机械传动系统的方案设计.ppt

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 传动系系统是是连接接原原动机机和和执行行系系统的的中中间装装置置。其其根根本本任任务是是将将原原动机机的的运运动和和动力力按按执行行系系统的的需需要要进行行转换并并传递给执行行系系统。传动系系统的的具具体体功功能能通通常常包包括括以以下下几几个方面：个方面：（1）减速或增速；）减速或增速；（2）变速；速；（3）增大）增大转矩；矩；（4）改）改变运运动形式；形式；（5）分配运）分配运动和和动力；力；（6）实现某些操某些操纵和控制功能。和控制功能。传动系统的功能和分传动系统的功能和分类类传动系统的功能传动系统的功能一、机械一、机械传动的分的分类1.按按传动的工作原理分的工作原理分类机械机械传动啮合合传动摩擦摩擦传动有中有中间挠性件性件齿轮传动蜗杆杆传动螺旋螺旋传动齿轮系系传动定定轴轮系系传动周周转轮系系传动链传动同步同步带传动普通普通带传动绳传动摩擦摩擦轮传动传动系统的功能和分传动系统的功能和分类类传动系统的分类和特点传动系统的分类和特点2.按按传动比的可比的可变性分性分类机械机械传动定定传动比比传动齿轮传动蜗杆杆传动螺旋螺旋传动链传动带传动有有级变速速传动变传动比比传动无无级变速速传动摩擦摩擦轮无无级变速速传动带式无式无级变速速传动链式无式无级变速速传动传动系统的功能和分传动系统的功能和分类类二、机械二、机械传动的特点的特点 啮合合传动的主要特点的主要特点为：优点：点：工作可靠、寿命工作可靠、寿命长，传动比准确、比准确、传递功率大，功率大，效率高（效率高（蜗杆杆传动除外），速度范除外），速度范围广。广。缺点：缺点：对加工制造安装的精度要求加工制造安装的精度要求较高。高。摩擦摩擦传动的主要特点的主要特点为：优点：点：工作平工作平稳、噪声低、噪声低、结构构简单、造价低，具有、造价低，具有过载保保护能力能力 缺点：缺点：外廓尺寸外廓尺寸较大、大、传动比不准确、比不准确、传动效率效率较低、低、元件寿命元件寿命较短短 传动系统的功能和分传动系统的功能和分类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.减速或减速或变速装置速装置2.起停起停换向装置向装置3.制制动装置装置4.安全保安全保护装置装置 常用机械传动部件常用机械传动部件1.减速器减速器 减减速速器器是是用用于于减减速速传动的的独独立立部部件件，它它由由刚性性箱箱体体、齿轮和和蜗杆等杆等传动副及若干附件副及若干附件组成。成。传动系统的组成及常用传动系统的组成及常用部件部件传动系统的组成传动系统的组成类型型传动简图传动比比特点及特点及应用用圆柱柱齿轮减减速速器器单级图1调质齿轮：i7.1淬硬齿轮：i6.3（较佳：i5.6）应用用广广泛泛、结构构简单。齿轮可可用用直直齿、斜斜齿或或人人字字齿。可可用用于于低低速速轻载，也也可可用用于于高速重高速重载两两级展展开开式式图2调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5（较佳：i=7.120）应用用广广泛泛、结构构简单，高高速速级常常用用斜斜齿。齿轮相相对轴承承不不对称称，齿向向载荷荷分分布布不不均均，故故要要求求高高速速级小小齿轮远离离输入端，入端，轴应有有较大大刚性性两两级同同轴式式图3调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5（较佳：i=7.120）箱箱体体长度度较小小，但但轴向向尺尺寸寸较大大。输入入输出出轴同同轴线，布布置置较合合理理。中中间轴较长，刚性性差差，齿向向载荷荷分分布布不不均均，且且高高速速级齿轮承承载能能力力难于于充分利用充分利用两两级分分流流式式图4调质齿轮：i=7.150淬硬齿轮：i=7.131.5（较佳：i=7.120）高高速速级常常用用斜斜齿，一一侧左左旋旋，一一侧右右旋旋。齿轮对称称布布置置，齿向向载荷荷分分布布均均匀匀，两两轴承承受受载均均匀匀。结构构复复杂，常用于大功率常用于大功率变载荷荷场合合类型型传动简图传动比比特点及特点及应用用锥齿轮减减速器速器图5直齿：i5斜齿、曲线齿：i8 用用于于输出出轴和和输入入轴两两轴线垂垂直直相相交交的的场合合。为保保证两两齿轮有有准准确确的的相相对位位置置，应有有进行行调整整的的结构构。齿轮难于于精精加加工工，仅在在传动布布置置需要需要时采用采用圆锥圆柱柱齿轮减速减速器器图6直齿：i=6.331.5斜齿、曲线齿：i=840应用用场合合与与单级圆锥齿轮减减速速器器相相同同。