带式输送机传动装置设计毕业论文.docx

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1、带式输送机传动装置设计提要带式输送机是我国目前必不可缺的机电设备，其凭借具有输送距离长、运量大、连续输送等特点，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送机已成为典开采机电一体化技术与装备的天铤设备。带式输送机由驱动装置拉紧输送带,中部构架和托辐组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。该次课题研究围绕带式输送装置的各个部分展开足一攻破设计，其中轴承的设计和驱动的改善为主。关键字：传动方式，滚动轴承，带式驱动，减速器目录1、确定传动方式32、电动机的选择43、传动装置54、齿轮的设计计算65、输出轴的设计计算96、键连接设计157、箱体结构的设计1

2、58、润滑密封设计179、机头传动装置的驱动改善18结论语20参考文献20上世纪80年代初，我国带式输送机行业只能生产TD75型带式输送机，因而配套棉帆布输送带即可满足要求，但当时国家重点工程项目中带式输送机产品却都是从国外进口。80年代中期，我国带式输送机行业开始引进国外先进技术和专用制造设备，设计制造水平有了质的提高，并逐渐替代进口产品。近年来，我国带式输送机总体上已经达到国际先进水平，除满足国内项目建设的需求外，已经开始批量出口，其设计制造能力、产品性能和产品质量得到了国际市场的认可。而输送带作为承载和牵引构件，是带式输送机中的主要部件之一，因此必须满足国内大型项目及国际更高标准的要求。

3、通过对带式输送机发展历程的阐述，我们也更显而易见的看出学院对我们研究带式输送机传动装置设计的要求是合乎国情，关乎人类进步的，也是对我们下一代促进国家机电类事业发展的锻炼。环顾外国带式输送传动装置的飞速发展水平，确实超出我国的水平，不可否认国内外带式输送机技术上所存在的差距，所以该选题的研究意义不言而喻，经过我三年对机械知识的学习以及生产实习，我对机械行业有了更深刻的认识和理解，看到了机械工业在国民经济中的重要地位。机械制造是我国工业领域的重要组成部分，而带式输送机也在很多工业生产中起到了重要作用。所以设计出一种新型的带式输送机对于生产技术的提高会有一定的推动力。研究范围主要是传动方案的选择，电

4、动机，传动比的分配，以及计算传动装置的运动，齿轮的设计计算，轴的设计计算，键连接和联轴器的选择等等。技术参数主要是，输送带拉力F(N),输送带速度v(ms),滚动直径D(mm)等等。机械设计课程设计是在完成机械设计课程学习后的一次重要的实践部分，是高等院校对学生专业能力的一次较全面的设计能力训练，也是对机械设计课程的全面复习和实践。其目的是培养理论联系实际的设计的设计思想，训练综合运用机械设计，结合生产实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固，加深和拓展有关机械设计方面的知识。本课题要解决的主要问题包括，机头传动装置的驱动改善，传动的优化。正文：1.确定传动方式1.1 适用企业车间及矿山井做工不

5、大1.2 结构简单成本不高制造方便并有过载保护功能1.3 传动方案由电动机一一V带轮一一圆柱齿轮减速器一一链传动一一联轴器一一滚筒一一输送带1.4 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图如下图所示。选择链传动和二级圆柱直齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率n直齿圆柱齿轮传动（7级精度）效率（两对）为n,=298.0滚动轴承传动效率（四对）为n2=499.0弹性联轴器传动效率n4=0.99链传动的传动效率为n=0.96n=nn2n3n4=0.960.9940.9820.99=0.86其传动方案如下：设计带式运输

6、机传动装置（简图如F）1V带传动2运输带3单级斜的圆柱齿轮减速甥1联轴器5电动机6卷筒朦始数据：数据编号12345678运输带工作拉力F/N1500220023002500260028003300IOOO运输带工作速度v/（ms）1.11.11.11.1I.I1.41.21.6卷筒声径DnW220210300100：2。350350IOO采用V带传动不齿轮传动的组合即可满足传动比需求同时由于带传动具有良好的缓冲吸振性能。适应大起动转矩工程要求，结构简单，成本低，使用维护方便。2.电动机的选择2.1 电动机类型的选择：Y系列封闭式三相异步电动机（工作要求：连续工作机器）2.2 电动机功率选择：据

