带式输送机减速器的设计.doc

太原理工大阳泉学院毕业设计说明书摘要本次毕业设计是关于矿用带式输送机减速器的设计。首先对胶带输送机减速器作了简单的概述；接着分析了带式输送机减速器；然后根据原始数据按照给定参数要求进行传动装置的总体设计；接着对所选择的胶带输送机减速器各主要零部件进行了校核。普通型带式输送机由六个主要部件组成：传动装置，机尾和导回装置，中部机架，拉紧装置以及胶带。最后简单的说明了减速器的润滑。目前，胶带输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展，近年来出现的气垫式胶带输送机就是其中的一个。在胶带输送机的设计、制造以及应用方面,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距,国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。本次带式输送机减速器设计代表了设计的一般过程, 对今后的选设计工作有一定的参考价值。 关键词：带式输送机；减速器，箱体，齿轮0 Abstract his graduation design is about the mining belt conveyor speed reducer design. The first gave a brief overview of belt conveyor reducer; Then analysis of the belt conveyor speed reducer; Then according to the original data according to the given parameter requirements for the overall design of a transmission device; Then on the choice of belt conveyor speed reducers major components for checking. Ordinary belt conveyor consists of six main parts: transmission device, the tail and lead back to the device, the middle frame, tension device, and adhesive tape. The last simple illustrates the lubrication of gear reducer. At present, the belt conveyor towards long distance, high speed, low friction in the direction of development, in recent years, the air cushion belt conveyor is one of them. In design, manufacture and application of belt conveyor, at present our country compared with foreign advanced level, there is still a large gap in domestic design and manufacture of there are many deficiencies in the process of belt conveyor.The belt conveyor speed reducer design represents the general process of design, choice of design in the future work has a certain reference value.Key words: belt conveyor; Reducer, housing, gear0 目录摘要1Abstract21.绪论12.带式输送机减速器概述22.1 减速器的主要类型及其特性22.1.1圆柱齿轮减速器22.1.2圆锥齿轮减速器32.1.3蜗杆减速器32.1.4齿轮蜗杆减速器32.2减速器结构32.2.1传统型减速器结构32.2.2新型减速器的结构特点42.2.3减速器的润滑43.传动装置的总体设计。5 3.1传动方案的确定53.2电动机的选择53.2.1选择电动机类型和结构型式63.2.2确定电动机的功率63.2.3确定电动机的转速73.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配83.3.1总传动比：93.3.2分配传动装置各级传动比：93.4计算传动装置的运动和动力参数93.4.1各轴的转速：93.4.2各轴的输入功率：103.4.3各轴转矩：103.4.4(13)轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.99。即：114.传动零件的设计计算124.1减速箱外传动零件带传动设计124.1.1确定功率并选定V带带型124.1.2确定带轮的基准直径124.1.3验证带速124.1.4确定V带的基准长度和传动中心距134.1.5确定小带轮包角134.1.6计算V带根数Z134.1.7单根V带的预紧力144.1.8作用在轴上的力144.1.9确定带轮的结构和尺寸、轮槽尺寸144.2减速器内传动零件高速级齿轮设计144.2.1按齿面疲劳强度计算144.2.2按齿根弯曲强度计算：164.2.3尺寸计算：184.2.4验算：194.3减速器内传动零件低速级齿轮设计194.3.1按齿面接触疲劳强度计算：194.3.2按齿根弯曲强度计算：214.3.3几何尺寸的计算：224.3.4验算：234.4轴的设计输入轴的设计234.4.1选择轴的材料234.4.2初步估算轴的最小直径234.4.3轴的结构设计234.4.3求轴上的载荷254.5轴的设计输出轴的设计274.5.1选择轴的材料274.5.2初步估算轴的最小直径284.5.3轴的结构设计284.5.4求轴上的载荷305.