第9章 传动装置的总体设计

安排运力，适用在配送客户较多的地区。 (5)即时配送。
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§9.2 传动装置的总体设计
势，一是为了适应现代社会大规模物流的需要；二是由于现代科学技 术的发展和制造业的进步，为制造大型物流设备提供了可能。例如： 在公路运输方面，已研制出了载重超过500吨的载重汽车；在海运方 面，油轮的最大载重量达到了56.3万吨，集装箱船载重达到了 6790TEU；在航空运输方面，正在研制的货机最大可载300t，比现
(4)因为圆锥齿轮加工较困难，大模数圆锥齿轮的加工尤其如此，故 圆锥齿轮一般应放在高速级，并限制其传动比。 (5)斜齿轮传动的平稳性较直齿传动好，故多用于高速级。 (6)开式齿轮传动的工作环境一般较差，润滑条件不良，故寿命较 短，应布置在低速级。 (7)制动器常设在高速轴，但此时需注意:位于制动器后面的传动机 构不宜采用带传动和摩擦传动。 (8)为简化传动装置，通常将改变运动形式的机构(如连杆机构、凸 轮机构等)布置在传动系统的末端或低速处。 (9)传动装置的布局上要求尽可能做到结构紧凑，匀称;强度和刚度
产现场试用，检验样机是否达到设计要求。针对样机所暴露出的问题
进行修改，使设计更加完善。 5.投入生产
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§9.1 机械设计的一般程序
用修改后的技术文件组织力量进行生产。对于单件生产的机械设
备而言，试制本身就是投产，制成后直接投入使用，在使用中不断总 结经验，为将来改进设计提供依据。
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从而降低传动装置成本;高转速的电机则相反。
通常多选用转速为1000r/min及1500r/min两种电动机，如无
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§9.2 传动装置的总体设计
特殊要求，一般不选用750r/min的电动机。
4.计算总传动比及分配各级传动比
由选定电动机的满载转速n、及工作机转速nW，可得传动装置总传 动比为: (9.4) 总传动比Z与各级传动比i1，i2，…，in的关系为: (9.5) 合理分配各级传动比，可以减小传动装置的结构尺寸、减轻重量等，
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§9.2 传动装置的总体设计
好，适合车间布置情况，以便于工人操作和维修。
(10)在传动装置总体设计中，有时还需要考虑防止因过载而造成
机器或人身事故的问题。为此，可在传动系统的某一环节，加设安全 保险装置。 若在设计任务书中已提供了传动方案，则设计者必须分析研究其 特点。必要时，还可提出改进意见，或另拟传动方案。 各种类型传动机构的主要性能、特点见表9-2。 对初步选定的传动方案，在设计过程中还可能要不断地修改和完
1.计划阶段
在根据生产或生活的需要提出所要设计的新机器后，计划阶段只是 一个预备阶段。此时，对所要设计的机器仅有一个模糊的概念。 在计划阶段中，应对所设计的机器的需求情况做充分的调查研究和 分析。通过分析，进一步明确机器所应具有的功能，并为以后的决策 提出由环境、经济、加工及时限等各方面所确定的约束条件。
善。
9.2.2电动机的选择及运动和动力参数计算
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§9.2 传动装置的总体设计
根据工作载荷的大小及性质、转速高低、启动特性、过载情况、工
作环境、安装空间等方面的条件限制来选择电动机的类型、结构形 式、容量和转速，并确定具体型号。各型号电动机的技术参数，可 通过查阅有关机械设计手册或电动机产品目录获得。 1.类型和结构形式 Y系列的笼型三相异步电动机，适用于无特殊要求的机械;经常启 动、制动、反转的场合。要求电动机的转动惯矩小、过载能力大， 应选用YZ或YZR系列及起重用的三相异步电动机;可根据机器的防 护要求选择开启式、防护式、封闭式、防爆式等结构;根据安装要求 可选择机座固定、端盖凸缘固定等安装形式。
返 回
§9.2 传动装置的总体设计
9.2.1传动方案的确定
所谓传动是传动系统和传动装置的总称，是把原动机的机械能传给
工作机的中间环节。传动系统的作用有两个方面，一是传递运动，如
减速、增速、变速、改变运动形式等;二是传递功率和转矩。在确定传 动方案时，如已知传递的功率P、传动比i及工作条件，可以选择几种
在绘出部件装配草图及总装草图以后，所有零件的结构及尺寸均为已
知。因此，此时可以对各个零件进行精确校核。
(6)草图设计完成以后，即可根据草图已确定的零件基本尺寸，设 计零件的工作图。按最后定型的零件工作图上的结构及尺寸，重新绘
