13.5　传动装置总体设计计算示例

例13-1：已知带式运输机的驱动滚筒的圆周力（牵引力）F=6 500N，带速v=0.45m/s，滚筒直径D=350mm。运输机在常温下连续单向工作，载荷较平稳，工作环境有粉尘，工作现场有三相交流电源。试对该带式运输机的传动装置进行总体方案设计。

解：1.传动方案的拟定

为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动滚筒的转速

一般常选用同步转速为1 000r/min或1 500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置的总传动比约为41或61。根据总传动比的数值，可初步拟定如图13-5所示的三种传动方案。

图13-5　带式运输机的传动方案

（a）V带-闭式齿轮传动；（b）闭式齿轮-链传动；（c）闭式齿轮-开式齿轮传动

对三种传动方案进行分析比较可知：方案a制造成本低，但长度尺寸大，带的寿命短，而且不宜在恶劣的环境中工作；方案b齿轮传动在高速级，减速器的尺寸小，另外链传动的整体尺寸也小，因而具有结构紧凑、环境适应性好的特点；方案c减速器的尺寸也小，但开式齿轮不宜在恶劣的环境中工作，若开式齿轮的传动比较小，则中心距较短，可能会使滚筒与开式小齿轮轴相干涉。所以综合考虑选用方案b。

2.电动机的选择

1）电动机的类型和结构形式　按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y系列三相交流异步电动机，结构形式为卧式封闭型。

2）电动机的额定功率　按式（13-2），工作机所需的功率为

按表1-10查得各部分效率为：弹性联轴器效率η1=0.99，闭式齿轮传动（8级精度）效率η2=0.97，滚动轴承效率（一对）η3=0.99，开式滚子链传动效率η4=0.92，传动滚筒效率η5=0.96，则传动装置的总效率为

按式（13-4），工作机所需电动机的功率为

由表2-1选取电动机的额定功率Ped=4kW。

3）电动机的型号　初选常用同步转速为1 500 r/min或1 000r/min的两种电动机。按电动机的额定功率Ped=4kW和两种同步转速，查表2-1可得两种型号的电动机为Y112M-4和Y132M1-6。根据电动机的满载转速nm和滚筒转速nw，按式（13-6）可计算得出传动装置的总传动比。现将这两种电动机的技术数据和总传动比列于表13-2，以供比较。

表13-2　电动机技术数据和总传动比

由表13-2中数据可知，方案1电动机转速高，价格低，但总传动比大。为了合理地分配各级传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案2，即选定电动机的型号为Y132M1-6。查表2-3可知，该电动机的中心高H=132mm，轴外伸轴径D=38mm，轴外伸长度E=80mm。

3.传动比的分配

按表1-9，取链传动的传动比i3=3，则减速器的总传动比为

二级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为

低速级的传动比为

所得i1、i2值均符合一般圆柱齿轮传动单级传动比的常用范围。

4.传动装置运动和动力参数的计算

1）各轴转速　设电动机轴为0轴，减速器的高速轴为Ⅰ轴、中间轴为Ⅱ轴、低速轴为Ⅲ轴，链传动的高速轴为Ⅳ轴、低速轴为Ⅴ轴，如图13-5b所示，则各轴转速为

2）各轴输入功率　按电动机输出功率Pd计算各轴输入功率，即

P0=Pd=3.777kW

PⅠ=P0η1=3.777×0.99=3.739kW

PⅡ=PⅠη2η3=3.739×0.97×0.99=3.591kW

PⅢ=PⅡη2η3=3.591×0.97×0.99=3.448kW

PⅣ=PⅢη3η1=3.448×0.99×0.99=3.379kW

PⅤ=PⅣη3η4=3.379×0.99×0.92=3.078kW

3）各轴输入转矩

将上述运动和动力参数的计算结果列入表13-3中，供以后设计计算使用。

表13-3　各轴的运动和动力参数