机械传动系统的设计
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。
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
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。
机械传动系统的可靠性分析与优化设计
机械传动系统的可靠性分析与优化设计引言机械传动系统是工程领域中常见的设备，其可靠性对于设备的正常运行至关重要。
本文将从可靠性分析和优化设计两个方面，探讨机械传动系统的相关问题。
一、机械传动系统可靠性分析1.1 故障模式与效应分析（FMEA）故障模式与效应分析（FMEA）是一种常用的可靠性分析方法。
通过对机械传动系统各个部件的可能故障模式进行分析，可以评估各种故障对系统功能的影响程度，从而确定应对措施和改进方向。
1.2 可靠性块图（RBD）可靠性块图（RBD）是一种图形化的分析方法，将机械传动系统拆解为多个可靠性块，并通过连接关系表示系统的可靠性。
通过RBD分析，可以定量评估系统的可靠性，并确定关键部件对系统影响的程度。
1.3 故障树分析（FTA）故障树分析（FTA）是一种常用的故障分析方法，可以通过建立故障树，分析机械传动系统发生故障的概率和可能的原因。
对于故障概率高的故障节点，可以进行重点关注和改进。
二、机械传动系统优化设计2.1 部件可靠性选择选择具有较高可靠性的部件对于机械传动系统的可靠性至关重要。
应该选择经过充分验证和测试的品牌和型号，并与供应商建立长期合作关系，以确保部件的质量和可靠性。
2.2 配置设计在机械传动系统的配置设计中，需要考虑各个部件之间的配合和相互影响。
通过合理的配置设计，可以减少部件之间的冲突和故障点，并提高整个系统的可靠性。
2.3 维护保养计划机械传动系统的维护保养对于其可靠性的提升至关重要。
制定科学合理的维护保养计划，包括定期检查、润滑、紧固等措施，可以延长机械传动系统的寿命，并减少故障的发生。
2.4 备件储备在机械传动系统的优化设计中，备件的储备也是一项重要考虑因素。
合理的备件储备可以提高系统的抗风险能力，减少故障停机时间，并保证设备的正常运行。
总结机械传动系统的可靠性分析与优化设计是提高设备运行效率和延长设备寿命的重要手段。
通过对故障模式与效应分析、可靠性块图和故障树分析的运用，可以了解系统的可靠性状况并制定改进方案。
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
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。
机械传动
三、电动机起动转矩校核
当机器的转动惯量较大；或满载起动；或频繁起 动；或虽然空载起动，但是要求起动时间短时，还应校 核电动机的起动转矩。特别是鼠笼式电动机的起动转矩 较小，该项校核就更加必要。 校核起动力矩就是让电动机的起动转矩应大于机器 在规定时间内完成起动所需要的转矩。否则，过大的启 动电流会使线路电压急剧下降，使邻近电动机出力不足， 甚至被迫停机。
二、电动机过载能力校核
电动机都有一定的过载能力。但是当机器的载荷（生产阻力矩）变 化时，在按（7-1）式粗略的确定电动机功率后，还应较核电动机的过载 能力，即在机器过载时，电动机的最大输出转矩应大于电动机的最大负 载转矩，即满足（7-3）式。否则，电动机会发生闷车现象，电流增大 6～7倍，电动机过热甚至烧坏。
12
五、机械速度波动的调节 1 起动阶段(0 m)
特点：Wd>Wr =m
制动
2 稳定运转阶段(m)
特点：Wd=Wr =m
起动 稳定运转 停车
m
T
T
t
匀速稳定运转: m =C 变速稳定运转：周期性的速度 波动, mC
非周期性波动: mC
3 停车阶段(m 0)
5
二、实现单向间歇运动的机构（自学）
三、实现往复移动和往复摆动的机构（自学）
四、机构组合方案的拟定
1、应尽量简化和缩短运动链 2、应使机器有较高的机械效率 3、合理安排传动机构的顺序
4、合理分配传动比
5、保证机器的安全运转
6Байду номын сангаас
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第四节 机器的功率计算与转矩校核
一、电动机功率的确定
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4)机构的尺寸综合----根据执行构件和原动件的运动 参数，以及各执行构件运动的协调配合的要求，确 定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图。
设计 步骤
1)拟定机械的工作原理; 2)执行机构的运动设计和原动机的选择; 3)机构选型、变异与组合; 4)机构的尺寸综合; 5)方案分析; 6)方案评审。
5)方案分析----根据机械的生产阻力或原动机的额定转 矩，进行机械中力的计算，作为下一步零件强度计算 的依据。
内 燃 机 柴油机
原 动 件
连续回转
液压马达 气动马达 电动机
燃气轮机
交流异步电动机 直流电动机 交流变频变速电动机
运 动 形 式
往复摆动
液压马达
气动马达 油缸
伺服电动机 步进电动机
