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1、黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 1 页1 绪论1.1 机械传动综合实验台系统设计的目的和要求结合自己所学的专业设计机械传动方案，并组装成机械传动装置。通过毕业设计能全面了解机械传动方案设计的多样性，并对多种可行方案进行比较、分析，从而确定最佳的传动方案，通过对传动效率、动态性能及工作稳定性的分析，了解各种传动零件的适用条件及其对传动系统的影响。在设计综合实验台实验中将机械系统形式将 V带 ，减速箱，速度转距传感器，磁粉制动器，圆柱齿轮，链传动，发电机等组合在一起，系统地了解机械传动、联接功能和设计原理1, 2-5。1.2 机械传动综合实验台机构特点及设计分析根据课程设计要求，设计机械传
2、动综合实验台系统设计，其输入转矩为 200Nm .实验设备载荷波动较小，使用年限 8 年，动力来源选用电力较好，具有方便、转换及时、成本低等优点的三相异步电动机，由于它体积小，价格低，所以选择 Y 系列三相交流异步电动机最合适。由任务书可知此实验台除减速外，还要位置传动，故采用二级齿轮传动，总传动由圆柱齿轮和皮带传动，链传动分担，圆柱齿轮只受径向载荷，轴承可选用向心球轴承，载荷不大。键联接采用普通平键，可拆联接，具有装拆方便、对中性好等优点，齿轮传动采用浸油润滑，传动部件部分浸入油中，传动时，油可渗到啮合进行润滑，同时油可甩到箱壁上可以散热，输入轴，输出轴采用弹性柱销联轴器，能缓冲减振，为减小
3、减速箱体积达到额定转矩，同时许用转速不致下降大多，采用 HL 型联轴器。机械传动方式的多种多样,而其性能测试对象则有传动效率、疲劳强度、磨损状况、振动情况等多项。针对如此多的传动方式和测试内容以及小批量、多品种的产品发展趋势，必须研制出一台适应面广综合性强的试验台。根据上述情况以采取组合式结构较为合理，在测试仪器通用的情况下，可根据不同的测试对象和测试内容，组装出不同形式的试验台。根据这一设想，配以电机、磁粉制动器、转矩转速传感器、转矩传动器、互换型半导体点温度计、旋转式铁谱仪、谱片光密度测量仪、正置式金相显微镜、测振仪等测试仪器5, 1-4。黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 2 页1.
4、3 机械传动综合实验台输入和输出的分析输出的要求为了保证实验台的输入输出转矩能受到有效控制，设计时在电动机与减速器的输入端之间加设了一个转矩传感器，又在减速器的输出端与磁粉制动器之间加设了一个转矩传感器，并且电动机，转矩传感器，磁粉制动器都与电脑控制单元连接用于检测实验台输入输出两端的转矩变化情况，当输入端转矩低或高于要求值时通过转矩传感器反馈到控制单元控制电动机提高或降低输入转矩，当输出端转矩低或高于要求值时通过转矩传感器反馈到控制单元控制磁粉制动器制动或不制动输出转矩整个过程是个闭环控制过程3, 3-5。黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 3 页2 电动机的选择选用一般的 Y 系列三相
5、交流异步电动机。Y 系列三相异步电动机，作为一种驱动元件，广泛使用于各种不含易燃、易爆或腐蚀性气体的一般场合和特殊要求的机械设备上，如金属切削机床、泵、风机、运输机械、搅拌机、农业机械和食品机械等9, 2-5。该系列电机是全封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，符合 IEC 标准的有关规定，具有高效、节能、起动转矩大，噪声低，振动小，可靠性高，使用维护方便等特点。电动机的容量的确定，初定：皮带传动比 i 皮2 齿转传动比 i 齿4 链轮传动比 i 链2 总传动比 i 总16 电动机转速， 因为工作机转速min/14201rn n=1420/18=44.375(r/min)电动机的功率（额定功率）工
6、作机所需的功率。cdPPw,取 0.96，根据工作机类型所选为工作机的阻力矩，为 230 kwTnPww9 . 19550wTNm（已知的）取 44.375()根据机械设计手册查表， Y 系列电机有 1.6和nmin/rkw2.0，根据取大不取小的原则我们选择 Y100L1-4 电动机，额定功率为 2.2。kwkw表 2.1 电动机的选择系列（44）是全封闭扇冷式笼型三相异小电机。是我国统一设计的新的基本系列。它具有效率高，起动转矩大，噪音低、振动小、性能优良、外型美观等优点。功率等级和安装尺寸符合国际电工委员会（IEC）标准。电动机 型号 Y100L1-4功率 KW 2.2持续率 %65转速
7、 r/min 1420黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 4 页3 带传动设计3.1 设计计算功率和 V 带型号的选取dP3.1.1 计算设计功率dP由表 11-5 查得 KA1.1 确定计算功率=KA P (kW)式中 P-传递的额定功dPdP表 3.1 工况系数KAKA空、轻载启动重载启动每天工作小时数（h）工况1010161610101616载荷变动最小液体搅拌机、通风机和鼓风机（7.5kW）、离心式水泵和压缩机、轻负荷输送机1.01.11.21.11.21.3载荷变动小带式输送机（不均匀负荷）、通风机（7.5kW）、旋转式水泵和压缩机（非离心式）、发电机、金属切削机床、印刷机、旋转
