1带式输送机驱动装置总成 总体设计说明书

带式输送机驱动装置总体设计说明书2017年8月目录TOC\o"1-4"\h\z\u一、带式输送装置驱动装置的设计任务书 41.1工作示意图 41.2驱动装置设计需求描述 41.2.1主要性能指标 41.2.2非功能性约束条件 51.2.3给定的设计约束条件 5二.驱动装置总体方案设计 62.1驱动装置运动设计 62.1.1粗算总传动比i 62.1.2驱动装置运动方案设计 6三、驱动装置结构组成设计 103.1驱动装置结构组成设计 103.2驱动装置装配结构树 103.3动力元件-电机选择 113.3.1电机选择的初始约束条件 113.3.2电机选择结果 123.4联轴器的选用 123.4.1传动滚筒与驱动装置连接方式选择 123.4.2联轴器的选用 12四、驱动装置结构布局构型设计 144.1结构布局构型设计 144.2设计基准 14五、驱动装置功能分解 165.1传动比分配 165.2带传动输入输出的转速、功率、转矩 165.3减速箱输入输出的转速、功率、转矩 16六、驱动装置各尺寸参数的确定 186.1驱动装置边界约束及其尺寸 186.2.各子单元的外形尺寸及单元之间配合、装配定位尺寸 186.2.1减速箱输出轴 186.2.2减速箱输入轴（带传动输出轴） 186.2.3带传动输入轴（电动机输出轴） 19七、驱动装置结构布局构型及控制尺寸设计 207.1驱动装置结构布局及控制尺寸设计 207.2驱动装置结构布局图的尺寸参数表 207.2.1驱动装置总体结构参数 207.2.2各部件单元约束尺寸参数 207.2.3电动机部件 217.2.2皮带传动部件 217.2.3减速箱部件 227.2.4机架部件 23八、驱动装置控制结构 248.1驱动装置0层级控制结构 24九、驱动装置1层级设计各单元设计任务书 259.1减速箱部件设计任务书 259.1.1工作示意图 259.1.2需求描述 259.1.2.1主要性能指标 259.1.2.2减速箱部件控制尺寸 269.1.2.3非功能性约束条件 279.1.2.4给定的设计约束条件 279.2皮带传动设计任务书 279.2.1工作示意图 279.2.2需求描述 279.2.2.1主要性能指标 279.2.2.2带传动控制尺寸 289.2.2.3非功能性约束条件 29一、带式输送装置驱动装置的设计任务书1.1工作示意图带式输送机驱动装置为带式输送机提供运动和动力，与带式输送机的传动滚筒之间采用联轴器连接，工作示意图如图1-1：图1-1带式输送机驱动装置工作示意图1.2驱动装置设计需求描述驱动装置为原动机和工作机之间传递运动和动力的装置，设计需求为：驱动装置输出转速应满足给定的工作机输送带线速度的要求；驱动装置输出的功率应满足给定的工作机输送带的拉力要求；驱动装置的结构设计应参照行业标准，满足维护、维修、安装、运输等方面的要求。1.2.1主要性能指标驱动装置总成工况：（1）工作条件：工作年限为8年(每年按250天计)；工作班制：2班；（2）工作环境：清洁；（3）载荷性质：平稳。带式输送机传动滚筒的主要性能指标：（1）输送带的拉力=6500N；（2）输送带的线速度=0.67m/s；（3）滚筒直径D=360mm，滚筒转速nw=35.544r/min；（4）输送装置总成传动效率为0.96，所需功率P=4.536kw。1.2.2非功能性约束条件产品生产类型：中等批量。1.2.3给定的设计约束条件（1）带式输送机传动滚筒中心高（距地面）H=800mm；（2）驱动装置输出轴与带式输送机传动滚筒中心轴线同轴，并与水平面平行，安装空间开阔，可按通用原则设计确定；（3）驱动装置与带式输送机的传动滚筒之间采用联轴器连接，联轴器将驱动装置输出轴的动力传递给带式输送机的传动滚筒；（4）驱动装置有叉车作业地隙，地隙不小于150mm，内侧宽度不小于800mm，外侧宽度不大于1600mm。