毕业设计（论文）-一种常用传动装置的设计（全套图纸）

沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文全套图纸，加153893706 题 目： 一种常用传动装置的设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1202 学生姓名： 指导教师： 论文提交日期： 2016年 6月 1日论文答辩日期： 2016年 6月 6日摘要带式输送机是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备，由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳、在运输途中对货物的损伤小等优点，被广泛应用于矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭、矿石等货物，对建设现代化矿井有重要作用。本设计依据原始数据，结合所学知识，综合各科对矿用固定式带式输送机进行选型设计。首先对胶带输送机作了简单的概述；接着分析了带式输送机的选型原则及计算方法；然后依照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。关键词：带式输送机、计算、选型设计Abstract Consists of bearing conveyor belt and belt conveyor for traction mechanism of continuous transportation equipment, because it has a large transport capacity, transport small resistance, low power consumption, stable operation, the advantages of small material damage in transit, is widely used in mine roadway in the belt conveyor transport materials such as coal, ore, play an important role in construction of modern mines.This design on the basis of the original data, combined with the knowledge, comprehensive selection of various branches of mine fixed belt conveyor design.First of all made simple overview of belt conveyor,Then analyzed the principle of type selection of belt conveyor and calculation methods;And then according to these design criteria in accordance with the requirements for a given parameter selection and calculation method for type selection design.Keywords: design, calculation and selection of belt conveyor目 录第一章输送机简介11.1输送机的工作原理11.2主要部件结构原理11.3常见故障及处理4第二章 电机的选择62.1 初选电机62.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比72.3 计算传动装置的运动和动力参数8第三章 V带传动设计103.1 初选普通v带103.2 验算带速v103.3 确定中心距和带的基准长度10第四章 齿轮传动设计134.1 高速级设计134.1.1 选取齿轮的材料、热处理及精度134.1.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸134.1.3 校核齿面接触疲劳强度174.1.4 计算几何尺寸184.2 低速级设计184.2.1 选取齿轮的材料、热处理及精度184.2.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸194.2.3 校核齿面接触疲劳强度224.2.4 计算几何尺寸24第五章 轴承寿命校核255.1 I轴校核255.2 II轴校核265.3 III轴校核27第六章 基于SOLIDWORKS软件进行的建模及装配306.1 solidworks软件建模与装配概述306.2 运用SolidWorks软件进行零件设计306.3运用SolidWorks软件进行零件装配33第七章 结论与展望347.1 结论347.2展望34参考文献35致谢36沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章电机的选择第一章输送机简介1.1输送机的工作原理输送机是以运输带作为主要牵引和承载部件的连续运输机械。