锥齿轮在在高高速速级，可可减减小小锥齿轮尺尺寸寸，避避免免加加工工困困难；小小锥齿轮轴常常悬臂臂布布置置，在在高高速速级可可减减小小其受力其受力蜗杆减速杆减速器器图7i=880大大传动比比时结构构紧凑凑，外外廓廓尺尺寸寸小小，效效率率较低低。下下置置蜗杆杆时润滑滑条条件件好好，应优先先采采用用，但但当当蜗杆杆速速度度太太高高时（v 5m/s），搅油油损失失大大。上置上置蜗杆式杆式轴承承润滑不便滑不便蜗杆杆齿轮减速器减速器图8i=15480有有蜗杆杆传动在在高高速速级和和齿轮传动在在高高速速级两两种种形形式式。前前者者效效率率较高高，后后者者应用用较少少类型型传动简图传动比比特点及特点及应用用行星行星齿轮减速器减速器图5i=2.812.5传动型型式式有有多多种种，NGW型型体体积小小，重重量量轻，承承载能能力力大大，效效率率高高（单级可可达达0.970.99），工工作作平平稳。比比普普通通圆柱柱齿轮减减速速器器体体积和和重重量量减减少少50%，效效率率提提高高30%。但但制制造造精精度度要要求求高高，结构构复复杂 摆线针轮行星减速行星减速器器图6直齿：单级：i=1187传动比比大大，效效率率较高高（0.90.95），运运转平平稳，噪噪声声低低，体体积小小，重重量量轻。过载和和抗抗冲冲击能能力力强，寿寿命命长。加加工工难度度大大，工工艺复复杂 谐波减速波减速器器图7单级：i=50500 传动比比大大，同同时参参与与啮合合齿数数多多，承承载能能力力高高。体体积小小，重重量量轻，效效率率0.650.9，传动平平稳，噪音小。制造工噪音小。制造工艺复复杂 2.有有级变速装置速装置（1）有）有级变速装置速装置（2）交）交换齿轮变速装置速装置（3）离合器）离合器变速装置速装置（4）塔形）塔形带轮变速装置速装置 传动系统的组成及常用传动系统的组成及常用部件部件3.无无级变速装置速装置 机械传动系统方案设计的过程和基本要求机械传动系统方案设计的过程和基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.方案方案设计的一般步的一般步骤 机机器器的的执行行系系统方方案案设计和和原原动机机的的预选型型完完成成后后，即即可可进行行传动系系统的方案的方案设计。设计的一般步的一般步骤如下：如下：确定确定传动系系统的的总传动比。比。选择传动的的类型型、拟定定总体体布布置置方方案案并并绘制制传动系系统的的运运动简图。分分配配传动比比。即即根根据据传动布布置置方方案案，将将总传动比比向向各各级传动进行合理分配。行合理分配。计算算传动系系统的的性性能能参参数数，包包括括各各级传动的的功功率率、转速速、效率、效率、转矩等性能参数。矩等性能参数。通通过强度度设计和和几几何何计算算，确确定定各各级传动的的基基本本参参数数和和主主要几何尺寸，如要几何尺寸，如齿轮传动的中心距、的中心距、齿数、模数、数、模数、齿宽等。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基本要求机械传动系统方案设计的过程和基本要求 2.方案方案设计的基本要求的基本要求传动方方案案的的设计是是一一项复复杂的的工工作作，需需要要综合合运运用用多多种种知知识和和实践践经验，进行行多多方方案案分分析析比比较，才才能能设计出出较为合合理理的方案。通常的方案。通常设计方案方案应满足以下基本要求：足以下基本要求：1）传动系系统应满足机器的功能要求，而且性能足机器的功能要求，而且性能优良；良；2）传动效率高；效率高；3）结构构简单紧凑、占用空凑、占用空间小；小；4）便于操作、安全可靠；）便于操作、安全可靠；5）可制造性好、加工成本低；）可制造性好、加工成本低；6）维修性好；修性好；7）不）不污染染环境。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机械传动类型型时，可参考以下原，可参考以下原则：1.与原与原动机和工作机相互匹配；机和工作机相互匹配；2.满足功率和速度的范足功率和速度的范围要求；要求；3.考考虑传动比的准确性及合理范比的准确性及合理范围；4.考考虑结构布置和外廓尺寸的要求；构布置和外廓尺寸的要求；5.考考虑机器机器质量；量；6.经济性因素。性因素。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.