带式输送机传动装置设计毕业设计

本科生毕业论文(设计)带式输送机传动装置设计 学 院 电气信息工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级五班 学 号4708110147学 生 姓 名 联 系 方 式15893776265指 导 教 师 职称： 2015年 04 月1 独 创 性 声 明本人郑重声明：所呈交的毕业论文（设计）是本人在指导老师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以注释和致谢的地方外，论文（设计）中不包含其他人已经发表的研究成果。与本研究成果相关的所有人所做出的任何贡献均已在论文（设计）中作了明确的说明并表示了谢意。签名：_ _年_月_日授权声明本人完全了解许昌学院有关保留、使用本科生毕业论文（设计）的规定，即：有权保留并向国家有关部门或机构送交毕业论文（设计）的复印件和磁盘，允许毕业论文（设计）被查阅和借阅。本人授权许昌学院可以将毕业论文（设计）的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文（设计）。本人论文（设计）中有原创性数据需要保密的部分为（如没有，请填写“无”）： 学生签名： 年月日指导教师签名： 年月日2带式输送机传动装置设计摘 要 带式输送机又称胶带输送机广泛应用于家电、电子、电器、机械、烟草、注塑、邮电、印刷、食品等各行各业，物件的组装、检测、调试、包装及运输等。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。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带式输送机还应用于建材、电力、轻工、粮食、港口、船舶、冶金、煤炭交通等方面。它具有输送量大、结构简单、维修方便、成本低通用性强等特点。主要由机架、输送带、托辊、滚筒、张紧装置、传动装置等组成。对于带式输送机来说，传动装置是其重要的组成部分。因此传动装置的好坏对于带式输送机具有重要意义。一个好的传动装置可以使输送机安全高效地进行工作。关键词： 带式输送机；传动装置；应用3English SubjectABSTRACT Is also called the belt conveyor belt conveyor is widely used in household appliances, electronics, electrical appliances, machinery, tobacco, molding, post and telecommunications, printing, food and so on all walks of life, objects of assembly, testing, debugging, packaging and shipping, etc. It can be material in certain transportation on-line, from the original material feeding point to the final discharge point is formed between a material conveying process. It can break bulk material transporting, can also be transmitted into items. Can be used for horizontal transportation or tilted, use very convenient, is widely used in modern all kinds of industrial enterprises in the belt conveyor is used in building materials, electric power, light industry, food, ports, ships, metallurgy, coal, transportation, etc.It has a large throughput, simple structure, convenient maintenance, low cost, high universality, etc. Is mainly composed of frame, conveyor belt, roller, roller, tensioning device, transmission device, etc. For belt conveyor, the transmission device is an important part of it. So the stand or fall of transmission device for a belt conveyor is of great significance. A good driving device can make the conveyor to work safely and efficiently Key words：Belt conveyor; Transmission device; Application 4目录前言 11.