小型便攜式皮帶輸送機設(shè)計

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小型便攜式皮帶輸送機設(shè)計 摘要 本次畢業(yè)設(shè)計是關(guān)于皮帶輸送機的設(shè)計，首先對輸送機的做了簡單的概述；接著分析了輸送機的選型原則和計算方法，然后根據(jù)這些設(shè)計準(zhǔn)則與計算選型方法按照給定參數(shù)要求進行選型設(shè)計；接著對所選擇的輸送機各主要零部件進行了校核。最后對輸送機的主要部件進行了分析。普通型帶式輸送機由六個主要部件組成：傳動裝置，機尾和導(dǎo)回裝置，中部機架，拉緊裝置以及皮帶。在皮帶輸送機的設(shè)計、制造以及應(yīng)用方面,目前我國與國外先進水平相比仍有較大差距,國內(nèi)在設(shè)計制造帶式輸送機過程中存在著很多不足。 關(guān)鍵詞：帶式輸送機；選型設(shè)計；驅(qū)動裝置；主要部件 Small portable belt conveyor design Abstract：This graduation project is about the leather belt conveyer's design， first has made the simple outline to the conveyer， Then has analyzed conveyer's shaping principle and the computational method，then acts according to these design criterion and the computation shaping method according to assigns the parameter to request to carry on the shaping design；Then to conveyer each main spare part which chose has carried on the examination.。The popular belt type conveyer is composed of six major components；The transmission device，the airplane tail and leads the installment，middle rack，tightening device as well as leather belt. In the leather belt conveyer's design， the manufacture as well as the application aspect， at present our country and the overseas advanced level compared still had the big disparity， the home have many insufficiencies in the design manufacture belt type conveyer process。 Key words: Belt conveyer；Shaping design；Drive；Major component 目 錄 摘要 - 1 - Abstract - 2 - 設(shè)計任務(wù)書 - 5 - 1帶式輸送機基本原理 - 6 - 1.1主要特點: - 6 - 1.2結(jié)構(gòu)組成： - 6 - 1.3布置方式： - 6 - 1.4傳動方案的擬定 - 7 - 1.5傳動型式與驅(qū)動裝置 - 8 - 1.6帶式輸送機的應(yīng)用 - 8 - 2帶式輸送機的設(shè)計計算 - 9 - 2.1 帶寬和輸送帶的確定 - 9 - 2.1.1帶寬的確定 - 9 - 2.1.2輸送帶的選擇 - 9 - 2.2 圓周驅(qū)動力 - 10 - 2.2.1計算公式 - 10 - 2.2.2 主要特種阻力計算 - 12 - 2.2.3 附加特種阻力計算 - 13 - 2.2.4 傾斜阻力計算 - 14 - 2.3 電動機的功率計算 - 14 - 2.4輸送帶張力計算 - 15 - 2.4.1輸送帶不打滑條件校核 - 15 - 2.4.2輸送帶下垂度校核 - 16 - 三．驅(qū)動裝置的選用與設(shè)計 - 17 - 3.1電機的選用 - 17 - 3.2傳動比的分配 - 17 - 3.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 - 17 - 3.4滾子鏈傳動設(shè)計計算 - 19 - 3.5齒輪的設(shè)計 - 21 - 3.5.1高速級圓柱直齒的設(shè)計 - 21 - 3.5.2低速級圓柱直尺齒輪設(shè)計 - 23 - 3.6軸系零件的設(shè)計計算 - 25 - 四．帶式輸送機部件的選用 - 27 - 4.1 傳動滾筒的計算 - 27 - 4.1.1 傳動滾筒的作用及類型 - 27 - 4.1.2傳動滾筒結(jié)構(gòu) - 27 - 4.1.3傳動滾筒的直徑驗算 - 28 - 4.2托輥 - 28 - 4.2.1 托輥的作用與類型 - 28 - 4.2.2托輥的選型 - 29 - 4.3聯(lián)軸器的選擇 - 30 - 4.4拉緊裝置 - 31 - 4.5機架 - 31 - 4.6潤滑與密封 - 32 - 參 考 文 獻 - 33 - 致 謝 - 34 - - 4 - - - 小型便攜式皮帶輸送機設(shè)計 設(shè)計任務(wù)書 小型便攜式皮帶輸送機設(shè)計 要求帶式輸送機連續(xù)單向傳動，載荷變化不大，空載起動，輸送帶速度允許誤差5%。