毕业设计（论文）-带式运输机电动滚筒的设计（全套图纸）.pdf

带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 摘要摘要 带式输送机自从发明至今已有一百五十年的历史，仍然被广泛的应用于生产、 生活中，被广泛使用在石油、化工、塑料、橡胶、食品、建材、包装、纺织、造纸、 轻工、立体停车库和流水线等机械设备领域中。 通过本毕业设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能 力，了解减速器的结构设计的步骤及参数选择的原则，熟悉减速器传动的基本原理， 熟悉并掌握一套完整的机械传动装置的设计过程。 了解减速器的参数数据的选择原则对传动装置效率的影响。 由于减速器的结构简单实用，被广泛应用于各行各业中，因此，减速器的使用 还有很好的前景。 通过本毕业设计，了解减速器的结构设计的步骤及参数选择的原则，熟悉减速 器传动的基本原理，并设计了一套完整的电动滚筒传动装置。 关键词关键词：带式输送机；减速器设计；主要部件 全套图纸加 153893706 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 目录目录 前言前言 . 4 1、系统传动方案设计和运动学及动力学参数设计计算、系统传动方案设计和运动学及动力学参数设计计算 . 5 1.1 系统传动方案设计系统传动方案设计 . 6 1.2 系统运动学及动力学参数设计计算系统运动学及动力学参数设计计算 . 6 1.2.1 选择电动机 . 6 1.2.2 总传动比并分配传动 . 8 1.2.3 各轴功率、转速、转矩计算. 8 2. 传动件设计计算传动件设计计算 . 10 2.1 高速级大、小齿轮的设计计算高速级大、小齿轮的设计计算 . 10 2.1.1 选择齿轮材料 . 10 2.1.2 选取设计参数 . 10 2.1.3 按齿面接触疲劳强度设计 . 10 2.1.4 齿轮的几何尺寸计算 . 10 2.1.5 校核弯曲疲劳强度 . 11 2.1.6 精度设计 . 11 2.1.7 结构设计 . 11 2.2 低速级大、小齿轮的设计计算低速级大、小齿轮的设计计算 . 12 2.2.1 选择齿轮材料 . 12 2.2.2 选取设计参数 . 12 2.2.3 按齿面接触疲劳强度设计 . 12 2.2.4 齿轮的几何尺寸计算 . 13 2.2.5 校核弯曲疲劳强度 . 13 2.2.6 精度设计 . 13 2.2.7. 结构设计 . 13 2.2.8. 润滑方式 . 14 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 3.轴系零件的校核计算轴系零件的校核计算 . 15 3.1轴的设计计算轴的设计计算 . 15 3.1.1 材料的选择及轴颈的确定 . 15 3.1.2 确定各轴段直径 . 16 3.1.3 各轴段的长度 . 16 3.1.4轴的校核 . 17 3.2 轴的设计计算轴的设计计算 . 21 3.2.1 轴径的确定 . 21 3.2.2 各轴段直径的确定 . 22 3.2.3 各轴段长度的确定 . 22 3.2.4轴的校核 . 23 3.3 轴的设计轴的设计 . 28 3.3.1 轴径的确定 . 28 3.3.2 各轴段直径的确定 . 29 3.3.3 各轴段长度的确定 . 30 3.3.4 第三轴的校核 . 31 3.4. 联轴器的选择联轴器的选择 . 35 4. 润滑与密封的设计润滑与密封的设计 . 37 4.1 润滑设计润滑设计 . 37 4.2 密封设计密封设计 . 37 5. 机架设计与说明机架设计与说明 . 38 5.1 箱体的设计：箱体的设计： . 38 5.2 箱盖顶部外表面轮廓的确定箱盖顶部外表面轮廓的确定 . 38 5.3 齿轮齿轮 1 处的箱盖顶部外表面轮廓的确定处的箱盖顶部外表面轮廓的确定 . 38 5.4 底座凸缘厚度底座凸缘厚度 . 38 5.5 箱体结构尺寸箱体结构尺寸 . 39 6. 减速器附件设计及说明减速器附件设计及说明 . 41 6.1 吊环、调耳吊环、调耳 . 41 6.2 轴承盖的选择轴承盖的选择 . 41 6.3 检查孔和孔盖检查孔和孔盖 . 41 6.4 通气器通气器 . 41 6.5 油标油标 . 41 6.6 油塞油塞 . 41 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 6.7 定位销定位销 . 