天津大学机械原理和机械设计第29章 机械执行系统的方案设计ppt课件

1、第二十九章第二十九章 机械传动系统的方案设计机械传动系统的方案设计传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类 机械传动系统的组成及常用部件机械传动系统的组成及常用部件 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计机械传动系统特性及其参数计算机械传动系统特性及其参数计算 机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 原动机的选择原动机的选择 传动系统的功能传动系统的功能机械传动的分类和特点机械传动的分类和特点29.1 传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类 传动系统是衔接原动机和执行系统的中间安装。其根本义务是将原动机的运动和动力按执行系统的需求进展转换并传送给执行系统。传动系统的详细功

2、能通常包括以下几个方面： 1减速或增速； 2变速； 3增大转矩； 4改动运动方式； 5分配运动和动力； 6实现某些支配和控制功能。 传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类传动系统的功能传动系统的功能一、机械传动的分类一、机械传动的分类1. 1. 按传动的任务原理分类按传动的任务原理分类机械机械传动传动啮合啮合传动传动摩擦摩擦传动传动有中有中间挠间挠性件性件齿轮传动齿轮传动蜗杆传动蜗杆传动螺旋传动螺旋传动齿轮系传动齿轮系传动定轴轮系传动定轴轮系传动周转轮系传动周转轮系传动链传动链传动同步带传动同步带传动普通带传动普通带传动绳传动绳传动摩擦轮传动摩擦轮传动传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类

3、传动系统的分类和特点传动系统的分类和特点2. 2. 按传动比的可变性分类按传动比的可变性分类机械机械传动传动定传定传动比动比传动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链传动链传动带传动带传动有级变有级变速传动速传动变传变传动比动比传动传动无级变无级变速传动速传动摩擦轮无级变速传动摩擦轮无级变速传动带式无级变速传动带式无级变速传动链式无级变速传动链式无级变速传动传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类二、机械传动的特点二、机械传动的特点 啮合传动的主要特点为：啮合传动的主要特点为： 优点：任务可靠、寿命长，传动比准确、传送功率大，优点：任务可靠、寿命长，传动比准确、传送功率大，效率

4、高蜗杆传动除外，速度范围广。效率高蜗杆传动除外，速度范围广。 缺陷：对加工制造安装的精度要求较高。缺陷：对加工制造安装的精度要求较高。 摩擦传动的主要特点为： 优点：任务平稳、噪声低、构造简单、造价低，具有过载维护才干 缺陷：外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、元件寿命较短 传动系统的功能和分类传动系统的功能和分类传动系统的组成传动系统的组成常用机械传动部件常用机械传动部件29. 机械传动系统的组成及常用部件机械传动系统的组成及常用部件 1. 1. 减速或变速安装减速或变速安装2. 2. 起停换向安装起停换向安装3. 3. 制动安装制动安装4. 4. 平安维护安装平安维护安装 常用机械传

5、动部件常用机械传动部件1. 1. 减速器减速器 减速器是用于减速传动的独立部件，它由刚性箱体、齿轮和蜗杆等传动副及假设干附件组成。 传动系统的组成及常用部件传动系统的组成及常用部件传动系统的组成传动系统的组成类型传动简图传动比特点及运用圆圆柱柱齿齿轮轮减减速速器器单单级级图1调 质 齿 轮 ：i7.1淬 硬 齿 轮 ：i6.3较佳：i5.6运用广泛、构造简单。齿轮可用直齿、斜齿或人字齿。可用于低速轻载，也可用于高速重载两级展开式图2调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5较佳：i=7.120 运用广泛、构造简单，高速级常用斜齿。齿轮相对轴承不对称，齿向载荷分布不均，故要求高速级小齿

6、轮远离输入端，轴应有较大刚性两级同轴式图3调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5较佳：i=7.120 箱体长度较小，但轴向尺寸较大。输入输出轴同轴线，布置较合理。中间轴较长，刚性差，齿向载荷分布不均，且高速级齿轮承载才干难于充分利用两级分流式图4调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5较佳：i=7.120高速级常用斜齿，一侧左旋，一侧右旋。齿轮对称布置，齿向载荷分布均匀，两轴接受载均匀。构造复杂，常用于大功率变载荷场所类型传动简图传动比特点及运用锥齿轮减速器图5直齿：i5斜齿、曲线齿：i8用于输出轴和输入轴两轴线垂直相交的场所。为保证两齿轮有准确的相对位置，应有进展调

