1、,第二十九章 機(jī)械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì),傳動系統(tǒng)的功能和分類 機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件 機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 機(jī)械傳動系統(tǒng)特性及其參數(shù)計(jì)算 機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析 原動機(jī)的選擇,傳動系統(tǒng)的功能 機(jī)械傳動的分類和特點(diǎn),29.1 傳動系統(tǒng)的功能和分類,傳動系統(tǒng)是連接原動機(jī)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。其根本任務(wù)是將原動機(jī)的運(yùn)動和動力按執(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)動形式； （5）分配運(yùn)動和動力； （6）實(shí)現(xiàn)某些操縱和控制功能。,傳動系統(tǒng)的功能和分類,傳動系統(tǒng)的功能,一、機(jī)械傳動的分類

2、,1. 按傳動的工作原理分類,機(jī)械傳動,嚙合傳動,摩擦傳動,有中間撓性件,齒輪傳動,蝸桿傳動,螺旋傳動,齒輪系傳動,定軸輪系傳動,周轉(zhuǎn)輪系傳動,鏈傳動,同步帶傳動,普通帶傳動,繩傳動,摩擦輪傳動,傳動系統(tǒng)的功能和分類,傳動系統(tǒng)的分類和特點(diǎn),2. 按傳動比的可變性分類,機(jī)械傳動,定傳動比傳動,齒輪傳動,蝸桿傳動,螺旋傳動,鏈傳動,帶傳動,有級變速傳動,變傳動比傳動,無級變速傳動,摩擦輪無級變速傳動,帶式無級變速傳動,鏈?zhǔn)綗o級變速傳動,傳動系統(tǒng)的功能和分類,二、機(jī)械傳動的特點(diǎn),嚙合傳動的主要特點(diǎn)為： 優(yōu)點(diǎn)：工作可靠、壽命長，傳動比準(zhǔn)確、傳遞功率大，效率高（蝸桿傳動除外），速度范圍廣。 缺點(diǎn)：對加工

3、制造安裝的精度要求較高。,摩擦傳動的主要特點(diǎn)為： 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、傳動比不準(zhǔn)確、傳動效率較低、元件壽命較短,傳動系統(tǒng)的功能和分類,傳動系統(tǒng)的組成 常用機(jī)械傳動部件,29. 機(jī)械傳動系統(tǒng)的組成及常用部件,1. 減速或變速裝置,2. 起停換向裝置,3. 制動裝置,4. 安全保護(hù)裝置,常用機(jī)械傳動部件,1. 減速器,減速器是用于減速傳動的獨(dú)立部件，它由剛性箱體、齒輪和蝸桿等傳動副及若干附件組成。,傳動系統(tǒng)的組成及常用部件,傳動系統(tǒng)的組成,2. 有級變速裝置,（1）有級變速裝置,（2）交換齒輪變速裝置,（3）離合器變速裝置,（4）塔形帶輪

4、變速裝置,傳動系統(tǒng)的組成及常用部件,3. 無級變速裝置,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求 機(jī)械傳動類型的選擇 傳動系統(tǒng)的總體布置 傳動比的分配,29. 機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),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)和原動機(jī)的預(yù)選型完成后，即可進(jìn)行傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的一般步驟如下： 確定傳動系統(tǒng)的總傳動比。 選擇傳動的類型、擬定總體布置方案并繪制傳動系統(tǒng)的運(yùn)動簡圖。 分配傳動比。即根據(jù)傳動布置方案，將總傳動比向各級傳動進(jìn)行合理分配。 計(jì)算傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)，包括各級傳動的功率、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，確定各級傳動的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，如齒輪傳動的

