胶带式运输机传动装置设计 毕业设计

胶带式运输机传动装置设计学生姓名指导老师摘要胶带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。本次毕业设计的课题是基于SOLIDWORKS的圆锥圆柱齿轮减速器三维装配体建模，研究的主要方向是机械工程及自动化。在各个基本零件运动的特点的基础上，引入创新的思维和概念，对零件进行组合以达到设计要求。本毕业设计共包括四大块的内容首先是传动装置的设计计算，其次是SOLIDWORKS的简单简介，再次，也是本论文的重点即主要零件的三维造型，最后，是运动仿真。本次设计的主旨是以机械设计课程设计为主线，加入创新意识，完成圆锥圆柱齿轮减速器三维装配体建模，最终完成毕业设计要求。关键词胶带式运输机传动装置设计计算1选择电动机11选择电动机的类型Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止铁屑、灰尘等进入电动机内部的特点，适用于电源电压为380且无V特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、运输机、搅拌机等。12选择电动机容量电动机所需的功率为（其中为电动机功率，为负载功率，为总KWADPDPWPA效率。）传动效率分别为联轴器的效率9801滚动轴承效率412锥齿轮传动效率63圆柱齿轮传动效率9704卷筒效率J传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率只之乘积,即A824096709418054321A负载功率KW32FVPW折算到电动机的功率为84209AWDP13确定电动机转速卷筒轴工作转速为MINR02134961DVN查机械设计课程设计表32得锥齿轮单级传动比，圆柱齿31轮单级传动比，则总传动比范围为。532I56AI所以电机的转速可选范围为MINR3185276016NIAM则符合这一范围的同步转速有7501000和1500所以可供IMINR选择的的电机如表11表11电动机参数综合考虑电动机额定功率、满载转速、最大转矩质量等和传动装置的尺寸和减速器的各级传动比，可以选择电机型号为Y132M26，其主要性能参数如上表的第2种电动机。2确定传动装置的总传动比和分配传动比21减速器各级传动比减速总传动比为9370216NIMA高速级锥齿轮的传动比85201AII低速级圆柱齿轮的传动比0493712IA22计算各轴的动力和动力参数各轴的转速电动机轴MINR960轴1N轴INR4697812I轴3243堵转转矩最大转矩序号电动机型号额定功率KW满载转速（）MINR额定转矩额定转矩质量KG1Y160M285572020201192Y132M26559602020843Y132S4551440222368卷筒轴MINR371244N各轴的输入功率轴KW940811DP轴5167322轴27543卷筒轴K490821234轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率098各轴的输出转矩电动机的输出转矩MDDNPT轴48171D轴849608322IT轴MN37413卷筒轴20234轴的输出转矩则分别为各轴的输入输入转矩乘轴承效率098运动动力参数计算结果整理于表21表21各轴运动参数功率KWP转距MNT轴名输入输出输入输出转速NIR传动比I效率电机轴48424817960轴479469486647699601099轴4514429065888449746198094轴429420347293403412437400095卷筒轴4163993439633021243710973传动件的设计计算31高速级锥齿轮的设计计算已知输入功率，小齿轮转速960R/MIN，齿数比198，由KW7941P1NU电动机驱动，工作寿命8年，4年1次大修，2年1次中修，半年1次小修，单班制，连续单向运转,工作时有轻微振动，室内，灰尘较大，一般机械厂生产制造，小批量。选用8级精度GB1009588由机械设计（第四版）表127选择小齿轮材料为调质，平均硬CR40度为260HB，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为230HB。选小齿轮齿数，大齿轮齿数241Z5279812IZ取82此时传动比812ZI载荷系数使用寿命由表129AK10AK动载系数由图129V5V齿间载荷分配系数由表1210H估计MN10BFTA450198COS221U671045COS2211ZVV31COS38121VVZ870314VZ3212ZKH齿向载荷分布系数由表122091齿间载荷分布系数K17392150HVA小齿轮的转矩MN47691T选齿宽系数30R节点区域系数由图121652HZ由机械设计（第四版）图1217B、C按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限MPA710LIMHMPA5802LIMH由机械设计（第四版）表1212查得材料的弹性影响系数819EZ计算应力循环次812905108301966UNNTLH由机械设计（第四版）图1218取接触疲劳寿命系数05192NZ计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S105，得MPA58016397LIM22LI11HNSZ试算小齿轮大端分度圆直径，代入中较小的值1DHM935807219305104762232211HERZUKTD计算圆周速度V89711DDRMSM0141604360NM计算传动主要尺寸模数92341ZDM取标准模数4实际分度圆直径1928621ZD锥距RM30721M齿宽B2R取3分度圆锥角43690572ARCTN121Z齿根弯曲疲劳强度校核重合度系数Y6807315207520V齿间载荷分配系数FK471680MNYKBFTA载荷系数53915FVA由机械设计（第四版）图1230查得齿形系数1527FAY应力校正系数图123193621SA由图1223C查得小大齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为MPA4802LIM1F由图1018取弯曲疲劳寿命系数921ZY尺寸系数图12240X计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，得251SMPA35210948462LIM2LI1SYXNF验算F22323121MPA2061545368077904UZKTRSAFF满足弯曲强度要求32圆柱齿轮设计计算运输机为一般工作机器，速度不高，选用8级精度GB1009588材料选择选择小齿轮材料为40CR（调质），硬度为260HB；大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HB。