螺旋输送机传动装置设计

题目：螺旋输送机传动装置设计

      学院名称       

      专业名称      

      学生姓名                  

      学   号                    

      指导教师               

二〇XX年X月

第一章 绪论和题目

1.1 概述

螺旋输送机用于在加工生产中输送需要密封的粉状(细粒)物体。它在现代化生产中应用广泛，如建材、化工、电力、冶金、煤矿炭、粮食等。螺旋输送机的动力源是电动机，通过带传动和齿轮传动的方式驱动螺旋管，从而实现对物体的运输。

关键词：电动机、带传动、齿轮传动、螺旋管

1.2 关于设计

本次设计为课程设计，通过设计螺旋输送机传动装置，学习机械设计的基本过程，掌握设计方法，以学习的各种机械设计，材料，运动，力学知识为基础，以《机械设计基础》、《机械制图》、《机械设计课程设计手册》、《制造技术基础》、《机械设计课程设计指导书》等参考书和国家标准为依据，完成螺旋输送机传动装置的设计、计算、验证的全过程。亲身了解设计过程中遇到的问题和解决的方法，思考、分析最优方案。这是第一次自主的设计过程，为毕业设计及今后就业做铺垫。

课程设计题目4：螺旋输送机传动装置设计

1、运动简图： 

2、原始数据：

题号

1、作情况：单向转动,载荷较平稳；

2、工作环境：室内；

3、动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；

4、工作机效率：ηj=0.94（包括轴承的效率损失）；

5、制造条件及生产批量：一般机械厂生产制造，要求结构紧凑，大批量；

6、V带传动与水平面夹角为45°布置。

4、设计工作量：

1、减速器装配图1张（A0或A1）；

2、零件工作图1～3张；

3、设计说明书1份。

第二章 传动装置总体设计方案

2.1 基本组成

本螺旋输送机的传动装置是由电动机、减速器、联轴器和工作机（螺旋输送机）四部分组成。

2.2 工作特点

根据题目可知，本传动装置单项转动，载荷较平稳，但是生产批量为大批量。所以要求传动装置有较大的抗疲劳强度。装置结构紧凑就要求其足够的刚度和耐磨性。

2.3 确定传动方案

传动方案可参考图1-1，选用V带、连接轴和齿轮为传动介质。考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。

图1-1 传动装置运动简图

第三章 电动机的选择

3.1 确定电动机的类型

按工作要求和工作条件，根据初步选用Y系列3相异步电动机，额定电压为380V，频率50Hz。由题目原始数据可知：

工作机轴上的功率Pw=0.8kW。

根据《机械设计课程设计手册》表1-5可以确定：

η1为V带传动效率，取0.96

η2为滚动轴承传动效率，有两对，取0.98

η3为8级精度圆柱齿轮传动效率，取0.97

η4为十字滑块联轴器效率，取0.98

ηj为工作机效率，取0.94

根据《机械设计课程设计指导书》公式（5），带入以上数据可得：

根据《机械设计课程设计指导书》公式（1）可得电动机所需工作功率为：

3.2 确定电动机转速

由题目原始数据可知工作机轴的转速n=60r/min。

根据《机械设计课程设计指导书》表1可知，按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i’=2~4，单级圆柱直齿轮减速器传动比i’’=3~6，则总传动比合理范围为i’a=6~24，根据《机械设计课程设计指导书》公式（6）可得转速范围：

3.3 选择电动机

根据《机械设计课程设计手册》表12-1，选出可提供传动装置动力源的电动机：

表1 传动装置电动机选用表

第四章 确定传动装置的总传动比和分配传动比

4.1 计算和分配传动比

4.1-1 减速器总传动比

由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，根据《机械设计课程设计指导书》公式（7）可得传动装置总传动比为

4.1-2 分配传动比

根据《机械设计课程设计指导书》公式（8）可得：

由此可以推导出：。其中，分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外轮廓尺寸不知过大，初步取（世纪的传动比要在设计V带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算），则减速器传动比为：

由于为一级减速器，所以减速器传动比。

4.2 计算传动装置的运动和动力参数

为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩（或功率）。如将传动装置各轴由高速到低速依次定义为I轴，II轴……。

