实现运动速度的变化 (汽车变速器)
有变速要求的地方还有:机床、农业机械、工程机械、矿山机械、航运机械等。
实现变速功能的原理也有多种,常用的有机械变速、液压变速、液力变速、变频调速、直流调速等这里不予祥述。
例9-2 钢窗的开窗机构
(1)明确设计要求:
功能:能够实现窗的自由开合
实现任意位置的定位
能够隔着纱窗方便开启
结构简单可靠
窗的开启率高 (开窗最大面积/窗的建筑面积)
制造成本低
运输方便
零件的通用性好,可以方便的从市场上购得
美观大方
占用的空间小
可以用手方便的操作
便于窗玻璃的清洗
易于安装
(2)设计的原理方案
转动开启法、平动法开启法、混合开启法
A b c d
(3)评价优选方案
方案(a) 与(d)均不能隔着纱窗开启窗子。开启不方便;
方案(a)不能实现任意位置的定位;
方案(b)与(c)均在实际中应用。
方案(d) 在简易窗的制作中也得到了应用。
9-3 户外运煤的带式输送机,已知运输带拉力F=4000N,带速v=0.8m/s,传动滚筒直径D=500mm, 滚筒传动效率η=0.96,电机额定功率Pd=4kW,转速n0=1440r/min,各对轴承皆为滚子轴承。两班制,连续工作
工作情况分析
a)煤炭属于散体物料的一种,散体连续运输,载荷的变化不大;但是载荷的质量很大,启动时需要的时间很长,制动也需要一定的时间,因此,启动加速度与制动减速度均有一定的要求;
b)在驱动滚筒上可能发生输送带的打滑问题,这是需要避免的;
c)户外连续工作,要求的传动装置效率较高;
d)粉尘较大,应采用闭式传动。
传动装置方案
n=30.57, I=47.2
(a) 电机—三级齿轮减速器—输送机滚筒
(b) 电机—V带传动—两级齿轮传动--输送机滚筒
(c) 电机--两级齿轮传动-- V带传动--输送机滚筒
(d) 电机--两级齿轮传动—链传动--输送机滚筒
(e) 电机—蜗杆传动--输送机滚筒
(f) 电机—行星齿轮传动--输送机滚筒
评价选优
(1)为了保证可靠的传动,不希望采用摩擦传动,因为摩擦传动需要较大的轴向力,同时需要定期张紧,如果张紧力不足,则发生打滑,打滑时间稍长,会引起火灾,造成传动系统失效;
由于系统可能满载启动,启动时的时间较长,如果依靠摩擦传动来消耗电机与工作装置能量上的差异,必然使输送机的摩擦传动部分过热,为此必须采取合理的措施。如增设液力联轴器,液控摩擦离合器,改变电机的启动参数等手段。
由于系统连续运转,传动装置的效率应尽可能的高,所以采用蜗杆传动的方案应该放弃。
由于工作在露天环境,虽然链传动能够适应传动要求,但是为了增加系统的可靠性,减小传动装置占用的空间,我们还事放弃为好。
三级齿轮减速器、行星齿轮减速器可以在市场上方便的购得,成本也不很高,所以实际上中小功率的带式输送机广泛的采用方案(a)和方案(f),在我国的天津就有一家专门生产电动滚筒的机械厂—约基电动滚筒厂。
9-4设计化工厂的双杆搅拌器的机械传动装置,电动机转速n0=960r/min, 两搅拌杆以240次/min同步往复摆动。
工作情况分析
为了将液体进行均匀的搅拌,搅拌杆的摇摆角度与搅拌灌的面积之比应尽可能的大。
这可以通过改变搅拌灌的截面积或搅拌杆的搅动方式实现。图中方案(b)较方案(a)的搅拌效果会好一些。
搅拌杆的减速比i=960/240=4
回转—摆动:将240r/min的转动变为240次/min 的摆动
两杆同步摆动
摆动方向相同;有惯性力引起的震动
摆动方向相反;自动消除摆动引起的惯性力
机械传动方案综合
分功能解
分功
能
1
2
3
4
I
降速i
齿轮传动
带传动
链传动
摩擦传动
II
回转-摆动
曲柄摇杆机构
摆动导杆机构
凸轮机构
III
双杆同摆
平行四杆机构
对称凸轮机构
方案优选
方案A;I1+II3+III2
电机—齿轮传动—凸轮—双摆动杆
特点:结构紧凑,震动小
齿轮传动比=3
凸轮轮廓对称
机构自由度
F=3n-2PL-PH
=3*4-2*4-1*3
=1
方案B的分析自学
方案B的结构比较庞大,占用空间较大,
9-5 设计绕线机的机械传动方案
电动机转速 n0=960r/min, 绕线轴有效长度L=75mm, 线径d=0.6mm, 要求每分钟绕线4层,均匀布线。
(1)工作情况分析
一台原动机带动绕线和布线的两种功能,同时满足运动协调的关系
参数分析与计算
绕一层线需75/0.6=125r,
每分钟绕四层,线轴转速
n1=125*4=500r/min
每分钟绕四层,布线往复运动2次/min
(2)机械传动方案综合
电机与线轴间的传动比: i01=960/500=1.92
采用的方案有很多:如带传动、齿轮传动等
为了结构紧凑,采用齿轮传动为好。
绕线轴与布线轴间的传动比:
i1,3=500/2=250
(3)方案优选
从绕线轴到布线轴采用一级齿轮传动与一级蜗杆传动的方式,具体选择参数从略。
注意:选择齿轮齿数时,以齿数为素数位好,这样可以有利于各齿的磨损比较均匀。蜗杆的头数可取为1、2、4,这种连续,辅助工作的情况下,蜗杆头数取2为宜。