第二十九章機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)課件

第二十九章機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)的功能和分類

機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)特性及其參數(shù)計(jì)算

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

原動機(jī)的選擇第二十九章機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)的功能和分類1傳動系統(tǒng)的功能機(jī)械傳動的分類和特點(diǎn)§29.1傳動系統(tǒng)的功能和分類

傳動系統(tǒng)的功能§29.1傳動系統(tǒng)的功能和分類2

傳動系統(tǒng)是連接原動機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任務(wù)是將原動機(jī)的運(yùn)動和動力按執(zhí)行系統(tǒng)的需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)的具體功能通常包括以下幾個(gè)方面：（1）減速或增速；（2）變速；（3）增大轉(zhuǎn)矩；（4）改變運(yùn)動形式；（5）分配運(yùn)動和動力；（6）實(shí)現(xiàn)某些操縱和控制功能。傳動系統(tǒng)的功能和分類傳動系統(tǒng)的功能傳動系統(tǒng)是連接原動機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任3一、機(jī)械傳動的分類1.按傳動的工作原理分類機(jī)械傳動嚙合傳動摩擦傳動有中間撓性件齒輪傳動蝸桿傳動螺旋傳動齒輪系傳動定軸輪系傳動周轉(zhuǎn)輪系傳動鏈傳動同步帶傳動普通帶傳動繩傳動摩擦輪傳動傳動系統(tǒng)的功能和分類傳動系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)一、機(jī)械傳動的分類1.按傳動的工作原理分類機(jī)械傳動嚙合傳動42.按傳動比的可變性分類機(jī)械傳動定傳動比傳動齒輪傳動蝸桿傳動螺旋傳動鏈傳動帶傳動有級變速傳動變傳動比傳動無級變速傳動摩擦輪無級變速傳動帶式無級變速傳動鏈?zhǔn)綗o級變速傳動傳動系統(tǒng)的功能和分類2.按傳動比的可變性分類機(jī)械傳動定傳動比傳動齒輪傳動蝸桿傳5二、機(jī)械傳動的特點(diǎn)

嚙合傳動的主要特點(diǎn)為：

優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、壽命長，傳動比準(zhǔn)確、傳遞功率大，效率高（蝸桿傳動除外），速度范圍廣。

缺點(diǎn)：對加工制造安裝的精度要求較高。

摩擦傳動的主要特點(diǎn)為：

優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，具有過載保護(hù)能力

缺點(diǎn)：外廓尺寸較大、傳動比不準(zhǔn)確、傳動效率較低、元件壽命較短

傳動系統(tǒng)的功能和分類二、機(jī)械傳動的特點(diǎn)嚙合傳動的主要特點(diǎn)為：摩擦6傳動系統(tǒng)的組成常用機(jī)械傳動部件§29.２機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件

傳動系統(tǒng)的組成§29.２機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件71.減速或變速裝置2.起停換向裝置3.制動裝置4.安全保護(hù)裝置

常用機(jī)械傳動部件1.減速器

減速器是用于減速傳動的獨(dú)立部件，它由剛性箱體、齒輪和蝸桿等傳動副及若干附件組成。傳動系統(tǒng)的組成及常用部件傳動系統(tǒng)的組成1.減速或變速裝置2.起停換向裝置3.制動裝置4.安8

類型傳動簡圖傳動比特點(diǎn)及應(yīng)用圓柱齒輪減速器單

級圖1

調(diào)質(zhì)齒輪：i7.1

淬硬齒輪：i6.3（較佳：i5.6）

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單。齒輪可用直齒、斜齒或人字齒。可用于低速輕載，也可用于高速重載兩級展開式圖2

調(diào)質(zhì)齒輪：i=7.1~50

淬硬齒輪：i=7.1~31.5（較佳：i=7.1～20）

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單，高速級常用斜齒。齒輪相對軸承不對稱，齒向載荷分布不均，故要求高速級小齒輪遠(yuǎn)離輸入端，軸應(yīng)有較大剛性兩級同軸式圖3

調(diào)質(zhì)齒輪：i=7.1~50

淬硬齒輪：i=7.1~31.5（較佳：i=7.1～20）

箱體長度較小，但軸向尺寸較大。輸入輸出軸同軸線，布置較合理。中間軸較長，剛性差，齒向載荷分布不均，且高速級齒輪承載能力難于充分利用兩級分流式圖4

調(diào)質(zhì)齒輪：i=7.1~50

淬硬齒輪：i=7.1~31.5（較佳：i=7.1～20）

高速級常用斜齒，一側(cè)左旋，一側(cè)右旋。齒輪對稱布置，齒向載荷分布均勻，兩軸承受載均勻。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于大功率變載荷場合

圓柱齒輪減速器單圖1

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單。齒輪可用9類型傳動簡圖傳動比特點(diǎn)及應(yīng)用錐齒輪減速器圖5

直齒：i≤5

斜齒、曲線齒：i≤8

用于輸出軸和輸入軸兩軸線垂直相交的場合。為保證兩齒輪有準(zhǔn)確的相對位置，應(yīng)有進(jìn)行調(diào)整的結(jié)構(gòu)。齒輪難于精加工，僅在傳動布置需要時(shí)采用圓錐圓柱齒輪減速器圖6

直齒：i=6.3~31.5

斜齒、曲線齒：i=8~40

應(yīng)用場合與單級圓錐齒輪減速器相同。錐齒輪在高速級，可減小錐齒輪尺寸，避免加工困難；小錐齒輪軸常懸臂布置，在高速級可減小其受力蝸桿減速器圖7

i=8~80

大傳動比時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小，效率較低。下置蝸桿時(shí)潤滑條件好，應(yīng)優(yōu)先采用，但當(dāng)蝸桿速度太高時(shí)（v5m/s），攪油損失大。上置蝸桿式軸承潤滑不便蝸桿—齒輪減速器

圖8

i=15~480

有蝸桿傳動在高速級和齒輪傳動在高速級兩種形式。前者效率較高，后者應(yīng)用較少

圖5

用于輸出軸和輸入軸兩軸線垂直相交的場合。為保證兩10類型傳動簡圖傳動比特點(diǎn)及應(yīng)用行星齒輪減速器圖5

i=2.8~12.5

傳動型式有多種，NGW型體積小，重量輕，承載能力大，效率高（單級可達(dá)0.97～0.99），工作平穩(wěn)。比普通圓柱齒輪減速器體積和重量減少50%，效率提高30%。但制造精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜擺線針輪行星減速器圖6

直齒：

單級：i=11~87

傳動比大，效率較高（0.9～0.95），運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，體積小，重量輕。過載和抗沖擊能力強(qiáng)，壽命長。加工難度大，工藝復(fù)雜諧波減速器圖7

單級：i=50~500

傳動比大，同時(shí)參與嚙合齒數(shù)多，承載能力高。體積小，重量輕，效率0.65～0.9，傳動平穩(wěn)，噪音小。制造工藝復(fù)雜

圖5

傳動型式有多種，NGW型體積小，重量輕，承載能112.有級變速裝置

（1）有級變速裝置

（2）交換齒輪變速裝置

（3）離合器變速裝置

（4）塔形帶輪變速裝置

傳動系統(tǒng)的組成及常用部件3.無級變速裝置

2.有級變速裝置（1）有級變速裝置（2）交換齒輪變速裝12機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求機(jī)械傳動類型的選擇傳動系統(tǒng)的總體布置傳動比的分配§29.３機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求§29.３機(jī)械傳13

1.方案設(shè)計(jì)的一般步驟

機(jī)器的執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動機(jī)的預(yù)選型完成后，即可進(jìn)行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的一般步驟如下：確定傳動系統(tǒng)的總傳動比。選擇傳動的類型、擬定總體布置方案并繪制傳動系統(tǒng)的運(yùn)動簡圖。分配傳動比。即根據(jù)傳動布置方案，將總傳動比向各級傳動進(jìn)行合理分配。計(jì)算傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)，包括各級傳動的功率、轉(zhuǎn)速、效率、轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)。通過強(qiáng)度設(shè)計(jì)和幾何計(jì)算，確定各級傳動的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，如齒輪傳動的中心距、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求1.方案設(shè)計(jì)的一般步驟機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳14

