白炽灯自动生产线动力传递主系统优化设计.doc
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1、 目 录第一章 前言3第二章 确定电动机类型5 2.1 电动机的功率5 2.2 电动机的转速5 2.3 该电动机的优点6第三章 带及带轮的设计7 3.1带及带轮的设计7 3.2.2 选择V带的型号7 3.2.3确定带轮的基准直径7 3.2.4 确定传动中心距和带长7 3.2.5 验算主动轮上的包角8 3.2.6 确定V带的根数8 3.2.7 确定带的初拉力9 3.2.8求V带传动作用在轴上的压力9 3.3 V 带带轮的设计10 3.3.1带轮的材料选择10 3.3.2结构设计10 3.3.3 从动带轮的设计11第四章 齿轮传动设计及计算12 4.1 齿轮传动设计及计算12 4.2 选择齿轮材料
2、12 4.3齿轮尺寸确定及强度计算12 4.4 齿根弯曲疲劳强度校核计算14 4.5 齿轮其它尺寸计算15第五章 轴的设计及强度校核17 5.1 轴的材料的选择17 5.2轴的设计及计算17 5.3轴上零件的周向定位20 5.4确定轴上圆角和倒角尺寸20 5.5 轴的强度校核20 5.6 精确校核轴的疲劳强度22第六章 设计体会24第七章 参考文献25第八章 附图25第九章 致谢26第一章 前言毕业设计是学生在学完教学计划所规定的全部课程后,总结在校学习成果,应用自己所学知识和能力进行的一次综合性的大实践,在校学习的最后一环,必将对毕业后的工作产生深远的影响。毕业设计培养和锻炼自己对所学知识的
3、灵活应用,通过毕业设计,可以掌握正确的设计方法和设计思维方法,进一步提高自己有关机械制造工艺及设备方面的设计能力,提高制图、计算、文字叙述、运用各种标准、规范、手册的能力,学会调查研究、理论联系实际、锻炼查阅、分析研究国内外有关资料的能力,巩固并扩大知识领域和视野,学习本专业范围内与设计题目有关的专业知识,使自己得到更好的锻炼,以能够胜任将来的工作的需要。人类使用白炽灯泡已有128年的历史了,将灯丝通电加热到白炽状态,利用热辐射发出可见光的电光源。自1879年,美国的T.A.爱迪生制成了碳化纤维(即碳丝)白炽灯以来,经人们对灯丝材料、灯丝结构、充填气体的不断改进,白炽灯的发光效率也相应提高。1
4、959年,美国在白炽灯的基础上发展了体积和衰光极小的卤钨灯。白炽灯的发展趋势主要是研制节能型灯泡。不同用途和要求的白炽灯,其结构和部件不尽相同。白炽灯的光效虽低,但光色和集光性能好,是产量最大,应用最广泛的电光源。自动生产线是由工件传送系统和控制系统,将一组自动机床和辅助设备按照工艺顺序联结起来,自动完成产品全部或部分制造过程的生产系统,简称自动线。 从二十世纪20年代开始,随着汽车、滚动轴承、小型电动机和缝纫机等工业发展,机械制造中开始出现自动线,最早出现的是组合机床自动线。在此之前,首先是在汽车工业中出现了流水生产线和半自动生产线,随后发展成为自动线。第二次世界大战后,在工业发达国家的机械
5、制造业中,自动线的数目出现了急剧增加。 采用自动线进行生产的产品应有足够大的产量;产品设计和工艺应先进、稳定、可靠,并在较长时间内保持基本不变。在大批、大量生产中采用自动线能提高劳动生产率,稳定和提高产品质量,改善劳动条件,缩减生产占地面积,降低生产成本,缩短生产周期,保证生产均衡性,有显著的经济效益。 机械制造业中有铸造、锻造、冲压、热处理、焊接、切削加工和机械装配等自动线,也有包括不同性质的工序,如毛坯制造、加工、装配、检验和包装等的综合自动线。 自动线中设备的联结方式有刚性联接和柔性联接两种。在刚性联接自动线中,工序之间没有储料装置,工件的加工和传送过程有严格的节奏性。当某一台设备发生故
6、障而停歇时,会引起全线停工。因此,对刚性联接自动线中各种设备的工作可靠性要求高。 在柔性联接自动线中,各工序(或工段)之间设有储料装置,各工序节拍不必严格一致,某一台设备短暂停歇时,可以由储料装置在一定时间内起调剂平衡的作用,因而不会影响其他设备正常工作。综合自动线、装配自动线和较长的组合机床自动线常采用柔性联接。 自动线的工件传送系统一般包括机床上下料装置、传送装置和储料装置。在旋转体加工自动线中,传送装置包括重力输送式或强制输送式的料槽或料道,提升、转位和分配装置等。有时采用机械手完成传送装置的某些功能。在组合机床自动线中当工件有合适的输送基面时,采用直接输送方式,其传送装置有各种步进式输
