第二十九章 機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì).ppt

1、,第二十九章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),傳動(dòng)系統(tǒng)的功能和分類 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及常用部件 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)特性及其參數(shù)計(jì)算 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析 原動(dòng)機(jī)的選擇,傳動(dòng)系統(tǒng)的功能 機(jī)械傳動(dòng)的分類和特點(diǎn),29.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的功能和分類,傳動(dòng)系統(tǒng)是連接原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任務(wù)是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的具體功能通常包括以下幾個(gè)方面： （1）減速或增速； （2）變速； （3）增大轉(zhuǎn)矩； （4）改變運(yùn)動(dòng)形式； （5）分配運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力； （6）實(shí)現(xiàn)某些操縱和控制功能。,傳動(dòng)系統(tǒng)的功能和分類,傳動(dòng)系統(tǒng)的功能,一、機(jī)械傳動(dòng)的分類

2、,1. 按傳動(dòng)的工作原理分類,機(jī)械傳動(dòng),嚙合傳動(dòng),摩擦傳動(dòng),有中間撓性件,齒輪傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng),螺旋傳動(dòng),齒輪系傳動(dòng),定軸輪系傳動(dòng),周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng),鏈傳動(dòng),同步帶傳動(dòng),普通帶傳動(dòng),繩傳動(dòng),摩擦輪傳動(dòng),傳動(dòng)系統(tǒng)的功能和分類,傳動(dòng)系統(tǒng)的分類和特點(diǎn),2. 按傳動(dòng)比的可變性分類,機(jī)械傳動(dòng),定傳動(dòng)比傳動(dòng),齒輪傳動(dòng),蝸桿傳動(dòng),螺旋傳動(dòng),鏈傳動(dòng),帶傳動(dòng),有級(jí)變速傳動(dòng),變傳動(dòng)比傳動(dòng),無(wú)級(jí)變速傳動(dòng),摩擦輪無(wú)級(jí)變速傳動(dòng),帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng),鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速傳動(dòng),傳動(dòng)系統(tǒng)的功能和分類,二、機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn),嚙合傳動(dòng)的主要特點(diǎn)為： 優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳遞功率大，效率高（蝸桿傳動(dòng)除外），速度范圍廣。 缺點(diǎn)：對(duì)加工

3、制造安裝的精度要求較高。,摩擦傳動(dòng)的主要特點(diǎn)為： 優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，具有過載保護(hù)能力 缺點(diǎn)：外廓尺寸較大、傳動(dòng)比不準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率較低、元件壽命較短,傳動(dòng)系統(tǒng)的功能和分類,傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 常用機(jī)械傳動(dòng)部件,29. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及常用部件,1. 減速或變速裝置,2. 起停換向裝置,3. 制動(dòng)裝置,4. 安全保護(hù)裝置,常用機(jī)械傳動(dòng)部件,1. 減速器,減速器是用于減速傳動(dòng)的獨(dú)立部件，它由剛性箱體、齒輪和蝸桿等傳動(dòng)副及若干附件組成。,傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及常用部件,傳動(dòng)系統(tǒng)的組成,2. 有級(jí)變速裝置,（1）有級(jí)變速裝置,（2）交換齒輪變速裝置,（3）離合器變速裝置,（4）塔形帶輪

4、變速裝置,傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及常用部件,3. 無(wú)級(jí)變速裝置,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求 機(jī)械傳動(dòng)類型的選擇 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置 傳動(dòng)比的分配,29. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),1.方案設(shè)計(jì)的一般步驟 機(jī)器的執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動(dòng)機(jī)的預(yù)選型完成后，即可進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的一般步驟如下： 確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比。 選擇傳動(dòng)的類型、擬定總體布置方案并繪制傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。 分配傳動(dòng)比。即根據(jù)傳動(dòng)布置方案，將總傳動(dòng)比向各級(jí)傳動(dòng)進(jìn)行合理分配。 計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù)，包括各級(jí)傳動(dòng)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(jì)和幾何計(jì)算，確定各級(jí)傳動(dòng)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，如齒輪傳動(dòng)的