传动路路线的确定的确定传动路路线的型式的型式串串联单流流传动并并联分流分流传动并并联汇流流传动混合混合传动注：注：原原动机；机；传动；执行机构。行机构。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计2.传动顺序的安排序的安排传动顺序通常按以下原序通常按以下原则考考虑。1）斜）斜齿轮与直与直齿轮传动斜斜齿轮传动应放在高速放在高速级；2）圆锥齿轮与与圆柱柱齿轮传动圆锥齿轮应放在高速放在高速级；3）闭 式式 和和 开开 式式 齿 轮 传 动 闭 式式 齿 轮 传 动 应 放放 在在 高高 速速 级。4）链传动应放在放在传动系系统的的低速低速级；5）带传动应放在放在传动系系统的的高速高速级；6）适适宜宜放放在在传动系系统的的低低速速级的的传动或或机机构构对改改变运运动形形式式的的传动或或机机构构，如如齿轮齿条条传动、螺螺旋旋传动、连杆杆机机构构及及凸凸轮机构等一般布置在机构等一般布置在传动链的末端的末端，使其靠近，使其靠近执行机构。行机构。7）有有级变速速传动与与定定传动比比传动有有级变速速传动应放放在在高高速速级；机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计8）蜗杆杆传动与与齿轮传动若若蜗轮材材料料为锡青青铜，为提提高高传动效率，效率，则应将将蜗杆杆传动置于高速置于高速级；当当蜗轮材材料料为无无锡青青铜或或铸铁等等材材料料时，因因其其允允许的的齿面面滑滑动速速度度较低低，为防防止止齿面面胶胶合合或或严重重磨磨损，蜗杆杆传动应置于低速置于低速级。此此外外，在在布布置置各各传动的的顺序序时，还应考考虑传动件件的的寿寿命命、维护的的方方便便程程度度、操操作作人人员的的安安全全性性以以及及传动件件对产品品的的污染等因素。染等因素。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 分配分配传动比比时应注意以下几点：注意以下几点：1）通常不）通常不应超超过各种各种传动的推荐的推荐传动比；比；2）分分配配传动比比应注注意意使使各各传动件件尺尺寸寸协调、结构构匀匀称称，避免避免发生相互干涉。生相互干涉。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计3）对于多于多级减速减速传动，可按照，可按照“前小后大前小后大”（即由高速（即由高速级向低速向低速级逐逐渐增大）的原增大）的原则分配分配传动比，且相比，且相邻两两级差差值不不要要过大。大。4）在多）在多级齿轮减速减速传动中，低速中，低速级传动比小些，有利于减比小些，有利于减小外廓尺寸和小外廓尺寸和质量；量；5）在在采采用用溅油油润滑滑方方式式时，分分配配传动比比要要考考虑传动件件的的浸浸油条件。油条件。展展开开式式或或分分流流式式二二级圆柱柱齿轮减减速速器器，其其高高速速级传动比比i1和低速和低速级传动比比i2的关系通常取的关系通常取i1=(1.21.3)i2分分配配圆锥圆柱柱齿轮减减速速器器的的传动比比时，通通常常取取锥齿轮传动比比i10.25i（i为总传动比），一般比），一般i13.55。6）在在蜗杆杆齿轮传动中中，将将齿轮传动放放在在高高速速级时，可可得得到到较高的高的传动精度。精度。7）对于于要要求求传动平平稳、频繁繁起起停停和和动态性性能能较好好的的多多级齿轮传动，可按照，可按照转动惯量最小的原量最小的原则设计。机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计机机械械传动系系统的的特特性性包包括括运运动特特性性和和动力力特特性性。运运动特特性性如如转速速、传动比比和和变速速范范围等等；动力力特特性性如如功功率率、转矩矩、效效率率及及变矩矩系系数等。数等。1.传动比比对于于串串联式式单流流传动系系统，当当传递回回转运运动时，其其总传动比比i为nr为原原动机机的的转速速或或传动系系统的的输入入转速速（r/min）；i1时为减速减速传动，i1时为增速增速传动。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为为系系统统中中各各级级传传动的传动比。动的传动比。nc为为传传动动系系统统的的输输出出转转速速（r/min）；在在各各级传动的的设计计算算完完成成后后，由由于于多多种种因因素素的的影影响响，系系统的的实际总传动比比i常常与与预定定值i不不完完全全相相符符，其其相相对误差差i可表示可表示为机械传动系统的特性及其参机械传动系统的特性及其参数设计数设计系系统的的传动比相比相对误差差传动系系统中，任一中，任一传动轴的的转速速ni可由下式可由下式计算：算：2.