课程设计设计一带式输送机传动装置.docx
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课程设计设计一带式输送机传动装置
机电工程学院
机械设计课程设计
题目名称设计一带式输送机传动装置
课程名称机械设计课程设计
学生姓名
学号
班级
指导教师
2012年6月18日
计算项目及内容
主要结果
1、课题题目
设计—带式输送机传动装置
传动简图如图1所示。
工作条件:
连续单向运转,载荷平稳,空载起动,使用10年(每年300个工作日),小批量生产,两班制工作,输送机工作轴转速允许误差为±5%。
带式输送机的传动效率为0.96。
图1带式输送机传动简图
图2电动机
带式输送机的设计参数:
输送带的牵引力1.25kN;输送带的速度为:
1.8m/s;输送带滚筒的直径250mm。
简图1中的1、2、3、4、5、6分别为:
1、电动机;2、三角带传动;3、减速器;4、联轴器;5、传动滚筒;6、皮带运输机。
计算项目及内容
主要结果
2、电机的选择
1、类型和结构的选择
①三相交流异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便,但一般应用于工业。
②Y系列电动机是一般用途的全封闭式自扇冷式三相异步电动机,具有效率高、性能好、噪声低、振动小等优点,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机器上,如风机、输送机、搅拌机、农业机械和食品机械等。
③所以,选用Y系列电动机作为带式输送机的电机。
2、功率的确定
电机的容量(功率)选择是否合适,对电动机的工作和经济性都有影响。
当容量小于工作要求时,电动机不能保证工作机的正常工作,或使电动机因长期过载而过早损坏;若容量过大,则电动机价格高,能力不能充分利用,而且因为经常不在满载下运行,其效率和功率因数较低,造成浪费。
①工作机所需功率Pw(KW)
Pw=FwVw/ŋw=1.25KN×1.8m/s÷0.96≈2.34KW
式中,Fw为工作机的阻力,KN;Vw为工作机的线速度,m/s;为工作机的效率,带式输送机可取ŋw=0.96。
②电动机至工作机的总效率ŋ
ŋ总=ŋ1·ŋ2·ŋ3·ŋ4·ŋ5
ŋ1为三角带的传动效率,ŋ2为齿轮传动效率,ŋ3为滚动轴承的效率,ŋ4为联轴器的效率,ŋ5为运输机平型带传动效率。
参考《机械设计课程设计》表3-1机械传动效率概略值,第13页,得:
ŋ总=ŋ1·ŋ2·ŋ3·ŋ4·ŋ5=0.96×0.97×0.98×0.99×0.96≈0.88
③所需电动机的功率Pd(KW)
Pd=Pw/ŋ总=2.34/0.88KW=2.66KW
④电动机额定功率Pm
按Pm≥Pd来选取电动机型号。
电动机功率的大小应视工作机构的负载变化状况而定。
3、转速的确定
①滚筒轴的工作转速为
nw=60×1000Vw/πD=(60×1000×1.8)/(3.14×250)≈138r/min
Vw为皮带输送机的带速,D为滚筒的直径。
②额定功率相同的同类型电动机,有几种不同的同步转速。
例如三相异步电动机有四种常用的同步转速,即3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min。
一般最常用、市场上供应最多的是同步转速为1500r/min和1000r/min的电动机,综合考虑各种情况,决定选用1000r/min的电动机。
③选用Y系列电动机,参考《机械设计课程设计》表17-7Y系列(IP144)三相异步电动机的技术数据,第178页,得:
电动机的型号为Y132S-6,额定功率(Pm)为3KW(实物如图2),满载转速(nm)为960r/min。
2、传动比的分配
1、电动机选定后,根据电动机的满载转速nm和工作机的转速nw即可确定传动系统的总传动比I,即
I=nm/nw=960/138=6.956≈6.96
2、传动系统的总传动比i是各串联机构传动比的连乘积,即
I=i1i2=6.96
式中,i1,i2为传动系统中各级传动机构的传动比。
3、传动比分配的一般原则
①各级传动比可在各自自荐用值的范围内选取。
各类机械传动比荐用值和最大值,参考李育锡的《机械设计课程设计》表3—2各类机械传动的传动比,第14页。
②分配传动比应注意使各传动件的尺寸协调、结构匀称和利于安装。
③传动零件之间不应造成互相干涉。
④使减速器各级大齿轮直径相近,以利于实现油池润滑。
⑤使所设计的传动系统具有紧凑的外廓尺寸。
4、所以,传动系统中V型带机构的传动比i1选择2,则齿轮机构的传动比i2为3.48。
3、传动参数的计算
机器传动系统的传动参数主要是指各轴的转速、功率和转矩,它是进行传动零件设计计算的重要依据。
①各轴的转速n(r/min)
高速轴1的转速:
n1=nm
中间轴2的转速:
n2=n1/i1=960/2=480r/min
低速轴3的转速:
n3=n2/i2=nm/(i1i2)=480/3.48=138r/min
滚筒轴4的转速:
n4=n3=138r/min
式中,nm为电动机的满载速度;i1为高速级传动比;i2为低速级传动比。
②各轴输入功率P(KW)
高速轴1的转速:
P1=Pm=3KW
中间轴2的转速:
P2=P1ŋ1ŋg=3×0.96×0.99=2.85KW
低速轴3的转速:
P3=P2ŋ2ŋg=2.85×0.97×0.99=2.74KW
滚筒轴4的转速:
P4=P3ŋcŋ3=2.74×0.99×0.96=2.60KW
式中,Pm为电动机额定功率(KW);ŋc为联轴器效率;ŋg为一对轴承的效率;ŋ1为V型带传动的传动效率;ŋ2为低速级齿轮传动效率。
③各轴的输入转矩T(N∙m)
高速轴1的转速:
T1=9550P1/n1=9550×3/960=29.84N∙m
中间轴2的转速:
T2=9550P2/n2=9550×2.85/480=56.70N∙m
低速轴3的转速:
T3=9550P3/n3=9550×2.74/138=189.62N∙m
滚筒轴4的转速:
T4=9550P4/n4=9550×2.60/138=179.93N∙m
