膠帶式運輸機傳動裝置設計

1、 膠帶式運輸機傳動裝置設計 學生姓名： 指導老師： 摘要 膠帶式輸送機是連續(xù)運行的運輸設備，在冶金、采礦、動力、建材等重工業(yè)部門及交通運輸部門中主要用來運送大量散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。帶式輸送機是煤礦最理想的高效連續(xù)運輸設備，與其他運輸設備相比，不僅具有長距離、大運量、連續(xù)輸送等優(yōu)點，而且運行可靠,易于實現(xiàn)自動化、集中化控制,特別是對高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機已成為煤炭高效開采機電一體化技術與裝備的關鍵設備。本次畢業(yè)設計的課題是基于Solidworks的圓錐-圓柱齒輪減速器三維裝配體建模，研究的主要方向是機械工程及自動化。在各個基本零件運動的特點的基礎上，引入創(chuàng)新

2、的思維和概念，對零件進行組合以達到設計要求。本畢業(yè)設計共包括四大塊的內容：首先是傳動裝置的設計計算，其次是Solidworks的簡單簡介，再次，也是本論文的重點即主要零件的三維造型，最后，是運動仿真。本次設計的主旨是以機械設計課程設計為主線，加入創(chuàng)新意識，完成圓錐-圓柱齒輪減速器三維裝配體建模，最終完成畢業(yè)設計要求。 關鍵詞：膠帶式 運輸機 傳動裝置 設計計算 1 選擇電動機 1.1 選擇電動機的類型 Y系列（IP44）電動機為一般用途全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，具有防止鐵屑、灰塵等進入電動機內部的特點，適用于電源電壓為380且無特殊要求的機械上，如機床、泵、風機、運輸機、攪拌機等。1.

3、2選擇電動機容量 電動機所需的功率為： （其中：為電動機功率，為負載功率，為總效率。） 傳動效率分別為： 聯(lián)軸器的效率： 滾動軸承效率： 錐齒輪傳動效率： 圓柱齒輪傳動效率： 卷筒效率： 傳動裝置的總效率應為組成傳動裝置的各部分運動副效率只之乘積,即： 負載功率: 折算到電動機的功率為:1.3 確定電動機轉速卷筒軸工作轉速為：查機械設計課程設計表3-2得：錐齒輪單級傳動比，圓柱齒輪單級傳動比，則總傳動比范圍為。所以電機的轉速可選范圍為：則符合這一范圍的同步轉速有和1500.所以可供選擇的的電機如表1-1： 表1-1 電動機參數(shù)序 號電動機型號額定功率()滿載轉速（）堵轉轉矩最大轉矩 質量 ()

4、額定轉矩額定轉矩1Y160M2-85.57202.02.01192Y132M2-65.59602.02.0843Y132 S-45.514402.22.368 綜合考慮電動機額定功率、滿載轉速、最大轉矩質量等和傳動裝置的尺寸和減速器的各級傳動比，可以選擇電機型號為Y132M2-6，其主要性能參數(shù)如上表的第2種電動機。 2 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比 2.1減速器各級傳動比減速總傳動比為：高速級錐齒輪的傳動比： 低速級圓柱齒輪的傳動比： 2.2計算各軸的動力和動力參數(shù) 各軸的轉速： 電動機軸： 軸： 軸： 軸： 卷筒軸： 各軸的輸入功率： 軸： 軸： 軸： 卷筒軸： -軸的輸出功率則分別

5、為輸入功率乘軸承效率0.98.各軸的輸出轉矩電動機的輸出轉矩： 軸： 軸： 軸： 卷筒軸： -軸的輸出轉矩則分別為各軸的輸入輸入轉矩乘軸承效率0.98.運動動力參數(shù)計算結果整理于表2-1： 表2-1 各軸運動參數(shù)軸名功率 轉距轉速傳動比效率輸入輸出輸入輸出電機軸4.84248.1796010.99軸4.794.6948.6647.69960軸4.514.4290.6588.84497.461.980.94軸4.294.20347.29340.34124.374.00 0.95卷筒軸4.163.99343.96330.2124.3710.97 3 傳動件的設計計算 3.1 高速級錐齒輪的設計計算

