带式传输机传动装置设计研究.docx
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带式传输机传动装置设计研究.docx
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带式传输机传动装置设计研究
山东英才学院
毕业论文(设计)
论文(设计)题目:
带式传输机传动装置的设计研究
二级学院:
机械学院
学科专业:
数控技术
学号:
200604050295
姓名:
丁俊明
班级:
六班
指导教师:
周春梅
论文提交时间:
山东英才学院教务处制
2009年2月16日
毕业论文(设计)内容介绍
论文(设计)
题目
带式传输机传动装置设计研究
选题时间
2008-12-6
完成时间
2009-2-16
论文(设计)
字数
7057
关键词
带式传输机、传动装置、设计研究
论文(设计)题目的来源、理论和实践意义:
目前带式传输机传动装置改造的市场,在我国还有很大的发展空间。
用用带式传输机传送货物普遍存在效率低、速度慢、成本高,传动装置质量差,从而在国际、国内市场上缺乏竞争力,直接影响一个企业的产品、市场、效益,影响企业的生存和发展,所以必须大力提高传动装置的改造化。
理论和实践意义:
通过系统介绍带式传输机传动装置改造领域的基本情况和传动装置改造的实例,加深对带式传输机传动装置的认识和研究;实践中的意义更为深远,带式传输机传动装置的改造已成为机械制造业的必经之路,探索其传动装置改造的最佳设计方案对于企业提高效益促进发展具有重要意义。
论文(设计)的主要内容及创新点:
本文主要内容:
从国内带式传输机的现状出发,分析选择传动装置改造的必要、传动件、支承、减速器的选择、改造的主要步骤以及改造方案的选择,并以原是传输装置改造设计方案的实例来说明改造基本理论在实践中的应用情况。
创新点:
系统总结介绍带式传输机传动装置改造领域的基本情况和分析传动装置改造的典型实例,使读者可以系统了解带式传输机传动装置并学会设计和应用,具有较强系统性、理论性和实践性。
附:
论文(设计)
本人签名:
丁俊明2009年2月16日
目录
中文摘要………………………………………………………5
一、引言………………………………………………………5
(一)现状……………………………………………………5
(二)传动装置设计的选择…………………………………5
二、关于传输机的设计………………………………………6
(一)传输机的设计…………………………………………6
(二)传输装置性能和精度的选择…………………………6
带式传输机传动装置设计研究方案的实例…………………7
设计任务书……………………………………………………7
传动方案的拟定………………………………………………8
电动机的选择…………………………………………………8
传动比的分配…………………………………………………9
计算传动装置的运动和动力参数……………………………9
传动件的设计计算……………………………………………9
齿轮的设计计算………………………………………………10
轴的设计计算…………………………………………………11
键联接的选择…………………………………………………14
联轴器的选择…………………………………………………14
减速器附件的选择……………………………………………14
润滑与密封……………………………………………………15
设计小结………………………………………………………15
参考资料目录…………………………………………………16
带式传输机传输装置设计研究及实例
摘要:
带式传输机传动装置的设计研究是我国传输机发展的总趋势,本文主要从国内带式传输机传动装置的现状出发,分析传动装置设计研究的必要、传动装置零件的功率、设计的主要步骤以及设计方案的实例来说明传输装置设计的基本理论在实践的应用情况。
本文的目的在于通过介绍带式传输机传动装置设计的基本概况,使读者可以系统了解带式传输机传动装置并学会设计和应用。
关键词:
带式传输机、传动装置、设计研究
一、引言
企业要在当前市场需求多变,竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品,以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。
原始的带式传输机已不适应高效率、低成本的要求,新设计的传动装置富含先进的科学技术,在机械输送行业应用越来越广泛。
(一)现状
带式传输机传动装置设计的有关资料表明,目前我国带式传输机传动装置的改造化,远远低于美国、英国、德国、韩国等发达国家改造率的20%以上的水平。
主要表现在设备老化陈旧、技术水平落后、传输效率低,严重影响了生产力的发展。