7、整的构造。齿轮难于精加工，仅在传动布置需求时采用圆锥圆柱齿轮减速器图6直齿：i=6.331.5斜齿、曲线齿：i=840运用场所与单级圆锥齿轮减速器一样。锥齿轮在高速级，可减小锥齿轮尺寸，防止加工困难；小锥齿轮轴常悬臂布置，在高速级可减小其受力蜗杆减速器图7i=880大传动比时构造紧凑，外廓尺寸小，效率较低。下置蜗杆光阴滑条件好，应优先采用，但当蜗杆速度太高时v5m/s，搅油损失大。上置蜗杆式轴承光滑不便蜗杆齿轮减速器 图8i=15480有蜗杆传动在高速级和齿轮传动在高速级两种方式。前者效率较高，后者运用较少类型传动简图传动比特点及运用行星齿轮减速器图5i=2.812.5传动型式有多种，NGW型

8、体积小，分量轻，承载才干大，效率高单级可达0.970.99，任务平稳。比普通圆柱齿轮减速器体积和分量减少50%，效率提高30%。但制造精度要求高，构造复杂摆线针轮行星减速器图6直齿：单级：i=1187传动比大，效率较高0.90.95，运转平稳，噪声低，体积小，分量轻。过载和抗冲击才干强，寿命长。加工难度大，工艺复杂谐波减速器图7单级：i=50500传动比大，同时参与啮合齿数多，承载才干高。体积小，分量轻，效率0.650.9，传动平稳，噪音小。制造工艺复杂2. 2. 有级变速安装有级变速安装 1 1有级变速安装有级变速安装 2 2交换齿轮变速安装交换齿轮变速安装 3离合器变速安装 4 4塔形带轮

9、变速安装塔形带轮变速安装 传动系统的组成及常用部件传动系统的组成及常用部件3. 3. 无级变速安装无级变速安装 机械传动系统方案设计的过程和根本要求机械传动系统方案设计的过程和根本要求机械传动类型的选择机械传动类型的选择传动系统的总体布置传动系统的总体布置传动比的分配传动比的分配29. 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 1.方案设计的普通步骤 机器的执行系统方案设计和原动机的预选型完成后，即可进展传动系统的方案设计。设计的普通步骤如下：确定传动系统的总传动比。选择传动的类型、拟定总体布置方案并绘制传动系统的运动简图。分配传动比。即根据传动布置方案，将总传动比向各级传动进展合理分配。计算

10、传动系统的性能参数，包括各级传动的功率、转速、效率、转矩等性能参数。经过强度设计和几何计算，确定各级传动的根本参数和主要几何尺寸，如齿轮传动的中心距、齿数、模数、齿宽等。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计的过程和根本要求机械传动系统方案设计的过程和根本要求 2.方案设计的根本要求传动方案的设计是一项复杂的任务，需求综合运用多种知识和实际阅历，进展多方案分析比较，才干设计出较为合理的方案。通常设计方案应满足以下根本要求：1传动系统应满足机器的功能要求，而且性能优良；2传动效率高；3构造简单紧凑、占用空间小；4便于操作、平安可靠；5可制造性好、加工本钱低；6维修性好；7不

11、污染环境。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计选择机械传动类型时，可参考以下原那么：1.与原动机和任务机相互匹配；2.满足功率和速度的范围要求；3.思索传动比的准确性及合理范围；4.思索构造布置和外廓尺寸的要求；5.思索机器质量；6.经济性要素。机械传动类型的选择机械传动类型的选择 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计传动系统的总体布置传动系统的总体布置 1. 1. 传动道路确实定传动道路确实定传动道路的型式串联单流传动串联单流传动并联分流传动并联分流传动并联汇流传动并联汇流传动混合传动混合传动注：注：原动机；原动机；传动；传动；执行机构。执行机构。机械传动系统方案设计机械传动系统方案

12、设计2. 2. 传动顺序的安排传动顺序的安排传动顺序通常按以下原那么思索。传动顺序通常按以下原那么思索。 1 1斜齿轮与直齿轮传动斜齿轮与直齿轮传动斜齿轮传动应放在高速级；斜齿轮传动应放在高速级； 2 2圆锥齿轮与圆柱齿轮传动圆锥齿轮与圆柱齿轮传动圆锥齿轮应放在高速级；圆锥齿轮应放在高速级；3 3闭式和开式齿轮传动闭式和开式齿轮传动闭式齿轮传动应放在高速级。闭式齿轮传动应放在高速级。4 4链传动链传动应放在传动系统的低速级；应放在传动系统的低速级；5 5带传动带传动应放在传动系统的高速级；应放在传动系统的高速级；6 6适宜放在传动系统的低速级的传动或机构适宜放在传动系统的低速级的传动或机构对改

13、动运动方对改动运动方式的传动或机构，如齿轮齿条传动、螺旋传动、连杆机构及凸式的传动或机构，如齿轮齿条传动、螺旋传动、连杆机构及凸轮机构等普通布置在传动链的末端，使其接近执行机构。轮机构等普通布置在传动链的末端，使其接近执行机构。7 7有级变速传动与定传动比传动有级变速传动与定传动比传动有级变速传动应放在高速有级变速传动应放在高速级；级；机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计8 8蜗杆传动与齿轮传动蜗杆传动与齿轮传动假设蜗轮资料为锡青铜，为提假设蜗轮资料为锡青铜，为提高传动效率，那么应将蜗杆传动置于高速级；高传动效率，那么应将蜗杆传动置于高速级； 当蜗轮资料为无锡青铜或铸铁等资料时，因其允当蜗