7、书中的输送机的参数表知：工作滚筒的拉力F“尸F*V带式输送机可取n卬=0.96电动机至工作机的总效率n=0.84电动机所需工作功率为：Pj=pu./=3.616kw2.3 确定电动机转速：计算滚筒工作转速：=Iooo*60V=62.97r/minD2.4 确定电动机型号综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及减速器的传动比，可知电动机型号Y112M-4比较适合，额定功率为P,=4kW,满载转速n电动二1440rmin型号同步转速额定功率堵转转知及大转矩额定转为质量kgY112M-Il500rnir4IMO2.22.3433传动装置3.1 确定传动装置的总传动比和分配传动总传动比：由选定的电动机满

8、载转速n,”和工作机主动轴转速nH.,可得传动装置总传动比为i=nwnh.=1440/62.97=22.87高速轴的传动比低速级的传动比i2,取链传动比i3=2取减速箱的传动比i4=ii3=22.872=11.435根据指导书得小.3-1.4兄则/4,i2=i4i1=2.863.2 计算传动装置的运动和动力参数各轴转速n(rmin)高速轴I的转速n1=1440rmin中间轴H的转速n2=n1i1=360rmin低速轴In的转速n3=n2i2=125.87r/min滚筒轴IV的转速n&=n3i=62.94r/min误差e=24-23.9二0004在误差允许范围内.23.9各轴的输入功率(kW)P

9、j=pmX7,-3X0.96=3.658kW匕=PX/X小=348k常Ptfl=Pnlrj?=3.31kiPflPa7：小=3.15kW电动机的额定功率为pw=4KW直齿圆柱齿轮传动(7级精度)效率为3=098弹性联轴器传动效率n4=0.99带式输送机的传动效率为n1=0.96滚动轴承传动效率为n2=098各轴的输入转矩T(N-m)T1=9550plnl=24.26XmTu=95502n2=92.32NmTa=9550%/%=251.IdXmTR=9550p4n4M77.96Nn4.齿轮的设计计算4.1 选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度为220-250HBS,大齿轮选用45钢正

10、火硬度为170-2IOHBSo由课本得，dl26712kTl(u+l)duHP21/3确定有关参数如下传动比i齿=u=4.2由课本图取小d=l转矩Tl=9550XPlnl=9550X2.141445=14143.25Nm载荷系数k由课本取k=1.2许用接触应力。HP由课本查得OHIiml=610MPaHlim2=500MPa由课本公式知ZNl=IZN2=1.13HPl=0.9Hlim1=610Mpa=61OMpaHP2=0.9Hlim2=1.13500Mpa=565Mpa取。HP=565Mpa故得dl26712kT1(u+1)/duHP21/3=67121.214143.25x(7.73+1)

11、/1.2x7.73x565213mm=28.24mm取dl=30mm4.2确定齿轮传动主要参数及几何尺寸模数m=d1/Zl=30/20=1.2mm取标准值m=1.5分度圆直径d1=mZl=1.5X20=30mmd2=mZ2=1.5152=228mm传动中心距a=m(Zl+Z2)2=1.5(20+152)2=129mm齿宽b2=b=ddl=1.230=36mmb1=b2+5mm=41mm验算齿轮圆周速度V=dlnl601000=3.14301445/601000=2.27ms选齿轮传动精度等级8级合宜校核齿根弯曲疲劳强度由课本得，。F=(2kTldlmb)YFSlFl确定有关参数和系数。4.2

12、许用弯曲应力有课本得，,tml=210MPa=190MPa。Sjr=1.3eYlfri=tr1.1丫奴1。rj121()Lol=MPa=162MPaSlf1.3rI1.9()t7frJ1=MPa146MPa7V11Vmsl247-lYrY=:-X2.65X1.59MPa=91MPa0.07d,故取h=4mm,则轴环处的直径d5-6=56mm0轴环宽度b21.4h,(l5-6=IOmm05.3.2.轴承端盖的总宽度为Iomm(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，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离1=3Omnb故L-3=4Ommo5.3.3.取齿

13、轮距箱体内壁的距离a=12mm,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s,取S=IOmnb已知滚动轴承宽度T=16mm,大齿轮轮毂长度L=55mm,则I-A+(55-53)=(16+10+122)mm=4OnwI至此，已初步确定了轴的各段和长度。5.3.4轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按小一5由机械设计课程设计手册查得平键截面b*h=14mm*9mm,键槽用键槽铳刀加工，长为45mm,同时为了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额为H7n6;同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为12mm*8mm*50mm,半联轴器与轴的