转速和速和变速范速范围从系从系统的的输入入轴到到该轴之之间各各级传动比的比的连乘乘积。有有级变速速传动装置中，当装置中，当输入入轴的的转速速nr一定一定时，经变速速传动后，若后，若输出出轴可得到可得到z种种转速，并由小到大依次速，并由小到大依次为n1、n2、nz，则z称称为变速速级数数，最高，最高转速与最低速与最低转速之比称速之比称为变速范速范围，用，用Rn表示，即表示，即机械传动系统的特性及其参机械传动系统的特性及其参数设计数设计输出出转速速常常采采用用等等比比数数列列分分布布，且且任任意意两两相相邻转速速之之比比为一常数，称一常数，称为转速公比速公比，用符号，用符号表示，即表示，即公公比比一一般般按按标准准值选取取，常常用用值为1.06、1.12、1.36、1.41、1.58、1.78、2.00。变速范速范围Rn、变速速级数数z和公比和公比之之间的关系的关系为：变速速级数数越越多多，变速速装装置置的的功功能能越越强，但但结构构也也越越复复杂。在在齿轮变速速器器中中，常常用用的的滑滑移移齿轮是是双双联或或三三联，所所以以通通常常变速速级数取数取为2或或3的倍数的倍数。机械传动系统的特性及其参机械传动系统的特性及其参数设计数设计各种机械各种机械传动及及传动部件的效率部件的效率值可在可在设计手册中手册中查到。到。在一个在一个传动系系统中，中，设各各传动及及传动部件的效率分部件的效率分别为1、2、n，串，串联式式单流流传动系系统的的总效率效率为=12n3.机械效率机械效率机械传动系统的特性及其参机械传动系统的特性及其参数设计数设计机机器器执行行机机构构的的输出出功功率率P可可由由负载参参数数（力力或或力力矩矩）及及运运动参参数数（线速速度度或或转速速）求求出出，设执行行机机构构的的效效率率为，则传动系系统的的输入功率或原入功率或原动机的所需功率机的所需功率为原原动机机的的额定定功功率率Pe应满足足PePr，由此可确定，由此可确定Pe值。4.功率功率设计各各级传动时，常常以以传动件件所所在在轴的的输入入功功率率Pi为计算算依依据据，若若从从原原动机机至至该轴之之前前各各传动及及传动部部件件的的效效率率分分别为1、2、i，则有有Pi=P12i机械传动系统的特性及其参机械传动系统的特性及其参数设计数设计设计功率功率对于批量生于批量生产的通用的通用产品，品，为充分充分发挥原原动机的工作能机的工作能力，力，应以原以原动机的机的额定功率定功率为设计功率，即取功率，即取PPe；对于于专用的用的单台台产品，品，为减小减小传动件的尺寸，降低成本，件的尺寸，降低成本，常以原常以原动机的所需功率机的所需功率为计算功率，即取算功率，即取PPr。5.转矩和矩和变矩系数矩系数传动系系统中中任任一一传动轴的的输入入转矩矩Ti（Nmm）可可由由下下式式求求出：出：机械传动系统的特性及其参机械传动系统的特性及其参数设计数设计该轴的的输入功率入功率（kW）该轴的的转速速（r/min）。传动系系统的的输出出转矩矩Tc与与输入入转矩矩Tr之之比比称称为变矩矩系系数数，用用K表示，由上式可得：表示，由上式可得：传动系系统的的输出功率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路线及传动比的分配肥皂压花机的传动路线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机械传动系统方案设计实例分析分析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水水泥泥管管磨磨机机属属于于连续运运转的的低低速速大大功功率率设备，主主传动系系统应尽量减少尽量减少传动级数、提高效率和降低运行数、提高效率和降低运行费用。用。主要特点是主要特点是：1）转速低，速低，转速：速：1040 r/min2）功率：）功率：10103 kW3）起）起动力矩大，力矩大，连续运运转，载荷平荷平稳，露天工作，露天工作方案方案选择原原则：1）总传动比比不不宜宜过大大，可可选用用同同步步转速速为750r/min的的电动机机，这样，系系统的的总传动比比约为7518，故故安安排排23级传动较为合理。合理。3）对于于小小型型磨磨机机，耗耗电量量不不大大，应主主要要考考虑降降低低初初始始费用，中型磨机用，中型磨机应兼兼顾初始初始费用和运行用和运行费用。用。2）选用用机机械械效效率率较高高的的传动类型型，如如齿轮传动等等。