第9章-機械傳動系統(tǒng)設(shè)計

第9章機械傳動系統(tǒng)設(shè)計9.1機械傳動系統(tǒng)設(shè)計概述9.1.1機械傳動系統(tǒng)設(shè)計的內(nèi)容

機械傳動系統(tǒng)是連接原動機和執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置，其作用是將原動機的運動和動力進行轉(zhuǎn)換并傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)，其設(shè)計任務是根據(jù)工作要求設(shè)計合理的傳動系統(tǒng)，使原動機的輸出與執(zhí)行系統(tǒng)的輸入相匹配，并能在預定的適用壽命內(nèi)安全可靠的工作。

機械傳動系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容（1）機械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計機械傳動系統(tǒng)的方案設(shè)計是合理地選擇、組配機械傳動的類型，以滿足機械的工作機構(gòu)在預期工作條件下的運動及動力要求。傳動方案的好壞，對機械產(chǎn)品有非常重要的意義。（2）機械傳動系統(tǒng)的運動及動力設(shè)計當機械傳動系統(tǒng)的傳動方案確定后，即可根據(jù)機械執(zhí)行部分所需的運動及動力參數(shù)，再結(jié)合選用的原動機類型及性能參數(shù)進行機械的運動和動力設(shè)計。①根據(jù)執(zhí)行部分的工作阻力、工作速度和傳動系統(tǒng)的總效率等，求出機械所需的驅(qū)動功率、確定電動機的額定功率、轉(zhuǎn)速；②計算傳動系統(tǒng)的總傳動比并進行傳動比的分配；求出各軸的轉(zhuǎn)速、輸入功率及轉(zhuǎn)矩。

機械傳動系統(tǒng)設(shè)計的主要內(nèi)容（3）機械零、部件的工作能力計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計確定了機械傳動方案并經(jīng)過機械傳動系統(tǒng)的運動及動力設(shè)計后，即可根據(jù)電動機的額定功率，運轉(zhuǎn)特性和各個零、部件的具體工作情況，計算出作用于任一零、部件上的載荷。然后從機械的全局出發(fā)，考慮各個零、部件所需的工作能力(強度、剛度、壽命等)、體積、重量及經(jīng)濟性等一系列問題，設(shè)計或選擇出各個零、部件。再進行各零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，完成整機裝配圖、部裝圖和機械零件的工作圖的繪制和技術(shù)文件的撰寫。10.1.2機械傳動系統(tǒng)的主要類型及選擇機械傳動系統(tǒng)由各種傳動元件或裝置(如帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、螺旋傳動、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)等),軸及軸系零、部件(如軸承、聯(lián)軸器等)，離合器、制動器等部件組成。

機械傳動類型選擇的依據(jù)

●

執(zhí)行系統(tǒng)的性能參數(shù)和工況要求

●原動機的機械特性和調(diào)速性能

●機械傳動系統(tǒng)的工作條件(如溫度、粉塵、腐蝕、噪聲等)

●性能、尺寸、重量和布置安裝等設(shè)計要求

●制造工藝性和經(jīng)濟性要求

機械傳動系統(tǒng)的選擇原則

●

執(zhí)行系統(tǒng)的工況和工作要求與原動機的機械特性相匹配

●

考慮工作要求傳遞的功率和運轉(zhuǎn)速度

●

有利于提高傳遞效率

●

盡可能結(jié)構(gòu)簡單的單級傳動裝置

●

考慮結(jié)構(gòu)布置

●

考慮經(jīng)濟性

●

考慮機械安全運轉(zhuǎn)條件9.1.3機械傳動系統(tǒng)的主要參數(shù)及計算轉(zhuǎn)速

速度

轉(zhuǎn)矩作用力功率

傳動比

傳動效率10.2機械傳動系統(tǒng)設(shè)計實例例

設(shè)計一帶式運輸機的機械傳動系統(tǒng)。已知：卷筒結(jié)構(gòu)，運輸帶拉力F=5000N，運輸帶速度v=1.2m/s，卷筒直徑D=400mm，單向運轉(zhuǎn)，雙班制連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔，設(shè)計壽命為10年(每年工作300天)。DFv卷筒軸承運輸帶

