第9講 軸系及其他零部件

1、第第9 9講講 軸系及其他零部件軸系及其他零部件 軸系零件設(shè)計(jì)軸系零件設(shè)計(jì) 聯(lián)軸器聯(lián)軸器/ /離合器離合器/ /制動(dòng)器制動(dòng)器 機(jī)械機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)機(jī)械機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 2/135 9.1 概述概述 軸的功用軸的功用:支承旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，并傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。支承旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件，并傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。 按所受載荷性質(zhì)不同軸可以分為三種類型：按所受載荷性質(zhì)不同軸可以分為三種類型： 心軸心軸：只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸：只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸 轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸：既承受彎矩，又傳遞轉(zhuǎn)矩的軸：既承受彎矩，又傳遞轉(zhuǎn)矩的軸 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸：工作時(shí)只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受彎矩或彎矩很小的軸：工作時(shí)只傳遞轉(zhuǎn)矩，不承受彎

2、矩或彎矩很小的軸 3/135 按軸幾何形狀還可分為：直軸和曲軸 在通用機(jī)械中，常見(jiàn)的是剛性實(shí)心階梯軸。隨著彈性環(huán)等在通用機(jī)械中，常見(jiàn)的是剛性實(shí)心階梯軸。隨著彈性環(huán)等 新的軸轂聯(lián)接方式的采用，直的光軸在某些機(jī)器中也得到新的軸轂聯(lián)接方式的采用，直的光軸在某些機(jī)器中也得到 了應(yīng)用。了應(yīng)用。 4/135 鋼絲軟軸 5/135 設(shè)計(jì)軸的一般步驟 軸的設(shè)計(jì)一般應(yīng)解決軸的結(jié)構(gòu)和承載能 力兩方面的問(wèn)題。具體的說(shuō)，軸的設(shè)計(jì) 步驟有： （1）選擇軸的材料； （2）初步估算軸的直徑； （3）進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； （4）精確校核（強(qiáng)度、剛度、振動(dòng)等）； （5）繪制零件的工作圖。 6/135 9.2 軸的材料軸的材料 軸

3、主要失效形式是疲勞失效。 對(duì)軸材料的基本要求： 有一定的疲勞強(qiáng)度； 且對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低； 考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性等要求。 軸的常用材料有：碳素鋼和合金鋼。 7/135 材料及 熱處理 毛坯直 徑 1/mm 硬度 1/HBS 強(qiáng)度 極限 1/MPa 屈服極限 1/MPa 彎曲疲勞極 限1/MPa 應(yīng)用說(shuō)明 Q235 440240200用于不重要或載荷不大的軸 35正火100149187520270250 有好的塑性和適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度， 可做一般曲軸和轉(zhuǎn)軸等 45正火100170217600300275 用于較重要的軸， 應(yīng)用最為廣泛 45調(diào)質(zhì)200217255650360300 40Cr調(diào)質(zhì) 25

4、1000800500 用于載荷較大 而無(wú)重大沖擊的重要軸 100241286750550350 100300 241266700550340 40MnB 調(diào)質(zhì) 25 1000800485 性能接近于40Cr， 用于重要的軸 200241286750500335 35CrMo調(diào)質(zhì)100207269750550390用于重載荷的軸 20Cr滲碳 淬火回火 15 表面 HRC 5662 850550375 用于要求強(qiáng)度、韌性 及耐磨性均較高的軸 60650400280 8/135 鋼材 碳鋼：碳鋼：價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，最常用的是價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，最常用的是45號(hào)鋼。號(hào)鋼。 合金

5、鋼：合金鋼：在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的 耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常用合金鋼。耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常用合金鋼。 需特別強(qiáng)調(diào)的是：需特別強(qiáng)調(diào)的是： 在一般工作溫度下，各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多，在一般工作溫度下，各種碳鋼和合金鋼的彈性模量均相差不多， 因此用因此用合金鋼代替碳鋼并不能提高軸的剛度合金鋼代替碳鋼并不能提高軸的剛度。 提高軸的剛度的方法只能是提高軸的剛度的方法只能是增大軸的截面尺寸或改變軸的截面增大軸的截面尺寸或改變軸的截面 形狀形狀。 當(dāng)軸的剛度為主要問(wèn)題時(shí)，可選擇強(qiáng)度

6、較低的碳鋼，而用增大當(dāng)軸的剛度為主要問(wèn)題時(shí)，可選擇強(qiáng)度較低的碳鋼，而用增大 軸的截面尺寸的辦法來(lái)提高軸的剛度。軸的截面尺寸的辦法來(lái)提高軸的剛度。 各種熱處理和表面強(qiáng)化處理，提高軸的抗疲勞強(qiáng)度。各種熱處理和表面強(qiáng)化處理，提高軸的抗疲勞強(qiáng)度。 9/135 鑄鐵 球墨鑄鐵和高強(qiáng)度鑄鐵： 容易作成復(fù)雜的形狀； 具有良好的吸振性和耐磨性、價(jià)格低廉、 對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)； 但鑄件品質(zhì)不易控制，可靠性較差。 10/135 9.3 軸的結(jié)構(gòu)軸的結(jié)構(gòu) 軸各部分名稱 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 軸向定位 軸上零件的固定 改善軸的受力情況 軸的直徑與長(zhǎng)度 軸上零件的裝配和軸的結(jié)構(gòu)工藝 11/135 軸各部分名稱

