屬于有級(jí)變速。換，屬于有級(jí)變速。 u傳遞的功率大傳遞的功率大 u變速范圍寬變速范圍寬 u傳動(dòng)比準(zhǔn)確傳動(dòng)比準(zhǔn)確 u工作可靠工作可靠 u有轉(zhuǎn)速損失有轉(zhuǎn)速損失 （一）有級(jí)與無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)（一）有級(jí)與無級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng) 10 3.3.固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng)固定傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng) 機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行件要求機(jī)械系統(tǒng)執(zhí)行件要求 以某一固定的轉(zhuǎn)速以某一固定的轉(zhuǎn)速( (速度速度) ) 工作，則連接動(dòng)力源與執(zhí)工作，則連接動(dòng)力源與執(zhí) 行

7、件的傳動(dòng)系統(tǒng)屬于固定行件的傳動(dòng)系統(tǒng)屬于固定 傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng)，即該傳動(dòng)比的傳動(dòng)系統(tǒng)，即該 系統(tǒng)是由若干個(gè)固定傳動(dòng)系統(tǒng)是由若干個(gè)固定傳動(dòng) 比串聯(lián)組成。比串聯(lián)組成。 起重機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖起重機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖 （二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)（二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 11 1.1.獨(dú)立驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) ( (a a) ) 只有一個(gè)執(zhí)行件；只有一個(gè)執(zhí)行件； ( (b b) ) 有多個(gè)運(yùn)動(dòng)不相關(guān)的執(zhí)行件；有多個(gè)運(yùn)動(dòng)不相關(guān)的執(zhí)行件； ( (c c) ) 數(shù)控機(jī)械系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)械系統(tǒng)。 由電動(dòng)機(jī)由電動(dòng)機(jī)9 9通過一對(duì)齒輪副通過一對(duì)齒輪副8 8、7 7及離及離 合器合器6 6帶動(dòng)曲軸帶動(dòng)曲軸4 4旋轉(zhuǎn)，

8、再通過連桿旋轉(zhuǎn)，再通過連桿3 3使滑使滑 塊塊2 2在機(jī)身在機(jī)身1010的導(dǎo)軌中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。操縱的導(dǎo)軌中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。操縱 桿桿1 1使離合器接合或脫開。制動(dòng)器使離合器接合或脫開。制動(dòng)器5 5與離合與離合 器器6 6的動(dòng)作要協(xié)調(diào)配合，工作前，制動(dòng)器的動(dòng)作要協(xié)調(diào)配合，工作前，制動(dòng)器 先放松，離合器后結(jié)合，停車時(shí)，離合器先放松，離合器后結(jié)合，停車時(shí)，離合器 先脫開，制動(dòng)器后結(jié)合。先脫開，制動(dòng)器后結(jié)合。 曲柄壓力機(jī)曲柄壓力機(jī) （二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)（二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 12 ( (b b) ) 機(jī)械系統(tǒng)的多個(gè)執(zhí)行件均由一個(gè)動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)。機(jī)械系統(tǒng)的多個(gè)執(zhí)行件均由一個(gè)動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)。 (1)(1)

9、執(zhí)行件間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求；執(zhí)行件間有嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求； (2)(2)各執(zhí)行件間運(yùn)動(dòng)有順序或協(xié)調(diào)的要求；各執(zhí)行件間運(yùn)動(dòng)有順序或協(xié)調(diào)的要求； (3)(3)各執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立。各執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立。 龍門起重機(jī)有三個(gè)主要龍門起重機(jī)有三個(gè)主要 運(yùn)動(dòng)：大車運(yùn)行、小車運(yùn)運(yùn)動(dòng)：大車運(yùn)行、小車運(yùn) 行和重物升降，這三個(gè)運(yùn)行和重物升降，這三個(gè)運(yùn) 動(dòng)互不相關(guān)，都是獨(dú)立的，動(dòng)互不相關(guān)，都是獨(dú)立的， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別由各自的電執(zhí)行機(jī)構(gòu)分別由各自的電 動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。 (c）數(shù)字控制式機(jī)械）數(shù)字控制式機(jī)械 各種數(shù)控機(jī)械，一般都有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它們的運(yùn)動(dòng)必須保證嚴(yán)格的動(dòng)作順各種數(shù)控機(jī)械，一般都有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)

10、，它們的運(yùn)動(dòng)必須保證嚴(yán)格的動(dòng)作順 序和協(xié)調(diào)。每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是由各自的動(dòng)力機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。序和協(xié)調(diào)。每個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是由各自的動(dòng)力機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。 （二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)（二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 13 2 2 集中驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)集中驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 由一個(gè)動(dòng)力機(jī)集中由一個(gè)動(dòng)力機(jī)集中驅(qū)動(dòng)多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 a）執(zhí)行機(jī)構(gòu)或執(zhí)行構(gòu)件之間有一定的傳動(dòng)比要求）執(zhí)行機(jī)構(gòu)或執(zhí)行構(gòu)件之間有一定的傳動(dòng)比要求 圖圖5-3 SG8630高精度絲杠車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。高精度絲杠車床的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 機(jī)床主軸和刀架必須保持十分準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，是由一個(gè)機(jī)床主軸和刀架必須保持十分準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，是由一個(gè) 無級(jí)變速電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)。

11、無級(jí)變速電機(jī)集中驅(qū)動(dòng)。主軸經(jīng)交換掛輪主軸經(jīng)交換掛輪A、B、C、D （齒輪）及絲杠螺母驅(qū)動(dòng)刀架（齒輪）及絲杠螺母驅(qū)動(dòng)刀架，傳動(dòng)比穩(wěn)定的傳動(dòng)。，傳動(dòng)比穩(wěn)定的傳動(dòng)。 PZ工件的導(dǎo)程工件的導(dǎo)程 (主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)的距離主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)的距離)； P機(jī)床絲杠的螺距；機(jī)床絲杠的螺距； ZA、ZB、ZC、ZD交換齒輪的齒數(shù)。交換齒輪的齒數(shù)。 Z D C B A PP Z Z Z Z 1 b b）執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件之間在動(dòng)作上有順序要求）執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件之間在動(dòng)作上有順序要求 如自動(dòng)裝帽機(jī)，送料、夾緊、送壓帽在時(shí)間上有如自動(dòng)裝帽機(jī)，送料、夾緊、送壓帽在時(shí)間上有 順序要求。順序要求。 c c）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件

12、的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)相互獨(dú)立 SPJSPJ300300地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔作業(yè)，由一個(gè)動(dòng)力機(jī)集中驅(qū)動(dòng)地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔作業(yè)，由一個(gè)動(dòng)力機(jī)集中驅(qū)動(dòng)4 4條條 各自獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作各自獨(dú)立的執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作 ( (無嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求無嚴(yán)格的傳動(dòng)比要求) )。 （二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)（二）獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 15 由兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)力源經(jīng)各自的傳動(dòng)鏈聯(lián)合驅(qū)動(dòng)一個(gè)由兩個(gè)或多個(gè)動(dòng)力源經(jīng)各自的傳動(dòng)鏈聯(lián)合驅(qū)動(dòng)一個(gè) 執(zhí)行件的傳動(dòng)系統(tǒng)，主要用于低速、重載、大功率、執(zhí)執(zhí)行件的傳動(dòng)系統(tǒng)，主要用于低速、重載、大功率、執(zhí) 行件少而慣性大的機(jī)械。行件少而慣性大的機(jī)械。 l l）執(zhí)行機(jī)構(gòu)間有一定的傳動(dòng)比要求）執(zhí)行機(jī)

