爬坡加料机设计Word文档下载推荐.docx
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4.4各个轴的输出转矩计算8
五、V带传动的设计及计算8
5.1确定计算功率8
5.2确定V带的带型及带速8
5.3确定V带的中心距a和基准长度9
5.4验算小带轮上的包角9
5.5计算带的根数9
5.6计算单根带初拉力的最小值10
5.7计算带传动的压轴力10
5.8确定V带截面尺寸10
六、V带带轮的设计及计算10
6.1选择带轮材料10
6.2选择带轮结构形式10
6.3确定带轮的轮槽12
七、齿轮传动12
7.1高速级齿轮计算12
7.2低速级齿轮计算15
八、轴的设计18
九、轴承的校核21
十、联轴器设计22
十一、卷扬机设计22
11.1钢丝绳的选择22
11.2卷筒的结构设计及计算23
十二、小车的设计27
12.1轨道27
12.2车轮27
12.3车轮直径28
十三、制动器的选择28
十四、Pro/E三维建模及仿真29
14.1电动机模型29
14.2带传动模型29
14.3减速器模型29
14.4联轴器模型30
14.5卷扬机模型30
14.6小车模型32
14.7制动器模型33
14.8运动仿真34
十五、ANSYS有限元分析35
十六、结论36
十七、参考文献36
37
摘要
生产流程中,爬坡加料机可把块状、颗粒状物料从贮料仓中均匀、定时、连续地给到受料装置中去,在砂石生产线中可为破碎机械连续均匀地喂料,并对物料进行粗筛分,广泛用于冶金、煤矿、选矿、建材、化工、磨料等行业的破碎、筛分联合设备中。
本文首先分析了爬坡加料机的工作原理,确定了传递方案并画出了它的机构运动简图,结合题目中所提供的数据确定了电动机的功率和转速,然后运用齿轮传动原理,设计并计算了减速传递装置,其次综合各机构设计了卷扬机的结构,最后利用AutoCAD绘制了减速传动装置装配图及各零件图,通过Pro/E建立了爬坡加料机的三维模型并进行了运动仿真。
关键字:
AutoCAD、Pro/E、运动仿真
一、机械设计任务书
爬坡加料机设计
1.1设计题目简介
1—卷扬机2—传动装置3—滑轮4—小车5—电动机6—导轨(β=60°
)
如图为爬坡加料机的工作示意图。
电动机通过传动装置实现减速后驱动卷扬机工作,卷扬机通过钢缆拖动小车沿导轨做往复运动。
原动机为三相交流电动机,单班制间歇运转,轻微振动,较大灰尘,小批量生产。
设计参数与要求:
题号
装料所受重力G(N)
导轨长度L(mm)
运行速度ν(m/s)
轮距l(mm)
3
4000
660
0.4
500
1.2设计任务
1、确定传动方案,绘制机构运动简图。
2、确定电动机的功率和转速。
3、设计减速传动装置。
4、设计卷扬机结构。
5、绘制减速传动装置装配图。
6、绘制主要零件图。
7、利用Pro/E软件建立三维模型并仿真。
8、编写设计计算说明书。
二、传动方案的拟定及选择
2.1传动方案分析
根据任务书的要求,传动装置应满足工作可靠、传动效率高、结构简单、尺寸紧凑、成本低廉、使用和维护方便的要求。
2.2传动方案确定
为了确定传动方案,由已知条件计算出卷扬机的转速:
nw=v2πr=vπD=60×
1000×
0.4π×
500=15.29r/min
选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电机,则可估算出传动装置的总传动比:
i总=150015.29=98或i总=100015.29=65
根据算出的传动比,我们想到了三种传动方案:
方案一:
带-单级圆柱齿轮减速器
图一
传动装置简单,采用带传动,安装维修方便,且有缓冲过载作用,噪声较低,但不适合高速重载。
方案二:
单级蜗杆减速器
图二
结构紧凑,传动平稳,噪声较低,但传动效率低,而且蜗轮市场价格高,生产成品高。
方案三:
二级圆柱齿轮减速器
图三
齿轮相对于轴承对称布置,载荷分布均匀,齿轮传动具有交大的承载能力、效率高、尺寸紧凑,带传动传动平稳、又能吸振,综合考虑了上前两方案的优缺点,使本方案达到了最佳的效果。
因此我们决定采用方案三作为爬式加料机传动装置的设计方案。
三、电动机的选择
3.1电动机类型
与单相异步电动机相比,三相异步电动机运行性能好,并可节省各种材料,卷扬机工作需要频繁变向,因此选用Y系列三相异步电动机。
3.2电动机功率选择
卷扬机工作的有效功率为:
Pw=Fv=Nmaxvsinβ=4000×
0.4sin60°
=1.85Kw
传动装置总效率:
ηα=η1η22η34η4η5
η1——联轴器的传动效率;
η2——二级圆柱齿轮传动的传动效率;
η3——滚动轴承的传动效率;
η4——V带传动的传动效率;
η5——卷扬机的传动效率。
查阅资料书得,η1=0.99,η2=0.97,η3=0.99,η4=0.95,η5=0.96,则传动装置总效率为:
ηα=η1η22η34η4η5=0.99×
0.972×
0.994×
0.95×
0.96=0.816
则电动机所需功率为:
Pd=Pwηα=1.850.816=2.27Kw
因此,选用额定功率为3Kw的电动机。
3.3电动机转速的选择
由前面知,选择同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。
3.4电动机型号的选择
