机械传动与控制课件.ppt

机械传动与控制课程介绍欢迎参加机械传动与控制课程！本课程将系统讲解机械传动原理、控制方法及其在现代工程中的应用。作为机械工程专业的核心课程，我们将探索从基础齿轮传动到先进智能控制系统的全部内容。通过本课程，您将掌握各类机械传动元件的工作原理、设计方法与实际应用技巧，同时了解电气控制系统与机械系统的集成方式，为未来从事机械设计、自动化控制及相关领域工作奠定坚实基础。无论您是初学者还是已有一定基础的学生，本课程都将提供系统化的知识框架和实用技能，帮助您解决实际工程问题。

课程目标和学习成果1掌握传动原理学习各类机械传动装置的工作原理、特点和适用条件，能够根据工程需求选择合适的传动方式，并进行基本参数计算与选型。2培养设计能力通过典型传动系统的设计训练，培养机械系统方案构思、计算分析和优化设计的能力，能够独立完成中等复杂度的传动系统设计。3提升控制技能学习电气控制、PLC编程及传感器应用，掌握机电一体化系统的设计与集成方法，能够实现对机械系统的精确控制。4发展工程素养培养分析问题和解决问题的能力，提高工程实践能力和创新意识，为今后从事相关领域的工作或研究打下坚实基础。

机械传动与控制的基本概念能量转换机械传动本质是能量转换过程，将动力源（如电动机、内燃机）的机械能传递给工作机构，同时可能改变运动速度、转矩或运动形式。这一过程须满足能量守恒原理，但会产生能量损耗。运动转换传动系统能实现不同形式运动之间的转换，如旋转运动转为直线运动、间歇运动或其他复杂运动形式。这种转换基于运动学和力学原理，通过特定机构实现。控制实现机械控制是通过各种手段对机械系统运动参数（如位置、速度、加速度）进行调节的过程，可采用纯机械方式或结合电气、液压、气动等控制方式，现代系统多采用闭环控制。

机械传动系统的组成动力源提供初始机械能的装置，如电动机、内燃机等1传动装置传递和转换运动的机械元件，如齿轮、皮带、链条等2支撑元件提供支撑和约束的部件，如轴、轴承、机架等3控制系统调节和控制运动参数的装置，如制动器、离合器、电控系统等4执行部件实现最终工作功能的机构，如工作台、刀具、夹具等5一个完整的机械传动系统通常包括以上五个主要部分，它们相互配合形成一个有机整体。动力源提供初始能量，通过传动装置将动力传递给执行部件，同时由控制系统调节运动参数，整个系统通过支撑元件固定和连接。系统设计时需考虑各部分之间的匹配性、功率平衡、效率优化以及整体结构紧凑性。优秀的传动系统应具备高效率、低噪音、可靠性高、使用寿命长等特点。

机械传动的历史发展1远古时期(公元前3000年前)人类开始使用简单机械如杠杆、滑轮和斜面，这些被视为最早的传动元素。埃及人利用滚木和滑道移动巨石建造金字塔，中国发明水车用于农业灌溉。2古代文明(公元前3000年-公元500年)阿基米德设计了螺旋提水器，被视为螺旋传动的雏形。中国汉代张衡发明了水力驱动的浑天仪，实现了复杂的天文观测机构。罗马时期出现了水力磨坊，利用水轮传动推动磨盘。3中世纪(500年-1500年)欧洲出现风车传动系统，阿拉伯世界发展了复杂的水力驱动装置。中国宋代发明链传动技术，应用于天文钟和其他机械装置。各种机械钟表的发展推动了齿轮传动技术进步。4工业革命(1760年-1840年)蒸汽机的发明与应用推动了动力传动系统的革命性发展。标准化齿轮制造技术出现，机械加工精度大幅提高。传动带技术在工厂广泛应用，连接蒸汽机与各种机械设备。5现代时期(1840年至今)电动机发明后，电气传动系统逐渐取代纯机械传动。数控技术、精密传动和自动化控制系统出现。计算机辅助设计与制造技术革命性地改变了传动系统设计方法。今天，智能化、集成化传动控制系统正成为发展主流。

机械传动的分类按传递方式分类直接传动：如齿轮传动、蜗杆传动等，依靠啮合实现力和运动传递。摩擦传动：如带传动、摩擦轮传动等，依靠表面摩擦力传递动力。柔性传动：如链传动、绳索传动等，利用柔性构件传递运动和力。按运动形式分类恒速比传动：传动比在工作过程中保持不变，如普通齿轮传动。变速传动：传动比可变化，如变速箱、无级变速传动。运动形式转换传动：如曲柄滑块机构，将旋转转为直线运动。按传动级数分类单级传动：只有一对传动元件组成的系统。多级传动：由两级或两级以上传动组合而成的系统。复合传动：由不同类型传动方式组合的系统。

齿轮传动概述基本原理齿轮传动是利用两个或多个齿轮啮合传递动力和运动的机构。它基于齿轮啮合原理，依靠齿轮齿面间的接触力实现动力传递，属于刚性传动。齿轮的基本参数包括模数、压力角、齿数和分度圆直径等，这些参数决定了齿轮的尺寸和传动特性。工作特点齿轮传动具有传动比精确、效率高(可达95%以上)、承载能力大、结构紧凑等优点。它能实现两轴之间的恒速比传动，传递的功率范围极广，从几瓦到数万千瓦都有应用。齿