13、構(gòu)間有一定的傳動(dòng)比要求 2 2）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間有順序或協(xié)調(diào)動(dòng)作要求）各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間有順序或協(xié)調(diào)動(dòng)作要求 3 3 聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng) 第二節(jié)第二節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)的組成傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 16 一、變速裝置一、變速裝置 二、起停和換向裝置二、起停和換向裝置 要求省力、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、有足夠的動(dòng)力要求省力、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、有足夠的動(dòng)力 三、制動(dòng)裝置三、制動(dòng)裝置 要求可靠、方便、平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、磨損小、要求可靠、方便、平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、磨損小、 散熱好散熱好 四、安全保護(hù)裝置四、安全保護(hù)裝置 銷釘安全聯(lián)軸器，鋼珠安全離合器，摩擦安全離合器銷釘安全聯(lián)軸器，鋼珠安全離合器，摩擦安全離合

14、器 1、變速裝置、變速裝置 改變動(dòng)力機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。改變動(dòng)力機(jī)輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，適應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的需要。 如采煤機(jī)在不同工作條件和不同的煤層厚度時(shí)如采煤機(jī)在不同工作條件和不同的煤層厚度時(shí)-改改 變牽引速度；推土機(jī)在不同工況下變牽引速度；推土機(jī)在不同工況下-改變行駛速度。改變行駛速度。 如果如果執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速較低執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速較低，應(yīng)將，應(yīng)將變速裝置在前變速裝置在前 （接近（接近 動(dòng)力機(jī)處），動(dòng)力機(jī)處），降速機(jī)構(gòu)在后降速機(jī)構(gòu)在后（接近執(zhí)行機(jī)構(gòu)處）。（接近執(zhí)行機(jī)構(gòu)處）。 機(jī)械式汽車傳動(dòng)系一般組成及布置示意圖機(jī)械式汽車傳動(dòng)系一般組成及布置示意圖 5 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、

15、萬向傳動(dòng)裝發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、萬向傳動(dòng)裝 置傳到驅(qū)動(dòng)橋。在驅(qū)動(dòng)橋處，動(dòng)力經(jīng)過主減速器、差速置傳到驅(qū)動(dòng)橋。在驅(qū)動(dòng)橋處，動(dòng)力經(jīng)過主減速器、差速 器和半軸傳給驅(qū)動(dòng)車輪。器和半軸傳給驅(qū)動(dòng)車輪。 變速裝置轉(zhuǎn)速不宜過高，以免噪聲過大。變速裝置轉(zhuǎn)速不宜過高，以免噪聲過大。 變速裝置有以下幾種：變速裝置有以下幾種： 1）交換齒輪變速機(jī)構(gòu)）交換齒輪變速機(jī)構(gòu) 高精度絲杠車床中的高精度絲杠車床中的A、B、C、D齒輪。齒輪。 適適用于不經(jīng)常變速的機(jī)械設(shè)備用于不經(jīng)常變速的機(jī)械設(shè)備，如各種自動(dòng)或半自，如各種自動(dòng)或半自 動(dòng)機(jī)械（專用機(jī)械）。動(dòng)機(jī)械（專用機(jī)械）。 2）滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)）滑移齒輪變速機(jī)構(gòu) 在某一軸

16、上安裝雙聯(lián)或三聯(lián)可滑移齒輪，通過在某一軸上安裝雙聯(lián)或三聯(lián)可滑移齒輪，通過改變改變 齒輪的嚙合位置齒輪的嚙合位置，獲得不同的各級(jí)轉(zhuǎn)速。，獲得不同的各級(jí)轉(zhuǎn)速。 3）離合器變速機(jī)構(gòu)）離合器變速機(jī)構(gòu) 牙嵌式、齒式、摩擦片式離合器、電磁離合器變速牙嵌式、齒式、摩擦片式離合器、電磁離合器變速 機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 1 1）起停和換向情況分為：）起停和換向情況分為： 不需要換向且起動(dòng)不頻繁不需要換向且起動(dòng)不頻繁 許多自動(dòng)機(jī)屬于這種情況，如自動(dòng)壓帽機(jī)。許多自動(dòng)機(jī)屬于這種情況，如自動(dòng)壓帽機(jī)。 需要換向但不頻繁需要換向但不頻繁 龍門起重機(jī)屬于這種情況，有正、反向運(yùn)動(dòng)，工龍門起重機(jī)屬于這種情況，有正、反向運(yùn)動(dòng)，工 作行程較

17、長，故換向不頻繁。作行程較長，故換向不頻繁。 起停和換向頻繁起停和換向頻繁 如：普通車床車削螺紋時(shí)，主軸和刀架頻繁地正、如：普通車床車削螺紋時(shí)，主軸和刀架頻繁地正、 反向運(yùn)行。反向運(yùn)行。 2、起停和換向裝置、起停和換向裝置 控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的起動(dòng)、停車及改變運(yùn)動(dòng)方向。控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的起動(dòng)、停車及改變運(yùn)動(dòng)方向。 2) 2) 起停和換向裝置方案選擇起停和換向裝置方案選擇 通過通過按鈕或操縱桿直接控制按鈕或操縱桿直接控制動(dòng)力機(jī)實(shí)現(xiàn)；用動(dòng)力機(jī)實(shí)現(xiàn)；用離合器離合器實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)。 常用的起停和換向裝置有：常用的起停和換向裝置有： 動(dòng)力機(jī)為動(dòng)力機(jī)為電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)允許在負(fù)載下起動(dòng)，可正、反轉(zhuǎn)，但起動(dòng)電動(dòng)機(jī)允許在

18、負(fù)載下起動(dòng)，可正、反轉(zhuǎn)，但起動(dòng) 電流遠(yuǎn)大于額定電流，在功率大、起停換向頻繁情電流遠(yuǎn)大于額定電流，在功率大、起停換向頻繁情 況下，發(fā)熱大容易燒壞線圈，起動(dòng)電流過大影響車況下，發(fā)熱大容易燒壞線圈，起動(dòng)電流過大影響車 間電網(wǎng)供電。間電網(wǎng)供電。 （1 1）用）用電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)起停和換向起停和換向 電動(dòng)機(jī)功率較小時(shí)，可直接用電動(dòng)機(jī)，操作方便、結(jié)電動(dòng)機(jī)功率較小時(shí)，可直接用電動(dòng)機(jī)，操作方便、結(jié) 構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛。構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛。 （2 2）用）用離合器離合器起停和換向起停和換向 中等功率以上且起停和換向頻繁時(shí)，常用離合器。中等功率以上且起停和換向頻繁時(shí)，常用離合器。 動(dòng)力機(jī)為動(dòng)力機(jī)為內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) （1 1）

19、起停機(jī)構(gòu)）起停機(jī)構(gòu) 用離合器時(shí)，應(yīng)將其放置在用離合器時(shí)，應(yīng)將其放置在轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)軸上。上。 內(nèi)燃機(jī)不能在負(fù)載下起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)不能在負(fù)載下起動(dòng)，必須用摩擦離合器或液，必須用摩擦離合器或液 力耦合器實(shí)現(xiàn)起停。力耦合器實(shí)現(xiàn)起停。 內(nèi)燃機(jī)不能反轉(zhuǎn)運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)不能反轉(zhuǎn)運(yùn)行，執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)在，執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要反轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)在 傳動(dòng)鏈中設(shè)置反向機(jī)構(gòu)。傳動(dòng)鏈中設(shè)置反向機(jī)構(gòu)。 （2 2）換向機(jī)構(gòu)）換向機(jī)構(gòu) 對(duì)于傳動(dòng)件少、慣性小的傳動(dòng)鏈，宜將對(duì)于傳動(dòng)件少、慣性小的傳動(dòng)鏈，宜將換向機(jī)構(gòu)放換向機(jī)構(gòu)放 在靠近動(dòng)力機(jī)處在靠近動(dòng)力機(jī)處。反之，宜放在靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)處。反之，宜放在靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)處。 右圖右圖齒輪齒輪摩

