机械传动系统的方案设计.ppt

武汉工业学院 机 械 原 理 教师： 宋少云 手机：E-mail: 内容提要 研究内容： 机械的基本理论 机构的结构分析 机构的设计 机构的力学分析 机器动力学 方案设计 机构机器 内容提要 1 绪论 2 机构的结构分析 3 平面机构的运动分析 4 平面机构的力分析 5 机械的效率和自锁 6 机械的平衡 7机械的运转及 速度波动的调节 8 平面连杆机构 9 凸轮机构 10 齿轮机构 11 轮系 12 其它常用机构 13 工业机器人 14 机械系统的方案设计 机构的结构分析 机构的设计 方案设计 机构的力学分析 机器动力学 14 机械系统的方案设计 1 机械总体方案设计 2 现代设计观念与创新设计简介 3 机械执行系统运动方案设计 4 机械传动系统方案设计和原动件选择 5 机械系统运动方案设计举例 14.3 机械传动系统方案设计和原动机选择 1.机械传动系统方案设计 确定传动系统总传动比 选择传动类型 拟定传动链布置方案 分配传动比 确定各级传动机构的基本参数和主要几何尺寸，计 算传动系统的各项运动学和动力学参数 绘制传动系统运动简图 （1） 设计过程 14.3 机械传动系统方案设计和原动机选择 1.机械传动系统方案设计 （2） 传动类型的选择 挠性(件)传动 摩擦轮传动 绳传动 圆形齿轮传动 挠性啮合传动 带传动 啮合传动 机械 传动 摩擦传动 单级齿轮传动 齿轮系传动 同步齿形带传动 螺旋齿轮传动 蜗杆蜗轮传动 圆锥齿轮传动 圆柱齿轮传动 定轴轮系传动 周转轮系传动 链传动 非圆齿轮传动 行星轮系传动 差动轮系传动 14.3 机械传动系统方案设计和原动机选择 1.机械传动系统方案设计 （2） 传动类型的选择 液压、液力传动 利用液压泵、阀、执行器等元件实现的传动。 气压传动 以压缩空气为工作介质的传动 电气传动 利用电动机和电气装置实现的传动 14.3 机械传动系统方案设计和原动机选择 1.机械传动系统方案设计 （3） 传动比的合理分配 14.3 机械传动系统方案设计和原动机选择 2.原动机选择 14.3 机械传动系统方案设计和原动机选择 2.原动机选择 14 机械系统的方案设计 1 机械总体方案设计 2 现代设计观念与创新设计简介 3 机械执行系统运动方案设计 4 机械传动系统方案设计和原动件选择 5 机械系统运动方案设计举例 多头专用钻床机械传动系统设计 设计任务 设计一台自动钻床，用来同时加工图示零件上的三个孔， 并能自动送料。 30 20 38 20 20 50 20 10 运动方案选择 工艺动作 钻头一边旋转，同时相对于工件作移动 三种运动方案 钻头旋转，同时轴向进给，工作 台静止 钻头旋转，工作台带动工件进给 工作台旋转，钻头作轴向进给 一般的钻床多采用第一 种方案，但本例是三轴 专用钻床，因工件小， 工作台轻，移动工作台 比移动三轴容易。故采 用第二种方案。 运动方案选择 方案选择 执行系统运动规律设计 工作台 送料杆 料仓 三个执行构件 送 料 杆 钻 头 工 作 台 头 执行系统运动规律设计 工作台 送料杆 料仓 送料：送料杆往右推 出零件，并顶出加 工好的零件 夹紧：夹具将工件定 位并夹紧。 快进：送料杆返回，工作台带动工件 快速上移接近钻头。 钻孔：工作台慢速工进； 返回：钻孔结束后，工作台快速退回，完成一个工作循环 工艺过程 工作台带动工件快速上移接近钻头 工作台改用工作进给速度先钻凸台上的孔，待钻到 一定 深度时，三个钻头才同时钻进，因工作阻力增加，故进给 速度应减小。 钻孔结束后，工作台快速退回，完成一个工作循环。 