【文章內(nèi)容簡介】 件 +執(zhí)行系統(tǒng) 執(zhí)行系統(tǒng) +傳動件 +執(zhí)行系統(tǒng) 1. 外聯(lián)傳動鏈：傳動鏈兩端件之間無嚴(yán)格的傳動比要求的傳動鏈。 主要保證：運(yùn)動和動力的傳遞。 2. 內(nèi)聯(lián)傳動鏈：傳動鏈兩端件之間有嚴(yán)格的傳動比要求的傳動鏈。 主要保證：傳動的準(zhǔn)確性。 傳動系統(tǒng)的類型和組成 一、傳動系統(tǒng)的類型及其應(yīng)用 1. 按動源分： （ 1） 電動機(jī) （ 2） 液壓驅(qū)動 （ 3） 氣動驅(qū)動 （ 4） 內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動 2. 按執(zhí)行件的被驅(qū)動數(shù)目分： （ 1） 獨(dú)立驅(qū)動 （ 2） 集中驅(qū)動 （ 3） 聯(lián)合驅(qū)動 3. 按傳動裝置的類型分： （ 1） 機(jī)械式 （ 2） 液壓式 （ 3） 氣動式 （ 4） 電氣式 （ 5） 組合式 4. 按變速的形式分： （ 1） 無級變速 （ 2） 有級變速 （ 3） 定比傳動 （一） 無級變速和有級變速傳動系統(tǒng) 1. 無級變速傳動系統(tǒng) 是指執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速（或速度）能在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的傳動系統(tǒng)。 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 14 特點(diǎn)： （ 1） 可以獲得執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的任何速度 （ 2） 可在運(yùn)動中變速，便于實(shí)現(xiàn)自動化 （ 3） 結(jié)構(gòu)上比較復(fù)雜（工藝性差，成本高） 種類： （ 1） 機(jī)械無級變速 主要依靠摩擦力來傳遞運(yùn)動和動力。 類型：鋼球式，寬帶式，錐碗式等。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，噪聲小，使用維修方便，效率高。存在轉(zhuǎn)速損失（磨擦中的彈性滑動 ），調(diào)速精度低，力值小。 （ 2） 液壓無級變速 利用油液為介質(zhì)，改變供油量來無級調(diào)速。 特點(diǎn)：傳動平穩(wěn)載荷大，換向平穩(wěn)。 （ 3） 電氣無級變速 是通過變換電動機(jī)的轉(zhuǎn)速來實(shí)現(xiàn)調(diào)速。 包括：直流并激電動機(jī)，交流變頻電動機(jī)，直流伺服電動機(jī)，步進(jìn)電機(jī)等。 特點(diǎn)：機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，但電氣控制部分成本高（尤其是大功率下）。 2. 有級變速傳動系統(tǒng) 是指執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速（或速度）在一定范圍內(nèi)有級變化的傳動系統(tǒng)。 特點(diǎn)：功率大，變速范圍寬，傳動比準(zhǔn)確，工作可靠，轉(zhuǎn)速損失較大。 結(jié)構(gòu)類型：滑移齒輪，交換齒輪（掛輪），交換皮帶輪等。 P127 圖 3. 固定傳 動比的傳動系統(tǒng) 是指執(zhí)行件僅能獲得某一固定轉(zhuǎn)速（或速度）的傳動系統(tǒng)。 P128 圖 （二） 獨(dú)立和聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng) 1. 獨(dú)立驅(qū)動傳動系統(tǒng) 是指各執(zhí)行件分別由獨(dú)立動力源驅(qū)動的傳動系統(tǒng)。 特點(diǎn)：傳動簡單，易于設(shè)計(jì)，可減少各傳動鏈間的振動影響。 適用場合：較大載荷，較高精度，執(zhí)行件距離遠(yuǎn)。 （ 1） 機(jī)械系統(tǒng)只有一個(gè)執(zhí)行件 P128 圖 （ 2） 機(jī)械系統(tǒng)有多個(gè)運(yùn)動不相關(guān)的執(zhí)行件 P128 圖 （ 3） 數(shù)控機(jī)械系統(tǒng) P129 圖 2. 集中驅(qū)動傳動系統(tǒng) 是指多個(gè)執(zhí)行件由一個(gè)動源驅(qū)動的傳動系統(tǒng)。 特點(diǎn)：動源少，便于傳動件之間的聯(lián) 系，傳動系統(tǒng)集中。 適用場合： （ 1） 執(zhí)行件間有嚴(yán)格傳動比要求 —— 內(nèi)聯(lián)傳動鏈 P130 圖 （ 2） 各執(zhí)行件間運(yùn)動有順序或協(xié)調(diào)的要求 —— 自動設(shè)備 P131 圖 （ 3） 各執(zhí)行件的運(yùn)動相互獨(dú)立 3. 聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng) 兩個(gè)（多個(gè)）動源經(jīng)各自的傳動鏈聯(lián)合驅(qū)動一個(gè)執(zhí)行件。 適用場合：低速，重載，大功率，執(zhí)行件少且慣性大。 二、傳動系統(tǒng)的組成 變速裝置，定比傳動機(jī)構(gòu)，開停、換向和制動機(jī)構(gòu)，運(yùn)動轉(zhuǎn)換和安全保護(hù)裝置。 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 15 （一） 變速裝置 改變動力源的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。 1. 交換齒輪變速 P130 圖 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單（無操縱機(jī)構(gòu)），軸 向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，交換（變速）不方便，剛度低，潤滑差（懸臂安裝）。 場合：不經(jīng)常變速的情況 2. 滑移齒輪變速 P127 圖 特點(diǎn)：變速方便，但不能在運(yùn)動中變速，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 場合：經(jīng)常變速的情況。 3. 離合器變速 P132 圖 特點(diǎn)：接合平穩(wěn)，可在運(yùn)動中變速，傳遞大轉(zhuǎn)矩，（用斜齒，人字齒輪），結(jié)構(gòu)上較為復(fù)雜。 場合：大轉(zhuǎn)矩，運(yùn)動中變速。 注意問題：減小離合器尺寸，避免出現(xiàn)超速現(xiàn)象。 4. 上述變速方式的組合 P130 圖 5. 嚙合器變速 （ 1） 普通嚙合器：無同步過程 （ 2） 同步嚙合器： P133 圖 特點(diǎn)：運(yùn)動中的大載荷變速。 （二） 起停和換向裝置 基本要求：省力（操作），安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單，能傳遞足夠的動力。 1. 機(jī)械系統(tǒng)的工況 （ 1） 不需要換向且起動不頻繁 如：自動電阻裝帽機(jī) P131 圖 （ 2） 需要換向但起動不頻繁 如：龍門起重機(jī) P128 圖 （ 3） 需要換向且起動頻繁 如：普通車床 2. 動力源的類型 （ 1） 電動機(jī)：允許在負(fù)載下起動，可以正反轉(zhuǎn)，但起動電流大，反接制動。 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便。 （ 2） 內(nèi)燃機(jī)：不充許在負(fù)載下起動，不能制動和換向。 特點(diǎn)：功率大，不需要電源。 3. 起停和換向裝置的結(jié)構(gòu) （ 1） 齒輪： P134 圖 摩擦離合器 P134 圖 鋼球摩擦離合器 （ 2） 齒輪換向機(jī)構(gòu)： P35 圖 （三） 制動裝置 作用：使執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動能夠迅速停止。 