电动机的选择及传动装置运动和动力参数计算(1)

目录1.设计任务书----------------------------------------------------------------12.电动机的选择计算-------------------------------------------------------13.传动装置的运动和动力参数计算-------------------------------------24.传动零件的设计计算----------------------------------------------------45.轴的设计计算------------------------------------------------------------116.滚动轴承的选择及其寿命计算---------------------------------------157.键联接的选择和验算---------------------------------------------------188.联轴器的选择------------------------------------------------------------209.润滑与密封---------------------------------------------------------------21 10．参考书目-----------------------------------------------------------------22设计题目：用于胶带运输的机械传动装置1、设计任务书设计题目：用于胶带运输机的传动装置，传动装置如图1所示。

电动机带动单级斜齿圆柱齿轮减速器，经皮带传动驱动滚筒回转，滚筒直径400毫米，传动滚筒的圆周力F=900N，带速v=2.3m/s，工作年限8年，2班制工作，运转平稳，小批量生产，工作环境清洁。

前言机械设计课程设计是大三阶段一门非常重要的课程，旨在通过让学生设计齿轮减速器了解一般机械设计过程的概貌，是一门理论与工程并重的课程。

本次课程设计能够让学生深刻了解到机械设计区别于其他学科的显著特征，主要包括以下几点：⑴机械设计是一门强调标准的学科，在设计每一个零件时首先必须考虑是否需要遵循某些标准。

⑵机械设计是注重实际的学科，设计过程不是孤立的，而必须考虑实际使用中的易用性、维护性、运输环境等各种条件，有经验的设计人员区别普通设计者的特点就在于此。

⑶机械设计工作要求设计人员有很好的耐心和缜密的思维，在设计过程中综合考虑多方面因素，从而使设计产品各方面都符合使用需求。

通过本次设计，我们能掌握到一个设计者最基本的技能，学会如何书写标准的设计说明书，了解产品设计的每一个步骤，对我们侧重电学领域的学生来说，学习机械设计过程增强了我们的综合素质，开拓了学科的视野，对我们可靠性专业的学生来说，学习机械设计让我们对更好得了解了产品情况，使我们能以整体的思维看待本专业的问题。

一、设计项目：带式运输机传动装置设计二、运动简图：1)电动机2)V带传动3)减速器（斜齿）4)联轴器5)带式运输机三、运输机数据运输带工作拉力1200F N=运输带工作速度 1.7/=V m s运输带滚筒直径270=D mm（附：运输带绕过滚筒的损失用效率计，效率η=0.97）四、工作条件1)设计用于带式运输机的传动装置2)连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，运输带速允许误差为5%3)使用年限为10年，小批量生产，两班制工作五、设计工作量1)减速器装配图（0号图纸） 1 张2)零件工作图（2号图纸） 2 张3)设计说明书 1 份（本任务书须与设计说明书一起装订成册一并交上）设计说明目录一、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数 (4)1.电动机的选择 (4)2.传动比分配 (4)3.运动和动力参数设计 (5)4. 将运动和动力参数计算结果整理并列于下表 (5)二、传动零件的设计、计算 (6)1. V带传动的设计 (6)2. 带的参数尺寸列表 (8)3.减速器齿轮（闭式、斜齿）设计 (8)4.齿轮其他传动参数 (11)5.齿轮传动参数列表 (11)三、轴与轴承的设计与校核 (11)1.Ⅰ轴（高速轴）的校核 (11)2.Ⅰ轴（高速轴）轴承校核 (15)3.Ⅱ轴（低速轴）与轴承的校核说明 (16)四、键连接的设计与校核 (17)五、联轴器的选择 (18)六、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明 (19)七、箱体结构相关尺寸 (19)八、减速器附件列表 (21)九、设计优缺点及改进意见 (21)十、参考文献 (22)十一、总结 (23)项目-内容设计计算依据和过程计算结果轴的材料选择确定传动零件位置和轮廓线最小轴颈的确定计算各轴段直径轴的材料有碳素钢和合金钢，碳素钢的综合力学性能好，应用范围广，其中以45钢最为广泛。

机械传动装置总体设计方法机器由原动装置、传动装置、执行装置和控制装置四部分组成，传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置。

它可以改变执行装置的速度大小、方向，力或力矩的大小等。

如带式输送机是一台简单机器，电动机是它的原动装置，带传动和减速器是它的传动装置，输送带部分是它的执行装置。

如何对机器的传动装置进行总体设计呢？下面就设计任务、设计内容和设计步骤向大家作详细的介绍。

机械传动装置总体设计任务是选定电动机型号、合理分配各级传动比及计算传动装置的运动和动力参数。

一、电动机的选择一般机械中多用电动机为原动机。

电动机是已经系列化和标准化的定型产品。

设计时，须根据工作载荷大小与性质、转速高低、启动特性、运载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制和经济性等要求从产品目录中选择电动机的类型、结构形式、容量（功率）和转速，并确定电动机的具体型号。

