课程设计--设计一带式输送机传动装置 - 图文

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 一、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 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?2.34KW Pw=FwVw/?w=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?w=0.96。 ②电动机至工作机的总效率? ?总=?1·?2·?3·?4·?5 ?1为三角带的传动效率，?2为齿轮传动效率，?3为滚动轴承的效率， ?4为联轴器的效率，?5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： 二、电机的选择 ?总=?1·?2·?3·?4·?5=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/?总=2.34/0.88KW=2.66KW ?总=0.88 Pd=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=138r/min 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17-7 Y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。 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 I=6.69 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。 三、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=P1?1?g=3×0.96×0.99=2.85KW 低速轴3的转速：P3=P2?2?g=2.85×0.97×0.99=2.74KW 滚筒轴4的转速：P4=P3?c?3=2.74×0.99×0.96=2.60KW 式中，Pm为电动机额定功率（KW)；?c为联轴器效率；?g为一对轴承 的效率；?1为V型带传动的传动效率；?2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 二、传动比的分配 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 Pca＝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8-6 V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=5.02m/s 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≈1146mm 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8-2 V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≈352mm 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≈334mm amin=a－0.015Ld=352－0.015×1250≈334mm amax≈390mm 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 α1≈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 四、V型带的设计

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