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1、第第9章章 机械传动系统方案设计机械传动系统方案设计 9.1 机械传动类型的选择机械传动类型的选择 1.工作机构的性能参数和工况要求；工作机构的性能参数和工况要求；2.原动机的机械特性和调速性能；原动机的机械特性和调速性能；3.机械传动系统的工作条件（如温度、湿度、粉尘、机械传动系统的工作条件（如温度、湿度、粉尘、腐蚀、易燃、易爆、噪声等）和设计要求（性能、腐蚀、易燃、易爆、噪声等）和设计要求（性能、尺寸、重量和布置安装等）；尺寸、重量和布置安装等）；4.制造工艺性和经济性（如工作寿命、传动效率、制造工艺性和经济性（如工作寿命、传动效率、制造及维修等费用）要求。制造及维修等费用）要求。一、一、
2、机械传动类型的选择依据机械传动类型的选择依据 二、机械传动的选择原则二、机械传动的选择原则 1.当原动机的功率、转速或运动形式完全符合工作当原动机的功率、转速或运动形式完全符合工作机构的工况要求时，可将原动机的输出轴与工作机机构的工况要求时，可将原动机的输出轴与工作机构的输入轴用联轴器直接联接。构的输入轴用联轴器直接联接。2.当原动机的输出功率满足工作机构的要求，但输当原动机的输出功率满足工作机构的要求，但输出的转速、转矩或运动形式不能满足工作机构的某出的转速、转矩或运动形式不能满足工作机构的某种或多种要求时，就需采用一种或多种合适类型的种或多种要求时，就需采用一种或多种合适类型的机械传动装置
3、。机械传动装置。3.当工作机构的调速要求与原动机的调速范围相适当工作机构的调速要求与原动机的调速范围相适应时，可采用固定传动比传动装置。应时，可采用固定传动比传动装置。5.对小功率传动，应在满足工作性能的条件下，对小功率传动，应在满足工作性能的条件下，选用结构简单，费用低的传动装置。选用结构简单，费用低的传动装置。6.对大功率传动，应优先考虑传动的效率，以节约对大功率传动，应优先考虑传动的效率，以节约能源，降低运转和维修费用。能源，降低运转和维修费用。7.当载荷变化频繁，且可能出现过载时，应考虑设当载荷变化频繁，且可能出现过载时，应考虑设有过载保护。有过载保护。4.当工作机构要求的调速范围较大
4、，或用原动机调当工作机构要求的调速范围较大，或用原动机调速的机械特性不能满足要求时，可采用可调传动比速的机械特性不能满足要求时，可采用可调传动比传动装置。传动装置。三、机械传动类型的选择三、机械传动类型的选择 1 1功率范围功率范围 在一般情况下，功率范围不是选择传动类型的主在一般情况下，功率范围不是选择传动类型的主要依据。要依据。2 2传动效率传动效率 3 3传动比范围传动比范围 4 4速度范围速度范围 5 5其它要求其它要求 在选择机械传动类型时还应考虑结构尺寸、安在选择机械传动类型时还应考虑结构尺寸、安装布置及工作环境等要求。装布置及工作环境等要求。四、常用机械传动的特点及使用范围：四、
5、常用机械传动的特点及使用范围：摩擦型带传动摩擦型带传动 常用于中心距较大的动力传动，由于运行平稳，常用于中心距较大的动力传动，由于运行平稳，结构简单，成本低。广泛应用于各种机器中。但传动结构简单，成本低。广泛应用于各种机器中。但传动能力较小，效率低，故用于传递功率不大（常用范围能力较小，效率低，故用于传递功率不大（常用范围P P=50100kW）。由于打滑和弹性滑动，摩擦有静电发）。由于打滑和弹性滑动，摩擦有静电发生，不宜用于易燃易爆的场合。并且其传动比不能保生，不宜用于易燃易爆的场合。并且其传动比不能保证恒定，不能用于两轴严格同步的场合。由于其具有证恒定，不能用于两轴严格同步的场合。由于其具
6、有过载保护做用，可用于出现过载的设备。它应放在高过载保护做用，可用于出现过载的设备。它应放在高速级上。速级上。四、四、常用机械传动的特点及使用范围：常用机械传动的特点及使用范围：链传动链传动 主要用于要求工作可靠，且两平衡轴相距较远，主要用于要求工作可靠，且两平衡轴相距较远，以及其他不宜采用齿轮传动（如要求传动轻便、方便以及其他不宜采用齿轮传动（如要求传动轻便、方便可靠）的场合。它还用于低速、重载、高温、潮湿、可靠）的场合。它还用于低速、重载、高温、潮湿、多粉尘、易燃易爆等环境恶劣的场合。不宜在载荷变多粉尘、易燃易爆等环境恶劣的场合。不宜在载荷变化很大和急促反向的传动中，应放在低速级上。化很大
