第二章 机械系统设计1概论

摆线针齿轮传动
在少齿差行星齿轮传动中。当行星轮2采用摆线 齿廓曲线齿轮，中心齿轮采用圆柱形针齿时，就成 为摆线针轮行星传动。它的齿数差恒为1 。这种传 动具有结构紧凑、体积小、重量轻、传动比大、传 动平稳、具有较大的过载能力、耐冲击性能好，机 械效率高及使用寿命长等优点。缺点是加工复杂。 这种传动已标准化，分单级和双级两种，可按需选 用。
同步齿形带在打印机字车送进系统中的应用实例。
图2-42为同步齿形带在打印机字车送进系统 中的应用实例。
打印机中同步带传动系统 1—驱动轮；2—驱动轴；3—从动轮；4一伺服电动机；5—电动机齿轮；6—字车；
7—色带驱动手柄；8—销；9—连接环；10—字车驱动同步带；11—支架； 12—带张力调节螺杆；13——色带驱动带；14——压带轮；15—色带;16-色带驱动轴;17-导杆
谐波齿轮传动
iH ,2
z1
z2 z2
刚轮固定
iH ,1
z1
z1 z2
柔轮固定
这种传动的优点是 传动比大，单级传动比 i=60~500,二级传动可达 2 ×105 ，同时啮合的 齿数多，承载能力大、 运动误差小、无冲击、 齿的磨损均匀、机械效 率高、空程小、结构简 单、体积小、质量轻、 密封性好。适于反向传 动。缺点是柔轮加工困 难，材料要求高，启动 力矩大，传动比小于35 时不宜采用。
高、工作方法可靠、寿命长、互换性好。
它分为：定轴齿轮传动、周转轮系齿轮传动、渐开线少齿差行星齿轮
传动、摆线针齿轮传动、谐波齿轮传动。
iH，4
iH ,2
z2 z1 z2
渐开线少齿差齿轮传动
1-内齿中心轮；2-行星轮；
3-等角速输出机构；
4-输出轴。
减小齿数差，可增大传动比，但应在安装 条件和连续传动的条件允许时，且多采用短齿齿 轮或变位齿轮。它的优点是传动比大，一级减速 比可达135 ，二级可达10000以上，结构简单、 体积小、重量轻、效率高。缺点是等角速输出机 构的结构复杂、受力情况不好。
第二节 执行机构的设计
➢连杆机构作执行机构 ➢凸轮机构作执行机构
➢其它一些执行机构
连杆机构作执行机构
连杆机构是由一些杆状构件通过运动副联接所组成 的机构。其特点是：结构简单、易于加工和保证加工精 度，且由于杆件数目的不同、运动幅类型、主动杆件的 选择和输出点位置不同，可获得各种不同的运动规律和 运动关系。
四杆机构的基本形式及演变
设计四杆机构的注意事项： 1、曲柄存在条件 2、急回特性和行程速比系数 3、压力角和传动角 4、死点位置
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凸轮机构作执行机构
主要由凸轮、从动件和机架组成。凸轮和从动件之 间通过弹簧、重力或几何形状密封等方法保持接触。
其特点：以直接接触传递运动和动力，能够准确地 实现任意复杂的运动，且结构简单、紧凑、工作可靠。
设计凸轮注意事项： １、凸轮的轮廓曲线 ２、压力角和基圆半径 ３、凸轮的强度和耐磨性
第三节 传动机构的设计
➢齿轮传动 ➢挠性传动机构 ➢螺旋传动机构 ➢其它类型的传动机构 ➢无极变速传动
齿轮传动
优点：传动比精确、适用功率和速度范围广、结构紧凑、传动效率
谐波齿轮传动
谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大（几十~几百）、传 动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效 率高等一系列优点。故在工业机器人、航空、火箭等机电一体 化系统中得到广泛的应用。 谐波齿轮传动的工作原理
谐波齿轮传动与少齿差行星齿轮传动十分相似。它是依靠 柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力和 运动的。因此它与一般齿轮传动具有本质上的差别：谐波齿轮 传动由波形发生器3 (H）和刚轮l 、柔轮2 组成。波形发生器 为主动件，刚轮或柔轮为从动件。
1-刚轮；2-柔轮；3-波发生器H
谐波齿轮传动
刚轮有内齿圈，柔轮有外齿圈，其齿形为渐开线或三角形， 周节相同而齿数不同，刚轮的齿数比柔轮的齿数多几个齿。柔 轮是薄圆筒形，由于波形发生器的长径比柔轮内径略大，故装 配在一起时就将柔轮撑成椭圆形。工程上常用的波形发生器有 两个触头的即双波发生器，也有三个触头的。具有双波发生器 的谐波减速器，其刚轮和柔轮的齿数之差为2。其椭圆长轴的两 端柔轮与刚轮的牙齿相啮合，在短轴方向的牙齿完全分离。当 波形发生器逆时针转一圈时，两轮相对位移为两个齿距。当刚 轮固定时，则柔轮的回转方向与波形发生器的回转方向相反。
1-刚轮；2-柔轮；3-波发生器H
齿轮传动间隙的调整方法：
１、圆柱齿轮传动 （１）偏心套（轴）调整法； （２）轴向垫片调整法； （３）双片薄齿轮错齿调整法（周向弹 簧式、可调拉簧式） ２、斜齿轮传动
偏心套（轴）调整法
1-偏心套；2-电动机；3-减速箱；4、5-减速齿轮。
圆柱齿轮轴向垫片调整
1、2-齿轮；3-垫片；4-电动机。
同步带的结构如图2所示。它由强力层1、带齿2和带背3 组成。带轮结构如图形有梯形齿形3所示，带轮齿形有梯形齿 形和圆弧齿形。国内有同步带传动部件的GB 11616-1989、 GB11362-1989等国家标准，专门生产厂家生产供选用。
除滚珠丝杠副、齿轮副等传动部件之外，机电一体化系 统中还大量使用同步齿形带、钢带、链条、钢丝绳及尼龙绳 等挠性传动部件。
(1)同步带传动 同步带传动是综合了普通带传动和链轮链条传动优点的
一种新型传动：它在带的工作面及带轮外周上均制有啮合齿， 通过带齿与轮齿作啮合传动。为保证带和带轮作无滑动的同 步传动，其齿形带采用了承载后无弹性变形的高强力材料， 以保证带的节距不变。故它具有传动比准确、传动效率高 （可达0.98）、能吸振、噪音低、传动平稳、能高速传动、 维护保养方便等优点，故使用范围较广。其主要缺点是安装 精度要求高、中心距要求严格，具有一定的蠕动性。
双片薄齿轮周向拉簧错齿调整
1-短柱；2-弹簧；3、4-薄片齿轮。
可调拉簧式
1、2-齿轮；3-凸耳；4-弹簧；5、6-螺母；7-螺钉。
垫片错齿调整 1、2-薄片齿轮；3-宽齿轮；4-垫片。
轴向压簧错齿调整
1、2-薄片齿轮；3-宽齿轮；4-调整螺母； 5-弹簧。
挠性传动机构
优点：中间挠性体具有柔软性、有吸收振动、缓冲和安 全作用，适于中心距较大的传动。