胶带式运输机传动装置设计 毕业设计.doc

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1、 胶带式运输机传动装置设计 学生姓名： 指导老师： 摘要 胶带式输送机是连续运行的运输设备，在冶金、采矿、动力、建材等重工业部门及交通运输部门中主要用来运送大量散状货物，如矿石、煤、砂等粉、块状物和包装好的成件物品。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠,易于实现自动化、集中化控制,特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。本次毕业设计的课题是基于Solidworks的圆锥-圆柱齿轮减速器三维装配体建模，研究的主要方向是机械工程及自动化。在各个基本零件运动的特点的基础上，引入创新

2、的思维和概念，对零件进行组合以达到设计要求。本毕业设计共包括四大块的内容：首先是传动装置的设计计算，其次是Solidworks的简单简介，再次，也是本论文的重点即主要零件的三维造型，最后，是运动仿真。本次设计的主旨是以机械设计课程设计为主线，加入创新意识，完成圆锥-圆柱齿轮减速器三维装配体建模，最终完成毕业设计要求。 关键词：胶带式 运输机 传动装置 设计计算 1 选择电动机 1.1 选择电动机的类型 Y系列（IP44）电动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防止铁屑、灰尘等进入电动机内部的特点，适用于电源电压为380且无特殊要求的机械上，如机床、泵、风机、运输机、搅拌机等。1.

3、2选择电动机容量 电动机所需的功率为： （其中：为电动机功率，为负载功率，为总效率。） 传动效率分别为： 联轴器的效率： 滚动轴承效率： 锥齿轮传动效率： 圆柱齿轮传动效率： 卷筒效率： 传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率只之乘积,即： 负载功率: 折算到电动机的功率为:1.3 确定电动机转速卷筒轴工作转速为：查机械设计课程设计表3-2得：锥齿轮单级传动比，圆柱齿轮单级传动比，则总传动比范围为。所以电机的转速可选范围为：则符合这一范围的同步转速有7501000和1500.所以可供选择的的电机如表1-1： 表1-1 电动机参数序 号电动机型号额定功率()满载转速（）堵转转矩最大转

4、矩 质量 ()额定转矩额定转矩1Y160M2-85.57202.02.01192Y132M2-65.59602.02.0843Y132 S-45.514402.22.368 综合考虑电动机额定功率、满载转速、最大转矩质量等和传动装置的尺寸和减速器的各级传动比，可以选择电机型号为Y132M2-6，其主要性能参数如上表的第2种电动机。 2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 2.1减速器各级传动比减速总传动比为：高速级锥齿轮的传动比： 低速级圆柱齿轮的传动比： 2.2计算各轴的动力和动力参数 各轴的转速： 电动机轴： 轴： 轴： 轴： 卷筒轴： 各轴的输入功率： 轴： 轴： 轴： 卷筒轴： -轴的

5、输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.98.各轴的输出转矩电动机的输出转矩： 轴： 轴： 轴： 卷筒轴： -轴的输出转矩则分别为各轴的输入输入转矩乘轴承效率0.98.运动动力参数计算结果整理于表2-1： 表2-1 各轴运动参数轴名功率 转距转速传动比效率输入输出输入输出电机轴4.84248.1796010.99轴4.794.6948.6647.69960轴4.514.4290.6588.84497.461.980.94轴4.294.20347.29340.34124.374.00 0.95卷筒轴4.163.99343.96330.2124.3710.97 3 传动件的设计计算 3.1 高速级锥

6、齿轮的设计计算 已知输入功率，小齿轮转速960r/min，齿数比=1.98，由电动机驱动，工作寿命8年，4年1次大修，2年1次中修，半年1次小修，单班制，连续单向运转,工作时有轻微振动，室内，灰尘较大，一般机械厂生产制造，小批量。 选用8级精度(GB10095-88) 由机械设计（第四版）表12-7选择小齿轮材料为(调质)，平均硬度为260HB，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为230HB。选小齿轮齿数，大齿轮齿数. 取 此时传动比载荷系数 ： 使用寿命 由表12.9 动载系数 由图12.9 齿间载荷分配系数 由表12.10 估计 齿向载荷分布系数 由表12.20 齿间载荷分布系数 小齿轮的转

