精品带式输送机毕业论文.docx
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精品带式输送机毕业论文
设计项目
计算及说明
主要结果
一、确定传动方案
二、选择电动机
（1）选择电动机
机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四部分组成。
单机圆柱齿轮减速器由带轮和齿轮传动组成，根据各种传动的特点，带传动安排在高速级，齿轮传动放在低速级。
传动装置的布置如图A-1所示，带式输送机各参数如表A-1所示。
图A-1
表A-1
（N）
（ms）
（mm）
w（%）
200
2.7
380
0.95
1）选择电动机类型和结构形式
根据工作要求和条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，结构为卧室封闭结构
2）确定电动机功率
工作机所需的功率（kW）按下式计算
=
式中，=2000N,=2.7ms，带式输送机=0.95，代入上式得
==5.68KW
电动机所需功率P0（kW）按下式计算
=
式中，为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率，根据传动特点，
=5.68KW
设计项目
计算及说明
主要结果
设计项目
由表2-4查的：
V带传动=0.96,一对滚动轴承=0.99，弹
性联轴器=0.99，一对齿轮传动=0.97，因此总效率为==0.96x0.97x0.992x0.99=0.904
==5.680.904=6.28KW
确定电动机额定功率Pm（kW），使=（1～1.3）
=6.28（1～1.3）
=6.28～8.164KW
查表2-1，取=7.5（kW）
3）确定电动机转速
工作机卷筒轴的转速为
=
=
=135.77rmin
根据表2-3各类传动比的取值范围，取V带传动的传动比=2~4，一级齿轮减速器=3~5，传动装置的总传动比=6~20，故电动机的转速可取范围为
==（6~20）135.77rmin=814.62~2715.4rmin
符合此转速要求的同步转速有1000rmin,1500rmin两种，考虑综合因素，查表2-1，选择同步转速为1500rmin的Y系列电动机Y132M-4，其满载转速为=1440rmin
电动机参数见表A-2
A-2
型号
额定功率
KW
满载转速
r
额定转矩
最大转矩
Y132M-4
7.5
1440
2.2
2.2
计算及说明
=6.28KW
=7.5KW
=135.77rmin
Y132M-4
=1440rmin
主要结果
（2）计算传动装置的总传动比并分配各级传动比
（3）计算传动装置的运动参数和动力参数
1）传动装置的总传动比为
2）分配各级传动比
为了符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑，必须使各级传动比都在各自的合理范围内，且使各自传动尺寸协调合理匀称，传动装置总体尺寸紧凑，重量最小，齿轮浸油深度合理。
本传动装置由带传动和齿轮传动组成，因=，为使减速器部分设计合理方便，取齿轮传动比=3.5则带传动的传动比为
==10.613.5=3.03
1）各轴转速
轴==1440rmin3.03=475.25rmin
轴==475.25rmin3.5=135.79rmin
滚筒轴==135.79rmin
2）各轴功率
轴===6.280.96=6.03KW
轴===6.030.970.99
=5.79KW
滚筒轴==
=5.790.990.99
=5.67KW
3）各轴承转矩
电动机轴
=9.55=9.55=41648.61N·mm
轴===41648.613.030.96
=121147.48N·mm
轴==
=10.61
=3.5
=3.03
=475.25rmin
=135.79rmin
=135.79rmin
=6.03KW
=5.79KW
=5.67KW
=41648.61N·mm
=121147.48N·mm
设计项目
计算及说明
主要结果
3、传动零件的设计计算
（1）普通V带传动
=121147.483.50.970.99
=407182.74N·mm
滚筒轴=
=
=407182.740.990.99
=399079.8N·mm
根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表，见表A-3
