带式输送机驱动装置设计

1、摘 要带式输送机驱动装置是输送机的动力的来源，主要由电动机通过联轴器、减速器、带动传动滚筒转动。本驱动装置设计中，首先根据输送机的工作要求确定传动方案,然后确定电动机, 由于某些原因，没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸cad/proe、中英文文献及翻译等），此文档也稍微删除了一部分内容（目录及某些关键内容）如需要的朋友，请联系我的叩扣:2215891151，数万篇现成设计及另有的高端团队绝对可满足您的需要.由电机及工作机进行减速器设计, 驱动装置，驱动装置架，传动滚筒，滚筒头架设计。关键词： 带式输送机 驱动装置 减速器 滚筒 abstractconveyor bel

2、t conveyor drive is the driving force of the source. the main belt conveyor drive motor through a coupling, reducer, driving drum driven rotation. with drum and the friction of the belt, the belt movement, a tilt of the belt conveyor also set up for brakes and stop.in this drive in accordance with t

3、he design of the first conveyor requirements for the work programme identified transmission, and then determine motors, electrical and machine reducer design work, drive, drive planes, driving drum, drum-head design .keywords: beltconveyor drivingdevice reducer drum 目 录1 概述11.1 带式输送机的概述11.1.1 国内外综述1

4、1.1.2驱动装置的类型61.1.3驱动装置的选择与比较71.1.4 减速器的选择与比较122 运动方案的拟订153 减速器设计183.1 选择电动机183.1.1 选择电动机的类型183.1.2 选择电动机的容量183.1.3 确定电动机的转速193.2 计算总传动比并分配各级传动比203.2.1 计算总传动比203.2.2 分配各级传动比203.3 运动参数的计算213.3.1 计算各轴转速:213.3.2 各轴的功率和转矩213.4 传动零件(齿轮)的设计223.4.1 减速器的选型223.4.2 高速级齿轮传动的设计计算223.4.3 低速级齿轮传动的设计计算283.5 轴的设计333

5、.5.1 轴的材料333.5.2轴径的初步估算333.5.3 轴的结构设计343.5.4 按弯扭合成进行轴的强度校核363.6 轴承的选择463.6.1 轴i上的轴承的选择463.6.2 轴iii(输出轴)上的轴承的选择513.7 键的选择533.7.1 高速级大齿轮与轴的联接533.7.2 低速级大齿轮与轴的联接543.8 箱体结构设计553.9 联轴器、润滑、密封、公差及其他附件设计573.9.1 联轴器的选择设计573.9.2 润滑603.9.3 密封623.9.4 公差与配合623.9.5 其他附件的设计634 驱动滚筒设计644.1 驱动滚筒的选择设计644.2 驱动滚筒轴的设计69

6、4.2.1 驱动滚筒轴的结构设计694.2.2 滚筒轴的校核704.2.3 滚筒的周向定位715 托辊的设计735.1 托辊的作用与类型735.1.1 作用735.1.2 托辊的类型735.2 托辊的间距755.3 托辊的选型755.3.1槽形托辊755.3.2缓冲托辊765.3.3 回程托辊775.3.4 调心托辊785.4 托辊的密封结构78致谢79参考文献801 概述1.1 带式输送机的概述1.1.1 国内外综述带式输送机的产生已有150年的历史，其结构原理是：带式输送机是以输送带作牵引和承载构件，通过承载物料的输送带的运动进行物料输送的连续输送设备。带式输送机的基本结构是：输送带绕经传

7、动滚筒和尾部滚筒形成无极环形带，上下输送带由托辊支承以限制输送带的挠曲垂度。拉紧装置为输送带正常运行提供所需的张力。工作时驱动装置驱动传动滚简，通过传动滚筒和输送带之间的摩擦力驱动输送带运行，物料装在输送带上和输送带一起运动。带式输送机一般是在端部卸载，当采用专门的卸载装置时，也可在中间卸载。早期的输送带是用皮革之类的材料制成，后来用皮革加纤维织物制造。有关输送带的最早文献是由oliver evans于1795年在美国费城出版的millers guide上发表的，当时的输送机被描述为“在框或槽里的两个滚筒上旋转的薄而柔软的宽环皮带或帆布带”。1858年，stparma lee取得了织物增强的橡

8、胶输送带的专利。1863年，ocdodge关于处理谷物的输送带被授予美国专利。1892年，thomas robins发明的槽型结构的带式输送机在矿物工程中应用，确定了当代输送机的基本型式。此后，随着物料运输量的增大，带式输送机取得了巨大的发展，出现了大量的新型结构和新型的带式输送机。在这些新型带式输送机中具有代表性的主要有：大倾角带式输送机(包括深槽带式输送机、花纹带式输送机以及压带式输送机等)、管状带式输送机、气垫带式输送机、平面转弯带式输送机、线摩擦带式输送机等。带式输送机自1795年被发明以来，经过两个世纪的发展，已被电力、冶金、煤炭、化工、矿山、港口等各行各业广泛采用，特别是第二次上业

