机械系统设计3齿轮挠性间歇性部件

1、会计学1机械系统设计机械系统设计3齿轮挠性间歇性部件齿轮挠性间歇性部件第1页/共58页2 2）行星齿轮传动轮系）行星齿轮传动轮系 主要由传动齿轮、定位齿轮、行星齿轮和行星架等组成。主要由传动齿轮、定位齿轮、行星齿轮和行星架等组成。i=i i12i12iZ ZZ Zi=1-2132H2213Z 2当柔轮固定时，Z -Zgi=r=gZgZrHng+2Z Z =ngr第2页/共58页若轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为若轮系中，至少有一个齿轮的几何轴线不固定，而绕其它齿轮的固定几何轴线回转，则称为行星行星轮系轮系。如图所示的轮系中，齿轮。如图所示的轮系中，

2、齿轮2 2除绕自身轴线回转外，还随同构件除绕自身轴线回转外，还随同构件H H一起绕齿轮一起绕齿轮1 1的固定几何轴线的固定几何轴线回转，该轮系即为回转，该轮系即为行星轮系行星轮系。齿轮。齿轮2 2称为行星轮，称为行星轮，H H称为行星架或系杆，齿轮称为行星架或系杆，齿轮1 1、3 3称为太阳轮。称为太阳轮。第3页/共58页第4页/共58页第5页/共58页3 3）谐波齿轮传动）谐波齿轮传动工作原理工作原理主要组成元件主要组成元件工作过程工作过程实用产品实用产品第6页/共58页内容提要内容提要 n 齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择 n 各级传动比的最佳分配原

3、则各级传动比的最佳分配原则 n 谐波齿轮传动谐波齿轮传动n 齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法第7页/共58页 使等效负载转矩最小或负载加速度最大的总传动比，即为最佳总传动比使等效负载转矩最小或负载加速度最大的总传动比，即为最佳总传动比。第8页/共58页配置传动比的目的配置传动比的目的：齿轮传动比齿轮传动比i应满足驱动部件与负载之间的位应满足驱动部件与负载之间的位移及转矩、转速、传动精度（误差）的匹配要求。移及转矩、转速、传动精度（误差）的匹配要求。 要求齿轮传动系统传递转矩时，要有足够的刚度，还要求其转动惯量尽量小要求齿轮传动系统传递转矩时，要有足够的刚度，还要求其转动惯量尽量小，

4、以便在获得同一加速度时所需转矩小，即在同一驱动功率时，其加速度响，以便在获得同一加速度时所需转矩小，即在同一驱动功率时，其加速度响应为最大。应为最大。第9页/共58页第10页/共58页 由于，机电一体化系统的传动负载、传动特性、传动精度、工作条由于，机电一体化系统的传动负载、传动特性、传动精度、工作条件差异很大，齿轮传动部件传动比的配置应主要依据不同系统的实际件差异很大，齿轮传动部件传动比的配置应主要依据不同系统的实际工作情况与要求进行配置。工作情况与要求进行配置。 在一般情况下，可重点考虑如下几方面内容：在一般情况下，可重点考虑如下几方面内容： 运动参量匹配运动参量匹配 传递形式与类型传递形

5、式与类型 功率功率/ /力力/ /力矩匹配力矩匹配 结构强度与刚度结构强度与刚度 转动惯量转动惯量 系统响应特性（静态系统响应特性（静态/ /动态）动态） 传递精度传递精度传递间隙、平稳性、低速震荡（爬行现象）传递间隙、平稳性、低速震荡（爬行现象） 第11页/共58页第12页/共58页niiii321第13页/共58页max)/(1maxnkknkikkni第14页/共58页JJ23i电动机1J4i12J 如右图，若不计轴和轴承的转如右图，若不计轴和轴承的转动惯量，则根据系统动能不变的原动惯量，则根据系统动能不变的原则，等效到电机轴上的等效转动惯则，等效到电机轴上的等效转动惯量为：量为：222

6、1421321iiJiJJJJme第15页/共58页第16页/共58页对于提高传动精度和减小回程误差为于的传动齿轮系，可按总转角误差最对于提高传动精度和减小回程误差为于的传动齿轮系，可按总转角误差最小原则。对于增速传动，由于增速时容易破坏传动齿轮系工作的平稳性小原则。对于增速传动，由于增速时容易破坏传动齿轮系工作的平稳性，应在开始几级就增度，并且要求每级增速比最好大于，应在开始几级就增度，并且要求每级增速比最好大于1 1：3 3，以有利于，以有利于增加轮系刚度、减小传动误差。增加轮系刚度、减小传动误差。对较大传动比传动的齿轮系，往往需要将定轴轮系和行星轮系巧妙结合为对较大传动比传动的齿轮系，往

