機械系統(tǒng)設計-第5章-傳動系統(tǒng)設計ppt課件

1、第五章 傳動系統(tǒng)設計,第一節(jié) 傳動系統(tǒng)的功能和要求,傳動系統(tǒng)是位于動力機與執(zhí)行機構(或執(zhí)行構件)之間的中間裝置，它的作用是將動力機的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構(執(zhí)行構件,圖5-1 起重機的機構運動簡圖 1-減速器 2-制動器 3-電動機 4-聯(lián)軸器 5-卷筒 6-鋼絲繩 7-吊鉤,圖5-1所示的起重機中，電動機3為動力機；卷筒5、鋼絲繩6和吊鉤7為執(zhí)行機構；而制動器2、減速器1及聯(lián)軸器4組成了傳動系統(tǒng)，它的功能是將電動機3輸出的回轉運動和轉矩改變后傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的卷筒5,傳動系統(tǒng)是由運動鏈及相應的聯(lián)系裝置組成的。前述起重機的傳動系統(tǒng)是由兩級齒輪傳動及聯(lián)系裝置制動器、聯(lián)軸器組成,一、傳動系統(tǒng)的功能

2、,1、改變動力機輸出的運動形式或轉速，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求,動力機輸出的一般是等速連續(xù)的回轉運動，而執(zhí)行系統(tǒng)的運動形式是多種多樣的，有回轉運動和直線運動，連續(xù)運動和間歇運動。當兩者的運動形式不相同時，要求傳動系統(tǒng)能改變動力機輸出的運動形式，以滿足執(zhí)行機構的要求。當兩者運動形式相同時，還有轉速、轉矩是否相同的問題，這就要求傳動系統(tǒng)起減速增矩或增速減矩的作用,2、調節(jié)動力機輸出的速度、轉矩或力，以滿足執(zhí)行機構的要求,執(zhí)行系統(tǒng)有時要求在不同的速度、轉矩或力下工作，直接改變動力機的速度、轉矩或力不可能或不經(jīng)濟，就要用傳動系統(tǒng)來實現(xiàn)這一要求,傳動系統(tǒng)是機械系統(tǒng)的重要組成部分，傳動系統(tǒng)的優(yōu)劣將直接影響到機

3、械系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟性。有一些機器的動力機與執(zhí)行機構直接聯(lián)接，如風扇、水泵等。但大多數(shù)機器，在動力機與執(zhí)行機構間設有傳動系統(tǒng),3、分配動力機輸出的運動和動力，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求,有時要用一個動力機驅動若干個位置、運動形式或速度不相同的執(zhí)行機構，要靠傳動系統(tǒng)把運動或動力分配到各執(zhí)行機構,二、對傳動系統(tǒng)的要求,1)考慮動力機與執(zhí)行系統(tǒng)的匹配，使它們的機械特性相適應，并使兩者的工作點接近各自的最佳工況點且工作平穩(wěn),以起重機為例，動力機為三相交流異步電動機，它的固有機械特性如圖 a)所示。起重機具有恒轉矩的機械特性，如圖b)所示。兩者匹配后，希望電 動機在B點工作，即在固有機械特性的HB段接近額定點B

4、處工作，而起重 機卷筒上的轉矩為MW，轉速為nW，在W點工作,a,要實現(xiàn)上述要求，就要靠傳動系統(tǒng)。 nW MB ,因此采用傳動系統(tǒng)使動力機與執(zhí)行機構匹配.必須有一個傳動比,式中： 是電動機輸出軸的角加速度,2)滿足執(zhí)行機構在起動、制動、調速、反向和空載等方面的要求,起動力矩一般大于正常穩(wěn)定運轉的力矩。如起重機，起動力矩除要克服提升重物的阻力矩外，還應使重物及一切運動構件產(chǎn)生加速度,設機械系統(tǒng)折算到電動機軸上的總轉動慣量為Jtot，起動力矩為Md，正常運轉時折算到電動機軸上的阻力矩為MZ，則有,異步電動機的起動力矩為Mst，Mst=stMN，式中的st為起動轉矩倍數(shù)， MN為額定轉矩，MN=95

5、49PN/nN,若Mst Md ，就不能負載起動。這時如果在傳動系統(tǒng)中設置離合器，讓電動機帶動傳動系統(tǒng)在空載下起動，等運轉正常后，再通過離合器與執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)接，帶負載運轉。另外也可以在傳動系統(tǒng)中設變速裝置，先使執(zhí)行系統(tǒng)在速度較低時起動；運轉平穩(wěn)后，再變到正常速度,若Mst Md ，可以實現(xiàn)負載起動,有些執(zhí)行系統(tǒng)運轉到一定位置后，要求馬上制動。如起重機，重物吊到一定高度后要制動。這就要求傳動系統(tǒng)中要有離合器和制動器,當執(zhí)行系統(tǒng)要求隨著工作狀況的變化而發(fā)生變化時，如果選用的是不可調速的電動機，傳動系統(tǒng)就要設計成可調速的。如汽車、拖拉機、機床上都有調速裝置,當執(zhí)行系統(tǒng)有正行程和反行程時，傳動系統(tǒng)要考慮

6、反轉問題。如小型起重機反向是靠改變電動機轉向實現(xiàn)的，但汽車、拖拉機上的反向是靠傳動系統(tǒng)完成的，這時傳動系統(tǒng)中就要有可反向的裝置,傳動系統(tǒng)應能滿足系統(tǒng)空載時執(zhí)行系統(tǒng)有比工作時較高的速度要求。以四工位專用機床為例，當鉆頭還沒有接近工件時，進刀機構應使鉆頭快進，速度應比鉆削加工時大一些,3)傳動系統(tǒng)的運動鏈應盡量短,傳動系統(tǒng)的運動鏈短，可減輕重量，降低制造費用；可提高傳動精度、效率以及系統(tǒng)的剛度和可靠性,為縮短運動鏈，應力求采用構件數(shù)目少和運動副少的機構。以P107圖5-1所示的起重機為例，若傳動系統(tǒng)的速比i=70，它就不能僅僅采用圖示的兩級圓柱齒輪減速器。因為兩圓柱齒輪減速器適用速比范圍為：i=8

7、40，顯然不能滿足要求。此時可采用的傳動方案有,采用V帶-兩級圓柱齒輪減速系統(tǒng)，適用的速比范圍為,兩級圓柱齒輪-開式齒輪減速系統(tǒng)，適用的速比范圍為,齒輪-蝸桿減速系統(tǒng)，適用的速比為,兩級行星齒輪減速系統(tǒng)，適用的速比范圍,i=1080,擺線針輪減速系統(tǒng)，適用的速比范圍,i=1187,從縮短運動鏈的角度出發(fā)，采用擺線針輪減速系統(tǒng)最好，其次是兩級行星齒輪減速系統(tǒng)和齒輪-蝸桿減速系統(tǒng),4)傳動系統(tǒng)應布置緊湊，有較小的外廓尺寸和重量,有一些機械系統(tǒng)對尺寸和重量有較嚴格的要求。如汽車、拖拉機、工程機械、飛機等移動式機械。當要求傳動比較大時，選用可實現(xiàn)較大傳動比的行星齒輪傳動、擺線針輪傳動、諧波傳動，它們與

