机械传动系统概述

.题目：机械传动系统概述:（1）机械传动系统类型及特点;（2）机械传动系统典型应用简介(不少于3个);（3）机械传动系统新技术简介(不少于3个).答:（1）机械传动系统类型及特点1）带传动：利用张紧在带轮上的柔性带进行运动或动力传递的一种机械传动。其特点有： 优点：传动平稳、结构简单、成本低、使用维护方便、 有良好的挠性和弹性、过载打滑 缺点：传动比不准确、带寿命低、轴上载荷较大、传动装置外部尺寸大、效率低。因此，带传动常适用于大中心距、中小功率、带速v=525m/s，i7的情况2）链传动：通过链条将具有特殊齿形的主动链轮的运动和动力传递到具有特殊齿形的从动链轮的一种传动方式。特点与带传动相比，链传动没有弹性滑动和打滑，能保持准确的平均传动比；需要的张紧力小，作用于轴的压力也小，可减少轴承的摩擦损失；结构紧凑；能在温度较高、有油污等恶劣环境条件下工作。与齿轮传动相比，链传动的制造和安装精度要求较低；中心距较大时其传动结构简单。瞬时链速和瞬时传动比不是常数，因此传动平稳性较差，工作中有一定的冲击和噪声。链传动平均传动比准确,传动效率高，轴间距离适应范围较大，能在温度较高、湿度较大的环境中使用；但链传动一般只能用作平行轴间传动，且其瞬时传动比波动，传动噪声较大。由于链节是刚性的，因而存在多边形效应（即运动不均匀性），这种运动特性使链传动的瞬时传动比变化并引起附加动载荷和振动，在选用链传动参数时须加以考虑。链传动广泛用于交通运输、农业、轻工、矿山、石油化工和机床工业等。3）齿轮传动：利用特定齿形的链板与链轮相啮合来实现传动的。齿轮传动的特点是：齿轮传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。例如传递功率可以从很小至几十万千瓦；速度最高可达300m/s；齿轮直径可以从几毫米至二十多米。但是制造齿轮需要有专门的设备，啮合传动会产生噪声。4）蜗杆传动：由蜗杆和蜗轮组成，一般蜗杆为主动件。蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分，分别称为右旋蜗杆和左旋蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过两个齿。蜗杆传动特点： 传动比大，结构紧凑。蜗杆头数用Z1表示（一般Z1=14），蜗轮齿数用Z2表示。从传动比公式I=Z2/Z1可以看出，当Z1=1，即蜗杆为单头，蜗杆须转Z2转蜗轮才转一转，因而可得到很大传动比，一般在动力传动中，取传动比I=10-80；在分度机构中，I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆传动结构紧凑，体积小、重量轻。 传动平稳，无噪音。因为蜗杆齿是连续不间断的螺旋齿，它与蜗轮齿啮合时是连续不断的，蜗杆齿没有进入和退出啮合的过程，因此工作平稳，冲击、震动、噪音小。 具有自锁性。蜗杆的螺旋升角很小时，蜗杆只能带动蜗轮传动，而蜗轮不能带动蜗杆转动。 蜗杆传动效率低，一般认为蜗杆传动效率比齿轮传动低。尤其是具有自锁性的蜗杆传动，其效率在0.5以下，一般效率只有0.70.9。 发热量大，齿面容易磨损，成本高。5）轮系、减速器及机械无级变速传动： 可获得大的传动比； 实现分路传动； 实现变速与换向传动； 实现连续，不停车，平稳变速。6）螺旋传动：利用螺旋副来传递运动和力的一种运动，可以方便地把主动件的回转运动变成从动件的直线运动。其特点有：结构简单，工作连续，传动平稳、无噪声；承载能力大，传动精高。实现变速与换向传动；摩擦损失大，传动效率低。7）连杆传动： 运动副一般均为低副 构件多呈现为杆的形状（故常简称构件为杆）； 可实现多种形式的运动变换和运动规律； 具有丰富的连杆曲线形状，可满足不同要求。8）凸轮传动：最大的优点是可实现高速化，结构紧凑，可靠性高；最大的缺点是不可变，不能变更动作时间（角度）。9）棘轮传动、槽轮传动和其他步进传动：用于实现间歇运动。（2）机械传动系统典型应用简介1、黑鹰（Black Hawk）直升机主减速系统1）采用单元体设计、维护方便，提高了可靠性;2）三级传动，结构简单；3）主减总高度低， 减少了飞机上部的阻力；4）主传动链的齿轮数与阿帕奇AH-64A和猫鼬A129武装直升机相比（ 包括米制系列直升机）至少要少20%以上;5）离合器设置在第二级，工作转速低(5747.5 r/min)，工作可靠、技术风险小；6）第三级采用行星传动， 载荷分为5路传递，各齿面的接触应力较小；7）为直升机总体节省四根承受直升机升力的拉杆重量， 同时也不需要另制传扭盘；8）主减输入级的中心距为1550mm，便于发动机安装，具有较大的操作空间；同时因敌方的一发子弹只能损伤一端减速器（ 或左或右输入级），直升机仍然能继续前飞，提高了生存力 。