10.1机械传动系统设计与实践.pptx

机械传动系统设计与实践 一台典型的现代化机器一般是由四个部分组成的，即动力部分、传动部分、执行部分和控制部分。机械传动系统概述机械传动系统是连接原动机和执行系统的中间装置，其作用是将原动机的运动和动力进行转换并传递给执行系统。动力部分传动部分执行部分控制系统 现代化机器的组成机器主体机械传动系统概述设计任务：根据工作要求设计合理的传动系统，使原动机的输出与执行系统的输入相匹配，并能在预定的使用寿命内安全可靠的工作。(1)原动机的选择(2)机械传动系统的方案设计(3)机械传动系统的运动及动力设计(4)机械零、部件的工作能力计算及结构设计机械传动系统概述机械传动系统设计的主要内容 机械传动系统方案设计常用机械传动机构及其主要性能见下表：1.机械传动机构的主要类型及选择 机械传动类型选择的依据执行系统的性能参数和工况要求 原动机的机械特性和调速性能机械传动系统的工作条件(如温度、粉尘、腐蚀、噪声等)性能、尺寸、重量和布置安装等设计要求制造工艺性和经济性要求 机械传动系统方案设计1.机械传动系统的主要类型及选择 机械传动系统的选择原则 执行系统的工况和工作要求与原动机的机械特性相匹配 考虑工作要求传递的功率和运转速度 有利于提高传递效率 尽可能结构简单的单级传动装置 考虑结构布置 考虑经济性 考虑机械安全运转条件机械传动系统方案设计1.机械传动系统的主要类型及选择 在机械传动系统设计中，实现同一种运动形式的变换可能会有好几种选择方案，下表是常用机构的运动形式转变，供选择时参考。机械传动系统方案设计1.机械传动系统的主要类型及选择 常用机构的运动形式转变机械传动系统方案设计2.传动路线的选择 根据从原动机到工作机传递运动和动力的形式，其传动路线常可分为下列三种基本形式：单流传动、分流传动和汇流传动单流传动分流传动汇流传动机械传动系统方案设计3.机构布置的顺序是否能合理布置传动机构顺序，这对传动系统的性能影响很大，一般应考虑以下几个基本点：u机械运转平稳、减小振动 u提高传动系统的效率u结构简单紧凑、易于加工制造u承载能力大、寿命长传动系统的运动和动力计算机械传动系统的主要参数：传动效率、功率、转矩、转速、传动比等转速 速度 转矩作用力功率 单流传动传动比 式中 nd原动机输出轴转速，r/min；nw 工作机输入轴转速，r/min；i1、i2、in、传动系统中的各级装置的传动比单流传动传动效率 各传动机构、联轴器、每对轴承、齿轮副等的传动效率。实例 设计一带式运输机的机械传动系统。已知：卷筒结构，输送带拉力F=5000N，运输带速度v=1.2m/s，卷筒直径D=400mm，单向运转，双班制连续工作，载荷平稳，环境清洁，设计寿命为10年(每年工作300天)。DFv卷筒轴承运输带机械传动系统设计实例通常情况下，原动机均采用电动机驱动，并通过传动系统使带式运输机的卷筒按预定的工作要求运转，安全、可靠工作。初步拟定的传动方案如下四种：机械传动系统设计实例1.机械传动方案的设计I轴II轴卷筒轴方案1方案2方案3方案4（1）选择电动机类型 根据工作要求和工作条件，选用Y系列一般用途的三相异步电动机。（2）计算和选择电动机的容量 1)求工作机所需功率Pw 式中：F运输带的拉力；v输送带的速度；w工作机构的效率(含卷筒及轴承的效率)。w 轴承 卷筒机械传动系统设计实例2.运动和动力参数设计（以方案1为例）由机械设计手册查得：轴承 0.98(滚子轴承)，卷筒 0.96，轴承 卷筒 0.98 0.96 0.94机械传动系统设计实例2.运动和动力参数设计（以方案1为例）2)求电动机所需功率Pd式中：a电动机至驱动卷筒轴的传动总效率。a 带 2轴承 齿 联 带V带传动的效率，取 带 0.95；轴承滚动轴承的效率，取 轴承 0.99(球轴承)；齿齿轮啮合效率，8级精度的一般齿轮传动(稀油润滑)，取 齿 0.97；联联轴器效率，取 联 0.99。a 带 2轴承 齿 联 0.95 0.992 0.97 0.99 0.894 查机械设计手册，选电动机额定功率Ped 7.5kW Pd。3）确定电动机的转速 根据电动机的有关知识可知，通常设计时应优先考虑选择同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机。初步选同步转速为1000r/min。查机械设计手册选定电动机型号为：Y160M-6，其满载转速nm 970r/min。机械传动系统设计实例2.运动和动力参数设计（以方案1为例）4）确定传动系统的总传动比ia并分配各级传动比 确定传动系统的总传动比ia由选定的电动机满载转速nm和驱动卷筒转速nw，求出总传动比ia v 1.2m/s，D 400mm nm 970r/min，机械传动系统设计实例2.运动和动力参数设计（以方案1为例）分配传动系统的传动比 ia i带i齿 取i带 3.5，则i齿 4.845）传动系统的运动和动力参数计算 计算各轴的转速 电动机轴 n0 nm 970 r/min I轴 nI nm/i带 970/3.5 277.14 r/min II轴 nII nI/i齿 277.14/4.84 57.26 r/min 卷筒轴转速 nW nII 57.26 r/min 除分度机构等严格要求速比之外的设计，允许转速(或传动比)有(35)%的误差。机械传动系统设计实例2.运动和动力参数设计（以方案1为例）5）传动系统的运动和动力参数计算 各轴输入功率 电动机轴 P0 Ped 7.5kW(通用机械按电动机额定功率设计)I轴 PI Ped 带 7.5 0.95 7.125 kW II轴 PII PI 轴承 齿 7.125 0.99 0.97 6.84 kW 卷筒轴 Pw PII 轴承 联 6.84 0.99 0.99 6.7 kW 各轴转矩 电动机轴 T0 9550Ped/nm 9550 7.5/970 73.84N m I轴 TI T0i带 带 73.84 3.5 0.95 245.52 N m II轴 TII TIi齿 轴承 齿 245.52 4.84 0.99 0.97 1141.14 N m 卷筒轴 Tw TII 轴承 联 1141.14 0.99 0.99 1118.43 N m 机械传动系统设计实例2.运动和动力参数设计（以方案1为例）机械零、部件的设计是机械设计的重要阶段，该阶段的具体任务是对传动装置中零部件的强度、刚度、寿命等诸方面工作能力进行设计计算；确定各零、部件的尺寸，并对各零、部件进行结构设计。绘出装配图及部装图和零件工作图。（1）带传动的设计计算 （2）齿轮传动的设计计算 （3）联轴器的选择 （4）轴的设计 （5）键的强度校核计算 （6）轴承的寿命校核计算机械传动系统设计实例3.传动系统中机械零部件的设计（以方案1为例）