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多用途皮带输送机设计,多用途,皮带,输送,设计
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中文摘要本文在参考一般输送机设计基础上，分析了常见的小型带式输送机特点，设计了一套集伸缩、移动、变幅三种功能合一的单元组合式传动输送机创新设计方案，尤其对伸缩方案进行了细致的分析和讨论。文章首先介绍了国内外带式输送机的发展状况、输送机发展趋势和设计目的和意义，分析了常见的伸缩输送机的伸缩形式以及用以实现伸缩的传动形式。设计是基于QD80轻型带式输送机设计方法，其中部分零部件从QD80输送机零部件种选用，伸缩机构为自行设计，采用螺母螺杆传动形式达到输送机伸缩目的，通过计算确定了伸缩机构的相关参数，对输送机的各种运动状态进行了模型简化与受力分析，计算结果保证一些极限情况下的机构的安全性。设计了一套通过电机、齿轮减速带动螺母螺杆运动的传动机构。本文也对移动、变幅做了相关设计计算，对设计一些零部件采用了采购或定制的方式并对移动输送机的创新和改进做了展望，特别提出今后可能具有良好发展前途的改进设想。关键词：带式输送机 伸缩 移动 变幅Design of DYS Telescopic Mobile Belt Conveyor AbstractThis paper based on the design for ordinary belt conveyor, analyzed the characteristic of common small belt conveyors, designed a unit combined transmission conveyor innovative plan which integrated three functions such as telescopic, mobile and change angle, especially did a careful analysis and discussion on telescopic plan. The paper first introduced the developing situation of belt conveyor at home and abroad and the trend of its development and design purpose and significance, analyzed common telescopic and transmission form in telescopic conveyor. The design process was based on the method of QD80 small belt conveyor, some part of parts were selected from QD80 standard parts, the telescopic agency used screw nut transmission form to achieve the conveyor to expand and contract, relevant parameters were confirmed by calculation. Design a transmission agency with electric motor and gears to drive screw nut agency. The paper also calculated parameters of mobile and change angle functions, some parts would be purchase or have custom-made, and had expectation on future innovation and improvement.Key words: Belt-conveyor telescopic mobile change-angle 目 录封面1中文摘要2Abstract3目 录41、引言11.1国内外带式输送机的发展状况11.2带式输送机发展趋势11.3 