6、 已知輸入功率，小齒輪轉速960r/min，齒數(shù)比=1.98，由電動機驅動，工作壽命8年，4年1次大修，2年1次中修，半年1次小修，單班制，連續(xù)單向運轉,工作時有輕微振動，室內，灰塵較大，一般機械廠生產(chǎn)制造，小批量。 選用8級精度(GB10095-88) 由機械設計（第四版）表12-7選擇小齒輪材料為(調質)，平均硬度為260HB，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為230HB。選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù). 取 此時傳動比載荷系數(shù) ： 使用壽命 由表12.9 動載系數(shù) 由圖12.9 齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10 估計 齒向載荷分布系數(shù) 由表12.20 齒間載荷分布系數(shù) 小齒輪的轉矩 選齒寬系數(shù)

7、 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.16 由機械設計（第四版）圖12.17b、c按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限 由機械設計（第四版）表12.12查得材料的彈性影響系數(shù)計算應力循環(huán)次 由機械設計（第四版）圖12.18取接觸疲勞壽命系數(shù) 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1.05，得 試算小齒輪大端分度圓直徑，代入中較小的值 計算圓周速度v 計算傳動主要尺寸 模數(shù) 取標準模數(shù) 實際分度圓直徑 錐距 齒寬 取 分度圓錐角 齒根彎曲疲勞強度校核 重合度系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 載荷系數(shù) 由機械設計（第四版）圖12.30查得 齒形系數(shù) 應力校正系數(shù) 圖12.31

8、由圖12.23c查得小大齒輪的彎曲疲勞強度極限分別為 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 尺寸系數(shù)圖12.24 計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，得 驗算 滿足彎曲強度要求 3.2 圓柱齒輪設計計算 運輸機為一般工作機器，速度不高，選用8級精度(GB10095-88) 材料選擇 選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為260HB；大齒輪材料為45鋼（調質）硬度為240HB。 選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù) 選取螺旋角。初選螺旋角 小齒輪的轉矩 選齒寬系數(shù) 由表12.16選取 由圖12.17c可知接觸疲勞極限 初步計算的許用接觸應力 初步計算的小齒輪直徑 取 初取齒寬 圓周速度 模數(shù) 取標準模數(shù)

9、 使用系數(shù) 由表12.9 動載系數(shù) 由圖12.9 齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10 由此得 齒向載荷分布系數(shù) 由表12.11 載荷系數(shù) 由表12.12查得材料的彈性影響系數(shù) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由圖12.16 重合度系數(shù) 因 取 故 螺旋角系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) 計算應力循環(huán)次數(shù) 由圖12.18取接觸疲勞壽命系數(shù) 計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1.05，得驗算 確定主要傳動尺寸 取 齒根彎曲疲勞強度驗算 齒形系數(shù) 由圖12.21 應力修正系數(shù) 由圖12.22 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) 所以取 齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10 齒向載荷分布系數(shù) 由圖12.14 載荷系數(shù) 彎曲疲勞極

10、限 由圖12.23c 彎曲最小安全系數(shù) 彎曲壽命系數(shù) 由圖12.24 尺寸系數(shù) 由圖12.24 許用彎曲應力 驗算 4 減速器結構設計 減速器結構尺寸如表4-1： 表4-1 減速器結構尺寸名稱符號減速器型式及尺寸關系/箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑16地腳螺釘數(shù)目6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑12機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑10聯(lián)接螺栓的間距180軸承端蓋螺栓直徑8視孔蓋螺釘直徑6定位銷直徑8、到外箱壁距離22、18、16、至凸緣邊緣距離20、18軸承旁凸臺半徑16凸臺高度50外箱壁至軸承座端面距離40大齒輪頂圓與內箱壁距離14齒輪端面與內箱壁距離13軸承端

11、蓋外徑112、120、140軸承端蓋凸緣厚度10軸承旁聯(lián)接螺栓距離113、147、155箱蓋肋板厚7箱座肋板厚7 5 軸的設計計算 5.1 高速軸的計算 已知 高速級小圓錐齒輪的分度圓半徑 而 圓周力、徑向力及軸向力的方向如圖5-1所示 圖5-1 高速軸受力方向及彎矩圖 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調質），根據(jù)表15-3，取，得，輸入軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉矩，查表14-1，由于轉矩變化很小，故取，則 聯(lián)軸器與軸之間周向定位采用鍵連接，對直徑 的軸，有一個鍵槽時，軸徑增大7%，。 故選LT

12、6型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為。主動端：Y型軸孔，A型鍵槽，半聯(lián)軸器的孔徑，；從動端：Y型軸孔，A型鍵槽，半聯(lián)軸器的孔徑，。則由半聯(lián)軸器確定，。 擬定軸上零件的裝配方案見圖5-2 圖5-2 軸上零件裝配圖 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑。 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，選用單列圓錐滾子軸承，根據(jù)GB/T 297-1994, ，則初步選圓錐滾子軸承30208，其基本尺寸為，而取。這對軸承均采用軸肩進行軸向定位，根據(jù)GB/T 297-1994，30208型軸承的安裝尺寸，因此取。 為了使軸具有較大剛度，兩軸承支點距離不宜過小，一般取，故取，

