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本科畢業(yè)設(shè)計論文
題 目
爬式加料機傳動裝置
設(shè)計
論文
畢業(yè) 任務(wù)書
1、 題目
爬式加料機傳動裝置設(shè)計
二、指導思想和目的要求
畢業(yè)設(shè)計是學生在校期間進行最后一次理論結(jié)合實際的較全面和基本的訓練，是對幾年來所學知識的系統(tǒng)運用和檢驗，也是走向工作崗位之前的最后一次的過渡性練兵。
通過這次畢業(yè)設(shè)計要求達到以下基本目的：
1）鞏固、加強、擴大和提高以往所學的有關(guān)基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識。
2）培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識以解決實際工程問題的獨立工作能力，并初步掌握機械裝備或部件設(shè)計的思想、設(shè)計程序、設(shè)計原則、步驟和方法。
3）培養(yǎng)學生使用有關(guān)設(shè)計規(guī)范、手冊、參考文獻以及分析計算、繪圖和編寫設(shè)計說明書等項能力的基本技能訓練。
對本次畢業(yè)設(shè)計的基本要求是：
1）設(shè)計者應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)圓滿完成要求的設(shè)計內(nèi)容。設(shè)計成果包括：設(shè)計說明書一份（按規(guī)范格式，不少于1.5萬字），設(shè)計圖紙一套（文本版+電子版，不少于2張A0，鼓勵用三維軟件建模和裝配并生成二維圖紙；另外還應(yīng)翻譯與課題有關(guān)的外文資料，譯文字數(shù)不少于5000字。
2）設(shè)計者必須充分重視和熟悉原始資料，明確設(shè)計任務(wù)，在學習和參考他人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，發(fā)揮獨立思考能力，創(chuàng)造性地完成設(shè)計任務(wù)；合理利用標準零件和標準部件，非標準件應(yīng)滿足工藝性好、操作方便、使用安全等要求，降低成本提高效益；繪制圖紙應(yīng)符合國家標準，各項技術(shù)要求和尺寸標注應(yīng)符合規(guī)范，說明書論述要充分，層次清楚，文字簡潔，計算步驟正確。
三、主要技術(shù)指標
設(shè)計下面爬式加料機的傳動裝置：
要求及技術(shù)參數(shù)如下：
1） 加料量3500N，料車速度v =0.5m/s。
2） 雙班制工作，間歇運轉(zhuǎn)，有較大振動，環(huán)境有灰塵，壽命5年。
設(shè)計任務(wù)：
計算所需動力參數(shù)和運動參數(shù)，設(shè)計傳動裝置。
四、進度和要求
1. 熟悉題目背景、查閱相關(guān)資料、復(fù)習有關(guān)知識；查找與課題相關(guān)的英文資料并翻譯成中文；完成開題報告。 寒假
2. 確定主要技術(shù)參數(shù)：進行運動和動力參數(shù)計算，確定原動機型號；
第1-2 周
3. 繪制裝配草圖，并對重要零件（如軸、軸承等）進行工作能力校核；
第3-5 周
4. 繪制傳動部件裝配圖； 第6-8 周
5. 繪制非標準件零件圖； 第9-11周
6. 撰寫說明書初稿； 第12-13周
7. 修改說明書，準備答辯。 第 14 周
5、 主要參考書及參考資料
[1]黃珊秋，《機械設(shè)計課程設(shè)計》，機械工業(yè)出版社,1999；
[2]蒲良貴，紀明剛，《機械設(shè)計（第八版）》，高等教育出版社，2006；
[3]李波，《Auto CAD2011機械設(shè)計完全自學手冊》，機械工業(yè)出版社,2011；
[4]馬蘭，《機械制圖》，機械工業(yè)出版社，2006；
[5]孫恒，《機械原理》，高等教育出版社，2006；
[6]蒲良貴，紀明剛，《機械設(shè)計學習指南》，高等教育出版社，2001；
[7]徐灝，《機械設(shè)計手冊》，機械工業(yè)出版社，1991；
[8]成大先，《機械設(shè)計圖冊》，化學工業(yè)出版社，2000；
[9]花家壽，《新型聯(lián)軸器與離合器》，上海科學技術(shù)出版社，1989。
摘 要
爬式加料機可把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉中均勻、定時、連續(xù)地給到受料裝置中去，廣泛用于冶金、煤礦、選礦、建材、化工、磨料等行業(yè)的破碎、篩分聯(lián)合設(shè)備中。本設(shè)計主要是對爬式加料機傳動裝置的設(shè)計。機電傳動裝置已廣泛應(yīng)用于社會各個行業(yè)，。機電傳動裝置除了要實現(xiàn)基本的工作要求，還要美觀、操作簡便、維修容易等功能。機械傳動裝置的改進在今后的機械領(lǐng)域的發(fā)展是至關(guān)重要的。