8、其它傳動形式相比，可大大減小傳動系統(tǒng)的尺寸和重量,5)當機械系統(tǒng)的載荷頻繁變化，而且有較大過載時，傳動系統(tǒng)中要設置過 載保護裝置,傳動系統(tǒng)中的過載保護裝置，可減小傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)中各構件的計算載荷，使這些構件的尺寸和重量減小，提高可靠度,6)對傳動系統(tǒng)要有安全防護措施,要有能保護傳動系統(tǒng)各構件安全工作的措施，如汽車變速箱的操縱桿上要設置聯(lián)鎖裝置，不允許同時掛兩個檔的現(xiàn)象出現(xiàn)。在傳動系統(tǒng)的適當部位，要設保護操作者安全的裝置，如轉動零件上加防護罩,第二節(jié) 傳動系統(tǒng)的類型及其選擇,可以按不同方法對傳動系統(tǒng)分類,一、按傳動比變化情況分類,按傳動比變化情況傳動系統(tǒng)可分為：固定傳動比傳動和可調傳動比傳動

9、?？烧{傳動比傳動又可分為：有級變速傳動、無級變速傳動和周期性變速傳動,一)固定傳動比傳動系統(tǒng),當執(zhí)行機構或執(zhí)行構件在一個確定的轉速或速度下工作時，可選用固定傳動比傳動系統(tǒng)。如P107圖5-1所示的起重機就采用了定傳動比的二級圓柱齒輪減速器進行傳動,固定傳動比傳動系統(tǒng)又可分為減速傳動和增速傳動兩種情況。若執(zhí)行構件的轉速低于動力機轉速，用減速傳動系統(tǒng)；若執(zhí)行構件轉速高于動力機轉速，用增速傳動系統(tǒng),二)可調傳動比的傳動系統(tǒng),車床在切削工件時，應根據(jù)工件的材料和硬度、切削量、刀具的性能以及對精度和表面精糙度的要求來選擇切削速度；駕駛拖拉機從事農(nóng)田作業(yè)時，應根據(jù)作業(yè)項目、土地情況、作物情況，選擇拖拉機的

10、行駛速度。對這一類的機械系統(tǒng)，就應采用可調傳動比的傳動系統(tǒng),1)有級變速傳動系統(tǒng),轉速只能在一定的范圍里選用某幾個數(shù)值。當變速級數(shù)較少或不用頻繁變速時可采用交換帶輪、鏈輪、齒輪的辦法實現(xiàn)變速，如機床上的掛輪裝置。當變速級數(shù)較多或要求變速頻繁時多采用變速齒輪傳動，如汽車、拖拉機上就是采用變速齒輪傳動實現(xiàn)變速,常見的可調傳動比的傳動系統(tǒng),2)無級變速傳動系統(tǒng),轉速可在一定范圍里連續(xù)變化,常用的無級變速裝置有,摩擦傳動的無級變速裝置形式很多，很容易實現(xiàn)無級變速，因此，應用比較廣泛,摩擦壓力機就是應用摩擦輪傳動實現(xiàn)無級變速，聯(lián)合收獲機上采用帶傳動實現(xiàn)無級變速,液力傳動和液壓傳動同屬流體傳動。但液力傳動

11、液體壓力小、流速高，靠液體動能傳動，而液壓傳動液體壓力大，流速小，靠液體壓力差傳動。液力傳動有泵輪、葉輪和導輪，對這3個輪進行不同組合，就可得到液力耦合器和液力變矩器,液力無級變速器是利用改變輸入的油液流量實現(xiàn)變速，傳動過程較平穩(wěn)、換向沖擊小，易于實現(xiàn)自動化，在機床上應用較多,3)周期性變速傳動系統(tǒng),執(zhí)行機構(或執(zhí)行構件)的速度按周期性的規(guī)律變化，輸出的角速度2是輸入角速度1的周期性函數(shù)，即2=f(1)是周期性函數(shù),采用周期性變速傳動的作用,滿足執(zhí)行機構的要求。如紡織機械中采用非圓齒輪傳動，可以周期性地改變徑紗和緯紗的密度，從而織出有一定花紋的紡織品。滾筒式平板印刷機，采用非圓齒輪傳動，調節(jié)送

12、紙速度,改善執(zhí)行機構的運動及動力特性。如將非圓齒輪傳動與連桿機構或槽輪機構相組合，改善輸出運動的特性，減小沖擊,例如下圖所示的組合機構可以使滑塊空回行程的時間縮短，工作行程的時間增長，表現(xiàn)出較為明顯的急回特性，同時還可以使機構在工作行程時速度較為均勻,二、按驅動形式分類,傳動系統(tǒng)按驅動形式可分為：獨立驅動系統(tǒng)、集中驅動系統(tǒng)、聯(lián)合驅動系統(tǒng),一)獨立驅動的傳動系統(tǒng),每個執(zhí)行機構都用一個動力機驅動的傳動系統(tǒng)叫獨立驅動的傳動系統(tǒng),在下面3種情況下，采用獨立驅動傳動系統(tǒng),如圖P107圖5-2所示的“曲柄壓力機沖床”,只有一個由構件2、3、4及機架10組成的曲柄滑塊機構的執(zhí)行系統(tǒng)。 采用一個電動機9獨立驅

13、動的傳動系統(tǒng)。 傳動系統(tǒng)由齒輪8、7組成的齒輪傳動、離合器6、制動器5組成。 雙搖桿機構1-11-12-10可控制離合器6，曲柄滑塊機構運轉時，先松開制動器5，再接合離合器6；停車時，先使離合器5分離，再使制動器6制動,只有一個執(zhí)行機構的系統(tǒng)即單一型執(zhí)行系統(tǒng)的系統(tǒng),有多個運動不相關的執(zhí)行機構的系統(tǒng)即相互獨立型執(zhí)行系統(tǒng),圖5-3龍門起重機中,有3個執(zhí)行機構完成3個動作：大車行走、小車行走和物料升降。 這3個動作互不相關，各自獨立，同時3個執(zhí)行機構相距較遠，用3個電動機獨立驅動3個執(zhí)行機構?？墒箓鲃酉到y(tǒng)大大簡化，運動鏈縮短，安裝、調整、維護、操縱方便,適用于結構尺寸較大,傳遞動力較大,各個獨立執(zhí)行

14、機構使用頻繁,傳動鏈可簡化,傳動件數(shù)目少,重量輕,便于布局,和安裝調整,數(shù)控機械的傳動系統(tǒng),數(shù)控機械一般有多個執(zhí)行機構，以圖示立式加工中心為例:有5個執(zhí)行機構完成下面5個動作：1裝有刀具的主軸旋轉；2裝有工件的工作臺縱向運動；3裝有工件的工作臺橫向運動；4主軸箱鉛垂方向的升降運動；5刀庫的旋轉運動和機械手抓取、安裝、放回刀具的運動。 為了保證這5個執(zhí)行機構的動作保持嚴格的順序，協(xié)調進行，采用數(shù)字指令自動控制,每個執(zhí)行機構由各自的電動機單獨驅動,二)集中驅動的傳動系統(tǒng),是指用一個動力機，經(jīng)傳動系統(tǒng)驅動若干個執(zhí)行機構協(xié)同工作,各執(zhí)行構件間有一定的傳動比要求的系統(tǒng)(相互聯(lián)系性執(zhí)行系統(tǒng),P108圖5-

