第15章机械传动系统的方案设计和原动机选择2_39300830

1、第第1515章章 机械传动系统的方案设计机械传动系统的方案设计 和原动机选择和原动机选择 第第1515章章 机械传动系统的方案设计和原动机选择机械传动系统的方案设计和原动机选择 15.1 15.1 机械传动系统的功能机械传动系统的功能 15.15.2 2 原动机的类型和选择原动机的类型和选择 15.315.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 15.15.4 4 机械传动系统方案设计举例机械传动系统方案设计举例 15.1 15.1 机械传动系统的功能机械传动系统的功能 1515.1 .1 机械传动系统的功能机械传动系统的功能 原动机原动机 辅助系统，例如：润滑、显示、照明等辅助

2、系统，例如：润滑、显示、照明等 控制系统控制系统 传动系统传动系统执行系统 15.1 15.1 机械传动系统的功能机械传动系统的功能 15.1 15.1 传动系统的功能传动系统的功能 传动系统的功能传动系统的功能 调整转速：减速器，变速器调整转速：减速器，变速器 增大转矩，满足动力要求增大转矩，满足动力要求 动力分流：动力分流： 一原动机带多个执行机构一原动机带多个执行机构 实现控制功能，满足安全，尺寸等需要实现控制功能，满足安全，尺寸等需要 原动机原动机 传动系统传动系统 执行系统 15.15.2 2 原动机的类型和选择原动机的类型和选择 15.2.1 15.2.1 原动机的类型和特点原动机

3、的类型和特点 电动机电动机 内燃机内燃机 液压马达液压马达 气动马达气动马达 电动机电动机 特点：特点： 结构简单，价格低廉驱动效率高，结构简单，价格低廉驱动效率高， 易控制，与传动系统和工作机械易控制，与传动系统和工作机械 连接方便连接方便 要求：有电源要求：有电源 15.15.2 2 原动机的选择原动机的选择 15.2.115.2.1原动机的类型和特点原动机的类型和特点 电动机电动机 内燃机内燃机 液压马达液压马达 气动马达气动马达 电动机电动机 交流电动机：交流电动机： 直流电动机：直流电动机： 15.15.2 2 原动机的选择原动机的选择 15.2.115.2.1原动机的类型和特点原动

4、机的类型和特点 电动机电动机 内燃机内燃机 液压马达液压马达 气动马达气动马达 电动机电动机 按用途分类按用途分类 驱动用电动机驱动用电动机：提升电机提升电机、电动工电动工 具用电机、家电用电机、小型机械具用电机、家电用电机、小型机械 设备用电机等。设备用电机等。 控制用电机：控制用电机：步进电动机和伺服电步进电动机和伺服电 动机。动机。 15.15.2 2 原动机的选择原动机的选择 15.2.115.2.1原动机的类型和特点原动机的类型和特点 电动机电动机 内燃机内燃机 液压马达液压马达 气动马达气动马达 内燃机内燃机 柴油机柴油机 汽油机汽油机 煤油机煤油机 适用于工作环境没有电适用于工作

5、环境没有电 源的场合和移动场合源的场合和移动场合 15.15.2 2 原动机的选择原动机的选择 15.2.115.2.1原动机的类型和特点原动机的类型和特点 电动机电动机 内燃机内燃机 液压马达液压马达 气动马达气动马达 液压马达液压马达 液压油缸液压油缸 调速方便，易于现速度和运调速方便，易于现速度和运 动方向的控制，应用它可以动方向的控制，应用它可以 使传动链简短，并能直接驱使传动链简短，并能直接驱 动执行构件动执行构件 高速液压马达高速液压马达: :额定转速高额定转速高 于于500r/min500r/min（高速小转矩高速小转矩）; ; 它们主要特点是转速高，转它们主要特点是转速高，转

6、动惯量小，便于启动、制动、动惯量小，便于启动、制动、 调速和换向。调速和换向。 低速液压马达：额定转速低低速液压马达：额定转速低 于于500r/min500r/min（低速大转矩低速大转矩）；）； 排量大，体积大，转速低，排量大，体积大，转速低， 可以直接与工作机构连接，可以直接与工作机构连接， 不需要减速装置不需要减速装置 15.15.2 2 原动机的选择原动机的选择 15.2.115.2.1原动机的类型和特点原动机的类型和特点 电动机电动机 内燃机内燃机 液压马达液压马达 气动马达气动马达 特点：特点： 1.1.可以无级调速。可以无级调速。 2.2. 实现正反转的时间短，速度快，冲实现正反