8、筛、锯木机和木工机械1.11.21.31.21.31.4载荷变动较大制砖机、斗式提升机、往复式水泵和压缩机、起重机、磨粉机、冲剪机床、橡胶机械、振动筛、纺织机械、重载输送机1.21.31.41.41.51.6载荷变动很大破碎机（旋转式、颚式等）、磨碎机（球磨、棒磨、管磨）1.31.41.51.51.61.8率（kW） ；K-工况系数（表 3.1）kwPKPcdAd42. 22 . 21 . 1黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 5 页3.1.2 选取 V 带的型号根据计算功率和小带轮转速 n1由图3.1选择 V 带型号。当在两种型号的交线附dP近时，可以对两种型号同时计算，最后选择较好的一
9、种。图 3.1 普通 V 带选型图根据 kwPd42. 2min/14201rn 由图3.1确定选用 A 型 V 带3.2 带轮基准直径确定和 V 带速度的验算3.2.1 带轮基准直径确定为了减小带的弯曲应力应采用较大的带轮直径，但这使传动的轮廓尺寸增大。一般取 d1dmi，比规定的最小基准直径略大些。大带轮基准直径可按 计算。大、小带轮直径一般均应按带轮基准直径系列圆整。仅当传动比要求较精确时，才考虑滑黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 6 页动率 e 来计算大轮直径，即 。选取 A 型 V 带轮基准直径 mmdd901则 传动比)75(1mmddmmdiddd18090212 皮290
10、18012dd ddi皮，若考虑皮带滑功率 对传功比的影响，min/710214201 2rinn皮02. 0则 转速误差为min/8 .695)02. 01 (142018090)1 (1 21 2rnddndd一般 V 带传动要求转速误差不超过5，故%2%1007108 .695710%100222 nnn合适。3.2.2 验算 V 带速度由 可知，当传递的功率一定时，带速愈高，则所需有效圆周力 F 愈小，因而 V 带的根数可减少。但带速过高，带的离心力显著增大，减小了带与带轮间的接触压力，从而降低了传动的工作能力。同时，带速过高，使带在单位时间内绕过带轮的次数增加，应力变化频繁，从而降低
11、了带的疲劳寿命。由表 3.1 可见，当带速达到某值后，不利因素将使基本额定功率降低。所以带速一般在 v=525m/s 内为宜，在v=2025m/s 范围内最有利。如带速过高（Y、Z、A、B、C 型 v25m/.s；D、E 型v30m/s）时，应重选较小的带轮基准直径。带速越高，离心拉应力就越大，带的疲劳寿smndVd/69. 610006014209014. 310006011命越低；带速过低，带传动的功率一定时有效拉力 F 增大，所以一般选择在 525m/s的规定范围内合适。3.3 确定 V 带的基准长度 Ld 和中心距 a6。根据结构要求初定中心距 a0。中心距小则结构紧凑，但使小带轮上包
12、角减小，降低带传动的工作能力，同时由于中心距小，V 带的长度短，在一定速度下，单位时间内的应力循环次数增多而导致使用寿命的降低，所以中心距不宜取得太小。但也不宜黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 7 页太大，太大除有相反的利弊外，速度较高时还易引起带的颤动。由公式：得： )(2)(7 . 021021ddddddadd)18090(2)18090(7 . 00a初定中心距mmamm5401890mma3000计算在初定中心距时相应带的长度 Ld0mma3000mmaddddaLddd dd10303004)90180()18090(214. 330024)()(22202 21 2100选
13、取带的基准长度 Ld1000mm 计算实际中心距BAAa2式中 222 21215 .10128)90180(8)(1448)18090(14. 3410008)( 4mmddBmmddLdAdddd故 实际中心距。mma44.2845 .101214414423.4 验算主动轮上的包角 1小带轮上的包角 a1可按式计算 为使带传动有一定的工 作能力，一般要求 a1120（特殊情况允许 a190）。如 a1小于此值，可适当加大中心距 a；若中心距不可调时，可加张紧轮。从上式可以看出，a1也与传动比 i 有关，d2与 d1相差越大，即 i 越大，则 a1越小。通常为了在中心距不过大的条件下保证包
14、角不致过小，所用传动比不宜过大。普通 V 带传动一般推荐 i7，必要时可到 10。12087.1613 .5744. 2901801803 .5718012 1adddd3.5 V 带的根数 Z 和初拉力的计算黄河科技 学院毕业设计 (论文 ) 第 8 页3.5.1 计算 V 带的根数 Z为使每根 V 带受力比较均匀，所以根数不宜太多，通常应小于 10 根，否则应改选V 带型号，重新设计。由LaKKPPPdZ)(11由 V6.69m/s，dd190mm 查表 11-4 用内插法得 P11.05kw由查图 3.1 得 110001. 0TnPmNT2 . 11kwP17. 014202 . 10
15、001. 01查表 3.1 用内插法得 Ka0.91 查表 3.1 得 Kl0.99，则根399.091.0)17.005.1(3.3 (2)11lKKPPPdZ3.5.2 计算初拉力 F0适当的初拉力是保证带传动正常工作的重要因素之一。初拉力小，则摩擦力小，易出现打滑。反之，初拉力过大，会使 V 带的拉应力增加而降低寿命，并使轴和轴承的压力增大。对于非自动张紧的带传动，由于带的松驰作用，过高的初拉力也不易保持。为了保证所需的传递功率，又不出现打滑，并考虑离心力的不利影响时，单根 V带适当的初拉力为 (N) 由于新带容易松驰，所以对非自动张紧的带传动，安装新带时的初拉力应为上述初拉力计算值的 1.5 倍。初拉力是否恰当，可用下述方法进行近似测试。如图 3.2 所示，在带与带轮的切点跨距的中点处垂直于带加一载荷 G，若