室內(nèi)工作，有粉塵。兩班制工作，每班按8H計算，使用期限10(每年按250工作日算)年，在中小廠小批量生產(chǎn)。 原始數(shù)據(jù): 1.輸送物料：袋裝大米。 2.物料特性： l 寬度：300mm l 每袋重量：50kg。 3.工作環(huán)境： 室內(nèi)。 4.輸送系統(tǒng)及相關(guān)尺寸： l 運距：10m 。 l 運輸速度：0.45。 l 滾筒直徑：120。 1帶式輸送機基本原理 帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運輸物料的機械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸送機廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。 1.1主要特點: 輕型皮帶輸送機的主要優(yōu)點為工作可靠、管理方便、平穩(wěn)無噪聲、不損傷被輸送物料、整個長度上都可以裝料和卸料、輸送量大、輸送距離遠、動力消耗低等特點。 1.2結(jié)構(gòu)組成： 皮帶輸送機主要由機架、輸送皮帶、皮帶輥筒、張緊裝置、傳動裝置等組成。機架上裝有皮帶輥筒、托輥等，用于帶動和支承輸送皮帶。 1.3布置方式： 電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉(zhuǎn)動或其他驅(qū)動機構(gòu)，借助于滾筒或其他驅(qū)動機構(gòu)與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅(qū)動方式按驅(qū)動裝置可分為單點驅(qū)動方式和多點驅(qū)動方式兩種。 通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅(qū)動方式，即驅(qū)動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅(qū)動方式按傳動滾筒的數(shù)目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅(qū)動。對每個滾筒的驅(qū)動又可分為單電動機驅(qū)動和多電動機驅(qū)動。因單點驅(qū)動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅(qū)動方式的，即為單驅(qū)動方式，故一般對單點驅(qū)動方式，“單點”兩字省略。 單筒、單電動機驅(qū)動方式最簡單，在考慮驅(qū)動方式時應(yīng)是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅(qū)動。帶式輸送機常見典型的布置方式如圖1-1所示： 圖1-1帶式輸送機典型布置方式 1.4傳動方案的擬定 為了確定傳動方案，可根據(jù)已知條件計算出工作滾筒的轉(zhuǎn)速為： 若選用同步轉(zhuǎn)速為1500或1000r/min的電動機，則可估算出傳動裝置的總傳動比i約為21或14。根據(jù)這個傳動比及工作條件可有圖1-2所示的三種傳動方案進行分析比較可知： （a）因用帶傳動裝置的外形尺寸大；方案（b）因齒輪的轉(zhuǎn)速高，減速器的尺寸小，鏈傳動的尺寸也較緊湊；方案(c)減速器的尺寸也較小，但若開式齒輪的傳動也較小，中心距較短，可能會使?jié)L筒與開式小齒輪軸相干涉。從尺寸的緊湊來看，應(yīng)選用方案(b)；若對尺寸要求不高，則方案（a）也可采用；若總傳動比較大，則選方案（c）為好。以下按方案(b)經(jīng)行計算。 圖1-2傳動方案圖 1.5傳動型式與驅(qū)動裝置 驅(qū)動裝置是帶式輸送機的動力傳遞機構(gòu)。一般由電動機、聯(lián)軸器、減速器及驅(qū)動滾筒組成。 根據(jù)不同的使用條件和工作要求，帶式輸送機的驅(qū)動方式，可分單電機驅(qū)動、多電機驅(qū)動、單滾筒驅(qū)動、雙滾筒驅(qū)動和多滾筒驅(qū)動幾種。如表1-1所示： 表1-1 驅(qū)動裝置型式 功率范圍/KW 備注 Y系列電機+聯(lián)軸器+減速器 1.1~37 功率≤200kW時電壓為380V 功率≥200kW時電壓為3000V、6000V Y系列電機+液力耦合器+減速器 45~315 電動滾筒傳動 2.2~55 其他驅(qū)動型式 ≥355 用戶自行設(shè)計 本次設(shè)計選用Y系列電機+聯(lián)軸器+減速器的傳動型式。 1.6帶式輸送機的應(yīng)用 帶式輸送機是連續(xù)運輸機的一種，連續(xù)運輸機是固定式或運移式起重運輸機中主要類型之一，其運輸特點是形成裝載點到裝載點之間的連續(xù)物料流，靠連續(xù)物料流的整體運動來完成物流從裝載點到卸載點的輸送。在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通等各企業(yè)中，連續(xù)運輸機是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線不可缺少的組成部分。 連續(xù)運輸機可分為： （1）具有撓性牽引物件的輸送機，如帶式輸送機，板式輸送機，刮板輸送機，斗式輸送機、自動扶梯及架空索道等； （2）不具有撓性牽引物件的輸送機，如螺旋輸送機、振動輸送機等； （3）管道輸送機(流體輸送)，如氣力輸送裝置和液力輸送管道。 