机电一体化毕业设计(论文)自动加料电动车.doc
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1、济源职业技术学院毕 业 设 计题目 自动加料电动车 系别 机电工程系 专业机电一体化 班级 姓名 学号 指导教师 日期 2011年8月15日 设计任务书设计题目:自动加料电动车设计要求:1.根据实际需要和设计安排,能在指定位置实现自动开门卸料,实现自锁。保证安全。2.机械化程度和改善其工作环境,开发生产自动产率高的自动送料小车3.工作环境和小车行走速度,选择合适的电动机和转速,然后列举大纲,减速器的选择,开门、关门的传动计算。设计进度要求:第一周第二周指导教师(签名): 摘 要随着科学进步的不断发展,各行各业技术的不断改进和更新;在化工冶炼行业,由于劳动强度大,工作环境差等原因,不得不去为改善
2、其生产工艺和更新生产设备;而去提高劳动生产率和产量。而铅冶炼行业作为一个重金属冶炼,不仅在保证劳动工人的身体条件,而且也在其不断提高其机械化程度和改善其工作环境,减少对人体的危害,减轻工人们的劳动强度,改善个工作环境,同时也可以提高其劳动生产率。以前所用的炉都是烧结锅那样的,不仅小而且污染大,而现在已经不能被接受,更不能满足其生产需要,为了适应社会要求及变化,更换了更大容量的炼铅炉,如果还采用原始的人工投料不仅慢,效率低,环境差,已不能适应其生产。因此我们开发生产应采用自动, 在保证提高生产率提高前提下,我们根据老师提供的部分资料,我们着手从自动小车所用电动机入手,再从减速器的选配入手,计算出
3、小车的行进速度,开、关料门的时间;以及轴、轮的转速,并由此来选定驱动轴所选轴及其链轮尺寸,再对其开门关门轴进行计算得出结果,选择合适的带轮,链轮进行转动,控制其开关门时间,为保证其开关门准确性我们采用行程开关来保证时间的精确和动作的准确,并且对小车的行走速度给予保证,利用电磁制动器来使小车在行进中断电后不会由于惯性继续运动!关键词: 链轮,电磁制动器, 行程开关 目 录设计任务书11电动机选用52开门关门轴的传动计算:72.1带轮的设计72.1.1确定计算功率PC72.1.2选取普通V带型号82.1.3确定带轮基准直径dd2和dd182.1.4验算带速V82.1.5确定带的基准长度Ld和实际中
4、心距a82.1.6确定V带根数Z92.1.7求拉力F0及带轮轴上压力FQ92.1.8设计结果102.1.9带轮的材料:103小车行走的传动计算以及链轮的设计计算:113.1主动轮的速度113.2链轮的设计及计算113.2.1选择链轮齿数Z1,Z2113.2.2确定链节数123.2.3根据功率曲线确定链型号123.2.4验算链速:123.2.5计算实际中心距123.2.6确定润滑方式。133.2.7链轮轴的受力133.2.8链轮的设计133.2.9链轮的材料1333小链轮的尺寸设计133.4.1链传动的特点 链传动是在平行轴上的链轮之间,以链条作为挠性曳引元件来传递运动和动 力的一种啮合传动如图
5、。143.4.2链传动的类型154减速器选用164.1减速器的技术要求165轴的选料及校核175.1减速器轴的设计175.1.1选择轴的材料175.1.2计算轴的最小直径175.1.3绘制结构草图185.1.4确定轴的各段直径195.1.5确定轴的各段长度195.2验算轴的强度195.2.1轴的受力图195.2.1从动轴上的转矩为:205.2.2 作水平平面的内的弯矩图205.2.3作扭矩图205.3 主动轴215.3.1 选择材料215.3.2按扭矩为计算最小直径,对本减速器来说就是伸出端的直径。215.3.3确定轴外形,绘制结构草图。215.4驱动轴选料及校核235.5用于开关门的传动轴2
6、46小车的容积计算257零部件选择267.1联轴器的选用267.2螺栓选用267.3轴承及轴277.4设计中的其它零件277.5制动器298箱体的设计30结 论32致 谢33参考文献341电动机选用电动机已经标准化、系列化,应按工作机要求,根据选择的传动方案,选择电动机类型、容量和转速,并在产品目录中查出其型号和尺寸。电动机有交流电动机和直流电动机之分,一般工厂都采用三相交流电,因而采用交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机分为笼型和绕线型两种,其中以普通笼型电动机应用最多,因所设计送料小车的场合需经常启动,工作环境条件差,以及频繁制动及正反转,则要求电动机转动惯量小,
7、过载能力大。由此我们可知应该选用起重及冶金用三相异步电动机YZ型,同时根据用户要求可知道我们选用两台电动机应型号Y100L142.2型N=1430r/min,它表示电动机型号为Y100 L14,额定功率为2.2kw,满载转速为1420 r/min,额定转距合最大转距都为2.2,极数为4极。载荷平稳,对起动无特殊要求,选YR型异步电动机封闭式结构,电压为380伏。确定电动机的功率: 工作机所需功率为=X0.85/100K电动机的工作功率: =/电动机到卷筒轴的总功率为: =0.960.970.96=0.693P=P/=10.11Kw=0.96(滚动轴承) =0.97(齿轮精度为8级)=0.96(
8、联轴器)查工具书,电动机的额定功率为11Kw确定电动机的转速:卷筒机转速为:n=600.851000/3003.1415=54.14r/m传动比的合理范围(628)N=(628)54.14r/min=3731738经综合考虑,减轻电动机的重量及传动装置的重量和节约资金选用电动机型号为Y160M4,其主要性能如下表:电动机型号额定功率(KW)电压(V)转速(r/min)Y160M4113801460确定传动装置的总传动比和分配各级的传动比由选定电动机的转速n和工作机的转速nIa=nd/nw=1460/54.14=26.96传动装置由二级传动而成,则总传动比的分配如下:=5.18,=5.2,=5.
