机械基础7.机械传动系统分析及机构组合创新.ppt

封面页 （设计好之后可以删掉这个文本框哦）,,,第七章,机械传动系统分析及机构组合创新,机械基础 高等教育出版社,目,录,CONTENTS,机械传动系统的基本概念,§ 7－１,定轴轮系传动比的计算,§ 7－2,周转轮系传动比的计算,*§ 7－3,机械传动系统的分析计算,*§ 7－4,复习题,机构组合及创新设计方法,*§ 7－5,现代传动简介,*§ 7－6,,,,,§ 7－1 机械传动系统的基本概念,7-1,,,7-1,机械传动系统的基本概念,一、系统、机械系统及机械传动系统 所谓系统是指具有特定功能的、相互间具有有机联系的若干个要素所组成的一个独立整体这里讲的要素可以是子系统，也可以是元素（即系统最小单元）一般认为，由两个或两个以上的要素组成、具有一定结构和特定功能的整体都可看做是一个系统 任何机械都是由若干装置、部件和零件组成的一个特定系统，是一个由具有确定的质量、刚度和阻尼的物体组成的，彼此有机联系，并能完成特定功能的系统，故又称为机械系统从系统论的原理和观点上看，系统与要素是相对的，任何一个系统都是更高一级系统的要素系统与要素、上级系统与下级系统之间的这种关系称为系统的层次为了强调系统的层次关系， 人们常把系统组成要素称为该系统的子系统。

7-1,机械传动系统的基本概念,机械系统通常是一个大的系统，机械系统基本上都是由动力系统、机械传动系统、执行系统、操纵控制系统、框架支承系统、物料输入输出系统、润滑系统等子系统组成的机械传动系统是指连接动力系统与执行系统的中间装置，它是机器的重要组成部分其作用是将动力机产生的运动和动力传递给执行机构，以实现预定的功能每个执行机构与动力机之间都有一个传动联系由一系列传动件（如轴、带轮、带、齿轮副、蜗杆副、丝杠螺母机构、齿轮齿条机构等）所组成的传动联系称为传动链机器的每一个运动都由一条传动链来完成，机器有多少个运动，就相应有多少条传动链，而所有的传动链以及它们之间的相互联系组成了机械传动系统7-1,机械传动系统的基本概念,二、传动原理图及传动系统图 （一）传动链的类型 传动链由一系列顺序排列的传动件（或传动机构）构成，它是机械传动系统的基本单元（即一个传动联系）传动链中通常包含两类传动机构：一类是传动比和传动方向固定不变的传动机构，如定比齿轮副、蜗杆蜗轮副、丝杠螺母副等，称为定比传动机构； 另一类是根据加工要求可以变换传动比和传动方向的传动机构，如挂轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器换向机构等，统称为换置机构。

7-1,机械传动系统的基本概念,根据传动联系的性质，传动链可以分为两类 1.外联系传动链 它是联系运动源（如电动机）和机床执行件（如主轴、刀架、工作台等）之间的传动链，使执行件得到运动， 而且能改变运动的速度和方向，但不要求运动源和执行件之间有严格的传动比关系如图7-1所示，车圆柱螺纹时，从电动机传到车床主轴的传动链“1—2—uv—3—4”就是外联系传动链，它只决定车螺纹的速度，而不影响螺纹表面的成形图 7-1 车圆柱螺纹,,7-1,机械传动系统的基本概念,2.内联系传动链 当加工表面的成形是由保持严格的相对运动关系的几个单元运动（旋转或直线运动）复合而成时，必须有传动链把实现这些单元运动的执行件之间联系起来，并使其保持确定的运动关系，这种传动链叫做内联系传动链如图7-1所示，车削圆柱螺纹时需要工件旋转与车刀直线移动组成的复合运动（形成螺旋线），这两个单元运动应保持严格的运动关系，即工件每转1转， 车刀准确地移动工件螺纹一个导程的距离为保证这一运动关系，需用传动链“4—5—ux—6—7”将两个单元运动的执行件（主轴和刀架）联系起来，并且这条传动链的总传动比必须准确地满足上述运动关系的要求。

