《機(jī)械原理》課件第11章

第11章機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)11.1

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程11.2

傳動(dòng)類型的選擇11.3傳動(dòng)鏈的方案設(shè)計(jì)11.4原動(dòng)機(jī)的選擇思考題及習(xí)題11.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的過程

機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)中極其重要的一環(huán)，設(shè)計(jì)得正確、合理與否，對(duì)提高機(jī)械的性能和質(zhì)量、降低制造成本與維護(hù)費(fèi)用等影響很大，故應(yīng)認(rèn)真對(duì)待。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)創(chuàng)造性活動(dòng)，要求設(shè)計(jì)者善于運(yùn)用已有知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)真總結(jié)過去的有關(guān)工作，廣泛收集、了解國(guó)內(nèi)外的有關(guān)信息，充分發(fā)揮創(chuàng)造思維和想象能力，靈活應(yīng)用各種設(shè)計(jì)方法和技巧，以便設(shè)計(jì)出新穎、靈巧、高效的傳動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程如下：

(1)確定傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比。

(2)選擇傳動(dòng)類型，即根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書中所規(guī)定的功能要求，執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力、傳動(dòng)比或速度變化的要求以及原動(dòng)機(jī)的工作特性，選擇合適的傳動(dòng)裝置。

(3)擬定傳動(dòng)鏈布置方案，即根據(jù)空間位置、運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞路線及所選傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)特點(diǎn)和適用條件，合理擬定傳動(dòng)路線，安排各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的先后順序，以完成從原動(dòng)機(jī)到各執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的傳動(dòng)系統(tǒng)的總體布置方案。

(4)分配傳動(dòng)比，即根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的組成方案，將總傳動(dòng)比合理分配至各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

(5)確定各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本參數(shù)和主要幾何尺寸，計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)的各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算和傳動(dòng)系統(tǒng)方案評(píng)價(jià)提供依據(jù)和指標(biāo)。(6)繪制傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。11.2傳動(dòng)類型的選擇傳動(dòng)裝置的類型很多，選擇不同類型的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將會(huì)得到不同形式的傳動(dòng)系統(tǒng)。為了得到理想的傳動(dòng)方案，需要合理選擇傳動(dòng)類型。11.2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的類型及特點(diǎn)

1．按傳動(dòng)的方式分

1)機(jī)械傳動(dòng)利用機(jī)構(gòu)所實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)稱為機(jī)械傳動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是工作平穩(wěn)、可靠，對(duì)環(huán)境的干擾不敏感；缺點(diǎn)是響應(yīng)速度較慢、控制欠靈活。機(jī)械傳動(dòng)按傳動(dòng)原理又可分為嚙合傳動(dòng)和摩擦傳動(dòng)兩大類（見表11-1）。嚙合傳動(dòng)傳動(dòng)比恒定、傳遞功率大、尺寸?。ǔ渹鲃?dòng)外）、速度范圍廣、工作可靠、壽命長(zhǎng)，但加工制造復(fù)雜、噪音大，需安裝過載保護(hù)裝置；摩擦傳動(dòng)工作平穩(wěn)、嗓音小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易制造、價(jià)格低、有吸收沖擊和過載保護(hù)的能力，但傳動(dòng)比不穩(wěn)定、傳遞功率較小、速度范圍小、軸與軸承承載大、壽命較短。

2)液壓、液力傳動(dòng)利用液壓泵、閥、執(zhí)行器等液壓元器件實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)稱為液壓傳動(dòng)；液力傳動(dòng)則是利用葉輪通過液體的動(dòng)能變化來傳遞能量的。液壓、液力傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是速度、扭矩和功率均可連續(xù)調(diào)節(jié)；調(diào)速范圍大，能迅速換向和變速；傳遞功率大；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，使用壽命長(zhǎng)；易實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制，動(dòng)作快速；能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。它的缺點(diǎn)主要是傳動(dòng)效率低，不如機(jī)械傳動(dòng)準(zhǔn)確；制造、安裝精度要求高；對(duì)油液質(zhì)量和密封性要求高。