5、中心距、齒數(shù)、模數(shù)、齒寬等。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程和基本要求,2.方案設(shè)計(jì)的基本要求,傳動方案的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作，需要綜合運(yùn)用多種知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行多方案分析比較，才能設(shè)計(jì)出較為合理的方案。通常設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足以下基本要求： 1）傳動系統(tǒng)應(yīng)滿足機(jī)器的功能要求，而且性能優(yōu)良； 2）傳動效率高； 3）結(jié)構(gòu)簡單緊湊、占用空間??； 4）便于操作、安全可靠； 5）可制造性好、加工成本低； 6）維修性好； 7）不污染環(huán)境。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),選擇機(jī)械傳動類型時(shí)，可參考以下原則： 1. 與原動機(jī)和工作機(jī)相互匹配； 2. 滿足功率和速度的范圍要求； 3. 考慮傳動比的準(zhǔn)確性

6、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。,機(jī)械傳動類型的選擇,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),傳動系統(tǒng)的總體布置,1. 傳動路線的確定,傳動路線的型式,注：原動機(jī)；傳動；執(zhí)行機(jī)構(gòu)。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),2. 傳動順序的安排,傳動順序通常按以下原則考慮。 1）斜齒輪與直齒輪傳動斜齒輪傳動應(yīng)放在高速級； 2）圓錐齒輪與圓柱齒輪傳動圓錐齒輪應(yīng)放在高速級； 3）閉式和開式齒輪傳動閉式齒輪傳動應(yīng)放在高速級。4）鏈傳動應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的低速級； 5）帶傳動應(yīng)放在傳動系統(tǒng)的高速級； 6）適宜放在傳動系統(tǒng)的低速級的傳動或機(jī)構(gòu)對改變運(yùn)動形式的傳動或機(jī)構(gòu)，如齒輪齒條傳動、

7、螺旋傳動、連桿機(jī)構(gòu)及凸輪機(jī)構(gòu)等一般布置在傳動鏈的末端，使其靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 7）有級變速傳動與定傳動比傳動有級變速傳動應(yīng)放在高速級；,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),8）蝸桿傳動與齒輪傳動若蝸輪材料為錫青銅，為提高傳動效率，則應(yīng)將蝸桿傳動置于高速級； 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速度較低，為防止齒面膠合或嚴(yán)重磨損，蝸桿傳動應(yīng)置于低速級。 此外，在布置各傳動的順序時(shí)，還應(yīng)考慮傳動件的壽命、維護(hù)的方便程度、操作人員的安全性以及傳動件對產(chǎn)品的污染等因素。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),傳動比的分配,分配傳動比時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1）通常不應(yīng)超過各種傳動的推薦傳動比； 2）分配傳動比應(yīng)注意使各傳

8、動件尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱，避免發(fā)生相互干涉。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),3）對于多級減速傳動，可按照“前小后大”（即由高速級向低速級逐漸增大）的原則分配傳動比，且相鄰兩級差值不要過大。 4）在多級齒輪減速傳動中，低速級傳動比小些，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)，分配傳動比要考慮傳動件的浸油條件。 展開式或分流式二級圓柱齒輪減速器，其高速級傳動比i1和低速級傳動比i2的關(guān)系通常取 i1 = (1.21.3) i2 分配圓錐圓柱齒輪減速器的傳動比時(shí)，通常取錐齒輪傳動比i10.25i（i為總傳動比），一般i13.55。 6）在蝸桿齒輪傳動中，將齒輪傳動放在高速級時(shí)，可得到較高的傳動精

9、度。 7）對于要求傳動平穩(wěn)、頻繁起停和動態(tài)性能較好的多級齒輪傳動，可按照轉(zhuǎn)動慣量最小的原則設(shè)計(jì)。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì),機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性包括運(yùn)動特性和動力特性。運(yùn)動特性如轉(zhuǎn)速、傳動比和變速范圍等；動力特性如功率、轉(zhuǎn)矩、效率及變矩系數(shù)等。 1. 傳動比 對于串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)，當(dāng)傳遞回轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，其總傳動比i為,nr為原動機(jī)的轉(zhuǎn)速或傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速（r/min）；,i1時(shí)為減速傳動，i1時(shí)為增速傳動。,29. 機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)計(jì)算,i1、i2ik為系統(tǒng)中各級傳動的傳動比。,nc為傳動系統(tǒng)的輸出轉(zhuǎn)速（r/min）；,在各級傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算完成后，由于多種因素的影響，系統(tǒng)的實(shí)際總傳動比i常

