机械传动方案的设计与计算

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摘要：在机械设备中，传动装置的主要作用是用来将一根轴的旋转运动传递给另外一根轴，并且可以对这个轴的转动速度、转动方向进行调整。机械传动系统是机器设备的重要组成部分，机械传动方案设计的好坏会对机械的性能、质量以及制造成本等方面造成非常大的影响。基于此本文对机械传动方案的设计和计算进行探讨。
关键词：机械传动方案；设计；计算
机械传动方案的设计是一个比较复杂的工作，为了可以更好的完成这项任务，首先需要对传动机构的运动特点、性能特点、工作特点、适合场合进行详细全面的了解，其次设计人员要具有比较丰富的设计经验和设计知识。在机械传动方案的设计过程中，最重要的一个环节是拟定机械传动方案和计算，传动方法设计的合理与否直接影响到机械的成本、性能和质量。因此，要认真对等机械传动方案的设计和计算工作。
1. 选择传动类型
在选择传动类型的过程中，可以有非常多的类型进行选择，一般情况下，传动机构选择的不同，得到的传动方案也是不同的，所以，只有选择了传动类型，才利用得到一个比较科学合理的传动方案。在选取传动类型的过程中，主要以运动性能的良好、效率高、质量小、外形尺寸小、符合生产条件等性能指标为选择依据，主要遵循下面几个原则：（1）当原动机的运动形式、转速、功率和执行系统的工况一致时，可以使用联轴器把执行机构的输入轴和原动机的输出轴连接起来。这种联结机构具有传动效率高、联结结构简单等方面的优势。不过如果执行机构的输入轴和原动机的输出轴不在同一条轴线上时，就需要使用等传动比的传动机构。（2）如果原动机的输出规律符合执行机构的要求，但是原动机的转矩、运动形式和转速不能满足执行机构的要求，这时就需要使用可以对运动形式进行转化或者可以变速的传动机构。（3）当对速度要求不高，使用中小功率进行传动，如果对传动要求比较高，可以使用多级齿轮传动、单级蜗杆传动、带-齿轮-链传动、带-齿轮传动的传动方案进行比较选择，选取出综合性能最优的方案。（4）传动功率大、转速高时，要选择转动平稳、承载力高、效率高的传动类型（5）尽量使用结构简单的单级动装置，如果传动比较大时，可以选择结构比较紧凑的行星齿轮传动和蜗杆传动进行，如果中心距比较大，可以使用链传动和带传动。（6）如果作业环境比较不好，有比较多的粉尘，要尽可能选择闭式传动的方法进行传动，以达到延长零件寿命的目的。（7）在进行小批量、单间生产的传动时，为了节省资金的投入，减少制造时间，要尽可能使用标准传动装置。（8）在执行机构的变化量非常大甚至超出负荷时或者载荷变化非常频繁时，可以使用有过载保护装置的传动类型，从而确保设备运转的安全。
2. 设计传动方案
2.1. 选取传动路线
在对传动路线进行选取时，可以根据东西和运动的传动路线进行选取，一般情况下，传动路线可以分为下面四种情况：（1）分路传动。在系统只有一个原动机，却有几个执行机构的时候，可以使用分路传动的传动路线；（2）单路传动。单路传动的传动结构比较简单，不过传动机构的数量非常的多，传动系统的效率也不高，所以要尽可能的降低机构的数量。在系统中只有一个原动机和一个执行机构的时候，可以使用这个传动路线；（3）复合传动。复合传动指的时几个传动路线的组合，在选择传动路线时，要根据执行机构的和求、执行机构的提醒来进行决定，要严格按照传动准确度高、传动结构简单、传动结构效率高、传动结构成本低、传动结构传动链短等原则来构建传动系统；（4）多路联合传动。在系统需要几个运动，而且每个运动的传递功率都比较高，单执行机构只有一个时，可以使用多路联合传动路线。
2.2. 对机构的顺序进行布置
在对机构的顺序进行布置的过程中，要考虑下面几个方法：（1）提升传动系统的工作效率。蜗杆涡轮机构传动虽然平稳，不过效率偏低，通常使用与中、小功率间隙的运动场合，在对于使用铜锡为涡轮材料的蜗杆传动，为了提高承载力和传动效率，促进润滑油膜的形成，要在高速级对其进行布置。（2）机械运转时振动小、运转平稳原则。通常把动载荷低、传动平稳的机构放到高速级，比如带传动可以对吸振进行缓冲，传动也比较的平稳，而且可以进行过载保护，所以一般会将其布置在高速级；而链传动会出现运转有冲击、不均匀的情况，可以在低速级对其进行布置，再比如和直齿轮相比，斜齿轮在传动过程中，平稳性更好，所以斜齿轮经常会应用于对平稳度要求比较高或者高速级的场合。（3）承载力高、使用时间长。因为开式齿轮的工作环境非常的不好、润滑条件也不好，磨损相对来说更加严重，使用时间不长，通常将其布置在低速级，为了防止齿面出现严重磨损或者胶合的情况，要在低速机布置铸铁或者青铜铝铁作为蜗轮材料的蜗杆传动，从而使得齿面滑动速度变低。（4）要易于加工、结构紧凑简单。带传动布置在高速级除了要求传动平稳外，还要求传动装置的尺寸要尽可能的小。为了使结构紧凑，通常会使用可以改变形式的机构布置到传动系统的最后一级，常见的有连杆机构、螺旋传功、凸轮机构等。对于大模数、大尺寸的圆锥齿轮来说，加工非常的困难，为了使模数和直径减少，一般将其放置到高速级，并对其传动比进行限制。
3. 计算传动系统动力参数
在对动力系统进行计算的过程中，各轴的转矩和功率是两个主要的计算方面：（1）传动系统的总效率。常用的单路系统总效率是各个部分效率的乘积。即n总=n1*n2…n.其中n为各个轴承、各个联轴器、各个传动机构的效率。（2）在传动系统中，在计算各个零件的工作能力时，要利用输入功率来对功率进行计算。
4. 结语
总而言之，机械传动方案的设计是一个非常复杂的工作，方案设计的好坏直接影响到了机械的性能、质量、成本等。在方案设计的过程中，要严格按照规定标准进行设计，选取正确的传动类型、传动路线。同时还要对传动机构的顺序进行合理的布置。传动方案的设计人员除了需要具有丰富的设计知识和设计经验外，在设计过程中要抱着严谨的设计态度来进行传动方案的设计工作。
参考文献：
[1]杨啟梁. 行星齿轮变速机构方案设计的杠杆分析法[J]. 湖北工业大学学报. 2006（03）
[2]何国旗，李兴华，罗智勇，曹咏梅. 利用等效杠杆法分析自动变速器接合元件的布置[J]. 机械科学与技术. 2007（03）