部件的选择与设计325.1轴承的选择325.1.1高速轴轴承校核325.1.2中间轴轴承校核335.1.3低速轴轴承校核345.2输入轴输出轴键连接的选择及强度计算355.3轴承端盖的设计与选择375.4滚动轴承的润滑和密封375.4.1脂润滑375.4.2油润滑385.5其它结构设计38设计总结40参考资料41致谢421 1.绪论 随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对产品的需求是多样化的，这就决定了未来的生产方式趋向多品种、小批量。在各行各业中十分广泛地使用着齿轮减速器，它是一种不可缺少的机械传动装置. 它是机械设备的重要组成部分和核心部件。目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各 行业对通用减速器的需求。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区，推动了中国装配制造业发展。 本设计的目的及意义目的： 1 通过设计熟悉机器的具体操作，增强感性认识和社会适应能力，进一步巩固、 深化已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题的能力。 2 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。 3 对所学技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。 4 学会利用多种手段(工具)解决问题，如：在本设计中可选择 CAD 等制图工具。 5 了解减速器内部齿轮间的传动关系。 意义： 通过设计，培养学生理论联系实际的工作作风，提高分析问题、解决问题的独立工作能力；通过实习，加深学生对专业的理解和认识，为进一步开拓专业知识创造条件，锻炼动手动脑能力，通过实践运用巩固了所学知识，加深了解其基本原理 01 2.带式输送机减速器概述2.1 减速器的主要类型及其特性减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速器的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机措中应用很广。减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮蜗杆、蜗杆齿轮等。2.1.1圆柱齿轮减速器 当传动比在8一下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于8时，最好选用二级（i=840）和二级以上（i40）的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外轮廓将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速器时应注意：1）轴的刚度宜取大些；2）转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀；3）采用斜齿轮布置，而且受载荷大的低速级又正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽分布情况显然比展开的好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的齿轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至40000Kw，圆周速度也可从低至60m/s-70m/s,甚至高达150m/s。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动。这两种布置方式由两对齿轮副分担载荷，有利于改善受力情况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配，例如 采用滑动轴承和弹性支承。圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧形两大类。除齿轮不同外，减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器约30%。2.1.2圆锥齿轮减速器它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆锥齿轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成，所以有时又称圆锥圆柱齿轮减速器。因为圆锥齿轮减速器是悬臂装在轴端的，为了使它受力小些，常将圆锥面作为高速级：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。2.1.3蜗杆减速器主要用于传动比较大（j10）的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小，这只是对减速器的传动比简答的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大时，此优点并不显著。由于效率较低，蜗杆减速器不宜用于在大功率传动的场合。蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于4m/s时最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。但蜗杆圆周速度大于4m/s时，为避免搅油太甚、发热过多，最好采用蜗杆在上式。2.1.4齿轮蜗杆减速器它有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧凑，后者效率较高。