7、 12/135 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求 定位要求：軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；定位要求：軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置； 固定要求：各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定；固定要求：各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定； 工藝要求：軸應(yīng)便于加工，軸上的零件要易于裝拆；工藝要求：軸應(yīng)便于加工，軸上的零件要易于裝拆； 疲勞強(qiáng)度要求：盡量減少應(yīng)力集中；疲勞強(qiáng)度要求：盡量減少應(yīng)力集中； 尺寸要求：軸的各部份的直徑和長(zhǎng)度的尺寸要合理。尺寸要求：軸的各部份的直徑和長(zhǎng)度的尺寸要合理。 13/135 軸向定位 主要方法有：軸肩定位、套筒定位、圓螺 母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位 。 軸肩定位：軸肩定位： 多用于軸向力較大

8、的場(chǎng)合。定位軸肩的高度多用于軸向力較大的場(chǎng)合。定位軸肩的高度h=(0.070.1)d 14/135 軸上零件的固定 軸上零件有軸向固定和周向固定的要求。軸上零件有軸向固定和周向固定的要求。 常用的固定方法有：常用的固定方法有： 軸肩、圓螺母、套筒、軸端擋圈等：可承受較大的軸向軸肩、圓螺母、套筒、軸端擋圈等：可承受較大的軸向 力。軸向力較小時(shí)，可采用彈性擋圈、緊定螺釘力。軸向力較小時(shí)，可采用彈性擋圈、緊定螺釘、銷、銷 釘?shù)柔數(shù)取?15/135 軸端擋圈固定 16/135 彈性擋圈 軸用彈性擋圈 孔用彈性擋圈 17/135 緊定螺釘與銷釘固定 圖 1414 銷釘固定 18/135 軸上零件的周向固

9、定 目的：防止零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。目的：防止零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。 常用的固定方式有：常用的固定方式有： 鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和軸與軸上零件的過(guò)盈配合鍵聯(lián)接、花鍵聯(lián)接和軸與軸上零件的過(guò)盈配合等。等。 普通平鍵聯(lián)接和過(guò)盈配合一起作為軸上零件的周向固定普通平鍵聯(lián)接和過(guò)盈配合一起作為軸上零件的周向固定 方式，以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。方式，以傳遞更大的轉(zhuǎn)矩。 當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，也可采用緊定螺釘或銷釘同時(shí)作當(dāng)傳遞的轉(zhuǎn)矩較小時(shí)，也可采用緊定螺釘或銷釘同時(shí)作 為軸向固定和周向固定。為軸向固定和周向固定。 19/135 軸上零件的裝配和軸的結(jié)構(gòu)工藝性 為了便于零件的裝配和固定，常將軸設(shè)計(jì)成階梯形。為了便于零件的裝配

10、和固定，常將軸設(shè)計(jì)成階梯形。 軸的兩端和軸肩處應(yīng)做出倒角，使零件易于安裝，同軸的兩端和軸肩處應(yīng)做出倒角，使零件易于安裝，同 時(shí)避免劃傷人手。時(shí)避免劃傷人手。 軸上螺紋尾部退刀槽、砂輪越程槽和軸兩端的中心孔軸上螺紋尾部退刀槽、砂輪越程槽和軸兩端的中心孔 等，軸的這些局部尺寸，查閱有關(guān)手冊(cè)。等，軸的這些局部尺寸，查閱有關(guān)手冊(cè)。 20/135 改善軸的受力情況 為了減小軸所受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并為了減小軸所受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并 盡可能不用懸臂支承，盡量縮短支承跨距和懸臂長(zhǎng)度。盡可能不用懸臂支承，盡量縮短支承跨距和懸臂長(zhǎng)度。 當(dāng)傳矩由一個(gè)傳動(dòng)件輸入，而由幾個(gè)傳動(dòng)件輸出時(shí)，當(dāng)傳

11、矩由一個(gè)傳動(dòng)件輸入，而由幾個(gè)傳動(dòng)件輸出時(shí)， 為了減小軸上的傳矩，應(yīng)將輸入件放在中間。為了減小軸上的傳矩，應(yīng)將輸入件放在中間。 21/135 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷 22/135 減小應(yīng)力集中的措施 采用圓角過(guò)渡。采用圓角過(guò)渡。 在重要的結(jié)構(gòu)在重要的結(jié)構(gòu) 中：中： 過(guò)渡環(huán)；過(guò)渡環(huán)； 凹切圓角；凹切圓角； 在軸上切制卸在軸上切制卸 載槽；載槽； 在軸上零件上在軸上零件上 開(kāi)卸載槽等措開(kāi)卸載槽等措 施。施。 23/135 改進(jìn)軸的結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響 24/135 軸的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度也有很大的影響 實(shí)踐表明疲勞裂紋常發(fā)生在表面粗糙的 地方，因此應(yīng)降低軸的表面粗糙度，即 使非配合表面

