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天津大学机械原理与机械设计天津大学机械原理与机械设计主编张策第二十九章机械执行主编张策第二十九章机械执行系统的方案设计系统的方案设计传动系统的功能传动系统的功能机械传动的分类和特点机械传动的分类和特点29.1 传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类 类型类型传动简图传动简图传动比传动比特点及应用特点及应用圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器单单级级图1调质齿轮：i7.1淬硬齿轮：i6.3（较佳：i5.6）应应用用广广泛泛、结结构构简简单单。齿齿轮轮可可用用直直齿齿、斜斜齿齿或或人人字字齿齿。可可用用于于低低速速轻轻载载，也也可可用用于于高速重载高速重载两两级级展展开开式式图2调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5（较佳：i=7.120）应应用用广广泛泛、结结构构简简单单，高高速速级级常常用用斜斜齿齿。齿齿轮轮相相对对轴轴承承不不对对称称，齿齿向向载载荷荷分分布布不不均均，故故要要求求高高速速级级小小齿齿轮轮远远离输入端，轴应有较大刚性离输入端，轴应有较大刚性两两级级同同轴轴式式图3调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5（较佳：i=7.120）箱箱体体长长度度较较小小，但但轴轴向向尺尺寸寸较较大大。输输入入输输出出轴轴同同轴轴线线，布布置置较较合合理理。中中间间轴轴较较长长，刚刚性性差差，齿齿向向载载荷荷分分布布不不均均，且且高高速速级级齿齿轮轮承承载载能能力力难难于于充分利用充分利用两两级级分分流流式式图4调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5（较佳：i=7.120）高高速速级级常常用用斜斜齿齿，一一侧侧左左旋旋，一一侧侧右右旋旋。齿齿轮轮对对称称布布置置，齿齿向向载载荷荷分分布布均均匀匀，两两轴轴承承受受载载均均匀匀。结结构构复复杂杂，常用于大功率变载荷场合常用于大功率变载荷场合类型类型传动简图传动简图传动比传动比特点及应用特点及应用锥齿轮减锥齿轮减速器速器图5直齿：i5斜齿、曲线齿：i8 用用于于输输出出轴轴和和输输入入轴轴两两轴轴线线垂垂直直相相交交的的场场合合。为为保保证证两两齿齿轮轮有有准准确确的的相相对对位位置置，应应有有进进行行调调整整的的结结构构。齿齿轮轮难难于于精精加加工工，仅仅在在传传动动布布置置需要时采用需要时采用圆锥圆柱圆锥圆柱齿轮减速齿轮减速器器图6直齿：i=6.331.5斜齿、曲线齿：i=840应应用用场场合合与与单单级级圆圆锥锥齿齿轮轮减减速速器器相相同同。锥锥齿齿轮轮在在高高速速级级，可可减减小小锥锥齿齿轮轮尺尺寸寸，避避免免加加工工困困难难；小小锥锥齿齿轮轮轴轴常常悬悬臂臂布布置置，在在高高速速级级可可减减小小其受力其受力蜗杆减速蜗杆减速器器图7i=880大大传传动动比比时时结结构构紧紧凑凑，外外廓廓尺尺寸寸小小，效效率率较较低低。下下置置蜗蜗杆杆时时润润滑滑条条件件好好，应应优优先先采采用用，但但当当蜗蜗杆杆速速度度太太高高时时（v v 5m/s5m/s），搅搅油油损损失失大大。上置蜗杆式轴承润滑不便上置蜗杆式轴承润滑不便蜗杆蜗杆齿齿轮减速器轮减速器图8i=15480有有蜗蜗杆杆传传动动在在高高速速级级和和齿齿轮轮传传动动在在高高速速级级两两种种形形式式。前前者者效效率率较较高高，后后者者应应用用较较少少类型类型传动简图传动简图传动比传动比特点及应用特点及应用行星齿轮行星齿轮减速器减速器图5i=2.812.5传传动动型型式式有有多多种种，NGWNGW型型体体积积小小，重重量量轻轻，承承载载能能力力大大，效效率率高高（单单级级可可达达0.970.970.990.99），工工作作平平稳稳。比比普普通通圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器体体积积和和重重量量减减少少50%50%，效效率率提提高高30%30%。但制造精度要求高，结构复杂但制造精度要求高，结构复杂 摆线针轮摆线针轮行星减速行星减速器器图6直齿：单级：i=1187传传动动比比大大，效效率率较较高高（0.90.90.950.95），运运转转平平稳稳，噪噪声声低低，体体积积小小，重重量量轻轻。过过载载和和抗抗冲冲击击能能力力强强，寿寿命命长长。加加工工难难度度大大，工工艺复杂艺复杂 谐波减速谐波减速器器图7单级：i=50500 传传动动比比大大，同同时时参参与与啮啮合合齿齿数数多多，承承载载能能力力高高。