第四章傳動系統(tǒng)設計

第四章

傳動系統(tǒng)設計機械系統(tǒng)設計目錄傳動系統(tǒng)概述分級變速傳動系統(tǒng)設計分級變速的特殊設計無級變速傳動系統(tǒng)設計傳動系統(tǒng)結構設計4.1傳動系統(tǒng)概述機械系統(tǒng)的傳動是將動力源或某個執(zhí)行系統(tǒng)（執(zhí)行件）的速度、力矩傳遞給執(zhí)行件，使該執(zhí)行件具有某種運動和出力的功能。動力系統(tǒng)執(zhí)行系統(tǒng)4.1傳動系統(tǒng)概述傳動鏈—傳動件將動力源與執(zhí)行件有機的結合起來，構成傳動關系的相互聯(lián)系，通常稱為傳動鏈。傳動鏈的作用：將動力系統(tǒng)提供的運動和動力，經過變換后傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的工作要求4.1傳動系統(tǒng)概述外聯(lián)傳動鏈—傳動鏈兩端件之間無嚴格的傳動比要求的傳動鏈。主要保證：運動和動力的傳遞。內聯(lián)傳動鏈—傳動鏈兩端件之間有嚴格的傳動比要求的傳動鏈。主要保證：傳動的準確性。4.1傳動系統(tǒng)概述傳動系統(tǒng)的主要功能(1)實現從動力源到執(zhí)行件的升、降速功能(2)實現執(zhí)行件的變速功能(3)實現執(zhí)行件運動形式和運動規(guī)律的變化功能(4)實現對不同執(zhí)行件的運動分配功能(5)實現從動力源到執(zhí)行件的動力轉換功能作用：傳遞和轉換速度與力矩。傳動鏈外聯(lián)傳動鏈：速度、動力內聯(lián)傳動鏈：速度、動力和精度4.1.2傳動系統(tǒng)分類與組成機械傳動裝置分類有級變速無級變速速度可變速度恒定機械無級變速液壓無級變速電氣無級變速滑移齒輪變換齒輪交換皮帶輪速度機械傳動裝置舉例獨立驅動傳動系統(tǒng)龍門起重機運動簡圖曲柄壓力機傳動系統(tǒng)數控機械傳動系統(tǒng)裝配機器人傳動原理立式加工中心傳動系統(tǒng)集中驅動傳動系統(tǒng)－－執(zhí)行件間有嚴格的傳動比要求集中驅動傳動系統(tǒng)－－各執(zhí)行件間運動有順序或協(xié)調要求電阻壓帽自動機傳動系統(tǒng)變速裝置起停和換向裝置4.1.3傳動系統(tǒng)組成制動裝置安全保護裝置（一）變速裝置變換齒輪變速滑移齒輪變速離合器變速嚙合器變速其它變速方式變換齒輪變速特點：結構簡單、軸向尺寸小。缺點：更換齒輪費時費力，剛性和潤滑條件差?；讫X輪變速特點：傳遞較大的轉矩和較高的轉速，變速方便，空載功率損失小。缺點：不能運動中變速，傳動平穩(wěn)性差。離合器變速牙嵌式離合器齒輪式離合器摩擦片式離合器嚙合器變速普通嚙合同步嚙合器先同步后變速，變速平穩(wěn)。廣泛用于汽車、叉車、挖掘機等行走機械的變速箱中。（二）起停和換向裝置考慮因素工況：動力源換向、起停的頻度內燃機電動機直接起停和換向采用離合器摩擦離合器液力偶合器基本要求：方便省力、安全可靠、結構簡單，并能傳遞足夠的動力。鋼球壓緊式摩擦離合器齒輪－摩擦離合器換向機構齒輪換向機構惰輪軸布置方案（三）制動裝置電氣制動：機械制動：電動機反接制動。非摩擦式摩擦式閘帶式外抱塊式盤式內張?zhí)闶酱艤u流式磁粉式水渦流式閘帶式制動器結構簡單、軸向尺寸小，操縱方便；單向力作用，制動帶磨損不均勻。適用于中小型機械。制動裝置的設計工作可靠、操縱方便、制動迅速平穩(wěn)、結構簡單、磨損小、散熱好。制動器與離合器必須互鎖；高速軸合理確定安裝位置：變速范圍小的軸靠近執(zhí)行件基本要求：（四）安全保護裝置銷釘安全聯(lián)軸器鋼珠安全離合器摩擦安全離合器依靠連接件的折斷、分離和打滑來停止或限制轉矩的傳遞。銷釘安全聯(lián)軸器設置傳動鏈的薄弱環(huán)節(jié)鋼珠安全聯(lián)軸器過載打滑摩擦安全聯(lián)軸器4.1.3傳動系統(tǒng)常用機構

