機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計一、傳動系統(tǒng)的功能傳動系統(tǒng)是連接原動機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任務(wù)是將原動機(jī)的運動和動力按執(zhí)行系統(tǒng)的需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)的具體功能通常包括以下幾個方面：〔1〕減速或增速；〔2〕變速；〔3〕增大轉(zhuǎn)矩；〔4〕改變運動形式；〔5〕分配運動和動力；〔6〕實現(xiàn)某些操縱和控制功能。二、機(jī)械傳動的分類和特點1、機(jī)械傳動的分類1)按傳動的工作原理分類機(jī)械傳動機(jī)械傳動嚙合傳動摩擦傳動有中間撓性件齒輪傳動蝸桿傳動螺旋傳動齒輪系傳動定軸輪系傳動周轉(zhuǎn)輪系傳動鏈傳動同步帶傳動普通帶傳動繩傳動摩擦輪傳動2)按傳動比的可變性分類機(jī)械傳動機(jī)械傳動定傳動比傳動齒輪傳動蝸桿傳動螺旋傳動鏈傳動帶傳動有級變速傳動變傳動比傳動無級變速傳動摩擦輪無級變速傳動帶式無級變速傳動鏈?zhǔn)綗o級變速傳動2、機(jī)械傳動的特點(1)嚙合傳動的主要特點優(yōu)點：工作可靠、壽命長，傳動比準(zhǔn)確、傳遞功率大，效率高〔蝸桿傳動除外〕，速度范圍廣。缺點：對加工制造安裝的精度要求較高。(2)摩擦傳動的主要特點優(yōu)點：工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、造價低，具有過載保護(hù)能力。缺點：外廓尺寸較大、傳動比不準(zhǔn)確、傳動效率較低、元件壽命較短。三、機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件1、傳動系統(tǒng)的組成減速或變速裝置起停換向裝置制動裝置平安保護(hù)裝置2、常用機(jī)械傳動部件1〕減速器減速器是用于減速傳動的獨立部件，它由剛性箱體、齒輪和蝸桿等傳動副及假設(shè)干附件組成，常用的減速器如圖1所示。2〕有級變速裝置①交換齒輪變速裝置②離合器變速裝置③塔形帶輪變速裝置3〕無級變速裝置圖1常用減速器四、機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計1、機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計的過程和根本要求1〕方案設(shè)計的一般步驟機(jī)器的執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計和原動機(jī)的預(yù)選型完成后，即可進(jìn)行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計。設(shè)計的一般步驟如下：確定傳動系統(tǒng)的總傳動比。選擇傳動的類型、擬定總體布置方案并繪制傳動系統(tǒng)的運動簡圖。分配傳動比。即根據(jù)傳動布置方案，將總傳動比向各級傳動進(jìn)行合理分配。計算傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)，包括各級傳動的功率、轉(zhuǎn)速、效率、轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)。通過強(qiáng)度設(shè)計和幾何計算，確定各級傳動的根本參數(shù)和主要幾何尺寸，如齒輪傳動的中心距、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等。2〕方案設(shè)計的根本要求傳動方案的設(shè)計是一項復(fù)雜的工作，需要綜合運用多種知識和實踐經(jīng)驗，進(jìn)行多方案分析比擬，才能設(shè)計出較為合理的方案。通常設(shè)計方案應(yīng)滿足以下根本要求：傳動系統(tǒng)應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求，而且性能優(yōu)良；傳動效率高；結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占用空間小；便于操作、平安可靠；可制造性好、加工本錢低；維修性好；不污染環(huán)境。2、機(jī)械傳動類型的選擇選擇機(jī)械傳動類型時，可參考以下原那么：1〕與原動機(jī)和工作機(jī)相互匹配；2〕滿足功率和速度的范圍要求；3〕考慮傳動比的準(zhǔn)確性及合理范圍；4〕考慮結(jié)構(gòu)布置和外廓尺寸的要求；5〕考慮機(jī)器質(zhì)量；6〕經(jīng)濟(jì)性因素。3、傳動系統(tǒng)的總體布置1〕傳動路線確實定傳動路線的型式串聯(lián)單流傳動串聯(lián)單流傳動并聯(lián)分流傳動并聯(lián)匯流傳動混合傳動

