東南大學(xué)高等機(jī)械設(shè)計(jì)

1、研究生課程考試成績(jī)單（試卷封面）院 系機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化學(xué)生姓名魏延賓學(xué)號(hào) 220140207課程名稱高等機(jī)械設(shè)計(jì)授課時(shí)間2014年 9 月 至 2014年 10 月周學(xué)時(shí)6學(xué)分2簡(jiǎn)要評(píng)語(yǔ)考核論題分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)總評(píng)成績(jī)（含平時(shí)成績(jī)）備注任課教師簽名： 日期： 注：1. 以論文或大作業(yè)為考核方式的課程必須填此表，綜合考試可不填。“簡(jiǎn)要評(píng)語(yǔ)”欄缺填無(wú)效。2. 任課教師填寫(xiě)后與試卷一起送院系研究生秘書(shū)處。3. 學(xué)位課總評(píng)成績(jī)以百分制計(jì)分。分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)的預(yù)期功能由各執(zhí)行構(gòu)件完成，而各執(zhí)行件在工作中所需要的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由動(dòng)力部件（簡(jiǎn)稱動(dòng)力源）經(jīng)過(guò)一系列的傳動(dòng)零部件

2、來(lái)提供這些傳動(dòng)件將動(dòng)力源與執(zhí)行部件有機(jī)結(jié)合起來(lái)，構(gòu)成傳動(dòng)關(guān)系的相互聯(lián)系，通常稱為傳動(dòng)鏈。1.1傳動(dòng)系統(tǒng)概述1.1.1傳動(dòng)系統(tǒng)的功能和要求傳動(dòng)系統(tǒng)就是聯(lián)系動(dòng)力系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分，它將動(dòng)力系統(tǒng)所提供的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，經(jīng)過(guò)變換后傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的工作要求。1.傳動(dòng)系統(tǒng)的功能由于動(dòng)力源的性能一般不能直接滿足執(zhí)行部件的工作要求，這就需要借助傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)完成，傳動(dòng)系統(tǒng)的主要功能有以下幾個(gè)方面。（1） 實(shí)現(xiàn)從動(dòng)力源到執(zhí)行部件的升、降速功能。（2） 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件的變速。（3） 實(shí)現(xiàn)執(zhí)行件運(yùn)動(dòng)形式和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的變化功能。（4） 實(shí)現(xiàn)對(duì)不同執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)分配功能。（5） 實(shí)現(xiàn)從動(dòng)

3、力源到執(zhí)行件的動(dòng)力轉(zhuǎn)換。2. 傳動(dòng)系統(tǒng)的基本要求由于機(jī)械系統(tǒng)的功能、性能和適用場(chǎng)合的不同，對(duì)其傳動(dòng)系統(tǒng)的要求有很大差別。在進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要綜合考慮與傳動(dòng)系統(tǒng)有關(guān)的各方面因素。（1） 滿足運(yùn)動(dòng)要求。要能夠是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)形式的變換、運(yùn)動(dòng)的合并或分離以及升降速和變速。（2） 滿足動(dòng)力要求。為執(zhí)行件傳遞所需要的功率和扭矩，具備較高的傳動(dòng)效率。（3） 滿足性能要求。傳動(dòng)系統(tǒng)的各執(zhí)行件要具有足夠的強(qiáng)度、剛度精度和抗振性以及較小的熱變形特性。（4） 滿足經(jīng)濟(jì)型要求。在滿足運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力和性能要求的前提下，盡量使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、傳動(dòng)件數(shù)目少，以節(jié)省材料，降低成本。 1.1.2傳動(dòng)系統(tǒng)類型1. 分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)

