机械设计基础第2章-机械传动装置的总体设计课件

机械设计基础课程设计（简明指导书）

第2章机械传动装置的总体设计第2章机械传动装置的总体设计2.1传动方案分析

2.2传动装置的布置

2.3电动机的选择

2.4总传动比的计算和各级传动比的分配

2.5传动装置的运动和动力参数计算

2.6减速器简介2.1传动方案分析(1)带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，应布置在高速级。

(2)链传动平稳性差，且有冲击、振动，应布置在低速级。

(3)蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝铁青铜。

(4)开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，应布置在低速级。

(5)锥齿轮、斜齿轮应放在高速级。2.1传动方案分析表2-1常用减速器的类型和特点类型简图及特点一级圆柱齿轮减速器

传动比一般小于5，使用直齿、斜齿或人字齿轮，传递功率可达数万千瓦，效率较高、工艺简单、精度易于保证，一般工厂均能制造，应用广泛。轴线可作水平布置、上下布置或铅垂布置2.1传动方案分析表2-1常用减速器的类型和特点二级圆柱齿轮减速器

传动比一般为8～40，使用直齿、斜齿或人字齿轮，结构简单，应用广泛。展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均匀，要求轴有较大刚度。分流式则齿轮相对于轴承对称分布，常用于大功率、变载荷场合。同轴式减速器长度方向尺寸较小，但轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差，两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。轴线可作水平布置、上下布置或铅垂布置2.1传动方案分析表2-1常用减速器的类型和特点类型简图及特点一级锥齿轮减速器

传动比一般小于3，使用直齿、斜齿或曲齿齿轮一级蜗杆减速器

结构简单，尺寸紧凑，但效率较低，适用于载荷较小、间歇工作的场合。蜗杆圆周速度≤4～5m/s时采用蜗杆下置式，蜗杆圆周速度>4～5m/s时采用蜗杆上置式。采用立轴布置时密封要求高2.1传动方案分析表2-2常用传动机构的性能及适用范围传动机构

选用指标平带传动V带传动链传动齿轮传动蜗杆传动功率(常用值)／kW小

(≤20)中

(≤100)中

(≤100)大

(最大达50000)小

(≤50)单级传动比常用值2～42～42～5圆柱齿轮

3～5锥齿轮

2～310～40最大值5768580传动效率查表2⁃3许用圆周速度/(m/s)≤25≤25～30≤206级精度直齿≤18m／s，非直齿≤36m/s；5级精度达100≤15～35外廓尺寸大大大小小2.1传动方案分析表2-2常用传动机构的性能及适用范围传动精度低低中等高高工作平稳性好好较差一般好自锁能力无无无无可有过载保护作用有有无无无使用寿命短短中等长中等缓冲吸振能力好好中等差差要求制造及安装精度低低中等高高要求润滑条件不需不需中等高高环境适应性不能接触酸、碱、油类、爆炸性气体好一般一般2.1传动方案分析表2-3机械传动的效率概略值传动种类效率η传动种类效率η2.1传动方案分析表2-3机械传动的效率概略值圆柱齿轮传动很好磨合的6级精度和7级精度齿轮(油润滑)0．98～0．99锥齿轮传动很好磨合的6级和7级精度的齿轮(油润滑)0.97～0.988级精度的一般齿轮(油润滑)0．978级精度的一般齿轮(油润滑)9级精度的齿轮(油润滑)0．96加工齿的开式齿轮(脂润滑)加工齿的开式齿轮(脂润滑)

铸造齿的开式齿轮0．94～0．96

0．90～0．93铸造齿的开式齿轮联轴器弹性联轴器0.99～0.995蜗杆传动自锁蜗杆(油润滑)0.40～0.45万向联轴器(α≤30°)单头蜗杆(油润滑)0.70～0.75万向联轴器(α＞30°)双头蜗杆(油润滑)0.75～0.82三头和四头蜗杆(油润滑)0.80～0.92环面蜗杆(油润滑)0.85～0.952.1传动方案分析表2-3机械传动的效率概略值滑动轴承润滑不良0.94(一对)润滑正常0.97(一对)润滑特好(压力润滑)0.98(一对)液体摩擦0.99(一对)2.1传动方案分析表2-3机械传动的效率概略值带传动平带无压紧轮的开式0.98平带有压紧轮的开式0.97平带交叉式0.90V带0.96滚动轴承球轴承(稀油润滑)0.99(一对)滚子轴承(稀油润滑)0.98(一对)链传动焊接链0.93片式关节链0.95滚子链0.96齿形链0.97卷筒减