10、與預(yù)定值i不完全相符，其相對誤差i可表示為,機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),傳動系統(tǒng)中，任一傳動軸的轉(zhuǎn)速ni可由下式計(jì)算：,2. 轉(zhuǎn)速和變速范圍,有級變速傳動裝置中，當(dāng)輸入軸的轉(zhuǎn)速nr一定時(shí)，經(jīng)變速傳動后，若輸出軸可得到z種轉(zhuǎn)速，并由小到大依次為n1、n2、nz，則z稱為變速級數(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,機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),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，用符號表示，即,公比一般按標(biāo)準(zhǔn)值選取，常用值為1.06、1.12、1.36、1.41、1.58、1.78、2.00。,變速范圍Rn、變速級數(shù)z和公比之間的關(guān)系為：

11、,變速級數(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)，所以通常變速級數(shù)取為2或3的倍數(shù)。,機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),各種機(jī)械傳動及傳動部件的效率值可在設(shè)計(jì)手冊中查到。在一個(gè)傳動系統(tǒng)中，設(shè)各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、n，串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)的總效率為 = 1 2 n,3. 機(jī)械效率,機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),機(jī)器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出功率P可由負(fù)載參數(shù)（力或力矩）及運(yùn)動參數(shù)（線速度或轉(zhuǎn)速）求出，設(shè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的效率為，則傳動系統(tǒng)的輸入功率或原動機(jī)的所需功率為,原動機(jī)的額定功率Pe應(yīng)滿足PePr，由此可確定Pe值。,4. 功率,設(shè)計(jì)各級傳動時(shí)，常以傳

12、動件所在軸的輸入功率Pi為計(jì)算依據(jù)，若從原動機(jī)至該軸之前各傳動及傳動部件的效率分別為1、2、i，則有 Pi = P 1 2 i,機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),對于批量生產(chǎn)的通用產(chǎn)品，為充分發(fā)揮原動機(jī)的工作能力，應(yīng)以原動機(jī)的額定功率為設(shè)計(jì)功率，即取PPe； 對于專用的單臺產(chǎn)品，為減小傳動件的尺寸，降低成本，常以原動機(jī)的所需功率為計(jì)算功率，即取PPr。,5. 轉(zhuǎn)矩和變矩系數(shù) 傳動系統(tǒng)中任一傳動軸的輸入轉(zhuǎn)矩Ti（Nmm）可由下式求出：,機(jī)械傳動系統(tǒng)的特性及其參數(shù)設(shè)計(jì),傳動系統(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：,水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案選擇 肥皂壓花機(jī)的傳動

13、路線及傳動比的分配 運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算,29. 機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,水泥管磨機(jī)傳動型式及總體布置方案選擇,水泥管磨機(jī)屬于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的低速大功率設(shè)備，主傳動系統(tǒng)應(yīng)盡量減少傳動級數(shù)、提高效率和降低運(yùn)行費(fèi)用。 主要特點(diǎn)是：,1）轉(zhuǎn)速低，轉(zhuǎn)速：1040 r/min,2）功率：10103 kW,3）起動力矩大，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，露天工作,方案選擇原則：,1）總傳動比不宜過大，可選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機(jī)，這樣，系統(tǒng)的總傳動比約為7518，故安排23級傳動較為合理。,3）對于小型磨機(jī)，耗電量不大，應(yīng)主要考慮降低初始費(fèi)用，中型磨機(jī)應(yīng)兼顧初始費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)

