第十二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、第十二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)第十二章 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)由若干個(gè)機(jī)械裝置組成的一個(gè)特定系統(tǒng)，稱為機(jī)械系統(tǒng)。如圖12-1所示為小型甘蔗收割機(jī)是由若干裝置、零件和部件組成的機(jī)械系統(tǒng)。它們是一個(gè)2由確定的質(zhì)量、剛度和阻尼的物體組成并能完成特定功能的系統(tǒng) 圖12-1 小型甘蔗收割機(jī) 現(xiàn)代機(jī)械種類繁多，結(jié)構(gòu)也愈來愈復(fù)雜，但從實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的角度看，主要由動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成。本章主要介紹動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜、細(xì)致和科學(xué)性很強(qiáng)的工作。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)設(shè)計(jì)的理解在不斷的深化，設(shè)計(jì)方法也在不斷地發(fā)展。近年來發(fā)展起來的“優(yōu)化設(shè)計(jì)”、“可靠性設(shè)計(jì)”、“有限元設(shè)

2、計(jì)”、“模塊設(shè)計(jì)”、“計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法已經(jīng)在機(jī)械設(shè)計(jì)中得到了推廣與應(yīng)用。即使如此，常規(guī)設(shè)計(jì)方法仍然是工程技術(shù)人員進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的重要基礎(chǔ)，必須很好的掌握。常規(guī)設(shè)計(jì)方法又可分為理論設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)和模型試驗(yàn)設(shè)計(jì)等。12.1 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則12.1.1機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械設(shè)計(jì)包括以下兩種設(shè)計(jì)：應(yīng)用新技術(shù)、新方法開發(fā)創(chuàng)造新機(jī)械，在原有機(jī)械的基礎(chǔ)上重新設(shè)計(jì)或進(jìn)行局部改造，從而改變或提高原有性能。設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低直接關(guān)系到產(chǎn)品的性能、價(jià)格及經(jīng)濟(jì)效益。 1.機(jī)械設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足以下幾方面的基本要求。 實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能設(shè)計(jì)的機(jī)械能實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能，并在規(guī)定的工作條件下能正常運(yùn)行

3、，并有一定的壽命。 滿足可靠性要求。機(jī)器由許多零件及部件組成，其可靠度取決于零、部件的可靠度。機(jī)械系統(tǒng)的零、部件越多，其可靠度也就越低，因此在機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量減少零件的數(shù)目。但就目前而言，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的可靠度難以提出統(tǒng)一的考核指標(biāo)。 滿足經(jīng)濟(jì)性要求經(jīng)濟(jì)型指標(biāo)是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)，要求設(shè)計(jì)及制造成本低，生產(chǎn)效率高，能源和材料消耗少、維護(hù)及管理費(fèi)用低。 操作方便、工作安全操作系統(tǒng)要簡(jiǎn)便可靠，有利于減輕操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。要有各種保險(xiǎn)裝置，以消除由于誤操作而引起的危險(xiǎn)，避免人身傷害及設(shè)備事故的發(fā)生。 造型美觀、減少污染運(yùn)用工業(yè)藝術(shù)造型設(shè)計(jì)方法對(duì)機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行工業(yè)制造設(shè)計(jì)，使所設(shè)計(jì)的機(jī)器不僅使用性能好、尺寸小

4、、價(jià)格低廉，而且外形美觀、富有時(shí)代特點(diǎn)。機(jī)械產(chǎn)品的制造直接影響到產(chǎn)品的銷售和競(jìng)爭(zhēng)力，當(dāng)前在機(jī)械設(shè)計(jì)中是一個(gè)不容忽視的環(huán)節(jié)。此外，還必須盡可能地降低噪聲，減輕對(duì)環(huán)境的污染。從某種意義上來說，噪聲也是反應(yīng)機(jī)械質(zhì)量的一種綜合指標(biāo)。12.1.2 機(jī)械設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)過程通常可以分為以下幾個(gè)階段：（1）產(chǎn)品規(guī)劃產(chǎn)品規(guī)劃的主要工作是提出設(shè)計(jì)任務(wù)和明確設(shè)計(jì)要求，這是機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品首先需要解決的問題。通常人們是根據(jù)市場(chǎng)需求提出設(shè)計(jì)任務(wù)，通過可靠性分析后才能進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃。（2）方案設(shè)計(jì)在滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書中設(shè)計(jì)具體要求的前提下，由設(shè)計(jì)人員構(gòu)思出多種可行性方案并進(jìn)行分析論證，從中優(yōu)選出一種能完成預(yù)定功能、工作性

5、能可靠、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可行、成本低廉的方案。（3）技術(shù)設(shè)計(jì)在既定設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，完成機(jī)械產(chǎn)品的總設(shè)計(jì)、部件設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)等，設(shè)計(jì)結(jié)果以工程圖及計(jì)算書的形式表達(dá)出來。（4）制造及試驗(yàn)經(jīng)過加工、安裝及調(diào)試制造出樣機(jī)，對(duì)樣機(jī)進(jìn)行試運(yùn)行或在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)試用，將試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題反饋給設(shè)計(jì)人員，經(jīng)過修改完善，最后通過鑒定。與設(shè)計(jì)機(jī)器一樣，設(shè)計(jì)機(jī)械零件也常需擬定出幾種不同的方案，經(jīng)過認(rèn)真比較選用其中最好的一種。設(shè)計(jì)機(jī)械零件的一般步驟如下：根據(jù)機(jī)器的具體運(yùn)轉(zhuǎn)情況和簡(jiǎn)化的計(jì)算方案，確定零件的載荷。根據(jù)零件的工作情況分析，判定零件的失效形式，從而確定其計(jì)算準(zhǔn)則。進(jìn)行主要參數(shù)選擇，選定材料，根據(jù)計(jì)算準(zhǔn)則求出零件的主要尺