4、分級(jí)變速是指?jìng)鲃?dòng)鏈執(zhí)行件的輸出速度在一定范圍內(nèi)分級(jí)變化，即在變速范圍內(nèi)輸出一組速度值。（1） 集中傳動(dòng)。指將傳動(dòng)鏈中全部傳動(dòng)件和執(zhí)行件集中在同一箱體內(nèi)的傳動(dòng)形式。如圖1-1所示為集中傳動(dòng)分級(jí)變速系統(tǒng)，這個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的各滑移齒輪、固定齒輪、傳動(dòng)軸、軸承等傳動(dòng)件和執(zhí)行件等都集中在一個(gè)箱體內(nèi)，集中傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)現(xiàn)集中操縱，安裝調(diào)整方便。但由于所有傳動(dòng)件都集中在一個(gè)箱體內(nèi)，傳動(dòng)件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)直接影響執(zhí)行件運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性，傳動(dòng)件產(chǎn)生的熱量也會(huì)使執(zhí)行件產(chǎn)生熱變形，影響執(zhí)行件的工作精度。這種傳動(dòng)形式通常適用于結(jié)構(gòu)緊湊、精度要求不高的機(jī)械系統(tǒng)。 圖1-1 圖1-2（2） 分離傳動(dòng)。

5、指將傳動(dòng)鏈中大部分傳動(dòng)件安裝在遠(yuǎn)離執(zhí)行件的單獨(dú)箱體內(nèi)的傳動(dòng)形式，即變速部分與執(zhí)行件分開(kāi)。如圖1-2.分離傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)件與執(zhí)行件的分離，其主要優(yōu)點(diǎn)是：變速箱內(nèi)各傳動(dòng)件所產(chǎn)生的振動(dòng)和熱量不能直接傳遞給執(zhí)行件，從而減少執(zhí)行件的振動(dòng)和熱變形，有利于提高機(jī)械系統(tǒng)的精度。但分離傳動(dòng)結(jié)構(gòu)分散，不利于集中操縱，安裝和調(diào)整也不夠方便。2. 無(wú)極變速傳動(dòng)系統(tǒng)無(wú)極變速是指?jìng)鲃?dòng)鏈執(zhí)行件的速度在一定范圍內(nèi)能夠連續(xù)變化，即在變速范圍內(nèi)可以輸出連續(xù)變化的速度。有機(jī)械無(wú)極變速、液壓無(wú)極變速、電氣無(wú)級(jí)變速。3. 定比傳動(dòng)系統(tǒng)1.1.3傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1. 變速裝置變速裝置的作用是改變動(dòng)力機(jī)的輸出速度和轉(zhuǎn)矩以適用執(zhí)行系統(tǒng)的工作需

6、要。變速裝置應(yīng)滿足下列基本要求：（1） 滿足變速范圍和變速級(jí)數(shù)的要求。（2） 能傳遞足夠的功率或扭矩，且效率較高。（3） 體積小、重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。（4） 工藝性（加工、裝配、檢測(cè)和維修等）好，潤(rùn)滑和密封良好。 圖1-3 移齒輪變速裝置圖1-3所示為6級(jí)滑移齒輪變速裝置。電動(dòng)機(jī)經(jīng)定比傳動(dòng)Z1/Z2傳動(dòng)至軸I，軸I和軸III上分別裝有三聯(lián)滑移齒輪塊和雙聯(lián)滑移齒輪塊通過(guò)改變軸I-軸II之間的齒輪嚙合和軸II-軸III之間的齒輪嚙合的位置，軸III可以得到3×2=6種轉(zhuǎn)速。2. 啟停和換向裝置啟停和換向裝置的作用是用來(lái)控制執(zhí)行件的啟動(dòng)、停車以及改變運(yùn)動(dòng)方向。不同種類的機(jī)械對(duì)啟停和換向裝置的

7、使用要求不同，一般有三種工作狀態(tài)：其一是不需要頻繁啟停且無(wú)換向要求；其二是需要換向但不頻繁；其三是啟停和換向都很頻繁。啟停換向裝置的基本要求有以下兩個(gè)方面：（1） 操作方便省力，并能傳遞足夠的動(dòng)力。（2） 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠。1-左螺母；2-彈簧銷；3-左頂套；4-鋼球；5-錐面固定套；6-右頂套；7-右螺母；8-花鍵軸I；9-圓銷軸；10-操縱套筒；11-外摩擦片；12-內(nèi)摩擦片；13-止動(dòng)墊片 圖1-4齒輪-摩擦離合器換向裝置3. 制動(dòng)裝置制動(dòng)裝置的作用就是使執(zhí)行件的運(yùn)動(dòng)能迅速停止。由于運(yùn)動(dòng)構(gòu)件具有慣性，當(dāng)啟停裝置斷開(kāi)后，運(yùn)動(dòng)構(gòu)件不能立即停止，而是逐漸減速直到停車。運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的轉(zhuǎn)速越高，慣性

