毕业设计

竹筷抛光机的设计(2)

时间:2022-08-03 22:12:53   作者:   来源:   阅读:169   评论:0

第二章 总体设计部分分析

2.1 竹筷抛光机的工作原理

将竹筷放入六角木桶内,打开电动机开关,带动皮带轮转动,经过芯轴传递转速,竹筷在六角木桶内旋转,通过相互摩擦以及在棱角的打磨而抛光。

2.2 竹筷抛光机的整体结构

竹筷抛光机大体由轴、皮带轮、箱体、轴承、轴承座、机架、动力装置组成。

2.3 动力装置的选择

对于一般的机器,选择的动力装置为电动机和柴油机。而竹筷抛光机的动力装置选择电动机,因为和比柴油机相比具有以下优点

1)适用范围广。对于一般工厂的车间,用电都比较方便。

2)成本低。加工同样数量的竹筷耗电量成本要低于柴油成本。

3)卫生程度高。由于竹筷加工过程中,柴油机的油烟会污染竹筷,而电动机在加工过程中无污染物。

2.4 传动装置的选择

    目前,工业生产领域常用的机械传动有:带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动,链传动主要用在要求工作可靠,且两轴相距较远,以及其他。例如低速重型及极其恶劣的工作条件下应用,齿轮传动的制造及其装置精度要求高,价格教贵。且不宜用于传动距离过大的场合。蜗杆传动是在空间交错的两轴传递运动和动力的一种传动机构,也不适宜抛光机的传动,而带传动具有结构简单、传动平稳、造价低廉,以及缓冲吸振等特点,故传动装置选带传动。

第三章传动装置的总体设计

    传动装置总体设计的内容为:确定传动方案,选定电动机型号,计算总传动比和合理分配各级传动比,计算传动装置的运动和动力参数,为设计各级传动件和装配图设计提供条件。

3.1确定传动方案

    传动方案一般用机构简图表示,它反映运动和动力传递路线和各部件的组成和连接关系。  图3-1为抛光机传动装置及机构简图

竹筷抛光机的设计 图1

图3-1 抛光机传动装置外形图

   为降低成本,本文决定剪除以上变速箱装置,采用一级传动,其传动方案图如图3-2所示

       竹筷抛光机的设计 图2

图3-2  变速箱传动方案

3.2 选择电动机

    选择电动机的内容包括:电动机类型、结构形式、容量和转速,要确定电动机具体型号。选择电动机的顺序如图3-3所示

竹筷抛光机的设计 图3

图3-3 电动机的顺序

3.2.1 选择电动机类型和结构型式

    电动机类型和结构型式要根据电源(交流和直流).工作条件(温度、环境、空间尺寸等)和载荷特点(性质、大小、启动性能和过载情况)来选择。没有特殊要求时均应选用交流电动机,其中以三相鼠笼式异步电动机用得最多。表12 1所列Y系列电动机为我国推广采用的新设计产品,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合,以及要求具有较好启用性能的机械。在经常启用. 制动和反转的场合(如起重机),要求电动机具有转动惯量小和过载能力大,则应选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型(笼型)或YZR型(环绕型)。电动机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等,可根据防护要求选择。同一类型的电动机又具有几种安装型式,应根据安置条件确定。(见表3-1)

表3-1 电动机类型选择参考表

负载性质

生产机械工作状态

选用电动机类型

平稳

冲击

长期

短期

断续

调速

飞轮储能

异步电动机

同步电动机

直流电动机

笼型

饶线型

他励

串励

1

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

⑶⑷

 

⑴ 对于小功率机械,或启动次数太多而电网容量不太易受冲击,不推荐采用同步电动机⑵ 对于大中型机械,当电网容量不大时,不宜选用笼型电动机,而选用饶线型电动机。

⑶ 异步电动机需要调速装置(一般为转子外接电阻方式,还采用滑差离合器、涡流制动器、串级或变频方式)。

⑷ 指小功率机械只要求几级速度时,采用多笼型电动机。

⑸ 需要启动转距大的机械(如电车、牵引机车等)采用串励直流电动机。

3.2.2 选择电动机的容量

    标准电动机的容量由额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求,则不能保证工作机正常工作,或使电动机长期过载、发热大而过早损坏;容量过大,则增加成本,并且由于功率和功率因数低而造成浪费。电动机的容量主要由运动发热条件限定,在不变或变化很小的载荷下长期连续运动的机械,只要其电动机的负载不超过额定值,电动机便不会过热,通常不必效验发热和启动力矩。所需电动机功率为

                    P竹筷抛光机的设计 图4=竹筷抛光机的设计 图5   Kw    (3-1)

式中:    P竹筷抛光机的设计 图6——工作机实际需要的电动机需要功率,Kw;

P竹筷抛光机的设计 图7——工作机所需输入功率,Kw;

η——电动机至工作机之间传动装置的总效率。

工作机所需功率P竹筷抛光机的设计 图8 应由机器工作阻力和运动参数计算求得,例如

             P竹筷抛光机的设计 图9=  竹筷抛光机的设计 图10    Kw        

         或     P竹筷抛光机的设计 图11=竹筷抛光机的设计 图12  Kw   (3-2)

式中:   F——工作机的阻力,N;

         ν——工作机的线速度,m/s;

         T——工作机的阻力矩,N·m;

n竹筷抛光机的设计 图13——工作机的转速,r/min;

η竹筷抛光机的设计 图14——工作机的效率。   

总效率η按下式计算:

              η = η竹筷抛光机的设计 图15 η竹筷抛光机的设计 图16 η竹筷抛光机的设计 图17 ... η竹筷抛光机的设计 图18   (3-3)        

