《机械设计基础实践》 课件 第2章 机械传动装置总体设计

机械设计基础实践12024/12/20第2章机械传动装置总体设计2.1传动装置的方案拟定 2.2电动机的选择 2.3传动比的分配 2.4

计算传动装置的运动和动力参数2.5减速器外传动件的设计 2.6

减速器内传动件的设计 22024/12/20第2章机械传动装置总体设计学习目标：1、能够综合应用专业知识进行传动方案的设计，掌握基本选型和计算方法；2、了解设计过程和具体零部件设计要点及注意事项。3、熟悉和运用设计资料，具有运用标准、规范、手册及其它有关技术资料的能力、计算能力和绘图能力。32024/12/202.1传动装置的方案拟定

传动装置通常包括链传动、带传动、齿轮传动、蜗杆传动等，应用时可单独用其中一种或者进行组合使用，具体要根据实际需求确定。传动装置起到传递运动和动力的作用，并在传递过程中能够改变运动的方式、速度、转矩等，在很大程度上决定了系统的效率、质量，对整套设备的性能和品质有着决定性作用。链传动带传动齿轮传动蜗轮蜗杆传动42024/12/202.1传动装置的方案拟定表2-1常用传动装置主要性能传功形式效率η速度v/（m/s）功率P/kW寿命常用值最大值带传动平带0.94~0.98≤60≤203500带轮的直径较大时，寿命较长。普通V带约3500~5000hV带0.90~0.94≤25~30≤40500同步带0.96~0.98≤50≤10100齿轮传动圆柱齿轮闭式0.96~0.99开式0.94~0.967级精度≤255级精度斜齿≤130

直齿≤750斜齿、人字齿≤50000润滑和密封好时，寿命可到数十年圆锥齿轮闭式0.94~0.98开式0.92~0.95直齿＜5曲齿5~40

直齿1000蜗杆传动闭式0.7~0.92开式0.5~0.7≤15≤50750精度和润滑较好时，寿命较长链传动闭式0.95~0.97开式0.90~0.93≤20最大30~40≤1003500链条寿命约5000~15000h52024/12/202.1传动装置的方案拟定传动装置方案设计的一般原则：(1)

合理选择传动型式应考虑的因素：功率大小、安装空间、环境恶劣、传动比、变速要求。(2)传动链的选择(3)传动装置的各级顺序安排(4)安全与经济性62024/12/202.2电动机的选择

电动机是将电能转化为机械能的设备，电动机提供动力通过传动装置传递到执行装置。电动机的种类繁多，在机械设计基础课程设计时应当根据实际需要的使用要求、环境、负荷等来选择合适的电动机。1.电动机种类

电动机按用途不同可以分为驱动用电动机和控制用电动机。

按电源的不同可以分为交流电机和直流电机，

按电压的不同可以分为单相电动机和三相电动机，

按运转特性不同可以分同步电动机和异步电动机。72024/12/202.2电动机的选择2.能效为响应目前低碳环保、节约能源的要求，在选择电动机时应优先选择能效等级高的电动机，如YE2和YE3系列的三相异步电动机。3.功率电动机功率选择应当合适，选择过大，电能浪费严重，选择过小，电动机运行时会出现过载损坏。4.结构型式现场使用环境的优劣会对电机的结构产生影响。一般分为以下四类：基础防护型电动机；封闭型电动机；密封型电动机；防爆型电动机。82024/12/202.2电动机的选择5.其他电动机选择时应考虑功率、和现场的使用电压，一般是使用380V，功率较大时可选择3kV，6kV和10kV。电动机的转速在选择时，应考虑是否有减速器，以及实际运行的转速进行综合考虑，课程设计时优先考虑转速为1500r/min，3000r/min。根据选定的电动机类型、功率、转速等选定具体的电动机型号。92024/12/202.3传动比的分配

在电动机选定后，根据电动机的满载转速nm和工作机轴的转速nw就能够确定出传动装置的总传动比。

传动装置的总传动比为：i=nm/nw

nm——电动机的满载转速；

nw——执行机构的转速；

在多级传动装置中，总传动比为：i=i1i2i3···in式中，i1，i2，i3，···，in为各级传动装置的传动比。102024/12/202.3传动比的分配

是否能够合理的对总传动比进行分配，对传动装置的传动级数、结构布局、轮廓尺寸、润滑状态和动力传递有重要的影响。传动比的分配需要注意以下几点：（1）单级传动比不应过大，否则会导致结构尺寸很大；.（2）传动装置尽可能结构尺寸小，减轻重量。（3）传动时，特别是存在两级以上的大齿轮传动，应注意为保证齿轮能浸入润滑油中，各大齿轮的直径应相近。112024/12/202.3传动比的分配传动类型传动比

