機(jī)電設(shè)備安裝設(shè)備與調(diào)試技術(shù)報(bào)告

1、 機(jī)電設(shè)備安裝設(shè)備與調(diào)試技術(shù)報(bào)告設(shè)計(jì)題目 機(jī)電設(shè)備安裝與調(diào)試 專 業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 班 級(jí) 機(jī)電1131 設(shè) 計(jì) 人 耿信康 完成日期 2013-4-15 指導(dǎo)教師: 楊海波、楊新春 目錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書21.1設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)21.2傳動(dòng)方案圖21.3原始數(shù)據(jù)21.4工作條件：2第二章 傳動(dòng)方案擬定22.1電動(dòng)機(jī)選擇32.2電動(dòng)機(jī)容量選擇：32.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速42.4確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比5第三章 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)53.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)53.2 v帶的設(shè)計(jì)6第四章 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)8第五章 軸的設(shè)計(jì)9第六章 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)14第七章 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)16第

2、八章 密封和潤滑的設(shè)計(jì)16參考資料:16第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2傳動(dòng)方案圖1.3原始數(shù)據(jù)輸送帶壓力f（n）1150n輸送帶速度v(m/s)1.6滾筒直徑d（mm）260mm1.4工作條件：帶式輸送機(jī)在常溫下連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，空載起動(dòng)，工作載荷平穩(wěn)；兩班制（每班工作8小時(shí)），要求減速器設(shè)計(jì)壽命為8年，大修期為3年，大批量生產(chǎn)；輸送帶工作的允許誤差為5%，三相交流電源的電壓為380/220v。第二章 傳動(dòng)方案擬定工作作條件：使用年限8年，工作為兩班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境常溫。原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力f=1150n；帶速v=1.6m/s；滾筒直徑d=260mm。方

3、案擬定：采用帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護(hù)方便。2.1電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。 2.2電動(dòng)機(jī)容量選擇：電動(dòng)機(jī)所需工作功率為:式（1）：=pw/a (kw)式（2）：=fv/1000 （kw）因此 p=fv/1000a （kw）由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：總=5式中：1、2、3、4、5分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、

4、聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率。取=0.96，0.99，0.97，.99則：總=0.960.990.970.990.96 =0.86所以：電機(jī)所需的工作功率：pd= fv/1000總 =(26001.8)/(10000.86) =2.4(kw)2.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為： n卷筒601000v/（d） =(6010001.8)/（400） =118.41r/min查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表14-8推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍=3，取帶傳動(dòng)比= ，則總傳動(dòng)比理論范圍為：a。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為 nd=ian卷筒 =(624)86 =710.462368.2 r/min則

5、符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：1000 r/min和1500r/min方案電 動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功 率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)電動(dòng)機(jī)重量參考價(jià)格傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn) 速滿載轉(zhuǎn) 速總傳動(dòng) 比v帶傳 動(dòng)減 速器1y160m1-8475072068kg32016.73.345.012y132m1-64100096084kg48012.1634.053y112m-441500144012407108.372.363.54綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可見第3方案比較適合，此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y112m-4。電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸：中心高h(yuǎn)外形尺寸 l(ac/2+ad)hd底

6、角安裝尺寸 ab地腳螺栓孔直徑 k軸 伸 尺 寸de裝鍵部位尺寸 fgd13252034531521617812288010412.4確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配級(jí)傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1.可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為： ia=nm/n=nm/n卷筒=960/86=12.16總傳動(dòng)比等于各傳動(dòng)比的乘積分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比ia=i0i（式中i0、i分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比） 2.分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比： 按表14-8，取i0=3（普通v帶 i=24）因?yàn)椋篿ai0i所以：i1iai04.05第三章 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)3.1運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依

7、次定為軸，軸，.以及i0、i1，.為相鄰兩軸間的傳動(dòng)比，01、12，.為相鄰兩軸的傳動(dòng)效率p、p，.為各軸的輸入功率 （kw）t、t，.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （nm）n,n,.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 （r/min）可按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)：軸：n=nm/ i0=960/2.8=480（r/min）軸：n= n/ i1 =342.86/3.99=118.4 r/min 卷筒軸：n= n（2）計(jì)算各軸的功率：軸： p=pd01 =pd1=5.440.96=2.3（kw）軸： p= p12= p23 =5.220.990.9

