第五章 傳動系統(tǒng)設(shè)計

1、第五章第五章 傳動系統(tǒng)設(shè)計傳動系統(tǒng)設(shè)計 5-1 傳動系統(tǒng)的功能和要求傳動系統(tǒng)的功能和要求 傳動系統(tǒng)是位于動力機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)（或執(zhí)行構(gòu)件）之間的中間裝置，它傳動系統(tǒng)是位于動力機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)（或執(zhí)行構(gòu)件）之間的中間裝置，它的作用是的作用是將動力機(jī)的運(yùn)動和動力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)將動力機(jī)的運(yùn)動和動力傳遞給執(zhí)行機(jī)構(gòu)（執(zhí)行構(gòu)件）。（執(zhí)行構(gòu)件）。 傳動系統(tǒng)是由傳動系統(tǒng)是由運(yùn)動鏈及相應(yīng)的聯(lián)系裝置運(yùn)動鏈及相應(yīng)的聯(lián)系裝置組成的。組成的。 傳動系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分，傳動系統(tǒng)的優(yōu)劣將直接影響到機(jī)傳動系統(tǒng)是機(jī)械系統(tǒng)的重要組成部分，傳動系統(tǒng)的優(yōu)劣將直接影響到機(jī)械系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性。械系統(tǒng)的性能和經(jīng)濟(jì)性。 有一些機(jī)器的動力

2、機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接聯(lián)接，如風(fēng)扇、水泵等。但大多數(shù)有一些機(jī)器的動力機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接聯(lián)接，如風(fēng)扇、水泵等。但大多數(shù)機(jī)器，在動力機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)間設(shè)有傳動系統(tǒng)。機(jī)器，在動力機(jī)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)間設(shè)有傳動系統(tǒng)。 制動器制動器2、減速器、減速器1及聯(lián)軸器及聯(lián)軸器4組成了組成了傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)。7654321DV圖圖5-1 起重機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖起重機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動簡圖1-減速器減速器 2-制動器制動器 3-電動機(jī)電動機(jī) 4-聯(lián)軸器聯(lián)軸器 5-卷筒卷筒 6-鋼絲繩鋼絲繩 7-吊鉤吊鉤電動機(jī)電動機(jī)3為為動力機(jī)動力機(jī)； 卷筒卷筒5、鋼絲繩、鋼絲繩6和吊鉤和吊鉤7為為執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 一、傳動系統(tǒng)的功能一、傳動系統(tǒng)的功能1、改變

3、動力機(jī)輸出的運(yùn)動形式或轉(zhuǎn)速，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求。、改變動力機(jī)輸出的運(yùn)動形式或轉(zhuǎn)速，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求。 動力機(jī)輸出的一般是等速連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，而執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動形式是多動力機(jī)輸出的一般是等速連續(xù)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，而執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動形式是多種多樣的。當(dāng)兩者的運(yùn)動形式不相同時，要求傳動系統(tǒng)能夠種多樣的。當(dāng)兩者的運(yùn)動形式不相同時，要求傳動系統(tǒng)能夠改變動力機(jī)輸出改變動力機(jī)輸出的運(yùn)動形式的運(yùn)動形式，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求。當(dāng)兩者運(yùn)動形式相同時，還有轉(zhuǎn)速、，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求。當(dāng)兩者運(yùn)動形式相同時，還有轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩是否相同的問題，這就要求傳動系統(tǒng)具有轉(zhuǎn)矩是否相同的問題，這就要求傳動系統(tǒng)具有減速增矩減速增矩或或增速

4、減矩增速減矩的作用。的作用。2、調(diào)節(jié)動力機(jī)輸出的速度、轉(zhuǎn)矩或力，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求。、調(diào)節(jié)動力機(jī)輸出的速度、轉(zhuǎn)矩或力，以滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)的要求。 執(zhí)行系統(tǒng)有時要求在不同的速度、轉(zhuǎn)矩或力下工作，直接改變動力機(jī)的執(zhí)行系統(tǒng)有時要求在不同的速度、轉(zhuǎn)矩或力下工作，直接改變動力機(jī)的速度、轉(zhuǎn)矩或力不可能或不經(jīng)濟(jì)，就要用傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這一要求。速度、轉(zhuǎn)矩或力不可能或不經(jīng)濟(jì)，就要用傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)這一要求。3、分配動力機(jī)輸出的運(yùn)動和動力，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求。、分配動力機(jī)輸出的運(yùn)動和動力，以滿足執(zhí)行系統(tǒng)的要求。 有時要用一個動力機(jī)驅(qū)動若干個位置、運(yùn)動形式或速度不相同的執(zhí)行機(jī)有時要用一個動力機(jī)驅(qū)動若干個位置、運(yùn)動形式

5、或速度不相同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，要靠傳動系統(tǒng)把運(yùn)動或動力分配到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。構(gòu)，要靠傳動系統(tǒng)把運(yùn)動或動力分配到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)。二、對傳動系統(tǒng)的要求二、對傳動系統(tǒng)的要求 1）考慮動力機(jī)與執(zhí)行系統(tǒng)的匹配，使它們的機(jī)械特性相適應(yīng)，并使兩）考慮動力機(jī)與執(zhí)行系統(tǒng)的匹配，使它們的機(jī)械特性相適應(yīng)，并使兩者的工作點(diǎn)接近各自的最佳工況點(diǎn)且工作平穩(wěn)。者的工作點(diǎn)接近各自的最佳工況點(diǎn)且工作平穩(wěn)。 以起重機(jī)為例，動力機(jī)為三相交流異步電動機(jī)，它的固有機(jī)械特性如圖以起重機(jī)為例，動力機(jī)為三相交流異步電動機(jī)，它的固有機(jī)械特性如圖a)所示。起重機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩的機(jī)械特性，如圖所示。起重機(jī)具有恒轉(zhuǎn)矩的機(jī)械特性，如圖b)所示。兩者匹配后，希望電所示。