二.驱动装置总体方案设计2.1驱动装置运动设计2.1.1粗算总传动比i依据带式运输机技术指标：输送带的拉力=6500N，输送带的线速度=0.67m/s，驱动滚筒直径D=360mm；得出：带式输送机滚筒转速：一般带式运输机原动机采用电动机，电动机通常采用同步转速是1000r/min和1500r/min的两种，现对两种转速作对比。同步转速是1000r/min的电动机，其满载转速是960r/min。同步转速是1500r/min的电动机，其满载转速是1440r/min。总传动比，其中为电动机的满载转速。现将两种电动机的有关数据列于表2-1比较。表2-1总传动比方案方案电动机型号同步转速/(r/min)满载转速(r/min)总传动比ⅠY132M2-6100096027.008ⅡY132S-41500144040.512由表1-1可知,方案Ⅱ总传动比较大，为了使传动装置结构紧凑，选用方案Ⅰ的电动机型号较合理，电动机同步转速是1000r/min的电动机，其满载转速是960r/min。驱动装置总传动比i=27.0082.1.2驱动装置运动方案设计1、选定电动机转速后，驱动装置为总传动比i=27.008的减速装置。2、表2-2中传递连续回转运动常用机构的单级传动比常用值，除蜗轮传动、行星齿轮传动外，一般不超过5。（1）各级传动的传动比在推荐范围内选取，对减速传动尽可能不超过其允许的最大值。表2-2

传递连续回转运动常用机构的性能和适用范围（2）传动级数少、传动机构数少、传动系统简单，以提高传动效率和减少精度的降低。（3）传动装置的外廓尺寸尽可能紧凑，各传动的结构尺寸协调、匀称及利于安装；在卧式齿轮减速器中，常设计各级大齿轮直径相近，使其浸油深度大致相等，便于齿轮浸油润滑。（4）考虑载荷性质，对周期性变动载荷，为防止局部损坏，各级传动比通常取为质数。依据以上分析，本驱动装置的总传动比i=27.008，如果二级传动，则i=27.008=i1*i2=5.197*5.197，单级传动比大于5，故取三级减速传动：i=27.008=i1*i2*i3=3.0003*3.0003*3.0003；可拟定以下两种传动方案：图2-1方案一：带传动及齿轮传动图2-2方案二：齿轮传动及链传动图2-1方案一为第一级用带传动，后接两级圆柱齿轮减速器。带传动能缓冲、吸振，过载时起安全保护作用，但结构上宽度和长度尺寸较大，且带传动不宜在恶劣环境下工作。图2-2方案二为两级圆柱齿轮减速器后接一级链传动，链传动结构较紧凑，可在恶劣环境下工作，但振动噪声较大。3、本驱动装置的工作环境一般但有轻微冲击，且对外形尺寸没有特别要求，考虑到制造成本等因素，本驱动装置的运动设计方案如下图示：图2-3驱动装置运动方案运动方案采用三级减速传动，第一级为带传动，后接两级圆柱齿轮减速器。（1）带传动能缓冲、吸振，过载时起安全保护作用，但结构上宽度和长度尺寸较大，且带传动不宜在恶劣环境下工作。（2）各级传动的传动比均在推荐范围内选取。（3）传动级数少、传动机构数少、传动系统简单，传动效率和传动精度高，。（4）各级传动比较为接近，因此，传动装置外廓尺寸紧凑。三、驱动装置结构组成设计3.1驱动装置结构组成设计依据驱动装置运动方案，驱动装置由电动机、带传动、减速箱、机架组成，如图3-1驱动装置总成运动简图，结构组成：（1）动力元件：电动机（2）传动元件一：带传动（3）传动元件二：两级圆柱齿轮减速箱（4）支撑元件：机架图3-1驱动装置总成运动简图3.2驱动装置装配结构树装配结构树：图3-2驱动装置结构树3.3动力元件-电机选择3.3.1电机选择的初始约束条件（1）电机类型根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。