体体积积小小，重重量量轻轻，效效率率0.650.650.90.9，传传动动平平稳稳，噪音小。制造工艺复杂噪音小。制造工艺复杂 2.2.有级变速装置有级变速装置（1 1）有级变速装置）有级变速装置（2 2）交换齿轮变速装置）交换齿轮变速装置（3 3）离合器变速装置）离合器变速装置（4 4）塔形带轮变速装置）塔形带轮变速装置 传动系统的组成及常用部件传动系统的组成及常用部件3.3.无级变速装置无级变速装置 机械传动系统方案设计的过程和基本要求机械传动系统方案设计的过程和基本要求机械传动类型的选择机械传动类型的选择传动系统的总体布置传动系统的总体布置传动比的分配传动比的分配29.机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 1.1.方案设计的一般步骤方案设计的一般步骤 机机器器的的执执行行系系统统方方案案设设计计和和原原动动机机的的预预选选型型完完成成后后，即即可可进行传动系统的方案设计。设计的一般步骤如下：进行传动系统的方案设计。设计的一般步骤如下：确定传动系统的总传动比。确定传动系统的总传动比。选选择择传传动动的的类类型型、拟拟定定总总体体布布置置方方案案并并绘绘制制传传动动系系统统的的运运动简图。动简图。分分配配传传动动比比。即即根根据据传传动动布布置置方方案案，将将总总传传动动比比向向各各级级传传动进行合理分配。动进行合理分配。计计算算传传动动系系统统的的性性能能参参数数，包包括括各各级级传传动动的的功功率率、转转速速、效率、转矩等性能参数。效率、转矩等性能参数。通通过过强强度度设设计计和和几几何何计计算算，确确定定各各级级传传动动的的基基本本参参数数和和主主要几何尺寸，如齿轮传动的中心距、齿数、模数、齿宽等。要几何尺寸，如齿轮传动的中心距、齿数、模数、齿宽等。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计的过程和基本要求机械传动系统方案设计的过程和基本要求 2.2.方案设计的基本要求方案设计的基本要求传传动动方方案案的的设设计计是是一一项项复复杂杂的的工工作作，需需要要综综合合运运用用多多种种知知识识和和实实践践经经验验，进进行行多多方方案案分分析析比比较较，才才能能设设计计出出较较为为合合理理的方案。通常设计方案应满足以下基本要求：的方案。通常设计方案应满足以下基本要求：1 1）传动系统应满足机器的功能要求，而且性能优良；）传动系统应满足机器的功能要求，而且性能优良；2 2）传动效率高；）传动效率高；3 3）结构简单紧凑、占用空间小；）结构简单紧凑、占用空间小；4 4）便于操作、安全可靠；）便于操作、安全可靠；5 5）可制造性好、加工成本低；）可制造性好、加工成本低；6 6）维修性好；）维修性好；7 7）不污染环境。）不污染环境。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计选择机械传动类型时，可参考以下原则：选择机械传动类型时，可参考以下原则：1.1.与原动机和工作机相互匹配；与原动机和工作机相互匹配；2.2.满足功率和速度的范围要求；满足功率和速度的范围要求；3.3.考虑传动比的准确性及合理范围；考虑传动比的准确性及合理范围；4.4.考虑结构布置和外廓尺寸的要求；考虑结构布置和外廓尺寸的要求；5.5.考虑机器质量；考虑机器质量；6.6.经济性因素。经济性因素。机械传动类型的选择机械传动类型的选择 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计传动系统的总体布置传动系统的总体布置 1.1.传动路线的确定传动路线的确定传动路线的型式传动路线的型式串联单流传动串联单流传动并联分流传动并联分流传动并联汇流传动并联汇流传动混合传动混合传动注：注：原动机；原动机；传动；传动；执行机构。执行机构。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计2.2.传动顺序的安排传动顺序的安排传动顺序通常按以下原则考虑。传动顺序通常按以下原则考虑。1 1）斜齿轮与直齿轮传动）斜齿轮与直齿轮传动斜齿轮传动应放在高速级斜齿轮传动应放在高速级；2 2）圆锥齿轮与圆柱齿轮传动）圆锥齿轮与圆柱齿轮传动圆锥齿轮应放在高速级圆锥齿轮应放在高速级；3 3）闭闭 式式 和和 开开 式式 齿齿 轮轮 传传 动动 闭闭 式式 齿齿 轮轮 传传 动动 应应 放放 在在 高高 速速 级级。4 4）链传动）链传动应放在传动系统的应放在传动系统的低速级低速级；5 5）带传动）带传动应放在传动系统的应放在传动系统的高速级高速级；6 6）适适宜宜放放在在传传动动系系统统的的低低速速级级的的传传动动或或机机构构对对改改变变运运动动形形式式的的传传动动或或机机构构，如如齿齿轮轮齿齿条条传传动动、螺螺旋旋传传动动、连连杆杆机机构构及及凸凸轮机构等一般布置在轮机构等一般布置在传动链的末端传动链的末端，使其靠近执行机构。