機械傳動機構(gòu)設計禁忌機械傳動機構(gòu)具有變速、改變運動形式(旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本�運動或曲線運動等)、改變運動方式(連續(xù)運動變?yōu)殚g歇運動等)、單向運動變?yōu)橥鶑瓦\動等多種功能。由于其具有結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，不易受電、磁、熱等條件的影響，加工修理方便等優(yōu)點，故得到廣泛應用。如果將機械傳動巧妙合理地應用就可以滿足多種工作要求和性能，所以避免一些常見機械傳動機構(gòu)設計禁忌具有重大的現(xiàn)實意義。
有些機械要求能正反兩個方向轉(zhuǎn)動，設計時應首先考慮采用電動機正反轉(zhuǎn)的方案。對內(nèi)燃機、汽輪機等不能反轉(zhuǎn)的原動機則必須采用在傳動機構(gòu)中設置反向裝置的方案。另外，有些工作機可以空載轉(zhuǎn)動，如機床；有些工作機必須負載起動，如汽車。對其傳動機構(gòu)必須考慮原動機的起動性能，必要時安裝摩擦離合器或液力偶合器，禁忌起動力矩過大，超過了原動機的負載能力。在一般情況下，傳動機構(gòu)中的摩擦傳動在過載時可以打滑，起安全裝置的作用。但是在起重機構(gòu)中，如果重物起吊在高空中，摩擦傳動打滑將引起嚴重的事故。因此，起重傳動機構(gòu)必須有足夠的安全系數(shù)，禁忌采用摩擦傳動和安全離合器，如圖2_27所示，圖a較差，圖b較好。
對于要求慢速移動的工作臺，用電動機通過傳動機構(gòu)帶動時，可以采用絲杠螺母副或齒輪齒條傳動機構(gòu)，把螺旋運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本�運動。但螺旋轉(zhuǎn)動一固工作臺只移動一個螺距而齒輪轉(zhuǎn)一圈齒條移動為πmz(z一齒輪齒數(shù)，m一齒輪模數(shù))；螺旋每轉(zhuǎn)一圈工作臺移動的距離一般為幾毫米，而齒輪轉(zhuǎn)一圈齒條移動的距離為十幾甚至幾十毫米；當電動機 的轉(zhuǎn)速和工作臺的移動速度相同時，由于螺旋轉(zhuǎn)速可以比齒輪轉(zhuǎn)速高很多，而采用螺旋的傳動比卻比用齒輪的傳動比小得多，所以對于低速移動的工作臺適合采用絲杠螺母副傳動機構(gòu)，并且傳動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單。齒輪齒條傳動適用于移動速度較高的工作臺，如龍門刨床。由此當選擇將旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本�運動的機構(gòu)時，應注意充分考慮其具體的工作條件和要求，禁忌亂用。
1．齒輪傳動機構(gòu)的設計
由于齒輪傳動具有精度高、轉(zhuǎn)速快等特點，其設計和制造技術(shù)發(fā)展速度較快，齒輪的類型較多，但是在選擇齒輪類型時，應優(yōu)先考慮用圓柱齒輪，直齒和斜齒。圓柱齒輪用于平行軸傳動(按轉(zhuǎn)速高低、平穩(wěn)性要求、是否變速等決定用直齒還是斜齒)，直齒錐齒輪用于相交軸傳動，準雙曲面錐齒輪用于交錯軸傳動。設計齒輪傳動機構(gòu)時，必須全面考慮齒輪的強度和硬度、精度、壽命的要求，采用適當可行的加工方法和測量方法，選擇合適的材料和熱處理，潤滑劑和潤滑方法，設計合理的結(jié)構(gòu)，以保證質(zhì)量和滿足使用要求。不能滿足質(zhì)量和使用要求的禁忌選用，****不能遷就。以下為進行齒輪傳動機構(gòu)設計時應注意的問題：
1)注意齒輪傳動形式及其傳動比的****匹配選擇。齒輪傳動部件是轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向的變速器。齒輪傳動比i應滿足驅(qū)動部件與負載之間的位移及轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的匹配要求，用于伺服系統(tǒng)的齒輪減速器是一個力矩變換器，其輸入電動機為高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩，而輸出則為低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。因此，不但要求齒輪傳動系統(tǒng)傳遞轉(zhuǎn)矩時要有足夠的剛度，還要求其轉(zhuǎn)動慣量盡量小，以便在獲得同一加速度時所需轉(zhuǎn)速小，即在同一驅(qū)動功率時，其加速度響應為****。