第五章 传动系统设计

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1、第五章第五章 传动系统设计传动系统设计 5-1 传动系统的功能和要求传动系统的功能和要求 传动系统是位于动力机与执行机构（或执行构件）之间的中间装置，它传动系统是位于动力机与执行机构（或执行构件）之间的中间装置，它的作用是的作用是将动力机的运动和动力传递给执行机构将动力机的运动和动力传递给执行机构（执行构件）。（执行构件）。 传动系统是由传动系统是由运动链及相应的联系装置运动链及相应的联系装置组成的。组成的。 传动系统是机械系统的重要组成部分，传动系统的优劣将直接影响到机传动系统是机械系统的重要组成部分，传动系统的优劣将直接影响到机械系统的性能和经济性。械系统的性能和经济性。 有一些机器的动力

2、机与执行机构直接联接，如风扇、水泵等。但大多数有一些机器的动力机与执行机构直接联接，如风扇、水泵等。但大多数机器，在动力机与执行机构间设有传动系统。机器，在动力机与执行机构间设有传动系统。 制动器制动器2、减速器、减速器1及联轴器及联轴器4组成了组成了传动系统传动系统。7654321DV图图5-1 起重机的机构运动简图起重机的机构运动简图1-减速器减速器 2-制动器制动器 3-电动机电动机 4-联轴器联轴器 5-卷筒卷筒 6-钢丝绳钢丝绳 7-吊钩吊钩电动机电动机3为为动力机动力机； 卷筒卷筒5、钢丝绳、钢丝绳6和吊钩和吊钩7为为执行机构执行机构。 一、传动系统的功能一、传动系统的功能1、改变

3、动力机输出的运动形式或转速，以满足执行系统的要求。、改变动力机输出的运动形式或转速，以满足执行系统的要求。 动力机输出的一般是等速连续的回转运动，而执行系统的运动形式是多动力机输出的一般是等速连续的回转运动，而执行系统的运动形式是多种多样的。当两者的运动形式不相同时，要求传动系统能够种多样的。当两者的运动形式不相同时，要求传动系统能够改变动力机输出改变动力机输出的运动形式的运动形式，以满足执行机构的要求。当两者运动形式相同时，还有转速、，以满足执行机构的要求。当两者运动形式相同时，还有转速、转矩是否相同的问题，这就要求传动系统具有转矩是否相同的问题，这就要求传动系统具有减速增矩减速增矩或或增速

4、减矩增速减矩的作用。的作用。2、调节动力机输出的速度、转矩或力，以满足执行机构的要求。、调节动力机输出的速度、转矩或力，以满足执行机构的要求。 执行系统有时要求在不同的速度、转矩或力下工作，直接改变动力机的执行系统有时要求在不同的速度、转矩或力下工作，直接改变动力机的速度、转矩或力不可能或不经济，就要用传动系统来实现这一要求。速度、转矩或力不可能或不经济，就要用传动系统来实现这一要求。3、分配动力机输出的运动和动力，以满足执行系统的要求。、分配动力机输出的运动和动力，以满足执行系统的要求。 有时要用一个动力机驱动若干个位置、运动形式或速度不相同的执行机有时要用一个动力机驱动若干个位置、运动形式

5、或速度不相同的执行机构，要靠传动系统把运动或动力分配到各执行机构。构，要靠传动系统把运动或动力分配到各执行机构。二、对传动系统的要求二、对传动系统的要求 1）考虑动力机与执行系统的匹配，使它们的机械特性相适应，并使两）考虑动力机与执行系统的匹配，使它们的机械特性相适应，并使两者的工作点接近各自的最佳工况点且工作平稳。者的工作点接近各自的最佳工况点且工作平稳。 以起重机为例，动力机为三相交流异步电动机，它的固有机械特性如图以起重机为例，动力机为三相交流异步电动机，它的固有机械特性如图a)所示。起重机具有恒转矩的机械特性，如图所示。起重机具有恒转矩的机械特性，如图b)所示。两者匹配后，希望电所示。

6、两者匹配后，希望电动机在固有机械特性的动机在固有机械特性的HB段接近额定点段接近额定点B处工作，而起重机卷筒上的转矩为处工作，而起重机卷筒上的转矩为MW，转速为，转速为nW，在，在W点工作。点工作。a） nMnWMWMZWb） 要实现上述要求，就要靠传动系统。要实现上述要求，就要靠传动系统。BWdZtotdwMMJdt2）满足执行机构在）满足执行机构在起动起动、制动制动、调速调速、反向反向和和空载空载等方面的要求。等方面的要求。 系统在起动时，系统在起动时，起动力矩一般大于正常稳定运转的力矩起动力矩一般大于正常稳定运转的力矩。如起重机，。如起重机，起动力矩除要克服提升重物的阻力矩外，还应使重物