传动方式的选择22.电动机的选择22.1电动机类型选择22.2计算电动机的功率22.3电动机转速计算33.计算总传动比并分配各级传动比33.1总传动比的计算33.2分配各级传动比33.3各轴转速、功率和扭矩的计算34.传动零件的设计计算44.1V带传动的设计计算44.2单级圆柱齿轮传动的设计计算55. 传动轴的设计计算76.滚动轴承的选择及校核计算117.键连接的选择及校核计算138.润滑与密封14参考文献15附录16 致谢175 带式输送机传动装置设计 前 言带式输送机是工业生产中常用的传动机构，其传动机构多采用V带传动和齿轮传动结合。近二十年年来，我国带式输送机有了很大发展，对带式输送机的关键技术研究和新产品开发取得了可喜得成果。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以及其核心部分传动装置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，成功研制了多种软件启动和制动装置以及以PLC为核心的可编程电控装置。国外带式输送机技术发展很快，其主要表现在两个方面:一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大，如高倾角带输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种类型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高速带等大型带式输送机已成为发展的主要方向，其核心技术是开发应用了带式输送机传动装置动态分析与监控技术，提高了带式输送机的运行性能和可靠性。本次我采用的还是V带传动和齿轮传动相结合，因为这种传动既可以满足传动比要求同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能使用大启动转矩工作要求，结构简单，成本低，便于维护。1.传动方式的选择根据设计和实际工作要求选择V带传动和齿轮传动相结合的传动方式。外传动采用一级带传动，内传动采用单级圆柱减速器齿轮传动。这种传动方式不仅可以满足传动比的要求，还具有结构简单、成本低、便于维修等优点。其结构简如图1-1所示。图1-1初始数据Fw(N)Vw(m/s)Dw(mm)20002.03002. 电动机的选择2.1电动机类型选择：根据设计和工作要求选择Y系列常用三相异步电动机2.2计算电动机的功率 电动机工作时所需的功率Pw（kW）按下面公式计算:=4.0kw 电动机的功率P0= 其中为电动机到传动装置的总功率： =带2轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9820.970.990.96=0.885 所以P0=4.52kw 2.3电动机转速计较滚筒工作转速n筒=601000V/（D） =6010002.0/（270） =141.54r/min 取V带传动比i带=24 取一级圆柱齿轮减速器传动比i齿轮=35 传动装置的总比i总=620 所以电动机转速范n=in筒=（620）141.54=849.242830.8r/min.2.4根据以上数据选择转速为n=1500r/min的Y132M-4电动机，电动机的主要参数如表型号额定功率/kw满载转速r/min额定转矩最大转矩Y132M-45.014402.22.03. 计算总传动比并分配各级传动比 3.1总传动比的计算：i总=n电动/n筒=1440/141.54=10.17 3.2分配各级传动比 根据一级圆柱齿轮减速器传动比i齿轮=35合理，取i齿轮=4由于i总=i齿轮i带所以i带=i总/i齿轮=10.17/4=2.543.3各轴转速、功率和扭矩的计算 1)转速：n0=n电机=1440r/min n1=n0/i带=1440/2.54=566.93r/min n2=n0/i齿轮=1440/4=360r/min n3=n2=360r/min 2)功率：P0=P工作=4.52kw P1=P0带=4.520.96=4.34kw P2=P1齿轴=4.340.970.98=4.13kw P3=P2轴联=4.130.980.99=4.01kw 3）扭矩：T0=9550P0/n0=95504.52/1440=29.98N.m T1=9550P1/n1=95504.34/566.93=73.11N.m T2=9550P2/n2=95504.13/360=109.56N.m T3=9550P3/n3=95504.01/360=106.38N.m 4.传动零件的设计及其计算 4.1V带传动的设计计算 1）V带类型的选择：根据工作条件查教材表8.9取KA=1 所以PC=KAP0=14.52=4.52kw 根据n=1440r/min，PC=4.52kw查教材图8-10可知选用A型V带 2）确定V带轮基准直径： 由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为63100mm 则取dd1=90mmdmin=63 dd2=n1/n2dd1=1440/566.9390=229mm 由课本P74表5-4，取dd2=230mm 实际从动轮转速n2=n1dd1/dd2=144090/230 =563.48r/min 转速误差为：（n2-n2）/n2=（566.93-563.48）/566.93 =0.0061200（所以合适）5）确定V带的根数查表用插值法求得单根V带的基本额定功率P0=1.91kW，按A型带和dd1查得 n1=1200r/min与n1=1460r/min时，P0的值分别为1.66、1.93，当n1=1400r/minP0=1.66+(1.93-1.66)/(1460-1200)x(1440-1200) =1.909kW用插值法求得增量功率P0=0.168kW用插值法求得包角系数K=0.95带长修正系数kL=0.99由式下面公式计算得 ZPc/( P0+P0) KkL =4.52/(1.91+0.168)x0.95x0.99=2.04 取Z=3根6)轴上压力计较 单根V带初拉力： F0=500PC/（ZV）（2.5/K-1）+qV2 =5004.52/（36.78）(2.5/0.96-1)+0.16.782N =182.84N 其中q=0.1kg.m 所以可以求得轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin（1/2）=23182.84sin（165.250/2）=1087.96N4.2单级圆柱齿轮的计划比较 1）齿轮材料及精度的选择 考虑到本齿轮传动没有特殊要求，所以可以使用普通齿轮材料，又因为要求小齿轮的齿面硬度大于大齿轮的齿面硬度30HBS50HBS的要求，所以选择材2SiMn为小齿轮的材料,取齿面硬度区间为217286HBS，而大齿轮则使用45钢，正火处理，齿面硬度220HBS根据教材选择7级精度。齿面精糙度Ra1.63.2m 2)按齿面打仗疲劳强度计划齿轮由前面计较可知传动比i齿轮=4 小齿轮的齿数取Z1=20。则大齿轮齿数： Z2=i齿轮Z1=420=80 则齿轮传动现实传动比I0=80/20=4 齿数比：u=I0=4，按照表格取d=0.9 3)转矩T1 转矩T1=9.55106P1/n1=9.551064.13/360 =109559.72Nmm 4)许用接触应力H H= HlimZNT/SH，查资料的： HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa 由讲义查表得打仗委靡的寿命系数 ZNT1=0.92 ZNT2=0.98依照经常使用齿轮的一样平常靠得住性要求安全系数SH=1. H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.92/1.0Mpa =524.4MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa =343Mpa载荷系数k取k=1 所以d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.431109559.72(4+1)/0.93 34321/3=91.55mm 齿轮模数：m=d1/Z1=91.55/20=4.58mm 按照课本取齿轮尺度模数：m=5mm5) 齿根曲折疲劳强度校核校核公式如下所示 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH先举行有关参数的计较分度圆直径的确定：d1=mZ1=520mm=100mm d2=mZ2=580mm=400mm 齿宽的确定：b=dd1=0.9100mm=90mm，齿宽取b=90mm， b1=90mm 6)齿形系数YFa和应力修正系数YSa 根据齿数Z1=20,Z2=80查相应表可得：YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.24 YSa2=1.70,许用弯曲应力F F= Flim YSTYNT/SF 查设计表可知：Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa YNT1=0.88 YNT2=0.9取试验齿轮的应力修正系数YST=2，安全系数SF=1.257)经由过程公式计较两轮的许用弯曲应力可知：F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa校核疲劳强度是否合适：将参数带入下面公式得F1=2kT1/（bm2Z1)YFa1YSa1=21109559.72/（905220) 2.801.55 =21.13Mpa F1=408.32MpaF2=2kT1/（bm2Z2)YFa1YSa1=21109559.72/（905280) 2.241.70 =4.64Mpa F2=302.4Mpa因此齿轮的疲劳强度合适。 8）齿轮传动中心矩a的计算：a=m/2(Z1+Z2)=5/2(20+80)=250mm 9)齿轮的圆周速率V的计算：V=d1n1/（601000）=100360/（601000） =1.884m/s5.传动轴的设计计算 5.1输入轴的计划及其计较 1）材料选择以及轴长度的初步计算：传动轴无特殊要求，因此选用45刚，正火处理。