间歇式袋装机传动装置设计说明书.docx

充填机构图1-1立式间歇式黏稠液体包装机械运动简图3设计计算3.1 电动机的选择计算由表1-1知，主电动机功率为1360W,参考同类大小的包装机型号，因为电动机的磁极对数，同步转速等涉及其性能和造价，查阅机械设计标准手册，确定用Y系列电动机(摘自JB/T8680.11998)全封闭型自扇冷式鼠笼型三相交流异步电动机，其参数如下表。表3-1电动机主要参数型号额定功率额定电流同步转速实际转速效率重量Y90L-41.5KW3.65A1500rmin1400rmin0.7922Kg3.2V带传送及带轮的设计计算3.2.1 总传动比的分配电动机的转速为1400rmin,包装速度为60袋/min,即主轴转速为60rmin,则总传动比i=nn=140060=23.33带传动22,减速器传动i2=ll67,无极变速器传动i3=3,直齿锥齿轮传动i4=1.53.2.2 V带及带轮传动设计已知电动机的额定功率为1.5KW,转速n=1400rmin,选取传动比为i=2,采用普通V带传动.L确定计算功率PM由参考资料表8-7查得工作情况系数KA=I.1,故Pra=KAxP=I.1×1.5=1.65KW2 .选取带型根据P惧，n由参考资料1表8-4a确定选用A型3 ,确定带轮基准直径由1表8-6和表8-8取小带轮基准直径d=90mm,则大带轮基准直径dd2=i×ddi=2X90=180mm按参考资料1式(8-13)验算带的速度V=""=6.60ms60x1000因为5msvV<30ms,故带的速度合适。4 .确定V带的基准长度和中心距根据经验公式0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2),即189<ao<54O,初步确定中心距ao=5OOmm,根据参考资料式(8-22)计算所需的基准长度71Ldo=2 a0+ -(90+180) +(180-90)24x500=1428.2mm根据参考资料1表8-2选取带的基准长度Ld=1400mm,由参考资料1式(8-23)计算实际中心距a=a0+(Lj÷Ljo)2=500÷(1400-1428.2)2=486mm5 .验算小带轮上的包角由参考资料1式(8-6),得。产180。-3一©×57.5°=180o-(l80-90)×57.37486=169.4o>l20°所以小带轮上的包角合适。6 ,计算V带的根数Z由参考资料式(8-22)知Z=乙(庶+M)K.K由nl=14()0rmin,ddl=90mm,i=2查由参考资料1表8-4a和参考资料1表8-4b,得Po=l.O7kw,Po=O.17kw查参考资料1表85,得Ka=O.98查参考资料表8-2,得Kz=0.99则z=:=1.29(1.07+0.17)×0.98×0.99取z=2式(8-26)中Ka包角系数K,长度系数P0单根V带的基本额定功率P0计入传动比的影响时,单根V带额定功率的增量7,计算预紧力F。由参考资料口式(8-27)知-l)+ rv2P25F0=500(ZUKa查参考资料1表8-3,得q=0.1kgm,故Fo=5OO1.652.52×6.6098-1)+ 0.1 × 6.602=96.94N8计算作用在轴上的压轴力FP由参考资料1式(828),得d16Q40F=2zF°sin=2×2×96.94×sin=386.INPo229 .V带轮的材料在机械工程中，带轮的材料通常为灰铸铁，当带速v<25m/s时，采用HT150；带速V=2530m/s时，采用HT200；当带速v更高时，宜采用铸钢或钢的焊接结构；此外，传递小功率时，V带轮也可采用金吕合金或塑料等.由前面知道，v=6.60)s,所以V带轮材料采用HT150.10 .带轮的结构形式及主要尺寸V带轮一般由轮缘、轮毂和轮辐3部分组成.根据轮辐的结构形式不同，带轮可分为如下4种形式.(a)实心式：主要适用于带轮基准直径d,W(2.53)d$的场合(d,为带轮轴孔直径).(b)腹板式.：主要适用于带轮基准直径d”W300mm的场合.(C)孔板式.：主要适用于带轮基准直径drf300mm、且4-42100mm的场合.(d)轮辐式.：主要适用于带轮基准直径d”>300mm的场合.因为d.=90mmd.尸18()mm,所以，大、小带轮均采用了腹板式结构.3. 3锥齿轮设计及计算3.1.1 第一对锥齿轮选用直齿锥形齿轮,取锥齿轮传动效率77=095,小锥齿轮传动功率为P=1.016kw,转速n=60rmin.传动比i=l.51 .