14、用。,2）選用機(jī)械效率較高的傳動類型，如齒輪傳動等。蝸桿傳動雖可實(shí)現(xiàn)大傳動比，但效率較低，不適合于連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的大功率機(jī)械；由于露天工作，環(huán)境多塵，采用鏈傳動必須很好地密封與潤滑，否則會加速磨損、降低傳動效率；擺線針輪傳動、諧波傳動的效率較齒輪低；不應(yīng)優(yōu)先考慮。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,幾種管磨機(jī)主要傳動系統(tǒng)方案的特點(diǎn)。,特點(diǎn)： 1）結(jié)構(gòu)簡單、初始費(fèi)用低。 2）帶傳動和開式齒輪傳動效率不高，而且?guī)鲃拥某休d能力也受帶型和根數(shù)的限制。 適用于小功率、要求初始費(fèi)用低的磨機(jī)。,1. 帶傳動-齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,2. 齒輪傳動齒輪傳動串聯(lián)式單流傳動系統(tǒng)方案,

15、特點(diǎn)： 1）效率高、壽命長、外廓尺寸小 2）初始費(fèi)用較高 該方案適用于中型磨機(jī)。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,3. 并聯(lián)式匯流傳動系統(tǒng)方案,特點(diǎn)： 1）因齒輪嚙合時(shí)產(chǎn)生的切向力和徑向力分別平衡而降低了磨筒軸承的載荷。 2）初始費(fèi)用比第2方案低。 該方案適用于中型磨機(jī)。,特點(diǎn)： 1）閉式傳動，齒輪和軸承受力狀態(tài)較好，效率高 2）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。 該方案適用于大型磨機(jī)。,4. 中心驅(qū)動式單流傳動系統(tǒng)方案,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,特點(diǎn)： 1）傳動系統(tǒng)為雙路驅(qū)動，具備第3和第4方案傳動功率大、尺寸小、質(zhì)量輕以及效率高的優(yōu)點(diǎn)； 2）齒輪加工精度要求高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。大型或超大型磨機(jī)

16、采用的中心驅(qū)動，多路并聯(lián)方式，為保證各路傳動的同步和均載，需增加輔助設(shè)備。 該方案適用于大型和超大型磨機(jī)。,5. 中心驅(qū)動式并聯(lián)匯流傳動系統(tǒng)方案,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,特點(diǎn)： 1）該方案占地面積小，維護(hù)簡單 2）但電機(jī)等電器裝置的初始費(fèi)用很高。同等功率時(shí)，單位產(chǎn)量所需總費(fèi)用比機(jī)械傳動方 案約高（2950）%。,6. 低速電動機(jī)直接驅(qū)動方案,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,工作條件： 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 n1=1450r/min， 工作頻率 f=50 1/min， 傳動比誤差 r=2%。,機(jī)械傳動系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)簡圖,肥皂壓花機(jī)的傳動路線及傳動比的分配,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,肥皂塊壓花和出料工藝

17、,推桿11,壓模工位,下模具7上移完成壓花工藝,上模具8固定,凸輪機(jī)構(gòu)13的頂桿將皂塊推出,肥皂塊12,肥皂塊12,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,一、傳動路線分析 該機(jī)包括三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別完成規(guī)定動作，并連續(xù)協(xié)調(diào)工作： 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11完成皂塊送進(jìn)，六桿機(jī)構(gòu)6完成模具的往復(fù)移動，凸輪機(jī)構(gòu)13完成成品移出。 整機(jī)共用一個(gè)電動機(jī)。因執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作頻率較低，故需采用減速傳動裝置。 減速裝置為三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)公用，由V帶傳動和兩級齒輪傳動組成。 帶傳動適宜高速級工作，故安排在第一級，并兼有安全保護(hù)功能。當(dāng)機(jī)器要求具有調(diào)速功能時(shí)，可將帶傳動改為帶式無級變速傳動。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,鏈傳動9是為實(shí)

