带式运输机传动装置设计

1、武汉工程大学机械设计课程设计说明书课题名称：带式运输机传动装置的设计专业班级：材控1班小组成员：郭强龙 王颜所在学院：机电工程学院指导老师：马琳伟 老师工作时间：2015.12.212016.1.72目录前言4第一章传动装置的总体设计51.1带式运输机方案分析与确定.5第二章机械系统运动及动力参数计算42.1 电动机选择.62.1.1 电动机参数的计算.62.1.2 电动机的选择.62.2 传动比确定.72.3 传动参数计算.82.3.1 各轴的转速.82.3.2 各轴的输入率.82.3.3 各轴的输入转矩.8 2.4 V带设计.9第三章传动零件的设计.103.1 齿轮设计.10 3.1.1高

2、速级齿轮.10 3.1.2低速级齿轮.173.2 轴的设计.213.2.1 高速轴.21 3.2.2中间轴.22 3.2.3低速轴.233.3 键设计.243.4 联轴器设计.26 3.5轴承设计.26第四章箱体及外部设计.27参考文献.31致谢.32中文摘要： 带式输送机是由挠性运输带作为物料承载和牵引件的连续运输机械，是一种重要的搬运物料的机械。它的运输能力很大，功率小，构造简单并能实现高速的运输，因而是目前研究的热点问题。 本文采用的带式运输机，采用了常规的带式输送机选型设计，其步骤为：首先对带式输送机作了简单的概述；接着分析了输送机传动方案的论证并确定其传动形式，然后简单介绍其工作原理

3、并进行输送机的选型设计及输送带滚筒的计算，最后对各主要部件进行选型说明。关键词：带式运输机 减速箱 齿轮传动Abstract： Belt conveyor is composed of flexible belt as a continuous transport machinery material bearing and traction, is a machine for handling material important. Its ability to transport large, small power, simple structure and can realize th

4、e high-speed transport, which is a current research hostpot.Usingbeltconveyordesignroutine,whichcomprisesthefollowingsteps:firstofbeltconveyorissummarized;thenanalyzestheconveyordriveschemeisdemonstratedandthetransmissionform,thenintroducestheworkingprincipleanddesignoftheconveyorandtransportcalcula

5、tionswiththedrum,thelastofthemaincomponentsselectiondescription.Key Words： Belt conveyor Reduction box Gear drive前言 本次的课程设计是带式运输机的传动装置的设计，带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重运输机中主要类型之一，其运输特点是形成装载点到装载点之间的连续物料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续运输机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分。 本次设计先选择传动装置的类型，然后设计

6、机械系统运动、动力参数计算；电动机的选择，传动装置运动、动力参数计算，传动零件的设计计算，传动系统中齿轮传动、蜗杆传动、带传动等设计计算；减速器装配草图设计，轴系结构设计初定轴径，轴承型号，校核减速器中间轴及其上键的强度、轴承寿命。减速器箱体及其附件结构设计；在绘图纸上绘制减速器正式装配图，减速器中间轴及其中间轴上大齿轮的零件图。按照这个顺序下来，一步步的设计带式运输机，最后经过一系列的计算，最终大体上把带式运输机及减速箱设计出来了。第1章 传动装置的总体设计1.1 带式运输机方案的分析与确定一般工作机器通常由原动机、传动装置和工作装置三个基本职能部分组成。传动装置传送原动机的动力、变换其运动

7、，以实现工作装置预定的工作要求，它是机器的主要组成部分实践证明，传动装置的重量和成本通常在整台机器中占有很大的比重；机器的工作性能和运转费用在很大程度上也取决于传动装置的性能、质量及设计布局的合理性。由此可见，在机械设计中合理拟定传动方案具有重要意义。本文采用下图所示传动方案。从整体布局来讲，该方案结构比较简单、尺寸紧凑。长期连续运转的条件下，工作可靠且功率损失较低、传动效率高。大部分零件采用标准件制造较为方便、成本低廉。输入采用带传动能发挥过载保护作用的优点，使用安全、维护方便。第二章机械系统运动及动力参数计算 2.1电动机的选择 2.1.1电动机参数的计算由于采用的是双级圆柱的形式，所以工

