毕业设计带式运输机传动装置的设计

1、毕 业 设 计（论文）（说 明 书）题 目：带式运输机传动装置的设计 姓 名： 编 号： 平顶山工业职业技术学院2010年 月 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 专业 任 务 下 达 日 期 2010 年 03 月 11 日设计（论文）开始日期 2010 年 03 月 16 日设计（论文）完成日期 2010 年 05 月 15 日设计（论文）题目： A·编制设计 B·设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录 机电工程系 系 机械设计与制造 专业，学生 于 年 月 日进

2、行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 带式运输机传动装置的设计 专题（论文）题目： 指导老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业 机械设计与制造 年级 07 毕业设计（论文）题目： 带式运输机传动装置的设计 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答

3、辩评语： 目录目录················································

4、83;·······················1引言··························

5、··············································21、设计带式输送机的传动装置·

6、83;················································22、带式输送机中

7、电动机的选择·················································

8、··32.1.电动机类型和结构型式的选择············································32.2.确

9、定电动机的功率·················································

10、;·····32.3.确定电动机转速···········································

11、;·············42.4.确定电动机型号···································

12、;·····················43、传动比的计算与分配···························

13、;······························43.1.总传动比的计算··················

14、;·······································53.2.各级传动比的分配········

15、3;··············································54、有关轴的运动参数及动力参数计算

16、3;············································5 4.1.各轴的转速····

17、;··················································

18、;······5 4.2.各轴的功率··········································

19、··················5 4.3.各轴的转矩······························&

20、#183;·····························6 5、输送机中带传动设计··················

21、·······································66、齿轮传动设计·········

22、83;·················································

23、83;··86.1.齿轮参数的计算·············································

24、83;··········86.2.结构设计以及绘制齿轮的零件图····································&#

25、183;····127、轴的设计计算···········································

26、3;··················137.1从动轴设计······························

27、······························137.1.1.从动轴选择的材料并确定许用应力················&

28、#183;······················137.1.2.按扭强度，初估轴径并计算齿轮上的作用力······················

29、3;········137.1.3.轴系初步设计与轴的结构设计······································&

30、#183;····137.1.4.轴的强度校核···········································

31、;··············167.2主动轴的设计··································

32、························187.2.1.主动轴选择的材料，确定许用应力······················&

33、#183;················187.2.2.按扭强度，初估主动轴的最小直径·····························&#

34、183;··········187.2.3.齿轮上作用力的计算····································

35、83;··············197.2.4.参数的确定·································&#

36、183;·························198、主动轴上的轴承······················

37、83;·····································229、键联接的选择及校核计算··········

38、··········································2410、输送机传动装置的润滑与密封·····

39、··········································24结束语·······&

40、#183;·················································&

41、#183;············26参考文献····································&

42、#183;·······························26引言带式输送机(belt conveyer)又称胶带运输机，俗称"皮带输送机"。它是一种摩擦驱动以连续方式输送散碎物料或成件的机械，适用于输送松散、密度为0.5-2.5t/m3的各种粒状、粉状等

43、散体物料，也可以输送成件物品。其工作环境温度为-2560，普通橡胶输送带适用的物料温度不超过80。该设备主要由驱动装置、传动滚筒、输送带、槽型上托辊、下托辊、机架、清扫器、拉紧装置、改向滚筒、导料槽、重锤张紧装置及电器控制装置等组成。与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中，在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。但现实带传动中，有规定的轮槽，但是却没有安装相应的传动带与之配合。或者是用多余的带数来传递绰绰有余的功率，浪费工时，经济效益也不好；又或者是用不足的带数去传递过大的功

44、率，很不科学。本次设计基于以上问题进行设计，科学，实用。第1章带式输送机中传动装置的设计传动方案拟定：运动简图：图1-1 带式输送机传动装置运动简图1.电动机； 2. 轴承； 3. 联轴器； 4齿轮； 5.齿轮轴原始数据：已知条件如下表:表1-1 带式输送机原始数据输送带拉力 F/N输送带速度 V/m.s滚筒直径 D/mm17001.4220工作条件：1.两班制工作，使用年限10年； 2.运输角度最大15°（上运）； 3.单向提升，载荷平稳； 4.输送带速度允许误差为±5%；5.露天运行，环境调节较差；6.运送小批量矿石。第2章电动机的选择2.1.电动机类型和结构型式的选择

