机械系统设计第五章(1)

（5）布置紧凑，尽可能减小传动系统尺寸，减小所占 空间。机械的尺寸和重量随所选的传动类型有很大的差别 。 置过载保护装置。 （7）必要的安全防护装置。
（6）当载荷变化频繁，且可能出现过载时，应考虑设
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5.2 传动系统的类型及其选择
5.2.1 传动系统的类型
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在确定折回路线中的反向
传动副时，应选择一对正向传 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 动时传动比最小的齿轮。这一 对齿轮在正向传动时使轴Ⅱ 得 到最高转速，而在折回运动时 为降速传动。 如果不是这样设计，而是 取折回传动副的正向传动是减 速，则反向传动为升速，就会 使实现折回运动时的总传动比 减小，也意味着机构的最大变 速范围减小。
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2. 固定传动比 的传动系统
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5.2.1.2 按驱动形式分类 1. 独立驱动的传动系统 0011 0010 定义：各执行件分别有各自的动力源单独实现驱动。 1010 1101 0001 0100 1011 特点：传动链简单，传动件数目少，机械重量轻，传动装
等于工件上螺纹的导程，这种关系是由精密挂轮保证的：
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（2）执行机构或执行件之间的运动有顺序或协调要求 在机械控制的自动机械上，通常用安装在分配轴上的 0011 凸轮来操纵和控制各个执行件的运动。 0010 1010 1101 0001 0100 1011 （3）各执行机构或执行件的运动相互独立 主要用于
置的布局、安装和维修方便。 应用 ：结构尺寸和传递动力较大，或者各个独立的执 行件使用都比较频繁的机械系统。 （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
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（3）数控机械的传动系统
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2. 集中驱动的传动系统 定义：机械系统的多个执行件均由一个动力源驱动。 0011 0010 （1）执行机构或执行件之间有严格的传动比要求 1010 1101 0001 0100 1011 机床加工螺纹时要求主轴每转一转，刀具的移动距离
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5.3 有级变速传动系统的运动设计
教材中主要讨论了多轴变速传动的运动设计，与《数 控机床》设计有关内容重合，不做课堂讲授。
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5.4 无级变速传动系统的运动设计
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5.5.2 主传动系统的变速机构
1. 塔轮传动 在输出轴Ⅱ上可以得到3个不同的转速 n1 = n0 / i1； n2 = n0 / i2 ； n3 = n0 / i3 其中 i1 = D4 / D1 ； i2 = D5 / D2 ； i3 = D6 / D3 轴Ⅱ上各转速之间的公比为φ，则 n2 / n1 = φ； n3 / n2 = φ 或 n1 ：n2 ： n3 = 1：φ ：φ2 即 i3 ：i2 ： i1 = 1：φ ：φ2
轴组件一起装在同一个箱体内。 集中传动机构紧凑，便于实现集中操纵；但运转中的
振动和发热会直接影响主轴的工作精度。适用于普通精度 的中、大型机床。 （2）分离传动 将主传动系统的和变速机构和主轴 组件分别装在两个箱体内。 分离传动减小了主轴的振动和热变形，但需用两个箱 体，加工、装配工作量较大，成本较高。适用于中、小型 的高速或精密、高精度机床。
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2.无级变速传动系统的应用
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 （1）要求转速在工作中连续变化
如卷绕机、切削锥、
适应工艺要求、探求最
端面等 （2）要求机械的最佳工作速度
佳工艺参数 （3）带负载起动的机械，要求在低速下起动如大功率风 机、大型水泵、皮革转鼓、造纸蒸球等 （4）需要协调机械系统中几个执行件之间的运转速度 如塑料挤出机组等
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（3）设计外联传动链时主要考虑满足执行件的速度（
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或转速）和传递动力的要求；而设计内联传动链时还要保
证各执行件之间传动精度的要求。 （4）传动链应尽量简短，力求采用构件数目和运动副 数目最少的机构，以简化结构，减少整机重量，降低制造 费用，同时也有利于提高传动精度和系统刚度。
