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文档简介
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
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