9、185.2=26.76接近26.76在误差允许的范围之内。2开门关门轴的传动计算:由已知条件知道小车开门和关门时间各为2.1秒选用的减速器型号为WD122-50-C根据场合的需要,我们选定偏心轮的直径为244mm,偏心轮转完一周需4.2秒,那么1分钟则为14.2r/min由选定的圆柱蜗杆减速器得知蜗轮蜗杆传动比为50:1由此可知蜗杆的转速为:蜗杆转速=蜗轮传动比i =14.250=710r/min2.1带轮的设计带传动简图 1.小带轮、 2.V带、 3.大带轮2.1.1确定计算功率PC由表8.21查得KA=1.3 由式8.12得 PC=KAP=1.32.2=2.86KW(根据新编机械设计基础1
10、54页)2.1.2选取普通V带型号根据PC=2.86KW n1=1430r/min 由图8.12选用A型普通V带2.1.3确定带轮基准直径dd2和dd1 由表8.6和图8.12选取dd180mm,(根据高等教育出版社机械设计础113页)且dd1=80mmdmin =75mm大带轮基准直径为 dd2=n1/n2dd1=1430/780=161.13mm按表8.3选取标准值dd2=160mm,则实际传动比,从动轮实际转速为 i=dd2/dd1=160/80=2 n2=n1/i=1430/2=725r/min 从动轮误差率为 725-710/710100%=2.1%在5%以内为允许值,而且传动间有一
11、定的效率损失2.1.4验算带速V V=d1n1/601000 =801430/601000m/s=5.99m/s2.1.5确定带的基准长度Ld和实际中心距a 设计处定中心距a0=310mm 由式8.15得 L0=2a0+/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a =2310+/2(160+80)+(160-80)/4310 =1002.1mm 由表8.4取基准长度Ld=1000mm( 由式8.16得实际中心距a为 aa0+Ld- L0/2 =310+1000-1002.1/2 =308mm (根据新编机械设计基础149页) 检验小带轮包角a 由式8.17得 a1=180- dd2-dd
12、1/a57.3 =180-160-80/30857.3 =165.111202.1.6确定V带根数Z 由式8.18得 (出自新编机械设计基础156页) ZPc/(P0+P0)KaK1根据dd1=80mm n1=1430r/min,查表8.10得 P0=0.81KW 由式8.11得功率增量为P0 P0=Kb n1(1-1/Ki) 由表查得带长度修正系数KL=0.89,由图8.11查包角系数Ka=0.97 Z=2.86/(0.81+0.177)0.970.89 =3.356根 圆整Z=4根 (出自新编机械设计基础153页)2.1.7求拉力F0及带轮轴上压力FQ 由表8.6得A型普通V带每米质量q=
13、0.1kg/m,根据式8.19得单根V带的初拉力V为: F0=500Pc/zv(2.5/Ka-1)+qv2 =5002.86/45.99(2.5/0.97-1)+0.17(5.99)N =63.27N (出自新编机械设计基础157页)由式(8.20)可得作用在轴上得压力FQ为 FQ=2F0Zsina1/2 =263.274sin165.11/2N =501.89N (出自新编机械设计基础158页)2.1.8设计结果选用4根A1000GB1154489V带,中心距a=308mm,带轮基准直径dd1=80mm,dd2=160mm 轴上压力FQ=501.89N2.1.9带轮的材料: 带轮材料常用铸铁
14、、钢、铝合金或工程塑料,灰铸铁应用最广,当带速V25m/s时采用HT150,当V=2530m/s时采时,则应采用球墨铸铁,铸钢或锻钢,也可采用钢板冲压后焊接带轮,因此我们根据条件选用HT150。用HT200,当V2545m/s 3小车行走的传动计算以及链轮的设计计算:3.1主动轮的速度由已知条件小车行走速度33.3m/min,可知 V=d1n1/601000 得33.3=3.14200n1/1000 n1=53r/min 已知电动机为P=2.2kw, n=1430r/min选用的减速器为OZQ25020Z型号,因其为单级传动,实际传动比为i=20,那么减速器输出转速为143020=71.5r/
