《傳動系統(tǒng)設計》課件

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1、,第四章 傳動系統(tǒng)設計,1,傳動系統(tǒng): 將動力源(或某個執(zhí)行件)的速度、力矩傳遞 給執(zhí)行件(或另一執(zhí)行件），使該執(zhí)行件具有 某種運動和出力的功能。,傳動系統(tǒng),執(zhí)行系統(tǒng),動力系統(tǒng),外聯(lián)傳動鏈,內(nèi)聯(lián)傳動鏈,傳動鏈,一、傳動系統(tǒng)的類型,a、按驅(qū)動機械系統(tǒng)的動力源分為：電動機驅(qū)動、內(nèi)燃機驅(qū)動等，而電動機驅(qū)動又有交流異步電動機(單、多速)驅(qū)動，直流并激電動機、交流調(diào)速主軸電動機驅(qū)動，交、直流伺服電動機驅(qū)動，步進電動機驅(qū)動等。 b、按動力源驅(qū)動執(zhí)行件的數(shù)目分為：獨立驅(qū)動、集中驅(qū)動和聯(lián)合驅(qū)動等。 c、按傳動裝置分為： 機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及上述裝置的組合。 機械傳動裝置：輸出速度不變和

2、輸出速度可變兩類。 輸出速度可變：分為有級變速和無級變速。,2,4.1、傳動系統(tǒng)的類型和組成,1.無級變速傳動系統(tǒng),無級變速是指執(zhí)行件的轉(zhuǎn)速(或速度)在一定的范圍內(nèi)連續(xù)地變化，這樣可以使執(zhí)行件獲得最有利的速度，能在系統(tǒng)運轉(zhuǎn)中變速，也便于實現(xiàn)自動化等。,依靠摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩； 存在轉(zhuǎn)速損失，故不能用于調(diào)速精度高的場合； 變速范圍小，通常為46，少數(shù)可達1015。,它的傳動平穩(wěn) 運動換向沖擊小 易于實現(xiàn)直線運動,3,特點：,(1)機械無級調(diào)速器：,(2)液壓無級變速裝置：,特點：,(3)電氣無級變速裝置,有級變速：在變速范圍內(nèi)不能連續(xù)地變換，屬于有級變速。,2.有級變速傳動系統(tǒng),CA7620型液壓

3、多刀半自動車床主傳動系統(tǒng)及轉(zhuǎn)速圖,4,傳遞的功率大 變速范圍寬 傳動比準確 工作可靠 有轉(zhuǎn)速損失,特點：,3.固定傳動比的傳動系統(tǒng),如果機械系統(tǒng)的執(zhí)行件要求以某一固定的轉(zhuǎn)速(速度)工作，則連接動力源與執(zhí)行件的傳動系統(tǒng)屬于固定傳動比的傳動系統(tǒng)，即該系統(tǒng)是由若干個固定傳動比串聯(lián)組成。,起重機傳動系統(tǒng)簡圖,5,1.獨立驅(qū)動傳動系統(tǒng) (1) 只有一個執(zhí)行件； (2) 有多個運動不相關的執(zhí)行件； (3)數(shù)控機械系統(tǒng)。,曲柄壓力機傳動系統(tǒng)圖,(二)獨立和聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng),6,2 集中驅(qū)動傳動系統(tǒng),是指機械系統(tǒng)的多個執(zhí)行件均由一個動力源驅(qū)動。 (1)執(zhí)行件間有嚴格的傳動比要求； (2)各執(zhí)行件間運動有順序或

4、協(xié)調(diào)的要求； (3)各執(zhí)行件的運動相互獨立。,由兩個或多個動力源經(jīng)各自的傳動鏈聯(lián)合驅(qū)動一個執(zhí)行件的傳動系統(tǒng)，主要用于低速、重載、大功率、執(zhí)行件少而慣性大的機械。,3 聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng),(二)獨立和聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng),7,二、傳動系統(tǒng)的組成,1、變速裝置 交換齒輪，滑移齒輪，離合器，前三種的組合，嚙合器 2、起停和換向裝置 要求省力、可靠、結(jié)構(gòu)簡單、有足夠的動力 3、制動裝置 要求可靠、方便、平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、磨損小、散熱好 4、安全保護裝置 銷釘安全聯(lián)軸器，鋼珠安全離合器，摩擦安全離合器,8,減小離合器尺寸 避免出現(xiàn)超速現(xiàn)象 考慮結(jié)構(gòu)因素,制動器與離合器必須互鎖 確定合理安裝位置 閘帶式制

5、動器的操縱力應作用在制動帶的松邊,拓展內(nèi)容：常用傳動,1、行星齒輪傳動 2、擺線針輪行星傳動 3、諧波齒輪傳動,9,1、行星齒輪傳動,10,中心輪,行星輪,內(nèi)齒輪,行星架,1、行星齒輪傳動,一個或一個以上齒輪的軸線繞另一齒輪的固定軸線迴轉(zhuǎn)的齒輪傳動 。 差動輪系：三者都不固定確定機構(gòu)運動時需要給出兩個構(gòu)件的角速度 行星輪系：固定內(nèi)齒輪b或太陽輪a。,11,常見行星齒輪傳動的類型和性能 差動輪系可以把兩個給定運動合成起來也可把一個給定運動按照要求分解成兩個基本件的運動。 行星齒輪傳動應用廣泛并可與無級變速器液力耦合器和液力變矩器等聯(lián)合使用進一步擴大使用范圍。,1、行星齒輪傳動,12,(1) 齒圈