制部件装配图及总装配图。
4.试制及试验 用技术设计所提供的图纸制造出样机，对样机进行试运行或在生
传递路线将各轴由高速至低速依次编号，再按顺序推算各轴的运动和
动力参数。 (1)各轴的转速
(9.6)
式中 nm——电动机满载转速，单位为r/min ; n1，n2，n3 ——分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速，单位为r/min;
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§9.2 传动装置的总体设计
i1i2 ——依次为相邻两轴间的传动比
(2)各轴的输入功率 (9.7)
达到降低成本和结构紧凑的效果。在实际中，由于受齿轮齿数、标准
带轮直径等各种因素的影响，实际传动比与要求常有一定的误差，
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§9.2 传动装置的总体设计
但应控制在5%以内。
5.计算传动装置的运动和动力参数
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， 它们是设计、计算传动件的依据。一般按电动机至工作机之间的运动
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§9.1 机械设计的一般程序
在此基础上，明确地写出设计任务的全面要求及细节，最后形成设计 任务书，作为本阶段的总结。设计任务书大体上应包括:机器的功能、 经济性的估计、制造要求方面的大致估计、基本使用要求及完成设计 任务的预计期限等。此时，对这些要求及条件一般也只能给出一个合 理的范围，而不是准确的数字。例如，可以用必须达到的要求、最低 要求、希望达到的要求等方式予以确定。 2.方案设计阶段 根据设计任务书的要求，设计者通过调查研究，必要时还要进行 试验分析，然后提出若干个可行的方案，通过分析比较，从中选出一 个较好的方案。
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§9.1 机械设计的一般程序
方案设计是下一步技术设计的基础，方案设计的好坏，对设计成功与否 起着至关重要的作用。 3.技术设计阶段 技术设计阶段的目标是总装配草图和部件装配草图。通过草图设计 确定出各部件及零件的外形及基本尺寸，包括各部件间连接零、部件的 外形及基本尺寸。为确定主要零件的基本尺寸，需做以下工作: (1)机器的运动学设计。根据确定的机构方案，确定原动机的参数 (功率、转速、线速度等)及各运动构件的运动参数(转速、速度、加速 度等)。 (2)机器的动力学计算。结合各部分的机构及运动参数，计算各主要
§9.2 传动装置的总体设计
Tw—工作机的阻力矩，单位为Nm;
nw—工作机的转速，单位为r/min。
总效率，按下式计算: (9.3) 式中，η1，η2…，ηn分别为传动装置中每一级传动副(齿轮、蜗杆、 带或链等)、每一对轴承及每个联轴器的效率，可表9-3查出概略值。 3.电动机的转速 容量相同的同类型电动机中，低转速的电机因其极数多，故外廓尺寸 及重量大，价格高;低速电机可使传动装置的传动比及结构尺寸都比较小，
式中
Pd ——电动机输出功率，单位为kW;
P1，P2，P3——分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的输入功率，单位为kW; η1,2—— Ⅰ轴与Ⅱ轴之间的传动效率;
η2,3—— Ⅱ轴与Ⅲ轴之间的传动效率。
注意:传动装置的设计功率通常按实际需要的电动机输出功率Pd计算; 对于通用机器，可以电动机额定功率Ped计算;转速则均按电动机的满
第9章 传动装置的总体设计
§9.1 机械设计的一般程序
§9.2 传动装置的总体设计
§9.1 机械设计的一般程序
机械设计的目的是创造性地实现具有预期功能的新机械或改进现有
机械的功能，设计质量的高低直接关系到机械产品的质量、性能、价
格及经济效益。尽管机械产品的类型很多，但其设计的一般方法都大 致相同。机械设计通常按如下几个步骤进行。
不同的传动方案，一般从传动效率、机构尺寸、质量、传动系统维护、
价格等方面进行综合比较，从中选择出最佳方案。 传动方案通常由运动简图表示，运动简图不仅明确地表示了组成机
器的原动机、传动装置和工作机三者之间的运动和动力传递关系。而
且也是设计传动装置中各零、部件的重要依据。
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§9.2 传动装置的总体设计
(2)链传动运转不均匀、有冲击，故宜布置在低速级。
(3)蜗杆传动适用于传动比大，中、小功率的场合;但其承载能力 较齿轮低，故常布置在传动装置的高速级，以获得较小的结构尺寸和 较高的齿面相对滑动速度，这样有利于形成液体动压润滑油膜，从而 使承载能力和效率得以提高。