6、寸，考慮熱處理及結(jié)構(gòu)工藝性要求等。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。繪制零件工作圖，制定技術(shù)要求，編寫計(jì)算機(jī)說明書及有關(guān)技術(shù)文件。此外在設(shè)計(jì)過程中這些步驟是相互交錯(cuò)、需要反復(fù)進(jìn)行的。應(yīng)當(dāng)指出，在設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)往往將較復(fù)雜的實(shí)際工作情況 進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化，才能應(yīng)用力學(xué)等理論解決機(jī)械零件的設(shè)計(jì)計(jì)算問題，因此，這種計(jì)算或多或少帶有一定的條件性或假設(shè)性，稱為條件性計(jì)算。機(jī)械零件設(shè)計(jì)基本上是按條件性計(jì)算進(jìn)行的，如注意到公式的適用范圍，一般計(jì)算結(jié)構(gòu)具有一定的可靠性，并充分考慮了機(jī)械零件的安全性。為了使計(jì)算結(jié)構(gòu)更符合實(shí)際情況，必要時(shí)可進(jìn)行模型試驗(yàn)。本課程在介紹各種零件設(shè)計(jì)時(shí)，其內(nèi)容的安排順序基本上是按照上述設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行的。122

7、 動(dòng)力系統(tǒng)及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)12.2.1 傳動(dòng)方案的確定為了滿足某一工作機(jī)的性能要求，可采用不同的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)見表12-1、不同的組合布局，依據(jù)總傳動(dòng)比合理分配各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比，從而得到多種傳動(dòng)方案以供分析、比較。合理的傳動(dòng)方案首先要滿足機(jī)器的功能要求。表12-1 常見傳動(dòng)機(jī)構(gòu)表傳動(dòng)方案一般用機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖表示，它反映運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞路線和各部件的組成和連接關(guān)系。如圖12.2 為帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖。12.2帶式輸傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖由圖12.2可見，帶式傳輸機(jī)是由電動(dòng)機(jī)、V帶傳動(dòng)、單級(jí)圓柱齒輪減速器、聯(lián)軸器、滾筒和傳送帶組成的。將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞到運(yùn)輸帶。其傳遞線路如圖12.3單級(jí)圓柱齒輪減速器電動(dòng)機(jī)V帶傳

8、動(dòng)聯(lián)軸器滾筒輸送帶圖12.3帶式輸送機(jī)傳遞線路傳動(dòng)方案的擬定：合理的傳動(dòng)方案，首先應(yīng)滿足工作機(jī)的功能要求，工作可靠，同時(shí)還應(yīng)考慮使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高、便于使用和維護(hù)等。例如圖12.4為在狹小礦井巷道中工作的帶式運(yùn)輸機(jī)在滿足運(yùn)動(dòng)要求時(shí)的3種傳動(dòng)方案。顯然，圖12.4 (a)的方案寬度和長(zhǎng)度尺寸都較大，而且?guī)鲃?dòng)也不適應(yīng)繁重的丁作要求和惡劣的工作環(huán)境；圖12.4 (b)的方案雖然結(jié)構(gòu)緊湊，但在長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的條件下，由于蝸桿傳動(dòng)效率低，功率損失大，因此很不經(jīng)濟(jì)；圖12.4c的方案則寬度尺寸較小，也適應(yīng)在惡劣環(huán)境下長(zhǎng)期連續(xù)工作。 圖12.4傳動(dòng)方案的比較 當(dāng)采用由幾種傳

9、動(dòng)形式組成的多級(jí)傳動(dòng)時(shí)，要合理布置其傳動(dòng)順序，通常應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： (1)帶傳動(dòng)的承載能力較低，在傳遞相同扭矩時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸比其他傳動(dòng)型式大，但傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，有過載保護(hù)作用，因此盡量放在傳動(dòng)裝置的高速級(jí)。 (2)鏈傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻，有沖擊，不適于高速傳動(dòng)，宜布置在傳動(dòng)裝置的低速級(jí)。 (3)蝸桿傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)平穩(wěn)，但效率低，適合于中、小功率，間歇運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合；當(dāng)與齒輪傳動(dòng)同時(shí)應(yīng)用時(shí)，通常將蝸桿傳動(dòng)布置在高速級(jí)，使其傳遞的扭矩較小，以減小蝸輪尺寸，節(jié)省有色金屬，同時(shí)由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度較高，易于形成油膜，傳動(dòng)效率較高。 (4)圓錐齒輪的加工比較困難，特別是大模數(shù)圓錐齒

10、輪，因此只在需要改變軸的方向時(shí)才采用，且應(yīng)盡量放在高速級(jí)，以減小其直徑和模數(shù)。 (5)斜齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性較直齒輪傳動(dòng)好，常用于高速級(jí)或要求傳動(dòng)平穩(wěn)的場(chǎng)合。 (6)開式齒輪傳動(dòng)的工作環(huán)境一般較差，潤(rùn)滑條件不好，磨損較嚴(yán)重，應(yīng)布置在低速級(jí)。12.2.2動(dòng)力系統(tǒng)的選擇動(dòng)力系統(tǒng)包括動(dòng)力機(jī)及其配套裝置，是機(jī)械系統(tǒng)工作的動(dòng)力源。動(dòng)力機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)通常為轉(zhuǎn)動(dòng)，而且速度較高。選擇動(dòng)力機(jī)時(shí)，應(yīng)全面考慮執(zhí)行系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和工作載荷、機(jī)械系統(tǒng)的使用環(huán)境和工況以及工作載荷的機(jī)械特性，使系統(tǒng)既有良好的動(dòng)態(tài)性能，又有良好的經(jīng)濟(jì)性。常用的動(dòng)力機(jī)有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、馬達(dá)等。在機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，選用何種形式的動(dòng)力機(jī)，主要從以下幾個(gè)方面考

11、慮：1.分析工作機(jī)的負(fù)載特性和要求，包括艸作機(jī)械的載荷特性、工作制度、結(jié)構(gòu)布局和工作環(huán)境等。2.分析動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性，包括動(dòng)力機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性以及動(dòng)力機(jī)所能適應(yīng)的工作環(huán)境。使動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械的負(fù)載特性相匹配。3.進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)1同時(shí)可用多種3類型的動(dòng)力機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)經(jīng)濟(jì)性的分析是必不可少的。，電動(dòng)機(jī)由于技術(shù)成熟驅(qū)動(dòng)效率高，與被驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)械連接簡(jiǎn)便、具有良好的調(diào)速性能；便于遠(yuǎn)近距離的控制；同時(shí)價(jià)格低而在非移動(dòng)的機(jī)械中得到廣泛使用。電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分，一般工廠常用三相交流電動(dòng)機(jī)，如圖12.5所示。目前應(yīng)用最廣的是Y系列自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠

12、、啟動(dòng)性能好、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場(chǎng)合，如金屬切削機(jī)床、運(yùn)輸機(jī)、風(fēng)機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、食品機(jī)械等。電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)要根據(jù)電源（交流或直流）、工作條件（溫度、環(huán)境、空間尺寸等）和載荷特點(diǎn)（性質(zhì)、大小、啟動(dòng)性能和過載情況）來選擇。 圖12.5電動(dòng)機(jī) 一般選用交流電機(jī)，其中以三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)用的最多。表12.2所列Y系列電動(dòng)機(jī)為我國(guó)推廣采用的新設(shè)計(jì)產(chǎn)品，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體的場(chǎng)合，適于用在要求+具有較好啟動(dòng)性能的機(jī)械中。在經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合（如起重機(jī)），要求電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小和過載能力大，則應(yīng)選用啟重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)YZ型（籠

13、型）或YZP型（繞線型）。 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防爆式等?？筛鶕?jù)防護(hù)要求進(jìn)行選擇。同一類型的電機(jī)又具有幾種安裝形式，應(yīng)根據(jù)安裝條件確定。表12.2 Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速3000r/minY801-20.75 2825 2.2 2.2 Y802-21.1 2825 2.2 2.2 Y90S-21.5 2840 2.2 2.2 Y90L-22.2 2840 2.2 2.2 Y100L-23 2880 2.2 2.2 Y112M-24 2890 2.2 2.2 Y132S1-25.5

14、 2900 2.0 2.2 Y132S2-27.5 2900 2.0 2.2 Y160M1-211 2930 2.0 2.2 Y160M2-215 2930 2.0 2.2 Y160L-218.5 2930 2.0 2.2 Y180M-222 2940 2.0 2.2 Y200L-130 2950 2.0 2.2 同步轉(zhuǎn)速1500r/minY801-40.551390 2.2 2.2 Y802-40.751390 2.2 2.2 Y90S-41.11400 2.2 2.2 Y90L-41.51400 2.2 2.2 Y100L-42.21420 2.2 2.2 Y100L2-431420 2.

15、2 2.2 Y112M-441440 2.2 2.2 Y132S-45.51440 2.2 2.2 Y132M-47.51440 2.2 2.2 Y160M-4111460 2.2 2.2 Y160L-4151460 2.2 2.2 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 Y180L-422 1470 2.0 2.2 Y200L-430 1470 2.0 2.2 同步轉(zhuǎn)速1000r/minY90S-60.759102.0 2.0 Y90L-61.19102.0 2.0 Y100L-61.59402.0 2.0 Y112M-62.29402.0 2.0 Y132S-639602.0 2.0 Y1

16、32SM1-649602.0 2.0 Y132SM2-65.59602.0 2.0 Y160M-67.59702.0 2.0 Y160L-6119702.0 2.0 Y180L-6159701.8 2.0 Y200L1-618.59701.8 2.0 Y200L2-6229701.8 2.0 Y225M-6309801.7 2.0 同步轉(zhuǎn)速750r/minY132S-82.2 710.0 2.0 2.0 Y132M-83.0 710.0 2.0 2.0 Y160M1-84.0 720.0 2.0 2.0 Y160M2-85.5 720.0 2.0 2.0 Y160L-87.5 720.0 2.

17、0 2.0 Y180L-811.0 730.0 1.7 2.0 Y200L-815.0 730.0 1.8 2.0 Y225S-818.5 730.0 1.7 2.0 Y225M-822.0 730.0 1.8 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0 一、 選擇電動(dòng)機(jī)功率標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)等于或稍大于工作要求的功率。若容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過載、發(fā)熱大而過早損壞；若容量過大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成浪費(fèi)。 電動(dòng)機(jī)的容量主要由運(yùn)行時(shí)發(fā)熱條件限定，在不變或變化很小的載荷下長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行的機(jī)械，只要其電動(dòng)

18、機(jī)的負(fù)載荷不超過額定值，電動(dòng)機(jī)便不會(huì)過熱，通常不必校驗(yàn)發(fā)熱和啟動(dòng)力矩。（12.1）若已知工作機(jī)主軸上的傳動(dòng)滾筒、鏈輪或其他零件上的圓周力（有效拉力）F（N）和圓周速度（線速度）v（m/s ）,則在穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)下工作機(jī)主軸上所需的功率Pw（kW）按下式計(jì)算，若已知工作機(jī)主軸上的傳動(dòng)滾筒、鏈輪或其他零件上的直徑D(mm) 和轉(zhuǎn)速n（r/min），則圓周速度v（m/s）按下式計(jì)算：（12.2）（12.3） 若已知工作機(jī)主軸上的轉(zhuǎn)矩T（Nm）和轉(zhuǎn)速n（r/min），則工作機(jī)主軸上所需的功率Pw（kW）按下式計(jì)算，電動(dòng)機(jī)所需功率Pd（kW）按下式計(jì)算：（12.4） （12.5）式中：-電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)主軸之間

19、的效率。按下列式計(jì)算；其中，1，2，3，n分別為每一傳動(dòng)副（齒輪、蝸桿、帶或鏈）、每對(duì)軸承、每個(gè)連軸器的效率，其值見表12.3。 w工作機(jī)效率 表12.3機(jī)械傳動(dòng)效率類別傳動(dòng)型式效率類別傳動(dòng)型式效率圓柱齒輪傳動(dòng)很好跑合的6級(jí)精度和7級(jí)精度齒輪0.980.99鏈傳動(dòng)焊接鏈0.938級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)0.97片式關(guān)節(jié)鏈0.95加工齒的開式齒輪傳動(dòng)（干油潤(rùn)滑）0.940.96滾子鏈0.96鑄造齒的開式齒輪傳動(dòng)0.900.93無聲鏈0.97圓錐齒輪傳動(dòng) 很好跑合的6級(jí)精度和7級(jí)精度齒輪 0.970.98絲杠傳動(dòng)滑動(dòng)絲杠0.30.6傳動(dòng)（稀油潤(rùn)滑）滾動(dòng)絲杠0.850.958級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)（稀油潤(rùn)