基本要求：工作可靠，操縱方便，制動迅速平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，磨損小，散熱好。 場合：頻繁起動和換向，慣性大的機(jī)件，安全性要求高的設(shè)備。 P136 圖 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 16 （四） 安全保護(hù)裝置 作用：防止過載而損壞傳動機(jī)構(gòu)（件） 注意：摩擦副過載“打滑”，有保護(hù)功能。 1. 銷釘安全聯(lián)軸器 P137 圖 2. 鋼珠安全離合器 P137 圖 3. 摩擦安全離合器 P135 圖 、 P135 圖 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動設(shè)計(jì) 一、有級變速傳動系統(tǒng)的運(yùn)動設(shè)計(jì) 1. 轉(zhuǎn)速圖 （ 1） 轉(zhuǎn)速圖 P140 圖 可以表達(dá)主軸每一級轉(zhuǎn)速是通過哪些傳動副得到的，這些傳動副之間的關(guān)系如何，各傳動軸的轉(zhuǎn)速等等。 1） 軸線：是用來表示軸的一組間距相等的豎線。 2） 轉(zhuǎn)速線：是一組間距相等的水平線，用它來表示轉(zhuǎn)速的對數(shù)坐標(biāo)。 3） 轉(zhuǎn)速點(diǎn)：是指在軸線上畫的圓點(diǎn)，用它來表示該軸所具有的轉(zhuǎn)速值。 4） 傳動線：是指軸線間轉(zhuǎn)速點(diǎn)的連線，它表示相應(yīng)傳動副及其傳動比值。 （ 2） 轉(zhuǎn)速圖分析 P140 圖 、 P138 圖 iiii x)1p(xp21 :. ..::1i:. ..:i:i ???? 1） 從轉(zhuǎn)速圖中可以看出主軸各轉(zhuǎn)速下的傳動路線。 2） 從轉(zhuǎn)速圖中可以看出每個(gè)傳動組數(shù)，及每個(gè)傳動組中的傳動副數(shù)、級數(shù)。 3） 傳動組的級比和級比指數(shù)： 級比：一個(gè)傳動組（變速組）內(nèi)相鄰傳動副傳動比的比值，用 ix? 表示。 級比指數(shù)：級比 ix? 的指數(shù) ix 稱為級比指數(shù)，或傳動特性指數(shù)。 4） 基本組和擴(kuò)大組： 基本組：傳動組的級比指數(shù)為 1 的傳動組。 a. 傳動組 i. 級比指數(shù)： 10?x ii. 傳動副數(shù)： 30?P 擴(kuò)大組：在基本組已經(jīng)起作用的基礎(chǔ)上，起到了再將轉(zhuǎn)速級數(shù)增加的作用的變速組稱為擴(kuò)大組。同理第一次起擴(kuò)大作用的稱為第一擴(kuò)大組，第二次起擴(kuò)大作用的稱為第二擴(kuò)大組，依此類推第 i 次起擴(kuò)大作用的變速組稱為第 i個(gè)擴(kuò)大組。 b. 傳動組 i. 級比指數(shù)： 3001 ??? Pxx ii. 傳動副數(shù)： 21?P c. 傳動組 i. 級比指數(shù)： 6112 ??? Pxx 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 17 ii. 傳動副數(shù)： 22?P （ 3） 變速組的變速范圍 1） 變速組的變速范圍：變速組內(nèi)最大傳動比 maxi 與最小傳動比 mini 之比，稱為變速組的變速范圍 r 即 minmaxiir? 2） 任一變速組的變速范圍 ： )1( ?? ii pxir ? 基本組的變速范圍： )13(1)1(0 00 ??? ??pxr ? 第一擴(kuò)大組的變速范圍： )12(3)1(1 11 ??? ??pxr ? 第二擴(kuò)大組的變速范圍： )12(6)1(2 22 ??? ??pxr ? 3） 變速范圍關(guān)系： nn rrrrR ????? .. .. ..210 二、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)網(wǎng) 1. 結(jié)構(gòu)網(wǎng)：表示傳動比的相對關(guān)系，而不表示傳速值的線圖。 P143 圖 2. 