带式输送机传动装置设计说明书..

1.1 设计题目：带式输送机传动装置

1.2 带式输送机传动简图如下

1.3 主要技术参数说明：

输送带拉力F=1900N

输送带速度v=1.25m/s

滚筒直径D=190mm

1.4 工作条件：

输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载启动，每天两班制工作，使用年限10年。

输送带速度允许误差5%，滚筒效率为0.97。

1.5 目前发展状况

20世纪70－80年代至现在，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下： 　

　  ①高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 　　

    ②积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。　　

    ③型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。

2电动机的选择

2.1 工作机最大使用功率（kW）

                 =

式中 F=1900N、v=1.25m/s、=0.97，得

                =

                       =

                       = (kW)

2.2 由电动机至工作机的总效率

查表，选取各部分的效率

闭式圆柱齿轮传动的效率  

V带传动的效率          

一对滚动轴承的效率      

弹性联轴器的效率        

传动滚筒的效率          

故       

               =

2.3 所需电动机的功率

2.4 选择电动机额定功率

因带式输送机载荷变化不大、室温工作，电动机的额定功率只需略大于即可，查表，取

2.5 选择电动机的转速

滚筒轴的工作转速为

查表，各类传动的传动比为

V带的传动比   

单级斜齿圆柱齿轮的传动比  

总传动比的推荐范围为

电动机的转速范围可选

2.6 选择电动机

根据电动机的工作条件和电动机的转速范围以及所需电动机的功率，查表选用三相异步电动机，型号为Y132S-6，同步转速1000r/min,6极。

主要性能数据如下表：

3.1传动系统的总传动比

其中为电动机的满载转速960r/min,滚筒转速125.6r/min,得

3.2 分配传动系统的各级传动比

该传动系统由一级带传动和一级齿轮传动组成，为使V带传动的轮廓尺寸不值过大，分配传动比是应保证，故取

3.3 计算传动装置的运动和动力参数

3.3.1 计算各轴转矩

Ⅰ轴    

Ⅱ轴    

3.3.2 计算各轴功率

Ⅰ轴  

Ⅱ轴  

滚筒轴 

3.3.3计算各轴转矩

电动机轴   

Ⅰ轴   

Ⅱ轴   

工作机主轴  

      将以上计算参数整理成表如下，以备传动零件设计时查用。

4.1普通V带传动设计

4.1.1选择普通V带型号

V带的计算功率为

其中为传动的额定功率（kW），查表得工作情况系数，得

根据同步转速为，查表确定选用B型V带，小带轮基准直径，小带轮转速，单根普通V带基本额定功率。

4.1.2求大小轮基准直径、

由上可知 

小轮直径       则

大轮直径 

  查表  取

4.1.3验算带速

带速在范围内，合适。

4.1.4求中心距、带长和包角

初步确定中心距，即

取，符合 

V带基准长度

查表  

计算实际中心距

中心距变动范围为

验算小带轮包角

   合适。

4.1.5求V带根数z

根据公式得

查表得  

传动比  

由  查表得    

取2根。

4.1.6求作用在带轮轴上的压力

查表 得    得单根V带的初拉力

作用在轴上的压力

4.2闭式斜齿圆柱齿轮传动的设计计算

4.2.1选择齿轮材料和热处理方法，确定许用应力

当大小齿轮都是软齿面时，考虑到小齿轮齿根较薄，弯曲强度较低，且受载次数较多，故在选择材料和热处理时，一般使小齿轮齿面硬度比大齿轮高2050HBS。所以，

      小齿轮选用40MnB，调质处理，硬度为210HBS，

  查表 得 接触疲劳强度

          弯曲疲劳强度

取最小安全系数 ，

大齿轮选用45钢，正火处理，硬度为163 HBS，

  查表 得 接触疲劳强度

           弯曲疲劳强度

4.2.2按齿轮面接触强度计算中心距

         其中小齿轮转矩=65.N=650N;

    取载荷系数K=1.3;

取齿宽系数=0.4；

     求得a             

     取中心距为a=130mm  

4.2.3确定主要参数和计算主要尺寸

4.2.3.1按经验公式选取齿轮模数

           =（0.007～0.02）150=1.05～3mm

取标准模数=2mm

4.2.3.2确定齿数

一般取     初设，则

==34.19     取  

               取=112  

4.2.3.3  精确计算螺旋角

cos===0.973    

4.2.3.4  计算分度圆直径

4.2.3.5  齿宽

          取

+（5～10）=65～70mm            取

4.2.4  验算轮齿弯曲强度

      由下式计算

          查得

            带入上式得

两齿轮弯曲强度合格

齿轮的圆周速度:

