带式输送机传动装置设计

带式输送机传动装置设计带式输送机传动装置设计/带式输送机传动装置设计湖南人文科技学院课程设计报告课程名称：机械设计课程设计设计题目：带式输送机传动装置系别：能源及机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：2014级机械二班学生姓名:王斌、邹良波、张恒、张帅、徐明强学号:14428213、14428235、14404111、14428206、14428202起止日期:2016.12.12~2016.12.26指导教师:教研室主任：郝前华指导教师评语：指导教师签名：年月日成绩评定项目权重成绩王斌张帅徐明强周良波张恒1、设计过程中出勤、学习态度等方面0.22、课程设计质量及答辩0.53、设计报告书写及图纸规范程度0.3总成绩教研室审核意见：教研室主任签字：年月日教学系审核意见：主任签字：年月日 带式输送机传动装置摘要：机械设计课程是培养学生机械设计能力的技术基础课。课程设计是“机械设计”课程重要的实践环节齿轮传动是应用极为广泛和特别重要的一种机械传动形式，它可以用来在空间的任意轴之间传递运动和动力，然而带式输送机是连续运输机的一种，连续运输机是固定式或运移式起重机运输机中主要类型之一。其运输特点是形成装载点之间的连续物流料流，靠连续物料流的整体运动来完成物流从装载点到卸载点的输送。在工业、农业、交通等各企业中，连续输送机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线不可缺少的组成部分.关键词：减速器；齿轮；带式输送机 目录引言…………………………11.传动装置总体设计方案…………………21.1方案的设定…………21.2电动机的选择………………………21.2.1选择电动机类型……………………21.2.2选择电动机容量……………………21.2.3选择电动机转速……………………31.3确定传动装置的传动比…………42.设计V带和带轮……………63.齿轮的设计………………83.1选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数并初选螺旋角β………83.2初步设计齿轮主要尺寸……………83.3齿轮主要几何尺寸…………………93.4校核齿轮弯曲疲劳强度……………103.5结构设计…………114.传动轴的设计…………124.1轴的设计…………124.2齿轮轴的设计……………………114.3滚动轴承的校核…………………195.键联接的设计……………206.箱体结构的设计…………217.润滑密封设计……………23参考文献……………………24致谢…………………………25附录A.齿轮图B.轴承图C.装配图引言带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送皮带、皮带辊筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以及各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。带式输送机可以用于水平运输或倾斜运输，使用非常方便，广泛应用于现代化的各种工业企业中，如：矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中。1.传动装置总体设计方案1.1方案的设定本组设计数据：运输带工作拉力F=2200N。运输带工作速度v=1.1m/s。卷筒直径D=240mm。(1)外传动机构为V带传动。(2)减速器为单级斜齿圆柱齿轮减速器。图1-1传动装置总体设计方案简图1.V带传动2.运输带3.单级斜齿圆柱齿轮减速器4.联轴器5.电动机6.卷筒(3)方案简图如图1-1(4)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。减速器部分为单级斜齿圆柱齿轮减速器，这是单级圆柱齿轮中应用较广泛的一种。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。1.2电动机的选择1.2.1选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，额定电压380V。1.2.2选择电动机的容量工作机的有效功率为(1-1)从电动机到工作机传送带间的总效率为（1-2）可知[7]：：V带传动效率0.96：滚动轴承效率0.99（球轴承）：齿轮传动效率0.97（8级精度一般齿轮传动）：联轴器传动效率0.99（弹性联轴器）：卷筒传动效率0.96所以电动机所需工作功率为（1-3）1.2.3确定电动机转速单级圆柱齿轮减速器传动比[1]而工作机卷筒轴的转速为（1-4）所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有、1000r/min和1500两种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500r/min的电动机[1]。根据电动机类型、容量和转速，选定电动机型号为Y100L2-4[1]。其主要性能如下表：表1-1Y100L2-4型电动机主要性能电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)启动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y100L2-4314302.22.3电动机的主要安装尺寸和外形如下表：图1-2电动机主要安装尺寸和外形图表1-2电动机主要安装尺寸表中心高外型尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD100380×332.5×245160×1401228×608×28.0091.3确定传动装置的传动比见图1-1.1和5之间为=1\*ROMANI轴；1和3之间为=2\*ROMANII轴；3和4之间为=3\*ROMANIII轴；4和6之间为卷筒轴，下列均表示为=1\*ROMANI轴.=2\*ROMANII轴.=3\*ROMANIII轴和卷筒轴。总传动比为(1-5)考虑润滑条件等因素[1]，初定计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴的转速=1\*ROMANI轴=2\*ROMANII轴=3\*ROMANIII轴卷筒轴(2)各轴的输入功率=1\*ROMANI轴 =2\*ROMANII轴=3\*ROMANIII轴卷筒轴(3)各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为=1\*ROMANI轴=2\*ROMANII轴=3\*ROMANIII轴卷筒轴将上述计算结果汇总于下表：表1-3各轴运动和动力参数轴名功率P/kw转矩T/(N·mm)转速n/(r/min)传动比效率=1\*ROMANI轴2.811.88×104143040.95=2\*ROMANII轴2.677.15×104357.54.10.96=3\*ROMANIII轴2.562.82×10587.210.98卷筒轴2.512.76×10587.22.设计V带和带轮电动机输出功率，转速，带传动传动比i=4，每天工作16小时。(1)确定计算功率工作情况系数[1]，故(2-1)(2)选择V带类型由，，选用A型带[1]。(3)确定带轮的基准直径并验算带速1)初选小带轮基准直径选取小带轮基准直径[1]，而，其中H为电动机机轴高度，满足安装要求。2)验算带速因为，故带速合适[1]。