机械传动系统设计.ppt
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1、第第15章章 机械传动系统设计机械传动系统设计第第 15 章章 机械传动系统设计机械传动系统设计 机械创新设计简介机械创新设计简介 计算机辅助设计简介计算机辅助设计简介 传动系统的运动和动力计算传动系统的运动和动力计算 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 概述概述 概述概述15.1.1 传动系统的功用传动系统的功用v机器组成机器组成:原动机、传动系统和工作机原动机、传动系统和工作机原动机原动机:完成工作任务的动力来源,最常用的是电动机。工作机工作机:直接完成生产任务的执行装置,可以通过选择 合适的机构或其组合来实现。传动系统传动系统:把原动机的运动和动力转化为符合执行机构 需要的中间传动
2、装置 概述概述15.1.1 传动系统的功用传动系统的功用v原动机的运动和动力与工作机所要求的差距,主要表现在:原动机的运动和动力与工作机所要求的差距,主要表现在:(1)工作机所需的速度、转矩与原动机提供的不一致;)工作机所需的速度、转矩与原动机提供的不一致;(2)原动机的输出轴通常只作匀速单方向回转运动,而工作机所)原动机的输出轴通常只作匀速单方向回转运动,而工作机所 要求的运动形式往往是多种多样的要求的运动形式往往是多种多样的;(3)很多工作机在工作中需要变速,如果采用调整原动机速度的)很多工作机在工作中需要变速,如果采用调整原动机速度的 方法来实现往往很不经济,甚至难以实现;方法来实现往往
3、很不经济,甚至难以实现;(4)某些情况下,需要一个原动机带动若干个装置并输出不同的)某些情况下,需要一个原动机带动若干个装置并输出不同的 运动形式和速度。运动形式和速度。151 概述概述15.1.2 常用机械传动的类型及主要特性常用机械传动的类型及主要特性 摩擦传动摩擦传动啮合传动啮合传动推压传动推压传动根据传力原理根据传力原理机械传动分类机械传动分类根据结构形式根据结构形式机械传动分类机械传动分类直接接触传动直接接触传动有中间传动件的传动有中间传动件的传动传动类型传动类型传动效率传动效率单级传动比单级传动比圆周速圆周速度度m/sm/s外外廓廓尺尺寸寸相相对对成成本本主要性能特点主要性能特点啮
4、啮合合传传动动直接直接接触接触齿轮传齿轮传动动0.920.920.96(0.96(开式开式)0.960.960.99(0.99(闭式闭式)3 35(5(开式开式)7710(10(闭闭式式)5 5200200中中小小中中瞬时传动比恒定,功率瞬时传动比恒定,功率和速度适应范围广,效和速度适应范围广,效率高,寿命长率高,寿命长蜗杆蜗杆传动传动0.40.40.45(0.45(自锁自锁)0.70.70.92(0.92(不自锁不自锁)8 8808015155050小小高高传动比大,传动平稳,传动比大,传动平稳,结构紧凑,可实现自锁,结构紧凑,可实现自锁,但效率低但效率低螺旋螺旋传动传动0.30.30.6(
5、0.6(滑动螺旋滑动螺旋)0.9(0.9(滚动螺旋滚动螺旋)高、中高、中低低小小中中传动平稳,能自锁,增传动平稳,能自锁,增力效果好力效果好有中有中间件间件链传动链传动0.90.90.93(0.93(开式开式)0.950.950.97(0.97(闭式闭式)5 5(8 8)5 52525大大中中平均传动比准确,可在平均传动比准确,可在高温下工作,传动距离高温下工作,传动距离大,高速时有冲击和振大,高速时有冲击和振动动齿形带齿形带传动传动0.950.950.980.98101050(80)50(80)中中低低传动平稳,能保证恒定传动平稳,能保证恒定传动比传动比摩摩擦擦传传动动直接直接接触接触摩擦轮
6、摩擦轮传动传动0.850.850.950.955 57 715152525大大低低过载打滑,传动平稳,过载打滑,传动平稳,可在运转中调节传动比可在运转中调节传动比有中有中间件间件带传动带传动0.940.940.96(0.96(平带平带)0.920.920.97(V0.97(V带带)5 57 75 52525(3030)大大低低过载打滑,传动平稳,过载打滑,传动平稳,能缓冲吸振,传动距离能缓冲吸振,传动距离大,不能保证定传动比大,不能保证定传动比推推压压传传动动直接直接接触接触凸轮凸轮机构机构低低中、低中、低小小高高从动件可实现各种运动,从动件可实现各种运动,高副接触磨损较大高副接触磨损较大有中
