《机械原理与机械设计 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 张策 第二十九章 机械传动系统的方案设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理与机械设计 下册 第2版 教学课件 ppt 作者 张策 第二十九章 机械传动系统的方案设计（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第二十九章 机械传动系统的方案设计,第一节 传动系统的功能和分类 第二节 机械传动系统的组成及常用部件 第三节 机械传动系统方案设计 第四节 机械传动系统特性及其参数计算 第五节 机械传动系统方案设计实例分析 第六节 原动机的选择,传动系统的功能 机械传动的分类和特点,第一节 传动系统的功能和分类,传动系统是连接原动机和执行系统的中间装置。其根本任务是将原动机的运动和动力按执行系统的需要进行转换并传递给执行系统。传动系统的具体功能通常包括以下几个方面： （1）减速或增速； （2）变速； （3）增大转矩； （4）改变运动形式； （5）分配运动和动力； （6）实现某些操纵和控制功能。,传动系统的
2、功能和分类,传动系统的功能,一、机械传动的分类,1. 按传动的工作原理分类,机械传动,啮合传动,摩擦传动,有中间挠性件,齿轮传动,蜗杆传动,螺旋传动,齿轮系传动,定轴轮系传动,周转轮系传动,链传动,同步带传动,普通带传动,绳传动,摩擦轮传动,传动系统的功能和分类,传动系统的分类和特点,2. 按传动比的可变性分类,机械传动,定传动比传动,齿轮传动,蜗杆传动,螺旋传动,链传动,带传动,有级变速传动,变传动比传动,无级变速传动,摩擦轮无级变速传动,带式无级变速传动,链式无级变速传动,传动系统的功能和分类,二、机械传动的特点,啮合传动的主要特点为： 优点：工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，效率
3、高（蜗杆传动除外），速度范围广。 缺点：对加工制造安装的精度要求较高。,摩擦传动的主要特点为： 优点：工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过载保护能力 缺点：外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、元件寿命较短,传动系统的功能和分类,传动系统的组成 常用机械传动部件,第二节 机械传动系统的组成及常用部件,1. 减速或变速装置,2. 起停换向装置,3. 制动装置,4. 安全保护装置,常用机械传动部件,1. 减速器,减速器是用于减速传动的独立部件，它由刚性箱体、齿轮和蜗杆等传动副及若干附件组成。,传动系统的组成及常用部件,传动系统的组成,2. 有级变速装置,（1）有级变速装置,（2）交换齿轮
4、变速装置,（3）离合器变速装置,（4）塔形带轮变速装置,传动系统的组成及常用部件,3. 无级变速装置,机械传动系统方案设计的过程和基本要求 机械传动类型的选择 传动系统的总体布置 传动比的分配,第三节 机械传动系统方案设计,1.方案设计的一般步骤 机器的执行系统方案设计和原动机的预选型完成后，即可进行传动系统的方案设计。设计的一般步骤如下： 确定传动系统的总传动比。 选择传动的类型、拟定总体布置方案并绘制传动系统的运动简图。 分配传动比。即根据传动布置方案，将总传动比向各级传动进行合理分配。 计算传动系统的性能参数，包括各级传动的功率、转速、效率、转矩等性能参数。 通过强度设计和几何计算，确定
5、各级传动的基本参数和主要几何尺寸，如齿轮传动的中心距、齿数、模数、齿宽等。,机械传动系统方案设计,机械传动系统方案设计的过程和基本要求,2.方案设计的基本要求,传动方案的设计是一项复杂的工作，需要综合运用多种知识和实践经验，进行多方案分析比较，才能设计出较为合理的方案。通常设计方案应满足以下基本要求： 1）传动系统应满足机器的功能要求，而且性能优良； 2）传动效率高； 3）结构简单紧凑、占用空间小； 4）便于操作、安全可靠； 5）可制造性好、加工成本低； 6）维修性好； 7）不污染环境。,机械传动系统方案设计,选择机械传动类型时，可参考以下原则： 1. 与原动机和工作机相互匹配； 2. 满足功