18、現(xiàn)較大距離的傳動而設(shè)置的。 錐齒輪傳動用于改變傳動方向。 該機(jī)的傳動系統(tǒng)為三路并聯(lián)分流傳動，其中模具的往復(fù)運(yùn)動路線為主傳動鏈，皂塊送進(jìn)和送出為輔助傳動鏈。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,電動機(jī)1,帶傳動2,二級齒輪減速器3,離合器4,錐齒輪傳動5,六桿機(jī)構(gòu)6,下模具往復(fù)移動7,鏈傳動9,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11,錐齒輪傳動10,皂塊送進(jìn)12,凸輪機(jī)構(gòu)13,成品送出14,肥皂壓花機(jī)傳動路線圖,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,二、傳動比分配 1. 主傳動鏈（電動機(jī)模具往復(fù)移動） 錐齒輪傳動暫定傳動比為1。每壓制一塊肥皂，六桿機(jī)構(gòu)帶動下模具完成一運(yùn)動循環(huán)，分配軸應(yīng)轉(zhuǎn)一周，故軸的轉(zhuǎn)速為n50r/min。因已知電

19、動機(jī)轉(zhuǎn)速nd1450r/min，由此可知，該傳動鏈總傳動比的預(yù)定值為,設(shè)帶傳動及二級齒輪減速器中高速級和低速級齒輪傳動的傳動比分別為i1、i2、i3，取i12.5，則減速器的總傳動比為29/2.5 = 11.6，兩級齒輪傳動平均傳動比為3.4。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,主傳動鏈的實(shí)際總傳動比,選取各輪齒數(shù)za = 23，zb = 86，zc = 21，zd = 65。,i總 = i1 i2 i3=2.53.7393.095 = 28.93,傳動比誤差,實(shí)際傳動比,從潤滑條件出發(fā)，按二級展開式圓柱齒輪減速器傳動比分配公式，取i21.2i3，則由i2 i311.6可求得i23.73，i33.

20、11。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,2. 輔助傳動鏈 皂塊送進(jìn)和成品移位運(yùn)動的工作頻率應(yīng)與模具往復(fù)運(yùn)動頻率相同，即在一個(gè)運(yùn)動周期內(nèi)，三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)各完成一次運(yùn)動循環(huán)，即送進(jìn)壓花移位。因此分配軸必須與分配軸同步，即nn，故鏈傳動9和錐齒輪傳動10的傳動比均應(yīng)為1。,主傳動鏈的實(shí)際總傳動比為：,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng)特性參數(shù)計(jì)算,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,負(fù)載總阻力F6200N， 曳引鏈速度v0.3m/s， 節(jié)距p160mm， 驅(qū)動鏈輪齒數(shù)z12。,板式運(yùn)輸機(jī)傳動系統(tǒng),傳動方案已預(yù)分配各級傳動比為： 錐齒輪傳動i13， 圓柱齒輪傳動i24.5， 鏈傳動i36。 電動機(jī)同步

21、轉(zhuǎn)速nd=750r/min。曳引鏈速度允許誤差r=5%。,以下為該傳動系統(tǒng)選擇電動機(jī)型號，并計(jì)算各軸的運(yùn)動和動力特性參數(shù)。 1. 計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸（軸）轉(zhuǎn)速和功率,r/min = 9.4 r/min,執(zhí)行機(jī)構(gòu)主軸的輸出功率P為,kW = 1.86kW,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,2. 求傳動系統(tǒng)總效率和電動機(jī)功率 聯(lián)軸器效率10.99，錐齒輪傳動效率20.96， 圓柱齒輪傳動效率30.97，鏈傳動效率40.96， 減速器滾動軸承效率50.98，軸為滑動軸承效率60.97，傳動系統(tǒng)的總效率為,需要電動機(jī)輸出的功率為,kW = 2.3kW,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,3. 選擇電動機(jī) 根據(jù)運(yùn)輸