(二)传动装置设计的选择
1.我国带式传输机的研制是从建国初期开始的,经历了几十年的发展,直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国先进的传输装置技术后,我国的传输装置技术才有质的飞跃,应用面逐渐铺开,带式传输机才逐步形成规模。
2.新传输装置与普通传输装置相比,其主要有以下的优点:
(1)适应性强,适合输送高质量、多批量的货物;
(2)生产效率高;(3)减轻劳动强度,改善劳动条件;(4)良好的经济效益;(5)有利于输送管理的现代化。
3.采用先进的工艺设备,逐步增加先进技术所占的比重,已经成为我国传输技术发展的总趋势,也是企业走出困境提升水平,实现跨越式发展的必由之路。
二、关于传输装置的设计
(一)传输装置的设计
1、电动机的选择与传动装置运动参数的计算;
2、传动件(齿轮、带轮)等的计算;
3、轴的设计;
4、轴承及其组合部件设计;
5、键连接和联轴器的选择;
6、润滑设计;
7、箱体、机架等零件设计;
8、有关附件的设计(油标、透视窗口)等;
(二)传输装置性能和精度的选择
运输带牵引力:
F=3000N
运输带速度:
V=1.35m/s
传动滚筒的直径:
D=375mm
使用年限:
10年
输送带允许速度误差:
±4%
每年按300天计,二班制
环境最高温度:
35℃
带式传输机传动装置设计研究方案的实例
一、带式运输机传动示意图
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
二、工作情况:
齿轮单向传动,有轻微冲击
三、原始数据
运输带牵引力:
F=3000N
运输带速度:
V=1.35m/s
传动滚筒的直径:
D=375mm
使用年限:
10年
输送带允许速度误差:
±4%
每年按300天计,二班制
环境最高温度:
35℃
四、设计内容
1、机械系统总体传动方案的分析和拟订:
2、电动机的选择与传动装置运动参数的计算;
3、传动件(齿轮、带轮)等的计算;
4、轴的设计;
5、轴承及其组合部件设计;
6、键连接和联轴器的选择;
7、润滑设计;
8、箱体、机架等零件设计;
9、有关附件的设计(油标、透视窗口)等;
10、装配图与零件图设计及绘图。
五、设计任务
1、画出装配图一张,1号图纸,
零件图2张,2-3号图。
2、设计说明书一份,(约6000-8000字)。
六、设计进度
1、设计准备(0.5天);
2、拟定传动方案,传动比分配等(1天)
3、强度校核;(轴、齿轮)(1天)
4、其它结构设计(0.5天)
5、编写使用说明书(1天)
6、绘制装配图(3天)
7、绘制零件图(1天)
传动方案的拟定
为了确定传动方案,可根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为
电动机的选择
一、电动机类型的选择
电动机的类型根据动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。
二、电动机功率的选择
工作机所需要的有效功率为:
电动机的功率:
根据表2-2查得:
=0.95
=0.99
=0.97(8级)
=0.99
=0.96
则
电动机所需功率为:
由表16-1选取电动机的额定功率为5.5kw
三、电动机转速的选择
由表16-1可取同步转速为1000r/min
四、电动机型号的确定
由表16-1可得:
电动机型号为Y132M2-6
满载转速=960r/min
传动比的分配
先取V带的传动比为=3
则
传动装置的运动和动力参数计算
一、各轴的转速计算:
二、轴的输入功率计算:
三、轴的输入转矩计算:
传动件的设计计算
一、定计算功率
为工况系数,查课本表6-6可得:
=1.2
则
二、择带的型号
根据带传动的计算功率及小带轮转速,按课本图6-24初选带的型号为B型。
三、确定带轮基准直径
查课本表6-7可得=125mm
因为,所以初选=140mm
=411.6mm
取基准=425mm
四、验算带速v
v在5~25m/s之间,所以带速v适合
五、计算中心距a、带长和包角
初选中心距=400mm
根据带轮的基准直径和初选的中心距,可初步计算带的长度:
由课本表6-4选取相近的基准长度=1800mm
近似计算实际中心距:
小带轮包角:
(合适)
六、确定带的根数z
已知=140mm,查课本表6-2可得=2.08kw
,v=7.03m/s,查课本表6-5得=0.13kw
=,查课本表6-3得=0.91
=1800mm,查课本表6-4得=0.95
取z为4根
七、确定初拉力:
八、计算压轴力:
齿轮的设计计算
一、择材料并确定许用应力
1、选择材料及热处理
根据使用条件,一般减速箱齿轮,多采用软齿面
由课本表8-1选材料:
小齿轮为45钢,调质处理,硬度为230HBS左右;