15、4所示的絲杠車床，車床主軸用電動機經(jīng)V帶傳動和蝸桿傳動驅動；再經(jīng)二級齒輪傳動和螺旋傳動，驅動刀架運動,在下面3種情況下，常采用這種驅動方案,車床主軸的轉速nw與刀架絲杠的轉速n間的關系，直接影響加工精度，所以在車床主軸與絲杠間不能采用傳動比不穩(wěn)定的傳動形式，如帶傳動、摩擦輪傳動等,當用該車床加工高精度螺紋時，要用到兩個執(zhí)行系統(tǒng)：車床主軸和刀架。車床主軸的轉速nw與螺旋傳動絲杠的轉速n間有一定的關系,圖中是利用設置在 機床主軸和絲杠間的二級圓柱齒輪傳動，通過A、B、C、D四個齒輪的齒數(shù)來滿足上述關系，從而來保證產(chǎn)品的加工質量,各執(zhí)行構件間有動作順序要求,當執(zhí)行系統(tǒng)中有多個執(zhí)行機構和執(zhí)行構件，并且

16、相互間的動作有嚴格的時間和空間聯(lián)系時，常采用集中驅動的傳動系統(tǒng)。用傳動系統(tǒng)把動力機輸出的運動和動力按順序分配到不同位置的執(zhí)行構件上，使其協(xié)調工作。這種傳動系統(tǒng)中，常采用凸輪機構操縱或控制執(zhí)行機構和執(zhí)行構件運動,電阻壓帽自動機,該機器有4個執(zhí)行機構,1)將電阻坯8和電阻帽7送上工位的機構(圖中沒有畫出,2)將電阻坯件壓緊的機構，凸輪6和壓頭13組成的凸輪機構,3)、(4)分別將左、右電阻帽7壓向電阻坯件8的機構，由凸輪4、9和推桿14、15組成的凸輪機構,卸下壓好的工件,壓頭13壓 緊工件8,焊接,壓頭14、15 將7壓向8,壓頭14、15 壓頭13松開,各執(zhí)行機構間有嚴格的作業(yè)順序,電阻壓帽機

17、傳動系統(tǒng)：動力機為電動機1，經(jīng)帶式無級變速器2和蝸桿傳動10、11將運動和動力傳到分配軸3上，在分配軸3上有4個凸輪,凸輪5驅動一個執(zhí)行構件將電阻坯料8和電阻帽7送到作業(yè)工位,凸輪6驅動壓頭13將電阻坯料8壓緊,凸輪4、9通過連桿機構和壓頭14、15將電阻帽7壓到電阻坯料8上,其他采用集中驅動的系統(tǒng),一些中小機械，有多個距離較近的執(zhí)行構件，它們需要的驅動功率不大，當用一個動力機驅動，傳動系統(tǒng)也不復雜，也采用集中驅動。 如小型磨粉機，有進料輥、磨輥、篩子、風扇、輸送帶等多個執(zhí)行構件，用一個動力機集中驅動,機械系統(tǒng)上只有一個動力機。 以汽車為例，它只有一個動力機內(nèi)燃機，但有多個執(zhí)行構件，如車輪、配

18、氣氣門、高壓油泵的柱塞、冷卻風扇和水泵，潤滑系統(tǒng)的機油泵、照明系統(tǒng)的發(fā)電機、氣泵、空調系統(tǒng)的壓縮機等，這些執(zhí)行構件都要由內(nèi)燃機驅動。P109圖5-6所示鉆機傳動系統(tǒng)也屬于一個動力機集中驅動的傳動系統(tǒng),用多臺動力機驅動一個執(zhí)行機構的傳動系統(tǒng),三)聯(lián)合驅動的傳動系統(tǒng),低速、重載、大功率、執(zhí)行機構少而慣性較大的機械，一般需要的驅動功率較大。為減小每一臺動力機的功率，減小傳動件的負載，便于起動，采用多臺動力機聯(lián)合驅動的傳動系統(tǒng),P110圖5-7為雙輸入軸圓弧齒輪減速器，由兩個動力機從兩個輸入軸輸入動力，在減速器里將動力合并，從一個輸出軸輸出，輸出功率可大于1000KW。在礦井提升機中可用到這種減速器,

19、圖5-7 雙輸入軸圓弧齒輪減速器結構圖,三、按工作原理分類,按工作原理不同，傳動系統(tǒng)可分為：機械傳動系統(tǒng)、流體傳動系統(tǒng)和電 傳動系統(tǒng),機械傳動和流體傳動在傳動過程中，保持機械能形式不變。電傳動過程中有電能和機械能的轉換,四、傳動類型的選擇,應綜合考慮下面一些因素選擇適合的傳動類型及其組合(8方面因素,1、執(zhí)行系統(tǒng)的工作狀況,2、動力機的機械特性和調速性能,3、對傳動比的要求，包括傳動比的大小、范圍及準確程度,4、對傳動系統(tǒng)尺寸、重量、布置的要求,5、工作環(huán)境的要求，如溫濕度、易燃、易爆要求，環(huán)境粉塵情況等,6、經(jīng)濟性要求，如可靠性、壽命、傳動效率、制造費用、運轉費用、維修費用等,7、操縱與控制

20、方式要求，如從自動化程度上講有人工控制和自動控制；從控制方式上講，有單機控制和多機聯(lián)動，這些都對傳動類型的選擇有影響,8、其他要求，如現(xiàn)場技術條件(能源條件及制造能力)，標準件的選用及保護等方面的要求。這些對傳動類型的選擇也有影響,傳動系統(tǒng)基本組成部分包括：變速裝置、起停和換向裝置、制動裝置、安全裝置等。確定傳動系統(tǒng)的組成及其結構是傳動系統(tǒng)設計的任務,第三節(jié) 傳動系統(tǒng)的組成,一、變速裝置,作用:把動力機輸出的轉速和轉矩，變成執(zhí)行機構需要的轉速和轉矩,圖5-1所示的起重量和起升速度變化不大的起重機、圖5-2所示的曲軸壓力機，執(zhí)行機構只需要一個轉速和轉矩，就采用固定傳動比的傳動系統(tǒng)。(若執(zhí)行機構不

21、需要變速,采用固定傳動比的傳動系統(tǒng),但如果機械系統(tǒng)中的執(zhí)行系統(tǒng)要求不同轉速或轉矩，應采用可變傳動比的傳動系統(tǒng)變速裝置,固定傳動比的傳動系統(tǒng)通過機械設計課程的學習以及所進行課程設計已經(jīng)掌握。在機械系統(tǒng)設計課程里將學習變速裝置可變傳動比傳動系統(tǒng)的設計,對變速裝置的要求,1)能傳遞足夠的功率和轉矩。與固定傳動比系統(tǒng)不同，要按不同情況決定零件的載荷。所以，要對傳動系統(tǒng)各構件進行承載能力的計算,執(zhí)行系統(tǒng)具有恒轉矩的機械特性，執(zhí)行系統(tǒng)可能傳遞不同功率，應按最大功率決定變速裝置的承載能力,執(zhí)行系統(tǒng)具有恒功率的機械特性，執(zhí)行系統(tǒng)可傳遞不同轉矩，應按最大轉矩決定變速裝置的承載能力,執(zhí)行系統(tǒng)有多個轉矩和轉速時，應

22、按最大轉矩進行承載能力計算，按最高轉速進行精度設計,2)具有較高的傳動效率,3)滿足速度和轉矩范圍的要求，對有級變速裝置還要求滿足執(zhí)行機構要求的級數(shù),4)體積和質量盡可能小,5)工作平穩(wěn)、噪聲、振動較小,6)結構簡單、制造、裝配和維修工藝性好,7)潤滑、密封、散熱良好,8)無漏油、漏氣、漏水現(xiàn)象發(fā)生,變速裝置、減速裝置在運動鏈中位置的決定,對汽車、拖拉機這一類的機械系統(tǒng)，對傳動系統(tǒng)有兩方面的要求：一是傳動系統(tǒng)的傳動比較大(動力機內(nèi)燃機輸出轉速較高，而執(zhí)行構件車輪轉速較慢)；二是變速范圍Rmax較大(車輪的最高轉速和最低轉速相差較大)。 這時傳動系統(tǒng)由變速裝置和減速裝置組成。存在一個問題：怎樣決