5、中心距、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求,2.方案設(shè)計(jì)的基本要求,傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要綜合運(yùn)用多種知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方案分析比較，才能設(shè)計(jì)出較為合理的方案。通常設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足以下基本要求： 1）傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求，而且性能優(yōu)良； 2）傳動(dòng)效率高； 3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、占用空間??； 4）便于操作、安全可靠； 5）可制造性好、加工成本低； 6）維修性好； 7）不污染環(huán)境。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),選擇機(jī)械傳動(dòng)類型時(shí)，可參考以下原則： 1. 與原動(dòng)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(dòng)比的準(zhǔn)確性

6、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。,機(jī)械傳動(dòng)類型的選擇,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置,1. 傳動(dòng)路線的確定,傳動(dòng)路線的型式,注：原動(dòng)機(jī)；傳動(dòng)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),2. 傳動(dòng)順序的安排,傳動(dòng)順序通常按以下原則考慮。 1）斜齒輪與直齒輪傳動(dòng)斜齒輪傳動(dòng)應(yīng)放在高速級(jí)； 2）圓錐齒輪與圓柱齒輪傳動(dòng)圓錐齒輪應(yīng)放在高速級(jí)； 3）閉式和開式齒輪傳動(dòng)閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)放在高速級(jí)。 4）鏈傳動(dòng)應(yīng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)； 5）帶傳動(dòng)應(yīng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)； 6）適宜放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)的傳動(dòng)或機(jī)構(gòu)對(duì)改變運(yùn)動(dòng)形式的傳動(dòng)或機(jī)構(gòu)，如齒輪齒條傳動(dòng)

7、、螺旋傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)等一般布置在傳動(dòng)鏈的末端，使其靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 7）有級(jí)變速傳動(dòng)與定傳動(dòng)比傳動(dòng)有級(jí)變速傳動(dòng)應(yīng)放在高速級(jí)；,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),8）蝸桿傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)若蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動(dòng)效率，則應(yīng)將蝸桿傳動(dòng)置于高速級(jí)； 當(dāng)蝸輪材料為無(wú)錫青銅或鑄鐵等材料時(shí)，因其允許的齒面滑動(dòng)速度較低，為防止齒面膠合或嚴(yán)重磨損，蝸桿傳動(dòng)應(yīng)置于低速級(jí)。 此外，在布置各傳動(dòng)的順序時(shí)，還應(yīng)考慮傳動(dòng)件的壽命、維護(hù)的方便程度、操作人員的安全性以及傳動(dòng)件對(duì)產(chǎn)品的污染等因素。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),傳動(dòng)比的分配,分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）通常不應(yīng)超過各種傳動(dòng)的推薦傳動(dòng)比； 2）分配傳動(dòng)比應(yīng)注意使各

8、傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),3）對(duì)于多級(jí)減速傳動(dòng)，可按照“前小后大”（即由高速級(jí)向低速級(jí)逐漸增大）的原則分配傳動(dòng)比，且相鄰兩級(jí)差值不要過大。 4）在多級(jí)齒輪減速傳動(dòng)中，低速級(jí)傳動(dòng)比小些，有利于減小外廓尺寸和質(zhì)量；,5）在采用濺油潤(rùn)滑方式時(shí)，分配傳動(dòng)比要考慮傳動(dòng)件的浸油條件。 展開式或分流式二級(jí)圓柱齒輪減速器，其高速級(jí)傳動(dòng)比i1和低速級(jí)傳動(dòng)比i2的關(guān)系通常取 i1 = (1.21.3) i2 分配圓錐圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比時(shí)，通常取錐齒輪傳動(dòng)比i10.25i（i為總傳動(dòng)比），一般i13.55。 6）在蝸桿齒輪傳動(dòng)中，將齒輪傳動(dòng)放在高速級(jí)時(shí)，可得到較高的傳動(dòng)

