机械设计22 机械传动系统方案设计
机械传动系统方案设计
目旳：获得新旳机构或特性，已满足使用规定。
1）变化构件构造形状
若将摆动导杆机构中旳直线导 槽改为圆弧导槽，运动到左侧 时，可获得较长时间旳停歇。
中南大学专用
潘存云专家
2）变化构件运动尺寸 槽轮直径变为无穷大，槽数无穷多时,
槽条机构
3）选不一样旳构件作为机 架
----3机构旳倒置 3
2
2
1
曲柄滑块机构
往复运动
连杆机构 凸轮机构 螺旋机构
正弦机构 正切机构 六连杆机构
齿轮齿条机构
组合机构
液压缸、气缸
螺旋机构旳特点：可获得大旳减速比和较高旳运动精 度，常用作低速进给和精密微调机构。
齿轮齿条机构旳特点：合用于移动速度较高旳场所， 精密齿条制造困难，传动精度及平稳性不及螺旋机构。
中南大学专用
机械传动系统旳作用就是将原动机旳运动和动力传递到执行构件，故原动机旳类型和执行构件旳运动形式、运动参数、运动方位等
执行构件的数目 都决定了传动系统旳方案。执行构件旳运动设计和原动机旳选择,就是根据确定旳工作原理和工艺动作过程，确定执行构件旳数目、
运动形式、运动参数、运动协调关系，并选择合适旳原动机旳类型和运动参数与之相配。
中南大学专用
潘存云专家
B
A
C
D
潘存云专家
E
搅拌机构
齿轮----连杆组合机构
中南大学专用
凸轮----连杆组合机构
联动凸轮机构
潘存云专家
二、机构旳变异 构件构造形状 运动尺寸 更换机架 或原动件
增长辅助构件
当所选机构不能满足机械提出旳运动和动力规定期，或者为了改 善所选机构旳性能或构造时，可以通过变化机构中某些构件构造 形状、运动尺寸、更换机架或原动件、增长辅助构件等措施获得 新旳机构或特性。此称为机构旳变异
《机械传动系统设计》课件
链传动的类型
根据链条的结构和用途，链传动可分 为滚子链、齿形链等类型。
链传动的特点
链传动具有结构简单、传动效率高、 耐冲击等优点，但也有噪声较大、链 条磨损较严重等缺点。
链传动的应用
链传动广泛应用于需要承受较大载荷 和冲击的场合，如摩托车、自行车等 。
04
机械传动系统的优化与改进
提高传动效率
优化齿轮设计
异常噪音和振动检测
定期监测齿轮的运行状态，发现异常噪音或 振动应及时排查原因并处理。
带传动的维护与保养
皮带张紧度调整
定期检查皮带的张紧度，保持适当的张紧以 减少皮带打滑或磨损。
皮带检查
定期检查皮带的表面，发现磨损或损伤应及 时修复或更换。
滑轮检查
定期检查皮带的滑轮，确保其转动灵活，无 卡滞现象。
异常噪音和振动检测
02
机械传动系统设计基础
齿轮设计
01
02
03
齿轮类型
直齿、斜齿、锥齿等，根 据传动需求选择合适的类 型。
齿轮材料
选择耐磨、耐冲击、耐高 温的材料，如铸钢、锻钢 、铜合金等。
齿轮精度
根据传动要求确定齿轮精 度等级，确保传动的平稳 性和准确性。
带传动设计
带类型
平带、V带、多楔带等，根据工作条件选择合适的 带类型。
定期监测链条的运行状态，发现异常噪音或振动应及时排查原因并处理。
THANKS
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机械传动的应用
工业领域
机械传动系统广泛应用于各种工业领 域，如汽车、航空、船舶、能源等， 是实现机械设备运动和转矩传递的关 键部件。
农业领域
军事领域
在军事领域，坦克、装甲车等武器装 备的传动系统对于提高武器性能和战 斗力具有重要意义。
机械设计课程设计传动方案
机械设计课程设计传动方案在机械设计课程中，传动方案真是个“头疼”的话题，嘿，谁说机械设计不可以轻松点呢？这可是一门可以“玩”的艺术，动手能力和脑洞都得用上。
想象一下，咱们在车间里，围着一堆机械零件，真像在拼乐高，有点兴奋又有点紧张。
传动方案嘛，简单说就是把动力从一个地方“搬家”到另一个地方，让机器能够“跑起来”。
选对了传动方案，整个机器就像喝了红牛，活力满满。
有了动力，接下来的问题就是怎么把这个动力传递出去。
对，传动方式就像挑选衣服，得看场合。
齿轮、链条、皮带，这些就像不同风格的衣服，各有各的特色。
齿轮传动就像稳重的绅士，精准又可靠；链条传动呢，像个自由奔放的青年，灵活又活泼；皮带传动则是随和的朋友，适应性强。
