自动送料装置传动系统设计.docx
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自动送料装置传动系统设计
1绪论
近年来，我国的工业水平进展得愈来愈快，机械的自动化更是普遍。
目前，利用自动化的带式输送机的工厂多得数不胜数，正因为它的输送能力大、能耗低、结构简单、保护方便这些特点深受广大企业的青睐。
本文是通过不断查阅资料后肯定的题，然后结合自己在学校所学到的专业知识并通过在图书馆找到的相关手册资料进行的设计，目的是使自己设计的自动送料机具有实用价值。
2拟定传动方案
本设计设计的是“自动送料机”，也称为“自动带式运输机”，其由原动机、传动装置及工作机三部份组成。
由于运动简图能明确地表示这三部份之间的运动和动力传递关系，且为传动装置、输送装置中各零、部件的设计提供了重要依据，故“自动送料机”的传动方案由运动简图图1表示：
图1传动简图
一、滚筒轴承二、圆柱齿轮3、V带传动
4、电动机五、带轮六、一级减速器
7、联轴器八、传动滚筒九、运输带
3电机的选用
经查阅相关资料，本设计的“自动送料机”所送的物料为30cm长、15cm宽、10cm高的铝制棒料。
故有关原始数据及工作条件如下：
一、原始数据：
输送带工作拉力F：
7KN；输送带速度V：
1M/S；卷筒直径D：
500mm；
二、工作条件：
（1）工作情形：
两班制工作（每班按8h计算），持续单向运转，载荷转变不大，空载起动；输送带速度允许误差±5%；滚筒效率η筒=。
（2）工作环境：
室内，环境温度26˚C左右。
（3）利用期限：
折旧期8年，4年一次大修。
（4）制造条件及批量：
普通中、小制造厂，小批量。
3、按照以上工作条件所选传动零件及其机械传动的效率值如下：
8级精度的一般圆柱齿轮（油润滑）η齿=，V带传动η带=，转动轴承（球轴承）η承=（一对），弹性联轴器η联=，（以上数据在《机械设计课程设计》的P10表2—3查得）。
类型的选择
按照已知的工作条件，所选的电机的类型为Y系列（2923）笼型三相异步电动机。
功率的肯定
电动机功率的肯定主要按照工作机的功率来肯定：
Pd=Pw/η总
（1）
Pw=FV/1000ηw
（2）
则Pd=FV/1000η总
其中η总=η带·ηm承·η齿·η联·η筒（m为轴承对数）
本设计中，m=3，
且：
Pd—电动机工作功率（KW），Pw—工作机的功率（KW）；
F—工作机的阻力（N），V—工作机的线速度（m/s）；
η总—电动机到工作机的传动装置总效率；
ηw—工作机的效率（即滚筒的效率）；
因此，能够求得：
（1）η总=η带·ηm承·η齿·η联·η筒=····=
（2）Pw=FV/1000ηw=（7000·1）/（1000·）=（KW）
（3）Pd=Pw/η总==（KW）
所以，计算得电动机的工作功率Pd为。
转速的肯定
因为电机转速范围的肯定可由工作机的转速要求和传动机构的合理传动比范围来肯定，即：
nd=（i1·i2·……·in）nw（3）
式中：
nd为电机的可选转速范围；
i1—in为各级传动比的合理范围；
nw为工作机的转速；
又因为工作机（即卷筒轴）的工作转速为：
nw=（60·1000v）/πD且v=1m/s,D=500mm
所以可求得nw=（60·1000·1）/（·500）=（r/min）
又按照《机械设计基础课程设计》教材P5的表2—1推荐的合理传动比范围，初选V带传动比i1=2—4，齿轮传动比i2=3—5。
所以i总=i1·i2=（2—4）·（3—5）=6—20。
因为i总=nd/nw，
所以电动机转速的可选范围为：
nd=i总·nw=（6—20）·=—（m/s）。
由于本设计中，工作机是长期运转、载荷不变的，所以选择电动机功率的原则是其额定功率Ped应稍大于其工作功率Pd，且符合这一范围电动机的同步转速范围为:
750r/min。
所以，经查《机械零件设计手册》P824表19—8，选择电动机的型号为：
Y180—8。
所以电机主要性能和外观尺寸见表1和表2：
表1电动机（型号Y180M--8）的主要性能
额定功率Ped/kw
同步转速n/（r/min）
满载转速nm/（r/min）
电动机总量/N
启动转矩/额定转矩
最大转矩/额定转矩
11
750
727
2150
表2电动机（型号Y180M--8）的主要外形尺寸和安装尺寸
中心高H（mm）
外形尺寸L·（AC/2+AD）·HD（mm）
地脚安装尺寸A·B（mm）
地脚螺栓孔直径K（mm）
轴伸出端直径D/（mm）/轴伸出端长度（mm）
180
595·535·445
279·241
15
55/110
4分派传动比
传动装置的总传动比
由电动机的满载转速nw和工作机的转速nw,可计算出传动装置的总传动比为：
i总=nm/nw（4）
或i总=i1·i2……in（5）
因为由以上内容可知：
nm=727r/min,nw=min
所以：
i总=nm/nw=727/=
即传动装置总传动比i总为。
分派各级传动比
由式i总=i1·i2，取V带传动比i1=,则齿轮的传动比为：
i2=i总/i1==
所以，分派的传动比V带为,齿轮为。
5肯定运动和动力参数
肯定各轴的转速
由i12=n1/n2,n2=n1/i12可计算得：
Ι轴（输入轴）：
n1=nm/i1=727/=（r/min）
Π轴（输出轴）：
n2=n1/i2==（r/min）
滚筒轴：
nw=n2=（r/min）
肯定各轴的功率
由P1/P2=η（6）
可计算得：
（注：
式中Pm为电动机额定功率）
Ι轴：