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3. 折回机构传动
折回传动路线：Ⅰ→Ⅱ→Ⅰ→Ⅱ ，传动比 i1 0001 z6 / （z1 z3 0011 0010 1010 1101= z2 z4 0100 1011z5） 正向传动路线：Ⅰ→Ⅱ，得到3个传动比 z1 右移： i2 = z6 / z5 z6 左移： i3 = z2 / z1 z1 右移， z6 左移： i4 = z3 / z4 若取极限传动比 i4 = 0.5， i2 = 4， 则由正向传动级数Z = 3，得 Rn正 = i2 / i4 = 4/0.5 = 8 由公式 得公比 因此， i3 = φi2 = 2.828×0.5 = 1.414 i1 = i3 i2 / i4 = 1.414×4Z/1 0.5 = 11.2 Rn 该机构的最大变速范围是 Rnmax = i1 / i4 = 11.2/0.5 = 22.4
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4. 背轮机构传动（单折回机 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 构） 当离合器脱开，齿轮z1、 z2 啮合时，折回传动路线为 Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ 传动比 i1 = z2 z4 / （z1 z3 ） 齿轮z1 右移，离合器接合， 直接传动路线：Ⅰ→Ⅲ 传动比 i2 = 1
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②液压无级变速装置 利用油液为介质来传递动力， 通过连续地改变输入油缸的油液流量来实现无级调速。
特点：传动平稳，换向冲击小，易于实现直线运动。 ③电气无级变速装置 以直流并励电动机、交流变频 电动机、步进电机等为动力源，通过连续地变换这些电动 机的转速来获取无级调速。 特点：在电机额定转速以上为恒功率调速，变速范围 小；而在额定转速以下为恒转矩调速，变速范围很宽。
，但变速范围较小而不能满足需要，则可以将有级变速机
构（如交换齿轮、滑移齿轮等）与无级变速机构串联，以 扩大其变速范围。串联时宜将无级变速机构置于高速端，
以减小无级变速机构的尺寸。
（3）如果无级变速机构的机械特性不符合传动链的 要求，则不宜采用，应另选或重新设计无级变速机构。
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5.2.1.1 按传动比变化情况分类
1. 可调传动比的传动系统 （1）有级变速传动系统 可使执行件得到若干所需的转 速，但在变速范围内不能连续 地变换。 特点 ：传递的规律大；变 速范围宽；传动比精确。 应用：以通用机床为主， 特别是中小型通用机床。
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（2）无级变速传动系统
执行件的转速或速度可以在
5.4.1 无级变速传动系统的类型和应用
1. 无级变速传动系统的类型
主要有机械、流体和电力三大类。 电力无级变速又分为直流变速和交流变速两类。 流体无级变速有液力变速和液（气）压变速两类。 液力变速 ——液力变矩器 液（气）压变速 ——节流容积联合调速 机械无级变速多采用摩擦传动机构来实现无级变速。
5.5 主传动系统的结构设计
定义：把已确定传动方案绘制成全套的装配图、零件 工作图等，以满足传动系统零部件制造和装配的需要。
内容： ①主轴及传动轴组件的设计； ②操作机构（开停、变速、换向及制动等）的布置与 设计； ③润滑和密封装置的设计。
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5.5.1 主传动系统的布局设计
0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 （1）集中传动 将主传动系统的全部变速机构与主
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2. 滑移齿轮传动
（1）极限传动比和最大变速范围的限制 对于降速传 0011 0010 1010 1101 0001 0100 1011 动，应使imax ≤4；对于升速传动，应使imin≥0.5。因此最大变 速范围Rnmax = imax / imin = 8。 （2）滑移齿轮的安装位置 在转速较高的轴上。降速 传动：滑移齿轮在主动轴上；升速传动：在从动轴上。 （3）变速齿轮组的轴向长度
一定范围内连续地变化。 0011 0010 特点：可以使执行件获得最有利的速度；可以在运转 1010 1101 0001 0100 1011 中进行变速，便于实现自动化。
①机械无级变速器 依靠摩擦力来传递转矩，并通过 连续地改变摩擦传动副的工作半径来实现无级变速。 特点：结构简单，传动平稳，噪声小、效率高、使用 维修方便；存在转速损失，调速精度不高，变速范围小， 通常为Rn = 4~6。
野外作业的机械，可减少动力机数量，节省能源。
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3. 联合驱动的传动系统 定义：由两个或多个动 0011 力源经各自的传动链联合驱 0010 1010 1101 0001 0100 1011 动一个执行件。