14、配合为H7k60滚动轴承与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6m.5.4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L2+L3=44.6mm+44.6mm=89.2mm.。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及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HMVM及M的值列于下表。载荷水平而H垂方面V支反力尸Fw,=I369,Fvw2=I369Fwi=I33OV,Fvv2=-3O3V弯矩的Mh=61O57,mmMvi59318rnn.Mv2=-I3514V-ww.总弯矩=85127rMl=62535Nmm

15、扭矩了T=282(XM)Nmm5.5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。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取6.O=Q,轴的计算应力eW前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由机械设计表11.2查得。=60”/因此OcaV。J,故安全。5.6精确校核轴的疲劳强度5.6.1判断危险截面截面A,H,I1I,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,H,I,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

16、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W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Vl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。5.6.2截面IV左侧抗弯截面系数W=0.ld3=0.1453=9112.5mm3抗扭截面系数W=0.2d3=0.2453=18225mm3截面Iv左侧的弯矩M为M=M1(44.6-26)/44.6=3550IN.mm截面Iv上的扭矩T为T=282

17、000N.mm截面上的弯曲应力。b=MW=3.9MPa截面上的扭转切应力r=TW=15.47MPa弯曲正应力为对称循环弯应力，。产0,扭转切应力为脉冲循环应力，r=15.47/2=7.74Pu=ft=39MPa,l=Q=1.14MPa轴的材料为45钢,调制处理。由书表查取。因rd=2.0/45=0.04,Dd=4845=L07,可查得4x=L92.%=1.30又由机械设计图2.8并经插值可得轴的材料的敏性系数为7,=082.r=O.85故有效应力集中系数为%=t+g,(%T)s1.75kr=+qr(ar-1)=1.26由机械设计查图2.9,=0.75；由附图3-3的扭转尺寸系数=0.76轴按磨

18、削加工，由。b=640MPa,查图得，B=0.92。轴未经表面强化处理，即B=I,则综合系数为K.=-1=1,75工A已知碳钢的特性系数6=0.10.2,=0.1外=0.050.1,取代，=0.05于是，计算安全系数值，则S”KC6+ am=11.13S总_=10,4S=L5故可知其安全。(截面IV右侧方法同，证明略)绘制轴的丁.作图,如下:6 .键连接设计6. 1带轮与输入键的选择轴径d=25.轮毂长度L=35mm,查手册，选A型平键，其尺寸为b=8mm,h=7mm,L=28mm(GBT1095-2003)7. 2.输出轴与齿轮间键的选择轴径d=48mm,轮毂长度L=45mm,查手册，选A型

19、平键，其尺寸为b=14mm,h=9mm,L=45mm(GBT1095-2003)8. 3.输出轴与联轴器间键的选择轴径d=38mm,轮毂长度L=50mm,查手册，选A型平键，其尺寸为b=12mm,h=8mm,L=50mm(GBT1095-2003)7 .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H7is6配合.7.1 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。7. 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12ms,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

20、证机盖与机座连接处密封，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V8. 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.7.4对附件设计7.4.1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，机体上开窥视孔与凸缘一块，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7.4.2油螺塞放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与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。

21、7.4.3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.7.4.4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.7.4.5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.7.4.6吊钩在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座堞用=O,O25+3810箱盖增厚(Tl=0.02+388箱差凸绥厚度bl=1.57l12箱座凸缘厚度bb5a15箱座底凸缘度%h

22、1=2.5b25地脚螺钉直径%d.=0.036u+l2M16地肥螺钉数Hn杳手册i轴承旁联接嫁栓直径aJ1=0.75JM12机盖与机座联接螺栓直径d2d、=(0.50.6)dfM8轴承端盖螺钉直径3=(0.4*0.5)dfM8视孔懦螺钉直径乙J4=(0.30.4)dfM5定位销宜径dd=1.210齿轮端面LJ内机壁距寓,211机座肋厚mjmme0.857m=S轴承制盖外径D2D2=D-*(55.5)dI1158 .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（1.52）10m.rmin,所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑

23、,装至规定高度。油的深度为H+至H=30hl=34（所以H+h尸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与机座连接处密封，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。9 .机头传动装置的驱动改善9.1机头传动装置机头传动装置由传动卷筒、减速器、液力联轴器、机架、卸载滚筒，清扫器组成。机头传动装置是整个输送机的驱动部分，两台电机通过液力联轴器、减速器分别传递转距给两个传动滚筒（也可以用两个齿轮串联起来传动）。用齿轮传动时，应卸下一组

