带式输送机传动装置设计

带式输送机传动装置设计

带式输送机传动装置设计1.1 课程设计的⽬的

该课程设计是继《机械设计》课程后的⼀个重要实践环节，其主要⽬的是：（1）综合运⽤机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进⼀步巩固和拓展所学的知识

（2）通过设计实践，逐步树⽴正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的⼀般规律，培养分析问题和解决问题的能⼒。

（3）通过设计计算、绘图以及运⽤技术标准、规范、设计⼿册等有关设计资料，进⾏全⾯的机械设计基本技能的能⼒的训练。1.2 课程设计要求

1.两级减速器装配图⼀张（A0）

2.零件⼯作图两张(A3)

3.设计说明书⼀份

4.设计报告⼀份

1.3 课程设计的数据

课程设计的题⽬是：带式输送机减速系统设计

⼯作条件：单向运转,有轻微振动,经常满载，空载起动, 两班制⼯作，使⽤期限10年，三年⼀⼤修，输送带速度容许误差为±5%。卷筒直径D=320mm，带速 =1.95m/s,带式输送机驱动卷筒的圆周⼒（牵引⼒）F=2.4KN

2 传动系统⽅案的拟定

2.1⽅案简图和简要说明

图2-1

根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。根据⽣产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V≤4——5m/s，所以该蜗杆减速器采⽤蜗杆下置式，采⽤此布置结构。蜗轮及蜗轮轴利⽤平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采⽤圆锥滚⼦轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作⽤，为防⽌轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵⼊箱内，在轴承盖中装有密封元件。

该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。2.2电动机选择

由于该⽣产单位采⽤三相交流电源，可考虑采⽤Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，⼯作可靠，价格低廉，维护⽅便，启动性能好等优点。⼀般电动机的额定电压为380V

根据⽣产设计要求，该减速器卷筒直径D=320mm。带速V=1.95m/s，载荷平稳，常温下连续⼯作，电源为三相交流电，电压为380V。

按⼯作要求及⼯作条件选⽤三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V，系列，额定功率7.5kW。

传动滚筒所需功率Pw=FV/1000=2200X1.1/1000=4.68kw

(2-1)

传动装置效率：根据参考⽂献《机械设计课程设计》

蜗杆传动效率η1

=0.8

滚动轴承效率η2（2对）η

3

=0.98

联轴器效率η3

（2对）=0.99

滑动轴承效率η4

=0.99

所以：

η=η1?η22?η32?η4 =0.8×0.982×0.992×0.95=0.72

(2-2)

电动机所需功率：P r= P w/η=4.68/0.72=6.5KW (2-3)

传动滚筒⼯作转速：n w＝60×1000×v / ×240＝116.4r/min （2-4）

根据容量和转速，根据参考⽂献《机械零件设计课程设计》可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适⽤的电动机型号，因此有四种传动⽐⽅案，如表2-1:

表2-1

综合考虑电动机和传动装置的尺⼨、重量、价格和减速器的传动⽐，可见第2⽅案⽐较适合。因此选定电动机机型号为Y112M-4。

2.3传动系统的运动和动⼒参数的计算

1蜗杆轴的输⼊功率、转速与转矩

P0 = P ed=7.5kw （2-5）

n0=1440r/minT0=9550P0/n0=9550X4/1440=49.74N.m (2-6) 2蜗轮轴的输⼊功率、转速与转矩

P1 = P0·η1 =7.425kw (2-7) nⅠ= n0= 116.4r/min (2-8) T1= 9550 P1/ nⅠ= 9550×3.9172/86= 49.24N·m (2-9) 3传动滚筒轴的输⼊功率、转速与转矩P2 = P1·η2·η4=5.82kw (2-10) T2= 9550X P2/ nⅠ= 477.6N·m (2-11)运动和动⼒参数计算结果整理于下表2-2：

表2-2

3传动零件的设计计算

3.1蜗轮蜗杆传动的主要参数和⼏何参数计算

蜗杆的材料采⽤45钢，表⾯硬度45-55HRC，蜗轮材料采⽤ZCuSn10P1（齿圈⽤青铜制造）,⾦属模铸造。（由参考⽂献《机械零件设计课程设计》表3—1蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得）

表3—1蜗轮蜗杆的传动设计表

m

.

M]

3.1.2蜗杆基本尺⼨

轴向齿距Pa=19.782；直径系数q=10；齿顶圆直径1a d =75.6；齿根圆直径

1

f d =50mm ；分度圆导程⾓γ=21.8°；轴向齿厚2s =9.891mm 3.1.3蜗轮基本尺⼨

蜗轮采⽤装配式结构，⽤六⾓头螺栓联接（≥2d 100mm ）,轮芯选⽤灰铸铁 HT200 ，轮缘选⽤铸锡青铜ZcuSn10P1 蜗轮齿数：2z =48；变位系数2x =-0.4286

