传动系统的方案设计

起停和换向装置
典型结构3： 齿轮换向机构结构图
传动系统的方案设计
制动装置
制动器：使运转中的机构或机器迅速减速、停止并 保持停止状态的装置；有时也用做调节或限制机构 或机器的运动动速度。
对于起停频繁或运动构件惯性大、运动速度高的传 动系统，应安装制动装置； 执行机构频繁换向时，也应先停车后换向； 制动机构还可用于机械一旦发生事故时紧急停车， 或使运动构件可靠地停止在某个位置上。
缺点：滑移齿轮不能在运转中变速，为便于滑移啮合， 多用直齿齿轮传动，因而传动不够平稳。
传动系统的方案设计
3．啮合器变速机构
啮合器分普通啮合器和同步啮合器两种，广泛用于汽车、叉车、 挖掘机等行走机械的变速箱中。啮合器变速机构可采用常啮合的传 动，运动平稳，能在运转中变速，并可传递较大扭矩。
普通啮合器的结构简单，但轴向尺寸较大，变速过程中易出现顶 齿现象，故换档不太轻便，噪声较大。为改善变速性能，目前在中 小型汽车和许多变速频率高的机械中多采用同步啮合器变速。
1)动力机为电动机
允许在负载下起动，可以正反运转。当换向不频繁或换向虽频 繁但电动机功率较小时，可直接由电动机起停和换向。优点是结构 简单，操纵方便，因此得到广泛的应用。
当功率较大且起停和换向频繁时，常采用离合器起停和换向。 执行机构的转速较高时采用摩擦离合器，执行机构的转速较低时可 采用牙嵌离合器等刚性的啮合式离合器。
机械系统的组成
传动系统的方案设计
4 传动系统的方案设计
4.1 传动系统的作用与组成 4.2 传动系统的类型与选择 4.3 传动系统的特点与性能 4.4 机械传动系统的设计程序 4.5 传动系统的运动设计 复习思考题
传动系统的方案设计
4.1 传动系统的作用与组成
4.1.1 传动系统的作用 4.1.2 传动系统的组成
2)换向机构放在靠近动力机的转速较高的传动轴上，也可使其结构 紧凑。但会使换向的传动件较多，能量损失较大。因此，对于传动 件少、惯性小的传动链，宜将换向机构放在前面即靠近动力机处， 反之，宜将换向机构放在传动链的后面即靠近执行机构处，以提高 传动的平稳性和效率。
传动系统的方案设计
起停和换向装置
典型结构1： 齿轮—摩擦离合器换向机构
传动系统的方案设计
4.2 传动机构的类型及其选择
4.2.1 传动系统的类型 4.2.2 传动类型的选择
传动系统的方案设计
4.2 传动机构的类型及其选择
4.2.1 传动系统的类型
机械的传动装置种类很多，通常可按下表中所列原则进行分类。 除此之外，还可根据速度、功率、自由度、轴线相对位置和传动用 途的不同分类。
传动系统的方案设计
制动装置
对制动装置的基本要求：工作可靠，操纵方便，制动迅 速平稳，结构简单，重量轻，散热良好，便于安装维护。
常用的制动方式有电动机制动和机械制动。用电动机 起停和换向时，常采用电动机反接制动。它具有结构 简单、操作方便、制动迅速等优点，但反接制动电流 较大，传动系统受到的惯性冲击较大。当传动链较长、 起动比较频繁、传动系统惯性较大及传递功率较大时， 常采用机械制动方式，如闸带式、外抱块式、内张蹄 式和盘式等接触式制动器。此外，还经常使用磁粉式、 磁涡流式和水涡流式等非接触式制动器。
灵敏度高，工作可靠，结构简单；打滑时冲击大，连接刚度小
安全保护装置
常用的安全保护装置： 3．摩擦安全离合器
单圆锥摩擦安全离合器结构图
1-内锥面摩擦盘 2-外锥面摩擦盘 3-弹簧 4-压紧盘 5-调整螺母 6-套筒
结构简单，多用于传递扭矩不大的场合
联轴器
由于设计、制造、安装和运输等方面的原因， 一部机器往往分为若干个小机械装置或大部件， 然后用联轴器联接起来。
传动系统的方案设计
4.2 传动机构的类型及其选择
4.2.2 传动类型的选择 机械传动类型的选择需综合考虑以下条件： ① 工作机的工况，包括工作机的负载特性、工作制度 及运行状态等； ② 动力机的机械特性和调速性能； ③ 传动系统的设计要求，包括性能、尺寸重量和结构 布置方面的要求； ④ 工作环境，如高温、低温、潮湿、多尘、腐蚀、易 燃及防爆等； ⑤ 制造工艺性和经济性要求，包括制造和维修费用、 传动效率和使用寿命等。
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4.1.1 传动系统的作用
传动系统（传动装置）是将动力机产生的运动 和动力传递给执行机构或执行构件，以实现预 定功能的装置。
动力传动：以传递动力为主； 运动传动：以传递运动为主 (如控制传动)。
传动系统的方案设计
传动系统的方案设计
4.1.1 传动系统的作用