7、有中间件间件连杆连杆机构机构高高中中小小低低结构简单,易制造,耐结构简单,易制造,耐冲击,能传递较大的载冲击,能传递较大的载荷,可远距离传动荷,可远距离传动 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 传动路线的选择传动路线的选择 根据能量从原动机到工作机之间的传递型式不同,传动根据能量从原动机到工作机之间的传递型式不同,传动路线可分为单流传动、分流传动和汇流传动三种基本形式路线可分为单流传动、分流传动和汇流传动三种基本形式 a.单流传动单流传动b.分流传动分流传动 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 传动路线的选择传动路线的选择 c.汇流传动汇流传动 机械传动系统方案设计机械传动系统方案
8、设计 15.2.2 传动机构类型的选择传动机构类型的选择1.小功率宜选用结构简单、价格便宜、标准化程度高的传动,小功率宜选用结构简单、价格便宜、标准化程度高的传动,以降低制造费用;以降低制造费用;2.大功率宜优先选用传动效率高的传动,以节约能源、降低生大功率宜优先选用传动效率高的传动,以节约能源、降低生产费用;产费用;3.速度低、传动比大时,可选用单级蜗杆传动、多级齿轮传动、速度低、传动比大时,可选用单级蜗杆传动、多级齿轮传动、带带齿轮传动、带齿轮传动、带齿轮齿轮链传动等多种方案,需要综合分链传动等多种方案,需要综合分析比较,选出合适的传动方案;析比较,选出合适的传动方案;选择的基本原则选择的
9、基本原则 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 15.2.2 传动机构类型的选择传动机构类型的选择4.工作中可能出现过载的设备,宜在传动系统中设置一级摩擦传工作中可能出现过载的设备,宜在传动系统中设置一级摩擦传动动,以便起到过载保护作用。但摩擦有静电发生,在易燃、易,以便起到过载保护作用。但摩擦有静电发生,在易燃、易爆的场合,不能采用摩擦传动;爆的场合,不能采用摩擦传动;5.工作环境恶劣、粉尘较多时,应尽量采用闭式传动,以延长使工作环境恶劣、粉尘较多时,应尽量采用闭式传动,以延长使用寿命,用寿命,或采用链传动;或采用链传动;选择的基本原则选择的基本原则 机械传动系统方案设计机械传动系统方案
10、设计 15.2.2 传动机构类型的选择传动机构类型的选择6.生产批量较大时,应尽量选用标准的传动装置(如各种标准生产批量较大时,应尽量选用标准的传动装置(如各种标准减速器),以降低成本,缩短制造周期;减速器),以降低成本,缩短制造周期;7.载荷经常变化、频繁换向的传动,宜在传动系统中设置一级载荷经常变化、频繁换向的传动,宜在传动系统中设置一级具有缓冲、具有缓冲、吸振功能的传动(如带传动);吸振功能的传动(如带传动);8.传动的噪声要求严格控制时,应优先选用带传动、蜗杆传动、传动的噪声要求严格控制时,应优先选用带传动、蜗杆传动、摩擦传动或螺旋传动。如需要采用其他传动机构,应从制造摩擦传动或螺旋传
11、动。如需要采用其他传动机构,应从制造和装配精度、结构等方和装配精度、结构等方 面采取措施,力求降低噪声。面采取措施,力求降低噪声。选择的基本原则选择的基本原则 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 15.2.3 传动机构的布置顺序选择传动机构的布置顺序选择 合理布置各机构的顺序考虑以下几方面:合理布置各机构的顺序考虑以下几方面:运转平稳,减小振动运转平稳,减小振动 提高传动系统的效率提高传动系统的效率 结构简单紧凑,易于加工制造结构简单紧凑,易于加工制造 承载能力大,使用寿命长承载能力大,使用寿命长 有利于传动系统润滑和密封有利于传动系统润滑和密封 无级变速的布置要合理无级变速的布置要合理
