毕业设计-矿山用带式运输机传动装置

1绪论设计的目的和任务根据本专业的教学大纲要求，学生在全部课程结束后，要进行毕业设计，考查学生对所学知识的综合运用能力。毕业设计是教学工作的最后一个环节，是培养应用型人才的实践性教学环节的一个重要组成局部。通过毕业设计使学生到达：(1)在指导教师的指导下，运用所学理论知识学生亲自动手搞专业设计，培养学生分析问题解决问题的能力。(2)结合生产实践，让学生了解国家的有关方针路线及技术政策，指导业设计工作。(3)培养学生收集设计资料、查阅有关书籍、手册、样本的动手能力。(4)培养学生进行计算、绘图、编制技术文件的根本技能。(5)通过毕业设计培养学生尊重科学、勇于实践的良好作风，使学生得到必要的技能训练。设计课题矿山用带式运输机传动装置设计主要内容设计计算(1)设计拟定传动装置的运动简图，根据题目要求，综合考虑使用条件，加工可靠性，结构尺寸的合理性，制定其设计方案，满足简单、紧凑、经济可靠等的要求。(2)合理选择电动机，确定电动机类型，功率，转速;(3)确定和分配传动比(4)各轴的运动参数计算，将各轴计算的转速、功率和转距以表格的形式列出；(5)各级传动包括带传动和齿轮传动的设计计算。(6)计算各轴的直径。(7)初步选择滚动轴承的型号。(8)由各轴系的装配图进行轴的精确计算，校核轴承，键，联轴器等。(9)确定减速器箱体及润滑系统选择。装配图与零件图(1)绘制减速机装配图要求装配图有一组视图。各类尺寸，技术要求，明细表标题栏齐全。(2)绘制轴、齿轮〔皮带轮，链轮〕零件图各一张，按零件图内容要求进行。2设计计算技术参数设计依据设计一矿山用带式输送机的传动装置，包括v带传动和一级圆柱齿轮减速器，工作条件：运输机单向运转，两班工作，载荷平稳，使用年限十年.传动方案简图说明：减速器的动力源为电机电机带传动机构一级圆柱齿轮减速器带式传输送机，这种设计可以减缓冲击和震动，过载时又可起到平安保护作用，并且该设计能有效利用空间，方便安装，卸载齿轮，满足简单紧凑经济可靠的要求。根本参数计算电动机的计算1.电动机的选择为了节能和互换采用Y系列三相异步电动机,适用于不易燃,不易爆无腐蚀性气体,无特殊要求,有较好的起动性能。2.电动机的功率η~0.96〕取η求出滚筒功率电机功率η为总功率包括η带η承η齿η联由表可查：η带=0.97η承=0.99η齿=0.97η〔弹性注销联轴器〕η×××××≈3.确定电机转速带的转速n=99r/minV带的传动i=2～4一级齿轮传动i=3～66～24n电=〔6～240〕×99=594～2376r/min有四种转速可选择750r/min1000r/min1500r/min3000r/min电机转速越高极数越小，价格越低，效率也越高，但传动装置的总传动比将增大，传动极数多，传动尺寸增大，传动装置本钱增加，采用低综合考虑，选同步转速为1000r/min。选择型号为Y160L-6型异步电动机查表额定功率为11kw同步转速1000r/min满载转速970r/min确定和分配传动比为使V带传动的外轮廓尺寸不致过大，i带=2～4取3i总=i带×i齿齿轮传动比计算传动装置的运动参数和传动参数1.求各轴的功率：电机PE=11kwⅠ轴小带轮轴P1=PE×η带=11×0.97=10.67kwII轴大带轮轴也是减速器高速轴P2=P1·η齿·η××III轴是减速器低速轴,也是滚筒轴P3=P2×η承×η×2.各轴的转速：电机轴n=970r/minI轴II轴III轴3.各轴扭矩电机额定功率11kw满裁转速970r/min电机轴I轴II轴III轴4.列表量数轴号电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴滚筒轴转速r/min970323．3功率KW11转矩Nm108315990970传动比i3效率η传动零件的设计计算带传动设计条件：输送机输送沙石，化碳等物料，原动机为Y型异步电动机，额定功率11KW，满载转速970r/min，转动比i=3运输机单向运转、两班工作，载荷平稳，使用年限十年，每年按365天计算。