9、革命带来了新材料、新技术的采用、使带式输送机的发展步入一个新纪元。当今，无论从输送量、运距、经济效益等各方面来衡量，它已可以同火车、汽车运输抗衡成为三足鼎立局面，已经成为争先发展的行业。它具有以下特点：(1)结构简单。带式输送机的结构由传动滚筒、改向滚筒、托辊或无辊式部件、驱动装置、等部件组成；能进行批量化生产，并可按需要进行组合装配。(2)输送物料范围广泛。带式输送机的输送带具有抗磨、耐酸碱、耐油、阻燃等各种性能，并耐高温和低温，可按需要制造，因而能输送各种散料、块料、化学品、牛熟料和混凝土。(3)输送量大。最大量可从每小时几公斤到几千吨，而且是连续不间断运送，这是火车和汽车运输望尘莫及的。

10、(4)运距长。单机长度可达十几公里长。 (5)对线路适应性强。现代的带式输送机在越野敷设时，已从槽形发展到圆管形，它可在水平及垂直面上转弯，打破了槽形带式输送机不能转弯的限制、因而能依山宰水，沿地形而走，可节省大量修隧道、桥梁的基建投资；(6)装卸料十分方便。带式输送机可根据工艺流程需要，可在任何点上进行装、卸料、圆管式带式输送机也是如此。还可以在回程段上装，卸料进行回程运输。(7)可靠性高。由于结构简单、运动部件自重轻只要输送带不被撕破。寿命可长达十年之久，而金属结构部件，只要防锈好几十年也年坏。(8)台运费低廉。带式输送机的磨损件仅为托辊和滚简。输送带寿命长。自动化程度高。使用人员很少，平

11、均每公里不到1人，消耗的机油和电力也很少。(9)基建投资省。火车、汽车输送的坡度部太小，因而延长米大。修建的路基长 而带式输送机一般可在20度以上，如用圆管式90度都能上去。又能水平转弯大大节省了基建投资；另外，通过合理设计也可大量节约基建投资；现国外带式输送机每公里成本费为100300万美元，国内为人民币500 万元，其中输送带成本占整机成本的30%50%。随着化学工业的发展，输送带成本将进一步下降。(10)能耗低，效率高。由于运功部件自重轻，无效运量小，在所有连续式和非连续式运输中，带式输送机耗能最低、效率最高。(11)维修费少。带式输送机运动部件仅是滚筒和托辊、输送带又十分耐磨。相比之下

12、、火车、汽车磨损部件要多很多，且更换磨损件也较为频繁。(12)应用领域广阔，市场巨大。根据调查，我国现有带式输送机约200万台。其中锅炉上煤约40万台；煤矿120万台；火力发电厂 167座，每厂约3km。折合1万台；建材厂和水泥厂6千个，平均每厂50台，共计30万台；港口码头约1万台不包括卸船机和散货装船机等。而当作环保机械的圆管式带式输送机在火力发电厂中的除灰系统的潜力更大。近年来，在世界范围内带式输送机有了重大的发展。伴随着能力和速度不断提高的现代计算机的应用，许多工程技术人员已经研制出了新的产品，同时理解了有关运输的物理过程。在研究方面，大量重要的工作发源于1980年以前的德国，研究主要

13、针对普通的输送带技术。在德国，一些创始研究人员viering、lachmann、grimmer、alles、oehmen、hager和funke都致力于设计、输送机理论和运行的研究。特别是funke在汉诺威完成了关于输送带特别是针对钢丝芯输送带动态特性的博士论文。在关于制动时间和停机方面，通过funke的研究，提出了停车时高的动张力产生是由于输送带内具有很大的弹性能所致的理论。 目前国外关键技术与装备有以下几个特点： (1)设备大型化。其主要技术参数与装备均向着大型化发展，以满足年产千万吨以上高产高效集约化生产的需要； (2)用动态分析技术和机电一体化、计算机监控等高新技术，采用大功率软起动与

14、自动张紧技术，对输送机进行动态监测与监控，大大地降低了输送带的动张力，设备运行可靠性高，生产效率高； (3)采用多机驱动与中间驱动及其功率平衡等技术，使输送机单机运行长度在理论上己不受限制，并确保了输送系统各部件的通用化、系列化和标准化； (4)应用新型、高可靠性关键部件技术。如包含变频、cst等在内的各种先进的大功率驱动装置与调速装置、高寿命高速托辊、自清式滚筒装置、高效贮带装置、快速自移机尾等。目前西德编制了两个从荷兰鹿特丹到西德杜伊斯堡的带式输送机运输方案，全长206km，该输送机线路必须保证供应鲁尔工业区各钢铁公司所需的矿石，预计整条线路的实际效率为理论效率的7080，线路每年工作50