20、滑）0.940.97滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑不良0.94加工齒的開式齒輪傳動(dòng)（干油潤(rùn)滑）0.920.95潤(rùn)滑正常0.97鑄造齒的開式齒輪傳動(dòng) 0.880.92潤(rùn)滑特好0.98蝸桿傳動(dòng)自鎖蝸桿0.40.45滾動(dòng)軸承球軸承0.99單頭蝸桿0.70.75滾子軸承0.98雙頭蝸桿0.750.82聯(lián)軸器浮動(dòng)聯(lián)軸器0.970.99三頭和四頭蝸桿0.80.92齒輪聯(lián)軸器0.99圓弧面蝸桿傳動(dòng)0.850.95彈性聯(lián)軸器0.990.995帶傳動(dòng)平帶無壓緊輪的開式傳動(dòng)0.98萬向聯(lián)軸器（30.97-0.98平帶有壓緊輪的開式傳動(dòng)0.97 萬向聯(lián)軸器（3）0.95-0.97平帶交叉?zhèn)鲃?dòng)0.9復(fù)滑輪組滑動(dòng)軸承（i=2-6）0.9

21、8-0.90V帶傳動(dòng)0.96滾動(dòng)軸承（i=2-6）0.99-0.95同步齒型帶傳動(dòng)0.96.98二 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速同一功率的異步電動(dòng)機(jī)有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min等幾種同步轉(zhuǎn)速。一般來說，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速越高，則磁極對(duì)數(shù)越少，外輪廓尺寸越小，價(jià)格越低；反之轉(zhuǎn)速越低，外輪廓尺寸越大，價(jià)格越高。因此應(yīng)全面分析比較其利弊以選定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。一般選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min、1000r/min的電動(dòng)機(jī)為宜。如無特殊需要，不宜選擇低于750r/min的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)選定的電動(dòng)機(jī)類型、功率及轉(zhuǎn)速，根據(jù)表12.2查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)及外形尺寸，記錄其型號(hào)、額定功率

22、、滿載轉(zhuǎn)速、外形尺寸、中心高、軸伸尺寸、鍵連接尺寸、地腳尺寸等參數(shù)備用。設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置時(shí)一般按電動(dòng)機(jī)實(shí)際所需的功率Pd計(jì)算，也可按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算。轉(zhuǎn)速則取滿載轉(zhuǎn)速。12.2.3計(jì)算總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比一、 計(jì)算總傳動(dòng)比根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速nw，傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比應(yīng)為：(12.6) (12.7)總傳動(dòng)比為各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積，即：式中，i1,i2in為各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。二、 各級(jí)傳動(dòng)比的分配 在已知總傳動(dòng)比時(shí)，如何合理選擇和分配各級(jí)傳動(dòng)比，要考慮以下幾點(diǎn)：（1）各級(jí)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比應(yīng)盡量在表12.4推薦范圍內(nèi)選取。表12.4傳動(dòng)類型傳動(dòng)比的推薦值傳動(dòng)比的最大值一級(jí)圓

23、柱齒輪傳動(dòng)閉式直齒3410斜齒3610開式371520一級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)閉式直齒236斜齒346開式58蝸桿傳動(dòng)閉式74080開式1560120帶傳動(dòng)開口平帶246V帶247鏈傳動(dòng)滾子鏈258 （2）傳動(dòng)比的分配應(yīng)使整個(gè)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)勻稱、尺寸比例協(xié)調(diào)而又不相互干涉，避免干擾碰撞。在二級(jí)減速器中，兩級(jí)大齒輪直徑盡量相近，以利于浸油潤(rùn)滑。（3）一般二級(jí)圓柱齒輪減速器推薦高速轉(zhuǎn)動(dòng)比i1=（1.31.4）i2，錐齒輪傳動(dòng)比可取為i1=0.25i2。(4)傳動(dòng)裝置的實(shí)際傳動(dòng)比要由選定的齒數(shù)或標(biāo)準(zhǔn)帶輪直徑準(zhǔn)確計(jì)算，因而與要求傳動(dòng)比可能有誤差。一般允許工作機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速與要求轉(zhuǎn)速的相對(duì)誤差為（3%5%）三、傳動(dòng)

24、裝置動(dòng)力和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算為了給傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算提供依據(jù)，應(yīng)計(jì)算各傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率等有關(guān)參數(shù)，計(jì)算時(shí)，可將各軸由高速到低速依次編為0軸（電動(dòng)機(jī)軸），軸、軸、，并按此順序進(jìn)行計(jì)算。1. 計(jì)算各軸輸入功率 電動(dòng)機(jī)的計(jì)算功率一般用電動(dòng)機(jī)實(shí)際所需功率Pd作為計(jì)算依據(jù)，則其他各軸輸入功率（kW）（12.8）P1=P001 P2=P112 P3=P223 式中, P0電動(dòng)機(jī)輸出功率, P1 、P2、P3各軸軸輸入功率 01 、12、23相鄰兩軸之間的傳動(dòng)效率。其值見表12.3。2.計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩（Nm）（12.9）其他各軸輸入轉(zhuǎn)矩 （12.10）式中, Td電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩（Nm）

25、T1 、T2、T3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（Nm）2.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)裝置中，各軸轉(zhuǎn)速(r/min)的計(jì)算公式為 （12.11）式中, nm電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)；n1、n2、n3分別為I、 II、 III 軸轉(zhuǎn)速( r/min)；i 01、i12、i23相鄰兩軸間的傳動(dòng)比四、V帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)電動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，常通過V帶傳動(dòng)傳遞到齒輪減速器。一般帶傳動(dòng)選擇在高速級(jí)。具體設(shè)計(jì)見第三章?lián)闲泽w的傳動(dòng)。五、減速器的設(shè)計(jì)減速器是位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的封閉式機(jī)械傳動(dòng)裝置。它由封閉在箱體內(nèi)的齒輪或蝸輪傳動(dòng)所組成，它在機(jī)器中常為一獨(dú)立部件，主要用來降低轉(zhuǎn)速、增大轉(zhuǎn)矩或改變運(yùn)動(dòng)方向。由于其傳遞運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確可靠、結(jié)

