第15章機械傳動系統(tǒng)的方案設計和原動機選擇2_39300830

1、第第1515章章 機械傳動系統(tǒng)的方案設計機械傳動系統(tǒng)的方案設計和原動機選擇和原動機選擇 第第1515章章 機械傳動系統(tǒng)的方案設計和原動機選擇機械傳動系統(tǒng)的方案設計和原動機選擇15.1 15.1 機械傳動系統(tǒng)的功能機械傳動系統(tǒng)的功能15.15.2 2 原動機的類型和選擇原動機的類型和選擇15.315.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計15.15.4 4 機械傳動系統(tǒng)方案設計舉例機械傳動系統(tǒng)方案設計舉例15.1 15.1 機械傳動系統(tǒng)的功能機械傳動系統(tǒng)的功能1515.1 .1 機械傳動系統(tǒng)的功能機械傳動系統(tǒng)的功能原動機原動機輔助系統(tǒng)，例如：潤滑、顯示、照明等輔助系統(tǒng)，例如：潤滑、

2、顯示、照明等控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)15.1 15.1 機械傳動系統(tǒng)的功能機械傳動系統(tǒng)的功能15.1 15.1 傳動系統(tǒng)的功能傳動系統(tǒng)的功能傳動系統(tǒng)的功能傳動系統(tǒng)的功能 調整轉速：減速器，變速器調整轉速：減速器，變速器 增大轉矩，滿足動力要求增大轉矩，滿足動力要求 動力分流：動力分流： 一原動機帶多個執(zhí)行機構一原動機帶多個執(zhí)行機構 實現(xiàn)控制功能，滿足安全，尺寸等需要實現(xiàn)控制功能，滿足安全，尺寸等需要原動機原動機傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)15.15.2 2 原動機的類型和選擇原動機的類型和選擇15.2.1 15.2.1 原動機的類型和特點原動機的類型和特點電動機電動機內燃機內燃機液

3、壓馬達液壓馬達氣動馬達氣動馬達電動機電動機特點：特點：結構簡單，價格低廉驅動效率高，結構簡單，價格低廉驅動效率高，易控制，與傳動系統(tǒng)和工作機械易控制，與傳動系統(tǒng)和工作機械連接方便連接方便要求：有電源要求：有電源 15.15.2 2 原動機的選擇原動機的選擇15.2.115.2.1原動機的類型和特點原動機的類型和特點電動機電動機內燃機內燃機液壓馬達液壓馬達氣動馬達氣動馬達電動機電動機交流電動機：交流電動機：直流電動機：直流電動機：15.15.2 2 原動機的選擇原動機的選擇15.2.115.2.1原動機的類型和特點原動機的類型和特點電動機電動機內燃機內燃機液壓馬達液壓馬達氣動馬達氣動馬達電動機電

4、動機按用途分類按用途分類驅動用電動機驅動用電動機：提升電機提升電機、電動工電動工具用電機、家電用電機、小型機械具用電機、家電用電機、小型機械設備用電機等。設備用電機等。 控制用電機：控制用電機：步進電動機和伺服電步進電動機和伺服電動機。動機。15.15.2 2 原動機的選擇原動機的選擇15.2.115.2.1原動機的類型和特點原動機的類型和特點電動機電動機內燃機內燃機液壓馬達液壓馬達氣動馬達氣動馬達內燃機內燃機柴油機柴油機汽油機汽油機煤油機煤油機適用于工作環(huán)境沒有電適用于工作環(huán)境沒有電源的場合和移動場合源的場合和移動場合15.15.2 2 原動機的選擇原動機的選擇15.2.115.2.1原動機

5、的類型和特點原動機的類型和特點電動機電動機內燃機內燃機液壓馬達液壓馬達氣動馬達氣動馬達液壓馬達液壓馬達液壓油缸液壓油缸調速方便，易于現(xiàn)速度和運調速方便，易于現(xiàn)速度和運動方向的控制，應用它可以動方向的控制，應用它可以使傳動鏈簡短，并能直接驅使傳動鏈簡短，并能直接驅動執(zhí)行構件動執(zhí)行構件高速液壓馬達高速液壓馬達: :額定轉速高額定轉速高于于500r/min500r/min（高速小轉矩高速小轉矩）; ;它們主要特點是轉速高，轉它們主要特點是轉速高，轉動慣量小，便于啟動、制動、動慣量小，便于啟動、制動、調速和換向。調速和換向。低速液壓馬達：額定轉速低低速液壓馬達：額定轉速低于于500r/min500r/