7、往需要将定轴轮系和行星轮系巧妙结合为混合轮系。对于相当大的传动比、并且要求传动精度与传动效率高、传混合轮系。对于相当大的传动比、并且要求传动精度与传动效率高、传动平稳、体积小重量轻时可选用新型的谐波齿轮传动。动平稳、体积小重量轻时可选用新型的谐波齿轮传动。第17页/共58页选用选用 ：广泛应用于机电一体化产品中，如机器人、机器仪表、雷达中用作运广泛应用于机电一体化产品中，如机器人、机器仪表、雷达中用作运动传递；在冶金、化工、起重运输设备中传递运动和转矩。有标准系列规格动传递；在冶金、化工、起重运输设备中传递运动和转矩。有标准系列规格可供选择。可供选择。第18页/共58页原理：原理：利用行星轮系

8、传动原理，波发生器转动，迫使柔性齿轮产生可控制的利用行星轮系传动原理，波发生器转动，迫使柔性齿轮产生可控制的变形波（近似谐波），并和刚轮作用引起齿间相对位移，传递运动和动力。变形波（近似谐波），并和刚轮作用引起齿间相对位移，传递运动和动力。波发生器是行星轮系的转臂波发生器是行星轮系的转臂刚轮是中心轮刚轮是中心轮柔轮是行星轮柔轮是行星轮第19页/共58页第20页/共58页第21页/共58页rgHgHrHrgzzigrHgzrz0rrgHgHHrgzzi0grggrHgzzzzz1rgggHHgzzzi第22页/共58页0grgHHrHrgzzi0rgrrgHrzzzzz1grrrHHrzzzi2

9、00rz202gz101Hgi100Hri第23页/共58页最大回差减速比机型（指柔轮内径，单位为mm)单级、卧式安装通用谐波减器第24页/共58页1CP2CTACPKP1ACTKT2第25页/共58页1CFDFRTKFAC/21许FF1C第26页/共58页 (1) 圆柱齿轮传动圆柱齿轮传动齿轮传动间隙的调整目的：齿轮传动间隙的调整目的： 提高齿轮传动的精度和消除齿轮传动的正反转误差。提高齿轮传动的精度和消除齿轮传动的正反转误差。2 1435第27页/共58页第28页/共58页12341233 4 5 6 7 这种消除齿侧间隙的方法是将其中一个做成宽齿轮，另一个用两片薄齿轮这种消除齿侧间隙的方

10、法是将其中一个做成宽齿轮，另一个用两片薄齿轮组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在组成。采取措施使一个薄齿轮的左齿侧和另一个薄齿轮的右齿侧分别紧贴在宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。宽齿轮齿槽的左、右两侧，以消除齿侧间隙，反向时不会出现死区。第29页/共58页第30页/共58页第31页/共58页12345678第32页/共58页第33页/共58页五、五、挠性传动部件挠性传动部件 在机电一体化系统中在机电一体化系统中 ，除滚珠丝杠副、齿轮传动副外，同步齿形带传动、纲带，除滚珠丝杠副、齿轮传动副外，同步齿形带传动、纲带传动、链条传动、钢丝绳传动

11、、链条传动、钢丝绳/ /尼龙绳传动等。尼龙绳传动等。 特点：特点：结构简单、可实现高速传动、传动功率较低、传动效率高、传动平稳、结构简单、可实现高速传动、传动功率较低、传动效率高、传动平稳、吸振且噪音低、维修使用方便，但安装精度要求高。吸振且噪音低、维修使用方便，但安装精度要求高。 应用：应用：主要应用在高速、低载、运转平稳、低噪的环境中。主要应用在高速、低载、运转平稳、低噪的环境中。第34页/共58页一、同步带传动一、同步带传动第35页/共58页第36页/共58页1 1 分类分类第37页/共58页第38页/共58页a) b) c)图6-3 同步带齿形的变迁a梯形齿 b圆弧齿 c近似渐开线齿第

12、39页/共58页第40页/共58页第41页/共58页第42页/共58页第43页/共58页 (d) (d) 其他失效方式其他失效方式 带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带和带轮的制造安装误差引起的带轮棱边磨损、带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背的带与带轮的节距差值太大和啮合齿数过少引起的带齿剪切破坏、同步带背的龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。龟裂、承载绳抽出和包布层脱落等。 在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不打滑的条件下，保在正常的工作条件下，同步带传动的设计准则是在不打滑的条件下，保证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多的条件下，则应保证带齿的一定

