機械傳動是一種把動力機產(chǎn)生的運動和動力傳遞給執(zhí)行機構(gòu)的中間裝置,是一種扭矩和轉(zhuǎn)速的變換器,其目的是在動力機與負(fù)載之間使扭矩得到合理的匹配,并可通過機構(gòu)變換實現(xiàn)對輸出的速度調(diào)節(jié)。
一、總傳動比的確定
在伺服系統(tǒng)中,通常采用負(fù)載角加速度
最大原則選擇總傳動比,以提高伺服系統(tǒng)的響應(yīng)速度。傳動模型如圖1所示。圖中各符號的意義如下：
jm——電動機m的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量；
θm——電動機m的角位移；
jl——負(fù)載l的轉(zhuǎn)動慣量；
θl——負(fù)載l的角位移；
tlf——摩擦阻抗轉(zhuǎn)矩；
i——齒輪系g的總傳動比。
圖1 電機、傳動裝置和負(fù)載的傳動模型
二、傳動鏈的級數(shù)和各級傳動比的分配
1. 等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則
齒輪系傳遞的功率不同, 其傳動比的分配也有所不同。
1） 小功率傳動裝置
電動機驅(qū)動的二級齒輪傳動系統(tǒng)如圖2所示。
圖2 電動機驅(qū)動的兩級齒輪傳動
2） 大功率傳動裝置
大功率傳動裝置傳遞的扭矩大,各級齒輪副的模數(shù)、齒寬、直徑等參數(shù)逐級增加,各級齒輪的轉(zhuǎn)動慣量差別很大。大功率傳動裝置的傳動級數(shù)及各級傳動比可依據(jù)圖2-4、圖2-5、圖2-6來確定。傳動比分配的基本原則仍應(yīng)為“前小后大”
圖2-4 大功率傳動裝置確定傳動級數(shù)曲線
圖2-5 大功率傳動裝置確定第一級傳動比曲線
圖2-6 大功率傳動裝置確定各級傳動比曲線
2.質(zhì)量最小原則
1） 大功率傳動裝置
對于大功率傳動裝置的傳動級數(shù)確定,主要考慮結(jié)構(gòu)的緊湊性。在給定總傳動比的情況下,傳動級數(shù)過少會使大齒輪尺寸過大,導(dǎo)致傳動裝置體積和質(zhì)量增大； 傳動級數(shù)過多會增加軸、軸承等輔助構(gòu)件,導(dǎo)致傳動裝置質(zhì)量增加。設(shè)計時應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的功能要求和環(huán)境因素,通常情況下傳動級數(shù)要盡量地少。
大功率減速傳動裝置按質(zhì)量最小原則確定的各級傳動比表現(xiàn)為“前大后小”的傳動比分配方式。減速齒輪傳動的后級齒輪比前級齒輪的轉(zhuǎn)矩要大得多,同樣傳動比的情況下齒厚、質(zhì)量也大得多,因此減小后級傳動比就相應(yīng)減少了大齒輪的齒數(shù)和質(zhì)量。大功率減速傳動裝置的各級傳動比可以按圖2-7和圖2-8選擇。
圖2-7 大功率傳動裝置兩級傳動比曲線
（i<10時,使用圖中的虛線）
圖2-8 大功率傳動裝置三級傳動比曲線
（ i <100時,使用圖中的虛線）
2） 小功率傳動裝置
對于小功率傳動裝置,按質(zhì)量最小原則來確定傳動比時,通常選擇相等的各級傳動比。
在假設(shè)各主動小齒輪的模數(shù)、齒數(shù)均相等的特殊條件下,各大齒輪的分度圓直徑均相等,因而每級齒輪副的中心距也相等。這樣便可設(shè)計成如圖2-9所示的回曲式齒輪傳動鏈； 其總傳動比可以非常大。顯然,這種結(jié)構(gòu)十分緊湊。
圖2-9 回曲式齒輪傳動鏈
3. 輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則
以圖2-10所示四級齒輪減速傳動鏈為例。四級傳動比分別為 i1、 i2、 i3、 i4,齒輪1~8 的轉(zhuǎn)角誤差依次為：δφ1~δφ8。
圖 2-10四級減速齒輪傳動鏈
4. 三種原則的選擇
在設(shè)計齒輪傳動裝置時,上述三條原則應(yīng)根據(jù)具體工作條件綜合考慮。
（1） 對于傳動精度要求高的降速齒輪傳動鏈,可按輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計。若為增速傳動,則應(yīng)在開始幾級就增速。
（2） 對于要求運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、啟停頻繁和動態(tài)性能好的降速傳動鏈,可按等效轉(zhuǎn)動慣量最小原則和輸出軸轉(zhuǎn)角誤差最小原則設(shè)計。
（3） 對于要求質(zhì)量盡可能小的降速傳動鏈,可按質(zhì)量最小原則設(shè)計。