改变传动链中的换置机构ux，可以改变工件和车刀之间的相对运动关系，以满足车削不同导程螺纹的需要图 7-1 车圆柱螺纹,,7-1,机械传动系统的基本概念,上例这种联系复合成形运动内部两个单元运动的执行件的传动链，即是内联系传动链由于内联系传动链本身不能提供运动和动力，为使执行件获得运动，还需有一条外联系传动链将运动源的运动和动力传到内联系传动链上来，如图7-1中的由电动机至主轴的主运动传动链换置机构uv用于改变整个复合运动的速度 内联系传动链必须保证复合运动的两个单元运动严格的运动关系，其传动比是否准确以及由其确定的两个单元运动的相对运动方向是否正确，将会直接影响被加工表面的形状精度因此，内联系传动链中不能有传动比不确定或瞬时传动比变化的传动机构，如带传动、链传动和摩擦传动等图 7-1 车圆柱螺纹,,7-1,机械传动系统的基本概念,（二）传动原理图 为了便于研究分析复杂的机械传动系统，常用一些简单的符号表示运动源与执行件及执行 件与执行件之间的传动联系，这就是传动原理图传动原理图仅用一些简单的符号表示形成某 一表面所需的运动及其传动联系，不涉及复杂的传动机构或过程因此，传动原理图所反映出的运动及其传动联系简单、清晰、明了。

图7-2所示为传动原理图常用的一部分符号图 7-2 传动原理图常用的一些示意符号,,7-1,机械传动系统的基本概念,图7-3为车圆锥螺纹的传动原理图车圆锥螺纹需要三个单元运动组成复合运动：工件旋转B11；车刀纵向直线移动A12和横向直线移动A13这三个单元运动之间必须保持的严格运动关系是：工件转1转的同时，车刀纵向移动工件螺纹一个导程Ph的距离，横向移动Phtanα的距离（α为圆锥螺纹的斜角）为保证上述运动关系，需在主轴与刀架纵向滑板之间用传动链“4—5—ux—6—7 ”联系，在刀架纵向滑板与横向滑板之间用传动链“7—8—uy—0”联系，这两条传动链都是内联系传动链传动链中的ux是为适应不同导程螺纹的需要，uy是为适应加工不同锥度螺纹的需要外联系传动链“1—2—uv—3—4”使主轴和刀架获得一定速度和方向的运动为实现一个复合运动，必须有一条外联系传动链和一条或几条内联系传动链图 7-3 车圆锥螺纹的传动原理图,,7-1,机械传动系统的基本概念,（三）传动系统图 为了清晰地表示机械传动系统中各零件及其相互连接关系，按照国家标准规定的图形符号（附表A）画出机械传动系统各个传动链的综合简图，称为传动系统图。

如图7-4所示的卧式铣床的主传动系统图，该机床传动系统图简明地表示了机床的传动结构、传动元件、变速方式及各个传动链，它是分析机床运动、计算机床转速和进给量的重要工具图 7-4 卧式铣床的主传动系统图,,7-1,机械传动系统的基本概念,三、轮系及其分类 通常在主动轴和从动轴之间采用一系列相互啮合的齿轮（包括蜗杆蜗轮）系统来传递运动和动力这种由一系列齿轮所组成的齿轮传动系统称为轮系轮系是机械传动系统中典型的传动形式，应用十分广泛 （一）轮系的功用 轮系的主要功用如下：① 获得大的传动比因为一对齿轮的传动比不宜过大，但采用轮系可以获得很大的传动比② 作较远距离的传动如两轴中心距较大时，若用一对齿轮传动，势必将齿轮做得很大，不仅浪费材料，而且传动机构庞大；若用一系列齿轮啮合传动，就可避免上述缺点③ 得到多种传动比如汽车变速箱里的滑移齿轮变速系统④ 改变从动轴的转向如车床上三星齿轮换向机构⑤ 将两个独立的转动合成为一个转动，或将一个转动分解成为两个独立的转动7-1,机械传动系统的基本概念,（二）轮系的分类 轮系的结构形式是多种多样的按照轮系中各齿轮轴线在空间的相对位置是否固定，轮系可分为两大类：定轴轮系和周转轮系。