3)计算大带轮的基准直径选取[2]，则传动比，从动轮转速(4)确定V带的中心距和基准长度1)由式得，取2)计算带所需的基准长度选取V带基准长度[2]3)计算实际中心距(5)验算小带轮上的包角(6)计算带的根数Z1)计算单根V带的额定功率由和，得[2]。根据，和A型带，得[2]。根据，[2]，于是2)计算V带的根数Z所以取3根。(7)计算单根V带的初拉力的最小值由A型带的单位长度质量[2]，所以应使带的实际初拉力。(8)计算压轴力压轴力的最小值为(9)带轮的结构设计小带轮采用实心式，大带轮为辐条式，取单根带宽为13mm，取带轮宽为35mm[2]。表2-1给出总的参数表参数类型功率V带类型基准直径V带的中心距V基准长度小带轮上的包角带的根数Z单根V带的初拉力的最小值压轴力参数值A型带[1]33.齿轮的设计3.1选定齿轮类型、精度等级、材料、齿数并初选螺旋角β(1)按简图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，载荷较平稳，速度不高，故选用8级精度[3]。(3)材料选择。大小齿轮都选用45钢调质处理，齿面硬度分别为220HBS,260HBS,二者材料硬度差为40HBS[3]。(4)选小齿轮齿数[3]，则大齿轮齿数(5)初选螺旋角β=13°3.2初步设计齿轮主要尺寸(1)设计准则:先由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。(3-1)确定式中各项数值：因载荷较平稳，初选=1.5[3]取[3]；材料的弹性影响系数[3]；取[3]；一般取Zε=0.75～0.88[3]，因齿数较少，所以取由式（3-2）N,[3]；，；取[4]取设计齿轮参数（3-3）修正：查得[9]；；；一般斜齿圆柱齿轮传动取[4]，此处则选取第一系列标准模数3.3齿轮主要几何尺寸：圆整中心距，取则计算分度圆直径和齿宽3.4校核齿根弯曲疲劳强度 (3-4)(1)确定公式内的各计算数值取=0.7，[5]小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限[5]；取弯曲疲劳寿命系数，[5]；计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=1.4，应力修正系数Y=2,有计算载荷系数：查取齿形系数：查得应力校正系数：[5][5](2)校核计算因此齿根弯曲疲劳强度足够。由于齿轮的模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅及齿轮直径（即模数及齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.71并就近圆整为标准值m=2mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。轮齿数，取。这样设计出的齿轮传动，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。3.5结构设计首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜及轴进行安装，故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承和传动轴的设计部分。图3-1齿轮4.传动轴的设计4.1轴的设计(1)输出轴上的功率、转速和转矩由上可知，，(2)求作用在齿轮上的力因已知低速大齿轮的分度圆直径得(3)初步确定轴的最小直径材料为45钢，调质处理。取[6]，于是，由于键槽的影响，故输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。为了使所选的轴直径及联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，取[6]，则：按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，选用LX3型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为[7]。半联轴器的孔径，故取半联轴器长度L=82mm,半联轴器及轴配合的毂孔长度L1=60mm。(4)轴的结构设计1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度图4-3=3\*ROMANIII轴a.为了满足半联轴器的轴向定位要求，由图4-3得，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径；左端用轴端挡圈定位。半联轴器及轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比小，现取。b.初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，选取轴承代号为7009AC的角接触球轴承，其尺寸为[7]，故；而。c.取安装齿轮处的轴端Ⅳ-Ⅴ的直径[7]；齿轮的左端及左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的跨度为55mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。d.轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面及半联轴器右端面间的距离，故。e.取齿轮距箱体内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，大齿轮轮毂长度，则至此，已初步确定了轴的各段和长度。2)轴上零件的周向定位轮、半联轴器及轴的周向定位均采用平键联接。我们按查得平键的截面[8]，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮及轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂及轴的配额为H7/n6；同样，半联轴器及轴的连接，选用平键为，半联轴器及轴的配合为H7/k6。滚动轴承及轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。3)确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为[8]。(5)求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表：表4-1截面C处的MH、MV、及M的值载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩，扭矩T图4-1轴的弯矩图图4-2轴的扭矩图(6)按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据表4-1的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力。前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由[8]，因此，故安全。(7)精确校核轴的疲劳强度1)判断危险截面由图4-1、4-2可以看出，截面A、Ⅱ、Ⅲ、B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A、Ⅱ、Ⅲ、B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面Ⅳ和Ⅴ处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面Ⅴ的应力集中的影响和截面Ⅳ的相近，但截面Ⅴ不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面Ⅵ显然更不必校核。