哈工大 机械系统设计 第四章传动系统设计_课件
机械设计 机械传动系统方案设计PPT教案
3）带传动多用于平行轴传动，链只能用于平行轴传动，齿轮 可用于各向轴线传动，蜗杆常用于空间垂直交错轴传动。
4）带传动可缓冲吸振，同时还有过载保护作用，但因摩擦生电，不宜用于易燃、 易爆的场合。
6
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机械系统设计
3. 方案设计的基础
1）扎实的理论知识
数学、力学、物理
2）丰富的实践经验
如高低温试验方案
3）详细的技术资料
标准件、外购件及其特性，非标件外协问题等
4）新思想、新方法
绕过传统思路，寻求不同的工作原理
7
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机械系统设计
4.方案设计中的设计思想
1）现代设计思想设计方案实例
实例1——飞剪机传动方案的拟定与评价 设计剪铁机实现活动刀口开合运动传动方案，要
求刀剪每分钟摆动23次，电机功率7.5kW,电机转速 720r/min。
解：工作轴转速nw=23r/min（亦即活动刀剪每 分钟往复摆动次数）
总传动比： i nm 720 31.4 nw 23
类型
电动机 气压马达/气缸 液压马达/液压缸
尺寸 功率/质量 输出刚度 初始成本 运行费用 维护要求 调速性能
反转性能
功率范围
较大 大 高 低 最低 较少 交流变频、 直流变磁通 一般单向， 电路反向 0.3-10000kW
较小 较大 低 较高 最高 少 气阀，简单迅 速不精确 方向阀，简单 迅速 <15kW;<0.75kW 高速
39
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机械系统设计
• 六、机械系统的总体布置
《机械传动系统设计》课件
链传动的类型
根据链条的结构和用途，链传动可分 为滚子链、齿形链等类型。
链传动的特点
链传动具有结构简单、传动效率高、 耐冲击等优点，但也有噪声较大、链 条磨损较严重等缺点。
链传动的应用
链传动广泛应用于需要承受较大载荷 和冲击的场合，如摩托车、自行车等 。
04
机械传动系统的优化与改进
提高传动效率
优化齿轮设计
异常噪音和振动检测
定期监测齿轮的运行状态，发现异常噪音或 振动应及时排查原因并处理。
带传动的维护与保养
皮带张紧度调整
定期检查皮带的张紧度，保持适当的张紧以 减少皮带打滑或磨损。
皮带检查
定期检查皮带的表面，发现磨损或损伤应及 时修复或更换。
滑轮检查
定期检查皮带的滑轮，确保其转动灵活，无 卡滞现象。
异常噪音和振动检测
02
机械传动系统设计基础
齿轮设计
01
02
03
齿轮类型
直齿、斜齿、锥齿等，根 据传动需求选择合适的类 型。
齿轮材料
选择耐磨、耐冲击、耐高 温的材料，如铸钢、锻钢 、铜合金等。
齿轮精度
根据传动要求确定齿轮精 度等级，确保传动的平稳 性和准确性。
带传动设计
带类型
平带、V带、多楔带等，根据工作条件选择合适的 带类型。
定期监测链条的运行状态，发现异常噪音或振动应及时排查原因并处理。
THANKS
感谢观看
机械传动的应用
工业领域
机械传动系统广泛应用于各种工业领 域，如汽车、航空、船舶、能源等， 是实现机械设备运动和转矩传递的关 键部件。
农业领域
军事领域
在军事领域，坦克、装甲车等武器装 备的传动系统对于提高武器性能和战 斗力具有重要意义。
哈工大机械设计课程总结资料PPT学习教案
课程总结
软齿面齿轮：局限性点蚀（新齿）——扩展性点蚀。 硬齿面齿轮：扩展式点蚀 开式传动：无点蚀（v磨损 > v点蚀）
齿面疲劳点蚀实例
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41
课程总结
3、齿面磨损 常在开式齿轮传动中
磨损原因：齿面进入磨料
磨损后果：齿形破坏引起冲击 和振动， 齿厚变薄甚至断齿
防止磨损： 改善润滑 提高齿面硬度 改用闭式传动
kW
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34
课程总结
2、带传动
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1、确定设计功率
2、选择带型
3、确定带轮的基准直 径dd1和dd2 4、验算带的速度
5、确定中心距a和V带 长度Ld 6、计算小轮包角a1 7、确定V带的根数z
8、确定初拉力F0 9、计算压轴力
35
课程总结
3、基1）齿本掌轮要握求传齿：动轮传动的失效形式及其机理、失效部位，以及针
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28 28
课程总结
2、带传动
平带传动，结构简单，带轮也容易制造，在传动中 心距较大的场合应用较多。
一般机械传动中应用最广的带传动是Ｖ带传动，在 同样的张紧力下Ｖ带较平带传动能产生更大的摩擦 力。 多楔带传动兼有平带和Ｖ带传动优点，柔韧性好、摩 擦力大，主要用于传递大功率而结构要求紧凑场合。
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5
课程总结
1、螺纹连接
大径d--即螺纹的公称直径
小径d1--常用于连接的强度计算 中径d2--常用于连接的几何计算 螺距P--螺纹相邻两个牙型上对应点间的
轴向距离
线数n--螺纹的螺旋线数目
导程S--螺纹上任一点沿同一条螺旋线转
一周所移动的轴向距离，S=nP
哈尔滨理工大学《机械系统设计》课程设计-分级变速主传动系统设计
一、《机械系统设计》课程设计任务书1.1 课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。
通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。
1.2 课程设计的内容《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。
1.2.1 理论分析与设计计算：（1）机械系统的方案设计。
