【正文】 2η 3η 4η 5η w分別為帶傳動、齒輪傳動的軸承，齒輪傳動、聯(lián)軸器、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。已知卷筒直徑 D=500mm，運輸帶的有效拉力 F=1500N,運輸帶速度 v=2m/s,卷筒效率為 ，長期連續(xù)工作。 設計傳動裝置時，一般按電動機的 實際輸出功率 Pd計算，轉速則取滿載轉速 nW。 i2 常用傳動機構的性能及適用范圍見表 22。 F— 工作機的工作阻力 V— 工作機卷筒的線速度 T— 工作機的阻力矩 nw— 工作機卷筒的轉速 η w— 工作機的效率 8 表 21 機械傳動和軸承效率的概略值 類型 效率 開式 閉式 圓柱齒輪傳動 — — V 帶傳動 — —— 滾動軸承（每對） — 彈性聯(lián)軸器 — 計算傳動裝置的總效率時需注意以下幾點： （ 1）若表中所列為效率值的范圍時，一般可取中間值 （ 2）同類型的幾對傳動副、軸承或聯(lián)軸器，均應單獨計入總效率 （ 3）軸承效 率均指一對軸承的效率 確定電動機的轉速 同一類型、相同額定功率的電動機低速的級數(shù)多，外部尺寸及重量較大，價格較高，但可使傳動裝置的總傳動比及尺寸減少；高速電動機則與其相反，設計時應綜合考慮各方面因素，選取適當?shù)碾妱訖C轉速。 確定電動機的功率 電動機功率選擇直接影響到電動機工作性能和經(jīng)濟性能的好壞：若所選電動機的功率小于工作要求，則不能保證工作機正常工作；若功率過大，則電動機不能滿載運行 ，功率因素和效率較低，從而增加電能消耗，造成浪費。 選擇電動機類型和結構型式 電動機有交、直流之 分，一般工廠都采用三相交流電，因而選用交流電動機。 故選擇方案 a，采用 V 帶傳動（ i=2~4）和一級圓柱齒輪減速器 (i=3~5)傳動。但若用于鏈式或板式運輸機，有過載保護作用； b 方案 結構緊湊，若在大功率和長期運轉條件下使用，則由于蝸桿傳動效率低，功率損耗大，很不經(jīng)濟； c 方案 寬度尺寸小 ,適于在惡劣環(huán)境下長期連續(xù)工作 .但圓錐齒輪加工比圓柱齒輪困難； d 方案 與 b 方案相比較 ,寬度尺寸較大，輸入軸線與工作機位置是水平位置。下面為圖 1 中 a、 b、 c、 d 幾種方案的比較?，F(xiàn)考慮有以下幾種傳 動方案如圖 21： a) b) 5 I c) d) 圖 21 帶式運輸機傳動方案比較 傳動方案應滿足工作機的性能要求，適應工作條件，工作可靠，而且要求結構簡單，尺寸緊湊，成本低，傳動效率高，操作維護方 便。傳動裝置將原動機的動力和運動傳遞給工作機，合理擬定傳動方案是保證傳動裝置設計質量的基礎。 運輸帶工作拉力 F=_________N 運輸帶工作速度 V=_________m/s 卷筒直徑 D=___________mm 每日工作時間 T=24h 傳動工作年限 a=5 年 卷筒 (工作機 )效率 96% 工作條件 轉動不逆轉，載荷平穩(wěn)，起動載荷為名義載荷的 倍，運輸帶速度允許誤差為 +5% 表 12 原始數(shù)據(jù) 參數(shù) 題號 1 2 3 運輸帶工作拉力 F/（ N） 1900 2100 2020 4 運輸帶工作速度 V/（ m/s） 卷筒直徑 D/(mm) 400 400 450 第二節(jié) 傳動裝置的總體設計 傳動裝置的總體設計，主要包括擬定傳動方案、選擇原動機、確定總傳動比和分配各級傳動比以及計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。 《機械設計基礎》課程設計時間分配如表 11。 （ 5）零件工作圖設計 零件工作圖應包括制造和檢驗零件所需的全部內容。一般先計算外傳動件、后計算內傳動件。 （ 2）傳動裝置的總體設計 根據(jù)設計要求擬定傳動總體布置方案，選擇原動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)。 