带传动自动旋转餐桌设计说明书_带式传动设计说明书

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集美大学

专业设计 课程设计说明书

学

院

名

称：机械工程学院

设

计

题

目：带传动自动旋转餐桌的设计

专

业：机械设计制造及其自动化

班

级：机制**********班

姓

名：*********** 学

号：**********

指

导

教

师：****

2012年 1 月 13 日

目录

一、设计目的…………………………………………………………

二、设计要求

…………………………………………………………

三、方案设计

…………………………………………………………

四、设计计算 …………………………………………………………

（一）传动带设计计算……………………………………………………

（二）转动轴设计计算……………………………………………………

（三）轴承设计计算

……………………………………………………

（四）键设计与计算

……………………………………………………

（五）转盘导轨 …………………………………………………………

（六）主桌面设计

………………………………………………………

五、设计评价 ………………………………………………………

六、心得体会 ………………………………………………………

七、参考文献………………………………………………………………8 9 9 10 1113 14 2

一、设计目的根据市场调查，电动旋转餐桌已逐渐被一些高档餐厅所起用，但均需依靠人工或遥控等方式来改变餐桌转盘的旋转情况，其智能化、人性化程度较低。

但随着经济的发展，自动旋转的餐桌可以提高餐厅的档次，也可以提供给进餐者方便。根据市场需求，在设计和制作时充分考虑了智能化、人性化，力求以最低的成本达到设计目的。我们设计的餐桌能实现自动旋转，采用普通简单传动系统，价格应该是较低的，而且维护方便，而且实际应用时可以加上传感器，实现客人伸手夹菜时，电动机随即停止运行、客人伸手夹菜结束电动机恢复旋转功能，不需要设置任何按钮，加短路保护功能、确保人身安全和设备安全。

总之，这是一款自动化、智能化、人性化程度较高的旋转餐桌，稳定性好，安全，具有很好的市场前景。

二、设计要求

条件：电动机60w，转动桌面直径60cm，最大承受重量20kg 要求: 餐桌转速15rpm，可单独选用调速电机，也可和减速箱并用；或采用普通电机加上减速箱，设计带传动机构。

图1 餐桌结构图

三、方案设计

我们要实现的餐桌自动旋转，转速较低，没有刚好符合要求的电动机，所以要加一级减速，我们采用带传动，因为带传动适合于转速较低的传动，平稳，安全，且价格低廉，方便拆卸。

带传动自动旋转餐桌，包含主桌体、旋转桌面，它还包含带轮、多个滚珠、轴承、转轴及电动机。

其主要技术特征是两个可以相互套合Ｕ形槽，下面的U形槽固定在餐桌上，槽上均匀分布一定数量的滚珠，滚珠之间的距离用保持架固定（以免滚珠分布不均匀时，转盘失衡），另一Ｕ形槽固定在转盘上，转盘与餐桌旋转主轴相连接。电动机连接带轮，带轮减速，传到主轴，达到转盘按设计要求转动。同时，旋转主轴与桌身之间采用一对深沟球轴承来固定，以防其偏心。

转盘材料可采用玻璃或者塑料制品，固定桌面材料可采用木材。

本实用新型旋转餐桌属餐具类，适合低工资收入家庭及各类型饭店方便就餐用。

其总体结构图如下图

图2 餐桌总装图

四、设计计算

（一）传动带设计计算

图 3

带传动结构

根据设计任务要求选取的调速电动机，考虑到功率为60W，以及产品在使用时供电环境为220V，50Hz的交流电，我选用了小功率电动机——YS系列三相异步电动机（体积小、重量轻、结构简单可靠、维修方便），由机械设计课程设计手册(第3版)【2】的表12-12选取型号YS5614电动机，其功率为60W，转速1400rpm。