设计带式输送机的目的和意义12、总体方案确定12.1 设计方向12.2 方案选择12.2.1 子母机架式（抽屉式）12.2.2折叠式22.2.3大型输送机式22.2.4云梯式22.3伸缩传动系统选择32.3.1人工手动32.3.2液压传动32.3.3机械传动33、输送机设计计算43.1原始数据及工作条件4物料名称和输送能力4成件物品单位重量4输送机布置形式及主要尺寸4给料点，卸料点的数目和位置5工作环境5输送物品的特殊要求53.2输送带速度原则53.3输送带带宽计算53.4输送能力计算53.5输送机功率计算6传动滚筒功率计算6电动机功率计算7最大张力计算7输送带层数计算74、部分零部件的选用84.1 输送带的选择84.2 驱动装置选用84.3托辊的选用94.3.1 平行上托辊94.3.2 平行下托辊104.4改向滚筒的选用105、伸缩机构设计115.1机构的设想115.2螺母螺杆机构115.3选用材料115.4相关数据计算115.4.1原始数据115.4.2 耐磨性115.4.4 螺杆强度135.4.5 螺纹牙强度145.4.6 螺杆稳定性145.4.7 螺杆的刚度155.4.8 螺杆的横向振动165.4.9 动力计算165.4.10 螺母螺杆装置布置165.4.11 联结螺母和伸长架的螺栓选择176、螺杆减速装置186.1螺杆减速装置简述186.2 选用电动机型号186.3 减速齿轮设计186.4 设计计算186.4.1原始数据186.4.2 选择材料，确定试验齿轮的疲劳极限应力186.4.3 接触强度初步确定中心距，并初选主要参数196.4.4 校核齿面接触疲劳强度206.4.5 校核齿轮弯曲疲劳强度226.5.6 齿轮主要参数237、齿轮传动联动部件设计247.1 联动部件247.2 小齿轮结构设计247.2.1初步估算轴径247.2.2 小齿轮外型与制造形式247.3 选用联轴器257.4 小齿轮用滚动轴承267.4.1原始数据267.4.2轴承选用与寿命计算267.5 小齿轮强度校核267.6 螺杆轴承选用277.6.1已知数据287.6.2 寿命计算287.7 轴承座297.8 传动键设计297.9 重新校核螺杆强度298、输送机机架设计308.1 机架的要求308.2 机架的材料选择308.3 机架形式与零件布置318.3.1输送机横截面布置设计318.3.2 输送机侧面布置设计318.4 机架质量估算319、设计计算铰支和液压缸相关数据329.1输送机整体重量估算32表9.1质量估算表329.2 输送机支撑架形式329.3 固定铰支座和液压缸受力分析和安装位置设计339.4 伸长架稳定性计算349.5 定制液压缸3410、工业脚轮、伸长架用滑轮及其他产品参考数据3511、主要结论3612、结束语38参 考 文 献39致 谢40411、引言 1.1 国内外带式输送机的发展状况 国外带式输送机发展很快，一方面是功能多元化，功能扩大化。另一方面是带式输送机本身有了巨大发展。我国生产带式输送机品种繁多，许多项目取得重大突破。但国内外带式输送机技术仍然有较大技术差距。高新技术和传统产品相结合方面国内产品没有国外有优势。1.2 带式输送机发展趋势近年来带式输送机发展的趋势是：大运量、长距离、大倾角、多品种。与其他高新技术相结合，开发出多功能的机型。1.3 设计带式输送机的目的和意义 伸缩皮带输送机普遍应用于港口、码头、车站、机场、仓库、矿山、邮电、电器、轻工、食品等行业。完成物品的传输、装卸工作。极大地提高工作效率，降低劳动强度，减少货物的操作率，缩短装卸时间，是企业降低产品成本，投资成本低，提高效率和产品质量的有效设备。2、总体方案确定2.1 设计方向 传统小型皮带输送机要么固定某处位置不能移动，要么可以移动但只能水平方向输送货物，也有可移动能向上输送的机型。这些输送机都有一个共同的特点，输送距离固定不变，基于上述带式输送机发展趋势，我考虑将移动、倾斜、伸缩三个特点集中在同一台输送机中，达到多功能多用途的效果。 2.2 方案选择 查阅相关资料后发现，实现移动容易，倾斜不难，惟有伸缩这个特点是较难实现。胶带必须折叠隐藏在输送机某处，待输送机伸长时使用。 移动方案用输送机底部安装滚轮容易实现，倾斜可仿照吊车原理，使用一个液压系统实现。