第2章机械系统的方案设计与总体设计PPT.ppt

电动机 电动机 执行构件 工件、刀具 当有外露的执行构件时，最好将执行机构的联接件和原动件隐蔽布置，以提高作业的安全性。 如四工位专用机床，执行构件—刀具和工件必须外露，而执行机构的联接件和原动件都包在箱体里。 自走式谷物联合收获机，要把直立的谷物割倒并输送走，执行机构的构件—割刀滚轮等的位置应能保证谷物传送方便与安全。 （3）应保证作业对象装卡和传送方便与安全 例如:四工位专用机床，在作业过程中，要经常装拆工件，在总体布置时，要考虑装拆工件的方便与安全。 （1）简化运动链 在保证传统系统功能的前提下，运动链越简单，零件的数目和运动副数目就越少，材料的消耗和制造费用就越低，传动效率和精度、可靠度就越高。为简化运动链，对要求减速比较大的传动系统，可采用少齿差行星齿轮传动、摆线针轮传动、谐波齿轮传动。 2．传动系统的布置 传动系统在机械产品中占有重要的地位，例如在汽车拖拉机制造过程中，制造传动系统的工作量占总工作量的50%以上，金属切削机床制造过程中，占60%以上。因此，传动系统的好坏，对产品的质量和经济性影响很大。 对机械产品进行总体布局设计时，布置传动系统应考虑下面3个问题： 一般情况下，机械的传动系统是由一些传动机构组合而成，传动机构的先后顺序对传动系统的性能影响较大。 而对于较复杂的传动系统，设计时应设法将其分解成几条简单的传动链，分别由各自的动力机驱动。四工位专用机床采用两台电动机，分别驱动不同的执行系统。横梁式移动龙门铣床，有4台电动机分别驱动4条运动链。 （2）合理安排传动系统中各机构的顺序 例1：由齿轮传动和蜗杆传动组成的传动系统，其可以组成“齿轮—蜗杆”减速装置和“蜗杆—齿轮”减速装置(按从高速级到低速级的顺序命名)。试比较两种减速装置的性能有何差异。 （1）齿轮—蜗杆减速装置的传动精度较高 设两种传动方案中各零件的制造精度和参数相同， 齿轮副的传动误差为 ，蜗杆副的传动误差为 且两者数值比较接近。 设齿轮副的传动比和蜗杆副的传动比分别为： 则总传动比为： a） b） 齿轮—蜗杆减速装置的输出传动误差为： 蜗杆—齿轮减速装置的输出传动误差为： 分别表示a)、b)方案减速装置输出的传动误差。 、 ,即齿轮—蜗杆减速装置的传动误差较小，运动精度较高。 显然 与齿轮传动相比较，蜗杆传动的效率要低的多，因此在齿轮副与蜗杆副组成的传动系统中，蜗杆副的传动效率起主要作用。 （2）齿轮—蜗杆减速装置的传动效率较低。 结论：为了提高传动链的传动精度，应尽可能增大传动链中最后一级传动副的传动比。 高速级的传动误差反映到输出运动上，被低速级的速比缩小了。 蜗杆主动时，蜗杆副的啮合效率为： 蜗杆的导程角； 蜗杆副的当量摩擦角。 式中： 由公式可看出：在蜗杆导程角γ不变时，η1主要决定于蜗杆副的当量摩擦角φv。 φv越大，效率η1越低。当量摩擦角φv与滑移速度Vs有关。对于钢蜗杆和青铜蜗轮， φv与Vs的关系见《机械设计》(邱宣怀主编)P268表13.6。 表示传动系统的效率 表示齿轮副的传动效率 表示蜗杆副的传动效率 效率的乘积 0.95～0.98是轴承 效率与搅油损失 蜗杆传动的效率主要决定于啮合效率η1。 分别为啮合效率、搅油效率和轴承效率。 滑移速度 当量摩擦角 当量摩擦系数 0.013 0.016 0.022 0.035 0.045 0.055 0.080 0.110 0°45′ 0°55′ 1°16′ 2°00′ 2°35′ 3°09′ 4°34′ 6°17′ 24 10 5 2.0 1.0 0.50 0.10 0.01 由上表可看出，滑移速度Vs提高，当量摩擦角φv和当量摩擦系数μv大大降低，从而啮合效率η1提高。 齿轮—蜗杆减速装置，蜗杆副在低速级，而蜗杆—齿轮减速装置，蜗杆副在高速级。滑移速度：（式中n1—蜗杆转速) 由上式可以看出：齿轮—蜗杆减速装置蜗杆副的滑移速度远低于蜗杆—齿轮减速装置，从而使传动效率较低。 ①对以传递动力为主要要求的传动系统，由于传递的载荷较大，应优先采用蜗杆—齿轮减速装置； （3）齿轮—蜗杆减速装置噪声大、承载能力低 齿轮传动布置在高速级且悬臂布置，使其传动噪声大，承载能力低；而蜗杆传动布置在低速级，滑移速度Vs较小，在蜗杆副摩擦面之间不易形成流体动压油膜，若传动的载荷较大，容易发生齿面胶合，同时蜗杆传动在低速级，作用在蜗杆上的力较大，对蜗杆的刚度和强度不利，这些因素都限制了齿轮—蜗杆减速装置的承载能力。 ②对以传递运动为主要要求的传统系统，由于对传动精度要求较高，