1) 把动力机输出的速度降低或增高，以适用执行机构的需要。 2) 实现变速传动以满足执行机构的经常变速要求。 3) 把动力机输出的扭矩，变换为执行机构所需要的扭矩或力。 4) 把动力机输出的等速运动，转变为执行机构所要求的、其速度按 某种规律变化的旋转或其他类型的运动。 5) 实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不同速度的执行机构。 6) 由于受机体外形、尺寸的限制或为了安全和操作方便，执行机构 不宜与动力机直接联接时，也需要用传动装置来联接。
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安全保护装置
常用的安全保护装置： 1．销钉安全联轴器
剪断销结构图
a) 径向剪断销 b) 周向剪断销
原理：在传动链中设置一个最薄弱的环节
安全保护装置
常用的安全保护装置： 2．钢珠安全离合器
钢珠安全离合器结构图
1-齿轮 2-钢珠 3-垫板 4-圆盘 5-弹簧 6-调整螺母 7-螺套
传动系统的方案设计
4.2 传动机构的类型及其选择
4.2.2 传动类型的选择 选择的基本原则：
① 对于小功率传动，应在满足工作性能的要求下，选用结构简单 的传动装置，尽可能降低初始费用；
② 对于大功率传动，应优先考虑传动装置的效率，以节约能源、 降低运转和维修费用；
③ 当机器要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接联接 或采用固定传动比装置。当机器要求变速范围大，用动力机调速不 能满足机械特性和经济性要求时，应采用变传动比传动。其中绝大 部分应采用有级变速传动，只有当机器需连续变速时，才考虑采用 无级变速传动；
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制动器分类
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制动装置
制动器的设计与安装应考虑的问题： 1) 制动器与离合器必需互锁。 2) 合理确定制动器的安装位置。若要求制动扭矩较小， 则制动器安装在转速较高的轴上。这样制动平稳，制动器 体积也小。若要求制动时间短、制动灵活，则制动器可直 接安装在主轴或其他执行机构上。通常，制动器安装在转 速较高、变速范围较小的轴上。 3) 闸带式制动器的操纵力应作用在制动带的松边。
适用于不需要经常变速的机械，如各种自动和半自动机械。
传动系统的方案设计
2．滑移齿轮变速机构
2轴：三联、双联滑移齿轮 3轴：双联滑移齿轮
12级传动系统图
2．滑移齿轮变速机构
优点：能传递较大的扭矩和较高的转速； 变速方便，串联几个变速组便可实现较多的变速 级数； 没有常啮合的空转齿轮，因而空载功率损失较小。
同步啮合器的工作原理是变速过程中先使将要进入啮合的一对齿 轮的圆周速度相等，然后才使它们进入啮合，即先同步后变速。这 可避免齿轮在变速时产生冲击，使变速过程平稳。
传动系统的方案设计
3．啮合器变速机构
1-左齿环 2、5-内锥面减摩衬套 3-定位销 4-啮合套 6-套筒 7-右齿环 8-花键轴
传动系统锥的方形案设常计 压式同步啮合器结构图
联轴器：联轴器就是连接两轴（或联接轴与回 转体）并在传递转矩过程中一同回转而不脱开 的一种装置。
传动系统的方案设计
联轴器
传动系统的方案设计
联轴器
作用： 减小和限制所联两轴的相对偏移量。 缓冲减震，改善传动性能。
传动系统的方案设计
联轴器功能
传动系统的方案设计
联轴器轴孔与轴的联接
传动系统的方案设计
起停和换向装置
各种工况下的机械对起停和换向的使用要求： 1) 不需要换向且起停不频繁。这种工况多出现在 自动机械中，这类机械的工作循环是自动完成的， 可连续运行而不需要停车。 2) 需要换向但换向不频繁。 3) 换向和起停都很频繁。
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起停和换向装置
在选择起停和换向装置时，除应考虑机械的工况外，还 应考虑动力机的类型与功率以及起停和换向的操纵方式。
闸。
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安全保护装置
机械在工作中若载荷变化频繁、变化幅度较大、可能 过载而本身又无保护作用时，应在传动链中设置安全保 护装置，以避免损坏传动机构。如果传动链中有带、摩 擦离合器等摩擦副，则具有过载保护作用，否则应在传 动链中设置安全离合器或安全销等过载保护装置。当传 动链所传递的扭矩超过规定值时，靠安全保护装置中连 接件的折断、分离或打滑来停止或限制扭矩的传递。