2.方案設(shè)計(jì)的基本要求

傳動方案的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要綜合運(yùn)用多種知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方案分析比較，才能設(shè)計(jì)出較為合理的方案。通常設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足以下基本要求：1）傳動系統(tǒng)應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求，而且性能優(yōu)良；2）傳動效率高；3）結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占用空間??；4）便于操作、安全可靠；5）可制造性好、加工成本低；6）維修性好；7）不污染環(huán)境。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.方案設(shè)計(jì)的基本要求傳動方案的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)15

選擇機(jī)械傳動類型時(shí)，可參考以下原則：1.與原動機(jī)和工作機(jī)相互匹配；2.滿足功率和速度的范圍要求；3.考慮傳動比的準(zhǔn)確性及合理范圍；4.考慮結(jié)構(gòu)布置和外廓尺寸的要求；5.考慮機(jī)器質(zhì)量；6.經(jīng)濟(jì)性因素。機(jī)械傳動類型的選擇

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)選擇機(jī)械傳動類型時(shí)，可參考以下原則：機(jī)械傳動類型16傳動系統(tǒng)的總體布置

1.傳動路線的確定

傳動路線的型式串聯(lián)單流傳動并聯(lián)分流傳動并聯(lián)匯流傳動混合傳動

注：□—原動機(jī)；○—傳動；—執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)的總體布置1.傳動路線的確定

串聯(lián)單流172.傳動順序的安排傳動順序通常按以下原則考慮。1）斜齒輪與直齒輪傳動——斜齒輪傳動應(yīng)放在高速級；2）圓錐齒輪與圓柱齒輪傳動——圓錐齒輪應(yīng)放在高速級；3）閉式和開式齒輪傳動——閉式齒輪傳動應(yīng)放在高速級。4）鏈傳動——應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的低速級；5）帶傳動——應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的高速級；6）適宜放在傳動系統(tǒng)的低速級的傳動或機(jī)構(gòu)——對改變運(yùn)動形式的傳動或機(jī)構(gòu)，如齒輪齒條傳動、螺旋傳動、連桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)等一般布置在傳動鏈的末端，使其靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)。7）有級變速傳動與定傳動比傳動——有級變速傳動應(yīng)放在高速級；機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.傳動順序的安排傳動順序通常按以下原則考慮。機(jī)械傳動系統(tǒng)188）蝸桿傳動與齒輪傳動——若蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動效率，則應(yīng)將蝸桿傳動置于高速級；——當(dāng)蝸輪材料為無錫青銅或鑄鐵等材料時(shí)，因其允許的齒面滑動速度較低，為防止齒面膠合或嚴(yán)重磨損，蝸桿傳動應(yīng)置于低速級。此外，在布置各傳動的順序時(shí)，還應(yīng)考慮傳動件的壽命、維護(hù)的方便程度、操作人員的安全性以及傳動件對產(chǎn)品的污染等因素。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)8）蝸桿傳動與齒輪傳動——若蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動效率19傳動比的分配

分配傳動比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）通常不應(yīng)超過各種傳動的推薦傳動比；2）分配傳動比應(yīng)注意使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3）對于多級減速傳動，可按照“前小后大”（即由高速級向低速級逐漸增大）的原則分配傳動比，且相鄰兩級差值不要過大。4）在多級齒輪減速傳動中，低速級傳動比小些，有利于減小外廓尺寸和質(zhì)量；傳動比的分配分配傳動比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：機(jī)械傳動系統(tǒng)205）在采用濺油潤滑方式時(shí)，分配傳動比要考慮傳動件的浸油條件。展開式或分流式二級圓柱齒輪減速器，其高速級傳動比i1和低速級傳動比i2的關(guān)系通常取i1=(1.2～1.3)i2

分配圓錐－圓柱齒輪減速器的傳動比時(shí)，通常取錐齒輪傳動比i1≈0.25i（i為總傳動比），一般i1≤3.55。6）在蝸桿—齒輪傳動中，將齒輪傳動放在高速級時(shí)，可得到較高的傳動精度。7）對于要求傳動平穩(wěn)、頻繁起停和動態(tài)性能較好的多級齒輪傳動，可按照轉(zhuǎn)動慣量最小的原則設(shè)計(jì)。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)5）在采用濺油潤滑方式時(shí)，分配傳動比要考慮傳動件的浸油條件。21

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性包括運(yùn)動特性和動力特性。運(yùn)動特性如轉(zhuǎn)速、傳動比和變速范圍等；動力特性如功率、轉(zhuǎn)矩、效率及變矩系數(shù)等。

1.傳動比

對于串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)，當(dāng)傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，其總傳動比i為

nr為原動機(jī)的轉(zhuǎn)速或傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速（r/min）；i>1時(shí)為減速傳動，i<1時(shí)為增速傳動?！?9.４機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)計(jì)算i1、i2……ik為系統(tǒng)中各級傳動的傳動比。nc為傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速（r/min）；機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性包括運(yùn)動特性和動力特性。運(yùn)動特性22

在各級傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，由于多種因素的影響，系統(tǒng)的實(shí)際總傳動比i常與預(yù)定值i不完全相符，其相對誤差i可表示為

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的傳動比相對誤差

傳動系統(tǒng)中，任一傳動軸的轉(zhuǎn)速ni可由下式計(jì)算：

2.轉(zhuǎn)速和變速范圍

從系統(tǒng)的輸入軸到該軸之間各級傳動比的連乘積。 在各級傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，由于多種因素的影響，系23

有級變速傳動裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速nr一定時(shí)，經(jīng)變速傳動后，若輸出軸可得到z種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為n1、n2、…、nz，則z稱為變速級數(shù)，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為變速范圍，用Rn表示，即

機(jī)械傳動系統(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)速之比為一常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)速公比，用符號表示，即 有級變速傳動裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速nr一定時(shí)24

公比一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為1.06、1.12、1.36、1.41、1.58、1.78、2.00。

變速范圍Rn、變速級數(shù)z和公比之間的關(guān)系為：

變速級數(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)，所以通常變速級數(shù)取為2或3的倍數(shù)。

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)公比一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為1.06、1.1225

各種機(jī)械傳動及傳動部件的效率值可在設(shè)計(jì)手冊中查到。在一個(gè)傳動系統(tǒng)中，設(shè)各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、…n，串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)的總效率為

=12…n3.機(jī)械效率機(jī)械傳動系統(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P可由負(fù)載參數(shù)（力或力矩）及運(yùn)動參數(shù)（線速度或轉(zhuǎn)速）求出，設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的效率為，則傳動系統(tǒng)的輸入功率或原動機(jī)的所需功率為原動機(jī)的額定功率Pe應(yīng)滿足Pe≥Pr，由此可確定Pe值。

4.功率

各種機(jī)械傳動及傳動部件的效率值可在設(shè)計(jì)手冊中查到。26

設(shè)計(jì)各級傳動時(shí)，常以傳動件所在軸的輸入功率Pi為計(jì)算依據(jù)，若從原動機(jī)至該軸之前各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、…i，則有

Pi=P

12…i機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)功率對于批量生產(chǎn)的通用產(chǎn)品，為充分發(fā)揮原動機(jī)的工作能力，應(yīng)以原動機(jī)的額定功率為設(shè)計(jì)功率，即取P＝Pe；對于專用的單臺產(chǎn)品，為減小傳動件的尺寸，降低成本，常以原動機(jī)的所需功率為計(jì)算功率，即取P＝Pr。設(shè)計(jì)各級傳動時(shí)，常以傳動件所在軸的輸入功率Pi為計(jì)27

5.轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù)

傳動系統(tǒng)中任一傳動軸的輸入轉(zhuǎn)矩Ti（Nmm）可由下式求出：

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)該軸的輸入功率（kW）該軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。

傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tc與輸入轉(zhuǎn)矩Tr之比稱為變矩系數(shù)，用K表示，由上式可得：

傳動系統(tǒng)的輸出功率5.轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù)28水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案選擇肥皂壓花機(jī)的傳動路線及傳動比的分配運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算§29.５機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例

