NO3 机械传动总论

NO3机械传动总论§3.1机械传动系统的功能和分类………..…..…....[LINK]§3.2执行系统的功能原理和运动规律设计…[LINK]§3.3机械传动方案设计举例……………….……........[LINK]§3.1机械传动系统的功能和分类按照机械传动在机械中的地位，其作用或功能主要有以下几个方面：（1）实现运动形式的转换；（2）减速、增速或变速运动；（3）获得大的传动比；（4）实现运动和动力的分解；（5）获得大的机械效益；（6）实现远距离的运动与动力的传递。一、机械传动的功能1.按传动的工作原理分类机械传动啮合传动摩擦传动有中间挠性件齿轮传动蜗杆传动螺旋传动齿轮系传动定轴轮系传动周转轮系传动链传动同步带传动普通带传动摩擦轮传动一、机械传动的分类2.按传动比的可变性分类机械传动定传动比传动齿轮传动蜗杆传动螺旋传动链传动带传动有级变速传动变传动比传动无级变速传动摩擦轮无级变速传动带式无级变速传动链式无级变速传动

1.啮合传动的主要特点为：

优点：工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，效率高（蜗杆传动除外），速度范围广。

缺点：对加工制造安装的精度要求较高。

2.摩擦传动的主要特点为：

优点：工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过载保护能力

缺点：外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、寿命较短

三、机械传动的特点§3.2执行系统的功能原理和运动规律设计一、执行系统的功能原理方案设计二、执行系统的运动规律设计三、各种常用机构的比较与应用选择一、执行系统的功能原理方案设计要求设计者要有新想法、新构思。图3-1三种不同的从地下取液体的运动规律方案a）往复移动改变容积b）往复摆动改变容积c）旋转运动改变容积二、执行系统的运动规律设计同一种功能要求可以采用不同的工作原理来实现，而同一种工作原理，又可以采用不同的运动规律得到不同的运动方案。『运动规律设计的方法和注意事项』图3-2四种不同的加工内孔的运动规律方案

a）车床方案b）镗床方案c）钻床方案d）拉床方案§3.2执行系统的功能原理和运动规律设计三、各种常用机构的比较与应用选择

1.传递回转运动的机构；

2.实现往复移动和摆动的机构；

3.实现单向间歇运动的机构;4…表1实现各种运动形式变换可采用的机构运动形式变换基本机构其他机构原动运动从动运动连续回转连续回转变向平行轴圆柱齿轮机构人字齿轮机构圆柱摩擦轮机构交叉带（或绳、线）传动机构反平行四边形机构相交轴锥齿轮机构圆锥摩擦轮机构交错轴蜗杆传动机构交错轴斜齿轮机构圆柱摩擦轮机构圆柱摩擦轮机构半交叉带（或绳、线）传动机构变速减速增速齿轮机构蜗杆传动机构带传动机构链传动机构摩擦轮机构绳、线传动机构变速齿轮机构无级变速机构塔轮带传动机构间歇回转棘轮机构槽轮机构非完全齿轮机构表2各种常用机构的主要特点机构主要优点主要缺点啮合传动机构齿轮传动蜗杆传动链传动螺旋传动摩擦传动机构带传动摩擦轮传动表3常用机构的主要性能机构传动效率功率速度单级传动比（减速）啮合传动机构齿轮传动蜗杆传动链传动摩擦传动机构带传动摩擦轮机构§3.3机械传动方案设计举例一、机械传动系统方案设计的过程和基本要求二、机械传动系统的特性及其参数计算三、机械传动系统方案设计实例

1.方案设计的一般步骤

机器的执行系统方案设计和原动机的预选型完成后，即可进行传动系统的方案设计。设计的一般步骤如下：(1)确定传动系统的总传动比。(2)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。(3)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行合理分配。(4)计算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。(5)通过强度设计和几何计算，确定各级传动的基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。一、机械传动系统方案设计的过程和基本要求2.方案设计的基本要求传动方案的设计是一项复杂的工作，需要综合运用多种知识和实践经验，进行多方案分析比较，才能设计出较为合理的方案。通常设计方案应满足以下基本要求：(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)结构简单紧凑、占用空间小；(4)便于操作、安全可靠；(5)可制造性好、加工成本低；(6)维修性好；(7)不污染环境。

选择机械传动类型时，可参考以下原则：

(1)

与原动机和工作机相互匹配；

(2)

满足功率和速度的范围要求；

(3)

考虑传动比的准确性及合理范围；

(4)

考虑结构布置和外廓尺寸的要求；

(5)

考虑机器质量；

(6)

经济性因素。3.机械传动类型的选择

4.传动系统的总体布置

(1)传动路线的确定

传动路线的型式串联单流传动并联分流传动并联汇流传动混合传动

注：□—原动机；○—传动；—执行机构。(2)传动顺序的安排传动顺序通常按以下原则考虑。①斜齿轮与直齿轮传动——斜齿轮传动应放在高速级；②圆锥齿轮与圆柱齿轮传动——圆锥齿轮应放在高速级；③闭式和开式齿轮传动——闭式齿轮传动应放在高速级。④链传动——应放在传动系统的低速级；⑤带传动——应放在传动系统的高速级；⑥适宜放在传动系统的低速级的传动或机构——对改变运动形式的传动或机构，如齿轮齿条传动、螺旋传动、连杆机构及凸轮机构等一般布置在传动链的末端，使其靠近执行机构。⑦有级变速传动与定传动比传动——有级变速传动应放在高速级；⑧

