机械设计课程设计带式运输机传动装置设计说明书

0 _ 成绩（五级记分制） :_ _ 指导教师（签字） :_ _ 目 录 摘要 2 2 设计任务书 3 1） 设计题目 3 2） 已知条件 3 绪论 4 6） 组成 6 2） 特点 6 3） 确定传动方案 6 7 9 10 10 11 13计 18 22 23 23 28 28 29式输送机的安装 30 31 课程设计小结 32 参考文献 33 1 摘 要 输 送 机的 基本功能是在相距较远距离的工作点之间进行物料的输送，使得驱动装置和物料运载装置分离 。 带式运输机作为连续运输机械已经广泛应用与码头、煤矿、冶金、粮食、造纸等行业。 高炉带式输送机的设计包括滚筒，输送带，减速器的设计和电机的选择。 在本次设计高炉带式输送机驱动装置中减速器式主要设计对象。 减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。 本次设计采用了一个二级减速器，二级减速器的设计包括两对齿轮和三根轴的设计，以及轴的校核等细节。 关键词 ： 带式 输送机 驱动滚筒 二级减速器 is to in a of of so As a in In is a of to a a of as as 2 设计任务书 1）题目： 750 3m 高炉带式输送机驱动装置设计 2）输送物料：石灰石。粒度 060 3）输送能力： Q=800 t h。 4）工作环境：干燥、有尘、通廓 5）尾部给料：导料板长 3m，头部卸料。 6）槽形带： =3m ， = 030 ，带速 v=s，带宽 B=800 帆布层 i=6. 3 绪论 1） 输送机发展历史 中国 古代的 高转筒车和提水的翻车，是现代斗式提升机和 刮板输送机 的雏形； 17 世纪中，开始应用架空索道输送散状物料； 19 世纪中叶，各种现代结构的输送机相继出现。 1868 年，在 英国 出现了带式输送机； 1887 年，在 美国 出现了螺旋输送机；1905 年， 在瑞士 出现了钢带式输送机； 1906 年，在英国和 德国 出现了惯性输送机。此后，输送机受到机械制造、电机、化工和冶金工业技术进步的影响，不断完善，逐步由完成车间内部的输送，发展到完成在企业内部、企业之间甚至 城市之间 的物料搬运，成为 物料搬运系统 机械化和自动化不可缺少的组成部分 。 2）带式 运输机的主要用途 带式运输机作为连续运输机械已经广泛应用与码头、煤矿、冶金、粮食、造纸等行业。传 动滚筒是带式输送机的关键部件 , 其作用是将驱动装置提供的扭矩传到输送带上，并利用带的静摩擦力来传送物料。 4） 带式运输机的功能要求 基本功能是在相距较远距离的工作点之间进行物料的输送，使得驱动 装置和物料运载装置分离。 防止跑偏、撒料、皮带打滑，需要减震、减少张紧力波动，超速打滑保护 。 5） 带式输送机的技术优势 首先是它运行可靠。在许多需要连续 运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂 散状物料 的输送，以及港口内船舶装卸等均采 4 用带式输送机。如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。 带式输送机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小 (约为刮板输送机的 1 35)，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率 高。这些均有利于降低生产成本。 带式输送机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定短则几米，长可达 10上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上 空。 根据 工艺流程 的要求，带式输送机能非常灵活地从一点或多点受料也可以向多点或几个区段卸料。当同时在几个点向输送带上加料 (如选煤厂煤仓下的输送机 )或沿带式输送机长度方向上的任 一点通 过均匀给料设备向输送带给料时，带式输送机就成为一条主要输送干线。 带式输送机可以在贮煤场料堆下面的巷道里取料，需要时，还能把各堆不同的物料进行混合。物料可简单地从输送机头部卸出，也可通过犁式卸料器或移动卸料车在输送带长度方向的任一点卸料 5） 带式运输机的应用环境 由于它运行可靠。在许多需要连续运行的重要的生产单位，如发电厂煤的输送，钢铁厂和水泥厂散状物料的输送，以及港口内船舶装卸等均采用带式运输机。如在这些场合停机，其损失是巨大的。必要时，带式输送机可以一班接一班地连续工作。 带式运输机动力消耗低。