02 机械设计基础 拓展阅读：机械传动装置总体设计方法.docx

机械传动装置总体设计方法机器由原动装置、传动装设、执行装置和控制装置四部分组成，传动装置是符原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。它可以改变执行装置的速度大小、方向，力或力矩的大小等。如带式输送机是一台简单机器，电动机是它的原动装置，带传动和减速器是它的传动装置，输送带部分是它的执行装置1）如何对机罂的传动装用进行总体设计呢？下面就设计任务、设计内容和设计步骤向大家作详细的介绍。机械传动装置总体设计任务是选定电动机型号、合理分配各级传动比及计算传动装置的运动和动力参数。一、电动机的选择一般机械中多用电动机为原动机“电动机是已经系列化和标准化的定型产品0设计时，须根据工作载荷大小与性质、转速高低、启动特性、运载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量（功率）和转速，并确定电动机的具体型号。常用的电动机型号及技术数据可由机械设计手册中杳取。那么电动机类型和结构形式如何选择呢？电动机分为交潦电动机和直流电动机，工业上常采用交流电动机.交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机乂分为鼠笼型和绕线型两种,其中以普通笼型异步电动机应用最广泛。如无特速要求，一般选择Y系列三相交流异步电动机，它高效、节能、噪声小、振动小，运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准（IEC）,适用于无特殊要求的各种机械设备，设计时应优先选用。电动机的结构有防护式、封闭自扇式和防爆式等，可根据防护要求选择,同类型的电动机乂具有几种安装形式，可根据不同的安装要求选择。其次确定电动机功率其次，电动机功率如何确定？如果选用电动机额定功率超出输出功率较多时，则电动机长期在低负荷下运转，效率及功率因数低，增加了非生产性的电能消耗；如所选电动机额定功率小丁输出功率，则电动机长期在过载下运转，使其寿命降低，甚至使电动机发热烧毁。因此，我们必须通过下面的计算来正确选择电动机。第1步，询定电动机的输出功率。电动机的输出功率Pd可由下式计算：o«式中，PW为工作机所需输入功率（kw）,小为电动机至工作机传动装理部分的总效率。其中工作机所需功率P“由工作机的工作阻力和运动参数计算为：Pw=鼻（kW）或者PW=鼻（kW）式中，枷为工作机的效率，根据工作机类型确定：F为工作机阻力，T为转矩，V为圆周速度，n为转速，3为角速度。选择电动机型号时应满足卜.列条件：P.2KP,P.为电动机的额定功率，指在长期连续运转条件卜.所能发出的功率，其数值标注在电动机铭牌上。K为过载系数，视工作机可能的过载情况而定。一般可取K=1-1.3.电动机的额定功率匕应等于或略大于电动机所需的输出功率P-这样才不会导致电动机工作时过热。传动装置总效率11,怎样确定呢？）a=rhrhrh,一rIn式中n-n,、n,、11n一一分别为传动装坦中各传动副、每一对轴承及每一个联轴器的效率，其数值可从教材表6T-1中查取.这是表6TT的部分数据电动机功率确定后，转速乂如何选择呢？额定功率相同的三相异步电动机有四种常用的同步转速，分别为：3000r/minxI500r/min、100or/min、750r/min。通常电动机转速越高，级数越少，尺寸及质量越小，价格越低,效率越高.但传动装置的传动比大、尺寸及质最大，从而使传动装置成本增加：若选用低转速电动机则相反。因此，确定电动机转速时，应同时考虑到电动机及传动系统的尺寸、重量和价格，使整个设计既合理又经济。一般来说，如无特殊要求，通常多选用同步转速为1500r/min（4级）或1OOOrmin（6级）的电动机，而前者由于市场供应最多，设计时应优先选用。对丁多级传动，可以根据工作机的转速及各级传动机构的传动比，推算出电动机转速的可选范围，即：nd=in=（izbi1）n式中，力一电动机可选转速范围（rmin）;i传动装置息传动比的合理范围：n工作机转速(rmin)2、i”一一各级传动机构合理传动比范围，参照下表选择.二、传动装置总传动比与各级传动比的分配首先进行总传动比的计算电动机选定后，根据电动机满载转速nm与工作机转速iu,可得传动装置的总传动比为：I田nM2、传动比的分配这一步非常重要。合理分配传动比时应注意以下儿点：第I点，各级传动比都应在常用的合理范国之内，不应超过其传动比允许的最大值。各类传动机构的传动比的荐用值与城大值见表仪1-2。第2点，应使各级传动装置获得较小的外晚尺寸和较小的质量。第3点，应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理.例如，由带传动和电级圆柱齿轮传动诚速器组成的传动装置中，带传动的传动比过大，大带轮的半径大于减速器输入轴的中心高时，会造成安装不便。因此，应使带传动的传动比小于齿轮传动的传动比。第4点，对于圆锥圆柱齿轮减速器，为使大齿轮尺寸不致过大，以便于加工，一般应使高速级的圆锥齿轮传动比不大于34,或取：1.Z=(0.220.28>i式中1.Z为圆锥齿轮的传动比，i为诚速器的传动比，当i比较大时,取小值。第5点，对于期杆一齿轮减速器，可取齿轮的传动比1.Z=(O03006)i三、传动装置的运动和动力参数计算首先计算各轴输入功率功率计算方法有两种.第1种是按工作机所需功率与传动效率进行计算；这种方法所计算出的各轴功率是实际传递的功率，因而设计出的各零件结构较索凌,-般用于专用机器传动装置的设计。第2种是按电动机的额定功率与传动效率进行计算：这种方法计算出的各轴功率一般较实际传递的功率要大一些，因而结构不够紧凑，但承受过我的能力要强一些，一般用于通用机器传动装置的设计。各轴输入功率的计算如下：I轴的输入功率按P=PdFo计算Il轴的输入功率按Pn=PIFlll计算工作机的输入功率按&=PHFlIW计算式中Pd为传动装置部分所需要的实际功率.即电动机的输出功率，单位为kw：2,Ah，力1w依次为电动机轴与I轴，I与Il抽，1【轴与W轴间的传动效率.2、各轴转速的计算电动机轴的转速等于其满载转速，即n0=nwI轴的转速按n,=三计算iOlH轴的转速按n=产计算式中b为电动机至I轴的传动比：为1轴至H轴的传动比工作机轴与H轴用联轴器相连，所以转速相等，即nw=n113、各轴输入转矩的计算各轴的转矩都按转矩、功率、转速三者之间的关系进行计算，因此电动机轴的转矩To=9550%(Nm)nmI轴的转矩T1=9550(Nm)H轴的转矩T2=955052.(Nb)n11工作机轴的转矩Tu=9550次(Nb)nW将上述计算结果加以汇总,列出表格，如表673所示,以备后面设计计算使用.机械传动装置的总体设计，实际上就是如何正确选择电动机的型号、计算传动装置总传动比并合理分配各级传动比、最后精确计算传动装置的运动参数和动力参数，以备后续设计使用。掌握了这些方法，你时一台机涔进行总体设计就不难了。