毕业设计论文带式输送机传动装置设计.docx
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毕业设计论文带式输送机传动装置设计
设计任务书
1、设计题目：
带式输送机传动装置设计。
2、设计目的：
设计带式输送机传动装置。
3、设备概述及技术数据
本设计用到一个电动机、减速器、卷筒、皮带等设备。
技术数据见表一。
表一带式输送机原始数据
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
输送带工作
拉力F/KN
3
7
8
7
8
输送带速度
v/米每秒
卷筒直径D/mm
450
450
450
450
400
400
450
450
300
360
400
350
380
340
365
370
带式输送机传动装置其他动力参数主要有传动装置总效率η及组成传动机构各运动幅的效率；传动系统需要的输入功率Pd（原动机需要的输入功率kw）及各轴功率（kw）；工作机（卷筒）转速nw（r/min）及各轴转速；总传动比i及各轴传动比；各轴转矩；原动机轴的输入功率P（kw），转速n（r/min），转矩T（N·m）；电动机额定功率Ped（kw）。
4、设计要求
要求带市输送机连续单向传动，载荷变动不大，空载起动，输送带速度允许误差±5%，室内工作，有粉尘；两班制工作（每班按8h计算），使用期限10年，大修期3年；在中
小型机械厂小批量生产。
摘要
该论文完成带式输送机传动装置的设计，主要包括以下内容：
介绍主要装置的性能、规格、型号及技术数据；说明了设计原理并进行了方案选择，绘出了相关图形和表格；对各种方案进行了分析和比较并介绍了所用方案的特点；应用原始数据以及相关公式对各种方案进行了计算，并根据计算结果确定应选用什麽样的元器件或零部件；进行结构设计和方案校核；对实验中所得到的资料进行归纳、分析和判断，提出自己的结论和见解。
本论文主要得出以下结论：
电动机应选择额定功率Ped=7.5kw,满载转速nd=1440r/min的Y132M-4型三相异步电动机。
电动机的功率、效率和转速等的计算见本论文计算部分。
根据对减速器中各齿轮的结构设计及尺寸等参数的计算以及对传动比、各轴转速、各轴功率、各轴转矩的计算得出应选择方案五。
关键词：
传动设计传动比电动机齿轮减速器
正文
1、引言
皮带输送机简介
皮带输送机运用输送带的连续或间歇运动来输送各种轻重不同的物品，既可输送各种散料，也可输送各种纸箱、包装袋等单件重量不大的件货，用途广泛。
输送带的材质有：
橡胶、橡塑、PVC、PU等多种材质，除用于普通物料的输送外，还可满足耐油、耐腐蚀、防静电等有特殊要求物料的输送。
采用专用的食品级输送带，可满足食品、制药、日用化工等行业的要求。
结构形式有：
槽型皮带机、平型皮带机、爬坡皮带机、转弯皮带机等多种形式，输送带上还可增设提升挡板、裙边等附件，能满足各种工艺要求。
输送机两侧配以工作台、加装灯架，可作为电子仪表装配，食品包装等装配线。
驱动方式有：
减速电机驱动、电动滚筒驱动。
调速方式有：
变频调速、无极变速。
机架材质有：
碳钢、不锈钢、铝型材。
设备特点：
输送平稳，物料与输送带没有相对运动，能够避免对输送物的损坏。
噪音较小，适合于工作环境要求比较安静的场合。
结构简单，便于维护。
能耗较小，使用成本低。
1.2国内外常见皮带式输送机种类
PD-001
PD-002
PD-003
PD-004
PD-005
PD-006
DT型通用固定式带式输送机
3的块状、粉状等散状物料，也可输送成件物料。
主要技术参数见下表：
带宽
B
mm
带 速Vm/s
4
（4.5）
（5.6）
输送能力IV,m3/h
500
69
87
108
139
174
217
650
127
159
198
254
318
397
800
198
248
310
397
496
620
781
1000
324
405
507
649
811
1014
1278