23、定變速裝置和減速裝置在運動鏈中位置，有如下兩種方案,由于變速裝置接近動力機，轉速較高，轉矩較小，變速裝置中傳動零件尺寸較小，重量較輕，變速操縱的力較?。坏捎谧兯傺b置轉速高，在變速時容易引起沖擊、振動和噪聲,在動力機與變速裝置間加了減速裝置1，它可降低變速裝置輸入轉速，減小變速引起的沖擊、振動和噪聲。但由于轉速降低、轉矩就會加大，變速裝置中傳動零件的尺寸、重量加大，變速操縱力加大,方案1常用于動力機輸出轉速較低的場合，而方案2用于動力機輸出轉速較高的場合,常用的變速裝置有以下幾類,一)交換齒輪變速機構,圖5-8所示交換齒輪變速箱，動力從電動機由軸輸入箱體，轉速為n1，經(jīng)過Z22、Z44齒輪減速

24、，從軸將動力輸出箱體。箱體外懸臂布置交換齒輪ZA、ZB，動力又從軸輸入箱體，后經(jīng)Z23、Z36以及Z20、Z65兩對齒輪減速，最后從軸輸出，轉速為n2,速比為,在保證ZA+ZB=Z為常數(shù)的情況下，改變交換齒輪ZA、ZB的齒數(shù)就可達到變速的目的,交換齒輪裝在、軸之間，而不裝在、軸間，是由于、軸轉速較高，轉矩較小，可減小變換齒輪ZA、ZB的尺寸和重量,中心距,交換齒輪變速裝置的優(yōu)點： 結構簡單，不需要變速操縱機構,經(jīng)濟性較好,缺點,1) 裝拆交換齒輪ZA、ZB，操作麻煩，只能用在不經(jīng)常變速的情況下,3)變速范圍和變速級數(shù)受限制,2)交換齒輪ZA、ZB在箱體外通常懸臂布置，支承剛度差，密封和潤滑條件

25、差,適用于不經(jīng)常變速的機械,思考題： 1、簡述傳動系統(tǒng)的功能和要求，以P107圖5-1說明怎樣使動力機與執(zhí)行機構匹配，舉例說明怎樣通過傳動系統(tǒng)滿足對機械系統(tǒng)起動、制動、反向及空載等方面的要求。 2、對傳動系統(tǒng)按驅動形式分類。舉例說明什么叫獨立驅動，集中驅動和聯(lián)合驅動的傳動系統(tǒng)，并說明什么情況下采用這些傳動系統(tǒng),二)滑移齒輪變速機構,圖5-9是6級滑移齒輪變速機構,動力由電動機經(jīng)齒輪Z1、Z2減速輸入到軸； 軸上有一個3聯(lián)滑移齒輪，齒數(shù)分別為Z3、Z3、Z3，它們分別可和軸上的齒輪Z4、Z4、Z4相嚙合; 齒輪Z4和Z5是雙聯(lián)齒輪，它與軸用花鍵聯(lián)接，不能滑移，齒輪Z4、Z4用平鍵和軸聯(lián)接; 軸上

26、有一個2聯(lián)滑移齒輪Z6、Z6 ，它們分別可和齒輪Z4、Z5嚙合,1)3聯(lián)齒輪右移，2聯(lián)齒輪右移,2)3聯(lián)齒輪右移，2聯(lián)齒輪左移,3)3聯(lián)齒輪左移，2聯(lián)齒輪右移,6)3聯(lián)齒輪居中，2聯(lián)齒輪左移,4)3聯(lián)齒輪左移，2聯(lián)齒輪左移,5)3聯(lián)齒輪居中，2聯(lián)齒輪右移,滑移齒輪變速機構可從軸輸出6個轉速,多聯(lián)齒輪有兩種結構：整體式和組合式。整體式如P113圖5-10a)和b）所 示，組合式如圖c)和d) 所示,缺點：在切齒和磨齒時需要有一定寬度的退刀槽，軸向尺寸B較大,整體式的優(yōu)點：結構簡單，剛度較好，容易加工，精度較高,組合式的特點與整體式剛好相反,設計多聯(lián)齒輪時應注意,1)能傳遞較大的轉矩和較高的轉速；

27、 (2)可在較大的變速范圍里實現(xiàn)較多的變速級數(shù)； (3)沒有常嚙合的空轉齒輪，空載功率損失較小。（與離合器變速機構相比,滑移齒輪變速機構的優(yōu)點,滑移齒輪變速機構的缺點,1)不能在轉動中變速或換向,要用離合器停下來。 (2)為便于嚙合，多采用直齒圓柱齒輪傳動，傳動不平穩(wěn)、承載能力差； (3)軸向尺寸較大,1)要有齒端倒角或倒圓以便輪齒順利嚙入； (2)要有凹槽，以便用拔叉使其軸向移動,三)離合器變速機構,離合器變速機構是靠離合器的接合與分離來實現(xiàn)不同齒輪副的嚙合,最簡單的離合器變速機構見下圖,動力從軸輸入，軸上活套著兩個齒輪Z1、Z1，M1和M2分別和軸用花鍵實現(xiàn)動聯(lián)接；動力從軸輸出，軸上固聯(lián)著

28、兩個齒輪Z2、Z2，它們分別和軸上的齒輪Z1、Z1嚙合,這個離合器變速機構有3個運動狀態(tài),1)空轉運動狀態(tài)：左離合器M1分離，右離合器M2分離，軸不轉,2)以轉速n2轉動狀態(tài)：M1接合，M2分離，軸轉速,3)以n 2轉速轉動狀態(tài)：M1分離，M2接合，軸轉速,常用的離合器按工作原理分有兩種形式：嚙合式離合器和摩擦式離合器,嚙合式離合器又可分為牙嵌式離合器和齒式離合器，它們屬于剛性傳動，傳動比準確可傳遞較大轉矩，傳動效率高，外形尺寸小，但不能實現(xiàn)運轉中離合。因此，不能發(fā)揮離合器變速機構的優(yōu)越性,摩擦式離合器可在運轉中離合，而且離合平穩(wěn)，有過載保護作用。但傳動比不準確，有彈性滑動和打滑現(xiàn)象，傳動效率

29、低、會產(chǎn)生摩擦熱，傳遞相同功率，摩擦離合器比嚙合離合器尺寸大，結構復雜,按操縱方式分類有3種形式：機械操縱式、液壓操縱式、電磁操縱式,機械操縱式離合器結構簡單，但液壓操縱離合器和電磁操縱離合器便于實現(xiàn)自動化,圖5-11為電磁控制摩擦離合器變速箱的簡圖,動力從V帶軸輸入，經(jīng)Z18、Z54齒輪減速，使軸轉動。軸上有兩個電磁控制摩擦離合器M1和M2。M1的主動盤與軸用花鍵動聯(lián)接，從動盤與齒輪Z25固聯(lián)，齒輪Z25與軸空套。M2的主動盤與軸用花鍵動聯(lián)接，從動盤與齒輪Z48、Z34固聯(lián)，齒輪Z48、Z34與軸空套。V軸上的齒輪Z75、Z52、Z66分別與軸的齒輪Z25、Z48、Z34嚙合。Z75、Z52