2、阿帕奇（Apache）直升机主减速系统1）为防止直升机坠毁时， 主旋翼轴折断而使桨叶撞击到驾驶舱内，造成驾驶员伤亡,它将静轴套在主旋翼轴的外部，上部通过拉力轴承与桨毂相连，底部固定在机身结构上， 静轴本身主要承受由主旋翼传来的各种载荷，但不传递扭矩，它使主旋翼的载荷不通过主减而直接传到机体上。2）采用上述动、静轴结构可以防止旋翼升力和力矩等载荷传到主减速器上，主减仅传递扭矩。有利于主减速器达到4500小时的疲劳寿命。此外，动、静轴结构还允许在维护拆卸主减速器时，既不干扰旋翼也不需拆卸旋翼操纵机构，使用维护方便。3）主减速器的润滑系统，由两套裕度系统组成， 能在两套润滑系统中的任何一套失效的情况下提供润滑。4）该主减速器能在完全没有润滑油后还可以再飞行一小时，这一性能是在对诸如润滑油芯以及留有适当的齿轮和轴承间隙使其能在较高温下运行（即干运转）而达到的。干运转时间为1小时，因此目前世界上还没有任何直升机主减能达到此要求。5）主减输入级的中心距约1550 mm，使得左、右输入级相隔较远，因而敌方的一发子弹只能损伤一端的输入级或一端动力轴，直升机仍然能继续前飞，提高了生存力。6）传动系统设计考虑了弹击容限和故障安全准则， 由此增加了传动系统的重量约25kg。7）主减的输入级和并车级等均采用电子束焊技术， 减少了零件数， 同时也减轻重量和节省成本。8）主减多处采用了轴轴承齿轮一体化设计，提高了可靠性同时减轻了主减的重量。3、科曼奇（Comanche）直升机主减速系统1）主旋翼轴的输出转速列直升机之最，可提高整机的飞行速度。2）在第一级采用弹簧离合器，该离合器最高转速可达23000r/min，高速工作安全可靠，减轻了主减的重量，离合器的零件数从33个减少到8个，在可靠性和维护性要求方面取得了明显的效益。3）科曼奇主减采用了分扭传动设计，这样既轻又简单。从而降低主减的高度尺寸、重量、成本和维护要求；使每个齿轮受的载荷减小，且受载均匀，提高了齿轮的使用寿命。4）主减机匣采用先进的复合材料（G30-500碳纤维和芳纶树脂）,可降低主减重量和腐蚀情况，比用镁合金机匣可轻10%，比采用铝合金机匣轻30%；5）在整个传动系统中使用复合材料已超过28%，原在B.H主减用镁合金为22%，而科曼奇主减镁合金用量仅为2%；6）旋翼轴上的轴承节圆直径为381.8 mm， 用圆锥滚子轴承承受升力；7）主减在无油情况下至少工作30分钟；8）在输入级中采用了陶瓷轴承以提高轴承的工作温度和干运转能力；9）采用轴轴承齿轮一体化设计，提高了可靠性，同时也减轻了重量。（3）机械传动系统新技术简介1、减少传动级数多数直升机传动的级数为4级或更多级,在一些研究计划和新型直升机传动系统中传动级数为3级，甚至为2级。3级传动在科曼奇、米-26、黑鹰等直升机中有采用，在THST和ART等研究计划中有研究；2级的在RDS-21研究计划有所研究。2、采用分扭传动1）在科曼奇(Comanche)直升机主减传动系统中，采用了圆柱齿轮传动分扭方案；2）在阿帕奇(Apache AH-64)直升机主减传动系统中，采用了具有面齿轮传动的分扭方案；3）黑鹰直升机主减传动系统中，拟采用具有面齿轮传动的分扭方案，也曾研究过圆锥齿轮传动分扭方案；4）CH-53E采用圆柱齿轮传动分扭方案；5）米26重型直升机采用圆锥、圆柱齿轮传动分扭方案。3、非常规齿制齿轮传动1）高重合度齿轮传动的设计与制造研究，主要解决齿轮承载能力、噪声和啮合中齿间载荷分配等问题；2）大减速比人字齿轮传动研究，主要解决输出级齿轮的重量、噪声、受力均衡等问题；3）面齿轮传动研究，主要解决输入级齿轮的重量和分扭均载等问题。4、耐热高强度合金钢齿轮1）新型耐高温材料pyrowear 53齿轮研究，主要解决pyrowear 53在齿轮上的应用及其机械性能等问题；2）多种材料齿轮的性能研究，主要对M50NiL、Pyro X53、CBS 600、9310、300M等材料的齿轮性能进行研究；3）钛合金直齿轮研究，主要解决对钛合金齿轮的设计、制造、表面处理和试验等问题。5、告诉弹簧离合器弹簧式离合器除可靠性和制造成本与滚柱式离合器相当外,其余均比滚柱、斜撑式离合器为优。对于直升机传动系统而言减轻结构重量，提高可靠性具有重要的意义。6、混合（陶瓷）轴承输入级中采用了陶瓷轴承以提高抗干运转能力。7、复合材料零部件复合材料在直升机传动系统中应用的比重越来越大，主要有以下3个方面：1）复合材料尾传动轴；2）复合材料机匣；3）复合材料的主旋翼轴。8、高效润滑对润滑系统的研究，特别是传动系统抗干运转能力的研究历来倍受重视，对高效润滑的研究成果主要体现在：1）齿轮、轴承的流体动力润滑理论的发展已达到工程实用化阶段，使齿轮、轴承的寿命有了大幅度的提高；2）发展了更为有效的润滑方式，如环下润滑、离心甩油、多喷嘴喷射等。提高了滑油过滤精度，确保齿轮、轴承等转动部件摩擦副良好的润滑冷却条件；3）采用新型润滑剂，提高润滑效率，以减少润滑剂的用量。9、抗干运转能力润滑技术发展的同时促进了润滑失效技术的发展，形成了一套确