9、精度。 7）對(duì)于要求傳動(dòng)平穩(wěn)、頻繁起停和動(dòng)態(tài)性能較好的多級(jí)齒輪傳動(dòng)，可按照轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小的原則設(shè)計(jì)。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性包括運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性。運(yùn)動(dòng)特性如轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比和變速范圍等；動(dòng)力特性如功率、轉(zhuǎn)矩、效率及變矩系數(shù)等。 1. 傳動(dòng)比 對(duì)于串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其總傳動(dòng)比i為,nr為原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速（r/min）；,i1時(shí)為減速傳動(dòng)，i1時(shí)為增速傳動(dòng)。,29. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)計(jì)算,i1、i2ik為系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比。,nc為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速（r/min）；,在各級(jí)傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，由于多種因素的影響，系統(tǒng)的實(shí)際總傳動(dòng)比i

10、常與預(yù)定值i不完全相符，其相對(duì)誤差i可表示為,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),傳動(dòng)系統(tǒng)中，任一傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速ni可由下式計(jì)算：,2. 轉(zhuǎn)速和變速范圍,有級(jí)變速傳動(dòng)裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速nr一定時(shí)，經(jīng)變速傳動(dòng)后，若輸出軸可得到z種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為n1、n2、nz，則z稱為變速級(jí)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,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),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(hào)表示，即,公比一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為1.06、1.12、1.36、1.41、1.58、1.78、2.00。,變速范圍Rn、變速級(jí)數(shù)z和公比之間的關(guān)系為

11、：,變速級(jí)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(jí)數(shù)取為2或3的倍數(shù)。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),各種機(jī)械傳動(dòng)及傳動(dòng)部件的效率值可在設(shè)計(jì)手冊(cè)中查到。在一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中，設(shè)各傳動(dòng)及傳動(dòng)部件的效率分別為1、2、n，串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率為 = 1 2 n,3. 機(jī)械效率,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率P可由負(fù)載參數(shù)（力或力矩）及運(yùn)動(dòng)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，則傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入功率或原動(dòng)機(jī)的所需功率為,原動(dòng)機(jī)的額定功率Pe應(yīng)滿足PePr，由此可確定Pe值。,4. 功率,設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)時(shí)，常以

12、傳動(dòng)件所在軸的輸入功率Pi為計(jì)算依據(jù)，若從原動(dòng)機(jī)至該軸之前各傳動(dòng)及傳動(dòng)部件的效率分別為1、2、i，則有 Pi = P 1 2 i,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),對(duì)于批量生產(chǎn)的通用產(chǎn)品，為充分發(fā)揮原動(dòng)機(jī)的工作能力，應(yīng)以原動(dòng)機(jī)的額定功率為設(shè)計(jì)功率，即取PPe； 對(duì)于專用的單臺(tái)產(chǎn)品，為減小傳動(dòng)件的尺寸，降低成本，常以原動(dòng)機(jī)的所需功率為計(jì)算功率，即取PPr。,5. 轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù) 傳動(dòng)系統(tǒng)中任一傳動(dòng)軸的輸入轉(zhuǎn)矩Ti（Nmm）可由下式求出：,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),傳動(dòng)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：,水泥管磨機(jī)傳動(dòng)型式及總體布置方案選擇 肥皂壓花機(jī)的傳

13、動(dòng)路線及傳動(dòng)比的分配 運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算,29. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,水泥管磨機(jī)傳動(dòng)型式及總體布置方案選擇,水泥管磨機(jī)屬于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的低速大功率設(shè)備，主傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)盡量減少傳動(dòng)級(jí)數(shù)、提高效率和降低運(yùn)行費(fèi)用。 主要特點(diǎn)是：,1）轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速：1040 r/min,2）功率：10103 kW,3）起動(dòng)力矩大，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，露天工作,方案選擇原則：,1）總傳動(dòng)比不宜過大，可選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動(dòng)機(jī)，這樣，系統(tǒng)的總傳動(dòng)比約為7518，故安排23級(jí)傳動(dòng)較為合理。,3）對(duì)于小型磨機(jī)，耗電量不大，應(yīng)主要考慮降低初始費(fèi)用，中型磨機(jī)應(yīng)兼顧初始費(fèi)用和運(yùn)行

