传送带的设计

摘要 本文在参考常规下运带式输送机设计方法的基础上 分析了常见驱 动方式和制动方式用于长运距 大运量下运带式输送机上的优缺点 提出该运输机可采用的驱动和制动方式 分析了常见软起动装置及 其选型方法 归纳总结出长运距 大运量变坡输送下运带式输送机 设计中的关键问题和可靠驱动方案和制动方式优化组合的可行方案 通过常规设计计算 提出了合理确定张紧位置 张紧方式及张紧力 大小的方法 对驱动装置及各主要部件进行了选型并校核 长距离变坡下运带式输送机运行工况复杂 在设计方面需考虑各 种可能的工况 并计算最危险工况下输送机的各项参数 同时为保 证运行过程中输送机各组成部分能适应载荷及工况的变化需将拉紧 力统一 然后重新计算各工况下输送机参数 最终确定整机参数 本论文对长运距 大运量变坡下运带式输送机 综合考虑各方面 的因素 采用合理的驱动方案 制动方式和软启动装置组合 有效 保证长运距 大运量变坡下运带式输送机的可靠运行 关键词 传动 齿轮 目录 课程设计题目 5 第一部分 传动装置总体设计 6 1 传动方 案 6 2 该方案的优缺 点 6 3 原动机选择 Y 系列三相交流异步电动机 6 4 传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分 配 7 第二部分 V 带设计 8 第三部分 各齿轮的设计计算 10 1 高速级减速齿轮设计 直齿圆柱齿轮 10 2 低速级减速齿轮设计 直齿圆柱齿轮 11 第四部分 轴的设计 14 1 高速轴的设计 14 第五部分 校核 19 1 高速轴轴承 19 第六部分 主要尺寸及数据 21 1 箱体尺寸 21 第七部分 结论 24 第八部分 致谢 25 第九部分 参考文献 26 课程设计题目 设计带式运输机传动装置 简图如下 原始数据 数据编号 3 5 7 10 运输机工作转矩 T N m 690 630 760 620 运输机带速 V m s 0 8 0 9 0 75 0 9 卷筒直径 D mm 320 380 320 360 工作条件 连续单向运转 工作时有轻微振动 使用期限为 10 年 小批量生产 单班制工作 8 小时 天 运输速度允许误差为 二 课程设计内容 1 传动装置的总体设计 2 传动件及支承的设计计算 3 减速器装配图及零件工作图 4 设计计算说明书编写 每个学生应完成 1 部件装配图一张 A1 2 零件工作图两张 A3 3 设计说明书一份 6000 8000 字 本组设计数据 第三组数据 运输机工作轴转矩 T N m 690 运输机带速 V m s 0 8 卷筒直径 D mm 320 已给方案 外传动机构为 V 带传动 减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器 第一部分 传动装置总体设计 一 传动方案 已给定 1 外传动为 V 带传动 2 减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器 3 方案简图如下 二 该方案的优缺点 该工作机有轻微振动 由于 V 带有缓冲吸振能力 采用 V 带传动能减小振动带来的影响 并且该工作机属于小功率 载荷变 化不大 可以采用 V 带这种简单的结构 并且价格便宜 标准化程 度高 大幅降低了成本 减速器部分两级展开式圆柱齿轮减速 这 是两级减速器中应用最广泛的一种 齿轮相对于轴承不对称 要求 轴具有较大的刚度 高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边 以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象 原动机部分 为 Y 系列三相交流 异步电动机 总体来讲 该传动方案满足工作机的性能要求 适应工作条 件 工作可靠 此外还结构简单 尺寸紧凑 成本低传动效率高 计 算 与 说 明 三 原动机选择 Y 系列三相交流异步电动机 工作机所需功率 0 96 见课设 P9 传动装置总效率 见课设式 2 4 见课设表 12 8 电动机的输出功率 见课设式 2 1 取 选择电动机为 Y132M1 6 型 见课设表 19 1 技术数据 额定功率 