齒輪機構連桿機構凸輪機構螺旋機構4.2傳動系統(tǒng)的運動設計普通車床的主傳動系統(tǒng)圖三個傳動組：

三對傳動副

兩對傳動副

兩對傳動副I,II,III,IV分別有1，3，6，12個轉速。軸線轉速線轉速點傳動線轉速圖轉速線轉速線是一組間距相等的水平線，用它來表示轉速的對數坐標。相鄰轉速間的比值相等，即公比:例題中12級主軸轉速：31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400r/min.傳動線傳動線是指軸線間轉速點的連線，它表示相應傳動副及其傳動比值。傳動線的傾斜方向和傾斜程度分別表示傳動比的升降和大小。轉速圖三線一點：軸線、轉速線、轉速點、傳動線表示了軸數、主軸及傳動軸的轉速級數、轉速值及其傳動路線、變速組組數及傳動順序、各變速組的傳動副數及傳動比值。轉速圖原理—傳動比分配方程（1）1）基本組變速組a中有三對傳動副，它們的傳動比分別為：傳動比分配方程：常規(guī)變速系統(tǒng)－擴大順序2）擴大組變速組b中有兩對傳動副，它們的傳動比分別為：X1＝3為第一擴大組的級比指數。它等于基本組的傳動副數P0，在轉速圖上表現為相鄰傳動線間隔為3格。X2＝6為第二擴大組的級比指數。X2=p0xp1Xi完全代表了這個變速組的性質。變速范圍設計原則在設計機床的變速系統(tǒng)時，降速傳動中應使最小傳動比升速傳動中，應使最大傳動比主傳動鏈任一變速組的變速范圍應滿足變速范圍：結構網結構網就是將結構式表示的內容用類似轉速圖的線圖表示。常用結構式或結構網進行方案對比。結構式變速組的傳動副pi和級比指數xi是它的基本參數。傳動結構式：按運動的傳遞順序將表示每個變速組的兩個基本參數寫成乘積的形式。傳動方案可以多種排列次序：三轉速圖的擬定運動設計主要內容：1）確定輸出轉速數列2）確定傳動組數和傳動副數3）確定結構式或結構網4）畫轉速圖三轉速圖的擬定轉速圖擬定的一般原則1）前多后少2）前密后疏3）升2降44）前慢后快四、轉速圖的擬定舉例欲設計某機械設備的主傳動系統(tǒng)。已知：輸出的最高轉速nmax=1400r/min，最低轉速nmin=31.5r/min，級數Z=12，輸出轉速公比φ=1.41，試擬定轉速圖。設計結構網時的考慮因素：(1)極限變速范圍；(2)擴大順序繪制轉速圖時的原則：抓兩端，連中間轉速圖的擬定舉例（1）前述普通車床的主傳動系統(tǒng)運動設計。1）確定轉速系列（根據設計要求）2）定傳動組數和傳動副數將主軸轉速級數分解，得到可能的方案：12＝4x312=3x412=3x2x212=2x3x212=2x2x3一般將傳動副數多的變速組放在靠近電動機處，可使小尺寸的零件多，節(jié)省材料、結構緊湊。即“前多后少”原則。轉速圖的擬定舉例（2）3）寫傳動結構式或畫結構網安排擴大順序，即哪個為基本組，哪個為擴大組。校核變速范圍；選擇中間軸變速范圍最小的方案；擴大順序盡量與傳動順序一致。轉速圖的擬定舉例（3）4）選電動機轉速n0成本低、易購買；電動機同步轉速與主軸最高轉速接近。5）定中間軸轉速在升速與降速范圍內，分配各傳動組的傳動比，確定中間軸的轉速?！扒奥罂臁痹瓌t；從后向前遞推較為方便。五

齒輪齒數的確定（1）齒數和不宜過大Z<100,避免結構增大避免根切；小齒輪齒根至鍵槽底部應具有足夠的厚度;a≥2m（2）最小齒數不能過?。?）轉速誤差合理（4）三聯(lián)滑移齒輪，最大和次大齒數差大于4五

齒輪齒數的確定傳動組內相同模數齒輪的齒數確定---計算法五

齒輪齒數的確定例：有一三聯(lián)滑移齒輪傳動組，3個齒輪副的傳動比分別為i1=1、i2=1/1.41、i3=1/2，試用計算法確定各齒輪的齒數。五

齒輪齒數的確定傳動組內相同模數齒輪的齒數確定--查表法i5152606264666870727412630313233343536371.4125262930217202224五

齒輪齒數的確定傳動組內不同模數齒輪的齒數確定計算轉速傳動件或執(zhí)行件能夠傳遞最大功率的最低轉速

計算轉速恒功率特性恒轉矩特性功率扭矩特性計算轉速執(zhí)行軸的計算轉速傳動軸的計算轉速齒輪的計算轉速六齒輪布置與排列（1）1）滑移齒輪的軸向布置一般布置在主動軸上（降速傳動時，主動軸齒輪?。?；兩個固定齒輪間距應大于滑移齒輪寬度＋間隙2）一個變速組內齒輪軸向位置一般采用窄式排列，以縮短軸向尺寸；3）兩個變速組內齒輪軸向位置六齒輪布置與排列（2）無級變速傳動系統(tǒng)簡介電力無級變速：直流變速、交流變速流體無級變速：液力變矩器、液壓變速機械無級變速采用摩擦傳動機構實現無級調速無級變速傳動系統(tǒng)簡介--液力變矩器液力變矩器工作原理泵輪渦輪導輪鎖止離合器HIVEC自動變速箱——液力變矩器機械無級變速機構正交軸無級調速R3d2ω1S312ω3相交軸錐盤環(huán)錐式無級傳動12R2ASω1R3ω33OβT3

P3aθR2t滾錐平盤式無級傳動ω1R3rbra132βT3

P3V2R1ω3鋼球平盤式無級傳動R1ω1R3ω31324aT3

P3ω2鋼環(huán)分離錐盤式無級傳動1R103鋼環(huán)2ω1ω3R30T3

P3鋼環(huán)分離錐盤式無級傳動—實現原理圖鋼環(huán)分離錐盤式無級傳動—CVT變速箱弧錐環(huán)盤式無級傳動d1tω1ω3122'3Rδ0βOOaT3P