6、兩者匹配后，希望電動機(jī)在固有機(jī)械特性的動機(jī)在固有機(jī)械特性的HB段接近額定點(diǎn)段接近額定點(diǎn)B處工作，而起重機(jī)卷筒上的轉(zhuǎn)矩為處工作，而起重機(jī)卷筒上的轉(zhuǎn)矩為MW，轉(zhuǎn)速為，轉(zhuǎn)速為nW，在，在W點(diǎn)工作。點(diǎn)工作。a） nMnWMWMZWb） 要實(shí)現(xiàn)上述要求，就要靠傳動系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)上述要求，就要靠傳動系統(tǒng)。BWdZtotdwMMJdt2）滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)在）滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)在起動起動、制動制動、調(diào)速調(diào)速、反向反向和和空載空載等方面的要求。等方面的要求。 系統(tǒng)在起動時，系統(tǒng)在起動時，起動力矩一般大于正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的力矩起動力矩一般大于正常穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的力矩。如起重機(jī)，。如起重機(jī)，起動力矩除要克服提升重物的阻力矩外，還應(yīng)使重物

7、及一切運(yùn)動構(gòu)件產(chǎn)生加起動力矩除要克服提升重物的阻力矩外，還應(yīng)使重物及一切運(yùn)動構(gòu)件產(chǎn)生加速度。速度。 設(shè)機(jī)械系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上起動力矩為設(shè)機(jī)械系統(tǒng)折算到電動機(jī)軸上起動力矩為Md： 異步電動機(jī)的起動力矩為異步電動機(jī)的起動力矩為Mst，Mst=stMN。若若Msti2i3i41234離合離合狀態(tài)狀態(tài)M2、M3接合接合M1、M4分離分離M2、M4接合接合M1、M3分離分離M1、M3接合接合M2、M4分離分離M1、M4接合接合M2、M3分離分離變速變速箱速箱速比比925751854i25. 348521854i82. 534661854i13.163466524825751854i 離合器變速機(jī)構(gòu)可以

8、克服滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：如（離合器變速機(jī)構(gòu)可以克服滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：如（1 1）可實(shí)現(xiàn)在運(yùn)）可實(shí)現(xiàn)在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速轉(zhuǎn)中變速( (采用摩擦離合器采用摩擦離合器) )；（；（2 2）變速過程中齒輪不用軸向移動，就可實(shí)現(xiàn)）變速過程中齒輪不用軸向移動，就可實(shí)現(xiàn)變速，因此，可采用斜齒圓柱齒輪傳動，傳動平穩(wěn)；（變速，因此，可采用斜齒圓柱齒輪傳動，傳動平穩(wěn)；（3 3）軸向尺寸較?。┹S向尺寸較小( (離離合器摩擦片間隙大大小于齒輪寬度合器摩擦片間隙大大小于齒輪寬度) )。 但離合器變速機(jī)構(gòu)中各齒輪副處于常嚙合狀態(tài)，磨損較大，有空轉(zhuǎn)損失，但離合器變速機(jī)構(gòu)中各齒輪副處于常嚙合狀態(tài)，磨損較大，有空轉(zhuǎn)損失，傳動

9、效率較低。傳動效率較低。n1n2n34b，三，三聯(lián)齒輪應(yīng)保證聯(lián)齒輪應(yīng)保證L7b；采用圖；采用圖5-32所示的寬式滑移齒輪，雙聯(lián)齒輪軸向尺寸應(yīng)所示的寬式滑移齒輪，雙聯(lián)齒輪軸向尺寸應(yīng)保證保證L6b，三聯(lián)齒輪應(yīng)保證，三聯(lián)齒輪應(yīng)保證L11b。 對于變速組內(nèi)各對轉(zhuǎn)動副的傳動比關(guān)系，可以用轉(zhuǎn)速圖更形象、更清晰對于變速組內(nèi)各對轉(zhuǎn)動副的傳動比關(guān)系，可以用轉(zhuǎn)速圖更形象、更清晰地加以表示。地加以表示。 設(shè)有一兩軸三聯(lián)齒輪變速組，三聯(lián)齒輪在高速軸設(shè)有一兩軸三聯(lián)齒輪變速組，三聯(lián)齒輪在高速軸上，齒數(shù)分別為上，齒數(shù)分別為Z1、Z2、Z3（Z1Z2Z5Z6）。）。n0Z2Z1Z3Z5Z6Z4該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)3個傳動

10、比：個傳動比：14101ZZnni25202ZZnni36303ZZnni321iii令令Z6=Z3可輸出可輸出3個轉(zhuǎn)速：個轉(zhuǎn)速：則則i3=1， n3=n0可畫出如下圖所示的變速裝置的轉(zhuǎn)速圖：可畫出如下圖所示的變速裝置的轉(zhuǎn)速圖： n1n2n3n0101inn 202inn 303inn 3i1i2i轉(zhuǎn)速線轉(zhuǎn)速線 軸線軸線 兩軸三聯(lián)齒輪變速組兩軸三聯(lián)齒輪變速組的轉(zhuǎn)速圖的轉(zhuǎn)速圖 轉(zhuǎn)速圖可表示如下一些內(nèi)容：轉(zhuǎn)速圖可表示如下一些內(nèi)容： 距離相等的一組豎線表示變速組中各傳動軸。距離相等的一組豎線表示變速組中各傳動軸。 本變速組中只有兩根軸，因此有兩根豎線。左邊本變速組中只有兩根軸，因此有兩根豎線。左邊的