其中η竹筷抛光机的设计 图19、 η竹筷抛光机的设计 图20、 η竹筷抛光机的设计 图21 、... η竹筷抛光机的设计 图22   分别为传动装置中每一传动副(齿轮、蜗杆、带或链)每对轴承、每个联轴器的效率,其概略值见《机械设计课程设计手册》表1-7。选用此表数值时,一般取中间值,如工作条件差,润滑维护不良时取最低值,反之取高值。本文取带传动的效率为0.96,滚动轴承的效率为0.99,故总的效率为0.96。

3.2.3 确定电动机转速

    同一类型的电动机,相同的额定功率有多种转速可供选用。如选用低转速电动机,因极数较多而外廓尺寸及重要较大,故价格较高,但可使传动装置总动比及尺寸减小。选用高转速电动机则相反。因此应全面分析比较利弊来选定电动机转速。

按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围,可以推算电动机转速的可选范围,如       

           n =(i竹筷抛光机的设计 图23 i竹筷抛光机的设计 图24……i竹筷抛光机的设计 图25)   r/min (3-4)

式中:n——电动机可选转速范围,r/min;

i竹筷抛光机的设计 图26 i竹筷抛光机的设计 图27……i竹筷抛光机的设计 图28——各级传动机构的合理传动比范围

对Y系列电动机,通常多选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机,如无特殊需要,不选用低于750r/min的电动机。

根据选定的电动机类型、结构、容量和转速,由《机械设计课程设计手册》表12-1~12-11查出电动机型号,并记录其型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、链联接尺寸、地脚尺寸等参数备用。

设计传动装置时一般按工作机实际需要的电动机输出功率Pd计算,转速则满载转速。

本文选用Y160M1-8型号的电动机,其额定功率为4kw,满载速度为720r/min,查《机械设计课程设计手册》表12-3 ,机座带底脚,端盖无凸缘电动机的安装及外形尺寸得其、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、链联接尺寸、地脚尺寸。(见图3-4)

竹筷抛光机的设计 图29

图3-4 电动机的顺序

查表得:A=254,B=210,C=108,D=42,E=110,F=14,G=42.5,H=180,K=15,AB=330,AC=325,AD=255,HD=385,BB=270,L=600。

3.3 计算总传动比和分配各传动比

传动装置的总传动比要求应为

   i  =  竹筷抛光机的设计 图30       (3-5)                    

式中:n竹筷抛光机的设计 图31——电动机满载转速,r/min。

在已经总传动比要求时,如何合理选择和分配各级传动比,要考虑以下几点:

(1)各级传动机构的传动比应尽量在推荐范围内选取。

(2)应使传动装置结构尺寸较小、重量较轻。

(3)应使各传动件尺寸协调,结构匀称合理,避免干涉碰撞。

本设计为节约成本设计成一级带传动,其总传动比为4,符合《机械设计课程设计手册》见表3-2:

各级传动的传动比(参考值),V带传动的传动比≤5,传动装置的实际传动比要由选定的标准带轮直径准确计算,因而与要求传动比可能有误差。一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为±(3~5)%。

表3-2  总传动比的选择

传动类型

传动比

传动类型

传动比

平带传动

≤5

锥齿轮传动:1、开式

2、单级减速器

≤5

≤3

V带传动

≤7

圆柱齿轮传动

1、开式

2、单级减速器

3、单级外吁合和内愈合行星减速器

≤8

≤4~6

3~9

蜗杆传动:  1、开式

2、单级减速器

15~60

8~40

链传动

≤6

摩擦轮传动

≤5

 

3.4 计算传动装置的运动和动力参数

    设计计算传动件时,需要知道各轴的转速、转矩或功率,因此应将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上。

本设计传动装置从电动机到工作机有二轴,依次为Ⅰ、Ⅱ轴,则

1) 各轴转速

n竹筷抛光机的设计 图32= n竹筷抛光机的设计 图33 =竹筷抛光机的设计 图34   (3-6)                                          

n竹筷抛光机的设计 图35=竹筷抛光机的设计 图36竹筷抛光机的设计 图37  =180 r/min     (3-7)

 式中:n竹筷抛光机的设计 图38为电动机满载转速,

   n竹筷抛光机的设计 图39为传动轴的转速

2)        各轴功率

竹筷抛光机的设计 图40=P竹筷抛光机的设计 图41=4kw    (3-8)

竹筷抛光机的设计 图42=P竹筷抛光机的设计 图43η竹筷抛光机的设计 图44=4×0.96=3.84kw  (3-9)

根据《机械设计课程设计手册》表1-7,取V带传动的传动效率η竹筷抛光机的设计 图45=0.96

式中:P竹筷抛光机的设计 图46为电动机输出功率

      P竹筷抛光机的设计 图47为电动机心轴输入功率

      η竹筷抛光机的设计 图48为电动机轴与传动轴的传动效率

3)        各轴转距

竹筷抛光机的设计 图49=T竹筷抛光机的设计 图50 N·m       (3-10)

竹筷抛光机的设计 图51=T竹筷抛光机的设计 图52竹筷抛光机的设计 图53 N·m       (3-11)

式中: T竹筷抛光机的设计 图54为电动机轴的输出转距

竹筷抛光机的设计 图55=9550 竹筷抛光机的设计 图56   (3-12)                                                                                                  

=53.05 N·m                   

            T竹筷抛光机的设计 图57=255 N·m   T竹筷抛光机的设计 图58为传动轴的输入转距。


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