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1.交换齿轮变速机构
两对交换齿轮：A-B、C-D
SG8630高精度丝杆车床传动系统图
1.交换齿轮变速机构
优点：结构简单，不需要变速操纵机构，轴向尺寸小， 变速箱的结构紧凑，与滑移齿轮变速相比，实现同样 的变速级数所用的齿轮数量少。 缺点：更换齿轮费时费力，交换齿轮是悬臂安装， 刚性和润滑条件较差。
4. 背轮变速机构
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起停和换向装置
作用：控制执行机构的起动、停车以及改变 运动方向。
基本设计要求：起停和换向方便省力，操作安 全可靠，结构简单，并能传递足够的动力。
设计起停和换向装置时要考虑的主要因素：
1. 工况 2. 动力机的类型和功率 3. 起停与换向的操纵方式
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联轴器
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离合器
离合器是主、从动部分在同轴线上传递 转矩和旋转运动时，在不停机状态下实 现分离和接合的装置。
基本要求：接合平稳、分离彻底，动作 准确；结构简单，外廓尺寸、重量和转 动惯量小；工作安全可靠、操纵方便、 省力。
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离合器分类
传动系统的方案设计
离合器分类
传动系统的方案设计

4.1.2 传动系统的组成
传动链：组成传动联系的一系列传动件。
所有传动链以及它们之间的相互 联系组成机械传动系统
传动系统的方案设计
4.1.2 传动系统的组成
（1）传动系统的主体部分 变速装置。
把动力机的动力和运动传递给执行机构， 使之实现预定功能(包括运动或力)的装置。 （2）操纵和控制系统 起停和换向装置
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制动装置
传动系统的方案设计
制动装置
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制动装置
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制动装置
闸带式制动器结构图
1-操纵杆 2-杠杆传动3系-制统的动方案带设计4-制动轮 5-调节螺钉
制动装置
传动系统的方案设计
制动装置
盘式制动器：从制动盘两侧施 加制动力，制动轴不承受弯矩， 制动盘质量轻，转动惯量小， 散热条件好。 通常用弹簧和液压缸进行松闸和紧
传动系统的方案设计
牙嵌式离合器 齿轮式离合器 摩擦片式离合器
牙嵌式离合器和齿轮式离合器属于刚性传动，传动比准 确，可传递较大扭矩，但不能在运转中变速。 摩擦式离合器是靠摩擦片之间的摩擦力传递扭矩，可在 运转中变速，结合平稳、无冲击，并可起过载保护作用。 但结构复杂，传递大扭矩时体积较大，传动比不准确， 此外，摩擦离合器也是一个热源和噪声源。
2)动力机为内燃机
不能在负载下起动，必须用摩擦离合器或液力偶合器来实现起停； 不能反向运转，执行机构需要反向时应在传动链中设置反向机构。
传动系统的方案设计
起停和换向装置
在选择起停和换向装置时，除应考虑机械的工况外，还 应考虑动力机的类型与功率以及起停和换向的操纵方式。
1)用离合器实现起停时，为了减小摩擦离合器的结构尺寸，应将它 放置在转速较高的传动轴上。由于靠近动力机，故当离合器脱开时， 传动链中大部分传动件停止运动，可以减少空转功率损失。
制动装置。
通过人工操作或自动控制改变动力机 或传动系统的工作状态和参数，
使执行机构保持或改变其运动或动力的装置。
（3）辅助系统 安全保护装置等。
为保证传动正常工作、改善操作条件 和延长使用寿命而设的装置 。
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变速装置
变速装置的作用：改变动力机的输出转速和转矩以适应 执行机构的需要。 常用的变速装置： 1．交换齿轮变速机构 2．滑移齿轮变速机构 3．啮合器变速机构 4. 背轮变速机构
齿轮—摩擦离合器换向机构传动原理图
传动系统的方案设计
起停和换向装置
典型结构2： 钢球压紧式摩擦离合器换向机构
钢球压紧式摩擦离合器换向机构结构图
1、7-螺母 2-锁紧销 3、6-压紧套 4-锥面套筒 5-钢球 8-花键轴 9-销 10-操纵套 1传1动-外系统摩的方擦案片设计 12-内摩擦片 13-止动环