大齿轮为45钢,正火处理,硬度为200HBS左右。
2、确定许用接触应力
查课本图8-11(c)得接触疲劳极限应力=560Mpa
=540Mpa
根据使用条件,;。
查课本表8-5得接触应力和弯曲强度的安全系数分别为
;
则齿轮的许用接触应力
3、确定许用弯曲应力
查课本图8-16(c)得弯曲疲劳极限应力
;
则两齿轮的许用弯曲应力为
由设计准则知,对本闭式软齿面齿轮传动,应先按齿面接触强度设计,再验算齿根弯曲强度。
二、接触疲劳强度设计
1、试齿轮精度等级和齿宽系数并确定载荷系数
由课本表8-2,假设齿轮的圆周速度v5m/s,选齿轮精度为8级。
再由表8-6考虑对称布置,软齿面,取齿宽系数=1。
再查表8-3,考虑齿轮由电动机,以及直齿、精度、齿宽系数等,确定载荷系数K=1.1
2、求小齿轮转矩
3、查弹性系数
由课本表3-4得
4、查节点区域系数
由课本图8-9得
三、定齿轮传动的主要参数尺寸
1、选齿数
对本闭式软齿面齿轮传动取:
2、定模数
由,有
取标准模数m=4mm
3、验算圆周速度
与假设的v5m/s条件相符
4、求传动尺寸
分度圆直径:
齿宽:
中心距:
四、齿根弯曲疲劳强度
齿数查课本图8-13得,齿形系数:
=2.85
=2.24
再查课本图8-14得,应力修正系数:
=1.55
=1.73
即弯曲疲劳强度合格。
轴的设计
一、输入轴的设计:
1、选择轴的材料
该轴传递小的功率,转速不高,且属一般用途的轴,无特殊要求,故轴材料选择应用广泛且较经济的45钢,经调质处理,硬度:
217~255HBS,有课本表10-1查的其许用应力[σ-1]b=60Mpa。
2、按扭转强度初步计算轴端直径
由课本表10-3查得C=118~107,因V带传动的压轴力会对轴端产生较大的弯矩,所以C应取大值,取C=118,则轴端直径为
假定与V带相配的轴段有一个键槽,故将增大5%,=31.4mm,再根据《机械设计手册》查标准尺寸,取轴端直径=35mm
3、轴的结构设计
按工作要求,轴上所支承的零件主要有齿轮、V带轮及滚动轴承。
考虑到V带轮的轴向定位及滚动轴承的装拆,轴颈(与轴承相配的轴段)直径应比轴端直径大10mm左右,故确定轴颈直径45mm。
再根据轴的受力选取深沟球轴承——6209型滚动轴承,其内径为45mm、外径为85mm、宽度为19mm。
轴段①、②之间的轴肩是V带轮的定位轴肩,其高度h应保证定位可靠,取h=3.5mm,则=42mm,轴段②、③之间的轴肩为非定位轴肩,日的是便于滚动轴承的装拆,两段轴径稍有差别即可。
轴段③与④之间的轴肩也是非定位轴肩,便于齿轮的装拆,故取=50mm。
轴环⑤对齿轮定位作用,直径应取大些,取=58mm,轴环宽,取b=6mm,轴段⑥与⑦之间的轴肩是滚动轴承的定位面,其高度应低于滚动轴承内圈的厚度,以便于轴承的拆卸,具体数值根据滚动轴承型号查手册确定,由型号6209查得=52mm。
其余轴段的直径与相配零件的孔径一致。
带轮和齿轮均用平键作周向固定。
分别用轴端挡圈和套筒作轴向固定。
为保证固定可靠,与带轮和齿轮相配的轴段①、④应比毂宽度短2mm左右,分别取为82mm和80mm。
由于套筒对左端轴承起到定位作用,所以其外径也应满足轴承拆卸的要求,即小于内圈厚度。
轴承的固定是靠轴承盖来保证的。
齿轮端面和轴承端面至箱体内壁的距离分别取为15mm和5mm,则轴段③和⑥的长度也就随之确定。
轴段②的长度与箱体和轴承盖的结构有关,暂定为40mm。
⑦处为砂轮越程槽,进行磨削加工。
二、输出轴的设计:
1、选择轴的材料
该轴传递小的功率,转速不高,且属一般用途的轴,无特殊要求,故轴材料选择应用广泛且较经济的45钢,经调质处理,硬度:
217~255HBS,有课本表10-1查的其许用应力[σ-1]b=60Mpa。
2、按扭转强度初步计算轴端直径
由课本表10-3查得C=118~107,因V带传动的压轴力会对轴端产生较大的弯矩,所以C应取大值,取C=118,则轴端直径为
假定与V带相配的轴段有一个键槽,故将增大5%,=51.77mm,再根据《机械设计手册》查标准尺寸,取轴端直径=55mm
3、轴的结构设计
按工作要求,轴上所支承的零件主要有齿轮、V带轮及滚动轴承。
考虑到V带轮的轴向定位及滚动轴承的装拆,轴颈(与轴承相配的轴段)直径应比轴端直径大10mm左右,故确定轴颈直径65mm。
再根据轴的受力选取深沟球轴承——6213型滚动轴承,其内径为65mm、外径为120mm、宽度为23mm。
轴段①、②之间的轴肩是V带轮的定位轴肩,其高度h应保证定位可靠,取h=3.5mm,则=62mm,轴段②、③之间的轴肩为非定位轴肩,日的是便于滚动轴承的装拆,两段轴径稍有差别即可。
轴段③与④之间的轴肩也是非定位轴肩,便于齿轮的装拆,故取=72mm。