41 设计小结设计小结 . 42 致谢致谢 . 42 参考文献参考文献 . 43 前言前言 随着科学技术的迅速发展，市场竞争日趋激烈，在机械制造中，运输工业 已成为国民经济支柱产业之一，其在国民经济中所占比重和作用越来越重要， 世界各国经济发展历程证明了这一点。改革开放以来，随着市场经济的发展， 商品流通的增加，物质的不断丰富，生活水平的提高，人们在追求商品外在质 量提高的同时，主要还是追求商品内在质量提高，保证内在质量就需要快速的 运输来实现。近年来人们的消费需求的扩大，运输工业随之迅速发展，在我国 国民生产总值中已占到 10%以上，与经济发达国家的差距正在逐步缩小。 运输机械在运输工业中的地位十分重要，对运输工业现代化具有举足轻重 的作用。它可以提高劳动生产率，改善生产环境，降低生产成本，减少环境污 染，增加产品质量，提高产品的档次，增加附加值从而增加市场竞争力，带来 更大的社会效益和经济效益。 我国的运输机械发展起步与 20 世纪 40 年代末，从改革开放前少数几种 水平落后的单机起，到 70 年代，在借鉴进口设备和技术的基础上，运输机械 的生产发生了一个巨大的变化，大量填补国内空白的运输机械问世，品种规格 不断增加，出现了大量专业的运输机械生产企业，形成了一批专业化生产的骨 干企业。许多研究机构着手研究运输机械，大专院校也纷纷设立运输专业，先 后成立了全国性的协会，学会，标准化机构，出版了各种专业期刊，形成了一 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 个独立的运输行业部门，也是原机械工业部管理的 14 个大行业之一。进入 20 世纪 80 年代，除继续增加新品种外。在产品的技术水平和内在质量、性 能等方面有了很大进步，从注重数量向注重质量和性能方面发展，产品的技术 水平与国外先进水平的差距在缩小。 本课题是联系生产实际的课题。 目前，带式输送机已广泛应用于工农业生产的各个角落，如化工、建材、矿山开采， 车站、码头以及农产品贮运等，操作方便、运输距离比较长。随着机械化和综合机 械化采煤工作面产量的不断提高，带式输送机已经逐渐成为煤矿生产中的一种主要 输送设备。 电动滚筒是带式输送机的一个重要动力部件，就冷却形式而言有油冷式、油浸式 及风冷式等，就减速形式而言有齿轮减速式及摆线针轮式等，就电动机的安装位置 而言有内置式和外置式等。目前应用较多的是齿轮减速、内置、油冷式电动滚筒， 特别是对于小型和微型电动滚筒来说，这种电动滚筒更具有不可替代的地位。但是， 齿轮减速油冷式电动滚筒承载能力较差、传动效率低，右法兰轴结构复杂、工艺性 较差。因此，拟采用活齿减速技术方案对其进行改进设计。 活齿波动传动是用来传递两同轴间回转运动的一种新型传动形式，这与电动滚 筒的传动方式完全吻合。它由激波器 V、中心轮 K、活齿架 H 及一组活齿组成，工作 时，激波器周期性地推动活齿，这些活齿与中心轮齿廓的啮合点形成了蛇腹蠕动式 的切向波，从而与中心轮形成连续的驱动关系。活齿传动具有结构紧凑、体积小、 承载能力大、传动效率高、基本构件的工艺性好等优点，所以一出现就引起了人们 极大的兴趣。 1、系统传动方案设计和运动学及动力学参数设计计算、系统传动方案设计和运动学及动力学参数设计计算 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 1.1 系统传动方案设计系统传动方案设计 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大 的刚度。 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，故采用刚性联轴器联结电机 与减速器。 其传动方案如下： V 1-电机 2-联轴器 3-减速器 4-联轴器 5-滚筒 图 1-1 带式输送机总体方案布局图 1.2 系统运动学及动力学参数设计计算系统运动学及动力学参数设计计算 1.2.1 选择电动机 电动机类型的选择： Y 系列三相异步电动机 电动机功率选择： 1联轴器的传动效率：0.99 2每对轴承的传动效率：0.99 3圆柱直齿轮的传动效率：0.96 4滚筒与传送带之间的传动效率：0.96 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 传动装置的总效率： =1 2 2 4 3 2 4 =0.99 20.9940.9620.96 0.83 电机所需的工作功率： 1000 vF = 电 P= 83 . 