8、越大、摩擦阻力越小，則停車時(shí)間也就越長(zhǎng)。為了節(jié)省輔助時(shí)間，應(yīng)安裝制動(dòng)裝置。要求有以下三個(gè)方面：（1） 操縱方便省力，工作可靠，制動(dòng)平穩(wěn)迅速；（2） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸?。唬?） 耐磨性高，散熱好。圖3-5所示為帶式制動(dòng)器，它由控制桿1、控制桿2、制動(dòng)帶3、制動(dòng)盤(pán)4和調(diào)節(jié)螺母5等部分組成。圖3-5 帶式制動(dòng)器4. 安全保護(hù)裝置傳動(dòng)系統(tǒng)中的安全保護(hù)裝置，主要是對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)的各傳動(dòng)件起著安全保護(hù)作用，避免因機(jī)械過(guò)載或者操縱者的誤動(dòng)作而損壞機(jī)件。圖3-6鋼球式安全離合器1.2分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)分級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)中最常用的傳動(dòng)形式之一，是變速傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。1.2.1轉(zhuǎn)速圖圖3-7（a）所示為

9、12級(jí)變速的傳動(dòng)系統(tǒng)圖，其輸出轉(zhuǎn)速為31.5r/min、45r/min、63r/min、90r/min、125/min、180r/min、250/min、31.5r/min、355r/min、500r/min、710r/min、1000/min、1400r/min，公比=1.41，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1440r/min。這個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)共有5根軸，其中IV為輸出軸。軸I與軸II之間為傳動(dòng)組a，軸II與軸III之間為傳動(dòng)組b，軸III與軸IV之間為傳動(dòng)組c。傳動(dòng)系統(tǒng)圖具有清晰直觀的特點(diǎn)，它可以清晰的看出傳動(dòng)系統(tǒng)的總體構(gòu)成。但由于從傳動(dòng)系統(tǒng)圖中不能直接看出輸出軸的各級(jí)轉(zhuǎn)速值，且繪制較麻煩，因此傳動(dòng)系統(tǒng)圖的應(yīng)

10、用受到一定限制。圖3-7（b）所示為上述12級(jí)變速的傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速圖，它的繪制要比傳動(dòng)系統(tǒng)圖簡(jiǎn)單。轉(zhuǎn)速圖不僅可以表示出傳動(dòng)系統(tǒng)圖要表達(dá)的內(nèi)容，還可以清楚地看出其輸出的轉(zhuǎn)速范圍以及得到各級(jí)轉(zhuǎn)速所經(jīng)過(guò)的傳動(dòng)路線。圖3-7 12級(jí)變速傳動(dòng)系統(tǒng)1. 轉(zhuǎn)速圖的含義（1） 軸線。軸線代表各傳動(dòng)軸，用距離相等的一組豎直細(xì)實(shí)線表示。軸線之間的距離不代表各軸間的中心距。（2） 轉(zhuǎn)速線。轉(zhuǎn)速線代表各軸和傳動(dòng)件可能得到的轉(zhuǎn)速，用距離相等的水平細(xì)實(shí)線表示。相鄰轉(zhuǎn)速線之間的間隔距離為lg，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，可以省略對(duì)數(shù)符號(hào)。（3） 轉(zhuǎn)速點(diǎn)。轉(zhuǎn)速點(diǎn)代表各軸得到的轉(zhuǎn)速，用圓圈或者黑點(diǎn)表示。（4） 傳動(dòng)線。傳動(dòng)線表示各個(gè)傳動(dòng)副