，使其靠近执行机构。7 7）有有级级变变速速传传动动与与定定传传动动比比传传动动有有级级变变速速传传动动应应放放在在高高速速级；级；机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计8 8）蜗蜗杆杆传传动动与与齿齿轮轮传传动动若若蜗蜗轮轮材材料料为为锡锡青青铜铜，为为提提高高传动效率，则应将蜗杆传动置于高速级；传动效率，则应将蜗杆传动置于高速级；当当蜗蜗轮轮材材料料为为无无锡锡青青铜铜或或铸铸铁铁等等材材料料时时，因因其其允允许许的的齿齿面面滑滑动动速速度度较较低低，为为防防止止齿齿面面胶胶合合或或严严重重磨磨损损，蜗蜗杆杆传传动应置于低速级。动应置于低速级。此此外外，在在布布置置各各传传动动的的顺顺序序时时，还还应应考考虑虑传传动动件件的的寿寿命命、维维护护的的方方便便程程度度、操操作作人人员员的的安安全全性性以以及及传传动动件件对对产产品品的的污污染等因素。染等因素。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计传动比的分配传动比的分配 分配传动比时应注意以下几点：分配传动比时应注意以下几点：1 1）通常不应超过各种传动的推荐传动比；）通常不应超过各种传动的推荐传动比；2 2）分分配配传传动动比比应应注注意意使使各各传传动动件件尺尺寸寸协协调调、结结构构匀匀称称，避免发生相互干涉。避免发生相互干涉。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计3 3）对于多级减速传动，可按照）对于多级减速传动，可按照“前小后大前小后大”（即由高速级（即由高速级向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。要过大。4 4）在多级齿轮减速传动中，低速级传动比小些，有利于减）在多级齿轮减速传动中，低速级传动比小些，有利于减小外廓尺寸和质量；小外廓尺寸和质量；5 5）在在采采用用溅溅油油润润滑滑方方式式时时，分分配配传传动动比比要要考考虑虑传传动动件件的的浸浸油条件。油条件。展展开开式式或或分分流流式式二二级级圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器，其其高高速速级级传传动动比比i1和低速级传动比和低速级传动比i2的关系通常取的关系通常取i1=(1.21.3)i2分分配配圆圆锥锥圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器的的传传动动比比时时，通通常常取取锥锥齿齿轮轮传传动比动比i10.25i（i为总传动比），一般为总传动比），一般i13.55。6 6）在在蜗蜗杆杆齿齿轮轮传传动动中中，将将齿齿轮轮传传动动放放在在高高速速级级时时，可可得得到较高的传动精度。到较高的传动精度。7 7）对对于于要要求求传传动动平平稳稳、频频繁繁起起停停和和动动态态性性能能较较好好的的多多级级齿齿轮传动，可按照转动惯量最小的原则设计。轮传动，可按照转动惯量最小的原则设计。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计机机械械传传动动系系统统的的特特性性包包括括运运动动特特性性和和动动力力特特性性。运运动动特特性性如如转转速速、传传动动比比和和变变速速范范围围等等；动动力力特特性性如如功功率率、转转矩矩、效效率率及及变变矩矩系系数等。数等。1.1.传动比传动比对对于于串串联联式式单单流流传传动动系系统统，当当传传递递回回转转运运动动时时，其其总总传传动动比比i为为nr为为原原动动机机的的转转速速或或传传动动系系统统的的输输入入转速转速（r/min）；i1时为减速传动，时为减速传动，i1时为增速传动。时为增速传动。29.机械传动系统的特性及其参数计算机械传动系统的特性及其参数计算i1、i2ik为为系系统统中中各各级级传传动动的的传动比。传动比。nc为为 传传 动动 系系 统统 的的 输输 出出 转转 速速（r/min）；在在各各级级传传动动的的设设计计计计算算完完成成后后，由由于于多多种种因因素素的的影影响响，系系统统的的实实际际总总传传动动比比i i常常与与预预定定值值i不不完完全全相相符符，其其相相对对误误差差i可表示为可表示为机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计系统的传动比相对误差系统的传动比相对误差传动系统中，任一传动轴的转速传动系统中，任一传动轴的转速n ni i可由下式计算：可由下式计算：2.2.