11、一根為主動軸的一根為主動軸，右邊的一根為從動軸，右邊的一根為從動軸。、順序按照從動力機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序排列。順序按照從動力機(jī)到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的順序排列。 本變速組有本變速組有3個轉(zhuǎn)速，故有個轉(zhuǎn)速，故有3條水平線。從下到上的各線，轉(zhuǎn)速依次升高，條水平線。從下到上的各線，轉(zhuǎn)速依次升高，越在下的線，轉(zhuǎn)速越低。越在下的線，轉(zhuǎn)速越低。距離相等的一組橫線代表轉(zhuǎn)速線。距離相等的一組橫線代表轉(zhuǎn)速線。 主動軸主動軸與最高水平線的交點(diǎn)為與最高水平線的交點(diǎn)為n0，表示主動軸的轉(zhuǎn)速為，表示主動軸的轉(zhuǎn)速為n0 ；被動軸；被動軸與與3根水平線的交點(diǎn)分別為根水平線的交點(diǎn)分別為n1、n2、n3(從下向上從下向上)，分別表示軸，分別

12、表示軸有有3個轉(zhuǎn)速，個轉(zhuǎn)速，且滿足且滿足n1n27b，采，采用寬式滑移齒輪，用寬式滑移齒輪，l 11b，其結(jié)果使軸的跨度較大，軸就可能出現(xiàn)剛度和強(qiáng)，其結(jié)果使軸的跨度較大，軸就可能出現(xiàn)剛度和強(qiáng)度不能滿足要求的問題。度不能滿足要求的問題。Z5Z6Z4Z7Z8Z1Z2Z3Z9Z10Z11Z12L7b(11b)lL7b(11b)其對應(yīng)的變速級數(shù)為：其對應(yīng)的變速級數(shù)為：C=C1C2=33=9 圖圖5-35所示的折回傳動中，在兩根軸上各裝了所示的折回傳動中，在兩根軸上各裝了3個齒輪和一個離合器，個齒輪和一個離合器，可實(shí)現(xiàn)可實(shí)現(xiàn)4個傳動比，若要加大變速級數(shù)，軸上裝的齒輪數(shù)和離合器數(shù)目還會個傳動比，若要加大變

13、速級數(shù)，軸上裝的齒輪數(shù)和離合器數(shù)目還會增加，同樣會出現(xiàn)軸過長的問題。增加，同樣會出現(xiàn)軸過長的問題。 圖圖5-38所示的背輪機(jī)構(gòu)傳動中，中間軸上有所示的背輪機(jī)構(gòu)傳動中，中間軸上有6個齒輪，輸出軸上有個齒輪，輸出軸上有5個齒個齒輪和輪和2個滑移套，其可實(shí)現(xiàn)個滑移套，其可實(shí)現(xiàn)5級變速。若想再增加變速級數(shù)，還要在軸上增加級變速。若想再增加變速級數(shù)，還要在軸上增加齒輪和滑移套，也存在軸長度過大的問題。齒輪和滑移套，也存在軸長度過大的問題。 結(jié)論：結(jié)論：當(dāng)變速級數(shù)當(dāng)變速級數(shù)Z大于一定值時，就不能采用二軸變速傳動大于一定值時，就不能采用二軸變速傳動。 當(dāng)要求變速級數(shù)多于當(dāng)要求變速級數(shù)多于5級時，一般不采用二

14、軸變速傳動裝置，而將若干個級時，一般不采用二軸變速傳動裝置，而將若干個二軸變速傳動裝置串聯(lián)起來，組成多軸變速傳動。二軸變速傳動裝置串聯(lián)起來，組成多軸變速傳動。 除通用金屬切削機(jī)床的變速級數(shù)較多外，其它各類機(jī)械的變速級數(shù)不超除通用金屬切削機(jī)床的變速級數(shù)較多外，其它各類機(jī)械的變速級數(shù)不超過過6級，采用由級，采用由2個二軸變速傳動裝置組合成的三軸變速傳動裝置就可以解決個二軸變速傳動裝置組合成的三軸變速傳動裝置就可以解決問題。問題。以以6級變速傳動為例，介紹多軸變速傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計的方法。級變速傳動為例，介紹多軸變速傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計的方法。 組成多軸變速傳動的二軸變速傳動裝置的變速級數(shù)分別為組成多軸變

15、速傳動的二軸變速傳動裝置的變速級數(shù)分別為C1，C2，Cn，則多軸變速傳動裝置的變速級數(shù)為，則多軸變速傳動裝置的變速級數(shù)為C=C1C2.Cn。 實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)6級變速傳動，可采用滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，只需將一個級變速傳動，可采用滑移齒輪變速機(jī)構(gòu)，只需將一個3聯(lián)滑移齒輪聯(lián)滑移齒輪變速組和一個變速組和一個2聯(lián)滑移齒輪變速組串聯(lián)起來即可。聯(lián)滑移齒輪變速組串聯(lián)起來即可。1、設(shè)計步驟、設(shè)計步驟( (1) )確定傳動順序：確定傳動順序： 如采用如采用2個二軸滑移齒輪變速傳動機(jī)構(gòu)串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)個二軸滑移齒輪變速傳動機(jī)構(gòu)串聯(lián)來實(shí)現(xiàn)6級變速。這時有級變速。這時有P137圖圖5-43所示的兩個方案。所示的兩個方案。 確定確定3聯(lián)

16、齒輪變速組和聯(lián)齒輪變速組和2聯(lián)齒輪變速組的順序。聯(lián)齒輪變速組的順序。 以以6級變速傳動為例，介紹多軸變速傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計的方法。級變速傳動為例，介紹多軸變速傳動系統(tǒng)運(yùn)動設(shè)計的方法。Z5Z6Z4Z7Z8Z1Z2Z3Z9Z10Z5= Z6Z7= Z8n0 方案方案1：3聯(lián)滑移齒輪放在輸入軸聯(lián)滑移齒輪放在輸入軸上，把上，把2聯(lián)滑移齒放在中間軸聯(lián)滑移齒放在中間軸上，上，這種傳動順序叫：這種傳動順序叫：6=32傳動傳動(前面數(shù)字表示高速級移動齒輪數(shù)前面數(shù)字表示高速級移動齒輪數(shù)) 。 其中高速級：其中高速級：i1= ， i2=1 ， i3=1/ ，而低速級：，而低速級： i1= 3， i2=191012Z