7、转的时间短，速度快，冲 击小，而且不需卸负荷，具有较高的起击小，而且不需卸负荷，具有较高的起 动力矩，可以直接带载荷起动。动力矩，可以直接带载荷起动。 3.3.速度稳定性差，输出功率小，效率低，速度稳定性差，输出功率小，效率低， 耗气量大，噪声大，容易产生振动。耗气量大，噪声大，容易产生振动。 气动马达气动马达 气缸气缸 15.15.2 2 原动机的选择原动机的选择 15.2.2 15.2.2 原动机的选择原则原动机的选择原则 1.1. 满足环境对工作机的要求满足环境对工作机的要求 2.2. 原动机的机械特性与机械系统的负载特性相原动机的机械特性与机械系统的负载特性相 匹配匹配 3.3. 满足

8、工作机的使用要求，具有良好的性价比满足工作机的使用要求，具有良好的性价比 原动机的选择与机械的整体结构直接有关，要原动机的选择与机械的整体结构直接有关，要 根据技术和经济上的综合分析确定。根据技术和经济上的综合分析确定。 电动机电动机 内燃机内燃机 液压马达液压马达 气动马达气动马达 15.15.2 2 原动机的选择原动机的选择 15.2.3 15.2.3 电动机的选择电动机的选择 1.1.选择电动机的类型选择电动机的类型 确定机械系统的负载特性确定机械系统的负载特性 确定机械系统的工作制度和使用要求确定机械系统的工作制度和使用要求 2.2.根据工作机的功率选择电动机的根据工作机的功率选择电动

9、机的额定功率额定功率 3.3.根据工作机的速度和传动系统的性能要求确定电根据工作机的速度和传动系统的性能要求确定电 机的机的额定转速。额定转速。 交流电机交流电机 同步电机转子的转速同步电机转子的转速ns与与旋转磁场旋转磁场的转速的转速 相同，称为同步转速。相同，称为同步转速。ns与所接与所接交流电交流电的的 频率（频率（f）、电机的磁极对数（）、电机的磁极对数（P）之间有）之间有 严格的关系。严格的关系。 ns=60f/P （3000/1500/1000/750rpm） 异步电机转子转速与旋转磁场转速之转差异步电机转子转速与旋转磁场转速之转差 率率通常在通常在 10%左右左右 2940/14

10、50/960/740r/min2940/1450/960/740r/min 15.3 15.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 15.3.1传动的类型和特点传动的类型和特点 15.3.2机械传动的类型、特点机械传动的类型、特点 15.3.3机械传动的选择原则机械传动的选择原则 15.3.4机械传动的方案设计机械传动的方案设计 总结：机械传动系统方案设计步骤总结：机械传动系统方案设计步骤 15.315.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 1 15 5. .3.13.1 传动的类型和特点传动的类型和特点 1.机械传动机械传动 15.315.3 机械传动系统及其方

11、案设计机械传动系统及其方案设计 1 15 5. .3.13.1 传动的类型和特点传动的类型和特点 2.电气传动电气传动 通过电子控制系通过电子控制系 统达到调整原动机统达到调整原动机 的输出参数，以满的输出参数，以满 足执行机构的要求足执行机构的要求 15.315.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 1 15 5. .3.13.1 传动的类型和特点传动的类型和特点 3.流体传动：流体传动： 液压传动和气压传动液压传动和气压传动 流体传动系统主要由各种控制阀、辅助元件和工流体传动系统主要由各种控制阀、辅助元件和工 作介质组成，连接动力元件（作介质组成，连接动力元件（泵泵）和执行

12、元件）和执行元件 （油、气缸或液压马达）（油、气缸或液压马达） 15.315.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 15.3.2机械传动的类型、特点机械传动的类型、特点 1.常用机械传动的类型常用机械传动的类型 摩擦传动摩擦传动 带传动带传动 链传动链传动 齿轮传动齿轮传动 蜗杆传动蜗杆传动 螺旋传动螺旋传动 15.315.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 15.3.2机械传动的类型、特点机械传动的类型、特点 2.常用机械传动的特点常用机械传动的特点P382 表表15.1 注意注意 ：单级传动比，效率：单级传动比，效率 摩擦轮传动：较高速级、减少尺寸摩擦轮传

13、动：较高速级、减少尺寸 带传动：高速级，远距离带传动：高速级，远距离 链传动：中、低速级，远距离链传动：中、低速级，远距离 齿轮传动：精度高，寿命长，效率高齿轮传动：精度高，寿命长，效率高 圆锥齿轮：高速级圆锥齿轮：高速级 蜗杆传动蜗杆传动:精度高，单级传动比大精度高，单级传动比大 ，效率低，效率低 螺旋传动：转动变换为移动，小功率螺旋传动：转动变换为移动，小功率 摩擦传动摩擦传动 带传动带传动 链传动链传动 齿轮传动齿轮传动 蜗杆传动蜗杆传动 螺旋传动螺旋传动 15.315.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 15.3.3机械传动的选用原则机械传动的选用原则 机械传动的主要