3)氣壓傳動(dòng)以壓縮空氣為工作介質(zhì)的傳動(dòng)稱為氣壓傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是易快速實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)、擺動(dòng)和高速轉(zhuǎn)動(dòng)，調(diào)速方便；氣壓元件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適合標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，易制造，易操縱；響應(yīng)速度快，可直接用氣壓信號(hào)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制，完成復(fù)雜動(dòng)作；管路壓力損失小，適于遠(yuǎn)距離輸送；與液壓傳動(dòng)相比，經(jīng)濟(jì)且不易污染環(huán)境，安全能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境。它的缺點(diǎn)是傳動(dòng)效率低；因壓力不能太高，故不能傳遞大功率；因空氣的可壓縮性，故載荷變化時(shí)，傳遞運(yùn)動(dòng)不太平穩(wěn)；排氣噪音大。

4)電氣傳動(dòng)利用電動(dòng)機(jī)和電氣裝置實(shí)現(xiàn)的傳動(dòng)稱為電氣傳動(dòng)。電氣傳動(dòng)的特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高、控制靈活、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。由于電氣傳動(dòng)的顯著優(yōu)點(diǎn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，傳動(dòng)系統(tǒng)也正在發(fā)生著深刻變化。在傳統(tǒng)系統(tǒng)中作為動(dòng)力源的電動(dòng)機(jī)雖仍在大量應(yīng)用，但已出現(xiàn)了具有驅(qū)動(dòng)、變速與執(zhí)行等多重功能的伺服電機(jī)，從而使原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)朝著一體化的最小系統(tǒng)發(fā)展。目前，電氣傳動(dòng)已在一些系統(tǒng)中取代了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而且這種趨勢(shì)還會(huì)增強(qiáng)。

2．按傳動(dòng)比和輸出速度的變化情況分按傳動(dòng)比和輸出速度的變化情況對(duì)傳動(dòng)類型分類，如表11-2所示。

1）定傳動(dòng)比傳動(dòng)定傳動(dòng)比傳動(dòng)的輸入與輸出轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)，適應(yīng)于執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工況固定或其工況與原動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)變化的場(chǎng)合。

2）變傳動(dòng)比有級(jí)變速傳動(dòng)變傳動(dòng)比有級(jí)變速傳動(dòng)的一個(gè)輸入轉(zhuǎn)速可對(duì)應(yīng)于若干個(gè)輸出轉(zhuǎn)速，適用于原動(dòng)機(jī)工況固定而執(zhí)行機(jī)構(gòu)有若干種工況的場(chǎng)合，或用于擴(kuò)大原動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍。

3）變傳動(dòng)比無級(jí)變速傳動(dòng)變傳動(dòng)比無級(jí)變速傳動(dòng)的一個(gè)輸入轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)于某一范圍內(nèi)無限多個(gè)輸出轉(zhuǎn)速，適用于執(zhí)行機(jī)構(gòu)工況很多或最佳工況不明確的情況。