12、也不應(yīng)忽視。采用輾壓、 噴丸等強(qiáng)化處理，也可提高軸的疲勞強(qiáng) 度。 25/135 軸的直徑 軸的直徑應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度的要求。此外，還要根據(jù)下面具體情軸的直徑應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度的要求。此外，還要根據(jù)下面具體情 況確定軸的實(shí)際直徑：況確定軸的實(shí)際直徑： 與滾動(dòng)軸承配合的軸頸直徑，必須符合滾動(dòng)軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系與滾動(dòng)軸承配合的軸頸直徑，必須符合滾動(dòng)軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)系 列；列； 安裝聯(lián)軸器的軸頭直徑應(yīng)與聯(lián)軸器的孔徑系列相適應(yīng)；安裝聯(lián)軸器的軸頭直徑應(yīng)與聯(lián)軸器的孔徑系列相適應(yīng)； 軸上切制螺紋部分的直徑，必須符合外螺紋大徑的標(biāo)準(zhǔn)系列。軸上切制螺紋部分的直徑，必須符合外螺紋大徑的標(biāo)準(zhǔn)系列。 與零件相配合的軸頭直徑，應(yīng)

13、盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑；與零件相配合的軸頭直徑，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑； 1012141618202224252628 3032343638404245485053 56606367717580859095100 26/135 軸的各段長(zhǎng)度 主要決定于軸上零件和軸承的寬度以及 它們的相互配置。此外，還要根據(jù)下面 的具體情況來(lái)確定軸的長(zhǎng)度： 裝有緊固件的軸段，其長(zhǎng)度應(yīng)保證 緊固件有一定的軸向調(diào)整余地； 軸上的旋轉(zhuǎn)零件與固定零件之間應(yīng) 留有適當(dāng)?shù)木嚯x，以免旋轉(zhuǎn)時(shí)相碰。 27/135 軸的結(jié)構(gòu)工藝性 倒角倒角 退刀槽退刀槽 裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端有砂輪越程槽，裝零件的軸端應(yīng)有倒角，需要磨削的軸端

14、有砂輪越程槽， 螺紋軸端應(yīng)有退刀槽。螺紋軸端應(yīng)有退刀槽。 29/135 裝配方案 對(duì)比 32/135 9.4 滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承的組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、軸系支點(diǎn)軸向固定的結(jié)構(gòu)形式一、軸系支點(diǎn)軸向固定的結(jié)構(gòu)形式 1. 兩端單向固定結(jié)構(gòu)兩端單向固定結(jié)構(gòu) 2. 一端固定，一端游動(dòng)結(jié)構(gòu)一端固定，一端游動(dòng)結(jié)構(gòu) 3. 兩端游動(dòng)結(jié)構(gòu)兩端游動(dòng)結(jié)構(gòu) 二、滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整二、滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)的調(diào)整 1. 軸系軸向位置的調(diào)整軸系軸向位置的調(diào)整 34/135 支承部分的剛性 用加強(qiáng)肋增強(qiáng)軸承座孔剛性用加強(qiáng)肋增強(qiáng)軸承座孔剛性 非金屬支架、鋁合金支架：非金屬支架、鋁合金支架： 使用鋼襯筒的軸承座孔使用鋼襯筒

15、的軸承座孔 35/135 支承部分的同心度 對(duì)于一根軸上兩個(gè)支承的座孔，必須盡可能地保持同對(duì)于一根軸上兩個(gè)支承的座孔，必須盡可能地保持同 心，以免軸承內(nèi)外圈間產(chǎn)生過(guò)大的偏斜。心，以免軸承內(nèi)外圈間產(chǎn)生過(guò)大的偏斜。 采用整體結(jié)構(gòu)的外殼，并把安裝軸承的兩個(gè)孔一次鏜采用整體結(jié)構(gòu)的外殼，并把安裝軸承的兩個(gè)孔一次鏜 出出; 當(dāng)兩個(gè)軸承孔分在兩個(gè)外殼上時(shí)，則應(yīng)把兩個(gè)外殼組當(dāng)兩個(gè)軸承孔分在兩個(gè)外殼上時(shí)，則應(yīng)把兩個(gè)外殼組 合在一起進(jìn)行鏜孔。合在一起進(jìn)行鏜孔。 36/135 軸承的配置 合理的軸承配置應(yīng)考慮軸在機(jī)器中有正 確的位置、防止軸向竄動(dòng)以及軸受熱后 不致將軸承卡死等因素。常用的軸承配 置方法有以下三種。

16、雙支點(diǎn)單向固定 單支點(diǎn)雙向固定 兩端游動(dòng)支承 37/135 雙 支 點(diǎn) 單 向 固 定 正裝正裝 反裝反裝 L11時(shí)為減速傳動(dòng)，時(shí)為減速傳動(dòng)，i1時(shí)為增速傳動(dòng)。時(shí)為增速傳動(dòng)。 9.8. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)計(jì)算機(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)的為系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)的 傳動(dòng)比。傳動(dòng)比。 n c 為 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 輸 出 轉(zhuǎn) 速為 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 輸 出 轉(zhuǎn) 速 （r/min）； 104/135 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)比統(tǒng)的實(shí)際總傳動(dòng)比i i常與預(yù)定值常與預(yù)定值i