伸缩方案现有多种：2.2.1 子母机架式（抽屉式）设计把输送机机架制造成两个部分，一部分是主体，另一部分是伸长部分，可活动。需要伸长时则伸出移动部分，可达到伸缩目的。图2.12.2.2折叠式设计机架类似于卫星上的太阳能帆板形式，上下对称，机架可以折叠，当机架打开，输送距离伸长，可以达到伸缩目的。 图2.22.2.3大型输送机式 设计特殊轨道和接头，一般用于大型输送机。图2.32.2.4云梯式 类似消防车的云梯结构，在消防车应用非常广泛，伸缩范围大，可达几十米甚至上百米。图2.4此外还有褡裢式、叠罗汉式、电磁式等等。比较这几种方案，折叠式结构简单、使用方便、用途广泛、制造容易，但机构较多，成本相对消耗大。大型输送机局限较大，使用范围不是很广泛。云梯式是一种比较理想的方案，机构相对复杂。相比之下，抽屉式结构简单，制造方便，可操作性强，能够相对容易满足设计的伸缩、移动、变幅三个要求。本设计决定选用子母式（抽屉式）方案。 2.3伸缩传动系统选择 由于子架嵌套在母架内部，待需要时方伸出。主要考虑了三种传动方式： 2.3.1人工手动靠人力伸缩，只要设计合适的，符合人机工程的运动因素，可以考虑。2.3.2液压传动在母架内置一液压缸，由液压控制系统伸缩子架，是一种理想的方案。2.3.3机械传动有两种选择，一是蜗轮蜗杆式，二是螺母丝杠式，将蜗轮或螺母固定在子架上随蜗杆或丝杠移动。 根据自动化生产要求，人工手动可以排除，费时费力并伴有一定危险性。液压传动与机械传动都可以作为伸缩传动形式。本设计考虑使用机械传动。 蜗轮蜗杆在传动过程中有一个重大缺陷，随着伸长架的伸出，中心偏移会是蜗轮和蜗杆咬合不充分。如果要满足伸缩要求，机构会设计的非常复杂。蜗轮蜗杆可用在中型、多节伸缩输送机中作伸缩装置。螺母螺杆机构可以解决蜗轮蜗杆，螺母螺杆也可以用作传递力的用途，本设计考虑使用螺母螺杆机构作伸缩机构。3、输送机设计计算多用途带式输送机市面上很常见，各种类型琳琅满目。我查找了部分资料，对于移动输送机的设计手册或设计资料很少见到，通过互联网搜索相关关键词，也没有什么重要的信息。现在通用的设计手册所写内容多是ISO或国家标准化的产品，即是用于运输煤炭、矿石等散状物品的DT型通用带式输送机。该类产品属于大型机械设计产品，不适用于仓库、邮局、物流场所设计使用，经过多方面考虑，决定参考QD80轻型带式输送机相关设计资料，作为本设计设计计算依据。轻型带式输送机是一种用途很广的连续输送设备，适用于输送各种散状或成件物品。原化工部起重运输设计技术中心站组织了12个设计、生产单位参加的轻型带式输送机联合设计组，于1980年完成了QD80轻型固定带式输送机系列设计。QD80轻型固定带式输送机是为化工、轻工、食品、粮食、邮电等部门设计的通用固定连续输送机，可输送各种散状物料和成件物品。3.1原始数据及工作条件 物料名称和输送能力本输送机适用于包装品、箱体等件货，不能用于散货类输送。尤其适用市面上常见的食品包装物，例如带装大米。输送量定为1000件/h。成件物品单位重量本输送机单位重量上限为490.5N/件，即50kg（100斤）/件。输送机布置形式及主要尺寸图3.1输送机整体布置示意图驱动滚筒安装在输送机中部。主机长5m,伸长后可达8m，最大变幅为15度。输送带允许最大倾角见下表表3.1成件物品倾斜输送许用角度表成件物品纸袋塑料袋麻袋纸箱不包装邮包、面粉、食品、香烟、洗衣粉、化肥、碳黑、陶土、袋装化工原料及产品轮胎、胶鞋、陶瓷制品、各种工业半成品161820161218给料点，卸料点的数目和位置一般情况下在头尾给料卸料即可，如有必要在输送机中间任意点也行，注意人为操作的安全性。工作环境输送机可以在室内使用也可以在室外露天场，天气晴朗或多云环境下所使用，保持干燥、清洁、无尘环境。温度一般在-1040度之间。输送物品的特殊要求腐蚀性、油性、毒性物品一般不得使用，其他要求无。3.2输送带速度原则输送成件物品时，一般带速V=0.251m/s，本设计选择带速为1m/s。3.3输送带带宽计算 对于成件物品，带宽B一般应比被输送物品的横向尺寸大50100mm,但对重心低的大件物品（如轮胎等）允许带宽等于或小于物品横向尺寸。 