水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案選擇§29.５機(jī)械傳動系29機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析水泥管磨機(jī)傳動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，主傳動系統(tǒng)應(yīng)盡量減少傳動級數(shù)、提高效率和降低運(yùn)行費(fèi)用。主要特點(diǎn)是：

1）轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速：10~40r/min

2）功率：×10~103kW

3）起動力矩大，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，露天工作

方案選擇原則：

1）總傳動比不宜過大，可選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機(jī)，這樣，系統(tǒng)的總傳動比約為75～18，故安排2～3級傳動較為合理。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案30

3）對于小型磨機(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。

2）選用機(jī)械效率較高的傳動類型，如齒輪傳動等。蝸桿傳動雖可實(shí)現(xiàn)大傳動比，但效率較低，不適合于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的大功率機(jī)械；由于露天工作，環(huán)境多塵，采用鏈傳動必須很好地密封與潤滑，否則會加速磨損、降低傳動效率；擺線針輪傳動、諧波傳動的效率較齒輪低；不應(yīng)優(yōu)先考慮。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

幾種管磨機(jī)主要傳動系統(tǒng)方案的特點(diǎn)。3）對于小型磨機(jī)，耗電量不大，應(yīng)主要考慮降低初始費(fèi)用31

特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡單、初始費(fèi)用低。2）帶傳動和開式齒輪傳動效率不高，而且?guī)鲃拥某休d能力也受帶型和根數(shù)的限制。

適用于小功率、要求初始費(fèi)用低的磨機(jī)。

1.帶傳動-齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：1.帶傳動-齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案32

2.齒輪傳動—齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案特點(diǎn)：

1）效率高、壽命長、外廓尺寸小2）初始費(fèi)用較高

該方案適用于中型磨機(jī)。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

3.并聯(lián)式匯流傳動系統(tǒng)方案

特點(diǎn)：1）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荷。2）初始費(fèi)用比第2方案低。

該方案適用于中型磨機(jī)。2.齒輪傳動—齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案特點(diǎn)：33

特點(diǎn)：1）閉式傳動，齒輪和軸承受力狀態(tài)較好，效率高2）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)。4.中心驅(qū)動式單流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：4.中心驅(qū)動式單流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)34

特點(diǎn)：1）傳動系統(tǒng)為雙路驅(qū)動，具備第3和第4方案傳動功率大、尺寸小、質(zhì)量輕以及效率高的優(yōu)點(diǎn)；2）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。大型或超大型磨機(jī)采用的中心驅(qū)動，多路并聯(lián)方式，為保證各路傳動的同步和均載，需增加輔助設(shè)備。

該方案適用于大型和超大型磨機(jī)。

5.中心驅(qū)動式并聯(lián)匯流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：5.中心驅(qū)動式并聯(lián)匯流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動35

特點(diǎn)：

1）該方案占地面積小，維護(hù)簡單2）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)量所需總費(fèi)用比機(jī)械傳動方案約高（29～50）%。

6.低速電動機(jī)直接驅(qū)動方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：6.低速電動機(jī)直接驅(qū)動方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方36

工作條件：電動機(jī)轉(zhuǎn)速

n1=1450r/min，

工作頻率

f=501/min，

傳動比誤差

r=±2%。機(jī)械傳動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)簡圖肥皂壓花機(jī)的傳動路線及傳動比的分配

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析工作條件：機(jī)械傳動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)簡圖肥皂壓花機(jī)的傳動路線及傳動37肥皂塊壓花和出料工藝推桿11壓模工位下模具7上移完成壓花工藝上模具8固定凸輪機(jī)構(gòu)13的頂桿將皂塊推出肥皂塊12

肥皂塊12

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析肥皂塊壓花和出料工藝推桿11壓模工位下模具7上移完成壓花工藝38

一、傳動路線分析該機(jī)包括三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別完成規(guī)定動作，并連續(xù)協(xié)調(diào)工作：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11完成皂塊送進(jìn)，六桿機(jī)構(gòu)6完成模具的往復(fù)移動，凸輪機(jī)構(gòu)13完成成品移出。整機(jī)共用一個(gè)電動機(jī)。因執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作頻率較低，故需采用減速傳動裝置。減速裝置為三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)公用，由V帶傳動和兩級齒輪傳動組成。帶傳動適宜高速級工作，故安排在第一級，并兼有安全保護(hù)功能。當(dāng)機(jī)器要求具有調(diào)速功能時(shí)，可將帶傳動改為帶式無級變速傳動。

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

一、傳動路線分析機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析39鏈傳動9是為實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動而設(shè)置的。錐齒輪傳動用于改變傳動方向。該機(jī)的傳動系統(tǒng)為三路并聯(lián)分流傳動，其中模具的往復(fù)運(yùn)動路線為主傳動鏈，皂塊送進(jìn)和送出為輔助傳動鏈。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析鏈傳動9是為實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動而設(shè)置的。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)40電動機(jī)1帶傳動2二級齒輪減速器3離合器4錐齒輪傳動5六桿機(jī)構(gòu)6下模具往復(fù)移動7鏈傳動9曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11錐齒輪傳動10皂塊送進(jìn)12凸輪機(jī)構(gòu)13成品送出14肥皂壓花機(jī)傳動路線圖機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析電動機(jī)1帶傳動2二級齒輪減速器3離合器4錐齒輪傳動5六桿機(jī)構(gòu)41

二、傳動比分配

1.主傳動鏈（電動機(jī)→模具往復(fù)移動）錐齒輪傳動暫定傳動比為1。每壓制一塊肥皂，六桿機(jī)構(gòu)帶動下模具完成一運(yùn)動循環(huán)，分配軸Ⅰ應(yīng)轉(zhuǎn)一周，故軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為nⅠ＝50r/min。因已知電動機(jī)轉(zhuǎn)速nd＝1450r/min，由此可知，該傳動鏈總傳動比的預(yù)定值為

設(shè)帶傳動及二級齒輪減速器中高速級和低速級齒輪傳動的傳動比分別為i1、i2、i3，取i1＝2.5，則減速器的總傳動比為29/2.5=11.6，兩級齒輪傳動平均傳動比為3.4。

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析二、傳動比分配設(shè)帶傳動及二級齒輪減速器中高速級和42主傳動鏈的實(shí)際總傳動比選取各輪齒數(shù)

za=23，zb=86，zc=21，zd=65。

i總=i1i2i3=2.5×3.739×3.095=28.93傳動比誤差實(shí)際傳動比從潤滑條件出發(fā)，按二級展開式圓柱齒輪減速器傳動比分配公式，取i2＝1.2i3，則由i2i3＝11.6可求得i2＝3.73，i3＝3.11。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析主傳動鏈的實(shí)際總傳動比選取各輪齒數(shù)za=23，z432.輔助傳動鏈

皂塊送進(jìn)和成品移位運(yùn)動的工作頻率應(yīng)與模具往復(fù)運(yùn)動頻率相同，即在一個(gè)運(yùn)動周期內(nèi)，三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)各完成一次運(yùn)動循環(huán)，即送進(jìn)→壓花→移位。因此分配軸Ⅱ必須與分配軸Ⅰ同步，即nⅡ＝nⅠ，故鏈傳動9和錐齒輪傳動10的傳動比均應(yīng)為1。

主傳動鏈的實(shí)際總傳動比為：機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析2.輔助傳動鏈主傳動鏈的實(shí)際總傳動比為：機(jī)械傳動系44

運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析負(fù)載總阻力F＝6200N，曳引鏈速度v＝0.3m/s，節(jié)距p＝160mm，驅(qū)動鏈輪齒數(shù)z＝12。板式運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)傳動方案已預(yù)分配各級傳動比為：錐齒輪傳動i1＝3，圓柱齒輪傳動i2＝4.5，鏈傳動i3＝6。電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速nd=750r/min。曳引鏈速度允許誤差r=±5%。運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分45

