【文章內容簡介】 第三章傳動裝置的設計與計算 3 傳動裝置的設計和計算 手動絞車是以人力做動力，但對于起重量大的起重機械，人的力量是有限的，且效率 很低，于是就出現(xiàn)了機動絞車，它的動力一般是電動機。要設計這種機動絞車，就要知道 工作機構在提升最大重量時所需要的功率，并由此選擇電動機，設計傳動裝置。 計算卷筒的功率 卷 N =PV 式中 P——— 卷筒鋼絲繩的拉力，此例為 最大 P =3910N； u——— 卷筒鋼絲繩的線速度，此例為吊鉤運動速度的 2 倍 u=046 米 /秒。 則 卷 N =3910180。= 計算卷筒的轉速 電動機類型的選擇 電動機是已經系列化了的標準產品。在設計中，主要根據(jù)所需電動機的輸出功率、工 作條件及經濟要求，從產品目錄中選擇其類型、結構形式、容量（功率）和轉速、并確定 其型號。 因為三相交流異步電動機（特別是鼠籠式感應電動機）具有結構簡單，工作可靠，價 格便宜和維護方便等優(yōu)點，所以應用廣泛。尤其在中小功率，無須調速而又長期帶動穩(wěn)定 或變動載荷的設備中用得較多。 在選擇電動機的類型時，主要考慮的是：靜載荷或慣性載荷的大小，工作機械長期連續(xù)工作還是重復短時工作，工作環(huán)境是否多灰塵或水土飛濺等方面。 對于一般用途，無特殊要求的工作機械（如機床，鼓風機，水泵等）通常選用 J2 或 JO2 型電動機。對于灰塵較多或水土飛濺的地方（如磨粉機，碾米機，農用機械，礦山機 械等）則必須選用 JO2 型封閉自冷式電動機。 對于起動載荷或慣性載荷較大的機械（如連續(xù)運輸機械，壓縮機，錘擊機，柱塞式泵 等），則宜選用 JO3 或 JO2 型電動機。 對于各種型式的起重機，牽引機和冶金機械設備等， 必須選用 JZ， JZR 型起重及冶金 用三相異步電動機。 電動機轉速的選擇 同一功率的異步電動機有每分鐘轉速為 3000， 1500， 1000， 750 的幾種。當工作機械 （如鼓風機，壓縮機等）轉速較高時，一般選用同步轉速為 3000 轉 /分的電動機較為經濟。 如果工作機械的轉速太低（即傳動裝置的總傳動比太大），將導致傳動裝置機構復雜，價 格較高，所以需要全面考慮。 在一般機械中 1500 和 1000 轉 /分的電動機用得最多。它們適應性大，供應普遍。同步 轉速為 750 轉 /分的電動機，只有要求低轉速，在功率較大，起動次數(shù)頻繁等情況下才使 用。 電動機功率的選擇 從類型來講，此例宜選用 JZ 型三相異步電動機，因為這類電動機具有較 高的機械強 度及過載能力，能承受經常的機械沖擊及振動，轉動慣量小，過載能力大，適用于經?？? 速起動及機械制動的場合；從轉速來講，為了使傳動裝置不至于太復雜，電動機的轉速不 宜太高；從功率來講，若考慮機械傳動的總效率在 h = 總 左右，則所需要電動機的功率 為 i = 總 。根據(jù)以上分析，查《機械設計手冊》知，選擇 JZ116 型電動機，其額定功 率N 電 = 千瓦，滿載轉速 n 電 =837 轉 /分。 據(jù)以上選擇所得的電動機型號查得相應的機座型號，從而可得相關的安裝尺寸和電動 機的尺寸參數(shù)，電動機選用 B3 式的機座，型號為 JZ116，相關尺寸參數(shù)如下： A=190， B=140， C=70， D=28， E=60， F=8， G=24， H=112， K=12， AB=245，AC=230， AD=190， HD=265， L=400，單位為 mm。 圖 電動機的安裝及外形尺寸 確定傳動方案，畫出傳動示意圖 為了獲得 i = 總 的降速比，可以采用標準的兩級圓柱齒輪減速器，按冶金工業(yè)出版 社出版的《機械零件設計手冊》第二版中冊表 1725 查得，比較接近的只有名義傳動比為 20，減速器高速軸許用功率 1 N = 千瓦，總中心距為 250 毫米，屬于重型減速器。