选小齿轮齿数，大齿轮齿数241Z962412IZ选取螺旋角。初选螺旋角5小齿轮的转矩MN9062T选齿宽系数1D由表1216选取8A由图1217C可知接触疲劳极限MPA5072LIM1H初步计算的许用接触应力MPA5280963712LIM211HH初步计算的小齿轮直径1DM236145219068321UTAHD取M621D初取齿宽61DB圆周速度S611034972302NV模数M582461ZDMT取标准模数N24351945832ARCOSARCSTNM使用系数由表129AK动载系数由图1291V齿间载荷分配系数由表1210H970COSCSO612514TANRTANR631954TSI61COS1238MN0956420221TNBTDTATZMBFKDT由此得69706122BFHK齿向载荷分布系数由表121137162106203321BCDBBAH载荷系数9237161HVAK由表1212查得材料的弹性影响系数MPAZE89节点区域系数由图121642H重合度系数因取故18706134Z螺旋角系数980514COSZ接触最小安全系数0MINHS计算应力循环次数82110530864970HLTN81215IL由图1218取接触疲劳寿命系数1502NZ计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S105，得MPA63501587MIN2L2I1L1HNSZ验算H2221MPA584169059807419UBDKTE确定主要传动尺寸M62481554621211DBIAID取72齿根弯曲疲劳强度验算齿形系数921054COS9683321ZVV由图1221182FAY应力修正系数由图12225921SA重合度系数671COS1382ZV70520VY螺旋角系数750812594120MINY所以取8齿间载荷分配系数由表1210761FK齿向载荷分布系数由图121430252FHB载荷系数723161FVAK弯曲疲劳极限由图1223CMPA45062LIM1F弯曲最小安全系数INFS弯曲寿命系数由图122495021NY尺寸系数由图1224X许用弯曲应力MPA3425109426MIN2L2I1L1FXNFSY验算F111MPA380759626290BDKTSAFFNF212A759163SFY4减速器结构设计减速器结构尺寸如表41表41减速器结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸关系/M箱座壁厚8箱盖壁厚18箱盖凸缘厚度B12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度220地脚螺钉直径FD16地脚螺钉数目N6轴承旁联接螺栓直径112机盖与机座联接螺栓直径2D10联接螺栓的间距2DL180轴承端盖螺栓直径38视孔盖螺钉直径4D6定位销直径8、到外箱壁距离FD121C22、18、16、至凸缘边缘距离F220、18轴承旁凸台半径1R16凸台高度H50外箱壁至轴承座端面距离1L40大齿轮顶圆与内箱壁距离14齿轮端面与内箱壁距离213轴承端盖外径D112、120、140轴承端盖凸缘厚度T10轴承旁联接螺栓距离S113、147、155箱盖肋板厚1M7箱座肋板厚75轴的设计计算51高速轴的计算已知KW7941PMINR601N69471T高速级小圆锥齿轮的分度圆半径358451RMD而91706921MTTFN435726COSTAN35COSTANR1I09I1TA圆周力、径向力及轴向力的方向如图51所示TFRAF图51高速轴受力方向及弯矩图先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据表153，取，得，输入轴的最小直径为安装120APADM联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时12D选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表141，由于转矩变化很小，故2TKACA取，则3AKMN97614312CA联轴器与轴之间周向定位采用键连接，对直径的轴，有一个键0D槽时，轴径增大7，。5279MIND故选LT6型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为。主动端Y型轴孔，A型键槽，半联轴器的孔径，；从动端Y型轴孔，816LA型键槽，半联轴器的孔径，。则由半联轴器确定，62LM62L。28D28D拟定轴上零件的装配方案见图52图52轴上零件装配图为了满足半联轴器的轴向定位，轴段右端需制出一轴肩，故取段的直径。M35D初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，选用单列圆锥滚子轴承，根据GB/T2971994,，则初步选圆锥M7519804TDD滚子轴承30208，其基本尺寸为，而取。L这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，根据GB/T2971994，30208型轴承的安装尺寸，因此取。M47INADM47D为了使轴具有较大刚度，两轴承支点距离不宜过小，一般取，故取，所以125,LD为轴颈直径M104521DL。圆整取。小锥齿轮的悬臂长度M258079L8L。右边轴承右端面采用轴套定位，取。1012M18L取安装齿轮处轴段的直径，齿轮轴孔深度取；35D30L为使套筒可靠地压紧轴承，轴承与锥齿轮间隔一轴套，取。8L轴承端盖的总宽度为。