0 1000 210005 . 2 =6KW 确定电动机转速： 计算滚筒工作转速： n滚筒= D v100060 = 50014 . 3 2100060 =76.43r/min 查机械设计手册P18-4 表 18.1-1 得二级圆柱齿轮减速器传动比 i=860， 故电动机转速的可选范围是： n电=n滚筒i=（860）76.43r/min=611.444585.8 r/min 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有 2 种传动 比方案如下： 表 1-1 电机型号 方案 电动机型 号 额定功率 KW 额定转速 r/min 重 量 Kg 总传动比 1 Y132S1-2 6.5 2900 67 22.31 2 Y132S-4 6.5 845 68 11.08 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 图 1-2 电机安装及外形尺寸 表 1-2 电机外形尺寸 型号 A B C D E F G H K AB AC AD HD BB L Y132M-4 216 140 89 38 80 10 33 132 12 280 275 210 315 200 475 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比，可见第二方案比 较适合。因此选定电动机型号为 Y132S-4。 1.2.2 总传动比并分配传动 总传动比 鼓轮 电 总 n n i= 43.76 845 =11.08 分配传动比： i1=（1.31.5）i2，经计算 i1=（3.794.08） ，取 i1=4，计算得 i2=2.77 I1为高速级传动比，i2为低速级传动比。 1.2.3 各轴功率、转速、转矩计算 将传动装置各轴由高速到低速依次定为 1 轴、2 轴、3 轴、4 轴；01，12， 23，34 依次为电机与轴 1，轴 1 与轴 2，轴 2 与轴 3，轴 3 与轴 4 之间的传动效 率。 各轴转速： 电 nn = 1 =845 r/min 1 1 2 i n n = = 4 845 =211.25r/min 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 2 2 3 i n n = = 77 . 2 25.211 =76.43r/min 34 nn = =129.96 r/min 各轴输入功率：P1=P 电01= 60.995.94KW 011 P2=P112= 5.940.990.965.82KW 1223 P3=P223= 5.820.990.965.53KW 2323 P4=P334= 5.530.990.995.42KW 3412 各轴输入转矩： 电 电 n P Td9550= 845 6 9550=67.8Nm T1=Td0167.80.9967.13Nm T2=T1i11267.1340.990.96255.21 Nm T3=T2i223255.212.770.990.96671.87 Nm T4=T334671.870.990.99658.5Nm 1-3 轴的输出功率、输出转矩分别为各轴的输入功率、输入转矩乘以 1 对轴承的 传动效率 0.99。 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 2. 传动件设计计算传动件设计计算 2.1 高速级大、小齿轮的设计计算高速级大、小齿轮的设计计算 2.1.1 选择齿轮材料 载荷中等、速度不高且传动尺寸无特殊要求，所以大小齿轮都选软齿面齿轮， 小齿轮调质处理，硬度 230HBS，大齿轮正火处理，硬度 190HBS。根据两齿面的硬度， 由机械设计基础表 6-10 中的算式得出两齿轮的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度的 许用应力： 1H =380+0.7HBS=541MPa 2H =380+0.7HBS=513MPa 1F =140+0.2HBS=186MPa 2F =140+0.2HBS=178MPa 2.1.2 选取设计参数 小齿轮齿数 z1=25，则 z2=264=100；取齿宽系数 d =1.0 2.1.3 按齿面接触疲劳强度设计 小齿轮的转矩 T1=32.18 Nm 载荷系数查机械设计基础表 6-9 取 K=1.2 d1 766 3 2 Hd 1 ) 1( u uKT+ = 7663 2 5414 ) 14(18.322 . 