转速和变速范围转速和变速范围从系统的输入轴到该轴之间各级传从系统的输入轴到该轴之间各级传动比的连乘积。动比的连乘积。有级变速传动装置中，当输入轴的转速有级变速传动装置中，当输入轴的转速nr一定时，经变速传一定时，经变速传动后，若输出轴可得到动后，若输出轴可得到z种转速，并由小到大依次为种转速，并由小到大依次为n1、n2、nz，则则z称为称为变速级数变速级数，最高转速与最低转速之比称为，最高转速与最低转速之比称为变变速范围速范围，用，用Rn表示，即表示，即机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计输输出出转转速速常常采采用用等等比比数数列列分分布布，且且任任意意两两相相邻邻转转速速之之比比为为一常数，称为一常数，称为转速公比转速公比，用符号，用符号表示，即表示，即公公比比一一般般按按标标准准值值选选取取，常常用用值值为为1.061.06、1.121.12、1.361.36、1.411.41、1.581.58、1.781.78、2.002.00。变速范围变速范围Rn、变速级数变速级数z和公比和公比之间的关系为：之间的关系为：变变速速级级数数越越多多，变变速速装装置置的的功功能能越越强强，但但结结构构也也越越复复杂杂。在在齿齿轮轮变变速速器器中中，常常用用的的滑滑移移齿齿轮轮是是双双联联或或三三联联，所所以以通通常常变速级数取为变速级数取为2 2或或3 3的倍数的倍数。机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计各种机械传动及传动部件的效率值可在设计手册中查到。各种机械传动及传动部件的效率值可在设计手册中查到。在一个传动系统中，设各传动及传动部件的效率分别为在一个传动系统中，设各传动及传动部件的效率分别为1、2、n，串联式单流传动系统的总效率，串联式单流传动系统的总效率为为=12n3.3.机械效率机械效率机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计机机器器执执行行机机构构的的输输出出功功率率P可可由由负负载载参参数数（力力或或力力矩矩）及及运运动动参参数数（线线速速度度或或转转速速）求求出出，设设执执行行机机构构的的效效率率为为，则传动系统的输入功率或原动机的所需功率为则传动系统的输入功率或原动机的所需功率为原原动动机机的的额额定定功功率率Pe应应满满足足PePr，由此可确定由此可确定Pe值。值。4.4.功率功率设设计计各各级级传传动动时时，常常以以传传动动件件所所在在轴轴的的输输入入功功率率Pi为为计计算算依依据据，若若从从原原动动机机至至该该轴轴之之前前各各传传动动及及传传动动部部件件的的效效率率分别为分别为1、2、i，则有，则有Pi=P12i机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计设计功率设计功率对于批量生产的通用产品，为充分发挥原动机的工作能对于批量生产的通用产品，为充分发挥原动机的工作能力，应以原动机的额定功率为设计功率，即取力，应以原动机的额定功率为设计功率，即取PPe；对于专用的单台产品，为减小传动件的尺寸，降低成本，对于专用的单台产品，为减小传动件的尺寸，降低成本，常以原动机的所需功率为计算功率，即取常以原动机的所需功率为计算功率，即取PPr。5.5.转矩和变矩系数转矩和变矩系数传动系统中任一传动轴的输入转矩传动系统中任一传动轴的输入转矩Ti（Nmm）可由下式求出：可由下式求出：机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计该轴的输入功率该轴的输入功率（kW）该轴的转速该轴的转速（r/min）。传传动动系系统统的的输输出出转转矩矩Tc与与输输入入转转矩矩Tr之之比比称称为为变变矩矩系系数数，用用K表示，由上式可得：表示，由上式可得：传动系统的输出功率传动系统的输出功率水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择肥皂压花机的传动路线及传动比的分配肥皂压花机的传动路线及传动比的分配运输机传动系统特性参数计算运输机传动系统特性参数计算29.机械传动系统方案设计实例机械传动系统方案设计实例 机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择水水泥泥管管磨磨机机属属于于连连续续运运转转的的低低速速大大功功率率设设备备，主主传传动动系系统统应尽量减少传动级数、提高效率和降低运行费用。应尽量减少传动级数、提高效率和降低运行费用。