选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)选择齿轮材料齿轮用45调质，齿面硬度240HBS,根据齿面硬度中值,按参考资料2图10-2Id中MQ线查得齿轮bmim=600MPa2）选定齿轮精度等级根据工作情况,选用8级精度2.按接触疲劳强度设计齿轮分度直径4 2.923KTzl -1)小齿轮传递的转矩TT=9550Pn=9550×1.016/60=161.7Nm2)齿数比i=Z2Z=1.53）载荷系数根据载荷情况,齿轮精度和1齿轮结构位置取K=1.54）许用应力CrH川二°9=°9×600=540MPa5）计算小齿轮分度圆直径dd 2.923189.82×1.5×161.7”G=75mm5402×0.33×（1-0.5X0.33）×1.5四、计算主要尺寸与参数1）选定小齿轮齿数Zl由参考资料图17-18,并根据小齿轮直径,齿面硬度选定Z尸30,则z2=iZ1=452）确定模数mm-=9030=3mmz取标准值m=3mm3）计算分度圆直径4,44=mz1=90mmd2=mz,=135mm4）计算分锥角642=arctan(z1/z2)=arctan(3045)=33.7o=90oW=56.3°5)计算锥距RR=yJz；+z；=Vso2+452=80.6mm6)计算轮齿宽度b取.二033b=R0R=8O.6×0.33=26.6mm取b=30mm7)计算齿顶圆直径以，42ha=hlm=l×3=3mmd°=d+2h(cos<Jl=90+2×3×cos33.7o=95mm8)计算平均圆周速度%4川=4(1-0.5猴)=90×(l-0.5×0.33)=75.15mm3.14×75.15×60八.-1-=0.24ms60×100060x1000表3-2锥齿轮传动参数参数代号参数值小齿轮大齿轮齿形角a20°20°大端面模数m33传动比*11.51齿数Z3045分锥角33.7°56.3°分度圆直径d90135锥距R80.680.6齿宽系数r0.330.33齿宽b3030齿顶高ha33齿高h6.756.75齿根高hf3.753.75齿顶圆直径da94.9138.3齿根角f2.65°2.65°齿顶角a2.12°2.12°顶锥角35.82°58.42°根锥角%31.05°53.65°3.3.2 传送带速度从动锥齿轮的转速n2=mi601.5=40rmin=0.67rs传送带的速度V=rr滚轮为半径，r=40mmv=2nr=2X×0.67X0.04=0.17ms>0.08ms3.3.3 第二对锥齿轮第二对锥齿轮传动参数见表3-3表3-3第二对锥齿轮传动参数代号参数值小齿轮大齿轮齿形角a20°20°大端面模数m44传动比111齿数Z3030分锥角45°45°分度圆直径d120120锥距R84.9684.96齿宽系数r0.330.33齿宽b3030齿顶高ha44齿高h99齿根高hf55齿顶圆直径da125.7125.7齿根角3.37°3.37°齿顶角%2.70°2.70°顶锥角讥47.7°47.7°根锥角41.63°41.63°3. 4直齿圆柱齿轮设计及计算1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）齿轮类型为直齿圆柱齿轮。2）传动装置速度不高，故选用7级精度。3）材料选择：查表可选择两齿轮材料为45钢（调质），主动轮硬度为280HBS从动轮硬度为240HBS。4）两齿轮齿数Zi=Z2=40I, 2.32；1.3xl.62xl()512(189.8丫Tl 605 ,-80.7/72/72计算圆周速度60x1000X 80.7 X 6060x1000=0.25m/ s2、按齿面接触强度设计，按计算式试算即乙2.321）确定公式内的各计算数值试选载荷系数勺=1.3主动轮传递转矩T95.5×IO5/95.5×105×1.016i1z.svT=L=l.62×lOsN.mm勺60由机械设计课本，查表10-7可选取齿宽系数I查表10-6可得材料的弹性影响系数ZE=189.8M户。