常用的电动机型号及技术数据可由机械设计手册中查取。

那么电动机类型和结构形式如何选择呢？电动机分为交流电动机和直流电动机，工业上常采用交流电动机。

交流电动机有异步电动机和同步电动机两类，异步电动机又分为鼠笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最广泛。

如无特速要求，一般选择Ｙ系列三相交流异步电动机，它高效、节能、噪声小、振动小，运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准（ＩＥＣ），适用于无特殊要求的各种机械设备，设计时应优先选用。

电动机的结构有防护式、封闭自扇式和防爆式等，可根据防护要求选择。

同一类型的电动机又具有几种安装形式，可根据不同的安装要求选择。

其次确定电动机功率其次，电动机功率如何确定？如果选用电动机额定功率超出输出功率较多时，则电动机长期在低负荷下运转，效率及功率因数低，增加了非生产性的电能消耗；如所选电动机额定功率小于输出功率，则电动机长期在过载下运转，使其寿命降低，甚至使电动机发热烧毁。

因此，我们必须通过下面的计算来正确选择电动机。

第1步，确定电动机的输出功率。

一、题目 1：带式输送机的同轴式二级圆柱齿轮减速器设计下图为某厂自动送料输送机的传动系统运动简图。

工作机效率为0.95，每日两班制工作，每班为 8 小时，使用年限为10 年，带式输送机连续单向运转，工作过程有轻度振动，空载启动。

1—电动机2—V带传动3 —同轴式二级圆柱齿轮传动 4 —联轴器 5 —带式输送机二、原始数据运输机工作轴输送带速度v运输带卷筒直径D使用年限(每年按转矩 T(N.m)(m/s)(mm)300 天计 )三、设计内容和要求1、编写设计说明书一份，其内容包括：（1）传动系统方案的分析和拟定；（ 2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数计算；（3）传动零件的设计计算（如齿轮传动、蜗杆传动、带传动等）；（ 4）轴的设计计算； (5) 轴承及其组合部件设计；（6）键连接和联轴器的选择、校核；（ 7）减速器箱体、润滑及附件设计（ 8）装配图和零件图设计；（ 9）轴的强度校核；（10）轴承寿命校核；（ 11）设计小结；（ 12）参考文献。

2、要求（1）减速器装配图 1 张， A0 ；（2）零件图 2 张（输出轴及该轴上的大齿轮），图号自定；（ 3）设计计算说明书 1 份（不少于 1 万字，图文并茂）。

注：本设计任务书与说明书一起装订。

一、题目 2：带式输送机的展开式二级圆柱齿轮减速器设计下图为某厂自动送料输送机的传动系统运动简图。

工作机效率为0.96，每日两班制工作，每班为 8 小时，使用年限为8 年，带式输送机连续单向运转，工作过程有轻度振动，空载启动。

1—电动机 2 — V 带传动 3 —展开式二级圆柱齿轮传动 4 —联轴器 5 —带式输送机二、原始数据运输机工作轴转矩输送带速度v运输带卷筒直径D使用年限(每年按T(N.m)(m/s)(mm)300 天计 )三、设计内容和要求1、编写设计说明书一份，其内容包括：（ 1）传动系统方案的分析和拟定；（2）电动机的选择与传动装置运动和动力参数计算；（3）传动零件的设计计算（如齿轮传动、蜗杆传动、带传动等）；（ 4）轴的设计计算； (5)轴承及其组合部件设计；（ 6）键连接和联轴器的选择、校核；（ 7）减速器箱体、润滑及附件设计（ 8）装配图和零件图设计；（ 9）轴的强度校核；（ 10）轴承寿命校核；（ 11）设计小结；（ 12）参考文献。

机械设计课程设计说明书设计题目：带式运输机上的一级闭式直尺圆柱齿轮减速器学生姓名：何阳专业：交通运输学号：20130504310010指导教师：李粤完成时间：2015年7月2日目录一、设计资料---------------------------------------1二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算-----1三、齿轮传动的设计计算-----------------------------4四、带传动装置的设计-------------------------------7五、轴的设计计算及校核及---------------------------9六、滚动轴承的选择和计算--------------------------19七、键连接的设计----------------------------------20八、联轴器的选择----------------------------------21九、箱体设计及说明--------------------------------21十、润滑和密封的选择------------------------------23 十一、减速器附件的选择及说明----------------------23 十二、设计总结---------------------------------24 十三、参考资料：--------------------------------24一、设计资料1、设计题目设计如图1所示的一级闭式斜齿圆柱齿轮减速器。