4 满载转矩 960 额定转矩 2 0 最大转矩 2 0 Y132M1 6 电动机的外型尺寸 mm 见课设表 19 3 A 216 B 178 C 89 D 38 E 80 F 10 G 33 H 132 K 12 AB 280 AC 270 AD 210 HD 315 BB 238 L 235 四 传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配 1 总传动比 见课设式 2 6 2 各级传动比分配 见课设式 2 7 初定 第二部分 V 带设计 外传动带选为 普通 V 带传动 1 确定计算功率 1 由表 5 9 查得工作情况系数 2 由式 5 23 机设 2 选择 V 带型号 查图 5 12a 机设 选 A 型 V 带 3 确定带轮直径 1 参考图 5 12a 机设 及表 5 3 机设 选取小带轮直径 电机中心高符合要求 2 验算带速 由式 5 7 机设 3 从动带轮直径 查表 5 4 机设 取 4 传动比 i 5 从动轮转速 4 确定中心距 和带长 1 按式 5 23 机设 初选中心距 取 2 按式 5 24 机设 求带的计算基础准长度 L0 查图 5 7 机设 取带的基准长度 Ld 2000mm 3 按式 5 25 机设 计算中心距 a 4 按式 5 26 机设 确定中心距调整范围 5 验算小带轮包角 1 由式 5 11 机设 6 确定 V 带根数 Z 1 由表 5 7 机设 查得 dd1 112 n1 800r min 及 n1 980r min 时 单根 V 带的额定功率分呷为 1 00Kw 和 1 18Kw 用 线性插值法求 n1 980r min 时的额定功率 P0 值 2 由表 5 10 机设 查得 P0 0 11Kw 3 由表查得 5 12 机设 查得包角系数 4 由表 5 13 机设 查得长度系数 KL 1 03 5 计算 V 带根数 Z 由式 5 28 机设 取 Z 5 根 7 计算单根 V 带初拉力 F0 由式 5 29 机设 q 由表 5 5 机设查得 8 计算对轴的压力 FQ 由式 5 30 机设 得 9 确定带轮的结构尺寸 给制带轮工作图 小带轮基准直径 dd1 112mm 采用实心式结构 大带轮基准直径 dd2 280mm 采用孔板式结构 基准图见零件工作图 第三部分 各齿轮的设计计算 一 高速级减速齿轮设计 直齿圆柱齿轮 1 齿轮的材料 精度和齿数选择 因传递功率不大 转速不高 材 料按表 7 1 选取 都采用 45 号钢 锻选项毛坯 大齿轮 正火处理 小齿轮调质 均用软齿面 齿轮精度用 8 级 轮齿表面精糙度为 Ra1 6 软齿面闭式传动 失效形式为占蚀 考虑传动平稳性 齿数 宜取多些 取 Z1 34 则 Z2 Z1i 34 2 62 89 2 设计计算 1 设计准则 按齿面接触疲劳强度计算 再按齿根弯曲疲劳强度 校核 2 按齿面接触疲劳强度设计 由式 7 9 T1 9 55 106 P n 9 55 106 5 42 384 N mm 由图 7 6 选取材料的接触疲劳 极限应力为 HILim 580 HILin 560 由图 7 7 选取材料弯曲疲劳极阴应力 HILim 230 HILin 210 应力循环次数 N 由式 7 3 计算 N1 60n at 60 8 360 10 6 64 109 N2 N1 u 6 64 109 2 62 2 5 1 ZN2 1 04 由图 7 9 查得弯曲 YN1 1 3 109 由图 7 8 查得接触疲劳寿命系数 ZN1 1YN2 1 由图 7 2 查得接触疲劳安全系数 SFmin 1 4 又 YST 2 0 试选 Kt 1 3 由式 7 1 7 2 求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入式 7 9 得 则 V1 d1tn1 60 1000 1 3m s Z1 V1 100 1 3 34 100 m s 0 44m s 查图 7 10 得 Kv 1 05 由表 7 3 查和得 K A 1 25 由表 7 4 查得 K 1 08 取 K 1 05 则 KH KAKVK K 1 42 修正 M d1 Z1 1 96mm 由表 