4）變傳動(dòng)比周期性變速傳動(dòng)變傳動(dòng)比周期性變速傳動(dòng)的輸出角速度是輸入角速度的周期性函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)函數(shù)傳動(dòng)或改善動(dòng)力特性。11.2.2傳動(dòng)類型的選擇原則機(jī)械傳動(dòng)類型的選擇關(guān)系到整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)，機(jī)器的工作性能、可靠性、尺寸、質(zhì)量和成本，只有通過多種方案的分析比較，才能較合理地選用傳動(dòng)類型。選擇傳動(dòng)類型的依據(jù)主要有：（1）工作機(jī)的性能和工況。（2）原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和調(diào)速性能。（3）對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的尺寸、質(zhì)量和布置上的要求。（4）工作環(huán)境，如對(duì)多塵、高溫、低溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境的適應(yīng)性與噪聲的限制等。（5）經(jīng)濟(jì)性，如傳動(dòng)效率、制造費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用等。（6）操作和控制方式，以及制造能力和環(huán)境保護(hù)等。在選擇傳動(dòng)類型時(shí)，應(yīng)遵循下列原則：（1）對(duì)于小功率傳動(dòng)，應(yīng)在滿足工作性能的需要下，選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置，盡可能降低制造成本。（2）對(duì)于大功率傳動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先考慮傳動(dòng)效率，節(jié)約能源，降低運(yùn)行成本和維護(hù)費(fèi)用。（3）當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速時(shí)，若能與動(dòng)力機(jī)調(diào)速比相適應(yīng)，則可直接連接或采用定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置；若執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求變速范圍大，用動(dòng)力機(jī)調(diào)速不能滿足機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)性要求，則應(yīng)采用變傳動(dòng)比傳動(dòng)；除執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求連續(xù)變速外，盡量采用有級(jí)變速。（4）當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)載荷頻繁變化且有可能過載時(shí)，為保證安全運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)考慮選用有過載保護(hù)性能的傳動(dòng)類型，或在傳動(dòng)系統(tǒng)中增設(shè)過載保護(hù)裝置；當(dāng)執(zhí)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大或有緊急停車要求時(shí)，應(yīng)考慮安裝制動(dòng)裝置。（5）主、從動(dòng)軸要求同步時(shí)，應(yīng)采用無滑動(dòng)的傳動(dòng)裝置。（6）傳動(dòng)裝置的選用必須與制造水平相適應(yīng)，盡可能選用專業(yè)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)裝置，如減速器、變速器和無級(jí)變速器等。11.3傳動(dòng)鏈的方案設(shè)計(jì)選擇了傳動(dòng)類型后，相同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)按不同的傳動(dòng)路線及不同的順序布置，就會(huì)產(chǎn)生出不同效果的傳動(dòng)方案。只有合理地安排傳動(dòng)路線，恰當(dāng)布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，才能使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)獲得理想的性能。11.3.1傳動(dòng)鏈的選擇根據(jù)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞路線，傳動(dòng)鏈?？煞譃橄铝兴姆N：（1）串聯(lián)式單路傳動(dòng)。其傳動(dòng)路線如圖11-1所示。這種傳動(dòng)路線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)目越多，傳動(dòng)系統(tǒng)的效率越低，因此，應(yīng)盡量減少機(jī)構(gòu)數(shù)目。當(dāng)系統(tǒng)中只有一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和一個(gè)原動(dòng)機(jī)時(shí)，宜采用此傳動(dòng)路線。

圖11-1串聯(lián)式單路傳動(dòng)

(2)并聯(lián)式分路傳動(dòng)。其傳動(dòng)路線如圖11-2所示。當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而只有一個(gè)原動(dòng)機(jī)時(shí)，可采用圖11-2所示的傳動(dòng)路線。牛頭刨床中就采用了這種傳動(dòng)路線，由一個(gè)電動(dòng)機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和刨刀架縱向移動(dòng)。