图 12、按第50组数据进行设计一级直齿圆柱减速器，拉力 F=1600N ，速度 v=1.7m/s ，直径 D=250mm ，每 天工作小时数：16 小时，工作年限（寿命）：10 年，每年工作天数：365 天，运输带速度允许误差为5%。

配 备有三相交流电源，电压 380/220V 。

3、设计工作量设计说明书一份 减速器装配图（A0）1张 零件图（A3）2张二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算1.电动机的选择 （1）选择电动机的类型按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V ，Y 型。

设计计算说明书启动,运输带速允许误差为5% 。

3、使用期限工作期限为十年，小批量生产，两班制工作。

具体设计内容及步骤：一、电动机选择和运动、动力参数计算(一)、确定电动机的功率1、工作机的功率Pw=FV/1000=1200×1.7/1000=2.04 kW 工作机所需电动机功率Pd = Pw/ŋ传动装置的总效率为ŋ=ŋ1ŋ32ŋ3ŋ4ŋ5由课程设计中表2-5可确定各部分的效率为：V带的传动效率ŋ1=0.96，滚动轴承效率（一对）ŋ2=0.99，闭式齿轮传动效率ŋ3=0.97，联轴器效率ŋ4=0.99，传动滚筒效率ŋ5=0.96；得总效率：ŋ=ŋ1ŋ32ŋ3ŋ4ŋ5=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.859所需电动机的功率为：Pd =Pw/ŋ=2.04/0.859 kW=2.37kW因为动载荷比较平稳，电动机额定功率Ped 略大于Pd即可，由Y系列电动机的技术数据可以确定电动机的额定功率为3 kW。

2、确定电动机转速滚筒轴的工作转速为nw=60×1000×V/(∏×D)=60×1000×1.7/(∏×270)r/min=120.25 r/min由于V带传动的传动比常用范围为2～4，一级圆柱齿轮减速器的传动比≤5，所以总的传动比范围ia≤20。

故电动机转速的可选范围为nd =ianw≤2405 r/min由课程设计书中的表6-164可知符合参数的电动机型号有Y100L-2﹑Y100L2-4﹑Y132S-6﹑Y132M-8, Y100L-2电动机的总传动比大，传动装置的外廓尺寸大，结构不紧凑，不可取。

通过对其它三种型号电动机的转速及其他参数的比较，选取电动机的型号为：Y100L2-4 ,其具体参数为PN =3 kW，n=1420 r/min，TM=2.2 N·m。

一、设计任务1.题目2 —（3）设计一用于带式输送机上的同轴式二级圆柱齿轮减速器。

2.总体布置简图图13.工作情况工作平稳，单向运转4.运输机卷筒扭矩（N•m）运输带速度（m/s）卷筒直径（mm）带速允许偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）1400 0.75 350 5 10 25.（1）电动机的选择与运动参数计算（2）斜齿轮传动设计计算（3）轴的设计（4）滚动轴承的选择（5）键和联轴器的选择与校核（6）装配图、零件图的绘制（7）设计计算说明书的编写6.设计任务（1）减速器总装配图1张（0号或1号图纸）（2）齿轮、轴零件图各一张（2号或3号图纸）（3）设计计算说明书一份二、传动方案的拟定及说明传动方案如总体布置简图（图1）所示，中间传动采用V带传动和同轴式二级减速箱进行降速。

V带传动适用于中高速级，具有结构简单，传动平稳，过载保护等优点；同轴式减速箱横向尺三、电动机的选择（此段计算均查自此书）表，圆柱齿轮传动η四、传动比配置和传动装置运动、动力参数计算(315-⨯6481498.5214=== cos14cos1425531053cos142553''⨯''206设计计算及说明结果1． 高速轴设计1）基本数据转矩1118.71T N m =⋅，转速1576/min n r =，功率17.16P kW = 2）计算作用在轴上的力高速轴小齿轮分度圆直径186.74d mm =周向力：31122118.71102737.1186.74t T F N d ⨯⨯===径向力：tan tan 202737.111028.7cos cos142553n r tF F N αβ==⨯='''轴向力：tan 2737.11tan142553704.4ae t F F N β'''==⨯= 受力分析见图6-1-2（各力已经向中心作等效变换）3）初步确定轴的最小直径 先按《机械设计》式（15-2）（此段未作说明均查自此书）初步估算轴的最小直径。