机械设计22 机械传动系统方案设计

较大
较小
最小
大
较大
最大
高
低
较高
低
较高
高
最低
最高
高
ห้องสมุดไป่ตู้较少
少
较多
交流变频、 气阀，简单迅 阀控，调速范围大 直流变磁通 速不精确
一般单向， 方向阀，简单 方向阀，简单迅速
电路反向
迅速
0.3-10000kW <15kW;<0.75kW 分高、中、低压，
高速
与马达尺寸有关
机械系统设计
• 二、常用动力机械的特性及其选配
一次动力机械：水轮机、汽轮机、内燃机（柴油机、汽油机） 二次动力机械：电动机、液压马达、气动马达 特殊动力装置：电场、磁场、太阳能、氢能
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机械系统设计
• 常用二次动力机械的类型、性能与特点
类型 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
电动机 气压马达/气缸 液压马达/液压缸
4） 施工设计 工艺设计、工装设计等
5）产品定型
试验、评审
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机械系统设计
2. 方案设计主要内容 1）工作机方案设计——系统设计的重点
功能原理--〉运动规律设计--〉执行机构形式 --〉运动协调设计；
2）原动机方案设计——选型
•
根据对原动机的运动特性和负载特性要求选择。
•
负载平稳？过载能力？振动？
•
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机械系统设计
2）系统工程观念：
能量流、物流、信息流、人-机-系统-环境
3）工程设计观念：
有别于纯科学，有技术成份和非技术成份，考虑： 市场适应性；设计规范性；可持续发展性； 造型艺术性；可操作性；安全性/可靠性； 工艺性；可维修性
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机械系统设计
• 二、常用动力机械的特性及其选配
1、常用动力机械的类型、性能与特点
舰船动力传动装置等
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
2、传动装置的参数
1）总传动比I总； 2）总功率P总; 3）总传动转距T总； 4）圆周速度等
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
3、传动装置的类型及选择
机械传动
按工作原理分 流体传动
摩擦传动 啮合传动 液力传动
主从动件直接接 有中间挠性件
2、动力机械选配原则和内容
1) 原则：
2) 基本内容与步骤：
机械特性与负载特性匹配； 确定负载特性；
满足系统全工作周期要求； 确定工作机工作制度；
满足环境要求；
选择动力机械的类型；
性价比高。
确定动力机械转速和容量；
确定动力机械数量；
动力系统综合评价。
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机械系统设计
• 二、常用动力机械的特性及其选配
3、动力机械的功率估算
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机械系统设计
• 三、执行系统设计
1、执行系统的组成
执行对象
工艺操作机构
辅助操作机构
供 定 转 夹 连卸检其 料 位 位 紧 锁料测它 机 机 机 机 机机机机 构 构 构 构 构构构构
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机械系统设计
• 三、执行系统设计
2、执行系统设计需要考虑的问题
运动要求 动力要求 可靠性和寿命要求 体积和质量要求 安全性要求 经济性要求 环境适应性和环保要求 产品外观要求 其它特殊要求——精度稳定性、防腐防锈、防污染
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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
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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：
理论性（理性设计） 创造性（全新设计） 广义性（跨学科） 优选性 扩展性（系列化，改进余地） 设计计算机化 设计信息化
型式：柴油机、汽油机、汽轮机、电动机、液压马
•
达、气动马达、特殊动力（电致伸缩、磁致
•
伸缩、太阳能、氢能等）
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机械系统设计
3）传动方案设计
a) 传动类型或传动链的型式； b) 各级传动之间的关系：串、并、交叉等； c) 传动比的分配
4）控制系统方案设计—解决各部分协调动作
5）辅助部分方案设计
润滑系统、冷却系统、故障监测、安全保护。 如电站、石化设备等，大量必不可少的辅助装置。
触的传动
的传动
如摩擦轮传动 如 V 带传动、
线绳传动
如齿轮传动、蜗杆 如链传动、同
传动、螺旋传动 步带传动
气力传动 电力传动 交流电力传动
直流电力传动
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
3、传动装置的类型及选择
• 按改变传动的 可能性分类
传动比变化规
举例
律
定传动比传动 减速或增速 带、键、摩擦轮、齿轮、蜗
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机械系统设计
• 三、执行系统设计
3、执行机构创新设计
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机械系统设计
• 三、执行系统设计
3、执行机构创新设计
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
1、传动装置的作用
1）增/减速/调速：速度匹配； 2）改变运动形式和方向：运动匹配； 3）改变驱动力的大小：动力匹配； 4）分配动力和运动：如差速器、变速箱等 5）实现特殊目的，如减小尺寸，直升机传动装置、
机械系统设计
机械系统是机械零、部件协同作用的整体， 是零、部件服务的目标。
• 系统观点： 总体方案 ——拟定、评价
•
系统协调—— 匹配
•
零部件设计——标准、外购、设计
•
……
目标多样化： 先进性 经济性 可靠性
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机械系统设计
• 一、设计流程与主要内容
1. 设计流程
1）提出任务
内容：预期目标、技术指标、约束条件、最终形式； 方法：调研、预测、可行性论证； 标志：任务书
平带 V 带 轮传 传动 传动 动
动
齿轮 传动
传动
渐开 线齿
摆线 针轮
谐波 齿轮
常用 小 中 小 中 大,最 小 大,最 中 中
功率 ≤20 ≤ ≤20 ≤ 大达 ≤50 大达 ≤ ≤
kW
100
100 5000
3500 100 100
杆传动
变传动比传动 有级变速传动 齿轮变速箱、塔轮机构
无级变速传动 各种机械无级变速器
按周期性规律 输出角速度是输入角速度的 周期性函数，如非圆齿轮、 凸轮、连杆机构
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
4、传动方案的拟定原则和传动类型的选择
• 各种传动形式的特点、性能和适用范围
普通 普通 摩擦 链传 普通 蜗杆 行星齿轮传动
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2）方案设计
内容：五大子系统方案设计、方案评价和方案决策； 方法：功能设计、功能求解、功能组合、原理样机； 标志：方案文档
辅助系统：例如润滑、显示、照明
动力系统
传动系统
执行系统
操纵系统和控制系统
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3）技术设计
内容：运动设计、动力设计、工作能力设计等； 方法：结构方案设计、材料、造型、尺寸等； 标志：技术设计图纸