机械传动系统的方案设计和原动机选择
第11章 机械系统的方案设计
一、主要内容和过程 执行系统运动方案设计，是在产品规划明确拟定了其 功能目标后进行的。其过程表示在图中。
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根据工作原理 工艺动作过程
执行构件的数目 运动形式 运动参数 运动协调关系
１、执行构件的运动设计
14机械传动系统的方案设计
⑷ 再现轨迹的机构
再现轨迹 机构
连杆机构 齿轮—连杆组合机构 凸轮—连杆组合机构 联动凸轮机构
一般而言，除了凸轮机构能实现精确的曲线轨迹之外， 其它机构都只能近似实现预定的曲线轨迹。
C E
BA D
搅拌机构
齿轮—连杆组合机构
联动凸轮机构
凸轮—连杆组合机构
此抓片机构采用了联动凸轮 机构，通过两凸轮的联动作用， 使抓片爪按矩形轨迹运动，从而 达到间歇抓片的目的。
冲制
退回
确定方案时应注意两点 ⑴ 用最简单的方法实现 同一功能。
⑵ 注意光、机、电、流 体等知识的综合运用。
用最简单的方法实现功能举例
图示按摩椅中的按摩轮利用一 个偏心空间凸轮，同时实现三维方 向的按摩作用—径向振动挤压、向 下推拉和横向推拉，构思巧妙，结 构非常简单。
按摩轮 r B
光、机、电、流体等知识的综 合运用举例
传动比不准确、传递功率小、效率低。
⑵ 实现单向间歇转动的机构 槽轮机构 适用于转角固定的转位运动
单向间歇 转动机构
棘轮机构 每次转角小，或转角大小可调的低速场合
不完全齿轮机构 大转角而速度不高的场合
运动平稳、分度、定位准确，
凸轮式间歇运动机构 但制造困难、高精度定位、高
速场合
齿轮--连杆机构 特殊要求的输送机构
执行构件动作的协调配合
● 送料机构将原料送入模孔上方后，冲头进入模孔进行冲压 ● 冲头上移一段距离后，进行下次送料动作
折叠包装机构的两个执行构件
两个构件不能同时位于区 域MAB中，以免干涉。
左右折折边构构件件 包包装装纸纸 右右折折边边构构件件
M
B
333A3
111
饼饼干干
关于机械系统设计的综述报告
关于机械系统设计的综述报告摘要：阐述了机械系统的组成部分和机械系统设计的各个组成部分; 并对机械系统设计的五大子系统进行了说明，介绍了每个子系统的概念以及设计重点。
从总体总结了机械系统设计的一般步骤，每个环节所要完成的工作与注意部分。
最后展望未来机械系统设计将与现代设计理论方法结合展现更大的优势。
关键词：机械系统；机械系统设计；子系统1.引言机械工业历来是发达国家的重要支柱产业，是一个国家的工业基础。
但从70年代开始，世界传统工业因不适应科技水平和社会生产力的飞速发展而产生大幅度滑坡，一度曾被称之为“夕阳工业”。
而现代机械系统以传统机械工业为基础，融合控制理论、计算科学和信息技术、体现系统论、优化论、对应论、智能论、寿命论、突变论、艺术论等现代设计思想，不但能代替人的体力劳动，更能解放人的一部分脑力劳动，已经成为现代人类改造客观世界的重要工具。
同时，也使机械工业逐渐摆脱窘境，日益显示出其新的活力。
2.机械系统设计2.1机械系统组成机械系统是机电一体化系统的最基本要素，由若干机构，零件，部件组成，包括动力系统，执行机构，传动机构，支撑机构，控制机构等，用于完成指定的动作，传递功率，运动或者信息。
(1)动力系统动力系统包括动力机及其配套装置，是机械系统工作的动力源。
动力机输出的运动通常为转动，而且转速较高。
选择动力机时，应全面考虑执行系统的运动和工作载荷、机械系统的使用环境和工况以及工作载荷的机械特性等要求，使系统既有良好的动态性能，又有较好的经济性。
(2)传动系统传动系统是把动力机的动力和运动传递给执行系统的中问装置。
如果动力机的工作性能完全符合执行系统工作的要求，传动系统也可省略，而将动力机与执行系统直接连接。
(3)执行系统执行系统包括机械的执行机构和执行构件，它是利用机械能来改变作业对象的性质、状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等，以进行生产或达到其他预定要求的装置。
执行系统通常处在机械系统的末端，直接与作业对象接触，是机械系统的主要输出系统。
机械传动概述
补充例题 本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力F=5KN， 本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力 ， 工作速度=1.6m/s，滚筒直径 工作速度 ，滚筒直径D=500mm，传动效率 ，传动效率η=0.96，在 ， 室内工作（环境最高温度35℃），载荷平稳 连续单向运转， 载荷平稳， 室内工作（环境最高温度 ℃），载荷平稳，连续单向运转， 使用寿命24000小时。本设计拟采用二级圆锥直齿轮减速器， 小时。 使用寿命 小时 本设计拟采用二级圆锥直齿轮减速器， 设计其传动方案。 设计其传动方案。
例一： 例一：
机械传动概论
例二：已知工作机所需功率 传动滚筒效率为0.96，求：电机所需功率。 电机所需功率。 例二：已知工作机所需功率Pw,传动滚筒效率为 传动滚筒效率为 ，
