普通带式输送机的设计毕业设计.doc

毕业设计（论文）普通带式输送机的设计General design of belt conveyor班级 机械101 学生姓名 学号 100041139 指导教师 职称 讲师 导师单位 机电工程技术学院 论文提交日期 2012.11.20 徐州工业职业技术学院毕业设计（论文）任务书课题名称 普通带式输送机的设计 课题性质 机械类 班 级 机械101 学生姓名 杨再满 学 号 100041139 指导教师 戴青 导师职称 讲师 一选题意义及背景带式输送机是以胶带、钢带、钢纤维带、塑料带作为传送物料和牵引工作的输送机械，是输送能力最大的连续输送机械之一。其结构简单、运行平稳、运转可靠、能耗低、对环境污染小、便于集中控制和实现自动化、管理维护方便，在连续装载条件下可实现连续运输。它是运输成件货物与散状物料的理想工具，因此被广泛用于电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行业。本课题的研究意义与目的在于，选择带式输送机这种通用机械的设计作为毕业设计的选题，能培养我们独立解决问题的能力，通过这次毕业设计是对所学基本理论和专业知识的一次综合运用，也使我们的设计、计算、绘图能力都得到了全面的训练。二毕业设计（论文）主要内容：1.前期准备相关资料2.毕业论文的撰写3.修改及定稿三计划进度：第6周 1.熟悉带式输送机的整体结构，选择机型。 制订计划：选择数据，进行数据分析。第8 周11周 2.具体设计第12周13周 3.设计带式输送机装配图第14周 4.毕业答辩四毕业设计（论文）结束应提交的材料：1、带式输送机装配总图一张2、带式输送机设计论文一份 指导教师： 教研室主任 年 月 日 年 月 日论文真实性承诺及指导教师声明学生论文真实性承诺本人郑重声明：所提交的作品是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，内容真实可靠，不存在抄袭、造假等学术不端行为。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。如被发现论文中存在抄袭、造假等学术不端行为，本人愿承担本声明的法律责任和一切后果。毕业生签名： 日 期： 指导教师关于学生论文真实性审核的声明本人郑重声明：已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核，确定其内容均由学生在本人指导下取得，对他人论文及成果的引用已经明确注明，不存在抄袭等学术不端行为。指导老师签名： 日 期： 目录摘要IABSTRACT:II第一章 总体设计11.1 机器的组成11.2 机械零件的设计准则1第二章 电机的选型3第三章 减速器的选型5第四章 联轴器的选型84.1 选择联轴器的类型84.2 类型的选择：84.3 载荷计算8第五章 传动设计115.1 齿轮选型115.2 齿轮传动的特点115.3 齿轮传动的设计准则115.4 齿轮材料的选择原则115.5.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数125.5.3 按齿根弯曲强度设计145.5.4 几何尺寸计算155.5.5 验算155.5.6齿轮零件图见图5.1155.5.7 换向齿轮的设计16第六章 轴的设计176.1 传动轴设计176.1.1 轴的设计176.1.2 轴的设计计算176.2 换向轴设计23第七章 滚动轴承的设计247.1 滚动轴承选择类型247.2 滚动轴承的确定24第八章 键的设计258.1 联轴器上的键258.2 齿轮上的键258.3 主动辊上的键25第九章 辊筒的设计26第十章 机座的设计2710.1机座的材料2710.2 机座设计27参考文献:28致 谢29摘要本次毕业设计是关于普通带式输送机的设计。首先分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的输送几个主要零部件进行了校核。目前，胶带输送机正朝着长距离，高速度，低摩擦的方向发展。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。 本次带式输送机设计代表了设计的一般过程，对今后的设计选型工作有一定的参考价值。关键词：带式输送机；辊筒；选型设计ABSTRACT:This graduation project is about the general design of the belt conveyor. The belt conveyor is briefly outlined; then analysis of the belt conveyor type selection and calculation methods; and then according to these design criteria and the calculation and selection methods according to the given parameters selection of design; then the chosen delivery of some main parts are checked. At present, belt conveyor is moving in a long distance, high speed, low friction direction. In belt