其中帶輸送機是連續(xù)運輸機中是使用最廣泛的，帶式輸送機運行可靠，輸送量大，輸送距離長，維護簡便，適應(yīng)于冶金煤炭，機械電力，輕工，建材， 糧食等各個部門。 2帶式輸送機的設(shè)計計算 2.1 帶寬和輸送帶的確定 2.1.1帶寬的確定 按照給定的工作條件，物料的最大寬度為300。按照式（2-1）核算。 （2-1） 式中為最大寬度。 計算： 。 2.1.2輸送帶的選擇 輸送帶在帶式輸送機中既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件（鋼絲繩牽引帶式輸送機除外），它不僅要有承載能力，還要有足夠的抗拉強度。輸送帶有帶芯（骨架）和覆蓋層組成，其中覆蓋層又分為上覆蓋膠，邊條膠，下覆蓋膠。 輸送機的帶芯主要是有各種織物（棉織物，各種化纖織物以及混紡織物等）或鋼絲繩構(gòu)成。它們是輸送帶的骨干層，幾乎承載輸送帶工作時的全部負(fù)載。因此，帶芯材料必須有一定的強度和剛度。覆蓋膠用來保護中間帶芯不受機械損傷以及周圍有害介質(zhì)的影響。上覆蓋膠層一般較厚，這是輸送帶的承載面，直接與物料接觸并承受物料的沖擊和磨損。下覆膠層是輸送帶與支撐托輥接觸的一面，主要承受壓力，為了減少輸送帶沿托輥運行時的壓陷阻力，下覆蓋膠的厚度一般較薄。側(cè)邊覆蓋膠的作用是當(dāng)輸送帶發(fā)生跑偏使側(cè)面與機架相碰時，保護帶芯不受機械損傷。 輸送帶的品種規(guī)格符合《GB/T 4490—1994運輸帶尺寸》、《GB/T 7984—2001輸送帶 具有橡膠或塑料覆蓋層的普通用途織物芯輸送帶》和《GB/T9770—2001 普通用途鋼絲繩芯輸送帶》的規(guī)定，如表2-1所示： 表2-1 種類 抗拉體強度/（N/mm*層） 輸送帶寬度/mm 400 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 帆布帶 CC-56 √ √ √ √ √ √ √ 尼龍帶 NN-100 √ √ √ √ √ √ √ 由于本設(shè)計只是小型輸送機，初步選定為帆布帶。由于帶寬為800mm，層數(shù)選為4層，重量9.31kg/m。 2.2 圓周驅(qū)動力 2.2.1計算公式 （1）所有長度（包括L〈80m）。 傳動滾筒上所需圓周驅(qū)動力為輸送機所有阻力之和，可用式（2-2）計算： （2-2） 式中——主要阻力，N； ——附加阻力，N； ——特種主要阻力，N； ——特種附加阻力，N； ——傾斜阻力，N。 五種阻力中，、是所有輸送機都有的，其他三類阻力，根據(jù)輸送機側(cè)型及附件裝設(shè)情況定，由設(shè)計者選擇。 （2） 引入系數(shù)C作簡化計算，則公式變?yōu)橄旅娴男问剑? （2-3） 式中——與輸送機長度有關(guān)的系數(shù)，在機長小于80m時，可按式（2-4）計算，或從表查取。 （2-4） 式中——附加長度，一般在0到80之間； ——系數(shù)，不小于1.02。 查《DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊》表3-5 即本說明書，如表2-2所示： 表2-2系數(shù)C L 80 100 150 200 300 400 500 600 C 1.92 1.78 1.58 1.45 1.31 1.25 1.20 1.17 L 700 800 900 1000 1500 2000 2500 5000 C 1.14 1.12 1.10 1.09 1.06 1.05 1.04 1.03 輸送機的主要阻力是物料及輸送帶移動和承載分支及回程分支托輥旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生阻力的總和?？捎檬剑?-5）計算： （2-5） ——模擬摩擦系數(shù)，根據(jù)工作條件及制造安裝水平?jīng)Q定，一般可按表查取； ——輸送機長度（頭尾滾筒中心距），m； ——重力加速度； 初步選定平行托輥為DTⅡ03C2112。 上托輥間距＝1.1m，下托輥間距 ＝2m。 ——承載分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分重量，kg/m，用式（2-6）計算： （2-6） 其中——承載分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分重量，kg； ——承載分支托輥間距，m； 托輥已經(jīng)選好，知 。 計算：==22.09 kg/m ——每米輸送物料質(zhì)量； ——回程分支托輥組每米長度旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量，kg/m； 其中——回程分支每組托輥旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量； ——回程分支托輥間距，m。 ——每米長度輸送帶質(zhì)量，kg/m，=9.31kg/m。 =0.030×10×9.8×[22.09+6.45+（2×9.31+50） ×cos0°]=288.565N 運行阻力系數(shù)f值應(yīng)根據(jù)表2-3選取，取=0.030。 