14、轮资料为无锡青铜或铸铁等资料时，因其允许的齿面滑动速度较低，为防止齿面胶合或严重磨损，蜗许的齿面滑动速度较低，为防止齿面胶合或严重磨损，蜗杆传动应置于低速级。杆传动应置于低速级。 此外，在布置各传动的顺序时，还应思索传动件的寿此外，在布置各传动的顺序时，还应思索传动件的寿命、维护的方便程度、操作人员的平安性以及传动件对产命、维护的方便程度、操作人员的平安性以及传动件对产品的污染等要素。品的污染等要素。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计传动比的分配传动比的分配 分配传动比时应留意以下几点：1通常不应超越各种传动的引荐传动比；2分配传动比应留意使各传动件尺寸协调、构造匀称，防止发生相互关涉。

15、机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计3 3对于多级减速传动，可按照对于多级减速传动，可按照“前小后大即由高速级前小后大即由高速级向低速级逐渐增大的原那么分配传动比，且相邻两级差向低速级逐渐增大的原那么分配传动比，且相邻两级差值不要过大。值不要过大。4 4在多级齿轮减速传动中，低速级传动比小些，有利于减在多级齿轮减速传动中，低速级传动比小些，有利于减小外廓尺寸和质量；小外廓尺寸和质量；5 5在采用溅油光滑方式时，分配传动比要思索传动件的浸在采用溅油光滑方式时，分配传动比要思索传动件的浸油条件。油条件。 展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器，其高速级传动展开式或分流式二级圆柱齿轮减速器，其高速级传

16、动比比i1i1和低速级传动比和低速级传动比i2i2的关系通常取的关系通常取i1 = (1.2i1 = (1.21.3) i21.3) i2分配圆锥圆柱齿轮减速器的传动比时，通常取锥齿轮传分配圆锥圆柱齿轮减速器的传动比时，通常取锥齿轮传动比动比i10.25ii10.25ii i为总传动比，普通为总传动比，普通i13.55i13.55。6 6在蜗杆在蜗杆齿轮传动中，将齿轮传动放在高速级时，可得齿轮传动中，将齿轮传动放在高速级时，可得到较高的传动精度。到较高的传动精度。7 7对于要求传动平稳、频繁起停和动态性能较好的多级齿对于要求传动平稳、频繁起停和动态性能较好的多级齿轮传动，可按照转动惯量最小的原

17、那么设计。轮传动，可按照转动惯量最小的原那么设计。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计机械传动系统的特性包括运动特性和动力特性。运动特性如转速、传动比和变速范围等；动力特性如功率、转矩、效率及变矩系数等。1.传动比对于串联式单流传动系统，当传送回转运动时，其总传动比i为kcrii inni21nr为原动机的转速或传动系统的输入转速r/min；i1时为减速传动，i1时为增速传动。29. 机械传动系统的特性及其参数计算机械传动系统的特性及其参数计算i1、i2ik为系统中各级传动的传动比。n c为 传 动 系 统 的 输 出 转 速r/min；在各级传动的设计计算完成后，由于多种要素的影响，系统

18、的实践总传动比i常与预定值i不完全相符，其相对误差i可表示为%iiiri机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计系统的传动比相对误差系统的传动比相对误差传动系统中，任一传动轴的转速ni可由下式计算：21iinnri2.转速和变速范围从系统的输入轴到该轴之间各级传从系统的输入轴到该轴之间各级传动比的连乘积。动比的连乘积。有级变速传动安装中，当输入轴的转速nr一定时，经变速传动后，假设输出轴可得到z种转速，并由小到大依次为n1、n2、nz，那么z称为变速级数，最高转速与最低转速之比称为变速范围，用Rn表示，即minmax1iinnRznzrrnninnimin1max,机械传动

19、系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计输出转速常采用等比数列分布，且恣意两相邻转速之比为一常数，称为转速公比，用符号表示，即12312zznnnnnn公比普通按规范值选取，常用值为1.06、1.12、1.36、1.41、1.58、1.78、2.00。变速范围Rn、变速级数z和公比之间的关系为：变速级数越多，变速安装的功能越强，但构造也越复杂。在齿轮变速器中，常用的滑移齿轮是双联或三联，所以通常变速级数取为2或3的倍数。1123121zzzznnnnnnnnnR机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计各种机械传动及传动部件的效率值可在设计手册中查到。在一个传动系