1622
1200
593
742
951
1188
1486
1872
2377
2674
2971
1400
825
1032
1321
1652
2065
2602
3304
3718
4130
1600
2186
2733
3444
4373
4920
5466
6122
1800
2795
3494
4403
5591
6291
6989
7829
9083
2000
3470
4338
5466
6941
7808
8676
9717
11277
2200
6843
8690
9776
10863
12166
14120
2400
8289
10526
11842
13158
14737
17104
V值系按水平运输，动堆积角θ为20°，托辊槽角λ为35°时计算的。
2.表中带速4.5、5.6，一般不推荐选用。
1.3本论文研究的目的意义
本论文研究目的是设计带式输送机传动装置。
本论文对带输送机各传动方案功率、效率、传动比进行了计算。
并进行了结构设计。
通过对各种传动方案的优缺点的对比和分析，确定了最终传动方案。
对提高输送机的效率，提高生产力有较大的现实意义。
1.4国内外关于带式输送机的发展动向及存在问题
根据巷道变化，普通带式输送机可实现弯曲运行，该成果早在1988年获煤炭部科技进步三等奖，已在淮南、新汶、兖州、攀枝花等矿务局应用，目前设计最大转弯角度达度。
我国对直接转弯带式输送机也早有研究。
与此同时，我国成功地为华丰煤矿设计了水平弯曲线摩擦驱动带式输送机，该机是将带式输送机的弯曲运行理论和线摩擦传动理论有机地结合而研制的一种新型带式输送机。
它成功地解决了长距离小空间大角度低强度普通带式输送机的转弯运行问题，为主运输实现一条带式输送机运输提供了经验。
利用经济合理的软起动装置和PLC控制系统来保持在任何工况下，线摩擦驱动与主电机的同步运行。
本机比用两条带式输送机节省设备和材料投资31万元，节约维护费用和人工费用26万元/年，减少输送带的摩损费用20万元。
此设备生产过程简单，运转可靠性高，维护量小。
投资省，该产品特别是适用输送线路呈簸箕状或其它复杂转弯的情况，同时在越野输送系统具有较大的推广价值。
大型带式输送机的传动问题已经严重地影响了我国相关行业的技术应用和发展。
目前，大型带式输送机的传动系统主要采用国内调速型液力耦合器和进口美国的CST系统。
我国对带式输送机动态特性已经进行了大量的理论研究，而改善其动态性能最终必须落脚在可控传动系统上，这也正是我国目前亟待研究和解决的重要课题。
近15年来，国外对带式输送机相关理论的研究取得了很大进展，带式输送机主要部件的技术性能也明显提高，为带式输送机向长距离、大型化方向发展奠定了基础。
随着对长距离带式输送机的可靠性和经济性要求的不断提高，其设计观点也在逐步发展。
先进的设计观点，是以国际标准ISO5048和德国工业标准DIN22101为基础，设法减小运行阻力，合理确定输送带的安全系数，采用可控起、制动装置平稳起、制动，利用输送带粘弹性理论进行动态分析，对输送机进行工况预测和优化。
本文的构思与主要工作任务
现代的机械传动运动形式往往很复杂。
[1]由于主动轴与从动距离较远，或要求传动比较大，或要求在传动过程中实现变速或变向等原因，仅用一对齿轮传动或蜗杆传动是不够的，而是需要一系列相互啮合的齿轮（包括蜗杆传动）组成的传动系统将主动轴的运动传给从动轴。
这种由一系列齿轮组成的传动系统称为齿轮系，简称轮系。
本文通过给出的原始数据及其他一些数据和公式对几种传动方案进行严格的计算。
根据计算结果选择元器件，并对这些结果进行分析、对比，最终选出最佳方案。
阐述所选方案的特点，并对所选方案进行校核。
机器的工作原理不同，传动方案也不同，即使是同一工作原理，也可拟订出几种不同的传动方案。
2、实验材料
本论文用到的实验材料有原动机（电动机）、减速器（内含若干齿轮，用于改变传动比）联轴器、轴承、皮带、传动链、滚筒等。
3、设计方案论证
带式输送机传动方案（图一）
方案一：
.