（1）各轴转速

由《机械设计课程设计指导书》公式（9）~（11）可得

I轴：

II轴：

工作机轴（螺旋管）：

（2）各轴输入功率

由《机械设计课程设计指导书》公式（12）和（13）得

I轴：

II轴：

工作机轴（螺旋管）：

I~II轴的输出功率则分别为输入功率×轴承效率0.98，例如I轴的输出效率为，其余类推。

（3）各轴输入转矩

由《机械设计课程设计指导书》公式（16）~（21）得

所以

I轴：

II轴：

工作机轴（螺旋管）：

4.3 整理数据

把以上运动参数整理并列出表格，可得下表：

表2 运动和动力参数运算结果整理表

5.1 选择V带型号

首先确定工作情况系数，由题目得每天工作小时为8小时，载荷较平稳。根据《机械设计基础》表12-6，选取。故根据根据公式可求得计算功率：

通过以上数据，，（小带轮转速），在《机械设计基础》图12-14中选择V带型号为Z型带。

5.2 确定带轮基准直径和

首先要确定普通V带小带轮直径。由以上数据查《机械设计基础》表12-7可得小带轮，。所以可以计算出大带轮；

根据表12-7可选择。

大带轮转速。

5.3 验算带速

有上述数据可得出带速：。求得带速在5~25m/s的范围内，合适。

5.4 确定带长和中心距

初步选取中心距为，取950mm。根据《机械设计手册》公式12-2，由上式得出带长根据《机械设计基础》表12-2选出基准长度

计算实际中心距

。

5.5 验算小带包角

根据《机械设计手册》公式12-1，得

所以合适。

5.6 求V带根数

由以上数据，，可知，查《机械设计基础》表12-3可得V带基本额定功率。再根据公式12-9算出传动比

查表12-4得出V带额定功率的增量。由，查表12-5得包角修正系数，查表12-2得带长修正系数。根据以上数据，由公式12-15得

故取4根。

5.7 求作用在带轮上的压力

根据以上数据查《机械设计基础》表12-1得V带质量，故由公式12-18可得单根V带的初拉力为：

作用在轴上的压力为：

5.8 V带参数总结列表

表3 V带主要参数表

6.1 齿轮材料的选择

根据题目可知，使用年限为10年，每天工作8小时，工作环境处于室内，单向转动，载荷较为平稳。但是生产纲领为大批量，且结构要求紧凑。所以，齿轮类型确定为直齿轮，选择材料时尽量选用硬度适中的。查《机械设计基础》表10-1得，小齿轮为45钢调质，硬度为220HBS，大齿轮采用45钢正火，硬度为180HBS。

6.2 齿轮参数计算

6.2-1 确定许用应力

根据选用材料和硬度，查《机械设计基础》图10-7可得齿轮的接触疲劳极限，小齿轮和大齿轮的值取：，。由于硬度均小于350HBS可知两齿轮均为软齿面，根据表10-4查得安全系数，故：

查图10-10可得齿轮的弯曲疲劳极限，，根据表10-4查得安全系数，故：

6.2-2 确定齿轮构造参数

按齿面接触强度设计。设齿轮按8级精度制造。查《机械设计基础》表10-3可取载荷系数K=1.1，。小齿轮上的转矩为：

已知，所以按《机械设计基础》公式10-6可得：

取小齿轮齿数，则大齿轮。故实际传动比为：

模数为：，查表4-1取。所以，中心距为：

齿宽为：

取，则。为补偿安装误差，保证接触齿宽，通常小齿轮齿宽应该比大齿轮齿宽大5~10mm。

6.2-3 验算齿轮弯曲强度

首先，齿宽应取接触齿宽b=57mm。查《机械设计基础》图10-9，齿形系数，，得

故弯曲强度足够。

6.2-4 齿轮圆周速度

齿轮的圆周速度为：

根据题目的运行条件和精度要求，查表10-2可选用9级精度齿轮。

6.3 齿轮主要参数

通过这次设计，我学会了对机械结构简图的解读和对设计要求的分析；同时，设计中大量的数据处理使我们学会了查阅资料，提高了我们查阅和引用文献的能力。最后，我在计算出数据后要进行验算；此步骤锻炼了我们对实验和计算结果进行验证处理的能力。

总体来说，这次设计提高了我的工程设计的基本能力，为后来的毕业设计和深造、工作打下了基础。

第八章 参考文献

[1]吴忠泽、高志、罗圣国、李威《机械设计课程设计手册》[M].4版.高等教育出版社，2012.5（2013.12重印）

[2]龚溎义《机械设计课程设计指导书》[M].第二版.高等教育出版社，2011.8（2014.12重印）

[3]岳大鑫、王忠《机械设计基础》[M].西安电子科技大学出版社，2008.3（2015.2重印）