带式输送机传动装置设计及电动机选择

一、设计说明书目录………………………………………1 二、机械零件课程设计任务书……………………………2 三、机械传动装置设计……………………………………3 1、确定传动方案………………………………………3 2、选择电动机…………………………………………4 3、计算传动装置总传动比并分配各级的传动比……5 4、计算传动装置的运动参数及动力参数……………6 四、传动零件的设计计算…………………………………7 1、皮带轮传动的设计计算……………………………7 2、减速器齿轮传动设计计算…………………………9 3、轴的设计计算………………………………………11 五、传动装置零件图及装配图……………………………13 1、总体设计简图………………………………………13 2、一级齿轮减速器装配图……………………………14 3、齿轮减速器零件图…………………………………16

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二、机械零件课程设计任务书

1、时间：2009年6月8日至2009年6月19日 2、设计题目：带式输送机传动装置设计及电动机选择 3、工作条件：输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，

空 载起动；使用期限10年，两班制工作，输送带速度允许误差为±5%；输送带效率η=0.94-0.96;

工作环境为室内，环境温度30°左右；小批量制 造。

4、输送机应达到的要求： 输送带的拉力F=3000N 输送带速度V=2.8m/s 输送带滚筒直径D=380mm 5、完成设计任务工作量： ①设计说明书一份

②带式输送机传动方案简图 1张

③齿轮减速器总装图1张 ④齿轮减速器零件图2-3张

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三、机械传动装置设计

1、确定传动方案

（1）工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用年限

10年，小批量生产，工作为二班工作制，运输带速允许误差±5％。

（2）原始数据：工作拉力F=3000N；带速V=2.8m/s；滚筒直径

D=380mm。

2、选择电动机

（1）电动机类型的选择： Y系列三相异步

电动机。

（2）电动机功率选择： ① 传动装置的总效率：

η总 =η带×η轴承×η齿轮×η联轴器

2

= 0.95×0.992×0.97×0.99 = 0.89

② 电机所需的工作功率：

P0 = FV/1000η总

= 3000×2.8/（1000×0.89） =8.8KW

选取电动机额定功率Pm，使Pm=（1~1.3）P0=8.8（1~1.3）=8.8~11.44查表2-1取Pm=11。

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③ 确定电动机滚筒转速

n筒 = 60×1000V/πD

= 60×1000×2.8/（3.14×380） = 140r/min

按指导书P10表2－3推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减

速器传动比范围 I a’ =3~5。取V带传动比I1’ =2~4，则总传动比理时范围为I a’ =6~20。故电动机转速的可选范围为n筒=（6~20）×140=840~2800r/min，符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。

根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有 三种传动比方案：综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1500r/min

④ 确定电动机型号

根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机 型号为Y160M-4。其主要性能：额定功率：P=11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2。

3、计算机械传动装置总传动比并分配各级的传动比

（1）总传动比： i总=n电动/n筒=1460/140=10.4

（2）分配各级传动比

①据指导书，取齿轮传动比：

i带=3

② ∵i总=i齿轮×I带

∴i齿轮=i总/i带=10.4/3=3.5

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4、计算传动装置的运动参数及动力参数

（1）计算各轴转速（r/min）：

n1 （输入轴） = n电机=1460r/min

n2 （输出轴） = n1/i带=1460/3=487(r/min) n3 （滚筒轴） = n2/i齿轮=487/3.5=139(r/min)

（2）计算各轴的功率（KW）：

P1（输入轴） = P0η带＝8.8×0.95=8.36 KW

P2（输出轴）= P1×η带=8.36×0.95=7.9KW

P3（滚筒轴）= P2×η轴承×η齿轮=7.9×0.99×0.97=7.6KW （3）计算轴扭矩（N·mm）：

T0（ 电机轴） = 9.55×10P0/n电动

= 9.55×10×8.8/1460 = 57562N·mm

T1（输入轴） = T0i带η带

= 57562×2.08×0.95

= 113743N·mm T2 （输出轴）= T1i齿轮η轴承×η齿轮

=113743×5×0.99×0.97=546137N·mm

T3 （滚筒轴） = T2×η轴承η联轴器 = 546137×0.99×0.99 =535269N·mm

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四、传动零件的设计计算

1、皮带轮传动的设计计算

①选择普通V带截型

由课本表得：kA = 1.2 理论传递功率 P=11KW Pc= KAP =1.2×11=13.2KW 由课本得：选用B型V带

②确定带轮基准直径，并验算带速

由机械基础课本得，推荐的小带轮基准直径为125~280mm，则取

dd1=160mm

dd2=n1/n2·dd1=（1460/487）×160=480mm

查机械基础课本P228表9-8， 取dd2=500mm 实际从动轮转速：n2’= n1dd1/dd2=1460×160/500 =467r/min 转速误差为：（n2-n2’）/n2 =（487－467）/487

= 0.04<0.05(允许) 带速V： V = πdd1n1/60×1000

= π×160×1460/60×100 = 12.2m/s

在5~25m/s范围内，带速合适。

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③确定带长和中心矩

1）根据机械基础课本P228 (9-11)公式得，

0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)

0.7(160+500)≤a0≤2×(160+500) ∴得460mm≤a0≤1320mm 2）由机械基础课本P228课本得：

L0 =2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)/4a0

=2×1000+1.57×(160+500)+( 500-160)/（4×1000） =3065mm

根据机械基础课本P226表9-6取， Ld = 3150mm ∴ a ≈ a0+（Ld-L0/2）=1000+（3150-3065）/2 = 1043mm ④验算小带轮包角：