20、统中，设各传动及传动部件的效率分别为1、2、n，串联式单流传动系统的总效率为=12n3. 3. 机械效率机械效率机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计机器执行机构的输出功率P可由负载参数力或力矩及运动参数线速度或转速求出，设执行机构的效率为，那么传动系统的输入功率或原动机的所需功率为PPr原 动 机 的 额 定 功 率原 动 机 的 额 定 功 率 P eP e 应 满 足应 满 足PePrPePr，由此可确定，由此可确定PePe值。值。 4. 4. 功率功率 设计各级传动时，常以传动件所在轴的输入功率Pi为计算根据，假设从原动机至该轴之前各传动及传动部件的效率分别为1、

21、2、i，那么有Pi=P12i机械传动系统的特性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计设计功率设计功率对于批量消费的通用产品，为充分发扬原动机的任务才对于批量消费的通用产品，为充分发扬原动机的任务才干，应以原动机的额定功率为设计功率，即取干，应以原动机的额定功率为设计功率，即取P PPePe；对于公用的单台产品，为减小传动件的尺寸，降低本钱，对于公用的单台产品，为减小传动件的尺寸，降低本钱，常以原动机的所需功率为计算功率，即取常以原动机的所需功率为计算功率，即取P PPrPr。5.转矩和变矩系数传动系统中任一传动轴的输入转矩TiNmm可由下式求出：iiinPT61055. 9机械传动系统的特

22、性及其参数设计机械传动系统的特性及其参数设计该轴的输入功率该轴的输入功率kWkW该轴的转速该轴的转速r/minr/min。 传动系统的输出转矩Tc与输入转矩Tr之比称为变矩系数，用K表示，由上式可得：inPnPTTKcrrcrc传动系统的输出功率传动系统的输出功率水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择肥皂压花机的传动道路及传动比的分配肥皂压花机的传动道路及传动比的分配运输机传动系统特性参数计算运输机传动系统特性参数计算29. 机械传动系统方案设计实例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机械传动系统方案设计实例分析水泥管磨机传动型式及总体布置方

23、案选择水泥管磨机传动型式及总体布置方案选择水泥管磨机属于延续运转的低速大功率设备，主传动系统应尽量减少传动级数、提高效率和降低运转费用。主要特点是：1转速低，转速：1040r/min2功率：10103kW3起动力矩大，延续运转，载荷平稳，露天任务方案选择原那么：1总传动比不宜过大，可选用同步转速为750r/min的电动机，这样，系统的总传动比约为7518，故安排23级传动较为合理。3对于小型磨机，耗电量不大，应主要思索降低初始费用，中型磨机应兼顾初始费用和运转费用。2选用机械效率较高的传动类型，如齿轮传动等。蜗杆传动虽可实现大传动比，但效率较低，不适宜于延续运转的大功率机械；由于露天任务，环境

24、多尘，采用链传动必需很好地密封与光滑，否那么会加速磨损、降低传动效率；摆线针轮传动、谐波传动的效率较齿轮低；不应优先思索。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析几种管磨机主要传动系统方案的特点。几种管磨机主要传动系统方案的特点。特点：1构造简单、初始费用低。2带传动和开式齿轮传动效率不高，而且带传动的承载才干也受带型和根数的限制。适用于小功率、要求初始费用低的磨机。1.带传动-齿轮传动串联式单流传动系统方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 2. 齿轮传动齿轮传动串联式单流传动系统方案特点：特点： 1 1效率高、寿命长、外廓尺寸小效率高、寿命长、外廓尺寸

25、小2 2初始费用较高初始费用较高 该方案适用于中型磨机。该方案适用于中型磨机。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 3. 并联式汇流传动系统方案特点：1因齿轮啮合时产生的切向力和径向力分别平衡而降低了磨筒轴承的载荷。2初始费用比第2方案低。该方案适用于中型磨机。特点：1闭式传动，齿轮和轴接受力形状较好，效率高2齿轮加工精度要求高，构造较复杂。该方案适用于大型磨机。4. 4. 中心驱动式单流传动系统方案中心驱动式单流传动系统方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析特点：1传动系统为双路驱动，具备第3和第4方案传动功率大、尺寸小、质量轻以及效率高的优点；2齿

26、轮加工精度要求高，构造较复杂。大型或超大型磨机采用的中心驱动，多路并联方式，为保证各路传动的同步和均载，需添加辅助设备。该方案适用于大型和超大型磨机。 5. 中心驱动式并联汇流传动系统方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析特点：1该方案占地面积小，维护简单2但电机等电器安装的初始费用很高。同等功率时，单位产量所需总费用比机械传动方案约高2950%。 6. 低速电动机直接驱动方案机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 任务条件： 电动机转速 n1=1450r/min， 任务频率 f=50 1/min， 传动比误差 r=2%。机械传动系统的机机械传动系统的机