2.2减速器结构2.2.1传统型减速器结构绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成，重性减速器用高强度铸铁或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。铸造或焊接箱体时都应进行时效或退火处理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形目前比较倾向于形状简单和表面平整。箱体应具有走狗的刚度，以免受载后变形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分组成，其剖分面则通过传动的轴线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱座和箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出反手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并且尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性，在剖分面的凸缘上应设有23个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量右面高度用的右面指示器或测油孔在减速器中广泛采用滚动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重和转速很高的减速器才采用滑动轴承。2.2.2新型减速器的结构特点这种减速的结构特点：（1） 在箱体上不沿着齿轮或涡轮轴线开设剖分面。为了便于转动零件的安装，在适合部位有较大的开孔。（2） 在输入轴和输出轴端不采用法兰式端盖，而改用机械密封圈；在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。（3） 在输出端的尺寸加大了，键槽的开法和传统的规定不同，甚至跨越了轴肩，有利于充分发挥轮毂的作用。2.2.3减速器的润滑圆周速度u12m/s-15m/s的齿轮减速器广泛采用油池润滑，自然冷却。圆周速度u12m/s的齿轮减速器不宜采用油池润滑。蜗杆圆周速度在10m/s以下的蜗杆减速器可以采用油池润滑3.传动装置的总体设计。3.1传动方案的确定 根据传动要求I,传动方案应满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，而且要求结构简单，尺寸紧凑，成本低，传动效率高，操作维护方便。宽度尺寸较大，输入轴线与工作机位置是水平位置。宜在恶劣环境下长期工作。故选择采用V带传动和二级圆柱齿轮减速器传动。1V带传动；2电动机；3圆柱传动减速器；4联轴器；5输送带；6滚筒3.2电动机的选择电动机为标准化、系列化产品，设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数，根据选择的传动方案，合理选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，提出具体的电动机型号。3.2.1选择电动机类型和结构型式电动机有交、直流之分，一般工厂都采用三相交流电，因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多，目前应用较广的Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机，结构简单、起动性能好，工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合，如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。3.2.2确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏：若所选电动机的功率小于工作要求，则不能保证工作机正常工作；若功率过大，则电动机不能满载运行，功率因素和效率较低，从而增加电能消耗，造成浪费。本设计的输送机为长期连续运转、载荷平稳的机械，工作所需功率4： 式(3.1) 式(3.2) 所以 式(3.3) 电动机的输出功率工作机的输入功率电动机至工作机间的总效率由电动机至工作机之间传动装置的总效率分别为传动装置中各传动副（齿轮、蜗杆、带或链、轴承、联轴器）的效率，设计时可参考下表选取。表3-1机械传动和轴承效率的概略值类型 效率开式闭式圆柱齿轮传动0.940.960.960.99V带传动0.940.97滚动轴承（每对）0.980.995弹性联轴器0.990.995因此:最终可得所需电动机的功率为:=9.88Kw因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。查机械设计基础课程设计第二版，由Y系列电动机技术数据，选定电动机的额定功率为11kW.3.2.3确定电动机的转速三相异步电动机常用的同步转速有，常选用的电动机。设计时可由工作机的转速要求和传动结构的合理传动比范围，推算出电动机转速的可选范围，即电动机可选转速范围各级传动机构的合理传动比范围由选定的电动机类型、结构、容量和转速查手册，查出电动机型号，并记录其型号、额定功率、满载转速、中心高、轴伸尺寸、键联接尺寸等。设计传动装置时，一般按电动机的实际输出功率计算，转速则取满载转速。滚筒轴工作转速：=(601000V)/D 4 式(3.4) 即=19.1由手册查得，通常V带传动的传动比，二级圆柱齿轮减速器传动比，因此总传动比的范围为： 故电动机转速的可选范围为：=（16160）19.1r/min=305.63056r/min表3-2电动机型号和基本参数方案电动机型号额定功率电动机转速r/minKw同步转速满载转速1Y160M1-211100029302Y160L-61115009703Y160M-41175014604Y180L-811750730符合这一范围的同步转速有730，970，1460，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，采取Y160M-4型号较为合适。