26、構(gòu)緊湊、潤(rùn)滑條件良好，效率高、壽命長(zhǎng)，且使用維護(hù)方便，所以得到了廣泛的應(yīng)用。常用的減速器已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)格化，如表12.4所示，設(shè)計(jì)人員可直接選用。具體設(shè)計(jì)見第2四3章齡3輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、第六章軸的設(shè)計(jì)及軸上零件簡(jiǎn)介表12.4 常用的減速器的簡(jiǎn)圖及特點(diǎn)12.3 執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)執(zhí)行系統(tǒng)是指直接完成系統(tǒng)預(yù)期工作任務(wù)的部份。也稱為工作機(jī)。12.3.1執(zhí)行系統(tǒng)的組成及功能組成執(zhí)行系統(tǒng)由執(zhí)行構(gòu)件和與之相連的執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。一、執(zhí)行構(gòu)件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行構(gòu)件是執(zhí)行系統(tǒng)中直接完成工作任務(wù)的零部件。它或是與作業(yè)對(duì)象直接接觸并攜帶它完成完成一定的動(dòng)作（如夾持、搬運(yùn)、轉(zhuǎn)位），或是在作業(yè)對(duì)象上完成一定的動(dòng)作（如噴涂、洗刷、焊接

27、）。執(zhí)行構(gòu)件往往是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一個(gè)或幾個(gè)構(gòu)件。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)用來驅(qū)動(dòng)執(zhí)行構(gòu)件為完成系統(tǒng)要求的作業(yè)動(dòng)作的，不同的執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)作業(yè)動(dòng)作的效能可能不同。例如：工業(yè)機(jī)械手指是夾持工件的執(zhí)行構(gòu)件，驅(qū)動(dòng)其實(shí)現(xiàn)夾持動(dòng)作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以是連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪輪機(jī)構(gòu)、螺旋機(jī)構(gòu)等，或是它們的組合機(jī)構(gòu)，但它們將使機(jī)械手手指夾持工件時(shí)具有不同的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力特性。二、執(zhí)行系統(tǒng)的功能 執(zhí)行系統(tǒng)的功能 歸納起來主要有：夾持搬運(yùn) 搬運(yùn)是指工件從一個(gè)工位到另一個(gè)工位但不限定移動(dòng)路線的動(dòng)作，常見于自動(dòng)生產(chǎn)線或自動(dòng)機(jī)械中。輸送 輸送是指將工件按給定的路線，從一個(gè)位置運(yùn)送到另一個(gè)位置。有直線、環(huán)形和空間輸送之分，也有連續(xù)和間歇輸送之別。

28、分度與轉(zhuǎn)位 有些零件如齒輪在加工時(shí)需要分度1，轉(zhuǎn)塔1車床的刀架要能轉(zhuǎn)位換刀等。檢測(cè) 為了對(duì)工件1的尺寸形狀及性能進(jìn)行檢驗(yàn)和測(cè)量，常需執(zhí)行系統(tǒng)具有檢測(cè)功能。施力 即對(duì)工作對(duì)象施加力或力矩。完成工藝性的復(fù)雜動(dòng)作。三、執(zhí)行系統(tǒng)的分類 執(zhí)行系統(tǒng)可按其運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的不同分為動(dòng)作型、動(dòng)力型和動(dòng)作動(dòng)力型；按行系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)及相互間的聯(lián)系情況分為單一型、相互獨(dú)立型和相互聯(lián)系型。12.3.2機(jī)構(gòu)的選型及常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要性能特點(diǎn)怎樣根據(jù)使用要求和工藝要求制定一個(gè)合理的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，掌握?qǐng)?zhí)行機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)和用什么機(jī)構(gòu)去完成所設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型時(shí)首要考慮的問題。機(jī)構(gòu)的選型影響機(jī)械系統(tǒng)的總體布局，機(jī)構(gòu)系統(tǒng)的工作

29、質(zhì)量，特別是執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否合用常成為設(shè)計(jì)、制造的機(jī)械是否有效地用于生產(chǎn)實(shí)際的關(guān)鍵。 連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、摩擦機(jī)構(gòu)等都是最簡(jiǎn)單的、最基本的機(jī)構(gòu)，它們各自1有不同的運(yùn)動(dòng)特性和動(dòng)力特性。由于機(jī)械的工作對(duì)象和工作條件千變?nèi)f化，工藝動(dòng)作要求亦紛雜各異，單個(gè)機(jī)構(gòu)往往不能滿足這些復(fù)雜多樣的要求，可將單個(gè)機(jī)構(gòu)通過倒置或改變運(yùn)動(dòng)副的形狀或改變某些零件的結(jié)構(gòu)來得到多種多樣的運(yùn)動(dòng)特性。也可根據(jù)單個(gè)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，將它們組合在一起，形成組合機(jī)構(gòu)，以完成預(yù)期的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)要求。常用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)一、連桿機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):連桿機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)副為面接觸，壓強(qiáng)小，承載能力大，耐沖擊:運(yùn)動(dòng)副元素的幾何形狀多為平面或圓柱

30、面，便于加工制造:在原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變情況下，通過改變各構(gòu)件的相對(duì)長(zhǎng)度可以使從動(dòng)件得到不同的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;連桿曲線可以滿足不同運(yùn)動(dòng)軌跡的設(shè)計(jì)要求;構(gòu)件多呈現(xiàn)桿的形狀可擴(kuò)大行程和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。缺點(diǎn):由于運(yùn)動(dòng)積累誤差較大，因而影響傳動(dòng)精度:運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生慣性力，不適于高速轉(zhuǎn)動(dòng):設(shè)計(jì)方法比較復(fù)雜。最常看到的是發(fā)動(dòng)機(jī)上的曲柄活塞連桿機(jī)構(gòu)，空壓機(jī)上也用的是這個(gè)。手動(dòng)壓水機(jī)，縫紉機(jī)踏板機(jī)構(gòu)，港口用的貨物吊，火車輪的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)，汽車車門開閉機(jī)構(gòu) ，碎石機(jī)，沖床，自卸汽車卸料機(jī)構(gòu)等都用到連桿機(jī)構(gòu)。二、凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)凸輪機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：組成凸輪機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)較少，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，只要合理地設(shè)計(jì)凸輪的輪廓曲線就可以使從動(dòng)件獲得各種