机械传动概论
传动滚筒效率为0.96， 例3：已知工作机所需功率 ＝8KW,传动滚筒效率为 ：已知工作机所需功率Pw＝ 传动滚筒效率为 ， 求：电机所需功率。 电机所需功率。
2 ．带传动等摩擦传动：传动平稳，可过载保护，故一般宜放在转速较高的 带传动等摩擦传动：传动平稳，可过载保护， 运动链初始端 。 3 ．链传动：因传动不均匀，传动中有冲击振动，故不宜放在高速级。 链传动：因传动不均匀，传动中有冲击振动，故不宜放在高速级。
4 ．锥齿轮：一般安排在高速级。 锥齿轮：一般安排在高速级。 5 ．斜齿轮传动：平稳性好于直齿轮传动，相对用于较高速级 斜齿轮传动：平稳性好于直齿轮传动，
2．改变运动规律 ． 实现减速、增速、 实现减速、增速、变速或实现间歇运动
3．传递动力 ． 将原动机的动力以功率或转矩的形式传递给执行构件， 将原动机的动力以功率或转矩的形式传递给执行构件，使执行构件能够完 成预定功能 4．实现远距离的动力和运动的传递 ． 采用带传动、 采用带传动、链传动或轮系传动等均可传递相距较远两轴间的运动 与动力。 与动力。
第十二章、十四章习题06(参考答案)
第十二章其他常用机构一、选择题：1、用单万向节传递两相交轴之间的运动时，其传动比为变化值；若用双万向节时，其传动比C。
(A) 是变化值；(B) 一定是定值；(C) 在一定条件下才是定值2、在单向间歇运动机构中， A 的间歇回转角在较大的范围内可以调节。
（A）槽轮机构(B) 棘轮机构（C）不完全齿轮机构(D) 蜗杆凸轮式间歇运动机构3、在单向间歇运动机构中， C 可以获得不同转向的间歇运动。
（A）不完全齿轮机构(B) 圆柱凸轮间歇运动机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构4、家用自行车中的“飞轮”是一种超越离合器，是一种 C 。
（A）凸轮机构(B) 擒纵轮机构（C）棘轮机构(D) 槽轮机构二、填空题：1、棘轮机构是由摇杆、棘爪、棘轮、止动爪组成，可实现运动，适用于低速轻载的场合。
其棘轮转角大小的调节方法是：改变主动摇杆摆角的大小、加装一棘轮罩以遮盖部分棘齿。
2、槽轮机构是由主动拨盘、从动槽轮、机架组成，优点是：结构简单、外形尺寸小、机械效率高，能较平稳、间歇地进行转位，缺点是：存在柔性冲击，适用于速度不太高的场合。
3、擒纵轮机构由擒纵轮、擒纵叉、游丝摆轮及机架组成。
4、擒纵轮机构优点是结构简单，便于制造，价格低廉，缺点是振动周期不很稳定，故主要用于计时精度要求不高、工作时间较短的场合。
5、凸轮式间歇运动机构由主动轮和从动盘组成，主动凸轮作连续转动，通过其凸轮廓线推动从动盘作预期的间歇分度运动。
优点是：动载荷小，无刚性和柔性冲击，适合高速运转，无需定位装置，定位精度高，结构紧凑，缺点是：加工成本高，装配与调整的要求严格。
6、不完全齿轮机构由一个或一部分齿的主动轮与按动停时间要求而作出的从动轮相啮合，使从动轮作间歇回转运动。
工作特点是：结构简单，制造容易，工作可靠，动停时间比可在较大范围内变化，但在从动轮的运动始末有刚性冲击，适合于低速、轻载的场合。
7、螺旋机构是由螺杆、螺母和机架组成，通常它是将旋转运动转换为直线运动。
机械原理NO[1]. 24 第十四章 机械传动系统的方案
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连杆机构： 四杆机构： 曲柄摇杆机构； 双摇杆机构； 摆动导杆机构； 滑块导杆机构； 多杆机构；
齿条齿轮机构； 摆动推杆凸轮机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
（四）能实现往复移动机构：
连杆机构： 四杆机构： 曲柄滑块机构； 正弦机构； 多杆机构；
移动推杆凸轮机构； 齿轮齿条机构； 螺旋机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
第14章 机械系统的方案设计
Chapter 14 Project Design of Mechanism System
§14-1 概述
一、机械设计的一般过程
1。计划：提出设计任务，进行可行性研究，编制设计任务书
2。方案设计：选用何种机构以及这些机构如何组成机器才 能完成机器的功能，并对所选机构进行尺寸设计和对方案进 行评价，确定最佳方案。
（五）再现轨迹机构：
连杆机构； 组合机构；
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
§14-4 机械的工作循环图
当一台机器有多个执行构件时，这些 执行构件应以一定的次序协调动作，互相 配合，以完成机器预定的功能和生产过程。 这方面的工作称为机械的协调设计。
用来描述各执行构件运动间相互协调 配合的图称为机械工作循环图（也叫机械 运动循环图）。
cdea部分的线路形状不作要求。
机械原理
第14章 机械系统的方案设计
三、原始数据和设计要求(见指导书) 四、设计内容与任务
