传动系统设计将动力机的运动和动力

1、5.5.1 传动系统的功能,传动系统：将动力机的运动和动力 传递给执行系统的中间装置。 一、传动系统功能 动力机的性能一般不能满足执行机构的要求： 动力机输出等速回转运动，而执行机构需要各种运动形式； 执行机构所要求的速度、转矩或力，与动力机不一致； 一个动力机要带动多干个运动形式和速度都不同的执行机构。 传动系统的功能：连接动力机与执行机构，并把动力机的 运动和动力经适当变换，以满足执行机构的作业要求。 若动力机性能符合执行机构要求，则传动系统可省略。,先进设计系统,第 5 章 运动系统,第五章 传动系统设计,第一节传动系统的功能和要求,第五章 传动系统设计,二、传动系统的要求,1）考虑动力机与执行机构的匹配，使它们的机械性能相适应，并使二者的工作点接近各自的最佳工况点且工作点稳定； 2）满足执行机构在启动、制动、调速、反向和空载等方面的要求； 3）传动链应尽量简短； 4）布置紧凑，尽可能减小传动系统尺寸，减小所占空间； 5）当载荷变化频繁，且可能出现过载时，应考虑过载保护装置； 6）要有安全防护措施。,第五章 传动系统设计,第二节 传动系统的类型及其选择,（一）定传动比的传动系统

2、动力机与执行机构之间转速不一致，常需增速或减速。 例：图5-1。 （二）变传动比的传动系统 机械需要根据工作条件选择一最经济的工作速度。,图5-1 起重机传动系统简图 1减速器；2制动器；3电动机； 4卷筒；5钢丝绳；6吊钩,6,例：机床切削时，需根据工件材料、硬度、刀具性能等选择，适当的切削速度。 能调速常是通用机械的特征之一。 例：在驾驶汽车时，需要根据道路情况、坡度大小等选择适当的行驶速度。,一. 按传动比变化情况分类 定传动比，变传动比,先进设计系统,第 5 章 运动系统,固定传动比的传动系统,如果机械系统的执行件要求以某一固定的转速(速度)工作，则连接动力源与执行件的传动系统属于固定传动比的传动系统，即该系统是由若干个固定传动比串联组成。,起重机传动系统简图,注意制动器2的安装位置，位于高速轴上，制动器的制动力矩小，体积小,第五章 传动系统设计,2有级变速传动系统,第五章 传动系统设计,有级变速较广泛地应用于通用机床，尤其是中小型通用机床中,由滑移齿轮、交换齿轮、交换皮带轮等变速传动副组成的传动系统可使执行件得到若干个所需要的转速，这种变速在变速范围内不能连续地变换，属于有级

3、变速。,转速不连续， 得不到最理想的转速,2. 按传动比变化情况分类,（二）、变传动比传动可分为三种： (1)有级变速传动：只能在一定转速范围内输出有限的几种转速。 当变速级数较少或变速不频繁时，用交换带轮或交换齿轮传动； 当变速级数较多或变速频繁时，用多级变速齿轮传动，汽车五档。 (2)无级变速传动：执行机构的转速可在一定范围内连续变化， 如采用各种机械无级变速器、液力耦合器与变矩器等。 (3)周期性变速传动：机械的工作速度按周期性规律变化，其输出角速度是入角速度的周期性函数，用来实现函数传动及改善机构的运动或动力特性。 例：纺织机械，用非圆齿轮周期地改变经纱和纬纱的密度而获得具有一定花纹的纺织品； 在滚筒式平板印刷机的自动送纸机构中采用非圆齿轮调节送纸速度； 将非圆齿轮与连杆机构、槽轮机构组合以改善运动特性及减小冲击等。,先进设计系统,第 5 章 运动系统,（一）有级变速和无级变速传动系统,第五章 传动系统设计,1无级变速传动系统 无级变速是指执行件的转速（或速度）在一定的范围内连续地变化，这样可以使执行件获得最有利的速度，能在系统运转中变速，也便于实现自动化等。,（1）机械无级调