31、預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而且設(shè)計(jì)比較容易。缺點(diǎn)：凸輪與從動(dòng)件之間組成了點(diǎn)或線接觸的高副，在接觸處由于相互作用力和相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大的摩擦和磨損。 等速運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：速度有突變，加速度理論上由零至無窮大，從而使從動(dòng)件產(chǎn)生巨大的慣性力，機(jī)構(gòu)受到強(qiáng)烈沖擊剛性沖擊.適應(yīng)場(chǎng)合：低速輕載.等加速等減速運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：加速度曲線有突變，加速度的變化率(即躍度j)在這些位置為無窮大柔性沖擊.適應(yīng)場(chǎng)合：中速輕載.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：有柔性沖擊.適用場(chǎng)合：中速輕載(當(dāng)從動(dòng)件作連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，可用于高速).擺線運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：無剛性、柔性沖擊.適用場(chǎng)合：適于高速. 五次多項(xiàng)式運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：無剛性沖擊、柔性沖擊.適用場(chǎng)合：高速、中載.贊同| 三、間

32、歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是將主動(dòng)件的均勻轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為時(shí)動(dòng)時(shí)停的周期性運(yùn)動(dòng)的機(jī) 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)。間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為單向運(yùn)動(dòng)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)兩類。間歇運(yùn)動(dòng)滿足了很多特定工作條件下的要求，有些運(yùn)動(dòng)只需要來回運(yùn)動(dòng)，有些只需要擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)就可以了，不需要完整的轉(zhuǎn)動(dòng)，所以需要間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來完成這一要求?？梢允∪ゲ恍枰哪芰康睦速M(fèi)，充分利用了機(jī)械的功用。四、直線運(yùn)運(yùn)機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)直線運(yùn)運(yùn)機(jī)構(gòu)主要是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。直線運(yùn)運(yùn)機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單； 降速比大，可以實(shí)現(xiàn)微調(diào)和降速傳動(dòng)；省力，如千斤頂；在一定條件下實(shí)現(xiàn)逆行自鎖，即能夠?qū)⒒剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)檩S線方向的直線運(yùn)動(dòng)，而不能相反，即無論軸線方向的力多大，都不能

33、產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，當(dāng)然也不可能實(shí)現(xiàn)軸向運(yùn)動(dòng)；工作連續(xù)、平穩(wěn)，無噪聲。 缺點(diǎn)：摩擦大，效率低（如果有自鎖要求，效率低于50%）。 五、差動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)差動(dòng)機(jī)構(gòu)可將兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成為一個(gè)運(yùn)動(dòng)或?qū)⒁粋€(gè)運(yùn)動(dòng)1分解為兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)微調(diào)、增力、均衡或補(bǔ)償?shù)饶康?。六、增力機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)增力機(jī)構(gòu)是借助長(zhǎng)度效應(yīng)、角度效應(yīng)和面積效應(yīng)使傳遞的力或力矩的增大，已達(dá)取省力的目的。12.3.3執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1.實(shí)現(xiàn)預(yù)期精度的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要滿足運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作的要求，還要滿足精度的要求。但盲目的提高運(yùn)動(dòng)精度會(huì)增加成本，增加制造的難度，所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)具體情況提出合理的精度2.有足夠的強(qiáng)度、剛度。

34、系統(tǒng)中每個(gè)零件、部件都應(yīng)有足夠的足夠的強(qiáng)度、剛度，尤其動(dòng)力型執(zhí)行系統(tǒng)更是不能忽視。因?yàn)閺?qiáng)度不足會(huì)造成零部件的損壞，甚至出現(xiàn)人為事故。剛度不足造成的過大彈性變形，也會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作。強(qiáng)度和剛度計(jì)算并非任何執(zhí)行系統(tǒng)都是必要的，例如某些動(dòng)作性執(zhí)行系統(tǒng)（包糖機(jī)），主要功能是實(shí)現(xiàn)預(yù)期的動(dòng)作，而受力很小，在這種場(chǎng)合的零、部件尺寸通常由工作和結(jié)構(gòu)的需要而定。3.各執(zhí)行系統(tǒng)間動(dòng)作要協(xié)調(diào)配合。 系統(tǒng)間動(dòng)作要協(xié)調(diào)配合可以防止由于運(yùn)動(dòng)不協(xié)而造成機(jī)件相互碰撞、干涉或工序倒置等事故。在設(shè)計(jì)時(shí)繪制工作圖時(shí)將各個(gè)執(zhí)行構(gòu)件運(yùn)動(dòng)的先后順序、起止時(shí)間和運(yùn)動(dòng)范圍等都畫在工作循環(huán)圖上，以保證運(yùn)動(dòng)的協(xié)調(diào)配合。4.結(jié)構(gòu)合理、造型美觀

35、、便于制造和安裝。設(shè)計(jì)時(shí)要充分注意零、部件的工藝性，使它們既滿足強(qiáng)度、剛度和精度的要求，又便于制造與安裝。與此同時(shí)，不要忽視其美觀性。5.工作安全可靠，有足夠的使用壽命。工作安全可靠是指在一定的使用期限內(nèi)和在預(yù)期的環(huán)境下，能正常工作，不出或少出故障，且使用安金，便于維修和管理。 足夠的使用壽命則指在給定的使用期限內(nèi)能正常工作。執(zhí)行系統(tǒng)的使用壽命與組成系統(tǒng)的零、部件的使用壽命有直接的關(guān)系，通常以最主要、最關(guān)鍵的零、部件的使用壽命來確定。二、執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟。 進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，不存在固定的設(shè)計(jì)步驟，因?yàn)樗驮O(shè)計(jì)內(nèi)容多少，難易程度及設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)有關(guān)，但通常要經(jīng)過如下步驟：1.擬定初步方案。