7 6 取标准模数 m 2mm 3 计算几何尺寸 d1 mz1 2 34 68mm d2 mz2 2 89 178mm a m z1 z2 2 123mm b ddt 1 68 68mm 取 b2 65mm b1 b2 10 75 3 校核齿根弯曲疲劳强度 由图 7 18 查得 YFS1 4 1 YFS2 4 0 取 Y 0 7 由式 7 12 校核大小齿轮的弯曲强度 二 低速级减速齿轮设计 直齿圆柱齿轮 1 齿轮的材料 精度和齿数选择 因传递功率不大 转速不高 材 料按表 7 1 选取 都采用 45 号钢 锻选项毛坯 大齿轮 正火处理 小齿轮调质 均用软齿面 齿轮精度用 8 级 轮齿表面精糙度为 Ra1 6 软齿面闭式传动 失效形式为占蚀 考虑传动平稳性 齿数 宜取多些 取 Z1 34 则 Z2 Z1i 34 3 7 104 2 设计计算 1 设计准则 按齿面接触疲劳强度计算 再按齿根弯曲疲劳强 度校核 2 按齿面接触疲劳强度设计 由式 7 9 T1 9 55 106 P n 9 55 106 5 20 148 N mm 由图 7 6 选取材料的接触疲劳 极限应力为 HILim 580 HILin 560 由图 7 7 选取材料弯曲疲劳极阴应力 HILim 230 HILin 210 应力循环次数 N 由式 7 3 计算 N1 60n at 60 148 8 360 10 2 55 109 N2 N1 u 2 55 109 3 07 8 33 108 由图 7 8 查得接触疲劳寿命系数 ZN1 1 1 ZN2 1 04 由图 7 9 查得弯曲 YN1 1 YN2 1 由图 7 2 查得接触疲劳安全系数 SFmin 1 4 又 YST 2 0 试选 Kt 1 3 由式 7 1 7 2 求许用接触应力和许用弯曲应力 将有关值代入式 7 9 得 则 V1 d1tn1 60 1000 0 55m s Z1 V1 100 0 55 34 100 m s 0 19m s 查图 7 10 得 Kv 1 05 由表 7 3 查和得 K A 1 25 由表 7 4 查得 K 1 08 取 K 1 05 则 KH KAKVK K 1 377 修正 M d1 Z1 2 11mm 由表 7 6 取标准模数 m 2 5mm 3 计算几何尺寸 d1 mz1 2 5 34 85mm d2 mz2 2 5 104 260mm a m z1 z2 2 172 5mm b ddt 1 85 85mm 取 b2 85mm b1 b2 10 95 3 校核齿根弯曲疲劳强度 由图 7 18 查得 YFS1 4 1 YFS2 4 0 取 Y 0 7 由式 7 12 校核大小齿轮的弯曲强度 总结 高速级 z1 34 z2 89 m 2 低速级 z1 3 第四部分 轴的设计 高速轴的设计 1 选择轴的材料及热处理 由于减速器传递的功率不大 对其重量和尺寸也无特殊要求故选择 常用材料 45 钢 调质处理 2 初估轴径 按扭矩初估轴的直径 查表 10 2 得 c 106 至 117 考虑到安装联轴器 的轴段仅受扭矩作用 取 c 110 则 D1min D2min D3min 3 初选轴承 1 轴选轴承为 6008 2 轴选轴承为 6009 3 轴选轴承为 6012 根据轴承确定各轴安装轴承的直径为 D1 40mm D2 45mm D3 60mm 4 结构设计 现只对高速轴作设计 其它两轴设计略 结构详见图 为 了拆装方便 减速器壳体用剖分式 轴的结构形状如图所示 1 各轴直径的确定 初估轴径后 句可按轴上零件的安装顺序 从左端开始确定直径 该轴 轴段 1 安装轴承 6008 故该段直径为 40mm 2 段装齿轮 为了便于安 装 取 2 段为 44mm 齿轮右端用轴肩固定 计算得轴肩的高度为 4 5mm 取 3 段为 53mm 5 段装轴承 直径和 1 段一样为 40mm 4 段 不装任何零件 但考虑到轴承的轴向定位 及轴承的安装 取 4 段 为 42mm 6 段应与密封毛毡的尺寸同时确定 查机械设计手册 选 用 JB ZQ4606 1986 中 d 36mm 的毛毡圈 故取 6 段 36mm 7 段装大 带轮 取为 32mm dmin 2 各轴段长度的确定 轴段 1 