由于物料与输送带几乎无相对移动，不仅使运行阻力小 (约为刮板输送机的 1 35)，而且对货载的磨损和破碎均小，生产率高。这些均有利于降低生产成本。 带式运输机的输送线路适应性强又灵活。线路长度根据需要而定短则几米，长可达 10上。可以安装在小型隧道内，也可以架设在地面交通混乱和危险地区的上空 。 5 动 装置总体设计 ： （ 1） 组成 ： 驱动 装置由电机、减速器、 联轴器、输送带、滚筒组成 。 （ 2） 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。 （ 3） 确定传动方案 ： 其传动方案如下： 6 筒与带布置设计： （ 1） 驱动滚筒和运输带的设计 1）带的选择 运输带一般要求具有强度高，延伸率小，挠性好，耐磨和抗腐蚀。使用广泛的有橡胶运输带，塑料运输带和钢丝绳芯运输带，在这里根据实际情况我们选择橡胶运输带。接头方式选择硫化接头。带的参数有：槽形带 =3m ， = 030 ，带速 v=s，带宽 B=800 帆布层 i=6. 2）滚筒设计 确定驱动滚筒直径 D： ,12 5 ，选择 D=750 确定滚筒长度： 00100 ，则取 00 注：作为防止运输带跑偏的措施，滚筒两端的直径比中部直径小百分之 1 （ 2） 计算各点受力情况 由于带的各点阻力不同，带的各点张 力也不同。计算各点张力，一般按照“逐点计算法”进行计算。在带的封闭轮廓路线上，直线段和曲线段相接之点，依次标出 1、 2、 3、如图下所示，把张力最小的点作为 1点（一般都以驱动滚筒上的带绕出端张力为第 1点）。从 1点开始，沿着运动方向，依次算出下一点的 7 张力。任一点 张力)1()1(之和，即1(is+)1(。如图所示的带式运输机中，带在驱动滚筒绕出端的张力为 S ， 在改向滚筒上的尾包角很小，故其弯曲所产生的阻力可忽略不计，于是带的各点张力为： 1S =S 2S = 1S ( )= 1S ( 1S N） 3S= 2S K 2S =S N） 4S = 3S (q 220 (q+ H =S (889 22 11120 (889 11 =S N） 按照带式运输机正常运转条件，必须是驱动滚筒与带之间有足够的摩擦力，带在驱动滚筒的绕入端张力 1之间的关系必须满足欧拉公式要求，带才不至在滚筒上打滑，即 其中，由已知条件，胶面、干燥，暂定围包角 =180，由表 14将上面算得的 S S 解得： 1S N） 2S = 1S 6291 N） 3S=S 8 =N） 4S =3S (q 220 (q+ =S 20868（ N） （ 2） 验算带的强度 根据以上算出的带的最大张力 带宽 B，按照下列算式进行带的强度校核，即： dBi N d 代入数据得：=N d =56（ N （其中， d =56（ N 由表 14 即带的强度满足条件。 则有： 0 8 6 8,7 4 8 0 21 择电机 （ 1） 类型： 相异步电动机 （ 2） 功率： 1联轴器效率： 轴承效率： 齿轮效率： 出电机至工作机之间的传动装置的总效率 ： = 233221 = 232 =出工作机所需功率 0 8 6 8,7 4 8 0 41 ; q 63 3 6 8 (3114 ） 9056 9 w 0 0 0 5 61 0 0 0 式中： F 工作机的工作阻力， N； V 工作机的线速度， m/s。 9.6 x 动机型号选择 额定转速为 1500r/ 满载转速480r/动机的主要外形尺寸与安装尺寸： 中心高： H=280形尺寸： 640)4102/555(1000)2/( 地角安装尺寸： 368457 地角螺栓孔直径： K=24伸尺寸： 14075 装键部位尺寸： 联轴器的选择：选用 L=112称转矩 = 定传动装置的总传动比和分配传动比 ： 总传动比：总式中： 电动机满载转速， ； 工作机转速， m i n/rD 传动比21 总，式中 1i 、 2i 分别为一级和二级传动机构的传动比。按二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比 i 312 注： 1i 为高速级传动比 ， 2i 为低速级传动比 算传动装置的运动和动力参数 10 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 0 1 1 2 2 3 3 4, , , 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。 