解：1.機械傳動方案的設(shè)計

通常情況下，原動機均采用電動機驅(qū)動，并通過傳動系統(tǒng)使帶式運輸機的卷筒按預定的工作要求運轉(zhuǎn)，安全、可靠工作。

初步擬定的傳動方案I軸II軸電動機V帶傳動電動機軸齒輪傳動聯(lián)軸器卷筒軸

方案1

電動機→V帶傳動→單級圓柱齒輪減速器→卷筒。

特點結(jié)構(gòu)簡單，帶傳動易加工，可吸振緩沖，效率較高，成本低，應用比較廣泛。輪廓尺寸較大，帶傳動壽命低，需常更換。

方案2

電動機→單級圓柱齒輪減速器→鏈傳動→卷筒。

特點結(jié)構(gòu)簡單，布置合理，容易實現(xiàn)，效率較高，傳動平穩(wěn)，適用于變載荷場合。輪廓尺寸較大，鏈傳動易磨損，壽命較低。

方案3

電動機→雙級圓柱齒輪減速器→卷筒。特點結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，應用比較廣泛，傳動效率較高。齒輪相對于軸承為非對稱布置，沿齒向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。

方案4

電動機→蝸桿傳動→卷筒。特點結(jié)構(gòu)緊湊，傳動比較大，傳動平穩(wěn)。效率較低，蝸輪要用青銅制造。適用于每天工作時間較短的場合。2.帶式運輸機的運動和動力設(shè)計(以方案I為例)

⑴選擇電動機類型根據(jù)工作要求和工作條件，選用Y系列一般用途的三相異步電動機。⑵計算和選擇電動機的容量

1)求工作機所需功率Pw

F—運輸帶的拉力；

v—帶的速度；

w—工作機構(gòu)的效率(含卷筒及軸承的效率)。

w

軸承

卷筒

由機械設(shè)計手冊查得：

軸承

0.98(滾子軸承)，

卷筒

0.96，

軸承

卷筒

0.98

0.96

0.94

2)求電動機所需功率Pd

a—電動機至驅(qū)動卷筒軸的傳動總效率。

a

帶

2軸承

齒

聯(lián)

帶—V帶傳動的效率，取

帶

0.95；

軸承—滾動軸承的效率，取

軸承

0.99(球軸承)；

齒—齒輪嚙合效率，8級精度的一般齒輪傳動(稀油潤滑)，取

齒

0.97；

聯(lián)—聯(lián)軸器效率，取

聯(lián)

0.99。

a

帶

2軸承

齒

聯(lián)

0.950.9920.970.99

0.894

查機械設(shè)計手冊，選電動機額定功率Ped7.5kWPd

。

⑶

確定電動機的轉(zhuǎn)速

根據(jù)電動機的有關(guān)知識可知，通常設(shè)計時應優(yōu)先考慮選擇同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min的電動機。初步選同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。查機械設(shè)計手冊選定電動機型號為：Y160M-6，其滿載轉(zhuǎn)速nm

970r/min。

⑷

確定傳動系統(tǒng)的總傳動比ia并分配各級傳動比

1)確定傳動系統(tǒng)的總傳動比ia

由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速nm和驅(qū)動卷筒轉(zhuǎn)速nw，求出總傳動比ianm970r/min，，

v

1.2m/s，D

400mm

2)分配傳動系統(tǒng)的傳動比ia

i帶i齒取i帶

3.5，則i齒

4.84⑸傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算

1)計算各軸的轉(zhuǎn)速

電動機軸

n0

nm

970r/minI軸

nI

nm/i帶

970/3.5

277.14r/minII軸

nII

nI/i齒

277.14/4.84

57.26r/min

卷筒軸轉(zhuǎn)速nW

nII

57.26r/min

除分度機構(gòu)等嚴格要求速比之外的設(shè)計，允許轉(zhuǎn)速(或傳動比)有

(3~5)%的誤差。2)各軸輸入功率

電動機軸P0

Ped

7.5kW(通用機械按電動機額定功率設(shè)計)

I軸

PI

Ped

帶

7.50.95

7.125kWII軸

PII

PI

軸承

齒

7.1250.99

0.97

6.84kW

卷筒軸Pw

PII

軸承

聯(lián)

6.840.990.99

6.7

kW3)各軸轉(zhuǎn)矩

電動機軸

T0

9550Ped/nm

95507.5/97073.84Nm

I軸

TI

T0i帶

帶

73.843.50.95

245.52NmII軸

TII

TIi齒

軸承

齒

245.524.840.99

0.97

1141.14Nm

卷筒軸Tw

TII

軸承

聯(lián)

1141.140.990.99

1118.43Nm

3．傳動系統(tǒng)中機械零部件的設(shè)計機械零、部件的設(shè)