A-3
参数
轴号
电动机轴
轴
轴
滚筒轴
转速n
（r）
1440
475.25
135.79
135.79
功率PKW
6.28
6.03
5.79
5.67
转矩T
（N·mm）
41648.61
121147.48
407182.74
399079.8
传动比
3.03
3.5
1
效率
0.96
0.96
0.98
带传动的计算参数见表A-4
A-4
项目
KW
r
参数
6.28
1440
3.03
1）计算功率
根据工作条件，查教材表8-9取=1.2
==1.26.28KW=7.536KW
=407182.74N·mm
=399079.8N·mm
设计项目
计算及说明
主要结果
2）选择V带类型
由=7.536KW、=1440rmin查教材图8-10处于A、B区域,综合机器使用年限因素各方面因素,这里选择B型带
3）确定V带基准直径
查教材表8-11，可取=125mm
===378.75mm
按教材表8-11将取标准为400mm，则实际从动轮转速
==1400=450rmin
4）验算带速
转速误差[（475.25-450）475.25]100%=5.3%在5%允许的误差范围内
由教材8-12式得===9.42ms
在5~25ms之间合适
5）初定中心距
由教材8-13式得0.7（+）≤≤2（+）
367.5≤≤1050
取=600mm
6）初算带长
由下式计算带的基准长度
=2+（+）+
=2600+（125+400）+
=1.2
=7.536KW
=125mm
=400mm
=600mm
设计项目
计算及说明
主要结果
=2056mm
7）计算中心距
由教材表8-8查得相近的基准长度=2000mm
=+=600+=572mm
考虑安装调整和补偿紧力的需要，中心距应有一定的调节范围
==572-0.0152000=542mm
==572+0.032000=632mm
8）验算小带轮的包角
=180°-=180°-
=152.5º>120º合适
9）确定V带根数
查教材表8-5，用插值法求得单根V带的基本额定功率=2.18KW
=1.93+
=2.18KW
查教材表8-6，用插值法求得增量功率Δ=0.45KW
Δ=
=0.15KW
查教材表8-7，用插值法求得包角系数=0.925
=
=0.925
查教材表8-8，带长修正系数=0.98
由教材8-17式得
Z≥[（+Δ）]
=2000mm
=572mm
=542mm
=632mm
152.5º>120º
合适
=2.18KW
Δ=0.15KW
=0.925
=0.98
设计项目
计算及说明
主要结果
（2）圆柱齿轮设计
Z≥
=3.16
取Z=4
10）计算初拉力
查教材表8-2，B型V带质量m=0.19kgm
由教材8-18式得
=
=
=187N
9）计算对轴压力
===1493N
已知齿轮传动的参数，见表A-5
齿轮相对于轴承为对称布置，单向运输、输送机的工作状况应为轻微冲击
A-5
项目
KW
r
参数
6.03
475.25
3.5
由于该减速器无特殊要求，为制造方便，选用价格便宜、货源充足的优质碳素钢，采用软齿面
1）选择齿轮材料
查教材图10-22b得
小齿轮42SiMn调质217~286HBS
大齿轮45钢正火169~217HBS
B型带Z=4根
=187N
=1493N
设计项目
计算及说明
主要结果
2）按齿面接触疲劳强度条件计算小齿轮直径
首先确定教材10-24式中各参数：
查教材表10-8取K=1.2
查教材表10-10取=1
u=i=3.5
==9.56××6.03475.25
=121171N·mm
查教材表10-9取=189.8
查教材图10-21得=700MPa=540MPa
查教材表10-11=1
由教材10-25式计算得[]=700MPa[]=540MPa
[H]取较小的[]=540MPa
按教材公式10-24计算小齿轮直径
≥
≥
≥66.07mm
3）齿轮的主要参数和计算几何尺寸
确定齿轮的齿数：
取=20，则大齿轮==20×3.5=70
确定齿轮模数：
=66.0720=3.3查教材表10-1取mm
计算齿轮传动中心距：
=2=3.5×902=157.5mm
=121171N·mm
=20
==70
=157.5mm
设计项目
计算及说明
主要结果
计算齿轮的几何参数：
分度圆直径==3.5×20=70mm
==3.5×70=245mm
齿宽==1×70=70mm取75mm70mm