的长度为轴承 6008 的宽度和轴承到箱体内壁的距离加上箱体 内壁到齿轮端面的距离加上 2mm l1 32mm 2 段应比齿轮宽略小 2mm 为 l2 73mm 3 段的长度按轴肩宽度公式计算 l3 1 4h 去 l3 6mm 4 段 l4 109mm l5 和轴承 6008 同宽取 l5 15mm l6 55mm 7 段同大带轮同宽 取 l7 90mm 其中 l4 l6 是在确定其它段长度和箱体内壁宽后确定的 于是 可得轴的支点上受力点间的跨距 L1 52 5mm L2 159mm L3 107 5mm 3 轴上零件的周向固定 为了保证良好的对中性 齿轮与轴选用过盈配合 H7 r6 与轴承内圈 配合轴劲选用 k6 齿轮与大带轮均采用 A 型普通平键联接 分别为 16 63 GB1096 1979 及键 10 80 GB1096 1979 4 轴上倒角与圆角 为保证 6008 轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面 根据轴承手册的推 荐 取轴肩圆角半径为 1mm 其他轴肩圆角半径均为 2mm 根据标准 GB6403 4 1986 轴的左右端倒角均为 1 45 5 轴的受力分析 1 画轴的受力简图 2 计算支座反力 Ft 2T1 d1 Fr Fttg20 3784 FQ 1588N 在水平面上 FR1H FR2H Fr FR1H 1377 966 411N 在垂直面上 FR1V Fr2V Ft FR1V 1377 352 1025N 3 画弯矩图 在水平面上 a a 剖面左侧 MAh FR1Hl3 966 52 5 50 715N m a a 剖面右侧 M Ah FR2Hl2 411 153 62 88 N m 在垂直面上 MAv M AV FR1Vl2 352 153 53 856 N m 合成弯矩 a a 剖面左侧 a a 剖面右侧 画转矩图 转矩 3784 68 2 128 7N m 6 判断危险截面 显然 如图所示 a a 剖面左侧合成弯矩最大 扭矩为 T 该截面左 侧可能是危险截面 b b 截面处合成湾矩虽不是最大 但该截面左侧 也可能是危险截面 若从疲劳强度考虑 a a b b 截面右侧均有应 力集中 且 b b 截面处应力集中更严重 故 a a 截面左侧和 b b 截 面左 右侧又均有可能是疲劳破坏危险截面 7 轴的弯扭合成强度校核 由表 10 1 查得 1 a a 剖面左侧 3 0 1 443 8 5184m3 14 57 2 b b 截面左侧 3 0 1 423 7 41m3 b b 截面处合成弯矩 Mb 174 N m 27 8 轴的安全系数校核 由表查得 1 在 a a 截面左侧 10 1 WT 0 2d3 0 2 443 17036 8mm3 由附表 10 1 查得 由附表 10 4 查得绝对尺寸系数 轴经磨削加工 由附表 10 5 查得质量系数 则 弯曲应力 应力幅 平均应力 切应力 安全系数 查表 10 6 得许用安全系数 1 3 1 5 显然 S 故 a a 剖面安全 2 b b 截面右侧 抗弯截面系数 3 0 1 533 14 887m3 抗扭截面系数 WT 0 2d3 0 2 533 29 775 m3 又 Mb 174 N m 故弯曲应力 切应力 由附表 10 1 查得过盈配合引起的有效应力集中系数 则 显然 S 故 b b 截面右侧安全 3 b b 截面左侧 WT 0 2d3 0 2 423 14 82 m3 b b 截面左右侧的弯矩 扭矩相同 弯曲应力 切应力 D d r 1 r d 0 05 由附表 10 2 查得圆角引起的有效应力集 中系数 由附表 10 4 查得绝对尺寸系数 又 则 显然 S 故 b b 截面左侧安全 第五部分 校 核 高速轴轴承 FR2H Fr FR1H 1377 966 411N Fr2V Ft FR1V 1377 352 1025N 轴承的型号为 6008 Cr 16 2 kN 1 FA COr 0 2 计算当量动载荷 查表得 fP 1 2 径向载荷系数 X 和轴向载荷系数 Y 为 X 1 Y 0 1 2 1 352 422 4 N 3 验算 6008 的寿命 验算右边轴承 键的校核 键 