17、不完全相符，其相對(duì)誤差不完全相符，其相對(duì)誤差i 可表示為可表示為 % i ii r i 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的傳動(dòng)比相對(duì)誤差系統(tǒng)的傳動(dòng)比相對(duì)誤差 傳動(dòng)系統(tǒng)中，任一傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速傳動(dòng)系統(tǒng)中，任一傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速n ni i可由下式計(jì)算：可由下式計(jì)算： 21i i n n r i 2. 2. 轉(zhuǎn)速和變速范圍轉(zhuǎn)速和變速范圍 從系統(tǒng)的輸入軸到該軸之間各級(jí)傳從系統(tǒng)的輸入軸到該軸之間各級(jí)傳 動(dòng)比的連乘積。動(dòng)比的連乘積。 105/135 有級(jí)變速傳動(dòng)裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速有級(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)變速一定時(shí)，經(jīng)變速 傳動(dòng)后，若輸出軸可得到傳動(dòng)后，

18、若輸出軸可得到z種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為n1、 n2、nz，則則z稱為稱為變速級(jí)數(shù)變速級(jí)數(shù)，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱 為為變速范圍變速范圍，用，用Rn表示，即表示，即 min max 1 i i n n R z n z rr n n i n n i min 1 max , 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)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)，稱為為一常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)速公比轉(zhuǎn)速公比，用符號(hào)，用符號(hào)表示，即表示，即 12 3 1 2 z z n n n

19、n n n 106/135 公比公比一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為常用值為1.061.06、1.121.12、1.361.36、 1.411.41、1.581.58、1.781.78、2.002.00。 變速范圍變速范圍Rn、變速級(jí)數(shù)變速級(jí)數(shù)z和公比和公比之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為： 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。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 常常變速級(jí)數(shù)取為變速級(jí)數(shù)取為2 2或或3 3的倍數(shù)的倍數(shù)。 1 12 3 1 2 1 z z z

20、z n n n n n n n n n R 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì) 107/135 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。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，串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率為為 = 1 2 n 3. 3. 機(jī)械效率機(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)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）可由負(fù)載參數(shù)（力或力矩） 及

21、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)的所需功率為則傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入功率或原動(dòng)機(jī)的所需功率為 P Pr原動(dòng)機(jī)的額定功率原動(dòng)機(jī)的額定功率Pe應(yīng)滿足應(yīng)滿足PePr， ， 由此可確定由此可確定Pe值。值。 4. 4. 功率功率 108/135 設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)時(shí)，常以傳動(dòng)件所在軸的輸入功率設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)時(shí)，常以傳動(dòng)件所在軸的輸入功率Pi為計(jì)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 分別為分別為1、2、i，則有，則有 Pi= P 1 2 i 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)

22、的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)功率設(shè)計(jì)功率 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，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，即取常以原動(dòng)機(jī)的所需功率為計(jì)算功率，即取PPr。 109/135 5. 5. 轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù)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：可由下式求出：

23、 i i i n P T 6 1055. 9 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì) 該軸的輸入功率該軸的輸入功率（kW） 該軸的轉(zhuǎn)速該軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。 傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tc與輸入轉(zhuǎn)矩與輸入轉(zhuǎn)矩Tr之比稱為變矩系數(shù)，之比稱為變矩系數(shù)， 用用K表示，由上式可得：表示，由上式可得： i nP nP T T K cr rc r c 傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率 110/135 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)傳動(dòng)型式及總體布置方案選擇 9.8.5 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 111/135 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案

24、設(shè)計(jì)實(shí)例分析機(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)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)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。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)是主要特點(diǎn)是： 1 1）轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速：1040 r/min 2 2）功率：）功率：10103 kW 3 3）起動(dòng)力矩大，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，露天工作）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：方案選擇原則： 1 1）總傳動(dòng)比不宜過(guò)大，可選用同步轉(zhuǎn)速為）總傳

25、動(dòng)比不宜過(guò)大，可選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的的 電動(dòng)機(jī)，這樣，系統(tǒng)的總傳動(dòng)比約為電動(dòng)機(jī)，這樣，系統(tǒng)的總傳動(dòng)比約為7518，故安排，故安排23 級(jí)傳動(dòng)較為合理。級(jí)傳動(dòng)較為合理。 112/135 3 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)）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)行費(fèi)用。用，中型磨機(jī)應(yīng)兼顧初始費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。 2 2）選用機(jī)械效率較高的傳動(dòng)類型，如齒輪傳動(dòng)等。蝸）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)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

26、露天工作，環(huán)境多塵，采用鏈傳動(dòng)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；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。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)幾種管磨機(jī)主要傳動(dòng)系統(tǒng)方案的特點(diǎn)。 113/135 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、初始費(fèi)用低。）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、初始費(fèi)用低。 2 2）帶傳動(dòng)和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)效）帶傳動(dòng)和開(kāi)式齒輪傳動(dòng)效 率不高，而且?guī)鲃?dòng)的承載率不高，而且?guī)?/p>

