螺旋输送机传动装置如何设计？

螺旋输送机传动装置课程设计

设计任务书

1 设计题目

设计用于某车间散料（如谷物、砂粒、水泥等）运输的螺旋输送机传动装置。

2 设计参数

• 输送物料： 谷物（小麦）
• 输送能力： Q = 50 t/h
• 螺旋轴转速： n = 100 r/min
• 螺旋轴工作轴功率： P_w = 3.5 kW
• 螺旋轴工作扭矩： T_w = 334 N·m
• 工作条件： 两班制，连续工作，单向运转，载荷平稳，环境清洁。
• 使用寿命： 8年，每年工作300天。
• 动力来源： 电力，三相交流电压，电压380V。

3 设计内容与要求

1. 确定传动方案： 选择合适的电动机类型，确定总传动比，并分配各级传动比。
2. 传动装置的运动和动力参数计算： 计算各轴的转速、功率和扭矩。
3. V带传动设计： 确定带型、带长、带轮基准直径、中心距及初拉力等。
4. 齿轮传动设计： 选择材料，确定主要参数（模数、齿数、螺旋角等），进行强度校核。
5. 轴的设计： 初估轴的最小直径，进行结构设计，并校核其强度和刚度。
6. 滚动轴承的选择与校核： 选择轴承型号，并校核其寿命。
7. 键连接的选择与校核： 选择联轴器、带轮、齿轮与轴连接的键，并校核其挤压强度。
8. 联轴器的选择： 选择电动机轴与减速器高速轴之间的联轴器。
9. 润滑与密封方式选择： 确定齿轮、轴承的润滑方式及密封形式。
10. 绘制装配图： 绘制减速器装配图（A0或A1图纸）。
11. 绘制零件图： 绘制至少2个典型零件图（如齿轮、轴）（A2或A3图纸）。
12. 编写设计计算说明书： 详细记录设计过程、计算结果和选型依据。

设计步骤详解

第一步：总体方案设计

1. 原动机选择：

   
   • 类型选择： 根据工作环境（清洁）、电源类型（三相交流）和载荷特性，选用 三相异步电动机。
   • 选择电动机功率：
     • 工作机所需功率 P_w = 3.5 kW (已知)。
     • 传动装置总效率 η_总 = η_带 * η_轴承 * η_齿轮 * η_联轴器
     • 设定各部分效率（参考《机械设计手册》）：
       • V带传动效率 η_带 = 0.96
       • 一对滚动轴承效率 η_轴承 = 0.99
       • 斜齿轮传动效率 η_齿轮 = 0.97
       • 弹性套柱销联轴器效率 η_联轴器 = 0.99
     • 假设传动方案为：电动机 → V带 → 斜齿轮减速器 → 联轴器 → 螺旋输送机
     • 总效率 η_总 = 0.96 * 0.99 * 0.97 * 0.99 ≈ 0.912
     • 所需电动机额定功率 P_d = P_w / η_总 = 3.5 / 0.912 ≈ 3.84 kW
     • 查阅《机械设计手册》或电机样本，选择最接近的电机型号，如 Y112M-4，其额定功率 P = 4.0 kW，满载转速 n_m = 1440 r/min。

2. 传动比计算与分配：

   • 总传动比 i_总： i_总 = n_m / n = 1440 / 100 = 14.4
   • 分配传动比：
     • 合理分配传动比可以使各级传动尺寸协调,避免干涉。
     • V带传动比 i_带 通常为 2~4。
     • 斜齿轮传动比 i_齿轮 通常为 3~6。
     • 取 i_带 = 2.5，则 i_齿轮 = i_总 / i_带 = 14.4 / 2.5 = 5.76。
     • 分配齿轮传动比：i_齿轮 = z_2 / z_1，取 z_1 = 22，则 z_2 = i_齿轮 * z_1 = 5.76 * 22 ≈ 126.72，取整 z_2 = 127。
     • 实际齿轮传动比 i_齿轮' = z_2 / z_1 = 127 / 22 ≈ 5.77。
     • 实际总传动比 i_总' = i_带 * i_齿轮' = 2.5 * 5.77 = 14.425。
     • 实际螺旋轴转速 n' = n_m / i_总' = 1440 / 14.425 ≈ 99.8 r/min，误差在允许范围内（±5%）。

第二步：传动装置的运动和动力参数计算

注：计算中扭矩为理论值，实际零件设计时应考虑一定的安全系数。

第三步：V带传动设计

1. 确定计算功率 P_c： P_c = K_A * P_0，查表得工况系数 K_A = 1.2。 P_c = 1.2 * 4.0 = 4.8 kW
2. 选择带型： 根据 P_c = 4.8 kW 和 n_0 = 1440 r/min，查V带选型图，选用 A型带。
3. 确定带轮基准直径：
   • 小带轮基准直径 d_d1：查表取 d_d1 = 100 mm。
   • 大带轮基准直径 `d_d2 = i_带 d_d1 = 2.5 100 = 250 mm

标签： 传动效率 结构可靠性 载荷匹配