27、构简图构简图肥皂压花机的传动道路及传动比的分配肥皂压花机的传动道路及传动比的分配 机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析肥皂块压花和出料工艺肥皂块压花和出料工艺推杆11压模工位压模工位下模具7上移完成压花工艺上模具8固定凸轮机构13的顶杆将皂块推出肥皂块12 肥皂块12 机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析一、传动道路分析该机包括三套执行机构，分别完成规定动作，并延续协调任务： 曲柄滑块机构11完成皂块送进，六杆机构6完成模具的往复挪动，凸轮机构13完成废品移出。 整机共用一个电动机。因执行机构任务频率较低，故需采用减速传动安装。 减速安装为三套执行机构公

28、用，由V带传动和两级齿轮传动组成。带传动适宜高速级任务，故安排在第一级，并兼有平安维护功能。当机器要求具有调速功能时，可将带传动改为带式无级变速传动。 机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析链传动链传动9 9是为实现较大间隔的传动而设置的。是为实现较大间隔的传动而设置的。锥齿轮传动用于改动传动方向。锥齿轮传动用于改动传动方向。该机的传动系统为三路并联分流传动，其中模具的往复该机的传动系统为三路并联分流传动，其中模具的往复运动道路为主传动链，皂块送进和送出为辅助传动链。运动道路为主传动链，皂块送进和送出为辅助传动链。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析电动机

29、1带传动2二 级齿 轮减 速器3离合器4锥 齿轮 传动5六 杆机 构6下模具往复挪动7链传动9曲 柄滑 块机 构11锥 齿轮 传动10皂块送进12凸 轮机 构13废 品送 出14肥皂压花机传动道路图肥皂压花机传动道路图机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 二、传动比分配 1. 主传动链电动机模具往复挪动 锥齿轮传动暂定传动比为1。每压制一块肥皂，六杆机构带动下模具完成一运动循环，分配轴应转一周，故轴的转速为n50r/min。因知电动机转速nd1450r/min，由此可知，该传动链总传动比的预定值为 29501450Innid总设带传动及二级齿轮减速器中高速级和低速级齿轮传动

30、的传动比分别为i1、i2、i3，取i12.5，那么减速器的总传动比为29/2.5=11.6，两级齿轮传动平均传动比为3.4。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析主传动链的实践总传动比主传动链的实践总传动比095. 32165739. 3238632cdabzzizzi2928.930.24%2%29iirri 总总总选取各轮齿数选取各轮齿数za = 23za = 23，zb = 86zb = 86，zc = 21zc = 21，zd = 65zd = 65。i总=i1i2i3=2.53.7393.095=28.93传动比误差传动比误差 实践传动比实践传动比从光滑条件出发，按

31、二级展开式圆柱齿轮减速器传动比分配从光滑条件出发，按二级展开式圆柱齿轮减速器传动比分配公式，取公式，取i i2 21.2i1.2i3 3，那么由，那么由i i2 i2 i3 311.611.6可求得可求得i i2 23.733.73，i i3 33.113.11。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析2. 2. 辅助传动链辅助传动链 皂块送进和废品移位运动的任务频率应与模具往复运皂块送进和废品移位运动的任务频率应与模具往复运动频率一样，即在一个运动周期内，三套执行机构各完成动频率一样，即在一个运动周期内，三套执行机构各完成一次运动循环，即送进一次运动循环，即送进压花压花移位。

32、因此分配轴移位。因此分配轴必需必需与分配轴与分配轴同步，即同步，即nnnn，故链传动，故链传动9 9和锥齿轮传动和锥齿轮传动1010的传动比均应为的传动比均应为1 1。主传动链的实践总传动比为：2928.930.24%2%29iirri 总总总机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析运输机传动系统特性参数计算运输机传动系统特性参数计算机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析负载总阻力负载总阻力F F6200N6200N，曳引链速度曳引链速度v v0.3m/s0.3m/s，节距节距p p160mm160mm，驱动链轮齿数驱动链轮齿数z z1212。 板式运输机传动

33、系统板式运输机传动系统传动方案已预分配各级传动比为：传动方案已预分配各级传动比为：锥齿轮传动锥齿轮传动i1i13 3，圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动i2i24.54.5，链传动链传动i3i36 6。电动机同步转速电动机同步转速nd=750r/minnd=750r/min。曳引链速度允许误差。曳引链速度允许误差r=r=5%5%。以下为该传动系统选择电动机型号，并计算各轴的运动和动力特性参数。1.计算执行机构主轴轴转速和功率1601210603 .034zpvnr/min=9.4r/min执行机构主轴的输出功率P为kW=1.86kW10003.062001000FvP机械传动系统方案设计实例分析机械传动

34、系统方案设计实例分析2. 2. 求传动系统总效率和电动机功率求传动系统总效率和电动机功率联轴器效率联轴器效率1 10.990.99，锥齿轮传动效率，锥齿轮传动效率2 20.960.96，圆柱齿轮传动效率圆柱齿轮传动效率3 30.970.97，链传动效率，链传动效率4 40.960.96，减速器滚动轴承效率减速器滚动轴承效率5 50.980.98，轴为滑动轴承效率轴为滑动轴承效率6 60.970.97，传动系统的总效率为，传动系统的总效率为需求电动机输出的功率为需求电动机输出的功率为808. 097. 098. 096. 097. 096. 099. 036354321kW=2.3kW808.