14、費(fèi)用。,2）選用機(jī)械效率較高的傳動(dòng)類型，如齒輪傳動(dòng)等。蝸桿傳動(dòng)雖可實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比，但效率較低，不適合于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的大功率機(jī)械；由于露天工作，環(huán)境多塵，采用鏈傳動(dòng)必須很好地密封與潤(rùn)滑，否則會(huì)加速磨損、降低傳動(dòng)效率；擺線針輪傳動(dòng)、諧波傳動(dòng)的效率較齒輪低；不應(yīng)優(yōu)先考慮。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,幾種管磨機(jī)主要傳動(dòng)系統(tǒng)方案的特點(diǎn)。,特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、初始費(fèi)用低。 2）帶傳動(dòng)和開式齒輪傳動(dòng)效率不高，而且?guī)鲃?dòng)的承載能力也受帶型和根數(shù)的限制。 適用于小功率、要求初始費(fèi)用低的磨機(jī)。,1. 帶傳動(dòng)-齒輪傳動(dòng)串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)方案,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,2. 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)方案

15、,特點(diǎn)： 1）效率高、壽命長(zhǎng)、外廓尺寸小 2）初始費(fèi)用較高 該方案適用于中型磨機(jī)。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,3. 并聯(lián)式匯流傳動(dòng)系統(tǒng)方案,特點(diǎn)： 1）因齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的切向力和徑向力分別平衡而降低了磨筒軸承的載荷。 2）初始費(fèi)用比第2方案低。 該方案適用于中型磨機(jī)。,特點(diǎn)： 1）閉式傳動(dòng)，齒輪和軸承受力狀態(tài)較好，效率高 2）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 該方案適用于大型磨機(jī)。,4. 中心驅(qū)動(dòng)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)方案,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,特點(diǎn)： 1）傳動(dòng)系統(tǒng)為雙路驅(qū)動(dòng)，具備第3和第4方案?jìng)鲃?dòng)功率大、尺寸小、質(zhì)量輕以及效率高的優(yōu)點(diǎn)； 2）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。大型或超大型磨

16、機(jī)采用的中心驅(qū)動(dòng)，多路并聯(lián)方式，為保證各路傳動(dòng)的同步和均載，需增加輔助設(shè)備。 該方案適用于大型和超大型磨機(jī)。,5. 中心驅(qū)動(dòng)式并聯(lián)匯流傳動(dòng)系統(tǒng)方案,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,特點(diǎn)： 1）該方案占地面積小，維護(hù)簡(jiǎn)單 2）但電機(jī)等電器裝置的初始費(fèi)用很高。同等功率時(shí)，單位產(chǎn)量所需總費(fèi)用比機(jī)械傳動(dòng)方 案約高（2950）%。,6. 低速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方案,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,工作條件： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n1=1450r/min， 工作頻率 f=50 1/min， 傳動(dòng)比誤差 r=2%。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖,肥皂壓花機(jī)的傳動(dòng)路線及傳動(dòng)比的分配,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,肥皂塊壓花和出料工

17、藝,推桿11,壓模工位,下模具7上移完成壓花工藝,上模具8固定,凸輪機(jī)構(gòu)13的頂桿將皂塊推出,肥皂塊12,肥皂塊12,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,一、傳動(dòng)路線分析 該機(jī)包括三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別完成規(guī)定動(dòng)作，并連續(xù)協(xié)調(diào)工作： 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11完成皂塊送進(jìn)，六桿機(jī)構(gòu)6完成模具的往復(fù)移動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)13完成成品移出。 整機(jī)共用一個(gè)電動(dòng)機(jī)。因執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作頻率較低，故需采用減速傳動(dòng)裝置。 減速裝置為三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)公用，由V帶傳動(dòng)和兩級(jí)齒輪傳動(dòng)組成。 帶傳動(dòng)適宜高速級(jí)工作，故安排在第一級(jí)，并兼有安全保護(hù)功能。當(dāng)機(jī)器要求具有調(diào)速功能時(shí)，可將帶傳動(dòng)改為帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,鏈傳動(dòng)9是為