圖11-2并聯(lián)式分路傳動(dòng)（3）并聯(lián)式多路聯(lián)合傳動(dòng)。其傳動(dòng)路線如圖11-3所示。當(dāng)系統(tǒng)只有一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，但需要多個(gè)運(yùn)動(dòng)且每個(gè)運(yùn)動(dòng)傳遞的功率都較大時(shí)，宜采用這種傳動(dòng)路線。圖11-3并聯(lián)式多路聯(lián)合傳動(dòng)軋鋼機(jī)、球磨機(jī)中常采用這種傳動(dòng)路線。（4）混合式傳動(dòng)?；旌鲜絺鲃?dòng)是上述幾種路線的組合，常用的形式如圖11-4所示。齒輪加工機(jī)床中刀具和工作的傳動(dòng)系統(tǒng)就采用這種傳動(dòng)路線。傳動(dòng)路線的選擇主要是根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作特性、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和原動(dòng)機(jī)的數(shù)目以及傳動(dòng)系統(tǒng)性能的要求來決定的，以傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)精度高、效率高、成本低為原則。11.3.2傳動(dòng)鏈順序的布置布置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的順序時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：（1）機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，減小振動(dòng)。一般將傳動(dòng)平穩(wěn)、動(dòng)載荷小的機(jī)構(gòu)放在高速級(jí)。如帶傳動(dòng)傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，且有過載保護(hù)，故一般布置在高速級(jí)；而鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，應(yīng)布置在低速級(jí)。又如斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性比直齒輪傳動(dòng)好，故常用在高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合。（2）提高傳動(dòng)系統(tǒng)的效率。蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，但效率低，一般用于中、小功率間隙運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。對(duì)于采用錫青銅為蝸輪材料的蝸桿傳動(dòng)，應(yīng)布置在高速級(jí)，以利于形成潤(rùn)滑油膜，提高承載能力和傳動(dòng)效率。（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于加工制造。帶傳動(dòng)布置在高速級(jí)不僅可使傳動(dòng)平穩(wěn)，而且可減小傳動(dòng)裝置的尺寸。一般將改變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)（如螺旋傳動(dòng)、連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等）布置在傳動(dòng)系統(tǒng)的最后一級(jí)（靠近執(zhí)行機(jī)構(gòu)或作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)），可使結(jié)構(gòu)緊湊。大尺寸、大模數(shù)的圓錐齒輪加工較困難，因此應(yīng)盡量放在高速級(jí)并限制其傳動(dòng)比，以減少其直徑和模數(shù)。（4）承載能力大，壽命長(zhǎng)。開式齒輪傳動(dòng)的工作環(huán)境較差，潤(rùn)滑條件不好，磨損嚴(yán)重，壽命較短，應(yīng)布置在低速級(jí)。對(duì)于采用鋁鐵青銅或鑄鐵作為蝸輪材料的蝸桿傳動(dòng)，常布置在低速級(jí)，使齒面滑動(dòng)速度較低，以防止產(chǎn)生膠合或嚴(yán)重磨損。11.3.3各級(jí)傳動(dòng)比的分配將傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比合理地分配到各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以使各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸協(xié)調(diào)，減小零件尺寸和機(jī)構(gòu)重量，并得到較好的潤(rùn)滑條件和傳動(dòng)性能。分配傳動(dòng)比時(shí)通常需考慮以下原則：（1）各級(jí)傳動(dòng)比應(yīng)在合理的范圍內(nèi)選?。ㄒ姳?1-3），在特殊情況下也不要超過所允許的最大值。（2）注意各級(jí)傳動(dòng)零件尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱合理，不會(huì)干涉碰撞。如帶傳動(dòng)和單級(jí)圓柱齒輪減速器組成的傳動(dòng)裝置中，一般應(yīng)使帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比小于齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比，否則，有可能出現(xiàn)大帶輪半徑大于減速器的中心高，使帶輪與機(jī)座碰撞。（3）盡量減小外廓尺寸和整體重量。在分配傳動(dòng)比時(shí)，若為減速傳動(dòng)裝置，則一般應(yīng)按傳動(dòng)比逐級(jí)增大的原則分配；反之，傳動(dòng)比應(yīng)逐級(jí)減小。（4）設(shè)計(jì)減速器時(shí)，盡量使各級(jí)大齒輪浸油深度大致相同（低速級(jí)大齒輪浸油稍深），若各級(jí)大齒輪直徑相接近，則應(yīng)使高速級(jí)的傳動(dòng)比大于低速級(jí)的傳動(dòng)比。11.3.4傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)分析實(shí)例

1.C1325自動(dòng)車床刀架機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的分析

1）刀架機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的功能分析系統(tǒng)功能要求：自動(dòng)換刀和軸向進(jìn)給。刀架機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的功能又可分為如下幾個(gè)分功能或元功能：（1）轉(zhuǎn)位。為了完成工件若干個(gè)工序的加工，在轉(zhuǎn)塔刀架上固定著若干組刀具。為使各組刀具能依次參加工作，轉(zhuǎn)塔刀架需相應(yīng)轉(zhuǎn)位(每次繞轉(zhuǎn)塔刀架軸線轉(zhuǎn)過60°)。（2）讓刀。為了在轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位時(shí)，刀具和工件不至相碰而損壞，轉(zhuǎn)塔刀架應(yīng)先向右退出一段距離后再轉(zhuǎn)位。（3）定位。為保證加工精度，在加工時(shí)轉(zhuǎn)塔刀架應(yīng)精確定位，而在轉(zhuǎn)位時(shí)應(yīng)先將定位銷拔出。（4）進(jìn)、退刀。轉(zhuǎn)塔刀架在非轉(zhuǎn)位期間，應(yīng)在進(jìn)刀凸輪的控制下，精確地實(shí)現(xiàn)所預(yù)定的進(jìn)、退刀運(yùn)動(dòng)。