27、傳動(dòng)的承載 能力也受帶型和根數(shù)的限制。能力也受帶型和根數(shù)的限制。 適用于小功率、要求初始適用于小功率、要求初始 費(fèi)用低的磨機(jī)。費(fèi)用低的磨機(jī)。 1. 1. 帶傳動(dòng)帶傳動(dòng)- -齒輪傳動(dòng)串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)方案齒輪傳動(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)例分析機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析 114/135 2. 2. 齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)方案齒輪傳動(dòng)串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)方案 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）效率高、壽命長(zhǎng)、外廓尺寸小）效率高、壽命長(zhǎng)、外廓尺寸小 2 2）初始費(fèi)用較高）初始費(fèi)用較高 該方案適用于中型磨機(jī)。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)例分析機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方

28、案設(shè)計(jì)實(shí)例分析 3. 3. 并聯(lián)式匯流傳動(dòng)系統(tǒng)方案并聯(lián)式匯流傳動(dòng)系統(tǒng)方案 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）因齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的切向力和徑）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向力分別平衡而降低了磨筒軸承的載 荷。荷。 2 2）初始費(fèi)用比第）初始費(fèi)用比第2 2方案低。方案低。 該方案適用于中型磨機(jī)。該方案適用于中型磨機(jī)。 115/135 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）閉式傳動(dòng)，齒輪和軸承受力狀態(tài)較好，效率高）閉式傳動(dòng)，齒輪和軸承受力狀態(tài)較好，效率高 2 2）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。）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)。該方案適用于大型磨機(jī)。 4. 4. 中心驅(qū)動(dòng)

29、式單流傳動(dòng)系統(tǒng)方案中心驅(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)例分析機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析 116/135 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）傳動(dòng)系統(tǒng)為雙路驅(qū)動(dòng)，具備第）傳動(dòng)系統(tǒng)為雙路驅(qū)動(dòng)，具備第3 3和第和第4 4方案?jìng)鲃?dòng)功率大、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)；尺寸小、質(zhì)量輕以及效率高的優(yōu)點(diǎn)； 2 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）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。大型或超大型磨 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。步和均載，需增加輔助設(shè)備。 該方案適用于大型和超大型

30、磨機(jī)。該方案適用于大型和超大型磨機(jī)。 5. 5. 中心驅(qū)動(dòng)式并聯(lián)匯流傳動(dòng)系統(tǒng)方案中心驅(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)例分析機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析 117/135 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1 1）該方案占地面積小，維護(hù)簡(jiǎn)單）該方案占地面積小，維護(hù)簡(jiǎn)單 2 2）但電機(jī)等電器裝置的初始費(fèi)用很）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)方費(fèi)用比機(jī)械傳動(dòng)方 案約高案約高 （2950）%。 6. 6. 低速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方案低速電動(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)例分析機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析 118/135 原動(dòng)機(jī)的

31、機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性原動(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)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 9.8.6原動(dòng)機(jī)的選擇原動(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。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)橐淮卧瓌?dòng)機(jī)使用自然界能源，直接將自然界能源轉(zhuǎn)變?yōu)?機(jī)械能，如內(nèi)燃機(jī)、風(fēng)力機(jī)、水輪機(jī)等；機(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，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。如電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)等。 119/13

32、5 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(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)矩原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性一般用輸出轉(zhuǎn)矩T（或功率（或功率P）與轉(zhuǎn)速）與轉(zhuǎn)速n 的關(guān)系曲線，即的關(guān)系曲線，即T = f(n)或或P = f(n)曲線表示。曲線表示。 120/135 一次原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性、特點(diǎn)和應(yīng)用 類別類別工業(yè)汽輪機(jī)工業(yè)汽輪機(jī)汽油機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)柴油機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī) 機(jī)械特性機(jī)械特性圖圖圖圖 功率范圍功率范圍 /kW 小型小型 1001000 大型大型 100005000 四沖程四沖程 1.0260 二沖程二沖程 0

33、.6110 3.5380003525000 特點(diǎn)特點(diǎn) 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速 高，變速范圍較大，高，變速范圍較大， 運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長(zhǎng) 設(shè)備復(fù)雜，制造技設(shè)備復(fù)雜，制造技 術(shù)要求高，初始成本術(shù)要求高，初始成本 高高 中型汽輪機(jī)的效率中型汽輪機(jī)的效率 在大型和小型之間在大型和小型之間 結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕， 便 于 移 動(dòng) ， 轉(zhuǎn) 速 高便 于 移 動(dòng) ， 轉(zhuǎn) 速 高 （四沖程達(dá)（四沖程達(dá) 5000r/min5000r/min，二沖程，二沖程 可可8000r/min8000r/min），能），能 很快啟動(dòng)達(dá)到滿載運(yùn)很快啟動(dòng)達(dá)到滿載運(yùn) 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 燃料價(jià)高、易燃，燃料