设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。
（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。
（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。
1.2.2 图样技术设计：（1）选择系统中的主要机件。
（2）工程技术图样的设计与绘制。
1.2.3编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
（2）编制设计计算说明书。
1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.1课程设计题目和主要技术参数题目01：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=53r/min；N max=600r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min题目02：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=710r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目03：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=500r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目04：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=500r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目05：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=630r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目06：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=400r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目07：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=710r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目08：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=800r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目09：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=75r/min；N max=600r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目10：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=450r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目11：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=35.5r/min；Nmax=560r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目12：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=315r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目13：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=71r/min；N max=710r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目14：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=400r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目15：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=630r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目16：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=450r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目17：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=80r/min；N max=450r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目18：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=355r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目19：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=280r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目20：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=224r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目21：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=80r/min；N max=1000r/min；Z=12级；公比为1.26；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目22：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=71r/min；N max=900r/min；Z=12级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目23：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=90r/min；N max=900r/min；Z=11级；公比为1.26；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目24：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=75r/min；N max=750r/min；Z=11级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目25：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=95r/min；N max=800r/min；Z=10级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目26：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=80r/min；N max=630r/min；Z=10级；公比为1.26；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min // 题目27：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=900r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目28：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=1000r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目29：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=35.5r/min；N max=800r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=710/1420r/min题目30：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=1120r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=710/1420r/min题目31：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=120r/min；N max=2400r/min；n j=300r/min；电动机功率：P max=3.0kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；题目32：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=35r/min；N max=4000r/min；n j=145r/min；电动机功率：P max=3kW；n max=4500r/min；n r=1500r/min；/p-314741032410.html题目33：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=100r/min；N max=2000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=3.0kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；题目34：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=75r/min；N max=4000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=2.8kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；题目35：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=67r/min；N max=3500r/min；n j=220r/min；电动机功率P max=2.2kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；/p-975357092788.html题目36：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=86r/min；N max=3000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=3kW；n max=3000r/min；n r=1300r/min；/p-908280258068.html题目37：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=78r/min；N max=2700r/min；n j=225r/min；电动机功率P max=2.8kW；n max=3000r/min；n