17、ZZZi 91056ZZZZi 91034ZZZZi 7812ZZZZi 7856ZZZZi 7834ZZZZi n0n4n3n2n1n5n6i1i2i3i1i2 方案方案2：把把2聯(lián)滑移齒輪放在輸入軸聯(lián)滑移齒輪放在輸入軸上，把上，把3聯(lián)滑移齒輪放在中間軸聯(lián)滑移齒輪放在中間軸上，這種傳動順序叫：上，這種傳動順序叫：6=23傳動傳動。 Z5Z6Z4Z7Z8Z1Z2Z3Z9Z10Z1= Z2Z9= Z10n0其中高速級：其中高速級：i1= 3 ，i2=1低速級：低速級： i1= ， i2=1 ， i3=1 / n4n3n2n1n5n6i1i2i3i1i25634ZZZZi 7834ZZZZi 91

18、034ZZZZi 91012ZZZZi 5612ZZZZi 7812ZZZZi 對于減速傳動，傳動順序應(yīng)是對于減速傳動，傳動順序應(yīng)是前多后少前多后少，這樣高速軸上的傳動件多，可，這樣高速軸上的傳動件多，可以節(jié)約材料，減小變速箱尺寸，減輕重量。以節(jié)約材料，減小變速箱尺寸，減輕重量。 因此，因此，“6=32”傳動順序傳動順序優(yōu)于優(yōu)于“6=23”傳動順序。傳動順序。 ( (2) )確定變速順序確定變速順序 基本變速組基本變速組 若變速組的若變速組的級比級比 a與輸出軸轉(zhuǎn)速系列的公比與輸出軸轉(zhuǎn)速系列的公比相等，相等， 即即級比指數(shù)級比指數(shù)a=1，這，這個變速組叫基本變速組。個變速組叫基本變速組。 例題

19、例題5-1方案方案1中的中的3聯(lián)齒輪變速組的聯(lián)齒輪變速組的3個傳動比為：個傳動比為：i1= 3 ， i2= 2 ， i3= ，級比為，級比為 ，級比指數(shù)，級比指數(shù)a=1，它是基本變速組。方案，它是基本變速組。方案2： i1= 2 ， i2= ， i3= 1 ，圖，圖5-44中中軸和軸和軸間軸間3聯(lián)齒輪變速組：聯(lián)齒輪變速組： i1= ， i2= 1 ， i3= 1/ ，它們也是基本變速組。，它們也是基本變速組。 確定確定基本變速組基本變速組和和擴(kuò)大變速組擴(kuò)大變速組的排列順序。的排列順序。 在變速組中相鄰兩級傳動比的比值稱為在變速組中相鄰兩級傳動比的比值稱為級比級比，級比以，級比以 a表示。其中表

20、示。其中為為輸出軸轉(zhuǎn)速系列的公比，輸出軸轉(zhuǎn)速系列的公比， a為為級比指數(shù)級比指數(shù)。按照。按照 a 的不同，變速組可以分為：的不同，變速組可以分為：基本變速組和擴(kuò)大變速組?；咀兯俳M和擴(kuò)大變速組。 擴(kuò)大變速組擴(kuò)大變速組 若若變速組的級比指數(shù)變速組的級比指數(shù)a等于基本變速組的傳動副數(shù)等于基本變速組的傳動副數(shù)，這個變速組叫，這個變速組叫擴(kuò)大變擴(kuò)大變速組速組。 圖圖5-44中，雙聯(lián)齒輪變速組傳動比：中，雙聯(lián)齒輪變速組傳動比： i1= 3，i2=1 ，級比為，級比為 3 ，級比，級比指數(shù)指數(shù)a=3，等于三聯(lián)齒輪變速組基本變速組的傳動副數(shù)，等于三聯(lián)齒輪變速組基本變速組的傳動副數(shù)3，這個雙聯(lián)齒輪變速，這個雙

21、聯(lián)齒輪變速組叫擴(kuò)大變速組。組叫擴(kuò)大變速組。 如如P137圖圖5-44，由圖可看出這個變速機(jī)構(gòu)由兩個變速組組成，高速級為，由圖可看出這個變速機(jī)構(gòu)由兩個變速組組成，高速級為3聯(lián)齒輪變速組，低速級為聯(lián)齒輪變速組，低速級為2聯(lián)齒輪變速級。聯(lián)齒輪變速級。 為使輸出軸的為使輸出軸的6個轉(zhuǎn)速個轉(zhuǎn)速n1、n2、n3、n4、n5、n6排列成等比級數(shù)數(shù)列，三排列成等比級數(shù)數(shù)列，三軸變速傳動應(yīng)由一個基本變速組和一個擴(kuò)大變速組組成。軸變速傳動應(yīng)由一個基本變速組和一個擴(kuò)大變速組組成。n4n3n2n1n5n6n0i1i2i3i1i2i1= i2= 1 i3= 1/ 級比為：級比為： 基本組基本組i1= 3i2=1級比為：

