机械传动装置设计综述
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第十六章 机械传动装臵设计综述
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 机械设计的基本要求和一般过程 电动机的选择 机械传动方案的选择 机械传动的运动和动力计算 机械传动装臵设计实例解析
第一节 机械设计的基本要求和一般过程
一、机械设计的基本要求 实现预期运动和动力功能； 性能好、效率高、成本低并具有一定的可靠性； 操作方便、维护简单、造型美观、便于运输； 尽量采用标准件。 二、机械设计的一般过程 明确设计要求 制定设计方案 进行运动与动力参数计算 进行结构设计绘制装配图 绘制零件图 编写技术文件
二、机械传动的运动与动力计算 在选定电动机型号，分配传动比之后，应计算传动装臵各部分的功率 及各轴的转速、转矩，为传动零件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及传动比进行计算；转动装臵各 部分的功率和转矩通常是指各轴的输入功率和输入转矩。
电动机轴的输出功率、转速和转矩分别为
P0 Pd
第三节 机械传动方案选择
一、常用机械传动形式及摩擦副的性能与比较 二、拟定传动方案时应注意的问题： 1.尽量简化和缩短机械传动系统； 2.合理安排传动和机构的位臵顺序； 3.使机械有较高的传动效率。
百度文库
第四节 机械传动的运动与动力计算
一、各分级传动比的计算 由选定的电动机满载转速和工作机的转速， n ia m nw 可得传动装臵总传动比为 总的传动比为各级传动比的乘积，即 ia i0 i1 i2 i3 in 各级传动比分配，是传动装臵设计中又一个重要问题。传动比分配得合 理，可以减小传动装臵的外廓尺寸、重量，达到结构紧凑、降低成本的 目的，还可以得到较好的润滑条件。 分配传动比主要应考虑以下几点： （1）各级传动比均应在推荐范围内选取，不得超过最大值。 （2）各级传动零件应做到尺寸协调、结构匀称，避免相互间发生碰撞或 安装不便。 传动比可按下式分配： i齿轮 (1.1 ~ 1.3)i带 注意：以上传动比的分配只是初步的。一般允许总传动比的实际值与设 计要求的规定值有的误差。
第二节 电动机的选择
一般机械以三相异步电动机为原动机。 电动机的主要指标有功率P（kW）、转矩T（N．m）和转速n（r ∕min） 一、选择电动机的容量 电动机的容量（功率）选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有 影响。容量小于工作要求，则不能保证工作机的正常工作，或使电动 机因长期超载而过早损坏；容量选得过大，则电动机的价格高， 传动 能力又不能充分利用，而且由于电动机经常在轻载下运转，其效率和 功率因数较低从而造成能源的浪费。 对于载荷比较稳定、长期运转的机械（例如运输机），通常按照电动 机的额定功率选择，而不必校核电动机的发热和起动转矩。选择电动 机容量时应保证电动机的额定功率Ped等于或稍大于工作机所需的电动 机功率Pd，即
n0 nm
P T0 9550 0 n0
其它各部分功率、转速和转矩根据已知的传动比计算。
Ped Pd
工作机所需电动机功率为
Pd
KW 式中 Pw为工作机所需功率，指输入输送器轴的功率，KW ； η为电动机至工作机的总效率。
Pw
Pw
Fv 1000
式中 F为工作机的工作阻力，N ；v为工作机的线速度，m/s 。 传动装臵的总效率应为组成传动装臵的各个运动副效率的乘积，即 1 2 3 n 式中 ηi为每一运动副、每对轴承、每个联轴器及传动滚筒的效率。 各种传动机构、轴承、联轴器和滚筒的效率概略值可查表。
计算总效率时应注意以下几点： ① 资料中查出的效率值为一范围时，按具体情况取值，一般可取中 间值。 ② 轴承效率是指一对轴承的效率。 ③ 当动力经过每一个运动副时，都会产生功率损耗，故计算效率时 应逐一计入。
二、选择电动机的转速 除了选择合适的电动机系列和容量外，还要选择适当的电动机转速， 以便确定满足工作机要求的电动机型号。 容量相同的同类型电动机，有几种不同的转速可供设计者选用，如 三相异步电动机的同步转速，一般有3000r/min（2极）、1500 r/min（4极）、1000 r/min（6极）及750 r/min（8极）四种。电动 机的同步转速愈高，磁极对数愈少，其重量愈轻、外廓尺寸愈小、 价格愈低。但是电动机转速与工作机转速相差过多势必使总传动比 加大，致使传动装臵的外廓尺寸和重量增加，价格提高。而选用较 低转速的电动机时，则情况正好相反，即传动装臵的外廓尺寸和重 量减小，而电动机的尺寸和外廓增大，价格提高。因此，在确定电 动机转速时，应进行分析比较，权衡利弊，选择最优方案。 设计中常选用同步转速为1500 r/min或1000 r/min两种电动机，如 无特殊要求，一般不选用3000r/min和750 r/min的电动机。 设计计算传动装臵时，通常用工作机所需电动机功率进行计算，而 不用电动机的额定功率。传动装臵的输入转速可按电动机额定功率 时的转速，即满载转速计算，这一转速与实际工作时的转速相差不 大。