蜗杆杆传动虽可可实现大大传动比比，但但效效率率较低低，不不适适合合于于连续运运转的的大大功功率率机机械械；由由于于露露天天工工作作，环境境多多尘，采采用用链传动必必须很很好好地地密密封封与与润滑滑，否否则会会加加速速磨磨损、降降低低传动效效率率；摆线针轮传动、谐波波传动的效率的效率较齿轮低；不低；不应优先考先考虑。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几种管磨机主要几种管磨机主要传动系系统方案的特点方案的特点。特点：特点：1）结构构简单、初始、初始费用低。用低。2）带传动和开式和开式齿轮传动效效率不高，而且率不高，而且带传动的承的承载能力也受能力也受带型和根数的限制。型和根数的限制。适适用用于于小小功功率率、要要求求初初始始费用低的磨机。用低的磨机。1.带传动-齿轮传动串串联式式单流流传动系系统方案方案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 2.齿轮传动齿轮传动串串联式式单流流传动系系统方案方案特点：特点：1）效率高、寿命）效率高、寿命长、外廓尺寸小、外廓尺寸小2）初始）初始费用用较高高 该方案适用于中型磨机。方案适用于中型磨机。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 3.并并联式式汇流流传动系系统方案方案特点：特点：1）因因齿轮啮合合时产生生的的切切向向力力和和径径向向力力分分别平平衡衡而而降降低低了了磨磨筒筒轴承承的的载荷。荷。2）初始）初始费用比第用比第2方案低。方案低。该方案适用于中型磨机。方案适用于中型磨机。特点：特点：1）闭式式传动，齿轮和和轴承受力状承受力状态较好，效率高好，效率高 2）齿轮加工精度要求高，加工精度要求高，结构构较复复杂。该方案适用于大型磨机。方案适用于大型磨机。4.中心中心驱动式式单流流传动系系统方案方案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特点：特点：1）传动系系统为双双路路驱动，具具备第第3和和第第4方方案案传动功功率率大大、尺寸小、尺寸小、质量量轻以及效率高的以及效率高的优点；点；2）齿轮加加工工精精度度要要求求高高，结构构较复复杂。大大型型或或超超大大型型磨磨机机采采用用的的中中心心驱动，多多路路并并联方方式式，为保保证各各路路传动的的同同步步和和均均载，需增加，需增加辅助助设备。该方案适用于大型和超大型磨机。方案适用于大型和超大型磨机。5.中心中心驱动式并式并联汇流流传动系系统方案方案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特点：特点：1）该方案占地面方案占地面积小，小，维护简单2）但但电机机等等电器器装装置置的的初初始始费用用很很高高。同同等等功功率率时，单位位产量量所所需需总费用用比比机机械械传动方方 案案约高高（2950）%。6.低速低速电动机直接机直接驱动方案方案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 工作条件：工作条件：电动机机转速速 n1=1450r/min，工作工作频率率 f=50 1/min，传动比比误差差 r=2%。机机械械传动系系统的的机机构构简图肥皂压花机的传动路线及传动比的分配肥皂压花机的传动路线及传动比的分配 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肥皂肥皂块压花和出料工花和出料工艺推杆11压模工位模工位下模具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机械传动系统方案设计实例分析分析一、一、传动路路线分析分析该机机包包括括三三套套执行行机机构构，分分别完完成成规定定动作作，并并连续协调工作：工作：曲曲柄柄滑滑块机机构构11完完成成皂皂块送送进，六六杆杆机机构构6完完成成模模具具的往复移的往复移动，凸，凸轮机构机构13完成成品移出。完成成品移出。整整机机共共用用一一个个电动机机。因因执行行机机构构工工作作频率率较低低，故故需采用减速需采用减速传动装置。装置。减减速速装装置置为三三套套执行行机机构构公公用用，由由V带传动和和两两级齿轮传动组成。成。带传动适适宜宜高高速速级工工作作，故故安安排排在在第第一一级，并并兼兼有有安安全全保保护功功能能。