4、V型带的设计
1、确定计算功率
计算功率Pca是根据传递的功率P和带的工作条件而确定的
Pca=KAP=1.2×3KW=3.6KW
式中,Pca为计算功率,KW;
KA为工作情况系数,这里取KA=1.2,参考,教材第八版《机械设计》表8-7工作情况系数KA,第156页;
P为所传递的额定功率,如电动机的额定功率或名义的负载功率,KW。
2、选择V带的带型
①根据计算的功率Pca和小带轮转速n1,确定普通V带为A型,参考,教材第八版《机械设计》图8-11普通V带选型图,第157页。
②由①可得到小带轮的基准直径范围为80mm≤dd≤100mm,再参考教材第八版《机械设计》的表8-6V带轮的最小基准直径和表8-8普通V带的基准直径系列,确定大小带轮的基准直径,应使dd1≥(dd)min,初选dd1为100mm,dd2=2dd1=200mm,则带速V1为:
V1=πdd1n1/(60×1000)=3.14×100×960/(60×1000)m/s≈5.02m/s
因为算出来的带速为5.02m/s,在5~25m/s范围内,符合要求。
③确定中心距a,并选择V带的基准长度Ld。
根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距,通过计算,
0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)→210mm≤a0≤600mm
初定中心距为a0=300mm。
计算相应的带长Ld0
Ld0≈2a0+π/2×(dd1+dd2)+(dd1+dd2)2/4a0
=2×300+π/2×(100+200)+(100+200)2/(4×300)=1146mm
带的基准长度Ld根据Ld0,参考教材第八版《机械设计》表8-2V带的基准长度系列及长度系数KL,第146页,得Ld=1250mm。
④计算中心距a及其变动范围
传动的实际中心距近似为
a≈a0+(Ld-Ld0)/2=300+(1250-1146)/2=352mm
考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧需要,常给出中心距的变动范围为
amin=a-0.015Ld=352-0.015×1250≈334mm
amax=a+0.03Ld=352+0.03×1250≈390mm
⑤验算小带轮上的包角α1
由设计经验可得,小带轮上的包角α1小于大带轮上的包角α2;小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。
因此,打滑只可能在小带轮上发生。
为了提高带传动的工作能力,应使α1≥900
α1≈1800-(dd2-dd1)×57.30÷a=1800-(200-100)×57.30÷352≈163.70≥900
⑥确定带的根数z
Pca为计算功率,由式Pca=KAP得出,其中,KA为工作情况系数,P为传递的功率;Pr为额定功率,由式Pr=(P0+∆P0)×Ka×KL得出,其中,P0为单根普通V带所能传递的最大功率,参考教材《机械设计》表8—4a单根普通V带的基本额定功率P0,第152页,经计算得P0=0.78KW,∆P0为单根V带额定功率的增量,参考教材第八版《机械设计》表8—4b单根普通V带额定功率的增量∆P0,第153页,经计算得∆P0=0.02KW,Ka为包角不等于1800时的修正系数,参考教材第八版《机械设计》表8—5包角的修正系数,第155页,经计算得Ka=0.96,KL为当带长不等于实验规定的特定带长时的修正系数,参考教材第八版《机械设计》表8—2V带的基准长度系列及长度系数KL,第146页,KL=0.93,则,
Z=Pca/Pr=KAP/[(P0+∆P0)×Ka×KL]=3.6/[(0.78+0.02)×0.96×0.93]≈5.04≤10
为了使各根V带受力均匀,带的根数不宜过多,一般少于10根,经鉴定,符合要求,Z取6。
⑦确定带的初拉力F0
下式中,q为传动带单位长度的质量,kg/m,参考教材第八版《机械设计》表8—3V带单位长度的质量,第149页,得p=0.1kg/m。
F0min=500×(2.5-Ka)Pca/Kazv+qv2=500×(2.5-0.96)×3.6/(0.96×6×5.02)+0.1×5.022≈98.39N
对于新安装的V带,初拉力为1.5F0min;对于运转后的V带,初拉力应为1.3F0min,则初拉力应选F0=1.5F0min。
⑧计算带传动的压轴力Fp
为了设计带轮轴的轴承,需要计算带传动作用在轴上的压轴力Fp,参考教材第八版《机械设计》图8—13压轴力计算示意图,第159页。
Fp=2zF0sin(α1/2)=2×6×1.5×98.39×sin(163.70/2)=1753.13N
式中,α1为小带轮的包角。
⑨V带小轮二维零件图(如图3)
图3
五、圆柱齿轮的设计
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
①按图1所示的传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。
②输送机为一般工作机器,速度不高,可以选用7级精度(GB10095—88)。
③材料的选择,参考教材第八版《机械设计》表10—1常用齿轮材料及其力学特性,第191页,选择小齿轮材料为40Cr(调质),硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差40HBS。
④选小齿轮齿数z1=20,大齿轮齿数z2=3.48×20=69.6,取z2=70。
2、按齿面接触强度设计
由设计公式进行试算,即
(1)确定公式内的各计算数值
①试选载荷系数Kt=1.3。
②计算小齿轮传递的转矩。
T1=(95.5×105P2)/n2=95.5×105×2.85÷480=5.67×104N·mm
③参考教材第八版《
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- 课程设计 设计 一带 输送 传动 装置