（2）驱动装置的运动输出需求根据总体设计结果，取传动装置总传动比i=27.008，电机转速选择同步转速是1000r/min的电动机，其满载转速nⅢ是960r/min。驱动装置的输出转速：nⅢ=n0/27.008=960/27.008=35.545r/min（3）驱动装置的动力需求=1\*GB3①带式输送机所需要的有效功率为：其中，=0.96为带式运输机的工作机传动效率。=2\*GB3②驱动装置的总效率计算采用三级传动，第一级用带传动，后接两级圆柱齿轮滚动轴承支撑减速箱，减速箱与带式输送机用联轴器连接。总效率：其中，各传动机构的效率，根据[文献2]表12-8（P86）查出：为带传动的效率；为一级圆柱齿轮传动的效率；为一对滚动轴承传动的效率；为弹性联轴器的效率。=3\*GB3③驱动装置所需功率为：由[1]表19-1（P191）选取电动机的额定功率为5.5kW。3.3.2电机选择结果根据电动机所需功率=5.362KW，由[1]表19-1（P191）选取电动机的额定功率为5.5kW。根据电动机功率和同步转速，选定电动机型号为Y132M2-6。查表19-1和表19-2知其有关参数如下：（1）电动机的额定功率（2）电动机的满载转速（3）电动机的外伸轴直径（4）电动机的外伸轴长度E=80mm3.4联轴器的选用3.4.1传动滚筒与驱动装置连接方式选择根据文献《通用带式输送机设计》，当电动机功率小于37kW时，驱动装置采用弹性联轴器连接电动机和减速器；当电动机功率大于45kW时，驱动装置采用液力耦合器连接电动机和减速器。本驱动装置传递功率较小，驱动装置第一级用带传动，后接两级圆柱齿轮减速器。带传动能缓冲、吸振，过载时起安全保护作用，能满足清洁工作环境的工作要求；驱动装置与传动滚筒之间的连接，则采用TL型联轴器。3.4.2联轴器的选用带式输送机的有效功率PW为：粗算电机功率：Pd=PW/η=4.536/0.8=5.67kW驱动装置总的传动效率η取0.8带式输送机滚筒转速：初步选用的电动机额定功率为6kW，同步转速是1000r/min的电动机，其满载转速是960r/min。则联轴器承受的转矩为：QUOTET=9.55·1000·Pn=T=9.55×1000×Pd/nw=9550×5.362/35.544=1440.668N∙m传动轴采用钢材制造，查手册表17-1得选用的弹性套柱销联轴器型号为：TL10联轴器，公称转矩为2000N∙m，许用转速为2300r/min，转动惯量为0.64kg·m2，满足本驱动装置的要求。四、驱动装置结构布局构型设计4.1结构布局构型设计驱动装置总成由电动机、带传动、减速箱、机架组成，安装连接方式：（1）电动机轴与带传动小带轮内孔配合，通过键传递运动与力；带传动将电动机的动力传递给大带轮；（2）带传动大带轮内孔与减速箱输入轴配合，通过键将运动与力输入减速箱；（3）减速箱输出轴与TL联轴器主动端内孔配合，通过键将运动与力输入减速箱，传递给TL联轴器从动端；（4）机架保证电动机、带传动、减速箱可靠地固定在各自位置上，根据实际需求，可进行皮带松紧的调整。4.2设计基准驱动装置设计基准及电动机、皮带传动、减速箱、机架设计基准如图4-1：图4-1驱动装置结构布局草图及设计基准设立（1）驱动装置设计基准：减速箱（宽度方向）端面与输出轴轴线交点，与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。（2）电动机部件设计基准：电动机端面伸出轴中心，电动机伸出轴轴线与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。