1 + = 42.0 mm 齿轮的模数为 m = 1 1 z d 26 0 . 42 =1.62。查机械设计基础表 6-1 取标准第 一系列模数 m=2。 d1= mz1 = 262 = 52 mm 2.1.4 齿轮的几何尺寸计算 d1= mz1 = 226 = 52 mm d2= mz2 = 2104 = 208 mm da1= mz1+2ha *m = 52 +4 = 56 mm da2= mz2+2ha *m = 208 +4 = 212 mm 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） df1= mz12（ha *+ c*）m = 525 = 47 mm df2= mz22（ha *+ c*）m = 2085 = 203 mm a =（d1+d2）/ 2 = （52+208）/ 2 = 130 mm b =dd1=1.050 = 52 mm ，取 b2=52，b1=52+4 = 56 mm 2.1.5 校核弯曲疲劳强度 由齿数查表 6-12 得两齿轮的复合齿形系数为：YFS1= 4.24，YFS2= 3.96 F1 = FS1 1 1 2000 Y mbd KT =24 . 4 252 18.322 . 12000 2 = 60.55 Mpa 1F = 186MPa 合格 F2 = FS2 1 1 2000 Y mbd KT =96 . 3 252 18.322 . 12000 2 = 56.55 Mpa F2 = 178MPa 合格 2.1.6 精度设计 查机械设计基础表 6-8 取 8 级精度 2.1.7 结构设计 主要为大齿轮的结构设计，中间轴孔的厚度：见参考文献机械设计基础P117 图 6-56. 大齿轮 D0=da2-(1014)mn=212-(1014)2=(184192)mm.取 D0=180 mm. D4为轴径，D4=33mm，D3=1.6D4=1.633=57.63mm,取 D3=60，l=b=齿宽， D2=(0.250.35)( D0- D3)= (0.250.35) （180-33)= （36.7551.45） ， 取D2=45mm. r=1mm. 腹板孔厚度：C=(0.20.3)b8mm,选 C=10mm. 润滑方式： 100060 22 = nd v = 100060 36020814 . 3 =3.92m/s12m/s,采用润滑油池润滑。见参考文献 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 机械设计基础P118. 2.2 低速级大、小齿轮的设计计算低速级大、小齿轮的设计计算 2.2.1 选择齿轮材料 载荷中等、速度不高且传动尺寸无特殊要求，所以大小齿轮都选软齿面齿轮， 小齿轮选用 35MnB 调质，硬度 260HBS，大齿轮选用 SiMn 调质，硬度 225HBS。根据 两齿面的硬度，由机械设计基础表 6-10 中的算式得出两齿轮的接触疲劳强度和 弯曲疲劳强度的许用应力： 265HBS=27.1HRC, 225HBS=20HRC 1H =380 + HBS = 640 MPa 2H =380 + HBS = 605 MPa 1F = 155 + 0.3 HRC = 163 MPa 2F = 155 + 0.3 HRC = 161 MPa 2.2.2 选取设计参数 小齿轮齿数 z1=26，则 z2=262.77=72.02,取 z2=72； 实际传动比为 i12=72/26=2.769， 传动比误差i= 77 . 2 77 . 2 769 . 2 =0.0004 5，在允许范围内。 齿宽系数取 d =1.0 2.2.3 按齿面接触疲劳强度设计 小齿轮的转矩 T1=121.10 Nm 载荷系数查机械设计基础表 6-9 取 K=1.2 d1 766 3 2 Hd 1 ) 1( u uKT+ = 7663 2 640769 . 2 ) 1769 . 2 (10.1212 . 1 + = 60.01 mm 齿轮的模数为 m = 1 1 z d 26 01.60 =2.31。