QD80型输送机对单位长度载荷有规定，见下表：表3.2单位载荷带宽B，mm300,400500,650800,1000,1200允许单位载荷q N/m150300400500600 本设计初定单件物品质量上限M=50 Kg，即重量G=490.5N。因此，选用带宽为B=800mm的输送带。3.4输送能力计算 成件物品运输能力 n最大输送能力 ，件/h T物品在输送带上的净空间距，m b沿输送方向的物品长度，m装载系数，一般取0.50.9v带速由于成件物品种类繁多，尺寸变化大，为简化设计，考虑输送时单件物品占输送机长度为1m，两件物品相隔2m，以方便工作人员操作，所以同一时刻内在输送机上最多存在三件物品。T+b=3m v=1m/s 取0.9件/h，大于初定的1000件/h，满足设计要求。3.5输送机功率计算传动滚筒功率计算 传动滚筒功率，KW 空载功率，KW 水平负载功率，KW 垂直负载功率，KW 托辊阻力系数，KW 除物料外，输送机单位长度内所有运动部件质量之和，Kg/m 带速 传动滚筒至头部滚筒的水平中心距，m 中心距修正值，m 取=49m 垂直提升高度，m 输送量，t/h 查 说明，此功率计算公式是按散状物料计算，得出的结果对运输成件物品来说应该是富余的。电动机功率计算 电动机功率，KW 传动滚筒轴功率，KW 传动总效率，取5 备用系数， 最大张力计算 最大工作张力，N 驱动系数 计算时以包角代入，查光面滚筒，干燥环境 输送带层数计算 输送带带芯层数，层 最大工作张力，N 安全系数，取n=8 输送带带宽，mm 带芯径向扯断强度，N/(mm层) QD80轻型带式输送机拥有配套的薄型橡胶输送带使用，运送成件物品使用的芯层一般可用棉帆布芯、维纶芯或尼龙芯。维纶芯及尼龙芯输送带质量好、价格底。薄型带技术参数见下表：表3.3输送带参数表带芯种类棉帆布芯维纶帆布芯尼龙减层芯径向扯断强度N/(mm层)18253556365070112224每层厚度mm0.50.560.851.20.40.50.60.851 考虑棉帆布芯的四种不同的类别，分别计算层数。 CC-18 层 CC-25 层 CC-35 层 CC-56 层 通过计算，不妨选择CC-18作为输送带带芯，层数至少为2。4、 部分零部件的选用QD80型带式输送机有许多配套的零部件供设计者选用，其产品都可以在市场购买，本设计亦选择相关产品，节省设计成本。4.1 输送带的选择 设计选用带宽B=800mm,芯层选用棉帆布芯，代号CC-18，相关参数见下表表4.1棉帆布芯参数表带芯类别芯层覆盖胶厚度输送带宽度输送带总厚度mm质量扯断强度层数N/mm厚度mm上胶mm下胶mm800mm最大工作张力,KN棉帆布182=361.01.51.52.8841.59 定货长度L28=16m，不妨选用20m，其整体重量。薄型输送带可采用热流化或冷胶接头，使用时可交厂家技术人员操作。 4.2 驱动装置选用 QDF风冷电动机是专为QD80轻型带式输送机配套设计的，采用行星摆线针轮减速传动，结构紧凑、运转平稳，体积小，重量轻，可按型号向相关生产厂家直接购买。 本设计机型较小，故直接采用驱动滚筒传动，不再使用传动滚筒。 计算得电动机功率是1.435KW，选用P=1.5KW，名义转矩,滚筒直径D=320mm,参考质量为W=160Kg。 QDF风冷电动滚筒安装尺寸示意图图4.1电动滚筒示意图下表为电动滚筒相关参数表4.2电动滚筒参数表带宽BDLL1L2lHhbd800320900110024019095406020 4.3托辊的选用 托辊用来承托皮带，根据设计机型考虑，本设计为小型输送机，运输物品为成件物品，运输数量和受冲击情况都比较理想，可人为控制。 4.3.1 平行上托辊图4.2上托辊示意图 平行上托辊相关参数表4.3平行上托辊参数表带宽BLAHll1l2d允许最大载荷，N质量Kg图号8001060101013090011014075210017.45QDC51 4.3.2 平行下托辊图4.3下托辊示意图平行下托辊相关参数表4.4平行下托辊参数表带宽BL1Alhbd允许最大载荷，N质量Kg图号800964924900625076210012.7QDC52 考虑到有些成件物品尺寸小，质量大，为能保证安全输送，上托辊间距选用350mm，预计使用22个，主机架14个，伸长架8个。下托辊使用四个，伸长架一个，主机架三个。 