机械传动系统设计资料.doc

机械传动系统设计第一节 概述一台机器是由原动机传动系统工作机构和操纵控制四个部分组成,在这里只讲传动系统设计它是将电动机的运动和动力传递给工作机构的中间传动装置,用来实现减速(或增速)变速转换运动形式等机械传动系统设计的一般程序是:1 机构选型:根据机器的功能要求,工作机构对动力传动比或速度变化的要求,以及原动机的工作特性,选择机械传动系统所需的机构类型2 拟定传动系统总体布置方案:根据空间位置运动和动力传递路线及所选传动机构的特点和适用条件,合理拟定传动路线,安排各传动机构的先后顺序,以完成原动机到工作机构之间的传动系统的总体布置方案3 选择电动机,确定传动系统的总传动比4 总传动比分配:根据传动系统的组成方案,将总传动比合理分配到各级传动机构5 传动系统的运动和动力参数计算:机械传动系统的运动和动力参数主要指各级传动比各轴的转速转矩功率等6 确定机械传动系统的主要参数和几何尺寸:通过各级传动机构的承载能力计算,确定主要参数在此基础上,进行传动零件及传动系统主要几何尺寸计算,最后绘制出传动系统运动简图及总装配图第二节 机械传动系统方案设计机械传动系统的方案设计是机械设计工作中的一个重要组成部分,是最具创造性的设计环节正确合理地设计机械传动系统,对提高机械的性能和质量降低机械的制造成本和使用费用等都是至关重要的任何机械其传动系统设计方案都不是唯一的,在相同设计条件下,可以有不同的传动系统方案,最后确定的应是其中最佳方案传动系统方案设计首先应满足工作机的工作要求(如功率及转速),另外结构简单紧凑加工方便成本低传动效率高使用维护方便等特点见图表2-1和2-2 减速器类型和传动系统方案在做课程设计时,如果设计任务书已给定传动方案,表中传动方案设计就不必做了,只要按设计任务书要求选电动机,计算有关参数第三节 选择电动机1 选择电动机的类型和结构电动机的类型很多,常用的Y系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机由于三相异步电动机具有结构简单工作可靠价格便宜效率高使用方便等特点,所以现代机器中应用最广泛2 选择电动机的容量(功率)电动机的功率选择是否合适,对电动机的工作和经济性都有影响功率小于工作要求则不能保证工作机的正常工作,或使电动机因长期超载运行而过早损坏;功率选得过大,电动机价格过高,传动能力又不能充分利用,造成能源浪费 对于载荷比较稳定,长期运转的机械,通常按照电动机的额定功率选择,保证电动机的额定功率Ped大于等于工作机所需的电动机功率Pd即 PedPd工作机所需电动机功率为 Pd = Pw / kw式中 Pd 工作机所需电动机功率,kw; Pw 工作机所需功率, kw; 由电动机至工作机的总效率工作机所需功率Pw应由工作机的工作阻力和线速度(或转速)求得在课程设计中,可由设计任务书给定的工作机参数求:PW = FV / 1000 kw或 PW = T nw / 9550 kwnw=601000v/dF 工作机的工作阻力, NV 工作机的线速度,如运输机输送带的线速度,m/sT 工作机的阻力矩,N.mnw 工作机的转速,如运输机滚筒的转速, r / min传动系统的总效率为各效率连乘积即 =123 n各效率值见表2-33.确定电动机的转速功率相同的同类型电动机有几种不同的转速,比如三相异步电动机的同步转速一般有3000r/min1500r/min1000r/min750r/min四种,电动机的同步转速越高重量越轻外廓尺寸越小价格越低但是电动机转速与工作机转速相差过多,将使总传动比加大,致使外廓尺寸和重量增加而选用低转速的电动机时,情况正相反,虽然外廓尺寸和重量小,但电动机的尺寸重量增大,价格提高因此在确定电动机转速时,应进行分析比较,选择最优方案设计中常选用同步转速1500r/min或1000r/min两种电动机,没有特殊要求一般不选用750r/min3000r/min电动机第四节 计算总传动比和分配各级传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机轴的转速nw可得到总传动比为 i = nm / nw总传动比为各级传动比的连乘积即:i = i1i2i3innm 电动机的满载转速,r/min;P185页表16-1nw 工作机输入轴的转速,r/min如何合理分配各级传动比是传动系统设计中的又一重要问题传动比分配的合理,可以减少传动系统的外廓尺寸重量,达到结构紧凑降低成本的目的分配传动比要注意以下几点:1 各级传动比应在推荐范围内选取,不能超过最大值,见P8表2-1表2-22 各级传动零件应做到尺寸协调,避免相互发生碰撞3 尽量使传动系统外廓尺寸紧凑或重量较小4 对两级圆柱齿轮减速器,传动比可按下式分配: i1 -两级圆柱齿轮减速器的高速级传动比;i -两级圆柱齿轮减速器的总传动比,P8表2-2注意:以上传动比分配只是初选传动系统的实际传动比必须在各级传动零件的参数确定后才能计算出来第五节 计算传动系统的运动和动力参数在选定电动机型号及分配传动比之后,下面应计算传动系统各轴的功率转速转矩,以及相邻两轴间的传动比和传动效率,为后续传动零件的设计计算和轴的设计计算提供依据各轴的转速可根据电动机的满载转速nm及传动比进行计算除电动机轴以外其余各轴的功率和转矩均按输入值进行计算在计算时先将各轴从高速轴到低速轴依次编号:0轴(电动机轴)1轴2轴 ;相邻两轴的传动比为:i01i12i23 ;相邻两轴的传动效率为:011223;各轴输入功率为:P0P1P2P3;各轴转速为:n0n1n2n3 ;各轴输入转矩为:T0T1T2T3 电动机轴的输出功率转速和转矩分别为:P0 = Pd kw n0 = nm r/min T0 = 9550 P0 /n0 N.m传动系统中各轴的输入功率转速和转矩分别为:P1 = P001 kw n1 = n0/ i01 r/min T1 =9550 P1 / n1= T0 i0101 N.mP2 = P112 kw n2 = n1 / i12 r/min T2 =9550 P2 / n2= T1 i1212 N.m 这里要注意:因为有轴承功率损耗,同一根轴的输入功率或转矩与输出功率或转矩数值不同,即要计入轴承的效率另外因为有传动零件的功率损耗,一根轴的输出功率或转矩与相邻下一根轴的输入功率或转矩数值不同,即要计入传动零件的传动效率机械传动系统设计暂时告一段落下面举例计算:带式运输机传动系统设计例题: 已知输送带的有效拉力F=2600N,带的速度V=1.6m/s,滚筒直径D=450mm,工作条件:单向运转,连续工作,载荷平稳三相交流电源,电压380V试按传动方案选择电动机,计算总传动比,并分配各级传动比;计算传动系统运动和动力参数 解:因为设计任务中设计方案已给定,我们只要从选电动机开始设计1 选择电动机的类型按工作要求选Y系列三相异步电动机,电压380V2 选择电动机容量电动机输出功率: Pd = Pw / kw工作机所需功率: PW = FV / 1000 kw式中总效率:=132345按表2-3确定各部分效率:V带传动效率1 =0.94;滚动轴承效率2=0.99(一对轴承);齿轮传动效率3 =0.97;联轴器效率4 =0.99;滚筒效率5=0.96代入上式得:=0.940.9930.970.990.96=0.841 Pd=FV/1000=26001.6/10000.841=4.946 kw因载荷平稳,电动机额定功率ped略大于Pd即可P185页由表16-1,Y系列电动机技术数据选电动机的额定功率ped为 5.5 kw3.确定电动机转速工作机输入轴的转速 nw =601000V/D=6010001.6/450=67.91 r/min 由表2-1V带传动的传动比常用范围 i1=24,圆柱齿轮传动比i2=35,则总传动比范围i =620,可见电动机转速可选范围为:P13页nd =inw =(620)67.91=407.461358.2 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min1000 r/minP185页由表16-1,查得:选常用的同步转速为1000 r/min的Y系列电动机型号为Y132M2-6,满载转速nm=960 r/min电动机的中心高外形尺寸轴伸长度等均有表16-3查的最好设计两种方案进行比较优选一种方案4.传动系统总传动比和分配各级传动比 (1)总传动比i=nm /nw =960/67.91=14.14(2)分配各级传动比由表2-1取V带传动比i01 =3 ,则齿轮传动比为:i12 =i/i01 =14.14/3=4.71i23 =15.计算传动系统的运动和动力参数（1） 各轴转速电动机轴 n0 =nm =960 r/min1轴(高速轴) n1 =n0 /i01 =960/3=320 r/min2轴(低速轴) n2 =n1 /i12 =320/4.71=67.94 r/min滚筒轴 nw =n2 =67.94 r/min(2) 各轴功率 电动机轴 P0 =Pr=4.946 kw 1轴(高速轴) P1 =P01 =4.9460.94 =4.649 kw2轴(低速轴) P2 = P123 =4.6490.990.97 =4.46 kw滚筒轴 PW = P224 =4.460.990.99=4.37 kw(3)各轴扭矩电动机轴 T0 = 9550 P0 /n0 =95504.946/960=49.202 N.m1轴(高速轴) T1 = T1 =9550 P1 / n1=95504.649/320=138.74 N.m2轴(低速轴) T2 =9550 P2 / n2=95504.46/67.94=626.92 N.m滚筒轴 T3=9550PW/nw=95504.37/67.94=614.27 N.m轴号电动机圆柱齿轮减速器工作机0轴1轴2轴滚筒轴转速n (r/min)96032067.9467.94功率 P (kw)4.9464.6494.464.37转矩 T(N.m)49.202138.74626.92614.27两轴联接件和传动件带传动圆柱齿轮联轴器传动比 ii01i12i23传动效率011223传动系统的运动和动力参数列表如下:误差分析:1. 