22、級比為： 3 擴(kuò)大組擴(kuò)大組代號：代號：6=3123 圖圖5-44速度圖所示的變速組傳動比分配規(guī)律表示結(jié)構(gòu)式：速度圖所示的變速組傳動比分配規(guī)律表示結(jié)構(gòu)式： 6=31236表示可實(shí)現(xiàn)表示可實(shí)現(xiàn)6個速比；個速比； 31表示級比為表示級比為的的3聯(lián)齒輪變速組在高速級，它是基本組。寫在前面表示聯(lián)齒輪變速組在高速級，它是基本組。寫在前面表示3聯(lián)滑移齒輪在高速軸聯(lián)滑移齒輪在高速軸上；上； 23表示級比為表示級比為 3的的2聯(lián)齒輪變速組在低速級，它是擴(kuò)大組。寫在后面表聯(lián)齒輪變速組在低速級，它是擴(kuò)大組。寫在后面表示示2聯(lián)滑移齒輪裝在中間軸聯(lián)滑移齒輪裝在中間軸上；上；下標(biāo)下標(biāo)1、3分別表示相應(yīng)的級比指數(shù)。分別表示

23、相應(yīng)的級比指數(shù)。式中：式中：i1= ， i2= 1 ， i3= 1/ 基本組：基本組： 級比為：級比為： 非擴(kuò)大組：非擴(kuò)大組： i1= 3， i2=1/ 級比為：級比為： 4 代號：代號：6=3124 i1i2i3i1i2n4n3n2n1n5n6 若變速機(jī)構(gòu)中若變速機(jī)構(gòu)中 3聯(lián)齒輪變速組傳動比：聯(lián)齒輪變速組傳動比：i1= ， i2= 1 ， i3= 1/ ，級比為，級比為 ； 2聯(lián)齒輪變速組傳動比：聯(lián)齒輪變速組傳動比：i1= 3， i2=1/ ，級比為，級比為 4 ，它不是擴(kuò)大變，它不是擴(kuò)大變速組速組非擴(kuò)大組非擴(kuò)大組。 由這樣兩個變速組組成的機(jī)構(gòu)，當(dāng)輸出由這樣兩個變速組組成的機(jī)構(gòu)，當(dāng)輸出的轉(zhuǎn)速

24、的轉(zhuǎn)速n1、n2、n3、n4、n5、n6按照等比級按照等比級數(shù)排列時，數(shù)排列時， n3與與n4之間出現(xiàn)空擋之間出現(xiàn)空擋 。有時這有時這種機(jī)構(gòu)輸出的轉(zhuǎn)速還會出現(xiàn)重復(fù)。種機(jī)構(gòu)輸出的轉(zhuǎn)速還會出現(xiàn)重復(fù)。 結(jié)論：結(jié)論：為了避免空檔和重復(fù)轉(zhuǎn)速的出現(xiàn)，三軸變速傳動應(yīng)由一個基本變?yōu)榱吮苊饪諜n和重復(fù)轉(zhuǎn)速的出現(xiàn)，三軸變速傳動應(yīng)由一個基本變速組和一個擴(kuò)大變速組組成速組和一個擴(kuò)大變速組組成。 在采用基本組與擴(kuò)大組組合實(shí)現(xiàn)在采用基本組與擴(kuò)大組組合實(shí)現(xiàn)6級變速時，傳動系統(tǒng)的傳動順序和變級變速時，傳動系統(tǒng)的傳動順序和變速順序有如下速順序有如下4種結(jié)構(gòu)方案：種結(jié)構(gòu)方案： 6=31236=3221基本組基本組+擴(kuò)大組擴(kuò)大組擴(kuò)大

25、組擴(kuò)大組+基本組基本組6=21326=2331擴(kuò)大組擴(kuò)大組+基本組基本組基本組基本組+擴(kuò)大組擴(kuò)大組方案中方案中3聯(lián)齒輪變速組在高速級，聯(lián)齒輪變速組在高速級，2聯(lián)齒輪變速組在低速級；聯(lián)齒輪變速組在低速級；方案中方案中 2聯(lián)齒輪變速組在高速級，聯(lián)齒輪變速組在高速級，3聯(lián)齒輪變速組在低速級。聯(lián)齒輪變速組在低速級。4種結(jié)構(gòu)方案的轉(zhuǎn)速圖可見種結(jié)構(gòu)方案的轉(zhuǎn)速圖可見P138圖圖5-46。n6n5n4n3n2n1a)6=3123n06=3221b)n6n5n4n3n2n1n06=31236=3221基本組基本組+擴(kuò)大組擴(kuò)大組擴(kuò)大組擴(kuò)大組+基本組基本組c)6=2132n6n5n4n3n2n1n06=2331d)

26、n6n5n4n3n2n1n06=21326=2331擴(kuò)大組擴(kuò)大組+基本組基本組基本組基本組+擴(kuò)大組擴(kuò)大組結(jié)論：結(jié)論：4個方案中，個方案中，a)方案：方案：6=3123最好最好。 對上述對上述4個方案從兩方面作對比：個方案從兩方面作對比： 3聯(lián)齒輪變速組放在高速處比聯(lián)齒輪變速組放在高速處比2聯(lián)齒輪放在高速處好?？煽闯雎?lián)齒輪放在高速處好。可看出a)好于好于c)。 中間軸中間軸(軸軸)的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之差較小為好。的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之差較小為好。為什么中間軸為什么中間軸(軸軸) )上最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之差應(yīng)較小呢？上最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之差應(yīng)較小呢？ 一個傳動零件在多種轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，傳遞的功率不變

27、時，一個傳動零件在多種轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，傳遞的功率不變時，應(yīng)按在最低轉(zhuǎn)速應(yīng)按在最低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核下運(yùn)行，進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核，因為這時零件受力最大；但，因為這時零件受力最大；但應(yīng)按最高轉(zhuǎn)速下應(yīng)按最高轉(zhuǎn)速下運(yùn)行來確定零件的精度運(yùn)行來確定零件的精度，因為這時零件的精度要求最高。為此希望變速組中，因為這時零件的精度要求最高。為此希望變速組中各軸的最高和最低轉(zhuǎn)速相差不要太大。各軸的最高和最低轉(zhuǎn)速相差不要太大。 可看出基本組放在高速處，擴(kuò)大組放在低速處較好。即：可看出基本組放在高速處，擴(kuò)大組放在低速處較好。即：a)好于好于b)，c)好于好于d)；(3)(3)確定各變速組的傳動比確定各變速組的傳動