8、7 =2.2（kw）卷筒軸： p= p23= p24=5.020.990.99=2.1（kw）計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為：td=9550pd/nm=95505.44/960=31 nm軸： t= tdi001= tdi01=54.122.80.96=8.93 nm 軸： t= ti112= ti123 =145.473.990.990.97=34 nm卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩：t = t2=33 nm 4綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下：軸名參數(shù)轉(zhuǎn)速n/rmin-1輸入功率p/kw輸入轉(zhuǎn)矩t/(nm)傳動(dòng)比i電動(dòng)機(jī)軸14402.4313i軸4802.389.3軸118.42.23404.05卷筒軸1

9、18.12.13303.2 v帶的設(shè)計(jì)（1） 選取普通v帶型號(hào)由pc=ka*p=1.12.4=3.12 （kw） 取a型v帶確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速：待添加的隱藏文字內(nèi)容1取小帶輪直徑 d1=100mm d2=n1d1/n2=id1=3100=300mm由表查得取d2=300mm帶速驗(yàn)算： v=n1d1/（100060） =8.29 m/s介于525m/s范圍內(nèi)，故合適 確定帶長和中心距a： 0.7（d1+d2）a02（d1+d2） 0.7（100+300）a02（100+300） 280 a0800初定中心距a0=500 ，則帶長為 l0=2a0+（d1+d2）+（d2-d1）2/(4

10、a0) =2500+（100+300）/2+（300-100）2/(4500) =1724 mm由表9-3選用ld=1800 mm的實(shí)際中心距 a=a0+(ld-l0)/2=500+(1400-1602.32)/2=538 mm驗(yàn)算小帶輪上的包角1 1=1808-(d2-d1)57.38/a =1808-(300-100)57.38/538=15781208合適確定帶的根數(shù) z=pc/（(p0+p0)klk） =3.12/（1.32+0.11）1.010.93） = 2.4 故要取3根a型v帶計(jì)算軸上的壓力由9-18的初拉力公式有 f0 =500pc（2.5/k-1）/z c+q v2 =56

11、6.59 n由9-19得作用在軸上的壓力 fq=2zf0sin(/2) =27242.42sin(155.01/2)=7643.41 n帶輪示意圖如下： 第四章 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)(1)、選定齒輪傳動(dòng)類型、材料、熱處理方式、精度等級(jí)。小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250hbs，大齒輪選用45號(hào)鋼正火，齒面硬度為200hbs。齒輪精度初選8級(jí)(2)、設(shè)計(jì)中心距a1. 取=527mpa 2. 小齒輪轉(zhuǎn)矩t1=9.55106p/n2=3.1104nmm3. 齒寬系數(shù) =0.4 i=4.05 k=1.54. 初得中心距 a=107.4mm（3）按齒根疲勞強(qiáng)度公式校核

12、 1.初選螺旋角 =15 取z1=26，z2=z1*i=1062.確定模數(shù) a1= m=1.58，取m=2確定中心距a=136修正螺旋角 =13.93齒寬b=*a=0.6*136=54.4，取b1=57mm，b2=55mm校核彎曲強(qiáng)度第五章 軸的設(shè)計(jì)齒輪軸的設(shè)計(jì)(1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1，5滾動(dòng)軸承 2軸 3齒輪軸的輪齒段 4套筒 6密封蓋 7軸端擋圈 8軸承端蓋 9帶輪 10鍵(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255hbs軸的輸入功率為p=2.3 kw轉(zhuǎn)速為n=480 r/min根據(jù)13-2式，并查表13-2，取c=115d(3)確定軸各段直徑和長

13、度1. 從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取d1=20mm，又帶輪的寬度 b=（z-1）e+2f=（3-1）18+28=52 mm則第一段長度l1=60mm2. 右起第二段直徑取d2=28mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為10mm，則取第二段的長度l2=40mm3. 右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用30207型軸承，其尺寸為ddb=357219，那么該段的 直徑為d3=40mm，長度為l3=18mm4. 右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于

14、滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取d4=47mm，長度取l4= 4mm5. 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為58.6mm，分度圓直徑為54mm，齒輪的寬度為57mm，則，此段的直徑為d5=58.6mm，長度 為l5=57mm6. 右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取d6=47mm長度取l6= 4mm7. 右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為d7=35mm，長度l7=21mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 1. 小齒輪分度圓直徑：d1=53.6mm2. 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：t1 =4.58104 nmm3. 求圓周力ft ft=2t2/d2=24