6、min（低速大轉矩低速大轉矩）；）；排量大，體積大，轉速低，排量大，體積大，轉速低，可以直接與工作機構連接，可以直接與工作機構連接，不需要減速裝置不需要減速裝置15.15.2 2 原動機的選擇原動機的選擇15.2.115.2.1原動機的類型和特點原動機的類型和特點電動機電動機內燃機內燃機液壓馬達液壓馬達氣動馬達氣動馬達特點：特點：1.1.可以無級調速?？梢詿o級調速。2.2. 實現(xiàn)正反轉的時間短，速度快，沖實現(xiàn)正反轉的時間短，速度快，沖擊小，而且不需卸負荷，具有較高的起擊小，而且不需卸負荷，具有較高的起動力矩，可以直接帶載荷起動。動力矩，可以直接帶載荷起動。3.3.速度穩(wěn)定性差，輸出功率小，效率

7、低，速度穩(wěn)定性差，輸出功率小，效率低，耗氣量大，噪聲大，容易產生振動。耗氣量大，噪聲大，容易產生振動。氣動馬達氣動馬達氣缸氣缸15.15.2 2 原動機的選擇原動機的選擇15.2.2 15.2.2 原動機的選擇原則原動機的選擇原則 滿足環(huán)境對工作機的要求滿足環(huán)境對工作機的要求 原動機的機械特性與機械系統(tǒng)的負載特性相原動機的機械特性與機械系統(tǒng)的負載特性相匹配匹配 滿足工作機的使用要求，具有良好的性價比滿足工作機的使用要求，具有良好的性價比原動機的選擇與機械的整體結構直接有關，要原動機的選擇與機械的整體結構直接有關，要根據技術和經濟上的綜合分析確定。根據技術和經濟上的綜合分析確定。電動機電動機內燃

8、機內燃機液壓馬達液壓馬達氣動馬達氣動馬達15.15.2 2 原動機的選擇原動機的選擇15.2.3 15.2.3 電動機的選擇電動機的選擇 選擇電動機的類型選擇電動機的類型確定機械系統(tǒng)的負載特性確定機械系統(tǒng)的負載特性確定機械系統(tǒng)的工作制度和使用要求確定機械系統(tǒng)的工作制度和使用要求 根據工作機的功率選擇電動機的根據工作機的功率選擇電動機的額定功率額定功率 根據工作機的速度和傳動系統(tǒng)的性能要求確定電根據工作機的速度和傳動系統(tǒng)的性能要求確定電機的機的額定轉速。額定轉速。交流電機交流電機 同步電機轉子的轉速同步電機轉子的轉速ns與與旋轉磁場旋轉磁場的轉速的轉速相同，稱為同步轉速。相同，稱為同步轉速。ns

9、與所接與所接交流電交流電的的頻率（頻率（f）、電機的磁極對數(shù)（）、電機的磁極對數(shù)（P）之間有）之間有嚴格的關系。嚴格的關系。 ns=60f/P （3000/1500/1000/750rpm） 異步電機轉子轉速與旋轉磁場轉速之轉差異步電機轉子轉速與旋轉磁場轉速之轉差率率通常在通常在 10%左右左右 2940/1450/960/740r/min2940/1450/960/740r/min15.3 15.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計15.3.1傳動的類型和特點傳動的類型和特點15.3.2機械傳動的類型、特點機械傳動的類型、特點15.3.3機械傳動的選擇原則機械傳動的選擇原則1

10、5.3.4機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計總結：機械傳動系統(tǒng)方案設計步驟總結：機械傳動系統(tǒng)方案設計步驟15.315.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計1 15 5. .3.13.1 傳動的類型和特點傳動的類型和特點1.機械傳動機械傳動15.315.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計1 15 5. .3.13.1 傳動的類型和特點傳動的類型和特點 2.電氣傳動電氣傳動 通過電子控制系通過電子控制系統(tǒng)達到調整原動機統(tǒng)達到調整原動機的輸出參數(shù)，以滿的輸出參數(shù)，以滿足執(zhí)行機構的要求足執(zhí)行機構的要求15.315.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計