4、速,第五章 传动系统设计,摩擦传动带来的问题： 效率问题，磨损问题，可靠性问题,1) 滚轮-平板式变速器,工作原理： 调整主动轮的位置，就改变了r2 的大小，从而实现无级变速,组成： 主动轮 从动盘 弹簧 主动轴 I 从动轴 II,机械式无级调速,弹簧作用？,2) 钢球无级变速器,传动比： i12 = R2 r1 / R1 r2 = r1 / r2 因为R1=R2,组成： 锥轮 钢球(通常为6个) 支承轴 主动轴 I 从动轴 II,工作原理 调整支承轴的倾角，可改变钢球的传动半径r1和r2 ，从而实现无级变速。,特点：1）结构简单、传动平稳，相对滑动小，结构紧凑； 2）要求钢球加工精度高。,钢球,支承轴,从动锥轮,主动锥轮,机械式无级调速,3) 菱锥无级变速器,组成： 主动轮 从动轮 锥菱 支承架 主动轴 I 从动轴 II,从动轮,主动轮,菱锥,机械式无级调速,4) 宽V带无级变速器,传动比： i12 = r2 / r1,组成： 固定锥轮 活动锥轮 宽V带,工作原理： 同步调整活动锥轮的轴向位置，可改变锥轮的传动半径r1和r2 ，从而实现无级变速。,机械式无级调速,锥轮怎么动？,机械无

5、级变速器的优点： 结构简单； 过载时可利用摩擦传动元件间的打滑而避免损坏机器； 运转平稳、无噪声，可用于较高转速的传动； 易于平缓连续的变速。,机械式无级变速,(2)液压无级变速装置,第五章 传动系统设计,液压无级变速装置,动力传输：利用油液为介质来传递动力,无级变速原理：通过连续地改变输入液动机(或油缸)的油液流量来实现无级变速,特点： 传动平稳 运动换向冲击小 易于实现直线运动,常用装置： 常用于执行件要求直线运动的机械系统中。如刨床、拉床的主传动以及组合机床的动力滑台等,(3)电气无级变速装置,电气无级变速装置是以直流并激电动机、交流变频电动机或交、直流伺服电动机、步进电动机等为动力源，通过连续地变换这些电动机的转速来实现无级调速。,第五章 传动系统设计,第五章 传动系统设计,如果加工某一工件所需要的合理切削速度为v，则相应的转速为n。通常，有级变速机构不能恰好得到这个转速，而是n处于某两级转速nj与nj+1之间： njnnj+1 如果采用较高的转速nj+1，则必将提高切削速度，刀具的耐用度将要降低。为了不降低刀具耐用度，以采用较低的转速nj为宜。这时转速的损失为n-nj，相对转

6、速损失率为： A=（n-nj）/n 最大相对转速损失率是当所需的转速n趋近于nj+1而实际却选用了nj时。 转速损失反映了生产率的损失。,转速损失 的概念,CA7620型液压多刀半自动车床主传动系统及转速图,第五章 传动系统设计,交换齿轮变速（29/46 46/29） 滑移齿轮变速（38/53 28/63）,交换齿轮位置？ 滑移齿轮位置？,Why？,二、独立和联合传动系统,（一）独立驱动传动系统 独立驱动系统指各执行件分别由各自的动力源单独进行驱动。,独立驱动传动系统一般有以下三种情况： （1）机械系统只有一个执行件 （2）机械系统有多个运动不相关的执行件 （3）数控机械系统,数控机械系统：一般都有多个执行件，各执行件的运动彼此有严格的速比和位置要求，以实现复杂的运动组合或加工复杂的表面。由于采用数字指令进行控制，故每个执行件都有各自的动力源单独驱动。,第五章 传动系统设计,独立驱动传动系统（1）机械系统只有一个执行件 举例,第五章 传动系统设计,独立驱动传动系统（1）机械系统只有一个执行件 举例,曲柄压力机只有一个执行件，即曲柄滑块机构,1-操纵杆; 2-滑块; 3-连杆;4-曲柄