1 10 8 L 80 GB1096 79 则强度条件为 查表许用挤压应力 所以键的强度足够 键 2 12 8 L 63 GB1096 79 则强度条件为 查表许用挤压应力 所以键的强度足够 联轴器的选择 联轴器选择为 TL8 型弹性联轴器 GB4323 84 减速器的润滑 1 齿轮的润滑 因齿轮的圆周速度 12 m s 所以才用浸油润滑的润滑方式 高速齿轮浸入油里约 0 7 个齿高 但不小于 10mm 低速级齿轮 浸入油高度约为 1 个齿高 不小于 10mm 1 6 齿轮 2 滚动轴承的润滑 因润滑油中的传动零件 齿轮 的圆周速度 V 1 5 2m s 所以采用 飞 第六部分 主要尺寸及数据 箱体尺寸 箱体壁厚 箱盖壁厚 箱座凸缘厚度 b 15mm 箱盖凸缘厚度 b1 15mm 箱座底凸缘厚度 b2 25mm 地脚螺栓直径 df M16 地脚螺栓数目 n 4 轴承旁联接螺栓直径 d1 M12 联接螺栓 d2 的间距 l 150mm 轴承端盖螺钉直径 d3 M8 定位销直径 d 6mm df d1 d2 至外箱壁的距离 C1 18mm 18 mm 13 mm df d2 至凸缘边缘的距离 C2 16mm 11 mm 轴承旁凸台半径 R1 11mm 凸台高度根据低速轴承座外半径确定 外箱壁至轴承座端面距离 L1 40mm 大齿轮顶圆与内箱壁距离 1 10mm 齿轮端面与内箱壁距离 2 10mm 箱盖 箱座肋厚 m1 m 7mm 轴承端盖外径 D2 凸缘式端盖 D 5 5 5 d3 以上尺寸参考机械设计课程设计 P17 P21 传动比 原始分配传动比为 i1 2 62 i2 3 07 i3 2 5 修正后 i1 2 5 i2 2 62 i3 3 07 各轴新的转速为 n1 960 2 5 3 84 n2 384 2 61 147 n3 147 3 07 48 各轴的输入功率 P1 pd 8 7 5 5 0 95 0 99 5 42 P2 p1 6 5 5 42 0 97 0 99 5 20 P3 p2 4 3 5 20 0 97 0 99 5 00 P4 p3 2 1 5 00 0 99 0 99 4 90 各轴的输入转矩 T1 9550Pdi1 8 7 nm 9550 5 5 2 5 0 95 0 99 128 65 T2 T1 i2 6 5 128 65 2 62 0 97 0 99 323 68 T3 T2 i3 4 3 323 68 3 07 0 97 0 99 954 25 T4 T3 2 1 954 23 0 99 0 99 935 26 轴号 功率 p 转矩 T 转速 n 传动比 i 效率 电机轴 5 5 2 0 960 1 1 1 5 42 128 65 384 2 5 0 94 2 5 20 323 68 148 2 62 0 96 3 5 00 954 25 48 3 07 0 96 工作机轴 4 90 935 26 48 1 0 98 齿轮的结构尺寸 两小齿轮采用实心结构 两大齿轮采用复板式结构 齿轮 z1 尺寸 z 34 d1 68 m 2 d 44 b 75 d1 68 ha ha m 1 2 2mm hf ha c m 1 0 25 2 2 5mm h ha hf 2 2 5 4 5mm da d1 2ha 68 2 2 72mm df d1 2hf 68 2 2 5 63 p m 6 28mm s m 2 3 14 2 2 3 14mm e m 2 3 14 2 2 3 14mm c c m 0 25 2 0 5mm 齿轮 z2 的尺寸 由轴可 得 d2 178 z2 89 m 2 b 65 d4 49 ha ha m 1 2 2mm h ha hf 2 2 5 4 5mm hf 1 0 5 2 2 5mm da d2 2ha 178 2 2 182 df d1 2hf 178 2 2 5 173 p m 6 28mm s m 2 3 14 2 2 3 14mm e m 2 3 14 2 2 3 14mm c c m 0 25 2 0 5mm DT D3 1 6D4 1 6 49 78 4 D0 da 10mn 182 10 2 162 D2 0 25 D0 D3 0 25 162 78 4 2