30、、Z66三齒輪空套在V軸上，Z75、Z52齒輪與離合器M3的主動盤固聯(lián)，離合器M3的從動盤與軸V用花鍵動聯(lián)接。齒輪Z66與離合器M4的主動盤固聯(lián)，離合器M4的從動盤與軸V用花鍵動聯(lián)接,此變速裝置可實現(xiàn)4個速比,一般規(guī)定,變速器編號時各檔: i1i2i3i4,離合器變速機構可以克服滑移齒輪變速機構的缺點：如(1)可實現(xiàn)在運轉中變速(采用摩擦離合器)；(2)變速過程中齒輪不用軸向移動，就可實現(xiàn)變速，因此，可采用斜齒圓柱齒輪傳動，傳動平穩(wěn)；(3)軸向尺寸較小(離合器摩擦片間隙大大小于齒輪寬度,但離合器變速機構中各齒輪副處于常嚙合狀態(tài)，磨損較大，有空轉損失，傳動效率較低,n1n2n3n4,四)嚙合器變

31、速機構,普通嚙合器工作原理見P115圖5-12,嚙合器可分為普通嚙合器和同步嚙合器,1、嚙合器工作原理及結構,主動軸1上空套著雙聯(lián)齒輪2、3及5、4；中間齒輪6與主動軸1固聯(lián)；嚙合套7上有內(nèi)齒，其模數(shù)和齒數(shù)與外齒輪3、5、6相同，通過內(nèi)齒可和齒輪3、6、5嚙合。它們之間相當于漸開線花鍵聯(lián)接,嚙合套7有3個位置，可實現(xiàn) 3個運動狀態(tài),1)嚙合套7位于中間位置，見圖a)。嚙合套7內(nèi)齒只與齒輪6嚙合，軸1與齒輪2、4不接合，齒輪2、4均在軸1上空轉，不實現(xiàn)運動和動力的傳遞,2)嚙合套7位于左邊位置，見圖b)。嚙合套7內(nèi)齒同時與齒輪3、6嚙合，使得齒輪2與軸1相連接而傳遞運動和動力，其速比為,3)嚙合

32、套7位于右邊位置，嚙合套7內(nèi)齒同時與齒輪5、6嚙合，使得齒輪5與軸1相連接而傳遞運動和動力， 速比為,普通嚙合器有2個缺點： (1)當移動嚙合套時（如從中間位置向左移動，這時嚙合套7與齒輪3轉速不同），會發(fā)生頂齒現(xiàn)象； (2)嚙合套7同時與兩個齒輪嚙合時，會因振動及非操縱軸向力作用而自動退出從而導致脫檔,防止頂齒現(xiàn)象發(fā)生的辦法可見P115圖5-13,圖5-13 具有間隔短齒的嚙合器結構 1齒環(huán)；2嚙合套,將兩側齒環(huán)的齒間隔地縮短一個長度a，a2mm，以便于移動嚙合套時，輪齒先插入齒環(huán)的齒槽間隙較大的一部分，當嚙合套與齒環(huán)速度一致后，再將整個齒長插入齒槽中,防止脫檔現(xiàn)象發(fā)生的辦法可見圖5-14。

33、 a)圖是加寬式結構，把嚙合套2的齒寬加大，嚙合套的齒寬超過齒環(huán)23mm，這樣載荷集中在嚙合套齒的中部，可減小輪齒的扭轉變形和非操縱軸向力，有利于防止自動脫檔,普通嚙合器結構簡單，但軸向尺寸較大，而且換檔時有不同步的現(xiàn)象發(fā)生，頂齒是不可避免的。因此換檔不輕便，噪聲較大,也可采用圖5-14b)所示的切槽式結構。在嚙合套2的齒中部切一個環(huán)槽，在中間齒輪3的齒環(huán)上切2道槽，齒輪3的輪齒在軸向被分成了3段，中間段的齒厚比兩邊段減薄了0.40.6mm。中間齒輪3與嚙合套嚙合后，形成了0.20.3mm的凸肩，防止嚙合套自動脫檔,同步嚙合器的工作原理：P116圖5-15,同步嚙合器由空套在軸上的左右環(huán)1和7

34、、與軸用花鍵動聯(lián)接的套筒6和嚙合套4組成。在套筒6和左、右齒環(huán)1、7之間設計了一個可配合的圓錐副2、5；在嚙合套4與套筒6間設置了一個彈簧控制的銷釘3聯(lián)接,圖5-15 錐形常壓式同步嚙合器結構 1左齒環(huán) 2、5內(nèi)錐面減摩襯套 3定位銷 4嚙合套 6套筒 7右齒環(huán) 8花鍵軸,同步嚙合器的工作步驟,同步過程：嚙合套4左移，在銷釘3作用下，套筒6一同左移，內(nèi)外圓錐面接觸，在摩擦力作用下，左齒環(huán)1與套筒6、嚙合套4一同同步運轉，此時是摩擦傳動,嚙合過程：實現(xiàn)同步運轉后，繼續(xù)左移嚙合套4，由于彈簧受壓縮，銷釘3壓入套筒6孔中，套筒6不移動，嚙合套4的內(nèi)齒同時與套筒6、左齒環(huán)1的外齒嚙合，完成嚙合過程,同

35、步嚙合器可以實現(xiàn)先同步后嚙合，即先摩擦傳動，后嚙合傳動。先同步后變速，可減小變速過程中的沖擊，因此變速過程平穩(wěn)。在中小型汽車上和許多需要頻繁變速的地方，多采用同步嚙合變速器,在套筒6的內(nèi)圓錐面上裝有摩擦材料，可以加大摩擦系數(shù)，又耐磨損,2、嚙合器齒輪模數(shù)的確定,3、嚙合器的強度計算,自學,嚙合器變速的實例,P117圖5-16是T180履帶式推土機的傳動系統(tǒng)圖,P118圖5-17是該推土機變速箱結構，變速箱采用嚙合器變速裝置。 原理圖見下頁,T180履帶式推土機傳動系統(tǒng)由主離器5、制動器、聯(lián)軸器4、變速箱3、錐齒輪傳動，轉向離合器2以及最終傳動（兩級齒輪傳動)1組成。傳動系統(tǒng)把發(fā)動機6和驅動履帶

36、的鏈輪聯(lián)接起來,變速箱3有3根軸、，其中是輸入軸，是輸出軸，是中間軸；8對16個斜齒圓柱齒輪組成的常嚙合式齒輪傳動；a、b、c、d 4個嚙合套，其中a是單作用式，b、c、d是雙作用式。b嚙合套控制正反轉，b嚙合套與a、c、d3個嚙合套可構成5個前進檔，4個后退檔,從變速箱結構圖可看出其結構設計上的5個特點,采用嚙合器變速和常嚙合斜齒輪傳動，工作較平穩(wěn)，噪聲小，軸向尺寸緊湊，換檔輕便，沖擊小，無須停車換檔,各軸的軸向定位采用一端定位，以消除熱膨脹引起的附加應力。 前支承均為雙列向心球面滾子軸承，能承受由斜齒輪引起的軸向力。后支承為單列向心短圓柱滾子軸承，可以軸向游動。軸及軸的圓柱滾子軸承外環(huán)用彈