（3）带传动部件设计基准：大皮带轮中心，大皮带轮轴线与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。（4）减速箱部件设计基准：减速箱（宽度方向）端面与输出轴轴线交点，减速箱传动轴轴线与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。（5）机架部件设计基准：减速箱（宽度方向）端面与输出轴轴线交点，与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。五、驱动装置功能分解5.1传动比分配总传动比：（1）依据总体设计，粗选带传动的传动比=3（2）减速箱的总传动比5.2带传动输入输出的转速、功率、转矩（1）转速输入转速（电动机满载转速）：nm=960r/min输出转速：（2）功率输入功率（电动机实际输出功率）：Pd=5.362kw输出功率：（3）转矩输入转矩（电动机的输出转矩）：Td=53.341N.m输出转矩：TⅠ=152.084N.m5.3减速箱输入输出的转速、功率、转矩（1）转速输入转速（带传动输出转速）：nⅠ=320r/min输出转速：nⅢ=nⅠ/9.003=35.545r/min（2）功率输入功率（带传动输出功率）：PⅠ=5.094kw输出功率：PⅢ=PⅠ.η22.η32=5.094x0.972x0.9852=4.650kw（3）转矩输入转矩（带传动输出转矩）：TⅠ=152.084N.m输出转矩：TⅢ=9550PⅢ/nⅢ=9550x4.650/35.545=1249.9N.m六、驱动装置各尺寸参数的确定6.1驱动装置边界约束及其尺寸1、输出轴中心高（距地面）H=800mm；2、电动机轴线与输出轴轴线平行，并与水平面平行，安装空间开阔，可按通用原则设计确定；3、驱动装置输出轴直径Dq=63mm，与联轴器配合有效长度Lq大于107mm，C型键槽，键槽有效长度大于107mm。6.2.各子单元的外形尺寸及单元之间配合、装配定位尺寸6.2.1减速箱输出轴减速箱输出轴是驱动装置的输出轴，具体要求同驱动装置的输出轴。1、输出轴中心高（距地面）H=800mm；2、电动机轴线与输出轴轴线平行，并与水平面平行，安装空间开阔，可按通用原则设计确定；3、输出轴与联轴器配合端直径Dq=63mm，与联轴器配合有效长度Lq大于107mm，C型键槽，键槽有效长度大于107mm。如图7-1：图6-1减速箱输出轴与联轴器配合6.2.2减速箱输入轴（带传动输出轴）1、轴的材料选择根据轴的工作条件，初选轴材料为45钢，调质处理。2、轴最小直径确定轴最小直径（文献p17）C值由文献1表3-1（p18）确定：C=112。因需在最小直径处开一个键槽安装带轮，所以：故取轴最小直径，开一个C型键槽。图6-2减速箱输出轴与带轮配合6.2.3带传动输入轴（电动机输出轴）根据总体方案，选定电动机型号为Y132M2-6。查表19-1和表19-2知其有关参数：电动机的外伸轴直径，电动机的外伸轴长度E=80mm。图6-3电动机输出轴与带轮配合七、驱动装置结构布局构型及控制尺寸设计7.1驱动装置结构布局及控制尺寸设计图7-1驱动装置结构布局及控制尺寸7.2驱动装置结构布局图的尺寸参数表7.2.1驱动装置总体结构参数序号参数代码参数名称几何意义表达式案例数值备注1D_QDZZ_SCZ_ZJ驱动装置输出轴直径63设计计算选型确定2L_QDZZ_SCZ_LZQ_PH_CD驱动装置输出轴与联轴器配合长度107设计计算选型确定3L_QDZZ_SCZ_JC_C_KD驱动装置输出轴C型键槽宽度18设计计算选型确定4L_QDZZ_SCZ_JC_C_CD驱动