11、1 15 5. .3.13.1 傳動的類型和特點傳動的類型和特點 3.流體傳動：流體傳動： 液壓傳動和氣壓傳動液壓傳動和氣壓傳動流體傳動系統(tǒng)主要由各種控制閥、輔助元件和工流體傳動系統(tǒng)主要由各種控制閥、輔助元件和工作介質組成，連接動力元件（作介質組成，連接動力元件（泵泵）和執(zhí)行元件）和執(zhí)行元件（油、氣缸或液壓馬達）（油、氣缸或液壓馬達）15.315.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計15.3.2機械傳動的類型、特點機械傳動的類型、特點1.常用機械傳動的類型常用機械傳動的類型摩擦傳動摩擦傳動帶傳動帶傳動鏈傳動鏈傳動齒輪傳動齒輪傳動蝸桿傳動蝸桿傳動螺旋傳動螺旋傳動15.315.3

12、機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計15.3.2機械傳動的類型、特點機械傳動的類型、特點 2.常用機械傳動的特點常用機械傳動的特點P382 表表15.1 注意注意 ：單級傳動比，效率：單級傳動比，效率摩擦輪傳動：較高速級、減少尺寸摩擦輪傳動：較高速級、減少尺寸帶傳動：高速級，遠距離帶傳動：高速級，遠距離鏈傳動：中、低速級，遠距離鏈傳動：中、低速級，遠距離 齒輪傳動：精度高，壽命長，效率高齒輪傳動：精度高，壽命長，效率高圓錐齒輪：高速級圓錐齒輪：高速級 蝸桿傳動蝸桿傳動:精度高，單級傳動比大精度高，單級傳動比大 ，效率低，效率低 螺旋傳動：轉動變換為移動，小功率螺旋傳動：轉動變換為移

13、動，小功率 摩擦傳動摩擦傳動帶傳動帶傳動鏈傳動鏈傳動齒輪傳動齒輪傳動蝸桿傳動蝸桿傳動螺旋傳動螺旋傳動15.315.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計15.3.3機械傳動的選用原則機械傳動的選用原則 機械傳動的主要指標：效率高，滿足強機械傳動的主要指標：效率高，滿足強度的前提下尺寸小，質量輕，滿足生產條件度的前提下尺寸小，質量輕，滿足生產條件和工作要求。和工作要求。1.1.功率與效率功率與效率：大功率的場合采用嚙合傳動，結構緊湊；：大功率的場合采用嚙合傳動，結構緊湊；嚙合傳動的效率大于摩擦傳動；效率低不適于大功率和經嚙合傳動的效率大于摩擦傳動；效率低不適于大功率和經常工作的機械

14、。常工作的機械。2.2.速度速度：考慮動載荷，離心力，振動，發(fā)熱等影響。：考慮動載荷，離心力，振動，發(fā)熱等影響。3.3.考慮傳動比的考慮傳動比的范圍和準確性。范圍和準確性。4.4.外廓尺寸，質量：外廓尺寸，質量：傳動的形式和傳動比的分配對外廓尺傳動的形式和傳動比的分配對外廓尺寸的影響很大。寸的影響很大。5.5.安全可靠。安全可靠。6.6.經濟性經濟性傳動系統(tǒng)方案設計的一般過程傳動系統(tǒng)方案設計的一般過程確定傳動系統(tǒng)的總傳動比確定傳動系統(tǒng)的總傳動比選擇傳動類型選擇傳動類型擬定傳動鏈的布置方案擬定傳動鏈的布置方案分配傳動比分配傳動比確定各級傳動機構的基本參數(shù)及其校核確定各級傳動機構的基本參數(shù)及其校核

15、繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計15.315.3 機械傳動系統(tǒng)及其方案設計機械傳動系統(tǒng)及其方案設計15.3.4機械傳動系統(tǒng)的方案設計機械傳動系統(tǒng)的方案設計傳動路線的選擇傳動路線的選擇傳動鏈中機構的順序傳動鏈中機構的順序各級傳動比的分配各級傳動比的分配15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計 傳動路線的選擇傳動路線的選擇（1 1）串聯(lián)式單路傳動）串聯(lián)式單路傳動傳動路線的選擇傳動路線的選擇（1 1）串聯(lián)式單路傳動）串聯(lián)式單路傳動（2 2）并聯(lián)式分路傳動）并聯(lián)式分路傳動15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計傳動路線的選擇