28、比 對于傳動順序和變速順序相同的變速組結(jié)構(gòu)形式，還可選擇不同的傳動對于傳動順序和變速順序相同的變速組結(jié)構(gòu)形式，還可選擇不同的傳動比。以比。以6=3123結(jié)構(gòu)型式為例，可以有下面結(jié)構(gòu)型式為例，可以有下面4種不同的轉(zhuǎn)速圖方案。種不同的轉(zhuǎn)速圖方案。n6n5n4n3n2n1方案方案1n0i1= 2 ， i2= ， i3= 1基本組：基本組： 擴(kuò)大組：擴(kuò)大組： i1= 3， i2=1i1= 3 ， i2= 2 ， i3= 基本組：基本組： 擴(kuò)大組：擴(kuò)大組： i1= 2， i2= 1/ n0n6n5n4n3n2n1方案方案2方案方案4n0n6n5n4n3n2n1方案方案3n0n6n5n4n1n3n2i1=

29、 ， i2= 1 ， i3= 1 / 基本組：基本組： 擴(kuò)大組：擴(kuò)大組： i1= 3， i2=1i1= 3 ， i2= 2 ， i3= 基本組：基本組： 擴(kuò)大組：擴(kuò)大組： i1= ， i2= 1/ 2各傳動副的傳動比不應(yīng)超過極限傳動比：各傳動副的傳動比不應(yīng)超過極限傳動比： )(4max減速i)(5 . 2121(min增速i 方案方案1與方案與方案2結(jié)果相同；方案結(jié)果相同；方案3與方案與方案4結(jié)果相同。但它們的各級速比不結(jié)果相同。但它們的各級速比不同，在確定各級傳動比時，應(yīng)遵循如下同，在確定各級傳動比時，應(yīng)遵循如下3條原則：條原則： 盡量提高中間軸的最低轉(zhuǎn)速。為此，對于降速傳動，使盡量提高中間

30、軸的最低轉(zhuǎn)速。為此，對于降速傳動，使i1n2方案方案a)好于方案好于方案b)。方案方案1中，中， i1= 2 ， i1= 3 ， i1 i1，前大后??；，前大后??；方案方案1中，中，nmin =n4，方案，方案2中，中， nmin =n3 。 n6n5n4n3n2n1方案方案1n0n0n6n5n4n3n2n1方案方案2中間軸中間軸的最低轉(zhuǎn)速：的最低轉(zhuǎn)速： 因此，方案因此，方案2中間軸轉(zhuǎn)速較低；方案中間軸轉(zhuǎn)速較低；方案1從從軸到軸到軸不用增速，而方案軸不用增速，而方案2從從軸到軸到軸要增速，先減速后增速（增速會擴(kuò)大傳動誤差），所以方案軸要增速，先減速后增速（增速會擴(kuò)大傳動誤差），所以方案1好于好

31、于方案方案2。 因此，方案因此，方案3中中間軸轉(zhuǎn)速高于方案中中間軸轉(zhuǎn)速高于方案4。方案。方案3中，從中，從軸到軸到軸，經(jīng)擴(kuò)軸，經(jīng)擴(kuò)大組不用增速，就可得到大組不用增速，就可得到6個按等比數(shù)列排列的個按等比數(shù)列排列的6個轉(zhuǎn)速。而方案個轉(zhuǎn)速。而方案4由于基本組由于基本組速比太大，中間軸轉(zhuǎn)速太低，從速比太大，中間軸轉(zhuǎn)速太低，從軸到軸到軸要經(jīng)擴(kuò)大組增速才能得到軸要經(jīng)擴(kuò)大組增速才能得到6個按等個按等比數(shù)列排列的轉(zhuǎn)速，這種先減速后增速的傳動方法，顯然不合理，所以方案比數(shù)列排列的轉(zhuǎn)速，這種先減速后增速的傳動方法，顯然不合理，所以方案3好于方案好于方案4。 方案方案4n0n6n5n4n3n2n1方案方案3n0n

32、6n5n4n1n3n2方案方案3中，中，nmin =n4，方案，方案4中，中， nmin =n2 。 有利于減小噪聲有利于減小噪聲 分配傳動比時要避免有較大的升速傳動，升速傳動可使傳動誤差擴(kuò)大，分配傳動比時要避免有較大的升速傳動，升速傳動可使傳動誤差擴(kuò)大，引起較大的嚙合沖擊和噪聲。如果在運(yùn)動鏈的開始端就采用了較大的升速傳引起較大的嚙合沖擊和噪聲。如果在運(yùn)動鏈的開始端就采用了較大的升速傳動，則將使整個傳動系統(tǒng)的噪聲增大。圖動，則將使整個傳動系統(tǒng)的噪聲增大。圖5-47b)方案，擴(kuò)大組方案，擴(kuò)大組(從從軸到軸到軸軸的變速組，傳動比的變速組，傳動比i2= 1/ 2 ，是較大的升速傳動，采用這個方案不利

33、于降低，是較大的升速傳動，采用這個方案不利于降低噪聲噪聲)。方案。方案2也有這個問題。也有這個問題。從以上從以上3點(diǎn)可看出：方案點(diǎn)可看出：方案3傳動比分配方案好于方案傳動比分配方案好于方案4；方案；方案1好于方案好于方案2。對于多軸變速傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動設(shè)計時，還應(yīng)注意以下兩個問題：對于多軸變速傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動設(shè)計時，還應(yīng)注意以下兩個問題： (1)(1)應(yīng)適當(dāng)降低滑移齒輪的圓周速度。這樣有利于減小變速時的沖擊，振應(yīng)適當(dāng)降低滑移齒輪的圓周速度。這樣有利于減小變速時的沖擊，振動和噪聲。當(dāng)輸入變速裝置的轉(zhuǎn)速較高時，可在變速傳動前設(shè)定傳動比的減動和噪聲。當(dāng)輸入變速裝置的轉(zhuǎn)速較高時，可在變速傳動前設(shè)定傳動

