機械設計基礎課程設計（簡明指導書）

第2章機械傳動裝置的總體設計第2章機械傳動裝置的總體設計2.1傳動方案分析

2.2傳動裝置的布置

2.3電動機的選擇

2.4總傳動比的計算和各級傳動比的分配

2.5傳動裝置的運動和動力參數計算

2.6減速器簡介2.1傳動方案分析(1)帶傳動平穩性好，能緩沖吸振，但承載能力小，應布置在高速級。

(2)鏈傳動平穩性差，且有沖擊、振動，應布置在低速級。

(3)蝸桿傳動放在高速級時蝸輪材料應選用錫青銅，否則可選用鋁鐵青銅。

(4)開式齒輪傳動的潤滑條件差，磨損嚴重，應布置在低速級。

(5)錐齒輪、斜齒輪應放在高速級。2.1傳動方案分析表2-1常用減速器的類型和特點類型簡圖及特點一級圓柱齒輪減速器

傳動比一般小于5，使用直齒、斜齒或人字齒輪，傳遞功率可達數萬千瓦，效率較高、工藝簡單、精度易于保證，一般工廠均能制造，應用廣泛。軸線可作水平布置、上下布置或鉛垂布置2.1傳動方案分析表2-1常用減速器的類型和特點二級圓柱齒輪減速器

傳動比一般為8～40，使用直齒、斜齒或人字齒輪，結構簡單，應用廣泛。展開式由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒向載荷分布不均勻，要求軸有較大剛度。分流式則齒輪相對于軸承對稱分布，常用于大功率、變載荷場合。同軸式減速器長度方向尺寸較小，但軸向尺寸較大，中間軸較長，剛度較差，兩級大齒輪直徑接近，有利于浸油潤滑。軸線可作水平布置、上下布置或鉛垂布置2.1傳動方案分析表2-1常用減速器的類型和特點類型簡圖及特點一級錐齒輪減速器

傳動比一般小于3，使用直齒、斜齒或曲齒齒輪一級蝸桿減速器

結構簡單，尺寸緊湊，但效率較低，適用于載荷較小、間歇工作的場合。蝸桿圓周速度≤4～5m/s時采用蝸桿下置式，蝸桿圓周速度>4～5m/s時采用蝸桿上置式。采用立軸布置時密封要求高2.1傳動方案分析表2-2常用傳動機構的性能及適用范圍傳動機構

選用指標平帶傳動V帶傳動鏈傳動齒輪傳動蝸桿傳動功率(常用值)／kW小

(≤20)中

(≤100)中

(≤100)大

(最大達50000)小

(≤50)單級傳動比常用值2～42～42～5圓柱齒輪

3～5錐齒輪

2～310～40最大值5768580傳動效率查表2?3許用圓周速度/(m/s)≤25≤25～30≤206級精度直齒≤18m／s，非直齒≤36m/s；5級精度達100≤15～35外廓尺寸大大大小小2.1傳動方案分析表2-2常用傳動機構的性能及適用范圍傳動精度低低中等高高工作平穩性好好較差一般好自鎖能力無無無無可有過載保護作用有有無無無使用壽命短短中等長中等緩沖吸振能力好好中等差差要求制造及安裝精度低低中等高高要求潤滑條件不需不需中等高高環境適應性不能接觸酸、堿、油類、爆炸性氣體好一般一般2.1傳動方案分析表2-3機械傳動的效率概略值傳動種類效率η傳動種類效率η2.1傳動方案分析表2-3機械傳動的效率概略值圓柱齒輪傳動很好磨合的6級精度和7級精度齒輪(油潤滑)0．98～0．99錐齒輪傳動很好磨合的6級和7級精度的齒輪(油潤滑)0.97～0.988級精度的一般齒輪(油潤滑)0．978級精度的一般齒輪(油潤滑)9級精度的齒輪(油潤滑)0．96加工齒的開式齒輪(脂潤滑)加工齒的開式齒輪(脂潤滑)