对照“齿轮传动精度等级的选择与应用表”，可知选用8级精度是合宜的。

4.2.4计算其他主要几何尺寸

齿顶圆直径 :

齿根圆直径 : 

中心距 :

5轴的设计计算

5.1 轴的设计简图如下

其中高速轴为齿轮轴，轴伸处连接V带轮，有一个键槽；

低速轴连接齿轮和滚筒，有两个键槽。

5.2 减速器高速轴的设计

5.2.1 选择轴的材料

选用45钢调质处理，硬度为197286HBS，抗拉强度

5.2.2 按转矩初步估算轴伸直径

   取C=112

低速轴上与带轮相连有一个键槽，故将轴径增大5%

5.2.3 选择联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承

5.2.3.1 确定轴的各段直径

因为，所以取

每段轴段直径依次可以增大的范围在（2～8）mm

  取

  取

选用30207型号圆锥滚子轴承

查表可得

  取

     同一轴上的轴承选用同一型号，以便轴承孔镗制和减小轴承类型

5.2.3.2 确定轴各段长度

取=80mm

轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中为螺钉直径，轴承外径D=72mm，取

式中为箱体壁原，取=8mm

查表,,

轴承采用脂润滑，取

因为,取

所以

式中为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，假设两个齿轮的宽度差为10mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则

式中B为齿轮宽度

 ，  取

 ，  取

5.2.4 高速轴上齿轮的作用力

      圆周力   

      径向力   

      轴向力    

5.2.5 轴上的作用力

带轮对轴作用力

垂直面支反力

C点垂直面内的弯矩

作水平面内弯矩图，如图所示

水平面内支反力

C点和B点水平面内弯矩

合成弯矩

        作合成弯矩图，如图所示

     作转矩图，如图所示

取

          作当量弯矩图，如图所示

5.2.6  校核轴的强度

由当量弯矩图可以看出，B点的当量弯矩最大，但该处的直径却较小，故应验算B点强度

45钢调质      

B点直径为35，强度合格

验算最小直径E点强度

考虑到键槽影响，轴径加大5%   

20.25(1+0.05)=21.26mm

实际为23，大于,E点强度合格

5.3 减速器低速轴的设计

5.3.1 选择轴的材料

选用45钢调质处理，硬度为197286HBS，抗拉强度

5.3.2 按转矩初步估算轴伸直径

   取C=112

低速轴上与带轮相连有一个键槽，故将轴径增大10%

5.3.3 选择联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承

5.3.3.1  确定轴各段直径

因为，所以取

每段轴段直径依次可以增大的范围在（2～8）mm

  取

  取

选用30209型号圆锥滚子轴承

查表可得

  取

         同一轴上的轴承选用同一型号，以便轴承孔镗制和减小轴承类型

5.3.3.2  确定轴各段长度

选用YL9型凸缘联轴器，半联轴器长l=84mm

的长度应比l略短一些，取=82mm

轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中为螺钉直径，轴承外径D=85mm，取

式中为箱体壁原，取=8mm

查表,,

轴承采用脂润滑，取

因为,取

所以

式中为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，假设两个齿轮的宽度差为10mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则