1。小组内每人拿出两个原始方案，画出机构示意图， 分析优缺点（周一）
2。小组讨论，确定最佳方案（周二）。
3。小组内分工，分别设计最佳方案的机构尺寸：连杆机构、 凸轮机构、齿轮机构、其他常用机构等（周三） 。
02 机械设计基础 拓展阅读：机械传动装置总体设计方法
机械传动装置总体设计方法机器由原动装置、传动装置、执行装置和控制装置四部分组成，传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。
它可以改变执行装置的速度大小、方向，力或力矩的大小等。
如带式输送机是一台简单机器，电动机是它的原动装置，带传动和减速器是它的传动装置，输送带部分是它的执行装置。
如何对机器的传动装置进行总体设计呢？下面就设计任务、设计内容和设计步骤向大家作详细的介绍。
机械传动装置总体设计任务是选定电动机型号、合理分配各级传动比及计算传动装置的运动和动力参数。
一、电动机的选择一般机械中多用电动机为原动机。
电动机是已经系列化和标准化的定型产品。
设计时，须根据工作载荷大小与性质、转速高低、启动特性、运载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量（功率）和转速，并确定电动机的具体型号。
常用的电动机型号及技术数据可由机械设计手册中查取。
那么电动机类型和结构形式如何选择呢？电动机分为交流电动机和直流电动机，工业上常采用交流电动机。
交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为鼠笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛。
如无特速要求，一般选择Ｙ系列三相交流异步电动机，它高效、节能、噪声小、振动小，运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准（ＩＥＣ），适用于无特殊要求的各种机械设备，设计时应优先选用。
电动机的结构有防护式、封闭自扇式和防爆式等，可根据防护要求选择。
同一类型的电动机又具有几种安装形式，可根据不同的安装要求选择。
其次确定电动机功率其次，电动机功率如何确定？如果选用电动机额定功率超出输出功率较多时，则电动机长期在低负荷下运转，效率及功率因数低，增加了非生产性的电能消耗；如所选电动机额定功率小于输出功率，则电动机长期在过载下运转，使其寿命降低，甚至使电动机发热烧毁。
因此，我们必须通过下面的计算来正确选择电动机。
第1步，确定电动机的输出功率。
《机械设计基础》第十六章 机械传动系统设计
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机械设计基础
3．传动比
传动比反映了机械传动增速或减速的能力。一般情况下，传动装 置均为减速运动。在摩擦传动中，V带传动可达到的传动比最大，平 带传动次之，然后是摩擦轮传动。在啮合传动中，就一对啮合传动而 言，蜗杆传动可达到的传动比最大，其次是齿轮传动和链传动。
4．功率损耗和传动效率
《机械设计基础》
机械设计基础
第十六章 机械传动系统设计
16.1 传动系统的功能与分类 16.1.1 传动机构的功能 1．变速：通过实现变速传动，以满足工作机的变速要求； 2．传递动力：把原动机输入的转矩变换为工作机所需要的转 矩或力； 3．改变运动形式：把原动机输入的等速旋转运动，转变为工 作机所需要的各种运动规律变化，实现运动运动形式的转换； 4．实现运动的合成与分解：实现由一个或多个原动机驱动若 干个相同或不同速度的工作机； 5．作为工作机与原动机的桥梁：由于受机体外形、尺寸的限 制，或为了安全和操作方便，工作机不易与原动机直接连接时， 也需要用传动装置来连接。 6．实现某些操纵控制功能：如起停、离合、制动或换向等。 机械设计基础
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2．选择机械传动类型和拟定总体布置方案
根据机器的功能要求、结构要求、空间位置、工艺性能、总传 动比及其他限制性条件，选择传动系统所需的传动类型，并拟定 从原动机到工作机的传动系统的总体布置方案。
3．分配总传动比
根据传动方案的设计要求，将总传动比分配分配到各级传动。
4．计算机械传动系统的性能参数
（3）传动比范围
不用类型的传动装置，最大单级传动比差别较大。当采用多级传动时，应合理安排传 动的次序。
（4）布局与结构尺寸
对于平行轴之间的传动，宜采用圆柱齿轮传动、带传动、链传动；对于相交轴之间 的传动，可采用锥齿轮或圆锥摩擦轮传动；对于交轴之间的传动，可采用蜗杆传动或 交错轴齿轮传动。两轴相距较远时可采用带传动、链传动；反之采用齿轮传动。
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精密仪器与机械学系 设计工程研究所
本章基本要求：
1.了解传动系统的作用和传动系统方案设计的一般过程 2.掌握传动类型选型的原则，学会根据设计要求选择传动类型 3.掌握传动路线设计方法，合理分配传动比和安排传动链中各类 机构的顺序 4.掌握原动机选择原则，合理选择原动机类型 5.了解控制系统的类型和组成