34、比的減速傳動如速傳動如V V帶傳動。帶傳動。 (2)(2)滿足執(zhí)行系統(tǒng)對運(yùn)動要求的前提下，應(yīng)盡量縮短傳動系統(tǒng)的運(yùn)動鏈。滿足執(zhí)行系統(tǒng)對運(yùn)動要求的前提下，應(yīng)盡量縮短傳動系統(tǒng)的運(yùn)動鏈。 可減小傳動系統(tǒng)的零件，簡化結(jié)構(gòu)；可減小傳動系統(tǒng)的零件，簡化結(jié)構(gòu)；可減小制造和安裝誤差的積累，提高傳動精度；可減小制造和安裝誤差的積累，提高傳動精度；可減小傳動系統(tǒng)運(yùn)動構(gòu)件的慣性參數(shù)，改善傳動系統(tǒng)的力學(xué)性能；可減小傳動系統(tǒng)運(yùn)動構(gòu)件的慣性參數(shù)，改善傳動系統(tǒng)的力學(xué)性能；可減少運(yùn)動副的數(shù)量，從而減小因運(yùn)動副有間隙而產(chǎn)生的沖擊。可減少運(yùn)動副的數(shù)量，從而減小因運(yùn)動副有間隙而產(chǎn)生的沖擊。 對于要求輸入轉(zhuǎn)速較高而輸出轉(zhuǎn)速較低，即傳動

35、比較大的減速傳動系統(tǒng)，對于要求輸入轉(zhuǎn)速較高而輸出轉(zhuǎn)速較低，即傳動比較大的減速傳動系統(tǒng)，為減短運(yùn)動鏈，應(yīng)選擇可實(shí)現(xiàn)較大傳動比而運(yùn)動鏈較短的定傳動比的減速裝為減短運(yùn)動鏈，應(yīng)選擇可實(shí)現(xiàn)較大傳動比而運(yùn)動鏈較短的定傳動比的減速裝置，如：行星齒輪傳動、擺線針輪傳動、諧波齒輪傳動。置，如：行星齒輪傳動、擺線針輪傳動、諧波齒輪傳動。 例例5-2已知某制管機(jī)所用電動機(jī)轉(zhuǎn)速已知某制管機(jī)所用電動機(jī)轉(zhuǎn)速nm=1440r/min，執(zhí)行構(gòu)件，執(zhí)行構(gòu)件主軸轉(zhuǎn)主軸轉(zhuǎn)速速nw=45250r/min，主軸應(yīng)有，主軸應(yīng)有6級轉(zhuǎn)速。試擬定該制管機(jī)的變速傳動運(yùn)動設(shè)級轉(zhuǎn)速。試擬定該制管機(jī)的變速傳動運(yùn)動設(shè)計方案。計方案。解：解： 已知條件

36、：傳動系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)速已知條件：傳動系統(tǒng)輸入轉(zhuǎn)速nm=1440r/min，傳動系統(tǒng)輸出的最低轉(zhuǎn)速，傳動系統(tǒng)輸出的最低轉(zhuǎn)速nmin=45r/min，輸出的最高轉(zhuǎn)速，輸出的最高轉(zhuǎn)速nmax=250r/min。變速級數(shù)變速級數(shù)Z： Z =6： 減速級數(shù)減速級數(shù)Z：從傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速從傳動系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)速nm=1440r/min到輸出的最小轉(zhuǎn)速到輸出的最小轉(zhuǎn)速nmin=45r/min的減速級數(shù)的減速級數(shù)。 (1)確定變速組結(jié)構(gòu)型式確定變速組結(jié)構(gòu)型式 采用由采用由3聯(lián)齒輪變速組和聯(lián)齒輪變速組和2聯(lián)齒輪變速組組成的聯(lián)齒輪變速組組成的3軸變速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)軸變速機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)6個輸個輸出轉(zhuǎn)速。出轉(zhuǎn)速。3聯(lián)齒輪變速組放在

37、高速級，為基本組；聯(lián)齒輪變速組放在高速級，為基本組；2聯(lián)齒輪變速組放在低速級，聯(lián)齒輪變速組放在低速級，為擴(kuò)大組。變速裝置的結(jié)構(gòu)型式為：為擴(kuò)大組。變速裝置的結(jié)構(gòu)型式為：6=3123。(2)確定運(yùn)動鏈中，是否需要定傳動比的運(yùn)動副確定運(yùn)動鏈中，是否需要定傳動比的運(yùn)動副 本例應(yīng)屬于減速傳動系統(tǒng)，總減速比：本例應(yīng)屬于減速傳動系統(tǒng)，總減速比：32451440min0nni不設(shè)置定傳動比傳動副，變速組可以實(shí)現(xiàn)的最大傳動比：不設(shè)置定傳動比傳動副，變速組可以實(shí)現(xiàn)的最大傳動比：1644ii 總傳動比總傳動比i=32，使得變速組的最大傳動比，使得變速組的最大傳動比imax將大于將大于4，故必須設(shè)置定，故必須設(shè)置定傳