34、價(jià)高、易燃， 廢氣會(huì)造成大氣污染廢氣會(huì)造成大氣污染 工作可靠，工作可靠， 壽 命 長(zhǎng) ， 維壽 命 長(zhǎng) ， 維 護(hù) 簡(jiǎn) 便 ， 運(yùn)護(hù) 簡(jiǎn) 便 ， 運(yùn) 轉(zhuǎn) 費(fèi) 用 低 ，轉(zhuǎn) 費(fèi) 用 低 ， 燃料較安全燃料較安全 初始成本較初始成本較 高 ， 廢 氣 會(huì)高 ， 廢 氣 會(huì) 造 成 大 氣 污造 成 大 氣 污 染染 結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量 輕，啟動(dòng)快而轉(zhuǎn)輕，啟動(dòng)快而轉(zhuǎn) 矩大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，矩大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)， 用水少，可用廉用水少，可用廉 價(jià)燃油，維護(hù)簡(jiǎn)價(jià)燃油，維護(hù)簡(jiǎn) 便便 設(shè)備較復(fù)雜，制設(shè)備較復(fù)雜，制 造技術(shù)要求高，造技術(shù)要求高， 初始成本高，燃初始成本高，燃 料消耗較大，小料消耗較大，小 尺寸燃

35、氣輪機(jī)尤尺寸燃?xì)廨啓C(jī)尤 甚甚 應(yīng)用應(yīng)用 適用于大功率高速適用于大功率高速 驅(qū)動(dòng)，如壓縮機(jī)、泵驅(qū)動(dòng)，如壓縮機(jī)、泵 和風(fēng)機(jī)和風(fēng)機(jī) 多用于汽車多用于汽車 應(yīng)用很廣，如應(yīng)用很廣，如 各種車輛、船各種車輛、船 舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、 挖掘機(jī)、壓縮挖掘機(jī)、壓縮 機(jī)機(jī) 用于大功率高用于大功率高 速驅(qū)動(dòng)，如機(jī)速驅(qū)動(dòng)，如機(jī) 車、飛機(jī)、原車、飛機(jī)、原 油輸送、發(fā)電油輸送、發(fā)電 121/135 各類電動(dòng)機(jī)主要性能的比較 電動(dòng)機(jī)類別 交交 流流 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī)直直 流流 電電 動(dòng)動(dòng) 機(jī)機(jī) 異異 步步同同 步步并并 勵(lì)勵(lì)串串 勵(lì)勵(lì) 機(jī)械特性 圖圖圖圖 功率范圍/kW 0.35000200100000.35500

36、1.37650 轉(zhuǎn)速范圍 /rmm1 5003000150300025030003702400 特點(diǎn) 籠型籠型繞線型繞線型恒轉(zhuǎn)速，功率恒轉(zhuǎn)速，功率 因數(shù)可調(diào)節(jié)；因數(shù)可調(diào)節(jié)； 需供勵(lì)磁的直需供勵(lì)磁的直 流電機(jī)，價(jià)格流電機(jī)，價(jià)格 貴?？刹捎米冑F。可采用變 頻電源進(jìn)行無(wú)頻電源進(jìn)行無(wú) 級(jí)調(diào)速級(jí)調(diào)速 調(diào)速性能好，調(diào)速性能好， 能適應(yīng)各種能適應(yīng)各種 載荷特性；載荷特性； 價(jià)格較貴，價(jià)格較貴， 維護(hù)復(fù)雜，維護(hù)復(fù)雜， 并需要直流并需要直流 電源電源 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大， 自適應(yīng)性好，自適應(yīng)性好， 過(guò)載能力強(qiáng)；過(guò)載能力強(qiáng)； 價(jià)格貴，維價(jià)格貴，維 護(hù)復(fù)雜，需護(hù)復(fù)雜，需 有直流電源有直流電源 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作結(jié)構(gòu)

37、簡(jiǎn)單，工作 可靠，維護(hù)容易，可靠，維護(hù)容易， 價(jià)格低廉；滿載時(shí)價(jià)格低廉；滿載時(shí) 效率和功率因數(shù)高；效率和功率因數(shù)高； 但啟動(dòng)和調(diào)速性能但啟動(dòng)和調(diào)速性能 差，輕載時(shí)，功率差，輕載時(shí)，功率 因數(shù)低因數(shù)低 變極數(shù)可以多級(jí)變極數(shù)可以多級(jí) 變速；有變頻電源變速；有變頻電源 時(shí)，可以無(wú)級(jí)高速時(shí)，可以無(wú)級(jí)高速 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng) 時(shí)功率因數(shù)高；在時(shí)功率因數(shù)高；在 轉(zhuǎn)子回路中增減外轉(zhuǎn)子回路中增減外 電阻可改變其滑差電阻可改變其滑差 率，可在最大轉(zhuǎn)矩率，可在最大轉(zhuǎn)矩 時(shí)調(diào)速但調(diào)節(jié)器范時(shí)調(diào)速但調(diào)節(jié)器范 圍小，維護(hù)較麻煩，圍小，維護(hù)較麻煩， 價(jià)格稍貴價(jià)格稍貴 應(yīng)用 通常用于載荷平穩(wěn)、通常用于載荷平穩(wěn)、

