分析和拟定传动装置的运动简图

分析和拟定传动装置的运动简图

一般工作机器通常由原动机，传动装置和工作装置三个基本职能部分以及操纵控制装置组成。传动装置传送原动机的动力、变换其运动，以实现工作装置预定的工作要求，它是机器的主要组成部分。实践证明，传动装置的重量和成本通常在整台机器中占有很重大的比重；机器的工作性能和运转费用在很大程度上也取决于传动装置的性能、质量及设计布局的合理性。由此可见，在机械设计中合理拟定传动方案具有重要意义。

传动方案通常有运动简图表示。它用简单的符号代表一些运动副和机构，能显示机器运动链及运动特征。如图1-1（a ）所示表示为拖地小车传动装置的外形图，图1-1（b ）即为其运动简图﹔

图1-1（b ）

由于拖地小车具有自由移动特征，故采用蓄电池提供电量，因此选择直流电动机。 它以满载转速n m 提供连续的回转运动。倘若机器工作轴需以n ω连续回转，那么拟定传动装置方案最基本的要求就是选择一个（或串联几个）传递连续回转运动的机构，使其传动比（或总传动比）i=

ω

n n m

;若工作装置所要求的运动不是等速连续回转，这就需要首先选择能将连续回转变换为工作构件所要求的运动特性的机构，再以该机构作等速连续回转的主轴作为工作轴，并计算该轴所需转速n ω,然后按上述方法，在电动机与工作轴之间选择传递连续回转运动的机构，使其传动比i=

ω

n n m

，这样最终也实现了工作装置所要求的运动。 分析和选择传动机构的类型及其组合是拟定传动方案的重要一环，这时应综合考虑工 作装置的载荷、运动以及机器的其他要求，再结合各种传动机构的特点和适用范围，加以分析比较，合理选择。为便于选型，将常用传动机构的特点及其应用列于表2-1和表2-2。传动装置中广泛采用减速器。常用减速器的型式、特点及其应用列于表2-3。

表2-1 传递连续回转运动常用机构的性能和适用范围

注：1.传递连续回转运动，还可采用双曲柄机构和万向联轴器。

2.表中普通齿轮传动指闭式普通渐开线齿轮传动，蜗杆传动指闭式阿基米德圆柱蜗杆传动。

表2-2 实现其他特定运动常用机构的特点与应用

表2-3常用减速器的型式、特点及应用

选择原动机

1原动机的类型及应用

原动机是机器中运动和动力的来源，其种类很多，在机械中常见的有电动机内燃机、液动机和气动机。

内燃机是将柴油或汽油作为燃料，在气缸内部进行燃烧，直接将产生的热能转变为机械能，其功率范围较宽，操作方便，启动迅速，便于移动，在汽车、飞机、船艇、野外作业的工程机械、农业机械中有广泛地应用；但由于其排气污染和噪声都较大，不宜用于室内机械。

液动机和气动机分别以液体和气体作为工作介质，两类原动机的工作原理也很相似，输出转矩的有液压马达和气动马达、旋转油缸和旋转气缸；作往复移动的有普通油缸和气缸。液动机和气动机工作较平稳，可无极调速，易实现自动控制；但两者都必须在有液源、气源的场合方可选用。液动机比其他同功率的动力机体积小，重量轻，运动惯性小，低速性能好；但漏油时不能保证精确运动。与液动机相比，气动机介质清洁、费用少；但其工作压力较低，且由于空气的可压缩性较大，速度不稳定。

电动机是将电能转化为机械能的原动机。一般来说，较其他原动机有较高的驱动效率，与被驱动的工作机的连接也较为方便，其种类和型号较多、并具有各种机械特性，可满足不同类型工作机械的要求，电动机还具有良好的调速性能，启动、制动、反向和调速以及远程测量与遥控均较方便，便于生产过程自动化管理；因此，生产机械在有动力电源的场合应优先选用电动机作为原动机。

2确定电动机的功率

电动机所需输出功率为：

P

c =

η

ω

P

kW (2-1)

式中：P

ω

为工作装置所需功率，kW;η为由电动机至工作装置的传动装置的总效率。

由电动机至工作装置的传动装置的总效率η按下式计算：

η=η

1·η

2

·η

3

···η

n

（2-2）

式中：η

1、η

2

、…、η

n

分别为传动装置中每一级传动副（齿轮、蜗杆、带或

链传动等）、每对轴承或每对联轴器的效率，其值可查阅机械设计手册，表2-4列出了部分数据。

计算传动装置总效率时时应注意以下几点:

①所取传动副的效率是否已包括其轴承效率，如已包括则不再计入轴承

效率；

②轴承效率通常指一对轴承而言；

③同类型的几对传动副、轴承或联轴器，要分别计入、各自的效率；

④蜗杆传动效率与蜗杆头数及材料有关，设计时应初选头数，估计效率，

待设计出蜗杆传动后再确定效率，并修正前面的设计计算数据；

⑤资料推荐的效率值一般有一个范围。如工作条件差、加工精度低、维

护不良时，则应取低值；反之，则取高值。

表2-4 机械传动效率的概略值

综上所取电动机的功率为1.5kw

3确定电动机的转速

如图1-1（b ）所示，设n 1、n 2、n 3、n ω分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、工作轴的转速，r/min; P 1、P 2、P 3、P ω分别为Ⅰ、Ⅳ、Ⅲ轴和工作轴的输入功率，kw ；T 1、T 2、T 3和T ω分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴和工作轴的输入转矩，N ·M; i 12、i 23和i ω3分别为Ι轴至Ⅱ轴、Ⅱ轴至Ⅲ轴、Ⅲ轴至工作轴之间的传动比；η

12

、η

23

、η

ω

3分别为Ι轴至Ⅱ轴、Ⅱ轴至Ⅲ轴、Ⅲ轴至工

作轴之间的传动效率。

现按Ⅰ轴至工作轴的传动顺序进行计算如下:

1. 各轴转速

n 1=

12

m

i n n 2=

231i n =

23

12m

i n i ⨯ ⎪⎭

⎪

⎬⎫ r/min (2-3)

n 3=

ω32i n =ω

32312m

i n i i ⨯⨯ 式中：n m 为电动机满载转速，r/min 。 2. 各轴输入功率 P 1=P m

P 2= P 1 •η12

⎭

⎬⎫

kw （2-4） P 3 = P 2 •η23

P ω= P 3 •η

ω

3

式中：P m 为电动机的额定功率。 3. 各轴输入转矩 T 1=9550

1

1

n P T 2=95502

2n P ⎪⎭

⎪

⎬⎫

N ·M （2-5）

T 3=9550

33

n P T ω=9550

ω

ω

n P