本設(shè)計首先分析了爬式加料機傳動裝置，通過對三種傳動方案的分析確定了工作機的傳遞方案；然后結(jié)合題目中所提供的數(shù)據(jù)確定了電動機的功率和轉(zhuǎn)速,而后確定了電動機的類型和型號，計算出了傳動裝置的動力參數(shù)；接下來是對傳動零件的設(shè)計，確定了V帶帶型并且完成了齒輪傳動設(shè)計；最后是軸的設(shè)計，確定了軸上零件的裝配方案。完成了減速傳遞裝置設(shè)計和計算，利用Auto CAD繪制了減速傳動裝置裝配圖及零件圖。
關(guān)鍵詞：爬式加料機機械，傳動裝置，齒輪傳動
ABSTRACT
Climbing feeder can be massive, granular materials from silos in uniform, regular, continuous to go to the affected device, widely used in metallurgy, mining, mineral processing, building materials, chemicals, abrasives and other industries crushing, screening plants. This design is climbing feeder gear design. Electromechanical actuators have been widely used in various sectors of society. Electromechanical actuators addition to achieving the basic job requirements, but also beautiful, simple operation, easy maintenance and other functions. Improvement in the mechanical transmission device of the future development of the machinery is essential.
This paper analyzes the working principle of climbing feeder drive unit.Through the analysis of the three transmission scheme to determine the transmission of the program of work machine.Then combined with the title of the data provided to determine the rotational speed of the motor power .And then determines the type and model of the motor.Calculated the power transmission device parameters.Next is the design of transmission parts.Determine the V-belt and finished with a type of gear design.Finally, the design of the shaft and determine the shaft assembly parts program.Completed the design and calculation of gear transmission equipment.Use Auto CAD drawing a reduction gear assembly drawings and part drawings.
KEY WORDS：climbing feeder，transmission，gear
目 錄
第一章 緒論 7
第二章 確定傳動方案 8
第三章 電動機的選擇 10
3.1 電動機的類型選擇 10
3.2 電動機型號的確定 10
3.3 傳動比分配 11
3.4 傳動裝置動力參數(shù)計算 11
第四章 傳動零件的設(shè)計 13
4.1 V帶的傳動設(shè)計 13
4.2 高速級齒輪傳動的設(shè)計計算 14
4.3 低速級齒輪計算 18
第五章 軸的設(shè)計 21
5.1 確定低速軸上零件的裝配方案 21
5.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 21
5.3 軸承的校核 25
5.4 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 25