36、根據(jù)執(zhí)行系統(tǒng)的工作任務(wù)，擬定實(shí)現(xiàn)該任務(wù)的運(yùn)動(dòng)方案，即確定實(shí)現(xiàn)工作任務(wù)的工藝原理、需要幾個(gè)執(zhí)行構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)形勢(shì)。實(shí)現(xiàn)同一個(gè)工作任務(wù)可以采用不同的工藝原理和選擇不同的運(yùn)動(dòng)方案。2.合理選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)類型、擬定機(jī)構(gòu)的組合方案。 運(yùn)動(dòng)方案確定后，要進(jìn)行執(zhí)行機(jī)構(gòu)的類型及其組合選擇。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用是傳遞和變換運(yùn)動(dòng)的，而實(shí)現(xiàn)這種變換的機(jī)構(gòu)并非唯一，需要進(jìn)行分析比較與合理選擇。3.繪制工作循環(huán)圖。 在設(shè)計(jì)有多個(gè)需協(xié)同工作的執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)，道先需要按機(jī)械預(yù)期的功能和選定的工藝過程，把各機(jī)構(gòu)的動(dòng)作次序及時(shí)間用圖形表示出來。這種表示各機(jī)構(gòu)動(dòng)作次序及時(shí)間的圖形稱為工作循環(huán)圖。工作循環(huán)圖是確定各執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)參數(shù)及運(yùn)動(dòng)起止時(shí)間的

37、依據(jù)。繪制工作循環(huán)圖時(shí)必須考慮各執(zhí)行機(jī)構(gòu)能按作業(yè)要求進(jìn)行協(xié)調(diào)配合，不發(fā)生運(yùn)動(dòng)的失調(diào)。4.運(yùn)動(dòng)分析 運(yùn)動(dòng)分析的目的是求出執(zhí)行系統(tǒng)中各構(gòu)件指定點(diǎn)的位置、速度和加速度，必要時(shí)還應(yīng)確定執(zhí)行構(gòu)件上指定點(diǎn)的軌跡，運(yùn)動(dòng)分析也是機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析及系統(tǒng)工藝質(zhì)量分析的基礎(chǔ)。運(yùn)動(dòng)分析常用用圖解法和解析法。對(duì)精度要求較高的執(zhí)行系統(tǒng)，作系統(tǒng)分析時(shí)應(yīng)考慮機(jī)構(gòu)誤差的影響，即進(jìn)行機(jī)構(gòu)精精度分析與計(jì)算。5.動(dòng)力學(xué)分析及承載能力的計(jì)算。 為保證執(zhí)行系統(tǒng)工作是安全、可靠和準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)規(guī)定的功能指標(biāo)，應(yīng)對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)中的構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析及承載能力的計(jì)算，包括強(qiáng)度、剛度、耐磨性和振動(dòng)穩(wěn)定性等，在高溫下工作時(shí)，還應(yīng)考慮材料的熱疲勞和蠕變強(qiáng)度。對(duì)

38、于主要用于實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)和實(shí)現(xiàn)一定動(dòng)作的受力較小的執(zhí)行系統(tǒng)，通常不作承載能力的計(jì)算。12.4 帶式輸送機(jī)實(shí)例設(shè)計(jì)例12.1：圖12.6為帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖, 已知工作條件：鼓輪直徑 ：300mm，傳送帶運(yùn)行速度 :0.7m/s，傳送帶從動(dòng)軸所需扭矩 ： 900Nm，此減速器用于熱處理車間兩件清洗傳送帶的減速，此設(shè)備兩班制工作，工作期限十年，戶內(nèi)使用。試設(shè)計(jì)該帶式輸送機(jī)。圖12.6帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖一、 選擇電動(dòng)機(jī) 1、 電動(dòng)機(jī)類型選擇 由已知條件計(jì)算鼓輪的轉(zhuǎn)速，即： 根據(jù)電源及工作機(jī)工作條件，選用臥式封閉型Y 系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2、電動(dòng)機(jī)功率的選擇 1）、工作機(jī)所需功率 2）、電

39、動(dòng)機(jī)輸出功率為傳動(dòng)裝置的總效率式中為從動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。：V帶傳動(dòng)效率=0.95，圓柱齒輪傳動(dòng)效率為=0.97，滾動(dòng)軸承效率=0.98，彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率=0.99。則：故 根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出功率，查表選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率3）、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 為了便于選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，先推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。V帶的傳動(dòng)比范圍為，高速齒輪傳動(dòng)比,低速齒輪傳動(dòng)比。則傳動(dòng)裝置的總的傳動(dòng)比為故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為 可見同步轉(zhuǎn)速為, 、的電動(dòng)機(jī)均符合要求。通常取選同步轉(zhuǎn)速為的電動(dòng)機(jī)。由表中數(shù)據(jù)可知，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-4，電機(jī)基本參數(shù)表12.5如下：表12.5 電機(jī)基本參數(shù)中心高（mm）外形尺

40、寸（mmmmmm）腳底安裝尺寸（mmmm）地腳螺栓孔直徑K（mm）軸伸尺寸（mmmm）裝鍵部尺寸（mmmm）13212二、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比2、分配各級(jí)傳動(dòng)比 取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為，則兩級(jí)減速器的傳動(dòng)比為兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)齒輪傳動(dòng)比為，低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比為，： 該系統(tǒng)電機(jī)型號(hào)及傳動(dòng)比如表12.6所示。表12.6電機(jī)型號(hào)及傳動(dòng)比方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)質(zhì)量kg傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿轉(zhuǎn)總傳動(dòng)比V帶二級(jí)減速器1Y132S-45.5150014408132.152.512.92三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸為0軸，