結(jié)構(gòu)式：icba ixcxbxax ppppz ????? . .. 3. 綜合分析： （ 1） 可以看出傳動鏈的組成和傳動順序； （ 2） 可以看出各傳動組的級比指數(shù)； （ 3） 可以看出擴(kuò)大順序。 三、轉(zhuǎn)速圖的擬定 已知條件：設(shè)備類型、級數(shù)、公比、各級轉(zhuǎn)速和電機(jī)轉(zhuǎn)速。 設(shè)計(jì)步驟： 1. 確定傳動組數(shù)、各傳動組的傳動副數(shù) 2. 擬定結(jié)構(gòu)網(wǎng)或結(jié)構(gòu)式 3. 擬定轉(zhuǎn)速圖 【例 】 P143 解 ： 1. 確定轉(zhuǎn)速 數(shù)列 查表 P45 表 查得： 、 4 6 90、 12 180、 250、 35 500、 7 1000、 1400r/min 2. 確定傳動組和傳動副數(shù) 方案：（ 1） 12=3 4（ 2） 12=4 3 （ 3） 12=3 2 2（ 4） 12=2 3 2（ 5） 12=2 2 3 原則 一 ：“前多后少” ，傳動副多的傳動組放置在前面，即在盡可能的高速位置，可使結(jié)構(gòu)緊湊。 3. 寫結(jié)構(gòu)式或畫結(jié)構(gòu)網(wǎng) （ 1） 結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式 P144 圖 原則 二 ：“升 2 降 4” 1） 主運(yùn)動鏈：最小傳動比： 41imin ? 最大傳動比： 2imax? 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 18 斜齒輪： ? 變速范圍： 8)1(m inm a xm a x ??? ?nn pxiir ? 2） 進(jìn)給傳動鏈： 51 進(jìn) ?? 14max ?r 檢查方法：檢查最后一個(gè)擴(kuò)大組（因?yàn)槠渌膫鲃咏M的變速范圍較?。? 【 查看 】 P144 圖 （ 1） 方案： a、 b、 c、 d m a x)12(6 rrn ??? ? ，可以選用 （ 2） 方案： e、 f m a x)13(4 rrn ??? ? ，不可用 原則 三 ：“前密后疏” 即：基本組和擴(kuò)大組的排列順序：應(yīng)盡可能使擴(kuò)大順序與傳動順序一致，使結(jié)構(gòu)緊湊。 【 查看 】 P144 圖 選定： 631 22312 ??? 4. 擬定轉(zhuǎn)速圖 （ 1） 動機(jī)轉(zhuǎn)速： （ 2） 中間傳動軸轉(zhuǎn)速： 原則 四 ：“早升晚降” P146 圖 即：前級傳動組盡可能設(shè)計(jì)在較高速位置，而較低的輸出轉(zhuǎn)速應(yīng)設(shè)計(jì)在后級傳動組實(shí)現(xiàn)，從而使得結(jié)構(gòu)緊湊。 原則 四的變化 ：“早降晚升” P147 圖 圖 即：為使得噪聲小，傳動振動小，中間軸轉(zhuǎn)速應(yīng)取得低些，但結(jié)構(gòu) 尺寸會有所增大。 四、分級變速的幾種特殊情況 1. 具有交換齒輪的傳動鏈 （ 1） 交換齒輪的傳動比：設(shè)計(jì)成對稱分布 （ 2） 優(yōu)點(diǎn)：減少交換齒輪的數(shù)目 （ 3） 缺點(diǎn)：升速傳動比高（且在高速下），噪聲高，振動大。 2. 具有多速異步電動機(jī)的傳動鏈 （ 1） 750/1500r/min（ 8/4 級） 1500/3000r/min（ 4/2 級） 27501500??ir 23 ?? （ 2） 1000/1500r/min（ 6/4 級） ??ir （在設(shè)計(jì)中一般不用） （ 3） 750/1500/3000r/min（ 8/4/2 級） 《機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)》 電子教案 段鐵群 教授 19 47503000 ??ir 46 ?? 分析：情況（ 1） ?? ： 421 2228 ??? 412 2228 ??? ?? ： 631 22312 ??? 613 23212 ??? 情況（ 2） ?? ： 621 23212 ??? 612 22312 ???