20、擦離合器換摩擦離合器換 向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理圖，向機(jī)構(gòu)傳動(dòng)原理圖，可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn) 軸軸起停和換向。起停和換向。 齒輪齒輪z1 1、z3 3空套在軸空套在軸上。上。 A A）摩擦離合器）摩擦離合器向左接合向左接合時(shí)，通過時(shí)，通過 z2 2帶動(dòng)軸帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)。 B B）向右接合向右接合時(shí)，通過時(shí)，通過z3 3、 z0 0、z4 4帶動(dòng)軸帶動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)。 C C）摩擦離合器處于）摩擦離合器處于中間位置中間位置時(shí)，軸時(shí)，軸不轉(zhuǎn)。不轉(zhuǎn)。 摩擦離合器在汽車上的應(yīng)用摩擦離合器在汽車上的應(yīng)用 3）起停和換向裝置的結(jié)構(gòu)起停和換向裝置的結(jié)構(gòu) 齒輪齒輪摩擦離合器換向機(jī)構(gòu)摩擦離合器換向機(jī)構(gòu) 改變齒輪機(jī)構(gòu)中外嚙合

21、齒輪的對(duì)數(shù)，可以改變從動(dòng)改變齒輪機(jī)構(gòu)中外嚙合齒輪的對(duì)數(shù)，可以改變從動(dòng) 輪的轉(zhuǎn)向。換向機(jī)構(gòu)惰輪軸的布置在兩輪內(nèi)側(cè)，所受輪的轉(zhuǎn)向。換向機(jī)構(gòu)惰輪軸的布置在兩輪內(nèi)側(cè)，所受 載荷小。載荷小。 齒輪換向機(jī)構(gòu)齒輪換向機(jī)構(gòu) 如圖所示為惰性輪軸如圖所示為惰性輪軸 的布置方案。圖的布置方案。圖a)所示所示 為外側(cè)布置，惰輪軸為外側(cè)布置，惰輪軸 O3上的載荷上的載荷F較大；而較大；而 圖圖b)所示為內(nèi)側(cè)布置，所示為內(nèi)側(cè)布置， 惰輪軸惰輪軸O3上的載荷上的載荷F較較 小小。 a) 外側(cè)布置外側(cè)布置 b) 內(nèi)側(cè)布置內(nèi)側(cè)布置 惰性輪軸的布置方案惰性輪軸的布置方案 3、制動(dòng)裝置（剎車裝置）制動(dòng)裝置（剎車裝置） 執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)

22、件需執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件需頻繁換向頻繁換向時(shí)，必須時(shí)，必須先制動(dòng)后換向先制動(dòng)后換向。 制動(dòng)器和離合器的操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖：制動(dòng)器和離合器的操縱機(jī)構(gòu)必須互鎖：當(dāng)離合器脫當(dāng)離合器脫 開時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)制動(dòng)。接通離合器之前，制動(dòng)器必須開時(shí)，制動(dòng)器應(yīng)制動(dòng)。接通離合器之前，制動(dòng)器必須 可靠地放松?？煽康胤潘?。 1) 用用電動(dòng)機(jī)起停和換向電動(dòng)機(jī)起停和換向時(shí)，常時(shí)，常采用電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)采用電動(dòng)機(jī)反接制動(dòng)。 適用于制動(dòng)不頻繁、傳動(dòng)系統(tǒng)慣性小或電機(jī)功率小。適用于制動(dòng)不頻繁、傳動(dòng)系統(tǒng)慣性小或電機(jī)功率小。 2) 用用離合器起停和換向離合器起停和換向時(shí)，必須在傳動(dòng)鏈中時(shí)，必須在傳動(dòng)鏈中安裝制安裝制 動(dòng)裝置。動(dòng)裝置。 常用制動(dòng)器種

23、類常用制動(dòng)器種類： 1）摩擦式制動(dòng)器：）摩擦式制動(dòng)器： 外抱塊式、內(nèi)脹蹄式、帶式、盤式等。外抱塊式、內(nèi)脹蹄式、帶式、盤式等。 2）非摩擦式制動(dòng)器：）非摩擦式制動(dòng)器： 磁粉式、磁渦流式、水渦流式。磁粉式、磁渦流式、水渦流式。 設(shè)計(jì)帶式制動(dòng)器時(shí)，應(yīng)分析制動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及制動(dòng)帶的受力狀態(tài)。設(shè)計(jì)帶式制動(dòng)器時(shí)，應(yīng)分析制動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向及制動(dòng)帶的受力狀態(tài)。 如圖如圖a a 所示，操縱力作用在制動(dòng)帶的松邊，制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)輪作用于制動(dòng)帶上的摩擦所示，操縱力作用在制動(dòng)帶的松邊，制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)輪作用于制動(dòng)帶上的摩擦 力方向與力方向與F F 一致，有助于制動(dòng)，在同樣大小的一致，有助于制動(dòng)，在同樣大小的F F 時(shí)可獲得較大

24、的制動(dòng)力矩。而時(shí)可獲得較大的制動(dòng)力矩。而b b 所所 示的操縱力作用于制動(dòng)帶的緊邊，摩擦力方向與示的操縱力作用于制動(dòng)帶的緊邊，摩擦力方向與F F 相反相反, ,若要求產(chǎn)生相同的制動(dòng)力矩，若要求產(chǎn)生相同的制動(dòng)力矩， 則制動(dòng)帶的拉緊力則制動(dòng)帶的拉緊力F F 必須加大，所需要的操縱力必須加大，所需要的操縱力F F 也增大，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使拉緊力也增大，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使拉緊力F F 作用于制動(dòng)帶的松邊。帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸小，操縱方便，但制動(dòng)時(shí)作用于制動(dòng)帶的松邊。帶式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)簡單，軸向尺寸小，操縱方便，但制動(dòng)時(shí) 制動(dòng)輪和傳動(dòng)軸受單向壓力，制動(dòng)帶的壓強(qiáng)及磨損不均勻，制動(dòng)力矩受摩擦因數(shù)變制動(dòng)輪和

25、傳動(dòng)軸受單向壓力，制動(dòng)帶的壓強(qiáng)及磨損不均勻，制動(dòng)力矩受摩擦因數(shù)變 化的影響大，散熱性差，因此只適用于中小型機(jī)械的制動(dòng)。化的影響大，散熱性差，因此只適用于中小型機(jī)械的制動(dòng)。 外抱塊式制動(dòng)，是靠外抱塊式制動(dòng)，是靠 制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來 實(shí)現(xiàn)剎車的。塊式制動(dòng)是實(shí)現(xiàn)剎車的。塊式制動(dòng)是 早期設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，其早期設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，其 剎車鼓的設(shè)計(jì)剎車鼓的設(shè)計(jì)19021902年就已年就已 經(jīng)使用在馬車上了，直到經(jīng)使用在馬車上了，直到 19201920年左右才開始在汽車年左右才開始在汽車 工業(yè)廣泛應(yīng)用。工業(yè)廣泛應(yīng)用。 3) 3) 摩擦式安全離合器摩擦式安全離合器 4、安全保護(hù)裝置安全保

26、護(hù)裝置 1）銷釘安全聯(lián)軸器）銷釘安全聯(lián)軸器 2）鋼珠安全離合器）鋼珠安全離合器 摩擦面由內(nèi)摩擦面由內(nèi)圓錐摩擦盤圓錐摩擦盤1和外圓錐面摩擦盤和外圓錐面摩擦盤2組成，組成， 在彈簧在彈簧3的作用下使兩個(gè)錐面壓緊，產(chǎn)生的摩擦力矩的作用下使兩個(gè)錐面壓緊，產(chǎn)生的摩擦力矩 為該離合器允許的輸出轉(zhuǎn)矩。為該離合器允許的輸出轉(zhuǎn)矩。 單圓錐摩擦離合器結(jié)構(gòu)簡單，多用于傳遞轉(zhuǎn)矩不大單圓錐摩擦離合器結(jié)構(gòu)簡單，多用于傳遞轉(zhuǎn)矩不大 的場(chǎng)合。傳遞轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可采用雙圓錐摩擦離合器的場(chǎng)合。傳遞轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可采用雙圓錐摩擦離合器 或摩擦片安全離合器?；蚰Σ疗踩x合器。 3) 3) 摩擦式安全離合器摩擦式安全離合器 單圓錐摩擦安

