機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)系統(tǒng)的功能傳動(dòng)系統(tǒng)是連接原動(dòng)機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任務(wù)是將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)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(dòng)形式；〔5〕分配運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力；〔6〕實(shí)現(xiàn)某些操縱和控制功能。二、機(jī)械傳動(dòng)的分類和特點(diǎn)1、機(jī)械傳動(dòng)的分類1)按傳動(dòng)的工作原理分類機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)嚙合傳動(dòng)摩擦傳動(dòng)有中間撓性件齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)齒輪系傳動(dòng)定軸輪系傳動(dòng)周轉(zhuǎn)輪系傳動(dòng)鏈傳動(dòng)同步帶傳動(dòng)普通帶傳動(dòng)繩傳動(dòng)摩擦輪傳動(dòng)2)按傳動(dòng)比的可變性分類機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)定傳動(dòng)比傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)螺旋傳動(dòng)鏈傳動(dòng)帶傳動(dòng)有級(jí)變速傳動(dòng)變傳動(dòng)比傳動(dòng)無級(jí)變速傳動(dòng)摩擦輪無級(jí)變速傳動(dòng)帶式無級(jí)變速傳動(dòng)鏈?zhǔn)綗o級(jí)變速傳動(dòng)2、機(jī)械傳動(dòng)的特點(diǎn)(1)嚙合傳動(dòng)的主要特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、壽命長，傳動(dòng)比準(zhǔn)確、傳遞功率大，效率高〔蝸桿傳動(dòng)除外〕，速度范圍廣。缺點(diǎn)：對加工制造安裝的精度要求較高。(2)摩擦傳動(dòng)的主要特點(diǎn)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(dòng)比不準(zhǔn)確、傳動(dòng)效率較低、元件壽命較短。三、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及常用部件1、傳動(dòng)系統(tǒng)的組成減速或變速裝置起停換向裝置制動(dòng)裝置平安保護(hù)裝置2、常用機(jī)械傳動(dòng)部件1〕減速器減速器是用于減速傳動(dòng)的獨(dú)立部件，它由剛性箱體、齒輪和蝸桿等傳動(dòng)副及假設(shè)干附件組成，常用的減速器如圖1所示。2〕有級(jí)變速裝置①交換齒輪變速裝置②離合器變速裝置③塔形帶輪變速裝置3〕無級(jí)變速裝置圖1常用減速器四、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)1、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和根本要求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(dòng)機(jī)的預(yù)選型完成后，即可進(jìn)行傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比。選擇傳動(dòng)的類型、擬定總體布置方案并繪制傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)簡圖。分配傳動(dòng)比。即根據(jù)傳動(dòng)布置方案，將總傳動(dòng)比向各級(jí)傳動(dòng)進(jìn)行合理分配。計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù)，包括各級(jí)傳動(dòng)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(jí)傳動(dòng)的根本參數(shù)和主要幾何尺寸，如齒輪傳動(dòng)的中心距、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等。2〕方案設(shè)計(jì)的根本要求傳動(dòng)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(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方案分析比擬，才能設(shè)計(jì)出較為合理的方案。通常設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足以下根本要求：傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求，而且性能優(yōu)良；傳動(dòng)效率高；結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占用空間??；便于操作、平安可靠；可制造性好、加工本錢低；維修性好；不污染環(huán)境。2、機(jī)械傳動(dòng)類型的選擇選擇機(jī)械傳動(dòng)類型時(shí)，可參考以下原那么：1〕與原動(dòng)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(dòng)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。3、傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置1〕傳動(dòng)路線確實(shí)定傳動(dòng)路線的型式串聯(lián)單流傳動(dòng)串聯(lián)單流傳動(dòng)并聯(lián)分流傳動(dòng)并聯(lián)匯流傳動(dòng)混合傳動(dòng)

注：□—原動(dòng)機(jī)；○—傳動(dòng)；—執(zhí)行機(jī)構(gòu)。串聯(lián)單流傳動(dòng)并聯(lián)分流傳動(dòng)并聯(lián)匯流傳動(dòng)混合傳動(dòng)

串聯(lián)單流傳動(dòng)并聯(lián)分流傳動(dòng)并聯(lián)匯流傳動(dòng)混合傳動(dòng)