当当机机器器要要求求具具有有调速速功功能能时，可可将将带传动改改为带式无式无级变速速传动。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链传动9是是为实现较大距离的大距离的传动而而设置的。置的。锥齿轮传动用于改用于改变传动方向。方向。该机的机的传动系系统为三路并三路并联分流分流传动，其中模具的往复，其中模具的往复运运动路路线为主主传动链，皂，皂块送送进和送出和送出为辅助助传动链。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电动机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下模具往复移动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成品送出14肥皂肥皂压花机花机传动路路线图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 二、二、传动比分配比分配 1.主主传动链（电动机机模具往复移模具往复移动）锥齿轮传动暂定定传动比比为1。每每压制制一一块肥肥皂皂，六六杆杆机机构构带动下下模模具具完完成成一一运运动循循环，分分配配轴应转一一周周，故故轴的的 转 速速 为n 50r/min。因因 已已 知知 电 动 机机 转 速速nd1450r/min，由此可知，由此可知，该传动链总传动比的比的预定定值为 设带传动及及二二级齿轮减减速速器器中中高高速速级和和低低速速级齿轮传动的的传动比比分分别为i1、i2、i3，取取i12.5，则减减速速器器的的总传动比比为29/2.5=11.6，两，两级齿轮传动平均平均传动比比为3.4。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主主传动链的的实际总传动比比选取各取各轮齿数数za=23，zb=86，zc=21，zd=65。i总=i1i2i3=2.53.7393.095=28.93传动比比误差差 实际传动比比从从润滑滑条条件件出出发，按按二二级展展开开式式圆柱柱齿轮减减速速器器传动比比分分配配公公式式，取取i21.2i3，则由由i2i311.6可可求求得得i23.73，i33.11。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2.辅助助传动链皂皂块送送进和和成成品品移移位位运运动的的工工作作频率率应与与模模具具往往复复运运动频率率相相同同，即即在在一一个个运运动周周期期内内，三三套套执行行机机构构各各完完成成一一次次运运动循循环，即即送送进压花花移移位位。因因此此分分配配轴必必须与与分分配配轴同同步步，即即nn，故故链传动9和和锥齿轮传动10的的传动比比均均应为1。主主传动链的的实际总传动比比为：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机械传动系统方案设计实例分析分析负载总阻力阻力F6200N，曳引曳引链速度速度v0.3m/s，节距距p160mm，驱动链轮齿数数z12。板式运板式运输机机传动系系统传动方案已方案已预分配分配各各级传动比比为：锥齿轮传动i13，圆柱柱齿轮传动i24.5，链传动i36。电动机同步机同步转速速nd=750r/min。曳引。曳引链速度允速度允许误差差r=5%。以以下下为该传动系系统选择电动机机型型号号，并并计算算各各轴的的运运动和和动力特性参数。力特性参数。1.计算算执行机构主行机构主轴（轴）转速和功率速和功率r/min=9.4r/min执行机构主行机构主轴的的输出功率出功率P为kW=1.86kW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2.求求传动系系统总效率和效率和电动机功率机功率联轴器效率器效率10.99，锥齿轮传动效率效率20.96，圆柱柱齿轮传动效率效率30.97，链传动效率效率40.96，减减速速器器滚动轴承承效效率率50.98，轴为滑滑动轴承承效效率率60.97，传动系系统的的总效率效率为需要需要电动机机输出的功率出的功率为kW=2.3kW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3.选择电动机机根根据据运运输机机设计要要求求，电动机机功功率率应有有20%左左右右的的裕裕度度，由由手手册册查得得，可可选用用YEJ 132M-8型型电动机机，额定定功功率率Pe3kW，满载转速速n710r/min。