8、作装置所需功率按下式计算其中，运输机卷筒的有效扭矩：运输机卷筒的转速：运输机卷筒的效率（工作装置效率）（不再计轴承效率）：分别代入上面数值可得： 2.1.2 电动机的选择电动机的输出功率：式中，为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。由表2-4，取V带传动效率8级精度齿轮传动（稀油润滑）效率球轴承效率弹性联轴器效率则， 故电动机的输出功率为Pd=2.35KW电动机额定功率：选择用于长期连续运转、载荷不变或很少变化的、在常温下工作的电动机的容量，只需使电动机的负载不超过其额定值，电动机便不会过热。这样可按电动机的额定功率Pm等于或略大于电动机所需的输出功率Pd，即PmPd，从手册中选择相应的电动机型

9、号，而不必再作发热计算。通常按选择，电动机功率裕度的大小应视工作装置可能的过载情况而定。确定电动机转速功率相同的同类电机有不同的转速：额定功率相同的同类型电动机有若干种转速可供设计选用。电动机转速越高，则磁极越少，尺寸及重量越小，一般说价格也越低；但是由于所选用的电动机转速越高，当工作机械低速时，减速传动所需传动装置的总传动比必然增大，传动级数增多，尺寸及重量增大，从而使传动装置的成本增加。因此确定电动机转速时，同时兼顾电动机及传动装置两者加以综合分析后，本设计采用同步转速为1500.r/min.表得电动机的满载转速为：1430r/min。因为载荷平稳，电动机额定功率略大于即可，按表8-186

10、中Y系列电动机技术数据，选用电动机的额定功率为3KW。最终选定电动机的型号为：Y100L2-4轴中心高：380mm 电动机轴径：28j62.2传动比的确定 传动装置总传动比电动机选定后，根据电动机的满载转速及工作轴的转速即可确定传动装置的总传动比：分配传动装置各级传动比首先，各级传动比应该在推荐范围内。其中，不能太大，以免大带轮半径超过减速器箱座中心高，造成安装困难，可取偏小些的值。然后，各传动件相互之间不能干涉，且有利于润滑：整数。并且双级圆柱齿轮减速器：。去V带传动，取则： 2.3传动参数的计算 2.3.1 轴转速的计算 高速轴：n1=1430r/min 中间轴: n2=349r/min

11、低速轴: n3=116r/min 2.3.2 轴输入功率计算 高速轴: P1=2.85KW 中间轴：P2=2.77KW 低速轴：P3=2.68KW 滚筒轴： Pw=2.63KW 2.3.3轴转矩的计算 高速轴：T1=19N*m 中间轴：T2=75N*m 低速轴：T3=220.6N*m 滚筒轴： T4=216.5N*m2.4V带设计 传动装置包括各种类型的零件、部件，其中决定其工作特性、结构位置和尺寸大小的主要是传动零件，如V带传动、链传动和开式齿轮传动等，在进行箱传动零件设计。V带传动：要求计算出V带传动的型号、长度、根数、中心距、初拉力、对轴的作用力；确定带轮直径、，材料、张紧装置、带轮结构

12、尺寸等。由表11.5查得计算功率：选带型号：由图11.15，可选A型小带轮直径：由表11.6，取大带轮直径： 取D2=224mm计算带长：Dm的计算,Dm=(D1+D2)/2=157mm =(D2-D1)/2=67mm初取中心距, 则不妨假设a=600mm带长 基准长度 Ld=1800mm中心距 小轮包角 带速 带根数 第3章 传动零件的设计3.1齿轮的设计 3.1.1高速级齿轮的设计 由传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动， 选用7级精度 小齿轮用40cr，调制处理，硬度为260HBS，大齿轮用45钢，调制处理，取为200HBS。 取小齿轮书Z1=24，大齿轮数Z2=i1*24=98.4，故取99

13、。计算小齿轮分度圆直径： 试选 小齿轮的转矩 T1=19N*m 选取齿宽系数 图10-20查得区域系数 表10-5查材料弹性影响系数 计算接触疲劳强度重合度系数 经计算， 则得 由式10-23 得螺旋角系数 计算解除疲劳许用应力： 从而取作为该齿轮副的接触许用应力。从而得小齿轮分度圆直径 计算实际载荷系数 圆周速度： 齿宽b 计算实际载荷系数 由表10-2查使用系数 根据=2.47m/s，7级精度，由图10-8查动载系数 齿轮圆周力 查表10-3得齿轮载荷分配系数 由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时 则载荷系数为 由式10-12，得实际载荷系数算得的分度圆直径 及相应