r=1300r/min；题目38：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=86r/min；N max=3000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=2.2kW；n max=3000r/min；n r=1300r/min；题目39：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=110r/min；N max=2200r/min；n j=275r/min；电动机功率P max=3 kW；n max=2000r/min；n r=1000r/min；题目40：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=46r/min；N max=2400r/min；n j=150r/min；电动机功率P max=2.8 kW；n max=2000r/min；n r=1000r/min；1.3.2技术要求：（1）利用电动机完成换向和制动。
哈工大机械原理课件
I
5
IV
2
II
4
V
1
III
3
移 动 副
V
1
IV
2
螺 旋 副
V
1
２、根据组成运动副的两个运动副元素的接触情况分类 运动副元素以点或线接触的运动副称为高副 。
球面高副
柱面高副
运动副元素以面接触的运动副称为低副 。
球面低副
移动副
转动副
３、根据组成运动副的两个构件的相对运动形式分类
空间运动副
球销副
螺旋副
只是为了表明机构的运动状态或各构件的 相互关系，也可以不按比例来绘制运动简图， 通常把这样的简图称为机构示意图。
常用机构构件、运动副代表符号
绘制机构运动简图的步骤
1. 在绘制机构运动简图时，首先确定机构的原动件 和执行件，两者之间为传动部份，由此确定出组成机 构的所有构件，然后确定构件间运动副的类型。 2. 为将机构运动简图表示清楚，恰当地选择投影面。一 般选择与多数构件的运动平面相平行的面为投影面，必要 时也可以就机械的不同部分选择两个或两个以上的投影面 ，然后展开到同一平面上。总之，绘制机构运动简图要以 正确、简单、清晰为原则。 3. 选择适当的比例尺，根据机构的运动尺寸定出各运动 副之间的相对位置，然后用规定的符号画出各类运动副，并 将同一构件上的运动副符号用简单线条连接起来，这样便可 绘制出机构的运动简图。
30米/分
500
二、创新
◆自然科学领域的最高成就是发现
◆应用技术领域的最高成就是发明
发明：
◆基础理论知识
◆应用技术知识 ◆实践经验
◆强烈的创新意识 ◆勤奋的工作
两用折叠椅
外环
双曲面滚柱加载器
哈工大机械设计大作业4齿轮传动
哈工大机械设计大作业4齿轮传动5.1.4(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y机械设计大作业说明书大作业名称：机械设计大作业设计题目：齿轮传动设计班级： 1设计者：学号： 112指导教师：张锋设计时间：哈尔滨工业大学设计任务书题目：设计带式传输机中的齿轮传动设计原始数据：带式传输机的传动方案如图所示，机器工作平稳、单向回转、成批生产，其它数据见表。
带式传输机中齿轮传动的已知数据方案电动机工作功率P d /kW电动机满载转速n m/(r/min)工作机的转速nw/(r/min)第一级传动比i1轴承座中心高H/mm最短工作年限工作环境年2班室内清洁目录1. 选择齿轮材料、热处理方式、精度等级........... 错误!未定义书签。
2.初步计算传动主要尺寸.......................... 错误!未定义书签。
（1）小齿轮传递的扭矩......................... 错误!未定义书签。
（2）确定载荷系数K ........................... 错误!未定义书签。
（3）确定齿宽系数dφ........................... 错误!未定义书签。
（4）初步确定齿轮齿数......................... 错误!未定义书签。
（5）确定齿形系数Y、应力修正系数S Y........... 错误!未定义书签。
F（6）确定重合度系数Y......................... 错误!未定义书签。
ε（7）确定许用弯曲应力......................... 错误!未定义书签。
（8）初算模数................................. 错误!未定义书签。
哈工大机械系统设计第四章
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 3:11:59 03:11:5 903:11 10/24/2 020 3:11:59 AM
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 10.2403 :11:590 3:11Oc t-2024- Oct-20
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。03:11:5903 :11:590 3:11Saturday , October 24, 2020
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3、谐波齿轮传动
缺点： 是柔轮易发生疲劳损坏，起动力矩大。 近年来谐波齿轮传动技术发展十分迅速，应用日益
广泛。在机械制造、冶金、发电设备、矿山、造船及 国防工业（如宇航技术、雷达装置等）中都得到了广 泛应用。
29
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 10.2420 .10.24Saturday , October 24, 2020
26
3、谐波齿轮传动
当柔轮2固定，波发生器H主动，刚轮1从动时， 传动比为：
iH2 = — Z2 / （ Z1 – Z2） 当刚轮1固定，波发生器H主动，柔轮2从动时， 传动比为：
iH1 = Z1 / （ Z1 – Z2）
27
3、谐波齿轮传动