conveyor design, manufacture and application, at present our country compared with foreign advanced level still has bigger difference, in the domestic design and manufacture of belt conveyor process exists many deficiencies. The belt conveyor design represents the general design process, the future design work has a certain reference value.Key words: belt conveyor; roller; design;II第一章 总体设计1.1 机器的组成一般来说，机器由原动部分、工作（执行）部分、传动部分、控制系统及一些辅助装置等组成。1） 原动机 是驱动整个机器以完成预定功能的动力源。它把其它形式的能量转换为机械能。原动机的动力输出绝大多数呈旋转运动的状态，输出一定的转矩。2） 执行部分 是用来完成机器预定功能的组成部分。一部机器可以只有一个执行部分，也可以把机器的功能分解成好几个执行部分。 3） 传动装置 用来连接原动机部分和执行部分，它将原动机的运动形式、运动及动力参数转变为执行部分所需的运动形式、运动及动力参数。机器的传动部分大多数采用机械传动系统，有时也采用液压或电力传动系统。机械传动系统是绝大多数机器不可缺少的重要组成部分。1.2 机械零件的设计准则机械零件的设计具有众多的约束条件，设计准则就是设计所应该满足的约束条件。1） 技术性能准则技术性能包括产品功能、制造和运行状况在内的一切性能，既指静态性能，也指动态性能。例如，产品所能传递的功率、效率、使用寿命、强度、刚度、抗摩擦、磨损性能、振动稳定性、热特性等。技术性能准则是指相关的技术性能必须达到规定的要求。2） 标准化准则与机械产品设计有关的主要标准大致有：概念标准化：设计过程中所涉及的名词术语、符号、计量单位等应符合标准；实物形态标准化：零部件、原材料、设备及能源等的结构形式、尺寸、性能等，都应按统一的规定选用。方法标准化：操作方法、测量方法、试验方法等都应按相应规定实施。标准化准则就是在设计的全过程中的所有行为，都要满足上述标准化的要求。现已发布的与机械零件设计有关的标准，从运用范围上来讲，可以分为国家标准、行业标准和企业标准三个等级。从使用强制性来说，可分为必须执行的和推荐使用的两种。3) 可靠性准则可靠性：产品或零部件在规定的使用条件下，在预期的寿命内能完成规定功能的概率。可靠性准则就是指所设计的产品、部件或零件应能满足规定的可靠性要求。4） 安全性准则机器的安全性包括：零件安全性：指在规定外载荷和规定时间内零件不发生如断裂、过度变形、过度磨损和不丧失稳定性等等。 整机安全性：指机器保证在规定条件下不出故障，能正常实现总功能的要求。 工作安全性：指对操作人员的保护，保证人身安全和身心健康等等。 环境安全性：指对机器周围的环境和人不造成污染和危害。第二章 电机的选型根据电机的实际使用工况，我们可以在同一个机座号内把电机的功率做得更大，也可以在使用同一台变频器的基础上将电机的输出转矩提得更高，以满足在各种工况条件下将电机的设计制造在最佳状态。由于变频调速电机的基频可调性设计，我们也可以制造出各种高速电机，在高速运行时保持恒转矩的特性，在一定程度上替代了原来的中频电机，而且价格低廉。任务要求：电机的类型：1.1KW变频调速电机、电机转数1400rpm。按工作要求和条件，选用上海众华特种电机有限公司YVP系列变频调速交流电机，封闭式结构，电压380V，Y型。使用条件: 海拔高度1000米环境温度40摄氏度相对湿度90% ；技术性能: 电机为连续工作制，电机额定电压为380V，电机基准频率为50Hz，电机绝缘等级为F级；根据容量和转速，查机械零件设计手册第3卷下册表29-90，查出有二种使用的电动机型号，因此有二种方案，如表1.1：表1.1 电动机型号及各参数电 机型 号额 定功 率KW同 步转 速rpm满 载 时额定转距Nm电机重量kg转速rpm电 流A（380V）效率%功率因数Y90S-41.1150014006.5780.782.222Y90L-41.5150014006.5790.792.227综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格，可见第一个方案比较合适。因此选定电动机的型号为YVP90S-4。电动机的主要外形和安装尺寸见图1.1和表1.2：图1.1 电动机及其尺寸表1.2 电动机的外形及安装尺寸机座号安 装 尺 寸外 型 尺 寸DEFGMNPRSTACHFL90S245082016513020004-123.5195250369第三章 减速器的选型减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。减速器广泛适用于冶金、矿山、起重、运输、石油、化工、纺织、印染、商业食品、环保、轻工机械等设备配套使用.由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速n，可得到传动装置总传动比为： 根据任务给定数据，工作机的主动轴线速度为812m/min，工作辊的直径为240mm因此主动轴的转速为： 因此主动轴的转速为10.615.9r/min.