27、全離合器單圓錐摩擦安全離合器 1 1、2-2-摩擦盤；摩擦盤；3-3-彈簧；彈簧；4-4-套環(huán)；套環(huán)；5-5-螺母；螺母；6-6-調(diào)節(jié)螺套調(diào)節(jié)螺套 5-3齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 小功率隨動(dòng)系統(tǒng)精密齒輪小功率隨動(dòng)系統(tǒng)精密齒輪 傳動(dòng)設(shè)計(jì)。傳動(dòng)設(shè)計(jì)。 是一種反饋控制系統(tǒng)。在是一種反饋控制系統(tǒng)。在 這種系統(tǒng)中這種系統(tǒng)中,輸出量是機(jī)械位輸出量是機(jī)械位 移、速度或者移、速度或者加速度。因此。因此 隨動(dòng)系統(tǒng)這一術(shù)語隨動(dòng)系統(tǒng)這一術(shù)語,與位置或與位置或 速度速度,或加速度控制系統(tǒng)是同或加速度控制系統(tǒng)是同 義語。義語。 一、按運(yùn)動(dòng)精度最佳選擇各級(jí)傳動(dòng)比一、按運(yùn)動(dòng)精度最佳選擇各級(jí)傳動(dòng)比 零件制成后不可避免地存在零

28、件制成后不可避免地存在誤差誤差，組成部件的零件，組成部件的零件 越多，積累的誤差越大。越多，積累的誤差越大。 雖然雖然級(jí)數(shù)少傳動(dòng)精度高級(jí)數(shù)少傳動(dòng)精度高，但零件的尺寸、強(qiáng)度也對(duì)，但零件的尺寸、強(qiáng)度也對(duì) 傳動(dòng)有影響。單級(jí)齒輪的傳動(dòng)比不宜過大。傳動(dòng)有影響。單級(jí)齒輪的傳動(dòng)比不宜過大。 下圖下圖(a)單級(jí)齒輪傳動(dòng)單級(jí)齒輪傳動(dòng) i=10，尺寸大，小齒輪參與嚙，尺寸大，小齒輪參與嚙 合次數(shù)多，磨損快，壽命低；合次數(shù)多，磨損快，壽命低； 圖圖(b)兩級(jí)傳動(dòng)兩級(jí)傳動(dòng) i=10 。 如果總傳動(dòng)比較大，需采用多級(jí)齒輪傳動(dòng)，為提高傳動(dòng)如果總傳動(dòng)比較大，需采用多級(jí)齒輪傳動(dòng)，為提高傳動(dòng) 精度，如何分配各級(jí)傳動(dòng)比？精度，如

29、何分配各級(jí)傳動(dòng)比？ 1、單級(jí)齒輪傳動(dòng)、單級(jí)齒輪傳動(dòng) （左圖），齒輪（左圖），齒輪1、2誤差折合到輸出軸誤差折合到輸出軸 上為上為，輸出軸，輸出軸上的誤差：上的誤差： = 2、兩級(jí)齒輪傳動(dòng)、兩級(jí)齒輪傳動(dòng) （右圖）（右圖） 齒輪齒輪1、2傳動(dòng)誤差傳動(dòng)誤差1，齒輪，齒輪2 、3傳動(dòng)誤差為傳動(dòng)誤差為2。 輸出軸的總誤差：輸出軸的總誤差： = 2+ 1 / i2 3 當(dāng)當(dāng) i2 3 1 減速傳動(dòng)，減速傳動(dòng)，1作用減小。作用減小。 1 1）欲使總誤差值減小，欲使總誤差值減小， 應(yīng)使末級(jí)齒輪傳動(dòng)應(yīng)使末級(jí)齒輪傳動(dòng) 誤差盡量小些，即誤差盡量小些，即末級(jí)末級(jí) 齒輪精度要高齒輪精度要高。 3、多級(jí)齒輪傳動(dòng)、多級(jí)齒輪

30、傳動(dòng) （下圖）（下圖） 各對(duì)齒輪對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)誤差分別為：各對(duì)齒輪對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)誤差分別為：1、2、3、 4。輸。輸 出軸出軸上總誤差：上總誤差： = 4+3/ i4 5+2/（i3 4 i4 5）+1/（i2 3 i3 4i4 5） 一般機(jī)械設(shè)備中由電機(jī)一般機(jī)械設(shè)備中由電機(jī) 帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，多采用減帶動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)，多采用減 速機(jī)構(gòu)，有以下特點(diǎn)：速機(jī)構(gòu)，有以下特點(diǎn)： 2 2）當(dāng)總傳動(dòng)比及各級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差一定時(shí)，各級(jí)齒輪傳）當(dāng)總傳動(dòng)比及各級(jí)齒輪傳動(dòng)誤差一定時(shí)，各級(jí)齒輪傳 動(dòng)比分配原則：由輸入軸開始，動(dòng)比分配原則：由輸入軸開始，傳動(dòng)比應(yīng)傳動(dòng)比應(yīng)“先小后大先小后大”。 3 3）當(dāng)總傳動(dòng)比一定時(shí)，）當(dāng)總傳動(dòng)比一定

31、時(shí)，齒輪傳動(dòng)級(jí)數(shù)愈少精度愈高齒輪傳動(dòng)級(jí)數(shù)愈少精度愈高。 二、按最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分配各級(jí)傳動(dòng)比二、按最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分配各級(jí)傳動(dòng)比 在傳動(dòng)系統(tǒng)中，經(jīng)常需要在傳動(dòng)系統(tǒng)中，經(jīng)常需要 齒輪正、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要求起動(dòng)齒輪正、反轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，要求起動(dòng) 快、停止快，即齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)靈活?？?、停止快，即齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。 如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J J回轉(zhuǎn)件，受力矩回轉(zhuǎn)件，受力矩 M M時(shí)，角加速度時(shí)，角加速度=M/J=M/J。 M M一定，一定，J J越小，越小，越大，運(yùn)越大，運(yùn) 轉(zhuǎn)靈敏。轉(zhuǎn)靈敏。 電機(jī)至負(fù)載的運(yùn)動(dòng)簡圖電機(jī)至負(fù)載的運(yùn)動(dòng)簡圖 = 4+3/ i4 5+2/（i3 4 i4 5）+1/（i2 3 i3 4i4 5） 1、計(jì)算

32、等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、計(jì)算等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 根據(jù)動(dòng)能守恒定律，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的動(dòng)能根據(jù)動(dòng)能守恒定律，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的動(dòng)能 =各軸上各軸上 齒輪的動(dòng)能之和。齒輪的動(dòng)能之和。 J等效 等效 12/2=J112/2+J222/2+ J332/2+ J442/2 J等效 等效=J1 + J2/i122 + J3/(i122 i2 32 ) + J4 /( i122 i2 32 i3 42 ) 可將整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)問題簡化為具有等可將整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)問題簡化為具有等 效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的單一構(gòu)件運(yùn)動(dòng)。效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的單一構(gòu)件運(yùn)動(dòng)。 J1、J2、J3、J4是軸是軸1、軸、軸2、軸、軸3、軸、軸4上齒輪上齒輪1， 齒輪齒輪