每种传动方式都有自己的“粉丝”，可不能随便选，得考虑实际的使用情况。
再说说效率，传动效率就像是个“隐形的老师”，总是在默默地影响着咱们的成果。
传动效率高，机器工作起来那叫一个顺畅，节省能源又省心。
反之，效率低就像拖了后腿，真是让人“心塞”。
所以，在设计传动方案时，得考虑材料的摩擦力、传动比、负载等多种因素。
这可不是随便玩玩的事儿，要深入研究，才能找到最优的方案。
就像挖掘宝藏，越深入，越能发现惊喜。
设计传动方案还得考虑维护，机器好比是个大哥，得照顾好。
要是设计得不合理，后期维修就像登山，困难重重，真是让人“哭笑不得”。
而一个简单易维护的传动方案，才是最终的赢家。
定期检查、润滑、换零件，这些都是不可或缺的环节。
想象一下，咱们的机器就像一个耐心的老爷爷，越照顾越年轻，越健康。
现代科技也给传动方案的设计带来了不少“新鲜血液”。
智能化、自动化的趋势已经在这条路上飞奔，越来越多的新材料、新技术应运而生。
比如说，3D打印技术的引入，让零件制造变得简单，省时省力。
智能传感器的使用，能够实时监测机器状态，提前预警，简直是个“天眼”。
这可真是让人兴奋，未来的传动方案一定会更加高效，更加智能。
咱们不能忘了团队合作的重要性。
机械传动系统的设计与优化
机械传动系统的设计与优化机械传动系统在各行各业中起着至关重要的作用。
它们将动力从一个地方传递到另一个地方，并将旋转运动转换为线性运动或其他所需的运动形式。
因此，设计和优化机械传动系统非常重要，以确保其高效、可靠和经济。
一、机械传动系统的基本原理机械传动系统由传动装置、传动介质和输出装置组成。
传动装置用于将力和运动从一个部件传送到另一个部件，传动介质通常是齿轮、皮带、链条等，用于实现力和运动的传递，输出装置用于将传递的力和运动转换为所需的运动形式。
在机械传动系统中，齿轮是最常用的传动介质之一，因为它们可以传递大扭矩和高速比。
齿轮传动的设计需要考虑齿轮的齿数、模数、齿宽等参数，以及齿轮的材料和硬度。
此外，还需要注意齿轮的配合间隙和润滑问题，以确保传动的平稳和可靠。
二、机械传动系统的设计步骤1. 确定传动需求：首先需要明确机械传动系统的传动比、传递功率和速度要求等。
根据不同的应用需求，选择合适的传动方式和传动介质。
2. 零部件选型：根据传动需求，选择合适的传动零部件，如齿轮、链条等。
对于齿轮传动，需要根据传动比和所需扭矩选择合适的齿轮参数，如齿数、模数等。
3. 连接方式设计：根据传动零部件的选型，设计合适的连接方式，如轴的设计、轴承选型和连接装置的设计等。
确保传动零部件的正确定位和安装。
4. 强度校核：对设计的传动系统进行强度校核，确保传动零部件和连接装置具有足够的强度和刚度，以承受所需的载荷和运动。
5. 润滑设计：设计合适的润滑系统，为传动零部件提供充足的润滑和冷却，以减少磨损和延长零部件的使用寿命。
6. 优化设计：根据实际情况，对传动系统进行优化设计。
可以通过改变传动比、增加传动零件的强度或减小传动零件的质量等方式，提高传动系统的效率和可靠性。
三、机械传动系统的优化方法1. 材料优化：选择合适的材料，以提高传动零件的强度和刚度。
同时，考虑材料的耐磨性和耐蚀性，以增加传动系统的寿命。
2. 减少摩擦损失：采用润滑剂、改善配合间隙和表面光洁度等方式，减少摩擦损失，提高传动系统的效率。
机械设计基础传动系统和机构设计
机械设计基础传动系统和机构设计机械设计基础：传动系统和机构设计在机械设计中，传动系统和机构设计是非常重要的部分。
传动系统是指将动力从一个地方传输到另一个地方的机制，而机构设计则是指用于实现特定功能的装置或结构。
一、传动系统的基本原理传动系统主要用于将动力从一个设备传递到另一个设备，以实现所需的运动或力的转换。
常见的传动系统包括齿轮传动、皮带传动和链传动等。
1. 齿轮传动齿轮传动是一种常见的机械传动方式，其主要通过两个或多个齿轮的啮合来传递动力。
不同大小的齿轮之间的传动比决定了输出轴的转速和扭矩。
2. 皮带传动皮带传动采用皮带与轮齿啮合的方式传递动力。
与齿轮传动相比，皮带传动可实现更大的传动比，且运行平稳。
3. 链传动链传动利用链条与齿轮或链轮的啮合来传递动力。
链传动具有较大的传动比和较高的传动效率，常用于高负载或高速的传动系统中。