优点： ① 传动比大、范围宽（一级传动比范围为50 - 500， 二级传动可达2500-250000），且在传动比很大 的情况下，仍具有较高的效率； ② 结构简单、体积小、重量轻（与一般齿轮减速器相 比，零件可减少约50 %，体积可减少20%-50%）； ③ 承载能力强、传动平稳、运动精度高； ④ 能实现密封空间的运动传递。
22
3、谐波齿轮传动
谐波传动是建立在弹性变形理论基础上的一种新型传动。 下页图为谐波传动的示意图。1为具有内齿的刚轮，2为 具有外齿的柔轮，H为波发生器。这三个构件与少齿差行 星传动机构的中心内齿轮、行星轮2和系杆H相当。通常 波发生器为主动件，而刚轮或柔轮之一为从动件，另一个 为固定件。
哈工程机械原理第四章PPT课件
a
10
23d0 d401 2 3 4 5 6 7 8
5
6
6
78
四、正弦加速度
2 1
a
3
运动规律 pHw2 0
4
(摆线投影位移运 动规律)
d02
8
012 8
5
7
6 45
V
3
2Hw
2
6
d0
1
7
特点：
08
01 2
加速度变化连续.
S
34 34
d0 567 d
d0 567 8d
H
amax 最大.
对加工误差敏感.
使气阀有规律地开启和闭合。 ➢ 由上例可以看出:
凸轮机构是由凸轮、从动件和机架这 三个基本构件所组成的一种高副机构。
2
偏置、偏距 e 、偏距圆
偏置凸轮的转角、从动杆的相对位置
d
w
1
w
d0
d
d0
d0
1
'
e 理论廓线、工作廓线
基圆半径指的是理论廓线上的最小向径
工 理
3
一、等速运动规律
(直线位移运动规律、 一次多项式运动规律)
H S
d 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
18020100 30003600
0
w
10
1
2
9
3 8
7
4
65
10
二.对心滚子移动从动杆
已知: R0、H 、RT 、 w 的方向、 从动杆运动规律和凸轮相应转角.
n
理论廓线
工作廓线
n
11
三、偏置尖顶移动从动杆
H
哈工大机械原理课件
contents
目录
• 绪论 • 机构的结构分析 • 平面连杆机构 • 凸轮机构 • 齿轮机构 • 轮系 • 机械的平衡与调速
01
绪论
机械原理的研究对象
01 研究各种机械系统的运动规律和力的传递 关系。
02
研究各种机械系统中的机构、机器和机器 装置的设计、分析和综合方法。
03
常用的从动件运动规律有等速 运动规律、等加速等减速运动 规律、余弦加速度运动规律和 正弦加速度运动规律等。这些 运动规律各有特点，适用于不 同的工作场合和需求。
在设计从动件的运动规律时， 应考虑机构的传动性能、从动 件的受力情况、机构的动态响 应等因素，以确保机构在工作 过程中具有良好的稳定性和可 靠性。
平面机构的自由度计算
自由度是描述机构运动灵活性的参数，计算自由度可以判断机构是否具有确定的 运动状态。
平面机构的自由度计算公式为：F=3n-(2PL+Ph)，其中n为活动构件数，PL为低 副数，Ph为高副数。
03
平面连杆机构
平面连杆机构的特点和基本类型
01
02
03
总结词
了解平面连杆机构的特点 和基本类型是掌握其工作 原理和应用的基础。
节气门调速
通过调节节气门的开度来控制进入发动机的空气 量，从而改变发动机的转速和功率。
离合器调速
通过控制离合器的接合与分离，实现发动机与传 动系统的结合与脱开，达到调速的目的。
变速器调速
通过改变变速器的传动比来改变输出轴的转速和 功率，实现调速。
机械的效率与节能
提高机械效率
通过优化设计、改善制造 工艺和加强维护保养，提 高机械系统的效率，减少 能量损失。
02
《机械原理》-第四章-哈工大精品课程[52P][1.02MB]
![《机械原理》-第四章-哈工大精品课程[52P][1.02MB]](https://img.taocdn.com/s3/m/2789ed0a0740be1e650e9a94.png)
移动凸轮
凸 轮 机 构 分 类
2、按从动件运动副 元素形状分类
3、按凸轮高副的锁 合方式分类
力锁合
形锁合
1、按两活动构件之间的相对运动特性分类
（1）平面凸轮机构
1）盘形凸轮
2）移动凸轮
υ2 OP12 ds/d ω1
F12
2
OP12 e ds/d e tan α s0 s s0 s
P12
α α
v2 v2
P12
1
式中：s0
2 r0
e
2
r0
F21 O
e
s
ω1 OP 12
ω1 OP12
压力角计算的统一表达式：
v2 ω1
OP12 e ds/d e tan α s0 s s0 s
定，凸轮机构的许用压力角 [ ] 也已经确定，如何
确定凸轮的基圆半径 最大压力角 max 小于或等于许用压力角 [ ] 。 在设计凸轮时，当从动件的运动规律 s( ) 已经确
r0 和偏距 e ，使凸轮机构的
这个表达式能否解决这样的命题？
OP12 e ds/d e tan α 2 2 s0 s r0 -e s
h
Φ0
Φs
Φ0
Φs
正弦加速度（摆线）运动规律
h
Φ0 Φs Φ0 Φs
3-4-5多项式运动规律
h
Φ0 Φs Φ0 Φs
三、从动件运动规律的选择
在选择从动件的运动规律时，除要考虑刚性冲击与柔性 冲击外，还应该考虑各种运动规律的速度幅值 vmax 、加速 度幅值 amax 及其影响加以分析和比较。
《机械传动设计》PPT课件
∑=90°
设计时，如果给定i12，据此可确定δ。
hhf a
δ1
r1
R δ2
r2
Example
两圆锥齿轮轴线相交90度，i12=1.6， m=3mm，试按机构构造尽可能紧凑的原 那么设计出Z1，Z2。
∑＝90°标准直齿圆锥齿轮的几何尺寸计算
名称
符 号 计算公式及参数的选择
模数 传动比 分度圆锥角
pn=ptcosβ
将 pn＝πmn , pt＝πmt 代入得：β
pt β
pn
mn=mtcosβ
B
πd
➢ 压力角：αn、αt
过c点作轮齿的法剖面
在法面内的△a’b’c中，用有斜齿：条说明：
∠a’b’c=,
tgαn
α在n△abc中, =有a：’c/a’在法b面’和端面内齿高一样
∠abc=αt tgαt =ac/ab
锥齿轮 圆柱直齿轮
引入当量齿轮的概念后，一对锥齿轮的啮合传动问题就转化 为一对圆柱直齿轮啮合传动。故可直接引用直齿轮的结论.