轴环⑤对齿轮定位作用,直径应取大些,取=80mm,轴环宽,取b=6mm,轴段⑥与⑦之间的轴肩是滚动轴承的定位面,其高度应低于滚动轴承内圈的厚度,以便于轴承的拆卸,具体数值根据滚动轴承型号查手册确定,由型号6213查得=74mm。
其余轴段的直径与相配零件的孔径一致。
联轴器与齿轮相配的轴段①、④分别取为75mm和78mm。
由于套筒对左端轴承起到定位作用,所以其外径也应满足轴承拆卸的要求,即小于内圈厚度。
轴承的固定是靠轴承盖来保证的。
齿轮端面和轴承端面至箱体内壁的距离分别取为15mm和5mm,则轴段③和⑥的长度也就随之确定。
轴段②的长度与箱体和轴承盖的结构有关,暂定为40mm。
⑦处为砂轮越程槽,进行磨削加工。
4、轴的确定
5、受力分析
齿轮的分度圆直径:
轴传递的转矩:
齿轮的圆周力:
齿轮的径向力:
6、轴的弯曲与扭转的组合计算
(1)、外力向杆件截面形心简化
P向轴心简化得一等值力和扭矩
平面内的弯矩
平面内的弯矩
N/mm
(2)、画内力图确定危险截面
在危险截面上,与扭矩T对应的边缘上的切应力极值为
=640395/200=3202Mpa
对于实心圆轴Wt=200
与合成弯矩对应的弯曲正应力的极值为
=217442/100=2174.42
E点的主应力为
=1087.21Mpa
(3)、确定危险点并建立强度条件
按第三强度理论,强度条件是
对于圆轴,其强度条件为
=2341Mpa合格
按第四强度理论,强度条件为
经化简得出
对于圆轴,其强度条件为
=2030Mpa合格
键联接的选择
1、输入轴与齿轮联接采用平键联接
轴径=50mm=80mm
查手册表11-28选A型平键
键14×9GB1096-79
2、输出轴与齿轮联接用平键联接
轴径=72mm=78mm
查手册表11-28选用A型平键
键20×12GB1096-79
联轴器的选择
选用弹性柱销联轴器TL8(GB4323-84),但由于联轴器一端与电动机相连,其孔径受电动机外伸轴径限制,所以选用TL8(GB4323-84)
减速器附件的选择
1、通气器
由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.5
2、油面指示器
选用游标尺M16
3、起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳
4、放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M16×1.5
润滑与密封
1、齿轮的润滑
采用浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,
取为35mm。
2、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。
3、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用L-AN15
润滑油。
4、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。
设计小结
由于时间紧迫,所以这次的设计存在许多缺点,比如说箱体结构庞大,重量也很
大。
齿轮的计算不够精确等等缺陷,我相信,通过这次的实践,能使我在以后的
设计中避免很多不必要的工作,有能力设计出结构更紧凑,传动更稳定精确的设
备。
参考资料目录
[1]《机械设计课程设计》,高等教育出版社,王昆,何小柏,汪信远主编,1995年12月
第一版;
[2]《机械设计(第七版)》,高等教育出版社,濮良贵,纪名刚主编,2001年7月第七版;
[3]《简明机械设计手册》,同济大学出版社,洪钟德主编,2002年5月第一版;
[4]《减速器选用手册》,化学工业出版社,周明衡主编,2002年6月第一版;
[5]《工程机械构造图册》,机械工业出版社,刘希平主编
[6]《机械制图(第四版)》,高等教育出版社,刘朝儒,彭福荫,高治一编,2001年8月
第四版;
[7]《互换性与技术测量(第四版)》,中国计量出版社,廖念钊,古莹庵,莫雨松,李硕
根,杨兴骏编,2001年1月第四版。
毕业论文(设计)成绩评议
指导教师意见(包括选题的意义,资料收集或实验方法、数据处理等方面的能力,论证或实验是否合理,主要观点或结果是否正确,有何独到的见解或新的方法,基础理论、专业知识的掌握程度及写作水平等):
成绩:
指导教师签名:
年月日
评阅人意见:
评阅人签名:
年月日
答辩小组意见:
成绩:
答辩小组负责人签名:
年月日
学院审核意见:
负责人签名:
(公章)
年月日
注:
成绩按优、良、中、合格、不合格五级分制计。
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- 关 键 词:
- 传输 传动 装置 设计 研究