机械传动系统的方案设计和原动机选择

关于机械系统设计的综述报告摘要：阐述了机械系统的组成部分和机械系统设计的各个组成部分; 并对机械系统设计的五大子系统进行了说明，介绍了每个子系统的概念以及设计重点。

从总体总结了机械系统设计的一般步骤，每个环节所要完成的工作与注意部分。

最后展望未来机械系统设计将与现代设计理论方法结合展现更大的优势。

关键词：机械系统；机械系统设计；子系统1.引言机械工业历来是发达国家的重要支柱产业，是一个国家的工业基础。

但从70年代开始，世界传统工业因不适应科技水平和社会生产力的飞速发展而产生大幅度滑坡，一度曾被称之为“夕阳工业”。

而现代机械系统以传统机械工业为基础，融合控制理论、计算科学和信息技术、体现系统论、优化论、对应论、智能论、寿命论、突变论、艺术论等现代设计思想，不但能代替人的体力劳动，更能解放人的一部分脑力劳动，已经成为现代人类改造客观世界的重要工具。

同时，也使机械工业逐渐摆脱窘境，日益显示出其新的活力。

2.机械系统设计2.1机械系统组成机械系统是机电一体化系统的最基本要素，由若干机构，零件，部件组成，包括动力系统，执行机构，传动机构，支撑机构，控制机构等，用于完成指定的动作，传递功率，运动或者信息。

(1)动力系统动力系统包括动力机及其配套装置，是机械系统工作的动力源。

动力机输出的运动通常为转动，而且转速较高。

选择动力机时，应全面考虑执行系统的运动和工作载荷、机械系统的使用环境和工况以及工作载荷的机械特性等要求，使系统既有良好的动态性能，又有较好的经济性。

(2)传动系统传动系统是把动力机的动力和运动传递给执行系统的中问装置。

如果动力机的工作性能完全符合执行系统工作的要求，传动系统也可省略，而将动力机与执行系统直接连接。

(3)执行系统执行系统包括机械的执行机构和执行构件，它是利用机械能来改变作业对象的性质、状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等，以进行生产或达到其他预定要求的装置。

执行系统通常处在机械系统的末端，直接与作业对象接触，是机械系统的主要输出系统。

第十二章其他常用机构一、选择题：1、用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比C。

(A) 是变化值；(B) 一定是定值；(C) 在一定条件下才是定值2、在单向间歇运动机构中， A 的间歇回转角在较大的范围内可以调节。

（A）槽轮机构(B) 棘轮机构（C）不完全齿轮机构(D) 蜗杆凸轮式间歇运动机构3、在单向间歇运动机构中， C 可以获得不同转向的间歇运动。

（A）不完全齿轮机构(B) 圆柱凸轮间歇运动机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构4、家用自行车中的“飞轮”是一种超越离合器，是一种 C 。

（A）凸轮机构(B) 擒纵轮机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构二、填空题：1、棘轮机构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪组成，可实现运动，适用于低速轻载的场合。

其棘轮转角大小的调节方法是：改变主动摇杆摆角的大小、加装一棘轮罩以遮盖部分棘齿。

2、槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮、机架组成，优点是：结构简单、外形尺寸小、机械效率高，能较平稳、间歇地进行转位，缺点是：存在柔性冲击，适用于速度不太高的场合。

3、擒纵轮机构由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机架组成。

4、擒纵轮机构优点是结构简单，便于制造，价格低廉，缺点是振动周期不很稳定，故主要用于计时精度要求不高、工作时间较短的场合。

5、凸轮式间歇运动机构由主动轮和从动盘组成，主动凸轮作连续转动，通过其凸轮廓线推动从动盘作预期的间歇分度运动。

优点是：动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，结构紧凑，缺点是：加工成本高，装配与调整的要求严格。

6、不完全齿轮机构由一个或一部分齿的主动轮与按动停时间要求而作出的从动轮相啮合，使从动轮作间歇回转运动。

工作特点是：结构简单，制造容易，工作可靠，动停时间比可在较大范围内变化，但在从动轮的运动始末有刚性冲击，适合于低速、轻载的场合。

7、螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成，通常它是将旋转运动转换为直线运动。

机械传动装置总体设计方法机器由原动装置、传动装置、执行装置和控制装置四部分组成，传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。

它可以改变执行装置的速度大小、方向，力或力矩的大小等。

如带式输送机是一台简单机器，电动机是它的原动装置，带传动和减速器是它的传动装置，输送带部分是它的执行装置。

如何对机器的传动装置进行总体设计呢？下面就设计任务、设计内容和设计步骤向大家作详细的介绍。

机械传动装置总体设计任务是选定电动机型号、合理分配各级传动比及计算传动装置的运动和动力参数。

一、电动机的选择一般机械中多用电动机为原动机。

电动机是已经系列化和标准化的定型产品。

设计时，须根据工作载荷大小与性质、转速高低、启动特性、运载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量（功率）和转速，并确定电动机的具体型号。