查阅资料书可知,同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机为Y100L2-4和Y132S-6,它们的具体参数查阅资料可得下表:
电动机型号
额定功率(Kw)
同步转速(r/min)
满载转速(r/min)
总传动比
轴外伸轴径
轴外伸长度
Y100L2-4
1500
1430
95.56
28
60
Y132S-6
1000
960
62.83
38
综合上表,选择电动机型号为Y100L2-4。
总传动比为i总=95.56。
四、传动装置的相关计算
4.1传动比的分配
根据前面选择的电动机的型号以及传动方案,查阅资料,取带传动的传动比i1=3.5,则二级减速器的总传动比为:
i=i总i1=95.563.5=27.30
将二级圆柱齿轮减速器分为高速级和低速级,则其高速级的传动比为:
i2=1.3i=1.3×
27.30=5.96
低速级的传动比为:
i3=ii2=27.305.96=4.58
4.2各个轴的转速计算
小带轮转速:
n1=1430r/min
nA=n1i1=14303.5=408.57r/min
大带轮转速:
n2=nA=408.57r/min
nB=nAi2=408.575.96=68.55r/min
nC=nD=nBi3=68.554.58=14.97r/min
4.3各个轴的输出功率计算
A轴的输出频率:
PA=Pdη3η4=2.27×
0.99×
0.95=2.13Kw
B轴的输出频率:
PB=PAη2η3=2.13×
0.97×
0.99=2.05Kw
C轴的输出频率:
PC=PBη2η3=2.05×
0.99=1.97Kw
D轴的输出频率:
PD=PCη5η3η1=1.97×
0.96×
0.992=1.85Kw
4.4各个轴的输出转矩计算
TA=9549PAnA=9549×
2.13408.57=49.79N∙m
TB=9549PBnB=9549×
2.0568.55=285.59N∙m
TC=9549PCnC=9549×
1.9714.97=1256.75N∙m
TD=9549PDnD=9549×
1.8514.97=1180.N∙m
五、V带传动的设计及计算
带传动是一种挠性传动,因具有结构简单、传动平稳、价格低廉和缓冲吸振等特点,可以通过打滑,提高设备的防过载能力,在机械传动中得到了广泛应用。
V带传动是靠V带的两侧面与轮槽侧面压紧产生摩擦力进行动力传递的。
与平带传动比较,V带传动的摩擦力大,因此可以传递较大功率。
V带较平带结构紧凑,而且V带是无接头的传动带,所以传动较平稳,是带传动中应用最广的一种传动。
5.1确定计算功率
查阅资料书得:
KA=1.6
计算功率为:
Pca=KA∙P=1.6×
3=4.8Kw
式中:
KA——工作情况系数;
Pca——计算功率;
P——所需传递的功率,等于电动机额定功率。
5.2确定V带的带型及带速
由nA=408.57r/min及小带轮转速n1=1430r/min,选择V带带型为B带。
查机械设计手册得:
由于dd1≥(dd)min,初选小带轮的基准直径:
dd1=125mm
dd2n2=(1-ε)dd1n1
式中,ε——滑动率,一般为1%~2%,可忽略不计;
dd2——大带轮的基准直径。
则dd2n2=dd1n1,dd2=dd1n1n2=125×
1430408.57=438mm
V带带速:
V=πdd1n160×
1000=3.14×
125×
143060×
1000=9.35m/s
由于5<
V<
25m/s,验算的带速合适。
5.3确定V带的中心距a和基准长度Ld
初选中心距:
a0=500mm
计算所需的基准长度:
Ld0=2a0+π2dd1+dd2+(dd2-dd1)24a0
=2×
500+3.142125+438+(438-125)24×
=1932mm
选择带的基准长度:
Ld=2000mm
计算实际中心距:
a=a0+Ld-Ld02=500+2000-19322=534mm
5.4验算小带轮上的包角
小带轮的包角α1小于大带轮的包角α2,小带轮上的摩擦力也相应的小于大带轮上的摩擦力,因此打滑只会发生在小带轮上,为了提高带传动的工作能力,有:
α1=180°
-dd2-dd157.3°
a
=180°
-438-12557.3°
534=146.4°
>
90°
包角大小合适。
5.5计算带的根数
为了使各根V带受力均匀,V带数量应少于10根。
根据小带轮的基准直径dd1=125mm和转速n1=1430r/min,查阅资料得:
P0=2.19Kw,根据n1=1430r/min,i1=3.5和B型带,查得:
∆P0=0.46Kw,Kα=0.915,KL=0.98,则:
单根V带的额定功率为
Pr=(P0+∆P0)×
Kα×
KL=2.19+0.46×
0.915×
0.98=2.38Kw
则V带的根数为:
Z=PcaPr=4.82.38=2.02
所以取Z=3。
5.6计算单根带初拉力的最小值
查得B型V带单位长度质量为:
q=0.18kg/m。
则单根V带所需的最小初拉力为:
F0min=500×
2.5-KαPcaKαzv+qv2
=500×
2.5-0.915×
4.80
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- 爬坡 加料 设计
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