38、 不調(diào)速、長(zhǎng)期工作不調(diào)速、長(zhǎng)期工作 的機(jī)器，如水泵、的機(jī)器，如水泵、 金屬切削機(jī)床、起金屬切削機(jī)床、起 重運(yùn)輸機(jī)械、礦山重運(yùn)輸機(jī)械、礦山 機(jī)械機(jī)械 載荷周期變化、啟載荷周期變化、啟 制動(dòng)次數(shù)較多、小制動(dòng)次數(shù)較多、小 范圍調(diào)速的機(jī)器，范圍調(diào)速的機(jī)器， 如軋鋼機(jī)主傳動(dòng)、如軋鋼機(jī)主傳動(dòng)、 提升機(jī)提升機(jī) 通常用于不調(diào)速通常用于不調(diào)速 的低速、重載和的低速、重載和 大功率機(jī)器，特大功率機(jī)器，特 別是需要功率因別是需要功率因 數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合，數(shù)補(bǔ)償?shù)膱?chǎng)合， 如水泥磨機(jī)，鼓如水泥磨機(jī)，鼓 風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī) 用于要求調(diào)速用于要求調(diào)速 范圍大、交流范圍大、交流 電動(dòng)機(jī)調(diào)速不電動(dòng)機(jī)調(diào)速不 能滿足要求時(shí)，能滿足要求時(shí)， 如重

39、型機(jī)床如重型機(jī)床 需要啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩需要啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 大、恒功率調(diào)大、恒功率調(diào) 速的機(jī)器，如速的機(jī)器，如 電力機(jī)車、電電力機(jī)車、電 車、起重機(jī)車、起重機(jī) 122/135 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)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)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。大的改造。

40、通用型變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)通用型變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:101:10以上；高性能的矢量以上；高性能的矢量 控制變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)控制變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:10001:1000。 變頻調(diào)速異步電動(dòng)機(jī)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)速性能點(diǎn)，并具有高精度的調(diào)速性能。 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 123/135 二、工作機(jī)的負(fù)載特性二、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（包括功率代表工作機(jī)工況最重要的特性是載荷（包括功率P P，轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩T T 和力和力F F）與速度（包括轉(zhuǎn)速）與速度（包括轉(zhuǎn)速n和線速度和線速度v

41、）之間的關(guān)系）之間的關(guān)系nT 特性，這也是討論原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置與工作機(jī)匹配的基本依特性，這也是討論原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置與工作機(jī)匹配的基本依 據(jù)。據(jù)。 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速功率）特性，主要有四種，功率）特性，主要有四種， 即即恒轉(zhuǎn)矩載荷、恒功率載荷、平方降轉(zhuǎn)矩載荷和恒轉(zhuǎn)速載荷。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)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 124/135 1 1 恒轉(zhuǎn)矩載荷恒轉(zhuǎn)矩載荷 恒轉(zhuǎn)矩載荷的恒轉(zhuǎn)矩載荷的nT特性特性 工作機(jī)的速度無(wú)論如何變化，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。一個(gè)

42、定值如下圖所示。 恒轉(zhuǎn)矩特性的載荷消耗的能量恒轉(zhuǎn)矩特性的載荷消耗的能量 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速n n成正比。例如：傳送帶、成正比。例如：傳送帶、 攪拌機(jī)、擠壓成型機(jī)和起重機(jī)等。攪拌機(jī)、擠壓成型機(jī)和起重機(jī)等。 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 2 2 恒功率載荷恒功率載荷 某些機(jī)械，其工作功率為定值而與轉(zhuǎn)速某些機(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)備中的卷取端面切削，紡織機(jī)械和軋鋼設(shè)備中的卷取 機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)。 恒功率載荷的恒功率載荷的nT特性特性 125/135 3 3 平方降轉(zhuǎn)矩載荷平方降轉(zhuǎn)矩載荷 風(fēng)扇、通風(fēng)機(jī)、離心式水

43、泵和風(fēng)扇、通風(fēng)機(jī)、離心式水泵和 船舶螺旋漿等流體機(jī)械，在低速船舶螺旋漿等流體機(jī)械，在低速 時(shí)由于流體的流速低，所以載荷時(shí)由于流體的流速低，所以載荷 （阻力矩）較小。當(dāng)轉(zhuǎn)速增高時(shí)，（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）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)的機(jī)器，其消耗的功率正比于轉(zhuǎn) 速的三次方。速的三次方。 平方降轉(zhuǎn)矩載荷的平方降轉(zhuǎn)矩載荷的nT特性特性 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 4 4 恒轉(zhuǎn)速載荷恒轉(zhuǎn)速載荷 對(duì)于交流發(fā)電機(jī)一類的機(jī)器，對(duì)于