以下為該傳動系統(tǒng)選擇電動機(jī)型號，并計(jì)算各軸的運(yùn)動和動力特性參數(shù)。1.計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸（Ⅳ軸）轉(zhuǎn)速和功率

r/min=9.4r/min

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸的輸出功率P為

kW=1.86kW機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析以下為該傳動系統(tǒng)選擇電動機(jī)型號，并計(jì)算各軸的運(yùn)動和動462.求傳動系統(tǒng)總效率和電動機(jī)功率聯(lián)軸器效率1＝0.99，錐齒輪傳動效率2＝0.96，圓柱齒輪傳動效率3＝0.97，鏈傳動效率4＝0.96，減速器滾動軸承效率5＝0.98，Ⅳ軸為滑動軸承效率6＝0.97，傳動系統(tǒng)的總效率為需要電動機(jī)輸出的功率為

kW

=2.3kW機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析2.求傳動系統(tǒng)總效率和電動機(jī)功率需要電動機(jī)輸出的功率為

47

3.選擇電動機(jī)

根據(jù)運(yùn)輸機(jī)設(shè)計(jì)要求，電動機(jī)功率應(yīng)有20%左右的裕度，由手冊查得，可選用YEJ132M-8型電動機(jī)，額定功率Pe＝3kW，滿載轉(zhuǎn)速n＝710r/min。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析4.計(jì)算總傳動比及各級傳動比系統(tǒng)的總傳動比

由齒數(shù)條件，確定各輪齒數(shù)分別為：錐齒輪z1＝23，z2＝72。圓柱齒輪z3＝24，z4＝109，滾子鏈z5＝19，z6＝105。則各傳動實(shí)際傳動比為：3.選擇電動機(jī)機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析48

實(shí)際總傳動比為

i=i1i2i3=3.13×4.54×5.53=78.58

未超過傳動比誤差要求，所選參數(shù)可用。傳動比誤差為：機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析5.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速實(shí)際總傳動比為 i=i1i496.計(jì)算各軸功率取電動機(jī)的額定功率Pe為設(shè)計(jì)功率，求得各軸輸入功率：機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

7.各軸轉(zhuǎn)矩6.計(jì)算各軸功率機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析7.各軸50原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性原動機(jī)的選擇§29.5原動機(jī)的選擇

原動機(jī)的種類很多，按使用能源的形式，可分為一次原動機(jī)和二次原動機(jī)兩大類。一次原動機(jī)使用自然界能源，直接將自然界能源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如內(nèi)燃機(jī)、風(fēng)力機(jī)、水輪機(jī)等；二次原動機(jī)將電能、介質(zhì)動力、壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如電動機(jī)、液壓馬達(dá)等。原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性§29.5原動機(jī)的51原動機(jī)的選擇原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性一、原動機(jī)的機(jī)械特性

原動機(jī)的機(jī)械特性一般用輸出轉(zhuǎn)矩T（或功率P）與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線，即T=f(n)或P=f(n)曲線表示。原動機(jī)的選擇原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性一、原動機(jī)的機(jī)52一次原動機(jī)的機(jī)械特性、特點(diǎn)和應(yīng)用類別工業(yè)汽輪機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)械特性圖①圖②圖③圖④功率范圍/kW小型100~1000大型10000~5000四沖程1.0~260二沖程0.6~1103.5~3800035~25000特點(diǎn)啟動轉(zhuǎn)矩大，轉(zhuǎn)速高，變速范圍較大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壽命長設(shè)備復(fù)雜，制造技術(shù)要求高，初始成本高中型汽輪機(jī)的效率在大型和小型之間結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，便于移動，轉(zhuǎn)速高（四沖程達(dá)5000r/min，二沖程可8000r/min），能很快啟動達(dá)到滿載運(yùn)轉(zhuǎn)燃料價(jià)高、易燃，廢氣會造成大氣污染工作可靠，壽命長，維護(hù)簡便，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，燃料較安全初始成本較高，廢氣會造成大氣污染結(jié)構(gòu)緊湊，質(zhì)量輕，啟動快而轉(zhuǎn)矩大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，用水少，可用廉價(jià)燃油，維護(hù)簡便設(shè)備較復(fù)雜，制造技術(shù)要求高，初始成本高，燃料消耗較大，小尺寸燃?xì)廨啓C(jī)尤甚應(yīng)用適用于大功率高速驅(qū)動，如壓縮機(jī)、泵和風(fēng)機(jī)多用于汽車應(yīng)用很廣，如各種車輛、船舶、農(nóng)業(yè)機(jī)械、挖掘機(jī)、壓縮機(jī)用于大功率高速驅(qū)動，如機(jī)車、飛機(jī)、原油輸送、發(fā)電一次原動機(jī)的機(jī)械特性、特點(diǎn)和應(yīng)用類別工業(yè)汽輪機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)燃53各類電動機(jī)主要性能的比較電動機(jī)類別交流電動機(jī)直流電動機(jī)異

步同

步并

勵串

勵機(jī)械特性圖圖圖圖功率范圍/kW0.3～5000200～100000.3～55001.37～650轉(zhuǎn)速范圍/rmm1500～3000150～3000250～3000370～2400特點(diǎn)籠型繞線型恒轉(zhuǎn)速，功率因數(shù)可調(diào)節(jié)；需供勵磁的直流電機(jī)，價(jià)格貴?？刹捎米冾l電源進(jìn)行無級調(diào)速調(diào)速性能好，能適應(yīng)各種載荷特性；價(jià)格較貴，維護(hù)復(fù)雜，并需要直流電源啟動轉(zhuǎn)矩大，自適應(yīng)性好，過載能力強(qiáng)；價(jià)格貴，維護(hù)復(fù)雜，需有直流電源

結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護(hù)容易，價(jià)格低廉；滿載時(shí)效率和功率因數(shù)高；但啟動和調(diào)速性能差，輕載時(shí)，功率因數(shù)低變極數(shù)可以多級變速；有變頻電源時(shí)，可以無級高速啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動時(shí)功率因數(shù)高；在轉(zhuǎn)子回路中增減外電阻可改變其滑差率，可在最大轉(zhuǎn)矩時(shí)調(diào)速但調(diào)節(jié)器范圍小，維護(hù)較麻煩，價(jià)格稍貴應(yīng)用通常用于載荷平穩(wěn)、不調(diào)速、長期工作的機(jī)器，如水泵、金屬切削機(jī)床、起重運(yùn)輸機(jī)械、礦山機(jī)械載荷周期變化、啟制動次數(shù)較多、小范圍調(diào)速的機(jī)器，如軋鋼機(jī)主傳動、提升機(jī)通常用于不調(diào)速的低速、重載和大功率機(jī)器，特別是需要功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)膱龊?，如水泥磨機(jī)，鼓風(fēng)機(jī)用于要求調(diào)速范圍大、交流電動機(jī)調(diào)速不能滿足要求時(shí)，如重型機(jī)床需要啟動轉(zhuǎn)矩大、恒功率調(diào)速的機(jī)器，如電力機(jī)車、電車、起重機(jī)各類電動機(jī)主要性能的比較電動機(jī)類別交流電動機(jī)直流54

利用變頻器對交流電動機(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，因此對于現(xiàn)有的作恒轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動機(jī)，只需要在電源和電動機(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，而無需對電動機(jī)和系統(tǒng)本身進(jìn)行大的改造。通用型變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:10以上；高性能的矢量控制變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:1000。

變頻調(diào)速異步電動機(jī)既保持了異步電動機(jī)械特性硬的特點(diǎn)，并具有高精度的調(diào)速性能。原動機(jī)的選擇利用變頻器對交流電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，變頻器可以看作一個(gè)頻55

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P，轉(zhuǎn)矩T和力F）與速度（包括轉(zhuǎn)速n和線速度v）之間的關(guān)系—n－T特性，這也是討論原動機(jī)、傳動裝置與工作機(jī)匹配的基本依據(jù)。

工作機(jī)的轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速—功率）特性，主要有四種，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。原動機(jī)的選擇二、工作機(jī)的負(fù)載特性工作機(jī)的轉(zhuǎn)速—轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速—功561恒轉(zhuǎn)矩載荷

恒轉(zhuǎn)矩載荷的n—T特性

工作機(jī)的速度無論如何變化，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。恒轉(zhuǎn)矩特性的載荷消耗的能量與轉(zhuǎn)速n成正比。例如：傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓成型機(jī)和起重機(jī)等。原動機(jī)的選擇2恒功率載荷