方案二：
方案三：
方案四：
方案五：
该设计利用减速器中不同尺数的齿轮间的相互啮合来改变传动比，从而得到所需的输出轴转速。
传动装置的工作原理见以上几种传动方案。
根据要求及工作条件，输送机连续单向运转，载荷变化不大，空载起动。
故应选用具有一般用途的Y系列三相异步电动机。
齿轮传动圆周速度可达300m/s,[4]传递功率可达100000kw齿轮直径可从1mm到150m以上。
齿轮传动的主要优点是：
（1）瞬时传动比恒定不变；
（2）机械效率高；（3）寿命长，工作可靠性高；（4）结构紧凑，适用的圆周速度和功率范围较广等。
其主要特点是：
（1）要求较高的制造和安装精度，成本较高；
（2）低精度齿轮在传动时会产生噪声和震动；（3）不适宜于远距离两轴之间的传动。
直齿圆柱齿轮啮合时（如方案一、二所示）齿面的接触线平行于齿轮轴线。
[5]因此，齿轮延整个齿宽方向同时进入啮合、同时脱离啮合，载荷沿齿宽同时加上或卸下。
因此直齿圆柱齿轮传动的平稳性较差，容易产生冲击和噪声。
直齿圆柱齿轮的渐开线曲面形成如图二所示。
斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面与直齿圆柱齿轮相似，即发生面延基圆柱做纯滚动，发生面上任意一条与基圆柱母线成一倾斜角βb的直线KK’在空间所走过的轨迹为一个渐开线螺旋面，即成为斜齿圆柱齿轮的齿廓曲面。
βb称为基圆柱上的螺旋角。
如图三所示：
图二图三
一对平行轴斜齿圆柱齿轮啮合时，斜齿轮的齿廓是逐渐进入、脱离啮合的，斜齿轮齿廓接触线的长度由零逐渐增加，又逐渐缩短，直至脱离接触，当其齿廓前端面脱离啮合时，齿廓的后端面仍在啮合中，载荷在齿宽方向上不是突然加上及卸下，其啮合过程比直齿轮长，同时啮合的齿轮对数也比直齿轮多，即其重合度较大。
因此斜齿轮传动工作较平稳、承载能力强、噪声和冲击较小，适用于高速、大功率的传动。
直齿锥齿轮传动（如方案三所示）可看作是两个锥顶共点的圆锥体相互作纯滚动。
锥齿轮有直齿、斜齿和曲线齿之分，其中直齿锥齿轮最常用，斜齿锥齿轮已逐渐被曲线齿锥齿轮所代替。
与圆柱齿轮相比，直齿锥齿轮的制造精度较低，工作时震动和噪声都较大，适用于低速轻载传动；曲线齿锥齿轮传动平稳，承载能力强，常用于高速重载传动，但其设计和制造较复杂。
链传动（如方案四所示）与带传动（如方案五所示）相比有以下特点：
[6]
（1）传动无弹性滑动和打滑现象，因而能保证准确的平均传动比。
（2）传递功率大，且张紧力小，作用在轴和轴承上的力小。
（3）传动效率高，润滑良好时一般可达。
（4）能在温度较高、有水或油等恶劣环境下工作。
（5）能用一根链条同时带动几根彼此平行的轴转动。
（6）由于链节的多边形运动，所以瞬时传动比是变化的，瞬时链速不是常数，传动中会产生动载荷和冲击，因此不宜用于要求精密传动的机械上。
（7）安装和维护的要求高。
（8）链条的铰链磨损后，使链条节距变大，传动中链条容易脱落。
（9）无过载保护作用。
链传动主要用在要求工作可靠，且两轴相距较远，以及其他不宜采用齿轮传动的场合，还可用于重型及极为恶劣的工作条件下。
通常链传动的传动效率在100kw以下,链速在15m/s以下。
现代先进的链传动技术已使优质滚子链的传动功率达5000kw，链速达30～40m/s。
摩擦型带传动一般有以下特点：
[7]
（1）有良好的弹性和挠性，能吸收震动，缓和冲击，传动平稳噪声小；
（2）当带传动过载时，带在带轮上打滑，防止其他机件损坏，起到过载保护作用；
（3）结构简单，制造、安装和维护方便；
（4）带与大轮之间存在一定的弹性滑动，故不能保证恒定的传动比。
传动精度和传动效率较低；
（5）由于带工作时需要张紧，带对带轮轴有很大的压轴力；
（6）带传动装置外廓尺寸大，结构不够紧凑；
（7）带的寿命短，需经常更换。
带传动通常用于中心距较大的两轴之间的传动，传递效率一般不超过50kw。
轴承可分为：
滑动轴承、滚动轴承。
本论文中用到的所有轴承都为滚动轴承。
[8]
滑动轴承工作时，轴与轴承孔之间是面接触，是滑动摩擦。
滑动轴承不易买到，需自己制造，且需要较贵的金属材料，维护复杂。
一般在要求不高或特殊要求场合应用。
其特点：
（1）用于转速较高场合；
（2）旋转精度高；（3）用于重载；（4）可以承受巨大冲击和振动；（5）径向结构尺寸较小；（6）用于结构需要刨分。