7、送装置、转位装置和翻转装置等对于外形不规则、无合适的输送基面的工件,通常装在随行夹具上定位和输送,这种情况下要增设随行夹具的返回装置。 自动线的控制系统主要用于保证线内的机床、工件传送系统,以及辅助设备按照规定的工作循环和联锁要求正常工作,并设有故障寻检装置和信号装置。为适应自动线的调试和正常运行的要求,控制系统有三种工作状态:调整、半自动和自动。在调整状态时可手动操作和调整,实现单台设备的各个动作;在半自动状态时可实现单台设备的单循环工作;在自动状态时自动线能连续工作。 控制系统有“预停”控制机能,自动线在正常工作情况下需要停车时,能在完成一个工作循环、各机床的有关运动部件都回到原始位置后才
8、停车。自动线的其他辅助设备是根据工艺需要和自动化程度设置的,如有清洗机工件自动检验装置、自动换刀装置、自动捧屑系统和集中冷却系统等。为提高自动线的生产率,必须保证自动线的工作可靠性。影响自动线工作可靠性的主要因素是加工质量的稳定性和设备工作可靠性。自动线的发展方向主要是提高生产率和增大多用性、灵活性。为适应多品种生产的需要,将发展能快速调整的可调自动线。动力系统:电力系统和动力部分的总和。其中,动力部分,包括火电厂的锅炉、汽轮机、热力网和用热设备;水电厂的水库、水轮机等;核电厂的核反应堆等。 本次设计主要包括四大部分。第一部分为电机类型的选择,第二部分为带及带轮尺寸及结构形状的设计,第三部分为
9、齿轮尺寸结构设计及各项传动性能校核,第四部分为输出轴的结构设计与传动性能校核。综合以上各方面的设计和各个装置的相对位置关系,可以设计出总体结构样式。由于此次设计是根据实际生产加工中的需要来进行设计的,因此还从经济性方面分析了此次设计的可行性。另外,分析了此次设计相对于一般生产加工情况的优点、此次设计的不足,和可能改进的方法。第二章 确定电动机类型2.1 电动机的功率电动机功率由公式来计算,传动装置的总效率,应由组成传动装置的各个部分运动副的效率只积,即 ,其中、 分别为每一个转动副的效率,选取传动副的效率值如下: 滚动轴承(每对)0.980.995 即取 =0.99 V带传动 0.940.97
10、 即取 =0.97 齿轮传动 0.970.98即取 =0.98则 2.2 电动机的转速 根据资料可查得主轴的转速在 275,按机械设计指导书中表一所推荐的传动比合理取值范围,取V带的传动比24,即可满足电动机的转速与主轴的转速相匹配,故电动机转速范围可选为:。 符合这一范围的同步电动机转速的有720,1440,2900,根据容量和相关转速,由机械设计通用手册查出三种适宜的电动机型号,因此有三种不同的传动比方案,如表1:表1 电动机的型号和技术参数及传动比 方案电动机型号额定功率电动机转速基本参数P/kW同步转速满载转速效率(%)电动机重量(KG)功率因数1Y160M2-85.575072085
11、1190.742Y132S2-45.51500144085.5680.843Y132S1-25.53000290085.5640.88综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动的传动比,可知方案3比较适合。因此选定电动机型号为Y132S1-2。所选电动机的额定功率5.5kw,满载转速=2900rmin,总传动比适中,传动装置结构较紧凑。如表2:表2 其主要参数如下表型 号 额定功率 KW 满 载 时 额 定 电 流额 定 转 矩最 大 转 矩转速rmin 电流(380V)效 率 % 功率因数Y132S2-25.530001185.50.8872.02.2表 电动机尺寸列表单位中心高 H 外
