带式运输机传动装置的设计机械设计基础课程设计说明书 精品.docx
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带式运输机传动装置的设计机械设计基础课程设计说明书 精品.docx
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带式运输机传动装置的设计机械设计基础课程设计说明书精品
设计题目:
带式运输机传动装置的设计
学院:
专业:
班级:
设计者:
学号:
指导教师:
2014年1月3日
课程设计任务书
2013—2014学年第1学期
学院:
专业班级:
课程名称:
机械设计基础
设计题目:
带式运输机传动装置的设计
完成期限:
自2013年12月30日至2014年1月3日共1周
内
容
及
任
务
一、传动装置简图
二、原始数据
带的圆周力F/N
带速v(m/s)
滚筒直径D/mm
850
1.6
280
三、工作条件
三班制,使用年限10年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运输带速度允许误差为±5%。
三、设计任务
1、设计计算说明书一份,内容包括:
传动方案的分析与拟定、原动机的选择、传动比及分配、传动装置的运动及动力参数计算、V带传动设计、齿轮传动设计、轴的设计、轴承的选择和校核、键连接的选择和校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、减速器附件的选择、润滑和密封、课程设计总结和参考文献。
2、A1装配图1张
进度
安排
起止日期
工作内容
2013.12.30~2014.01.01
编写设计计算说明书
2014.01.02~2014.01.03
绘制装配图
主要
参考
资料
[1]王继焕.机械设计基础(第二版).武汉:
华中科技大学出版社,2011.3
[2]金清肃.机械设计基础课程设计(第二版).武汉:
华中科技大学出版社,2011.4
指导教师(签字):
年月日
系(教研室)主任(签字):
年月日
一、拟定传动方案4
二、选择电动机5
三、传动装置总传动比及其分配7
四、传动装置的运动参数及动力学计算8
五、V带传动设计9
六、齿轮传动设计11
七、轴的设计13
八、轴承的选择和校核21
九、链连接的选择和校核23
十、联轴器的选择25
十一、箱体的结构设计26
十二、减速器附件的选择28
十三、润滑和密封31
十四、课程设计总结32
十五、参考文献32
一、拟定传动方案
结果
1.传动装置简图(设计带式运输机中的单级圆柱齿轮减速器)
4
2
1、V带传动
6
3
2、运输带
3、单级圆柱齿轮减速器
1
4、联轴器
5、电动机
5
6、卷筒
图1—1传动方案简图
1、工作条件:
三班制,使用年限10年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运输带速度允许误差为±5%。
2、原始数据:
滚筒圆周力F=850N;带速V=1.6m/s;滚筒直径D=280mm。
3、传动方案的分析:
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。
传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要,是机器的重要组成部分。
本设计中原动机为电动机,工作机为皮带输送机。
传动方案采用了一级传动,为单级直齿圆柱齿轮减速器。
齿轮传动的传动效率高,适用的功率和速度范围广,使用寿命较长,是现代机器中应用最为广泛的机构之一。
本设计采用的是单级直齿轮传动。
传动方案首先要满足工作机的要求,如传递的功率和转速。
此外,还应该满足结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高、工作可靠、环境适应和操作维护方便等要求。
但是要同时满足所有要求是不可能的,所以,应当根据具体的设计任务统筹兼顾,有侧重的满足工作机的主要要求。
若是多级传动,应对多级传动中各传动机构进行合理的布置。
而我选择的是一级圆柱齿轮减速器,所以就不详述了。
F=850N
V=1.6m/s
D=280mm
二、选择电动机
结果
1、电动机类型和结构型式的选择:
按已知的工作要求和条件,可以选用Y系列三相异步电动机(380V)。
因为Y系列电动机具有高效、节能、噪音小、振动小、运行安全可靠的特点,安装尺寸和功率等级符合国际标准。
电动机的外壳结构形式可选择防护式。
2、电动机容量的选择:
(1)传动装置的总效率:
η总=η带×η轴承2×η齿轮×η联轴器
=0.97×0.99×0.99×0.98×0.99
=0.92
其中,查【2】(表10-2)机械传动和摩擦副的效率概略值,确定各部分的效率:
联轴器效率为0.99,滚动轴承传动效率为0.99(一对),齿轮传动效率为0.98。
(2)电机所需的工作功率:
Pd=FV/(1000η总η机)
=850×1.60/(1000×0.92×0.86)
=1.71kW
其中,三相异步电动机的工作效率可取0.86。
因载荷平稳,电动机额定功率Pcd略大于Pd即可,由【2】第十九章表19-1所示Y系列三相异步电动机的技术参数,选择电动机的额定功率Pcd为2.2kW。
3、电动机转速的选择:
滚筒轴的工作转速:
nw=60×1000V/πD
=60×1000×1.6/(π×280)
=109.13r/min
根据【2】(表2-1),取V带传动比iv=2~4,单级圆柱齿轮传动比范围ic=3~5,则合理总传动比i的范围为i=6~20,故电动机转速的可选范围为:
