第四讲 传动系统设计

1、,第四章 传动系统设计,机械系统设计,机械系统运动方案设计步骤,总体方案设计,传动系统设计,执行系统设计,原动机选择,运动设计 结构设计 精度设计,4.1 传动系统概述,机械系统的传动是将动力源或某个执行系统（执行件）的速度、力矩传递给执行件，使该执行件具有某种运动和出力的功能。,动力系统,执行系统,作用：,传递和转换速度与力矩。,传动链,传动系统分类与组成,机械传动装置分类,有级变速,无级变速,速度可变,速度恒定,机械无级变速,液压无级变速,电气无级变速,滑移齿轮,变换齿轮,交换皮带轮,速度,机械传动装置举例,独立驱动传动系统,龙门起重机运动简图,曲柄压力机传动系统,数控机械传动系统,装配机

2、器人传动原理,立式加工中心传动系统,集中驱动传动系统,执行件间有严格的传动比要求,集中驱动传动系统,各执行件间运动有顺序或协调要求,电阻压帽自动机传动系统,变速装置,起停和换向装置,4.1.2 传动系统组成,制动装置,安全保护装置,（一） 变速装置,变换齿轮变速,滑移齿轮变速,离合器变速,啮合器变速,其它变速方式,变换齿轮变速,特点：结构简单、轴向尺寸小。 缺点：更换齿轮费时费力，刚性和润滑条件差。,滑移齿轮变速,特点：传递较大的转矩和较高的转速，变速方便， 空载功率损失小。 缺点：不能运动中变速，传动平稳性差。,离合器变速,牙嵌式离合器 齿轮式离合器 摩擦片式离合器,啮合器变速,普通啮合 同

3、步啮合器,先同步后变速， 变速平稳。 广泛用于汽车、 叉车、挖掘机等 行走机械的变速箱中。,（二） 起停和换向装置,考虑因素,工况：,动力源,换向、起停的频度,内燃机,电动机,直接起停和换向,采用离合器,摩擦离合器,液力偶合器,基本要求：,方便省力、安全可靠、结构简单，并能传递足够的动力。,钢球压紧式摩擦离合器,齿轮摩擦,离合器换向机构,齿轮换向机构,惰轮轴布置方案,（三） 制动装置,电气制动：,机械制动：,电动机反接制动。,非摩擦式,摩擦式,闸带式,外抱块式,盘式,内张蹄式,磁涡流式,磁粉式,水涡流式,闸带式制动器,结构简单、轴向尺 寸小，操纵方便； 单向力作用，制动 带磨损不均匀。 适用于

4、中小型机械。,制动装置的设计,工作可靠、操纵方便、制动迅速平稳、结构简单、磨损小、散热好。 制动器与离合器必须互锁； 高速轴 合理确定安装位置： 变速范围小的轴 靠近执行件,基本要求：,（四） 安全保护装置,销钉安全联轴器,钢珠安全离合器,摩擦安全离合器,依靠连接件的折断、分离和打滑来停止或限制转矩的传递。,销钉安全联轴器,设置传动链的薄弱环节,钢珠安全联轴器,过载打滑,摩擦安全联轴器,4.1.3 传动系统常用机构,齿轮机构,连杆机构,凸轮机构,螺旋机构,4.2 传动系统的运动设计,普通车床的主传动系统图,三个传动组： 三对传动副 两对传动副 两对传动副 I, II, III, IV分别有1，

5、3，6，12个转速。,轴线 转速线 转速点 传动线,转速图,转速线,转速线是一组间距相等的水平线，用它来表示转速的对数坐标。 相邻转速间的比值相等，即公比: 例题中12级主轴转速：31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400 r/min.,传动线,传动线是指轴线间转速点的连线，它表示相应传动副及其传动比值。传动线的倾斜方向和倾斜程度分别表示传动比的升降和大小。,转速图,三线一点： 轴线、转速线、转速点、传动线 表示了轴数、主轴及传动轴 的转速级数、转速值及其传 动路线、变速组组数及传动 顺序、各变速组的传动副数 及传动比值。,转速图原理传动比分

6、配方程（1）,1）基本组 变速组a 中有三对传动副，它们的传动比分别为：,传动比分配方程：,常规变速系统扩大顺序,2）扩大组 变速组b 中有两对传动副，它们的传动比分别为：,X13为第一扩大组的级比指数。它等于基本组的传动副数P0，在转速图上表现为相邻传动线间隔为3格。,X26为第二扩大组的级比指数。X2=p0 x p1 Xi完全代表了这个变速组的性质。,变速范围设计原则,在设计机床的变速系统时，降速传动中应使最小传动比,升速传动中，应使最大传动比,主传动链任一变速组的变速范围应满足,变速范围：,结构式,变速组的传动副pi和级比指数xi是它的基本参数。 传动结构式：按运动的传递顺序将表示每个变

7、速组的两个基本参数写成乘积的形式。,传动方案可以多种排列次序：,结构网,结构网就是将结构式表示的内容用类似转速图的线图表示。,常用结构式或结构网进行方案对比。,三 转速图的拟定,运动设计主要内容： 1）写传动结构式或结构图 2）画转速图 3）确定齿轮齿数或带轮直径 4）画传动系统图,转速图的拟定举例（1）,前述普通车床的主传动系统运动设计。 1）确定转速系列（根据设计要求） 2）定传动组数和传动副数 将主轴转速级数分解，得到可能的方案： 124x3 12=3x4 12=3x2x2 12=2x3x2 12=2x2x3 一般将传动副数多的变速组放在靠近电动机处，可使小尺寸的零件多，节省材料、结构紧

8、凑。即“前多后少”原则。,转速图的拟定举例（2）,3）写传动结构式或画结构网 安排扩大顺序，即哪个为基本组，哪个为扩大组。,校核变速范围； 选择中间轴变速范围最小的方案； 扩大顺序尽量与传动顺序一致。,转速图的拟定举例（3）,4）选电动机转速n0 成本低、易购买； 电动机同步转速与主轴最高转速接近。 5）定中间轴转速 在升速与降速范围内，分配各传动组的传动比，确定中间轴的转速。 “前慢后快”原则； 从后向前递推较为方便。,四 扩大变速系统调速范围,1）转速重合 最后一个变速组的级比小于前面各级传动副的乘积。 2）背轮机构 减小变速箱的尺寸，工艺性好。,五 齿轮齿数的确定,1）确定齿轮齿数要注意的问题 满足传动比要求； 齿数和中心距不易过大、过小； 三联滑移齿轮顺利通过，最大和次大齿数差大于4。,2) 齿轮齿数的确定 模数相同的情况：查表法 模数不同的情况：,六 齿轮布置与排列（1）,1）滑移齿轮的轴向布置 一般布置在主动轴上； 两个固定齿轮间距应大于 滑移齿轮宽度间隙,2）一个变速组内齿轮轴向位置 一般采用窄式排列，以缩短轴向 尺寸； 3）两个变速组内齿轮轴向位置,六 齿轮布置与排列（2）,无级变速传动系统的设计,无级变速中速度要求为恒转矩，所以拖动电 机也是恒转矩。 目前广泛使用直流或交流调速电