运输带绕经驱动滚筒和各种改向滚筒，由拉紧装置提供合理的张紧力，运作时在驱动装置的驱动下，在滚筒与运输带之间的摩擦力和张紧力下，使运输带运行。货物被连续地送到运输带上，并随着输送带一起传动，从而实现对货物的输送。1.2主要部件结构原理带式输送机主要部件包括驱动装置、运输带、滚筒组、托辊组、垂直拉紧装置、清扫器、安全保护装置等。驱动装置主要由电机、二级减速器、液力耦合器、联轴器、底座等部件组成。其布置形式如图所示。图1 带式输送机电机减速器都采用标准件，结构及原理不做过多阐述。驱动滚筒：它是传递动力的主要部件，在运输带与滚筒间的摩擦力下运行。它由筒体、轴和轴承等组成，驱动滚筒为菱形沟槽铸胶面。机头改向滚筒：主要原理是提高运输带在驱动滚筒上的包角，来提高皮带和驱动滚筒的摩擦力。机尾改向滚筒：主要原理提高运输带在机尾滚筒上的包角，来提高皮带和机尾滚筒的摩擦力。垂直拉紧装置：主要原理是上下改向滚筒和配重滚筒结构，作用是通过配重拉紧配重滚筒，使全部皮带处于拉紧状态。托辊组件：托辊组起到支撑运输带和其上面货物的部件，分为槽型前倾托辊组，缓冲托辊组，槽型托辊组，V行前倾下托辊组和V行下托辊组等。每个托辊组具有重量轻、运行阻力小、密封性能好的特点。使用寿命长等特点。其中缓冲托辊具有缓冲货物，减小货物对输送带冲击的作用。皮带保护装置：皮带保护装置有带式综保、防撕、欠速、网式防撕、纵撕、防堵、拉绳、跑偏、急停等保护装置。a.带式防撕裂把扁铁弯成弧形并在下方焊接60mm螺栓，两端用钢丝绳和行程开关相连接。当皮带上有坚硬物件碰到扁铁或者螺栓时，触动行程开关，皮带停止。保护皮带不被坚硬物体划伤。安装在皮带落料点前方，上下皮带中间。b.网式防撕裂把宽度和皮带宽度相等，长度比宽度较长的方行网兜四个角用钢丝绳相关连接到四个行程开关上，行程开关安装到上皮带架上，必要时可做支撑架，固定在上下皮带之间。当皮带发生撕裂时，会有货物漏到网兜上，触动行程开关动作，保护减少皮带不被撕裂。c.纵撕是由一块安装在下皮带上方的挡板和一个行程开关组成，安装在皮带机尾滚筒前。作用：防止下皮带上的货物卡到皮带和滚筒之间损坏皮带和滚筒。当货物顺着下皮带碰到机尾挡板时，触动行程开关动作，皮带停止。需要及时检查和处理。d.欠速放在不是驱动滚筒上的靠近装置，当滚筒转动时，会产生周期性信号到调度室。当皮带崩断、打滑等造成安装靠近装置滚筒不能正常运作时。上位机会警报、欠速停止。需要立即检查。e.综保电机集成保护装置简称综保，安放在配电室拉匣上，实时监控电机的电流、电压。如电机产生过电压、欠电压、过电流、缺项等，会发送到综保上。综保各项都设置范围，如在范围内会显像到上位机上，如超出范围，警报停机。需要立即检查，处理。f.防堵利用防堵塞重球开关，安装在滑道里或滑道口，竖直不动。当有货物堆放或撞击，使重球倾斜度数大于20度时，内部装置跳闸，报警停止。需及时检验是误处还是滑道堵。g跑偏由装放在皮带两端的两组开关组成，处在常开状态。当皮带轻跑偏时，碰撞跑偏装置，轻跑偏装置跳闸，上位机报警不停止。皮带继续跑偏，重跑偏开关跳闸，机器停止。h急停现场紧急断开电源，当现场人员发生紧急状况时，立即按下，停止机器。i 拉绳开关由人工操作的安全保护装置，由拉绳、机械传动机构和开关组成。当工作中的链式输送机发生不良现象或危害人身安全时，输送机边缘任何人都可以就地拽下拉绳，经过开关接点的合并或跳闸，传给链式输送机电气控制一个停车指令，达到紧急停车。拉绳装置设有利用人工复位的机械闭锁原理，以确保维修人员的安全和确定故障点的地方。利用单片微控计算机技术、有位置指示和显示的智能型拉绳开关，可更快捷、更准确地知道故障位置。1.3常见故障及处理1.托辊损坏现象，托辊坏掉一般会发出很大的声音。产生托辊坏掉现象必须及时更换。否则会刮伤皮带。对生产造成后果。2.滚筒轴承有噪声，轴承破损。要调换轴承。3.皮带断开，看状况对断裂地方进行维修，如整个皮带破损严重，更换皮带。调换皮带时要对接头硫化。硫化依照柴沟洗煤厂皮带硫化单进行。4.清洁装置起不到清洁效果。查看清扫器清扫刀刃磨损状况，消耗不严重，把清扫器拉紧螺丝向上拧；清扫器破损严重，卸下清扫器对磨损严重刀刃维修，磨平可以。5.皮带跑偏解决办法a、机头错位时，如因滚筒安装不正产生，按下图调整机头滚筒。 图2 皮带 b、当机尾错位后，如因滚筒安装歪斜，看下图指示，滚筒调整尾部，一般拉紧装置机尾滚筒处，紧对应方位的锁紧螺栓就能调整机尾歪斜。图3 皮带c、在中部错位时，下皮带和上皮带分别参照如下办法调试。在开车状况，托辊架螺丝松开，击打托辊架用锤子，不能过多调整度数，多调整几组必要时可按照下面所示调整方向，紧固托辊架调整完毕后。