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 机械设计的基本要求和一般过程 电动机的选择 机械传动方案的选择 机械传动的运动和动力计算 机械传动装臵设计实例解析
第一节 机械设计的基本要求和一般过程
一、机械设计的基本要求 实现预期运动和动力功能； 性能好、效率高、成本低并具有一定的可靠性； 操作方便、维护简单、造型美观、便于运输； 尽量采用标准件。 二、机械设计的一般过程 明确设计要求 制定设计方案 进行运动与动力参数计算 进行结构设计绘制装配图 绘制零件图 编写技术文件
二、机械传动的运动与动力计算 在选定电动机型号，分配传动比之后，应计算传动装臵各部分的功率 及各轴的转速、转矩，为传动零件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及传动比进行计算；转动装臵各 部分的功率和转矩通常是指各轴的输入功率和输入转矩。
电动机轴的输出功率、转速和转矩分别为
P0 Pd
第三节 机械传动方案选择
一、常用机械传动形式及摩擦副的性能与比较 二、拟定传动方案时应注意的问题： 1.尽量简化和缩短机械传动系统； 2.合理安排传动和机构的位臵顺序； 3.使机械有较高的传动效率。
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第四节 机械传动的运动与动力计算
一、各分级传动比的计算 由选定的电动机满载转速和工作机的转速， n ia m nw 可得传动装臵总传动比为 总的传动比为各级传动比的乘积，即 ia i0 i1 i2 i3 in 各级传动比分配，是传动装臵设计中又一个重要问题。传动比分配得合 理，可以减小传动装臵的外廓尺寸、重量，达到结构紧凑、降低成本的 目的，还可以得到较好的润滑条件。 分配传动比主要应考虑以下几点： （1）各级传动比均应在推荐范围内选取，不得超过最大值。 （2）各级传动零件应做到尺寸协调、结构匀称，避免相互间发生碰撞或 安装不便。 传动比可按下式分配： i齿轮 (1.1 ~ 1.3)i带 注意：以上传动比的分配只是初步的。一般允许总传动比的实际值与设 计要求的规定值有的误差。
第二节 电动机的选择
一般机械以三相异步电动机为原动机。 电动机的主要指标有功率P（kW）、转矩T（N．m）和转速n（r ∕min） 一、选择电动机的容量 电动机的容量（功率）选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有 影响。容量小于工作要求，则不能保证工作机的正常工作，或使电动 机因长期超载而过早损坏；容量选得过大，则电动机的价格高， 传动 能力又不能充分利用，而且由于电动机经常在轻载下运转，其效率和 功率因数较低从而造成能源的浪费。 对于载荷比较稳定、长期运转的机械（例如运输机），通常按照电动 机的额定功率选择，而不必校核电动机的发热和起动转矩。选择电动 机容量时应保证电动机的额定功率Ped等于或稍大于工作机所需的电动 机功率Pd，即
n0 nm
P T0 9550 0 n0
其它各部分功率、转速和转矩根据已知的传动比计算。
Ped Pd
工作机所需电动机功率为
Pd
KW 式中 Pw为工作机所需功率，指输入输送器轴的功率，KW ； η为电动机至工作机的总效率。
Pw
Pw
Fv 1000
式中 F为工作机的工作阻力，N ；v为工作机的线速度，m/s 。 传动装臵的总效率应为组成传动装臵的各个运动副效率的乘积，即 1 2 3 n 式中 ηi为每一运动副、每对轴承、每个联轴器及传动滚筒的效率。 各种传动机构、轴承、联轴器和滚筒的效率概略值可查表。
计算总效率时应注意以下几点： ① 资料中查出的效率值为一范围时，按具体情况取值，一般可取中 间值。 ② 轴承效率是指一对轴承的效率。 ③ 当动力经过每一个运动副时，都会产生功率损耗，故计算效率时 应逐一计入。
二、选择电动机的转速 除了选择合适的电动机系列和容量外，还要选择适当的电动机转速， 以便确定满足工作机要求的电动机型号。 容量相同的同类型电动机，有几种不同的转速可供设计者选用，如 三相异步电动机的同步转速，一般有3000r/min（2极）、1500 r/min（4极）、1000 r/min（6极）及750 r/min（8极）四种。电动 机的同步转速愈高，磁极对数愈少，其重量愈轻、外廓尺寸愈小、 价格愈低。但是电动机转速与工作机转速相差过多势必使总传动比 加大，致使传动装臵的外廓尺寸和重量增加，价格提高。而选用较 低转速的电动机时，则情况正好相反，即传动装臵的外廓尺寸和重 量减小，而电动机的尺寸和外廓增大，价格提高。因此，在确定电 动机转速时，应进行分析比较，权衡利弊，选择最优方案。 设计中常选用同步转速为1500 r/min或1000 r/min两种电动机，如 无特殊要求，一般不选用3000r/min和750 r/min的电动机。 设计计算传动装臵时，通常用工作机所需电动机功率进行计算，而 不用电动机的额定功率。传动装臵的输入转速可按电动机额定功率 时的转速，即满载转速计算，这一转速与实际工作时的转速相差不 大。