6、率和速度的范围要求； 3. 考虑传动比的准确性及合理范围； 4. 考虑结构布置和外廓尺寸的要求； 5. 考虑机器质量； 6. 经济性因素。,机械传动类型的选择,机械传动系统方案设计,传动系统的总体布置,1. 传动路线的确定,传动路线的型式,注：原动机；传动；执行机构。,机械传动系统方案设计,2. 传动顺序的安排,传动顺序通常按以下原则考虑。 1）斜齿轮与直齿轮传动斜齿轮传动应放在高速级； 2）圆锥齿轮与圆柱齿轮传动圆锥齿轮应放在高速级； 3）闭式和开式齿轮传动闭式齿轮传动应放在高速级。 4）链传动应放在传动系统的低速级； 5）带传动应放在传动系统的高速级； 6）适宜放在传动系统的低速级的传动或
7、机构对改变运动形式的传动或机构，如齿轮齿条传动、螺旋传动、连杆机构及凸轮机构等一般布置在传动链的末端，使其靠近执行机构。 7）有级变速传动与定传动比传动有级变速传动应放在高速级；,机械传动系统方案设计,8）蜗杆传动与齿轮传动若蜗轮材料为锡青铜，为提高传动效率，则应将蜗杆传动置于高速级； 当蜗轮材料为无锡青铜或铸铁等材料时，因其允许的齿面滑动速度较低，为防止齿面胶合或严重磨损，蜗杆传动应置于低速级。 此外，在布置各传动的顺序时，还应考虑传动件的寿命、维护的方便程度、操作人员的安全性以及传动件对产品的污染等因素。,机械传动系统方案设计,传动比的分配,分配传动比时应注意以下几点： 1）通常不应超过各
8、种传动的推荐传动比； 2）分配传动比应注意使各传动件尺寸协调、结构匀称，避免发生相互干涉。,机械传动系统方案设计,3）对于多级减速传动，可按照“前小后大”（即由高速级向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。 4）在多级齿轮减速传动中，低速级传动比小些，有利于减小外廓尺寸和质量；,5）在采用溅油润滑方式时，分配传动比要考虑传动件的浸油条件。 展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器，其高速级传动比i1和低速级传动比i2的关系通常取 i1 = (1.21.3) i2 分配圆锥圆柱齿轮减速器的传动比时，通常取锥齿轮传动比i10.25i（i为总传动比），一般i13.55。 6）在蜗杆齿轮传
9、动中，将齿轮传动放在高速级时，可得到较高的传动精度。 7）对于要求传动平稳、频繁起停和动态性能较好的多级齿轮传动，可按照转动惯量最小的原则设计。,机械传动系统方案设计,机械传动系统的特性包括运动特性和动力特性。运动特性如转速、传动比和变速范围等；动力特性如功率、转矩、效率及变矩系数等。 1. 传动比 对于串联式单流传动系统，当传递回转运动时，其总传动比i为,nr为原动机的转速或传动系统的输入转速（r/min）；,i1时为减速传动，i1时为增速传动。,第四节 机械传动系统的特性及其参数计算,i1、i2ik为系统中各级传动的传动比。,nc为传动系统的输出转速（r/min）；,在各级传动的设计计算完
10、成后，由于多种因素的影响，系统的实际总传动比i常与预定值i不完全相符，其相对误差i可表示为,机械传动系统的特性及其参数设计,传动系统中，任一传动轴的转速ni可由下式计算：,2. 转速和变速范围,有级变速传动装置中，当输入轴的转速nr一定时，经变速传动后，若输出轴可得到z种转速，并由小到大依次为n1、n2、nz，则z称为变速级数，最高转速与最低转速之比称为变速范围，用Rn表示，即,机械传动系统的特性及其参数设计,输出转速常采用等比数列分布，且任意两相邻转速之比为一常数，称为转速公比，用符号表示，即,公比一般按标准值选取，常用值为1.06、1.12、1.36、1.41、1.58、1.78、2.00