某些機(jī)械，其工作功率為定值而與轉(zhuǎn)速無關(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)備中的卷取機(jī)構(gòu)。恒功率載荷的n—T特性1恒轉(zhuǎn)矩載荷恒轉(zhuǎn)矩載荷的n—T特性工573平方降轉(zhuǎn)矩載荷

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)，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)速的三次方。平方降轉(zhuǎn)矩載荷的n—T特性原動機(jī)的選擇4恒轉(zhuǎn)速載荷

對于交流發(fā)電機(jī)一類的機(jī)器，盡管載荷發(fā)生變化，但其轉(zhuǎn)速基本保持不變，這就是恒轉(zhuǎn)速載荷特性，如圖所示。

恒轉(zhuǎn)速載荷的n—T特性3平方降轉(zhuǎn)矩載荷平方降轉(zhuǎn)矩載荷的n—T特性原動機(jī)的選擇58

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T與轉(zhuǎn)角或行程S之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，可表示成T=

f()或T=f(s)。原動機(jī)的選擇三、機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件

工作機(jī)運(yùn)行時(shí)，原動機(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，可把原動機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性畫在同一坐標(biāo)圖上，進(jìn)行分析。1.原動機(jī)和工作機(jī)的工作點(diǎn)

在設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時(shí)，為求出原動機(jī)和工作機(jī)的工作點(diǎn)，需知原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性。

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59曲線2：工作機(jī)的負(fù)載特性曲線曲線1：原動機(jī)（例如柴油機(jī)）的機(jī)械特性曲線，曲線3：根據(jù)原動機(jī)的機(jī)械特性曲線和傳動裝置的參數(shù)繪制的原動機(jī)與傳動裝置共同的工作特性曲線。原動機(jī)的選擇A點(diǎn)——工作機(jī)的最佳工作點(diǎn)；N點(diǎn)——原動機(jī)的額定工作點(diǎn)；N點(diǎn)——傳動裝置的傳動比；B點(diǎn)——曲線3與曲線2之交點(diǎn)，在這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n2，轉(zhuǎn)矩為T2。原動機(jī)與工作機(jī)的工作點(diǎn)

將B點(diǎn)換算到曲線1上的點(diǎn)C，便是原動機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)（n1=in2，T1=T2/i）。曲線2：工作機(jī)的負(fù)載特性曲線原動機(jī)的選擇A點(diǎn)——工作機(jī)的最佳60

2．工作點(diǎn)的穩(wěn)定性

原動機(jī)和工作機(jī)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性，是指原動機(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)生過大的偏移。

原動機(jī)的選擇2．工作點(diǎn)的穩(wěn)定性原動機(jī)的選擇61

工作點(diǎn)的穩(wěn)定性

曲線3是柴油機(jī)和傳動裝置的共同工作特征曲線，曲線2是起重機(jī)（恒轉(zhuǎn)矩）的載荷特征曲線。

在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A右側(cè)的工作點(diǎn)（如B）是穩(wěn)定的，而左側(cè)的（如C）是不穩(wěn)定的。

負(fù)載特性曲線2和2是拋物線型的，這時(shí)工作點(diǎn)無論在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A的左側(cè)（點(diǎn)C）還是右側(cè)（點(diǎn)B），都將是穩(wěn)定的。原動機(jī)的選擇工作點(diǎn)的穩(wěn)定性曲線3是柴油機(jī)和傳動裝置的共同工作特62

一、選擇原則原動機(jī)的選擇1.滿足工作環(huán)境對原動機(jī)的要求。如能源供應(yīng)，降低噪聲和環(huán)境保護(hù)等要求。2.原動機(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)有穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。3.滿足工作機(jī)啟動、制動、過載能力和發(fā)熱的要求。4.滿足機(jī)械系統(tǒng)整體布置的需要。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。原動機(jī)的選擇一、選擇原則原動機(jī)的選擇1.滿足工作環(huán)境對原動63二、選擇步驟

1.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。

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)件的運(yùn)動和受力求得；

非工作負(fù)載指機(jī)械系統(tǒng)所有額外消耗，如機(jī)械內(nèi)部的摩擦消耗，輔助裝置的消耗（如潤滑系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)的消耗）等。原動機(jī)的選擇二、選擇步驟原動機(jī)的選擇64

2.確定工作機(jī)的工作制度

工作機(jī)的工作制度：指工作負(fù)載隨執(zhí)行系統(tǒng)的工藝要求而變化的規(guī)律。

工作制度包括長期工作制、短期工作制和斷續(xù)工作制三大類，常用載荷—時(shí)間曲線表示。有恒載和變載、斷續(xù)和連續(xù)運(yùn)行、長期和短期運(yùn)行等形式。GB755-2000《旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求》將電機(jī)的工作制度分為9種，以S1—S9表示，分別對應(yīng)于工作機(jī)的不同工作制度。

連續(xù)工作制——S1短期工作制——S2斷續(xù)周期工作制S3……原動機(jī)的選擇2.確定工作機(jī)的工作制度原動機(jī)的選擇65

3.選擇原動機(jī)的類型

首先應(yīng)考慮能源供應(yīng)及環(huán)境要求，選擇確定原動機(jī)的種類再根據(jù)驅(qū)動效率、運(yùn)動精度、負(fù)載大小、過載能力、調(diào)速要求、外形尺寸等因素，綜合考慮工作機(jī)的工況和原動機(jī)的特點(diǎn)，具體分析，以選得合適的類型。電動機(jī)有較高的驅(qū)動效率和運(yùn)動精度，其類型和型號繁多，能滿足不同類型工作機(jī)的要求，而且還具有良好的調(diào)速、啟動和反向功能，因此可作為首選類型對于野外作業(yè)和移動作業(yè)時(shí)，宜選用內(nèi)燃機(jī)。原動機(jī)的選擇3.選擇原動機(jī)的類型原動機(jī)的選擇66

4.選擇原動機(jī)的轉(zhuǎn)速

可根據(jù)工作機(jī)的調(diào)速范圍和傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能要求來選擇。轉(zhuǎn)速選擇過高，導(dǎo)致傳動系統(tǒng)傳動比增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、效率降低；轉(zhuǎn)速選擇過低，則原動機(jī)本身結(jié)構(gòu)增大、價(jià)格較高。一般原動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍可由工作機(jī)的轉(zhuǎn)速乘以傳動系統(tǒng)的常見總傳動比得出。原動機(jī)的選擇4.選擇原動機(jī)的轉(zhuǎn)速原動機(jī)的選擇67

5.確定原動機(jī)的容量

原動機(jī)的容量通常用功率表示。在確定了原動機(jī)的轉(zhuǎn)速后，可由工作機(jī)的負(fù)載功率（或轉(zhuǎn)矩）和工作制來確定原動機(jī)的額定功率。機(jī)械系統(tǒng)所需原動機(jī)功率Pd可表示為Pd是工作機(jī)的工作制度與原動機(jī)工作制度相同前提下所需的原動機(jī)額定功率。原動機(jī)的選擇工作機(jī)所需功率各輔助系統(tǒng)所需的功率從工作機(jī)經(jīng)傳動系統(tǒng)到原動機(jī)的效率從各輔助裝置經(jīng)傳動系統(tǒng)到原動機(jī)的效率考慮過載或功耗波動的余量因數(shù)，一般取1.1～1.3。5.確定原動機(jī)的容量Pd是工作機(jī)的工68第二十九章機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)的功能和分類

機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)特性及其參數(shù)計(jì)算

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

原動機(jī)的選擇第二十九章機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)的功能和分類69傳動系統(tǒng)的功能機(jī)械傳動的分類和特點(diǎn)§29.1傳動系統(tǒng)的功能和分類