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑M25油的要求，取端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故M10。M35L圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计表61查得平D键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为保证齿810HB28轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；半联轴器的76HN轴向定位采用平键连接，按查表1426得平键截面M28D，键槽用键槽铣刀加工，长为，半联轴器与轴的配合为。M78HB67K滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为K6。确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为452轴上载荷大小如表51表51轴上载荷大小载荷水平面H垂直面VN8513NFN6185NF支反力F60234702V弯矩MM1H9382M91M2V总弯矩N60981475221393862扭矩TM2T根据上表中的数据及轴的单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力60MPA61740196298221WTMCA前已选定轴的材料为45钢（调质），由机械设计（第四版）表151查得故安全。P60152中间轴的设计先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为，调质处理。根据机械45钢设计（第四版）表153，取，得012A，中间轴最小直径显然是安装滚动轴M354697123302MINPAD承的直径和。D轴上零件的装配方案见下图53图53轴上零件装配方案因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据，根据GB/T2971994，初选圆锥滚子轴承M352D30207，其尺寸为，。M75182TDM35D这对轴承均采用套筒进行轴向定位，根据GB/T2971994，30207型轴承的安装尺寸，因此取套筒与轴承端面相接处外径为。42MINAD42安装小圆柱斜齿轮的宽度，为使其右端能用轴套定位，轴段671B，取轴径。65L45D锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，试取，则轮毂宽度M40D，取，为了使套筒端面可靠地压紧端面，M480210L48L此轴段应略短于轮毂长，故取。5齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则取轴环处07HDM5H的直径为，轴环宽度，。50D14B1L箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取另取23。M23L圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计课程设40D计表1426查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为M812HB，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计67MH5课程设计表1426查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，94长为，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴50的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。6确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为45253低速轴的设计计算先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），取，120A得，输出轴的最小直径为安装联轴M4536712912333MINPD器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取1212D联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计表141，由于转矩变化很小，3TKACA故取，则3AKMN4201TCA根据GB/T50142003，选LX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500，取半联轴器的孔径，故取，选Y型半联轴器，长度MN5D。12L轴上零件的装配方案见图54图54低速轴轴上零件装配方案为了满足半联轴器的轴向定位，轴段右端需制出一轴肩，故取段的直径，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端M5D面上，故段的长度应比略短些，现取。LM10L初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，可选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，根据GB/T2761994，初选深沟球轴承5D6012，其尺寸为，而60918DB60D。轴承右端采用轴肩进行轴向定位，查得6012型轴承的定位轴肩M18L轴径，因此取；齿轮右端和右轴承之间采用套筒定IN62ADM7D位，已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段62应略短于轮毂宽度，故取。取，齿轮的左端采用轴0L65D肩定位，轴肩高度，故，则轴环处的直径为。轴环DH75HM75D宽度，取。B419L轴承端盖的总宽度为20，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑M油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取10L；为保证圆柱斜齿轮能正对啮合，取轴段。