nd=i×nw=(6~20)×109.13=654.5~2082.6r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min。
由于750r/min无特殊要求,不常用,因此仅将1000r/min、1500r/min同步转速两种方案进行比较
由【2】表19-1查出有二种适用的电动机型号,查得电动机数据及计算出的总传动比列于表2-1中:
方案
电动机型号
额定功率
同步转速
满载转速
总传动比
1
Y100L1-4
2.2kW
1500r/min
1430r/min
13.10
2
Y112M-6
2.2kW
1000r/min
940r/min
8.61
表2-1
综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比,比较两种方案可知:
方案2因电动机转速低,传动装置尺寸较大,价格较高。
方案1适中。
故选择电动机型号Y100L1-4。
4、确定电动机型号
根据以上选用的电动机类型,所需的额定功率及同步转速,选定电动机型号为Y100L1-4。
其主要性能:
额定功率:
2.2KW,满载转速1430r/min,额定转矩2.2。
Y系列三相异步电动机
η总=0.92
Pd=1.71kW
nw=109.13r/min
电动机型号:
Y100L1-4
三、传动装置总传动比及其分配
结果
我们知道,合理的分配各级传动比,是传动装置总体设计中的一个重要问题,它将直接影响传动装置的外廓尺寸、重量及润滑条件。
所以分配传动比要注意以下几点:
(1)各级传动比一般应在常用的范围内,不得超过最大值。
单级传动比的常用值和最大值可查【2】中表2-1。
(2)各级传动零件应做到尺寸协调,结构均匀,避免传动零件之间发生相互干涉或安装不便。
(3)应尽量使传动装置获得较小的外廓尺寸和较小的重量。
计算总传动比及分配各级的传动比
1、总传动比:
i总=n电动/n筒=1430/109.13=13.10
2、分配各级传动比
(1)取i带=4(V带常用传动比iv=2~4)
(2)∵i总=i齿×i带
∴i齿=i总/i带=13.10/4=3.275。
i总=13.10
i带=4
i齿=3.275
四、传动装置的运动及动力参数计算
结果
1、计算各轴转速(r/min)
V带高速轴=满载转速nm=1430(r/min)
减速器高速轴n1=nm/i带=1430/4=357.5(r/min)
减速器低速轴n2=n1/i齿=357.5/3.275=109.10(r/min)
传动滚筒轴n3=n2=109.10(r/min)
2、计算各轴的功率(KW)
电动机实际输出功率Pd=1.71
减速器高速轴P1=Pd×η带=1.71×0.97=1.66KW
减速器低速轴P2=P1×η轴承2×η齿轮=1.66×0.99×0.99×0.98=1.59KW
3、计算各轴转矩
电动机输出转矩Td=9.55Pd/nm=9550×1.71/1430=11.36N•m
减速器高速轴T1=9.55P1/n1=9550×1.66/357.5=44.344N•m
减速器低速轴T2=9.55P2/n2=9550×1.59/109.10=138.45N•m
n1=357.5(r/min)
n2=109.10(r/min)
n3=109.10(r/min)
P1=1.66KW
P2=1.59KW
Td=11.36N•m
T1=44.344N•m
T2=138.45N•m
五、V带传动设计
结果
设计时应注意检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系。
带轮结构形式主要由带轮直径大小决定。
带传动的主要失效形式是打滑和带的破坏。
因此,带传动的设计准则为:
在保证不打滑的条件下,使带具有一定的疲劳强度和寿命。
1、确定设计功率
根据传递的功率Pc、载荷性质、原动机种类和工作情况等确定设计功率:
P=KA×Pc
其中P为设计功率,KA工作情况系数,Pc为所需传递的额定功率。
由【1】中(表9-7)可知KA=1.2,Pc=Pd=1.71KW,P=1.2×1.71KW=2.05KW
2、选择带型
查【2】中(表18-5)得:
选用A型普通V带
3、确定带轮基准直径
国标中规定了普通V带带轮的最小基准直径和带轮的直径系列(见【1】中表9-3)。
其他条件不变时,带轮基准直径越小,带传动越紧凑,但带内的弯曲应力也越大,使带轮的疲劳强度减弱,传动效率下降。
因此,选择小带轮基准直径时,应使得dd1>dmin,并取标准直径。
取dd1=100mm>dmin=75mm
一般情况下,可以忽略滑动率的影响,通过【1】中(P122表达式9-21)计算出大带基准直径dd2,dd2=nm/n1×dd1=1430/357.5×100=400mm。
4、验算带速
由【1】课本P122表达式9-22得
带速V:
V=πdd1nm/60×1000=π×100×1430/60×1000=7.49m/s
在5~25m/s范围内,带速合适。
5、确定带长和中心距
初定中心距:
0.7(dd1+dd2) 带长: Ld=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 =2×500+3.14(100+400)/2+(400-100)×(400-100)/(4×500)=1830mm 根据【1】中(表9-2)选取相近的Ld=1800mm 确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1800-1830)/2=485mm 考虑安装、调整、和补偿紧张的需要,中心距应有一定的变化范围: amin=a-0.015Ld,amax=a+0.03Ld。
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