α1 = 1800-57.30×（dd2-dd1）/a = 1800-57.30×（dd2-dd1）/a = 1800-57.30×（500-160）/1043 = 161.30>1200（适用）

2

2

⑤确定带的根数：

根据机械基础课本P224图 9-3，得 P1=3.64KW 根据机械基础课本P224图 9-4，得 △P1=0.46KW 根据机械基础课本P225图 9-5，得 Kα=0.95 根据机械基础课本P226图 9-6，得 K1=1.07 根据机械基础课本P230图中公式：

Z = Pc/[P1]= Pc /[(P1+△P1) KαK1] = 11/[ (3.64+0.46) ×0.95×1.07] ≈2.64 ∴取Z=3

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⑥计算轴上压力

由机械基础课本P219图 9-1，查得q=0.1kg/m，

由式（5-18）单根V带的初拉力： F0 = 500Pd/ZV（2.5/Kα-1）+qV2

= [500×3.9/5×5.03×(2.5/0.99-1)+0.1×5.032]N = 160N

则作用在轴承的压力FQ，

FQ = 2ZF0sinα1/2=2×5×158.01sin167.6/2 = 1250N

2、减速器齿轮传动设计计算

（1）选择齿轮材料和热处理方法

采用软齿面闭式齿轮减速器

小齿轮 45号钢 调质 HBS=220 大齿轮 45号钢 正火 HBS=190 硬度由《机械基础》课本P181表 6-3查得。 （2）齿轮的许用接触应力

① 由《机械基础》课本P181表 6-3查得

σH lim1=550Mpa，σH lim2=530Mpa

② 软齿面齿的接触安全系数SH=1.0：1.1，取SH=1.05 ③ [σH]1=σH lim1/SH=550/1.05=523.8Mpa

[σH]2=σH lim2/SH=530/1.05=504.7 Mpa

用其中的小值作为[σH]2=504.7 Mpa

（3）齿轮系数

ψ=中心距/齿宽=a/b，由《机械基础》课本P183表 6-6取ψa=0.4

（4） 载荷系数K

由《机械基础》课本P183表 6-5，取K=1.2

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（5）小齿轮轴上传递的扭矩T1

P小=P电×η带=11×0.95=10.45KW

n1=1460r/i带=1460/3=487r/min

∴ T1 = 9.550×10 P1/n1=9.550×10×（7.9/487）N.mm=154918N.mm

6

6

a≥(u+1) [（334/[σH]2）a≥193mm

2

×（KT1/ψau）]

1/3

齿轮尺寸的强度计算以中心距校核

（6）确定齿轮的主要参数

①确定小齿轮齿数

因为是闭式软齿轮而齿轮其失效形式为点蚀，所以取齿数不能太小，

故在（20-40）范围内，取Z1=30,.式中Z2=Z1×i齿=30×3.5=105

②确定模数

amin=（d1+d2）/2=m（Z1+Z2）/2

m=2amin/（Z1+Z2）=2×193/（30+105）=2.8mm ∴ 取模数 m=3

③齿轮的几何尺寸

齿距： P=πm=3.14×3=9.42mm

齿厚： S =mπ/2=3×3.14/2=4.71mm 齿宽： e =mπ/2=3×3.14/2=4.71mm 齿顶高： ha =ha*m=1×3=3 mm

齿根高： hf =(ha*+c*)m=（1+0.25）×3=3.75mm 全齿高： h =ha+hf=3+3.75=6.75 mm 分度圆直径： d1 =mz1=3×30=90 mm

d2 =mz2=3×105=315 mm

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齿顶圆直径： da1 =d1+2ha=90+2×3=96 mm

da2 =d2+2ha=315+2×3=321 mm

齿根直径： df1 =d1-2hf=90-2×3.75=82.5 mm

df2 =d2-2hf=315-2×3.75=307.5 mm

中心距： a =（m/2）×（Z1+Z2）

=（3/2）×（30+105） =202.5mm

④齿轮宽度 查《机械基础》课本P183表 6-6，得ψd=1.2

由b=ψd1.2×60=72mm

取b2=72mm

得 b1=b2+5=72+5=77mm

3、轴的设计计算

（1）按扭矩初算轴径

① 材质：选用45#调质，硬度217~255HBS ② 根据课本并查表，取材料系数c=115

③ 大带轮轴的最小直径d≥√9.55*10P/(0.2tn) =28mm

考虑有键槽，将直径增大5%，则 d1=28×(1+5%)mm=29.4mm ∴ 取d=30mm （2）轴的结构设计

①轴上零件的定位，固定和装配

3

6

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单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定。

②确定轴各段直径和长度

1）工段：d1=30mm 长度取L1=20mm

∵h=2c， c=1mm ， II段:d2=d1+2h=30+2×2×1=34mm ∴d2=34mm

初选用7307c型角接触球轴承，其内径为35mm, 宽度为21mm.

2）考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。

取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定距离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长 L2 =（2+20+21+55）=98mm

3）同理 H = 2c ， c=1mm， d3 = d2+2h=34+2*2*1=38mm 得 L3 = L1-L=20-2=18mm

4）又 h=2c=2×1=2mm， c = 1mm ，d4 = d3+2h=38+2×2=42mm ∵长度与右面的套筒相同

即 L4=20mm

5）但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应

按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2） =36mm

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因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mmⅤ段直径d5=30mm. 长度L5=19mm

由上述轴各段长度可算得总长：

L总 = L2＋L3＋L4＋L5=98＋18＋20＋19

= 155mm

五、传动装置零件图及装配图

1、带式传输机传动方案设计简图

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