1.定轴轮系 在传动时，若轮系中各齿轮的几何轴线均是固定的，则这种轮系称为定轴轮系（或普通轮系） 2.周转轮系 在传动时，若轮系中至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个定轴齿轮的轴线回转，则这种轮系称为周转轮系§ 7－2 定轴轮系传动比的计算,7-2,,,7-2,定轴轮系传动比的计算,所谓轮系的传动比，是指该轮系的主动轮（首轮）与从动轮（末轮）的转速之比轮系传动比的计算，一般来说，除了要计算传动比的大小以外，还要确定从动轮的转动方向 最简单的定轴轮系是由一对齿轮所组成的，其传动比为 式中：n1、n2——主动轮（或主动轴）和从动轮（或从动轴）的转速； z1 、z2——主动轮和从动轮的齿数 当传动是一对外啮合齿轮时，二轮转向相反，上式取“－”号；当传动是一对内啮合齿轮时，二轮转 向相同，上式取“＋”号7-2,定轴轮系传动比的计算,现在来研究图7-5所示轮系（按附表A规定的简化图形符号画出）传动比的计算 若图中各齿轮的齿数为已知，则可求得各对齿轮的传动比为 将上列各式中的各段连乘起来，则得,图 7-5 定轴轮系,,7-2,定轴轮系传动比的计算,因为n2=n2'，n4=n4'，故 由上式可知，定轴轮系传动比的大小等于组成该轮系的各对啮合齿轮传动比的连乘积。

或者说，定轴轮系传动比的大小等于该轮系中所有从动轮齿数连乘积与所有主动轮齿数连乘积的比值写成普遍公式则为 指数n表示定轴轮系中外啮合齿轮的对数因为在传动过程中每遇到一对外啮合齿轮，传动比的符号将改变一次若轮系中有n对外啮合，则传动比的符号将改变n次，故以（-1）n来表示7-2,定轴轮系传动比的计算,在图7-5所示的轮系中，轮3同时与轮2'及轮4互相啮合对于轮2'来说，轮3是从动轮； 对于轮4来说，轮3又是主动轮轮3的齿数z3同时在式（7-1）的分子和分母中出现，因此它的齿数多少并不影响轮系传动比的大小，而仅起传递运动和改变转向的作用轮系中的这种齿轮称为惰轮或介轮对于有锥齿轮（或交错轴斜齿轮及蜗杆蜗轮）的定轴轮系，其传动比的大小仍可用式（7-2） 来计算，但其转向不能用（-1）n来求得，一般采用画箭头的方法来确定画箭头的方法是依据下述原理进行的：一对外啮合圆柱齿轮的转向总是相反的，表示它们转向的箭头方向也就相反（相背或相向）；一对内啮合圆柱齿轮的转向是相同的，表示它们转向的箭头方向也就一致；对于两相互啮合的锥齿轮，标志两轮转向的箭头不是同时指向它们的相互啮合处，就是同时背向啮合处在图7-6所示的定轴轮系中，先用箭头标出主动轮1的转向，其余各轮的转向亦依次用箭头标出。

从图中可以看出，该轮系的从动轮7和主动轮1的转向相反图 7-6 齿轮转向的表示方法,,7-2,定轴轮系传动比的计算,例7-1 如图7-7所示的轮系，已知z1=24，z2=46，z2'=23，z3=48，z4=35，z4'=20，z5=48，O1为主动轴试计算轮系的传动比 解 由图7-7可见，该轮系为有锥齿轮的定轴轮系，故须分两步来计算轮系的传动比先据式（7-2）计算传动比的大小（不必加入正、负号），然后再用画箭头的方法确定从动轮的转向图 7-7 定轴轮系传动比的计算,,7-2,定轴轮系传动比的计算,（1）计算传动比的大小 （2）用画箭头的方法确定从动轮的转向 O1轴为主动轴，转向如箭头所示，依据各相互啮合的齿轮种类，由O1轴起一一画出各轮的转向箭头，最后得到轮系从动轴的转向如图所示§ 7－3 周转轮系传动比的计算,7-3,,,7-3,周转轮系传动比的计算,一、周转轮系的组成 在图7-8所示的周转轮系中，轮1和轮3都绕固定轴线O—O回转，这种绕固定轴回转的齿轮称为太阳轮构件H带着齿轮2的轴线绕太阳轮的轴线回转，这种具有运动几何轴线的齿轮2称为行星轮，而构件H称为系杆或转臂在周转轮系中，太阳轮和系杆的回转轴线都是固定的，称它们为周转轮系的基本构件。

应当注意，基本构件的轴线必须共线，否则整个轮系将不能运动周转轮系又有行星轮系与差动轮系之分太阳轮都能转动的周转轮系称为差动轮系（图7-8a），有一个太阳轮固定不动的周转轮系称为行星轮系（图7-8b）图 7-8 周转轮系,,7-3,周转轮系传动比的计算,二、周转轮系传动比的计算 以图7-9所示的周转轮系为例设太阳轮、行星轮和系杆的转速分别为n1、n3、n2和nH ，转向均为逆。