6、固定，太陽輪主動，行星架被動,動畫演示,從演示中可以看出，此種組合為降速傳動，通常傳動比為2.55，且轉(zhuǎn)向相同。,13,(2) 齒圈固定，行星架主動，太陽輪被動,動畫演示,從演示中可以看出，此種組合為升速傳動，傳動比為0.20.4，且轉(zhuǎn)向相同。,14,(3) 太陽輪固定，齒圈主動，行星架被動,動畫演示,從演示中可以看出，此種組合為降速傳動，傳動比為1.251.67，且轉(zhuǎn)向相同。,15,(4) 太陽輪固定，行星架主動，齒圈被動,動畫演示,從演示中可以看出，此種組合為升速傳動，傳動比為0.60.8，且轉(zhuǎn)向相同。,16,(5) 行星架固定，太陽輪主動，齒圈被動,動畫演示,從演示中可以看，出此種組合為

7、降速傳動，傳動比為1.54，且轉(zhuǎn)向相反,17,(6) 行星架固定，齒圈主動，太陽輪被動,動畫演示,從演示中可以看，出此種組合為升速傳動，傳動比為0.250.67，且轉(zhuǎn)向相反。,18,(7) 把三元件中任意兩元件接合為一體的情況,從演示中可以看出，行星齒輪間沒有相對運動，作為一個整體運轉(zhuǎn)，傳動比為1，且轉(zhuǎn)向相同。,動畫演示,19,2、擺線針輪行星傳動,20,2、擺線針輪行星傳動,21,1擺線行星輪，2針輪，H系桿，V輸出軸,2、擺線針輪行星傳動,圖示擺線針輪行星傳動機構(gòu)中，運動由系桿H輸入，通過輸出機構(gòu)由軸V輸出。擺線針輪行星傳動也是一種KHV型一齒差行星傳動。 在擺線針輪傳動中，行星輪的齒廓曲

8、線不是漸開線，而是變態(tài)外擺線，中心內(nèi)齒輪采用了針齒，又稱為針輪。同漸開線少齒差行星傳動一樣，其傳動比為：,由于Z1 Z2 = 1，故i = -Z2，即擺線針輪行星傳動可獲得大傳動比。擺線針輪行星傳動具有減速比大（一級減速比9 - 115，多級可獲更大減速比）、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高（一般可達90% 94%）、傳動平穩(wěn)、承載能力高、使用壽命長等優(yōu)點，與漸開線少齒差行星傳動相比，無齒頂相碰和齒廓重疊干涉等問題。在軍工、礦山、冶金、化工等工業(yè)部門得到廣泛應用，以其多方面的優(yōu)點取代了一些笨重龐大的傳動裝置。其主要缺點是加工工藝復雜，制造成本較高。,i = -Z2 /（ Z1 Z2）,22,3、諧波齒輪傳

9、動,諧波傳動是建立在彈性變形理論基礎上的一種新型傳動。下頁圖為諧波傳動的示意圖。1為具有內(nèi)齒的剛輪，2為具有外齒的柔輪，H為波發(fā)生器。這三個構(gòu)件與少齒差行星傳動機構(gòu)的中心內(nèi)齒輪、行星輪2和系桿H相當。通常波發(fā)生器為主動件，而剛輪或柔輪之一為從動件，另一個為固定件。 當波發(fā)生器裝入柔輪內(nèi)孔時，由于前者的總長度略大于后者的內(nèi)孔直徑，故柔輪變?yōu)闄E圓，是在橢圓的長軸兩端產(chǎn)生了柔輪與剛輪輪齒的兩個局部嚙合區(qū)，同時在橢圓的短軸兩端，兩輪輪齒完全脫開。至于在其余各處，根據(jù)柔輪回轉(zhuǎn)方向的不同，或處于嚙入狀態(tài)，或處于嚙出狀態(tài)。當波發(fā)生器連續(xù)轉(zhuǎn)動時，柔輪長短軸的位置不斷變化，從而使輪齒的嚙合區(qū)和脫開區(qū)也隨之不斷變

10、化，于是在柔輪與剛輪之間就產(chǎn)生了相對位移，從而傳遞運動。,動畫仿真,23,3、諧波齒輪傳動,24,在波發(fā)生器轉(zhuǎn)動一周期間，柔輪上一點變形的循環(huán)次數(shù)與波發(fā)生器上的凸起部位數(shù)是一致的，稱為波數(shù)。常用的有兩波和三波。為了有利于柔輪的力平衡和防止輪齒干涉，剛輪和柔輪的齒數(shù)差應等于波發(fā)生器波數(shù)（即波發(fā)生器上的滾輪數(shù)）的整倍數(shù)，通常取作等于波數(shù)。由于在諧波齒輪傳動過程中，柔輪與剛輪的嚙合過程與行星齒輪傳動類似，其傳動比可按周轉(zhuǎn)輪系的計算方法求得。,當剛輪1固定，波發(fā)生器H主動，柔輪2從動時，傳動比為：,iH2 = Z2 / （ Z1 Z2）,當柔輪2固定，波發(fā)生器H主動，剛輪1從動時，傳動比為： iH1 = Z1 / （ Z1 Z2）,3、諧波齒輪傳動,25,優(yōu)點： 傳動比大、范圍寬（一級傳動比范圍為50 - 500，二級傳動可達2500-250000），且在傳動比很大的情況下，仍具有較高的效率； 結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕（與一般齒輪減速器相比，零件可減少約50 %，體積可減少20%-50%）； 承載能力強、傳動平穩(wěn)、運動精度高； 能實現(xiàn)密封空間的運動傳遞。 缺點： 是柔輪易發(fā)生疲勞損壞，起動力矩大。 近年來諧波齒輪傳動技術發(fā)展十分迅速，應用日益廣泛。在機械制造、冶金、發(fā)電設備、礦山、造船及國防工業(yè)（如宇航技術、雷達裝置等）中都得到了廣泛應用。,3、諧波齒輪傳動,26,