7、5-制动器; 6-离合器; 7,8-齿轮副 9-电动机; 10-立柱,注意： 1）制动、离合动作的协调 2）离合器的作用 3）离合器和制动器的安装位置,第五章 传动系统设计,问题：如果让你设计，你选择 7、8齿轮传动？带传动？ 实习时，注意一下！,3. 按驱动形式分类,只有一个执行机构的传动系统 图5-25。只有一个执行机构， 即曲柄滑块机构。 由电动机9876432 作往复运动。 操纵杠杆1使6接合或脱开， 即可控制2运动或停止。 5与6的动作要互锁： 工作前，5先放松，6后接合； 停车时，6先脱开，5后接合。,图5-25 曲柄压力机传动系统简图 1杠杆；2滑块；3连杆；4曲轴；5制动器；6离合器；7、8齿轮；9电动机；10机身,独立驱动：,先进设计系统,第 5 章 运动系统,独立驱动传动系统（2）机械系统有多个运动不相关的执行件,龙门起重机运动简图,第五章 传动系统设计,举例,独立驱动传动系统（3）数控机械系统 举例,A4010装配机器人传动原理图,第五章 传动系统设计,二、独立和联合传动系统,（二）集中驱动传动系统 集中驱动系统指机械系统的多个执行件均由一个动力源驱动,集中驱动传

8、动系统特点： (1)执行件间有严格的传动比要求 (2)各执行件间运动有顺序或协调的要求 (3)各执行件的运动相互独立,第五章 传动系统设计,集中驱动系统执行件间有严格的传动比要求,SG8630型高精度丝杠车床传动系统图,主轴每转一转，刀具的移动距离S为工件的螺纹导程,第五章 传动系统设计,转动和平动有严格的要求， 主轴转动一周，刀具横向移动一个导程的距离,刀具横向移动 丝杠的导程,执行机构或执行构件之间有动作顺序要求 在机械控制的自动机上，多个执行机构的动作之间有严格的时间和空间联系。通常用安装在分配轴上的凸轮来控制各个执行机构的运动，分配轴每转一转完成一个作业循环，用一个动力机驱动。,图5- 电阻帽自动机传动系统图 1电动机；2带式无级变速机构；3分配轴；4、9压帽机构凸轮；5电阻送料机构凸轮；6夹紧机构凸轮；7电阻帽；8电阻坯件；10蜗轮；11蜗杆；12调速手轮,例：图5-。单工位自动机， 其作业过程如下： 121134+5+6+9运动， 其中，58送到作业工位， 68夹紧， 4+97+8上。 然后将电阻卸下，并换上新坯料，再进入下一个作业循环。123的转速改变。,3. 按驱动形式

9、分类 集中驱动：,先进设计系统,第 5 章 运动系统,3. 按驱动形式分类 集中驱动,各执行机构或执行构件的运动相互独立 多个执行机构的转速没有严格的传动比联系， 采用一个动力机驱动，可减少动力机数量，节省能源， 对于野外作业机械具有显著的优点。 对于中小型机械，可以简化传动系统。,4,例：SPJ-300钻机 工作原理： 利用旋转工作装置如钻杆、钻头切下土壤， 随之通过泥浆泵2将水自钻杆、钻头注入孔底， 与孔内钻渣混为泥浆后顺孔壁漂浮起来直达孔口溢出。 主卷扬机4：用于控制钻杆钻进压力 和升降钻具， 副卷扬机5：用于拖拉钻具、机架 和其他辅助吊装工作。,先进设计系统,第 5 章 运动系统,3. 按驱动形式分类（续6） 集中驱动,1,各执行机构或执行构件的运动相互独立（续）,一个动力机驱动4个执行机构，有4条传动路线： 第1条：1V带2泥浆泵工作； 第2条：1V带367转盘(可正反转)钻杆工作； 第3条：1V带变速箱外的齿轮4主卷扬机工作。 第4条：1V带变速箱外的惰轮5副卷扬机工作。,图5-28 SPJ-300钻机传动系统图 1柴油机(或电动机)；2泥浆泵；3变速箱；4主卷扬机；5副卷扬机；6万向联轴器；7转盘,先进设计系统,第 5 章 运动系统,3. 按驱动形式分类 联合驱动,由两个或多个动力机经各自的传动链联合驱动一个执行机构的传动系统，主要用于低速、重载、大功率、执行机构少而惯性大的机械。 优点：可以使机械的工作负载由多台动力机分担，每台动力机的负载减小，因而使传动件的尺寸减小，整机的重量减轻。 例：图5-29。用于功率大于1000kW的矿井提升机的主减速器，由两个电动机联合驱动。,图5-29 双输入轴圆弧齿轮减速器结构图,先进设计系统,第 5 章 运动系统,三、按工作原理分类 1. 按工作原理分类：机械，流体，电力,机械传动：又

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