钻孔的工艺要求 - 对工作台运动的要求 工作循环图 （1）钻头转速的计算 d钻头直径，d8 mm v 切削速度，选v12.5mmin 根据： nc1000v(d) nc 500 rpm 结论： 工作循环图 （2）工作台运动速度的计算 工作台一个工作循环总时间 T1 t1 t2 t3 t4 t5 24.6 s 工作台每分钟工作循环数 n1 60 T1 2.44 工作循环图 （3）送料杆运动速度的计算 送料杆的运动为往复直动，运动循环时间与工作台相同 Ts 24.6 s 工作循环图 （4）行程的计算 工作台的行程 Hf h0 h1 h2 h1 单孔钻削深度，取h1 13 mm h2 三孔同时钻削深度，取h2 13 mm 送料杆的行程取工件的两倍 Hs 100 mm h0 工作台快速趋近钻头的运动距离，取h0 15 mm 工作循环图 凸轮转角 0 70 90 180 270 360 送料杆 送料 静 止 工作台 停止 单孔钻 三孔钻 快退 快 进 钻头 旋转 （5）绘制工作循环图 原动机的选择 类型交流异步感应电动机 。 由机床的工作要求确定 为了减少原动机的数量，三个钻头共用一个原动机。 转速额定转速 nn 1440 rpm 计算运动链的总传动比 切削运动链的总传动比（钻头的运动） ic nnnc 1440500 2.88 进给运动链的总传动比（工作台的运动） if is nnnf 14402.44 563 机构选型 钻削运动链的设计 运动形式：钻头作连续回转运动，运动链的总传动比 为2.88，无需运动转换，但需要减速 钻头间的协调运动：三个钻头应同向旋转，且各钻头 之间的距离很小，即要求具有运动分解功能，其尺寸 受到限制 运动方向：电动机轴一般为水平放置，与钻头的方向 不一致，即要求具有改变运动轴线方向的功能 运动链长度：电动机与钻头之间有较大的传动距离， 即要求运动链作远距离传动 机构选型 钻削运动链的设计 运动形式：钻头作连续回转运动，运动链的总传动比 为2.88，无需运动转换，但需要减速 具有减速功能的传动有：齿轮传动、带传 动、链传 动。考虑到速度较高，距离 较远等因素，选用 V带传动 机构选型 钻削运动链的设计 运动方向：电动机轴一般为水平放置，与钻头的方向 不一致，即要求具有改变运动轴线方向的功能 能变换运动轴线方向的传动有：圆锥齿 轮传动、交错轴斜传动、蜗杆传动。 考虑到两轴线垂直相交且传动比较小 ，选择圆锥齿轮传动 机构选型 钻削运动链的设计 运动链长度：电动机与钻头之间有较大的传动距离， 即要求运动链作远距离传动 具有减速功能的传动有：齿轮传动、带传 动、链传 动。考虑到速度较高，距离 较远等因素，选用 V带传动 机构选型 钻削运动链的设计 钻头间的协调运动：三个钻头应同向旋转，且各钻头 之间的距离很小，即要求具有运动分解功能，其尺寸 受到限制 三个钻头应同向旋转，选择一个中心 齿轮带动周围三个从动齿轮的定轴 轮系 机构选型 钻削运动链的设计 进给运动链的设计 运动形式：工作台作往复直线运动，且运动规律较复杂， 但行程不大，选用凸轮机构 传动比：进给运动链应实现很大的传动比563，但进给力 不需要太大，选用带传动与蜗杆传动实现二级减速 运动方向：进给运动的方向和位置与电动机不一致，选用 蜗杆传动实现回转轴线方向的变化 机构选型 进给运动链的设计 机构选型 送料运动链的设计 减速比：送料运动链减速比与进给运动链相同 ，故直接 由蜗杆轴带动 运动形式：送料运动规律较复杂，故选用凸轮机构 行程：送料杆行程较大，采用连杆机构将行程放大 机构选型 送料运动链的设计 机构选型 机构的组合 将以上所选机构组合 ，得到图示自动钻床的 机械传动系统。 工作台 1 5 6 4 3 2 10 9 8 7 12 11 13 15 14 机构组合示意框图 电 动 机