（齿宽尺寸的尾数应为0或5；为便于安装，mm）
齿顶圆直径77mm
252mm
齿根圆直径==61.25mm
=236.25mm
4）校核齿轮弯曲疲劳强度
查教材表10-12，取=2.8=1.55
=2.2=1.78
查教材图10-22得=550MPa=410MPa
查教材表10-11取=1
由教材10-26式计算得[]=550MPa[]=410MPa
由教材10-26式验算齿根疲劳强度
[]==
=73.6MPa<[]
[]==
=66.4MPa<[]
经验算，齿根弯曲疲劳强度满足要求，故合格
5）验算齿轮的圆周速度
=70mm
=245mm
75mm
70mm
=77mm
252mm
61.25mm
=236.25mm
<[]
<[]
设计项目
计算及说明
主要结果
4、低速轴的结构设计
（1）轴的结构设计
==1.74ms
根据圆周速度=1.74ms，查教材齿轮的圆周速度表10-7可取齿轮传动为8级精度
低速轴的参数见表A-6
A-6
项目
KW
r
参数
5.79KW
135.79
1）轴上的零件布置
对于单级减速器，低速轴上安装一个齿轮、一个联轴器，齿轮安装在箱体的中间位置；两个轴承安装在箱体的轴承座内，相对于齿轮对称布置；联轴器安装在箱体的外面一侧。
为保证齿轮的轴向位置，还应在齿轮和轴承之间加一个套筒
2）零件的拆装顺序
轴上的主要零件是齿轮，齿轮的安装可以从左侧拆装，也可以从右侧拆装。
从方便加工角度选从右端拆装，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、联轴器依次从轴的右端装入，左端的轴承从左端装入
3）轴的结构设计
为便于轴上零件的安装，把轴设计为阶梯轴，后段轴的直径大于前段轴的直径，低速轴的具体设计如下
轴段①安装联轴器，用键周向固定
轴段②高于轴段①形成轴肩，用来定位联轴器
轴段③高于轴段②，方便安装轴承
轴段④高于轴段③，方便安装齿轮；齿轮在轴段④上用键周向固定
轴段⑤高于轴段④形成轴环，用来定位齿轮
轴段⑦直径应和轴段③直径相同，以便使左右两端轴承型号一致
轴段⑥高于轴段⑦形成轴肩，用来定位轴承；轴段⑥高于轴段⑦的部分取决于轴承标准
轴段⑤与轴段⑥的高低没有影响，只是一般的轴身连接
低速轴的结构如图A-2所示
=1.74ms
设计项目
计算及说明
主要结果
（2）确定各轴段的尺寸
图A-2
1）各段轴的直径
因本减速器为一般常规用减速器，轴的材料无特殊要求故选用45钢查教材13-1045钢的A=118~107代入设计公式
=（118~107）×41.22~37.38
考虑该轴段上有一个键槽，故应将轴径增大5%即
（37.38~41.22）×（1+0.05）=39.25~43.28mm
轴段①的直径确定为=42mm
轴段②的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度。
这里取定位轴肩高度=（0.07~0.1）=3mm，即
=+2=42+2×3=48mm
考虑该段轴安装密封圈，故其直径还要符合密封圈的标准取=50mm
轴段③的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度，但因该轴段要安装滚动轴承，故其直径要与滚动轴承内径相符合。
这里取=55mm同一根轴上的两个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承处的直径应相同，即==55mm
轴段④上安装齿轮，为安装方便取=58mm④轴段高于③
=42mm
=48mm
==55mm
=58mm
设计项目
计算及说明
主要结果
（3）确定各轴段长度
设计项目
轴段只是为了安装齿轮方便，不是定位轴肩，应按非定位轴肩计算=1.5mm
轴段⑤的直径=+2是定位环的高度取=（0.07~0.1）=5.0mm即=58+2×5=68mm
轴段⑥的直径应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该段轴承用6311轴承（深沟球轴承，轴承数据见课程设计指导书附录B），查得=65mm
2）各段轴的长度如图A-3
A-3
轴段④安装有齿轮，故该段的长度与齿轮宽度有关，为了使套筒能顶紧齿轮轮廓应使略小于齿轮轮廓的宽度，一般情况下－=2~3mm，=70mm，取=68mm
轴段③包括三部分：
=
，
为滚动轴承的宽度，查得指导书附录B可知6311轴承B=29mm