截面Ⅳ为危险截面，截面Ⅳ的左右两侧均需校核。2)截面Ⅳ左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面Ⅳ左侧的弯矩M为截面Ⅳ上的扭矩T为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力弯曲正应力为对称循环弯应力，，扭曲切应力为脉冲循环应变力,轴的材料为45钢，调质处理，，，[9]截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及，因，，可得：，[9]又经插值可得轴的材料的敏性系数为，[9]故有效应力集中系数为已知[10]，扭转尺寸系数[10]按磨削加工，由，[10]轴未经表面强化处理，即[10]，则综合系数为已知碳钢的特性系数[10]，取，取于是，计算安全系数值，则故可知其安全。3)截面Ⅳ右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面Ⅳ右侧的弯矩M为截面Ⅳ上的扭矩T截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力弯曲正应力为对称循环弯应力，，扭转切应力为脉冲循环应变力，,过盈配合处的，取[10]，用插值法得，轴按磨削加工，由，[10]，故得综合系数为所以轴在截面Ⅳ右侧的安全系数为故该轴在截面Ⅳ右侧的强度也是足够的。4.2齿轮轴的设计(1)输出轴上的功率、转速和转矩由上可知，，(2)求作用在齿轮上的力因已知低速小齿轮的分度圆直径得716.4N(3)初步确定轴的最小直径材料为45钢，调质处理。取C=120[11]，于是的影响，故图4-4齿轮轴横截图输出轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取，根据带轮结构和尺寸，取。(4)齿轮轴的结构设计1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a.为了满足带轮的轴向定位要求，由图4-3得，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径；b.初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，选取轴承代号为7007AC的角接触球轴承，其尺寸为[6]，故；而。c.由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端Ⅴ-Ⅵ的直径，。轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。d.轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面及半联轴器右端面间的距离，故。e.取齿轮距箱体内壁的距离[12]，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，则至此，已初步确定了轴的各段和长度。2)轴上零件的周向定位带轮及轴的周向定位均采用平键连接。查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为[13]。滚动轴承及轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。3)确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端圆角[13]。4.3滚动轴承的校核轴承的预计寿命(1)已知，两轴承的径向反力由选定的角接触球轴承7009AC，轴承内部的轴向力 (2)由输出轴的计算可知因为，故轴承Ⅱ被“压紧”，轴承Ⅰ被“放松”，得：(3)，，已知[13]，由于，故;,故(4)计算当量载荷、取[13]，则(5)轴承寿命计算由于，取，取[14]，角接触球轴承，取，取7009AC型角接触球轴承的[7]，则故满足预期寿命。5.键联接设计(1)带轮及输入轴间键的选择轴径，轮毂长度，选A型平键，其尺寸为，，(GB/T1095-2003)[14]。(2)输出轴及齿轮间键的选择 轴径，轮毂长度，选A型平键，其尺寸为，，(GB/T1095-2003)[14]。(3)输出轴及联轴器间键的选择轴径，轮毂长度，选A型平键，其尺寸为，，(GB/T1095-2003)[14]。6.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用H7/is6配合。(1)机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。(2)考虑到机体内零件的润滑，密封散热因其传动件速度小于12m/s，故采用浸油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于40mm。为保证机盖及机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为。(3)机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便。(4)对附件设计1)视孔盖和窥视孔:在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔及凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固。2)油螺塞:放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不及其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。3)油标:油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。4)通气孔:由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。5)位销:为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。.表6-1减速器机体结构尺寸名称符号计算公式结果箱座壁厚10箱盖壁厚18箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目查手册[15]4轴承旁联接螺栓直径M12机盖及机座联接螺栓直径=（0.5~0.6）M8轴承端盖螺钉直径=（0.4~0.5）M8视孔盖螺钉直径=（0.3~0.4）M5定位销直径=（0.7~0.8）6，，至外机壁距离查表11-2[15]161814，至凸缘边缘距离查表11-2[15]2216外机壁至轴承座端面距离=++（8~12）48大齿轮顶圆及内机壁距离>1.210齿轮端面及内机壁距离>11机座肋厚m轴承端盖外径D2D2=D+（5~5.5）1157.润滑密封设计对于单级斜齿圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30=34。所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。从密封性来讲为了保证机盖及机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安装