37、性檔圈定位，軸的圓柱滾子軸承外環(huán)用圓柱銷定位。各軸均采用漸開線花鍵軸，聯(lián)接強度高，工藝性及對中性好,空套齒輪的內(nèi)孔均配一個雙金屬滑動軸承，并采用強制潤滑。潤滑油從油泵輸出后經(jīng)濾油器、冷卻器后，從變速箱前端蓋進入各軸中心孔，流到各軸承進行循環(huán)潤滑,各軸的前軸端采用多個O型橡膠密封圈和油封密封，密封性能好,軸的軸向位置用鋼墊片進行調整，以保證錐齒輪的正確嚙合位置,不同機械對起停和換向的要求不同，通常有下面三種情況,二、起停和換向裝置,1)不需要換向且起停不頻繁,如P102圖4-18鉚釘冷鐓機，工作過程中，主軸1不需要反轉，因此傳動系統(tǒng)不用設置換向裝置。鉚釘冷鐓機一經(jīng)調整試車合格，就可以投入正常工作

38、，起動以后，連續(xù)長時間運行，不需要經(jīng)常停車,作用:控制執(zhí)行機構的起動、停車,改變運動方向. 對起停換向裝置的基本要求:操縱方便省力,安全可靠,結構簡單,能傳遞足夠的動力,如P109圖5-6所示的鉆機，鉆桿在工作過程中需作往復移動，主行程是鉆孔，鉆桿一邊轉動，一邊向下移動；反行程是提升鉆具，鉆桿向上移動?？刂沏@桿移動的主卷揚機4就應能正反轉，要有換向裝置，但該裝置使用不頻繁。P108圖5-3所示的龍門起重機，小車行走和大車行走2個執(zhí)行機構都要正反轉，但由于每個方向工作時間較長，換向不頻繁,3)換向起停頻繁,如P107起重機、P108絲杠車床。執(zhí)行機構和執(zhí)行構件要頻繁正轉和反轉，要頻繁起動和停車。

39、對于這種換向起停頻繁的機械系統(tǒng)，在傳動系統(tǒng)里應設置換向和起停裝置,以控制執(zhí)行系統(tǒng)改變運動方向，并實現(xiàn)起動和停車,一)起停和換向裝置方案的選擇,2)需要換向，但不頻繁,起停和換向裝置可分為兩大類：(1)靠按鈕或操縱桿直接控制動力機實現(xiàn)起停和換向。如P107圖5-1的起重機，就是用按鈕控制交流異步電動機的起停和換向的。(2)用離合器和換向器實現(xiàn)傳動系統(tǒng)的起停和換向，不必改變動力機的運動狀態(tài)。如P117圖5-16的履帶式推土機靠主離合器5控制傳動系統(tǒng)起停，靠嚙合器b控制傳動系統(tǒng)正反轉，從而控制執(zhí)行機構的運動狀態(tài),1)執(zhí)行機構要求起停和換向的頻繁程度； (2)動力機的類型和功率的大小,在選擇起停和換向

40、裝置的方案時，應考慮的因素,按動力機類型的不同，進行起動和換向裝置方案的選擇,1、動力機為電動機,對以電動機為動力機的機械系統(tǒng)，可以采用如下兩種起停和換向裝置方案,1)控制電動機起停和換向,適用于起停和換向不頻繁的電動機，或起停和換向頻繁的小功率的電動機,優(yōu)點：操作方便,機械結構簡單,為了避免起停和換向時因產(chǎn)生過大的沖擊而損壞傳動零件，此時在電動機與傳動系統(tǒng)的輸入軸間應選用彈性聯(lián)軸器。圖5-1的起重機，在電動機和減速器輸入軸間安裝的制動器，實際上是一個可制動的彈性聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器具有緩沖減振的作用,2)用離合器、嚙合器起停和換向,適用于中等以上功率,起停和換向頻繁的傳動系統(tǒng),如圖P107圖5

41、-2所示的曲軸壓力機，該系統(tǒng)只需要設置起停裝置而不需要換向裝置。 當壓力機需要起停時，可通過控制安裝在大齒輪7與制動器5之間的離合器6來實現(xiàn)系統(tǒng)的起停功能。這樣電動機9，齒輪8、7都不需要起停。 當離合器轉速較高時，可采用摩擦離合器，當離合器轉速較低時，可選牙嵌式離合器或其它形式的嚙合式離合器,如P108圖5-4絲杠車床，與車床絲杠嚙合的螺母設計成可開合的螺母，通過螺母的開合狀態(tài)的改變，在電動機始終轉動的情況下，來控制絲杠轉還是不轉從而實現(xiàn)系統(tǒng)的起停； 靠改變電動機轉向，從而改變絲杠轉向，控制刀架向前還是向后,2、動力機為內(nèi)燃機,內(nèi)燃機不能帶負載起動，不能頻繁起動，更不能反轉。因此必須在傳動系

42、統(tǒng)里設置起停和換向裝置,P117圖5-16所示的履帶式推土機，用主離合器5實現(xiàn)起停，用嚙合器b實現(xiàn)換向,起停、換向裝置在傳動系統(tǒng)的位置,在P117圖5-16，主離器5設置在發(fā)動機6與變速箱3之間，這樣離合器傳遞的轉矩小，離合器尺寸較小，離合器分離時，其后的構件都不動. 但P107圖5-2所示的曲軸壓力機，離合器6則是設在減速齒輪傳動后，原因是齒輪7的轉動慣量比較大，起到飛輪作用，離合器安裝在它的后面，齒輪7就不用作頻繁起動,大齒輪7一直轉著可以儲能,若頻繁起停則能量損失較大,起停、換向機構，可以設置在傳動系統(tǒng)轉速較高的軸上，也可設置在轉速較低的軸上，要視具體情況而定,在傳動系統(tǒng)轉速較高的軸上：

43、傳動轉矩較小，設計出的裝置尺寸較小,缺點,2)由于運動鏈中運動副有間隙，起停換向時運動鏈太長會引起較大的沖擊,1) 裝置后面?zhèn)鲃恿慵^多，能量損失較大,設在傳動系統(tǒng)轉速較低的軸上，情況剛好相反,對運動零件較少，慣性較小的運動鏈，起停換向裝置宜設在靠近動力機的高速軸上。反之宜放在靠近執(zhí)行機構的低速軸上,二)起停和換向裝置的結構(自學,三、制動裝置,圖5-1所示的起重機中，當重物升到一定高度時，如采用給電動機斷電的方法，使機器停止運轉，由于所有運動構件都有慣性，運轉不能立即停止。 停車前運動構件的速度越高，運動構件的慣性參數(shù)越大，從斷電到停車的時間越長。 為節(jié)省停車時間，提高工作效率，對起停頻繁或

44、運動構件慣性參數(shù)較大，運動速度較高的傳動系統(tǒng)，應設置制動裝置。 如在P107圖5-1的起重機中，在電動機和減速箱間則設有制動器2,制動裝置還可用于機械一旦發(fā)生事故或遇到危險情況緊急停車，或使運動構件可靠地停在某一位置的情況。汽車拖拉機上的制動裝置就起這方面的作用,在傳動系統(tǒng)同時裝有起停裝置和制動裝置時，兩個裝置應協(xié)調工作,以汽車為例，要制動時，首先要使離合器分離，切斷動力，然后用制動器制動；反過來，汽車要行走時，應先將制動器放開，然后再使離合器接合，接通動力使汽車起步,對制動器的基本要求是：工作可靠，操縱方便，制動平穩(wěn)且時間較短，結構簡單，尺寸小，磨損小，散熱良好,用電動機作動力機時，可以利用