13、耐磨证同步带的抗拉强度。在灰尘杂质较多的条件下，则应保证带齿的一定耐磨性。性。第44页/共58页型 号名 称节 距mminMXL(Minima Extra Light)XXL(Extra Extra Light)XL(Extra Light)L(Light)H(Heavy)XH(Extra Heavy)XXH(Double Extra Heavy)最轻型超轻型特轻型轻 型重 型特重型最重型2.0323.1755.0809.52512.70022.22531.7500.080.125(1/8)0.200(1/4)0.375(3/8)0.5(1/2)0.875(7/8)1.25表6-1 同步带型号

14、 第45页/共58页420 L 050 宽度代号(带宽12.7mm)型号(节距9.525mm)长度代号(节线长度1066.80mm)B150 XXL 4.8 长度代号(节线长度381mm)型号(节距3.175mm)宽度代号(带宽4.8mm)DB 980 XH 200 DA 800 H 300 长度代号(节线长度2032mm)长度代号(节线长度2489.2mm)型号(节距22.225mm)宽度代号(带宽50.8mm)型号(节距12.700mm)宽度代号(带宽76.2mm)对称双面齿带型式代号交错双面齿带型式代号(a)单面齿同步带标记 (b)双面齿同步带标记同步带标记举例第46页/共58页第47页

15、/共58页六、六、间歇性传动部件间歇性传动部件 第48页/共58页第49页/共58页小小 结结 简介简介齿轮传动的典型结构形式；重点掌握齿轮传动的典型结构形式；重点掌握齿轮传齿轮传动最佳传动比配置的基本要求；各级传动比最佳分配动最佳传动比配置的基本要求；各级传动比最佳分配原则；齿轮传动间隙的调整方法（偏心套筒或偏心轴原则；齿轮传动间隙的调整方法（偏心套筒或偏心轴齿侧间隙调整法，轴向垫片齿侧间隙调整法，双片薄齿侧间隙调整法，轴向垫片齿侧间隙调整法，双片薄齿轮错齿齿侧间隙调整法）。了解常见挠性传动部件、齿轮错齿齿侧间隙调整法）。了解常见挠性传动部件、间歇传动部件。间歇传动部件。第50页/共58页作

16、业：作业：课本p842-11、2-18、2-20第51页/共58页第52页/共58页内容提要内容提要 n 齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择齿轮传动形式及其传动比的最佳匹配选择 n 各级传动比的最佳分配原则各级传动比的最佳分配原则 n 谐波齿轮传动谐波齿轮传动n 齿轮传动间隙的调整方法齿轮传动间隙的调整方法第53页/共58页配置传动比的目的配置传动比的目的：齿轮传动比齿轮传动比i应满足驱动部件与负载之间的位应满足驱动部件与负载之间的位移及转矩、转速、传动精度（误差）的匹配要求。移及转矩、转速、传动精度（误差）的匹配要求。 要求齿轮传动系统传递转矩时，要有足够的刚度，还要求其转动惯量尽量小要求

17、齿轮传动系统传递转矩时，要有足够的刚度，还要求其转动惯量尽量小，以便在获得同一加速度时所需转矩小，即在同一驱动功率时，其加速度响，以便在获得同一加速度时所需转矩小，即在同一驱动功率时，其加速度响应为最大。应为最大。第54页/共58页第55页/共58页第56页/共58页五、五、挠性传动部件挠性传动部件 在机电一体化系统中在机电一体化系统中 ，除滚珠丝杠副、齿轮传动副外，同步齿形带传动、纲带，除滚珠丝杠副、齿轮传动副外，同步齿形带传动、纲带传动、链条传动、钢丝绳传动、链条传动、钢丝绳/ /尼龙绳传动等。尼龙绳传动等。 特点：特点：结构简单、可实现高速传动、传动功率较低、传动效率高、传动平稳、结构简单、可实现高速传动、传动功率较低、传动效率高、传动平稳、吸振且噪音低、维修使用方便，但安装精度要求高。吸振且噪音低、维修使用方便，但安装精度要求高。 应用：应用：主要应用在高速、低载、运转平稳、低噪的环境中。主要应用在高速、低载、运转平稳、低噪的环境中。第57页/共58页 (d) (d) 其他失效方式其他失效方式 带和带轮的