查图10-21d得按齿面硬度选取两齿轮的接触疲劳强度极限<Hml=b"Hm2=550MQ0按计算式计算应力循环次数N1-N2=60jLh=60x60x1x（10x300x5）=5.4x10'查图IOT9可选取接触疲劳寿命系数K"M=K"N2=lgO计算接触疲劳许用应力取失效概率为设，安全系数S=I,按计算式（IOT2）得%1=%2=KHNFliml=104X550MPQ=605MPa2）计算相关数值试算小齿轮分度圆直径（，由计算公式得计算齿高h齿宽模数用nth= ddt = 1 × 80.7/277/7 = 80.7ramtdtZl80.740=2.02mmh=2.25mt=2.25×2X)2mm=4.54mh80.71ro=17.oh4.54计算载荷系数左10-41.423根据v=0.25ms,7级精度，查表10-8可得动载系数I=I.07,由表直齿轮，女=%,=1.0,由表10-2查得使用系数K广0由表10-14用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置，%=由bh=17.8,ZzM=I.491查图10-13得Kf,二L5故载荷系数K=KAKVK*K"=ll.07ll.423=1.52按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，按计算式得4=d,篇=807×=85.02”计算模数m485.02-am=mm=2.13mmz140取模数m=3mm3）几何尺寸计算两齿轮齿数Zi=2=40,m=3mm,a=20o,ha=1,c*=0.25中心距a=(z1+z2)m2=(40+40)×3÷2mm=l20mm分度圆直径di=d2=mz1=3×40mm=120mm齿顶高ha=ha2=ha=3mm齿根高h=hf2-(ha*+c*)m=(1+0.25)×3mm=3.75mm齿全高h1=h2=ha÷hfi=6.75mm齿顶圆直径dai=da2=(z1+2ha*)m=(40+2)×3mm=126mm齿根圆直径dfi-df2=(z-2ha*-2c")m=(40-2-0.5)X3mm=112.5mm齿距p=m=3X3.14mm=9.42mm齿厚s=;Tm/2=4.7Imm3.5凸轮机构的设计凸轮机构通常由凸轮、推杆、机架三个基本构件组成。其特点是凸轮具有曲线工作表面，利用不同的凸轮轮廓曲线可使推杆实现各种预定规律，并且简单紧凑。根据装置要求，为避免包装袋在切刀处积压而影响热封及剪切，需要凸轮有急回特性。故采用偏置摆动滚子推杆盘形凸轮机构，这种推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损比较小。且凸轮运动规律为等速运动规律，利于与装置其他部件协调。为不产生过大冲击，凸轮的运动采用正弦运动曲线。凸轮机构见图1 .凸轮设计主要参数由机械原理(第七版)可知，基圆半径r应符合：d._re2+dJs)27tanU凸轮的基圆半径为r>43.56mm,取r为50mm从动件摆角:8.35度滚子半径Rr：16mm基圆半径Rb:50mm远休止角色：72度回程运动鬲02：108度中心距L：25Omm推程运动角W：108度2 .摆动滚子从动件凸轮设计计算公式I?+广一&I?+R；-P弘=arccos,孙=arccosTlL21Rb凸轮理论轮廓：L直角坐标：Zr=ZlSin8-/sin(W+/+6)yc=Lcas。一ICOSQ+中O+8),同向型6以负值代入2 .极坐标:rc-"a+/2-TlLCOS(W+四)e=6+物-arccos()2Lr.°3 .曲率半径：=+(8(6)+1)2-2(“(6)+Dcos/+必)产/工+1伊(？+1)3T£(4(6)Sln初+%)-以8(6)+2X8(6)+Dcos/+必)同向型”(6)以负值代入，回程得也以负值代入。4 .压力角AarCtM.匕(3).一COt(Ml+W)MSIn(%+t)凸轮工作轮廓:1.直角坐标:Xwr)=XG±邑(一ESine+(6)+l)sm(w+必+6)ZXV颂Ar)=儿干(£cos6-/(“©)+l)cos(w+0-?)/ZX=商+尸(“(。)+1)2-2/£(勿(6)+1)CoS(U+%)求方的坐标时用下方符号。1/22.极坐标:面£、尸+支-2辽。心+/)±2与/(?©)+)-£+-+2)c°s(+%)Z?+1(“0+1)2-次&/+I)CoS(W+必).3.