35、086. 1PPr机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析3.选择电动机根据运输机设计要求，电动机功率应有20%左右的裕度，由手册查得，可选用YEJ132M-8型电动机，额定功率Pe3kW，满载转速n710r/min。机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析 4. 4. 计算总传动比及各级传动比计算总传动比及各级传动比 系统的总传动比系统的总传动比由齿数条件，确定各轮齿数分别为：锥齿轮z123，z272。圆柱齿轮z324，z4109，滚子链z519，z6105。那么各传动实践传动比为：53.754 . 97104nnnnicr211723.1323ziz4231

36、094.5424ziz6351055.5319ziz实践总传动比为i=i1i2i3=3.134.545.53=78.58未超越传动比误差要求，所选参数可用。传动比误差为：传动比误差为：%0 . 453.7558.7853.75iiii机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析5. 5. 计算各轴转速计算各轴转速50.0r/minr/min54. 48 .226226.8r/minr/min13. 3710nr/min7102231121inninnnr9.0r/minr/min53. 50 .50334inn 6. 6. 计算各轴功率计算各轴功率取电动机的额定功率取电动机的额定功

37、率PePe为设计功率，求得各轴输入功率：为设计功率，求得各轴输入功率：2.49kWkW98. 096. 065. 22.65kWkW98. 097. 079. 22.79kWkW98. 096. 097. 22.97kWkW99. 0354345323521211PPPPPPPPe机械传动系统方案设计实例分析机械传动系统方案设计实例分析7.各轴转矩mmN10264mmN949. 21055. 91055. 9mmN106 .50mmN0 .5065. 21055. 91055. 9mmN107 . 11mmN8 .22679. 21055. 91055. 9mmN103.99mmN71097.

38、 21055. 91055. 9464464463363462262461161nPTnPTnPTnPT原动机的机械特性和任务机的负载特性原动机的机械特性和任务机的负载特性原动机的选择原动机的选择29.5 原动机的选择原动机的选择 原动机的种类很多，按运用能源的方式，可分为一次原动机和二次原动机两大类。一次原动机运用自然界能源，直接将自然界能源转变为机械能，如内燃机、风力机、水轮机等；二次原动机将电能、介质动力、压力能转变为机械能，如电动机、液压马达等。原动机的选择原动机的选择原动机的机械特性和任务机的负载特性原动机的机械特性和任务机的负载特性一、原动机的机械特性一、原动机的机械特性 原动机的

39、机械特性普通用输出转矩原动机的机械特性普通用输出转矩T T或功率或功率P P与转速与转速n n的关系曲线，即的关系曲线，即T = f (n)T = f (n)或或P = f (n)P = f (n)曲线表示。曲线表示。一次原动机的机械特性、特点和运用类别类别工业汽轮机工业汽轮机汽油机汽油机柴油机柴油机燃气轮机燃气轮机机械特性机械特性图图图图功率范围功率范围/kW/kW小型小型10010100100000大型大型100005100005000000四冲程四冲程1.02601.0260二冲程二冲程0.6110.6110 03.5380003525000特点特点启动转矩大，转速启动转矩大，转速高，变

40、速范围较大，高，变速范围较大，运转平稳，寿命长运转平稳，寿命长设备复杂，制造技设备复杂，制造技术要求高，初始本钱术要求高，初始本钱高高中型汽轮机的效率中型汽轮机的效率在大型和小型之间在大型和小型之间构造紧凑，质量轻，构造紧凑，质量轻，便 于 挪 动 ， 转 速 高便 于 挪 动 ， 转 速 高四冲程达四冲程达5000r/min5000r/min，二冲程，二冲程可可8000r/min8000r/min，能，能很快启动到达满载运很快启动到达满载运转转燃料价高、易燃，燃料价高、易燃，废气会呵斥大气污染废气会呵斥大气污染任务可靠，任务可靠，寿 命 长 ， 维寿 命 长 ， 维护 简 便 ， 运护 简