二、課程設計的內容和任務 課程設計的內容 本課程設計選擇齒輪減速器為設計課題，設計的主要內容包括以下幾方面： （ 1）擬定、分析傳動裝置的運動和動力參數(shù)； （ 2）選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)； （ 3）進行傳動件的設計計算，校核軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵等； （ 4）繪制減速器裝配圖及典型零件圖 ， 用 AutoCAD 繪制； （ 5）編寫設計計算說明書。 （ 2）通過課程設計的實踐使學生掌握一般機械設計的基本方法和程序，培養(yǎng)獨立設計能力。 1 機械設計 課程設計 第一節(jié) 《機械設計 課程設計 》 概述 一、課程設計的目的 《機械設計 》課程是一門 專業(yè)基礎課，目的在于培養(yǎng)學生機械設計能力。課程設計是《機械設計 》課程最后一個重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，也是機電類專業(yè)學生第一次較為全面的機械設計訓練，其目的： （ 1）通過課程設計培養(yǎng)學生綜合運用《機械設計 》課程及其它先修課程的理論知識，解決工程實際問題的能力，并通過實際設計訓練，使理論知識得以鞏固和提高。 （ 3）進行機械設計工作基本技 能的訓練，包括訓練、計算、繪圖能力、計算機輔助設計能力，熟悉和運用設計資料（手冊、圖冊、標準、規(guī)范等）。 2 課程設計的任務 本課程設計要求在 2 周時間內完成以 下的任務： （ 1）繪制減速器裝配圖 1 張（ A1 圖紙）； （ 2）零件工作圖 2 張（軸、 齒輪 ， A3 圖紙）； （ 3）設計計算說明書 1 份 . 三、課程設計的步驟 課程設計是一次較全面較系統(tǒng)的機械設計訓練，因此應遵循機械設計過程的一般規(guī)律，大體上按以下步驟進行： （ 1）設計準備 認真研究設計任務書，明確設計要求和條件，認真閱讀減速器參考圖，拆裝減速器，熟悉設計對象。 （ 3）傳動件設計計算 設計裝配圖前，先計算各級傳 動件的參數(shù)確定其尺寸，并選好聯(lián)軸器的類型和規(guī)格。 （ 4）裝配圖設計 計算和選擇支承零件，繪制裝配草圖，完成裝配工作圖。 （ 6）編寫設計說明書 設計說明書包括所有的計算并附簡圖，并寫出 設計總結。 表 11 課程設計步驟 3 次序 設計內容 時間分配（天） 1 設計準備 和擬定設計方案 3 設計計算 3 4 裝配圖的設計 和繪制 4 5 零件圖 的設計和繪制 2 6 整理 設計說明書 四、設計任務書 設計題目 設計帶式運輸機傳動裝置 原始數(shù)據(jù)見表 12。 一、擬定傳動方案 機器通常由原動機、傳動裝置和工作機三部分組成。課程設計中，學生應根據(jù)設計任務書，擬定傳動方案，分析傳動方案的優(yōu)缺點。 設計時可同時考慮幾個方案，通過分析比較最后選擇其中較合理的一種。 a 方案 寬度和長度尺寸較大，帶傳動不適應繁重的工作條件和惡劣的環(huán)境。宜在惡劣環(huán)境下長期工作。傳動方案簡圖如圖 2： 6 123456 1— V 帶傳動； 2— 電動機； 3— 圓柱傳動減速器； 4— 聯(lián)軸器； 5— 輸送帶； 6— 滾筒 圖 22 帶式運輸機傳動裝置 二、選擇原動機 —— 電動機 電動機為標準化、系列化產(chǎn)品，設計中應根據(jù)工作機的工作情況和運動、動力參數(shù)，根據(jù)選擇的傳動方案，合理選擇電動機的類型、結構型式、容量和轉速，提出具體的電動機型號。交流電動機分異步、同步電動機，異步電動機又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應用最多，目前應用較廣的 Y 系列自扇冷式籠型三相異步電動機，結構簡單、起動性能好，工作可靠、價格低廉、維護方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場 7 合，如運輸機、機床、農機、風機、輕工機械等。 