机械设计基础 完整课件第15章 机械传动系统设计

返回目录第15章机械传动系统设计
15.1 教学基本要求
1.了解现代机器的组成、机械传动系统的功用和设计的一般程序。

2.掌握原动机的选择方法及其机械传动系统的运动、动力参数的计算；了解常用的机械传动方式及其特性，能据此进行机械传动系统的方案设计与评价。

15.2 重点与难点分析
本章的重点是机械传动系统方案拟定的基本原则，难点是机械传动系统的设计与评价。

1.机械传动系统方案拟定的基本原则
（1）对高速、大功率、长期工作的工况，应选用承载能力高、传动平稳、传动效率高的传动系统；（2）速度较低，中、小功率，要求传动比大的场合，可采用单级蜗杆传动、多级齿轮传动、带-齿轮传动、带-齿轮-链传动等多种方案，并进行分析比较，从中选择效率高的方案；（3）工作环境恶劣、粉尘较多时，尽量采用闭式传动，以延长传动件的寿命；工作环境温度较高或易燃烧的场合，不宜采用带传动；（4）传动比较大时，应优先选用结构紧凑的蜗杆传动和行星齿轮传动；原动机输出轴与工作机构输入轴平行时，可采用圆柱齿轮传动；中心距较大时，可采用带传动或链传动；两轴平面相交时，可用锥齿轮传动；两轴空间交错时，可用蜗杆传动；两轴同轴布置时，可用二级同轴式圆柱齿轮传动或行星齿轮传动。

2.多级传动在机械传动系统方案中布置顺序的基本原则
（1）带传动靠摩擦力工作，承载能力较小，传递相同转矩时，结构尺寸较其他传动形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，应布置在高速级，使所传递的转矩小；（2）链传动由于有多边形效应，瞬时传动比不断变化，产生冲击、振动，而使转速不均匀，故不宜用于高速级，应布置在低速级；（3）蜗杆传动能实现大传动比，传动平稳，但效率较低，适用于中、小功率或间歇运转的场合；当它与齿轮传动同时应用时，若蜗杆传动布置在高速级，使其传递较小的转矩，以减小蜗
轮尺寸，节约有色金属，且传动效率较高；若蜗杆传动布置在低速级，则齿轮传递转矩较小，而使整个转动装置的尺寸减小；（4）锥齿轮加工较困难，特别是大模数的锥齿轮，因此只在需要改变轴的方向时才采用，且应尽量布置在高速级和限制其传动比，以减小其尺寸和模数；（5）斜齿轮传动的平稳性较直齿轮好，常用在高速级或要求传动平稳的场合。

3.在机械传动系统方案设计时，通常可根据设计要求拟定出多种设计方案，但并不是所有的方案都具有实用价值。

因此，必须进一步分析所组合的各种可能的设计方案是否能满足“任务要求明细表”的要求，是否具备实现此方案的技术条件等。

在决定方案时，应排除那些无意义的，对给定条件不利的功能结构方案，保留那些较好的方案，并对每个方案进行评价，选出具有最优“品质因素”的方案。

评价方法很多，而最常用的方法之一为技术经济评价法。

此法的特点是，先分别求出被评价方案的技术与经济指标，然后进行综合评价。

15.3典型例题分析
例15-1图示为一流水运输链的传动系统。

已知运输链的有效工作拉力F=3600N，链轮节圆直径D=250mm，链轮转速n=40r/min，工作效率ηw=0.96。

斜
齿圆柱齿轮传动的啮合效率η
1=0.98，普通V带传动效率η
2
=0.95，轴承效率
η3=0.99，联轴器效率η4=0.97，电机转速n1=720r/min，带传动的传动比i带=2，齿轮传动的传动比i=2.5。

试计算：
(1)电动机所需的功率；
(2)轴Ⅱ和轴Ⅲ传递的功率；
(3)轴Ⅱ和轴Ⅲ的转速。

例15-1图
解：（1）电动机的功率
W W FD P w 8.224097
.099.095.098.096.0260/240102503600233-43321=×××××××××==πηηηηηω （2）轴Ⅱ传递的功率：
W W P P II 5.210799.095.08.224032=××==ηη
轴Ⅲ传递的功率：
W P P III 7.224498.099.095.08.224021232=×××==ηηη
(3)轴Ⅱ的转速：
min /r 360min /r 2720===带
i n n I II 轴Ⅲ的转速：
min /r 144min /r 5
.2360===齿i n n II III 例15-2 图示为三级减速装置传动方案简图，要求总传动比i =50,这样布置是否合理？为什么？若不合理，试问该方案应作如何改变？
例15-2图
解：图中传动方案不合理。

带传动应布置在高速级，因为它具有吸振缓冲、过载保护的作用，而链传动应布置在低速级，因为它速度高时，运动速度不均匀，动载荷大，噪声也大。

改进的方案可采用以下三种常用的传动线路：
（1）电动机→V 带传动（i =2~4）→单级齿轮传动（i =2~3）→链传动(i =2~5)→工作机。

（2）电动机→V带传动（i=2~4）→双级齿轮传动（i=10~30）→工作机。

（3）电动机→双级齿轮传动（i=10~30）→链传动(i=2~5)→工作机。

例15-3 对于一台用于长期运输的带式运输机的传动装置，试从结构、效率等方面分析下述方案（1）、（2）的特点：
（1）电动机→蜗杆传动→齿轮传动→工作机；
（2）电动机→齿轮传动→蜗杆传动→工作机。

解：传动方案（1）蜗杆置于高速级，传递的转矩较小，则蜗轮尺寸小，节约有色金属，传动效率也较高；但该方案的齿轮承受的转矩较大，齿轮的尺寸也大，故总的重量和尺寸也大。

方案（2）蜗轮尺寸比方案（1）大，传动效率稍低；但齿轮尺寸小得多，故总的尺寸和重量比方案（1）小。

从长期运转这一要求出发，效率为主要矛盾，故方案（1）合理。

15.4自测试题
1.现代机器通常由____________、_________________和_______________三部分组成。

2.机械传动系统是位于____________和_______________之间的中间传动装置，它的根本任务是___________________和_________________________。

3.在设计机械传动系统时，一般将传动能力较小、变速的传动机构安排在__________，如____________和________________；而将传动能力较大、转换运动形式的机构安排在________________，如_______________、_______________和_________________。

4.带传动与链传动相比，带传动的承载能力______，应布置在_________级；链传动的______________不断变化，应布置在___________。

5.减速传动一般应按照____________的原则分配传动比，从而减少轴和轴上传动零件的尺寸和重量。

6.今有如下三种传动方案，排列顺序为：
A.电动机→开式圆柱齿轮→单级圆柱齿轮减速器→带传动→工作机；
B.电动机→带传动→开式圆柱齿轮→单级圆柱齿轮减速器→工作机；
C.电动机→带传动→单级圆柱齿轮减速器→开式圆柱齿轮→工作机；
试指出：
（1）三种方案中____方案最合理，理由是____________________________。

（2）三种方案中____方案最不合理，理由是__________________________。

返回目录。