再选取小型调速异步电动机使主动轴转速n130rpm。

设计要求的旋转餐桌转盘的转速是n215rpm。

由于本设计转速较低，功率也比较低，选取普通V带的带型。1.确定带传动的传动比。

传动比公式（8-15a）in1n2·······················（1）

将n130rpm，n215rpm带入公式（1）计算可得带传动的传动比 i2。2 确定计算功率pca。

计算功率pca的公式为（8-21）

pcaKAp·····················（2）

由表8-7查得工作情况系数KA1.1,设计任务p60w0.06kw，带入公式（2）计算得计算功率pca0.066kw

。3 选择V带的带型。

根据计算功率pca、主动轴转速n1，由图8-11选用A型皮带。4 确定带轮的基准直径d并验算带速。

1）选取小带轮的基准直径。

由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径d175mm。

2)验算带速v。

按式（8-13）得验算带的速度的公式

vd1n160*1000····················（3）

小带轮的基准直径d175mm，主动轴转速n130rpm，带入公式（3）计算得验算带速v0.118ms。

速度很小，不影响其他参数。

3)计算大带轮的基准直径。

根据式（8-15a），大带轮的基准直径计算公式

d2id

1····················（4）

带传动的传动比i2，小带轮的基准直径d175mm，带入公式（4）计算得大带轮的基准直径d2150mm。4 确定V的中心距a和基准长度Ld。

1）根据式（8-20）知初定中心距公式为

7d1d2）a0（2d1d2）

0.（···········（5）

小带轮的基准直径d175mm，大带轮的基准直径d2150mm，带入 公式（5）计算得157.5mma0450mm，初定中心距

a0350mm。2）计算带所需的基准长度。

由式（8-22）知带所需的基准长度的公式为

Ld02a02(d1d2)(d2d1)4a02···········（6）

小带轮的基准直径d175mm，大带轮的基准直径d2150mm，初

定中心距a0350mm，带入公式（6）计算得带基准长度

Ld01057.3mm。

由表8-2选带的基准长度Ld1000mm。3）计算实际中心距a。

由式（8-23）知实际中心距a 计算公式为

aa0LdLd02·················（7）

Ld1000mm，初定中心距a0350mm，带基准长度Ld01057.3mm，带入公式（7）计算得实际中心距a321.4mm。5 验算小带轮的包角1。

由式（8-25）小带轮的包角1验算公式为

1180057.50（d2d1）90···········（8）

a0

小带轮的基准直径d175mm，大带轮的基准直径d2150mm，实际中

心距a321.4mm，带入公式（8）计算得小带轮的包1166.690。6 计算带的根数z。

由于传动速度和功率都很小，取带根数z=1。

007 计算单根V带的初拉力的最小值(F0)min。

由式（8-27）得单根V带的初拉力的最小值(F0)min公式为

（F0）

m500in(2.5K)pcaKzvqv··········（9），查表8-5得修正系数由表8-3得A型带的单位长度质量q0.1kgm

K0.97,带根数z=1，验算带速v0.118ms，计算功率

pca0.066kw，带入公式（9）计算得单根V带的初拉力的最小值

(F0)min441N。

应使带的实际初拉力F01.5(F0)min=661.5N。8 计算压轴力FP

由式（8-28）得压轴力的最小值公式为

Fp2zF0sin12················（10）

0带根数z=1，实际初拉力F0661.5N，小带轮的包角1166.6，带 入公式（9）计算得最小压轴力Fp1314N。

图4 大带轮结构尺寸

（二）转动轴设计计算

图 5 转轴结构尺寸

1）初步确定轴的最小直径d。

选取轴的材料为45钢，调质处理。则传动功率p3的p3p···················（11）

取带传动的效率0.96，设计任务功率p60w0.06kw，代入公式（9）计算得传动功率p30.0576kw。

由式（15-2）得轴的最小直径d的计算公式为

dA03Pn··················（12）

根据表（15-3），取材料面积A=112，传动功率p30.0576kw，代入公式（12）计算得d17.5mm。

选取轴的最小直径为

d1dmin20mm。

2）根据桌子的高度和电动机的长度选取轴的第一段长度为3）轴的第三段用于安装带轮，需一非定位轴肩，则取

l1300mm。

d322mm，根据参

考文献可查出大带轮的轮毂总长为L=30mm，则取l328mm。

安装带轮处需有一轴肩定位，轴肩 h0.07~0.1d30.07~0.1*22mm1.54~2.2mm，则取 d226mm，l23mm。再根据桌脚及支架的高度，选取 l446mm。