15、00小时，年运矿石量为3600万吨。国际上在所有已投入使用的运输机输送线路中以建在西撒哈拉的带式输送机运输线最典型。该线路长达100km，用两年半时间建成，整条线路由长为6.911.8km的带式输送机组成。带宽为1000mm，采用st3150型钢丝绳芯胶带，带速为4.5m/s。澳大利亚恰那铁矿20km长距离带式输送机系统是代表着现代带式输送机发展水平的一条运输线，该系统采用了先进的托辊制造技术、水平转弯技术和动态分析技术。到现在为止带式输送机中单机长度已超过30.4km，胶带速度已达15m/s，单台输送机装机功率超过25000kw。近二十年来，我国带式输送机有了很大的发展。对带式输送机的关键技

16、术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多，开发了大倾角、长距离新型带式输送机系列产品，并对带式输送机的关键技术及其主要部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，成功研制了多种软启动和制动装置及以plc为核心的可编程电控装置。目前，国内多所高校和科研机构在进行带式输送机的研究，辽宁工程技术大学在有限元分析、启制动曲线、水平转弯及断带检测等方面进行了研究；东北大学对托辊运行阻力随带速变化进行了实验研究，用于带式输送机设计和动态分析，分析转弯部分的导向力和阻力，得出转弯段输送带运行的阻力计算方法，采用离散模型建立系统的动力学方程，开发平面转弯带式

17、输送机动态分析系统；上海交通大学在带式输送机纵向振动理论与横向振动理论的基础上，提出了带式输送机的动态设计方法以及该方法与计算机技术相结合的设计决策支持系统。随着研究工作不断深入，带式输送机动力学性能研究积累了大量的宝贵经验和资料，利用新的设计手段研究带式输送机动力学模型的时机已经成熟。带式输送机的技术关键是动态设计与监测，它是制约大型带式输送机发展的核心技术。在我国，20世纪80年代之前，大型带式输送机基本上依赖于国外技术。在引进、消化、合作研究的基础上，目前已经能够独立设计、制造大型带式输送机系统。国内的主要应用：宝钢原燃料输送系统，全长57km；小龙潭煤矿连续开采工艺输送系统；首钢水厂铁

18、矿半连续开采工艺输送系统；大柳塔煤矿主平峒输送机4602m；山西晋城矿务局寺河矿7600m等。随着带式输送机的广泛应用，对其的研究和改进也越来越多，相信随着科技的发展，人们的不断努力，现在制约其应用的问题将会一一得到解决，其应用的前景将更加广阔。近年来，在世界范围内带式输送机有了重大的发展。伴随着能力和速度不断提高的现代计算机的应用，许多工程技术人员已经研制出了新的产品，同时理解了有关运输的物理过程。在研究方面，大量重要的工作发源于1980年以前的德国，研究主要针对普通的输送带技术。在德国，一些创始研究人员viering、lachmann、grimmer、alles、oehmen、hager和

19、funke都致力于设计、输送机理论和运行的研究。特别是funke在汉诺威完成了关于输送带特别是针对钢丝芯输送带动态特性的博士论文。在关于制动时间和停机方面，通过funke的研究，提出了停车时高的动张力产生是由于输送带内具有很大的弹性能所致的理论。1.1.2驱动装置的类型驱动装置实际上是一种能量转换装置，根据能量可能进行的转换方式，带式输送机的驱动可以有下面的几种途径：(1)电能机械能:电动机通过电力电子技术直接驱动。其主要形式为：直流电动机调速方式、交流电动机软启动方式、交流电动机变频调速方式、差动变频无级调速。(2)电能液体动能流体摩擦机械能：液粘离合器驱动。(3)电能液体动能机械能：液力耦

20、合器驱动。(4)电能液压能机械能：液压马达驱动。按驱动系统的控制方式，可分为按驱动装置的特性启动和控制启动。由于带式输送机系统的驱动种类较多，根据传动原理和结构特点的不同，将现有的驱动装置分成变频调速、液力耦合器传动、直流电动机调速、液体粘性离合器传动、液压马达驱动、交流电动机软起动和差动变频无级调速等7类。目前国内外广泛使用的输送机驱动装置有：异步电动机带减速器直接驱动、异步电动机带限矩形液力偶合器和减速器驱动、异步电动机带调速型液力偶合器和减速器驱动、异步电动机带电气软起动器和减速器驱动、异步电动机带cst驱动、异步电动机带变频调速驱动；绕线电动机带减速器驱动；直流电动机带减速器驱动和直流