傳動系統(tǒng)的功能§29.1傳動系統(tǒng)的功能和分類70

傳動系統(tǒng)是連接原動機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任務(wù)是將原動機(jī)的運(yùn)動和動力按執(zhí)行系統(tǒng)的需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換并傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)。傳動系統(tǒng)的具體功能通常包括以下幾個(gè)方面：（1）減速或增速；（2）變速；（3）增大轉(zhuǎn)矩；（4）改變運(yùn)動形式；（5）分配運(yùn)動和動力；（6）實(shí)現(xiàn)某些操縱和控制功能。傳動系統(tǒng)的功能和分類傳動系統(tǒng)的功能傳動系統(tǒng)是連接原動機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任71一、機(jī)械傳動的分類1.按傳動的工作原理分類機(jī)械傳動嚙合傳動摩擦傳動有中間撓性件齒輪傳動蝸桿傳動螺旋傳動齒輪系傳動定軸輪系傳動周轉(zhuǎn)輪系傳動鏈傳動同步帶傳動普通帶傳動繩傳動摩擦輪傳動傳動系統(tǒng)的功能和分類傳動系統(tǒng)的分類和特點(diǎn)一、機(jī)械傳動的分類1.按傳動的工作原理分類機(jī)械傳動嚙合傳動722.按傳動比的可變性分類機(jī)械傳動定傳動比傳動齒輪傳動蝸桿傳動螺旋傳動鏈傳動帶傳動有級變速傳動變傳動比傳動無級變速傳動摩擦輪無級變速傳動帶式無級變速傳動鏈?zhǔn)綗o級變速傳動傳動系統(tǒng)的功能和分類2.按傳動比的可變性分類機(jī)械傳動定傳動比傳動齒輪傳動蝸桿傳73二、機(jī)械傳動的特點(diǎn)

嚙合傳動的主要特點(diǎn)為：

優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、壽命長，傳動比準(zhǔn)確、傳遞功率大，效率高（蝸桿傳動除外），速度范圍廣。

缺點(diǎn)：對加工制造安裝的精度要求較高。

摩擦傳動的主要特點(diǎn)為：

優(yōu)點(diǎn)：工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，具有過載保護(hù)能力

缺點(diǎn)：外廓尺寸較大、傳動比不準(zhǔn)確、傳動效率較低、元件壽命較短

傳動系統(tǒng)的功能和分類二、機(jī)械傳動的特點(diǎn)嚙合傳動的主要特點(diǎn)為：摩擦74傳動系統(tǒng)的組成常用機(jī)械傳動部件§29.２機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件

傳動系統(tǒng)的組成§29.２機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件751.減速或變速裝置2.起停換向裝置3.制動裝置4.安全保護(hù)裝置

常用機(jī)械傳動部件1.減速器

減速器是用于減速傳動的獨(dú)立部件，它由剛性箱體、齒輪和蝸桿等傳動副及若干附件組成。傳動系統(tǒng)的組成及常用部件傳動系統(tǒng)的組成1.減速或變速裝置2.起停換向裝置3.制動裝置4.安76

類型傳動簡圖傳動比特點(diǎn)及應(yīng)用圓柱齒輪減速器單

級圖1

調(diào)質(zhì)齒輪：i7.1

淬硬齒輪：i6.3（較佳：i5.6）

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單。齒輪可用直齒、斜齒或人字齒。可用于低速輕載，也可用于高速重載兩級展開式圖2

調(diào)質(zhì)齒輪：i=7.1~50

淬硬齒輪：i=7.1~31.5（較佳：i=7.1～20）

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單，高速級常用斜齒。齒輪相對軸承不對稱，齒向載荷分布不均，故要求高速級小齒輪遠(yuǎn)離輸入端，軸應(yīng)有較大剛性兩級同軸式圖3

調(diào)質(zhì)齒輪：i=7.1~50

淬硬齒輪：i=7.1~31.5（較佳：i=7.1～20）

箱體長度較小，但軸向尺寸較大。輸入輸出軸同軸線，布置較合理。中間軸較長，剛性差，齒向載荷分布不均，且高速級齒輪承載能力難于充分利用兩級分流式圖4

調(diào)質(zhì)齒輪：i=7.1~50

淬硬齒輪：i=7.1~31.5（較佳：i=7.1～20）

高速級常用斜齒，一側(cè)左旋，一側(cè)右旋。齒輪對稱布置，齒向載荷分布均勻，兩軸承受載均勻。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，常用于大功率變載荷場合

圓柱齒輪減速器單圖1

應(yīng)用廣泛、結(jié)構(gòu)簡單。齒輪可用77類型傳動簡圖傳動比特點(diǎn)及應(yīng)用錐齒輪減速器圖5

直齒：i≤5

斜齒、曲線齒：i≤8

用于輸出軸和輸入軸兩軸線垂直相交的場合。為保證兩齒輪有準(zhǔn)確的相對位置，應(yīng)有進(jìn)行調(diào)整的結(jié)構(gòu)。齒輪難于精加工，僅在傳動布置需要時(shí)采用圓錐圓柱齒輪減速器圖6

直齒：i=6.3~31.5

斜齒、曲線齒：i=8~40

應(yīng)用場合與單級圓錐齒輪減速器相同。錐齒輪在高速級，可減小錐齒輪尺寸，避免加工困難；小錐齒輪軸常懸臂布置，在高速級可減小其受力蝸桿減速器圖7

i=8~80

大傳動比時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，外廓尺寸小，效率較低。下置蝸桿時(shí)潤滑條件好，應(yīng)優(yōu)先采用，但當(dāng)蝸桿速度太高時(shí)（v5m/s），攪油損失大。上置蝸桿式軸承潤滑不便蝸桿—齒輪減速器

圖8

i=15~480

有蝸桿傳動在高速級和齒輪傳動在高速級兩種形式。前者效率較高，后者應(yīng)用較少

圖5

用于輸出軸和輸入軸兩軸線垂直相交的場合。為保證兩78類型傳動簡圖傳動比特點(diǎn)及應(yīng)用行星齒輪減速器圖5

i=2.8~12.5

傳動型式有多種，NGW型體積小，重量輕，承載能力大，效率高（單級可達(dá)0.97～0.99），工作平穩(wěn)。比普通圓柱齒輪減速器體積和重量減少50%，效率提高30%。但制造精度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜擺線針輪行星減速器圖6

直齒：

單級：i=11~87

傳動比大，效率較高（0.9～0.95），運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，體積小，重量輕。過載和抗沖擊能力強(qiáng)，壽命長。加工難度大，工藝復(fù)雜諧波減速器圖7

單級：i=50~500

傳動比大，同時(shí)參與嚙合齒數(shù)多，承載能力高。體積小，重量輕，效率0.65～0.9，傳動平穩(wěn)，噪音小。制造工藝復(fù)雜

圖5

傳動型式有多種，NGW型體積小，重量輕，承載能792.有級變速裝置

（1）有級變速裝置

（2）交換齒輪變速裝置

（3）離合器變速裝置

（4）塔形帶輪變速裝置

傳動系統(tǒng)的組成及常用部件3.無級變速裝置

2.有級變速裝置（1）有級變速裝置（2）交換齒輪變速裝80機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求機(jī)械傳動類型的選擇傳動系統(tǒng)的總體布置傳動比的分配§29.３機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求§29.３機(jī)械傳81

1.方案設(shè)計(jì)的一般步驟

機(jī)器的執(zhí)行系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)和原動機(jī)的預(yù)選型完成后，即可進(jìn)行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的一般步驟如下：確定傳動系統(tǒng)的總傳動比。選擇傳動的類型、擬定總體布置方案并繪制傳動系統(tǒng)的運(yùn)動簡圖。分配傳動比。即根據(jù)傳動布置方案，將總傳動比向各級傳動進(jìn)行合理分配。計(jì)算傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)，包括各級傳動的功率、轉(zhuǎn)速、效率、轉(zhuǎn)矩等性能參數(shù)。通過強(qiáng)度設(shè)計(jì)和幾何計(jì)算，確定各級傳動的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，如齒輪傳動的中心距、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求1.方案設(shè)計(jì)的一般步驟機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)機(jī)械傳82

2.方案設(shè)計(jì)的基本要求

傳動方案的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要綜合運(yùn)用多種知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方案分析比較，才能設(shè)計(jì)出較為合理的方案。通常設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足以下基本要求：1）傳動系統(tǒng)應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求，而且性能優(yōu)良；2）傳動效率高；3）結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占用空間??；4）便于操作、安全可靠；5）可制造性好、加工成本低；6）維修性好；7）不污染環(huán)境。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.方案設(shè)計(jì)的基本要求傳動方案的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)83