验算传动⽐：1i =12z z =12.37，这时传动误差为

37

.1212

37.12-=-3.9%是允许的

蜗轮分度圆直径：4.30222==mz d

蜗轮喉圆直径：2a d =2d +22a h =304+2?8=306mm 蜗轮齿根圆直径：2

f d =2d -

2

2f h =304-2?1.2? 8=292.68mm

蜗轮咽喉母圆半径：2g r =a-

22

1a d =180-21

320=27mm

3.2轴的设计计算

3.2.1 轴的直径与长度的确定

1 .计算转矩

Tc=KT=K×9550×n

P

=477.6N.M<630 N.M

所以蜗轮轴与传动滚筒之间选⽤HL3弹性柱销联轴器38×82，

因此d =38m m

2.由参考⽂献可查得普通平键GB1096—79A 型键12×8，联轴器上键槽深度

2.0018.3+=t ，蜗轮轴键槽深度2.0005.5+=t ，宽度为

043.012-=b 由参考⽂献《机械设计基础》算得其中各段见零件图的“涡轮轴”。

3.2.2轴的校核

1轴的受⼒分析图

图3.1X-Y 平⾯受⼒分析

图3.2X-Z 平⾯受⼒图：

图3.32轴的校核计算如表3.3

轴材料为45钢，Mpa B 650=σ，Mpa S 360=σ，Mpa b 60][1=-σ

表3.3

轴的结果设计采⽤阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应⼒集中，具体尺⼨和要求见零件图2（蜗轮中间轴）。蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键.3.3滚动轴承选择

表3-4 圆锥滚⼦轴单位：mm

3.4键连接选择

当轴上装有平键时，键的长度应略⼩于零件轴的接触长度，⼀般平键长度⽐轮毂长度短5—10mm，

经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键经校核确定以下零件：

表3-5 单位：mm

3.5减速器的润滑

减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减⼩摩擦损失，提⾼传动效率，还可以防⽌锈蚀、降低噪声。

本减速器采⽤蜗杆下置式，所以蜗杆采⽤浸油润滑，蜗杆浸油深度h⼤于等于1个螺⽛⾼，但不⾼于蜗杆轴轴承最低滚动中⼼。

蜗轮轴承采⽤脂润滑，为防⽌箱内的润滑油进⼊轴承⽽使润滑脂稀释⽽流⾛，常在轴承内侧加挡油盘。

蜗杆轴承由于转速⾼所以采⽤油润滑。4 箱体及附件的结构设计和选择

4.1箱体的基本结构设计

箱体是⼀个重要零件，它⽤于⽀持和固定减速器中的各种零件，并保证传动件的啮合精度，使箱体有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的⼀半，所以箱体结构对⼯作性能、加⼯⼯艺、材料消耗，重量及成本等有很⼤的影响。箱体结构与受⼒均较复杂，各部分民尺⼨⼀般按经验公式在装配草图的设计和绘制过程中确定。

箱体的材料及制造⽅法：选⽤铸铁，砂型铸造。4.2箱体各部分的尺⼨

箱体参数表4-1：

表4-1

表4-2 连接螺栓扳⼿空间c1、c

2值和沉头座直径

4.3润滑和密封形式的选择

1．润滑

蜗轮采⽤浸油润滑,轴承采⽤脂润滑。蜗轮圆周速度v<5m/s所以采⽤浸油润滑；轴承Dpw·n=1.455×104 ≤(2~3) ×105所以采⽤脂润滑。浸油润滑不但起到润滑的作⽤，同时有助箱体散热。为了避免浸油的搅动功耗太⼤及保证齿轮啮合区的充分润

对于滑，传动件浸⼊油中的深度不宜太深或太浅，设计的减速器的合适浸油深度H1

蜗杆下置⼀般为（0.75 ~1）个齿⾼，但油⾯不应⾼于蜗杆轴承下⽅滚动体中⼼。油

为10mm。池太浅易激起箱底沉渣和油污，引起磨料磨损，也不易散热。取浸油深度H1

换油时间为半年，主要取决于油中杂质多少及被氧化、被污染的程度。查⼿册选择L-CKB 150号⼯业齿轮润滑油。2．密封

减速器需要密封的部位很多，有轴伸出处、轴承内侧、箱体接受能⼒合⾯和轴承盖、窥视孔和放油的接合⾯等处。3.轴伸出处的密封

作⽤是使滚动轴承与箱外隔绝，防⽌润滑油漏出以及箱体外杂质、⽔及灰尘等侵⼊轴承室，避免轴承急剧磨损和腐蚀。由脂润滑选⽤毡圈密封，毡圈密封结构简单、价格便宜、安装⽅便、但对轴颈接触的磨损较严重，因⽽⼯耗⼤，毡圈寿命短。4.轴承内侧的密封该密封处选⽤挡油环密封，其作⽤⽤于脂润滑的轴承，防⽌过多的油进⼊轴承内，破坏脂的润滑效果。箱盖与箱座接合⾯的密封的接合⾯上涂上密封胶。4.4 附件的设计

1.窥视孔盖和窥视孔

为了检查传动件的啮合、润滑、接触斑点、齿侧间隙及向箱内注油等，在箱盖顶部设置便于观察传动件啮合的位置并且有⾜够⼤的窥视孔，箱体上窥视孔处应凸出⼀块，以便加⼯出与孔盖的接触⾯。2．排油孔、放油油塞、通⽓器、油标

为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱座底部设有排油孔，并在其附近做出⼀⼩凹坑，以便攻丝及油污的汇集和排放，平时排油孔⽤油塞及封油垫封住。本设计中采⽤螺塞M14×1.5 。为了检查减速器内的油⾯⾼度，应在箱体便于观察、油⾯较稳定的部位设置油标。3. 吊⽿和吊钩

为了拆卸及搬运减速器，应在箱盖上铸出吊⽿环，并在箱座上铸出吊钩，吊钩和吊⽿的尺⼨可以根据具体情况加以修改

定位销为GB117-86 销8×38 材料为45钢