蜗杆传动与齿轮传动——若蜗轮材料为锡青铜，为提高传动效率，则应将蜗杆传动置于高速级；——当蜗轮材料为无锡青铜或铸铁等材料时，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，蜗杆传动应置于低速级。此外，在布置各传动的顺序时，还应考虑传动件的寿命、维护的方便程度、操作人员的安全性以及传动件对产品的污染等因素。(3)传动比的分配

分配传动比时应注意以下几点：

①

通常不应超过各种传动的推荐传动比；

②

分配传动比应注意使各传动件尺寸协调、结构匀称，避免发生相互干涉。③

对于多级减速传动，可按照“前小后大”（即由高速级向低速级逐渐增大）的原则分配传动比，且相邻两级差值不要过大。④

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。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，当传递回转运动时，其总传动比i为

nr为原动机的转速或传动系统的输入转速（r/min）；

i>1时为减速传动，i<1时为增速传动。i1、i2……ik为系统中各级传动的传动比。nc为传动系统的输出转速（r/min）；二、机械传动系统的特性及其参数计算在各级传动的设计计算完成后，由于多种因素的影响，系统的实际总传动比i常与预定值i不完全相符，其相对误差i可表示为

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：

2.转速和变速范围

从系统的输入轴到该轴之间各级传动比的连乘积。 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

=12…n3.机械效率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，则传动系统的输入功率或原动机的所需功率为原动机的额定功率P应满足P

≥Pr，由此可确定Pe值。

4.功率

设计各级传动时，常以传动件所在轴的输入功率Pi为计算依据，若从原动机至该轴之前各传动及传动部件的效率分别为1、2、…i，则有

Pi=P

12…i设计功率对于批量生产的通用产品，为充分发挥原动机的工作能力，应以原动机的额定功率为设计功率，即取P＝P

；对于专用的单台产品，为减小传动件的尺寸，降低成本，常以原动机的所需功率为计算功率，即取P＝Pr。

5.转矩和变矩系数

传动系统中任一传动轴的输入转矩Ti（Nmm）可由下式求出：

该轴的输入功率（kW）该轴的转速（r/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：

传动系统的输出功率1.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连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、提高效率和降低运行费用。主要特点是：

1）转速低，转速：10~40r/min

2）功率：×10~103kW

3）起动力矩大，连续运转，载荷平稳，露天工作方案选择原则：

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75～18，故安排2～3级传动较为合理。三、机械传动系统方案设计实例3）对于小型磨机，耗电量不大，应主要考虑降低初始费用，中型磨机应兼顾初始费用和运行费用。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，不适合于连续运转的大功率机械；由于露天工作，环境多尘，采用链传动必须很好地密封与润滑，否则会加速磨损、降低传动效率；摆线针轮传动、谐波传动的效率较齿轮低；不应优先考虑。几种管磨机主要传动系统方案的特点。

特点：1）结构简单、初始费用低。2）带传动和开式齿轮传动效率不高，而且带传动的承载能力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特点：

1）效率高、寿命长、外廓尺寸小2）初始费用较高

该方案适用于中型磨机。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。2.齿轮传动—齿轮传动串联式单流传动系统方案

特点：

1）闭式传动，齿轮和轴承受力状态较好，效率高

2）齿轮加工精度要求高，结构较复杂。

该方案适用于大型磨机。4.中心驱动式单流传动系统方案

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）齿轮加工精度要求高，结构较复杂。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，需增加辅助设备。

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特点：

1）该方案占地面积小，维护简单2）但电机等电器装置的初始费用很高。同等功率时，单位产量所需总费用比机械传动方案约高（29～50）%。

6.低速电动机直接驱动方案三、机械传动系统方案设计实例

负载总阻力

F＝6200N，曳引链速度

v＝0.3m/s，节距

p＝160mm，驱动链轮齿数

z＝12。板式运输机传动系统传动方案已预分配各级传动比为：锥齿轮传动i1＝3，圆柱齿轮传动i2＝4.5，链传动i3＝6。电动机同步转速nd=750r/min。曳引链速度允许误差r=±5%。2.运输机传动系统特性参数计算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（Ⅳ轴）转速和功率

r/min=9.4r/min执行机构主轴的输出功率P为

kW=1.86kW2.求传动系统总效率和电动机功率联轴器效率1＝0.99，锥齿轮传动效率2＝0.96，圆柱齿轮传动效率3＝0.97，链传动效率4＝0.96，减速器滚动轴承效率5＝0.98，Ⅳ轴为滑动轴承效率6＝0.97，传动系统的总效率为需要电动机输出的功率为

kW

=2.3kW

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，