表2-3阻力系數(shù)f 輸送機工況 工作條件和設(shè)備質(zhì)量良好，帶速低，物料內(nèi)摩擦較小 0.02～0.023 工作條件和設(shè)備質(zhì)量一般，帶速較高，物料內(nèi)摩擦較大 0.025～0.030 工作條件惡劣、多塵低溫、濕度大，設(shè)備質(zhì)量較差，托輥成槽角大于35° 0.035～0.045 2.2.2 主要特種阻力計算 主要特種阻力包括托輥前傾的摩擦阻力和被輸送物料與導(dǎo)料槽攔板間的摩擦阻力兩部分，按式（2-7）計算： （2-7） 按式（2-8）或式（2-9）計算： 三個等長輥子的前傾上托輥時： （2-8） 二輥式前傾下托輥時： （2-9） 本輸送機沒有主要特種阻力，即=0。 2.2.3 附加特種阻力計算 附加特種阻力包括輸送帶清掃器摩擦阻力和卸料器摩擦阻力等部分，按下式計算： （2-10） （2-11） （2-12） 式中——清掃器個數(shù)，包括頭部清掃器和空段清掃器； A——一個清掃器和輸送帶接觸面積，，見表 ——清掃器和輸送帶間的壓力，N/，一般取為3 N/； ——清掃器和輸送帶間的摩擦系數(shù)，一般取為0.5~0.7； ——刮板系數(shù)，一般取為1500 N/m。 導(dǎo)料槽欄板內(nèi)寬、刮板與輸送帶接觸面積。 查表2-4得A=0.008m，取=10N/m，取=0.6，將數(shù)據(jù)帶入式（2-11）： 則=0.008×10×0.6=480 N。 表2-4 帶寬B /mm 導(dǎo)料欄板內(nèi)寬/m 刮板與輸送帶接觸面積A/m 頭部清掃器 空段清掃器 500 0.315 0.005 0.008 650 0.400 0.007 0.01 800 0.495 0.008 0.012 1000 0.610 0.01 0.015 1200 0.730 0.012 0.018 1400 0.850 0.014 0.021 擬設(shè)計的總圖中有兩個清掃器，=2。 由式（2-12）則=2×480=960N。 2.2.4 傾斜阻力計算 傾斜阻力按下式計算： （2-13） 式中：因為是本輸送機水平運輸，所有H=0 =0 由式（2-13） =1.12×228.562+0+0+960=1283.193N 2.3 電動機的功率計算 電動機功率的選擇 傳動滾筒軸功率（）按式（2-14）計算： （2-14） --傳動滾筒功率。 F—運輸帶拉力。 v—帶速。 電動機功率，按式（2-15）計算： （2-15） 為了計算電動機所需的功率，首先要確定從電動機到工作機之間的總效率。 電動機至工作的傳動總效率：。由機械設(shè)計設(shè)計手冊查表可知： 式中——彈性聯(lián)軸器效率；=0.99； ——閉式齒輪傳動（設(shè)齒輪精度為8級）效率；=0.97； ——滾動軸承效率；=0.99； ——開式滾子鏈傳動效率；=0.92； ——滾筒的效率；=0.96； 所以傳動總效率為。 由式（2-15）可知，電動機所需功率為。 查機械零件設(shè)計手冊可知，選取電動機的額定功率為1.1kW。 2.4輸送帶張力計算 輸送帶張力在整個長度上是變化的，影響因素很多，為保證輸送機上午正常運行，輸送帶張力必須滿足以下兩個條件： （1）在任何負(fù)載情況下，作用在輸送帶上的張力應(yīng)使得全部傳動滾筒上的圓周力是通過摩擦傳遞到輸送帶上，而輸送帶與滾筒間應(yīng)保證不打滑。 （2）作用在輸送帶上的張力應(yīng)足夠大，使輸送帶在兩組托輥間的垂度小于一定值。 2.4.1輸送帶不打滑條件校核 為保證輸送帶工作時不打滑，需在回程帶上保持最小張力F2min： 。 —輸送機滿載啟動或制動時出現(xiàn)得最大圓周驅(qū)動力。啟動時。啟動系數(shù)=1.3~1.7，這里取=1.5。 μ—傳動滾筒與輸送帶間得摩擦系數(shù)。查2-5表，取μ=0.4。 表2-5 工作條件 光面滾筒 膠面滾筒 清潔干燥 0.25～0.03 0.40 環(huán)境潮濕 0.10～0.15 0.25～0.35 潮濕粘污 0.05 0.20 —輸送帶在所有的傳動滾筒上得包圍角。 —歐拉系數(shù)，查表可求得=1.42。 C==2.380 =2.3801924.790=4580.485N 2.4.2輸送帶下垂度校核 為了限制輸送帶在兩組托輥間的下垂度，作用在輸送帶上任意一點的最小張力。 承載分支 回程分支 式中——允許最大垂度，一般0.01； ——承載上托輥間距（最小張力處）， ——回程下托輥間距（最小張力處）； ； N； 三．驅(qū)動裝置的選用與設(shè)計 3.1電機的選用 （1）電動機的類型選擇 電動機的類型根據(jù)動力源和工作條件，選用Y系列三相異步電動機。 （2）電動機轉(zhuǎn)速的選擇 選擇常用的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min兩種。 （3）電動機型號的確定 根據(jù)電動機所需的功率和同步轉(zhuǎn)速，查機械零件設(shè)計手冊可知，電動機型號為Y90S-4和Y90L-6型。根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和滾筒轉(zhuǎn)速可算出總傳動比，先將此兩種電動機的數(shù)據(jù)和總傳動比如表（3-1）所示： 表（3-1）電動機比較 方案號 電動機型號 額定功率kW 同步轉(zhuǎn)速r/min 滿載轉(zhuǎn)速r/min 總傳動 外伸軸徑mm 軸外伸度mm 1 Y90S-4 1.1 1500 1400 20.10 32 80 2 Y90L-6 1.1 1000 960 13.40 38 80 由表（3-1）可知，方案1雖然電動機轉(zhuǎn)速高，價格低，但傳動比大。