《機械設計基礎實踐》 課件 第2章 機械傳動裝置總體設計

機械設計基礎實踐12024/12/20第2章機械傳動裝置總體設計2.1傳動裝置的方案擬定 2.2電動機的選擇 2.3傳動比的分配 2.4

計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)2.5減速器外傳動件的設計 2.6

減速器內傳動件的設計 22024/12/20第2章機械傳動裝置總體設計學習目標：1、能夠綜合應用專業(yè)知識進行傳動方案的設計，掌握基本選型和計算方法；2、了解設計過程和具體零部件設計要點及注意事項。3、熟悉和運用設計資料，具有運用標準、規(guī)范、手冊及其它有關技術資料的能力、計算能力和繪圖能力。32024/12/202.1傳動裝置的方案擬定

傳動裝置通常包括鏈傳動、帶傳動、齒輪傳動、蝸桿傳動等，應用時可單獨用其中一種或者進行組合使用，具體要根據(jù)實際需求確定。傳動裝置起到傳遞運動和動力的作用，并在傳遞過程中能夠改變運動的方式、速度、轉矩等，在很大程度上決定了系統(tǒng)的效率、質量，對整套設備的性能和品質有著決定性作用。鏈傳動帶傳動齒輪傳動蝸輪蝸桿傳動42024/12/202.1傳動裝置的方案擬定表2-1常用傳動裝置主要性能傳功形式效率η速度v/（m/s）功率P/kW壽命常用值最大值帶傳動平帶0.94~0.98≤60≤203500帶輪的直徑較大時，壽命較長。普通V帶約3500~5000hV帶0.90~0.94≤25~30≤40500同步帶0.96~0.98≤50≤10100齒輪傳動圓柱齒輪閉式0.96~0.99開式0.94~0.967級精度≤255級精度斜齒≤130

直齒≤750斜齒、人字齒≤50000潤滑和密封好時，壽命可到數(shù)十年圓錐齒輪閉式0.94~0.98開式0.92~0.95直齒＜5曲齒5~40

直齒1000蝸桿傳動閉式0.7~0.92開式0.5~0.7≤15≤50750精度和潤滑較好時，壽命較長鏈傳動閉式0.95~0.97開式0.90~0.93≤20最大30~40≤1003500鏈條壽命約5000~15000h52024/12/202.1傳動裝置的方案擬定傳動裝置方案設計的一般原則：(1)

合理選擇傳動型式應考慮的因素：功率大小、安裝空間、環(huán)境惡劣、傳動比、變速要求。(2)傳動鏈的選擇(3)傳動裝置的各級順序安排(4)安全與經(jīng)濟性62024/12/202.2電動機的選擇

電動機是將電能轉化為機械能的設備，電動機提供動力通過傳動裝置傳遞到執(zhí)行裝置。電動機的種類繁多，在機械設計基礎課程設計時應當根據(jù)實際需要的使用要求、環(huán)境、負荷等來選擇合適的電動機。1.電動機種類

電動機按用途不同可以分為驅動用電動機和控制用電動機。

按電源的不同可以分為交流電機和直流電機，

按電壓的不同可以分為單相電動機和三相電動機，

按運轉特性不同可以分同步電動機和異步電動機。72024/12/202.2電動機的選擇2.能效為響應目前低碳環(huán)保、節(jié)約能源的要求，在選擇電動機時應優(yōu)先選擇能效等級高的電動機，如YE2和YE3系列的三相異步電動機。3.功率電動機功率選擇應當合適，選擇過大，電能浪費嚴重，選擇過小，電動機運行時會出現(xiàn)過載損壞。4.結構型式現(xiàn)場使用環(huán)境的優(yōu)劣會對電機的結構產生影響。一般分為以下四類：基礎防護型電動機；封閉型電動機；密封型電動機；防爆型電動機。82024/12/202.2電動機的選擇5.其他電動機選擇時應考慮功率、和現(xiàn)場的使用電壓，一般是使用380V，功率較大時可選擇3kV，6kV和10kV。電動機的轉速在選擇時，應考慮是否有減速器，以及實際運行的轉速進行綜合考慮，課程設計時優(yōu)先考慮轉速為1500r/min，3000r/min。根據(jù)選定的電動機類型、功率、轉速等選定具體的電動機型號。92024/12/202.3傳動比的分配