選擇機(jī)械傳動類型時(shí)，可參考以下原則：1.與原動機(jī)和工作機(jī)相互匹配；2.滿足功率和速度的范圍要求；3.考慮傳動比的準(zhǔn)確性及合理范圍；4.考慮結(jié)構(gòu)布置和外廓尺寸的要求；5.考慮機(jī)器質(zhì)量；6.經(jīng)濟(jì)性因素。機(jī)械傳動類型的選擇

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)選擇機(jī)械傳動類型時(shí)，可參考以下原則：機(jī)械傳動類型84傳動系統(tǒng)的總體布置

1.傳動路線的確定

傳動路線的型式串聯(lián)單流傳動并聯(lián)分流傳動并聯(lián)匯流傳動混合傳動

注：□—原動機(jī)；○—傳動；—執(zhí)行機(jī)構(gòu)。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)的總體布置1.傳動路線的確定

串聯(lián)單流852.傳動順序的安排傳動順序通常按以下原則考慮。1）斜齒輪與直齒輪傳動——斜齒輪傳動應(yīng)放在高速級；2）圓錐齒輪與圓柱齒輪傳動——圓錐齒輪應(yīng)放在高速級；3）閉式和開式齒輪傳動——閉式齒輪傳動應(yīng)放在高速級。4）鏈傳動——應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的低速級；5）帶傳動——應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的高速級；6）適宜放在傳動系統(tǒng)的低速級的傳動或機(jī)構(gòu)——對改變運(yùn)動形式的傳動或機(jī)構(gòu)，如齒輪齒條傳動、螺旋傳動、連桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)等一般布置在傳動鏈的末端，使其靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)。7）有級變速傳動與定傳動比傳動——有級變速傳動應(yīng)放在高速級；機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)2.傳動順序的安排傳動順序通常按以下原則考慮。機(jī)械傳動系統(tǒng)868）蝸桿傳動與齒輪傳動——若蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動效率，則應(yīng)將蝸桿傳動置于高速級；——當(dāng)蝸輪材料為無錫青銅或鑄鐵等材料時(shí)，因其允許的齒面滑動速度較低，為防止齒面膠合或嚴(yán)重磨損，蝸桿傳動應(yīng)置于低速級。此外，在布置各傳動的順序時(shí)，還應(yīng)考慮傳動件的壽命、維護(hù)的方便程度、操作人員的安全性以及傳動件對產(chǎn)品的污染等因素。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)8）蝸桿傳動與齒輪傳動——若蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動效率87傳動比的分配

分配傳動比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）通常不應(yīng)超過各種傳動的推薦傳動比；2）分配傳動比應(yīng)注意使各傳動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)3）對于多級減速傳動，可按照“前小后大”（即由高速級向低速級逐漸增大）的原則分配傳動比，且相鄰兩級差值不要過大。4）在多級齒輪減速傳動中，低速級傳動比小些，有利于減小外廓尺寸和質(zhì)量；傳動比的分配分配傳動比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：機(jī)械傳動系統(tǒng)885）在采用濺油潤滑方式時(shí)，分配傳動比要考慮傳動件的浸油條件。展開式或分流式二級圓柱齒輪減速器，其高速級傳動比i1和低速級傳動比i2的關(guān)系通常取i1=(1.2～1.3)i2

分配圓錐－圓柱齒輪減速器的傳動比時(shí)，通常取錐齒輪傳動比i1≈0.25i（i為總傳動比），一般i1≤3.55。6）在蝸桿—齒輪傳動中，將齒輪傳動放在高速級時(shí)，可得到較高的傳動精度。7）對于要求傳動平穩(wěn)、頻繁起停和動態(tài)性能較好的多級齒輪傳動，可按照轉(zhuǎn)動慣量最小的原則設(shè)計(jì)。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)5）在采用濺油潤滑方式時(shí)，分配傳動比要考慮傳動件的浸油條件。89

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性包括運(yùn)動特性和動力特性。運(yùn)動特性如轉(zhuǎn)速、傳動比和變速范圍等；動力特性如功率、轉(zhuǎn)矩、效率及變矩系數(shù)等。

1.傳動比

對于串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)，當(dāng)傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，其總傳動比i為

nr為原動機(jī)的轉(zhuǎn)速或傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速（r/min）；i>1時(shí)為減速傳動，i<1時(shí)為增速傳動。§29.４機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)計(jì)算i1、i2……ik為系統(tǒng)中各級傳動的傳動比。nc為傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速（r/min）；機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性包括運(yùn)動特性和動力特性。運(yùn)動特性90

在各級傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，由于多種因素的影響，系統(tǒng)的實(shí)際總傳動比i常與預(yù)定值i不完全相符，其相對誤差i可表示為

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的傳動比相對誤差

傳動系統(tǒng)中，任一傳動軸的轉(zhuǎn)速ni可由下式計(jì)算：

2.轉(zhuǎn)速和變速范圍

從系統(tǒng)的輸入軸到該軸之間各級傳動比的連乘積。 在各級傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，由于多種因素的影響，系91

有級變速傳動裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速nr一定時(shí)，經(jīng)變速傳動后，若輸出軸可得到z種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為n1、n2、…、nz，則z稱為變速級數(shù)，最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比稱為變速范圍，用Rn表示，即

機(jī)械傳動系統(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)速之比為一常數(shù)，稱為轉(zhuǎn)速公比，用符號表示，即 有級變速傳動裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速nr一定時(shí)92

公比一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為1.06、1.12、1.36、1.41、1.58、1.78、2.00。

變速范圍Rn、變速級數(shù)z和公比之間的關(guān)系為：

變速級數(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)，所以通常變速級數(shù)取為2或3的倍數(shù)。

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)公比一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為1.06、1.1293

各種機(jī)械傳動及傳動部件的效率值可在設(shè)計(jì)手冊中查到。在一個(gè)傳動系統(tǒng)中，設(shè)各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、…n，串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)的總效率為

=12…n3.機(jī)械效率機(jī)械傳動系統(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P可由負(fù)載參數(shù)（力或力矩）及運(yùn)動參數(shù)（線速度或轉(zhuǎn)速）求出，設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的效率為，則傳動系統(tǒng)的輸入功率或原動機(jī)的所需功率為原動機(jī)的額定功率Pe應(yīng)滿足Pe≥Pr，由此可確定Pe值。

4.功率

各種機(jī)械傳動及傳動部件的效率值可在設(shè)計(jì)手冊中查到。94

設(shè)計(jì)各級傳動時(shí)，常以傳動件所在軸的輸入功率Pi為計(jì)算依據(jù)，若從原動機(jī)至該軸之前各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、…i，則有

Pi=P

12…i機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)功率對于批量生產(chǎn)的通用產(chǎn)品，為充分發(fā)揮原動機(jī)的工作能力，應(yīng)以原動機(jī)的額定功率為設(shè)計(jì)功率，即取P＝Pe；對于專用的單臺產(chǎn)品，為減小傳動件的尺寸，降低成本，常以原動機(jī)的所需功率為計(jì)算功率，即取P＝Pr。設(shè)計(jì)各級傳動時(shí)，常以傳動件所在軸的輸入功率Pi為計(jì)95

5.轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù)

傳動系統(tǒng)中任一傳動軸的輸入轉(zhuǎn)矩Ti（Nmm）可由下式求出：

機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì)該軸的輸入功率（kW）該軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。

傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)矩Tc與輸入轉(zhuǎn)矩Tr之比稱為變矩系數(shù)，用K表示，由上式可得：

傳動系統(tǒng)的輸出功率5.轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù)96水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案選擇肥皂壓花機(jī)的傳動路線及傳動比的分配運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算§29.５機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例

水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案選擇§29.５機(jī)械傳動系97機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析水泥管磨機(jī)傳動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，主傳動系統(tǒng)應(yīng)盡量減少傳動級數(shù)、提高效率和降低運(yùn)行費(fèi)用。主要特點(diǎn)是：

1）轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速：10~40r/min

2）功率：×10~103kW

3）起動力矩大，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，露天工作

方案選擇原則：

1）總傳動比不宜過大，可選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機(jī)，這樣，系統(tǒng)的總傳動比約為75～18，故安排2～3級傳動較為合理。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案98