主要特点是主要特点是：1 1）转速低，转速）转速低，转速：1040 r/min2 2）功率：）功率：10103 kW3 3）起动力矩大，连续运转，载荷平稳，露天工作）起动力矩大，连续运转，载荷平稳，露天工作方案选择原则：方案选择原则：1 1）总总传传动动比比不不宜宜过过大大，可可选选用用同同步步转转速速为为750r/min的的电电动动机机，这这样样，系系统统的的总总传传动动比比约约为为7518，故故安安排排23级级传动较为合理。传动较为合理。3 3）对对于于小小型型磨磨机机，耗耗电电量量不不大大，应应主主要要考考虑虑降降低低初初始始费费用，中型磨机应兼顾初始费用和运行费用。用，中型磨机应兼顾初始费用和运行费用。2 2）选选用用机机械械效效率率较较高高的的传传动动类类型型，如如齿齿轮轮传传动动等等。蜗蜗杆杆传传动动虽虽可可实实现现大大传传动动比比，但但效效率率较较低低，不不适适合合于于连连续续运运转转的的大大功功率率机机械械；由由于于露露天天工工作作，环环境境多多尘尘，采采用用链链传传动动必必须须很很好好地地密密封封与与润润滑滑，否否则则会会加加速速磨磨损损、降降低低传传动动效效率率；摆线针轮传动、谐波传动的效率较齿轮低；不应优先考虑。摆线针轮传动、谐波传动的效率较齿轮低；不应优先考虑。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析几种管磨机主要传动系统方案的特点几种管磨机主要传动系统方案的特点。特点：特点：1 1）结构简单、初始费用低。）结构简单、初始费用低。2 2）带传动和开式齿轮传动效）带传动和开式齿轮传动效率不高，而且带传动的承载率不高，而且带传动的承载能力也受带型和根数的限制。能力也受带型和根数的限制。适适用用于于小小功功率率、要要求求初初始始费用低的磨机。费用低的磨机。1.1.带传动带传动-齿轮传动串联式单流传动系统方案齿轮传动串联式单流传动系统方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 2.2.齿轮传动齿轮传动齿轮传动串联式单流传动系统方案齿轮传动串联式单流传动系统方案特点：特点：1 1）效率高、寿命长、外廓尺寸小）效率高、寿命长、外廓尺寸小2 2）初始费用较高）初始费用较高 该方案适用于中型磨机。该方案适用于中型磨机。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 3.3.并联式汇流传动系统方案并联式汇流传动系统方案特点：特点：1 1）因因齿齿轮轮啮啮合合时时产产生生的的切切向向力力和和径径向向力力分分别别平平衡衡而而降降低低了了磨磨筒筒轴轴承承的的载载荷。荷。2 2）初始费用比第）初始费用比第2 2方案低。方案低。该方案适用于中型磨机。该方案适用于中型磨机。特点：特点：1 1）闭式传动，齿轮和轴承受力状态较好，效率高）闭式传动，齿轮和轴承受力状态较好，效率高 2 2）齿轮加工精度要求高，结构较复杂。）齿轮加工精度要求高，结构较复杂。该方案适用于大型磨机。该方案适用于大型磨机。4.4.中心驱动式单流传动系统方案中心驱动式单流传动系统方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析特点：特点：1 1）传传动动系系统统为为双双路路驱驱动动，具具备备第第3 3和和第第4 4方方案案传传动动功功率率大大、尺寸小、质量轻以及效率高的优点；尺寸小、质量轻以及效率高的优点；2 2）齿齿轮轮加加工工精精度度要要求求高高，结结构构较较复复杂杂。大大型型或或超超大大型型磨磨机机采采用用的的中中心心驱驱动动，多多路路并并联联方方式式，为为保保证证各各路路传传动动的的同同步步和和均载，需增加辅助设备。均载，需增加辅助设备。该方案适用于大型和超大型磨机。该方案适用于大型和超大型磨机。5.5.中心驱动式并联汇流传动系统方案中心驱动式并联汇流传动系统方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析特点：特点：1 1）该方案占地面积小，维护简单）该方案占地面积小，维护简单2 2）但但电电机机等等电电器器装装置置的的初初始始费费用用很很高高。同同等等功功率率时时，单单位位产产量量所所需需总总费费用用比比机机械械传传动动方方 案案约约高高（2950）%。6.6.低速电动机直接驱动方案低速电动机直接驱动方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 工作条件：工作条件：电动机转速电动机转速 n1=1450r/min，工作频率工作频率 f=50 1/min，传动比误差传动比误差 r=2%。