滚动轴承工作时，滚动体与套筒是点接触，存在着滚动摩擦。
滚动轴承的摩擦和磨损较小，已实现高度标准化，所以在许多机器上广泛应用。
滚动轴承的功用是：
轴承支承轴及轴上的零件，保证轴的旋转精度，减少旋转产生的摩擦和磨损。
滚动轴承可分为：
向心轴承、推力轴承。
按滚动体和其他可分为：
球轴承和滚子轴承；调心轴承和非调心轴承；单列轴承和双列轴承。
各类轴承的特点是选择轴承的基础，而轴承在工作中所受载荷的大小、方向和性质是选择轴承的主要依据。
1、据载荷的大小选择轴承
（1）载荷冲击大的选用滚子轴承。
（2）较轻或中等载荷时，选用球轴承。
2、根据载荷方向
（1）纯轴向载荷，较小载荷时，选推力球轴承。
较大载荷时，选推力滚子轴承。
（2）纯径向载荷，较大载荷时选向心滚子轴承。
一般载荷时，选向心球轴承。
（3）同时承受径向和轴向载荷，选角接触球轴承，以径向为主时，选用圆锥滚于轴承，且一般成对使用。
轴向载荷很大时，选组合轴承。
3、根据载荷性质
冲击振动载荷，宜选用滚子轴承。
强烈径向冲击载荷，选螺旋滚子轴承。
4、根据轴的转速
（1）高速时应优先选用球轴承。
直径系列：
宜选超轻、特轻、轻系列。
（2）速度较低时，应选用滚子轴承。
低速重载，宜选重、特重系列。
（3）推力轴承只适用于低速。
高速时，采用向心推力轴承。
（4）每种型号的轴承都规定了极限转速，它受温升限制，适当加大轴承径向间隙，采取冷却措施。
5、调心性能要求
跨距较大或难以保证两轴承孔的同轴度的轴及多支点轴，使用调心轴承。
但调心轴承需成对使用，否则将失去调心作用。
圆柱滚子或滚针轴承对偏斜敏感。
6、安装拆卸要求
圆锥滚子轴承和圆柱滚子轴承的内外圈可分离，便于装卸。
在长大轴上，采用1:
12的圆锥孔内圈轴承。
7、经济性要求
在满足使用要求的情况下优先选用球轴承、精度低和结构简易的轴承，其价格低廉。
8、外型尺寸
径向尺寸受限制，用轻系列。
轴向尺寸受限制，用窄系列。
本设计要用到联轴器。
他使机器运转过程中被其联接的两根轴始终一起转动而不能分离，只有使机器停止运转并把联轴器拆开，才能把两轴分开。
其使用大多已标准化。
联轴器按被联接两轴的相对位置是否有补偿能力可分为固定式和可移式两种。
固定式联轴器用于两轴线严格对称，并在工作时不允许两轴有相对位移的场合。
可移式联轴器允许两轴线有一定的安装误差，并能补偿被联接两轴的相对位移和相对偏斜。
可移式联轴器按补偿位移的方法不同，可分为两类：
利用联轴器工作零件之间的间隙和结构特性来补偿的称为刚性可移式联轴器；利用联轴器中弹性元件的变形来补偿的称为弹性可移式联轴器。
本设计应选用刚性可移式联轴器。
3.1分析计算
所需电动机功率为：
Pd=F×v/（1000×η）（传动系统所需的输入功率kw）
其中输送带工作拉力或刚绳工作拉力F见表一,单位：
KN
带速或刚绳速度v见表一,单位：
m/s
η:
传动装置总功率。
η=η1×η2×η3×η4×η5×……（即传动装置总功率应为组成传动装置的各个运动副效率的乘积，而各个运动副效率查表二得出。
）
η1：
带传动效率；
η2：
滚动轴承传动效率；（等于系统中所有滚动轴承传动效率的乘机）；
η3：
齿轮传动的效率（等于系统中各级齿轮传动的乘积）；
η4：
联轴器的效率
η5：
链传动的效率
η6：
传动滚筒的效率
如图示：
设K个机构依次串接，各机构的效率分别为
………
[9]
传动系统的总效率为
式中
——输出功
——输入功
由上式可看出，各机构效率均小于1。
传动系统串接的机构越多，系统总的效率就会越低。
在进行效率计算时，还应注意以下几点：
⑴．轴承效率指一对而言，如一根轴上有三个轴承时，按两对计算。
⑵．同类型的多对传动副，要分别计入各自的效率。
⑶．资料、表内所推荐的效率有一个范围，工作条件差时，效率取低值，反之则取高值。
表二[9]
常见机械传动机构及运动副的效率
类别
传动型式
效率
圆柱齿轮传动
很好跑合的6级精度和f级精度齿轮传动（油润滑）
8级精度的一般诣轮传动（油润滑）
9级精度的齿轮传动（油润滑）
加工份的开式齿轮传动（脂润滑）
0.98.～
1.97
0.94～
圆锥齿轮传动
很好跑合的6级和7级精度齿轮传动（油润滑）
6级精度的一般齿轮传动（油润滑）
加工齿的开式齿轮传动（脂润滑）
～
0.94～
～0.95
蜗杆传动
自锁蜗杆