14、的齿轮模数 按齿根弯曲疲劳强度设计 计算齿轮模数 选载荷系数 由式10-18，计算弯曲疲劳强度的重合系数 由式10-19，计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数 计算 由当量齿数 查图10-17，得齿形系数 查图10-18，得应力修正齿数 由图10-22，得弯曲疲劳寿命系数 由于小齿轮的大于大齿轮的，所以取0.0113 计算齿轮模数 调整齿轮模数 计算实际载荷系数 圆周速度 齿宽b 齿高h及宽高比b/h 计算实际载荷系数 根据速度为1.62m/s，7级精度，由图10-8查得动载系数 由 查表10-3得 由表10-4用插值法得 综合b/h=10.99,查图10-13.得 则载荷系数 由式10-13，得按实

15、际载荷系数算得的齿轮模数， 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，从而取。按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=39.23mm,来计算小齿轮的齿数，即 ，故取19 故取78。 计算中心距， 故而中心距为99mm; 修正螺旋角， 计算小，大齿轮分度圆直径 计算齿轮宽度 故取，圆整中心距后的强度校核齿面接除疲劳强度校核 圆周速度 由图10-8，表10-2， 圆周力 查表得 查图10-20 3.1.2 低速级齿轮的设计 选用直齿圆柱齿轮，7级精度，小齿轮为45钢（调质），硬度260HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度200HBS。 拟小齿轮Z3=24，

16、Z4=72，初选螺旋角=14度，压力角=20度。按齿面接触疲劳强度设计试选 小齿轮转矩T3=220.6N.m 齿宽系数 区域系数 表10-5，弹性影响系数 式10-9，接触疲劳强度重合系数 计算解除疲劳许用应力 应力循环次数N3=267300000 N4=89090000 由图10-23查取接触疲劳寿命系数 取较小的接触疲劳许用应力计算齿轮分度圆直径=75.345mm调整齿轮分度圆直径 圆周速度 齿宽 实际载荷系数 由表10-2 =0.458m/s,由图10-8， 齿轮圆周力 由表10-3，齿间载荷分配系数 由表10-4，齿向载荷分配系数 则 由式10-12，按实际载荷系数算得的分度圆直径 齿

17、轮模数 按齿根弯曲疲劳强度设计 由式10-7计算模数 试选 计算 由图10-17， 由图10-18，应力修正系数， 图10-24齿根弯曲疲劳极限 图1-22玩去疲劳寿命曲线 取S=1.4， 由于大齿轮的大于小齿轮，所以取 计算模数 调整齿轮模数 圆周速度 齿宽b 宽高比 计算实际载荷系数 =0.311m/s 由图10-8 表10-3， 表10-4，查得 图10-13，得 计算模数 模数就近圆整，m=2,5mm 齿轮齿数，取 几何尺寸计算 分度圆直径 中心距 齿轮宽度 则 3.2.1高速轴的设计 高速轴的已知运动参数由前面计算得，输入轴上的功率，转速和转矩确定轴的最小直径选取轴的材料为45#钢，

18、调质处理，由表16.2得C=112, 考虑到平键连接对轴的削弱作用，则轴的最小尺寸为： 为了与带轮配合由表8-3取，由表3.5可取带轮长，考虑过定位问题，则同时考虑毡圈，需在1-2段的右端制一轴肩，由表8-173取，。考虑到轴承端盖的安装及拆卸要求，预选轴承外径，由表4-6可知轴承端盖螺钉直径，数目为4.由于低速级中心距，箱座厚度，则要取.向外壁至轴承座端面距离为：。又轴承端盖螺栓直径。则轴承盖尺寸。再选取综上3.2.2中间轴的设计 中间轴的已知运动参数由前面的计算可得功率，转速和转矩 齿轮的受力分析 确定轴的最小直径 考虑到平键连接对轴的消弱作用，则轴的最小尺寸为 轴段1-2处，为了与轴承配

19、合，选择滚动轴承。因在该传动系中轴承同时受轴向力和径向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求，及，查设计手册选择0基本游隙标准精度级的单列圆锥滚子轴承30308，其尺寸参数为：考虑封油环和定位的问题，所以可取 由于是在2-3段安装齿轮，并且为了防止过定位轴段长度略小于齿轮宽度，所以 ，在轴段3-4，需要在齿轮右端设计一个轴肩方便齿轮定位，所以，可取，长度。由于是在,4-5段安装齿轮，且为了防止过定位，轴段长度应略小于齿轮宽度，所以，在5-6段，需要安装套筒和轴承，3.2.3低速轴的设计 低速轴的已知运动参数由前面算得低速轴上的功率，转速和转矩齿轮的受力分析 选取轴的材料为45#钢，调质处理，