11、的傳動(dòng)比，用兩軸之間的粗實(shí)線表示。如果傳動(dòng)線從左向右向下傾斜，表示降速傳動(dòng)；如果傳動(dòng)線從左向右向上傾斜，表示升速傳動(dòng)；當(dāng)傳動(dòng)線為水平線時(shí)，表示等速傳動(dòng)。軸I的轉(zhuǎn)速為軸I與軸II有傳動(dòng)組a，其傳動(dòng)比分別為在轉(zhuǎn)速圖上表現(xiàn)為軸I與軸II之間有三條傳動(dòng)線，分別為水平、降一格、降兩格。軸II與軸III有傳動(dòng)組b，其傳動(dòng)比分別為軸III與軸IV之間有傳動(dòng)組c，傳動(dòng)比分別為2. 轉(zhuǎn)速圖表達(dá)的內(nèi)容（1） 各級(jí)輸出轉(zhuǎn)速的傳動(dòng)路線（2） 傳動(dòng)組數(shù)和每個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)的傳動(dòng)副數(shù)。從轉(zhuǎn)速圖中可以清楚地看出：共有三個(gè)傳動(dòng)組a，b，c。每個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)的傳動(dòng)副數(shù)分別是3，2,2，即共有3X2X2=12.（3） 傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù) 級(jí)

12、比：同一傳動(dòng)組內(nèi)相鄰兩個(gè)傳動(dòng)副傳動(dòng)比之比。 級(jí)比指數(shù)：是指同一傳動(dòng)組內(nèi)相鄰兩個(gè)傳動(dòng)副傳動(dòng)比之比的指數(shù)值（4） 基本組和擴(kuò)大組基本組：指級(jí)比指數(shù)等于1的傳動(dòng)組。在一個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中一般總會(huì)有一個(gè)基本組。示例中，傳動(dòng)組a的級(jí)比指數(shù)等于1，即傳動(dòng)組a為基本組。在轉(zhuǎn)速圖上看，傳動(dòng)組a內(nèi)相鄰的傳動(dòng)線之間的開(kāi)口為1格，這是基本組的特征。擴(kuò)大組：級(jí)比指數(shù)大于1的傳動(dòng)組。1.2.2結(jié)構(gòu)網(wǎng)和結(jié)構(gòu)式1. 結(jié)構(gòu)網(wǎng)。結(jié)構(gòu)網(wǎng)可以看成一個(gè)簡(jiǎn)化的轉(zhuǎn)速圖，它只表示各傳動(dòng)組內(nèi)傳動(dòng)比的相對(duì)關(guān)系，而不表示轉(zhuǎn)速值得大小和各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比值。2. 結(jié)構(gòu)式。結(jié)構(gòu)網(wǎng)表達(dá)直觀、易于理解，但繪制較為麻煩?？梢杂煤?jiǎn)單的結(jié)構(gòu)式代替結(jié)構(gòu)圖，結(jié)構(gòu)式的一般

13、書(shū)寫(xiě)形式：Z為系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速指數(shù)；3-7所示的結(jié)構(gòu)網(wǎng)寫(xiě)成結(jié)構(gòu)式：在輸出轉(zhuǎn)速無(wú)連續(xù)重復(fù)的情況下，按擴(kuò)大順序后一傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)等于前一傳動(dòng)組的傳動(dòng)副數(shù)與級(jí)比指數(shù)的乘積1.2.3轉(zhuǎn)速圖的擬定1） 前多后少原則：在一個(gè)傳動(dòng)鏈的各傳動(dòng)組中，應(yīng)盡量使得按傳動(dòng)順序在前面的傳動(dòng)組內(nèi)的傳動(dòng)副數(shù)多，而后面的傳動(dòng)組內(nèi)的傳動(dòng)副少。符合前多后少原則，而不符合。2） 前密后疏原則：盡可能的是傳動(dòng)順序在前面的傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)?。ńY(jié)構(gòu)網(wǎng)密），后面?zhèn)鲃?dòng)組內(nèi)的級(jí)比指數(shù)大（結(jié)構(gòu)網(wǎng)稀疏）。 圖3-8 兩種18級(jí)轉(zhuǎn)速比較3） 升2降4原則：在升速傳動(dòng)的傳動(dòng)副的傳動(dòng)比不要大于2，降速傳動(dòng)的傳動(dòng)副的傳動(dòng)比不要小于1/4.4） 前快后慢原則：在確定轉(zhuǎn)速圖的各軸轉(zhuǎn)速時(shí)，應(yīng)使前面?zhèn)鲃?dòng)軸的最低轉(zhuǎn)速盡可能高一些，把降速傳動(dòng)比較