為了能合理的分配傳動比，使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2，即電動機型號為Y90L-6。查機械零件設(shè)計手冊可知，該電動機的中心高H=132mm,外伸軸徑為38mm,軸外伸長度為80mm。 3.2傳動比的分配 由機械設(shè)計課程設(shè)計查詢可知，鏈傳動的傳動比推薦值為i=2-4，在此取i=3，則減速器的總傳動比為i=。 雙極圓柱齒輪的高速級的傳動比為。 低速級的傳動比為。 3.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算: （1）各軸的轉(zhuǎn)速計算： 電動機軸:等于電機轉(zhuǎn)速，即。 高速軸： 低速軸： 卷筒： ==214.855r/min （2）各軸輸入,輸出功率計算: （3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計算： 上述計算結(jié)果如表3-2所示（以供查用）： 表3-2 軸號 轉(zhuǎn)速n r/min 功率P kW 轉(zhuǎn)矩T 傳動比i 1 960 0.739 7.350 2.410 2 389.340 0.710 17.415 1.854 3 214.855 0.681 26.890 1.854 4 214.855 0.668 29.692 1 3.4滾子鏈傳動設(shè)計計算 （1）選擇鏈輪齒數(shù) 傳動比。 由機械設(shè)計書中描述“鏈傳動比一般，推薦,當(dāng)且載荷平穩(wěn)時允許到10。” 選取鏈速為m/s，由表3-3可知，取·小鏈輪齒數(shù)=18，大鏈輪齒數(shù)（取奇數(shù)）。 表3-3 鏈速 齒數(shù) （2）確定鏈節(jié)數(shù) 一般情況下，中心距可取最大中心距可取，初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為： =（取偶數(shù)）。 （3）確定鏈條節(jié)距p 由機械設(shè)計書中圖5-26可知（以后未注名書名的均為機械設(shè)計），按小鏈輪轉(zhuǎn)速估計工作點落在曲線頂點左側(cè)。由表5-12查得工作情況系數(shù)；由表5-13查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)；由圖5-28查得鏈長系數(shù)；采用單排鏈，由表5-13查得單排鏈系數(shù)。因此，實際工作條件下的傳動功率為： 根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速和功率，由圖5-26選擇滾子鏈型號為12A，其節(jié)距為p=19.05mm。 （4）確定鏈長L和實際中心距a = =442mm 中心距減少量； 實際中心距 ； 取實際中心距長為。 （5）驗算鏈速v ，符合條件。 （6）求工作在軸上的壓力 工作拉力： F= 工作平穩(wěn)，取壓軸力系數(shù)。 軸上的壓力。 （7）根據(jù)鏈速v=2.101m/s，鏈節(jié)距p=19.05,按機械設(shè)計書中圖5-27鏈傳動選擇油浴或飛濺潤滑方式。 （8）鏈輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計結(jié)果：滾子鏈型號，GB1243.1-83；鏈輪齒數(shù)，：中心距，壓軸力。 3.5齒輪的設(shè)計 3.5.1高速級圓柱直齒的設(shè)計 （1）精度等級、材料、熱處理及齒數(shù) l 由于減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）； l 大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）； l 齒面硬度均為58—62HRC； l 精度等級選用8級精度，齒面精糙度； l 小齒輪齒數(shù)＝20，大齒輪齒數(shù)； （2）確定許用應(yīng)力 l 查閱機械設(shè)計書中圖6-14，得齒面接觸疲勞強度：； l 查閱圖6-15，得齒根彎曲疲勞強度：； l 查閱表6 - 5，得最小安全系數(shù)：，； l 齒數(shù)比。 計算齒輪的循環(huán)次數(shù)N的公式為：N=60nj。 式中N——循環(huán)次數(shù)； n——齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min； j ——齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面得嚙合次數(shù)； ——齒輪的工作壽命h。 =60nj= =60nj= 查閱圖6-16，得接觸強度計算壽命系數(shù),； 查閱表6-17，得彎曲強度計算壽命系數(shù)。 （3）驗算齒面接觸疲勞強度條件 計算工作轉(zhuǎn)矩： （4）確定載荷系數(shù)K 查閱表6-2查得使用系數(shù)；由8級齒輪精度，取動載系數(shù),由硬齒面，非對稱布置，取齒間載荷分配系數(shù)，取齒間載荷分布系數(shù)。 載荷系數(shù)K==。 取模數(shù)。 則齒輪直徑小齒輪=96mm。 查閱圖6-12，節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.433，查表6.3，得材料系數(shù)。得因齒較少，取大值。 = （5）驗算齒根的彎曲疲勞強度條件 查機械設(shè)計課本中表6-4得齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)，，當(dāng)z大時，取大值。當(dāng)z小時，取小值，在此取重合度系數(shù)。 兩齒根的彎曲疲勞強度滿足條件。 3.5.2低速級圓柱直尺齒輪設(shè)計 （1）確定許用應(yīng)力 小齒輪齒數(shù)＝20，大齒輪齒數(shù)； 查機械設(shè)計書中圖6-14，得齒面接觸疲勞強度，查6-15，得齒根彎曲疲勞強度，；查表6.5，得最小安全系數(shù)，；齒數(shù)比。 計算齒輪的循環(huán)次數(shù)N的公式為N=60nj 式中N——循環(huán)次數(shù)； n——齒輪的轉(zhuǎn)速，r/min； j —— 齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面得嚙合次數(shù)； —— 齒輪的工作壽命，h。 =60nj= =60nj= 查閱圖6-16，得接觸強度計算壽命系數(shù),。 查閱表6-17，得彎曲強度計算壽命系數(shù)。 。 。 （2）驗算齒面接觸疲勞強度條件 計算工作轉(zhuǎn)矩： 確定載荷系數(shù)K 查表6-2查得使用系數(shù)；由8級齒輪精度，取動載系數(shù)，由硬齒面，非對稱布置，取齒間載荷分配系數(shù)，取齒間載荷分布系數(shù)。 載荷系數(shù)K==。 取模數(shù)。 則齒輪直徑。 查圖6-12，節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.433，查表6.3，得材料系數(shù)。得因齒較少，取大值。 = = (3)驗算齒根彎曲疲勞強度條件 查機械設(shè)計課本中表6-4得，，。取。 兩齒輪的齒根彎曲疲勞強度滿足要求。 3.6軸系零件的設(shè)計計算 1.軸的材料的選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞度，故采用碳鋼制造尤為廣。 材料選擇：45#鋼，采用熱處理（調(diào)質(zhì)）和表面未強化處理，由機械手冊查得，45號鋼采用調(diào)質(zhì)處理硬度為217~255HB。 2.軸的初步計算 （1）初步確定軸的直徑： 查機械設(shè)計書中表11.3，因軸的材料為45號鋼，通常取C=106取c=115,可得軸的直徑： l 高速軸I： , ,,代入上式得： 取整數(shù) l 低速軸II：，代入上式得： ，取整數(shù)。 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 因電機的外伸軸徑為38mm，用電機軸徑估算高速軸的外伸直徑為，在此取，裝齒輪處的軸4%~5%，。初選滾動軸承 6205，其寬度B= 18 ，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求,取軸環(huán)寬度為15mm.。低速軸的與外伸直徑為最小直徑，裝齒輪處的軸4%~5%，。 （3）低速軸III的受力分析 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，齒輪的圓周力，徑向力和軸向力計算如下： 根據(jù)軸的計算可畫出如下彎距圖和扭距圖（如圖3-1）： 圖3-1 軸的彎矩和扭矩圖 四．帶式輸送機部件的選用 4.1 傳動滾筒的計算 4.1.1 傳動滾筒的作用及類型 傳動滾筒是傳動動力的主要部件。作為單點驅(qū)動方式來講，可分成單滾筒傳動及雙滾筒傳動。單滾筒傳動多用于功率不太大的輸送機上，功率較大的輸送機可采用雙滾筒傳動，其特點是結(jié)構(gòu)緊湊，還可增加圍包角以增加傳動滾筒所能傳遞的牽引力。使用雙滾筒傳動時可以采用多電機分別傳動，可以利用齒輪傳動裝置使兩滾筒同速運轉(zhuǎn)。如雙滾筒傳動仍不需要牽引力需要，可采用多點驅(qū)動方式。 輸送機的傳動滾筒結(jié)構(gòu)有鋼板焊接結(jié)構(gòu)及鑄鋼或鑄鐵結(jié)構(gòu)，新設(shè)計產(chǎn)品全部采用滾動軸承。傳動滾筒的表面形式有鋼制光面滾筒、鑄（包）膠滾筒等，鋼制光面滾筒主要缺點是表面磨擦系數(shù)小，所以一般用在周圍環(huán)境濕度小的短距離輸送機上，鑄（包）膠滾筒的主要優(yōu)點是表面磨擦系數(shù)大，適用于環(huán)境濕度大、運距長的輸送機。 4.1.2傳動滾筒結(jié)構(gòu) 其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4-1所示： 圖4-1 滾筒結(jié)構(gòu)簡圖 傳動滾筒長度的確定. 查《運輸機械設(shè)計選用手冊》表2－39得： 其主要性能參數(shù)如表4-1所示： 表4-1傳動滾筒參數(shù)表 Bmm 許用扭矩kNm 許用合力kN Dmm 800 4.1 40 350 軸承型號 軸承座型號 轉(zhuǎn)動慣量kg 重量kg 6205 DTIIZ1210 7.8 532 再查表《運輸設(shè)計選用手冊》2－40可得出滾筒長度為820。 或者由經(jīng)驗公式： 已知帶寬B＝800，傳動滾筒直徑為120，滾筒長度比皮帶寬略大， 一般?。海?0～50） 取800＋20＝820 與查表結(jié)果一致。 4.1.3傳動滾筒的直徑驗算 大量實驗表明，傳動滾筒的摩擦系數(shù)與膠帶和滾筒之間的單位壓力有較大關(guān)系，在單位壓力較大的區(qū)域摩擦系數(shù)隨壓力的增大而減小，所以傳動滾筒的直徑應(yīng)按平均壓力進行驗算。 