38、動比傳動副。傳動比傳動副。 在在電動機(jī)與變速箱間設(shè)置一級電動機(jī)與變速箱間設(shè)置一級V帶傳動，在變速箱與執(zhí)行構(gòu)件帶傳動，在變速箱與執(zhí)行構(gòu)件主軸間主軸間設(shè)置一級齒輪傳動設(shè)置一級齒輪傳動，它們都是定傳動比的減速裝置，傳動系統(tǒng)簡圖如下：，它們都是定傳動比的減速裝置，傳動系統(tǒng)簡圖如下： Z4Z5Z6Z7Z8Z9Z10Z11Z1Z3Z2V帶帶傳傳動動電動機(jī)電動機(jī)定傳動比定傳動比齒輪傳動齒輪傳動變速箱變速箱Z12(3)擬定轉(zhuǎn)速圖擬定轉(zhuǎn)速圖 傳動系統(tǒng)由傳動系統(tǒng)由5根軸組成：根軸組成：軸軸電動機(jī)軸；電動機(jī)軸；軸軸變速箱輸入軸；變速箱輸入軸；軸軸變速箱中間軸；變速箱中間軸；軸軸變速箱輸出軸；變速箱輸出軸；V軸軸定傳

39、動比齒輪傳動輸出軸。定傳動比齒輪傳動輸出軸。計算變速箱的變速范圍計算變速箱的變速范圍 ：56. 545250minmaxnnR1minmaxZnn確定變速箱的公比確定變速箱的公比1ZR41. 156. 5161ZR由由可得可得查查P42，公比應(yīng)選標(biāo)準(zhǔn)值。，公比應(yīng)選標(biāo)準(zhǔn)值。10minZnnmin01nnZmin0lglg) 1(nnZ由由可得可得所以所以 1lg)/lg(min0nnZ從從n0=1440r/min按公比按公比 =1.41降到降到nmin=45r/min，傳動系統(tǒng)劃分的級數(shù)為：，傳動系統(tǒng)劃分的級數(shù)為：11141. 1lglg1lglg451440min0nnZ可得各級轉(zhuǎn)速為：可得各

40、級轉(zhuǎn)速為： 由由/1iinn123456789101114401021724514364258183130926546V帶傳動的速比：帶傳動的速比： 41. 1di98. 141. 1221i41. 12i13i基本變速組的速比：基本變速組的速比：80. 241. 133 1i1 2i擴(kuò)大變速組的速比：擴(kuò)大變速組的速比：定傳動比齒輪傳動速比：定傳動比齒輪傳動速比：)(95. 341. 1432111/11144i iiiidZchch根據(jù)傳動比的計算結(jié)果，可以畫出設(shè)計方案的轉(zhuǎn)速圖：根據(jù)傳動比的計算結(jié)果，可以畫出設(shè)計方案的轉(zhuǎn)速圖：18313092654610217245143642581440i

41、di1i2i3i2i1ich由轉(zhuǎn)速圖看出可滿足設(shè)計要求。由轉(zhuǎn)速圖看出可滿足設(shè)計要求。 執(zhí)行構(gòu)件執(zhí)行構(gòu)件主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速nw=45250r/min。41. 1di98. 141. 1221i41. 12i13i80. 241. 133 1i1 2i441.413.95chi 2、可分如下兩種情況決定變速組內(nèi)各齒輪的齒數(shù)：可分如下兩種情況決定變速組內(nèi)各齒輪的齒數(shù)： ( (1) )變速組內(nèi)各齒輪副模數(shù)相等時齒數(shù)的決定變速組內(nèi)各齒輪副模數(shù)相等時齒數(shù)的決定Z1Z4Z6Z5Z3Z2a以如圖以如圖3聯(lián)齒輪變速組為例，聯(lián)齒輪變速組為例，3個齒輪副的中心距應(yīng)相等。個齒輪副的中心距應(yīng)相等。 如采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，各

42、齒輪副的齒數(shù)和以及相應(yīng)的中心距應(yīng)相等。如采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動，各齒輪副的齒數(shù)和以及相應(yīng)的中心距應(yīng)相等。 減速傳動減速傳動時，應(yīng)按最大傳動比時，應(yīng)按最大傳動比imax決定齒數(shù)和決定齒數(shù)和Z；增速傳動增速傳動時，應(yīng)按時，應(yīng)按最小傳動比最小傳動比imin決定齒數(shù)和決定齒數(shù)和Z 。 決定最小齒數(shù)時，應(yīng)考慮不根切。決定最小齒數(shù)時，應(yīng)考慮不根切。 n0n6n5n4n3n2n1 圖圖5-47b）所示的三聯(lián)齒輪變速組，若其）所示的三聯(lián)齒輪變速組，若其公比為公比為 =1.41 ，則，則82. 241. 1331i241. 1222i41. 13i三個傳動比為：三個傳動比為：此時決定齒數(shù)方法如下：此時決定齒數(shù)方法如下

43、： 若取若取Zmin=20，則三個傳動比中，則三個傳動比中i1=2.82的被動齒輪的齒數(shù)最大，所以相應(yīng)的被動齒輪的齒數(shù)最大，所以相應(yīng)的齒數(shù)和也最大。的齒數(shù)和也最大。由由i1=2.82=56/20可得：可得：Z=56+20=76 P141表表5-8列出了傳動比列出了傳動比 i14.73，齒數(shù)和，齒數(shù)和 Z40120的各種常用傳動的各種常用傳動比的適用齒數(shù)，從表中首先可得小齒輪齒數(shù)比的適用齒數(shù)，從表中首先可得小齒輪齒數(shù)Z1 ，而，而Z2Z - Z1就是大齒輪的就是大齒輪的齒數(shù)。齒數(shù)。 根據(jù)計算出的齒數(shù)和根據(jù)計算出的齒數(shù)和Z以及傳動比以及傳動比 i，采用，采用計算法計算法或或查表法查表法確定各對齒輪確定各對齒輪副的齒數(shù)。副的齒數(shù)。若若i允許有誤差，應(yīng)驗算每一對傳動比的誤差不超過允許值。允許有誤差，應(yīng)驗算每一對傳動比的誤差不超過允許值。 注意：注意：若若i不許允有誤差，可用變位齒輪，不許允有誤差，可用變位齒輪，Z允許差允許差23個齒；個齒；9