14、指标：效率高，满足强机械传动的主要指标：效率高，满足强 度的前提下尺寸小，质量轻，满足生产条件度的前提下尺寸小，质量轻，满足生产条件 和工作要求。和工作要求。 1.1.功率与效率功率与效率：大功率的场合采用啮合传动，结构紧凑；：大功率的场合采用啮合传动，结构紧凑； 啮合传动的效率大于摩擦传动；效率低不适于大功率和经啮合传动的效率大于摩擦传动；效率低不适于大功率和经 常工作的机械。常工作的机械。 2.2.速度速度：考虑动载荷，离心力，振动，发热等影响。：考虑动载荷，离心力，振动，发热等影响。 3.3.考虑传动比的考虑传动比的范围和准确性。范围和准确性。 4.4.外廓尺寸，质量：外廓尺寸，质量：传

15、动的形式和传动比的分配对外廓尺传动的形式和传动比的分配对外廓尺 寸的影响很大。寸的影响很大。 5.5.安全可靠。安全可靠。6.6.经济性经济性 传动系统方案设计的一般过程传动系统方案设计的一般过程 确定传动系统的总传动比确定传动系统的总传动比 选择传动类型选择传动类型 拟定传动链的布置方案拟定传动链的布置方案 分配传动比分配传动比 确定各级传动机构的基本参数及其校核确定各级传动机构的基本参数及其校核 绘制传动系统运动简图绘制传动系统运动简图 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 15.315.3 机械传动系统及其方案设计机械传动系统及其方案设计 15.3.4机械传动系统的方案设计

16、机械传动系统的方案设计 传动路线的选择传动路线的选择 传动链中机构的顺序传动链中机构的顺序 各级传动比的分配各级传动比的分配 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 传动路线的选择传动路线的选择 （1 1）串联式单路传动）串联式单路传动 传动路线的选择传动路线的选择 （1 1）串联式单路传动）串联式单路传动 （2 2）并联式分路传动）并联式分路传动 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 传动路线的选择传动路线的选择 （1 1）串联式单路传动）串联式单路传动 （2 2）并联式分路传动）并联式分路传动 （3 3）并联式多路联合传动）并联式多路联合传动 15.15.3 3.

17、 .4 4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 传动路线的选择传动路线的选择 （1 1）串联式单路传动）串联式单路传动 （2 2）并联式分路传动）并联式分路传动 （3 3）并联式多路传动）并联式多路传动 （4 4）混合式传动）混合式传动 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 传动链中机构的顺序传动链中机构的顺序 带传动在高速级：传动平稳，过载打滑带传动在高速级：传动平稳，过载打滑 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 传动链中机构的顺序传动链中机构的顺序 带传动在高速级：传动平稳，过载打滑带传动在高速级：传动平稳

18、，过载打滑 链传动在低速级链传动在低速级 5 6 7 8 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 传动链中机构的顺序传动链中机构的顺序 带传动在高速级：传动平稳，过载打滑带传动在高速级：传动平稳，过载打滑 链传动在低速级链传动在低速级 多级齿轮传动时：锥齿轮在高速级多级齿轮传动时：锥齿轮在高速级 ，圆柱齿轮，圆柱齿轮 在低速级；开式齿轮在低速级在低速级；开式齿轮在低速级 高速级高速级 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 传动链中机构的顺序的原则传动链中机构的顺序的原则 l有利于运转平稳、减少振动及噪声有利于运转平稳、减少振动及噪声 l有利于结构紧凑、尺寸匀称有利于结

19、构紧凑、尺寸匀称 l有利于加工制造有利于加工制造 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 机械传动系统传动比的分配机械传动系统传动比的分配 p单级传动比在合理范围单级传动比在合理范围 p齿轮传动传动比大于齿轮传动传动比大于810时采用时采用2级齿轮级齿轮 传动：传动： 总结：机械传动系统的基本要求总结：机械传动系统的基本要求 传动系统满足功能、性能要求传动系统满足功能、性能要求 效率高效率高 结构紧凑结构紧凑 加工容易，成本低加工容易，成本低 安全可靠，易操作安全可靠，易操作 方便维修方便维修 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 15.4 机械传动系统方案设计实例机