5.5 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 26
第六章 密封與潤滑 27
6.1 齒輪傳動潤滑 27
6.2 減速器密封 27
第七章 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28
7.1 箱體的設(shè)計 28
7.2 附件的設(shè)計 28
第八章 全文總結(jié) 30
第九章 參考文獻 31
第十章 致謝信 32
第十一章 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 33
第一章 緒論
隨著科學技術(shù)的發(fā)展和進步，機電傳動裝置已廣泛應(yīng)用于社會各個行業(yè)。在日常生活和工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各項生產(chǎn)活動中，對機電傳動裝置表現(xiàn)出極大需求，人們對機電傳動裝置的要求也越來越高。機電傳動裝置除了要實現(xiàn)基本的工作要求，還要美觀、操作簡便、維修容易、安全、節(jié)能、環(huán)保、智能、遙控等附件功能。
常用的機械傳動部件有齒輪傳動、帶傳動、鏈傳動、螺旋傳動以及各種非線性傳動部件等。齒輪傳動裝置主要應(yīng)用于使用要求不高，主機成本較低的部分鏟土運輸機械，工程起重機械，壓實機械和內(nèi)燃叉車等產(chǎn)品的變速器，驅(qū)動橋主傳動和輪邊減速器。我國機械式齒輪傳動裝置技術(shù)水平較低，具有較大的發(fā)展空間。應(yīng)該大力推廣優(yōu)化設(shè)計方法，改進齒輪，軸類，殼體等關(guān)鍵零件的材料與工藝，進一步提高使用壽命，減輕重量，縮小體積；采用先進的換擋元件和換擋方式，努力減輕司機的勞動強度，縮短動力中斷時間，提高工程機械的作業(yè)效率。國內(nèi)已經(jīng)引進的變速器的先進設(shè)計和零部件，應(yīng)該大力推廣采用。
本課題著重于爬式加料機傳動裝置的設(shè)計計算，來培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識以解決實際工程問題的獨立工作能力，并初步掌握機械裝備或部件的設(shè)計思想，設(shè)計程序，設(shè)計原則，步驟和方法。培養(yǎng)學生使用有關(guān)設(shè)計規(guī)范，手冊，參考文獻以及分析計算，繪圖和編寫設(shè)計說明書等各項能力的基本技能訓練。
對于爬式加料機傳動裝置的設(shè)計，首先要對爬式加料機傳動裝置的工作原理進行分析，確定工作機的傳遞方案；然后結(jié)合題目中所提供工況條件分析確定電動機的類型和型號，計算出傳動裝置的動力參數(shù)；選擇合適的V帶帶型并且完成齒輪傳動設(shè)計；最后完成對軸的設(shè)計，確定軸上零件的裝配方案。這就完成了減速傳遞裝置設(shè)計和計算，而后用Auto CAD繪制減速傳動裝置裝配圖及零件圖。
第2章 確定傳動方案
合理的傳動方案除應(yīng)滿足工作機的性能要求和適應(yīng)工作條件外，還應(yīng)該滿足工作可靠、傳動效率高、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低廉、工藝性好、使用和維護方便的要求。要同時滿足上述要求十分困難，因此設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先保證重點要求。為了確定傳動方案，根據(jù)已知條件計算出工作機的輸入轉(zhuǎn)速為
nw=60×1000v÷(πD)=60×1000×0.5÷（300π）=31.83r/min
相同容量的同類異步電動機，其同步轉(zhuǎn)速有3000r/min、1500r/min、1000r/min、750r/min四種，電動機轉(zhuǎn)速越高，則級數(shù)越少，尺寸和重量越小，價格也越低，但是機械傳動裝置的總傳動比增大，傳動級數(shù)要增多，傳動尺寸和成本都要增加，因此通常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電機，則可估算出傳動裝置的總傳動比i約為30或48。
根據(jù)以上要求可確定三種傳動方案：
方案一：單級蝸桿減速器，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動平穩(wěn)，噪聲較低，在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比。但長期連續(xù)運轉(zhuǎn)條件下蝸桿傳動效率低，功率損失大，而且蝸輪市場價格高，生產(chǎn)成本高，不適合大規(guī)模推廣。
方案二：錐齒輪-圓柱齒輪減速器，效率及可靠性高，工作壽命長，維護簡便，但是錐齒輪承載能力較低，且加工比較圓柱齒輪困難。