传动类型传动比摩擦轮传动≤7~10

锥齿轮传动2~3平带传动≤5

蜗轮蜗杆传动10~40V带传动≤7

链传动≤5~8同步带传动≤10

圆柱齿轮传动3~5表2-3传动装置传动比的推荐表122024/12/202.4计算传动装置的运动和动力参数1、电动机

2、联轴器

3、减速器

4、卷筒

5、钢丝绳图2-4提升机传动装置简图传动装置的运动和动力参数，主要是指各轴的转速、功率和转矩。1.转速（n）轴Ⅰ的转速：nⅠ=nm

r/min

轴Ⅱ的转速：nⅡ=nⅠ/iⅠ

r/min轴Ⅲ的转速：nⅢ=nⅡ/iⅡ

r/min

卷筒的转速：n卷=nⅢ

r/min其中，nm表示电动机满载运动的转速，nⅠ、nⅡ、nⅢ轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的转速，n卷为卷筒的转速，iⅠ、iⅡ为轴Ⅰ与轴Ⅱ、轴Ⅱ与轴Ⅲ的传动比。132024/12/202.4计算传动装置的运动和动力参数1、电动机

2、联轴器

3、减速器

4、卷筒

5、钢丝绳图2-4提升机传动装置简图2.机械效率（η）传动装置中，总的机械效率为各个传动效率的乘积，各个传动效率包含轴承、联轴器、各级传动（如齿轮传动、链传动、带传动等）。图2-4的机械效率如下。η总=η1·η2·η轴承1·η轴承2·η轴承3·η联1·η联2其中，η总为总体的机械效率；η1、η2为两级齿轮的效率；η轴承1、η轴承2、η轴承3为每对轴承的效率；η联1、η联2为两个联轴器的效率。142024/12/202.4计算传动装置的运动和动力参数1、电动机

2、联轴器

3、减速器

4、卷筒

5、钢丝绳图2-4提升机传动装置简图3.功率（P）PⅠ=Pd·η联1

kWPⅡ=PⅠ·η1·η轴承1

kWPⅢ=PⅡ·η2·η轴承2

kWP卷=PⅢ·η轴承3·η联2kWPd为电动机的输出功率；PⅠ、PⅡ、PⅢ、P卷分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、卷筒轴的输入功率。152024/12/202.4计算传动装置的运动和动力参数1、电动机

2、联轴器

3、减速器

4、卷筒

5、钢丝绳图2-4提升机传动装置简图4.转矩（T）电动机的输出转矩为：

N·mTⅠ=Td·η联1

N·mTⅡ=TⅠ·iⅠ·η1·η轴承1N·mTⅢ=TⅡ·iⅡ·η2·η轴承2N·mT卷=TⅢ·η轴承3·η联2N·mTⅠ、TⅡ、TⅢ、T卷为轴Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、卷筒轴的输入转矩。162024/12/202.5减速器外传动件的设计

传动装置由减速器和减速器外传动件组成，减速器外传动件包括带传动、链传动、开式齿轮及联轴器。

传动装置进行设计计算时，如果有减速器外传动件，应当注意计算先后顺序。当存在带传动时，由于其具有缓冲、吸震作用，一般布置在高速级与电机相连，应先确定带传动的传动比（根据带轮的直径确定其传动比），再进行减速器传动比的设计（减速器传动比由齿轮齿数确定），可以减少整套传动装置传动比的误差；当存在链传动时，由于其传动时瞬时速度不均匀、平稳性差、噪声等特点，一般位于低速级，与减速器和执行装置相连，计算时应先进行减速器的设计，确定传动比后再进行链传动的设计，这样可以修正通过链传动的传动比，减少整套传动装置传动比的误差。172024/12/202.6

减速器内传动件的设计

减速器是传动装置的核心部件，很大程度上影响传动装置的性能。减速器内的传动件有圆柱齿轮（直齿轮、斜齿轮和人字齿轮）、圆锥齿轮和蜗轮蜗杆，通过相互组合设计出合适的减