装置输出轴C型键槽长度D_QDZZ_SCZ_LZQ_PH_CD-2105设计计算选型确定5H_QDZZ_SCZ_ZXGD驱动装置输出轴中心距地面高度800任务书给定7.2.2各部件单元约束尺寸参数1、各部件单元约束尺寸参数序号参数代码参数名称几何意义表达式案例数值备注1L_DCD_JSX_JZJL带传动设计基准面至减速箱端面距离L_JSX_DDL_DM_JL+B_DDL_KD/2110初设2L_DCD_DDJ_JZJL带传动设计基准面至电动机端面距离L_XDL_NKDM_XDLDM_JL+B_XDL_KD/275初设2、部件单元配合关系参数序号参数代码参数名称案例数值配合关系备注1D_DDJ_SCZ_ZJ电动机伸出轴直径38过渡配合已确定D_DCD_XL_NKZJ小带轮安装孔直径2D_DCD_DL_NKZJ大带轮安装孔直径32过渡配合已确定D_JSX_SRZ_ZJ减速箱输入轴直径3L_DDJ_JC_C_KD电动机伸出轴C型键槽宽度10过渡配合已确定L_DCD_XLJC_KD小带轮键槽宽度4L_DCD_DLJC_KD大带轮键槽宽度10过渡配合已确定L_JSX_SRZ_JC_C_KD减速箱输入轴C型键槽宽度7.2.3电动机部件电动机部件设计基准：电动机端面伸出轴中心，电动机伸出轴轴线与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。序号参数代码参数名称几何意义表达式案例数值备注1D_DDJ_SCZ_ZJ电动机伸出轴直径38设计计算选型确定2L_DDJ_SCZ_CD电动机伸出轴长度80设计计算选型确定3L_DDJ_JC_C_KD电动机伸出轴C型键槽宽度10设计计算选型确定4L_DDJ_JC_C_CD电动机伸出轴C型键槽有效长度80设计计算选型确定7.2.2皮带传动部件皮带传动部件设计基准：大皮带轮中心，大皮带轮轴线与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。序号参数代码参数名称几何意义表达式案例数值备注1L_DCD_ZXJ带传动中心距1000初设2D_DCD_XDL_NKZJ小带轮安装内孔直径D_DDJ_SCZ_ZJ38继承子部件参数3L_DCD_XDL_NKPHCD小带轮安装内孔与轴配合长度L_DDJ_SCZ_CD80继承子部件参数4L_DCD_XDL_JC_KD小带轮内孔键槽宽度L_DDJ_JC_C_KD10继承子部件参数5L_DCD_XDL_JC_CD小带轮键槽有效长度L_DCD_XL_NKPHCD80继承子部件参数6D_DCD_DDL_NKZJ大带轮安装内孔直径D_JSX_SRZ_ZJ32继承子部件参数7L_DCD_DDL_JC_KD大带轮键槽宽度L_JSX_SRZ_JC_C_KD10继承子部件参数8B_DDL_KD大带轮宽度140初设9L_DCD_DDL_NKPHCD大带轮内孔与减速箱输入轴安装配合长度90初设10B_XDL_KD小带轮宽度B_DDL_KD140继承子部件参数11L_XDL_NKDM_XDLDM_JL小带轮安装内孔端面至小带轮端面的距离5初设7.2.3减速箱部件减速箱部件设计基准：减速箱（宽度方向）端面与输出轴轴线交点，减速箱传动轴轴线与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。