4.4改向滚筒的选用 根据设计要求，应选用三个改向滚筒，选用D=164mm，L=900mm的改向滚筒，单件重45.5Kg,按要求安装。图4.4改向滚筒示意图改向滚筒相关参数见下表表4.5改向滚筒参数表带宽BLDL1db允许最大负荷N质量Kg图号80090016410043526700045.5QDB52 5、 伸缩机构设计5.1机构的设想伸缩机构的设计目的的为了完成伸缩运动，而伸缩运动本身可以看作是往复的直线运动。一般实现往复直线运动的机构有液压缸、柱塞缸、齿轮齿条、蜗轮蜗杆、螺母丝杠等。液压传动是一种理想的传动方式，机械式传动也广泛应用千斤顶、机床当中。这两种传动方式都可以作为输送机伸缩机构传动装置，液压缸市场已有各类产品，可选购符合条件的产品直接安装，不需要另行设计。本设计采用机械传动方式。5.2螺母螺杆机构螺旋传动主要由螺杆和螺母组成，一般用来把旋转运动变成直线运动，也可把直线运动变成旋转运动，同时进行能量和力的传递。滑动螺旋副的螺纹通常为梯形、锯齿形和矩形，梯形罗纹牙型角=30度，螺旋副的小径和大径处有相等的径向间隙，螺纹工艺性好，牙根强度高，内螺纹对中性好。采用剖分式（也称开合式）螺母可调整、消除轴向间隙，梯形螺纹是螺旋传动中最常用的一种。蜗轮蜗杆机构用在水平内做往复直线运动亦无不可，当伸长机架伸出时，会使蜗轮蜗杆变位造成咬合不均匀，相比之下螺母套在螺杆上，机构就要简单一些。图5.1螺母螺杆传动示意图5.3选用材料 螺杆材料45钢，调质230250HBS； 螺母材料ZQAl9-4,剖分式制造。5.4相关数据计算5.4.1原始数据按设计条件，螺母在螺杆上的行程L=3000mm，所受轴向力F2Smax=4490N，同时还要考虑伸长架倾斜时会有一个重力的分力会作用在螺母上，定F=5000N。伸长架伸长速度宜适中，不应太慢，最高转速。5.4.2 耐磨性 1.螺杆中径 螺纹形式系数，梯形螺纹 F轴向力，N 螺母长度l与螺杆中径之比，剖分式螺母，取 p许用压强，MPa。查得滑动速度范围在0.10.2m/s时的许用压强p=710MPa,取p=7MPa。 2.查GB5796-86,取，公称直径，外螺纹小径，螺距。 3螺纹导程 Z螺纹线数，Z=1 计算螺母移动速度，最高转速，即，螺母线速度。螺母在螺杆上的移动时间为。 4. 螺母旋合长度 5. 旋合圈数 ，一般要求旋合圈数小于1012，满足要求。6. 螺纹工作高度 7. 螺纹表面工作压强 许用应力 ，校验合格。 5.4.3 验算自锁 1.螺纹升角 2.当量摩擦角 查滑动螺旋传动的摩擦特性 滑动摩擦系数 ，取 梯形螺纹，牙型半角 当量摩擦系数 当量摩擦角 反行程自锁条件 验算满足自锁条件，与设计初衷相符。当输送架倾斜时，必须自锁才能保持输送架稳定，否则伸缩就不能实现。 5.4.4 螺杆强度 1.螺旋传动的转矩 2.当量应力 3.强度条件 查45钢调质 螺杆满足强度条件。 5.4.5 螺纹牙强度 1. 螺纹牙底宽度，梯形螺纹 2. 剪切应力，只验算螺母 许用剪切应力， 校验满足强度。3.弯曲应力，只验算螺母 许用弯曲应力， 校验也满足强度。 因螺母材料强度通常低于螺杆，因此一般只校验螺母螺纹牙的强度。5.4.6 螺杆稳定性1.柔度 长度系数 螺杆最大工作长度，mm 螺杆危险截面的惯性半径，mm 设计螺杆安装为一端固定，一端可移动。 2. 临界载荷 3. 校验 5.4.7 螺杆的刚度 1.轴向载荷F使每个螺纹导程产生的变形 2.转矩T使每个螺纹导程产生的变形量 G螺杆材料的切变模量 3.每个螺纹导程的总变形量 当轴向载荷F与运动方向相反时取正号。 4.单位长度变形量 ，安全。 5.4.8 螺杆的横向振动 1.临界转速 L螺杆两支承间的距离，取L=3300mm 支承系数，查得=3.927 密度， 简化后得 2.工作转速，同时考虑效率 满足设计初衷。 5.4.9 动力计算 驱动功率 螺旋传动中主动件上的转矩， 螺旋传动中主动件上的转速， 螺旋传动中移动件的轴向力，N 螺旋传动中移动件的线速度，mm/s 从动力源到螺旋传动主动件的机械效率，取 螺旋传动的正行程效率， 5.4.10 螺母螺杆装置布置 螺母螺杆安装放置在输送机主机架内部，应当满足一些条件：不能干涉伸长架的往复运动，不能触碰输送皮带。螺母采用剖分式，外形设计应能够和伸长架紧密连接。螺杆上应当有限位装置。