曲率半径：Q="c±邑（外包络时用正号，内包络时用负号）工凸轮设计计算值列表转角（度）压力角（度）工作轮廓Xn工作轮廓Yn工作轮廓rn工作轮廓n（度）位移速度加速度101520253035404550556065-13.815-14.644-16.968-20.379-24.3-28.122-31.354-33.697-35.028-35.335-34.666-33.093-30.703-27.605-31.717-32.984-34.219-35.448-36.69-37.933-39.136-40.229-41.12-41.709-41.891-41.573-40.685-39.1892021150.047-17.24616.32712.25179843.4981.25-6.305-11.69847.436-23.494-29.808-36.278-42.777-49.15150.05550.1575046251.06352.0315341155.21157.40659.937627116561768.5267L313-22.247-27.245-32.233-37.202-42143-47.046-51.902-56.71-61.472-66197一70.897-75.588-80.2860.0050.043O.1420.3260.613LOllL51821262.8153.5594.335.0935.819-0.186-0.729-1.582-2.675-3.916-5.199-6.418-747一8.266-8.74-8.8528.592-7.9834.2358.1141L31113.55814.66614.54213.19510.747.3833.405一0.859-5.058.81870-23.941-37.076-55.23873.863-85.0076.478-7.075-11.84475-19.901-34.365-60.87776.081-89.7627.047-5.945-13.87680-15.721-31.084-65.92177.902-94.5617.512-4.687-14.74185-11.671-27.264-70.2579.298-99.4077.865-3.408-14.36890-8.027-22.934-73.78680.275-104.3018.109-2.215-12.78895-5.039-18.129-76.49180.874-109.2378.257-1.208-10.133100-2.905-12.89-78.37881.171-114.2078.328-O.471-6.627105-1.756-7.269-79.50281.265-119.1988.349-O.067-2.564HO-1.569-1.338-79.94381.268-124.1988.349OO115-1.5694.652-79.77481.268-129.1988.349OO120-1.56910.606-78.99981.268-134.1988.349OO125-1.56916.479-77.62281.268-139.1988.349OO130-1.56922.228-75.65581.268-144.1988.349OO135-1.56927.807-73.Ill81.268-149.1988.349OO140-1.56933.174-70.01281.268-154.1988.349OO145-1.56938.289-66.37981.268-159.1988.349OO150-1.56943.113-62.24181.268-164.1988.349OO155-1.56947.608-57.6381.268-169.1988.349OO160-1.56951.741-52.5881.268-174.1988.349OO165-1.56955.48-47.1381.268-179.1988.349OO170-1.56958.797-41.32181.268-184.1988.349OO175-1.56961.667-35.19781.268-189.1988.349OO180-1.56964.067-28.80681.268-194.1988.349OO185-1.05565.926-22.22681.258-199.28.345O.186-4.235190O.42367.13-15.52381.134-204.2188.307O.729-8.1141952.72167.639-8.76480.788-209.2638.2081.582-11.3112005.64267.434-2.04780.124-214.3478.0242.675-13.5582058.94766.524.50179.077-219.4757.7373.916-14.66621012.37764.91910.73977.612-224.657.3395.199-14.54221515.67262.67116.52675.732-229.8696.8326.418-13.19522018.59659.83621.73773