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1、第15章 机械传动系统的方案设计和原动机选择,第15章 机械传动系统的方案设计和原动机选择,15.1 机械传动系统的功能15.2 原动机的类型和选择15.3 机械传动系统及其方案设计15.4 机械传动系统方案设计举例,15.1 机械传动系统的功能,15.1 机械传动系统的功能,原动机,15.1 机械传动系统的功能,15.1 传动系统的功能传动系统的功能调整转速：减速器，变速器增大转矩，满足动力要求动力分流：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,15.2 原动机的类型和选择,15.2.1 原动机的类型和特点,电动机内燃机液压马达气动马达,电动机,特点：结构简单，价格低廉驱动效
2、率高，易控制，与传动系统和工作机械连接方便要求：有电源,15.2 原动机的选择,15.2.1原动机的类型和特点,电动机内燃机液压马达气动马达,电动机,交流电动机：直流电动机：,15.2 原动机的选择,15.2.1原动机的类型和特点,电动机内燃机液压马达气动马达,电动机,按用途分类驱动用电动机：提升电机、电动工具用电机、家电用电机、小型机械设备用电机等。控制用电机：步进电动机和伺服电动机。,15.2 原动机的选择,15.2.1原动机的类型和特点,电动机内燃机液压马达气动马达,内燃机,柴油机汽油机煤油机适用于工作环境没有电源的场合和移动场合,15.2 原动机的选择,15.2.1原动机的类型和特点,
3、电动机内燃机液压马达气动马达,液压马达液压油缸,调速方便，易于现速度和运动方向的控制，应用它可以使传动链简短，并能直接驱动执行构件,高速液压马达:额定转速高于500r/min（高速小转矩）;它们主要特点是转速高，转动惯量小，便于启动、制动、调速和换向。,低速液压马达：额定转速低于500r/min（低速大转矩）；排量大，体积大，转速低，可以直接与工作机构连接，不需要减速装置,15.2 原动机的选择,15.2.1原动机的类型和特点,电动机内燃机液压马达气动马达,特点：1.可以无级调速。2.实现正反转的时间短，速度快，冲击小，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。3.速度稳定性差，
4、输出功率小，效率低，耗气量大，噪声大，容易产生振动。,气动马达气缸,15.2 原动机的选择,15.2.2 原动机的选择原则满足环境对工作机的要求原动机的机械特性与机械系统的负载特性相匹配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，要根据技术和经济上的综合分析确定。,电动机内燃机液压马达气动马达,15.2 原动机的选择,15.2.3 电动机的选择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工作制度和使用要求根据工作机的功率选择电动机的额定功率根据工作机的速度和传动系统的性能要求确定电机的额定转速。,交流电机,同步电机转子的转速ns与旋转磁场的转速相同，称为
5、同步转速。ns与所接交流电的频率（f）、电机的磁极对数（P）之间有严格的关系。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率通常在 10%左右2940/1450/960/740r/min,15.3 机械传动系统及其方案设计,15.3.1传动的类型和特点15.3.2机械传动的类型、特点15.3.3机械传动的选择原则15.3.4机械传动的方案设计总结：机械传动系统方案设计步骤,15.3 机械传动系统及其方案设计,15.3.1 传动的类型和特点1.机械传动,15.3 机械传动系统及其方案设计,15.3.1 传动的类型和特点2.电气传动,通过电子控
6、制系统达到调整原动机的输出参数，以满足执行机构的要求,15.3 机械传动系统及其方案设计,15.3.1 传动的类型和特点3.流体传动：液压传动和气压传动,流体传动系统主要由各种控制阀、辅助元件和工作介质组成，连接动力元件（泵）和执行元件（油、气缸或液压马达）,15.3 机械传动系统及其方案设计,15.3.2机械传动的类型、特点1.常用机械传动的类型,摩擦传动带传动链传动齿轮传动蜗杆传动螺旋传动,15.3 机械传动系统及其方案设计,15.3.2机械传动的类型、特点2.常用机械传动的特点P382 表15.1 注意：单级传动比，效率摩擦轮传动：较高速级、减少尺寸带传动：高速级，远距离链传动：中、低速
7、级，远距离 齿轮传动：精度高，寿命长，效率高圆锥齿轮：高速级 蜗杆传动:精度高，单级传动比大，效率低 螺旋传动：转动变换为移动，小功率,摩擦传动带传动链传动齿轮传动蜗杆传动螺旋传动,15.3 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，满足生产条件和工作要求。1.功率与效率：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常工作的机械。2.速度：考虑动载荷，离心力，振动，发热等影响。3.考虑传动比的范围和准确性。4.外廓尺寸，质量：传动的形式和传动比的分配对外廓尺寸的影响很大。5.安