正确啮合条件： m1=m2 , α1=α2 Re1 =Re2 不根切最少齿数：zvmin=17, z=17cosδ ：
δ= 45° z=12
3、几何参数和尺寸计算
大端参数m取标准值，α=20 °
顶锥角
符 号 计算公式及参数的选择
Re θa θf δf1 δf2
Re= r12+r22 θa =arctgha/Re θf =arctghf/Re δf1 =δ1 -θf δf2 =δ2 -θf
δa1 δa2 δa1 =δ1 +θa δa2 =δ2 -θa
蜗杆传动〔worm and worm gear〕
齿顶圆直径 da1 da2 da1=d1+2mecosδ1 , da2=d2+2mecosδ2
机械传动系统数学模型ppt课件
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(一)直线运动的摩擦
1．静摩擦
2．动摩擦
3．粘滞摩擦
F
F
F
F
F (t) Fx0
F (t) F ( x x ) F (t) fx
F
F
F
x
F x
x
x
a
b
c
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d
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(二)旋转运动的摩擦 直线运动的三种摩擦均适用于转动。
T t T0
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机电系统的动态数学模型
基本要求 ● 正确建立控制元部件和系统的微分方程
● 了解非线性微分方程的线性化方法 ● 掌握传递函数的定义及其求解方法
● 熟悉典型环节及其传递函数 ● 掌握系统动态方框图的建立方法
● 掌握动态方框图的简化和梅逊公式 ● 掌握反馈系统的开环和闭环传递函数
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17
§2-1 微分方程及其线性近似
一、列写微分方程的一般步骤：
(1)要先明确输入和输出变量； (2)利用对系统的分析，找出各元部件之间的动 态联系: 微分方程组； (3)消去中间变量，得到输入、输出变量间的微分 方程； (4)写成标准式：即与输入变量有关的项放在等号 的右边，与输出变量有关的项放在等号左边。并 按求导次数依次降低的顺序排列。
fi (t)
二阶线性定常非齐次微分方程！
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拉普拉斯变换及反变换
一、拉氏变换的定义：
对于函数 x(t)，如果满足下列条件：
(1)当 t < 0时， x(t)=0； 当 t > 0时， x(t)在每个有限区间上分段连续；
(2)
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传动链
传动链
外联传动链
内联传动链
内联传动：两执行件间的传动精度
外联传动：执行件的速度(转速)和传递动力
14
4.1.1 传动系统的类型
电机驱动 1.动力源 内燃机驱动
① 交流异步电动机 ② 直流并激电动机 ③ 交流调速主轴电动机 ④ 交、直流伺服电动机 ⑤ 步进电动机
机械无级变速 无级变速 液压无级变速 电气无级变速 交换齿轮变速 转速可变 2.输出速度 滑移齿轮变速 有级变速 离合器变速 上述的组合 啮合器变速 转速不可变（固定传动比传动系统）
2
典型驱动和传动方式的功率、精度关系
3
1. 多介质多形式高效驱动与传动
多介质：机、电、液、气、磁、声、光等介质； 多形式：机械、机电、机液、电液、电气、光电 、功能材料等两种或多种能量转换与传 递形式集成化；
高效：低摩擦损耗、高效率、工况和环境变化适 应性强的空间运动和功率传递方式
核心问题：高效能量转换与传递特性作用机理
作用：
(1) 齿轮—摩擦离合器换向机构
齿轮Z1、Z3均空套在轴Ⅰ上，摩擦离合器向左接合时，通过
Z1、Z2、传动轴Ⅱ实现正转；摩擦离合器向右接合时，通过Z3、 Z0、Z4、传动轴Ⅱ实现反转，摩擦离合器处于中间位置时，轴Ⅱ 不转。从而实现了轴Ⅱ的起停和换向。
34
(2) 齿轮换向机构