螺杆驱动可用电机也可以用液压马达，本设计选用电机。图5.2螺旋运动机构工作示意图5.4.11 联结螺母和伸长架的螺栓选择 采用铰制孔螺栓联接，螺栓受横向力作用，设计使用四个M16的铰制孔用螺栓，性能级别为4.6。图5.3螺栓杆联接示意图已知轴向力为5000N，每个螺栓受力，设， 验算挤压强度，剪切强度， 螺栓所受工作剪力，N 螺栓抗剪面直径（螺栓光杆直径），mm 螺栓抗剪面数目 螺栓杆与孔壁接触受压的最小轴向长度，mm 螺栓材料的许用剪切应力，MPa 螺栓材料和被联接件中弱者的许用挤压应力，MPa查M16的铰制孔用螺栓光杆直径，查螺栓公称屈服极限，查挤压安全系数S=1.2，许用挤压应力。查剪切安全系数S=2.5，许用挤压剪切应力， 校核安全，设计可用。6、 螺杆减速装置6.1螺杆减速装置简述螺杆要做往复的直线运动，而设计是用螺杆的旋转的运动转化成直线运动，螺杆旋转可以用电动机带动。一般三相异步电动机的转速较高，通常有3000r/min、1500r/min、1000r/min等，由螺杆设计中设计的转速为400r/min,因此必须设计一套减速装置。 螺杆转速、扭矩，传动比也已知，如果选用确定的转速，那么电动机功率也被确定了。推导过程如下： 齿轮减速传递中两齿轮接触面的传递力是不变的，设大小齿轮直径分别为，齿数分别为，传动比i，小齿轮传递的计算转矩，齿轮传递圆周力，齿轮模数m。根据传递原理，有， ，假设选用原动机转速1000r/min，, ,原动机功率。 6.2 选用电动机型号查电动机相关型号，选取P=0.75KW,名义转速n=1000r/min，型号Y90S。6.3 减速齿轮设计由于传动比不高，减速设计用一级减速即可，采用直齿圆柱齿轮减速。 6.4 设计计算6.4.1原始数据 已知传动比，工作时间30000h 6.4.2 选择材料，确定试验齿轮的疲劳极限应力 小齿轮 45钢，调质，硬度229286HBS 大齿轮 45钢，调质，硬度229286HBS， 大小齿轮精度选为6级。 按MQ级质量标准，查齿轮的齿面接触疲劳极限， 查齿轮材料的弯曲疲劳强度基本值。 6.4.3 接触强度初步确定中心距，并初选主要参数 式中 中心距，mm 齿数比，取 载荷系数，取 小齿轮传递的额定转矩， 齿宽系数，取 许用接触应力， 接触强度计算的最小安全系数，取 ，取。 按经验公式， 取标准模数， 取 6.4.4 校核齿面接触疲劳强度 计算接触应力， 节点区域系数 材料弹性系数， 接触强度计算的重合度与螺旋角系数 分度圆的圆周力，N 齿宽，mm 小齿轮分度圆直径，mm 齿数比 使用系数 动载系数 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 使用系数 动载系数 查6级齿轮精度 计算 查 查 ，查得 代入 计算安全系数 寿命系数 ：先计算应力循环次数 查 润滑油膜影响系数 ，查得 工作硬化系数，查得 接触强度计算的尺寸系数 一般可靠 ，取 由此可得 6.4.5 校核齿轮弯曲疲劳强度 计算弯曲应力， 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 复合齿形系数 弯曲强度计算的重合度与螺旋系数 查 查 计算安全系数 齿轮材料弯曲疲劳强度基本值， 弯曲强度计算的寿命系数 相对齿根圆角敏感性系数 相对表面状况系数 弯曲强度计算的尺寸系数 查 对调质钢， 由一般可靠度 安全。 6.5.6 齿轮主要参数表6.1齿轮参数表目项称名小齿轮大齿轮模数m齿数Z压力角分度圆直径齿顶高齿根高全齿高齿顶圆直径齿根圆直径齿宽取 取 中心距 7、 齿轮传动联动部件设计 7.1 联动部件 包括大、小齿轮制造形式及主要尺寸，和电动机相联的联轴器，支撑小齿轮的轴承和轴承座，支撑螺杆的轴承和轴承座，大齿轮传动键选用。设计若无法找到匹配的部件还须自行设计。 7.2 小齿轮结构设计 齿轮与轴是否做成一体取决于齿轮直径与轴径之比。 7.2.1初步估算轴径 计算剖面处直径，mm 按轴许用应力定的系数 轴传动额定功率，KW 轴的转速，r/min 查 A=118107，取A=115， 考虑安装联轴器需要附加安装键，轴径增加5%10%，再考虑与轴承的配合，方便选用标准件，取轴的直径。 