7、和急促反向的传动中，应放在低速级上。四、四、常用机械传动的特点及使用范围：常用机械传动的特点及使用范围：圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动 制造和安装较易，传递功率和速度范围广，传递制造和安装较易，传递功率和速度范围广，传递效率高，具有稳定的传动比，使用寿命长，结构紧凑，效率高，具有稳定的传动比，使用寿命长，结构紧凑，工作可靠，应用最广，承受重载或连续工作的机器一工作可靠，应用最广，承受重载或连续工作的机器一般都用它。般都用它。四、四、常用机械传动的特点及使用范围：常用机械传动的特点及使用范围：圆锥齿轮传动圆锥齿轮传动 制造和安装较复杂，圆锥齿轮尺寸过大时加工困制造和安装较复杂，圆锥齿轮尺寸过大时加工困
8、难。故对传动比加以限制（单级直齿圆锥齿轮传动难。故对传动比加以限制（单级直齿圆锥齿轮传动i=13），且用于高速级上。只用于传递不大的功率及），且用于高速级上。只用于传递不大的功率及原动机轴与工作机轴相垂直的场合。原动机轴与工作机轴相垂直的场合。四、四、常用机械传动的特点及使用范围：常用机械传动的特点及使用范围：蜗杆传动蜗杆传动 效率低，发热大及使用期限短，适用于传递中小效率低，发热大及使用期限短，适用于传递中小功率（功率（P100kW）和不连续工作的场合。常用于传动）和不连续工作的场合。常用于传动比大，要求结构紧凑或自锁的设备，且用于空间两轴比大，要求结构紧凑或自锁的设备，且用于空间两轴垂直交
9、错的传动，应放在高速级上。垂直交错的传动，应放在高速级上。机械传动系统设计实例分析机械传动系统设计实例分析例例 已知一带式运输机，运输胶带拉力已知一带式运输机，运输胶带拉力F F10000N10000N，胶胶带线速度带线速度v v=0.8m/s=0.8m/s，卷筒直径卷筒直径D D220mm220mm，一般用途，一般用途，使用时间使用时间1010年（每年工作年（每年工作250250天），双班制连续工作，天），双班制连续工作，单向运转，试设计此带式运输机的传动装置。单向运转，试设计此带式运输机的传动装置。v vF FD D解解：带式运输机传动方案带式运输机传动方案 电动机电动机带传动带传动单级圆
10、柱齿轮减速器单级圆柱齿轮减速器链传动链传动工作机构；工作机构；带式运输机传动方案带式运输机传动方案 电动机电动机双双级圆柱齿轮减速器级圆柱齿轮减速器工作机构；工作机构；带式运输机传动方案带式运输机传动方案 电动机电动机蜗杆蜗轮蜗杆蜗轮减速器减速器工作机构；工作机构；带式运输机传动方案比较带式运输机传动方案比较 一个好的传动方案，除满足机器的功能要求外，还一个好的传动方案，除满足机器的功能要求外，还应当工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，传动效率高，成应当工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，传动效率高，成本低廉以及使用维护方便。要完全满足这些要求是困难本低廉以及使用维护方便。要完全满足这些要求是困难的，应综
11、合考虑保证主要要求。的，应综合考虑保证主要要求。带式运输机传动方案比较带式运输机传动方案比较方案方案1 1：制造成本低，但尺寸大，带传动寿命短，且不：制造成本低，但尺寸大，带传动寿命短，且不宜在恶劣环境中工作。由于链传动运动的不均匀性，使宜在恶劣环境中工作。由于链传动运动的不均匀性，使运输机运转不如后两种方案平稳。运输机运转不如后两种方案平稳。带式运输机传动方案比较带式运输机传动方案比较方案方案2 2：工作可靠，传动效率高，维护方便，环境适应：工作可靠，传动效率高，维护方便，环境适应性好，但宽度尺寸较大。性好，但宽度尺寸较大。带式运输机传动方案比较带式运输机传动方案比较方案方案3 3：结构紧凑
12、，环境适应性好，但传动效率低，不：结构紧凑，环境适应性好，但传动效率低，不适于连续长期工作，且制造成本高。适于连续长期工作，且制造成本高。带式运输机传动方案比较带式运输机传动方案比较项目项目方案方案1 1方案方案2 2方案方案3 3结构尺结构尺寸寸大大较大较大小小传动效传动效率率较高较高高高低低工作寿工作寿命命短短长长中等中等成本成本低低中等中等高高连续工连续工作性能作性能较好较好好好间歇间歇环境适环境适应性应性差差较好较好较好较好带式运输机传动方案分析带式运输机传动方案分析1 1）如将低速级的开式齿轮传动改成下列传动形式之一，）如将低速级的开式齿轮传动改成下列传动形式之一，有何利弊？为什么？