P1/Pm=η带,则P1=Pm·η带=11·=（kw）
Π轴：
P2/P1=η齿·η泵,则P2=P1·η齿=Pm·η带·η齿·η泵=11···=（kw）
滚筒轴：
Pw/P2=η联·η承,则Pw=P2·η联·η承=··=（kw）
肯定各轴的转矩
由T=9550·P/n（7）
可计算得：
电动机轴：
T0=9550·Pm/nm=9550·11/727=（n/m）
Ι轴：
T1=9550·P1/nw=9550·=（n/m）
Π轴：
T2=9550·P2/n2=9550·=2028（n/m）
滚筒轴：
Yw=9550·Pw/nw=9550·=1988（n/m）
现将以上算得的运动参数和动力参数列表如下：
表3各轴的动力参数
参数
电动机轴
Ι轴
Π轴
滚筒轴
转速n/（r/min）
727
功率P/kw
11
转矩T/（n·m）
2028
1988
传动比i
1
效率η
6传动零部件设计
V带传动设计
该设计是由电动机驱动带式输送机系统中的高速级普通V带传动，按照之前的已知条件及设计出的结果有以下已知条件：
所需传递的额定功率Ped=11kw，带的传动比i1=。
电机满载转速nw=727r/min,两班制工作（每班8h计算），载荷转变不大。
设计如下：
（1）肯定计算功率Pc
Pc可按公式（8）求得：
Pc=Ka·P（8）
式中：
P—需要传递的名义功率（即额定功率）（KW）；
Ka—工作情形系数。
Ka经查《机械零件设计手册》P603表14—8后取：
Ka=
因为p=ped=11kw
所以Pc=·11=（kw）
（2）选择带的型号
因为小带轮转速即为电机满载转速，即n小带=727r/min.
又按照计算功率：
Pc=，由《机械手册》P62图14--2选带型
则所选V带型号为：
B型。
（3）肯定带轮基准直径
1）自定小带轮基准直径dd1并符合《机械设计基础》P226表16—4的基准直径系列要求，取dd1=125mm.
2）验算带速v：
v=（πdd1n1）/（60·1000）=（πdd1n带）/（60·1000）=（·125·727）/（60·1000）=（m/s）
因为带速过小说明所选dd1过小，这将使所需圆周力过大，从而使所需带根数过量，一般不该小于5m/s，若速度过大，则会因离心力过大而降低带和带轮间的正应力，从而降低摩擦力和传动的工作能力，同时离心力过大又降低了带的疲劳强度，所以通常5m/s≤v≤25m/s。
所以，由于取dd1=125mm,则v<5m/s,故重选。
经一样方式验算后，取dd1=180mm，v=s。
3）计算大带轮基准直径。
由公式
i=d2/d1（9）
可得:
dd2=i带·dd1=·180=630（mm）
同上参考表16—4，取dd2=630mm。
（4）肯定中心距a和胶带长度Ld
1）初步肯定中心距a0:
因为中心距小虽能使传动紧凑，但带长过小，单位时刻内胶带绕过带轮次数增多，即带的应力循环次数增加，将降低带的寿命。
中心距又减小包角α1，降低摩擦力和传动能力。
中心距过大除有相反的利弊外，高速时还易引发带的哆嗦，故一般按式（10）初步定中心距a0：
（dd1+dd2）≤a0≤2（dd1+dd2）（10）
则（180+630）≤a0≤2（180+630）
即567mm≤a0≤1620mm
初取a0=800mm.
2）初选a0后，按照式（11）初选带的长度Ld0：
Ld0=2a0+π（dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/（4a0）（11）
则Ld0=2·800+（180+630）/2+（630-180）2/（4·800）
=1600++
=（mm）
由《简明机械零件设计实用手册》P294表11--2查得，选取和Ld0相近的标准带基准长度：
Ld=2800mm。
（5）计算出实际中心距
由a=a0+（Ld-Ld0）/2（12）
可得a=800+（）/2=（mm）
因为考虑到安装调整和带松弛后张紧的需要，应给中心距留出必然的调整余量，中心距的变更范围为：
—+
则≤a≤a+
即所以a=—。
（6）验算小带轮包角α1
可按式（13）计算：
α1=180˚˚（dd2-dd1）/a≥120˚（13）
若小于此值，应增大中心距。
因为：
α1=180˚˚（630-180）/
所以：
α1=˚≥120˚
所以初选的中心距是符合要求的。
（7）肯定带根数z
带传动设计准则是：
单根V带传递的计算功率小于或等于单根V带的许可额定功率。
z≥Pc/P'0=Pc/（P1+ΔP1）KαKL（14）
式中：
PC—计算功率（kw）；
P1—当包角等于180˚时、肯定带长、工作平稳的单根普通V带的额定功率（kw），
可按照V带的型号查表；
ΔP1—当包角不等于180˚时，单根普通V带额定功率的增量（kw），可按照V带的型号查表；
Kα—包角系数，可查表；
KL—长度系数，可查表。
因为已知Pc=，且由查《机械零件设计手册》表并通过“插值法”求得：
P1=,ΔP1=
且一样查《机械手册》P604表14—9和表14—11别离取得;
Kα=,KL=
所以按公式可得：
z≥（+）··=
则取z=3。
即肯定带根数为3。
（8）计算预拉力F0
预拉力越大，带对轮面的正应力和摩擦力也越大，不易打滑，即传递载荷的能力越大；但太大会增大带的拉应力，从而降低其利用寿命，同时作用在轴上的载荷也大，故单根带的预拉力按式（15）计算：
F0=500·（Pc/vz）·（K
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