18、實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動(dòng)而設(shè)置的。 錐齒輪傳動(dòng)用于改變傳動(dòng)方向。 該機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)為三路并聯(lián)分流傳動(dòng)，其中模具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)路線為主傳動(dòng)鏈，皂塊送進(jìn)和送出為輔助傳動(dòng)鏈。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,電動(dòng)機(jī)1,帶傳動(dòng)2,二級(jí)齒輪減速器3,離合器4,錐齒輪傳動(dòng)5,六桿機(jī)構(gòu)6,下模具往復(fù)移動(dòng)7,鏈傳動(dòng)9,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11,錐齒輪傳動(dòng)10,皂塊送進(jìn)12,凸輪機(jī)構(gòu)13,成品送出14,肥皂壓花機(jī)傳動(dòng)路線圖,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,二、傳動(dòng)比分配 1. 主傳動(dòng)鏈（電動(dòng)機(jī)模具往復(fù)移動(dòng)） 錐齒輪傳動(dòng)暫定傳動(dòng)比為1。每壓制一塊肥皂，六桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下模具完成一運(yùn)動(dòng)循環(huán)，分配軸應(yīng)轉(zhuǎn)一周，故軸的轉(zhuǎn)速為n50r/min。因已知

19、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd1450r/min，由此可知，該傳動(dòng)鏈總傳動(dòng)比的預(yù)定值為,設(shè)帶傳動(dòng)及二級(jí)齒輪減速器中高速級(jí)和低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分別為i1、i2、i3，取i12.5，則減速器的總傳動(dòng)比為29/2.5 = 11.6，兩級(jí)齒輪傳動(dòng)平均傳動(dòng)比為3.4。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,主傳動(dòng)鏈的實(shí)際總傳動(dòng)比,選取各輪齒數(shù) za = 23，zb = 86，zc = 21，zd = 65。,i總 = i1 i2 i3=2.53.7393.095 = 28.93,傳動(dòng)比誤差,實(shí)際傳動(dòng)比,從潤(rùn)滑條件出發(fā)，按二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配公式，取i21.2i3，則由i2 i311.6可求得i23.73，i3

20、3.11。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,2. 輔助傳動(dòng)鏈 皂塊送進(jìn)和成品移位運(yùn)動(dòng)的工作頻率應(yīng)與模具往復(fù)運(yùn)動(dòng)頻率相同，即在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)各完成一次運(yùn)動(dòng)循環(huán)，即送進(jìn)壓花移位。因此分配軸必須與分配軸同步，即nn，故鏈傳動(dòng)9和錐齒輪傳動(dòng)10的傳動(dòng)比均應(yīng)為1。,主傳動(dòng)鏈的實(shí)際總傳動(dòng)比為：,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,負(fù)載總阻力 F6200N， 曳引鏈速度 v0.3m/s， 節(jié)距 p160mm， 驅(qū)動(dòng)鏈輪齒數(shù) z12。,板式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng),傳動(dòng)方案已預(yù)分配各級(jí)傳動(dòng)比為： 錐齒輪傳動(dòng)i13， 圓柱齒輪傳動(dòng)i24.5， 鏈傳動(dòng)i36。

21、 電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速nd=750r/min。曳引鏈速度允許誤差r=5%。,以下為該傳動(dòng)系統(tǒng)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)，并計(jì)算各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性參數(shù)。 1. 計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸（軸）轉(zhuǎn)速和功率,r/min = 9.4 r/min,執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸的輸出功率P為,kW = 1.86kW,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,2. 求傳動(dòng)系統(tǒng)總效率和電動(dòng)機(jī)功率 聯(lián)軸器效率10.99，錐齒輪傳動(dòng)效率20.96， 圓柱齒輪傳動(dòng)效率30.97，鏈傳動(dòng)效率40.96， 減速器滾動(dòng)軸承效率50.98，軸為滑動(dòng)軸承效率60.97，傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率為,需要電動(dòng)機(jī)輸出的功率為,kW = 2.3kW,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,3. 選擇電動(dòng)