所以 4.2托輥 4.2.1 托輥的作用與類型 （1）作用 托輥是決定帶式輸送機的使用效果，特別是輸送帶使用壽命的最重要部件之一。托輥組的結(jié)構(gòu)在很大程度上決定了輸送帶和托輥所受承載的大小與性質(zhì)。對托輥的基本要求是：結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)久耐用，密封裝置防塵性能和防水性能好，使用可靠。軸承保證良好的潤滑，自重較輕，回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)小，制造成本低，托輥表面必須光滑等。 支承托輥的作用是支承輸送帶及帶上的物料，減小帶條的垂度，保證帶條平穩(wěn)運行，在有載分支形成槽形斷面，可以增大運輸量和防止物料的兩側(cè)撒漏。一臺輸送機的托輥數(shù)量很多，托輥質(zhì)量的好壞，對輸送機的運行阻力、輸送帶的壽命、能量消耗及維修、運行費用等影響很大。 安裝在剛性托輥架上的三個等長托輥組是最常見的，三個托輥一般布置在同一個平面內(nèi)，兩個側(cè)托輥向前傾；亦可將中間托輥和側(cè)托輥錯開布置。后一種形式托輥組的優(yōu)點是能接觸到每一個托輥，便于潤滑；缺點是托輥組支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，并且輸送帶運行阻力大約增加10％。因此實際上主要采用三個托輥布置在同一平面內(nèi)的托輥組。 （2）類型 托輥可分為槽形托輥、平行托輥、緩沖托輥和調(diào)心托輥等；因本輸送機選用平行托輥，故在此只介紹平行托輥。 平形托輥由一個平直的輥子構(gòu)成，用于輸送件貨。 其結(jié)構(gòu)簡圖如圖4-2所示： 圖4-2 平行托輥 4.2.2托輥的選型 由于皮帶輸送機皮帶跑偏常常引起設(shè)備停機，撒料，機架堵塞，皮帶邊緣撕裂、磨損等故障，嚴(yán)重影響了設(shè)備的使用及壽命，明顯地降低了運輸經(jīng)濟指標(biāo)。因此，設(shè)計時應(yīng)引起注意，現(xiàn)著重分析帶式輸送機膠帶跑偏的原因并提出相應(yīng)的防偏措施。 （1）帶式輸送機膠帶跑偏的主要原因 帶式輸送機在運轉(zhuǎn)過程中受各種偏心力的作用，使膠帶中心偏離輸送機的中心線，產(chǎn)生偏心，其主要原因是卸料點偏心給料、安裝制造誤差、風(fēng)力干擾、蛇行等。膠帶跑偏不僅能引起膠帶邊緣的磨損、物料灑落等，而且還能造成人力、物力和財力的浪費。 （2）改變托輥組結(jié)構(gòu)來防止帶式輸送機膠帶跑偏 膠帶跑偏是通過膠帶傳送給托輥。使托輥組與膠帶間的摩擦力產(chǎn)生變化引起的。因此，解決輸送機的膠帶跑偏問題，最好是改變托輥組結(jié)構(gòu)，常見的防偏托輥組結(jié)構(gòu)有前傾托輥組、調(diào)心托輥組和鉸鏈?zhǔn)降鯍焱休伣M。 該設(shè)計采用平行托輥用于輸送帶裝物料的帶式輸送機的上分支。由原始尺寸B＝800mm查《運輸機械設(shè)計選用手冊》表2－42，取上平行托輥為DTⅡ03C2112, 托輥直徑D為60mm。 下托輥采用平行型托輥DTⅡ03C2112,托輥直徑為60mm。 托輥輥徑與長度符合《GB/T 900—1991 帶式輸送機托輥基本參數(shù)與尺寸》的規(guī)定，如表4-2所示： 托輥的間距設(shè)計由帶寬B＝800mm，取上托輥間距為1100mm，下托輥間距為2000mm。 表4-2 托輥技術(shù)規(guī)格表 托輥直徑mm 托輥軸徑mm 軸承型號 托輥長度mm 托輥軸外伸長mm 旋轉(zhuǎn)部分質(zhì)量kg 托輥質(zhì)量kg 60 20 4G204 200 14 2.08 2.79 250 2.15 2.98 315 2.58 3.58 465 3.87 5.24 600 4.78 6.48 750 5.79 7.87 25 4G205 950 17 7.23 11.21 108 25 4G205 4 G205 315 3.53 5.07 380 4.07 5.86 465 4.77 6.89 600 5.89 8.53 700 6.72 9.74 950 8.74 12.77 1150 9.4 13.99 1400 10.03 15.62 133 25 4G305 380 6.3 8.21 1150 16.9 20.97 159 465 9.64 12.02 1400 25.82 31.52 4.3聯(lián)軸器的選擇 本次驅(qū)動裝置的設(shè)計中，較多的采用聯(lián)軸器，這里對其做簡單介紹： 聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。它用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉(zhuǎn)時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。 聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設(shè)計聯(lián)軸器時，要從結(jié)構(gòu)上采取各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對位移的性能。 