所选电动机的额定功率为P=11KW,满载转速1460r/min。3.3传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后，应合理地分配各级传动比，限制传动件的圆周速度以减少动载荷 ，分配各级传动比时应注意以下几点：(1)、各级传动的传动比应在推荐的范围之内选取。(2)、应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻。(3)、应使各传动件的尺寸协调，结构匀称合理，避免相互干涉碰撞。一般应使带的传动比小于齿轮传动的传动比。一般对于展开式二级圆柱齿轮减速器，推荐高速级传动比或。3.3.1总传动比： 式（3.5）3.3.2分配传动装置各级传动比：由手册取V带传动的传动比.7，则减速器的传动比为i为 式（3.6）由则取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比=5, 则低速级的传动比=4.13。3.4计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，应首先推算出各轴的转速、功率和转矩，一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。3.4.1各轴的转速： 式中为电动机的满载速度 、分别为1、2、3轴的转速 、分别为电动机与1轴、1轴与2轴、2轴与3轴的传动比3.4.2各轴的输入功率： 为电动机的输出功率，分别为 1 、2、 3轴的输入功率，分别为电动机轴与1轴、1轴与2轴、2轴与3轴间的传动效率。3.4.3各轴转矩：分别为1、 2、 3 轴的输入转矩为电动机轴的输出转矩 0轴(电机轴)： 1轴（高速轴）： 110.9610.56kW 1460/3.7394.6r/min =71.953.70.96=255.57Nm 2轴（中间轴）： 210.560.980.959.83kW 394.6/578.92r/min =255.5750.980.95=1189.68Nm 3轴（低速轴）： 29.830.980.959.15kW /78.92/4.13=19.1r/min =1189.684.130.980.95=4574.36Nm 4轴（滚筒轴）： 24=9.150.980.978.7kW =19.1 r/min =4574.360.950.97=4215.27 Nm3.4.4(13)轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘轴承效率0.99。即：110.9610.56kW210.560.980.959.83kW29.830.980.959.15kW24=9.150.980.978.7kW =71.953.70.96=255.57Nm=255.5750.980.95=1189.68Nm=1189.684.130.980.95=4574.36Nm=4574.360.950.97=4215.27 Nm 表3-3运动和动力参数的计算结果汇总如下：轴名功率P/kw转矩T (Nm)转速n/(r/min)传动比效率输入输出输入输出电机轴1171.9514603.754.1310.960.960.960.981轴10.56255.57394.62轴9.831189.6878.923轴9.154574.3619.1滚筒轴8.74215.2719.14.传动零件的设计计算4.1减速箱外传动零件带传动设计 带传动中各有关尺寸的协调，如小带轮直径选定后要检查它与电动机中心高是否协调；大带轮直径选定后，要检查与箱体尺寸是否协调。小带轮孔径要与所选电动机轴径一致；大带轮的孔径应注意与带轮直径尺寸相协调，以保证其装配稳定性；同时还应注意此孔径就是减速器小齿轮轴外伸段的最小轴径。4.1.1确定功率并选定V带带型两班制工作，空载起动，查机械设计基础课本P257表11-8得：工作情况系数c 故P=KP=1.211=13.2 根据和由P258图11-14选取A型普通V带。4.1.2确定带轮的基准直径 根据图11-14查得主动轮的最小基准直径； 则计算从动轮的基准直径： 根据P258表11-9，选取d=250mm4.1.3验证带速 带速：v=(3.14x80x1460)/60000=6.11m/s 带的速度在5m/s25m/s中，合适。4.1.4确定V带的基准长度和传动中心距 根据传动的结构需要初定中心距：0.7（d+d）=a=2(d+d)即231mmaSB，轴承B被压紧，所以两轴承的轴向力为 ADSD758.5N ABSD+Fa1673.5N3）计算径向当量动载荷 从手册中查得，取载荷fp1.2 轴承A AD/RD=758.5/2268=0.334e 故取X0.4，查手册得 。 则PrBfp（XRBYAB） 1.2（0.49201.491673.5） 3433.8N4）计算轴承寿命 因为PDL h，所选轴承合适。5.1.2中间轴轴承校核 按照以上轴的结构设计，初步选用型号深沟球轴承60000型 45轴承1）轴承的径向载荷 轴承A RA8215N 轴承B RB7423N2）轴承的轴向载荷 轴承的派生轴向力 由手册查得30307型的轴承 SA 3540.9N SB 3199.6N 外部轴向力Fa886N 因为SA+Fa3540.9+886SB=3199.6，轴承B被压紧，所以两轴承的轴向力为 AASA3540.9N ABSA+Fa4426.9N3）计算径向当量动载荷 从手册中查得0.52，课本表136取载荷fp1.2 轴承A AA/RA=3540.9/8215=0.431e 故取X0.4，查手册得 1.16 则PrBfp（XRBYAB） 1