13、所以。圓整取。小錐齒輪的懸臂長度。右邊軸承右端面采用軸套定位，取。 取安裝齒輪處-軸段的直徑，齒輪軸孔深度??；為使套筒可靠地壓緊軸承，軸承與錐齒輪間隔一軸套，取。 軸承端蓋的總寬度為。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，取端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故 。圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機械設計表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；半聯(lián)軸器的軸向定位采用平鍵連接，按查表14-26得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為 ，半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺

14、寸公差為k6。 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 軸上載荷大小如表5-1： 表5-1 軸上載荷大小載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩T 根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)及軸的單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼（調質），由機械設計（第四版）表15-1查得故安全。 5.2 中間軸的設計先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為，調質處理。根據(jù)機械設計（第四版）表15-3，取，得，中間軸最小直徑顯然是安裝滾動軸承的直徑和。軸上零件的裝配方案見下圖5-3： 圖5-3 軸上零件裝配方案 因軸承同時受有徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)，根據(jù)G

15、B/T 297-1994，初選圓錐滾子軸承30207，其尺寸為，。 這對軸承均采用套筒進行軸向定位，根據(jù)GB/T297-1994，30207型軸承的安裝尺寸，因此取套筒與軸承端面相接處外徑為。 安裝小圓柱斜齒輪的寬度，為使其右端能用軸套定位，軸段，取軸徑。 錐齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位，試取，則輪轂寬度，取，為了使套筒端面可靠地壓緊端面，此軸段應略短于輪轂長，故取。 齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，故取，則取軸環(huán)處的直徑為，軸環(huán)寬度，。 箱體一小圓錐齒輪中心線為對稱軸，則取另取。 圓錐齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機械設計課程設計表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同

16、時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；圓柱齒輪的周向定位采用平鍵連接，按由機械設計課程設計表14-26查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為。確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 5.3 低速軸的設計計算 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調質），取，得，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。 聯(lián)軸器的計算轉矩，查機械設計表14-1，由于轉矩變化很小，故取，則 根據(jù)

17、GB/T5014-2003，選LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為2500，取半聯(lián)軸器的孔徑，故取，選Y型半聯(lián)軸器，長度。 軸上零件的裝配方案見圖5-4： 圖5-4 低速軸軸上零件裝配方案 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故-段的長度應比略短些，現(xiàn)取。 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力，可選用深溝球軸承，參照工作要求并根據(jù)，根據(jù)GB/T 276-1994，初選深溝球軸承6012，其尺寸為，而。軸承右端采用軸肩進行軸向定位，查得6012型軸承的定位軸肩軸徑，因此??；齒輪右端和右軸承之間采用套筒定

18、位，已知齒輪輪轂的寬度為，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，故取。取，齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩高度，故，則軸環(huán)處的直徑為。軸環(huán)寬度，取。 軸承端蓋的總寬度為20，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑油的要求，求得端蓋外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故取 ；為保證圓柱斜齒輪能正對嚙合，取軸段。 根據(jù)中間軸長度及箱體一小圓錐齒輪中心線為對稱軸，得齒輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接。對齒輪的定位，按由機械設計表6-1查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為，同時為保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵，半聯(lián)軸器與軸的

19、配合為，滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為6。 確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 6 校核軸承壽命 6.1輸入軸上軸承校核 單列圓錐滾子軸承30208，查表8-159， 得 則內部軸向力 所以 ， 則 對減速器，由機械設計課本表13-6，取動載荷系數(shù)， 因 大修期為3年，預期壽命為，故合格。 6.2 中間軸上軸承校核 單列圓錐滾子軸承30207，查表8-159，得 則內部軸向力 所以 ， 則 對減速器，由機械設計課本表13-6，取動載荷系數(shù)， 因 大修期為3年，預期壽命為，故合格。 6.3 輸出軸上軸承校核 深溝球軸承6012，查表8-158， 得 則內部軸向