7、及一切运动构件产生加起动力矩除要克服提升重物的阻力矩外，还应使重物及一切运动构件产生加速度。速度。 设机械系统折算到电动机轴上起动力矩为设机械系统折算到电动机轴上起动力矩为Md： 异步电动机的起动力矩为异步电动机的起动力矩为Mst，Mst=stMN。若若Msti2i3i41234离合离合状态状态M2、M3接合接合M1、M4分离分离M2、M4接合接合M1、M3分离分离M1、M3接合接合M2、M4分离分离M1、M4接合接合M2、M3分离分离变速变速箱速箱速比比925751854i25. 348521854i82. 534661854i13.163466524825751854i 离合器变速机构可以

8、克服滑移齿轮变速机构的缺点：如（离合器变速机构可以克服滑移齿轮变速机构的缺点：如（1 1）可实现在运）可实现在运转中变速转中变速( (采用摩擦离合器采用摩擦离合器) )；（；（2 2）变速过程中齿轮不用轴向移动，就可实现）变速过程中齿轮不用轴向移动，就可实现变速，因此，可采用斜齿圆柱齿轮传动，传动平稳；（变速，因此，可采用斜齿圆柱齿轮传动，传动平稳；（3 3）轴向尺寸较小）轴向尺寸较小( (离离合器摩擦片间隙大大小于齿轮宽度合器摩擦片间隙大大小于齿轮宽度) )。 但离合器变速机构中各齿轮副处于常啮合状态，磨损较大，有空转损失，但离合器变速机构中各齿轮副处于常啮合状态，磨损较大，有空转损失，传动

9、效率较低。传动效率较低。n1n2n34b，三，三联齿轮应保证联齿轮应保证L7b；采用图；采用图5-32所示的宽式滑移齿轮，双联齿轮轴向尺寸应所示的宽式滑移齿轮，双联齿轮轴向尺寸应保证保证L6b，三联齿轮应保证，三联齿轮应保证L11b。 对于变速组内各对转动副的传动比关系，可以用转速图更形象、更清晰对于变速组内各对转动副的传动比关系，可以用转速图更形象、更清晰地加以表示。地加以表示。 设有一两轴三联齿轮变速组，三联齿轮在高速轴设有一两轴三联齿轮变速组，三联齿轮在高速轴上，齿数分别为上，齿数分别为Z1、Z2、Z3（Z1Z2Z5Z6）。）。n0Z2Z1Z3Z5Z6Z4该系统可实现该系统可实现3个传动

10、比：个传动比：14101ZZnni25202ZZnni36303ZZnni321iii令令Z6=Z3可输出可输出3个转速：个转速：则则i3=1， n3=n0可画出如下图所示的变速装置的转速图：可画出如下图所示的变速装置的转速图： n1n2n3n0101inn 202inn 303inn 3i1i2i转速线转速线 轴线轴线 两轴三联齿轮变速组两轴三联齿轮变速组的转速图的转速图 转速图可表示如下一些内容：转速图可表示如下一些内容： 距离相等的一组竖线表示变速组中各传动轴。距离相等的一组竖线表示变速组中各传动轴。 本变速组中只有两根轴，因此有两根竖线。左边本变速组中只有两根轴，因此有两根竖线。左边的

11、一根为主动轴的一根为主动轴，右边的一根为从动轴，右边的一根为从动轴。、顺序按照从动力机到执行机构的顺序排列。顺序按照从动力机到执行机构的顺序排列。 本变速组有本变速组有3个转速，故有个转速，故有3条水平线。从下到上的各线，转速依次升高，条水平线。从下到上的各线，转速依次升高，越在下的线，转速越低。越在下的线，转速越低。距离相等的一组横线代表转速线。距离相等的一组横线代表转速线。 主动轴主动轴与最高水平线的交点为与最高水平线的交点为n0，表示主动轴的转速为，表示主动轴的转速为n0 ；被动轴；被动轴与与3根水平线的交点分别为根水平线的交点分别为n1、n2、n3(从下向上从下向上)，分别表示轴，分别