在電動機選定后，根據(jù)電動機的滿載轉速nm和工作機軸的轉速nw就能夠確定出傳動裝置的總傳動比。

傳動裝置的總傳動比為：i=nm/nw

nm——電動機的滿載轉速；

nw——執(zhí)行機構的轉速；

在多級傳動裝置中，總傳動比為：i=i1i2i3···in式中，i1，i2，i3，···，in為各級傳動裝置的傳動比。102024/12/202.3傳動比的分配

是否能夠合理的對總傳動比進行分配，對傳動裝置的傳動級數(shù)、結構布局、輪廓尺寸、潤滑狀態(tài)和動力傳遞有重要的影響。傳動比的分配需要注意以下幾點：（1）單級傳動比不應過大，否則會導致結構尺寸很大；.（2）傳動裝置盡可能結構尺寸小，減輕重量。（3）傳動時，特別是存在兩級以上的大齒輪傳動，應注意為保證齒輪能浸入潤滑油中，各大齒輪的直徑應相近。112024/12/202.3傳動比的分配傳動類型傳動比

傳動類型傳動比摩擦輪傳動≤7~10

錐齒輪傳動2~3平帶傳動≤5

蝸輪蝸桿傳動10~40V帶傳動≤7

鏈傳動≤5~8同步帶傳動≤10

圓柱齒輪傳動3~5表2-3傳動裝置傳動比的推薦表122024/12/202.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、電動機

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機傳動裝置簡圖傳動裝置的運動和動力參數(shù)，主要是指各軸的轉速、功率和轉矩。1.轉速（n）軸Ⅰ的轉速：nⅠ=nm

r/min

軸Ⅱ的轉速：nⅡ=nⅠ/iⅠ

r/min軸Ⅲ的轉速：nⅢ=nⅡ/iⅡ

r/min

卷筒的轉速：n卷=nⅢ

r/min其中，nm表示電動機滿載運動的轉速，nⅠ、nⅡ、nⅢ軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的轉速，n卷為卷筒的轉速，iⅠ、iⅡ為軸Ⅰ與軸Ⅱ、軸Ⅱ與軸Ⅲ的傳動比。132024/12/202.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、電動機

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機傳動裝置簡圖2.機械效率（η）傳動裝置中，總的機械效率為各個傳動效率的乘積，各個傳動效率包含軸承、聯(lián)軸器、各級傳動（如齒輪傳動、鏈傳動、帶傳動等）。圖2-4的機械效率如下。η總=η1·η2·η軸承1·η軸承2·η軸承3·η聯(lián)1·η聯(lián)2其中，η總為總體的機械效率；η1、η2為兩級齒輪的效率；η軸承1、η軸承2、η軸承3為每對軸承的效率；η聯(lián)1、η聯(lián)2為兩個聯(lián)軸器的效率。142024/12/202.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、電動機

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機傳動裝置簡圖3.功率（P）PⅠ=Pd·η聯(lián)1

kWPⅡ=PⅠ·η1·η軸承1

kWPⅢ=PⅡ·η2·η軸承2

kWP卷=PⅢ·η軸承3·η聯(lián)2kWPd為電動機的輸出功率；PⅠ、PⅡ、PⅢ、P卷分別為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、卷筒軸的輸入功率。152024/12/202.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、電動機

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機傳動裝置簡圖4.轉矩（T）電動機的輸出轉矩為：

N·mTⅠ=Td·η聯(lián)1

N·mTⅡ=TⅠ·iⅠ·η1·η軸承1N·mTⅢ=TⅡ·iⅡ·η2·η軸承2N·mT卷=TⅢ·η軸承3·η聯(lián)2N·mTⅠ、TⅡ、TⅢ、T卷為軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、卷筒軸的輸入轉矩。162024/12/202.5減速器外傳動件的設計

傳動裝置由減速器和減速器外傳動件組成，減速器外傳動件包括帶傳動、鏈傳動、開式齒輪及聯(lián)軸器。

傳動裝置進行設計計算時，如果有減速器外傳動件，應當注意計算先后順序。當存在帶傳動時，由于其具有緩沖、吸震作用，一般布置在高速級與電機相連，應先確定帶傳動的傳動比（根據(jù)帶輪的直徑確定其傳動比），再進行減速器傳動比的設計（減速器傳動比由齒輪齒數(shù)確定），可以減少整套傳動裝置傳動比的誤差；當存在鏈傳動時，由于其傳動時瞬時速度不均勻、平穩(wěn)性差、噪聲等特點，一般位于低速級，與減速器和執(zhí)行裝置相連，計算時應先進行減速器的設計，確定傳動比后再進行鏈傳動的設計，這樣可以修正通過鏈傳動的傳動比，減少整套傳動裝置傳動比的誤差。172024/12/202.6

減速器內傳動件的設計

減速器是傳動裝置的核心部件，很大程度上影響傳動裝置的性能。減速器內的傳動件有圓柱齒輪（直齒輪、斜齒輪和人字齒輪）、圓錐齒輪和蝸輪蝸桿，通過相互組合設計出合適的減