21、电动机直联驱动。异步电动机带减速器直接驱动和异步电动机带限矩形液力偶合器带式输送机系统，在输送机起动过程中电气冲击和弹性振动较大，一般用于系统要求较低的小型输送机系统。电气软起动器和调速型液力偶合器由于受启动力矩和控制精确性的限制一般仅适用于中小型带式输送机系统。但造价很高，所以采用的较少；变频调速是通过改变定子的供电频率以改变电机的转速来实现的，精度高，调整范围广，但要相应解决电气带来的一系列问题，电路系统比较复杂，且维修困难，造价高，采用也不十分普遍。所以，在将来的输送机的发展中，应该寻找更好的驱动方式，使其更适应输送机的运行，以便得到最佳的效益。1.1.3驱动装置的选择与比较目前国内外带

22、式输送机主要采用以下几种驱动装置，在此加以选择与比较。主要比较以下结构配置方式:(1)电动滚筒 电动滚筒分内装式电动滚筒和外装式电动滚筒，它们的主要区别在于内装式电动滚筒电动机装在滚筒内部，外装式电动滚筒电动机装在滚筒外部，并与滚筒刚性联接。内装式电动滚筒由于电动机装在滚筒内部，电动机散热性较差，一般用在功率为30kw以下、机长小于150m的带式输送机上。外装式电动滚筒由于电动机装在滚筒外部，电动机散热性较好，一般用在功率为45kw以下、机长小于150m的带式输送机上。其最大的优点是结构紧凑，维修费用低，可靠性高，驱装置和传动滚筒合二为一。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大。可靠性

23、比y型电动机+联轴器+减速器驱动方式差。(2)y型电动机+联轴器+减速器 y型电动机+联轴器+减速器驱动方式的优点是：结构简单，维护工作量小，维修费用低，可靠性高。其缺点是软起动性能差，电动机启动时对电网冲击大。一般用在功率为, 45kw以下、机长小于150m的带式输送机上。(3)y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器是带式输送机上使用最为广泛的一种驱动装置。限矩型液力偶合器分带后辅室限矩型液力偶合器和不带后辅室限矩型液力耦合器。由于带后辅室限矩型液力耦合器在电动机启动时，液力油由后辅室通过节流孔缓慢进入液力耦合器工作腔，所以其启动性能优于不带后辅室限矩型液力

24、耦合器。但是由于带后辅室限矩型液力耦合器启动时间长、发热量大，所以在限矩型液力耦合器选型时，如果选用带后辅室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力耦合器启动时间长，发热量大，所以应优先选用较大型号液力耦合器；如果选用不带后辅室限矩型液力耦合器，在液力耦合器有两个型号均能满足其传递功率时，由于该形式液力耦合器启动时间较短、发热量较小，所以应优先选用较小型号液力耦合器。对于有多台电动机驱动的带式输送机，如果选用y型电动机+限矩型液力耦合器+减速器驱动方式，液力耦合器建议选用带后辅室限矩型液力耦合器。由于限矩型液力耦合器受散热条件限制，所以y型电动机+限矩型液力

25、耦合器+减速器驱动方式一般用在单机功率为630kw以下，机长小于1500m的带式输送机上。其优点是：性价比高，结构简单紧凑，维护工作量小，维修费用低，保护电动机过载，多台电动机驱动时，能平衡电机功率，可分台延时启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击，可靠性高，价格低，是机长小于1500m的带式输送机的首选驱动方式。其缺点是：软起动性能较差，不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。(4)型电动机+调速型液力耦合器+减速器 y型电动机+调速型液力耦合器+减速器是大型带式输送机常用的一种驱动方式，一般用在机长大于800m的长距离大型带式输送机上。其优点是：结构较简单，维护工作量较小，电

26、动机空负荷启动，保护电动机过载，多台电动机驱动时，可分台延时启动，减小带式输送机启动时对电网的冲击，可靠性较高，软启动性能较好，具有启动可控性能，即启动时间可控、启动速度曲线可控，价格较低。其缺点是：液力耦合器启动时，由于液力耦合器工作腔油量变化和速度变化曲线为非线性关系且具有置后性，所以可控性动态响应慢，做闭环控制难度较大，有时有渗油现象发生。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。(5)y型电动机+cst驱动装置y型电动机+cst驱动装置是美国道奇公司专为带式输送机设计的，具有较高可靠性的机电一体化驱动装置，一般用在机长大于100m的长距离大型带式输送机上。其优点是：软起动性

27、能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线也可控，可做闭环控制，电动机空负荷起动，结构简单，维护工作量小，多台电动机驱动时，可分台延时启动，减小带式输送机起动时对电网的冲击。其缺点是：对维修工及润滑油要求高，设备价格高。不宜用于下运带式输送机及要求具有调速功能的带式输送机。(6)绕线电动机+减速器绕线电动机+减速器有三种控制方式，第一种控制方式为绕线电动机串频敏电阻或水电阻；第二种控制方式为绕线电动机串金属电阻；第三种控制方式为绕线电动机串级调速。第一种控制方式无调速功能，且电动机不能频繁启动，一般用在机长大于500m且电动机不频繁启动的带式输送机上。第二种控制方式无调速功能，但电动机可以