（三）轴承的选择

图 6 深沟球轴承

分析主轴的受力情况，由于转盘上的重量多由滚珠承受，所以主轴受轴向力不大，主要承受径向力的作用，并且受力不大，故选用深沟球轴承。又d120mm，按照轴承样本或设计手册选择6004轴承。轴承寿命校核: 轴承主要承受径向载荷的作用，所以P=Fr，查表得取ft=1，fp=1.2，取ε=3 Fr1l2Fl1l2=21*1314/(286+21)=90N;

Fr2FFr11224N6轴承寿命为LhCf1060nPftph39年

故符合要求，所以轴承选择6004型号。

（四）键的设计与计算

根据d1=d2=20mm,且T=9550*P1/n=36.6KN*mm，确定带轮选铸铁HT200，键采用A型普通键，查机械设计课程设计手册得，直径d在17到22之间时，键的尺寸为b×h：6×6，根据轴的长度分别取配合的键长为14mm和25mm。键的强度4T1dlh436.610002062548.8MPap

所以键符合条件。

（五）转盘导轨

图 10

转盘导轨

为了使圆盘的转动更加平稳，同时减小摩擦力，设计的时候在圆盘和桌面之间布置了滚珠。这需要在圆盘和桌面上同时加工一道U形的凹槽，以形成滚珠的滚道，这样就把圆盘的运动变为滚动。

转盘导轨安装于主桌面上，用于使旋转桌面能平稳转动。上面有十二颗滚珠，滚动自如，维修方便。

（六）主桌面设计

图 11 主桌面结构尺寸

主桌面上为安装轴承，配合轴承尺寸设计了凹槽，通过紧固螺钉，安装拆卸方便。

五、设计评价

1、外表美观且不会偏离中心。

由于桌面上有一圆形凹槽，且凹槽的半径略大于转台的半径，凹槽的底面有一小凹槽，若干滚珠置于小凹槽内。转台放置在凹槽内的滚珠上，且转台在小凹槽相对应的位置也有一凹槽。桌面、转台及凹槽的圆心处于垂直于桌面的同一直线上。采用这种装置后，转台可以在滚珠上旋转。且转台被限制在凹槽内，所以转台在旋转时不会发生偏转现象，人们在使用时也更加方便。

2、转动平稳。

由于设有多个滚珠，且旋转桌面上有一导轨则旋转桌盘与主桌面之间转动平稳。

3、结构简单，便于推广。

自动旋转餐桌，由旋转桌面、固定桌面和固定在桌面下的机械传动装置构成。机械传动装置是由以调速电动机为动力的能源机构产生转动，通过带传动传递给转轴，再由转轴与转盘上的键连接带动桌面旋转。带传动能较好的实现功能，价格低廉，维护方便，拆卸方便。本产品实用新型，结构简单，安全可靠，制作方便，便于推广。

4、结构紧凑、齿轮传动可靠、使用寿命长，安装维修方便的优点。

5、本设计只涉及机械传动部分，实际应用时还可以加上传感器，自动控制何时转何时停，比如说人手靠近时停止方便夹菜等。

六、心得体会

我学习机械系统设计、机械优化设计等课程后进行课程设计，让我能够以较清晰的思路来进行设计，进过初步的系统功能分析和系统机构等方面的分析，首先定出了这次设计的大概方案。

在刚开始设计时，我遇到了不少问题，如系统的整体布局，机构的形状，应该先设计哪个机构等各种问题。我通过各种途径寻找解决的办法，终于在我不断努力的情况下找到了与之相识的解决办法。在设计过程中经过和同学交流与请教，更清晰了整个系统的大概轮廓。

上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我用了分阶段的方式，同时在一定的阶段找同学共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，我认真的完成了这次课程设计。个人认为这次设计有一次很好的锻炼了自己的组织能力与思考能力，挺高了处理应变与问题的能力。

在学习的过程中，不是每一个问题都能自己解决，向老师请教或向同学讨论是一个很好的方法，在此衷心感谢给过帮助的老师和同学。

七、参考文献

【1】濮良贵，纪名刚.机械设计(第八版).北京:高等教育出版社,2006.5 【2】吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册(第3版).北京:高等教育出版社,2006.5 【3】胡家秀.简明机械零件设计实用手册.北京:机械工业出版社,1999.10 【4】周长城，薛文星.SolidWork2010中文版.北京:机械工业出版社,2009.12