1.确定V带的型号工作情况参数KA，查表〔5-4〕教材，载荷平稳，工作时间10-16h，空载启动查得KA=1.2，P=11kw计算功率Pc=KA××查V带型号根据PV在根据经电机转速查图〔5-9〕教材选择C带2.确定带轮直径d1和d2由表5-5查得取小带轮基准直径d1=125mm故有d2=d1×i带=125×3=375mm3.验算带速由式带速在5～25m/s之间符合要求4.确定带的长度Ld和中心距a初算带的基准长度Ld’初取中心距0.7(d1+d2)≤2(d1+d2)0.7(125+375)≤ao≤2(125+375)有350≤ao≤1000取ao=500mm=按表5-2取Ld=1800mm由式5-21求实际中心距，取中心距a=500mm5.验算小带轮包角：α2＞α1限制小带轮包角，符合要求α1≥120°由式5-6，α1≈180°-°×≈180°＝°α1＞120°符合要求。6.确定V带的根数Z由式5-25Z＝P1是单根带传递功率，根据小带轮直径，n1带的转速V带型号，查表5-3，P1＝△P1是传递功率的增量，由式5-23△P1＝kbn1〔1-1/ki〕由表5-6查得曲比系数Kb＝7.45×10-3传动比系数Ki△p1=(×10-3)×970×〔1-1/1.14〕＝KL为长度系数，查表5-2由Ld得KL＝a为包角系数，由式5-24，得Ka＝〔1-5-21/180Z=＝取Z＝67.计算初拉力Fo它使带与带轮之间产生正压力，太小正压力缺乏摩擦力小易打滑，过大带易断。由式5-26F0=q为单位长度的带重量，由表5-1查得qF0=500×那么作用在轴上的压轴力Q由式5-27得Q=＝3372N齿轮传动的设计：减速器为胶带输送机中的减速器，原动机电机，i2=3.27,单向运转，连续工作，载荷轻度振动，每年工作300天，每天两班制，半年小修，两年一大修。1.选择材料减速器无特殊要求，传递功率不大，固选常用材料由表6-10，6-11确定大小齿轮均用45#钢，小齿轮调质处理，硬度HB＝240，大齿轮调质处理HB＝220，带式输送机为一般机械，速度不高，所以齿轮选8级精度。齿轮为闭式软齿面，所以按齿面接触强度进行设计，分度圆直径d1。2.确定齿数，选择Z1=24Z2＝i齿×Z1＝783.确定载荷系数，k’由式k'＝查表6-13KA＝1初估圆周速度V'=由式6-44Kα=[1.88-3.2()]cosβ=[1.88-3.2()]coso°由图6-34查得齿间载荷分配系数Kβ=1.08.k'=1××1.71×4.确定许用接触应力6Hp由式6-546Hp＝查表6-15取SH=1由图6-37C6HIivn1=600Mpa6HIivn2=580Mpa6Hp1=600/1=600Mpa6Hp2=580/1=580Mpa5.计算小齿轮分度圆直径d1由式6-46d1'≥式中k'=1.4已算出，T1=315N.mu=3.276Hp取最小值6Hp=580ψα=1由式6-47Zε==0.86d1'≥由图6-35取ZH=215d1'=83mmV=V＜V'故须修正k及α16.修正载荷系数k及α1由图6-32查kV=1.2k=k'=1.49由式6-57d1=d1'=85mm7.几何尺寸计算m===3.54查表6-2取m=4mmd1=mZ1=4×24=96mmd2=mZ2=4×78=312mmb=d1=1×96=96mma=(z1+z2)=2(24+78)=204mm8.齿间弯曲强度验算〔1〕由式6-566Fp=查表6-15平安系数SF=1由图6-38查得6FIin1=44Mpa6FIin2=430MpaσFp1=440Mpa6Fp2=430Mpa〔2〕弯曲强度验算由式6-506F=YFS．Yε≤6Fp式中k=1.49前面算出T1=315N.m,给定d1=96mm,算出m=4，算出6Fp取最小值430mpa.由式6-52=0.0090比值大的危险Ⅰ齿轮危险