28、频繁启动，配可控硅动力制动后，是下运带式输送机最常用的驱动方式。第三种控制方式具有调速功能，可做闭环控制，一般用在机长大于100m的长距离，且要求具有调速功能的大型带式输送机上。其优点是：第一、二种控制方式，结构简单，维护工作量较小，软起动性能较好，价格较低，起动时对电网冲击小，可靠性高，可控性能好；第三种控制方式，动力制动性能优良。其缺点是：第一、二种控制方式启动和停车时能耗较大；第三种控制方式系统复杂，且有被交-交变频或交-直-交变频替代的趋势。(7)高速直流电动机+减速器高速直流电动机+减速器驱动方式是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。其优点是：软起

29、动性能良好，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性可控，电气制动性能好，可无级变速，可控性能优良，可做闭环控制，可靠性较高。其缺点是：价格十分昂贵，可控硅整流系统复杂，电控设备占地面积大，功率因数低，直流电动机有滑环，电刷磨损大，维护工作量较大，目前无防爆型，在煤矿井下无法使用。(8)低速直流电动机直接驱动带式输送机的驱动滚筒低速直流电动机直接驱动带式输送机的传动滚筒驱动方式是一种具有调速功能的驱动方式，一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上，且电动机单机功率大于10m的带式输送机上。其优点是：软起动性能优良，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性可控，电气制动性能好，可无级变速，

30、可控性能优良，可做闭环控制，无减速器，可靠性高。其缺点是：价格十分昂贵，可控硅整流系统复杂，电控设备占地面积大，功率因数低，直流电动机有滑环，电刷磨损大，维护工作量大，目前大功率无防爆型，在煤矿井下无法使用。变频调速电动机+减速器(9)变频调速电动机+减速器有二种控制方式第一种控制方式为交-交变频，第二种控制方式为交-直-交变频。交-交变频系统功率因数较低，在启动、运行中将会产生较大的高次谐波，对电网造成污染。电动机的频繁起动也将对电网会造成较大的无功冲击，必须对此进行综合治理。相对交-直-交变频设备投资较低。交-直-交变频系统由于在装置中设有滤波单元和补偿单元，功率因数大于置谐波吸收和无功补

31、偿装置，但单机功率大于2000 kw的交-直-交变频传动系统国内目前尚不能生产，设备及备件必须进口，相对交-交变频设备投资较高。一般用在要求具有调速功能的大型带式输送机上。其优点是：软起动性能优良，起动时速度曲线线性可控，停车时速度曲线线性可控，电气制动性能好，可无级变速，可控性能优良，可做闭环控制，可靠性高。其缺点是：价格十分昂贵，电控设备占地面积大，目前单机功率大于400 kw无防爆型，在煤矿井下无法使用。通过以上对带式输送机各种驱动装置优缺点的分析，在选择带式输送机驱动装置时，带式输送机不需要调速，且机长小于1500 m的带式输送机，y型电动机+限矩型液力偶合器+减速器是其首选驱动方式，

32、其次为绕线电动机+减速器（控制方式为绕线电动机串金属电阻）；如果机长大于1500 m的带式输送机，y型电动机+cst驱动装置是其首选驱动方式，其次为y型电动机+调速型液力偶合器+减速器。在带式输送机运量变化较大，而且需要调速的情况下，变频调速电动机+减速器是其首选驱动方式，其次为绕线电动机串级调速+减速器。1.1.4 减速器的选择与比较带式输送机主要有输送装置和驱动装置组成。驱动装置的主要部件是驱动滚筒、减速器和电动机。电动机、减速器、联轴器、传动轴和制动器组成。作为驱动装置的核心减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在一些场合也用来增速，称为

33、增速器。减速器结构紧凑，传动准确可靠，使用维护简单，某些类型的减速器已有了标准化系列产品。减速器的种类有很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们相互组合的减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥-圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。常用的减速器的型式和应用特点：单级圆柱齿轮减速器其传动比一般i810,轮齿可做成直齿、斜齿和人字齿。直齿用于速度较低（v8m/s）载荷较轻的传动；斜齿轮用于速度较高的传动。人字齿轮用于载荷较重的传动中。两级圆柱齿轮减速器分为展开式、分流式和同轴式

34、三种，其传动比一般推荐为=860，但应用特点各不相同。展开式：结构简单、但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分相互抵消，以减缓延齿宽载荷分布不均匀现象。用于载荷比较平稳的场合。高速级一般做成斜齿，低速级做成直齿。分流式：结构复杂，但由于齿轮相对轴承对称布置，与展开式相比载荷沿齿宽分布均匀。中间轴危险截面的转矩相当于轴所传递转矩的一半。适用于变载荷的场合。高速级一般用斜齿，低速级用直齿或人字齿。同轴式：减速器横向尺寸较小，两对齿轮侵入油中深度大致相同。但轴向尺寸大和重量较大，且中