查机械设计基础表 6-1 取标准系 列模数 m=3。 d1= mz1 = 263 = 78 mm 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 2.2.4 齿轮的几何尺寸计算 d3= mz3 = 326 = 78 mm d4= mz4 = 372 = 216 mm da3= mz3+2ha *m = 78 +6 = 84 mm da4= mz4+2ha *m = 216 +6 = 222 mm df3= mz32（ha *+ c*）m = 787.5 = 70.5 mm df4= mz42（ha *+ c*）m = 2167.5 = 208.5 mm a =（d3+d4）/ 2 = （78+216）/ 2 = 147 mm b =dd3=1.066 = 78 mm 取 b4=78，b3=78+4 = 82 mm 2.2.5 校核弯曲疲劳强度 由齿数查表 6-12 得两齿轮的复合齿形系数为：YFS1= 4.30，YFS2= 4 F1 = FS1 1 1 2000 Y mbd KT =30 . 4 378 10.1212 . 12000 2 = 68.42 Mpa 1F = 163MPa 合格 F2 = FS2 1 1 2000 Y mbd KT =4 378 10.1212 . 12000 2 = 63.69 Mpa F2 = 178MPa 合格 2.2.6 精度设计 查机械设计基础表 6-8 取 8 级精度 2.2.7. 结构设计 2.2.7.1. 中间轴孔的厚度： 大齿轮 D0=da4-(1014)mn=222-(1014)3=(180192)mm, 取 D0=190 mm. D4为轴径，D4=52mm，D3=1.6D4=1.652=83.2mm,取 D3=85，l=b=齿宽， 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） D2=(0.250.35)（D0- D3)= (0.250.35)（190-85）=（26.2536.75）mm，取 D2=35.r=1mm. 腹板孔厚度：C=(0.2-0.3)b8mm,选 C=10mm. 2.2.8. 润滑方式 100060 44 = nd v = 100060 15725614 . 3 =2.1m/s d2 选用代号为 6008 轴承 轴承内径 d=40 (mm) 轴承外径 D=68 (mm) 轴承宽度 B=15 (mm) 40 ab ABFr 1 Ft 1 ab AB Ft 1 ab RH ARH B Ft 1 RH ARH B MH MH AMH B ab Rv ARv B Fr 1 RV ARV B MV MV AMV B RARB M 考虑轴承定位 d4da 46 ab ABFr 1 Ft 1 ab AB Ft 1 ab RH ARH B Ft 1 RH ARH B MH MH AMH B ab Rv ARv B Fr 1 RV ARV B MV MV AMV B RARB M 考 虑 到 齿 轮 分 度 圆 与 轴 径 相 差 不 大 （dad1 ,h=1.52mm，取 2mm 33 3 d 轴肩段 h =（0.070.1）d，取 h=3mm 39 4 d d4d2 33 5 d d7d1（同一对轴承） 30 3.2.3 各轴段长度的确定 1 轴段的长度 l1：l1=B+2+3+2=19+10+5+2=36mm，轴承的型号为 6306，轴承宽 度 B=19mm,2为齿轮断面与箱体内壁的距离，3为轴承内端面与箱体内壁之间的距 离 2 轴段的长度：l2=B2-2=82-2=80mm, 齿轮宽 B2=82mm 3 轴段的长度：两齿轮间距 l3=14mm 4 轴段的长度：l2=B1-2=52-2=50mm, 齿轮宽 B1=52mm 5 轴段的长度：l5：l5=B+2+3+2=19+10+5+4=38mm，轴承宽度 B=19mm,2为齿 轮断面与箱体内壁的距离，3为轴承内端面与箱体内壁之间的距离 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） 3.2.4轴的校核 3.2.4.1 轴的校核 a b ADFr 3 Ft 3 AB RH ARH D MH A C RV ARV D Fr 2 Ft 2 c a bc a bc Ft 3 Ft 2 Ft 3 Ft 2 BC BC BC RH ARH