为齿轮端面至箱体的内壁的距离，查指导书表5-2，通常可取=10~15mm；为滚动轴承内端面的至减速器内壁的距离，轴承的润滑方式不同，的取值也不同，这里选油润滑方
式，查指导书表5-2，可取=3~5mm，这里取=10mm，
计算及说明
=68mm
=65mm
=68mm
主要结果
=5mm，即=
=29+10+5+2
=46mm
轴段②的长度应包含三部分：
=，为联轴器的内端面至轴承端盖的距离，查指导书表5-2，通常可取15~20mm。
部分为轴承端盖的厚度，查指导书表5-7（6311轴承D=120mm，=10mm），=1.2=1.2×10=12mm；部分则为轴承盖的止口端面至轴承座孔边缘距离，此距离应按轴承的结构形式、密封形式及轴承座孔的尺寸来确定，轴承座孔的宽度=+++5~10mm，为下箱座壁厚，应查指导书表5-3，这里取=8mm，、为轴承座旁联接到箱体外壁及箱边的尺寸，应根据轴承座旁连接螺栓的直径查表5-3，这里取轴承座旁连接螺栓=10mm，查表5-3得：
=20mm、=16mm；为加工轴承座孔端面方便，轴承座孔的端面应高于箱体的外表面，一般可取两者的差值为5～10mm；故最终的
=（8+20+16+6）=50mm,反算==
轴段①安装联轴器，其长度L1与联轴器的长度有关，因此先选择联轴器的型号和类型，才能确定的长度。
为了补偿和安装等的误差及两轴线的偏差，优先考虑弹性套柱销联轴器，根据安装联轴器轴段的直径，查附录指导书F选联轴器的型号为TL7型轴孔，联轴器安装长度L=84mm，考虑到联轴器的链接和固定的需要，因此取=82mm
轴段⑤的长度轴环的宽度b（一般b=1.4），取=7mm
轴段⑥长度由、的尺寸减去的尺寸来确定，=
+-=10+5-7=8mm
轴段⑦的长度应等于或略大于滚动轴承的宽度B,B=29mm，取=30mm
轴的总长度等于各轴段长度之和即
=46mm
=43mm
=82mm
=7mm
=8mm
设计项目
计算及说明
主要结果
（4）按扭转和弯曲强度组合进行强度校核
=++++++
=82+43+46+68+7+8+30
=284mm
轴段⑥⑦之间的砂轮越程槽包含在轴段⑦的长度之内
低速轴轴承的支点之间距离为
=70+15×2+29=129mm
1）计算轴上的作用力
齿轮分度圆直径=245mm
齿轮的圆周力Ft==N•mm=3323.9N•mm
齿轮的径向力Fr=N•mm=1209.8N•mm
2）计算支反力及弯矩
①计算垂直平面内的支反力及弯矩
a.求支反力；对称布置，只受一个力，故FAV=FBV=Fr2=
1209.82=604.9N
b.求垂直平面的弯矩
Ⅰ-Ⅰ截面：
=604.9×64.5mm=39016.05N·mm
Ⅱ-Ⅱ截面：
=604.9×31.5mm=19054.35N·mm
②计算水平平面内的支反力及弯矩
a.求支反力：
对称布置，只受一个力，故
==Ft2=3323.92N=11661.95N
b.求水平平面的弯矩
Ⅰ-Ⅰ截面：
=1661.95×64.5=107195.78N·mm
Ⅱ-Ⅱ截面：
=1661.95×31.5=52351.43N·mm
=284mm
=129mm
•mm
Ft=3323.9N•mm
Fr=1209.8N•mm
FAV=FBV=604.9N
=39016.05N·mm
=19054.35N·mm
==11661.95N
=107195.78N·mm
=52351.43N·mm
设计项目
计算及说明
主要结果
③求各截面的合成弯矩
Ⅰ-Ⅰ截面：
==
=114075.7N·mm
Ⅱ-Ⅱ截面：
==
=55711.2N·mm
④计算转矩
T=407182.74N·mm
⑤确定危险截面及校核其强度
按弯矩组合计算时，转矩按脉动循环变化考虑，取ａ=0.6.按两个危险截面校核:
Ⅰ-Ⅰ截面的应力：
==
=16.21MPa
Ⅱ-Ⅱ截面的应力：
==
=15.06MPa
查教材表13-3得[]=54MPa.、均小于[]，故轴的强度满足要求
3）绘制轴的计算简图
为计算轴的强度，应将载荷简化处理，直齿圆柱齿轮，其受力可分解为圆周力Ft、径向力Fr。
两端轴承可简化为一端活动铰
=114075.7N·mm
=55711.2N·mm
T=407182.74N·mm
=16.21MPa
=15.06MPa
设计项目
计算及说明
主要结果
五、高速轴的设计
链。
一端为固定铰链，如图A-4所示。
为计算方便，选择两个