45、：按已知的工作要求和条件，选用 Y系列三相异步电动机。2.2.确定电动机的功率： 1.传动装置的总效率：Z可按下式计算： Z =D×2×C××G式中Z电动机到工作装置的传动装置总效率；D带传动效率。取D =0.96；C齿轮传动效率。取C=0.97；G滚筒传动效率。取G=0.95；L联轴器传动效率。取L=0.99；轴承传动效率。取=0.992。即： Z=D×2×C××G=0.96×0.992×0.97×0.99×0.95=0.862.电机所需的工作功率： Pm=FV/1000Z

46、式中F输送带拉力；V输送带速度 Pm =1700×1.4/1000×0.86 =2.76kw2.3.确定电动机转速： 额定功率相同的电动机有四种同步转速可供选用。电动机的转速越高，则磁极越少，尺寸重量越小，价格也越底；但电动机的转速较高，也引起传动装置的尺寸和重量增大，使成本增加。因此，一般情况下，首选用1000r/min，1500r/min教合适，所以选用1000r/min。滚筒轴的工作转速： nw=60×1000V/D =60×1000×1.4/×220 =121.5r/min取V带传动比Iv=24，单级圆柱齿轮传动比范围Ic=3

47、5，则合理总传动比i的范围为i=620，故电动机转速的可选范围为nd=i×nw=（620）×121.5=7292430r/min.2.4.确定电动机型号符合这一范围的同步转速有960 r/min和1420r/min。根据机械手册查出有三种适用的电动机型号。型号如下表：表2-1 运动机可供选择型号方案电动机型号额定功率(kw)电动机转速（r/min）同转满转（r/min）总传动比1Y132S-6310009607.92Y100L2-43.51500142011.68综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：方案1因电动机转速低，传动装

48、置尺寸较大，价格较高。根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100L2-4。第3章传动比的计算与分配3.1.总传动比的计算： 由公式 i=nm/nw式中 nm电动机同转满转速度为1420r/min；nw 滚筒轴的工作转速为121.5r/mini=1420121.5=11.693.2.各级传动比的计算： 查表可得ib的范围为ib7，且满足，可取3（带传动比，齿轮传动比）i/11.6933.89第4章运动参数及动力参数计算4.1.计算各轴转速（r/min） 由公式n11420/3473.33； n2473.33/3.89121.67；滚筒nwn2121.67。4.2

49、.计算各轴的功率由公式 得：P1=2.76×0.96=2.64KW；P2=2.64×0.99×0.97=2.53KW；PW2.53×0.99×0.99×0.972.41KW。4.3.计算各轴的转矩由公式得： T=9550×2.76/1420=18.56；T1=9550x2.64/473.33=53.26；T2=9550x2.53/121.67=198.58；Tw=2.41/121.67=189。将最后所计算的结果填如下表：表4-1 运动参数及动力参数参数轴名电动机轴I轴II轴滚筒轴转速 n/rmin-11420473.331

50、21.67121.67功率 P/kw3.52.642.532.41转矩 18.5653.26198.58189传动比 33.391效率 0.960.970.97第5章带传动的设计带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。因此，带传动的设计准则是：在保证带传动不打滑的前提下，具有一定的疲劳强度和寿命。计算项目及结果如下表:表5-1 带传动的项目计算及结果计算项目计算内容计算结果1.确定设计功率根据工作情况查表得：kA=1.2 P=2.76KW有公式得：PC=1.2×2.76=3.3kWPC=3.3kW2.选V带型号根据Pd和n1，选用A型普通V带A型3.确定带轮直径由表得取小带轮基准直

51、径=95mm>dmin=75传动比=3大带轮基准直径=(1-) = 3×95×(1-0.02)=279.30 经过圆整取=280实际传动比=28095=2.95=95mm =280mm=2.954.验算带速由式=， =×95×1420/60×1000=7.06m/s 在525m/s范围内，带速合适带速合适5.确定带的基准长度和传动中心距由式 0.7（+） 初定中心距：0=500mm得:Ld0=2*500+3.142(95+280)+（280-95）*（280-95）4500=1605.8mm取Ld=1600mm确定中心距：由式aa0+(L

52、d-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2=497mmLd=1600mma=497mm6.验算小带轮包角由式 得： =1800-57.30×(280-95)/497=158.670°>120°158.670°包角合适7.计算带的根数单根V带传递的额定功率.据dd1和n1查得:P1=1.4KWi1时单根V带的额定功率增量.据带型及i得： P1=0.17KW查得：Ka =0.94； KL=0.99计算得：Pd =3.3由式得：=3.3/(1.4+0.17) ×0.94×0.99=2.26 (取3根)Z=3根8.计算对轴