22、機(jī) 根據(jù)運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)要求，電動(dòng)機(jī)功率應(yīng)有20%左右的裕度，由手冊(cè)查得，可選用YEJ 132M-8型電動(dòng)機(jī)，額定功率Pe3kW，滿載轉(zhuǎn)速n710r/min。,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,4. 計(jì)算總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比 系統(tǒng)的總傳動(dòng)比,由齒數(shù)條件，確定各輪齒數(shù)分別為：錐齒輪z123，z272。圓柱齒輪z324，z4109，滾子鏈z519，z6105。 則各傳動(dòng)實(shí)際傳動(dòng)比為：,實(shí)際總傳動(dòng)比為,i = i1 i2 i3 = 3.134.545.53 = 78.58,未超過傳動(dòng)比誤差要求，所選參數(shù)可用。,傳動(dòng)比誤差為：,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,5. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速,6. 計(jì)算各軸功率 取電動(dòng)機(jī)的額定

23、功率Pe為設(shè)計(jì)功率，求得各軸輸入功率：,機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,7. 各軸轉(zhuǎn)矩,原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性 原動(dòng)機(jī)的選擇,29.5 原動(dòng)機(jī)的選擇,原動(dòng)機(jī)的種類很多，按使用能源的形式，可分為一次原動(dòng)機(jī)和二次原動(dòng)機(jī)兩大類。 一次原動(dòng)機(jī)使用自然界能源，直接將自然界能源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如內(nèi)燃機(jī)、風(fēng)力機(jī)、水輪機(jī)等； 二次原動(dòng)機(jī)將電能、介質(zhì)動(dòng)力、壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等。,原動(dòng)機(jī)的選擇,原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性,一、原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性 原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一般用輸出轉(zhuǎn)矩T（或功率P）與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線，即T = f (n)或P = f (n)曲線表示。,一次原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

24、、特點(diǎn)和應(yīng)用,各類電動(dòng)機(jī)主要性能的比較,利用變頻器對(duì)交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)速，變頻器可以看作一個(gè)頻率可調(diào)的交流電源，因此 對(duì)于現(xiàn)有的作恒轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動(dòng)機(jī)，只需要在電源和電動(dòng)機(jī)之間接入變頻器和相應(yīng)設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制，而無(wú)需對(duì)電動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)本身進(jìn)行大的改造。 通用型變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:10以上；高性能的矢量控制變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:1000。,變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)既保持了異步電動(dòng)機(jī)械特性硬的特點(diǎn)，并具有高精度的調(diào)速性能。,原動(dòng)機(jī)的選擇,二、工作機(jī)的負(fù)載特性 代表工作機(jī)工況最重要的特性是載荷（包括功率P，轉(zhuǎn)矩T和力F）與速度（包括轉(zhuǎn)速n和線速度v）之間的關(guān)系nT特性，這也是討論原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置

25、與工作機(jī)匹配的基本依據(jù)。,工作機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速功率）特性，主要有四種，即恒轉(zhuǎn)矩載荷、恒功率載荷、平方降轉(zhuǎn)矩載荷和恒轉(zhuǎn)速載荷。,原動(dòng)機(jī)的選擇,1 恒轉(zhuǎn)矩載荷,恒轉(zhuǎn)矩載荷的nT特性,工作機(jī)的速度無(wú)論如何變化，其穩(wěn)定狀態(tài)下的載荷轉(zhuǎn)矩大體上是一個(gè)定值如下圖所示。 恒轉(zhuǎn)矩特性的載荷消耗的能量與轉(zhuǎn)速n成正比。例如：傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓成型機(jī)和起重機(jī)等。,原動(dòng)機(jī)的選擇,2 恒功率載荷,某些機(jī)械，其工作功率為定值而與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，其機(jī)械性如圖所示。例如：機(jī)床的端面切削，紡織機(jī)械和軋鋼設(shè)備中的卷取機(jī)構(gòu)。,恒功率載荷的nT特性,3 平方降轉(zhuǎn)矩載荷 風(fēng)扇、通風(fēng)機(jī)、離心式水泵和船舶螺旋漿等流體機(jī)械，在低速時(shí)由于流體的流