此外齒輪的嚙合間隙會造成傳動死區(qū)，若該死區(qū)是在封閉系統(tǒng)中，則可能造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，常使系統(tǒng)產(chǎn)生以1～5倍間隙而進行的低頻振蕩。為此盡量采用齒側(cè)間隙較小，精度較高的齒輪傳動副。但為了降低制造成本，則多采用各種調(diào)整齒側(cè)間隙的方法來消除或減小嚙合間隙，以提高傳動精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。由于負載特性和工作條件的不同，****傳動比有不同的選擇方法。在伺服電動機驅(qū)動負載的傳動系統(tǒng)中常采用使負載加速度****的方法。
2)注意各級傳動比的****分配。當計算出傳動比之后，為了使減速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，滿足動態(tài)性能和提高傳動精度的要求，常常對各級傳動比進行合理分配，其分配原則如下：
①等效轉(zhuǎn)動慣量最小的原則。利用該原則所設計的齒輪傳動系統(tǒng)，換算到電動機軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量最小。對于伺服傳動系統(tǒng)要求起動、停止和逆轉(zhuǎn)快。當力矩一定時，轉(zhuǎn)動慣量越小，角加速度愈大，運轉(zhuǎn)就越靈敏。這樣可使過渡過程短，響應快，減小起動功率。通過分析計算，可以得出下列結(jié)論：按折算轉(zhuǎn)動慣量最小的原則確定級數(shù)和各級傳動比時，由高速級到低速級，各級傳動比應逐級遞增；而且級數(shù)越多，總折算慣量越小，但是級數(shù)增加到一定數(shù)值后，總折算慣量減小并不顯著，再從結(jié)構(gòu)緊湊、傳動精度和經(jīng)濟性等方面考慮，級數(shù)太多是不合理的。另外還要注意高速軸上的慣量對總折算慣量影響****。
�、谳敵鲚S轉(zhuǎn)角誤差最小的原則。為了提高機電一體化系統(tǒng)齒輪傳動系統(tǒng)傳遞運動的精度，各級傳動比應按先小后大原則分配，以便降低齒輪的加工誤差、安裝誤差以及回轉(zhuǎn)誤差對輸出轉(zhuǎn)角精度的影響。在齒輪傳動系統(tǒng)中，傳動比相當于誤差傳遞系數(shù)，對傳動精度起縮放作用。因此按傳動精度高的原則分配各級傳動比時，從高速到低速級，各級傳動比也應逐級遞增，尤其最末兩級的傳動比應取大一些，并盡量提高最末一級齒輪副的加工精度。同時應盡量減少級數(shù)，從而減少零件數(shù)量和誤差來源。
�、垠w積重量最小的原則。對于大功率傳動系統(tǒng)，按“先大后小”的原則處理，從高速 級到低速級各級傳動比應遞減，因為高速級傳遞的力矩小、模數(shù)小、傳動比大，體積重量不會大；對于小功率傳動系統(tǒng)，因為受力不大，假若各級小齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、齒寬相等，各級傳動比應該相等。體積重量常常是精密機械設計的一個重要指標，特別是航天、航空設備上的傳動裝置，應采用體積重量小的原則來分配各級傳動比。
上述三種傳動比分配的原則所反映的規(guī)律不盡相同，在設計中應根據(jù)實際情況的可行性和經(jīng)濟性對轉(zhuǎn)動慣量、結(jié)構(gòu)尺寸和傳動精度提出適當要求。具體來講有以下幾點：
a)對于要求體積小、重量輕的齒輪傳動系統(tǒng)可用體積重量最小原則。
b)對于要求運動平穩(wěn)、起停頻繁和動態(tài)性能好的伺服系統(tǒng)的減速齒輪系統(tǒng)，可按最小等效轉(zhuǎn)動慣量和總轉(zhuǎn)角誤差最小的原則來處理。對于變負載的傳動齒輪系統(tǒng)的各級傳動比****采用不可約的比數(shù)，禁忌同期嚙合以降低噪聲和振動。
c)對于提高傳動精度和減小回程誤差的傳動齒輪系，可按總轉(zhuǎn)角誤差最小原則。對于增速傳動，由于增速時容易破壞傳動齒輪系工作的平穩(wěn)性，應在開始幾級就增速，并且要求每級增速比****大于l：3，以有利于增加輪系剛度、減小傳動誤差。
d)對要求以較大傳動比傳動的齒輪系，往往需要將定軸輪系和行星輪系巧妙結(jié)合為混合輪系。對于要求特大傳動比、并且要求傳動精度與傳動效率高、傳動平穩(wěn)、體積小、重量輕的齒輪系，可選用新型諧波齒輪傳動。
3)注意當齒輪直徑較小或直徑與軸的直徑相近時應做成齒輪軸。
4)注意必要時可以將齒輪的頂圓直徑設計成等于或小于軸的直徑。
5)注意為保證原設計的接觸寬度，忌禁產(chǎn)生階梯磨損，小齒輪的齒寬應稍大于大齒輪的齒寬。