20、械传动系统方案设计实例 半自动三轴钻床传动方案设计：半自动三轴钻床传动方案设计： 要求要求：两个工艺动作分别是：两个工艺动作分别是 3 3个钻头的钻削运动个钻头的钻削运动 工件垂直向上的进给运动（进给由凸轮机构实现）工件垂直向上的进给运动（进给由凸轮机构实现） 动力源动力源：一个：一个电机，水平布置电机，水平布置 分析分析： 两个执行机构两个执行机构/ /均需减速均需减速/ /转向不同转向不同/ /一定的距离传动一定的距离传动 15.4 机械传动系统方案设计实例机械传动系统方案设计实例 半自动三轴钻床传动方案设计：半自动三轴钻床传动方案设计： 动力源动力源：一个：一个电机，电机，水平布置水平布

21、置 分析分析： 两个执行机构两个执行机构/ /均需减速均需减速/ /转向不同转向不同/ /一定的距离传动一定的距离传动 拟定传动路线拟定传动路线 15.4 机械传动系统方案设计实例机械传动系统方案设计实例 分析分析： 传动有一定的距离传动有一定的距离 带传动带传动 换向？换向？ 拟定传动路线拟定传动路线 15.4机械传动系统方案设计实例机械传动系统方案设计实例 采用锥齿轮换向，并置于高速级。采用锥齿轮换向，并置于高速级。 主运动链主运动链 ： 用用3 3个相同的圆柱齿轮分流，实个相同的圆柱齿轮分流，实 现三个钻头同步。现三个钻头同步。 带传动带传动 锥齿轮锥齿轮- -直齿轮直齿轮 拟定传动路线

22、及传动链顺序拟定传动路线及传动链顺序 15.4机械传动系统方案设计实例机械传动系统方案设计实例 工作台进给采用蜗杆传动，同工作台进给采用蜗杆传动，同 时实现大传动比和换向时实现大传动比和换向 进给运动链进给运动链 ： 带传动带传动 锥齿轮锥齿轮- -直齿轮直齿轮 蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮 拟定传动路线及传动链顺序拟定传动路线及传动链顺序 15.4机械传动系统方案设计实例机械传动系统方案设计实例 综合考虑传动位置综合考虑传动位置 后得到的传动方案后得到的传动方案 传动系统方案设计的一般过程传动系统方案设计的一般过程 确定传动系统的总传动比确定传动系统的总传动比 选择传动类型选择传动类型 拟定传动链的布置

23、方案拟定传动链的布置方案 分配传动比分配传动比 确定各级传动机构的基本参数及其校核确定各级传动机构的基本参数及其校核 绘制传动系统运动简图绘制传动系统运动简图 15.3.4 机械传动的方案设计机械传动的方案设计 复习复习 设计实例：设计实例：设计一绕线机的传动机构，已知电设计一绕线机的传动机构，已知电 动机动机n=960r/minn=960r/min，线轴有效长，线轴有效长L=75mmL=75mm，线径，线径 d=0.6mmd=0.6mm，要求每分钟绕线，要求每分钟绕线4 4层，层，均匀分布均匀分布（用（用 凸轮摆杆机构实现匀速摆动）凸轮摆杆机构实现匀速摆动） 分析：机构动力小，机构要求结构紧

24、凑。分析：机构动力小，机构要求结构紧凑。 导线杆匀速往复运动 线轴回转 传动系统电机 例例：设计一绕线机的传动机构，已知电动机：设计一绕线机的传动机构，已知电动机n=960r/minn=960r/min，线轴有效长，线轴有效长 L=75mmL=75mm，线径，线径d=0.6mmd=0.6mm，要求每分钟绕线，要求每分钟绕线4 4层，层，均匀分布（用凸轮摆杆机构均匀分布（用凸轮摆杆机构 实现匀速摆动）实现匀速摆动） 分析分析 线轴回转传动系统电机 r125 6.0 75 绕一层需 min/5004125rnI线轴转速 92. 1 500 960 0 I i电机与线轴间传动比 考虑结构紧凑，采用一级齿轮传动机构实现考虑结构紧凑，采用一级齿轮传动机构实现 匀速往复运动，每分钟两次，用凸轮 的传动比利用线轴一级 1.92 480 2 960 0 II i 凸轮传动系统电机 505 ,250 92. 1 480 2 ，蜗杆传动比为取齿轮传动比为 齿轮传动实现可以用一级蜗杆和一级 传动比较大，i 本章基本要求：本章基本要求： 1.1.了解机械系统的组成、传动系统的作用了解机械系统的组成、传动系统的作用 2.2.掌握原动机选择原则，合理选择原动机类型掌握原动机选择原则，合理选择原动机类型 3. 3.掌握机械传动类型、选择的原则，学会根据设掌握机械传动类型、选择的原则，学会根据设 计要求选