《机械设计基础》第十六章 机械传动系统设计

1、机械设计基础,第十六章 机械传动系统设计,16.1 传动系统的功能与分类,16.1.1 传动机构的功能,1变速：通过实现变速传动，以满足工作机的变速要求； 2传递动力：把原动机输入的转矩变换为工作机所需要的转矩或力； 3改变运动形式：把原动机输入的等速旋转运动，转变为工作机所需要的各种运动规律变化，实现运动运动形式的转换； 4实现运动的合成与分解：实现由一个或多个原动机驱动若干个相同或不同速度的工作机； 5作为工作机与原动机的桥梁：由于受机体外形、尺寸的限制，或为了安全和操作方便，工作机不易与原动机直接连接时，也需要用传动装置来连接。 6实现某些操纵控制功能：如起停、离合、制动或换向等。,16

2、.2 常用机械传动机构的选择,1实现运动形式的转换 原动件（如电动机）的运动形式都是匀速回转运动，而工作机构所要求的运动形式是多种多样的。传动机构可以把匀速回转运动转变为诸如移动、摆动、间歇运动和平面复杂运动等各种各样的运动形式。 2实现运动转速（或速度）的变化 一般情况下，原动件转速很高，而工作机构则较慢，并且根据不同的工作情况要求下获得不同的运动转速（或速度）。 当需要获得较大的定传动比时，可以将多级齿轮传动、带传动、蜗杆传动和链传动等组合起来满足速度变化的要求，即选用减速器或增速器来实现减速或增速的速度变化。根据具体的使用场合，可采用多级圆柱齿轮减速器、圆锥-圆柱齿轮减速器、蜗杆减速器以

3、及蜗杆-圆柱齿轮减速器等来实现方案。,3实现运动的合成与分解 采用各种差动轮系可以进行运动的合成与分解。 4获得较大的机械效益 根据一定功率下减速增矩的原理，通过减速传动机构可以实现用较小驱动转矩来产生较大的输出转矩，即获得较大的机械效益的功能要求。,当工作机构的运转速度需要调节的时，齿轮变速传动机构则是一种经济的实现方案。当然也可以采用机械无级调速变速器，或者采用电动机的变频调速方案来实现。,16.3 机械传动的特性和参数,机械传动是用各种形式的机构来传递运动和动力，其性能指标有两类：一是运动特性，通常用转速、传动比、变速范围等参数来表示；二是动力特性，通常用功率、转矩、效率等参数来表示。,

4、1功率,2圆周速度的转速,传递的功率与转矩、转速的关系为,3传动比,传动比反映了机械传动增速或减速的能力。一般情况下，传动装置均为减速运动。在摩擦传动中，V带传动可达到的传动比最大，平带传动次之，然后是摩擦轮传动。在啮合传动中，就一对啮合传动而言，蜗杆传动可达到的传动比最大，其次是齿轮传动和链传动。,4功率损耗和传动效率,机械传动效率的高低表明机械驱动功率的有效利用程度，是反映机械传动装置性能指标的重要参数之一。机械传动效率低，不仅功率损失大，而且损耗的功率往往产生大量的热量，必须采取散热措施。,传动装置的功率损耗主要是由摩擦引起的。因此，为了提高传动装置的效率就必须采取措施设法减少传动中的摩

5、擦。,5外廓尺寸和重量,传动装置的尺寸与中心距a、传动比i、轮直径d及轮宽b有关，其中影响最大的参数是中心距a 。,挠性传动（如带传动、链传动）的外轮廓尺寸较大，啮合传动中的直接接触传动（如齿轮传动）外廓尺寸较小。传动装置的外廓尺寸及重量的大小，通常以单位传递功率所占用的体积及重量来衡量。,16.4 机械传动的方案设计,常用机构的运动及动力特性,机械传动类型可参照下述原则进行选择：,1定传动比传动的类型选用原则,（1）功率范围 当传递功率小于100kW时，各种传动类型都可以采用。但功率较大时，宜采用齿轮传动，以降低功率的损耗。对于传递中小功率，宜采用结构简单而可靠的传动类型，以降低成本，如带传

6、动。此时，传递效率是次要的。 （2）传动效率 对于大功率传动，传动效率很重要。传动功率越大，愈要采用高效率的传动类型。 （3）传动比范围 不用类型的传动装置，最大单级传动比差别较大。当采用多级传动时，应合理安排传动的次序。 （4）布局与结构尺寸 对于平行轴之间的传动，宜采用圆柱齿轮传动、带传动、链传动；对于相交轴之间的传动，可采用锥齿轮或圆锥摩擦轮传动；对于交轴之间的传动，可采用蜗杆传动或交错轴齿轮传动。两轴相距较远时可采用带传动、链传动；反之采用齿轮传动。 （5）其他要求 例如噪声要求，链传动和齿轮传动的噪声较大，带传动和摩擦轮传动的噪声较小。,16.4.2 传动顺序的布置,合理布置传动机构

7、顺序的一般原则如下：,1承载能力较小的带传动易布置在高速级，使之与原动机相连，齿轮或其他传动机构布置在带传动之后，这样既有利于整个传动系统的结构尺寸紧凑、均匀，又有利于发挥带传动的传动平稳、缓冲减振和过载保护的特点。,2链传动平稳性差，且有冲击、振动，不适合于高速传动，一般应将其布置在低速级。,3根据工作条件选用开式或闭式齿轮传动。闭式齿轮传动一般布置在高速级，以减小闭式传动的外廓尺寸、降低成本。开式齿轮传动制造精度较低、润滑不良、工作条件差，磨损严重，一般应布置在低速级。,4传递大功率时，一般均采用圆柱齿轮。,5在传动系统中，若有改变运动形式的机构，如连杆机构、凸轮机构、间歇运动机构等，一般

8、将其设置在传动系统的最后一级。,16.4.3 总传动比的分配,合理地将总传动比分配到传动系统的各级传动中，是传动系统设计的另一个重要问题。它直接影响传动装置的外廓尺寸、总重量、润滑状态及工作能力。,在多级传动中，总传动比与各级传动的传动比之间的关系为,传动比分配的一般原则为,1各级传动机构的传动比应尽量在推荐的范围内选取. 2各级传动应做到尺寸协调，结构均匀、紧凑。 3各级传动零件彼此避免发生干涉，防止传动零件与 轴干涉，并使所有传动零件安装方便 4在卧式齿轮减速器中，通常应使各级大齿轮的直径 相近，以便于对齿轮进行浸油润滑。,常用机械传动的单级传动比推荐值,传动比分配是一项复杂又艰巨的任务，往往要经过多次测算，分析比较，最后确定出比较合理的结果。,16.5 机械传动的设计顺序,1确定传动系统的总传动比,2选择机械传动类型和拟定总体布置方案,根据机器的功能要求、结构要求、空间位置、工艺性能、总传动比及其他限制性条件，选择传动系统所需的传动类型，并拟定从原动机到工作机的传动系统的总体布置方案。,3分配总传动比,根据传动方案的设计要求，将总传动比分配分配到各级传动。,4计算机械传动系统的性能参数,性能参数的计算，主要包括动力计算和效率计算等，这是传动方案优