16、傳動路線的選擇（1 1）串聯(lián)式單路傳動）串聯(lián)式單路傳動（2 2）并聯(lián)式分路傳動）并聯(lián)式分路傳動（3 3）并聯(lián)式多路聯(lián)合傳動）并聯(lián)式多路聯(lián)合傳動15.15.3 3. .4 4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計傳動路線的選擇傳動路線的選擇（1 1）串聯(lián)式單路傳動）串聯(lián)式單路傳動（2 2）并聯(lián)式分路傳動）并聯(lián)式分路傳動（3 3）并聯(lián)式多路傳動）并聯(lián)式多路傳動（4 4）混合式傳動）混合式傳動15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計傳動鏈中機構的順序傳動鏈中機構的順序帶傳動在高速級：傳動平穩(wěn)，過載打滑帶傳動在高速級：傳動平穩(wěn)，過載打滑15.

17、3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計傳動鏈中機構的順序傳動鏈中機構的順序帶傳動在高速級：傳動平穩(wěn)，過載打滑帶傳動在高速級：傳動平穩(wěn)，過載打滑鏈傳動在低速級鏈傳動在低速級567815.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計傳動鏈中機構的順序傳動鏈中機構的順序帶傳動在高速級：傳動平穩(wěn)，過載打滑帶傳動在高速級：傳動平穩(wěn)，過載打滑鏈傳動在低速級鏈傳動在低速級多級齒輪傳動時：錐齒輪在高速級多級齒輪傳動時：錐齒輪在高速級 ，圓柱齒輪，圓柱齒輪在低速級；開式齒輪在低速級在低速級；開式齒輪在低速級高速級高速級15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計傳動鏈中機構的順序的原則傳動鏈中機構的

18、順序的原則l有利于運轉平穩(wěn)、減少振動及噪聲有利于運轉平穩(wěn)、減少振動及噪聲l有利于結構緊湊、尺寸勻稱有利于結構緊湊、尺寸勻稱l有利于加工制造有利于加工制造 15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計機械傳動系統(tǒng)傳動比的分配機械傳動系統(tǒng)傳動比的分配p 單級傳動比在合理范圍單級傳動比在合理范圍p 齒輪傳動傳動比大于齒輪傳動傳動比大于810時采用時采用2級齒輪級齒輪傳動：傳動：總結：機械傳動系統(tǒng)的基本要求總結：機械傳動系統(tǒng)的基本要求傳動系統(tǒng)滿足功能、性能要求傳動系統(tǒng)滿足功能、性能要求效率高效率高結構緊湊結構緊湊加工容易，成本低加工容易，成本低安全可靠，易操作安全可靠，易操作方便維修方便維修15

19、.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計15.4 機械傳動系統(tǒng)方案設計實例機械傳動系統(tǒng)方案設計實例半自動三軸鉆床傳動方案設計：半自動三軸鉆床傳動方案設計：要求要求：兩個工藝動作分別是：兩個工藝動作分別是 3 3個鉆頭的鉆削運動個鉆頭的鉆削運動 工件垂直向上的進給運動（進給由凸輪機構實現(xiàn)）工件垂直向上的進給運動（進給由凸輪機構實現(xiàn)）動力源動力源：一個電機，水平布置：一個電機，水平布置分析分析：兩個執(zhí)行機構兩個執(zhí)行機構/ /均需減速均需減速/ /轉向不同轉向不同/ /一定的距離傳動一定的距離傳動 15.4 機械傳動系統(tǒng)方案設計實例機械傳動系統(tǒng)方案設計實例半自動三軸鉆床傳動方案設計：半自動三軸

20、鉆床傳動方案設計：動力源動力源：一個電機，：一個電機，水平布置水平布置分析分析：兩個執(zhí)行機構兩個執(zhí)行機構/ /均需減速均需減速/ /轉向不同轉向不同/ /一定的距離傳動一定的距離傳動 擬定傳動路線擬定傳動路線15.4 機械傳動系統(tǒng)方案設計實例機械傳動系統(tǒng)方案設計實例 分析分析： 傳動有一定的距離傳動有一定的距離 帶傳動帶傳動換向？換向？擬定傳動路線擬定傳動路線15.4機械傳動系統(tǒng)方案設計實例機械傳動系統(tǒng)方案設計實例采用錐齒輪換向，并置于高速級。采用錐齒輪換向，并置于高速級。主運動鏈主運動鏈 ： 用用3 3個相同的圓柱齒輪分流，實個相同的圓柱齒輪分流，實現(xiàn)三個鉆頭同步?，F(xiàn)三個鉆頭同步。 帶傳動帶