41、便 ， 运转 费 用 低 ，转 费 用 低 ，燃料较平安燃料较平安初始本钱较初始本钱较高 ， 废 气 会高 ， 废 气 会呵 斥 大 气 污呵 斥 大 气 污染染构造紧凑，质量构造紧凑，质量轻，启动快而转轻，启动快而转矩大，运转平稳，矩大，运转平稳，用水少，可用廉用水少，可用廉价燃油，维护简价燃油，维护简便便设备较复杂，制设备较复杂，制造技术要求高，造技术要求高，初始本钱高，燃初始本钱高，燃料耗费较大，小料耗费较大，小尺寸燃气轮机尤尺寸燃气轮机尤甚甚运用运用适用于大功率高速适用于大功率高速驱动，如紧缩机、泵驱动，如紧缩机、泵和风机和风机多用于汽车多用于汽车运用很广，如运用很广，如各种车辆、船各

42、种车辆、船舶、农业机械、舶、农业机械、发掘机、紧缩发掘机、紧缩机机用于大功率高用于大功率高速驱动，如机速驱动，如机车、飞机、原车、飞机、原油保送、发电油保送、发电各类电动机主要性能的比较电动机类别交交 流流 电电 动动 机机直直 流流 电电 动动 机机异异 步步同同 步步并并 励励串串 励励机械特性图图图图功率范围/kW0.35000200100000.355001.37650转速范围/rmm15003000150300025030003702400特点笼型笼型绕线型绕线型恒转速，功率恒转速，功率因数可调理；因数可调理；需供励磁的直需供励磁的直流电机，价钱流电机，价钱贵。可采用变贵。可采用变频

43、电源进展无频电源进展无级调速级调速调速性能好，调速性能好，能顺应各种能顺应各种载荷特性；载荷特性；价钱较贵，价钱较贵，维护复杂，维护复杂，并需求直流并需求直流电源电源启动转矩大，启动转矩大，自顺应性好，自顺应性好，过载才干强；过载才干强；价钱贵，维价钱贵，维护复杂，需护复杂，需有直流电源有直流电源构造简单，任务可靠，维护容易，价钱低廉；满载时效率和功率因数高；但启动和调速性能差，轻载时，功率因数低变极数可以多级变速；有变频电源时，可以无级高速启动转矩大，启动启动转矩大，启动时功率因数高；在时功率因数高；在转子回路中增减外转子回路中增减外电阻可改动其滑差电阻可改动其滑差率，可在最大转矩率，可在最

44、大转矩时调速但调理器范时调速但调理器范围小，维护较费事，围小，维护较费事，价钱稍贵价钱稍贵运用通常用于载荷平稳、通常用于载荷平稳、不调速、长期任务不调速、长期任务的机器，如水泵、的机器，如水泵、金属切削机床、起金属切削机床、起重运输机械、矿山重运输机械、矿山机械机械载荷周期变化、启载荷周期变化、启制动次数较多、小制动次数较多、小范围调速的机器，范围调速的机器，如轧钢机主传动、如轧钢机主传动、提升机提升机通常用于不调速通常用于不调速的低速、重载和的低速、重载和大功率机器，特大功率机器，特别是需求功率因别是需求功率因数补偿的场所，数补偿的场所，如水泥磨机，鼓如水泥磨机，鼓风机风机用于要求调速用于要

45、求调速范围大、交流范围大、交流电动机调速不电动机调速不能满足要求时，能满足要求时，如重型机床如重型机床需求启动转矩需求启动转矩大、恒功率调大、恒功率调速的机器，如速的机器，如电力机车、电电力机车、电车、起重机车、起重机利用变频器对交流电动机进展调速，变频器可以看作一个频率可调的交流电源，因此对于现有的作恒转速运转的异步电动机，只需求在电源和电动机之间接入变频器和相应设备，就可以实现调速控制，而无需对电动机和系统本身进展大的改造。通用型变频器的调速范围可达1:10以上；高性能的矢量控制变频器的调速范围可达1:1000。变频调速异步电动机既坚持了异步电动机械特性硬的特点，并具有高精度的调速性能。原

46、动机的选择原动机的选择二、任务机的负载特性代表任务机工况最重要的特性是载荷包括功率P，转矩T和力F与速度包括转速n和线速度v之间的关系nT特性，这也是讨论原动机、传动安装与任务机匹配的根本根据。任务机的转速转矩转速功率特性，主要有四种，即恒转矩载荷、恒功率载荷、平方降转矩载荷和恒转速载荷。原动机的选择原动机的选择1 1 恒转矩载荷恒转矩载荷 恒转矩载荷的恒转矩载荷的nT特性特性 任务机的速度无论如何变化，任务机的速度无论如何变化，其稳定形状下的载荷转矩大体上是其稳定形状下的载荷转矩大体上是一个定值如以下图所示。一个定值如以下图所示。 恒转矩特性的载荷耗费的能量恒转矩特性的载荷耗费的能量与转速与