效率取值不同有误差2. 小数点后面取值有误差接下面就是传动零件设计步骤包括:1. 减速器外部传动零件设计(带传动链传动开式齿轮传动)2. 减速器内部传动零件设计(圆柱齿轮传动圆锥齿轮传动蜗杆传动)估算轴径,进行轴的结构设计,轴的强度校核滚动轴承选择计算键和联轴器选择3. 减速器箱体结构设计(包括附件),画减速器装配草图4. 画减速器装配图(尺寸标注公差配合明细栏标题栏零件序号等不可缺少)图纸表达正确清晰图面整洁, 图纸幅面格式参考p72页5. 画零件工作图(尺寸标注,公差)6. 编写设计计算说明书参考p69页要求说明书设计完整,计算正确书写工整最后要有设计小结参考资料 励志美文美句摘抄 1不要放弃自己就是真正的坚强,虚心就是坚强,努力就是坚强,从头再来就是坚强,正直就是坚强,学会坚强之前要学会如何爱惜自己 2人生,就没有,永远的悲痛;也没有,永远的欢欣能使我们坚强的,往往不是顺境,而是逆境;能让我们醒悟的,往往不是高兴,而是伤心学会忍受,懂得艰辛,于曲折中前进 3人都说比天空和大地更远的距离是人与人的距离,因为人心里都会藏匿太多的猜忌和戒备,想要快乐就甩开生命中这些过于沉重,却又不必要的行李吧,生命中有爱就足够了试着给周围你所熟识的还有你还陌生的人一个真诚无惕的微笑吧,它可以触摸到他人的心灵,微笑是有感染力有连带性的,它会无声的渗透进每个易感的心灵,更会让更多的心灵为之感动,心中有爱就会快乐,就会让微笑发自心底,灿烂在脸上 4千万不要因为自己已经到了结婚年龄而草率结婚想结婚,就要找一个能和你心心相印相辅相携的伴侣不要因为放纵和游戏而恋爱,不要因为恋爱而影响工作和事业,更不要因一桩草率而失败的婚姻而使人生受阻感情用事往往会因小失大 5你要从现在开始,微笑着面对生活,不要抱怨生活给了你太多的磨难,不要抱怨生活中有太多的曲折,不要抱怨生活中存在的不公当你走过世间的繁华与喧嚣,阅尽世事,你会幡然明白:人生不会太圆满,再苦也要笑一笑! 6不要让灰色的乌云笼罩一辈子,生命中还有很多美好的不要让其遮盖,不要因为一片乌云毁了一切,人生中还有很多可以去把握 7每一个成功者的背后都有一个心路的旅程,雨中漫步你不会比别人先一步看到彩虹 8面对人生的烦恼与挫折,最重要的是摆正自己的心态,积极面对一切再苦再累,也要保持微笑笑一笑,你的人生会更美好! 9命运,不过是失败者无聊的自慰,不过是懦怯者的解嘲人们的前途只能靠自己的意志自己的努力来决定 10你或许无法改变身高和体形,但是可以改变你的态度我们每个人都有力量去培养和保持为我所用的积极态度,提高我们的人生质量,完成我们的人生目标态度是人生理想的昭示,而非既有成果的反映改变你的态度,就可以改变你的人生 11不要像玻璃那样脆弱有的人眼睛总盯着自己,所以长不高看不远;总是喜欢怨天尤人,也使别人无比厌烦没有苦中苦,哪来甜中甜?不要像玻璃那样脆弱,而应像水晶一样透明,太阳一样辉煌,腊梅一样坚强既然睁开眼睛享受风的清凉,就不要埋怨风中细小的沙粒 12常言道,失败是成功之母,而我却认为,失败是一种解脱和潇洒,也是一种“得”人生中,有成功有失败,成功是鲜花,失败同样也精彩 13该来的会来,该走的会走,有时候离开并不意味着结束,而是另一种开始 14人生,无非只有三天,昨天,今天,明天昨天很长,说不清有多少天,但不管有多少天,不管是受到挫折,还是取得辉煌,都只能代表过去,昨天你失败了,将来可能会成功,昨天你辉煌了,将来你可能会萎靡不振,只有把过去的挫折和辉煌都变成今天的基石,才能登上美好的明天 15每个人都有每个人的做法,每个人都有每个人的想法,别人做什么,想什么,我们无法掌握,也无法控制我们能做的,就是做好自己,管好自己,凭自己的本身,靠自己的良心,踏踏实实地做事,老老实地做人,即使遭遇不公,遭遇不平,也能想开,懂得包容,学会用宽容的心怀,善良的言行,对待身边所有的人生活中的许多磨难,让我们理解了人情,理解了这个社会能给你的所有尊重,于艰难中,懂得了承受,懂得了坚定,慢慢挺起自己的灵魂 16老师告诉她,用心去观察研究昆虫和花草,渐渐地就会发现,动植物的世界是一个多么神奇有趣的世界 17老师给我们