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 4.计算算总传动比及各比及各级传动比比系系统的的总传动比比由由齿数数条条件件，确确定定各各轮齿数数分分别为：锥齿轮z123，z272。圆柱柱齿轮z324，z4109，滚子子链z519，z6105。则各各传动实际传动比比为：实际总传动比比为i=i1i2i3=3.134.545.53=78.58未超未超过传动比比误差要求，所差要求，所选参数可用。参数可用。传动比比误差差为：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5.计算各算各轴转速速 6.计算各算各轴功率功率取取电动机的机的额定功率定功率Pe为设计功率，求得各功率，求得各轴输入功率：入功率：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7.各各轴转矩矩原动机的机械特性和工作机的负载特性原动机的机械特性和工作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原动机机的的种种类很很多多，按按使使用用能能源源的的形形式式，可可分分为一一次次原原动机和二次原机和二次原动机两大机两大类。一一次次原原动机机使使用用自自然然界界能能源源，直直接接将将自自然然界界能能源源转变为机械能，如内燃机、机械能，如内燃机、风力机、水力机、水轮机等；机等；二二次次原原动机机将将电能能、介介质动力力、压力力能能转变为机机械械能能，如如电动机、液机、液压马达等。达等。原动机的选择原动机的选择原动机的机械特性和工作机的负载特性原动机的机械特性和工作机的负载特性一、原一、原动机的机械特性机的机械特性原原动机机的的机机械械特特性性一一般般用用输出出转矩矩T（或或功功率率P）与与转速速n的关系曲的关系曲线，即，即T=f(n)或或P=f(n)曲曲线表示。表示。一次原动机的机械特性、特点和应用类别工工业汽汽轮机机汽油机汽油机柴油机柴油机燃气燃气轮机机机械特性机械特性图图图图功率范功率范围/kW小型小型1001000大型大型100005000四冲程四冲程1.0260二冲程二冲程0.61103.5380003525000特点特点启启动转矩矩大大，转速速高高，变速速范范围较大大，运运转平平稳，寿命，寿命长设备复复杂，制制造造技技术要要求求高高，初初始始成成本本高高中中型型汽汽轮机机的的效效率率在大型和小型之在大型和小型之间结构构紧凑凑，质量量轻，便便于于移移动，转速速高高（四四冲冲程程达达5000r/min5000r/min，二二冲冲程程可可8000r/min8000r/min），能能很很快快启启动达到达到满载运运转燃燃料料价价高高、易易燃燃，废气会造成大气气会造成大气污染染工工作作可可靠靠，寿寿命命长，维护简便便，运运转费用用低低，燃燃料料较安全安全初初始始成成本本较高高，废气气会会造造成大气成大气污染染结构构紧凑凑，质量量轻，启启动快快而而转矩矩大大，运运转平平稳，用用水水少少，可可用用廉廉价价燃燃油油，维护简便便设备较复复杂，制制造造技技术要要求求高高，初初始始成成本本高高，燃燃料料消消耗耗较大大，小小尺尺寸寸燃燃气气轮机机尤尤甚甚应用用适适用用于于大大功功率率高高速速驱动，如如压缩机机、泵和和风机机多用于汽多用于汽车应用用很很广广，如如各各种种车辆、船船舶舶、农业机机械械、挖挖掘掘机机、压缩机机用用于于大大功功率率高高速速驱动，如如机机车、飞机机、原原油油输送、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 动 机机直直 流流 电 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，功率因数可调节；因数可调节；需供励磁的直需供励磁的直流电机，价格流电机，价格贵。可采用变贵。