47、转速n n成正比。例如：传送带、成正比。例如：传送带、搅拌机、挤压成型机和起重机等。搅拌机、挤压成型机和起重机等。原动机的选择原动机的选择2 2 恒功率载荷恒功率载荷 某些机械，其任务功率为定值而与转速无关，其机械性如下图。例如：机床的端面切削，纺织机械和轧钢设备中的卷取机构。恒功率载荷的恒功率载荷的nT特性特性3 3 平方降转矩载荷平方降转矩载荷 风扇、通风机、离心式水泵风扇、通风机、离心式水泵和船舶螺旋浆等流体机械，在低和船舶螺旋浆等流体机械，在低速时由于流体的流速低，所以载速时由于流体的流速低，所以载荷阻力矩较小。当转速增高荷阻力矩较小。当转速增高时，载荷迅速增大，其载荷转时，载荷迅速增

48、大，其载荷转矩与转速的平方成正比，其机矩与转速的平方成正比，其机械特性如下图。具有这种机械特械特性如下图。具有这种机械特性的机器，其耗费的功率正比于性的机器，其耗费的功率正比于转速的三次方。转速的三次方。平方降转矩载荷的平方降转矩载荷的nT特性特性原动机的选择原动机的选择4 4 恒转速载荷恒转速载荷 对于交流发电机一类的机器，对于交流发电机一类的机器，虽然载荷发生变化，但其转速根虽然载荷发生变化，但其转速根本坚持不变，这就是恒转速载荷本坚持不变，这就是恒转速载荷特性，如下图。特性，如下图。恒转速载荷的恒转速载荷的nT特性特性此外，在带有连杆机构的任务机中，如曲柄压力机、活塞式空气紧缩机等，其载

49、荷转矩T与转角或行程S之间存在一定的函数关系，可表示成T=f()或T=f(s)。原动机的选择原动机的选择 三、机械系统稳定运转的条件三、机械系统稳定运转的条件 任务机运转时，原动机的机械特性和任务机的负载转任务机运转时，原动机的机械特性和任务机的负载转矩特性是同时存在的，为了分析机械系统的运转情况，可矩特性是同时存在的，为了分析机械系统的运转情况，可把原动机的机械特性与任务机的负载转矩特性画在同一坐把原动机的机械特性与任务机的负载转矩特性画在同一坐标图上，进展分析。标图上，进展分析。1. 1. 原动机和任务机的任务点原动机和任务机的任务点 在设计传动系统时，为求出原动机和任务机的任务点，在设计

50、传动系统时，为求出原动机和任务机的任务点，需知原动机的机械特性和任务机的负载特性。需知原动机的机械特性和任务机的负载特性。 曲线曲线2 2：任务机的负载特性曲：任务机的负载特性曲线线曲线曲线1 1：原动机例如柴油机：原动机例如柴油机的机械特性曲线，的机械特性曲线，曲线曲线3 3：根据原动机的机械特：根据原动机的机械特性曲线和传动安装的参数绘性曲线和传动安装的参数绘制的原动机与传动安装共同制的原动机与传动安装共同的任务特性曲线。的任务特性曲线。 原动机的选择原动机的选择A A点点任务机的最正确任务点；任务机的最正确任务点；N N点点原动机的额定任务点；原动机的额定任务点；N N 点点传动安装的传

51、动比；传动安装的传动比；B B点点曲线曲线3 3与曲线与曲线2 2之交点，在这种匹配条件下任务机之交点，在这种匹配条件下任务机的实践任务点。其实践转速将为的实践任务点。其实践转速将为n2n2，转矩为，转矩为T2T2。原动机与任务机的任务点将B点换算到曲线1上的点C，便是原动机实践任务点n1=in2，T1=T2/i。2任务点的稳定性原动机和任务机任务点的稳定性，是指原动机或任务机遭到微小干扰时，能在原任务点的临近建立新的任务点而不产生过大的偏移。原动机的选择原动机的选择任务点的稳定性任务点的稳定性曲线3是柴油机和传动安装的共同任务特征曲线，曲线2是起重机恒转矩的载荷特征曲线。在最大转矩点A右侧的

52、任务点如B是稳定的，而左侧的如C是不稳定的。负载特性曲线负载特性曲线2 2和和2 2是抛是抛物线型的，这时任务点无物线型的，这时任务点无论在最大转矩点论在最大转矩点A A的左侧的左侧点点C C还是右侧点还是右侧点B B，都将是稳定的。都将是稳定的。原动机的选择原动机的选择一、选择原那么原动机的选择原动机的选择 1. 1. 满足任务环境对原动机的要求。如能源供应，降低噪声满足任务环境对原动机的要求。如能源供应，降低噪声和环境维护等要求。和环境维护等要求。 2. 2. 原动机的机械特性和任务制度应与机械系统的负载特性原动机的机械特性和任务制度应与机械系统的负载特性包括功率、转矩、转速等相匹配，以保证机械系统包括功率、转矩、转速等相匹配，以保证机械系统有稳定的运转形状。有稳定的运转形状。 3. 3. 满足任务机启动、制动、过载才干和发热的要求。满足任务机启动、