8、全可靠。6.经济性,传动系统方案设计的一般过程,确定传动系统的总传动比选择传动类型拟定传动链的布置方案分配传动比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,15.3.4 机械传动的方案设计,15.3 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传动路线的选择传动链中机构的顺序各级传动比的分配,15.3.4 机械传动的方案设计,传动路线的选择（1）串联式单路传动,传动路线的选择（1）串联式单路传动（2）并联式分路传动,15.3.4 机械传动的方案设计,传动路线的选择（1）串联式单路传动（2）并联式分路传动（3）并联式多路联合传动,15.3.4 机械传动的方案设计,15
9、.3.4 机械传动的方案设计,传动路线的选择（1）串联式单路传动（2）并联式分路传动（3）并联式多路传动（4）混合式传动,15.3.4 机械传动的方案设计,传动链中机构的顺序带传动在高速级：传动平稳，过载打滑,15.3.4 机械传动的方案设计,传动链中机构的顺序带传动在高速级：传动平稳，过载打滑链传动在低速级,15.3.4 机械传动的方案设计,传动链中机构的顺序带传动在高速级：传动平稳，过载打滑链传动在低速级多级齿轮传动时：锥齿轮在高速级，圆柱齿轮在低速级；开式齿轮在低速级,高速级,15.3.4 机械传动的方案设计,传动链中机构的顺序的原则有利于运转平稳、减少振动及噪声有利于结构紧凑、尺寸匀称
10、有利于加工制造,15.3.4 机械传动的方案设计,机械传动系统传动比的分配单级传动比在合理范围齿轮传动传动比大于810时采用2级齿轮传动：,总结：机械传动系统的基本要求,传动系统满足功能、性能要求效率高结构紧凑加工容易，成本低安全可靠，易操作方便维修,15.3.4 机械传动的方案设计,15.4 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：要求：两个工艺动作分别是 3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）动力源：一个电机，水平布置分析：两个执行机构/均需减速/转向不同/一定的距离传动,15.4 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：动力源：一个电
11、机，水平布置分析：两个执行机构/均需减速/转向不同/一定的距离传动,拟定传动路线,15.4 机械传动系统方案设计实例,分析：传动有一定的距离,带传动,换向？,拟定传动路线,15.4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。,主运动链：,用3个相同的圆柱齿轮分流，实现三个钻头同步。,带传动,锥齿轮-直齿轮,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,工作台进给采用蜗杆传动，同时实现大传动比和换向,进给运动链：,带传动,锥齿轮-直齿轮,蜗杆蜗轮,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,综合考虑传动位置后得到的传动方案,传动系统方案设计的一般过程,确
12、定传动系统的总传动比选择传动类型拟定传动链的布置方案分配传动比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,15.3.4 机械传动的方案设计,复习,设计实例：设计一绕线机的传动机构，已知电动机n=960r/min，线轴有效长L=75mm，线径d=0.6mm，要求每分钟绕线4层，均匀分布（用凸轮摆杆机构实现匀速摆动）,分析：机构动力小，机构要求结构紧凑。,例：设计一绕线机的传动机构，已知电动机n=960r/min，线轴有效长L=75mm，线径d=0.6mm，要求每分钟绕线4层，均匀分布（用凸轮摆杆机构实现匀速摆动）,分析,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
13、，用凸轮,本章基本要求：,1.了解机械系统的组成、传动系统的作用2.掌握原动机选择原则，合理选择原动机类型 3.掌握机械传动类型、选择的原则，学会根据设计要求选择机械传动类型，安排传动链中各类机构的顺序4.掌握机械传动方案设计的一般步骤,设计实例例1：设计钢窗的开窗机构，转角090绕轴启闭，手动，结构紧凑功能：实现090的往复摆动，考虑采用连杆机构,例：设计化工厂的双杆搅拌器的机械传动装置，电动机转速n0=960r/min,两搅拌杆以240次/min同步往复摆动。,分析降速：搅拌杆的减速比i=960/240=4回转摆动：将240r/min的转动变为240次/min 的摆动两杆同步摆动,机械方案综合,为了将液体进行均匀的搅拌，搅拌杆的摇摆角度与搅拌灌的面积之比应尽可能的大。这可以通过改变搅拌灌的截面积或搅拌杆的搅动方式实现。摆动方向相同；有惯性力引起的震动摆动方向相反；自动消除摆动引起的惯性力,