21、傳動錐齒輪錐齒輪- -直齒輪直齒輪擬定傳動路線及傳動鏈順序擬定傳動路線及傳動鏈順序15.4機械傳動系統(tǒng)方案設計實例機械傳動系統(tǒng)方案設計實例 工作臺進給采用蝸桿傳動，同工作臺進給采用蝸桿傳動，同時實現(xiàn)大傳動比和換向時實現(xiàn)大傳動比和換向進給運動鏈進給運動鏈 ： 帶傳動帶傳動錐齒輪錐齒輪- -直齒輪直齒輪 蝸桿蝸輪蝸桿蝸輪擬定傳動路線及傳動鏈順序擬定傳動路線及傳動鏈順序15.4機械傳動系統(tǒng)方案設計實例機械傳動系統(tǒng)方案設計實例 綜合考慮傳動位置綜合考慮傳動位置后得到的傳動方案后得到的傳動方案傳動系統(tǒng)方案設計的一般過程傳動系統(tǒng)方案設計的一般過程確定傳動系統(tǒng)的總傳動比確定傳動系統(tǒng)的總傳動比選擇傳動類型選擇

22、傳動類型擬定傳動鏈的布置方案擬定傳動鏈的布置方案分配傳動比分配傳動比確定各級傳動機構的基本參數(shù)及其校核確定各級傳動機構的基本參數(shù)及其校核繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖繪制傳動系統(tǒng)運動簡圖15.3.4 機械傳動的方案設計機械傳動的方案設計復習復習設計實例：設計實例：設計一繞線機的傳動機構，已知電設計一繞線機的傳動機構，已知電動機動機n=960r/minn=960r/min，線軸有效長，線軸有效長L=75mmL=75mm，線徑，線徑d=0.6mmd=0.6mm，要求每分鐘繞線，要求每分鐘繞線4 4層，均勻分布層，均勻分布（用（用凸輪擺桿機構實現(xiàn)勻速擺動）凸輪擺桿機構實現(xiàn)勻速擺動）分析：機構動力小，機構要求結

23、構緊湊。分析：機構動力小，機構要求結構緊湊。導線桿勻速往復運動線軸回轉傳動系統(tǒng)電機例：設計一繞線機的傳動機構，已知電動機例：設計一繞線機的傳動機構，已知電動機n=960r/minn=960r/min，線軸有效長，線軸有效長L=75mmL=75mm，線徑，線徑d=0.6mmd=0.6mm，要求每分鐘繞線，要求每分鐘繞線4 4層，均勻分布（用凸輪擺桿機構層，均勻分布（用凸輪擺桿機構實現(xiàn)勻速擺動）實現(xiàn)勻速擺動）分析分析線軸回轉傳動系統(tǒng)電機r1256.075繞一層需min/5004125rnI線軸轉速92. 15009600Ii電機與線軸間傳動比考慮結構緊湊，采用一級齒輪傳動機構實現(xiàn)考慮結構緊湊，采用一級齒輪傳動機構實現(xiàn)勻速往復運動，每分鐘兩次，用凸輪的傳動比利用線軸一級 1.9248029600IIi凸輪傳動系統(tǒng)電機505,25092. 14802，蝸桿傳動比為取齒輪傳動比為齒輪傳動實現(xiàn)可以用一級蝸桿和一級傳動比較大，i本章基本要求：本章基本要求： 1.1.了解機械系統(tǒng)的組成、傳動系統(tǒng)的作用了解機械系統(tǒng)的組成、傳動系統(tǒng)的作用 2.2.掌握原動機選擇原則，合理選擇原動機類型掌握原動機選擇原則，合理選擇原動機類型 3. 3.掌握機械傳動類型、選擇的原則，學會根據設掌握機械傳動類型、選擇的原則，學會根據設計要求選擇機械傳動