.474-235.1266.2247.47-10.7422520.9456.49426.28470.908-240.4095.5358.266-7.38323022.52552.74530.12668.131-245.7044.7918.74-3.40523523.18848.69333.27665.256-250.9964.028.8520.85924022.77544.43635.79862.405-256.2713.2578.5925.0524521.14540.04737.79759.695-261.5162.5317.9838.81825018.19735.56839.40357.231-266.7231.8727.07511.84425513.94231.02840.74755.095-271.891.3035.94513.8762608.59826.4641.94653.341-277.0180.8384.68714.7412652.66621.93743.08151.994-282.110.4853.40814.368270-3.13417.5644.19151.045-287.1740.2412.21512.788275-8.07313.43345.26750.454-292.2140.0931.20810.133280-11.6199.62246.25750.155-297.2360.0220.4716.627285-13.5086.16547.07550.055-302.2450.0010.0672.564290-13.8133.05947.61950.051-307.2450.00100295-13.8130.00847.80150.051-312.2450.00100300-13.813-3.04347.6250.051-317.2450.00100305-13.813-6.07147.07750.051-322.2450.00100310-13.813-9.05246.17550.051-327.2450.00100315-13.813-11.96544.92250.051-332.2450.00100320-13.813-14.78643.32750.051-337.2450.00100325-13.813-17.49541.40350.051-342.2450.00100330-13.813-20.07139.16350.051-347.2450.00100335-13.813-22.49436.62550.051-352.2450.00100340-13.813-24.74633.80850.051-357.2450.00100345-13.813-26.8130.73450.051-362.2450.00100350-13.813-28.6727.42750.051-367.2450.00100355-13.813-30.31123.9150.051-372.2450.001003.7联轴器的选择计算蜗杆减速器输出轴端的半联轴器：参阅机械设计手册，由于电动机转速1400rmin,转速小，实际转矩远小于联轴器公称转矩，确定型号取GYS5凸缘联轴器Jl42*60GB/T58432003A型键槽；同理，主轴端的半联轴器，确定型号取GYS4凸缘联轴器Jl30*6068"58432003人型键槽。3.8无极变速器的选择与性能要求包装执行机构工作速度需要连续无极变化，以合理利用包装材料，电机功率保证产品质量。机械无极变速可通过控制电机输出转速或机械变速机构实现，使得执行机构的输出在2个极限范围内连续变化。无级变速的种类很多，大都利用摩擦来传递运动及功率，机械式无极变速结构比较简单，效率高，空间体积小。常见的有金属带式无级变速和V带无极变速装置，因无极变速器传动i3=3,故选择V带式恒功率型无极变速器，电机输出的转速，通过V带传动，输入蜗杆减速器，转动手轮，带动从动轮活动锥盘沿着轴向移动，使V带沿着径向变动,从而改变从动轮的实际作用半径，实现无极调速。当包装执行机构达到预定转速时，将锁紧螺母拧紧，使调节环和调节螺杆之间没有相对运动，获得稳定的输出转速。3.9主轴（包含轴承）的设计计算轴的设计：初定轴的最小直径，选用材料45钢，调质处理。根据机械设计表15-3取弯扭组合系数A=IlO（转速低且单向旋转）。P尸P*入1*入2*入3*入4二1500*0.96*0.8*0.9*0.98=1016.IWd）i=28.25wti,取d=30mm,轴的长度L=1060mm.