鑄造齒的開式齒輪0．94～0．96

0．90～0．93鑄造齒的開式齒輪聯軸器彈性聯軸器0.99～0.995蝸桿傳動自鎖蝸桿(油潤滑)0.40～0.45萬向聯軸器(α≤30°)單頭蝸桿(油潤滑)0.70～0.75萬向聯軸器(α＞30°)雙頭蝸桿(油潤滑)0.75～0.82三頭和四頭蝸桿(油潤滑)0.80～0.92環面蝸桿(油潤滑)0.85～0.952.1傳動方案分析表2-3機械傳動的效率概略值滑動軸承潤滑不良0.94(一對)潤滑正常0.97(一對)潤滑特好(壓力潤滑)0.98(一對)液體摩擦0.99(一對)2.1傳動方案分析表2-3機械傳動的效率概略值帶傳動平帶無壓緊輪的開式0.98平帶有壓緊輪的開式0.97平帶交叉式0.90V帶0.96滾動軸承球軸承(稀油潤滑)0.99(一對)滾子軸承(稀油潤滑)0.98(一對)鏈傳動焊接鏈0.93片式關節鏈0.95滾子鏈0.96齒形鏈0.97卷筒減

速

器單級圓柱齒輪減速器0.97～0.98雙級圓柱齒輪減速器0.95～0.96行星圓柱齒輪減速器0.95～0.98單級錐齒輪減速器0.95～0.96雙級圓柱一圓柱齒輪減速器0.94～0.95無級變速器0.92～0.95擺線針輪減速器0.90～0.97摩擦傳動平摩擦輪0.85～0.92槽摩擦輪0.88～0.90卷繩輪0.95絲杠傳動滑動絲杠滾動絲杠0.85～0.95聯軸器齒式聯軸器0.992.2傳動裝置的布置(1)帶傳動承載能力低，在傳遞同一轉矩時比其他傳動尺寸大，但傳動平穩，能緩沖、減振，故應布置在傳動系統的高速級，以便在傳遞同一功率時，所需力小一些，即帶傳動直接與電動機軸相連。

(2)鏈傳動運動不均勻、有沖擊，不適宜高速傳動，故應布置在傳動系統的最低速級，往往和工作機相連。

(3)錐齒輪與直齒輪相比，加工困難，特別是大模數的齒輪，因此應盡可能將錐齒輪布置在高速級或較高速級(帶傳動之后)，并限制其傳動比，以減小錐齒輪的模數和結構尺寸。

(4)蝸桿傳動常用于傳動比較大、傳動功率不大的情況，其承載能力較齒輪低，故應布置在傳動系統的較高速級，以獲得較小的結構尺寸，且有利于提高承載能力及效率。2.2傳動裝置的布置(5)斜齒輪傳動的平穩性和承載能力比直齒輪大，一般對傳動平穩性和承載能力有較高要求時，多采用斜齒輪傳動。2.3電動機的選擇2.3.1電動機的類型和結構形式

電動機的類型和結構形式可以根據電源種類(直流、交流)、工作條件(溫度、環境、空間尺寸)和載荷特點(性質、大小、起動性能和過載情況)來選擇。

2.3.2電動機功率的確定

電動機功率選得合適與否，對電動機的工作性能和經濟性都有影響。

1.計算工作機所需功率PW

2.計算電動機所需功率P0

(1)在資料中查出的效率數值為某一范圍時，一般可取中間值。

(2)軸承的效率通常指一對軸承的。2.3電動機的選擇(3)同類型的幾對傳動副、軸承或聯軸器，要分別計入各自的效率。

3.確定電動機的額定功率PN

2.3.3電動機轉速的確定

容量相同的同類型電動機，其同步轉速有3000r／min，1500r／min，1000r／min，750r／min4種。2.4總傳動比的計算和各級傳動比的分配(1)總傳動比的計算總傳動比是指電動機的滿載轉速nN與工作機轉速n之比。

(2)各級傳動比的分配2.4總傳動比的計算和各級傳動比的分配表2-4各類傳動的傳動比單級閉式齒輪傳動圓柱齒輪直齒

斜齒3～4

3～5≤10

直齒錐齒輪2～3≤6單級開式圓柱齒輪傳動4～6≤15～20一級蝸桿傳動閉式

開式7～40

15～60≤80

≤100(個別情況≤120)帶傳動平帶

V帶2～4

2～4≤6

≤7鏈傳動2～4≤72.4總傳動比的計算和各級傳動比的分配1)各級傳動比不得超過其限制值，并盡量采用推薦值，以符合各種傳動形式的工作特點，并使結構緊湊。

2)應注意使各級傳動的尺寸協調、結構勻稱、避免相互干涉碰撞。

3)若為二級以上的齒輪傳動，其高速級的傳動比應該小于低速級的傳動比，否則會出現如圖2-2所示的結果，由于高速傳動比過大，致使高速級大齒輪與低速軸相碰。1.tif圖2-1大帶輪尺寸過大的安裝情況1.tif2.4總傳動比的計算和各級傳動比的分配2Z2.TIF圖2-2二級齒輪減速器中高速級大齒輪與低速軸相碰的情況4)對于多級齒輪減速器，為使各級齒輪傳動潤滑良好，各級大齒輪直徑應接近。2.5傳動裝置的運動和動力參數計算(1)各軸轉速的計算(單位：r／min)