单头蜗杆
双头蜗杆
三头和四头蜗杆
～
～
～（）.82
～
带传动
平型带无压紧轮的开式传动
平型带有压紧轮的开式传动
平型带交叉传动
V带传动
链传动
套筒旗子链
无声链
滑动轴承
润滑不良
润滑正常
—液体摩擦
滚动轴承
球轴承（油润滑）
族子轴承（泊润沿）
联轴器
浮动联轴器
齿轮联轴器
弹性联轴器
万向联轴器（ɑ≤3°）
万向联轴器（ɑ≤3°）
～
～
～
～
螺旋传动
滑动螺旋
滚动螺旋
～
～
卷简
由表一知F×v的平均值为：
1/16×（3.75+3.92+4.05+4.68+4.5+4.25+4.2+3.64+5.78+5.6+5.85+5.95+6×4）
≈
查表二知η1=0.95；η2=0.99；η3=0.97（方案一、二、四、五）
或η3×0.975=0.94575；η4=0.99；η5=0.98；η6
所以方案一：
η=η4×η32×η23×η4×η6
×2×3××
≈
Pd=F×v/η≈
方案二：
η=η4×η32×η23×η4×η6
×2×3××
≈
Pd=F×v/η≈
方案三：
η=η4×η3×η23×η3’×η4×η6
××3×××
≈
（η3’为圆锥齿轮传动的效率，取0.975）
Pd=F×v/η≈
方案四：
η=η4×η5×η3×η22×η6
×××2×
≈
Pd=F×v/η≈
方案五：
η=η1×η3×η22×η4×η6
××2××0.96
≈
Pd=F×v/η≈
工作机卷筒轴工作转速：
nw=60×1000v×D≈v/Dr/min
××
≈
所以nw的平均值为：
nw=×≈
电动机转速可选范围为：
nd’=nw×i’
i’:
总传动比范围（等于各级传动比范围乘积，除摩擦传动）
表三常用传动类型传动比的一般取值范围[10]
传动类型
传动比取值范围
传动类型
传动比取值范围
单级V带传动
2～4
闭式二级直齿圆柱齿轮传动
8～40
摩擦传动
2～4
闭式一级直齿圆锥齿轮传动
2～3
单级链传动
2～6
闭式蜗杆传动
10～40
闭式一级直齿圆柱齿轮传动
3～6
根据传动方案查表三得：
闭式一级直齿圆柱齿轮传动比范围3≤i1’≤6；
闭式二级直齿圆柱齿轮传动比范围8≤i2’≤40；（一般取10）
闭式一级直齿圆锥齿轮传动比范围2≤i3’≤3；
单级V带传动比范围2≤i4’≤4；（一般取2.4）
单级链传动比范围2≤i5’≤6；摩擦传动比范围2≤i6’≤4
方案一：
由一个闭式二级直齿圆柱齿轮传动装置和一个摩擦传动装置组成，所以总传动比为：
i=10（除摩擦传动）。
电动机转速为：
nd’=525.5r/min。
方案二：
由一个闭式二级直齿圆柱齿轮传动装置和一个摩擦传动装置组成，所以总传动比为：
i=10（除摩擦传动）。
电动机转速为：
nd’=525.5r/min。
方案三：
由一个闭式一级直齿圆锥齿轮传动装置和一个闭式一级直齿圆柱齿轮传动装置以及一个摩擦传动装置组成，所以总传动比范围为：
6≤i’≤≤nd’≤945.9r/min。
方案四：
由一个闭式一级直齿圆柱齿轮传动装置和一个单级链传动装置以及一个摩擦传动装置组成，所以总传动比范围为：
6≤i’≤36（除摩擦传动）。
电动机转速可选范围为：
≤nd’≤1891.8r/min。
方案五：
由一个单级V带传动装置和一个≤i’≤14.4（除摩擦传动）。
电动机转速可选范围为：
≤nd’≤756.72r/min。
表四Y2系列（IP54）三相异步电动机技术数据表
型号
额定功率（KW）
满载时
堵转电流
堵转转矩
最大转矩
电机重量（kg）
转速（r/min）
定子电流（A）
效率（%）
功率因数（cos）
额定电流
额定转矩
额定转矩
Y2-631-2
2800
65
8
Y2-632-2
2800
68
8
Y2-711-2
2820
70
11
Y2712-2
2820
73
12
Y2801-2
2830
75
16
Y2802-2
2830
77
7
17
Y2-90S-2
2840
79
22
Y290L-2
2840
81
25
Y2100L-2
3
2870
83
33
Y2-112M-2
4
2890
84
8
45
Y2-132S1-2
2900
85
64
Y2-132S2-2
2900
86
70
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