图4 皮带第二章 电机的选择2.1 初选电机 利用展平式圆柱齿轮二级减速器按照工况初，结合v带传动降速，选用笼型三相异步电机，结构封闭式，380v电压，y型从电机到轴的整体传动功效为：=其中，分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器的传动效率。取0.94，取0.98，取0.97，取0.99。滚子轴承预选，斜齿圆柱齿轮8级，思考到载荷相对大而且有相应的冲击，两轴线同轴度对系统有一定的影响，可思考齿轮联轴器。则=0.94=0.83则电机所需要的功率=22kw依照推荐的手册传动比范围合理，v带传动的传动比取为=24，圆柱齿轮减速器二级传动比=840，整体传动比的范围合理则为=16160，电机转速故范围可选为=xn=（1616）x14=2242240r/min这一范围的同步转速符合有750,1000，1500,2200 r/min等。考虑速度太小的电机价格、体积、重量等因素，我们由现代机械设计手册第5册，秦大同，谢里阳主编的，第25篇电动机，25-54页，1.3.1.5M2QA/QA系列三相异步电机的表25-1-46全封闭三相异步铸铁电动机（IP55、IC411）技术数据查的，选定的电机型号为M2QA 180M2A,它的功率为22kw，电机转速为2120r/min，效率90.8%，功率因数为0.91cos，电流为40.45A，额定转矩为71.46N.m，堵转转矩为2.3N.m，最大额定转矩为2.8N.m，转动惯量为0.08805kg.m2，质量为170kg，声压级为75db。2.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比=2120/14=151.43分配传动比，初选v带=2.8，以致其外廓尺寸不致过大，=151.43/2.8=50.08。 图5 减速器传动图则展开式齿轮减速器，由机械手册展开式曲线查的高速级=6.28，则=50.08/6.28=8.61。2.3 计算传动装置的运动和动力参数将传动装置各轴由高速至低速依次定位I、II、III轴；以及，为相邻两轴间的传动比；，为相邻两轴间的传动效率；，为各轴间的输入功率（kw）；，为各轴间的输入转矩（kw）；，为每轴的转速（r/min）。则各轴的转速为：I轴的转速 =2120/2.8=757.5r/minII轴的转速 =757.5/6.28=120.62r/minIII轴的转速 =120.62/3.99=30.23r/min曲柄转轴=30.23r/min各轴的输入功率：I轴 =x=x=22x0.94=20.68kwII轴 =x=xx=20.68x0.98x0.97=19.66kwIII轴 =x=xx=19.66x0.98x0.97=18.69kw曲柄转轴=x=x=18.69x0.99=18.50kw各轴输出功率分别为输入功率成轴承效率0.98，则=0.98x=0.98x20.68=20.27kw =0.98x=0.98x19.66=19.27kw =0.98x=0.98x18.69=18.32kw =0.98x=0.98x18.50=18.13kw各轴输出转矩 =9550=9550x=99.10N.mI轴 =xx=99.1x2.8x0.94=260.84N.mII轴 =xx=260.84x6.28x0.98x0.97=1557.16N.mIII轴 =xx=1557.16x3.99x0.98x0.97=5906.15N.m曲柄转轴 =xx=5906.15x0.99=5847.08N.mI-III轴的扭矩输出则分别为各轴输入扭矩乘轴承功效0.97.32沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章V带传动设计第三章 V带传动设计3.1 初选普通v带 =查看资料，载荷由于变动较大取1.32，P=50kw故=1.3x51=66.3kw，=2120r/min选取D规格带，。看表初用=375mm 小皮带轮子355400mm大轮准直径=i（1-）=2.8x3.75x0.99=1040mm，在允许范围内取=1060mm3.2 验算带速vv=3.14x375x2120/60x1000=41.61m/s3.3 确定中心距和带的基准长度初定中心距0.7（+）2(+) 0.7（375+1060）2(375+1060) 1004.52870带长=2+（+）+初选=1800mm所以=2x1800+（375+1060）+=5918mm查表取=5600mm实际中心距实际中心距调节范围推荐值为：验算小带轮包角包角合适确定带的根数因=375mm,=2120mmr/min, 传动比 i=2.8，由表线性插值得 则 取z=4 根确定初拉力F。普通每根V带的初使拉力 D型带q=0.6kg/m 计算带轮轴所受压力 带轮结构设计(如下)小带轮大带轮图6 带轮示意图沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章齿轮传动设计第四章 齿轮传动设计4.1 高速级设计输入功率P=20.68kW,小齿轮转速=757.5r/min，传动比。