12、形尺寸底脚安装尺寸 地脚螺栓孔直径 轴伸尺寸 装键部位尺寸 电动机的输出轴尺寸 1322.3 该电动机的优点:一般用于驱动自动生线的电动机为异步电动机。其中,低压电动机中的Y系列三相异步电动机尤为合适。Y系列三相异步电动机具有率高,节能,堵转转矩高,噪声低,振动小,运行安全可靠的特点,作为一般用途的电动机,适用于驱动无特殊性能要求的各种机械设备,如金属切削机床、鼓风机、水泵等6。第三章 带及带轮的设计3.1带及带轮的设计根据白炽灯自动生线主传动系统的具体传动要求,可选取电动机和过桥装置之间用V带和带轮的传动方式传动,因为在工作过程中,传动件V带是一个挠性件,它赋有弹性,能缓和冲击,吸收震动,因
13、而生产线传动系统工作平稳,噪音小等优点。虽然在传动过程中V带与带轮之间存在着一些摩擦,导致两者的相对滑动,使传动比不精确但不会影响其传动,只要传动比比较准确就可以满足要求,而且V带的弹性滑动对主传动系统的一些重要部件是一种过载保护,不会造成机体部件的严重损坏,还有V带及带伦的结构简单、制造成本底、容易维修和保养、便于安装,所以,在电动机与过桥装置之间选用V带与带轮的传动配合是很合理的。 选择V带和带轮因当从它的传动参数入手,来确定V带的型号、长度和根数,再来确定导轮的材料、结构和尺寸(轮宽、直径、槽数及槽的尺寸等),传动中心距(安装尺寸),带轮作用在轴的压力(为设计轴承作好准备)。3.2传动带
14、的设计3.2.1 确定计算功率 其中:工作情况系数电动机的功率 查机械设计基础一书中的表147 可知:=1.03.2.2 选择V带的型号 根据计算得知的功率和电动机上带轮(小带轮)的转速(与电动机一样的速度),查机械设计基础一书图1412,可以选择V带的型号为B型。3.2.3确定带轮的基准直径 (1)初选主动带轮的基准直径:根据机械设计基础一书,可选择V带的型号参考表142,选取。(2)计算V带的速度V: V带在5的范围内,速度V符合要求。电动机与过桥装置传动比的计算 (3)计算从动轮的直径 3.2.4 确定传动中心距和带长取 即:得: 取: 带长 即: 得:按机械设计基础一书中查表145,选
15、择相近的基本长度和 相对应的公称长度(内周长)可查得:, 。 实际的中心距可按下列公式求得: 也可用经验公式: 求得 : 3.2.5 验算主动轮上的包角即:求得 : 满足V带传动的包角要求。3.2.6 确定V带的根数 V带的根数由下列公式确定: 其中 : 单根普通V带的许用功率值 考虑包角不同大的影响系数,简称包角系数 考虑的材质情况系数,简称材质系数,对于棉帘布和棉线绳结构的胶带,取 ,对于化学线绳结构的胶带,取 。 计入传动比的影响时,单根普通V带所能传递的功率的增量,其计算公式如下: 式中:单根普通V带所能传递的转矩修正值 ,从机械设计基础可以查表1410 主动轮的转速 查得: 则: 查
16、表取值: 由 查得: 所以: 即: 取 根3.2.7 确定带的初拉力 单根V带适当的初拉力 由下列公式求得 其中:传动带单位长度的质量, 即:3.2.8求V带传动作用在轴上的压力 为了设计安装带轮轴和轴承,必需确定V带作用在轴上的压力,它等于V带两边的初拉力之和,忽略V带两边的拉力差,则值可以近似由下式算出: 即: 求得; 3.3 V 带带轮的设计3.3.1带轮的材料选择因为带轮的转速,即,转速比较底,所以材料选定为灰铸铁,硬度为。3.3.2结构设计带轮的结构设计主要是根据带轮的基准直径,选择带轮的结构形式,根据带的型号来确定带轮的尺寸,设计如下:主动带轮的结构选择 因为根据主动带轮的基准直径
17、尺寸,而与主动带轮配合的电动机轴的直径是,采用S型带轮,所以主动带轮采用实心结构。 带轮参数的选择: 通过查机械设计基础一书,可以确定主动带轮的结构参数,结构参数如下表,其他的相关尺寸可以根据互相间结构关系来确定带轮的具体尺寸,如图2。表带轮的结构参数 单位(mm)带的型号mftsS1652010.5147.517.4图2主动带轮的结构主动带轮的厚度可以由计算公式: 求得 即 : 主动带轮的结构如图2:3.3.3 从动带轮的设计从动带轮的结果选择 因为根据主动带轮的基准直径和传动比来确定,即 ,所以从动带轮同样采用实心结构。从动带轮的参数选择:通过查机械设计基础一书,可查得带轮的结构参数间表,
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- 白炽灯 自动生产线 动力 传递 系统 优化 设计