《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐》 課件 第2章 機(jī)械傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)踐12024/12/20第2章機(jī)械傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)裝置的方案擬定 2.2電動(dòng)機(jī)的選擇 2.3傳動(dòng)比的分配 2.4

計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)2.5減速器外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 2.6

減速器內(nèi)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 22024/12/20第2章機(jī)械傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、能夠綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)進(jìn)行傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，掌握基本選型和計(jì)算方法；2、了解設(shè)計(jì)過(guò)程和具體零部件設(shè)計(jì)要點(diǎn)及注意事項(xiàng)。3、熟悉和運(yùn)用設(shè)計(jì)資料，具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)及其它有關(guān)技術(shù)資料的能力、計(jì)算能力和繪圖能力。32024/12/202.1傳動(dòng)裝置的方案擬定

傳動(dòng)裝置通常包括鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)等，應(yīng)用時(shí)可單獨(dú)用其中一種或者進(jìn)行組合使用，具體要根據(jù)實(shí)際需求確定。傳動(dòng)裝置起到傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的作用，并在傳遞過(guò)程中能夠改變運(yùn)動(dòng)的方式、速度、轉(zhuǎn)矩等，在很大程度上決定了系統(tǒng)的效率、質(zhì)量，對(duì)整套設(shè)備的性能和品質(zhì)有著決定性作用。鏈傳動(dòng)帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)42024/12/202.1傳動(dòng)裝置的方案擬定表2-1常用傳動(dòng)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(dòng)平帶0.94~0.98≤60≤203500帶輪的直徑較大時(shí)，壽命較長(zhǎng)。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(dòng)圓柱齒輪閉式0.96~0.99開(kāi)式0.94~0.967級(jí)精度≤255級(jí)精度斜齒≤130

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

直齒1000蝸桿傳動(dòng)閉式0.7~0.92開(kāi)式0.5~0.7≤15≤50750精度和潤(rùn)滑較好時(shí)，壽命較長(zhǎng)鏈傳動(dòng)閉式0.95~0.97開(kāi)式0.90~0.93≤20最大30~40≤1003500鏈條壽命約5000~15000h52024/12/202.1傳動(dòng)裝置的方案擬定傳動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì)的一般原則：(1)

合理選擇傳動(dòng)型式應(yīng)考慮的因素：功率大小、安裝空間、環(huán)境惡劣、傳動(dòng)比、變速要求。(2)傳動(dòng)鏈的選擇(3)傳動(dòng)裝置的各級(jí)順序安排(4)安全與經(jīng)濟(jì)性62024/12/202.2電動(dòng)機(jī)的選擇

電動(dòng)機(jī)是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的設(shè)備，電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力通過(guò)傳動(dòng)裝置傳遞到執(zhí)行裝置。電動(dòng)機(jī)的種類繁多，在機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際需要的使用要求、環(huán)境、負(fù)荷等來(lái)選擇合適的電動(dòng)機(jī)。1.電動(dòng)機(jī)種類

電動(dòng)機(jī)按用途不同可以分為驅(qū)動(dòng)用電動(dòng)機(jī)和控制用電動(dòng)機(jī)。

按電源的不同可以分為交流電機(jī)和直流電機(jī)，

按電壓的不同可以分為單相電動(dòng)機(jī)和三相電動(dòng)機(jī)，

按運(yùn)轉(zhuǎn)特性不同可以分同步電動(dòng)機(jī)和異步電動(dòng)機(jī)。72024/12/202.2電動(dòng)機(jī)的選擇2.能效為響應(yīng)目前低碳環(huán)保、節(jié)約能源的要求，在選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇能效等級(jí)高的電動(dòng)機(jī)，如YE2和YE3系列的三相異步電動(dòng)機(jī)。3.功率電動(dòng)機(jī)功率選擇應(yīng)當(dāng)合適，選擇過(guò)大，電能浪費(fèi)嚴(yán)重，選擇過(guò)小，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)載損壞。4.結(jié)構(gòu)型式現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境的優(yōu)劣會(huì)對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。一般分為以下四類：基礎(chǔ)防護(hù)型電動(dòng)機(jī)；封閉型電動(dòng)機(jī)；密封型電動(dòng)機(jī)；防爆型電動(dòng)機(jī)。82024/12/202.2電動(dòng)機(jī)的選擇5.其他電動(dòng)機(jī)選擇時(shí)應(yīng)考慮功率、和現(xiàn)場(chǎng)的使用電壓，一般是使用380V，功率較大時(shí)可選擇3kV，6kV和10kV。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在選擇時(shí)，應(yīng)考慮是否有減速器，以及實(shí)際運(yùn)行的轉(zhuǎn)速進(jìn)行綜合考慮，課程設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)先考慮轉(zhuǎn)速為1500r/min，3000r/min。根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)類型、功率、轉(zhuǎn)速等選定具體的電動(dòng)機(jī)型號(hào)。92024/12/202.3傳動(dòng)比的分配