常用的电动机型号及技术数据可由机械设计手册中查取。

那么电动机类型和结构形式如何选择呢？电动机分为交流电动机和直流电动机，工业上常采用交流电动机。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为鼠笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛。

如无特速要求，一般选择Ｙ系列三相交流异步电动机，它高效、节能、噪声小、振动小，运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准（ＩＥＣ），适用于无特殊要求的各种机械设备，设计时应优先选用。

电动机的结构有防护式、封闭自扇式和防爆式等，可根据防护要求选择。

同一类型的电动机又具有几种安装形式，可根据不同的安装要求选择。

其次确定电动机功率其次，电动机功率如何确定？如果选用电动机额定功率超出输出功率较多时，则电动机长期在低负荷下运转，效率及功率因数低，增加了非生产性的电能消耗；如所选电动机额定功率小于输出功率，则电动机长期在过载下运转，使其寿命降低，甚至使电动机发热烧毁。

因此，我们必须通过下面的计算来正确选择电动机。

第1步，确定电动机的输出功率。

第二章机械传动系统的总体设计机械传动系统的总体设计，主要包括分析和拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动系统的运动和动力参数。

第一节分析和拟定传动系统方案一、传动系统方案应满足的要求机器通常由原动机（电动机、内燃机等）、传动系统和工作机三部分组成。

根据工作机的要求，传动系统将原动机的运动和动力传递给工作机。

实践表明，传动系统设计的合理性，对整部机器的性能、成本以及整体尺寸都有很大影响。

因此，合理地设计传动系统是整部机器设计工作中的重要一环，而合理地拟定传动方案又是保证传动系统设计质量的基础。

传动方案一般由运动简图表示，它直接地反映了工作机、传动系统和原动机三者间运动和动力的传递关系。

在课程设计中，学生应根据设计任务书拟定传动方案。

如果设计任务书中已给出传动方案，学生则应分析和了解所给方案的优缺点。

传动方案首先应满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还应结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高和操作维护方便等。

要同时满足上述要求往往比较困难，一般应根据具体的设计任务有侧重地保证主要设计要求，选用比较合理的方案。

图2—l所示为矿井输送用带式输送机的三种传动方案。

由于工作机在狭小的矿井巷道中连续工作，因此对传动系统的主要要求是尺寸紧凑、传动效率高。

图2—1（a）方案宽度尺寸较大，带传动也不适应繁重的工作要求和恶劣的工作环境；图2—l（b）方案虽然结构紧凑，但蜗杆传动效率低，长期连续工作，不经济；图2—l（c）方案宽度尺寸较小，传动效率较高，也适于恶劣环境下长期工作，是较为合理的。

图2—l 带式输送机传动方案比较二、拟定传动系统方案时的一般原则由上例方案分析可知，在选定原动机的条件下，根据工作机的工作条件拟定合理的传动方案，主要是合理地确定传动系统，即合理地确定传动机构的类型和多级传动中各传动机构的合理布置。