2）刀架機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程分析刀架機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程如下：如圖11-5所示，在一組刀具加工完畢后，在壓簧12的作用下，進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)的推桿13回程，通過其扇形齒輪6與齒條7的嚙合傳動(dòng)，使整個(gè)活動(dòng)支架8(連同轉(zhuǎn)塔刀架9)向右退回進(jìn)行退刀。而與此同時(shí)，齒輪1的離合器接合并開始轉(zhuǎn)動(dòng)，通過寬齒輪2、圓錐齒輪傳動(dòng)3、圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4，將定位銷10拔出；同時(shí)，曲柄5回轉(zhuǎn)，使活動(dòng)支架8向右快速后退一段距離，進(jìn)行讓刀。在此后退行程將結(jié)束時(shí)，槽輪機(jī)構(gòu)11開始使轉(zhuǎn)塔刀架轉(zhuǎn)位。在其轉(zhuǎn)位的后半周，繼續(xù)回轉(zhuǎn)著的曲柄5使整個(gè)活動(dòng)支架8(連同轉(zhuǎn)塔刀架9)開始向左復(fù)位。在轉(zhuǎn)位結(jié)束時(shí)，圓柱凸輪機(jī)構(gòu)4的推桿使定位銷10重新插入轉(zhuǎn)塔刀架的定位孔中進(jìn)行定位。在轉(zhuǎn)塔刀架定位后，齒輪1的離合器脫開并停止轉(zhuǎn)動(dòng)?；顒?dòng)支架8(連同轉(zhuǎn)塔刀架9)在進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)、扇形齒輪和齒條的作用下，向左作進(jìn)刀運(yùn)動(dòng)。在進(jìn)刀完畢后，又重復(fù)上述的退刀、讓刀、轉(zhuǎn)位、復(fù)位、定位運(yùn)動(dòng)。

圖11-5自動(dòng)車床刀架傳動(dòng)系統(tǒng)

3）刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖如圖11-6所示。圖11-6刀架系統(tǒng)的工作循環(huán)圖

4）刀架系統(tǒng)的傳動(dòng)路線分析刀架系統(tǒng)的傳動(dòng)主要以串聯(lián)方式為主，但在Ⅰ、Ⅱ處采用了特殊的并聯(lián)方式，如圖11-7所示。

圖11-7刀架系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)組合方式

5）各機(jī)構(gòu)的功能分析進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)：控制整個(gè)工件的加工過程，不同的工件需要更換不同的凸輪。齒輪齒條機(jī)構(gòu)：用于轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)形式并將運(yùn)動(dòng)放大。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：用于增大讓刀距離。圓柱齒輪和圓錐齒輪機(jī)構(gòu)：用于改變運(yùn)動(dòng)方向。槽輪機(jī)構(gòu)：用于實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)位。并聯(lián)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)：用于實(shí)現(xiàn)讓位。并聯(lián)圓柱凸輪機(jī)構(gòu)與串聯(lián)連桿機(jī)構(gòu)：用于實(shí)現(xiàn)定位，且容易滿足時(shí)序要求。

2.肥皂壓花機(jī)的傳動(dòng)路線分析及傳動(dòng)比的分配

肥皂壓花機(jī)是在肥皂塊上利用模具壓制花紋和字樣的自動(dòng)機(jī)械，其機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖11-8所示。按一定尺寸切制好的肥皂塊12由推桿11送至壓模工位，下模具7上移，將皂塊推至固定的上模具8下方，靠壓力在皂塊上、下兩面同時(shí)壓制出圖案，下模具返回時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)13的頂桿將皂塊推出，完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)。圖11-8肥皂壓花機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖

1）傳動(dòng)路線分析該機(jī)的工作部分包括三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別完成規(guī)定的動(dòng)作。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11完成皂塊送進(jìn)運(yùn)動(dòng)，六桿機(jī)構(gòu)6完成模具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)13完成成品移位運(yùn)動(dòng)。三個(gè)運(yùn)動(dòng)相互協(xié)調(diào)，連續(xù)工作。因整機(jī)功率不大，故公用一個(gè)電動(dòng)機(jī)?？紤]執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作頻率較低，故需采用減速傳動(dòng)裝置。減速裝置為三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)公用，由一級(jí)Ⅴ帶傳動(dòng)和兩級(jí)齒輪傳動(dòng)組成。帶傳動(dòng)兼有安全保護(hù)功能，適宜在高速級(jí)工作，故安排在第一級(jí)。當(dāng)機(jī)器要求具有調(diào)速功能時(shí)，可將帶傳動(dòng)改為帶式無級(jí)變速傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)中，鏈傳動(dòng)9是為實(shí)現(xiàn)較大距離的傳動(dòng)而設(shè)置的，錐齒輪傳動(dòng)5和10用于改變傳動(dòng)方向。該機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)為三路并聯(lián)分流傳動(dòng)，其中模具的往復(fù)運(yùn)動(dòng)路線為主傳動(dòng)鏈，皂塊送進(jìn)運(yùn)動(dòng)和成品移位運(yùn)動(dòng)路線為輔助傳動(dòng)鏈，具體傳動(dòng)路線如圖11-9所示。

2）傳動(dòng)比分配該機(jī)的工作條件是：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1450r／min，每分鐘壓制50塊肥皂，要求傳動(dòng)比誤差為±2％?，F(xiàn)進(jìn)行傳動(dòng)比分配并確定相關(guān)參數(shù)。（1）主傳動(dòng)鏈(電動(dòng)機(jī)—下模具往復(fù)移動(dòng))。錐齒輪傳動(dòng)5的作用主要是改變傳動(dòng)方向，可暫定其傳動(dòng)比為1。這時(shí)，每壓制一塊肥皂，六桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)下模具完成一個(gè)運(yùn)動(dòng)循環(huán)，相應(yīng)分配軸Ⅰ應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)一周，故軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速為n1=50r／min。因已知電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd=1450r/min，由此可知，該傳動(dòng)鏈總傳動(dòng)比的預(yù)定值為設(shè)帶傳動(dòng)及二級(jí)齒輪減速器中高速級(jí)和低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比分別為i1、i2、i3，根據(jù)多級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比分配時(shí)“前小后大”及相鄰兩級(jí)之差不宜過大的原則，取i1＝2.5，則減速器的總傳動(dòng)比為29/2.5=11.6，兩級(jí)齒輪傳動(dòng)平均傳動(dòng)比為3.4。圖11-9肥皂壓花機(jī)傳動(dòng)路線圖從有利于實(shí)現(xiàn)兩級(jí)傳動(dòng)等強(qiáng)度及保證較好的潤(rùn)滑條件出發(fā)，按二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配原則，一般取i2′=1.2i3′，則由i2′i3′=11.6可求得i2′=3.7，i3′=3.11。選取各輪齒數(shù)為za=23,zb=86,zc=21,zd=65

實(shí)際傳動(dòng)比為主傳動(dòng)鏈的實(shí)際總傳動(dòng)比為則傳動(dòng)比誤差為按傳動(dòng)比誤差小于2％的要求，且各傳動(dòng)比均在常用范圍之內(nèi)，故該傳動(dòng)鏈傳動(dòng)比分配方案可用。（2）輔助傳動(dòng)鏈。皂塊送進(jìn)和成品移位運(yùn)動(dòng)的工作頻率應(yīng)與模具往復(fù)運(yùn)動(dòng)的頻率相同，即在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)，三套執(zhí)行機(jī)構(gòu)各完成一次運(yùn)動(dòng)循環(huán)，送進(jìn)—壓花—移位。因此分配軸Ⅱ必須與分配軸Ⅰ同步，即nⅡ=nⅠ，故鏈傳動(dòng)9和錐齒輪傳動(dòng)10的傳動(dòng)比均應(yīng)為1。11.4原動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)的類型很多，特性各異。在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)時(shí)，原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性及各項(xiàng)性能與機(jī)械執(zhí)行系統(tǒng)的負(fù)載特性和工作要求是否相匹配，將在很大程度上決定著整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的工作性能和構(gòu)造特性。因此，合理選擇原動(dòng)機(jī)的類型是機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問題。11.4.1原動(dòng)機(jī)的類型及特點(diǎn)原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源主要有電、液及氣三種，原動(dòng)機(jī)有電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣馬達(dá)和直線油缸、氣缸等，設(shè)計(jì)過程中應(yīng)對(duì)各種原動(dòng)機(jī)的性能、價(jià)格以及應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)有哪些動(dòng)力源等問題進(jìn)行了解。原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式主要是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、往復(fù)擺動(dòng)和往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)等。當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)、液壓馬達(dá)、氣動(dòng)馬達(dá)和內(nèi)燃機(jī)等原動(dòng)機(jī)時(shí)，原動(dòng)件作連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；液壓馬達(dá)和氣動(dòng)馬達(dá)也可作往復(fù)擺動(dòng)；當(dāng)采用油缸、氣缸或直線電動(dòng)機(jī)等原動(dòng)機(jī)時(shí)，原動(dòng)件作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。有時(shí)也用重錘、發(fā)條、電磁鐵等作原動(dòng)機(jī)。常用原動(dòng)機(jī)的類型和主要特點(diǎn)見表11-4。11.4.2原動(dòng)機(jī)的選擇

