机械设计课程设计动力学、运动学计算示例

机械设计课程设计动力学、运动学计算示例

例 已知带式输送机驱动卷筒的圆周力（牵引力）F ＝2000N ，带速v ＝1.2m /s ，卷筒宣径D ＝260mm 。输送机在常温下连续单向工作，载荷较平稳。环境有轻度粉尘，结构尺寸无特殊限制，工作现场有三相交流电源。要求对该带式输送机传动装置进行总体设计。

解：1．拟定传动方案

为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速n w ，即

min /88260

2

.1100060100060r D v n W ≈⨯⨯⨯=⨯=

ππ

一般常选用同步转速为1000r /min 或1500r /min 的电动机

作为原动机，因此传动装置总传动比约为11或16。根据总传动比数值，可初步拟定出以二级传动为主的多种传动方案。 现选用结构较简单、制造成本也较低的方案，如图1。

2．选择电动机

1）电动机类型和结构型式

按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y （IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。

2）电动机容量

（1）卷筒轴的输出功率P W

kW Fv P W 4.21000

2

.120001000=⨯==

（2）电动机输出功率P d

η

W

d P P =

传动装置的总效率 65432

21ηηηηηηη⋅⋅⋅⋅⋅=

式中，η1、η2┅…为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表查得：V 带传动η1＝0.96；滚动轴承η2＝0.99；圆柱齿轮传动η3＝0.97；弹性联轴器η4＝0.99；卷筒轴滚动轴承η5＝0.98；卷筒η6＝0.96，则

85.096.098.099.097.099.096.02≈⨯⨯⨯⨯⨯＝η

故 kW P P W

d 82.285

.04

.2==

=

η

（3）电动机额定功率P ed

选取电动机额定功率P ed ＝3kW 。 3）电动机的转速

为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。查得V 带传动常用传动比

范围4~21

='i ，单级圆柱齿轮传动比范围6~32='i ，则电动机转速可选范围为 min /2112~58021r i i n n W d

='⋅'⋅='

图1

可见同步转速为750r /min 、1000r /min 和1500r /min 的电动机均符合。这里初选同步转速分别为min /1000r 和min /1500r 的两种电动机进行比较，如表1。

由表1中数据可知两个方案均可行，但方案2的传动比较小，传动装置结构尺寸较小。因此，可采用方案2，选定电动机的型号为Y132S －6。

表1

4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸

由附录查出Y132S －6型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备用。 3．计算传动装置总传动比和分配各级传动比 1）传动装置总传动比

91.1088

960≈==

W m n n i 2）分配各级传动比

取V 带传动的传动比i ＝2.7。则单级圆柱齿轮减速器的传动比为

04.47

.291.1012≈==

i i i 所得i 2值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。

4．计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速

电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，低速轴为Ⅱ轴，各轴转速为

min /9600r n n m == min /3567.296010r i n n I ≈==

min /8804

.43562r i n n I II ≈==

2）各轴输入功率

按电动机额定功率P ed 计算各轴输入功率，即

kW P P d 82.20==

kW P P I 71.296.082.210=⨯==η

kW P P I II 60.297.099.071.232=⨯⨯==ηη

3）各轴转矩

m N n P T ⋅=⨯==05.2896082

.295509550000

m N n P T I I I ⋅=⨯==70.7235671

.295509550

m N n P T II II II ⋅=⨯==16.28288

60

.295509550

将计算结果汇总列表备用（略）。