7、矩 选齿宽系数 节点区域系数 由图12.16 由机械设计（第四版）图12.17b、c按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限 由机械设计（第四版）表12.12查得材料的弹性影响系数计算应力循环次 由机械设计（第四版）图12.18取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1.05，得 试算小齿轮大端分度圆直径，代入中较小的值 计算圆周速度v 计算传动主要尺寸 模数 取标准模数 实际分度圆直径 锥距 齿宽 取 分度圆锥角 齿根弯曲疲劳强度校核 重合度系数 齿间载荷分配系数 载荷系数 由机械设计（第四版）图12.30查得 齿形系数 应力校正系数

8、图12.31 由图12.23c查得小大齿轮的弯曲疲劳强度极限分别为 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 尺寸系数图12.24 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数，得 验算 满足弯曲强度要求 3.2 圆柱齿轮设计计算 运输机为一般工作机器，速度不高，选用8级精度(GB10095-88) 材料选择 选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为260HB；大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HB。 选小齿轮齿数，大齿轮齿数 选取螺旋角。初选螺旋角 小齿轮的转矩 选齿宽系数 由表12.16选取 由图12.17c可知接触疲劳极限 初步计算的许用接触应力 初步计算的小齿轮直径 取 初取齿宽 圆周速度 模

9、数 取标准模数 使用系数 由表12.9 动载系数 由图12.9 齿间载荷分配系数 由表12.10 由此得 齿向载荷分布系数 由表12.11 载荷系数 由表12.12查得材料的弹性影响系数 节点区域系数 由图12.16 重合度系数 因 取 故 螺旋角系数 接触最小安全系数 计算应力循环次数 由图12.18取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1.05，得验算 确定主要传动尺寸 取 齿根弯曲疲劳强度验算 齿形系数 由图12.21 应力修正系数 由图12.22 重合度系数 螺旋角系数 所以取 齿间载荷分配系数 由表12.10 齿向载荷分布系数 由图12.14 载荷系

10、数 弯曲疲劳极限 由图12.23c 弯曲最小安全系数 弯曲寿命系数 由图12.24 尺寸系数 由图12.24 许用弯曲应力 验算 4 减速器结构设计 减速器结构尺寸如表4-1： 表4-1 减速器结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸关系/箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径16地脚螺钉数目6轴承旁联接螺栓直径12机盖与机座联接螺栓直径10联接螺栓的间距180轴承端盖螺栓直径8视孔盖螺钉直径6定位销直径8、到外箱壁距离22、18、16、至凸缘边缘距离20、18轴承旁凸台半径16凸台高度50外箱壁至轴承座端面距离40大齿轮顶圆与内箱壁距离14齿轮端面与内箱壁

11、距离13轴承端盖外径112、120、140轴承端盖凸缘厚度10轴承旁联接螺栓距离113、147、155箱盖肋板厚7箱座肋板厚7 5 轴的设计计算 5.1 高速轴的计算 已知 高速级小圆锥齿轮的分度圆半径 而 圆周力、径向力及轴向力的方向如图5-1所示 图5-1 高速轴受力方向及弯矩图 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据表15-3，取，得，输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与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，查表14-1，由于转矩变化很小，故取，则 联轴器与轴之间周向定位采用键连接，对直径 的轴，有一个键槽时，轴径增大7%

12、，。 故选LT6型弹性套柱销联轴器，其公称转矩为。主动端：Y型轴孔，A型键槽，半联轴器的孔径，；从动端：Y型轴孔，A型键槽，半联轴器的孔径，。则由半联轴器确定，。 拟定轴上零件的装配方案见图5-2 图5-2 轴上零件装配图 为了满足半联轴器的轴向定位，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，选用单列圆锥滚子轴承，根据GB/T 297-1994, ，则初步选圆锥滚子轴承30208，其基本尺寸为，而取。这对轴承均采用轴肩进行轴向定位，根据GB/T 297-1994，30208型轴承的安装尺寸，因此取。 为了使轴具有较大刚度，两轴承支点距离不宜过小，

13、一般取，故取，所以。圆整取。小锥齿轮的悬臂长度。右边轴承右端面采用轴套定位，取。 取安装齿轮处-轴段的直径，齿轮轴孔深度取；为使套筒可靠地压紧轴承，轴承与锥齿轮间隔一轴套，取。 轴承端盖的总宽度为。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故 。圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；半联轴器的轴向定位采用平键连接，按查表14-26得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为 ，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的