2〕傳動(dòng)順序的安排傳動(dòng)順序通常按以下原那么考慮。1〕斜齒輪與直齒輪傳動(dòng)——斜齒輪傳動(dòng)應(yīng)放在高速級(jí)；2〕圓錐齒輪與圓柱齒輪傳動(dòng)——圓錐齒輪應(yīng)放在高速級(jí)；3〕閉式和開式齒輪傳動(dòng)——閉式齒輪傳動(dòng)應(yīng)放在高速級(jí)。4〕鏈傳動(dòng)——應(yīng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)；5〕帶傳動(dòng)——應(yīng)放在傳動(dòng)系統(tǒng)的高速級(jí)；6〕適宜放在傳動(dòng)系統(tǒng)的低速級(jí)的傳動(dòng)或機(jī)構(gòu)——對改變運(yùn)動(dòng)形式的傳動(dòng)或機(jī)構(gòu)，如齒輪齒條傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)等一般布置在傳動(dòng)鏈的末端，使其靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)。7〕有級(jí)變速傳動(dòng)與定傳動(dòng)比傳動(dòng)——有級(jí)變速傳動(dòng)應(yīng)放在高速級(jí)；8〕蝸桿傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)——假設(shè)蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動(dòng)效率，那么應(yīng)將蝸桿傳動(dòng)置于高速級(jí)；——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(dòng)速度較低，為防止齒面膠合或嚴(yán)重磨損，蝸桿傳動(dòng)應(yīng)置于低速級(jí)。此外，在布置各傳動(dòng)的順序時(shí)，還應(yīng)考慮傳動(dòng)件的壽命、維護(hù)的方便程度、操作人員的平安性以及傳動(dòng)件對產(chǎn)品的污染等因素。4、傳動(dòng)比的分配分配傳動(dòng)比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1〕通常不應(yīng)超過各種傳動(dòng)的推薦傳動(dòng)比；2〕分配傳動(dòng)比應(yīng)注意使各傳動(dòng)件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，防止發(fā)生相互干預(yù)。3〕對于多級(jí)減速傳動(dòng)，可按照“前小后大”〔即由高速級(jí)向低速級(jí)逐漸增大〕的原那么分配傳動(dòng)比，且相鄰兩級(jí)差值不要過大。4〕在多級(jí)齒輪減速傳動(dòng)中，低速級(jí)傳動(dòng)比小些，有利于減小外廓尺寸和質(zhì)量；5〕在采用濺油潤滑方式時(shí)，分配傳動(dòng)比要考慮傳動(dòng)件的浸油條件。6〕在蝸桿—齒輪傳動(dòng)中，將齒輪傳動(dòng)放在高速級(jí)時(shí)，可得到較高的傳動(dòng)精度。7〕對于要求傳動(dòng)平穩(wěn)、頻繁起停和動(dòng)態(tài)性能較好的多級(jí)齒輪傳動(dòng)，可按照轉(zhuǎn)動(dòng)慣量最小的原那么設(shè)計(jì)。五、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性及其參數(shù)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的特性包括運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性。運(yùn)動(dòng)特性如轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比和變速范圍等；動(dòng)力特性如功率、轉(zhuǎn)矩、效率及變矩系數(shù)等。1、傳動(dòng)比對于串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)，當(dāng)傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其總傳動(dòng)比i為其中，nr為原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速〔r/min〕；nc為傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速〔r/min〕；i1，i2，…，ik為系統(tǒng)中各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比。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i常與預(yù)定值i不完全相符，其相對誤差ri可表示為2、轉(zhuǎn)速和變速范圍傳動(dòng)系統(tǒng)中，任一傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速ni可由下式計(jì)算：其中，表示從系統(tǒng)的輸入軸到該軸之間各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積。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)變速傳動(dòng)后，假設(shè)輸出軸可得到z種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為n1、n2、…、nz，那么z稱為變速級(jí)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，即其中，。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(hào)Φ表示，即公比Φ一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為、、、、、、。變速范圍Rn、變速級(jí)數(shù)z和公比Φ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。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(jí)數(shù)取為2或3的倍數(shù)。3、機(jī)械效率各種機(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1、2、…n，串聯(lián)式單流傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率為=12…n4、功率機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率可由負(fù)載參數(shù)〔力或力矩〕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，那么傳動(dòng)系統(tǒng)的輸入功率或原動(dòng)機(jī)的所需功率為原動(dòng)機(jī)的額定功率Pe應(yīng)滿足Pe≥Pr，由此可確定Pe值。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)算依據(jù)，假設(shè)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1、2、…i，那么有其中，P表示設(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(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P＝Pe；對于專用的單臺(tái)產(chǎn)品，為減小傳動(dòng)件的尺寸，降低本錢，常以原動(dòng)機(jī)的所需功率為計(jì)算功率，即取P＝Pr。5、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Ti〔N?m〕可由下式求出：其中，Pi表示軸的輸入功率〔KW〕，ni表示軸的轉(zhuǎn)速〔r/min〕。傳動(dòng)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：其中，Pc表示傳動(dòng)系統(tǒng)的輸出功率。參考文獻(xiàn)1.吳宗澤.高等機(jī)械設(shè)計(jì).北京:清華大學(xué)出版社.1991.