M52L3根据中间轴长度及箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，得M756L齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。对齿轮的定位，按由机械设计表61查得平键截面，键槽6D18BH用键槽铣刀加工，长为，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故45选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键76HN，半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位14M9076HK是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为6。M确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为2456校核轴承寿命61输入轴上轴承校核单列圆锥滚子轴承30208，查表8159，得0042,1,732,9REYCKN122212285613954N478NVHFR则内部轴向力11229546873NDRYF所以21245DADF2117638DA，1459RFE276380549AREF则111P0051421N238NR对减速器，由机械设计课本表136，取动载荷系数，PF因12,2106630107247259H3598RHPCLNF大修期为3年，预期寿命为HL，故合格。|H62中间轴上轴承校核单列圆锥滚子轴承30207，查表8159，得0035,17,98KN,18REYC12222123694906N57134VHNFR则内部轴向力112249067381DRYF187962NA所以1248304DDFF1272ADA，147096AREF2304861AREF则1PNR22247NFA对减速器，由机械设计课本表136，取动载荷系数，15PF因12,1066301098278H2354RHPCLNF大修期为3年，预期寿命为|HL，故合格。|H63输出轴上轴承校核深沟球轴承6012，查表8158，得072KN,6RRC122223324173968N50501VHNF则内部轴向力1122043681472N506DFR所以213389DADF即2189160NADF由查表8158得，1034,6ARC045E127Y1896052ARF故111P4346821396814N由查表8158得，20,6ARC04EY203951ARF故22PN对减速器，由机械设计课本表136，取动载荷系数，15PF因12,10663010727526H584RHPCLNF大修期为3年，预期寿命为|HL，故合格。|H7键联接的选择及校核计71输入轴键计算半联轴器与输入轴连接处选用普通平键尺寸为，载荷8M745平稳，可选，130PMPA则键联受到的应力为33447691026MPA130PA58PPTHLD故满足要求。锥齿轮与轴连接处选用普通平键尺寸为，则键联接受10M82到的应力为33410476924MPA130PA85PPTHLD故满足要求。72中间轴键计算大锥齿轮与轴连接处选用普通平键尺寸为，则键联接12M832受到的应力为334108407MPA10PA2PPTHLD故满足要求。小圆柱齿轮与轴连接处的键尺寸为，则键联接受到的应M581力为334108407PA130PA5PPTHLD73输出轴键的计算大圆柱齿轮与输出轴连接处选用普通平键尺寸为，则18M50键联接所能传递的转矩为3341041042MPA3PA56PPTHLD故满足要求。联轴器与输出轴连接处选用普通平键尺寸为，则键连M901接所能传递的转矩为33410407PA3PA95PPTHLD8减数器的润滑方式和密封类型的选择81减速器的润滑方式圆锥齿轮圆周速度为13479860M/S41/2/S601MDNV圆柱齿轮圆周速度为1346280M/S156/2/S601MDNV可采用浸油润滑，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。82轴承的润滑减速器中轴承的润滑可以采用之润滑和油润滑，当侵油齿轮的圆周速度时，齿轮不能有效的把油有飞溅到箱壁上，此时轴承通常采用脂润滑；SM2V当浸油齿轮的圆周速度时，齿轮能将更多的油飞溅到箱壁，此时滚动SM2V轴承通常采用油润滑，也可采用脂润滑。脂润滑易于密封，结构简单，维护方便。所以该减速器的轴承采用脂润滑，为防止箱内润滑油进入轴承室内，同时也防止轴承室中的润滑脂流入箱内，通常在箱体轴承箱座内一侧装设甩油环。83轴承的密封该减速器轴承采用毡圈密封，毡圈密封结构简单，主要用于之润滑和接触面速度不超过。SM59三维设计91三维建模软件SOLIDWORKS提供了良好的的、基于特征的实体三维建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁、抽壳、特征阵列及打孔等一系列操作来实现各种产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，可用拖拽方式实现实时的设计修改。三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、和管线生成路径。在SOLIDWORKS中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配环境里，可以方便地修改零部件。对于超过一万个零件的大型装配体，SOLIDWORKS的性能得到很大的提高。SOLIDWORKS可动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。SOLIDWORKS提供生成完整的、车间认可的工程图的工具。工程图是相关的，当修改图纸时，三维模型、各视图、装配体也会自动更新。本次设计关于三维设计的重点是绘制二维装配图及主要零件的三维建模及总体装配，内容包括掌握基本零件的运动规律，锥齿轮和斜齿轮的设计，低速轴的设计以及各种其他零件的设计选取，合理设计各个零件，使设计的减速器能实现运动仿真，符合设计要求，最后利用S