机机械械传传动动系系统统的的机机构简图构简图肥皂压花机的传动路线及传动比的分配肥皂压花机的传动路线及传动比的分配 机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析肥皂块压花和出料工艺肥皂块压花和出料工艺推杆11压模工位压模工位下模具7上移完成压花工艺上模具8固定凸轮机构13的顶杆将皂块推出肥皂块12肥皂块12机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析一、传动路线分析一、传动路线分析该该机机包包括括三三套套执执行行机机构构，分分别别完完成成规规定定动动作作，并并连连续续协调工作：协调工作：曲曲柄柄滑滑块块机机构构1111完完成成皂皂块块送送进进，六六杆杆机机构构6 6完完成成模模具具的往复移动，凸轮机构的往复移动，凸轮机构1313完成成品移出。完成成品移出。整整机机共共用用一一个个电电动动机机。因因执执行行机机构构工工作作频频率率较较低低，故故需采用减速传动装置。需采用减速传动装置。减减速速装装置置为为三三套套执执行行机机构构公公用用，由由V V带带传传动动和和两两级级齿齿轮传动组成。轮传动组成。带带传传动动适适宜宜高高速速级级工工作作，故故安安排排在在第第一一级级，并并兼兼有有安安全全保保护护功功能能。当当机机器器要要求求具具有有调调速速功功能能时时，可可将将带带传传动动改为带式无级变速传动。改为带式无级变速传动。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析链传动链传动9 9是为实现较大距离的传动而设置的。是为实现较大距离的传动而设置的。锥齿轮传动用于改变传动方向。锥齿轮传动用于改变传动方向。该机的传动系统为三路并联分流传动，其中模具的往复该机的传动系统为三路并联分流传动，其中模具的往复运动路线为主传动链，皂块送进和送出为辅助传动链。运动路线为主传动链，皂块送进和送出为辅助传动链。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析电动机1带传动2二级齿轮减速器3离合器4锥齿轮传动5六杆机构6下模具往复移动7链传动9曲柄滑块机构11锥齿轮传动10皂块送进12凸轮机构13成品送出14肥皂压花机传动路线图肥皂压花机传动路线图机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 二、传动比分配二、传动比分配 1.1.主传动链（电动机主传动链（电动机模具往复移动）模具往复移动）锥锥齿齿轮轮传传动动暂暂定定传传动动比比为为1 1。每每压压制制一一块块肥肥皂皂，六六杆杆机机构构带带动动下下模模具具完完成成一一运运动动循循环环，分分配配轴轴应应转转一一周周，故故轴轴的的转转速速为为n50r/min。因因已已知知电电动动机机转转速速nd1450r/min，由此可知，该传动链总传动比的预定值为，由此可知，该传动链总传动比的预定值为 设设带带传传动动及及二二级级齿齿轮轮减减速速器器中中高高速速级级和和低低速速级级齿齿轮轮传传动动的的传传动动比比分分别别为为i1、i2、i3，取取i12.5，则则减减速速器器的的总总传传动动比比为为29/2.5=11.629/2.5=11.6，两级齿轮传动平均传动比为，两级齿轮传动平均传动比为3.43.4。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析主传动链的实际总传动比主传动链的实际总传动比选取各轮齿数选取各轮齿数za=23，zb=86，zc=21，zd=65。i总=i1i2i3=2.53.7393.095=28.93传动比误差传动比误差 实际传动比实际传动比从从润润滑滑条条件件出出发发，按按二二级级展展开开式式圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器传传动动比比分分配配公公式式，取取i21.2i3，则则由由i2i311.611.6可可求求得得i23.73，i33.113.11。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析2.2.辅助传动链辅助传动链皂皂块块送送进进和和成成品品移移位位运运动动的的工工作作频频率率应应与与模模具具往往复复运运动动频频率率相相同同，即即在在一一个个运运动动周周期期内内，三三套套执执行行机机构构各各完完成成一一次次运运动动循循环环，即即送送进进压压花花移移位位。因因此此分分配配轴轴必必须须与与分分配配轴轴同同步步，即即nn，故故链链传传动动9 9和和锥锥齿齿轮轮传传动动1010的的传传动动比比均应为均应为1 1。主传动链的实际总传动比为：主传动链的实际总传动比为：机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析运输机传动系统特性参数计算运输机传动系统特性参数计算机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析负载总阻力负载总阻力F6200N，曳引链速度曳引链速度v0.3m/s，节距节距p160mm，驱动链轮齿数驱动链轮齿数z12。