53、的压力查得q=0.1kg/m 单根普通V带的初拉力 =134.3N =2x3x134.3x sin(158.67°/2)=791.9NFa=791.9N第6章齿轮传动的设计6.1.齿轮参数的计算6.1.1.选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常大小齿轮都采用软齿面。查阅选用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为45钢，调质，齿面硬度260HBS；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215HBS。 精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选8级精度。6.1.2.按齿面接触疲劳强度设计：由d1 (6712×kT1(u+1)/duH2)1/3确定有关参数如下：传动

54、比i齿=3.89 取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮Z2的齿数为：Z2=iZ1= 3.89×20=77.8（取Z2=78）查得=1.16.1.3.转矩T1：T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×2.61/473.33=52660N·mm6.1.4.载荷系数k : 取k=1.26.1.5.许用接触应力 =lim ZN/SHmin查得： Hlim1=610MPa Hlim2=500MPa 接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N =60njtn 计算N1=60×473.33×1

55、0×300×16=1.36×109=148.24；N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4×108=367.2查得 ZN1=1 ZN2=1.05按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0 1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 MPa 2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525MPa故得：d1(6712×kT1(u+1)/du2)1/3=49.04mm模数：m =d1/Z1=49.04/20=2.45mm取标准模数第一数列上的值即m=2.56.1.6.校核齿根弯曲疲劳强度：nbb=2KT1YF

56、S/bmd1确定有关参数和系数:分度圆直径：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm； d2=mZ2=2.5×78mm =195mm；齿宽：b=1.1dhb1=1.1×38mm=41.8mm;b2=1.1×52=57.2mm；分别取 b1=40mm;b2=55mm.6.1.7.复合齿形因数YFs ：查得：YFS1=4.35YFS2=3.956.1.8.许用弯曲应力bb： =limYN/SFmin查得弯曲疲劳极限lim应为： lim1=490MPa lim2 =410MPa查得弯曲疲劳寿命系数YN：YN1=1 YN2=1弯曲疲劳的最小安全系数SFmin ：

57、按一般可靠性要求取SFmin =1计算得弯曲疲劳许用应力为： 1= lim1 YN1/SFmin=490×1/1=490MPa 2= lim2 YN2/SFmin =410×1/1=410MPa校核计算1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86MPa< bb12=2kT1YFS2/ b2md1=72.61MPa<2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够6.1.9.计算齿轮传动的中心矩a： a =(d1+d2)/2=(50+195)/2=122.5mm0.计算齿轮的圆周速度V：由=得：圆周速度V =n1d1/60×1000=3.14×473.33

58、15;50/60×1000=1.23m/s因为V6m/s，故取8级精度合适6.2.结构设计以及绘制齿轮的零件图图6-1 大齿轮零件图(上);小齿轮零件图(下) 第7章.轴的设计计算7.1.从动轴设计7.1.1.选择轴的材料 确定许用应力普通用途，中小功率减速器，选轴的材料为45号钢，调质处理查得：b=650MPa s=360MPab+1 bb =215MPa 0bb =102MPa,-1bb=60MPa7.1.2.按扭强度初估轴径并计算齿轮上的作用力单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： 查得45钢取A=118， P=2.53

59、 n=121.67 所以d32.44mm 考虑键槽的影响、带轮直径、轴的强度以及联轴器孔径系列标准，取d=35mm齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N齿轮作用力： 圆周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N; 径向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N7.1.3.轴系的初步设计与轴的结构设计（1） 联轴器的选择可采用弹性柱销联轴器，联轴器的型号为：HL3联轴器规格为：35×82 GB5014-85（2）确定轴上零件的位置与固定方

60、式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位（3）确定各段轴的直径将估算轴d=35mm作为外伸端直径d1与联轴器相配（如上图轴系结构草图所示），考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2=40mm齿轮和左端轴承从左侧装入，考虑装拆方便以及零件固定的要求，装轴处d3应大于d2，取d3=45mm，为便于齿轮装拆与齿轮配合处轴径d4应大于d3，取d4=

61、50mm。齿轮左端用用套筒固定,右端用轴环定位,轴环直径d5。 满足齿轮定位的同时,还应满足右侧轴承的安装要求,根据选定轴承型号确定.右端轴承型号与左端轴承相同,取d6=45mm。(4)选择轴承型号查资料初选深沟球轴承,代号为6209,查机械手册可得:轴承宽度B=19,安装尺寸D=52,故轴环直径d5=52mm.(5）确定轴各段直径和长度 段：d1=35mm 长度取L1=50mm II 段:d2=40mm 初选用6209深沟球轴承，其内径为45mm,宽度为19mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体