轴转速： 轴 1： 轴 2： m 8 0112 轴 3： m 轴输入功率 ： 轴 1： 轴 2： 轴 3： 轴输入转矩 ： 轴 1： 8 5 09 5 5 0111轴 2： 5 5 09 5 5 0222轴 3： 3 5 09 5 5 关参数列表 轴名 功率 P(转速 n(r/转矩 T(1轴 480 轴 轴 11 速器机件结构尺寸 列表 名称 符号 计算公式 结果 箱座厚度 a 10 箱盖厚度 1 a 10 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 15 箱座凸缘厚度 b 5.1b 15 箱座底凸缘厚度 2b b 25 地脚螺钉直径 ad f 20 地脚螺钉数目 n 查手册 4 轴承旁联结螺栓直径 1d 16 盖与 座联结螺栓直径 2d 2d =（ 10 轴承端盖螺钉直径 3 0.5）孔盖螺钉直径 4d 4d =（ 8 定位销直径 d d =（ 2d 8 1d ， 2d 至外箱壁的距离 1C 查手册表 11 2 22 12 2d 至凸缘边缘距离 2C 查手册表 11 2 20 外箱壁至轴承端面距离 1l 1l = 1C + 2C +（ 5 10） 44 大齿轮顶圆与内箱壁距离 1 1 12 齿轮端面与内箱壁距离 2 2 12 箱盖，箱座肋厚 1 10 轴承端盖外径 2D 2 +（ 5 3d 85（ 1 轴 ） 70（ 2 轴） 40（ 3 轴） 轴承旁联结螺栓距离 S 2 85（ 1 轴） 70（ 2 轴） 40（ 3 轴） 速级齿轮传动设计 已知条件：斜齿圆柱齿轮传动，输入功率 p =齿轮转速480 ，传动比为 i =电动机驱动，工作寿命 10 年，每年工作300天，每天工作 16小时，轻 微冲击，转向不变。 计步骤： （ 1） 材料：高速级小齿轮选用 45 钢调质处理，齿面硬度为 250速级大 13 齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 200 （ 2） 精度等级选择 7级精度 （ 3） 选小齿轮次数为 1z =21， 2z =121 （ 4） 选取螺旋角。初选螺旋角 14 按齿面接触强度设计： 3 2(12（ 1）确定公式各计算数值 1）试选）由机械设计课本 10）由图 10， ，则 =）计算小齿轮传递的转矩： 552 100 6 0T ）由表 10d 6）由表 10 7）由图 10齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 a；大齿轮的接触疲劳强度极限 8）由式 1091 101 1 53 0 082(11 4 8 06060 hn 07 8 N 9）由图 10算接触疲劳许用应力：（安全系数 s=1） 5 5 2 M P l i m 111H N 5 2 8 M P l i m 222H N 14 （ 1）许用接触应力： M P 285522 （ 2）计算： 1）试算小齿轮分度圆直径计算公式得： 51 ）计算圆周速度 nd 3）计算齿宽及模数111 t 4c 4）计算纵向重合度6 6 5）计算载荷系数 已知使用实系数 1根据 v=s， 7级精度，由图 108.1表 10 00载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径，由式（ 10： 311 15 7）计算模数 n 4c o o （ 3）按齿根弯曲强度设计： 3 2121co （ 1） 确定计算参数 1） 计算载荷系数 根据纵向重合度 ，从图 10计算当量齿数 2314co s 3311 514co 4co s 3322 查取齿形系数 由表 10 查取应力校正系数 由表 10 8 7 由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲强度极限 802 7） 由图 10得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10： M P 111 M P 222 9)计算大小齿轮的 加以比较 16 0 1 4 1 0 5 7 111 Y 0 1 6 4 8 7 8 222 Y 经比较大齿轮的数值大 （ 2） 设计计算： n 14( c 25 对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的发面模数取满足弯曲去疲劳强度，但是为了满足接触疲劳强度算得的分度圆直径 来计算应有的齿数，于是有： 4c 取 231 z ，取 1322 z （ 3） 几何尺寸计算 1） 计算中心距 914co )1 3 223(co ( 21 将中心 距圆整为 00 2） 按圆整后的中心距修正螺旋值 21 4816142002 3)13223(a r c c o (a r c c o s a n 因 的值改变不多，故系数Ha , 等不必修正。 