7.2.2 小齿轮外型与制造形式 小齿轮，按机械设计手册的设计原则，小齿轮直径较小，采用锻造方式，而且齿轮与轴做成齿轮轴形式，见齿轮轴示意图，其中一些尺寸是为其他零件安装设计。图7.1小齿轮示意图 7.3 选用联轴器 固定式刚性联轴器的结构非常简单，零件数量少、重量轻、制造容易。如果装配式能够保持两轴精确对中，则工作中会有比较满意的传动性能。因此，在一些转速不高，载荷平稳的场合，仍得到广泛的应用。 套筒联轴器是利用一共用套筒以销、键或过盈配合等联接方式与两轴相联，如图所示的是平键套筒联轴器。 图7.2 平键套筒联轴器 用固定式刚性联轴器联接的两轴可当作一个刚性的整体，当安装时调整未达到对中要求或工作过程因轴承磨损等各种原因引起两轴相对位移时，都将使联轴器承受弯矩，产生附加径向力，增加轴和轴承上的作用力，缩短轴承的使用期。为了减轻这种附加载荷的影响，联轴器所联两轴应采用刚性大而且稳定的轴承，同时应调整至所联两轴的相对径向位移在0.0020.05mm以内，相对角位移在0.05mm/m以内。 套筒常用45钢制造，对于不重要或低速传动轴，也可用铸铁制造，本设计选用45钢。 已知数据，Y90S电动机转动轴长50mm，直径24mm。键槽宽8mm,为配合联轴器的使用，设计齿轮轴的直径和电动机一样也是24mm,开键槽宽8mm。 表7.1套筒联轴器主要尺寸轴直径d(H7)许用转矩NmD0LlCC1紧定螺钉GB71-1985平键GB1096-1979241254075201.01.0M610828 电动机和小齿轮上的扭矩T=7.16Nm驱动滚筒直径+改向滚筒直径+上托辊高度，初定H=650mm，边长l=150mm。 伸长架高度H改向滚筒直径，初定H=200mm,边长l=60mm。 机架厚度可设为10mm。 8.3.2 输送机侧面布置设计 图8.5输送机侧面布置设想图 设计主机架长L=5000mm，伸长架长L=3500mm,圆头部分不在设计长度内，作为方便和安装使用而设置。 8.4 机架质量估算 查Q235钢密度为，主机架横截面面积 主机架质量 伸长架横截面面积 伸长架质量 9、 设计计算铰支和液压缸相关数据9.1输送机整体重量估算表9.1质量估算表项目质量重量一次输送成件物品输送带上托辊下托辊改向滚筒驱动滚筒主机架伸长架其他零部件总计9.2 输送机支撑架形式本次设计的输送机其中一个功能就是变幅，因此在设计支撑整体输送机的支架上选择一端用铰支形式，另一端用液压缸即可实现。对固定铰支和液压缸安装位置需要计算来确定，根据前面设计计算的数据，输送机变幅最大不超过15，若计算出液压缸没有标准型号，可向相关生产厂家定制购买。固定铰支座只需要让输送架转动一个小角度即可，结构简单，设计用一个光轴通过铰支座实现，根据螺杆计算的数据，定轴直径D=40mm。这是常见的形式，例如吊车、卸料车等。图9.1铰支座示意图 9.3 固定铰支座和液压缸受力分析和安装位置设计图9.2计算示意图 按QD80轻型输送机设计标准，输送机离地面高可取为500mm或1000mm，如有特殊要求可按设计要求选用，本设计取输送机离地高500mm。设固定铰支座安装位置离输送机尾端距离为x，当输送机变幅最大到15度时，要求尾端不能接触地面，保证输送安全，依几何关系有选定,分析计算固定铰支座和液压缸的受力，各部件受力在9.1已确定，计算时只考虑水平输送情况。考虑第一种情况，输送机保持原始长度输送，假设输送机受力集中作用在中心点，简化模型。受力图如图所示图9.3输送机整体受力示意图1 考虑第二种情况，输送机伸长至最大长度8m长时候的情况，如图所示图9.4输送机整体受力示意图2 9.4 伸长架稳定性计算 当伸长架完全伸长或完全缩回时，是伸缩的两个极限状态，要考虑在这两个状态下伸长架和螺杆联接的稳定性，悬臂梁模型。 图9.5 伸长架受力示意图1 如上图所示，单独考虑伸长架上的受力，输送机未开动，皮带所受为静止时的张紧力，F为伸长架受拉力，它在数值上等于螺母受到的拉力。 已知伸长架上的总重力G=3257.185N 皮带的静止张紧力 由力矩平衡， 算出F=134N，校核是安全的。 同理，考虑完全缩回的状态，算出F=1628.6N,经校核也是安全的。 9.5 定制液压缸 已确定液压缸安装位置在离输送机尾部3.8m处，完全变幅后的伸长高度为，若按液压缸原长0.5m设计，液压缸的许用行程为0.484m。