(2)各軸功率的計算(單位：kW)

(3)各軸轉矩的計算(單位：N·m)

1.選擇電動機

(1)選擇電動機的類型帶式運輸機為一般用途機械，根據工作和電源條件，選用Y系列三相異步電動機。

(2)選擇電動機的功率

1)工作機所需要的功率PW按式(2-1)計算

2)電動機所需要的功率P0按式(2-2)計算

3)選擇電動機的額定功率PN。

(3)選擇電動機轉速2.5傳動裝置的運動和動力參數計算表2-5Y132M1-6型電動機主要性能尺寸電動機型號額定功率

/kW滿載轉速

/(r/min)中心高

H/mm外形尺寸(長/mm)×

(寬/mm)×(高/mm)安裝尺寸

(A/mm)×(B/mm)軸伸尺寸

D/mm鍵槽尺寸

(D/mm)×(E/mm)Y132M1?64960132515×350×315216×17838×8010×332.5傳動裝置的運動和動力參數計算2.計算傳動裝置總傳動比及分配傳動比

(1)傳動裝置總傳動比i=。

(2)分配各級傳動裝置的傳動比。

3.計算傳動裝置的動力和運動參數

(1)計算各軸轉速

(2)計算各軸功率

(3)計算各軸轉矩2.5傳動裝置的運動和動力參數計算表2-6各軸參數計算結果軸號電動機軸Ⅰ軸Ⅱ軸卷筒軸功率／kW43．843．693．62轉矩／(N·m)39．7991．68345．5339轉速／(r／min)9604001021022.6減速器簡介2.6.1減速器的類型、特點及應用

減速器類型很多，按傳動類型的不同可分為圓柱齒輪減速器、錐齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪蝸桿減速器和行星齒輪減速器；按傳動級數的不同可分為一級減速器，二級減速器和多級減速器；按傳動布置方式不同可分為展開式減速器、同軸式減速器和分流式減速器；按傳遞功率的大小可分為小型減速器、中型減速器和大型減速器等。2.6減速器簡介表2-7常用減速器的傳動形式、特點及應用類型簡圖傳動比特點及應用2.6減速器簡介表2-7常用減速器的傳動形式、特點及應用一

級

減

速

器錐齒輪

直齒：i≤3

斜齒：i≤6用于輸入軸和輸出軸垂直相交的傳動下置式蝸桿

i=10～70蝸桿在蝸輪的下面，潤滑方便，效果較好，但蝸桿攪油，功率損耗較大，一般用于蝸桿轉速v＜4～5m/s的場合上置式蝸桿

i≈10～70蝸桿在蝸輪的上面，裝拆方便，適用于轉速較高的場合2.6減速器簡介表2-7常用減速器的傳動形式、特點及應用二

級

減

速

器圓柱齒輪

展式

i==8～10二級減速器最簡單的一種。由于齒輪相對于支承不對稱布置，軸應具有較大的剛度。用于載荷平穩的場合2.6減速器簡介表2-7常用減速器的傳動形式、特點及應用圓柱齒輪

分流式

i==8～40高速級用斜齒輪，低速級用直齒輪或人字齒輪。低速級齒輪相對于支承對稱布置，輪齒沿齒寬受載均勻，兩端支承受載也均勻，故常用于大功率、變載的場合2.6減速器簡介表2-7常用減速器的傳動形式、特點及應用類型簡圖傳動比特點及應用二

級

減

速

器錐齒輪?

圓柱齒輪

i==8～15錐齒輪放在高速級可使其直徑不致過大，否則加工困難。錐齒輪可用直齒或圓弧齒，圓柱齒輪可用直齒或斜齒蝸桿齒輪

i==15～480將蝸桿傳動放在高速級，可提高傳動效率2.6減速器簡介2.6.2減速器的典型結構

減速器的類型不同，其結構也就不同。圖2-3一級圓柱齒輪減速器的結構

1—通氣器2—檢視孔蓋3—吊環4—箱蓋5—定位銷6—螺栓

7—桿式油標8—油塞9—箱座(1)箱體由箱蓋和箱座組成，其本身應具有足夠的剛度，以免在載荷作用下產生過大的變形，導致齒