33、2、2 ，齒輪，齒輪3、3 及齒輪及齒輪4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 2、選擇傳動(dòng)級(jí)數(shù)、選擇傳動(dòng)級(jí)數(shù) 2) 采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，假設(shè)：采用兩級(jí)齒輪傳動(dòng)，假設(shè)：齒輪材料、寬度相同，兩主齒輪材料、寬度相同，兩主 動(dòng)輪具有相同的直徑，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)，動(dòng)輪具有相同的直徑，軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)，i12=2.5、 i23=4，則該系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：則該系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： Jp=9.97J1 前面介紹了系統(tǒng)中的總傳動(dòng)比為前面介紹了系統(tǒng)中的總傳動(dòng)比為10。 1) 采用單級(jí)齒輪傳動(dòng)，則該系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：采用單級(jí)齒輪傳動(dòng)，則該系統(tǒng)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： Jp=J1+J2/ i2=m1(D1/2)2+ m2(D2/2)

34、2/i2=D14b/16+ +D24b/(16i2) = J1(1+i2) =101J1 結(jié)論：齒輪傳動(dòng)的結(jié)論：齒輪傳動(dòng)的級(jí)數(shù)越多，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就越小級(jí)數(shù)越多，等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就越小。 3) 三級(jí)齒輪傳動(dòng)，三級(jí)齒輪傳動(dòng)，Jp=6.5J1。 4) 四級(jí)齒輪傳動(dòng)，四級(jí)齒輪傳動(dòng)， Jp=6.2J1，三級(jí)與四級(jí)的非常接近。，三級(jí)與四級(jí)的非常接近。 但傳動(dòng)級(jí)數(shù)過多，收效甚微，且零件增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。但傳動(dòng)級(jí)數(shù)過多，收效甚微，且零件增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 3、傳動(dòng)比的分配、傳動(dòng)比的分配 當(dāng)傳動(dòng)比及傳動(dòng)級(jí)數(shù)確定后，如何分配各級(jí)的傳動(dòng)比當(dāng)傳動(dòng)比及傳動(dòng)級(jí)數(shù)確定后，如何分配各級(jí)的傳動(dòng)比 才能使齒輪系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為最??？才

35、能使齒輪系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為最??？ 1）兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配）兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配 設(shè)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)均為減速傳動(dòng)設(shè)兩級(jí)齒輪傳動(dòng)均為減速傳動(dòng) (i1)；齒輪材料相同；齒輪寬度；齒輪材料相同；齒輪寬度 相同；兩個(gè)主動(dòng)輪相同；兩個(gè)主動(dòng)輪1、2 直徑相同；各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。直徑相同；各軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量忽略不計(jì)。 2 3,2 2 2, 1 3 2 2, 1 22 1 ii J i JJ p JJ 上式中的上式中的J2、J2分別為齒輪分別為齒輪2、 2的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 4 3 ,21 4 3 ,223 4 2, 11212 iJiJJiJJJJ 所

36、以所以 ) 1 1 ( 2 2, 1 2 3 ,2 2 2, 1 2 2, 11 i i i iJJ p 將將i1,2=2.5， i2,3=4 代入上式后，則等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為代入上式后，則等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 11 2 2 2 2 1 1097. 9) 5 . 2 4 5 . 2 1 5 . 21 (JJJJ p 令令dJp/di12=0，d2Jp/di1220，存在最小，存在最小， 當(dāng)當(dāng)i1221時(shí)時(shí),系統(tǒng)最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的傳動(dòng)比：系統(tǒng)最小等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的傳動(dòng)比： ) 1 1 ( 2 2, 1 2 3 ,2 2 2, 1 2 2, 11 i i i iJJ p 2/ 2 2, 13 ,2 ii 由于由

37、于 2）多級(jí)齒輪傳動(dòng)）多級(jí)齒輪傳動(dòng) 可假設(shè)一個(gè)可假設(shè)一個(gè)i12值，可計(jì)算出下一級(jí)值，可計(jì)算出下一級(jí) 2/ 2 2, 13 ,2 ii 再按上述方法計(jì)算下再按上述方法計(jì)算下 一級(jí)傳動(dòng)，可以看出一級(jí)傳動(dòng)，可以看出減速減速 傳動(dòng)中傳動(dòng)中，后一級(jí)傳動(dòng)比要后一級(jí)傳動(dòng)比要 大一些大一些。分配傳動(dòng)比也可。分配傳動(dòng)比也可 查下圖，不同傳動(dòng)級(jí)數(shù)下查下圖，不同傳動(dòng)級(jí)數(shù)下 的各級(jí)傳動(dòng)比與總傳動(dòng)比的各級(jí)傳動(dòng)比與總傳動(dòng)比 之間的關(guān)系曲線。之間的關(guān)系曲線。 2 三、按最小體積分配各級(jí)傳動(dòng)比三、按最小體積分配各級(jí)傳動(dòng)比 按最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分配各級(jí)傳動(dòng)比，按最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分配各級(jí)傳動(dòng)比，后面的傳動(dòng)比往往越來后面的傳動(dòng)比往往越來 越

38、大越大，齒輪直徑過大，結(jié)構(gòu)上不夠合理，實(shí)際要重新分配和適，齒輪直徑過大，結(jié)構(gòu)上不夠合理，實(shí)際要重新分配和適 當(dāng)調(diào)整。當(dāng)調(diào)整。 假設(shè)同前，對(duì)整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)所占體積求導(dǎo)，得假設(shè)同前，對(duì)整個(gè)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)所占體積求導(dǎo)，得 兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比關(guān)系：兩級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比關(guān)系：i12= i2 3 結(jié)論：按最小體積分配傳動(dòng)比時(shí)，結(jié)論：按最小體積分配傳動(dòng)比時(shí)，兩主動(dòng)輪兩主動(dòng)輪1、2 直直 徑相同，兩從動(dòng)輪徑相同，兩從動(dòng)輪2、3直徑相同，兩中心距也相同直徑相同，兩中心距也相同。 討論：當(dāng)總傳動(dòng)比給定后，如何確定各級(jí)傳動(dòng)比大??？討論：當(dāng)總傳動(dòng)比給定后，如何確定各級(jí)傳動(dòng)比大??？ 1）從）從提高精度提高精度考慮，希

39、望考慮，希望傳動(dòng)級(jí)數(shù)越少越好傳動(dòng)級(jí)數(shù)越少越好，傳動(dòng)比，傳動(dòng)比“先先 小后大小后大”（末級(jí)齒輪精度要高）。（末級(jí)齒輪精度要高）。 缺點(diǎn)：系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，體積增大。缺點(diǎn)：系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大，體積增大。 2）從）從減小體積減小體積考慮，希望考慮，希望各級(jí)傳動(dòng)比基本上相同各級(jí)傳動(dòng)比基本上相同。 缺點(diǎn)：傳動(dòng)精度下降，系統(tǒng)靈敏度不好。缺點(diǎn)：傳動(dòng)精度下降，系統(tǒng)靈敏度不好。 三方面分配傳動(dòng)比矛盾，不可能都滿足。應(yīng)根據(jù)系三方面分配傳動(dòng)比矛盾，不可能都滿足。應(yīng)根據(jù)系 統(tǒng)要求，抓主要矛盾，合理選擇各級(jí)傳動(dòng)比。統(tǒng)要求，抓主要矛盾，合理選擇各級(jí)傳動(dòng)比。 例例 某隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為某隨動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

40、中，已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為3500r/min,3500r/min, 輸出軸轉(zhuǎn)速為輸出軸轉(zhuǎn)速為10r/min10r/min，試按：，試按： 1 1）最高傳動(dòng)精度；）最高傳動(dòng)精度； 2 2）最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；）最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 3 3）最小體積；）最小體積； 分別確定該減速裝置的級(jí)數(shù)及最佳傳動(dòng)比的分配。分別確定該減速裝置的級(jí)數(shù)及最佳傳動(dòng)比的分配。 解：按不同的要求分別設(shè)計(jì)：解：按不同的要求分別設(shè)計(jì)： 1 1）按）按傳動(dòng)精度最高傳動(dòng)精度最高的要求分別設(shè)計(jì)的要求分別設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總傳動(dòng)比：系統(tǒng)總傳動(dòng)比：i=3500/10=350i=3500/10=350。 直齒圓柱齒輪最易制造，精度最高，故選用直齒圓直齒圓柱齒輪最易