41、減速器高速軸為1軸，中速軸為2軸，低速軸為3軸，鼓輪主動(dòng)軸為4，則各軸轉(zhuǎn)速分別為：2、各軸輸入功率 按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率3、各軸轉(zhuǎn)矩4、各軸輸入轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩如下表12.7所示：表12.7 各軸輸入轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速r/min1440576140.4944.59功率kW5.55.174.924.67轉(zhuǎn)矩36.4885.71334.441000.19四、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，帶輪所連減速器高速軸I軸轉(zhuǎn)速為，傳動(dòng)裝置輸入功率為。1、 求計(jì)算功率由表3.5得工作情況系數(shù)，故計(jì)算功率為：2、選擇V帶型號(hào) 根據(jù)，查圖3.8得坐標(biāo)點(diǎn)位于A型界內(nèi)，故初選普

42、通A型V帶。2、 計(jì)算大、小帶輪基準(zhǔn)直徑、由查表3.7可知，應(yīng)不小于75mm，現(xiàn)取 由得 取 4、驗(yàn)算帶速V帶速在范圍內(nèi)，符合要求5、求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a 初步選取中心距取，符合 查表3.3，對(duì)A型V帶選用。由式得6、驗(yàn)算小帶輪包角由得合適7.確定v帶根數(shù)z因，帶速，傳動(dòng)比,查課表3.8和表3.9得.查課本表3.3得=0.98由查課本表3.10得=1.01由公式得故選Z=5根帶。8.計(jì)算作用在帶輪軸上的壓力單根普通帶張緊后的初拉力為計(jì)算作用在軸上的壓軸力V帶的主要參數(shù)如表12.8所示：表12.8V帶的主要參數(shù)名稱結(jié)果 名稱 結(jié)果 名稱 結(jié)果 帶型 傳動(dòng)比 根數(shù)帶輪基準(zhǔn)直徑 基準(zhǔn)長(zhǎng)度 預(yù)緊力

43、中心距 壓軸力9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小帶輪設(shè)計(jì)制造成實(shí)心式帶輪 大帶輪設(shè)計(jì)制造成腹板式帶輪由表3.4查得：；。則帶輪輪緣寬度：。查表得B=80,轂長(zhǎng)L=60，孔徑，而電機(jī)的伸出端軸徑為38，固在電動(dòng)機(jī)與小帶輪之間加一個(gè)聯(lián)軸器，小帶輪與聯(lián)軸器的結(jié)合部分還要增加一根軸，大端直徑為42，小端直徑為38，大端接小帶輪，小端接聯(lián)軸器 在高速軸與大帶輪結(jié)合處軸的直徑最小有公式，軸的材料為45鋼，查課本表6.4得，則，查表得安裝帶輪處直徑，大帶輪直徑 大帶輪主要參數(shù)如表12.9所示：表12.9大帶輪主要參數(shù)L60mm245mmB80mm25mm五、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算選定高速級(jí)

44、齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)： 齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用軟齒面漸開線圓柱直齒輪。齒輪材料及熱處理材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為250HBS，接觸疲勞極限為550620 彎曲疲勞強(qiáng)度為410480取高速級(jí)大齒輪選用鋼經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度220HBS， ，取=500=483 =384 =368 2. 齒輪精度2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)械，速度不高，按GB/T100951998，選用8級(jí)精度3.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸高速級(jí)傳動(dòng)比，高速軸轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)功率齒輪按8精度制造。取中等載荷系數(shù)齒寬系數(shù)，高速級(jí)小齒輪為非對(duì)稱布置小齒輪上轉(zhuǎn)矩彈

45、性系數(shù)取，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪取小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)，取則實(shí)際傳動(dòng)比模數(shù)取，中心距齒寬取4.驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度，因齒輪按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，所以只驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)，齒根修正系數(shù)， 安全（二）低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用軟齒面漸開線圓柱直齒輪。齒輪材料及熱處理材料小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 260HBS ，大齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 240HBS， 安全系數(shù)取 =517 =500 =346 =3382. 齒輪精度按GB/T100951998，選擇8級(jí)3.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸低速級(jí)傳動(dòng)比，高速軸轉(zhuǎn)速傳動(dòng)功率

46、，齒輪按8精度制造。取載荷系數(shù)齒寬系數(shù)彈性系數(shù)取，標(biāo)準(zhǔn)齒輪齒數(shù)，則，取則實(shí)際傳動(dòng)比模數(shù)取，中心距齒寬取4.低速級(jí)齒輪彎曲強(qiáng)度（省略）齒輪的主要尺寸如表12.10所示：表12.10齒輪的主要尺寸單位（mm）高速齒輪低速齒輪小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪齒數(shù)z218735111分度圓直徑73.5304.5122.5388.5模數(shù)3.53.53.53.5齒頂高3.53.53.53.5齒根高4.3754.3754.3754.375齒頂圓直80.5311.5119.5395.5齒根圓直64.75195.75103.75397.75齒寬6560105100六、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（相關(guān)公式請(qǐng)參考第六章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

47、及強(qiáng)度校核章節(jié)）1.軸的選材：選用材料為45鋼，調(diào)質(zhì)。查取碳素鋼、查45鋼取、2.軸的設(shè)計(jì)（1）高速度軸按純扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）， 因軸的最小端開有鍵槽，軸徑增大5%，取高速軸齒輪由于尺寸原因把齒輪與軸做成一體。如圖12.6所示。 圖12.6 高速軸結(jié)構(gòu)圖（2）中間軸按純扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑），取。 中間軸結(jié)構(gòu)圖如圖12.7所示圖12.7中間軸結(jié)構(gòu)圖（3）低速軸按純扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）最小端開有鍵槽，軸徑增大5%，取，低速軸結(jié)構(gòu)圖如圖12.8所示。 圖12.8 低速軸結(jié)構(gòu)圖（4）中間軸的強(qiáng)度校核初步選定高速級(jí)小齒輪為右旋，高速級(jí)大齒輪為左旋；根據(jù)中間軸所受軸向力最小的要求，低速級(jí)小齒輪為左旋，低速級(jí)大齒輪為右旋。根據(jù)要求圖12.9 中間軸的彎矩、扭矩圖齒輪2： 齒輪3： （三）計(jì)算反支力：1 垂直面反支力（XZ平面）。 由繞支點(diǎn)B的力矩和，得： ，方向向