传动系统设计优秀课件

一、传动系统的功能
1、改变动力机输出的运动形式或转速，以满足执行系统的要求。
动力机输出的一般是等速连续的回转运动，而执行系统的运动形式是多 种多样的，有回转运动和直线运动，连续运动和间歇运动。当两者的运动形 式不相同时，要求传动系统能改变动力机输出的运动形式，以满足执行机构 的要求。当两者运动形式相同时，还有转速、转矩是否相同的问题，这就要 求传动系统起减速增矩或增速减矩的作用。
传动系统设计
传动系统是机械系统的重要组成部分，传动系统的优劣将直接影响 到机械系统的性能和经济性。有一些机器的动力机与执行机构直接联接， 如风扇、水泵等。但大多数机器，在动力机与执行机构间设有传动系统。
传动系统是由运动链及相应的联系装置组成的。前述起重机的传动系统 是由两级齿轮传动及联系装置—制动器、联轴器组成。
固定传动比传动系统又可分为减速传动和增速传动两种情况。若执行构 件的转速低于动力机转速，用减速传动系统；若执行构件转速高于动力机转 速，用增速传动系统。
设机械系统折算到电动机轴上的总转动惯量为Jtot，起动力矩为Md，正常 运转时折算到电动机轴上的阻力矩为MZ，则有：
Md
MZ
Jtot
dw dt
式中：dw 是电动机输出轴的角加速度。
dt
异步电动机的起动力矩为Mst，Mst=λstMN，式中的λst为起动转矩倍数， MN为额定转矩，MN=9549PN/nN。
若Mst≥ Md ，可以实现负载起动；
若Mst< Md ，就不能负载起动。这时如果在传动系统中设置离合器，让 电动机带动传动系统在空载下起动，等运转正常后，再通过离合器与执行系 统联接，带负载运转。另外也可以在传动系统中设变速装置，先使执行系统 在速度较低时起动；运转平稳后，再变到正常速度。
※有些执行系统运转到一定位置后，要求马上制动。如起重机，重物吊 到一定高度后要制动。这就要求传动系统中要有离合器和制动器。
二、对传动系统的要求
1)考虑动力机与执行系统的匹配，使它们的机械特性相适应，并使 两者的工作点接近各自的最佳工况点且工作平稳。
以起重机为例，动力机为三相交流异步电动机，它的固有机械。两者匹配后，希望电 动机在B′点工作，即在固有机械特性的HB段接近额定点B处工作，而起重 机卷筒上的转矩为MW，转速为nW，在W点工作。
i=10~80 ⑤摆线针轮减速系统，适用的速比范围 ：
i=11~87
从缩短运动链的角度出发，采用摆线针轮减速系统最好，其次是两级行 星齿轮减速系统和齿轮-蜗杆减速系统。
4)传动系统应布置紧凑，有较小的外廓尺寸和重量。
有一些机械系统对尺寸和重量有较严格的要求。如汽车、拖拉机、工程 机械、飞机等移动式机械。当要求传动比较大时，选用可实现较大传动比的 行星齿轮传动、摆线针轮传动、谐波传动，它们与其它传动形式相比，可大 大减小传动系统的尺寸和重量。
第二节 传动系统的类型及其选择
可以按不同方法对传动系统分类。
一、按传动比变化情况分类
按传动比变化情况传动系统可分为：固定传动比传动和可调传动比传动。 可调传动比传动又可分为：有级变速传动、无级变速传动和周期性变速传动。
(一)固定传动比传动系统
当执行机构或执行构件在一个确定的转速或速度下工作时，可选用固定 传动比传动系统。如P107图5-1所示的起重机就采用了定传动比的二级圆柱齿 轮减速器进行传动。
2、调节动力机输出的速度、转矩或力，以满足执行机构的要求。
执行系统有时要求在不同的速度、转矩或力下工作，直接改变动力机的 速度、转矩或力不可能或不经济，就要用传动系统来实现这一要求。
3、分配动力机输出的运动和动力，以满足执行系统的要求。
有时要用一个动力机驱动若干个位置、运动形式或速度不相同的执行机 构，要靠传动系统把运动或动力分配到各执行机构。
5)当机械系统的载荷频繁变化，而且有较大过载时，传动系统中要设置过 载保护装置。
传动系统中的过载保护装置，可减小传动系统和执行系统中各构件的计 算载荷，使这些构件的尺寸和重量减小，提高可靠度。
6)对传动系统要有安全防护措施。 要有能保护传动系统各构件安全工作的措施，如汽车变速箱的操纵杆上 要设置联锁装置，不允许同时挂两个档的现象出现。在传动系统的适当部位， 要设保护操作者安全的装置，如转动零件上加防护罩。
※传动系统应能满足系统空载时执行系统有比工作时较高的速度要求。 以四工位专用机床为例，当钻头还没有接近工件时，进刀机构应使钻头快进， 速度应比钻削加工时大一些。
3)传动系统的运动链应尽量短。 传动系统的运动链短，可减轻重量，降低制造费用；可提高传动精度、 效率以及系统的刚度和可靠性。
为缩短运动链，应力求采用构件数目少和运动副少的机构。以P107图5-1 所示的起重机为例，若传动系统的速比i=70，它就不能仅仅采用图示的两级 圆柱齿轮减速器。因为两圆柱齿轮减速器适用速比范围为：i=8~40，显然不 能满足要求。此时可采用的传动方案有：
※当执行系统要求随着工作状况的变化而发生变化时，如果选用的是不 可调速的电动机，传动系统就要设计成可调速的。如汽车、拖拉机、机床上 都有调速装置。
※当执行系统有正行程和反行程时，传动系统要考虑反转问题。如小型 起重机反向是靠改变电动机转向实现的，但汽车、拖拉机上的反向是靠传动 系统完成的，这时传动系统中就要有可反向的装置。
n
MZ
MW
nW
W M
a）
b）
要实现上述要求，就要靠传动系统。 须有n一W<个<传nB动’ 比, .MW>> MB’ ,因此采用传动系统使动力机与执行机构匹配.必
2)满足执行机构在起动、制动、调速、反向和空载等方面的要求。
※起动力矩一般大于正常稳定运转的力矩。如起重机，起动力矩除要克服提 升重物的阻力矩外，还应使重物及一切运动构件产生加速度。
①采用V带-两级圆柱齿轮减速系统，适用的速比范围为：
i i带 i齿 (2~4 )8 (~4) 0 1~ 6 160
②两级圆柱齿轮-开式齿轮减速系统，适用的速比范围为：
i i1 i2 ( 8 ~ 4) 0 (3 ~ 7 ) 2~ 2 480
③齿轮-蜗杆减速系统，适用的速比为：
ii1i260 ~80
④两级行星齿轮减速系统，适用的速比范围 ：