力矩电动机
往复直线 气缸
直线电机
交流异步电动机的运动参数----同步转数： 3000，1500，1000，750，600 rpm
6)方案评审----通过对众多方案的评比，选择最佳方案。
§11－2 机械工作原理的方案拟定
设计机械产品时，首先应根据使用要求、技术条件及工作环境等情况，明确提出机械所要达到总功能，然
后产拟定品实现的这些功功能能工作--原-理-用及技途术手、段；性最后能设计、出机使械系用统传价动方值案。等，它是根据人 们生产或生活需要提出来的。
1)拟定机械的工作原理----根据需要制定机械的总功能， 拟定实现总功能的工作原理和技术手段，确定机械 所要实现的工艺动作。
2)执行机构的运动设计和原动机的选择----根据功能和 工艺动作，确定各执行构件的数目、运动形式、运 动参数以及运动协调配合关系，生产阻力等，确定 原动机的类型和功率。
设计 步骤
图示分析天平，要求精
刀口
度达到0.01g,单靠目力
玛瑙
读指针的微小偏角已不
支撑
可能。 增加了一级光学杠杆，
活动 指针 游标
将读数放大。
K向
光源 透镜
活动游标
读数窗
§11－3 执行构件的运动设计和原动机的选择
机械传动系统的作用就是将原动机的运动和动力传递到执行构件，故原动机的类型和执行构件的运动形式、运动参数、运动方位等
1.1执行构件的数目
---- 取 决 于 机 械 分 功 能或分动作的多少， 两者不一定相等， 要具体分析确定。
如立式钻有两种方案: 一个执行构件 两个执行构件
1.2 执行构件的运动形式和运动参数
连续回转 每分钟转数 rpm
每分钟转位次数、转角大
回转运动 间歇回转 小、运动系数
执
往复摆动
每分钟摆动次数、转角大小、 行程速比系数
执行构件的数目 都决定了传动系统的方案。执行构件的运动设计和原动机的选择,就是根据拟定的工作原理和工艺动作过程，确定执行构件的数目、
运动形式、运动参数、运动协调关系，并选择适当的原动机的类型和运动参数与之相配。
根据工作原理 工艺动作过程
运动形式 运动参数 运动协调关系
原动机的类型和运动参数
1. 执行构件的运动设计
功能分解：送料
冲制
退回
φ10
0.8
确定方案时应注意两点：
1）用最简单的方法实现同一功能。
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
确定方案时应注意两点：
1）用最简单的方法实现同一功能。
2）注意光、机、电、流体等知识的综合运用。
先进性
确定功能指标应考虑---- 可行性
经济性
实现产品功能的 工作原理决定了
技术水平 工作质量 传动方案 结构形式
制造成本
确定工作原理应利用各种创造技法，借鉴同类产品 的成功的经验和最新科技成果。
注：实现同一种功能可以采用多种工作原理。
车削 •如 螺 纹 加 工 ：套丝
搓丝
工作原理不同， 运动方案也不同。
程所需运动的系统。
作用： 1.实现预期运动
减速(或增速)、变速、转换运动形式和使执行构件 协调配合工作等运动要求。
2.传递动力 把原动机输出的功率或转矩传递到执行构件上去，
以克服生产阻力。
3.运动操纵与控制 指现代机械 将光、机、电、液有机结合，借助于微机控制，自
动实现机械所需的完整的工作过程。
正确、合 理的设计
行 构
往复直线
每分钟行程数目、大 小、行程速比系数
件 直线运动 停歇往复直线 每循环停歇次数、位置、时
运 动
间、行程大小和工作速度。
停歇单向直线 ----每次进给量的大小。
形 式
沿固定曲线运动 曲线运动
沿可变曲线运动
复合运动 ----由两个以上单一运动合成
2. 原动件的类型及其运动参数的选择
汽油机
1)拟定机械的工作原理; 2)执行机构的运动设计和原动机的选择; 3)机构选型、变异与组合; 4)机构的尺寸综合; 5)方案分析; 6)方案评审。
3)机构选型、变异与组合----根据机械的动力与功能要 求，合理选择机构类型，拟定机构的组合方案，形成 能满足运动和动力要求的机械传动系统方案。绘制机 械传动系统的示意图。
•即使工作原理相同，也可以有不同的运动方案。不同。
应根据机械的功能要求，根据不同的工作原理拟
定出多种运动方案，进行综合评价，从中选择一个最 佳方案。
为了便于设计，应将机械的功能进行分解。
设计一台彩色电视机阴极盘用的金属片的冲裁
机器，圆片直径φ10mm，厚度0.8mm。
第11章 机构的选型、组合及机械 传动系统方案的设计
§11－1 概述 §11－2 机械工作原理的方案拟定 §11－3 执行构件的运动设计和原动机的选择 §11－4 机构的选型和变异 §11－5 机构的组合 §11－6 机械传动系统方案的拟定 §11－7 机械传动系统设计举例
§11－1 概 述
机械传动系统的组成： 由若干种不同机构组合而成，能实现机械工艺过
提高机械的性能与质量 降低制造成本 减少维护费用 故应予以高度重视
机械传动系统设计的特点---- 创造性的思维活动。
要求：
1)注重多学科知识的综合应用；
2)注重总结与实践经验的积累；
3)充分发挥创造思维和想象能力，灵活应用各种设 计方法与技巧。以便设计出新颖、灵活、高效的机械传动系统
设计 步骤
1)拟定机械的工作原理; 2)执行机构的运动设计和原动机的选择; 3)机构选型、变异与组合; 4)机构的尺寸综合; 5)方案分析; 6)方案评审。