41、制造，精度最高，故選用直齒圓 柱齒輪傳動(dòng)，其單級(jí)傳動(dòng)比不宜大于柱齒輪傳動(dòng)，其單級(jí)傳動(dòng)比不宜大于8 8。 從提高傳動(dòng)精度來看，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)遵循從提高傳動(dòng)精度來看，各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)遵循“先小后大先小后大” 的原則，初步確定的原則，初步確定4 4 5 5級(jí)傳動(dòng)。級(jí)傳動(dòng)。 級(jí)數(shù)愈少，積累的誤差愈少，傳動(dòng)精度愈高，最后確定為級(jí)數(shù)愈少，積累的誤差愈少，傳動(dòng)精度愈高，最后確定為4 4級(jí)級(jí) 傳動(dòng)傳動(dòng)。傳動(dòng)比的分配可定為：。傳動(dòng)比的分配可定為： 2.52.54 45 57 7 齒輪的模數(shù)可按傳遞的功率和強(qiáng)度的要求求得。齒輪的模數(shù)可按傳遞的功率和強(qiáng)度的要求求得。 2 2）按）按最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的要求設(shè)計(jì)的要求

42、設(shè)計(jì) 傳動(dòng)級(jí)數(shù)的過多或過少都會(huì)引起齒輪系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的改變，傳動(dòng)級(jí)數(shù)的過多或過少都會(huì)引起齒輪系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的改變， 傳動(dòng)級(jí)數(shù)愈多，系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈小傳動(dòng)級(jí)數(shù)愈多，系統(tǒng)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量愈小。按四級(jí)考慮傳動(dòng)比。按四級(jí)考慮傳動(dòng)比 的分配原則及計(jì)算如下：的分配原則及計(jì)算如下： （1 1）高速級(jí)第一級(jí)的傳動(dòng)比初步擬定）高速級(jí)第一級(jí)的傳動(dòng)比初步擬定i i12 12=1.9 =1.9。 （2 2）其它三級(jí)的傳動(dòng)比）其它三級(jí)的傳動(dòng)比 i i2 2 3 3=i=i12 122 2/1.414=1.9 /1.414=1.92 2/1.414=2.55/1.414=2.55 i i3 3 4 4=i=i2 2 3 3

43、2 2/1.414=2.55/1.414=2.552 2/1.414=4.61/1.414=4.61 i i4 4 5 5=i=i3 3 4 42 2/1.414=4.61/1.414=4.612 2/1.414=15.01/1.414=15.01 （3 3）用總傳動(dòng)比）用總傳動(dòng)比i i值對(duì)值對(duì)i i4 4 5 5值進(jìn)行校正值進(jìn)行校正 i i4 4 5 5=i/(i=i/(i12 12 i i2 2 3 3 i i3 3 4 4)=350/(1.9)=350/(1.92.552.554.61)4.61) =15.7 =15.7 校對(duì)值校對(duì)值15.715.7與計(jì)算值與計(jì)算值i i4 4 5 5=

44、15.01=15.01比較，比較，相對(duì)誤差相對(duì)誤差 2/ 2 2, 13 ,2 ii %5044. 001.15/ )01.157 .15( (15.7-15.01)/15.7=0.044=(15.7-15.01)/15.7=0.044=4.4%5%,4.4%1時(shí)，輸出響應(yīng)太慢，一直處于滯后狀態(tài)；時(shí)，輸出響應(yīng)太慢，一直處于滯后狀態(tài)； 只有當(dāng)只有當(dāng)0tt1 1) )，同為右旋。，同為右旋。 主動(dòng)件螺桿主動(dòng)件螺桿1 1的向左的向左 與從動(dòng)螺母與從動(dòng)螺母2 2的向右直進(jìn)，的向右直進(jìn)， 形成差動(dòng)。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)形成差動(dòng)。當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)動(dòng) 一周后，螺母一周后，螺母2 2的實(shí)際位的實(shí)際位 移量移量t=tt=t2 2

45、t t1 1 。 螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度下，螺母螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)任意角度下，螺母2 2的微位移量：的微位移量： S=S=(t(t2 2-t-t1 1) )/(360/(3600 0)=)=t t/(360/(3600 0) ) 若：若：t t1 1=1mm=1mm，t t2 2=1.2mm=1.2mm, ,手輪一周刻度分為手輪一周刻度分為100100格，格， 即即3.63.60 0/ /格，手輪轉(zhuǎn)格，手輪轉(zhuǎn)1 1格后，螺母格后，螺母2 2的位移量的位移量S=S=0.002mm0.002mm。 當(dāng)人手的靈敏度為當(dāng)人手的靈敏度為0.250.250 0時(shí)，時(shí)，S=S=0.00014mm0.00014mm。 2 2

46、）凸輪式微量進(jìn)給裝置凸輪式微量進(jìn)給裝置 砂輪架砂輪架3 3的進(jìn)給量是由凸輪的進(jìn)給量是由凸輪1 1 的廓線使砂輪架繞支點(diǎn)的廓線使砂輪架繞支點(diǎn)2 2擺動(dòng)，擺動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)微動(dòng)的。實(shí)現(xiàn)微動(dòng)的。 1-1-凸輪；凸輪；2-2-支點(diǎn)；支點(diǎn)；3-3-砂輪架砂輪架 利用凸輪實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給具有利用凸輪實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給具有 傳動(dòng)鏈短、剛性好傳動(dòng)鏈短、剛性好，由于砂輪架，由于砂輪架 只作擺動(dòng)，微量進(jìn)給的精確性與只作擺動(dòng)，微量進(jìn)給的精確性與 導(dǎo)軌副的摩擦力無關(guān)，這種進(jìn)給導(dǎo)軌副的摩擦力無關(guān)，這種進(jìn)給 范圍較小。范圍較小。 1 1固定套筒；固定套筒；2 2固定支架；固定支架；3 3 螺桿；螺桿；4 4手輪；手輪；5 5套筒；套筒；

47、6 6螺螺 母；母；7 7滑動(dòng)套筒；滑動(dòng)套筒；8 8彈簧彈簧 已知杠桿臂長已知杠桿臂長L=103mmL=103mm， 螺距螺距t=0.3mmt=0.3mm，螺桿，螺桿3 3 轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺桿偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺桿偏轉(zhuǎn) tgtg=0.3/103=0.00291=0.3/103=0.00291， =10=10 。讀數(shù)套筒。讀數(shù)套筒5 5上一格上一格 為為0.3mm0.3mm( (或或1010 ) )，而手輪，而手輪4 4 的圓周有的圓周有6060格，則格，則每格擺桿每格擺桿 擺角為擺角為1010 /60=10/60=10 。 （1 1）測(cè)角儀上應(yīng)用的螺旋）測(cè)角儀上應(yīng)用的螺旋擺桿微動(dòng)裝置。擺桿微動(dòng)裝置。