D MH B C a bc Fr 3 Fr 2 BC RV ARV D MV MV B B RV ARV D MV A B MV B C MV A C MH B C M MH B BMH A B MH A C RH ARH D MH B C MH B BMH A B B C RARD 图 3- 4 轴的强度计算 a= l4/2+2+3+2+B/2=26+10+5+2+9.5=52.5mm b= l2/2+l3+l4/2=41+14+26=81mm, c= B/2+3+2+l2/2=9.5+5+10+41=65.5mm 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） a+b+c=49.5+81+62.5=199mm （1）计算圆周力和径向力，弯矩图参见图 5. (1-1)计算齿轮 2 的圆周力 N d T Ft1176 208 12232022 2 2 2 = = （1-2）计算齿轮 3 的圆周力 N d T Ft3136 78 12232022 3 2 3 = = （1-3）计算齿轮 2 的径向力 NFF ntr 42820tan1176tan 22 = （1-4）计算齿轮 3 的径向力 NFF ntr 114120tan3136tan 33 = (2)求水平平面内的支反力: )()( 32 cbFcFcbaR ttHA +=+ , NRHA2696 199 5 . 1463136 5 . 651176 = + = aFbaFcbaR ttHD32 )()(+=+ , NRHD1616 199 5 . 523136 5 . 1331176 = + = （3）计算水平平面的弯矩 对于 B 点： NmmcbRM HDHD 236744 5 . 1461616)(=+= NmmaRM HAHA 141540 5 . 522696= 对于 C 点： NmmcRM HDHD 105848 5 . 651616= NmmbaRM HAHA 359916 5 . 1332696)(=+= (4)求垂直平面的支反力 )()( 32 cbFcFcbaR rrVA +=+ , 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） N cba cFcbF R rr VA 699 199 5 . 65428 5 . 1461141 )( )( 23 = = + + = aFbaFcbaR rrVD32 )()(=+ , N cba baFaF R rr VD 14 199 5 . 133428 5 . 521141 )( )( 23 = = + + = （5）计算垂直平面的弯矩 对于 B 点： NmmcbRM VDVD 2051 5 . 14614)(=+= NmmaRM VAVA 36697 5 . 52699= 对于 C 点： NmmcRM VDVD 917 5 . 6514= NmmbaRM VAVA 93316 5 . 133699)(=+= （6）该轴的转矩 T=122320 Nmm (7)合成弯矩并绘制弯矩图 对于 B 点： NmmMMM VAHAA 14622036697141540 2222 =+=+= NmmMMM VDHDD 2367532051236744 2222 =+=+= 对于 C 点： NmmMMM VAHAA 37336799316359916 2222 =+=+= NmmMMM VDHDD 105852917105848 2222 =+=+= (8)确定危险截面，校核该轴强度。结合图 5 可看出。 安装齿轮2处为危险截面， 根据公式， 选择最大弯矩进行计算。 NmmM A 373367= 查参考文献机械设计基础P220 表 12-5，得 6 . 0= ，W 为抗弯截面系数， 带式运输机电动滚筒的设计带式运输机电动滚筒的设计（论文） d tdbtd W 2 )( 32 23 = ，d 为齿轮 2 处轴的直径，d=33mm，键槽尺寸 b=10mm, mm h t4 2 =.T=122320Nmm 查参考文献机械设计基础P211 表 12-2，得Nmm70 1 = NmmNmm d tdbtd TM W TM p 7049.65 332 )433(410 331 . 0 )1223206 . 0(373367 2 )( 32 )()( 1 2 3 22 23 2222 = + = + = +