6F1=6F1＜6Fp1平安轴的结构设计轴的设计计算Ⅰ轴为高速轴，Ⅱ轴为低速轴：齿轮高速轴p1=10.67kwT1=315N/mn1=323.3r/min齿轮低速轴p2=10.25kwT2=990N/m轴上的齿轮模数m=4.α=20°Z1=24Z2=781、计算轴上齿轮作用力的大小.T1=315N.md1=96mm切向力Ft1=径向力Fr1=Ft1tgα×tg20°=2388NFr2=-Fr1=-2388N2、高速轴的结构设计〔1〕选择轴的材料，确定许用力，轴的材料选用45＃钢并经正火处理，由表1-1查得硬度HB＝170～217

抗拉强度бb=600MPa由表12-5查得许用弯曲应力

[6-1]b＝55MPa

〔2)初估轴径，由表12-4取A＝115，代入式12-2得d≥＝37d为整个轴上最细处的直径，即为安装大带轮的直径取d=40mm〔3)轴的结构设计

d=40mmd1=47mmd2=50mmd3=60mmd4=70mmd5=50mm

d(L)段安装大带轮d1(L1)段安装轴承压盖d2(L2)段安装轴承和套筒d3(L3)段安装齿轮d4(L4)段安装轴环用于定位，端齿轮和右端轴承d5(L5)安装轴承〔4〕各段长度的计算带轮处长度，查表5-8，5-9，带轮宽度B=(Z-1)e+2F±0.5f=16B=(6-1)×±0.5)＋2×取L=B=160mmL1=40+e+e'-B-10式中40为空间，e为轴承盖厚度12mmL’＝C1+C2+A+(5-8)＝48mm轴承盖的螺栓采用M104个，查表C1＝16C2=14δ=10为减速器壁厚，B为轴承宽，根据轴承内径，d2＝50mm初选410轴承得宽度B＝31mmL1=40+12+48-31-10=59mmL2=B+△3＋△2△3轴承端面到箱体内壁的距离取△3＝5mmB＝27mm△2齿轮到箱体内壁的距离△2＝10mmL2＝31+5+10＝46mmL3齿轮的厚度b1=10.6mm，L3=b1=106mmL4轴环长度1.4hh==5×5＝7mm取8mmL5=3+(2～3)＝27+(2～3)＋10＝40mmL总＝160+59+46+106+8+40＝419mm3、低速轴的结构设计〔1〕初选轴径，d==54mm取d=55mmd1=60mmd2=65mmd3=75mmd4=85mmd5=65mmL(d)安装联轴器L1(d1)安装轴承压盖L2(d2)安装轴承套筒和轴承L3(d3安装齿轮L4(d4)安装轴环用于定位L5(d5)安装抽承〔2)计算各段长度安装联轴器，采用弹性柱销联轴器。选择联轴器，TC＝KA××990＝1188N查附表6-3选联轴器型号为HL4联轴器L＝112mmL1＝40+e+V-B-1040为安装轴承盖螺栓空间长度，e为轴承压盖的厚度，e=12mm，L'前边计算过，L'＝48mm，B轴承宽度选413轴承，宽度B=37mmL1=40+12+48-37-10=53mmL2=B+△3+△2=37+5+10=52mmL3=b2=96mmL4=1.4hh==5×5=7mm，取L4=8L5=B+(2～3)=37+2=39mm总长L总=L+L1+L2+L3+L4+Ll5=53+52+96+8+39+112=360mm4、轴的强度校核〔1〕高速轴：FT1=6562.5NFr1=2388NQ=3372Na=b=①画水平面受力图，求约束反力，RAH、RBHεmA＝ORBH×〔B+C)-FT1×b=ORBH=3331NRAH=FT1-RBH=3231N②画出水平面弯矩图MDH=RAH×B=3231×83.5=269.8Nm③画出铅垂面受力图，求约束反力，RAV,RBVεMA＝OQ×A+RBV×(B+C)-Fr1×b=ORBV=-1955④画出铅垂面弯矩图。