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§9.2 传动装置的总体设计
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§9.2 传动装置的总体设计
2.电动机容量
主要根据电动机运行时的发热条件决定。对于一般在不变(或变化
很小)载荷下长期连续运行的机械，所选电动机的额定功率稍大于或等 于所需功率即可。如图9-2所示的皮带运输机，其工作机所需的电动
机
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§9.2 传动装置的总体设计
配送组织的要求比较严格，需要配送组织有较强的计划性和准确度。
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§9.1 机械设计的一般程序
零件上所受的名义载荷。
(3)零件的工作能力设计。已知主要零件所受的名义载荷，即可做
零、部件的初步设计，确定零、部件的基本尺寸。设计所依据的工作 能力准则，需参照零部件的一般失效形式、工作特性、环境条件等合
理地拟定，一般有强度、刚度、振动稳定性、寿命等准则。
案的比较。
由以上分析可知，不同的传动类型具有不同的特点。因此，必须先 了解各种传动机构的性能和特点，这样才能根据设计要求及工作条件
合理选择传动件。
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§9.2 传动装置的总体设计
若采用多级传动、拟定运动简图时，应合理布置传动顺序。通常应考
虑以下几点:
(1)带传动承载能力较低，在传递相同扭矩时，其结构尺寸较啮合 传动大。但传动平稳、能缓冲吸振，因此，应放在传动装置的高速级。
功率为
(9.1)
式中，Pd—所需电动机输出功率，单位为kW; Pw—工作机所需的功率，单位为kW;
η—由电动机至工作机的总效率。
工作机所需工作功率Pw，应由机器工作阻力和运行速度计算求得。 在课程设计中，可按下式计算:
(9.2)
式中 F—工作机的阻力，单位为N； v—工作机的线速度，单位为m/s;
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所以适合采用的对象不多，相对来说，该种配送方式比较适用十生产
和销售稳定、产品批量较大的生产制造型企业和大型连锁商场的部分 商品的配送以及配送中心采用。
(4)定时定路线配送。
这种配送方式是指通过对客户的分布状况进行分析，设计出合理 的运输路线，再根据运输路线安排到达站的时一刻表，按照时一刻表
沿着规定的运输路线进行配送。这种配送方式有利于配送组织计划、
载转速n计算。
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§9.2 传动装置的总体设计
(3)各轴的转矩
(9.8)
式中，T1，T2，T3——分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的输入转矩，单位为 Nm。
6.整理数据、绘制简图
对运动和动力参数应进行整理并列表备查。按国家标准规定的机 构运动简图符号绘制出传动装置方案简图，并注明各传动副的主要参
数。
例题9.1 在室内常温下长期连续工作的带式运输机的机械传动系 统，环境有粉尘，要求传动平稳、维护方便，效率高。
合理的传动方案应满足工作机的性能要求:工作可靠、结构简单、尺寸
紧凑、加工方便、成本低、传动效率高和使用维护Leabharlann Baidu便等。但要使方 案同时满足上述要求往往是有困的.因此，设计者应统筹兼顾，并保证
重点。设计时可同时考虑几个方案，通过分析比较，最后选择其中较
合理的一种。 如图9-1所示为带式运输机的几种传动方案，表9-1为几种传动方
(4)部件装配草图及总装配草图的设计。根据已定出的主要零、部 件的基本尺寸，设计出部件装配草图及总装配草图。需要全面协调各
零件结构尺寸，考虑其结构工艺性，使全部零件有最合理的构形。
(5)主要零件的校核。有一些零件由于具体的结构未定，只能进行 初步计算及设计。
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§9.1 机械设计的一般程序
有的货机运输能力高出50％～100％；在管道运输方面，目前管道最
大直径达到了1220mm。 （2）信息化
人们对信息的重视程度日益提高，要求物流与信息流实现在线或离
线的高度集成，使信息技术逐渐成为物流技术的核心。物流设备与信 息技术紧密结合，实现高度自动化是未来发展的趋势。
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§9.2 传动装置的总体设计