48、轉(zhuǎn)動(dòng)手輪轉(zhuǎn)動(dòng)手輪4 4，螺桿，螺桿3 3 在固定螺母在固定螺母6 6作用下移作用下移 動(dòng)，杠桿臂便繞其中心動(dòng)，杠桿臂便繞其中心 （儀器回轉(zhuǎn)中心）偏轉(zhuǎn)，（儀器回轉(zhuǎn)中心）偏轉(zhuǎn)， 儀器回轉(zhuǎn)部分也隨之微儀器回轉(zhuǎn)部分也隨之微 量轉(zhuǎn)動(dòng)。量轉(zhuǎn)動(dòng)。 3 3）組合式微量進(jìn)給裝置）組合式微量進(jìn)給裝置 當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，與蝸桿當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)手輪時(shí)，與蝸桿1 1相嚙相嚙 合的蝸輪合的蝸輪3 3帶動(dòng)凸輪帶動(dòng)凸輪4 4一起轉(zhuǎn)動(dòng)，一起轉(zhuǎn)動(dòng)， 推動(dòng)滑輪推動(dòng)滑輪6 6，使，使滑板滑板7 7實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)實(shí)現(xiàn)微量進(jìn) 給。給。 11蝸桿；蝸桿；22軸；軸；33蝸輪蝸輪 44凸輪；凸輪；55螺栓；螺栓； 66滑輪；滑輪；77滑板滑板 （2 2）蝸輪

49、）蝸輪凸輪微動(dòng)裝置凸輪微動(dòng)裝置 蝸輪蝸輪3 3空套在軸空套在軸2 2上，軸上，軸2 2通通 過螺釘與設(shè)備的支臂固定，滑過螺釘與設(shè)備的支臂固定，滑 板板7 7與顯微鏡體相聯(lián)接，蝸桿與顯微鏡體相聯(lián)接，蝸桿1 1 的末端固定著微動(dòng)手輪。的末端固定著微動(dòng)手輪。 （3 3）生物顯微鏡工作臺(tái)采）生物顯微鏡工作臺(tái)采 用的齒輪用的齒輪杠桿微動(dòng)裝置。杠桿微動(dòng)裝置。 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，通過兩級(jí)齒轉(zhuǎn)動(dòng)手柄時(shí)，通過兩級(jí)齒 輪減速（輪減速（Z Z2 2/Z/Z1 1，Z Z4 4/Z/Z3 3） 帶動(dòng)扇形齒輪擺動(dòng)帶動(dòng)扇形齒輪擺動(dòng)扇形齒扇形齒 輪另一端通過中間連動(dòng)桿，輪另一端通過中間連動(dòng)桿， 帶動(dòng)帶動(dòng)顯微鏡工作臺(tái)在導(dǎo)軌內(nèi)顯微鏡

50、工作臺(tái)在導(dǎo)軌內(nèi) 作微量的升、降運(yùn)動(dòng)。作微量的升、降運(yùn)動(dòng)。 機(jī)械傳動(dòng)式缺點(diǎn)：機(jī)械傳動(dòng)式缺點(diǎn)： 很難精確實(shí)現(xiàn)很難精確實(shí)現(xiàn)1m1m以下的微以下的微 量進(jìn)給；量進(jìn)給；接觸變形大；接觸變形大； 間隙不易消除，積累誤差大；間隙不易消除，積累誤差大； 剛度低，易產(chǎn)生爬行。剛度低，易產(chǎn)生爬行。 下圖是熱變形傳動(dòng)原理，其伸長量：下圖是熱變形傳動(dòng)原理，其伸長量：L=L(tL=L(t1 1-t-t0 0) )。理想情。理想情 況：傳動(dòng)件的伸長量等于運(yùn)動(dòng)件的位移量，由于摩擦力的影響、況：傳動(dòng)件的伸長量等于運(yùn)動(dòng)件的位移量，由于摩擦力的影響、 運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大小、系統(tǒng)內(nèi)阻尼大小等，運(yùn)動(dòng)件的位移有誤差。運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量大小、系統(tǒng)

51、內(nèi)阻尼大小等，運(yùn)動(dòng)件的位移有誤差。 實(shí)際上，當(dāng)傳動(dòng)件伸長實(shí)際上，當(dāng)傳動(dòng)件伸長L L時(shí)，傳動(dòng)件的位移量為時(shí)，傳動(dòng)件的位移量為 S=S=L+C/K=L+C/K=L+CL/EAL+CL/EA 傳動(dòng)桿材料的線膨脹系數(shù)；傳動(dòng)桿材料的線膨脹系數(shù)； L L傳動(dòng)桿的長度；傳動(dòng)桿的長度； t t1 1加熱時(shí)的溫度；加熱時(shí)的溫度； t t0 0加熱前的溫度；加熱前的溫度； C C考慮到摩擦阻力、位移、速度考慮到摩擦阻力、位移、速度 和系統(tǒng)中的阻尼有關(guān)的和系統(tǒng)中的阻尼有關(guān)的系數(shù)系數(shù)。 K K與傳動(dòng)件材料的彈性模量、單位與傳動(dòng)件材料的彈性模量、單位 長度面積有關(guān)的長度面積有關(guān)的系數(shù)系數(shù)，K=EK=EA/LA/L。 2

52、 2、熱變形傳動(dòng)式微動(dòng)裝置、熱變形傳動(dòng)式微動(dòng)裝置 位移后的相對(duì)誤差為位移后的相對(duì)誤差為 為減少微量位移的相對(duì)誤差，應(yīng)選擇為減少微量位移的相對(duì)誤差，應(yīng)選擇線膨脹系數(shù)大和彈性模量高的材料線膨脹系數(shù)大和彈性模量高的材料 制作傳動(dòng)件。制作傳動(dòng)件。 tAE C L LS 1-1-傳動(dòng)桿；傳動(dòng)桿；2-2-線圈線圈 3-3-微量位移元件（運(yùn)動(dòng)件）微量位移元件（運(yùn)動(dòng)件） 1 1磁致伸縮棒；磁致伸縮棒；2 2運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)件 3 3、磁致伸縮式微動(dòng)裝置、磁致伸縮式微動(dòng)裝置 磁致伸縮棒磁致伸縮棒1 1的左端固定在機(jī)座上，右端與運(yùn)動(dòng)件的左端固定在機(jī)座上，右端與運(yùn)動(dòng)件2 2相聯(lián)。相聯(lián)。 繞在伸縮棒外的線圈通電激磁后，在磁

53、場(chǎng)作用下，伸縮棒產(chǎn)生繞在伸縮棒外的線圈通電激磁后，在磁場(chǎng)作用下，伸縮棒產(chǎn)生 變形使運(yùn)動(dòng)件產(chǎn)生微量位移。變形使運(yùn)動(dòng)件產(chǎn)生微量位移。 伸縮棒的伸縮棒的伸長伸長變形變形正磁致伸縮正磁致伸縮；伸縮棒；伸縮棒縮短縮短變形變形負(fù)磁負(fù)磁 致伸縮致伸縮。 材料的伸縮性質(zhì)與合金材料材料的伸縮性質(zhì)與合金材料 的成分、伸縮棒的溫度變化和外的成分、伸縮棒的溫度變化和外 載荷的變化有關(guān)。載荷的變化有關(guān)。 l= l 材料的相對(duì)磁致伸縮系數(shù)；材料的相對(duì)磁致伸縮系數(shù)； l伸縮棒被磁化部分的長度。伸縮棒被磁化部分的長度。 當(dāng)當(dāng)伸縮棒變形伸縮棒變形時(shí)產(chǎn)生的伸縮力時(shí)產(chǎn)生的伸縮力大于大于運(yùn)動(dòng)件運(yùn)動(dòng)件導(dǎo)軌副的靜摩擦導(dǎo)軌副的靜摩擦 力力

