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三、传动系统方案设计
3.1传动方案设计
传动系统位于原动机和执行系统之间，将原动机的运动和动力传递给执行系统。除进行功率传递，使执行机构能克服阻力作功外，它还起着如下重要作用：实现增速、减速或变速传动；变换运动形式；进行运动的合成和分解；实现分路传动和较远距离传动。传动系统方案设计是机械系统方案设计的重要组成部分。当完成了执行系统的方案设计和原动机的预选型后，即可根据执行机构所需要的运动和动力条件及原动机的类型和性能参数，进行传动系统的方案设计。
在保证实现机器的预期功能的条件下，传动环节应尽量简短，这样可使机构和零件数目少，满足结构简单，尺寸紧凑，降低制造和装配费用，提高机器的效率和传动精度。
根据设计任务书中所规定的功能要求，执行系统对动力、传动比或速度变化的要求以及原动机的工作特性，选择合适的传动装置类型。根据空间位置、运动和动力传递路线及所选传动装置的传动特点和适用条件，合理拟定传动路线，安排各传动机构的先后顺序，完成从原动机到各执行机构之间的传动系统的总体布置方案。
机械系统的组成为：
原动机 →传动系统(装置)→ 工作机（执行机构）
原动机：Y系列三相异步电动机； 传动系统(机构)：常用的减速机构有齿轮传动、行星齿轮传动、蜗杆传动、皮带传动、链轮传动等，根据运动简图的整体布置和各类减速装置的传动特点，选用二级减速。第一级采用皮带减速，皮带传动为柔性传动，具有过载保护、噪音低、且适用于中心距较大的场合；第二级采用齿轮减速，因斜齿轮较之直齿轮具有传动平稳，承载能力高等
优点，故在减速器中采用斜齿轮传动。根据运动简图的整体布置确定皮带和齿轮
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传动的中心距，再根据中心距及机械原理和机械设计的有关知识确定皮带轮的直径和齿轮的齿数。
故传动系统由“V带传动+二级圆柱斜齿轮减速器”组成。 原始数据：
已知工作机（执行机构原动件）主轴：
转速：nW=10 （r/min） 转矩：Mb =3000 (N.m)
3.2电动机的选择
1）选择电动机类型
按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷式笼型三相异步电动。
2）选择电动机容量
a．工作轴输出功率 ： PW=Mω/1000 (KW)
ω=πnW /30=10π/30=1.047196 (rad/s)
PW=Mω/1000=3000*1.047196/1000=3.14159 KW
注：工作轴——执行机构原动件轴。
b．所需电动机的功率：Pd= PW /ηa
ηa----由电动机至工作轴的传动总效率 ηa =η带×η轴承3×η齿轮2×η联 查表可得：
对于V带传动: η
带
=0.96
齿轮=0.97
对于8级精度的一般齿轮传动：η对于一对滚动轴承：η对于弹性联轴器：η则
轴承
=0.99
联轴器=0.99
ηa =η带×η轴承3×η齿轮2×η联
=0.96×0.993×0.972×0.99 = 0.868
∴ Pd= PW /ηa=3.14159/0.868=3.619 KW
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查各种传动的合理传动比范围值得：
V带传动常用传动比范围为 i带=2～4，单级圆柱齿轮传动比范围为i齿=3～5，则电动机转速可选范围为
nd=i带 ×i齿2×nW =(2～4)( 3～5)2 ×nW =（18 ～100 ）×nW =(18～100)×10 =180～1000 r/min
符合这一转速范围的同步转速有750 r/min和1000 r/min，根据容量和转速，由有关手册查出两种适用的电动机型号，因此有两种传动比方案。
方案 3 4 电动机型号 Y132M1-6 Y160M1-8 额定功率ped/kw 4 4 电动机转速/ r/min 同步 1000 750 满载 960 720 电动机质量/kg 73 118 传动装置的传动比 总传动比 32 24 V带传动比 齿轮传动 2.5 2.5 12.8 9.6 对于电动机来说，在额定功率相同的情况下，额定转速越高的电动机尺寸越小，重量和价格也低，即高速电动机反而经济。若原动机的转速选得过高，势必增加传动系统的传动比，从而导致传动系统的结构复杂。由表中两种方案，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速器的传动比，认为方案1的传动比较合适，所以选定电动机的型号为Y132M1-6。
Y112M-4电动机数据如下:
额定功率：4 Kw
满载转速：n满=960 r/min 同步转速：1000 r/min
3.3传动装置的总传动比和各级传动比分配
1．传动装置的总传动比
i总= n满/ nW =960/10= 96
2． 分配各级传动比
根据《机械设计课程设计》表2.2选取，对于三角v带传动,为避免大带轮直径过大,取i12=2.5；则减速器的总传动比为 i减=i总/2.5=32/2.5=12.8。
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对于两级圆柱斜齿轮减速器,按两个大齿轮具有相近的浸油深度分配传动比,取 ig=1.3id
i减= ig×id = 1.3i2d =12.8 i2d =12.8/1.3=9.8462 id =3.14
ig=1.3id=1.3×3.14=4.082
注：ig -高速级齿轮传动比；
id –低速级齿轮传动比；
3.4传动装置的运动和动力参数计算
计算各轴的转速： 电机轴：n电= 960 r/min
Ⅰ轴 nⅠ= n电/i带=960/2.5=384 r/min Ⅱ轴 nⅡ= nⅠ/ ig=384/4.082=94.07 r/min Ⅲ轴 nⅢ=nⅡ/ id =94.07/3.63=29.96 r/min 计算各轴的输入和输出功率：
Ⅰ轴： 输入功率 PⅠ= Pdη带=3.619×0.96=3.474 kw 输出功率 PⅠ= 3.474η轴承
=3.474×0.99=3.44 kw Ⅱ轴： 输入功率 PⅡ=3.44×η齿轮
=3.44×0.97=3.34 kw 输出功率 PⅡ= 3.34×η轴承
=3.34×0.99=3.30 kw
Ⅲ轴 输入功率 PⅢ=3.30×η齿轮
=3.30×0.97=3.20 kw 输出功率 PⅢ= 3.20×η轴承
=3.20×0.99=3.17 kw
计算各轴的输入和输出转矩：
电动机的输出转矩 Td=9.55×106×Pd /n电=9.55×106×3.619/960=36×103 N·mm
Ⅰ轴： 输入转矩 TⅠ=9.55×106×PⅠ / nⅠ=9.55×106×3.474/384
=86.4×103 N·mm
输出转矩 TⅠ=9.55×106×PⅠ / nⅠ=9.55×106×3.44/384
=85.6×103 N·mm
Ⅱ轴： 输入转矩 TⅡ=9.55×106×PⅡ / nⅡ=9.55×106×3.34/94.07
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