序号参数代码参数名称几何意义表达式案例数值备注1D_JSX_SCZ_ZJ减速箱输出轴直径D_QDZZ_SCZ_ZJ63继承总体参数2L_JSX_SCZ_SC_CD减速箱输出轴伸出长度L_QDZZ_SCZ_LZQ_PH_CD+B3_ZCG_LD_KJ150继承、提取部件相关参数设计布局确定3L_JSX_SCZ_LZQ_PH_CD减速箱输出轴与联轴器配合长度L_QDZZ_SCZ_LZQ_PH_CD107继承总体参数4L_JSX_SCZ_JC_C_KD减速箱输出轴C型键槽宽度L_QDZZ_SCZ_JC_C_KD18继承总体参数5L_JSX_SCZ_JC_C_CD减速箱输出轴C型键槽长度L_QDZZ_SCZ_JC_C_CD105继承总体参数6L_JSX_KD减速箱宽度500初设7L_JSX_SCZ_SRZ_ZXJ减速箱输出轴输入轴轴线中心距400初设8D_JSX_SRZ_ZJ减速箱输入轴直径32设计计算确定9L_JSX_SRZ_JC_C_KD减速箱输入轴C型键槽宽度10设计计算确定10B3_ZCG_LD_KJ低速轴预留轴承端盖螺钉拆卸的空间32初设`11L_JSX_SRZ_SC_CD减速箱输入轴伸出长度L_DCD_JSX_JZJL+L_DCD_DDL_NKPHCD/2155继承、提取部件相关参数设计布局确定7.2.4机架部件机架部件设计基准：减速箱（宽度方向）端面与输出轴轴线交点，与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。序号参数代码参数名称几何意义表达式案例数值备注1H_JJ_QDZZSCZ_ZXG机架部件底面与驱动装置输出轴轴线距离800继承总体参数八、驱动装置控制结构8.1驱动装置0层级控制结构NX中创建的驱动装置总成控制结构截图：图8-1NX中创建的驱动装置控制结构九、驱动装置1层级设计各单元设计任务书9.1减速箱部件设计任务书9.1.1工作示意图减速箱为两级圆柱齿轮减速器，输入轴安装上一级皮带传动的皮带轮，输出轴安装TL联轴器的主动端，工作示意图如图9-1：图9-1减速箱部件工作示意图9.1.2需求描述9.1.2.1主要性能指标减速箱部件工况：（1）工作条件：工作年限为8年(每年按250天计)；工作班制：2班；（2）工作环境：清洁；（3）载荷性质：平稳。主要性能指标： （1）转速总传动比：ij=9.003输入转速（带传动输出转速）：nⅠ=320r/min输出转速：nⅢ=nⅠ/9.003=35.545r/min（2）功率输入功率（带传动输出功率）：PⅠ=5.094kw输出功率：PⅢ=PⅠ.η22.η32=5.094x0.972x0.9852=4.650kw（3）转矩输入转矩（带传动输出转矩）：TⅠ=152.084N.m输出转矩：TⅢ=1249.9N.m9.1.2.2减速箱部件控制尺寸减速箱部件设计基准：减速箱（宽度方向）端面与输出轴轴线交点，减速箱传动轴轴线与驱动装置输出轴轴线在同一水平面。序号参数代码参数名称几何意义表达式案例数值备注1D_JSX_SCZ_ZJ减速箱输出轴直径D_QDZZ_SCZ_ZJ63继承总体参数2L_JSX_SCZ_SC_CD减速箱输出轴伸出长度L_QDZZ_SCZ_LZQ_PH_CD+B3_ZCG_LD_KJ150继承、提取部件相关参数设计布局确定3L_JSX_SCZ_LZQ_PH_CD减速箱输出轴与联轴器配合长度L_QDZZ_SCZ_LZQ_PH_CD107继承总体参数4L_JSX_SCZ_JC_C_KD减速箱输出轴C型键槽宽度L_QDZZ_SCZ_JC_C_KD18继承总体参数5L_JSX_SCZ_JC_C_CD减速箱输出轴C型键槽长度L_QDZZ_SCZ_JC_C_CD105继承总体参数6L_JSX_KD减速箱宽度500初设7L_JSX_SCZ_SRZ_ZXJ减速箱输出轴输入轴轴线中心距400初设8D_JSX_SRZ_ZJ减速箱输入轴直径32设计计算确定9L_JSX_SRZ_JC_C_KD减速箱输入轴C型键槽宽度10设计计算确定10B3_ZCG_LD_KJ低速轴预留轴承端盖螺钉拆卸的空间32初设11L_JSX_SRZ_