35、间轴较长、刚度差，使沿齿宽载荷分布不均匀。高速轴的承载能力难以充分利用。在设计两级或多级减速器时，合理的分配传动比十分重要。因为它直接影响到减速器的尺寸、重量、润滑方式和维护等。分配传动比的原则是： (1)使各级传动的承载能力接近相等。 (2)使各级传动的大齿轮侵入油中的深度大致相等，以使润滑方便。 (3)使减速器或得最小的外型尺寸和重量。中国齿轮行业在20世纪90年代的快速发展，以基本完成由卖方市场到买方市场的转变。随着我国体制改革的深入，充分发挥行业协会的作用，形成有序竞争的市场机制，是当前市场发展的迫切任务。 当今世界各国减速器及齿轮技术的发展总趋势是向六高、二低、二化方面发展。六高即高

36、承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传递效率；二低即低噪声、低成本；二化即标准化、多样化。减速器和齿轮的设计与制造技术的发展，在一定成度上标志着一个国家的工业水平，因此，开拓和发展减速器及齿轮技术在我国有广阔的前景。2 运动方案的拟订驱动装置是带式输送机的原动力部分、由电动机、减速器以及高（低）速联轴器、制动器和逆止器等组成。其型式的确定按与传动滚筒和关系，驱动装置可分为分离式、半组合式和组合式三种。其三种组合方式如下表2-1所示：表2-1驱动装置的类型类型代号功率范围/kw驱动系统组成分离式y-dby/dcy2.2-315mll联轴器- 直交轴硬齿面y电机- yox耦合器 zl

37、联轴器 分离式y-zly/zsy2.2-315y电机-mll联轴器-平行轴硬齿面-zl联轴器yox耦合器 减速器半组合式yih2.2-250y电机-hl联轴器减速滚筒yox耦合器组合式yii2.2-55y电机电动滚筒分离式驱动装置有两种，在这两种分离式装置中，应优先选择y-zly驱动装置；而y-dby适用于要求布置特别紧凑的地方。图2-1驱动装置的结构电动滚筒-组合式驱动装置是将电动机和减速器齿轮副装入滚筒内部与传动滚筒组合在一起的驱动装置。驱动装置不占空间，适用于短距离及较小功率的带式输送机上。但电动机在滚筒内部，散热条件差，因而电动滚筒不适合长期连续运转，也不适合在环境温度不大40c的场合

38、使用。减速滚筒-半组合式驱动装置是只将减速齿轮副置于滚筒内部，电动机伸出在滚筒外面的驱动装置。它解决了电动滚筒散热条件差的问题。因而作业率可不受太大的限制。传动装置的传动方案是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。综合考虑本题设计采用的为第一种分离式传动方案。众所周知，带式输送机的驱动装置由电动机、减速器、联轴器、滚筒有向上倾斜时还配有制动器、逆止器等部分组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部分组成。所以，如果要设计带式输送机的传动装置，必须先合理选择、设计它各组成部分，下面我们将一一进行设计及选择。3 减速器设计3.1 选择电动机电动机是常用的原动机，具有结构简单、工作可靠、控制简

39、便和维护容易等优点。电动机的选择主要包括选择其类型和结构形式、容量（功率）和转速、确定具体型号。3.1.1 选择电动机的类型电动机类型和结构形式电源、工作条件和载荷特点来选择。一般情况下采用交流电动机。交流电机有鼠笼式和缠线式，缠线式启动力矩大，能满载启动，但质量大，价格高，因此一般情况尽量采用鼠笼式。交流电机又分同步和异步两种，一般情况都采用异步电机。总之，无特殊要求时常用交流鼠笼式异步电机，这里我采用了最常用的y系列鼠笼三相异步电机。3.1.2 选择电动机的容量电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下连续运行的机械，只要其电动机的负载不超过额定值，电动机便不会过热，通

40、常不必校验发热和启动力矩。工作所需的功率： = fv/（1000）所以：= fv/（1000）式中电动机的输出功率,kw ； 工作机所需输入功率，kw；工作机的效率；电动机至工作机之间传动装置的总效率。由电动机至工作机之间传动装置的总效率为：= .式中、为齿轮传动、卷筒、轴承、联轴器的效率。取 = 0.97、= 0.96、 =0.98、 = 0.99则： = 0.972×0.96×0.984×0.992= 0.817所以： = 根据选取电动机的额定功率 查机械零件设计手册取电动机的额定功率为= 110kw。3.1.3 确定电动机的转速由卷筒轴的转速 按二级斜齿圆柱