62、外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm故LII段长度L2为：L2=（2+20+19+55）=96mmIII段直径d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=50mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm段直径d5=52mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=96mm(6)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：由公式式中：m:齿轮模数Z:齿数所以：d1=195mm求转矩：已知T2=198.58Nm求圆周力：Ft 根据公式Ft=2T/d得： Ft=2 T2/d22=2×198.58/195 =2.03N求径向力F

63、r根据公式得： Fr=2.03×tan20°=0.741N因为该轴两轴承对称，所以：LA=LB=48mm7.1.4.轴的强度校核1.计算垂直面弯矩轴承支反力： FAy=FBy=Fr/2式中：Fr为径向力所以，FAy=FBy =0.74/2=0.37N 由公式 FAz=FBz=Ft/2式中Ft为圆周力所以，FAz=FBz =2.03/2=1.01N由两边对称，知截面C的弯矩也对称，故截面C在垂直面弯矩为 ： MC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76Nm 截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.

64、48Nm2.计算合弯矩 MC=(MC1+MC2)1/2=（17.762+48.482)1/2=33.122Nm3.计算转矩:转矩：T=95502.53/121.67=198.584.计算当量弯矩: 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.2，截面C处的当量弯矩： Mec=MC+(*T)21/2 =33.122+(0.2×198.58)21/2=56.277Nm5.校核危险截面C的强度由公式得出：e< -1b=60MPa该轴强度足够。6.绘制轴受力简图（如下图所示）图7-1 轴受力简图7.2.主动轴的设计7.2.1.选择轴的材料 确定许用应力 普通用途，中小功率减速器，选轴的材料

65、为45号钢，调质处理查得：b=650MPa s=360MPab+1bb=215MPa 0bb=102MPa,-1bb=60MPa7.2.2.按扭转强度，初估轴的最小直径单级齿轮减速器的低速轴为转轴，输出端与联轴器相接，从结构要求考虑，输出端轴径应最小，最小直径为： 查得45钢取A=118， P=2.64 n=473.33所以d20.92mm 考虑键槽的影响、带轮直径、轴的强度以及联轴器孔径系列标准，取d=22mm7.2.3.齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N齿轮作用力： 圆周力：F

66、t=2T/d=2×53265/50N=2130N 径向力：Fr=Fttan20°=2130×tan20°=775N确定轴上零件的位置与固定方式：单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。齿轮靠油环和套筒实现 轴向定位和固定 靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位。7.2.4 .参数的确定(1)确定轴的各段直径和长度初选用6206深沟球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长

67、36mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。(2)按弯扭复合强度计算求分度圆直径：已知d2=50mm； 求转矩：已知T=53.26Nm； 求圆周力Ft：根据公式Ft=2T/d2得： Ft=2×53.265/50=2.13N；求径向力Fr得： Fr=Ft*tan=2.13×0.36379=0.76N；两轴承对称LA=LB=50mm；(1) 求支反力FAx、FBy、FAz、FBz FAx=FBy=Fr/2=0.76/2=0.38N；FAz=FBz=Ft/2=2.13/2=1.065N；(2) 截面C在垂直面弯矩为:MC1=FAxL/2=0.38×100/2=19Nm；

68、截面C在水平面弯矩为: MC2=FAZL/2=1.065×100/2=52.5Nm；(3) 计算合成弯矩：MC=（MC12+MC22）1/2 =（192+52.52）1/2 =55.83Nm； (4)计算当量弯矩：查得=0.4Mec=MC2+(*T)21/2=55.832+(0.4×53.26)21/2 =59.74Nm；(5)校核危险截面C的强度由公式e=Mec/（0.1d3）得：e=59.74x1000/(0.1×303) =22.12 MPa <-1b=60 MPa此轴强度足够（7）滚动轴承的选择及校核计算从动轴上的轴承根据条件，轴承预计寿命Lh=10×300×16=48000h (1) 由初选的轴承的型号为: 6209查表可知:d=55mm ； 外径D=85mm ； 宽度B=19mm基本额定动载荷C=31.5KN； 基本静载荷CO=20.5KN； 极限转速9000r/min 已知nII=121.67(r/min)两轴承径向反力：FR1=FR2=1083N轴承内部轴向力FS=