机械传动装置的总体设计

第2章机械传动装置的总体设计

机械传动装置总体设计的任务是选择电动机、确定总传动比并合理分配各级传动比以及计算传动装置的运动和动力参数，为下一步各级传动零件设计、装配图设计作准备。

设计任务书一般由指导教师拟定，学生应对传动方案进行分析，对方案是否合理提出自己的见解。传动装置的设计对整台机器的性能、尺寸、重量和成本都有很大的影响，因此应当合理地拟定传动方案。

2.1 拟定传动方案

1.传动装置的组成

机器通常由原动机、传动装置和工作装置三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可用以改变转速、转矩的大小或改变运动形式，以适应工作装置的功能要求。传动装置的传动方案一般用运动简图来表示。

2.合理的传动方案

当采用多级传动时，应合理地选择传动零件和它们之间的传动顺序，扬长避短，力求方案合理。常需要考虑以下几点：

1）带传动平稳性好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级；

2）链传动平稳性差，且有冲击、振动，宜布置在低速级;

3）蜗杆传动放在高速级时蜗轮材料应选用锡青铜，否则可选用铝铁青铜;

4）开式齿轮传动的润滑条件差，磨损严重，应布置在低速级;

5）锥齿轮、斜齿轮宜放在高速级。

常见机械传动的主要性能见表2-1。

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善。

表2-1 常见机械传动的主要性能

2.2 减速器的类型、特点及应用

减速器是原动机和工作机之间的独立的封闭传动装置。由于减速器具有结构紧凑、传动效率高、传动准确可靠、使用维护方便等特点，故在各种机械设备中应用甚广。

减速器的种类很多，用以满足各种机械传动的不同要求。其主要类型、特点及应用如表2-2所示。为了便于生产和选用，常用减速器已标准化，由专门工厂成批生产。标准减速器的有关技术资料，可查阅减速器标准或《机械设计手册》。因受某些条件限制选不到合适型号的标准减速

器时，则需自行设计和制造。设计时可参考标准减速器的主要参数及有关资料，结合具体要求来确定非标准减速器的主要参数和结构。

表2-2 减速器的类型、特点及应用

名称运动简图推荐传动

比范围

特点及应用单级圆

柱齿轮减速器i≤8～10

轮齿可做成直齿、斜齿或人字齿。直齿用于速

度较低(v≤8m/s）或负荷较轻的传动；斜齿或人

字齿用于速度较高或负荷较重的传动。箱体通常

用铸铁做成，有时也采用焊接结构或铸钢件。轴

承通常采用滚动轴承，只在重型或特高速时，才

采用滑动轴承。其他形式的减速器也与此类同

两级圆柱齿轮减速器展

开

式

i=8～60

两级展开式圆柱齿轮减速器的结构简单，但齿

轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大的

刚度。高速级齿轮应布置在远离转矩输入端，这

样，轴在转矩作用下产生的扭转变形，能减弱轴

在弯矩作用下产生的弯曲变形所引起的载荷沿齿

宽分布的不均匀。建议用于载荷比较平稳的场合。

高速级做成斜齿，低速级可做成直齿或斜齿

同

轴

式

i=8～60

减速器长度较短。两对齿轮浸入油中深度大致

相等。但减速器的轴向尺寸及重量较大；高速级

齿轮的承载能力难于充分利用；中间轴较长，刚

性差，载荷沿齿宽分布不均匀；仅能有一个输入

和输出轴端，限制了传动布置的灵活性

单级锥

齿轮减速器i≤6～8

用于输入轴和输出轴两轴线垂直相交的传动，

可做成卧式或立式。由于锥齿轮制造较复杂，仅

在传动布置需要时才采用

圆锥-圆

柱齿轮减速器i≤8～40

特点同单级锥齿轮减速器。锥齿轮应布置在高

速级，以使锥齿轮的尺寸不致过大，否则加工困

难。锥齿轮可做成直齿、斜齿或曲线齿，圆柱齿

轮可做成直齿或斜齿

蜗杆蜗

杆

上

置

式

i=10～80

蜗杆布置在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑

都较好，同时蜗杆轴承的润滑也较方便。但当蜗

杆圆周速度太大时，油的搅动损失较大，一般用

于蜗杆圆周速度v＜10 m/s的情况

2.3 选择电动机

电动机已经标准化、系列化。选择电动机时，应按照工作机的要求，选择电动机的类型、结构型式、容量（功率）和转速，并确定型号。

2.3.1 电动机类型和结构型式选择

电动机有交流电动机和直流电动机之分，工业上一般都用三相交流电源，因此，无特殊要求一般应选三相交流异步电动机。最常用的电动机是Y 系列自扇冷式笼型三相异步交流电动机。其结构简单、起动性能较好、工作可靠、效率高、价格低、维护方便，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。对于需频繁启动、制动和逆转的机器，要求电动机具有转动惯量小、过载能力大，这时应选用YZ 型（笼型）或YZR 型（绕线性）。

电动机的结构型式，按安装位置不同，有卧式和立式两类。常用结构型式为卧式封闭型电动机。

2.3.2 选择电动机容量

选择电动机容量就是合理确定电动机的额定功率。电动机的功率与电动机的工作性能和经济性能有直接的关系。如果所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，使电动机经常过载而提早损坏;如果所选电动机的功率过大，则电动机经常不能满载运行，功率因数和效率较低，从而增加电能消耗、造成浪费。因此，在设计中一定要选择合适的电动机功率。电动机的功率主要根据工作机的功率来确定。

这类电动机的功率按下述步骤确定： 1.工作机所需功率w P

工作机所需功率w P 应由机器工作阻力和运动参数计算确定，可按设计任务书给定的工作机参数（F 、v 或T 、n ）计算求得。

w

W 1000ηFv

P =

或 w w w 9550ηTn P =