44、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)速載荷本保持不變，這就是恒轉(zhuǎn)速載荷 特性，如圖所示。特性，如圖所示。 恒轉(zhuǎn)速載荷的恒轉(zhuǎn)速載荷的nT特性特性 126/135 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)矩式空氣壓縮機(jī)等，其載荷轉(zhuǎn)矩T T與轉(zhuǎn)角與轉(zhuǎn)角或行程或行程S S之間存在一之間存在一 定的函數(shù)關(guān)系，可表示成定的函數(shù)關(guān)系，可表示成T T = = f()或或T=f(s)。 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 三、機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件三、機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的

45、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)矩工作機(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)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(huà)在同一坐標(biāo)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(huà)在同一坐標(biāo) 圖上，進(jìn)行分析。圖上，進(jìn)行分析。 1. 1. 原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的工作點(diǎn)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)，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。需知原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性。 127/135 曲線

46、曲線2 2：工作機(jī)的負(fù)載特性曲工作機(jī)的負(fù)載特性曲 線線 曲線曲線1 1：原動(dòng)機(jī)（例如柴油機(jī)）原動(dòng)機(jī)（例如柴油機(jī)） 的機(jī)械特性曲線，的機(jī)械特性曲線， 曲線曲線3 3：根據(jù)原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特根據(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)裝置共同制的原動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置共同 的工作特性曲線。的工作特性曲線。 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 A A點(diǎn)點(diǎn)工作機(jī)的最佳工作點(diǎn)；工作機(jī)的最佳工作點(diǎn)； N N點(diǎn)點(diǎn)原動(dòng)機(jī)的額定工作點(diǎn)；原動(dòng)機(jī)的額定工作點(diǎn)； N N 點(diǎn)點(diǎn)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比；傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比； B B點(diǎn)點(diǎn)曲線曲線3 3與曲線與曲線2 2之交點(diǎn)，在這種匹配條件下工作機(jī)之交點(diǎn)，在這

47、種匹配條件下工作機(jī) 的實(shí)際工作點(diǎn)。其實(shí)際轉(zhuǎn)速將為的實(shí)際工作點(diǎn)。其實(shí)際轉(zhuǎn)速將為n2，轉(zhuǎn)矩為轉(zhuǎn)矩為T2。 原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)的工作點(diǎn) 將將B點(diǎn)換算到曲線點(diǎn)換算到曲線1 1上的點(diǎn)上的點(diǎn)C，便是原動(dòng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)，便是原動(dòng)機(jī)實(shí)際工作點(diǎn) （n1=in2，T1 = T2/i）。 128/135 2 2工作點(diǎn)的穩(wěn)定性工作點(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(guò)大的偏移。過(guò)大的偏移。 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 129/135 工作點(diǎn)

48、的穩(wěn)定性工作點(diǎn)的穩(wěn)定性 曲線曲線3 3是柴油機(jī)和傳動(dòng)裝置是柴油機(jī)和傳動(dòng)裝置 的共同工作特征曲線，的共同工作特征曲線， 曲線曲線2 2是起重機(jī)（恒轉(zhuǎn)矩）是起重機(jī)（恒轉(zhuǎn)矩） 的載荷特征曲線。的載荷特征曲線。 在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A A右側(cè)的工作右側(cè)的工作 點(diǎn)（如點(diǎn)（如B B）是穩(wěn)定的，而左）是穩(wěn)定的，而左 側(cè)的（如側(cè)的（如C C）是不穩(wěn)定的。）是不穩(wěn)定的。 負(fù)載特性曲線負(fù)載特性曲線2 2和和2 2 是拋是拋 物線型的，這時(shí)物線型的，這時(shí)工作點(diǎn)無(wú)工作點(diǎn)無(wú) 論在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)論在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A A的左側(cè)的左側(cè) （點(diǎn)（點(diǎn)C C）還是右側(cè)（點(diǎn)）還是右側(cè)（點(diǎn)B B），）， 都將是穩(wěn)定的。都將是穩(wěn)定的。 原動(dòng)機(jī)

49、的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 130/135 一、選擇原則一、選擇原則 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 1. 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。和環(huán)境保護(hù)等要求。 2. 2. 原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作制度應(yīng)與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作制度應(yīng)與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性 （包括功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等）相匹配，以保證機(jī)械系統(tǒng)（包括功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等）相匹配，以保證機(jī)械系統(tǒng) 有穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。有穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。 3. 3. 滿足工作機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)、過(guò)載能力和發(fā)熱的要求。滿足工作機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)、過(guò)載能力和發(fā)熱的要求。 4.4.滿足機(jī)械系統(tǒng)整體布置的需要。滿足機(jī)械系統(tǒng)整體布置的需要。 5. 5. 具有較高的性能價(jià)格比，運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)合理。具有較高的性能價(jià)格比，運(yùn)行可靠、經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)合理。 原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的選擇 131/135 二、選擇步驟二、選擇步驟 1. 1. 確定機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性確定機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性 機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載由工作負(fù)載和非工作負(fù)載組成。機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載由工作負(fù)載和非工作負(fù)載組成。 工作負(fù)載工作負(fù)載可根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能由執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件的可根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能由執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件的 運(yùn)動(dòng)和受力求得；運(yùn)動(dòng)和