45、給電動機接入反向電流的方法制動（反接制動），這種方法操縱方便，制動時間比較短。 但由于制動電流較大，對電動機和電網(wǎng)有影響；電動機有反轉的趨勢，使電動機軸和傳動系統(tǒng)受較大的慣性沖擊，對傳動系統(tǒng)及電動機軸有影響。 所以這種方法只能用于傳動系統(tǒng)慣性較小(慣性參數(shù)小、運動速度小) 、電動機功率較小，制動不頻繁的場合,制動器在運動鏈中的位置,為減小制動力矩,減小制動器的尺寸,提高制動的平穩(wěn)性,通常將制動器在安裝在傳動鏈的高速軸上. 對于傳動鏈較長,慣性較大,及工作載荷變動較大的機械,為減小制動時的沖擊力,并兼顧制動的平穩(wěn)性,可將制動器安裝在靠近執(zhí)行機構且轉速較高的傳動軸上. 對于大型設備或重要的安全制動

46、器,則應將制動器安裝在靠近執(zhí)行機構的低速軸上,各種制動器的類型、結構特性、使用場合、相關的設計要點、工作能力的參數(shù)確定和設計過程在P123P125有比較詳細的介紹,自學,四、安全保護裝置,對于工作載荷變化頻繁，載荷變化幅度較大，工作過程中有短時過載發(fā)生的機械系統(tǒng)，應在運動鏈中設置過載保護裝置，以免突發(fā)事件發(fā)生時損壞機械系統(tǒng)的有關零件。如靠摩擦力工作的帶傳動、摩擦離合器本身就有過載保護作用,P129P131有銷釘安全聯(lián)軸器，鋼珠安全離合器、摩擦安全離合器的介紹,自學,安全裝置在運動鏈中的位置,安全裝置在轉速較高的傳動件上，結構尺寸可小一些，安全裝置裝在靠近執(zhí)行機構的傳動構件上，一旦發(fā)生過載，執(zhí)行

47、機構就能迅速地停止運動。 綜合以上兩點，安全裝置應裝在靠近執(zhí)行機構且轉速較高的構件上,設置有過載保護裝置的機械系統(tǒng)，在確定各零件的計算載荷時，可按過載保護裝置的動作載荷進行計算。 如果運動鏈中沒有這類裝置，為了保護運動鏈中其它構件不損壞，應設置安全離合器或安全銷等過載保護裝置。當運動鏈傳遞的載荷超過規(guī)定值時，安全保護裝置中的聯(lián)接件被剪斷，而使運動鏈斷開，運動不能傳遞,思考題： 3、對P113圖5-9和P114圖5-11、P117圖5-16作出機構運動簡圖，說明其屬于什么變速機構，通過什么方法可以實現(xiàn)幾個速度，有什么優(yōu)缺點？ 4、分析P107圖5-2曲柄壓力機和P117圖5-16推土機離合器在運

48、動鏈中的位置不同的原因。對P107圖5-1起重機為什么沒有離合器,第四節(jié) 傳動系統(tǒng)的運動設計,一、有級變速傳動系統(tǒng)的運動設計,有級變速傳動通常由變速齒輪傳動或變速帶傳動組成，在一定變速范圍里，可輸出有限級數(shù)的轉速。最簡單最基本的有級變速裝置是兩軸變速傳動裝置，它可實現(xiàn)24級變速。當要求的變速級多于4級時，可采用兩個或兩個以上的兩軸變速機構串聯(lián)的方法，組合成多軸變速裝置,一)兩軸變速傳動的運動設計,1、塔輪傳動,塔輪傳動采用帶傳動或鏈傳動。如P131圖5-30所示的塔輪傳動，可實現(xiàn)3級變速,可以實現(xiàn)3個傳動比,軸為輸入軸，軸為輸出軸,軸上固聯(lián)著直徑為D1、D2、D3的3個帶輪,軸上固聯(lián)著直徑為D

49、4、D5、D6的3個帶輪,D1與D4組成傳動,D2與D5組成傳動,D3與D6組成傳動,若主動軸轉速為n0，被動軸可輸出3個轉速,如要求被動軸輸出的轉速按等比級數(shù)排列，即,或,按照這樣的要求選擇帶輪直徑或鏈輪齒數(shù),要求帶或鏈的長度相差不多,變速自行車上所使用的塔輪鏈傳動，就可以實現(xiàn)有級地變速。 塔輪傳動裝置尺寸較大,結構簡單,2、滑移齒輪傳動,如圖5-31所示，兩個軸上各布置2個齒輪，其中一個軸上是可移的雙聯(lián)齒輪，另一個軸上是不可移的固定齒輪，可實現(xiàn)2級變速；如果在兩個軸上分別布置有可移的三聯(lián)齒輪和三個不可移的固定齒輪，可實現(xiàn)3級變速,圖5-31 窄式滑移齒輪軸向排列長度,式中： 為公比,進行滑

50、移齒輪變速傳動設計時應注意以下4點,1)各級速比應按等比級數(shù)排列,以3級變速為例，各級速比為,且,則,2)對單級傳動比的最大值或最小值要加以限制,減速時限制最大傳動比,增速時限制最小傳動比,直齒輪傳動,斜齒輪傳動,防止被動齒輪直徑過大而使變速箱尺寸過大,增速傳動會放大傳動誤差,為避免放大誤差及保證傳動平穩(wěn),限制最小傳動比,這時變速組的變速范圍滿足,是變速組能實現(xiàn)的最大變速范圍,3)滑移齒輪應放在高速軸上,轉矩小，需要的尺寸小，重量輕，操縱力小,移動起來比較方便,對2軸滑移齒輪裝置,4)滑移齒輪結構設計時應注意的一些問題,為防止變速過程中軸向移動滑移齒輪時出現(xiàn)運動干涉和兩對齒輪同時嚙合的情況，在

51、結構設計上應采取以下措施,三聯(lián)移動齒輪應使大齒輪在中間，小齒輪在兩邊,三聯(lián)移動齒輪和二聯(lián)移動齒輪中，小齒輪的齒寬要大于大齒輪。(小齒輪嚙合時大齒輪不碰,采用圖5-31所示的窄式滑移齒輪，雙聯(lián)齒輪軸向尺寸應保證L4b，三聯(lián)齒輪應保證L7b； 采用圖5-32所示的寬式滑移齒輪，雙聯(lián)齒輪軸向尺寸應保證L6b，三聯(lián)齒輪應保證L11b,對于變速組內(nèi)各對轉動副的傳動比關系，可以用轉速圖更形象、更清晰地加以表示,設有一兩軸三聯(lián)齒輪變速組，三聯(lián)齒輪在高速軸上，齒數(shù)分別為Z1、 Z2、Z3（Z1Z5Z6,該系統(tǒng)可實現(xiàn)3個傳動比,若假設Z6=Z3,可輸出3個轉速,則i3=1， n3=n0,可畫出如下圖所示的變速裝

52、置的轉速圖,轉速圖可表示如下一些內(nèi)容,距離相等的一組豎線表示變速組中各傳動軸,本變速組中只有兩根軸，因此有兩根豎線。左邊的一根為主動軸，右邊的一根為從動軸。、順序按照從動力機到執(zhí)行機構的順序排列,本變速組有3個轉速，故有3條水平線。從下到上的各線，轉速依次升高，越在下的線，轉速越低,距離相等的一組橫線代表轉速線,主動軸與最高水平線的交點為n0，表示主動軸的轉速為n0 ；被動軸與3根水平線的交點分別為n1、n2、n3(從下向上)，分別表示軸有3個轉速，且滿足n1n2n3。輸出軸的轉速按照公比為的等比級數(shù)排列，所以相鄰兩水平線（轉速線）相差為公比 ，如兩轉速線相隔了x個間隔，則它們的轉速就相差了