15.3.1 控制系统的组成 1. 被控对象 2. 控制装置
• • • • •
给定环节 校正及放大环节 执行环节 测量环节 比较环节
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15.3 机械控制系统简介
15.3.2 控制系统的类型 开环控制系统
闭环控制系统
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15.3 机械控制系统简介
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15.1.4 机械传动系统方案设计实例
蜂窝煤压制机传动系统方案设计
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15.2 原动机的选择
马达
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15.2 原动机的选择
内燃机
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15.3 机械控制系统简介
15.1.2 传动类型的选择
2. 选择传动类型的原则
1）执行系统的工况和工作要求与原动机的机械特性相匹配 2）考虑工作要求传递的功率和运转速度 3）有利于提高传动效率 4）尽可能选择结构简单的单级传动装置 5）考虑结构布置 6）考虑经济性 7）考虑机械安全运转和环境条件
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15.3.2 控制系统的类型 拖拉机牵引阻力自动调节系统
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15.3 机械控制系统简介
15.3.3 微机控制系统简介
单板和单片微机控制系统
普通PC机控制系统 STD总线微机控制系统
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15.3.3 微机控制系统简介
工业PC机控制系统
可编程控制器（PLC）
• 传动路线的选择 （1）串联式单路传动 （2）并联式分路传动
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15.1.3 传动链的方案设计
• 传动路线的选择 （1）串联式单路传动 （2）并联式分路传动 （3）并联式多路联合传动
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15.1.3 传动链的方案设计
• 传动路线的选择 （1）串联式单路传动 （2）并联式分路传动 （3）并联式多路传动 （4）混合式传动
传递运动
传递动力
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15.1.1 传动系统的作用及其设计过程 传动系统的设计过程: • • • • • • 确定传动系统的总传动比 选择传动类型 拟定传动链的布置方案 分配传动比 确定各级传动机构的基本参数及其校核 绘制传动系统运动简图
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第15章 机械传动系统的方案设计和原动机选择
15.1 机械传动系统的方案设计 15.2 原动机的选择 15.3 机械控制系统简介
（本章在课程设计中讲授）
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15.1 机械传动系统的方案设计 15.1.1 传动系统的作用及其设计过程 •传动系统的作用
15.1.2 传动类型的选择
1. 传动的类型和特点
1）机械传动
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15.1.2 传动类型的选择
1. 传动的类型和特点
2）液压传动 3）气压传动
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15.1.2 传动类型的选择
1. 传动的类型和特点
4）电气传动
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15.1.3 传动链的方案设计
主要内容：
• • •
传动路线的选择 传动链中机构的顺序 各级传动比的分配
本节重点介绍传动路线的选择
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15.1.3 传动链的方案设计
• 传动路线的选择 （1）串联式单路传动
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15.1.3 传动链的方案设计