11、。,变速范围Rn、变速级数z和公比之间的关系为：,变速级数越多，变速装置的功能越强，但结构也越复杂。在齿轮变速器中，常用的滑移齿轮是双联或三联，所以通常变速级数取为2或3的倍数。,机械传动系统的特性及其参数设计,各种机械传动及传动部件的效率值可在设计手册中查到。在一个传动系统中，设各传动及传动部件的效率分别为1、2、n，串联式单流传动系统的总效率为 = 1 2 n,3. 机械效率,机械传动系统的特性及其参数设计,机器执行机构的输出功率P可由负载参数（力或力矩）及运动参数（线速度或转速）求出，设执行机构的效率为，则传动系统的输入功率或原动机的所需功率为,原动机的额定功率Pe应满足PePr，由此可
12、确定Pe值。,4. 功率,设计各级传动时，常以传动件所在轴的输入功率Pi为计算依据，若从原动机至该轴之前各传动及传动部件的效率分别为1、2、i，则有 Pi = P 1 2 i,机械传动系统的特性及其参数设计,对于批量生产的通用产品，为充分发挥原动机的工作能力，应以原动机的额定功率为设计功率，即取PPe； 对于专用的单台产品，为减小传动件的尺寸，降低成本，常以原动机的所需功率为计算功率，即取PPr。,5. 转矩和变矩系数 传动系统中任一传动轴的输入转矩Ti（Nmm）可由下式求出：,机械传动系统的特性及其参数设计,传动系统的输出转矩Tc与输入转矩Tr之比称为变矩系数，用K表示，由上式可得：,水泥管
13、磨机传动型式及总体布置方案选择 肥皂压花机的传动路线及传动比的分配 运输机传动系统特性参数计算,第五节 机械传动系统方案设计实例,机械传动系统方案设计实例分析,水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择,水泥管磨机属于连续运转的低速大功率设备，主传动系统应尽量减少传动级数、提高效率和降低运行费用。 主要特点是：,1）转速低，转速：1040 r/min,2）功率：10103 kW,3）起动力矩大，连续运转，载荷平稳，露天工作,方案选择原则：,1）总传动比不宜过大，可选用同步转速为750r/min的电动机，这样，系统的总传动比约为7518，故安排23级传动较为合理。,3）对于小型磨机，耗电量不大，应主要
14、考虑降低初始费用，中型磨机应兼顾初始费用和运行费用。,2）选用机械效率较高的传动类型，如齿轮传动等。蜗杆传动虽可实现大传动比，但效率较低，不适合于连续运转的大功率机械；由于露天工作，环境多尘，采用链传动必须很好地密封与润滑，否则会加速磨损、降低传动效率；摆线针轮传动、谐波传动的效率较齿轮低；不应优先考虑。,机械传动系统方案设计实例分析,几种管磨机主要传动系统方案的特点。,特点： 1）结构简单、初始费用低。 2）带传动和开式齿轮传动效率不高，而且带传动的承载能力也受带型和根数的限制。 适用于小功率、要求初始费用低的磨机。,1. 带传动-齿轮传动串联式单流传动系统方案,机械传动系统方案设计实例分析
15、,2. 齿轮传动齿轮传动串联式单流传动系统方案,特点： 1）效率高、寿命长、外廓尺寸小 2）初始费用较高 该方案适用于中型磨机。,机械传动系统方案设计实例分析,3. 并联式汇流传动系统方案,特点： 1）因齿轮啮合时产生的切向力和径向力分别平衡而降低了磨筒轴承的载荷。 2）初始费用比第2方案低。 该方案适用于中型磨机。,特点： 1）闭式传动，齿轮和轴承受力状态较好，效率高 2）齿轮加工精度要求高，结构较复杂。 该方案适用于大型磨机。,4. 中心驱动式单流传动系统方案,机械传动系统方案设计实例分析,特点： 1）传动系统为双路驱动，具备第3和第4方案传动功率大、尺寸小、质量轻以及效率高的优点； 2）
16、齿轮加工精度要求高，结构较复杂。大型或超大型磨机采用的中心驱动，多路并联方式，为保证各路传动的同步和均载，需增加辅助设备。 该方案适用于大型和超大型磨机。,5. 中心驱动式并联汇流传动系统方案,机械传动系统方案设计实例分析,特点： 1）该方案占地面积小，维护简单 2）但电机等电器装置的初始费用很高。同等功率时，单位产量所需总费用比机械传动方 案约高（2950）%。,6. 低速电动机直接驱动方案,机械传动系统方案设计实例分析,工作条件： 电动机转速 n1=1450r/min， 工作频率 f=50 1/min， 传动比误差 r=2%。,机械传动系统的机构简图,肥皂压花机的传动路线及传动比的分配,机械传动系统方案设计实例分析,肥皂块压花和出料工艺,推杆11,压模工位,下模具7上移完成压花工艺,上模具8固定,凸轮机构13的顶