速

器单级圆柱齿轮减速器0.97～0.98双级圆柱齿轮减速器0.95～0.96行星圆柱齿轮减速器0.95～0.98单级锥齿轮减速器0.95～0.96双级圆柱一圆柱齿轮减速器0.94～0.95无级变速器0.92～0.95摆线针轮减速器0.90～0.97摩擦传动平摩擦轮0.85～0.92槽摩擦轮0.88～0.90卷绳轮0.95丝杠传动滑动丝杠滚动丝杠0.85～0.95联轴器齿式联轴器0.992.2传动装置的布置(1)带传动承载能力低，在传递同一转矩时比其他传动尺寸大，但传动平稳，能缓冲、减振，故应布置在传动系统的高速级，以便在传递同一功率时，所需力小一些，即带传动直接与电动机轴相连。

(2)链传动运动不均匀、有冲击，不适宜高速传动，故应布置在传动系统的最低速级，往往和工作机相连。

(3)锥齿轮与直齿轮相比，加工困难，特别是大模数的齿轮，因此应尽可能将锥齿轮布置在高速级或较高速级(带传动之后)，并限制其传动比，以减小锥齿轮的模数和结构尺寸。

(4)蜗杆传动常用于传动比较大、传动功率不大的情况，其承载能力较齿轮低，故应布置在传动系统的较高速级，以获得较小的结构尺寸，且有利于提高承载能力及效率。2.2传动装置的布置(5)斜齿轮传动的平稳性和承载能力比直齿轮大，一般对传动平稳性和承载能力有较高要求时，多采用斜齿轮传动。2.3电动机的选择2.3.1电动机的类型和结构形式

电动机的类型和结构形式可以根据电源种类(直流、交流)、工作条件(温度、环境、空间尺寸)和载荷特点(性质、大小、起动性能和过载情况)来选择。

2.3.2电动机功率的确定

电动机功率选得合适与否，对电动机的工作性能和经济性都有影响。

1.计算工作机所需功率PW

2.计算电动机所需功率P0

(1)在资料中查出的效率数值为某一范围时，一般可取中间值。

(2)轴承的效率通常指一对轴承的。2.3电动机的选择(3)同类型的几对传动副、轴承或联轴器，要分别计入各自的效率。

3.确定电动机的额定功率PN

2.3.3电动机转速的确定

容量相同的同类型电动机，其同步转速有3000r／min，1500r／min，1000r／min，750r／min4种。2.4总传动比的计算和各级传动比的分配(1)总传动比的计算总传动比是指电动机的满载转速nN与工作机转速n之比。

(2)各级传动比的分配2.4总传动比的计算和各级传动比的分配表2-4各类传动的传动比单级闭式齿轮传动圆柱齿轮直齿

斜齿3～4

3～5≤10

直齿锥齿轮2～3≤6单级开式圆柱齿轮传动4～6≤15～20一级蜗杆传动闭式

开式7～40

15～60≤80

≤100(个别情况≤120)带传动平带

V带2～4

2～4≤6

≤7链传动2～4≤72.4总传动比的计算和各级传动比的分配1)各级传动比不得超过其限制值，并尽量采用推荐值，以符合各种传动形式的工作特点，并使结构紧凑。

2)应注意使各级传动的尺寸协调、结构匀称、避免相互干涉碰撞。

3)若为二级以上的齿轮传动，其高速级的传动比应该小于低速级的传动比，否则会出现如图2-2所示的结果，由于高速传动比过大，致使高速级大齿轮与低速轴相碰。1.tif图2-1大带轮尺寸过大的安装情况1.tif2.4总传动比的计算和各级传动比的分配2Z2.TIF图2-2二级齿轮减速器中高速级大齿轮与低速轴相碰的情况4)对于多级齿轮减速器，为使各级齿轮传动润滑良好，各级大齿轮直径应接近。2.5传动装置的运动和动力参数计算(1)各轴转速的计算(单位：r／min)