由d115 (4.34/566.93)1/3=22.66mm且考虑到键槽，必须将直径增大5%，所以d22.66(1+5%)mm=23.79mm,所以取d=24mm 2）输入轴结构设计 轴上零件的定位、牢固和装配： 将齿轮装在箱体中央，相对于两轴承对称分布，右边用套筒轴向固定，齿轮左面用轴肩定位，两轴承分别以轴肩和大筒定位，联接以平键作过渡配合固定，使用过度配合固定 3)各段轴的直径和长度的肯定工段：d1=24mm 长度取L1=50mm，由h=2c ，c=1.5mm得：II段轴长:d2=d1+2h=24+41.5=30mm，即d2=30mm 开端选用定7206c型角打仗球轴承，其内径为25mm宽度为16mm 斟酌齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有必然间隔。取套筒长为20mm，经由过程密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并斟酌联轴器和箱体外壁应有必然矩离而定， 为此，取该段长为55mm，安置齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长： L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直径d4=41mm由于c=1.5， h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm长度与右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册 装尺寸h=3.该段直径应取：（30+32）=36mm因此将段设计成阶梯形，左段直径为36mm段直径d5=30mm. 长度L5=19mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=100mm按弯矩复合强度计算分度圆直径：已知d1=100mm转矩：已知T2=73110Nmm所以圆周力：Ft=2T2/d2=273110/30=4874.0N 径向力Fr=Fttan=4874tan200=1764.2N该轴两轴承对称所以有LA=LB=50mm绘制轴受力简图（如图a）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力：FAY=FBY=Fr/2=882.1N，FAZ=FBZ=Ft/2=2437N由对称关系知截面C的弯矩也对称，截面C在垂直面弯矩为MC1=FAyL/2=882.1100/2=44.105Nm绘制水平面弯矩图（如图c）：截面C在水平面上弯矩为：MC2=FAZL/2=2437100/2=121.85Nm 绘制合弯矩图（如图d）：MC=(MC12+MC22)1/2=(44.1052+121.852)1/2=129.59Nm 绘制扭矩图（如图e）：转矩：T=9.55（P2/n2）106=58.55Nm 绘制当量弯矩图（如图f）：转矩产生的扭剪文治武功力按脉动循环变化取=1，截面C处的当量弯矩： Mec=MC2+(T)21/2=129.592+(173.11)21/2=148.79Nm4）校核危险截面C的强度e=Mec/（0.1d33）=148.79/（0.1413）=21.59MPa -1b=60MPa因此该轴强度足够 5.2输出轴的设计及其计算1）材料选择以及轴长度的初次计较：传动轴暂无特殊要求，因此选用45刚，正火处理。取c=115,，由dc(P3/n3)1/3=115(4.13/360)1/3=25.94mm，所以取d=26mm2）轴的结构设计 轴的零件定位、牢固和装配： 齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，右面用套筒轴向定位，齿轮左面用轴肩定位，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位采用键和过渡配合，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 3）各段轴的直径和长度的确定： 斟酌使用7207c型角接球轴承，内径为35mm，宽度为17mm。取套筒长为20mm，经由过程密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并斟酌联轴器和箱体外壁应有必然矩离而定， 为此，取该段长为41mm，安置齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm.计算方法使用弯扭复合强度：分度圆直径：已知d2=400mm转矩：T3=109.56Nm所以圆周力Ft=2T3/d2=2109.56103/400=547.8N径向力Fr=Fttan=547.80.36379=199.4N由两轴承对称可知：LA=LB=49mm支向反力FAX、FAZ：FAX=FBY=Fr/2=199.4/2=99.7NFAZ=FBZ=Ft/2=547.8/2=273.9N由对称关系截面C的弯矩也对称，所以截面C在垂直面弯矩为MC1=FAYL/2=99.798/2=48.85Nm截面C在水平面弯矩为：MC2=FAZL/2=273.998/2=134.21Nm 合成弯矩：MC=（MC12+MC22）1/2=（48.852+134.212）1/2=142.82Nm 计算当量弯矩：取=1，所以Mec=MC2+(T)21/2=142.822+(1109.56)21/2 =180.00Nm 4）校核危险截面C的强度e=Mec/（0.1d）=180.00/(0.1453)=19.75Mpa-1b=60Mpa因此皱的强度也合适6滚动轴承的选择及校核计算6.1输入轴承计划与计较轴承预计寿命为2036524=175200小时 