运动从轴Ⅰ传入，轴Ⅲ传出。当轴Ⅲ上的滑移齿轮向右移动时， 运动由轴Ⅰ经齿轮1(Z30)的右半部和齿轮2(Z56)传出,带动轴Ⅲ转动。 当滑移齿轮在图示位置时，运动由轴Ⅰ经齿轮1(Z30)的左半部及其常 啮合的惰轮3(Z30)传动轴Ⅲ上的齿轮2(Z56)从而带动轴Ⅲ转动，经过 一惰轮3，使轴Ⅲ反向运转。由于齿轮1与惰轮3的齿数相等，故输出 的转速正反向相等。
传递的功率大
特点： 变速范围宽
传动比准确
工作可靠 有转速损失
CA7620型液压多刀半自动车床主传动系统及转速图
交换齿轮变速（29/46 46/29）滑移齿轮变速（38/53 28/63） 由于速度不连续，存在转速损失
21
三、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
28
2. 滑移齿轮变速
特点： 能传递较大的转矩和较高的转速； 变速方便，通过串联变速组的办法便可实现增多变速级数的目的； 没有常啮合的空转齿轮，因而空载功率损失较小。 滑移齿轮不能在运转中变速，为便于滑移啮合，多用直齿圆柱齿轮传动，因 而传动的平稳性不如斜齿圆柱轮传动。 29
3. 离合器变速
• 减小离合器尺寸 要求省力、可靠、结构简单、有足够的动力 • 避免出现超速现象 (三）制动装置 • 考虑结构因素
要求可靠、方便、平稳、结构简单、尺寸小、磨损小、 散热好 • 制动器与离合器必须互锁
(四）安全保护装置 • 确定合理安装位置 销钉安全联轴器，钢珠安全离合器，摩擦安全离合器 • 闸带式制动器的操纵力应作用在制
基本要求 工作可靠，操纵方便，制动迅速平稳，结构简单，尺寸小，磨损小， 散热好。
牙嵌式离合器、齿轮式离合器和摩擦片式离合器。 当变速机构为斜齿或人字齿圆柱齿轮传动时，不便用滑移齿 轮变速，则需用牙嵌式或摩擦片式离合器变速。 优点：轴向尺寸小，可传递较大的转矩，传动比准确，变速
时操纵省力等。
缺点：不能在运转中变速，各对齿轮经常处于啮合状态，磨 损较大，传动效率低。
30
摩擦片式离合器
的创新设计、制造工艺与智能控制方法等
11
基于功能材料的新型驱动研究内容
12
重要意义 1 深化对机械的驱动与传动科学本质规律的 理解和探索 2 提升我国机械驱动与传动部件的产品设计与 创新能力 3 提高重大装备研制所需的高效、高可靠功率 传动技术的支撑能力
4 提高精密、智能驱动与传动技术的创新能力
动带的松边
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（一）变速装置
作用： 变速装置的作用是改变动力源的输出转速和 转矩以适应执行件的需要。若执行件不需要变速，
可采用固定传动比的传动系统或采用标准的减速
器、增速器实现降速传动或升速传动。
27
1. 交换齿轮变速
A、B和C、D为两对交换齿轮，改变齿轮A、B和C、 D的齿数，就可得到不同的传动比。 （俗称挂轮）
10
研究范围：
基于功能材料的新型驱动系统中能量转换的内在
机理、多物理场耦合特性及其变化规律；
研究各种尺度及适应不同环境的高性能新型驱动
系统原理； 研究复合和多相等新型结构形式下的功能材料多 场、多相耦合作用规律，以及建模、分析、优化 和控制的理论和方法； 研究具有状态感知、多场能量调节、智能控制和 自修复能力的驱动原理，以及适应新型驱动原理
特点： 可在运转过程中变速 接合平稳，冲击小
便于实现自动化
轴向尺寸较长，结构复杂 注意的问题： ①减小离合器尺寸 ②避免出现超速现象 ③要考虑结构因素
31
4 .啮合器变速
工作原理：在变速过程中先 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 免齿轮在变速过程中产生冲击， 使变速过程平稳。
4
研究范围： 基于机、电、液、气、磁、光等介质的机械、机 电、电液、光电、直驱等多种形式集成的能量转 化和功率传递理论； 载荷作用下低摩擦界面、最佳油膜、 高效传动设 计理论； 特殊条件下的传动摩擦副界面相互作用机理、振 动特性和优化控制方法； 基于载荷工况累积的摩擦副磨损规律、自适应密 封件特性分析理论； 电控、泵 控直驱和“近零传动”新原理； 具有故障感知、自补偿和容错重构的功率传递系 统多学科优化和可靠性设计理论。
3.动力源驱动执行件的数目 独立驱动 有多个运动不相干执行件 数控机械系统 联合驱动