其標 記為： 畫出傳動示意圖得到第一個傳動方案，由于減速器的實際傳動比為 ，比要求的 偏大，但又找不到其它更合適的減速器，因此決定自行設計一個傳動裝置的方案，由帶傳 動和開式齒輪傳動組成，其傳動示意圖如圖 所示。 分配傳動比 根據(jù)冶金工業(yè)出版社出版的《機械設計自學入門》表 192 推薦的各類傳動機構單級 傳動比的范圍，可將總傳動比 i 總 = 分配為 i 帶 =4， i 齒 = 或 i 帶 =， i 齒 =，使齒輪 的傳動比稍大于帶輪的傳動比，這樣可經濟一些。一對嚙合齒輪的傳動比最好不是整數(shù)，這樣有利齒輪均勻磨損。同時考慮到要增加小 帶輪的包角，最后決定采用第二組傳動比。 傳動示意圖 計算效率、驗算電動機的功率 推薦的各類傳動機構效率和其它資料，可以得到： 則 因此 這說明前面所選的電動機的功率是足夠的。 計算各軸的轉速、功率和轉矩 則 各軸的轉速為； 各軸的功率為； 因此能保證正常工作。 各軸的轉矩為； 吊車在起重時，卷筒的受力情況如圖 所示，在鋼絲繩最大拉力 P的作用下產生的最打轉矩為； 方向為順時針。 但是吊車要提升重物，卷筒應該逆時針轉動才行。因此必須使小齒輪給大齒輪施加一 個作用力 F，使大齒輪產生逆時針方向的轉矩，并且還要使 M 扭大齒 輪 大于 M 扭卷 ，才能提升 起重物。而這個 F 力是由電動機的額定功率N 電 = 千瓦傳遞來的，即電動機軸轉矩 卷筒軸轉矩 計算結果表明， M 扭大齒輪 大于 M 扭卷 ，能夠使卷筒得到逆時針方向的轉動，達到提升起的目的。 現(xiàn)將以上計算 所得數(shù)值列于下表，以備后面進行結構設計和計算時使用。 制動器的選擇 此吊車是靠電動機的正反轉來實現(xiàn)提升和卸下重物的?？紤]到工作中的必要停止，應 設有一個制動裝置（包括制動器及其附件）。制動裝置是用來對運動著的軸產生阻力矩， 并使軸很快地減速或停止轉動的裝置。 制動器的選擇是根據(jù)吊車提升最大重物時的制動力矩要大于軸上的最大轉矩的原則 進行的。即 表 制動安全系數(shù) 那么被制動的軸要選哪一根好呢？本例中有三根軸，可有三個不同的方案。它們的優(yōu) 缺點比較，見表 通過表 三種方案分析，決定采用第三種方案，即以小齒輪軸作為被制動的軸，此 軸的轉矩表 可以知道 M 小齒輪等于 ，其制動力矩為： 按冶金工業(yè)出版社出版的《機械零件設計手冊》第二版中冊表 2444 查得，可選用電 磁閘瓦制動器 JWZ— 200。其產生的制動力矩，當負荷持續(xù)率為 JC=25%時，為 M 制 =， 正好大于 ，完全能夠達到制動的目的。這個制動器的標記為： JWZ200 制動器 ZB11262。 傳動機構的設計和計算 帶傳動 已知帶所傳遞的名義功率 N 電 = 千瓦，參考冶金工業(yè)出版社出版的《機械設計自學 入門》表 74，其具體計算步驟如下： 選取工作情況系數(shù) K 工 =，則計算功率為： 表 方案比較 序 號 方 案 優(yōu) 缺 點 1 電動機轉速高，轉矩小，制動 力矩也小，可選用小型電磁閘瓦制 動器，制動輪能和小帶輪做成一體， 但缺點是電動機軸懸重較大，更主 要的是制動輪表面線速度較高，在 制動過程中發(fā)熱嚴重，會降低制動 輪帶面的摩擦系數(shù)，影響制動輪的 壽命。 2 卷筒軸轉速低，轉矩大， 制動力矩也大，高達 M 制≥ 4484≥6726 公斤厘米，要 選用較大的電磁閘瓦制動器， 所需 的制動輪直徑（ 400 毫米）和寬度 （ 190 毫米）也都較大，裝配時受到 相鄰兩軸空間位置的限制，結構上 可能無法實現(xiàn)。 3 小齒輪軸轉速介于上面兩 者之間，位置也足夠，且布置 均勻，結構緊湊。 三角膠帶計算長度為 選取 A型帶相近的計算長度 L 計 =2533 毫米，其內周長 L 內 =2500 毫米； 實際中心距 a 應為： 驗算小帶輪包角