在電動(dòng)機(jī)選定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速nw就能夠確定出傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比。

傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：i=nm/nw

nm——電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速；

nw——執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速；

在多級(jí)傳動(dòng)裝置中，總傳動(dòng)比為：i=i1i2i3···in式中，i1，i2，i3，···，in為各級(jí)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比。102024/12/202.3傳動(dòng)比的分配

是否能夠合理的對(duì)總傳動(dòng)比進(jìn)行分配，對(duì)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)級(jí)數(shù)、結(jié)構(gòu)布局、輪廓尺寸、潤(rùn)滑狀態(tài)和動(dòng)力傳遞有重要的影響。傳動(dòng)比的分配需要注意以下幾點(diǎn)：（1）單級(jí)傳動(dòng)比不應(yīng)過(guò)大，否則會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸很大；.（2）傳動(dòng)裝置盡可能結(jié)構(gòu)尺寸小，減輕重量。（3）傳動(dòng)時(shí)，特別是存在兩級(jí)以上的大齒輪傳動(dòng)，應(yīng)注意為保證齒輪能浸入潤(rùn)滑油中，各大齒輪的直徑應(yīng)相近。112024/12/202.3傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)類型傳動(dòng)比

傳動(dòng)類型傳動(dòng)比摩擦輪傳動(dòng)≤7~10

錐齒輪傳動(dòng)2~3平帶傳動(dòng)≤5

蝸輪蝸桿傳動(dòng)10~40V帶傳動(dòng)≤7

鏈傳動(dòng)≤5~8同步帶傳動(dòng)≤10

圓柱齒輪傳動(dòng)3~5表2-3傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的推薦表122024/12/202.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、電動(dòng)機(jī)

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，主要是指各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩。1.轉(zhuǎn)速（n）軸Ⅰ的轉(zhuǎn)速：nⅠ=nm

r/min

軸Ⅱ的轉(zhuǎn)速：nⅡ=nⅠ/iⅠ

r/min軸Ⅲ的轉(zhuǎn)速：nⅢ=nⅡ/iⅡ

r/min

卷筒的轉(zhuǎn)速：n卷=nⅢ

r/min其中，nm表示電動(dòng)機(jī)滿載運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，nⅠ、nⅡ、nⅢ軸Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的轉(zhuǎn)速，n卷為卷筒的轉(zhuǎn)速，iⅠ、iⅡ?yàn)檩SⅠ與軸Ⅱ、軸Ⅱ與軸Ⅲ的傳動(dòng)比。132024/12/202.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、電動(dòng)機(jī)

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖2.機(jī)械效率（η）傳動(dòng)裝置中，總的機(jī)械效率為各個(gè)傳動(dòng)效率的乘積，各個(gè)傳動(dòng)效率包含軸承、聯(lián)軸器、各級(jí)傳動(dòng)（如齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)等）。圖2-4的機(jī)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(jī)械效率；η1、η2為兩級(jí)齒輪的效率；η軸承1、η軸承2、η軸承3為每對(duì)軸承的效率；η聯(lián)1、η聯(lián)2為兩個(gè)聯(lián)軸器的效率。142024/12/202.4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、電動(dòng)機(jī)

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)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(dòng)機(jī)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(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、電動(dòng)機(jī)

2、聯(lián)軸器

3、減速器

4、卷筒

5、鋼絲繩圖2-4提升機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖4.轉(zhuǎn)矩（T）電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩。162024/12/202.5減速器外傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)

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

傳動(dòng)裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，如果有減速器外傳動(dòng)件，應(yīng)當(dāng)注意計(jì)算先后順序。當(dāng)存在帶傳動(dòng)時(shí)，由于其具有緩沖、吸震作用，一般布置在高速級(jí)與電機(jī)相連，應(yīng)先確定帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比（根據(jù)帶輪的直徑確定其傳動(dòng)比），再進(jìn)行減速器傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)（減速器傳動(dòng)比由齒輪齒數(shù)確定），可以減少整套傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的誤差；當(dāng)存在鏈傳動(dòng)時(shí)，由于其傳動(dòng)時(shí)瞬時(shí)速度不均勻、平穩(wěn)性差、噪聲等特點(diǎn)，一般位于低速級(jí)，與減速器和執(zhí)行裝置相連，計(jì)算時(shí)應(yīng)先進(jìn)行減速器的設(shè)計(jì)，確定傳動(dòng)比后再進(jìn)行鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)，這樣可以修正通過(guò)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比，減少整套傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比的誤差。172024/12/202.6

減速器內(nèi)傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)

減速器是傳動(dòng)裝置的核心部件，很大程度上影響傳動(dòng)裝置的性能。減速器內(nèi)的傳動(dòng)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(guò)相互組合設(shè)計(jì)出合適的減