式中B为齿轮宽度

 ，  

取

 ，  取

5.3.4 低速轴上齿轮的作用力

      圆周力   

      径向力   

轴向力    

5.3.5 轴上的作用力

滚筒对轴的力

垂直面支反力

C点垂直面内的弯矩

        作垂直面内弯矩图，如图所示

水平面内支反力

C点和B点水平面内弯矩

作水平面内弯矩图，如图所示

合成弯矩

作合成弯矩图，如图所示

   作转矩图，如图所示

取

5.3.6 校核轴的强度

验算B点强度

45钢调质 

B点直径为45，强度合格

验算最小直径E点强度

考虑到键槽影响，轴径加大10%   

29.32(1+0.1)=32.25mm

实际为35 mm，大于,E点强度合格。

6  圆锥滚子轴承的选择和寿命设计计算

6.1 选择轴承类型及型号

6.1.1 减速器高速轴轴承

初选轴承型号为30207 

查表得 轴承主要参数：

d=35mm  外径D=72mm  T=18.25mm  宽度B=17mm  C=15mm  

基本额定动载荷Cr=51.5kN  基本额定静载荷Cor=37.2kN  

临界系数e=0.37  Y=1.6  Yo=0.9

6.1.2 减速器低速轴轴承

      低速轴（轴）轴承

      初选轴承型号30209  

查表得 轴承主要参数：

d=45mm  外径D=85mm  T=20.75mm宽度B=19mm C=16mm  

基本额定动载荷Cr=.2kn  基本额定静载荷Cor=47.8kn  

临界系数e=0.4  Y=1.5  Yo=0.8

6.2 高速轴轴承的轴承受力及寿命校核

6.2.1 高速轴轴承受力  

假设时，x=0.4  y=1.6

      径向力 

      外载荷 

      轴向力 

      因且A端固定

      所以

6.2.2计算当量动载荷

       轴承A  

       则x=0.4    y=1.6

       轴承B  

       则x=1   y=0

6.2.3 计算轴承寿命      

因为，  故应以轴承A的径向当量动载荷为计算依据  

，查表

      轴承寿命校核合格

6.3低速轴轴承的轴承受力及寿命校核

6.3.1 低速轴轴承受力

假设时，x=0.4  y=1.6

      径向力 

      外载荷 

      轴向力 

      因且A端固定

      所以

6.3.2 计算当量动载荷

轴承A  

       则x=0.4    y=1.6

       轴承B  

       则x=1   y=0

6.3.3 计算轴承寿命

      因为  故应以轴承A的径向当量动载荷为计算依据  ，查表

      轴承寿命校核合格

7键连接的选择和验算

7.1 减速器高速轴的键连接 

减速器高速轴只有轴伸处一个键， 轴伸长度为80mm 

查表键长L=70mm

轴径d=23mm   选择圆头（A型）普通平键连接  公称尺寸

键的材料选用45钢，查表得许用挤压应力

其中d=23  h=27  l=L-b=70-8=62mm  ，则

键的强度校核合格

7.2 减速器低速轴的键连接

     低速轴上有轴伸处和齿轮处两个键

     因承受转矩相同，只校核直径和长度尺寸大小的轴伸处的键

轴伸长度为80mm 查表键长L=70mm

轴径d=35mm  采用圆头（A型）普通平键连接   

公称尺寸

键的材料选用45钢，查表得许用挤压应力

其中  d=35  h=8  l=L-b=70-10=60mm  ，则

键的强度校核合格

8 联轴器的选择

联轴器用在减速器输出轴与工作机主轴的链接上，所链接轴的转速低，传递的转矩较大，在保证两轴安装精度前提下选用刚性联轴器，采用凸缘联轴器

联轴器的计算转矩为 

使       径伸直径35mm

查表，应选用型号YL9的凸缘联轴器（钢制）

联轴器公称转矩，许用转速轴孔直径38～45mm，主动端采用Y型轴孔长度L=82mm，从动端采用型轴孔长度L=60mm。

9 减速器的润滑和密封

9.1 润滑：

齿轮圆周速度，采用油池润滑，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，大齿轮的齿顶到油底面的距离≥30～60mm。选择油面的高度为40mm。

轴承润滑方式采用脂润滑。

9.2 密封：

为了防止润滑油或脂漏出和箱体外杂质、水及灰尘等侵入，减速器在轴的伸出处、箱体的结合面处和轴承盖、窥视孔及放油孔与箱体的结合面处需要密封。轴伸出处的滚子轴承密封装置采用毛毡圈密封，其中第Ⅰ、Ⅱ轴按密封圈密封处直径和选择毛毡圈尺寸和。

参考文献

   《机械设计基础》  杨可桢等  高等教育出版社

   《机械设计基础课程设计指导书》  黄晓荣  中国电力出版社

   《机械设计基础课程设计》  何凡等  冶金工业出版社

   《机械课程设计》  张文兵  煤炭工业出版社

   《机械设计基础课程设计》  朱文坚等  科学出版社

   《机械设计课程设计》  王洪  北京交通大学出版社

   《机械设计基础课程设计》  陈立德  高等教育出版社

   《机械设计基础课程设计》  朱双霞等  哈尔滨工程大学出版社