15、min3.2链轮的设计及计算链轮的齿形与齿轮的齿形相似,但其齿廓不是共轭齿廓,其齿形具有很大的灵活性。链轮齿形应具备以下性能:保证链节能平稳、自由的啮入和啮出;尽量减小链节与链轮啮合时的冲击和接触应力;有较大的容纳链节距因磨损而增长的能力;便于加工。常用的齿形有:直线-圆弧齿形、两圆弧齿形。滚子链链轮的轴面两侧齿形为圆弧或直线,以利链节的啮入和啮出。根据联轮的使用场合和分类,本设计使用滚子链链轮。3.2.1选择链轮齿数Z1,Z2估计链速V=0.53m/s,传动比i=n1/n2=71.5/53=1.36根据表9.5选取小链齿轮数Z1=20,则大链齿数Z2=iZ1=201.36=27.2 圆整得2
16、8 (出自新编机械设计基础162页)3.2.2确定链节数 初定中心距a0=15P,由式(9.8)得链节数LP为 LP=2a0/p+Z1+Z2/2+P(Z2-Z1)2/39.5a0 =215p/10+20+28/2+p(28-20) /39.515p =54 (出自新编机械设计基础167页) 取 LP=543.2.3根据功率曲线确定链型号 由表9.2查得KA=1,按图9.8估计链工作点在曲线顶点下侧,按表9.3查KZ=1,由图9.9查得KL=0.75(由曲线查得)采用单排链, 由表9.4得Km=1 (出自新编机械设计基础164页,) 链传递的功率由式(9.5)得P0KAP/KZKLKm=12/1
17、0.751=2.667KW (出自新编机械设计基础170 页,) 按图9.8选取链号为16A,节距为P=25.4mm3.2.4验算链速: V=Z1Pn1/601000=2025.471.4/601000=0.615m/s V值与估计相等 3.2.5计算实际中心距 设计成可调整中心距的形式,故不必精确计算中心距,可取aa0=15P=1525.4=381mm3.2.6确定润滑方式。 查图6-39知采用人工润滑 (出自新编机械设计基础306页) 3.2.7链轮轴的受力计算对链轮轴的F=1.25F=1.251000P/V=1.2510002/0.6=4167N 3.2.8链轮的设计 查表5.14可知链
18、号为16A,滚子外径d2=15.88mm (出自新编机械设计基础164页) 3.2.9链轮的材料链轮轮齿应有足够的接触强度和耐磨性,常用材料为中碳钢,(c3545钢)不重要场合用Q235A、Q275A钢,高速重载时采用合金钢,低速时大链轮可采用铸铁,由于小链轮的齿合次数多,小链轮的材料应优于大链轮,并进行热处理。而我们由场合和速度可知选用45钢33小链轮的尺寸设计分度圆直径dddd=P/sin180/Z =25.4/sin180/Z=162.37mm 齿顶圆直径da damax=d+1.25P-dr =162.37+1.2525.4-15.88=178.24mm damin=162.37+(1
19、-1.6/20)25.4-15.88=151.57mm 齿根圆直径 ddf=d-dr=162.37-15.88=146.49mm .4大链轮的尺寸设计3.4.1链传动的特点链传动是在平行轴上的链轮之间,以链条作为挠性曳引元件来传递运动和动 力的一种啮合传动如图。链传动简图 1-小链轮 2-链条 3-大链轮与带传动、齿轮传动相比,链传动的主要优缺点是:优点:没有弹性滑动和打滑,能保持准确的平均传动比,传动效率较高(封闭式链传动传动效率=0.950.98);链条不需要象带那样张得很紧,所以压轴力较小;传递功率大,过载能力强;能在低速重载下较好工作;能适应恶劣环境如多尘、油污、腐蚀和高强度场合。缺点
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