二、机构设计的基本原理机构设计涉及到将多个零部件组合起来以实现特定的功能。
在设计机构时，需要考虑运动要求、结构强度和稳定性等因素。
1. 运动要求机构设计的首要考虑因素是实现所需的运动类型，例如旋转、直线运动或摆动。
通过选择合适的连杆、曲柄轴和齿轮等组件，可以实现不同类型的运动。
2. 结构强度机构设计中的结构强度是确保机构能够承受所需负载并保持稳定运行的重要因素。
在选择材料和尺寸时，需要考虑到材料的强度、刚度和耐磨性等因素。
3. 稳定性机构设计时需要保证结构的稳定性，以防止振动、共振和其他不稳定现象的发生。
通过添加减振装置、调整结构刚度和使用合适的润滑剂等方法可以提高稳定性。
三、机械设计的案例研究为了更好地理解机械传动系统和机构设计的原理，以下是一个案例研究：假设我们需要设计一种用于升降货物的传动系统和机构。
我们需要实现以下功能：通过电动机将动力传递给升降装置，使其能够顺利升降货物。
首先，我们选择合适的传动方式。
考虑到需要较大的传动比和较高的传动效率，我们选择齿轮传动作为传动方式。
机械传动系统方案设计和性能测试综合实验报告
机械传动系统方案设计和性能测试综合实验报告
本文的主要内容为介绍我们小组在机械传动系统方案设计和性能测试综合实验的研究
成果及总结。
我们小组对机械传动系统的方案设计和性能测试进行了综合实验，以获得最佳结果。
首先，先进行轴系设计，选择和确定轴系组件，包括滑轮、轴承、传动连接等，其优先考
虑部件质量和可行性，并确定连接方式、配合角度等，以满足外型、尺寸及传动功能要求。
然后，在设计中，将系统负荷和精度应用于轴系的设计、布置和选择，计算滑轮直径、轴承载荷分配及轴承选择，使系统结构和材料能符合要求。
并且，在设计过程中，我们根
据工程实践结果，优化轴系设计，及时调整传动参数，以确保全过程设计准确
接下来，还采用了性能指标及仿真的方法，用以确定传动系统的非线性特性。
这需要
建立仿真模型，参数校准，以及通过仿真来确定传动系统的节点位置、平坦度、可调谐性、扭振性等。
最后，我们将性能测试结果与设计结果进行了比对，核实性能指标设计的准确性。
实验研究及试验验证了机械传动系统性能设计的正确性，实现了机械传动系统的最佳
化设计，使系统效率大大提升，实现了多个性能指标均衡交互配合。
本实验研究及应用贴近实际，深入实践，总结技术成熟，提供了良好的借鉴，为进一
步优化机械传动系统的理论设计和应用指明了新的方向，为满足实际应用提供了成功的实
例案例。
《机械设计基础》第十六章 机械传动系统设计
P T 9550 n
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
nd i nr
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。
机械设计传动系统设计
汕头大学工学院二级项目报告（第三阶段）项目名称：机械传动设计项目题目：机械臂带传动设计指导教师：系别：机电系专业：机械设计制造及其自动化姓名：组长：XXX成员：X X XXX XXX XXXXXX XXX XXX XXX阶段时间： 2009 年12 月 04 日至 12 月 15 日成绩：评阅人：传动系统的设计一、设计题目块状物抓取搬运是流水线等工作场合中时常所需的流程之一。
机械臂可以在较高程度上满足这一要求，现即须设计一机械臂关节的传动系统。
该系统的传动过程如下，电机为动力源，通过一对齿轮减速后，再由一条同步带将动力传至该机械臂某一关节处。
该电机可以通过正反转的控制来实现关节处的正反转控制。
二、原始数据与设计要求1）动力源为电机，具有快速响应，精确步进等特点2）机构具有较稳定的传动比3）关节处实现90度转动的时间不超过5秒钟4）同步带的传动距离为200~300mm5）传动系统输出端力矩至少达到10N*M部分参数值估算如下：6）关节所属的一截机械臂重量为1kg，长度为300mm，7）关节转速为W=30度/秒三、总体设计（1）机械工作原理本机械臂由步进电机的驱动带传动。
机械臂由底座、支架、三组运动臂动臂（图一）及功能手（夹取模块，图二）组成。
图一图二（2）运动原理图如下图所示，电机1的转动通过齿轮1把力矩传给齿轮2，齿轮2通过键传动带动大臂的上下摆动。