22、機(jī)設(shè)計(jì)要求，電動機(jī)功率應(yīng)有20%左右的裕度，由手冊查得，可選用YEJ 132M-8型電動機(jī)，額定功率Pe3kW，滿載轉(zhuǎn)速n710r/min。,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,4. 計(jì)算總傳動比及各級傳動比 系統(tǒng)的總傳動比,由齒數(shù)條件，確定各輪齒數(shù)分別為：錐齒輪z123，z272。圓柱齒輪z324，z4109，滾子鏈z519，z6105。 則各傳動實(shí)際傳動比為：,實(shí)際總傳動比為,i = i1 i2 i3 = 3.134.545.53 = 78.58,未超過傳動比誤差要求，所選參數(shù)可用。,傳動比誤差為：,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,5. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速,6. 計(jì)算各軸功率 取電動機(jī)的額定功率Pe為設(shè)

23、計(jì)功率，求得各軸輸入功率：,機(jī)械傳動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)實(shí)例分析,7. 各軸轉(zhuǎn)矩,原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性 原動機(jī)的選擇,29.5 原動機(jī)的選擇,原動機(jī)的種類很多，按使用能源的形式，可分為一次原動機(jī)和二次原動機(jī)兩大類。 一次原動機(jī)使用自然界能源，直接將自然界能源轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如內(nèi)燃機(jī)、風(fēng)力機(jī)、水輪機(jī)等； 二次原動機(jī)將電能、介質(zhì)動力、壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，如電動機(jī)、液壓馬達(dá)等。,原動機(jī)的選擇,原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性,一、原動機(jī)的機(jī)械特性 原動機(jī)的機(jī)械特性一般用輸出轉(zhuǎn)矩T（或功率P）與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系曲線，即T = f (n)或P = f (n)曲線表示。,一次原動機(jī)的機(jī)械特性、特點(diǎn)和應(yīng)用

24、,各類電動機(jī)主要性能的比較,利用變頻器對交流電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，變頻器可以看作一個(gè)頻率可調(diào)的交流電源，因此 對于現(xiàn)有的作恒轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的異步電動機(jī)，只需要在電源和電動機(jī)之間接入變頻器和相應(yīng)設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)調(diào)速控制，而無需對電動機(jī)和系統(tǒng)本身進(jìn)行大的改造。 通用型變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:10以上；高性能的矢量控制變頻器的調(diào)速范圍可達(dá)1:1000。,變頻調(diào)速異步電動機(jī)既保持了異步電動機(jī)械特性硬的特點(diǎn)，并具有高精度的調(diào)速性能。,原動機(jī)的選擇,二、工作機(jī)的負(fù)載特性 代表工作機(jī)工況最重要的特性是載荷（包括功率P，轉(zhuǎn)矩T和力F）與速度（包括轉(zhuǎn)速n和線速度v）之間的關(guān)系nT特性，這也是討論原動機(jī)、傳動裝置與工作機(jī)匹配

25、的基本依據(jù)。,工作機(jī)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩（轉(zhuǎn)速功率）特性，主要有四種，即恒轉(zhuǎn)矩載荷、恒功率載荷、平方降轉(zhuǎn)矩載荷和恒轉(zhuǎn)速載荷。,原動機(jī)的選擇,1 恒轉(zhuǎn)矩載荷,恒轉(zhuǎn)矩載荷的nT特性,工作機(jī)的速度無論如何變化，其穩(wěn)定狀態(tài)下的載荷轉(zhuǎn)矩大體上是一個(gè)定值如下圖所示。 恒轉(zhuǎn)矩特性的載荷消耗的能量與轉(zhuǎn)速n成正比。例如：傳送帶、攪拌機(jī)、擠壓成型機(jī)和起重機(jī)等。,原動機(jī)的選擇,2 恒功率載荷,某些機(jī)械，其工作功率為定值而與轉(zhuǎn)速無關(guān)，其機(jī)械性如圖所示。例如：機(jī)床的端面切削，紡織機(jī)械和軋鋼設(shè)備中的卷取機(jī)構(gòu)。,恒功率載荷的nT特性,3 平方降轉(zhuǎn)矩載荷 風(fēng)扇、通風(fēng)機(jī)、離心式水泵和船舶螺旋漿等流體機(jī)械，在低速時(shí)由于流體的流速低，所以載

