第三章 机械传动系统

1.方案的拟定

机械传动系统的设计是一项比较复杂的工作，为了较好地完成此项任务，不仅需要对各种传动机构的性能、运动、工作特点和适应场合等有较深入而全面的了解，而且需要具备比较丰富的实际知识和设计经验．此外，机械传动系统的设计并无一成不变的模式可循，而是需要充分发挥设计者的创造能力．但是，大体上都要经过以下一些步骤：

(1) 根据预期完成的生产任务，选定机器的工作原理和传动方案，两者紧密相关．机器可以按不同的工作原理来完成同一生产任务，因而其传动方案也就不同．例如螺栓的螺纹可以用车削、攻螺纹或滚螺纹的方法来完成．即使采用同一种工作原理，也可以拟定出几种不同的传动方案；例如用展成法加工齿轮，采用不同的刀具可以分别用滚齿机或插齿机来完成，但这两种机床的传动方案完全不同．应从机械的工作性能、适应性、可靠性、先进性、工艺性和经济性等多方面考虑，来拟定和评比各种传动方案，然后加以确认．

根据机器的工作原理和传动方案，便可确定出机器所需要的执行构

件的数目、运动形式，以及它们之间的运动协调配合关系等要求．对于多执行构件的机器，如要求各执行构件在运动的时间的先后上和运动位置的安排上必须准确而协调的相互配合时，则应画出机械的工作循环图，它有直线式、圆周式和直角坐标式三种．

(2) 确定个执行构件的运动参数和生产阻力，并选定原动机的类型、运动参数和功率等．

(3) 合理选择机构的类型，拟定机构的组合方案，绘制机械传动的示意图．

(4) 根据执行构件和原动机的运动参数，以及各执行构件运动的协调配合要求，确定各构件的运动参数和各构件的几何参数，按GB4460-1984机动示意图中的规定符号绘制机械传动系统的机构运动简图．

(5) 根据机器的生产阻力或原动机的额定转矩进行机械中力的计算（如确定各级传动轴传递的转矩和各零件所承受的载荷等），作为零件承载能力计算的依据．

(6) 在分析计算的基础上，按确认的机械传动系统的机构运动简图，绘制机器的总装配图、零件图和部件图。

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(7) 对有些机器在基本完成总图的基础上，尚需进行动力学计算，以便确定是否需要加装飞轮及配置平衡重量等。 2.在拟定机械传动系统方案时，应考虑以下原则

(1) 采用尽可能短的运动链，以利于降低成本、提高传动效率和传动精度。

(2) 应使机械有较高的效率，对单流传动应提高每一传动环节的传动效率，对分、汇流传动应提高功率大的功率流路线中各传动件的传动效率。

(3) 合理安排传动机构的顺序。转变运动形式的机构通常安排在运动链的末端，靠近执行构件处，摩擦传动（带、机械无级变速器等）以及圆锥齿轮（大尺寸者难于制造）一般安排在传动的高速部位。

(4) 合理分配传动比。各种传动均有一个合理使用的单级传动比值，一般不应超过；对于减速的多级传动，按照“前小后大”的原则分配传动比为有利，但相邻两级传动比的差值不要太大。增速的多级传动亦遵循这一原则。

(5) 保证机械的安全运转。如无自锁性能的机构应设置制动器；为防止机械过载损坏，应设置安全联轴器或有过载打滑的摩擦传动机构，为防止无润滑而运行，应设置连锁开关，保证机器工作前润滑系统先行工作等。 3.传动类型选择的依据

机械传动系统的两大基本任务是保证工作机实现预期的运动要求和传递动力。如工作机是现有的机器，则传动系统的设计任务仅在于选择一合理的传动，使动力机的输出与工作机的输入相匹配即可。如设计任务是实现执行构件与动力机的匹配，则传动系统的设计就比较复杂，需要分析执行构件的运动要求：行程、速度、加速度、调速范围、实现位置要求、实现函数要求、实现轨迹要求、实现急回要求、停歇要求、相互间的动作配合要求；以及动力要求：力、转矩和功率等。在选定动力机后，根据运动和动力的要求来确定传动系统方案并进行具体设计，这时，传动系统就可能包含连杆机构、凸轮机构和间歇运动机构等。选择传动类型时，应综合考虑下列条件：

根据滑动螺旋副的螺纹种类、特点和应用选用梯形螺纹

（GB5796.1~5796.3-1986）代号Tr，它的牙型角为30 o，螺纹副的小径和大径处有相等的径向间隙，螺纹工艺好，牙根强度高，内外螺纹的对中性好，采用剖分式螺纹可调整、消除轴向间隙。但传动效率比矩形和锯齿型螺纹低。它是螺旋传动中最常用的一种。 梯形螺纹牙型与基本尺寸

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牙型见表1.1-1其基本尺寸见GB/T5796.1~5796.3-1986。牙型角

a=300，螺纹副的小径和大径处有相等的径向间隙，螺纹工艺性好，牙根

强度高，内、外螺纹的对中性好，采用部分式螺母可调整、消除轴向间隙。但传动效率比矩形和锯齿型较低。它是螺旋传动中最常用的一种。

dd2 图1

表1.1-1 梯形螺型 (mm)

型图 图1所示 牙名称 外螺纹大径 螺距 牙顶间隙 `基本牙型高 符号 计算公式 d P ac H1 P 2~5 6~12 14~44 ac 0.25 0.5 1 H1=0.5P 11

外螺纹牙型高 内螺纹牙高 牙顶高 外螺纹中径 h3 H4 Z d2 h3= H1+ ac H4=h3 Z=H1/2 d2=d-2Z D2=d-2Z d3=d-2h3 D1=d-2H1 D4=d+2ac R1max=0.5ac R2max=ac 内螺纹中径 D2 外螺纹小径 d3 内螺纹小径 内螺纹大径 外螺纹牙顶圆角 D1 D4 R1 内、外螺纹牙底圆R2 角

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