下面给出传动机构选型和各类传动机构布置及原动机选择的一般原则。

机械传动系统的设计与分析导言：机械传动系统是现代工程中常见的一种能够通过电动机、发动机等原动机的能量输出来驱动各种机械装置运动的装置。

它在各个行业中都扮演着重要的角色，汽车、机床、船舶等都离不开这一关键技术。

本文将对机械传动系统的设计与分析进行探讨，以期为读者提供一些有关这一领域的基础知识和实践经验。

第一部分：机械传动系统的基本原理机械传动系统是通过传递原动机的转矩和功率来实现装置运动的一种技术。

其基本原理是利用齿轮、链条、皮带等传动元件将原动机的转速和扭矩传递给负载。

在设计机械传动系统时，需要考虑到传动效率、可靠性、噪音和寿命等因素。

第二部分：机械传动系统的设计机械传动系统的设计包括选择传动元件、计算传动比、确定主传动轴和挑选传动方式等步骤。

首先需要根据负载特性和转矩要求来选择合适的传动元件，例如齿轮、链条或皮带。

然后根据输入轴和输出轴的转速要求计算传动比，确保系统能够满足负载的运行要求。

同时，还需要根据转矩传递路径和负载类型来确定主传动轴的位置，以及选择合适的传动方式，如直接传动、间接传动或多级传动等。

第三部分：机械传动系统的分析机械传动系统的分析是评估系统的性能和行为的过程，常见的分析手段包括传动效率计算、转矩和功率分析、动力学分析和可靠性评估等。

首先，通过对传动元件的几何尺寸和摩擦特性进行分析，可以计算传动效率，并评估系统对能源的利用效率。

其次，根据系统的输入和输出转矩，可以分析系统的动力平衡和传动效果，为系统的性能优化提供依据。

同时，也可以进行动力学分析，研究系统的振动特性和响应，以及设计和安装防震措施。

最后，通过对各个传动元件的可靠性分析和寿命评估，可以预测系统的使用寿命和故障概率，为维护和保养提供指导。

结论：机械传动系统的设计与分析是一项重要的工程任务，它关乎着装置的工作效率和可靠性。

在设计过程中，需要综合考虑负载特性、转矩要求和传动效率等因素，选择合适的传动元件和传动方式。

在分析过程中，则需要通过计算传动效率、分析转矩和功率、研究动力学特性以及评估可靠性来评估系统的性能。

机械零件课程设计基本要求《机械零件课程设计》的基本要求⼀、设计题⽬的选择由指导教师按《机械设计课程设计指导书》中推荐的设计课题。

⼆、设计课题基本要求设计对象：带式运输机的传动装置每组按设计参数不同，按要求进⾏设计。

设计题⽬格式：带式运输机的传动装置——⼀级减速器设计三、成果要求（⼀）设计计算说明书⼀份（约4000~6000字）设计计算说明书是图纸设计的理论依据，是设计过程的整理与总结，同时也是审核设计合理与否的重要技术⽂件。

内容包括⽬录、任务书、设计说明书、参考资料等。

必须按《机械设计课程设计指导书》中要求的格式。

1．设计计算说明书的内容设计计算说明书的内容概括如下：(1)⽬录。

（注意最后编页号，便于修改）(2)设计任务书。

（见后⾯样本，只写⾃⼰的参数。

单独⼀页）(3)传动⽅案的拟定。

(4)电动机的选择。

(5)计算传动装置的运动和动⼒参数。

(6)齿轮、带轮等传动件的设计计算。

(7)轴的设计计算。

(8)滚动轴承的选择及计算。

(9)键联接的选择及校核计算。

(10)联轴器的选择。

(11)减速器附件的选择。

(12)润滑与密封(润滑与密封⽅式的选择、润滑剂的选择)。

(13)设计⼩结(本设计的优缺点、改进意见及课程设计的体会)。

(14)参考资料⽬录。

还可以包含⼀些其它技术说明，例如装拆、安装的注意事项，维护保养的要求等。

2．课程设计总结（与说明书装订在⼀起）1）课程设计总结的⽬的课程设计总结主要是对设计⼯作进⾏分析、⾃我检查和评价，以帮助设计者进⼀步熟悉和掌握机械设计的⼀般⽅法，提⾼分析问题和解决实际问题的能⼒。

2）课程设计总结的内容设计总结应以设计任务书为主要依据，评估⾃⼰所设计的结果是否满⾜设计任务书中的要求，客观地分析⼀下⾃⼰所设计内容的优缺点，具体内容有：(1)分析总体设计⽅案的合理性。

(2)分析零部件结构设计以及设计计算的正确性。

(3)认真检查所设计的装配图、零件图中是否存在问题。

对装配图要着重检查分析轴系部件结构设计中是否存在错误或不合理之处。

传动方案的拟订顺序是传动方案的拟订顺序是指在设计和开发机械设备时，确定传动系统方案的一种有序过程。

在机械设计中，传动系统起着至关重要的作用，它将动力从原动机传递到执行机构，使机械设备能够正常运行。

而确定传动方案的拟订顺序则决定了整个设计过程的合理性和高效性。

传动方案的拟订顺序主要包括以下几个关键步骤：1.需求分析：在确定传动方案之前，首先需要对机械设备的工作要求进行全面的分析。

这包括了设备的功率需求、工作环境和条件、工作周期等方面的考虑。

通过深入了解设备的使用需求，才能为传动方案的选择提供明确的指导。

2.传动类型选择：根据需求分析的结果，确定适合的传动类型。

常见的传动类型包括齿轮传动、带传动、链传动等。

根据传动的功率传递方式和工作条件选择最适合的传动类型，确保传动系统能够满足设备的工作要求。

3.传动比计算：在确定传动类型后，需要进行传动比的计算。

传动比是指传动系统中不同轴的转速比值。

通过合理的传动比设计，可以实现所需的转速和扭矩传递，从而提高传动效率和性能。

4.传动部件选择：根据传动方案和传动比计算的结果，选择合适的传动部件。

这包括齿轮、带条、链条等传动部件的选择。

在选择传动部件时，需要考虑其耐磨性、传动效率、寿命等因素，确保传动系统的可靠性和稳定性。

5.传动布局设计：根据传动方案和传动部件的选择，设计传动系统的布局。

传动布局是指传动部件的安装位置、传动方式以及传动路径的设计。

合理的传动布局设计可以提高传动效率，减少传动系统的能量损耗。

6.传动系统优化：在完成传动方案的拟订后，进行传动系统的优化设计。

通过对传动系统的各项参数进行调整和改进，提高传动效率、减少噪音和振动，从而提升整个机械设备的性能和可靠性。

传动方案的拟订顺序是一个循序渐进的过程，需要综合考虑机械设备的工作要求、传动类型、传动比计算、传动部件选择、传动布局设计以及传动系统的优化等多个方面。

只有在每个步骤都经过认真分析和合理选择后，才能确定最佳的传动方案，确保机械设备的正常运行和性能优化。