26、速低，所以載荷（阻力矩）較小。當(dāng)轉(zhuǎn)速增高時(shí)，載荷迅速增大，其載荷（轉(zhuǎn)矩）與轉(zhuǎn)速的平方成正比，其機(jī)械特性如圖所示。具有這種機(jī)械特性的機(jī)器，其消耗的功率正比于轉(zhuǎn)速的三次方。,平方降轉(zhuǎn)矩載荷的nT特性,原動(dòng)機(jī)的選擇,4 恒轉(zhuǎn)速載荷 對(duì)于交流發(fā)電機(jī)一類的機(jī)器，盡管載荷發(fā)生變化，但其轉(zhuǎn)速基本保持不變，這就是恒轉(zhuǎn)速載荷特性，如圖所示。,恒轉(zhuǎn)速載荷的nT特性,此外，在帶有連桿機(jī)構(gòu)的工作機(jī)中，如曲柄壓力機(jī)、活塞式空氣壓縮機(jī)等，其載荷轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)角或行程S之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，可表示成T = f ()或T = f (s)。,原動(dòng)機(jī)的選擇,三、機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 工作機(jī)運(yùn)行時(shí)，原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)

27、矩特性是同時(shí)存在的，為了分析機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行情況，可把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性畫在同一坐標(biāo)圖上，進(jìn)行分析。,1. 原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作點(diǎn) 在設(shè)計(jì)傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為求出原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作點(diǎn)，需知原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性。,曲線2：工作機(jī)的負(fù)載特性曲線 曲線1：原動(dòng)機(jī)（例如柴油機(jī)）的機(jī)械特性曲線， 曲線3：根據(jù)原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線和傳動(dòng)裝置的參數(shù)繪制的原動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置共同的工作特性曲線。,原動(dòng)機(jī)的選擇,A點(diǎn)工作機(jī)的最佳工作點(diǎn)； N點(diǎn)原動(dòng)機(jī)的額定工作點(diǎn)； N 點(diǎn)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比； B點(diǎn)曲線3與曲線2之交點(diǎn)，在這種匹配條件下工作機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)。其實(shí)際轉(zhuǎn)速將為n2，轉(zhuǎn)矩為T2。,原動(dòng)

28、機(jī)與工作機(jī)的工作點(diǎn),將B點(diǎn)換算到曲線1上的點(diǎn)C，便是原動(dòng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn) （n1=in2，T1 = T2/i）。,2工作點(diǎn)的穩(wěn)定性 原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性，是指原動(dòng)機(jī)或工作機(jī)受到微小干擾時(shí)，能在原工作點(diǎn)的鄰近建立新的工作點(diǎn)而不產(chǎn)生過大的偏移。,原動(dòng)機(jī)的選擇,工作點(diǎn)的穩(wěn)定性,曲線3是柴油機(jī)和傳動(dòng)裝置的共同工作特征曲線， 曲線2是起重機(jī)（恒轉(zhuǎn)矩）的載荷特征曲線。 在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A右側(cè)的工作點(diǎn)（如B）是穩(wěn)定的，而左側(cè)的（如C）是不穩(wěn)定的。,負(fù)載特性曲線2和2是拋物線型的，這時(shí)工作點(diǎn)無(wú)論在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A的左側(cè)（點(diǎn)C）還是右側(cè)（點(diǎn)B），都將是穩(wěn)定的。,原動(dòng)機(jī)的選擇,一、選擇原則,原動(dòng)機(jī)的選擇,1. 滿足工作環(huán)境對(duì)原動(dòng)機(jī)的要求。如能源供應(yīng)，降低噪聲和環(huán)境保護(hù)等要求。 2. 原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和