12、 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 15.2.3 传动机构的布置顺序选择传动机构的布置顺序选择 例例151 由电动机驱动的带式输送机的传递系统设计由电动机驱动的带式输送机的传递系统设计,试比较下列试比较下列方案优劣方案优劣(a)(b)(c)(d)传动系统的运动和动力计算传动系统的运动和动力计算15.3.1 传动方案的运动参数计算传动方案的运动参数计算1传动比分配传动比分配串联传动系统的总传动比串联传动系统的总传动比式中式中 nd原动机输出轴转速,原动机输出轴转速,r/min;nw 工作机输入轴转速,工作机输入轴转速,r/min;i1、i2、in、传动系统中的各级装置的传动比传动系统中的
13、各级装置的传动比 传动系统的运动和动力计算传动系统的运动和动力计算15.3.1 传动方案的运动参数计算传动方案的运动参数计算1传动比分配传动比分配应考虑以下原则应考虑以下原则(1)各级传动比应在合理的范围内选取;)各级传动比应在合理的范围内选取;(2)应使各级传动零件尺寸协调,结构匀称合理,不会产生干涉碰撞;)应使各级传动零件尺寸协调,结构匀称合理,不会产生干涉碰撞;(3)尽量减小外廓尺寸和整体重量。由同类传动机构组成的传动系统(如多)尽量减小外廓尺寸和整体重量。由同类传动机构组成的传动系统(如多级齿轮传动),分配传动比时,若为减速传动,一般应按传动比逐级减小的级齿轮传动),分配传动比时,若为
14、减速传动,一般应按传动比逐级减小的原则分配;反之,若为增速传动,应按逐级增大分配;原则分配;反之,若为增速传动,应按逐级增大分配;(4)设计减速器时,应尽量使各级大齿轮直径接近相等,浸油深度大致相同)设计减速器时,应尽量使各级大齿轮直径接近相等,浸油深度大致相同(低速级大齿轮浸油稍深),以确保润滑良好。(低速级大齿轮浸油稍深),以确保润滑良好。传动系统的运动和动力计算传动系统的运动和动力计算15.3.1 传动方案的运动参数计算传动方案的运动参数计算2转速和线速度计算转速和线速度计算由传动比计算公式可得从动轴转速由传动比计算公式可得从动轴转速主动轴转速,主动轴转速,r/minr/min。在选择润
15、滑方式和齿轮精度选取时,需要计算传动零件的线速度在选择润滑方式和齿轮精度选取时,需要计算传动零件的线速度,其计算公式为,其计算公式为传动零件计算直径,传动零件计算直径,mmmm;传动零件转速,传动零件转速,r/minr/min。传动系统的运动和动力计算传动系统的运动和动力计算15.3.2 传动系统的动力参数计算传动系统的动力参数计算1.传动系统的总效率计算传动系统的总效率计算 常用的单流传动系统的总效率为各环节效率的乘积,即常用的单流传动系统的总效率为各环节效率的乘积,即 各传动机构、联轴器、每对轴承、齿轮副等各传动机构、联轴器、每对轴承、齿轮副等 的传动效率的传动效率。表表153 153 为
16、常用传动零件和装置的传动效率为常用传动零件和装置的传动效率 传动系统的运动和动力计算传动系统的运动和动力计算15.3.2 传动系统的动力参数计算传动系统的动力参数计算1.传动系统的总效率计算传动系统的总效率计算 各传动机构、联轴器、每对轴承、齿轮副等的传动效率各传动机构、联轴器、每对轴承、齿轮副等的传动效率 表表153 153 为常用传动零件和装置的传动效率为常用传动零件和装置的传动效率传动零件传动零件传动效率传动效率一对滚动轴承(球轴承取大值)一对滚动轴承(球轴承取大值)一对滑动轴承(液体摩擦取大值,润滑不良取小值)一对滑动轴承(液体摩擦取大值,润滑不良取小值)0.990.990.9950.
17、9950.970.970.9950.995联轴器联轴器滑块联轴器滑块联轴器齿轮联轴器齿轮联轴器弹性联轴器弹性联轴器万向联轴器万向联轴器0.970.970.990.990.990.990.990.990.9950.9950.950.950.980.98带式输送机带式输送机0.940.940.960.96常用传动零件和装置的传动效率常用传动零件和装置的传动效率 传动系统的运动和动力计算传动系统的运动和动力计算15.3.2 传动系统的动力参数计算传动系统的动力参数计算2.功率计算功率计算 传动系统中,对各传动零件进行工作能力计算时,均以其传动系统中,对各传动零件进行工作能力计算时,均以其输入功率为计
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