20、由表16.2得，于是： 考虑到平键连接对轴的消弱作用，则轴的最小尺寸为 为了与轴承配合，选择滚动轴承。因在该传动系中轴承同时受轴向力和径向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求，及，查设计手册选择0基本游隙标准精度级的单列圆锥滚子轴承30313，其尺寸参数为：考虑过定位问题以及封油环的安装，所以可取 由于在2-3处安装齿轮，可取，为方便齿轮定位，需要在齿轮右端设计一个轴肩，所以，可取，长度。由于是在4-5段无需安装东西，所以可取，在5-6段，需要安装轴承以及封油环，并依靠上一个轴端的轴肩定位，则可取。在设计轴段6-7时，同时考虑毡圈，由表8-3可以取，轴段7-8与联轴器配合，选用弹性柱销联轴

21、器HL4，长度为85mm，考虑定位后，可取，3.3键设计1）高速轴键 由上面计算知该轴为齿轮轴，则只有与带轮的配合处需要用平键连接，又因为,查课本P217表8-61，其平键尺寸为。 采用A型普通键，其校核为：，综合考虑取所以，所选键为：2)中间轴键 由上面计算知该轴有两处轴与齿轮的配合需要用平键连接.因为,查课本P217表8-61，其平键尺寸为。采用A型普通键，综合考虑取所以，所选键为：因为,查课本P217表8-61，其平键尺寸为。采用A型普通键，综合考虑取所以，所选键为：3） 低速轴键 由上面计算知该轴有一处轴与齿轮的配合和一处联轴器与轴的配合需要用平键连接.因为在轴段2-3处，,查课本P2

22、17表8-61，其平键尺寸为。采用A型普通键，综合考虑取所以，所选键为：在轴段7-8处，由于要和联轴器配合，该处，所以该处可考虑取平键尺寸为。采用A型普通键，综合考虑取所以，所选键为：3.4联轴器的设计 高速轴联轴器 转矩由课程设计表17-5，选LX-1型弹性柱销联轴器，公称转矩250N*md1=16mm,L=42mm 低速轴联轴器 转矩选LX-2型弹性柱销联轴器，公称转矩560N*m,d3=28mm,L=62mm.3.5轴承的设计选择滚动轴承。因在该传动系中轴承同时受轴向力和径向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求，及，查设计手册选择0基本游隙标准精度级的轴承30307，其尺寸参数为： 轴承

23、校核 轴承径向力 参数选择 附加轴向力 轴承轴向力 Y值 冲击载荷系数，考虑中等冲击，查表18.8 当量动载荷 轴承寿命 所以所选轴承合格。第4章 箱体及外部设计 机盖壁厚8机座凸缘厚度12机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目a 250时，n = 44轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径M10轴承端盖螺钉直径高速中间轴M10低速轴M12检查孔盖螺钉直径M8 /至外机壁距离查指导书P27 表4M16时M12时 M10时 /到凸边缘距离查指导书P27 表4M16时 M10时 轴承座外径高速轴中间轴低速轴轴承旁联接螺栓距离同上轴承旁凸台半径20轴承旁凸台高度h根

24、据低速级轴承座外径确定待定机盖/机座肋厚7外壁至轴承座端面距离42大齿轮顶圆与内机壁的距离10齿轮端面与内壁距离10轴承盖轴承盖是用来封闭减速器箱体上的轴承座孔，以及固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷。本文轴承盖选用螺钉连接式。材料为HT150 螺钉连接式轴承盖的结构尺寸（高速轴）螺钉连接式轴承盖的结构尺寸（中间轴）螺钉连接式轴承盖的结构尺寸（低速轴）油标油标的作用在于检查减速器箱体油面的高度，使其经济保持适当的油量。油标一般设置在箱体便于观察且油面较稳定的部位。本文选用杆式油标。尺寸如下表排油孔螺塞为排放污油和便于清洗减速器箱体内部，在箱座油池的最低处设置放油孔，油池底面做成斜面，向放油孔方向倾斜15，平时用放油螺塞将放油孔堵住，入油螺塞采用细牙螺纹。在放油螺塞头和箱体凸台端面间应加防漏用的封油垫，以保证良好的密封。排油孔螺塞材料为Q235，封油垫材料为防油橡胶。尺寸如下表检查孔盖板为检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并向减速器箱体内注入润滑油，应在箱盖顶部的适当位置设置检查孔，由检查孔可直接观察到齿