1.原動(dòng)機(jī)的選擇原則在進(jìn)行機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，主要根據(jù)以下原則選擇原動(dòng)機(jī)：（1）應(yīng)滿足工作環(huán)境對(duì)原動(dòng)機(jī)的要求，如能源供應(yīng)、降低噪聲和環(huán)境保護(hù)等要求。（2）原動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性和工作制度應(yīng)與機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性（包括功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等）相匹配，以保證機(jī)械系統(tǒng)有穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。（3）原動(dòng)機(jī)應(yīng)滿足工作機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)、過載能力和發(fā)熱的要求。（4）應(yīng)滿足機(jī)械系統(tǒng)整體布置的需要。（5）在滿足工作機(jī)要求的前提下，原動(dòng)機(jī)應(yīng)具有較高的性能價(jià)格比，運(yùn)行可靠，經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)（原始購(gòu)置費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和維修費(fèi)用）合理。

2.原動(dòng)機(jī)的選擇步驟

1）確定機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載特性機(jī)械系統(tǒng)的負(fù)載由工作負(fù)載和非工作負(fù)載組成。工作負(fù)載可根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)的功能由執(zhí)行機(jī)構(gòu)或構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)和受力求得。非工作負(fù)載指機(jī)械系統(tǒng)所有額外消耗，如機(jī)械內(nèi)部的摩擦消耗，可用效率加以考慮；輔助裝置的消耗，如潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)的消耗等。

2）確定工作機(jī)的工作制度工作機(jī)的工作制度是指工作負(fù)載隨執(zhí)行系統(tǒng)的工藝要求而變化的規(guī)律，包括長(zhǎng)期工作制、短期工作制和斷續(xù)工作制三大類，常用載荷—時(shí)間曲線表示，有恒載和變載、斷續(xù)和連續(xù)運(yùn)行、長(zhǎng)期和短期運(yùn)行等形式，可由此來選擇相應(yīng)工作制度的原動(dòng)機(jī)。原動(dòng)機(jī)實(shí)際工作制度和工作機(jī)是相同的，但在各種不同的工作制度下，原動(dòng)機(jī)的允許功率是完全不同的，如國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)內(nèi)燃機(jī)的標(biāo)稱功率分為四級(jí)，分別為15分鐘功率、1小時(shí)功率、12小時(shí)功率和長(zhǎng)期運(yùn)行功率，其中15分鐘輸出功率最大。

3)選擇原動(dòng)機(jī)的類型影響原動(dòng)機(jī)類型選擇的因素較多，首先應(yīng)考慮能源供應(yīng)及環(huán)境要求，選擇確定原動(dòng)機(jī)的種類，再根據(jù)驅(qū)動(dòng)效率、運(yùn)動(dòng)精度、負(fù)載大小、過載能力、調(diào)速要求、外形尺寸等因素，綜合考慮工作機(jī)的工況和原動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，具體分析，以選得合適的類型。需要指出的是，電動(dòng)機(jī)有較高的驅(qū)動(dòng)效率和運(yùn)動(dòng)精度，其類型和型號(hào)繁多，能滿足不同類型工作機(jī)的要求