3）對于小型磨機(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。

2）選用機(jī)械效率較高的傳動類型，如齒輪傳動等。蝸桿傳動雖可實(shí)現(xiàn)大傳動比，但效率較低，不適合于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的大功率機(jī)械；由于露天工作，環(huán)境多塵，采用鏈傳動必須很好地密封與潤滑，否則會加速磨損、降低傳動效率；擺線針輪傳動、諧波傳動的效率較齒輪低；不應(yīng)優(yōu)先考慮。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

幾種管磨機(jī)主要傳動系統(tǒng)方案的特點(diǎn)。3）對于小型磨機(jī)，耗電量不大，應(yīng)主要考慮降低初始費(fèi)用99

特點(diǎn)：1）結(jié)構(gòu)簡單、初始費(fèi)用低。2）帶傳動和開式齒輪傳動效率不高，而且?guī)鲃拥某休d能力也受帶型和根數(shù)的限制。

適用于小功率、要求初始費(fèi)用低的磨機(jī)。

1.帶傳動-齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：1.帶傳動-齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案100

2.齒輪傳動—齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案特點(diǎn)：

1）效率高、壽命長、外廓尺寸小2）初始費(fèi)用較高

該方案適用于中型磨機(jī)。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

3.并聯(lián)式匯流傳動系統(tǒng)方案

特點(diǎn)：1）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荷。2）初始費(fèi)用比第2方案低。

該方案適用于中型磨機(jī)。2.齒輪傳動—齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案特點(diǎn)：101

特點(diǎn)：1）閉式傳動，齒輪和軸承受力狀態(tài)較好，效率高2）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)。4.中心驅(qū)動式單流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：4.中心驅(qū)動式單流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)102

特點(diǎn)：1）傳動系統(tǒng)為雙路驅(qū)動，具備第3和第4方案傳動功率大、尺寸小、質(zhì)量輕以及效率高的優(yōu)點(diǎn)；2）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。大型或超大型磨機(jī)采用的中心驅(qū)動，多路并聯(lián)方式，為保證各路傳動的同步和均載，需增加輔助設(shè)備。

該方案適用于大型和超大型磨機(jī)。

5.中心驅(qū)動式并聯(lián)匯流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：5.中心驅(qū)動式并聯(lián)匯流傳動系統(tǒng)方案機(jī)械傳動103

特點(diǎn)：

1）該方案占地面積小，維護(hù)簡單2）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)量所需總費(fèi)用比機(jī)械傳動方案約高（29～50）%。

6.低速電動機(jī)直接驅(qū)動方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析特點(diǎn)：6.低速電動機(jī)直接驅(qū)動方案機(jī)械傳動系統(tǒng)方104

工作條件：電動機(jī)轉(zhuǎn)速

n1=1450r/min，

工作頻率

f=501/min，

傳動比誤差

r=±2%。機(jī)械傳動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)簡圖肥皂壓花機(jī)的傳動路線及傳動比的分配

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析工作條件：機(jī)械傳動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)簡圖肥皂壓花機(jī)的傳動路線及傳動105肥皂塊壓花和出料工藝推桿11壓模工位下模具7上移完成壓花工藝上模具8固定凸輪機(jī)構(gòu)13的頂桿將皂塊推出肥皂塊12

肥皂塊12

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析肥皂塊壓花和出料工藝推桿11壓模工位下模具7上移完成壓花工藝106

一、傳動路線分析該機(jī)包括三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別完成規(guī)定動作，并連續(xù)協(xié)調(diào)工作：曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11完成皂塊送進(jìn)，六桿機(jī)構(gòu)6完成模具的往復(fù)移動，凸輪機(jī)構(gòu)13完成成品移出。整機(jī)共用一個(gè)電動機(jī)。因執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作頻率較低，故需采用減速傳動裝置。減速裝置為三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)公用，由V帶傳動和兩級齒輪傳動組成。帶傳動適宜高速級工作，故安排在第一級，并兼有安全保護(hù)功能。當(dāng)機(jī)器要求具有調(diào)速功能時(shí)，可將帶傳動改為帶式無級變速傳動。

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析

一、傳動路線分析機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析107鏈傳動9是為實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動而設(shè)置的。錐齒輪傳動用于改變傳動方向。該機(jī)的傳動系統(tǒng)為三路并聯(lián)分流傳動，其中模具的往復(fù)運(yùn)動路線為主傳動鏈，皂塊送進(jìn)和送出為輔助傳動鏈。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析鏈傳動9是為實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動而設(shè)置的。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)108電動機(jī)1帶傳動2二級齒輪減速器3離合器4錐齒輪傳動5六桿機(jī)構(gòu)6下模具往復(fù)移動7鏈傳動9曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11錐齒輪傳動10皂塊送進(jìn)12凸輪機(jī)構(gòu)13成品送出14肥皂壓花機(jī)傳動路線圖機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析電動機(jī)1帶傳動2二級齒輪減速器3離合器4錐齒輪傳動5六桿機(jī)構(gòu)109

二、傳動比分配

1.主傳動鏈（電動機(jī)→模具往復(fù)移動）錐齒輪傳動暫定傳動比為1。每壓制一塊肥皂，六桿機(jī)構(gòu)帶動下模具完成一運(yùn)動循環(huán)，分配軸Ⅰ應(yīng)轉(zhuǎn)一周，故軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為nⅠ＝50r/min。因已知電動機(jī)轉(zhuǎn)速nd＝1450r/min，由此可知，該傳動鏈總傳動比的預(yù)定值為

設(shè)帶傳動及二級齒輪減速器中高速級和低速級齒輪傳動的傳動比分別為i1、i2、i3，取i1＝2.5，則減速器的總傳動比為29/2.5=11.6，兩級齒輪傳動平均傳動比為3.4。

機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析二、傳動比分配設(shè)帶傳動及二級齒輪減速器中高速級和110主傳動鏈的實(shí)際總傳動比選取各輪齒數(shù)

za=23，zb=86，zc=21，zd=65。

i總=i1i2i3=2.5×3.739×3.095=28.93傳動比誤差實(shí)際傳動比從潤滑條件出發(fā)，按二級展開式圓柱齒輪減速器傳動比分配公式，取i2＝1.2i3，則由i2i3＝11.6可求得i2＝3.73，i3＝3.11。機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析主傳動鏈的實(shí)際總傳動比選取各輪齒數(shù)za=23，z1112.輔助傳動鏈

皂塊送進(jìn)和成品移位運(yùn)動的工作頻率應(yīng)與模具往復(fù)運(yùn)動頻率相同，即在一個(gè)運(yùn)動周期內(nèi)，三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)各完成一次運(yùn)動循環(huán)，即送進(jìn)→壓花→移位。因此分配軸Ⅱ必須與分配軸Ⅰ同步，即nⅡ＝nⅠ，故鏈傳動9和錐齒輪傳動10的傳動比均應(yīng)為1。

主傳動鏈的實(shí)際總傳動比為：機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析2.輔助傳動鏈主傳動鏈的實(shí)際總傳動比為：機(jī)械傳動系112

運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析負(fù)載總阻力F＝6200N，曳引鏈速度v＝0.3m/s，節(jié)距p＝160mm，驅(qū)動鏈輪齒數(shù)z＝12。板式運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)傳動方案已預(yù)分配各級傳動比為：錐齒輪傳動i1＝3，圓柱齒輪傳動i2＝4.5，鏈傳動i3＝6。電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速nd=750r/min。曳引鏈速度允許誤差r=±5%。運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分113

以下為該傳動系統(tǒng)選擇電動機(jī)型號，并計(jì)算各軸的運(yùn)動和動力特性參數(shù)。1.計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸（Ⅳ軸）轉(zhuǎn)速和功率

r/min=9.4r/min

執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸的輸出功率P為

kW=1.86kW機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析以下為該傳動系統(tǒng)選擇電動機(jī)型號，并計(jì)算各軸的運(yùn)動和動1142.求傳動系統(tǒng)總效率和電動機(jī)功率聯(lián)軸器效率1＝0.99，錐齒輪傳動效率2＝0.96，圓柱齒輪傳動效率3＝0.97，鏈傳動效率4＝0.96，減速器滾動軸承效率5＝0.98，Ⅳ軸為滑動軸承效率6＝0.97，傳動系統(tǒng)的