考虑到输送机底部还要安装脚轮，输送机整体还会再高一些，定液压缸许用行程为0.5m，推力12KN，压力11.5KN，其余参数可向生产厂家咨询定制。10、工业脚轮、伸长架用滑轮及其他产品参考数据工业脚轮是用来完成输送机设计的三个功能的其中之一移动功能的，滑轮的主要目的是减小伸长架在伸缩时的阻力，这两者都有专门的厂家生产，可以选购或定制。脚轮用四个，基本要求单个脚轮能承受5KN的力。滑轮用两个，选用V型滑轮，单个承受能力要达到2.5KN。工业脚轮数据资料,可供参考:表10.1脚轮参数表型式橡胶承载（Kg）尼龙承载（Kg）聚胺脂承载（Kg）活动6200140X140115X11516500500500固定6200140X140115X11516500500500活动8260140X140115X11516800800800固定8260140X140115X11516800800800活动10305160X160135X13516100010001000固定10305160X160135X13516100010001000活动12355160X160135X13516120012001200固定12355160X160135X13516120012001200活动14400160X160135X13516130013001300固定14400160X160135X13516130013001300活动16460160X160135X13516150015001500固定16460160X160135X13516150015001500表10.2电动机安装尺寸机座号极数安装尺寸mm外形尺寸mmABCDEFGHKABACADHDLY802.4125100501940615.58010165175150175290Y90S2.4.614056245082090180195160225315Y90L125340Y100L1601406328602410012205215180245380Y112M19070112245240180265400Y132S2168938801033132280275210315475Y132M178515Y160M25421010842110123716015330335265385605Y160L254650Y180M279241121481442.5180355380285430670Y180L279710表10.3液压缸参数缸径D/mm 速比 杆径d/mm 推力/kN 拉力/kN 许用最大行程/mmS1、S2型 B1型 B2型 B3型 GF1型 F1型 40 1.4 2 22 28 31.42 21.91 16.02 40 225 200 500 135 380 80 280 450 965 120 380 50 1.4 2 28 36 49.09 33.69 23.64 140 335 400 600 265 530 180 350 740 1295 265 545 63 1.4 2 36 45 77.93 52.48 38.17 210 435 550 800 375 670 250 400 900 1615 375 690 80 1.4 2 45 56 125.66 85.90 64.09 280 545 700 1000 480 835 320 500 1235 1990 505 885 100 1.4 2 56 70 196.35 134.77 100.14 360 695 900 1300 600 1050 400 650 1520 2480 610 1095 11、主要结论表11.1主要结论表项目参数输送机原始长度5m输送机伸长长度3m最大变幅仰角15输送带带宽800mm输送机整体质量1.43t输送物品形式成件物品输送速度1 m/s输送量1000件/h驱动功率1.5KW单件物品质量上限50Kg输送机单次伸缩时间45s12、结束语 本次设计小型多功能多用途带式输送机，按部就班、中规中矩，不能说有非常出彩的地方。在查阅一些文献之后发现山外有山、人外有人，发觉自己本身还有很多不足的地方需要改进，比如是否一定要使用托辊传动，因为一些
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