方案三：二級圓柱齒輪減速器如圖1-1所示，齒輪相對于軸承對稱布置，載荷分布均勻，齒輪傳動具有較大的承載能力、效率高、尺寸緊湊，傳動平穩(wěn)、又能吸振，而且加工比較容易，價格較低，適合廣泛應(yīng)用。
綜合考慮題目給定的爬式加料機工況條件：雙班制工作，間歇運轉(zhuǎn)，有較大振動，環(huán)境有灰塵，壽命5年，以及生產(chǎn)成本、效率、承載能力、實際應(yīng)用等對以上三種方案的優(yōu)缺點對比分析，方案三可以達到最佳的效果。
圖1-1
因此決定采用方案三作為爬式加料機傳動裝置的設(shè)計方案。
第三章 電動機的選擇
3.1 電動機的類型選擇
三相異步電動機構(gòu)造簡單，制造、使用和維護方便，運行可靠，成本較低。異步電動機按繞組型式，分為籠型和繞線型倆類。其中一般用途的全封閉自扇冷式籠型Y系列異步電動機應(yīng)用最多。它適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械上，如金屬切削機床、風機、運輸機、攪拌機、農(nóng)業(yè)機械和食品機械等。由于Y系列電動機具有較好的啟動性能，因此也適用于某些對起動轉(zhuǎn)矩有較高要求的機械，若無特殊要求，優(yōu)先選用Y系列三相異步電動機。
3.2 電動機型號的確定
3.2.1 電動機功率的選擇
加料機工作所需要的有效功率為
Pw=Fv/1000=（3500/sinβ）×0.5÷1000=（3500/sin（π/3））×0.5÷1000=2.02kw
設(shè)η1彈性聯(lián)軸器、η2閉式齒輪傳動（設(shè)齒輪精度為8級）、η3滾動軸承、η4 V帶傳動、η5卷揚機效率，查資料書得η1=0.99、η2=0.97、η3=0.99、 η4=0.95、η5=0.96，
則傳動裝置的總效率為
η=η1η22η33η4η5=0.816
電動機的功率為
P0=Pw/η=2.02/0.816=2.47kw
根據(jù)技術(shù)指標選擇電動機容量時，需使電動機的額定功率Pm等于或大于電動機所需的輸出功率P0電動機便不會過熱。 選取電動機的額定功率為3kw
3.2.2 電動機型號的確定
選擇常用的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min。根據(jù)電動機所需功率和同步轉(zhuǎn)速，查《機械設(shè)計課程設(shè)計》可知電動機型號，將兩種電動機的數(shù)據(jù)和總傳動比列于下表1
電動機型號
額定功率/kw
同步轉(zhuǎn)速/（r/min）
滿載轉(zhuǎn)速/r/min）
總傳動比
軸外伸軸頸
軸外伸長度
Y132S-6
3
1000
960
30
38
80
Y100L2-4
3
1500
1420
45
28
60
表1兩種電機的相關(guān)參數(shù)
綜合上表以及題目給定的工況條件，考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和減速器的傳動比，為了使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)約成本，所以選擇電動機型號為Y100L2-4。總傳動比為45。
3.3 傳動比分配
由選定的電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機的轉(zhuǎn)速nw，可計算出二級減速器的總傳動比為
i=nm/nw，=45
分配傳動裝置傳動比i=i0×i1，i1為帶傳動的傳動比，i0為減速器的傳動比。查《機械設(shè)計課程設(shè)計》取i1=3.5，則減速器的傳動比為i0=45/3.5=12.7
二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比：
低速級的傳動比為：
3.4 傳動裝置動力參數(shù)計算
各軸轉(zhuǎn)速計算：
nm=1420r/min
各軸的輸出功率計算：
各軸的輸出轉(zhuǎn)矩計算：
第四章 傳動零件的設(shè)計
4.1 V帶的傳動設(shè)計
4.1.1 確定計算功率
已知P=2.02kw，nm=1420r/min，i0=12.73，查《機械設(shè)計》得工況系數(shù)KA=1.3，則
Pca=KAP=1.3×2.02=2.626kw
根據(jù)Pca、nm，查《機械設(shè)計》選取V帶帶型普通A帶。
4.1.3 確定帶輪基準直徑
查主動輪基準直徑dd1=100mm，從動輪基準直徑
dd2=i1dd1=3.5×100mm=350mm
實際傳動比i實=350/100。帶的速度
v=πdd1nm/（60×1000）=7.43m/s<25m/s
合適
4.1.4 確定V帶的基準長度和傳動中心距
根據(jù)
0.7（dd1+dd2）
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