6)注意當齒輪的寬度比較大，而且受力也比較大時，應注意保證沿齒寬齒輪剛度一致，可以采用雙幅板或輻條、加大輪緣厚度的方法，如圖2—28所示，圖a較差，圖b較好。
7)注意對于滲碳／氮淬火和表面淬火的齒輪，要保證齒輪表面硬化層不間斷。
8)注意應禁忌在齒輪與軸的連接時采用錐銷和緊定螺釘?shù)姆椒ǎ驗槠湫瘦^低，可以采用軸向彈簧卡圈的方法，如圖2-29所示，不宜選用圖a、圖b方案，應該采用圖c方案。
9)注意應提高嚙合機會多的齒輪的硬度。
lO)注意齒輪嚙合時，為避免產(chǎn)生根切、周節(jié)誤差和齒形誤差帶來的影響，應選擇合適的齒數(shù)和速比。
11)安裝齒輪時，應注意齒輪軸的平行度要求，并保證嚙合面給油正確。
12)注意齒輪布置應考慮有利于軸和軸承的受力，****使軸承的載荷方向一定，對于受兩個或更多個力的齒輪，當布置位置不同時，所受的力或疊加或抵消，軸承或軸受力有較 大的不同，設計時應仔細地分析，如圖2130所示，圖a方案不好，圖b方案較好。
13)注意當齒輪的尺寸較大時，常分兩半鑄造，為避免兩半的輪輻結(jié)構(gòu)不合理，剖分面應選擇無輪輻處。
14)注意對于人字齒輪應保證結(jié)合點先進入嚙合，以免擠出的潤滑油產(chǎn)生振動，如圖2-31所示，圖a方案不合理，圖b方案合理。
15)注意對于錐齒輪軸必須雙向固定，且大小齒輪都能作軸向調(diào)整，以保證組合錐齒輪結(jié)構(gòu)中的螺栓不受拉力。
2．撓性傳動機構(gòu)的設計
機械中常使用撓性傳動機構(gòu)用于大距離的傳動。撓性元件的彈性較大，可吸收振動，工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便。但由于撓性元件的變形較大，以及鏈傳動的多變性效應，帶傳動的彈性滑動等，它的傳動比誤差較大，不易精確傳動。此外，撓性元件磨損較大，壽命較短，必須注意采取適當?shù)木S護措施。在結(jié)構(gòu)設計方面應能方便地更換元件，便于檢查，能及時了解其疲勞和磨損的情況以免發(fā)生事故，還必須禁忌撓性元件由傳動件上脫落和下垂太大等問題。下面幾種情況是設計時必須充分考慮并應格外注意的：
1)注意帶傳動應加大小輪的包角，所以小輪的直徑和帶輪的中心距不宜過小，可采用緊邊置下(鏈傳動中緊邊置上)和壓緊輪等措施，如果兩輪垂直放置，應將小輪置上，如圖2-32所示。
2)注意由于傳動帶在工作中會不斷拉長，為保持一定的拉力，帶傳動的中心距要能夠調(diào)整(鏈傳動也是)，在靠自重保持拉力的傳動機構(gòu)中，當自重不夠時要加輔助裝置，如圖2—33所示。
3)注意為防止帶脫落，要保證帶輪軸的平行度和帶輪中心面的平面度的要求；且平帶傳動小帶輪應作成微凸，同步帶輪應考慮安裝擋固，交叉帶不能反轉(zhuǎn)。
4)注意為使帶易交換，帶輪****懸臂安 裝，但是帶過寬時，帶輪應簡支安裝，禁忌沿寬度帶受力不均。
5)注意對于鏈傳動，禁忌用一條鏈條帶動一條水平線上的多個鏈輪。
6)鏈條運動方向要與卡簧的方向適應，禁忌產(chǎn)生沖擊、跳動、脫落，如圖2．34所示，且鏈條定期潤滑。
7)為了保證繩的壽命，繩輪的直徑禁忌任意減��；對于鋼繩禁忌任意彎曲，且鋼繩定期潤滑。
8)注意撓性傳動拉力變動對軸承負荷的影響。
3．間歇傳動機構(gòu)的設計
用間歇傳動機構(gòu)時，應考慮機構(gòu)的運動系數(shù)，系數(shù)應盡可能地減小，以提高其工作效率。對于凸輪間歇機構(gòu)，還要注意移動從動件與偏置凸輪的位置，以使壓力角較小，運動靈活，如圖2—35所示，禁忌圖a方案，應選用合理的圖b方案。
4．大傳動比機構(gòu)的設計
注意對于要求傳動比大而且對其工作位置有一定要求的傳動機構(gòu)，往往傳動級數(shù)較多，結(jié)構(gòu)比較復雜，如果采用絲杠螺母傳動、齒輪傳動、撓性傳動作為散件安裝，存在精度不高、缺乏潤滑、安裝困難、壽命較短等缺點，所以常采用大傳動比的標準減速器代替散裝的傳動機構(gòu)就是很好的方案，目前已有把電動機和減速器作為一個整體的減速電動機，作為一個標準件供應，這樣既簡化了結(jié)構(gòu)，又減少了支撐件的受力，節(jié)省了占地面積。
注意對于大多數(shù)的機械傳動機構(gòu)，電動機、減速器、工作機各用螺栓固定在地基或機架上。各部分之間用聯(lián)軸器連接，這些聯(lián)軸器一般都用撓性的，即對其對中要求較低。但是為了提高傳動效率，減小磨損和聯(lián)軸器不對中產(chǎn)生的附加力，在安裝時還是盡量提高對中精度，這就使安裝工作繁重。如果改用軸裝式減速器，用帶傳動連接電動機和減速器，就避免了安裝聯(lián)軸器的麻煩。
|
