机械执行系统的方案设计.ppt

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第二十九章第二十九章机械传动系统的方案设计机械传动系统的方案设计传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类机械传动系统的组成及常用部件机械传动系统的组成及常用部件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特性及其参数计算机械传动系统特性及其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原动机的选择原动机的选择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传传动动系系统统是是连连接接原原动动机机和和执执行行系系统统的的中中间间装装置置。

其其根根本本任任务务是是将将原原动动机机的的运运动动和和动动力力按按执执行行系系统统的的需需要要进进行行转转换换并并传传递递给给执执行行系系统统。

传传动动系系统统的的具具体体功功能能通通常常包包括括以以下下几几个方面：

个方面：

（11）减速或增速；）减速或增速；（22）变速；）变速；（33）增大转矩；）增大转矩；（44）改变运动形式；）改变运动形式；（55）分配运动和动力；）分配运动和动力；（66）实现某些操纵和控制功能。

）实现某些操纵和控制功能。

传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类传动系统的功能传动系统的功能一、机械传动的分类一、机械传动的分类1.1.按传动的工作原理分类按传动的工作原理分类机械机械传动传动啮合啮合传动传动摩擦摩擦传动传动有有中中间挠间挠性件性件齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动螺旋传动螺旋传动齿轮系传动齿轮系传动定轴轮系传动定轴轮系传动周转轮系传动周转轮系传动链传动链传动同步带传动同步带传动普通带传动普通带传动绳传动绳传动摩擦轮传动摩擦轮传动传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类传动系统的分类和特点传动系统的分类和特点2.2.按传动比的可变性分类按传动比的可变性分类机械机械传动传动定传定传动比动比传动传动齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动螺旋传动螺旋传动链传动链传动带传动带传动有级变有级变速传动速传动变传变传动比动比传动传动无级变无级变速传动速传动摩擦轮无级变速传动摩擦轮无级变速传动带式无级变速传动带式无级变速传动链式无级变速传动链式无级变速传动传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类二、机械传动的特点二、机械传动的特点啮合传动的主要特点为：

啮合传动的主要特点为：

优点：

优点：

工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，效率高（蜗杆传动除外），速度范围广。

效率高（蜗杆传动除外），速度范围广。

缺点：

缺点：

对加工制造安装的精度要求较高。

对加工制造安装的精度要求较高。

摩擦传动的主要特点为：

摩擦传动的主要特点为：

优点：

优点：

工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过载保护能力载保护能力缺点：

缺点：

外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、元件寿命较短元件寿命较短传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类传动系统的组成传动系统的组成常用机械传动部件常用机械传动部件29.机械传动系统的组成及常用部件机械传动系统的组成及常用部件1.1.减速或变速装置减速或变速装置2.2.起停换向装置起停换向装置3.3.制动装置制动装置4.4.安全保护装置安全保护装置常用机械传动部件常用机械传动部件1.1.减速器减速器减减速速器器是是用用于于减减速速传传动动的的独独立立部部件件，它它由由刚刚性性箱箱体体、齿齿轮轮和蜗杆等传动副及若干附件组成。

和蜗杆等传动副及若干附件组成。

传动系统的组成及常用部件传动系统的组成及常用部件传动系统的组成传动系统的组成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（vv5m/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（11）有级变速装置）有级变速装置（22）交换齿轮变速装置）交换齿轮变速装置（33）离合器变速装置）离合器变速装置（44）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：

11）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；22）传动效率高；）传动效率高；33）结构简单紧凑、占用空间小；）结构简单紧凑、占用空间小；44）便于操作、安全可靠；）便于操作、安全可靠；55）可制造性好、加工成本低；）可制造性好、加工成本低；66）维修性好；）维修性好；77）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。

11）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；22）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；33）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。

44）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；55）带传动）带传动应放在传