CADBMD＝RBV×C=1995×75MD=158MA=Q×A=3372×159.5MA=521⑤求合成弯矩MD==⑥求当量弯矩值MDe==⑦求危险截面处的轴直径d≥mm高速轴按装齿轮处的轴径d3＝60mm>58mm此轴设计合理。(2)低速轴的强度校核。前面已算出：Ft2=Ft1=6562.5NFr1=Fr2=2388Nb=①画出水平面受力图求约束反力RAH，RBHεMB=0RAH×(A+B)-Ft2×b=0εF=0RBH=Ft2-RAH=3211.9N②画出水平面弯矩图MCH=RAH×A③画出铅垂面受力图εMB=0RAV×(A+B)-Fr2×b=0εFr=0④画出铅垂面弯矩MCV=RAV×a=⑤求合成弯矩MCMC==288.8Nm⑥求当量弯矩值MECMeC=⑦求危险处轴径dd=71.6＜75适宜可平安工作选滚动轴承由于减速器两班工作，载荷均匀，胶带输送机是通用机械，轴上安装直齿轮，所以选深沟球轴承。前面初选410，413高速轴轴承校核.1、求轴承所受的径向力FrA，FrBFrA=FrB=2、计算所需的径向动负荷值，根据教材〔9-4〕式Cr=式中FgT取1n=n1=323.3ε＝3p=8323NLH'=300×16×2＝9600hCI=查教材附表〔5-1〕410轴承CI=71应选用410轴承联轴器及键的选择1、联轴器选型前面已选出HL4联轴器查得TN=1250N/m＞T2=990N/m[n]=4000r/min＞n2=98.8r/min联轴器选择符合要求2、键的选择〔1〕联轴器处键的选型与校核由于联轴器处的轴颈为55mm.键由45#钢制做而成，选普通圆头A型平键查教材δP＝130N/mm2查附表〔4-1〕得b×h=16×10联轴器处的轴长112mm键长100mm校核根据式δp≥＜135N/mm2此键适宜16×100GB1096-79(2)大齿轮处的键选型与校核根据大齿轮轴径d3=75mm宽度l=96mm查附表〔4-1〕选键b×h=22×14选键长为85mm查表δp＝135N/mm2校核根据式：δp≥＜135N/mm2键为22×85GB1096-79此键适宜箱体设计为了便于齿轮等的装配箱体采用水平剖分式，剖分面与轴线平面重合，将箱体分为底座与箱盖两局部。箱体采用铸造结构，材料选用HT200，这是由于灰口铸铁性能好，易于切削加工减震性能好。箱体各局部尺寸的设计计算〔见下表〕2.6减速器润滑及密封的选择减速器为闭式齿轮传动系统，其润滑方式根据教材V==1.22m/s<12齿轮圆周速度v12m/s,蜗杆圆周速度v10m/s时,常采用浸油润滑,所以齿轮采用油池润滑，大齿轮浸入油中一个全齿高，查教材〔11-6〕齿轮润滑油粘度为118cst，查机械设计手册表〔8-7〕，采用抗氧防锈工业齿轮油N220(SY1172-86)2.轴承润滑根据教材表〔10-2〕d高速轴轴承内径n高速轴转速d×n=50×323.3=16165<mm．r/min采用脂润滑，查GB7324-87手册用通用锂基润滑脂ZL-1由于周径圆周速度<4～5m/s,所以轴承密封采用油毡密封按JB/ZQ4606-86.高速轴、