13、有何利弊？为什么？A A蜗杆传动蜗杆传动B BV V带传动带传动C C链传动链传动D D闭式直齿圆柱齿轮传动闭式直齿圆柱齿轮传动带式运输机传动方案分析带式运输机传动方案分析2 2）若原设计方案各部分承载能力刚好满足工作要求，）若原设计方案各部分承载能力刚好满足工作要求，装配时错将带传动放在低速级，装配时错将带传动放在低速级，开式齿轮传动置于高速级。开式齿轮传动置于高速级。A A装错后的方案合理吗？为什么？装错后的方案合理吗？为什么？B BV V带传动还能否使用？为什么？带传动还能否使用？为什么？C C开式齿轮传动还能否使用？为什么？开式齿轮传动还能否使用？为什么？带式运输机传动方案分析带式运输
14、机传动方案分析1 1）用蜗杆传动代替低速级的开式齿轮传动是不合理的。）用蜗杆传动代替低速级的开式齿轮传动是不合理的。蜗杆传动易放在高速级，因为发挥它的运转平稳；高速蜗杆传动易放在高速级，因为发挥它的运转平稳；高速时滑动速度大，易形成油膜，有利于提高传动效率；高时滑动速度大，易形成油膜，有利于提高传动效率；高速级时受力小，减小了蜗轮的尺寸，从而节约有色合金，速级时受力小，减小了蜗轮的尺寸，从而节约有色合金，使成本降低。蜗杆传动具有传动比大而结构紧凑的优点，使成本降低。蜗杆传动具有传动比大而结构紧凑的优点，可用它代替带传动与开式齿轮传动，但其成本要高，且可用它代替带传动与开式齿轮传动，但其成本要高
15、，且传动效率低。传动效率低。带式运输机传动方案分析带式运输机传动方案分析2 2）带传动靠摩擦力工作，承载能力较小，传递相同转）带传动靠摩擦力工作，承载能力较小，传递相同转矩时，结构尺寸较其他传动装置大，应布置在高速级上，矩时，结构尺寸较其他传动装置大，应布置在高速级上，使所受的转矩较小，以减小其结构尺寸。并且带传动传使所受的转矩较小，以减小其结构尺寸。并且带传动传动平稳，能吸振缓冲，故不应用动平稳，能吸振缓冲，故不应用V V带传动代替低速级的带传动代替低速级的齿轮传动。齿轮传动。带式运输机传动方案分析带式运输机传动方案分析3 3）链传动由于运动的不均匀性，易放在低速级，用它）链传动由于运动的不
16、均匀性，易放在低速级，用它代替开式齿轮是合理的。但其结构不如开式齿轮传动紧代替开式齿轮是合理的。但其结构不如开式齿轮传动紧凑，但自重较轻，价格也有所下降。凑，但自重较轻，价格也有所下降。4 4）闭式直齿圆柱齿轮传动传动性能好，传动效率高，）闭式直齿圆柱齿轮传动传动性能好，传动效率高，但比开式齿轮传动结构复杂，体积大，成本高。但比开式齿轮传动结构复杂，体积大，成本高。带式运输机传动方案分析带式运输机传动方案分析（2 2）装错后的方案不合理。）装错后的方案不合理。带传动放在低速级承载能力不够，将打滑失效。带传动放在低速级承载能力不够，将打滑失效。因为在传递相同功率下转速低，传递的扭矩大因为在传递相
17、同功率下转速低，传递的扭矩大（T=9550P/n）。）。按高速级传递的扭矩设计的带传动无按高速级传递的扭矩设计的带传动无法用于低速级。带传动应放在高速级上，原因前面已述。法用于低速级。带传动应放在高速级上，原因前面已述。而开式齿轮传动为尽可能减少齿面磨损，应放在低速级。而开式齿轮传动为尽可能减少齿面磨损，应放在低速级。开式齿轮传动可以使用，但是按低速级扭矩的开式齿轮开式齿轮传动可以使用，但是按低速级扭矩的开式齿轮传动放在高速级使用，强度过于富裕，尺寸太大。传动放在高速级使用，强度过于富裕，尺寸太大。试分析比较讨论题试分析比较讨论题12-212-2图图a a、b b所示两种传动方案的所示两种传动方案的优缺点，哪种方案合理？为什么？优缺点，哪种方案合理？为什么？方案方案a a合理。圆锥齿轮尺寸与重量较大，价格较高，合理。圆锥齿轮尺寸与重量较大，价格较高，它的加工比较困难，特别是大模数的圆锥齿轮。故应尽它的加工比较困难，特别是大模数的圆锥齿轮。故应尽可能布置在高速级以减小尺寸，降低成本。开式齿轮传可能布置在高速级以减小尺寸，降低成本。开式齿轮传动易放在低速级，且成本比闭式传动低廉，尺寸更为紧动易放在低速级，且成本比闭式传动低廉，尺寸更为紧凑。故方案凑。故方案a a比方案比方案b b合理。合理。