确定总传动比：电动机满载时的转速为1400r/min，主动轴的转速为10.615.9r/min，得： 因此总传动比为ia=88132。按工作条件和传动比，选用摆线针轮式减速器。摆线针轮式减速器主要特点：传动比大，结构紧凑，体积小、噪声低、运行稳定。广泛适用于工矿企业、冶金、矿山、建筑、起重、纺织、染整、医学卫生、商业食品等设备配套使用。确定减速器的型号：选择减速器时,首先满足传动比的要求,然后按输入轴的计算功率PC1(或输出轴的计算转矩T),确定机型号。即 或 式中 PC1计算输入功率(kW)； P1输入功率(kW)；KA工况系数； n1指定的输入转速(r/min)；减速器实际入轴的转速(r/min)；PP1在指定转速n1时,许用输入功率(kW)；TC计算输出转矩(Nm)；T名义输出转矩(Nm)；TP2在指定转速时,减速器许用输出转矩TP2(Nm)。计算得：P1=P0.78=1.10.78=0.858KW查机械零件设计手册第3卷上册表18-182，得： KA=1.2由于 =1500r/min, =1400r/minPC1=1.05KW0.07d，取h=3.5mm,。所以d-=65mm。C 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用。但主要是承受轴向力故选用深沟球轴承。参照工作要求并根据d- =65mm，由轴承产品目中初选GB/T276-94深沟球轴承60000型02系列中的深沟球轴承6213，其尺寸为，故dV-VI=65mm，而取LV-VI=45mm。左，右端滚动轴承采用套筒进行定位。由手册上查到6213型轴承的定位高度h=6mm，因此，取dIV-V=80mm。D 轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=30mm，故取L-=90mm。E 根据设计要求，主动辊长度为320mm。，取主动辊距内壁之距离a=8mm。在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=10mm。所以，LIV-V=330mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。轴的尺寸见6.2图图6.2 轴的设计及其尺寸（2） 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按dII-III由手册查得平键截面bh=1610(GB1096-79)，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm(标准键长见 GB1096-79)，同时为了保证齿轮轮毂与轴的配合为H7/h6；主动辊与轴的联接，选用平键为2214320，主动辊与轴的配合为H7/h6；滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。同样，半联轴器与轴的联接，选用平键为1610100，半联轴器与轴的配合为H7/k6。5） 求轴上的载荷首先根据轴的结构图，作出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值。对于6213型深沟球轴承。由手册中查得a=11.5mm。由于辊筒的质量比较小，重量与其受力相比可以忽略。根据轴的计算简图作出轴的弯矩、扭矩图和计算弯矩图。如图6.3：图6.3 轴的弯矩、扭矩图和计算弯矩图从轴的结构图和计算弯矩图中可以看出截面C 处的计算弯矩最大，是轴的危险截面。现将计算出的截面C处的MH、MV、M 的值列于表6.2中。注：在第9部分，计算得辊筒的质量为M=33.5kg，G=33.510=335N。表6.2 截面C处的MH、MV、M 的值载 荷垂直面V水平面H支反力F弯矩MMV=318601.52 NmmMH=837144.8 Nmm总弯矩扭矩TT=907930Nmm6） 按弯扭合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大计算弯矩的截面（即危险截面C）的强度。因通常由弯矩所产生的弯曲应力是对称循环的变应力，而扭矩所产生的扭转切应力则常常不是对称循环的变应力，故在求计算弯矩时，必须计及这种循环特性差异的影响。即当扭转切应力为静应力时，取a0.3；扭转切应力为脉动循环变应力时，取a0.6；若扭转切应力亦为对称循环变应力时则取a1。 轴的计算应力 前已选定轴的材料为45号钢，由机械设计表15-1查得-1=60MPa。因此ca-1，故安全。7） 精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面A,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的，所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上Mca最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必作强度校核。截面C上虽然M最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面和显然更不必校核。键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即可。