电机2的转动通过带轮1（带轮1与齿轮4紧固连接，与大臂轴是间隙连接）把转矩传给带轮2，从而带动小臂的运动。
.（3）机械工作循环图1）机械循环如图 机械臂初始角度为0，转动范围为2ψ。
现取ψ为45度。
2）工作路线简述如下： 机械臂主要是抓取一个小物品，首先臂在平衡位置，工作时，往下偏移一个ψ角度，然后回到平衡位置，再放到正ψ角度，最后回到原位置。
3）循环工作图如下4）臂位移与角度的关系据两点间距离公式222()x r y l -+=，其中X 为臂上端点的横坐标，Y 为纵坐标，r 为臂长，l 为端点位移，可得位移是条圆弧故得位移与角度间的循环图，如下：四、技术设计（1）传动带设计电机额定功率P=12*0.6=7.2W,P1=0.9*7.2=6.48W,转速n1=14r/min,i=1.4,每天额定工作时间t=5h。
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杆传动
变传动比传动 有级变速传动 齿轮变速箱、塔轮机构
无级变速传动 各种机械无级变速器
按周期性规律 输出角速度是输入角速度的 周期性函数，如非圆齿轮、 凸轮、连杆机构
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
4、传动方案的拟定原则和传动类型的选择
• 各种传动形式的特点、性能和适用范围
普通 普通 摩擦 链传 普通 蜗杆 行星齿轮传动
舰船动力传动装置等
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
2、传动装置的参数
1）总传动比I总； 2）总功率P总; 3）总传动转距T总； 4）圆周速度等
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
3、传动装置的类型及选择
机械传动
按工作原理分 流体传动
摩擦传动 啮合传动 液力传动
主从动件直接接 有中间挠性件
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机械系统设计
2）系统工程观念：
能量流、物流、信息流、人-机-系统-环境
3）工程设计观念：
有别于纯科学，有技术成份和非技术成份，考虑： 市场适应性；设计规范性；可持续发展性； 造型艺术性；可操作性；安全性/可靠性； 工艺性；可维修性
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机械系统设计
• 二、常用动力机械的特性及其选配
1、常用动力机械的类型、性能与特点
型式：柴油机、汽油机、汽轮机、电动机、液压马
•
达、气动马达、特殊动力（电致伸缩、磁致
•
伸缩、太阳能、氢能等）
5
机械系统设计
3）传动方案设计
a) 传动类型或传动链的型式； b) 各级传动之间的关系：串、并、交叉等； c) 传动比的分配
4）控制系统方案设计—解决各部分协调动作
5）辅助部分方案设计
润滑系统、冷却系统、故障监测、安全保护。 如电站、石化设备等，大量必不可少的辅助装置。
2
机械系统设计
2）方案设计
内容：五大子系统方案设计、方案评价和方案决策； 方法：功能设计、功能求解、功能组合、原理样机； 标志：方案文档
辅助系统：例如润滑、显示、照明
动力系统
传动系统
执行系统
操纵系统和控制系统
3
机械系统设计
3）技术设计
内容：运动设计、动力设计、工作能力设计等； 方法：结构方案设计、材料、造型、尺寸等； 标志：技术设计图纸
4） 施工设计 工艺设计、工装设计等
5）产品定型
试验、评审
4
机械系统设计
2. 方案设计主要内容 1）工作机方案设计——系统设计的重点
功能原理--〉运动规律设计--〉执行机构形式 --〉运动协调设计；
2）原动机方案设计——选型
•
根据对原动机的运动特性和负载特性要求选择。
•
负载平稳？过载能力？振动？
•
触的传动
的传动
如摩擦轮传动 如 V 带传动、
线绳传动
如齿轮传动、蜗杆 如链传动、同
传动、螺旋传动 步带传动
气力传动 电力传动 交流电力传动
直流电力传动
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
