,第四章 傳動系統(tǒng)設(shè)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(yùn)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(jī)械系統(tǒng)的動力源分為：電動機(jī)驅(qū)動、內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動等，而電動機(jī)驅(qū)動又有交流異步電動機(jī)(單、多速)驅(qū)動，直流并激電動機(jī)、交流調(diào)速主軸電動機(jī)驅(qū)動，交、直流伺服電動機(jī)驅(qū)動，步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動等。 b、按動力源驅(qū)動執(zhí)行件的數(shù)目分為：獨(dú)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(jī)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(jī)械傳動裝置：輸出速度不變和輸出速度可變兩類。 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(yùn)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(dá)1015。,它的傳動平穩(wěn) 運(yùn)動換向沖擊小 易于實現(xiàn)直線運(yùn)動,3,特點(diǎn)：,(1)機(jī)械無級調(diào)速器：,(2)液壓無級變速裝置：,特點(diǎn)：,(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(zhǔn)確 工作可靠 有轉(zhuǎn)速損失,特點(diǎn)：,3.固定傳動比的傳動系統(tǒng),如果機(jī)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(jī)傳動系統(tǒng)簡圖,5,1.獨(dú)立驅(qū)動傳動系統(tǒng) (1) 只有一個執(zhí)行件； (2) 有多個運(yùn)動不相關(guān)的執(zhí)行件； (3)數(shù)控機(jī)械系統(tǒng)。,曲柄壓力機(jī)傳動系統(tǒng)圖,(二)獨(dú)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(jī)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(yán)格的傳動比要求； (2)各執(zhí)行件間運(yùn)動有順序或協(xié)調(diào)的要求； (3)各執(zhí)行件的運(yùn)動相互獨(dú)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(jī)械。,3 聯(lián)合驅(qū)動傳動系統(tǒng),(二)獨(dú)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(hù)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 閘帶式制動器的操縱力應(yīng)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(jī)構(gòu)運(yùn)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(yùn)動合成起來也可把一個給定運(yùn)動按照要求分解成兩個基本件的運(yùn)動。 行星齒輪傳動應(yīng)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(jìn)一步擴(kuò)大使用范圍。,1、行星齒輪傳動,12,(1) 齒圈固定，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(yùn)動，作為一個整體運(yùn)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(jī)構(gòu)中，運(yùn)動由系桿H輸入，通過輸出機(jī)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(dá)90% 94%）、傳動平穩(wěn)、承載能力高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，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(yīng)用，以其多方面的優(yōu)點(diǎn)取代了一些笨重龐大的傳動裝置。其主要缺點(diǎn)是加工工藝復(fù)雜，制造成本較高。,i = -Z2 /（ Z1 Z2）,22,3、諧波齒輪傳動,諧波傳動是建立在彈性變形理論基礎(chǔ)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(jī)構(gòu)的中心內(nèi)齒輪、行星輪2和系桿H相當(dāng)。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(dāng)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(dāng)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(yùn)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(diǎn)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(yīng)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(dāng)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(dāng)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(diǎn)： 傳動比大、范圍寬（一級傳動比范圍為50 - 500，二級傳動可達(dá)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(qiáng)、傳動平穩(wěn)、運(yùn)動精度高； 能實現(xiàn)密封空間的運(yùn)動傳遞。 缺點(diǎn)： 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(shù)發(fā)展十分迅速，應(yīng)用日益廣泛。在機(jī)械制造、冶金、發(fā)電設(shè)備、礦山、造船及國防工業(yè)（如宇航技術(shù)、雷達(dá)裝置等）中都得到了廣泛應(yīng)用。,3、諧波齒輪傳動,26,