14、，此处选轴的尺寸公差为k6。 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 轴上载荷大小如表5-1： 表5-1 轴上载荷大小载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 根据上表中的数据及轴的单向旋转，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），由机械设计（第四版）表15-1查得故安全。 5.2 中间轴的设计先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为，调质处理。根据机械设计（第四版）表15-3，取，得，中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和。轴上零件的装配方案见下图5-3： 图5-3 轴上零件装配方案 因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求

15、并根据，根据GB/T 297-1994，初选圆锥滚子轴承30207，其尺寸为，。 这对轴承均采用套筒进行轴向定位，根据GB/T297-1994，30207型轴承的安装尺寸，因此取套筒与轴承端面相接处外径为。 安装小圆柱斜齿轮的宽度，为使其右端能用轴套定位，轴段，取轴径。 锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，试取，则轮毂宽度，取，为了使套筒端面可靠地压紧端面，此轴段应略短于轮毂长，故取。 齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则取轴环处的直径为，轴环宽度，。 箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，则取另取。 圆锥齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计课程设计表14-26查得平键截面，键槽用键槽铣刀

16、加工，长为，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；圆柱齿轮的周向定位采用平键连接，按由机械设计课程设计表14-26查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为。确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 5.3 低速轴的设计计算 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与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，查机械设计表14-1，由于转矩变化很小，

17、故取，则 根据GB/T5014-2003，选LX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500，取半联轴器的孔径，故取，选Y型半联轴器，长度。 轴上零件的装配方案见图5-4： 图5-4 低速轴轴上零件装配方案 为了满足半联轴器的轴向定位，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径，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-段的长度应比略短些，现取。 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，可选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，根据GB/T 276-1994，初选深沟球轴承6012，其尺寸为，而。轴承右端采用轴肩进行轴向定位，查得6012型轴承的定位轴肩轴径，因此取；齿轮右端和右轴承

18、之间采用套筒定位，已知齿轮轮毂的宽度为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。取，齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度，故，则轴环处的直径为。轴环宽度，取。 轴承端盖的总宽度为20，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求，求得端盖外端面与半联轴器右端面间的距离，故取 ；为保证圆柱斜齿轮能正对啮合，取轴段。 根据中间轴长度及箱体一小圆锥齿轮中心线为对称轴，得齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。对齿轮的定位，按由机械设计表6-1查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键，

19、半联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为6。 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 6 校核轴承寿命 6.1输入轴上轴承校核 单列圆锥滚子轴承30208，查表8-159， 得 则内部轴向力 所以 ， 则 对减速器，由机械设计课本表13-6，取动载荷系数， 因 大修期为3年，预期寿命为，故合格。 6.2 中间轴上轴承校核 单列圆锥滚子轴承30207，查表8-159，得 则内部轴向力 所以 ， 则 对减速器，由机械设计课本表13-6，取动载荷系数， 因 大修期为3年，预期寿命为，故合格。 6.3 输出轴上轴承校核 深沟球轴承6012，查表8-158，

20、得 则内部轴向力 所以 即 由查表8-158得， 故 由查表8-158得， 故 对减速器，由机械设计课本表13-6，取动载荷系数， 因 大修期为3年，预期寿命为，故合格。 7 键联接的选择及校核计 7.1输入轴键计算 半联轴器与输入轴连接处选用普通平键尺寸为，载荷平稳 ，可选， 则键联受到的应力为： 故满足要求。 锥齿轮与轴连接处选用普通平键尺寸为，则键联接受到的应力为： 故满足要求。 7.2 中间轴键计算 大锥齿轮与轴连接处选用普通平键尺寸为，则键联接受到的应力为： 故满足要求。 小圆柱齿轮与轴连接处的键尺寸为，则键联接受到的应力为： 7.3输出轴键的计算 大圆柱齿轮与输出轴连接处选用普通平

21、键尺寸为，则键联接所能传递的转矩为： 故满足要求。 联轴器与输出轴连接处选用普通平键尺寸为，则键连接所能传递的转矩为： 8 减数器的润滑方式和密封类型的选择 8.1减速器的润滑方式 圆锥齿轮圆周速度为 圆柱齿轮圆周速度为 可采用浸油润滑，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。 8.2 轴承的润滑 减速器中轴承的润滑可以采用之润滑和油润滑，当侵油齿轮的圆周速度时，齿轮不能有效的把油有飞溅到箱壁上，此时轴承通常采用脂润滑；当浸油齿轮的圆周速度时，齿轮能将更多的油飞溅到箱壁，此时滚动轴承通常采用油润滑，也可采用脂润滑。脂润滑易于密封，结构简单，维护方便。