本課程設計的題目為長期連續(xù)運轉、載荷平穩(wěn)的機械，確定電動機功率的原則是： Ped ≥ kPd Pd= Pw/η Pw=FV/1000η w=Tn/9550η w Ped—— 電動機的額定功率 Pd—— 電動機的輸出功率 Pw—— 工作機的輸入功率 η — 電動機至工作機間的總效率 η =η 1η 2η 3……η n η 1η 2η 3……η n分別為傳動裝置中各傳動副（齒輪、蝸桿、帶或鏈、軸承、聯(lián)軸器）的效率，設計時可參考表 21 選取。 三相異步電動機常用的同步轉速有 3000r/min ,1500r/min, 1000r/min, 750r/min,常選用 1500r/min 或 1000r/min 的電動機。 表 22 常用機構的性能及適用范圍 傳動機構 選用指標 平帶傳動 V 帶傳動 鏈傳動 圓柱齒輪傳動 功率（常用值）/kw 小 （≤ 20） 中 （≤ 100） 中 （≤ 100） 大 （最大達 9 50000） 單級傳動比 常用值 2~4 2~4 2~5 3~5 最大值 5 7 6 8 傳動效率 查表 21 許用的線速度 ≤ 25 ≤ 25~30 ≤ 40 6 級精度≤18 外廓尺寸 大 大 大 小 傳動精度 低 低 中等 高 工作平穩(wěn)性 好 好 較差 一般 自鎖性能 無 無 無 無 過載保護作用 有 有 無 無 使用壽命 短 短 中等 長 緩沖吸振能力 好 好 中等 長 要求制造及 安裝精度 低 低 中等 高 要求潤滑條件 不需 不需 中等 高 環(huán)境適應性 不能接觸酸、堿、油、爆炸性氣體 好 一般 設計時可由工作機的轉速要求和傳動結構的合理傳動比范圍，推算出電動機轉速的可選范圍，即 10 nd=(i1 i3…… in) nW nd—— 電動機可選轉速范圍 i1,i2…… in—— 各級傳動機構的合理傳動比范圍 由選定的電動機類型、結構、容量和轉速查手冊，查出電動機型號，并記錄其型號、額定功率、滿載轉速、中心高、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸等。 例 如前圖 a所示帶式運輸機的傳動方案。試選擇合適的電動機 解：（ 1）選擇電動機類型 按已知的工作要求和條件，選用 Y 形全封閉籠型三相異步電動機。取 η 1= η 2= η 3= η 4= η 5= η w= 所以 ηη w=η 1η 22η 3η 4η 5η w= = 所以 pd= Fv/（ 1000η wη） =1500 2/（ 1000 ） KW= 11 （ 3） 確定電動機轉速 卷筒軸的工作轉速為 ： nw =60 1000V/（ ?D） =60 1000 2/（ 500） r/min=按推薦的合理傳動比范圍取 V 帶傳動的傳動比 i1’ =2~4,單級齒輪傳動比 i2’ =3~5 則合理總傳動比的范圍為： i’ =6~20，故電動機轉速的可選范圍為 n’ d= i’ nw =(6~20) ~1528 r/min 符合這一范圍的同步轉速有 750 r/min， 1000 r/min， 1500 r/min。 方案 電動機型號 額定功率 電動機轉速（ r/min） 傳動裝置的的傳動比 Ped/kw 同步轉速 滿載轉速 總傳動比 帶 齒輪 1 Y160M1— 8 4 750 720 3 2 Y132M1— 6 4 1000 960 4 3 Y112M— 4 4 1500 1440 綜合考慮選 Y132M1— 6 電動機，查手冊求出其它尺寸 (中心高、外型尺寸、安裝尺寸、軸伸尺寸、鍵聯(lián)接尺寸等 )。 i2…… in 計算出總傳動比后，應合理地分配各級傳動比，限制傳動件的圓周速度以減少動載荷 ，分配各級傳動比時應注意以下幾點： 12 （ 1）各級傳動的傳動比應在推薦的范圍之內選取。 （ 3）應使各傳動件的尺寸協(xié)調，結構勻稱合理，避免相互干涉碰撞。 四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 為進行傳動件的設計計算，應首先 推算出各軸的轉速、功率和轉矩，一般按由電動機至工作機之間運動傳遞的路線推算各軸的運動和動力參數(shù)。 (3)各軸轉矩： 13 T1=Td i0η 01 T2=T1 i1η 12