3） 计算大小齿轮的分度圆直径： s 323co s 11 s 3132co s 22 17 4） 计算齿轮宽度 9111 圆整后取 0,75 12 5）判断齿轮的形式 ，所以该齿轮采用实心式； ，所以采用腹板式 速级齿轮传动设计 已知条件：斜齿圆柱齿轮传动，输入功率 p =齿轮转速n =动比为 i =4，由电动机驱动，工作寿命 10年，每年工作 300天，每天工作 16小时，轻微冲 击，转向不变。 计步骤 ： （ 1） 材料：高速级小齿轮选用 45 钢调质处理，齿面硬度为 250速级大齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 200 （ 2） 精度等级选择 7级精度 （ 3） 选小齿轮次数为 1z =21， 2z =i*1z =84 （ 4） 选取螺旋角。初选螺旋角 14 按齿面接触强度设计： 3 2(12（ 1）确定公式各计算数值 1）试选）由机械设计课本 10）由图 10， ，则 =）计算小齿轮传递的转矩： 551 107 6 0T ）由表 10d 6）由表 10 18 7）由图 10齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限 a；大齿轮的接触疲劳强度极限 8）由式 1091 103 9 53 0 082(1 76060 hn 01 1 9 N 9）由图 10算接触疲劳许用应力： 5 2 8 M P l i m 111H N 5 0 6 M P l i m 222H N （ 1）许用接触应力： M P 065282 （ 2）计算： 1）试算小齿轮分度圆直径计算公式得： 51 ）计算圆周速度 nd 3）计算齿宽及模数 t 4c 19 4）计算纵向重合度6 6 5）计算载荷系数 已知使用实系数 1根据 v=s， 7 级精度，由图 10的 15.1表 10 00载 荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得得分度圆直径，由式（ 10： 311 7）计算模数 n 4c o o （ 3）按齿根弯曲强度设计： 3 2121co （ 4） 确定计算参数 1） 计算载荷系数 根据纵向重合度 ，从图 10计算当量齿数 2314co s 3311 s 3322 查取齿形系数 由表 10 Y 20 5） 查取应力校正系数 由表 10 7 7 由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 001 ；大齿轮的弯曲强度极限 802 7） 由图 10得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=式（ 10： M P 111 M P 222 9)计算大小齿轮的 加以比较 0 1 4 4 2 5 7 111 Y 0 1 6 5 0 7 7 222 Y 经比较大齿轮的数值大 （ 5） 设计计算： n 14( c 25 对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的发面模数取满足弯曲去疲劳强度，但是为了满足接触疲劳强度算得的分度圆直径 来计算应有的齿数，于是有： 4c o o 取 241 z ，取 962 z 21 （ 6） 几何尺寸计算 1） 计算中心距 714co )9624(co ( 21 将中心距圆整为 a=248） 按圆整后的中心距修正螺旋值 21 490142482 4)9624(a r c c o (a r c c o s a n因 的值改变不多，故系数Ha , 等不必修正。 3） 计算大小齿轮的分度圆直径： s 424co s 11 549014co s 496co s 22 4） 计算齿轮宽度 8111 圆整后取 0 0,1 0 5 21 5） 齿轮形式选择 ，采用实心式； , 采用轮辐式 间轴的设计 已知条件： 2 轴的输入功率 ，转速 和转矩 。 设计步骤： 1） 拟定轴上的装配方案 如图： 22 2） 初步确定轴上的最小直径： 3220m i n 3） 确定轴的直径： （ 1 ） 选 取 轴 承 代 号 ： 30214 ； 轴 承 参 数 ： 570 则取 01 。 轴承端盖的设计：选凸缘式轴承盖，尺寸参数： 参见吴宗泽 1 （ 2） 0142 ，且满足吴宗泽 12 。 （ 3）23 )，且取整数。则 63 4）确定轴的长度 （ 1） 2(231 （ 2） 8)32(32 （ 3） 443 （ 4） 2)32(24 （ 5） 3)32(2/)(21235 （ 6） (21224322 （ 7） )85(2211213 ，则 上零件的周向定位，键的选择： 751220 单位 速轴的设计 已知条件： 1 轴的输入功率 ， 转速 4801 ，转矩 。 