板式运输机传动系统板式运输机传动系统传动方案已预分配传动方案已预分配各级传动比各级传动比为：为：锥齿轮传动锥齿轮传动i13，圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动i24.5，链传动链传动i36。电动机同步转速电动机同步转速nd=750r/min。曳引链速度允许误差曳引链速度允许误差r=5%。以以下下为为该该传传动动系系统统选选择择电电动动机机型型号号，并并计计算算各各轴轴的的运运动动和和动力特性参数。动力特性参数。1.1.计算执行机构主轴（计算执行机构主轴（轴）转速和功率轴）转速和功率r/min=9.4r/min执行机构主轴的输出功率执行机构主轴的输出功率P为为kW=1.86kW机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析2.2.求传动系统总效率和电动机功率求传动系统总效率和电动机功率联轴器效率联轴器效率10.99，锥齿轮传动效率，锥齿轮传动效率20.960.96，圆柱齿轮传动效率圆柱齿轮传动效率30.970.97，链传动效率，链传动效率40.960.96，减减速速器器滚滚动动轴轴承承效效率率50.980.98，轴轴为为滑滑动动轴轴承承效效率率60.970.97，传动系统的，传动系统的总效率总效率为为需要电动机输出的功率为需要电动机输出的功率为kW=2.3kW机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析3.3.选择电动机选择电动机根根据据运运输输机机设设计计要要求求，电电动动机机功功率率应应有有20%20%左左右右的的裕裕度度，由由手手册册查查得得，可可选选用用YEJ YEJ 132M-8132M-8型型电电动动机机，额额定定功功率率Pe3kW，满载转速满载转速n710r/min。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 4.4.计算总传动比及各级传动比计算总传动比及各级传动比 系统的总传动比系统的总传动比由由齿齿数数条条件件，确确定定各各轮轮齿齿数数分分别别为为：锥锥齿齿轮轮z123，z272。圆柱齿轮圆柱齿轮z324，z4109，滚子链滚子链z519，z6105。则各传动则各传动实际传动比实际传动比为：为：实际总传动比为实际总传动比为i=i1i2i3=3.134.545.53=78.58未超过传动比误差要求，所选参数可用。未超过传动比误差要求，所选参数可用。传动比误差为：传动比误差为：机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析5.5.计算各轴转速计算各轴转速 6.6.计算各轴功率计算各轴功率取电动机的额定功率取电动机的额定功率Pe为设计功率，求得各轴输入功率：为设计功率，求得各轴输入功率：机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析7.7.各轴转矩各轴转矩原动机的机械特性和工作机的负载特性原动机的机械特性和工作机的负载特性原动机的选择原动机的选择29.5 原动机的选择原动机的选择 原原动动机机的的种种类类很很多多，按按使使用用能能源源的的形形式式，可可分分为为一一次次原原动机和二次原动机两大类。动机和二次原动机两大类。一一次次原原动动机机使使用用自自然然界界能能源源，直直接接将将自自然然界界能能源源转转变变为为机械能，如内燃机、风力机、水轮机等；机械能，如内燃机、风力机、水轮机等；二二次次原原动动机机将将电电能能、介介质质动动力力、压压力力能能转转变变为为机机械械能能，如电动机、液压马达等。如电动机、液压马达等。原动机的选择原动机的选择原动机的机械特性和工作机的负载特性原动机的机械特性和工作机的负载特性一、原动机的机械特性一、原动机的机械特性原原动动机机的的机机械械特特性性一一般般用用输输出出转转矩矩T（或或功功率率P）与与转转速速n的关系曲线，即的关系曲线，即T=f(n)或或P=f(n)曲线表示。曲线表示。