24、电机、液力联轴器和驱动输送机运行的动力源。其作用是把电动机输出的转矩，通过联轴器和减速器传递到输送机的传动滚筒上，使之达到驱动输送带运行所需的牵引力矩和转数。9.2基本结构由电动机、联轴器和减速器三部分组成一台驱动单元。电动机，常用隔爆鼠笼型电动机，功率根据需要选定，电压等级应符合采区供电电压，多为660V和1140V,趋向于3300V。联轴器，用于联结电动机轴和减速器的高速轴，具有一定的挠性和保安功能。常用的有弹性套柱销联轴器、弹性柱销齿式联轴器等。近年来趋向于选用更安全可靠的限矩型液力偶合器和调速型液力偶合器。减速器，根据驱动输送带所需的牵引力矩、运行速度和工作条件选用，大多为多级硬齿面渐

25、开线齿轮传动，也有是圆弧齿齿轮传动。近年来有选用体积小、重量轻、传动比范围广的行星齿轮传动的趋向。为便于驱动装置的总体布局，减速器的输入轴和输出轴的位置有相互呈平行和垂直两种形式。9.3类型按驱动方式可归纳为集中驱动、分散驱动、中间助力驱动三种类型。集中驱动，由单台或多台驱动单元集中装在带式输送机的某适当部位（如头部、尾部等），联结一个或数个传动滚筒驱动输送带运行。无论是采用单台还是多台驱动单元集中驱动，输送带上承受的最大张力均相同，后者只是将驱动总功率分解，由多台功率较小的驱动单元集中在一起协力驱动，对于大驱动功率的带式输送机，它可减少驱动点所需的空间尺寸，有利于在井巷环境中使用。这种驱动方

26、式必须是：各驱动单元的输出转数保持同步；各驱动单元的功率分配基本平衡；具有良好的可控起动性能。分散驱动把若干台驱动单元分别设置在带式输送机的机头和机尾，其驱动功率由各驱动单元分别承担。这种分散驱动的方式适合于输送量大、运距长、功率消耗大的带式输送机。其输送带承受的最大张力比集中驱动方式低，同时传动部安装空间小，产品的通用性强。中间助力驱动，驱动装置除设置在机头外，按实际需要，在输送机沿线若干预定位置分别设置驱动装置，使每个驱动单元只牵引一段运距内的输送带，以分段接力的方式牵引整条输送带运行（其原理见下页图1,2）O其优点是：降低输送带强度；提高驱动装置通用性，减少传动部安装空间；可根据输送距离

27、延长或缩短的需要，灵活配置驱动装置。主要有带式摩擦驱动和卸载滚筒摩擦驱动两种方式。图1潸式摩擦物7力康现示窟图1I机传动潦向;2水钗带;3席粽业切演笥；4曲/Jj带;5摩擦印动机足滚的；6主机机尾滚筒用2-R摩擦驱动原理示意图I-I一传动濯优2承我带；3卸载式传动濠箱;4一机尾滚筒9.4带式摩擦驱动即在上输送带的背面紧贴着一台由驱动装置直接驱动的带式输送机，依靠上下两层输送带间的摩擦力由下层输送带（常称作驱动带）推动上层输送带（常称作承载带）运行。9.5卸载滚筒摩擦驱动将输送带绕过一组与驱动装置直接联结的传动滚筒，依靠传动滚筒与输送带间的摩擦力驱动输送带运行。带上运载的物料在经过此传动滚筒时有

28、一次卸料转载过程。中间助力驱动同样必须保持各驱动单元牵引输送带的带速同步，各驱动单元间的功率分配平衡以及良好的可控起动性能。结论语通过对本课题的研究，对资料的采集分析，我更加发现学无止境的道理，还有很多问题值得自己去摸索思考。而我国的机电行业也存在着很多需要改进创新和完善的地方，我们这一代更应该积极学习。一篇毕业论文不是我们学习的结束，而更该是我们学习的另一种开始。通过对带式传输机传动装置设计的研究是让我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.参考文献机械设计基础课程设计，高等教育出版社，陈立德主编，2004年7月第2版;机械设计基础，机械工业出版社胡家秀主编2007年7月第1版工程制图中国林业出版社主编霍光青刘洁材料力学高等教育出版社主编刘鸿文互换性与技术测量基础高等教育出版社主编胡凤兰机械工程材料机械工业出版社主编王章忠河北科技大学继续教育学院毕业设计（论文）院站:专业：学生：指导教师：评阅教师：完成日期：