20、力 所以 即 由查表8-158得， 故 由查表8-158得， 故 對減速器，由機械設計課本表13-6，取動載荷系數(shù)， 因 大修期為3年，預期壽命為，故合格。 7 鍵聯(lián)接的選擇及校核計 7.1輸入軸鍵計算 半聯(lián)軸器與輸入軸連接處選用普通平鍵尺寸為，載荷平穩(wěn) ，可選， 則鍵聯(lián)受到的應力為： 故滿足要求。 錐齒輪與軸連接處選用普通平鍵尺寸為，則鍵聯(lián)接受到的應力為： 故滿足要求。 7.2 中間軸鍵計算 大錐齒輪與軸連接處選用普通平鍵尺寸為，則鍵聯(lián)接受到的應力為： 故滿足要求。 小圓柱齒輪與軸連接處的鍵尺寸為，則鍵聯(lián)接受到的應力為： 7.3輸出軸鍵的計算 大圓柱齒輪與輸出軸連接處選用普通平鍵尺寸為，則鍵

21、聯(lián)接所能傳遞的轉矩為： 故滿足要求。 聯(lián)軸器與輸出軸連接處選用普通平鍵尺寸為，則鍵連接所能傳遞的轉矩為： 8 減數(shù)器的潤滑方式和密封類型的選擇 8.1減速器的潤滑方式 圓錐齒輪圓周速度為 圓柱齒輪圓周速度為 可采用浸油潤滑，可以利用齒輪飛濺的油潤滑軸承，并通過油槽潤滑其他軸上的軸承，且有散熱作用，效果較好。 8.2 軸承的潤滑 減速器中軸承的潤滑可以采用之潤滑和油潤滑，當侵油齒輪的圓周速度時，齒輪不能有效的把油有飛濺到箱壁上，此時軸承通常采用脂潤滑；當浸油齒輪的圓周速度時，齒輪能將更多的油飛濺到箱壁，此時滾動軸承通常采用油潤滑，也可采用脂潤滑。脂潤滑易于密封，結構簡單，維護方便。所以該減速器的

22、軸承采用脂潤滑，為防止箱內潤滑油進入軸承室內，同時也防止軸承室中的潤滑脂流入箱內，通常在箱體軸承箱座內一側裝設甩油環(huán)。 8.3 軸承的密封該減速器軸承采用氈圈密封，氈圈密封結構簡單，主要用于之潤滑和接觸面速度不超過。 9 三維設計 9.1 三維建模軟件 SolidWorks提供了良好的的、基于特征的實體三維建模功能。通過拉伸、旋轉、薄壁、抽殼、特征陣列及打孔等一系列操作來實現(xiàn)各種產(chǎn)品的設計。通過對特征和草圖的動態(tài)修改，可用拖拽方式實現(xiàn)實時的設計修改。三維草圖功能為掃描、放樣生成三維草圖路徑，或為管道、電纜、和管線生成路徑。 在SolidWorks中，當生成新零件時，你可以直接參考其他零件并保持

23、這種參考關系。在裝配環(huán)境里，可以方便地修改零部件。對于超過一萬個零件的大型裝配體，SolidWorks的性能得到很大的提高。SolidWorks可動態(tài)地查看裝配體的所有運動，并且可以對運動的零部件進行動態(tài)的干涉檢查和間隙檢測。SolidWorks提供生成完整的、車間認可的工程圖的工具。工程圖是相關的，當修改圖紙時，三維模型、各視圖、裝配體也會自動更新。本次設計關于三維設計的重點是繪制二維裝配圖及主要零件的三維建模及總體裝配，內容包括掌握基本零件的運動規(guī)律，錐齒輪和斜齒輪的設計，低速軸的設計以及各種其他零件的設計選取，合理設計各個零件，使設計的減速器能實現(xiàn)運動仿真，符合設計要求，最后利用Soli

24、dworks軟件完成整個減速器的三維建模。 9.2 齒輪三維建模步驟GearTrax是專門繪制各種齒輪的SolidWorks的一個插件，但一般不會繪制出國家標準的齒輪，還要我們通過SolidWorks的一些草圖、特征命令來完成標準齒輪的三維建模。通過GearTrax可以創(chuàng)建的實體模型有直齒輪、錐齒輪、斜齒輪、蝸輪蝸桿、漸開線、花鍵、齒形帶帶輪、V帶帶輪等。下面是用gearTrax創(chuàng)建一對斜齒輪的步驟：1. 打開GearTrax界面，選擇齒輪類型，輸入一對相嚙合的齒輪的參數(shù)，見下圖9-1、9-2： 圖9-1 GearTrax界面大齒輪參數(shù)圖9-2 GearTrax界面小齒輪參數(shù)2. 由于GearTrax界面是英語標題，所以要生成齒輪先將