一次原动机的机械特性、特点和应用类别类别工业汽轮机工业汽轮机汽油机汽油机柴油机柴油机燃气轮机燃气轮机机械特性机械特性图图图图功率范围功率范围/kW小型小型1001000大型大型100005000四冲程四冲程1.0260二冲程二冲程0.61103.5380003525000特点特点启启动动转转矩矩大大，转转速速高高，变变速速范范围围较较大大，运转平稳，寿命长运转平稳，寿命长设设备备复复杂杂，制制造造技技术术要要求求高高，初初始始成成本本高高中中型型汽汽轮轮机机的的效效率率在大型和小型之间在大型和小型之间结结构构紧紧凑凑，质质量量轻轻，便便于于移移动动，转转速速高高（四四冲冲程程达达5000r/min5000r/min，二二冲冲程程可可8000r/min8000r/min），能能很很快快启动达到满载运转启动达到满载运转燃燃料料价价高高、易易燃燃，废气会造成大气污染废气会造成大气污染工工作作可可靠靠，寿寿命命长长，维维护护简简便便，运运转转费费用用低低，燃燃料料较较安全安全初初始始成成本本较较高高，废废气气会会造造成大气污染成大气污染结结构构紧紧凑凑，质质量量轻轻，启启动动快快而而转转矩矩大大，运运转转平平稳稳，用用水水少少，可可用用廉廉价价燃燃油油，维维护护简简便便设设备备较较复复杂杂，制制造造技技术术要要求求高高，初初始始成成本本高高，燃燃料料消消耗耗较较大大，小小尺尺寸寸燃燃气气轮轮机机尤尤甚甚应用应用适适用用于于大大功功率率高高速速驱驱动动，如如压压缩缩机机、泵泵和风机和风机多用于汽车多用于汽车应应用用很很广广，如如各各种种车车辆辆、船船舶舶、农农业业机机械械、挖挖掘掘机机、压压缩缩机机用用于于大大功功率率高高速速驱驱动动，如如机机车车、飞飞机机、原原油输送、发电油输送、发电各类电动机主要性能的比较电动机类别交交 流流 电电 动动 机机直直 流流 电电 动动 机机异异 步步同同 步步并并 励励串串 励励机械特性图图图图功率范围/kW0.35000200100000.355001.37650转速范围/rmm15003000150300025030003702400特点笼型笼型绕线型绕线型恒转速，功率恒转速，功率因数可调节；因数可调节；需供励磁的直需供励磁的直流电机，价格流电机，价格贵。可采用变贵。可采用变频电源进行无频电源进行无级调速级调速调速性能好，调速性能好，能适应各种能适应各种载荷特性；载荷特性；价格较贵，价格较贵，维护复杂，维护复杂，并需要直流并需要直流电源电源启动转矩大，启动转矩大，自适应性好，自适应性好，过载能力强；过载能力强；价格贵，维价格贵，维护复杂，需护复杂，需有直流电源有直流电源结构简单，工作结构简单，工作可靠，维护容易，可靠，维护容易，价格低廉；满载时价格低廉；满载时效率和功率因数高；效率和功率因数高；但启动和调速性能但启动和调速性能差，轻载时，功率差，轻载时，功率因数低因数低变极数可以多级变极数可以多级变速；有变频电源变速；有变频电源时，可以无级高速时，可以无级高速启动转矩大，启动启动转矩大，启动时功率因数高；在时功率因数高；在转子回路中增减外转子回路中增减外电阻可改变其滑差电阻可改变其滑差率，可在最大转矩率，可在最大转矩时调速但调节器范时调速但调节器范围小，维护较麻烦，围小，维护较麻烦，价格稍贵价格稍贵应用通常用于载荷平稳、通常用于载荷平稳、不调速、长期工作不调速、长期工作的机器，如水泵、的机器，如水泵、金属切削机床、起金属切削机床、起重运输机械、矿山重运输机械、矿山机械机械载荷周期变化、启载荷周期变化、启制动次数较多、小制动次数较多、小范围调速的机器，范围调速的机器，如轧钢机主传动、如轧钢机主传动、提升机提升机通常用于不调速通常用于不调速的低速、重载和的低速、重载和大功率机器，特大功率机器，特别是需要功率因别是需要功率因数补偿的场合，数补偿的场合，如水泥磨机，鼓如水泥磨机，鼓风机风机用于要求调速用于要求调速范围大、交流范围大、交流电动机调速不电动机调速不能满足要求时，能满足要求时，如重型机床如重型机床需要启动转矩需要启动转矩大、恒功率调大、恒功率调速的机器，如速的机器，如电力机车、电电力机车、电车、起重机车、起重机利利用用变变频频器器对对交交流流电电动动机机进进行行调调速速，变变频频器器可可以以看看作作一一个个频频率率可可调调的的交交流流电电源源，因因此此 对对于于现现有有的的作作恒恒转转速速运运转转的的异异步步电电动动机机，只只需需要要在在电电源源和和电电动动机机之之间间接接入入变变频频器器和和相相应应设设备备，就就可可以以实实现现调调速速控控制制，而而无无需需对对电电动动机机和和系系统统本本身身进进行行大大的的改造。改造。通通用用型型变变频频器器的的调调速速范范围围可可达达1:101:10以以上上；高高性性能能的的矢矢量量控制变频器的调速范围可达控制变频器的调速范围可达1:10001:1000。变变频频调调速速异异步步电电动动机机既既保保持持了了异异步步电电动动机机械械特特性性硬硬的的特特点，并具有高精度的调速性能点，并具有高精度的调速性能。原动机的选择原动机的选择二、工作机的负载特性二、工作机的负载特性代代表表工工作作机机工工况况最最重重要要的的特特性性是是载载荷荷（包包括括功功率率P P，转转矩矩T T和和力力F F）与与速速度度（包包括括转转速速n和和线线速速度度v）之之间间的的关关系系nT特特性性，这这也也是是讨讨论论原原动动机机、传传动动装装置置与与工工作作机机匹匹配配的的基基本本依依据。据。