第13章 机械传动系统设计与实践[48页]

13.1 传动装置中原动机的选择
一般工业中多采用电动机作为原动机。电机学是一门重要的学科，有专业技术人员对其 进行研究，但作为机械设计人员，必须对其有一个基本的了解，能够正确的选用和使用电动 机。 选择电动机主要考虑的因素有：电动机型式种类；电动机功率、与转速；电动机安装与防护 型式等。
电动机的种类多种多样，对于不需要调速或者对调速要求不高的一般机械，首选的就是 三相鼠笼型异步电动机，因为它具有结构简单、坚固耐用、工作可靠、价格低廉和维护方便 等优点，它的主要缺点就是调整困难，功率因数较低，启动电流较大及启动转矩较小。 电动机的防护形式有开启式、防护式、封闭式、防爆式和潜水式等数种。通常情况下选用开 启式最便宜，但它只适用于干燥而清洁的环境；对于潮湿、易受风雨侵蚀、多灰尘、易燃易 爆、腐蚀性的环境应该有针对性的做出选择
原动机的运动和动力与工作机的要求往往存在很大差距，主要表现在以下几个方面： 1. 工作及所需要的速度、转矩与原动机提供的不一致； 2. 原动机的输出轴通常只作匀速单方向回转运动，而工作机要求的运动形式往往是多 种多样的，如直线运动、间歇运动、螺旋运动、变速运动等。 3. 很多工作机在工作中需要变速，如果采用调整原动机速度的方法来实现往往很不经 济，甚至很难实现； 4. 某些情况下，需要一个原动机带动若干个装置并输出不同的运动形式和速度。 介于此，我们用传动系统来解决上述存在的问题，一般来说传动系统的设计在机械设计 中是必有的内容。 机械中除了采用机械传动外，还经常采用液压传动、气压传动和电力传动。此时，我们仅讨 论机械传动系统
传动类型
传动效率
传动比
传动类型 蜗杆传动 螺旋传动 连杆机构
传动效率
自锁 0.4～0.45 不自锁 0.7～0.9
滑动 0.3～0.6 滚动≤0.9
高
传动比 8～80 （1000）
1
凸轮机构
低
摩擦轮传动
0.85～0.95
≤5～7
圆周速度 v（m/s） 圆周速度 v（m/s）
15～50
相对 成本 相对 成本
电动机的功率应根据生产机械所需要的功率来选择，尽量使电动机在额定负载下运行。选择 时应注意以下两点：一是如果电动机功率选得过小，会造成电动机长期过载，使其绝缘因发 热而损坏甚至电动机被烧毁。二是如果电动机功率选得过大，其输出机械功率不能得到充分 利用，功率因数和效率都不高，不但对用户和电网不利。而且还会造成电能浪费。可以通过 计算等方法确定电动机的功率，一般情况，需要电动机的功率大小是根据工作机的载荷要 求，并在考虑传动系统中各环节效率的情况下而获得，然后再根据电动机的标准选择电动机 的功率
5～25 （30） 50（80）
5～25
≤5
≤200
相对 成本 低 低 中
中
外廓 尺寸
大
性能特点
过载打滑，传动平稳，缓冲吸振， 可远距离传动，但传动比不恒定
中
传动平稳，能保证固定传动比
平均传动比准确，可在环境恶劣 大 情况下工作，远距离传动，有冲击振
动。
中 传动比恒定，功率和速度适用范
围广，效率高，寿命长 小
表 13-1 常用机械传动机构及其主要性能
传动效率
平带 0.94～0.96 V 带 0.92～0.97 齿形带 0.95～
0.98 开式 0.90～0.92 闭式 0.96～0.97
开式 0.92～0.96 闭式 0.96～0.99
传动比 ≤5～7 ≤10
≤5～8
开式≤3～5 闭式 7～10
圆ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ速度 v（m/s）
机械设计基础
主编：王 毅 程 强 薛云娜 陈照强
目录
第13章 机械传动系统设计与实践
• 13.1 传动装置中原动机的选择 • 13.2 常用机械传动的类型、主要特性及其
选择原则
• 13.3 机械传动系统方案设计 • 13.4 机械传动的运动、动力参数的计算 • 13.5 机械传动系统方案的创新设计 • 13.6 机械传动系统中的减速器 • 13.7 机械设计结构图与零件图表达示例
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学习内容引导
这一章的内容是加强读者的机械设计系统设计能力，应用性很强。这也是读者常常忽略的概 念 机器一般是由原动机、传动系统、工作机三部分组成，随着机电一体化技术的发展，有的机 器还包括控制装置和其他辅助装置。原动机是机器完成工作任务的动力来源，最常用的是电 动机。工作机是直接完成生产任务的执行装置，可以通过选择合适的机构或其组合来实现。 传动系统则是把原动机的运动和动力转化为符合执行机构需要的中间传动装置，是大多数 机器中最重要、最复杂的部分，其质量和成本在整台机器的质量和成本中占有很大的比例， 机器的工作性能在很大程度上取决于传动装置的优劣
13.2 常用机械传动的类型、主要特性及其选择原则
要进行机械传动系统设计，首先要掌握各种传动机构的性能和特点，这是进行机械传动系统 设计的基础。传动机构的类型很多，选择不同类型的传动机构，将会得到不同形式的传动系 统方案，会获得不同的系统工作性能。常用机械传动机构及其主要性能见表
传动类型 带传动 链传动 齿轮传动
选择电动机的转速，应尽量与工作机械需要的转速相同，采用直接传动，这样既可以避免传 动损失，又可以节省占地面积。若难以买到合适转速的电动机，可用带传动进行变速，但其 传动比不宜大于 3。异步电动机同步转速有 3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min 等。 在功率相同的情况下，电动机转速越低体积越大，价格也越高，而且功率因数与效率较低； 高转速电动机也有它的缺点，它的启动转矩较小而启动电流大，拖动低转速的机械时传动不 方便，同时转速高的电动机轴承容易磨损。所以，一般选用 1000r/min 和 1500r/min 的电动 机，它的转速也比较高，但它的适应性较强，功率因数也比较高。一般情况下，电动机的转 速是根据工作机要求的转速或者速度大小，再合理考虑传动系统中减速或增速环节的传动 比后，根据电动机的标准再来确定电动机的转速
高
高中低
中
中
低
中低
高
≤15～25
低
外廓 尺寸 外廓 尺寸
小
性能特点
性能特点 传动比大，传动平稳，结构紧凑， 可实现自锁，效率低
小
传动平稳，能自锁，增力效果好
结构简单，易制造，能传递较大载 小