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。