设计步骤： 1） 拟定轴上的装配方案 如图： 23 2） 初步确定轴的最小直径：3110m 8 0)3m i n 3） 确定轴的直径 （ 1） ，且满足吴宗泽 1标准尺寸，则 01 （ 2） 480)12 ，且满足密封圈孔径，见吴宗泽 封圈：毡圈，孔径 50。则 02 （ 3） 0273 ，且满足滚动轴承内圈直径。确定滚动轴承代号： 30311。滚动轴承参数： 055 则取 573 轴 承 端 盖 的 设 计 ： 选 凸 缘 式 轴 承 盖 ， 参 数 ，2,31 （见吴宗泽 11 （ 4） 64， 564 （ 5） 5， 04 4）确定轴的长 度 （ 1） 091 （ 2） 2015, 1,2,12 则 （ 3） 1533 （ 4） 051223 （ 5） 0515 24 （ 6） 512526 （ 7） 15312 5）轴上零件的周向定位：键的参数， 74812 6）高速轴的强度计算 （ 1）计算作用在齿轮上的力： 转矩： 1161 圆周力：t=119N 径向力： （ 2） 绘制轴的弯矩图和扭矩图： 求反力 N 6 N 求齿宽中点出的弯矩 9 2 8 9 5 M 垂直面 1 8 M 成弯矩 M 2222 矩 T 25 当量弯矩 3 0 8 4 2 3 6 矩 图和扭矩图： （ 5） 校核轴的强度： 查表得 640bN/材料的许用应力即 601 bN/轴的计算应力为： W满足强度要求 7） 输入轴轴承型号 30311的寿命校核计算： （ 1） 22221 5 3 9 . 8 66 0 8 1 5 . 9 0 1 42 9 5 3 9 . 8 65 3 1 5 9 . 8 5 8 31 8 1 8 1 . 7 3 7R 9 5 3 . 9 2 8 5水平面R F 7 8 . 51 4 3 . 584 26 22222 2） 按公式 ，求得 P ，查表取 1,tP 知轴承的额定动载荷 29500C N 363161 )706010)(6010f h 满足设备中修的要求，寿命足够！ 363262 )706010)(6010f 1067208 h 满足设备中修的要求，寿命足够！ 速轴的设计 已知条件： 3 轴的输入功能率 ，转速 ，转矩 。 设计步骤： 1） 拟定轴上的装配方案 如图 2） 初步确定轴的最小直径：3330m 0)3m i n 3） 确定轴的直径 （ 1） 联轴器孔径1d ，且联轴器的孔径 。选择联轴器：类型为齿式联轴 27 器 由吴宗泽 得联轴器型号为 13285 则取 51 （ 2） 12 ) ，则取 51 （ 3）273 ，且满足滚动轴承内圈孔径。确定滚动轴承代号： 30320。滚动轴承参数 51 0 0 则取 0073 轴承端盖的设计：选凸缘式轴承端盖，尺寸参数： 331 （ 4）34 ，且满足吴宗泽 064 （ 5）45 )，且取整。则 205 （ 6）， 146 4）确定轴承的长度 （ 1） ）（联轴器的轴孔长度 321 l =13230 2） ,32+m=16+18+13=47 3） 8)32(2 43233 （ 4） 8)32(44 （ 5） )72(55 （ 6） 06)2( 5443226 （ 7） 选键尺寸参数： 1 2 61425 901628 滑与密封 、润滑： 齿轮采用浸油润滑。参考 1齿轮圆周速度 12 时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060考 1承润滑采用润滑脂，润滑脂的加入量为轴承空隙体积 28 的2131，采用稠度较小润滑脂。 、密封： 防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查 4低速轴密封圈为：唇形密封圈（ 速器的箱体和附件 ： 、箱体 ：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。 材料为： 工方式如下： 加工工艺路线：铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验 、附件： 包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置 送机皮带常见故障的处理 为解决这 这类故障 重点要注意安装的尺寸精度与日常的维护保养。跑偏的原因有多种，需根据不同的原因区别处理。 （ 1） 调整承载托辊 组皮带机 的皮带在整个皮带输送机的中部跑偏时可调整托辊组的位置来调整跑偏；在制造时托辊组的两侧安装孔都加工成长孔，以便进行调整。具体调整方法，具体方法是皮带偏向哪一侧，托辊组的哪一侧朝皮带前进方向前移，或另外一侧后移。如图 1 所示皮带向上方向跑偏则托辊组的下位处应当向左移动，托辊组的上位处向右移动。 （ 2） 安装调心托辊组 调心托辊组有多种