4.1.1 选取齿轮的材料、热处理及精度设工作时长10年（每年运转300天）(1)齿轮材料及热处理大小齿轮材料选用20CrMnTi。渗碳淬火齿面，齿面硬度达到HRC，有效硬化层深0.50.9mm。有图查得，最终齿面成型工艺磨齿。(2)齿轮精度级4.1.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸因选为传动硬齿面，它有强大的齿面抗点蚀能力，所以首先按齿根弯曲疲劳强度设计，齿面接触疲劳强度再校核。(1)计算小齿轮传递的转矩 =9.55x=9.55xx=260718.15N.m (2)确定齿数z取，传动比误差 允许 (3)初选齿宽系数按非对称布置，由表查得=0.6 (4)初选螺旋角 (5)载荷系数 K使用系数，由表查得估算齿轮转速度v=5m/s,则由资料查看=1.2；运动动载荷数, 齿向载荷系数，预估齿宽 b=40mm,由表查得，初取b/h=6,再查图得=1.15； 齿间载荷分配系数，由表查得 载荷系数K (6)齿形系数和应力修正系数 当量齿数 查表 (7)重合度系数端面重合度近似为：则(8)螺旋角系数轴向重合度 (9)许用弯曲应力安全系数由表查得小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数查表得寿命系数 ，实验齿轮应力修正系数由图表预取尺寸系数 许用弯曲应力 取(10) 计算模数按表圆整模数，取(11)初算主要尺寸第一次算中心距 , 取a=356mm修正螺旋角 分度圆直径 齿宽 ，取 齿宽系数 (12) 验算载荷系数 K圆周速度 v=10.8m/s, 由图查得按，由表查得，又因b/h=b/(2.25)=59/(2.25*5)=5.3由图查得，不变又和不变，则K=2.90也不变故无须校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度。4.1.3 校核齿面接触疲劳强度(1)确定载荷系数载荷系数 (2)确定各系数材料弹性系数 ，由表查得节点区域系数 重合度系数 螺旋角系数 (3)许用接触应力试验齿轮的齿面疲劳极限 寿命系数 ，由图查得尺寸系数 ，；安全系数则许用接触应力取 (4) 校核齿面接触强度满足齿面接触强度4.1.4 计算几何尺寸4.2 低速级设计输入功率P=19.66kW,小齿轮转速=120.62r/min，传动比。4.2.1 选取齿轮的材料、热处理及精度设工作寿命10年（每年工作300天）(1)齿轮材料及热处理大小齿轮材料选用20CrMnTi。齿面渗碳淬火，齿面硬度为HRC，有效硬化层深0.50.9mm。有图查得，齿面最终成型工艺为磨齿。(2)齿轮精度级4.2.2 初步设计齿轮传动的主要尺寸因所选为硬齿面传动，它具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，再校核齿面接触疲劳强度。(1) 计算小齿轮传递的转矩 =9.55x=9.55xx=1556566N.m (2)确定齿数z取，传动比误差 允许(3)初选齿宽系数按非对称布置，由表查得=0.6(4)初选螺旋角 (5)载荷系数 K使用系数，由表查得动载荷系数,估计齿轮圆周速度v=5m/s,则由图表查得=1.03； 齿向载荷系数，预估齿宽 b=120mm,由表查得，初取b/h=6,再查图得=1.16； 齿间载荷分配系数，由表查得 载荷系数K (6)齿形系数和应力修正系数 当量齿数 查表(7)重合度系数 端面重合度近似为：则(8)螺旋角系数轴向重合度 (9)许用弯曲应力安全系数由表查得小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数查表得寿命系数 ，实验齿轮应力修正系数 由图表预取尺寸系数 许用弯曲应力 比较取(10) 计算模数按表圆整模数，取(11)初算主要尺寸初算中心距 , 取a=476mm修正螺旋角 分度圆直径 齿宽 取 齿宽系数 (12) 验算载荷系数 K 圆周速度 v=1.2015m/s, 由图查得 按,， 又因b/h=b/(2.25)=115/(2.25*6)=8.5由图查得，不变 又和不变，则K=2.51也不变 故无须校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度。4.2.3 校核齿面接触疲劳强度(1)确定载荷系数载荷系数 (2)确定各系数材料弹性系数 ，由表查得节点区域系数 重合度系数 螺旋角系数 (3)许用接触应力试验齿轮的齿面疲劳极限 寿命系数 ，由图查得尺寸系数 ，；安全系数则许用接触应力取(4) 校核齿面接触强度 满足齿面接触强度4.2.4 计算几何尺寸 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章轴承寿命校核第五章 轴承寿命校核5.1 I轴校核I轴：由手册