53、x倍。如n2與n1相隔了一個間隔，則n2= n1；而n3與n1相隔了2個間隔，則n3= 2 n1,各軸與相應轉速線的交點(用小圓表示)表示相應的轉速,連線斜度越大，表示速比越大(越小)。如在豎直方向，連線向下傾斜了x個格，則該連線表示的傳動副的速比為i= x；如連線向上揚了x格，該連線表示的傳動副的速比為i=1/ x。水平線表示該傳動副速比i=1,相鄰兩軸相應轉速點的連線，表示一對齒輪副的傳動比，連線向下傾斜，表示減速；連線向上揚，表示增速,要會畫轉速圖,例5-1已知電動機轉速nm=1460r/min，執(zhí)行構件要求的3個速度分別為：95r/min、150r/min、236r/min，速度按等比

54、級數(shù)排列，公比 =1.58。試確定合理的轉速圖方案,解,電動機輸出轉速nm=1460r/min，執(zhí)行構件最低轉速n1=95r/min，傳動系統(tǒng)的最大傳動比,變速范圍,2)確定傳動方案,執(zhí)行構件要求有3個轉速：n1、n2、n3，可以用一個2軸3聯(lián)滑移齒輪變速組來實現(xiàn)。但該變速組的最大單級傳動比imax4，不能滿足要求，故在傳動系統(tǒng)中要設有定傳動比的減速傳動,1)計算最大傳動比和變速范圍,可提出兩個傳動系統(tǒng)的設計方案,方案1,方案2,3)確定各對傳動副的傳動比,方案1：2軸3聯(lián)移動齒輪變速組與一對定傳動比齒輪傳動組合,公比的確定,i1= 3 ，i2= 2 ，i3=,取2軸3聯(lián)移動齒輪變速組3個速比

55、為,取定傳動比齒輪副的傳動比,i4=i1= 3,則傳動系統(tǒng)的最大傳動比,應根據(jù)教材P42所列出的標準公比：1.06，1.12，1.41，1.58，1.78，2.0將計算出的公比圓整為標準公比,imax=15.368,各級傳動比確定,執(zhí)行構件的轉速,與所要求轉速很接近,95r/min,150r/min,236r/min,i1= 3 ，i2= 2 ，i3=,i4=i1= 3,nm=1460r/min,95r/min,150r/min,236r/min,i1,i2,i3,i4,繪制轉速圖,方案2：定傳動比V帶傳動、2軸3聯(lián)移動齒輪變速組和定傳動比齒輪傳動組合,選取V帶傳動的傳動比,選取2軸3聯(lián)移動齒

56、輪變速組傳動比,選取定傳動比齒輪傳動速比,則,各級傳動比確定,2軸3聯(lián)移動齒輪變速組,n2 =150r/min,n3 =236r/min,nm=1460r/min,n1 =95r/min,i,i1,i2,i3,i4,變速裝置的轉速圖,與方案1相比方案2的優(yōu)點,帶傳動有過載保護作用,2軸3聯(lián)移動齒輪變速組輸入轉速較低，有利減小變速時的沖擊、振動 和噪聲,方案2缺點：由于有帶傳動，外形尺寸較大，傳動效率比較低， 有打滑，傳動比不準確,2軸3聯(lián)移動齒輪變速組的最大速比 ，有較大減小，可 減小、軸中心距,3、折回機構傳動,折回機構傳動見圖5-35。軸為輸入軸，滑移齒輪Z1與軸用花鍵實現(xiàn)動聯(lián)接；雙聯(lián)齒輪

57、Z4、Z5空套在軸上，滑移齒輪Z1與雙聯(lián)齒輪Z4、Z5間有摩擦離合器M1(也可改為嚙合離合器,在輸出軸上空套著雙聯(lián)齒輪Z2、Z3，滑移齒輪Z6與軸用花鍵實現(xiàn)動聯(lián)接，雙聯(lián)齒輪Z2、Z3與滑移齒輪Z6間有摩擦離合器M2,這個傳動機構通過改變各 離合器的狀態(tài)可實現(xiàn)4個傳動 比，輸出4個轉速,離合器M1分離、離合器M2分離,離合器M1接合、離合器M2分離,離合器M1分離、離合器M2接合,離合器M1接合、離合器M2接合,減速,增速,折回機構傳動，有3對齒輪副，其中從齒輪Z4到齒輪Z3的傳動叫正向傳動，它是增速的；從齒輪Z3到齒輪Z4的傳動叫反向傳動，反向傳動是減速的,折回機構傳動有一個正向傳動副，它的速

58、比較小，甚至可實現(xiàn)增速傳動，因此可得到較大的調速范圍。上例中調速范圍Rmax=22.4 ，Rmax=i1/i4=11.2/0.5=22.4，而滑移齒輪變速傳動的調速范圍為Rmax=810,P114圖5-11所示的變速箱采用了折回機構傳動。其中齒輪Z52、Z48組成正、反向傳動副,離合器變速機構傳動路線,4、背輪機構傳動,圖示的背輪機構有3根軸，但其中輸入軸和輸出軸同軸線，因此背輪機構傳動屬于二軸變速傳動,輸入軸上用花鍵動聯(lián)接齒輪Z1；中間軸上固聯(lián)著兩個齒輪Z2和Z3；輸出軸上固聯(lián)著懸輪Z4；齒輪Z1與齒輪Z4間有單作用離合器M,當離合器M分離時，動力從齒輪Z1傳到齒輪Z2，又從齒輪Z3傳到齒輪

59、Z4，輸出的轉速為n1，速比,當離合器M接合時，動力從軸直接傳到軸，輸出的轉速為n2，i2=1,利用圖示的二軸背輪傳動機構，可實現(xiàn)2 個傳動比,圖5-37 是三級背輪機構，可實現(xiàn)3個傳動比,背輪機構的最大調速范圍為：Rmax=16，比一般滑移齒輪變速機構的調速范圍Rmax=810大得多，所以背輪機構應用廣泛,圖5-38所示的16T汽車起重機變速箱就應用了背輪機構。其中輸入軸3與輸出軸6共線，主動軸(3)上固聯(lián)有齒輪Z4，它與中間軸(1)上固聯(lián)的齒輪Z9 處于常嚙合；中間軸(1)上還固聯(lián)著其他4個齒輪Z10、Z11、Z12、Z13；輸出軸(6)上空套著3個齒輪Z5、Z6、Z7，齒輪Z8與軸用花鍵

60、動聯(lián)接；嚙合套4位于齒輪Z4、Z5之間，嚙合套5位于齒輪Z6、Z7之間,滑移齒輪Z8右移,嚙合套5右移,嚙合套5左移,嚙合套4右移,嚙合套4左移,這個機構可實現(xiàn)5個傳動比,圖5-39為輪胎式壓路機的變速傳動圖，它也采用了背輪機構。動力由發(fā)動機1經(jīng)主離合器2傳給變速箱3的軸，軸上固聯(lián)著齒輪Z1；中間軸上固聯(lián)著4個齒輪：Z2、Z3、Z5、Z7；軸上用花鍵聯(lián)接1個雙聯(lián)齒輪Z6、Z8，它們可軸向移動，齒輪Z4與軸動聯(lián)接，齒輪Z4左移，可與齒輪Z1用內(nèi)、外花鍵聯(lián)接。這個傳動機構可實現(xiàn)4個速比,雙聯(lián)齒輪右移,雙聯(lián)齒輪左移,Z4右移,Z4左移,5、離合器變速傳動,圖示的是可實現(xiàn)兩級變速并可換向的離合器變速傳