3、传动装置的类型及选择
• 按改变传动的 可能性分类
传动比变化规
举例
律
定传动比传动 减速或增速 带、键、摩擦轮、齿轮、蜗
平带 V 带 轮传 传动 传动 动
动
齿轮 传动
传动
渐开 线齿
摆线 针轮
谐波 齿轮
常用 小 中 小 中 大,最 小 大,最 中 中
功率 ≤20 ≤ ≤20 ≤ 大达 ≤50 大达 ≤ ≤
kW
100
100 5000
3500 100 100
较大
较小
最小
大
较大
最大
高
低
较高
低
较高
高
最低
最高
高
较少
少
较多
交流变频、 气阀，简单迅 阀控，调速范围大 直流变磁通 速不精确
一般单向， 方向阀，简单 方向阀，简单迅速
电路反向
迅速
0.3-10000kW <15kW;<0.75kW 分高、中、低压，
高速
与马达尺寸有关
机械系统设计
• 二、常用动力机械的特性及其选配
机械系统设计
机械系统是机械零、部件协同作用的整体， 是零、部件服务的目标。
• 系统观点： 总体方案 ——拟定、评价
•
系统协调—— 匹配
•
零部件设计——标准、外购、设计
•
……
目标多样化： 先进性 经济性 可靠性
1
机械系统设计
• 一、设计流程与主要内容
1. 设计流程
1）提出任务
内容：预期目标、技术指标、约束条件、最终形式； 方法：调研、预测、可行性论证； 标志：任务书
3、动力机械的功率估算
13
机械系统设计
• 三、执行系统设计
1、执行系统的组成
执行对象
工艺操作机构
辅助操作机构
供 定 转 夹 连卸检其 料 位 位 紧 锁料测它 机 机 机 机 机机机机 构 构 构 构 构构构构
14
机械系统设计
• 三、执行系统设计
2、执行系统设计需要考虑的问题
运动要求 动力要求 可靠性和寿命要求 体积和质量要求 安全性要求 经济性要求 环境适应性和环保要求 产品外观要求 其它特殊要求——精度稳定性、防腐防锈、防污染
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机械系统设计
• 三、执行系统设计
3、执行机构创新设计
16
机械系统设计
• 三、执行系统设计
3、执行机构创新设计
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机械系统设计
• 四、传动方案设计及评价
1、传动装置的作用
1）增/减速/调速：速度匹配； 2）改变运动形式和方向：运动匹配； 3）改变驱动力的大小：动力匹配； 4）分配动力和运动：如差速器、变速箱等 5）实现特殊目的，如减小尺寸，直升机传动装置、
2、动力机械选配原则和内容
1) 原则：
2) 基本内容与步骤：
机械特性与负载特性匹配； 确定负载特性；
满足系统全工作周期要求； 确定工作机工作制度；
满足环境要求；
选择动力机械的类型；
性价比高。
确定动力机械转速和容量；
确定动力机械数量；
动力系统综合评价。
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机械系统设计
• 二、常用动力机械的特性及其选配
一次动力机械：水轮机、汽轮机、内燃机（柴油机、汽油机） 二次动力机械：电动机、液压马达、气动马达 特殊动力装置：电场、磁场、太阳能、氢能
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机械系统设计
• 常用二次动力机械的类型、性能与特点
类型 尺寸 功率/质量 输出刚度 初始成本 运行费用 维护要求 调速性能
反转性能
功率范围
电动机 气压马达/气缸 液压马达/液压缸
6
机械系统设计
3. 方案设计的基础
1）扎实的理论知识
数学、力学、物理
2）丰富的实践经验
如高低温试验方案
3）详细的技术资料
标准件、外购件及其特性，非标件外协问题等
4）新思想、新方法
绕过传统思路，寻求不同的工作原理
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机械系统设计
4.方案设计中的设计思想
1）现代设计思想：
理论性（理性设计） 创造性（全新设计） 广义性（跨学科） 优选性 扩展性（系列化，改进余地） 设计计算机化 设计信息化