机械传动 液压传动 4.传动装置 电气传动 集中驱动 机电液混合传动 只有一个执行件
15
一、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.机械无级调速器：
主动轮 主动轮
组成： 主动轮 从动盘 弹簧
I I
潘存云教授研制
r1 从动平盘 工作原理： 调整主动轮的 弹簧 弹簧 r2 II
接触点的速度：v =ω2 r2 = r1 ω1 传动比： i12 =ω1 / ω2 =r2 / r1
位置，就改变了r2 的大小，从而实现 无级变速
特点： 1）结构简单、制造方便； 2）因为存在较大相对滑动，故磨损严重，传递功率不大
8
精密驱动与传动研究内容
9
3.基于功能材料的新型驱动
功能材料：压电陶瓷、电流变液、磁流变液、形状记忆合 金(SMA)、磁致伸缩材料及离子金属聚合物 新型驱动：指电磁驱动、功能流体驱动、光驱动、生物化 学驱动、无线能量驱动、自感知智能驱动、
功率电传一体化驱动等新原理和新结构形式
特征： 可以通过电能、机械能、磁能、热能等能量转换形式 实现高频响、大行程的驱动。 易于直接实现驱动与执行机构的集成化、小型化和微 型化。
目的：4与1啮合
方法：首先使4与1的转速相同， 即先同步，后啮合
32
(二)起停换向装置
方便省力 操作安全可靠 用来控制执行件的起动、 基本要求 结构简单 停止及改变运动方向 能传递足够的动力 不需换向且起停不频繁 机械系统工况 需换向但不频繁 换向起动都很频繁 电动机直接起停换向 电动机 离合器起停换向 考虑的因素 动力源类型及功率 摩擦离合器、液力偶合器起停 内燃机 反向机构换向 齿轮 摩擦离合器换向机构 起停换向装置的结构与操纵方式 齿轮换向机构 33
第四章
传动系统设计
4.1 传动系统的类型和组成
4.2 传动系统的运动设计
4.3 内联传动系统的设计原则
1
4.1 传动系统的类型和组成
动力系统
传动系统 执行系统
传动系统: 将动力源(或某个执行件)的速度、力矩传递
给执行件(或另一执行件），使该执行件具有
某种运动和出力的功能。
作用
1 运动和动力的传递； 2 运动和动力的变换。
5
多介质多形式高效驱动与传动研究内容
6
2. 精密驱动与传动研究内容 定义：采用精密机械、气浮、液浮、电磁、静电 等直接或间接的驱动与传动方式 特点：结合传感及控制单元，可以实现精确的运
动变换和负载功率匹配
应用：微电子、光电子、生物医学、航空航天、 先进制造、机器人、微/纳米等领域 发展趋势：机构、传感、控制一体化
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2) 钢球无级变速器
钢球
支承轴
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。
组成： 锥轮 钢球（通常为6个） 支承轴
潘存云教授研制
r1 r2
I
R1
R2
II
主动锥轮 从动锥轮
传动比： i12 = R2 r1 / R1 r2 = r1 / r2 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。
3) 菱锥无级变速器
组成： 主动轮 从动轮 菱锥 支承架 II 菱锥 从动轮 菱锥
r2
R2
潘存云教授研制 支承架 r1
R1 I
主动轮 工作原理： 调整支架的水平位置，可改变菱锥的传动半径r1和r2 ，
从而实现无级变速。
传动比： i12 = r1 R2 / R1 r2 利用接触点线 速度相等计算
I R1 菱锥 r1 菱锥 r2 II R2
7
精密驱动与传动的研究范围：
能实现多自由度直线或回转运动的精密驱动与传动新原 理新机构，包括啮合、摩擦、柔性/柔顺、宏微复合、 气浮、液浮、磁浮、电浮等原理； 轻量化、无摩擦、无间隙、无润滑驱动与传动原理； 精密驱动与传动部件和系统的运动、力与能量变换特性 及调控理论； 传动精度与快速响应特性的创成设计理论和方法；面向 尺度和性能约束的精密驱动与传动的动力学分析与集成 优化； 多自由度精密驱动与传动及其控制的一体化设计理论； 精密驱动与传动的制造精度体系设计理论，精密制造工 艺和质量保证方法，特殊环境下精密驱动与传动的服役 性能演变机理。