26、荷（阻力矩）較小。當(dāng)轉(zhuǎn)速增高時(shí)，載荷迅速增大，其載荷（轉(zhuǎn)矩）與轉(zhuǎn)速的平方成正比，其機(jī)械特性如圖所示。具有這種機(jī)械特性的機(jī)器，其消耗的功率正比于轉(zhuǎn)速的三次方。,平方降轉(zhuǎn)矩載荷的nT特性,原動機(jī)的選擇,4 恒轉(zhuǎn)速載荷 對于交流發(fā)電機(jī)一類的機(jī)器，盡管載荷發(fā)生變化，但其轉(zhuǎn)速基本保持不變，這就是恒轉(zhuǎn)速載荷特性，如圖所示。,恒轉(zhuǎn)速載荷的nT特性,此外，在帶有連桿機(jī)構(gòu)的工作機(jī)中，如曲柄壓力機(jī)、活塞式空氣壓縮機(jī)等，其載荷轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)角或行程S之間存在一定的函數(shù)關(guān)系，可表示成T = f ()或T = f (s)。,原動機(jī)的選擇,三、機(jī)械系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的條件 工作機(jī)運(yùn)行時(shí)，原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性是同時(shí)

27、存在的，為了分析機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行情況，可把原動機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩特性畫在同一坐標(biāo)圖上，進(jìn)行分析。,1. 原動機(jī)和工作機(jī)的工作點(diǎn) 在設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)時(shí)，為求出原動機(jī)和工作機(jī)的工作點(diǎn)，需知原動機(jī)的機(jī)械特性和工作機(jī)的負(fù)載特性。,曲線2：工作機(jī)的負(fù)載特性曲線 曲線1：原動機(jī)（例如柴油機(jī)）的機(jī)械特性曲線， 曲線3：根據(jù)原動機(jī)的機(jī)械特性曲線和傳動裝置的參數(shù)繪制的原動機(jī)與傳動裝置共同的工作特性曲線。,原動機(jī)的選擇,A點(diǎn)工作機(jī)的最佳工作點(diǎn)； N點(diǎn)原動機(jī)的額定工作點(diǎn)； N 點(diǎn)傳動裝置的傳動比； B點(diǎn)曲線3與曲線2之交點(diǎn)，在這種匹配條件下工作機(jī)的實(shí)際工作點(diǎn)。其實(shí)際轉(zhuǎn)速將為n2，轉(zhuǎn)矩為T2。,原動機(jī)與工作機(jī)的

28、工作點(diǎn),將B點(diǎn)換算到曲線1上的點(diǎn)C，便是原動機(jī)實(shí)際工作點(diǎn)（n1=in2，T1 = T2/i）。,2工作點(diǎn)的穩(wěn)定性 原動機(jī)和工作機(jī)工作點(diǎn)的穩(wěn)定性，是指原動機(jī)或工作機(jī)受到微小干擾時(shí)，能在原工作點(diǎn)的鄰近建立新的工作點(diǎn)而不產(chǎn)生過大的偏移。,原動機(jī)的選擇,工作點(diǎn)的穩(wěn)定性,曲線3是柴油機(jī)和傳動裝置的共同工作特征曲線， 曲線2是起重機(jī)（恒轉(zhuǎn)矩）的載荷特征曲線。 在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A右側(cè)的工作點(diǎn)（如B）是穩(wěn)定的，而左側(cè)的（如C）是不穩(wěn)定的。,負(fù)載特性曲線2和2是拋物線型的，這時(shí)工作點(diǎn)無論在最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)A的左側(cè)（點(diǎn)C）還是右側(cè)（點(diǎn)B），都將是穩(wěn)定的。,原動機(jī)的選擇,一、選擇原則,原動機(jī)的選擇,1. 滿足工作環(huán)境對原動機(jī)的要求。如能源供應(yīng)，降低噪聲和環(huán)境保護(hù)等要求。 2. 原動機(jī)的機(jī)械特性和工