15、.58104/60=1.7103n4. 求徑向力fr fr=fttan=1700tan200=640nft，fr的方向如下圖所示(5)軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：ra=rb=ft/2 =983.33 n 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則fa=0那么ra=rb =fr62/124=314.1 n(6)畫彎矩圖 右起第四段剖面c處的彎矩： 水平面的彎矩：mc=pa62=60.97 nm 垂直面的彎矩：mc1= mc2=ra62=19.47 nm 合成彎矩： (7)畫轉(zhuǎn)矩圖： t= ftd1/2=59.0 nm (8)畫當(dāng)量彎矩

16、圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面c處的當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度1.右起第四段剖面c處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面c為危險(xiǎn)截面。 已知mec2=73.14nm ,由課本表13-1有:-1=60mpa 則：e= mec2/w= mec2/(0.1d43)=73.141000/(0.1443)=8.59 nm-12.右起第一段d處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= md/w= md/(0.1d13)=35.41000/(0.1303)=13.11 nm-1所以確定的尺寸是安全的 。受力圖如下：1，5滾動(dòng)軸承 2軸 3

17、齒輪 4套筒6密封蓋 7鍵 8軸承端蓋 10半聯(lián)軸器輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)確定軸上零件的定位和固定方式 （如上圖）(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255hbs軸的輸入功率為p=2.2 kw 轉(zhuǎn)速為n=118.4 r/min根據(jù)13-2式，并查表13-2，取c=118d(3)確定軸各段直徑和長度1. 從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加5%，取35mm，根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩tc=kat=1.3518.34=1.77105nmm，查標(biāo)準(zhǔn)gb/t 50142003，選用lxz2型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為l1=60mm,軸段長l1=82mm2. 右起第二段

18、，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取40mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm，故取該段長為l2=37mm3. 右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用30209型軸承，其尺寸為ddb=458521，那么該段的直徑為45mm，長度為l3=264. 右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%，大齒輪的分度圓直徑為218.4mm，則第四段的直徑取50mm,齒輪寬為b=55mm，為了保證定位的可靠性，取軸段長度為l4=55mm5. 右起第五段，考慮齒輪的軸向定位,定位軸肩，取

19、軸肩的直徑為d5=52mm ,長度取l5=5mm6. 右起第六段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為d6=45mm，長度l6=23mm(4)求齒輪上作用力的大小、方向 1.大齒輪分度圓直徑：d1=218.4mm 2.作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：t1 =1.77105nmm3.求圓周力：ft ft=2t2/d2=21.77105/218.4=1624n4.求徑向力fr fr=fttan=611nft，fr的方向如下圖所示(5)軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。水平面的支反力：ra=rb=ft/2 = 812 n垂直面的支反力：rb2=834n rd2=233(

20、方向下下)(6)畫彎矩圖 右起第四段剖面c處的彎矩： 水平面的彎矩：mc=rb41.5=33698nm 垂直面的彎矩：mc1-=rb241.5=34611nmmc2+= -rd241.5= -9254.5合成彎矩：mc-=mc+=(7)畫轉(zhuǎn)矩圖： t= ftd2/2=508.0 nm(8)畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.59 可得右起第四段剖面c處的當(dāng)量彎矩：(9)判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度1.右起第四段剖面c處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面c為危險(xiǎn)截面。已知mec2=307.56nm ,由課本表13-1有:-1=60mpa 則：e= mec2/w= mec2

21、/(0.1d43)=307.561000/(0.1603)=14.24 nm-12.右起第一段d處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= md/w= md/(0.1d13)=304.81000/(0.1453)=33.45 nm-1 所以確定的尺寸是安全的 。 以上計(jì)算所需的圖如下：第六章 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動(dòng)零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。(2) 放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞賭注。(3) 油標(biāo)油標(biāo)用來

22、檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標(biāo)準(zhǔn)件。(4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。(5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對(duì)于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)

23、整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動(dòng)零件軸向位置的作用。(7)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(8)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號(hào)尺寸（mm）機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b 112機(jī)座底凸緣厚度b 220地腳螺釘直徑df14地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d112機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d212聯(lián)軸器螺栓d2的間距 l 160軸承端蓋螺釘直徑d38窺視孔蓋螺釘直徑d48df，d1, d2至外機(jī)壁距離c120, 18, 14df， d2至凸緣邊緣距離c218, 12軸承旁凸臺(tái)半徑r114, 14凸臺(tái)高度h 根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面距離