1）已知条件：n=458.2r/min，两轴承径向反力：FR1=FR2=500.2N斟酌使用两轴承为角接触球轴承7206AC型轴承内部轴向，所以FS=0.63FR 则FS1=FS2=0.63FR1=315.1N 2)由于FS1+Fa=FS2 Fa=0任取一端为压紧端，现取1端为压紧端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N 3）系数x、y的求解：FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63，FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63查资料得e=0.68 由于FA1/FR1e所以 x1=1， y1=0 ； 同理FA2/FR2175200h因此寿命符合要求。6.2输出轴承的计划与计较 1)已知：n=76.4r/min ， Fa=0 ， FR=FAZ=903.35N根据前面选用7207AC型角接触球轴承查资料得FS=0.063FR,所以FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N2) 计算轴向载荷FA1、FA2：由于FS1+Fa=FS2 Fa=0所以选取任意一端为压紧端，1为压紧端，2为放松端因此两轴承轴向载荷：FA1=FA2=FS1=569.1N 3)系数x、y的求解：FA1/FR1=569.1/903.35=0.63，FA2/FR2=569.1/930.35=0.63 根据资料可得：e=0.68由于FA1/FR1e 所以 x1=1 ， y1=0同理FA2/FR2175200h因此轴承符合要求7.键联接的选择及校核计较7.1键型选择轴径d1=22mm,L1=50mm查找设计手册选用C型平键，因此相关参数为：A 87 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm ， h=7mm，所以p=4T2/dhl=448000/22742 =29.68MpaR(110Mpa)7.2输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=35mm L3=48mm T=271Nm查找设计手册选A型平键有关参数为：108 GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4271000/35838 =101.87Mpap(110Mpa)7.3输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查找设计手册 选用A型平键参数为：1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mmp=4T/dhl=46100/511034=60.3Mpap8. 润滑与密封 润滑方式的选择： 齿轮采用浸油润滑，轴承适合开设油沟、飞溅润滑。 密封方式的选择： 选用凸缘式端盖方便惊醒调整，并采用闷盖安装骨架式旋转轴唇 型密封圈实现密封。 公式应另起一行，正文中的公式、算式或方程式等应编排序号，公式的编号用圆括号括起，序号标注于该式所在行(当有续行时，应标注于最后一行)的行末。公式可按章节顺序编号或按全文统一编号。公式序号必须连续，不得重复或跳缺。重复引用的公式不得另编新序号。参考文献1李海萍.机械设计基础课程设计.机械工业出版社，2008.2隋明阳.机械设计基础.机械工业出版社，2004.3刘鸿文.材料力学.高等教育出版社，2004.4孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理.高等教育出版社，2006版.5周静卿，张淑娟，赵凤芹.机械制图与计算机绘图.中国农业大学出版社，2004.6濮良贵，陈国定，吴立言.机械设计.高等教育出版社，2013.7秦曾煌，姜三勇.电工学.高等教育出版社，2009.8沈莲.机械工程材料.机械工业出版社，2012.19 致谢我的毕业论文是在岑辉老师的精心指导和大力支持下完成的，他渊博的知识开阔的视野给了我深深的启迪，论文凝聚着他的血汗，他以严谨的治学态度和敬业精神深深的感染了我对我的工作学习产生了深渊的影响，在此我向他表示衷心的谢意。这四年来感谢许昌学院电气信息工程学院及设施及制造及其自动化专业的老师对我专业思维及专业技能的培养，他们在学业上的心细指导为我工作和继续学习打下了良好的基础，在这里我要像诸位老师深深的鞠上一躬！特别是我们的辅导员边隽边老师，虽然她不是我的专业老师，但是在这四年来，在思想以及生活上给予我鼓舞与关怀让我走出了很多失落的时候，“明师之恩，诚为过于天地，重于父母”，对边老师的感激之情我无法用语言来表达，在此向边老师致以最崇高的敬意和最真诚的谢意。感谢这三年来我的朋友以及201级机械设计制造及其自动化五班的三十多位多位同学对我在生活和工作上支持和关心。四年来我们真心相待，和睦共处，不是兄弟胜是兄弟！正是一路上有你们我的求学生涯才不会感到孤独，马上就要各奔前程了，希望你们有好的前途，失败不要灰心，你的背后永远有机械五班这个大家庭。最后我要感谢我的父母，你们生我养我，纵有三世也无法回报你们，要离开你们出去工作了，我在心里默默的祝福你们平安健康，我不会让你们失望的，会好好工作回报社会的。 20