危险截面Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅰ危险截面选择安装齿轮的轴段中
心位置，位于两个支点的中间，距B支座距离为1292=64.5mm；
Ⅱ-Ⅱ危险截面选择在轴段④和轴段③的截面处，距B支座的距
离为292+15+2mm=31.5mm
图A-4轴的强度计算
高速轴的设计主要是设计各轴段的直径，为设计俯视图做准备。
有些轴段的长度可以根据轴上的零件来确定；有些轴段的长度在确定低速轴处的箱体后，取箱体内壁为一直线就可确定
经设计高速轴可以做成单独的轴面而不是齿轮轴。
为使零件定位和固定，高速轴也和低速轴一样设计为七段,如下图A-5
设计项目
计算及说明
主要结果
（1）轴的结构设计
图A-5
高速轴的参数见如下表A-7
A-7
项目
KW
r
参数
6.03
475.25
1）轴上的零件布置
对于单级减速器，低速轴上安装一个齿轮、一个V带轮，齿轮安装在箱体的中间位置；两个轴承安装在箱体的轴承座内，相对于齿轮对称布置；V带轮安装在箱体的外面一侧。
为保证齿轮的轴向位置，还应在齿轮和轴承之间加一个套筒
2）零件的拆装顺序
轴上的主要零件是齿轮，齿轮的安装可以从左侧拆装，也可以从右侧拆装。
从方便加工角度选从右端拆装，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、V带轮依次从轴的右端装入，左端的轴承从左端装入
3）轴的结构设计
为便于轴上零件的安装，把轴设计为阶梯轴，后段轴的直径大于前段轴的直径，低速轴的具体设计如下
轴段①安装V带轮，用键周向固定
轴段②高于轴段①形成轴肩，用来定位V带轮
轴段③高于轴段②，方便安装轴承
轴段④高于轴段③，方便安装齿轮；齿轮在轴段④上用键周
设计项目
计算及说明
主要结果
（2）确定各轴段的尺寸
向固定
轴段⑤高于轴段④形成轴环，用来定位齿轮
轴段⑦直径应和轴段③直径相同，以便使左右两端轴承型号一致
轴段⑥高于轴段⑦形成轴肩，用来定位轴承；轴段⑥高于轴段⑦的部分取决于轴承标准
轴段⑤与轴段⑥的高低没有影响，只是一般的轴身连接
1）各段轴的直径
因本减速器为一般常规用减速器，轴的材料无特殊要求故选用45钢查教材13-1045钢的A=118~107代入设计公式
=（118~107）×27.5~24.9
考虑该轴段上有一个键槽，故应将轴径增大7%即
（27.5~24.9）×（1+0.07）=26.6~29.4mm
轴段①的直径确定为=28mm
轴段②的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度。
这里取定位轴肩高度=（0.07~0.1）=2mm，即
=+2=28+2×2=32mm
考虑该段轴安装密封圈，故其直径还要符合密封圈的标准取=35mm
轴段③的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度，但因该轴段要安装滚动轴承（6308），故其直径要与滚动轴承内径相符合。
这里取=40mm同一根轴上的两个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承处的直径应相同，即==40mm
轴段④上安装齿轮，为安装方便取=43mm④轴段高于③轴段只是为了安装齿轮方便，不是定位轴肩，应按非定位轴肩计算=1.5mm
轴段⑤的直径=+2是定位环的高度取=（0.07~0.1）=6mm即=43+2×6=55mm
=28mm
=32mm
==40mm
=43mm
=55mm
设计项目
计算及说明
主要结果
（3）确定各段轴的长度
轴段⑥的直径应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该段轴承用6308轴承（深沟球轴承，轴承数据见课程设计指导书附录B），查得=49mm
2）各段轴的长度如图A-6
A-6
轴段④安装有齿轮，故该段的长度与齿轮宽度有关，为了使套筒能顶紧齿轮轮廓应使略小于齿轮轮廓的宽度，一般情况下－=2~3mm，=75mm，取=75-3=72mm
轴段③包括三部分：
=
，
为滚动轴承的宽度，查得指导书附录B可知6308轴承B=23mm
为齿轮端面至箱体的内壁的距离，查指导书表5-2，通常可取=10~15mm；为滚动轴承内端面的至减速器内壁的距离，轴承
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