54、時(shí)，運(yùn)動(dòng)件才產(chǎn)生位移。時(shí)，運(yùn)動(dòng)件才產(chǎn)生位移。 由于磁致伸縮量有限，該裝置由于磁致伸縮量有限，該裝置適用于精確位移調(diào)整適用于精確位移調(diào)整，切削刀，切削刀 具磨損后的補(bǔ)償，溫度變形補(bǔ)償及自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。具磨損后的補(bǔ)償，溫度變形補(bǔ)償及自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。 1 1傳動(dòng)箱；傳動(dòng)箱；2 2伸縮棒；工作臺(tái)伸縮棒；工作臺(tái) 下圖為磁致伸縮式微動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。下圖為磁致伸縮式微動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 粗位移粗位移由傳動(dòng)箱由傳動(dòng)箱1 1經(jīng)絲杠、螺母副傳動(dòng)；經(jīng)絲杠、螺母副傳動(dòng)；微量位移微量位移由裝在螺母由裝在螺母 與工作臺(tái)與工作臺(tái)3 3之間的磁致伸縮棒之間的磁致伸縮棒2 2來實(shí)現(xiàn)。來實(shí)現(xiàn)。 5 54 4 螺旋傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)

55、計(jì)螺旋傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 螺旋傳動(dòng)主要用于變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)螺旋傳動(dòng)主要用于變回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí) 傳遞能量和動(dòng)力，也可調(diào)整零件的相互位置。傳遞能量和動(dòng)力，也可調(diào)整零件的相互位置。 一、微動(dòng)裝置一、微動(dòng)裝置 微量進(jìn)給或微量移動(dòng)裝置微量進(jìn)給或微量移動(dòng)裝置 1 1、機(jī)械傳動(dòng)式微動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)式微動(dòng)裝置 2 2、熱變形傳動(dòng)式微動(dòng)裝置、熱變形傳動(dòng)式微動(dòng)裝置 3 3、磁致伸縮式微動(dòng)裝置、磁致伸縮式微動(dòng)裝置 5 53 3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 利用利用推動(dòng)機(jī)構(gòu)使彈性元件推動(dòng)機(jī)構(gòu)使彈性元件或運(yùn)動(dòng)件本身產(chǎn)生的或運(yùn)動(dòng)件本身產(chǎn)生的彈性變形彈性變形來實(shí)來實(shí) 現(xiàn)微動(dòng)位移?，F(xiàn)微動(dòng)位移。 1 1砂輪架；砂輪架

56、；2 2床身；床身；3 3、4 4支點(diǎn)支點(diǎn) 4 4、彈性變形傳動(dòng)式微動(dòng)裝置、彈性變形傳動(dòng)式微動(dòng)裝置 圖圖(a)(a)砂輪架砂輪架1 1受活塞桿的推力；圖受活塞桿的推力；圖(b)(b)在砂輪架支點(diǎn)在砂輪架支點(diǎn)3 3、4 4之間之間 加力加力P P產(chǎn)生彈性變形，實(shí)現(xiàn)微量位移。產(chǎn)生彈性變形，實(shí)現(xiàn)微量位移。 彈性元件彈性元件1、2的剛度不同，原始長度分別為的剛度不同，原始長度分別為X1、X2，在，在p力力 作用下，板作用下，板B位移量為位移量為X X2 2 ；板；板A A位移量為位移量為X1，兩位移量的，兩位移量的 關(guān)系為：關(guān)系為： X1 = X2 K2 /（K1+K2） 下圖為采用下圖為采用彈性元件

57、產(chǎn)生微量位移彈性元件產(chǎn)生微量位移進(jìn)給裝置的原理圖。進(jìn)給裝置的原理圖。 設(shè)已知設(shè)已知K1 =1000kN/m，K2 =10kN/m， X2=5m， 則則X10.05 m 。 鈦酸鉛鈦酸鉛和和鋯酸鉛鋯酸鉛組成的多晶固溶體組成的多晶固溶體鋯鈦酸鉛鋯鈦酸鉛壓電陶瓷壓電陶瓷 （簡稱壓電陶瓷，代號(hào)（簡稱壓電陶瓷，代號(hào)PZTPZT）。）。 5 5、壓電式微量進(jìn)給裝置壓電式微量進(jìn)給裝置 正壓電效應(yīng)正壓電效應(yīng)壓電陶瓷經(jīng)極化處理后，在壓電陶瓷經(jīng)極化處理后，在外力作用外力作用下發(fā)生下發(fā)生 機(jī)械變形，在表面上機(jī)械變形，在表面上產(chǎn)生電荷產(chǎn)生電荷，即機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能，即機(jī)械能轉(zhuǎn)變成電能。 逆壓電效應(yīng)逆壓電效應(yīng)在壓電陶瓷上

58、在壓電陶瓷上通入直流電場(chǎng)通入直流電場(chǎng)，改變了陶瓷體，改變了陶瓷體 的極化強(qiáng)度，其的極化強(qiáng)度，其形狀、尺寸發(fā)生變化形狀、尺寸發(fā)生變化，即電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，即電能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。 利用壓電陶瓷的利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)可實(shí)現(xiàn)微量位移逆壓電效應(yīng)可實(shí)現(xiàn)微量位移，不必通過傳，不必通過傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳遞，避免了機(jī)械傳動(dòng)引起的誤差。動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行傳遞，避免了機(jī)械傳動(dòng)引起的誤差。 特點(diǎn)：位移分辨力極高，可達(dá)千分之幾微米，結(jié)構(gòu)簡單、特點(diǎn)：位移分辨力極高，可達(dá)千分之幾微米，結(jié)構(gòu)簡單、 尺寸小，發(fā)熱少，便于控制。尺寸小，發(fā)熱少，便于控制。 壓電式微動(dòng)裝置可按壓電陶瓷壓電式微動(dòng)裝置可按壓電陶瓷結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式的不同可分為：

59、的不同可分為： 圓管式、疊片式、尺蠖式和蚯蚓式。圓管式、疊片式、尺蠖式和蚯蚓式。 制動(dòng)盤制動(dòng)盤8 8受到的鎖緊力對(duì)正中心。受到的鎖緊力對(duì)正中心。 1 1手柄手柄 2 2螺母螺母 3 3套筒套筒 4 4定位環(huán)定位環(huán) 5 5螺桿螺桿 6 6銷子銷子 7 7外套筒外套筒 8 8制動(dòng)盤制動(dòng)盤 1 1、徑向受力鎖緊裝置、徑向受力鎖緊裝置 1 1）光學(xué)分度頭固緊主軸）光學(xué)分度頭固緊主軸 的鎖緊裝置的鎖緊裝置 主軸上的制動(dòng)盤主軸上的制動(dòng)盤8 8( (被鎖件被鎖件) )的外緣的外緣 位于套筒位于套筒3 3的勾板和銷子的勾板和銷子6 6之間。之間。 轉(zhuǎn)動(dòng)手柄轉(zhuǎn)動(dòng)手柄1 1時(shí)，螺桿時(shí)，螺桿5 5旋入套筒旋入套筒3

60、 3 內(nèi)，推動(dòng)銷子內(nèi)，推動(dòng)銷子6 6下移。同時(shí)，套筒下移。同時(shí)，套筒3 3 由于螺紋作用隨之上移，兩種上、由于螺紋作用隨之上移，兩種上、 下移動(dòng)的結(jié)果將制動(dòng)盤下移動(dòng)的結(jié)果將制動(dòng)盤8 8在銷子在銷子6 6和和 勾板勾板3 3之間牢牢地鎖緊。之間牢牢地鎖緊。 設(shè)備使用時(shí)，有時(shí)把某一部件調(diào)節(jié)到合適位置后加以設(shè)備使用時(shí)，有時(shí)把某一部件調(diào)節(jié)到合適位置后加以固定固定，即鎖緊。，即鎖緊。 二、鎖緊裝置二、鎖緊裝置 鎖緊裝置是利用摩擦力緊固的，既可鎖緊裝置是利用摩擦力緊固的，既可 鎖緊直線位移鎖緊直線位移也可也可鎖緊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)鎖緊旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；既可；既可徑徑 向受力鎖緊向受力鎖緊，也可，也可軸向受力鎖緊軸向受力鎖緊