(2)各轴功率的计算(单位：kW)

(3)各轴转矩的计算(单位：N·m)

1.选择电动机

(1)选择电动机的类型带式运输机为一般用途机械，根据工作和电源条件，选用Y系列三相异步电动机。

(2)选择电动机的功率

1)工作机所需要的功率PW按式(2-1)计算

2)电动机所需要的功率P0按式(2-2)计算

3)选择电动机的额定功率PN。

(3)选择电动机转速2.5传动装置的运动和动力参数计算表2-5Y132M1-6型电动机主要性能尺寸电动机型号额定功率

/kW满载转速

/(r/min)中心高

H/mm外形尺寸(长/mm)×

(宽/mm)×(高/mm)安装尺寸

(A/mm)×(B/mm)轴伸尺寸

D/mm键槽尺寸

(D/mm)×(E/mm)Y132M1⁃64960132515×350×315216×17838×8010×332.5传动装置的运动和动力参数计算2.计算传动装置总传动比及分配传动比

(1)传动装置总传动比i=。

(2)分配各级传动装置的传动比。

3.计算传动装置的动力和运动参数

(1)计算各轴转速

(2)计算各轴功率

(3)计算各轴转矩2.5传动装置的运动和动力参数计算表2-6各轴参数计算结果轴号电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴卷筒轴功率／kW43．843．693．62转矩／(N·m)39．7991．68345．5339转速／(r／min)9604001021022.6减速器简介2.6.1减速器的类型、特点及应用

减速器类型很多，按传动类型的不同可分为圆柱齿轮减速器、锥齿轮减速器、蜗杆减速器、齿轮蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按传动级数的不同可分为一级减速器，二级减速器和多级减速器；按传动布置方式不同可分为展开式减速器、同轴式减速器和分流式减速器；按传递功率的大小可分为小型减速器、中型减速器和大型减速器等。2.6减速器简介表2-7常用减速器的传动形式、特点及应用类型简图传动比特点及应用2.6减速器简介表2-7常用减速器的传动形式、特点及应用一

级

减

速

器锥齿轮

直齿：i≤3

斜齿：i≤6用于输入轴和输出轴垂直相交的传动下置式蜗杆

i=10～70蜗杆在蜗轮的下面，润滑方便，效果较好，但蜗杆搅油，功率损耗较大，一般用于蜗杆转速v＜4～5m/s的场合上置式蜗杆

i≈10～70蜗杆在蜗轮的上面，装拆方便，适用于转速较高的场合2.6减速器简介表2-7常用减速器的传动形式、特点及应用二

级

减

速

器圆柱齿轮

展式

i==8～10二级减速器最简单的一种。由于齿轮相对于支承不对称布置，轴应具有较大的刚度。用于载荷平稳的场合2.6减速器简介表2-7常用减速器的传动形式、特点及应用圆柱齿轮

分流式

i==8～40高速级用斜齿轮，低速级用直齿轮或人字齿轮。低速级齿轮相对于支承对称布置，轮齿沿齿宽受载均匀，两端支承受载也均匀，故常用于大功率、变载的场合2.6减速器简介表2-7常用减速器的传动形式、特点及应用类型简图传动比特点及应用二

级

减

速

器锥齿轮⁃

圆柱齿轮

i==8～15锥齿轮放在高速级可使其直径不致过大，否则加工困难。锥齿轮可用直齿或圆弧齿，圆柱齿轮可用直齿或斜齿蜗杆齿轮

i==15～480将蜗杆传动放在高速级，可提高传动效率2.6减速器简介2.6.2减速器的典型结构

减速器的类型不同，其结构也就不同。图2-3一级圆柱齿轮减速器的结构

1—通气器2—检视孔盖3—吊环4—箱盖5—定位销6—螺栓

7—杆式油标8—油塞9—箱座(1)箱体由箱盖和箱座组成，其本身应具有足够的刚度，以免在载荷作用下产生过大的变形，导致齿