41、减速器的传动比的合理范围=830故电动机的转速范围为: =()×59.7r/min=(477.61791)r/min配合计算出的容量,由表1-57查出有两种适用的电动机型号, 其技术参数比较情况见下表3-1：表3-1电动机的参数方 案电动机型号额定功率 电动机转速电动机重量kw同步转速满载转速 1y315m2-6 110 1000 9901110 2y315s-4 110 150014801000综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及减速器的传动比，可知方案2比较适合。因此选定电动机型号为y315s-4,所选电动机的额定功率p =110kw，满载转速n=1480r/min 。3.2

42、 计算总传动比并分配各级传动比 电动机确定后，根据电动机的满载转速和工作装置的转速就可以计算传动装置的总传动比。3.2.1 计算总传动比=24.793.2.2 分配各级传动比 确定各级的传动比时,考虑到润滑条件,应使高、低级两个在齿轮的直径相近，所以低速级大齿轮略大些，推荐高带级传动比。 3.3 运动参数的计算3.3.1 计算各轴转速:=3.3.2 各轴的功率和转矩电动机轴输出功率和转矩80kw9550×n·m9550×轴1的输入功率和转矩：= · = 80×0.99=79.2kw9550×n·m9550×511.

43、05n·m轴2的输入功率和转矩：= ·· = 79.2×0.97×0.98=75.29kw9550×n·m9550×2667.18n·m轴3的输入功率和转矩：= ··=75.29×0.97×0.98=71.57kw9550×n·m9550×11435.39n·m卷筒轴的输入功率和转矩：= ···=71.57×0.98×0.99×0.96=66.66kw9550

44、5;n·m9550×10650.87n·m将以上各轴的转速，功率及转矩，列成表格表3-2：表3-2轴的参数参 数 轴 名电 动机 轴 1轴 2 轴3轴卷 筒轴转 速 r/mi5859.77 59.77 功 率 kw11079.275.2971.5766.66 转 矩 nm516.21511.052667.1811435.3910650.873.4 传动零件(齿轮)的设计3.4.1 减速器的选型 根据实际情况和适用范围，我选择了zly型外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮减速器。3.4.2 高速级齿轮传动的设计计算1.选择材料、齿轮精度等级、类型及齿数

45、（1）材料及热处理。由机械设计手册选得大、小齿轮的材料均为40，并调质处理及表面淬火，齿面硬度为4855hrc。（2）按运动简图中传动方案所示，选用斜齿轮圆柱齿轮传动。（3）输送机为一般机器，速度不高，表面淬火，轮齿变形不大，故精度可选用7级精。(4) 选用小齿轮的齿数为=18，大齿轮的齿数为=取（5）选取螺旋角。初选螺旋角。2.按齿面接触强度设计根据齿轮的失效形式来选择设计和校核的公式，当失效形式为齿面点蚀活胶合时，选择赫兹应力准则，按齿面接触强度设计。分度圆直径公式：（1）确定式中的各计算数值1).试选=1.62).小齿轮传递的转矩即=511.05nmm3).选取区域系数=2.4234).

46、查得=0.78 =0.89 则=+=0.78+0.89=1.675).齿宽系数。因为大小齿轮均为硬齿面，故宜选稍小的齿宽系数。选取齿宽系数=0.8。6）查得材料的弹性影响系数 =188.9。）按齿面硬度,查得大小齿轮的接触疲劳强度极限=1100mpa。8）计算应力循环次数。=60×=60×1480×1×(8×300×5)=1.06×=1.93×9)计算接触疲劳选用应力（取失效概率为1，安全系数s为1）。查得=0.96；=0.98由=得：=0.96×1100/1=1056mpa=0.98×1100

47、/1=1078 mpa故取 =1067 mpa(2)设计计算1)计算小齿轮的分度圆直径，由计算公式得 =mm=64.45mm2)计算圆周速度=4.99m/s3) 计算齿宽b及模数b=0.864.45=51.56mm=3.47mmh=2.25=2.253.47=7.8mmb/h=51.56/7.8=6.614) 计算纵向重合度= 0.318=0.3180.818tan=1.1425) 计算载荷系数k使用系数=1；根据v=5.06m/s、7级精度查得动载系数=1.14；查得齿间载荷分配系数=1.2；查得齿向载荷分布系数=1.29。故载荷系数k=11.141.21.29=1.776) 按实际的载荷系

48、数校核所算得的分度圆直径=64.45=66.65mm7) 计算模数=3.59mm3.按齿根弯曲强度设计根据齿轮的失效形式来选择设计和校核的公式，当失效形式为齿根断裂时，选择强度准则，按齿根弯曲强度设计。(1) 确定式中计算参数1) 计算载荷系数由上面的可知=1 =1.14;查得=1.2;查得=1.22k=11.141.21.24=1.6962) 根据纵向重合度=1.142,查得螺旋角影响系数=0.853）计算当量齿数=19.7=108.374) 查齿表系数查得：=2.80 =2.185) 查取应力校正系数 查得：=1.55 =1.796) 查得齿轮的弯曲疲劳极限=620mpa7) 取弯曲疲劳寿

49、命系数=0.88 =0.918) 计算弯曲疲劳许用应力（取弯曲疲劳安全系数s=1.4） =389.7mpa=403mpa9) 计算大小齿轮的=0.0114=0.00968(2) 设计计算 =3.30mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取模数m=3.5可满足弯曲强度要求；但要同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 =66.65mm来计算应有的齿数，于是由=18.49取=18，则=u=5.4918=98.82 取=99这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.