（2） 截面左侧抗弯截面系数抗扭截面系数弯矩M及弯曲应力为 截面上的弯曲应力 扭矩T3及扭转切应力为T3=907930 Nmm轴的材料为45号钢，调质处理，由表15-1查得B=640MPa，-1275MPa，-1=155MPa。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按手册查取。因，经插值后可查得： ， 又由手册可得轴的材料的敏性系数为：， 故有效应力集中系数为由手册得尺寸系数；扭转尺寸系数。轴按磨削加工，由手册得表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则按手册得综合系数为又由手册得材料特性系数=0.10.2, 取=0.1。=0.050.1,取=0.05于是，计算安全系数Sca值，则得 故可知其安全。（3） 截面右侧抗弯截面系数W按表15-3计算，抗扭截面系数WT为 弯矩M及弯曲应力为截面上的弯曲应力扭矩T3及扭转切应力为T3=907930 Nmm过盈配合处的k/值，由手册用插入法求出，并取k/=0.8k/，于是得 ：，轴按磨削加工，由手册得表面质量系数为故得综合系数为： 所以轴在截面右侧的安全系数为 故该轴在截面右侧的强度也是足够的。本题因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。8）绘制轴的工作图（如图主动轴）。6.2 换向轴设计由于两齿轮相互啮合，换向轴只是随从动轴的转动而转动，起到改变方向的作用，因此换向轴的转矩与主动轴一样，而且机构大致一样。其轴上的载荷，弯扭合成应力校核轴的强度及疲劳强度的计算如主动轴。 从动轴的结构如图6.4。 图6.4 换向轴的结构及尺寸第七章 滚动轴承的设计7.1 滚动轴承选择类型选择滚动轴承时先选择类型,再选择尺寸。正确选择滚动轴承类型时应考虑的主要因素有：1） 轴承所受的载荷 轴承所受的载荷的大小、方向和性质是选择轴承类型的主要依据。（1） 载荷的大小与性质通常，由于球轴承主要元件间的接触是点接触，适合于中小载荷及载荷波动较小的场合工作；滚子轴承主要元件间的接触是线接触，宜用于承受较大的载荷；（2） 载荷方向 若轴承承受纯轴向载荷，一般选用推力轴承；若所承受的纯轴向载荷较小，可选用推力球轴承；若所承受的纯轴向载荷较大，可选用推力滚子轴承；若轴承承受纯径向载荷， 一般选用深沟球轴承、圆柱滚子轴承或滚针轴承；当轴承在承受径向载荷的同时，还承受不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承或接触角不大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起的结构，分别承担径向载荷和轴向载荷。2） 轴承的转速通常，转速较高，载荷较小或要求旋转精度较高时，宜选用球轴承；转速较低，载荷较大或有冲击载荷时，宜选用滚子轴承。3）轴承的调心性能4）轴承的安装和拆卸5）经济性要求7.2 滚动轴承的确定1) 轴承型号的确定由于支承主要承受径向载荷，而且在轴的设计计算中，已经初步选定轴承为GB/T276-94深沟球轴承60000型02系列中的深沟球轴承6213。查机械设计手册（轴承）的滚动轴承标准件中的深沟球轴承，得：深沟球轴承6213的基本尺寸d=65mm，基本额定静载荷C0=40KN。第八章 键的设计8.1 联轴器上的键1) 选择键联接的类型和尺寸由于联轴器的精度角高，而且对中性好，应选用平键联接。故选用圆头普通平键（A型）。根据联轴器d=45mm从机械设计第6章表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=14mm，高度h=9mm。由联轴器宽度并参考键的长度系列，取L1=70mm，L2=100mm。键的标记为：键 GB/T 10961979。8.2 齿轮上的键1) 选择键联接的类型和尺寸一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。故选用圆头普通平键（A型）。根据d=58mm从机械设计表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=16mm，高度h=10mm。由齿轮度并参考键的长度系列，取L=45mm。键的标记为：键 GB/T 10961979。8.3 主动辊上的键1) 选择键联接的类型和尺寸一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键联接。故选用圆头普通平键（A型）。根据d=80mm从机械设计第6章表6-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=22mm，高度h=14mm。由齿轮度并参考键的长度系列，取L=320mm。键的标记为：键 GB/T 10961979。第九章 辊筒的设计由于为了减轻辊筒的重量，以避免在轴上承受太大的重量，因此对辊筒的结构，重量计算。由机械设计手册常用设计资料中的常用材料密度查得铸钢密度为，辊筒的结构图如图9.1：图9.1 辊筒的结构及尺寸辊筒的质量为第十章 机座的设计10.1机座的材料固定式机器，尤其是固定式重型机器，其机座和箱体的结构较为复杂，刚度要求也较高，因而通常都为铸造。铸造材料常用既便于施工而又价廉的铸铁，只有需要强度高、刚度大时才用铸钢。 10.2 机座设计 机座零件工作能力的主要指标是刚度，其次是强度和抗振性能；当同时用作滑道时，滑道部分还应具有足够的耐磨性。此外，对具体的机械，还应满足特殊的要求，并力求