注：□—原動機(jī)；○—傳動；—執(zhí)行機(jī)構(gòu)。串聯(lián)單流傳動并聯(lián)分流傳動并聯(lián)匯流傳動混合傳動

串聯(lián)單流傳動并聯(lián)分流傳動并聯(lián)匯流傳動混合傳動

2〕傳動順序的安排傳動順序通常按以下原那么考慮。1〕斜齒輪與直齒輪傳動——斜齒輪傳動應(yīng)放在高速級；2〕圓錐齒輪與圓柱齒輪傳動——圓錐齒輪應(yīng)放在高速級；3〕閉式和開式齒輪傳動——閉式齒輪傳動應(yīng)放在高速級。4〕鏈傳動——應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的低速級；5〕帶傳動——應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的高速級；6〕適宜放在傳動系統(tǒng)的低速級的傳動或機(jī)構(gòu)——對改變運動形式的傳動或機(jī)構(gòu)，如齒輪齒條傳動、螺旋傳動、連桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)等一般布置在傳動鏈的末端，使其靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)。7〕有級變速傳動與定傳動比傳動——有級變速傳動應(yīng)放在高速級；8〕蝸桿傳動與齒輪傳動——假設(shè)蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動效率，那么應(yīng)將蝸桿傳動置于高速級；——當(dāng)蝸輪材料為無錫青銅或鑄鐵等材料時，因其允許的齒面滑動速度較低，為防止齒面膠合或嚴(yán)重磨損，蝸桿傳動應(yīng)置于低速級。此外，在布置各傳動的順序時，還應(yīng)考慮傳動件的壽命、維護(hù)的方便程度、操作人員的平安性以及傳動件對產(chǎn)品的污染等因素。4、傳動比的分配分配傳動比時應(yīng)注意以下幾點：1〕通常不應(yīng)超過各種傳動的推薦傳動比；2〕分配傳動比應(yīng)注意使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，防止發(fā)生相互干預(yù)。3〕對于多級減速傳動，可按照“前小后大”〔即由高速級向低速級逐漸增大〕的原那么分配傳動比，且相鄰兩級差值不要過大。4〕在多級齒輪減速傳動中，低速級傳動比小些，有利于減小外廓尺寸和質(zhì)量；5〕在采用濺油潤滑方式時，分配傳動比要考慮傳動件的浸油條件。6〕在蝸桿—齒輪傳動中，將齒輪傳動放在高速級時，可得到較高的傳動精度。7〕對于要求傳動平穩(wěn)、頻繁起停和動態(tài)性能較好的多級齒輪傳動，可按照轉(zhuǎn)動慣量最小的原那么設(shè)計。五、機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性包括運動特性和動力特性。運動特性如轉(zhuǎn)速、傳動比和變速范圍等；動力特性如功率、轉(zhuǎn)矩、效率及變矩系數(shù)等。1、傳動比對于串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)，當(dāng)傳遞回轉(zhuǎn)運動時，其總傳動比i為其中，nr為原動機(jī)的轉(zhuǎn)速或傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速〔r/min〕；nc為傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速〔r/min〕；i1，i2，…，ik為系統(tǒng)中各級傳動的傳動比。在各級傳動的設(shè)計計算完成后，由于多種因素的影響，系統(tǒng)的實際總傳動比i常與預(yù)定值i不完全相符，其相對誤差ri可表示為2、轉(zhuǎn)速和變速范圍傳動系統(tǒng)中，任一傳動軸的轉(zhuǎn)速ni可由下式計算：其中，表示從系統(tǒng)的輸入軸到該軸之間各級傳動比的連乘積。有級變速傳動裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速nr一定時，經(jīng)變速傳動后，假設(shè)輸出軸可得到z種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為n1、n2、…、nz，那么z稱為變速級數(shù)，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為變速范圍，用Rn表示，即其中，。輸出轉(zhuǎn)速常采用等比數(shù)列分布，且任意兩相鄰轉(zhuǎn)速之比為一常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)速公比，用符號Φ表示，即公比Φ一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為、、、、、、。變速范圍Rn、變速級數(shù)z和公比Φ之間的關(guān)系為：變速級數(shù)越多，變速裝置的功能越強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)也越復(fù)雜。在齒輪變速器中，常用的滑移齒輪是雙聯(lián)或三聯(lián)，所以通常變速級數(shù)取為2或3的倍數(shù)。3、機(jī)械效率各種機(jī)械傳動及傳動部件的效率值可在設(shè)計手冊中查到。在一個傳動系統(tǒng)中，設(shè)各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、…n，串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)的總效率為=12…n4、功率機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率可由負(fù)載參數(shù)〔力或力矩〕及運動參數(shù)〔線速度或轉(zhuǎn)速〕求出，設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的效率為，那么傳動系統(tǒng)的輸入功率或原動機(jī)的所需功率為原動機(jī)的額定功率Pe應(yīng)滿足Pe≥Pr，由此可確定Pe值。設(shè)計各級傳動時，常以傳動件所在軸的輸入功率Pi為計算依據(jù)，假設(shè)從原動機(jī)至該軸之前各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、…i，那么有其中，P表示設(shè)計功率。對于批量生產(chǎn)的通用產(chǎn)品，為充分發(fā)揮原動機(jī)的工作能力，應(yīng)以原動機(jī)的額定功率為設(shè)計功率，即取P＝Pe；對于專用的單臺產(chǎn)品，為減小傳動件的尺寸，降低本錢，常以原動機(jī)的所需功率為計算功率，即取P＝Pr。5、轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù)傳動系統(tǒng)中任一傳動軸的輸入轉(zhuǎn)矩Ti〔N?m〕可由下式求出：其中，Pi表示軸的輸入功率〔KW〕，ni表示軸的轉(zhuǎn)速〔r/min〕。傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tc與輸入轉(zhuǎn)矩Tr之比稱為變矩系數(shù)，用K表示，由上式可得：其中，Pc表示傳動系統(tǒng)的輸出功率。參考文獻(xiàn)1.吳宗澤.高等機(jī)械設(shè)計.北京:清華大學(xué)出版社.1991.