在選用電動機軸與減速器高速軸之間聯(lián)接用的聯(lián)接用的聯(lián)軸器，由于軸的轉(zhuǎn)速較高，為了減小載荷，緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動慣量和具有彈性的聯(lián)軸器。在此根據(jù)工作情況，選擇彈性套銷聯(lián)軸器。該聯(lián)軸器具有一定得補償兩軸相對偏移和減振，緩沖性能，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，不需要潤滑，維修方便，徑向尺寸較大。適用于安裝底座剛性好，對中精度較高，沖擊載荷步大，對減振要求不高的軸系傳動，不適用于高速和低速重載工況條件。 在選用減速器輸出軸與工作機之間聯(lián)接用的聯(lián)軸器時，由于軸的轉(zhuǎn)速較低，傳遞轉(zhuǎn)矩較大，又因減速器與工作機不在同一機座上，要求有較大的軸線偏移補償，因此常選用承載能力較高的剛性聯(lián)軸器。查機械設(shè)計零件手冊選用鼓形齒式聯(lián)軸器。該聯(lián)軸器具有少量軸線偏移補償性能，不能緩沖，減振；外形尺寸小，理論上傳遞轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩大，需要潤滑，密封；精度較低時，噪聲較大；工藝性差；價格貴。常用于低速，重載工況條件下連接兩同軸線。 4.4拉緊裝置 本設(shè)計采用調(diào)緊塊和絲桿進行拉緊，將M16的絲桿和固定片聯(lián)接，調(diào)節(jié)絲桿進行輸送機的張緊和放松。絲桿結(jié)構(gòu)如圖4-3所示： 圖4-3 絲桿結(jié)構(gòu)圖 作用：使輸送機具有足夠的張力，保證輸送帶和傳動滾筒間產(chǎn)生摩擦力使輸送帶不打滑，并限制輸送帶在各托輥間的垂度，使輸送機正常運行。 絲桿選用Q235-A的碳鋼材料，表面鍍鋅處理。 4.5機架 帶式輸送機機架有落地式和繩架吊掛式兩種結(jié)構(gòu)。落地式機架又有固定式和移動式兩種。一般工廠主要采用固定落地式機架。 按照機架的用途，可分為頭架、尾架、中間架和驅(qū)動裝置架。機身高度950mm。機架由機身，腳架，驅(qū)動裝置架組成。機身由5個機身組成，采用Q235-A折板制作，用方管焊接而成的結(jié)構(gòu)件，表面采用噴塑處理，各機身通過焊接而連成。腳架采用Q235-A方管制作，腳架長為950mm，表面采用噴塑處理。機身和腳架通過焊接牢固。機架上連接驅(qū)動裝置架，機身高度采用膠杯進行調(diào)節(jié)。機架的結(jié)構(gòu)如圖4-4所示： 圖4-4 機架的結(jié)構(gòu)圖 4.6潤滑與密封 （1）減速器齒輪的潤滑 采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為16mm。 （2）滾動軸承的潤滑 由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。 （3）潤滑油的選擇 齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤滑油。 （4）密封方法的選取 密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 參 考 文 獻 [1]陳立德主編，機械設(shè)計基礎(chǔ)[M]。高等教育出版社，1999 [2]北京起重運輸機械研究所主編，DTⅡ（A）型帶式輸送機設(shè)計手冊[M]。冶金工 業(yè)出版社，2003 [3]吳宗澤主編，機械零件設(shè)計手冊[M]。機械工業(yè)出版社，2003 [4]唐增寶主編，機械設(shè)計課程設(shè)計[M]。武漢大學(xué)出版社，1998 [5]楊明忠，朱家誠 主編。機械設(shè)計[M]。武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2001 [6]譚建榮，張樹有，陸國棟，施岳定 編.圖學(xué)基礎(chǔ)教程[M]。北京：高等教育出版社，1999 [7] 吳克堅主編．機械原理[M]。北京：高等教育出版社，1997 [8]《運輸機械設(shè)計選用手冊》編組委.運輸機械設(shè)計選用手冊（上、下）[M]?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，1999 [9]北起所.DTⅡ型帶式輸送機設(shè)計選用手冊[M]。冶金工業(yè)出版社，1994年 [10]機械工業(yè)部設(shè)計單位聯(lián)合設(shè)計組.ZJT1A-96帶式輸送機設(shè)計選用手冊[M]。黃河水利出版社，1998 [11] 于永泗，齊民 主編。機械工程材料。大連：大連理工大學(xué)出版社，2007 致 謝 - 34 - - - 畢業(yè)論文題目 這次畢業(yè)設(shè)計可以圓滿地完成是在趙進輝老師指導(dǎo)下完成的，在論文期間，導(dǎo)師在論文研究方面和設(shè)計過程中給予悉心指導(dǎo)，在工作和生活方面給予了大力支持和幫助；尤其是導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究精神，惜時如金的工作態(tài)度深深地影響了本人，使學(xué)生受益匪淺。在此表示衷心感謝，并致以崇高的敬意。 同時也感謝所有關(guān)心、支持和幫助過我的各級領(lǐng)導(dǎo)、老師、同學(xué)、同事和朋友。由于本人水平有限、時間的倉促，論文難免有不足和錯誤之處，懇請各位專家、教授批評、指正，再次表示感謝。