可采用变频电源进行无频电源进行无级调速级调速调速性能好，调速性能好，能适应各种能适应各种载荷特性；载荷特性；价格较贵，价格较贵，维护复杂，维护复杂，并需要直流并需要直流电源电源启动转矩大，启动转矩大，自适应性好，自适应性好，过载能力强；过载能力强；价格贵，维价格贵，维护复杂，需护复杂，需有直流电源有直流电源结构简单，工作结构简单，工作可靠，维护容易，可靠，维护容易，价格低廉；满载时价格低廉；满载时效率和功率因数高；效率和功率因数高；但启动和调速性能但启动和调速性能差，轻载时，功率差，轻载时，功率因数低因数低变极数可以多级变极数可以多级变速；有变频电源变速；有变频电源时，可以无级高速时，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变其滑差电阻可改变其滑差率，可在最大转矩率，可在最大转矩时调速但调节器范时调速但调节器范围小，维护较麻烦，围小，维护较麻烦，价格稍贵价格稍贵应用通常用于载荷平稳、通常用于载荷平稳、不调速、长期工作不调速、长期工作的机器，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，特别是需要功率因别是需要功率因数补偿的场合，数补偿的场合，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要启动转矩需要启动转矩大、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、起重机利利用用变频器器对交交流流电动机机进行行调速速，变频器器可可以以看看作作一一个个频率率可可调的的交交流流电源源，因因此此 对于于现有有的的作作恒恒转速速运运转的的异异步步电动机机，只只需需要要在在电源源和和电动机机之之间接接入入变频器器和和相相应设备，就就可可以以实现调速速控控制制，而而无无需需对电动机机和和系系统本本身身进行行大大的的改造。改造。通通用用型型变频器器的的调速速范范围可可达达1:10以以上上；高高性性能能的的矢矢量量控制控制变频器的器的调速范速范围可达可达1:1000。变频调速速异异步步电动机机既既保保持持了了异异步步电动机机械械特特性性硬硬的的特特点，并具有高精度的点，并具有高精度的调速性能速性能。原动机的选择原动机的选择二、工作机的二、工作机的负载特性特性代代表表工工作作机机工工况况最最重重要要的的特特性性是是载荷荷（包包括括功功率率P，转矩矩T和和力力F）与与速速度度（包包括括转速速n和和线速速度度v）之之间的的关关系系nT特特性性，这也也是是讨论原原动机机、传动装装置置与与工工作作机机匹匹配配的的基基本本依据。依据。工工作作机机的的转速速转矩矩（转速速功功率率）特特性性，主主要要有有四四种种，即即恒恒转矩矩载荷、恒功率荷、恒功率载荷、平方降荷、平方降转矩矩载荷和恒荷和恒转速速载荷。荷。原动机的选择原动机的选择1 恒恒转矩矩载荷荷恒转矩载荷的恒转矩载荷的nT特性特性 工工作作机机的的速速度度无无论如如何何变化化，其其稳定定状状态下下的的载荷荷转矩矩大大体体上上是是一一个定个定值如下如下图所示。所示。恒恒转矩矩特特性性的的载荷荷消消耗耗的的能能量量与与转速速n成成正正比比。例例如如：传送送带、搅拌机、拌机、挤压成型机和起重机等。成型机和起重机等。原动机的选择原动机的选择2 恒功率恒功率载荷荷某某些些机机械械，其其工工作作功功率率为定定值而而与与转速速无无关关，其其机机械械性性如如图所所示示。例例如如：机机床床的的端端面面切切削削，纺织机机械械和和轧钢设备中中的的卷卷取取机构。机构。恒功率载荷的恒功率载荷的nT特性特性3 平方降平方降转矩矩载荷荷风扇扇、通通风机机、离离心心式式水水泵和和船船舶舶螺螺旋旋浆等等流流体体机机械械，在在低低速速时由由于于流流体体的的流流速速低低，所所以以载荷荷（阻阻力力矩矩）较小小。当当转速速增增高高时，载荷荷迅迅速速增增大大，其其载荷荷（转矩矩）与与转速速的的平平方方成成正正比比，其其机机械械特特性性如如图所所示示。具具有有这种种机机械械特特性性的的机机器器，其其消消耗耗的的功功率率正正比比于于转速的三次方。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 恒恒转速速载荷荷对于于交交流流发电机机一一类的的机机器器，尽尽管管载荷荷发生生变化化，但但其其转速速基基本本保保持持不不变，这就就是是恒恒转速速载荷荷特性，如特性，如图所示。所示。恒转速载荷的恒转速载荷的nT特性特性此此外外，在在带有有连杆杆机机构构的的工工作作机机中中，如如曲曲柄柄压力力机机、活活塞塞式式空空气气压缩机机等等，其其载荷荷转矩矩T与与转角角或或行行程程S之之间存存在在一一定的函数关系，可表示成定的函数关系，可表示成T=f()或或T=f(s)。原动机的选择原动机的选择 三、机械系三、机械系统稳定运行的条件定运行的条件工工作作机机运运行行时，原原动机机的的机机械械特特性性和和工工作作机机的的负载转矩矩特特性性是是同同时存存在在的的，为了了分分析析机机械械系系统