22、所以该减速器的轴承采用脂润滑，为防止箱内润滑油进入轴承室内，同时也防止轴承室中的润滑脂流入箱内，通常在箱体轴承箱座内一侧装设甩油环。 8.3 轴承的密封该减速器轴承采用毡圈密封，毡圈密封结构简单，主要用于之润滑和接触面速度不超过。 9 三维设计 9.1 三维建模软件 SolidWorks提供了良好的的、基于特征的实体三维建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁、抽壳、特征阵列及打孔等一系列操作来实现各种产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，可用拖拽方式实现实时的设计修改。三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、和管线生成路径。 在SolidWorks中，当生成新零件时，你可以直接参考

23、其他零件并保持这种参考关系。在装配环境里，可以方便地修改零部件。对于超过一万个零件的大型装配体，SolidWorks的性能得到很大的提高。SolidWorks可动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。SolidWorks提供生成完整的、车间认可的工程图的工具。工程图是相关的，当修改图纸时，三维模型、各视图、装配体也会自动更新。本次设计关于三维设计的重点是绘制二维装配图及主要零件的三维建模及总体装配，内容包括掌握基本零件的运动规律，锥齿轮和斜齿轮的设计，低速轴的设计以及各种其他零件的设计选取，合理设计各个零件，使设计的减速器能实现运动仿真，符合设计要求，最

24、后利用Solidworks软件完成整个减速器的三维建模。 9.2 齿轮三维建模步骤GearTrax是专门绘制各种齿轮的SolidWorks的一个插件，但一般不会绘制出国家标准的齿轮，还要我们通过SolidWorks的一些草图、特征命令来完成标准齿轮的三维建模。通过GearTrax可以创建的实体模型有直齿轮、锥齿轮、斜齿轮、蜗轮蜗杆、渐开线、花键、齿形带带轮、V带带轮等。下面是用gearTrax创建一对斜齿轮的步骤：1. 打开GearTrax界面，选择齿轮类型，输入一对相啮合的齿轮的参数，见下图9-1、9-2： 图9-1 GearTrax界面大齿轮参数图9-2 GearTrax界面小齿轮参数2.

25、 由于GearTrax界面是英语标题，所以要生成齿轮先将SolidWorks设置成英文菜单，“工具选项选择英文菜单”，如下图9-3 9-3 设置英文菜单 3.在gearTrax界面点“Create”键，就会生成对应的齿轮，如下图9-4：4.最后通过绘制草图，拉伸，切除，倒角等特征完成齿轮的绘制，如下图9-5： 参考文献1 郑文纬. 机械原理（第7版）M. 北京：高等出版社.20092 邱宣怀等编著机械设计（第4版）M. 北京：高等教育出版社.20093 尹成湖等编著机械制造技术基础M北京：高等教育出版社.20094 闻邦春机械设计手册（第5版）M北京：机械工业出版社.20095 教育部高等教育

26、司等编 高等学校毕业设计（论文）指导手册. M北京：高等教育出版社.20086 机械加工工艺师手册. 北京：机械工业出版社.20097 张钺.新型带式输送机设计手册M.北京：冶金工业出版社.2001.28运输机械设计选用手册编组委.运输机械设计选用手册（上、下）M.北京：化学工业出版社.1999.19 毋虎城.矿山运输与提升设备M.北京：煤炭工业出版设.2004.10 于学谦.矿山运输机械M.北京：中国矿业大学出版社.199811 北起所.DT型带式输送机设计选用手册M.北京：冶金工业出版社.199412 北起所.DT型带式输送机平行轴驱动装置设计选用手册M.北京：机械工业出版社.199713 孔庆华,刘传绍.极限测量与测试技术基础M.上海：同济大学出版社.200214 机械设计手册编写组.机械设计手册M.北京：化学工业出版社.200215 中国纺织大学工程图学教研室.画法几何及工程制图M.上海：上海科技出版社.200016 张文芳,段志强,边会杰.带式输送机防跑偏辊及清扫器的使用与研究J.河北：河北煤炭出版社.2002.5:9-1017 尹万涛,胡述记,米迎春.带式输送机自动调偏装置的改进设计J.郑州：郑煤科技出版社.2005.3:42-44