50、几何尺寸计算（1）计算中心距a=mm将中心矩圆整为210mm(2) 按圆速后的中心矩修正螺旋角=因值改变不多，故、参数等不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径=64.6mm=355.38mm（4）计算齿轮宽度b=0.8=51.68mm圆整后取=52mm =57mm3.4.3 低速级齿轮传动的设计计算1.选择材料、齿轮精度等级、类型及齿数1）材料及热处理。选得大、小齿轮材料为40，并经调质及表面淬火，齿面硬度为4855hrc。2）按图示方案，低带级采用直齿圆柱齿轮传动。3）因表面淬火，轮齿变形不大，且输送机为一般机器，故精度选用7级。4）选取小齿轮的齿数=21，大齿轮的齿数为=214 .51

51、= 94.71 取=95。2.按齿面接触强度设计(1)根据齿轮的失效形式来选择设计和校核的公式，当失效形式为齿面点蚀或胶合时，选择赫兹应力准则，按齿面接触强度设计。分度圆直径公式：1）试选载荷系数=1.32)小齿轮传递的转矩=nmm3)选取齿宽系数 因大、小齿轮均为硬齿面，故宜选稍小的齿宽系数，取=0.84)查得材料的弹性影响系数=189.8mpa5)按齿面硬度查得大、小齿轮的接触疲劳强度极限=1050mpa6)计算应力循环次数=60×=60×269.581(8×300×5)=1.94=1.93×7)取接触疲劳寿命系数=0.90；=0.958)

52、计算接触疲劳选用应力。（取失效概率为1，安全系数s为1）由=得：=0.90×1050/1=945mpa=0.95×1050/1=997.5mpa(2)设计计算1) 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值=2.32=79.95mm2) 计算圆周速度=1.13m/s3) 计算齿宽b及模数b=0.879.95=63.96mm=3.97mm4)计算齿宽与齿高比b/hh=2.25=2.253.97=8.91mmb/h=63.96/8.9=7.195) 计算载荷系数k查表得使用系数=1.25；根据v=1.05m/s、7级精度查得动载系数=1.05；查得直齿轮=1；查得接触疲劳强度齿向载荷

53、分布系数=1.30故载荷系数k=1.251.0511.30=1.716) 按实际的载荷系数校核所算得的分度圆直径 由得=79.95=87.60mm7) 计算模数=4.17mm3.按齿根弯曲强度设计根据齿轮的失效形式来选择设计和校核的公式，当失效形式为齿根断裂时，选择强度准则，按齿根弯曲强度设计。弯曲强度的设计公式为(1) 确定式中各计算参数1) 计算载荷系数 由上面的可知=1.25, =1.02，=1;查得=1.25k=1.251.0211.25=1.5942) 查得齿轮的弯曲疲劳极限=620mpa3) 取弯曲疲劳寿命系数=0.92 =0.964) 计算弯曲疲劳许用应力（取弯曲疲劳安全系数s=

54、1.4） 得=407.43mpa=425.14mpa5) 查齿表系数=2.76 =2.216) 查取应力校正系数=1.56 =1.7857) 计算大、小齿轮的，并加以比较=0.010568=0.009279小齿轮的数值大(2) 设计计算=3.65mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数与由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数相差不大,取模数m=3.65mm,就近圆整标准值3.8mm可满足弯曲强度要求；但要同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 =66.65mm来计算应有的齿数，于是=23.16取=24，则=u=244.51=108.24 取=108这样设计出来的齿轮传动，

55、既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4.几何尺寸计算（1）计算大、小齿轮的分度圆直径=91.2mm=414.2mm（2）计算中心距a=252.7（3）计算齿轮宽度b=0.8=70.08mm圆整后取=70mm =75mm3.5 轴的设计3.5.1 轴的材料图3-1减速器结构根据机械设计表1中几种常用的轴的材料中选选取，由于小齿轮的直径较小，轴i设计成齿轮轴，故选材与小齿轮相同为40，调质处理；而轴ii轴iii取材也为40cr,调质处理。3.5.2轴径的初步估算由， 可得各轴直径如下：=11297 取=110轴i： =41.45mm轴ii: =71.9mm轴iii: =116.81mm当截面上开有键槽时,应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱作用。对于直径mm的轴，有一个键槽时，轴径增大3,有两个键槽时，增大7；而对于直径mm时，有一个键槽增大57；有两个键槽增大1015。所