螺旋输送机传动装置设计—设计论文

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1、绪论 在现代机械生产中，减速器的种类繁多，它包括有蜗轮蜗杆减速器、 直齿轮减速器、圆柱齿轮减速器、斜齿轮减速器等。 （一） 现今国内使用情况：国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为 主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。 另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更 突出，使用寿命不长。现有的各类减速器多存在着消耗材料和能源较多， 对于大传动比的减速器，该问题更为突出。由于减速装置在各部门中使用 广泛，因此，人们都十分重视研究这个基础部件。不论在减小体积、减轻 重量、提高效率、改善工艺、延长使用寿命和提高承载能力以及降低成本 等等方面，有所改进

2、的话，都将会促进资源（包括人力、材料和动力）的 节省。 （二） 需求状况：减速器国际市场需求量很大，并处于高速增长阶段。 随着国际市场的进一步拓宽，减速器机在出口数量、品种、产品档次、创 汇额上将会有重大突破。特别是平动齿轮减速器由于体积小，重量轻，传 动效率高，将会节省可观的原料和能源。 （三） 选题目的及意义：本文就螺旋输送机的传动装置进行了一系列 的设计。螺旋输送机是一种用途广泛的运输机械，它是利用螺旋体与物料 之间产生的相对运动进行输送。当螺旋叶片旋转时，物料的自重和壳体对 物料的摩擦阻止其与螺旋叶片一起旋转，物料类似不转动的螺母，二者之 间的相对运动促使物料沿螺旋轴轴向移动。 一

3、方面它可以长距离输送物料； 另一方面还可以完成对物料的混合、搅拌等工作。螺旋输送机具有结构紧 凑、密封性好、操作维护方便、物料不易撒落等优点，被广泛应用于粮食、 饲料等行业。螺旋输送机的设计准则是既要保证机器有足够的强度、刚度， 同时还要保证有足够的输送量和消耗较小的动力。齿轮传动具有承载能力 大、传动效率高、允许速度高、结构紧凑、寿命长等优点，在机械工业传 动方案设计时一般应首先选用齿轮传动。传动装置是单向运转，轻微振动， 连续工作的。所以在这次设计中我选择了展开式两级圆柱齿轮传动的方案。 展开式两级圆柱齿轮减速器是两级减速器中最简单、应用最广泛的一 种。 第一章 传动方案的分析 1.

4、设计题目：螺旋输送机传动装置设计 1.1 要求：具有过载保护性能（有带传动），含有二级展开式圆柱齿轮 减速器。拟定传动关系，由电动机、减速器、联轴器、工作机构成。 1.2 工作条件：两班制工作运送砂石，每班工作 8 小时，单向运转；螺 旋输送机的效率 0.92 ，使用期限及检修间隔：使用期限为 10 年，检修间 隔为2年。轴转矩T440N*M 螺旋轴转速130RPM传送带鼓轮直径D为 278mm传送带带速V为0.98m/s，传送带主动轴所需扭矩T为248N.m工 作载荷微振。 2. 传动装置总体设计: 2.1组成：传动 装置由电机、减速 器、工作机组成。 2.2特点：齿轮 相对于

5、轴承不对称 分布,故沿轴向载荷 分布不均匀，要求轴 有较大的刚度。 2.3确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功 率大，将V带设置在高速级。1-电动机2、4-联轴器3-减速器5- 螺旋轴 其传动方案如（图1-1） : 1-1 运动简图 全套图纸：360702501 1.电机的选择 1.1选择电动机类型 第二章减速器各零部件的设计 按照工作要求和条件选用 Y系列一般用途的全封闭笼型三相异步电动 机。 1.2选择电机的转速: a.计算传动滚筒的转速 3 60 仏10 n W = HD 3 60 0.98 10 3.14 278 =67.360r / mi

6、n 滚筒的转速门肿67.360r / min b.计算工作机功率 Pw T nw 9.55 103 w 248 67.360 3 9.55 10 0.92 = 1.901kW 工作机功率Pw = 1.901kW 按参考文献［4］表14-11推荐的传动比合理范围，取 V带传动的传动比 h =2~5，两级圆柱齿轮减速器的传动比i2 =5~8，贝卩总传动比的合理 范围为「=10〜40，故电动机转速的可选范围为 d =i nw = （10 〜40） 67.360r / min = 673.6 ~ 2694.4r/ min 符合这一范围的同步转速有750、100

7、0和1500r/min。综合考虑电动机 和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选1000r/min 的同步转速较好。 1.3工作机的有效功率 a.传动装置的总效率 查参考文献［3］表2-4得： 带传动的效率n仁0.96 齿轮啮合效率n 2=0.97 滚动轴承的效率n 3=0.99 弹性联轴器的效率n 4= 0.99 滚筒效率n 5=0.96 总效率 n = n 1 ^n 32 x n 2 Xn 4 Xn 5 =0.95 x 0.992X 0.97X 0.99 x 0.96 =0.816 b.所需电动机输出功率 Pw n 1.901 0.816

8、 = 2.330kW 全套图纸: 360702501 1.4选择电动机的型号: 查参考文献［3］表2-1得表如下: 方 电机型号 电机质 额定功 同步转速 满载转速 总传动 案 量(Kg) 率(Kw) (r/mi n) (r/mi n) 比 号 1 Y100L2-4 38 3 1500 1420 21.081 2 Y132S-6 63 3 1000 960 14.252 3 Y132M-8 79 3 750 710 10.540 根据以上两种可行同步转速电机对比可见，方案2传动比小

9、且质量价 格也比较合理，所以选择Y132S-6型电动机 中心 外形尺寸 底脚安装尺 地脚螺栓孔直 轴伸尺 高 Lx(AC/2+AD)^HD 寸 径 寸 H A汇B K D汉E 132 475x345x315 216x140 12 38x80 2.计算总传动比和分配各级传动比 选择电动机型号为Y132S-6,满载转速n^960r/min 2.1总传动比 960 14.252 nw 67.360 2.2分配各级传动比 设带传动比为i1，减速器总传动比为i2，ia=iii2。为使V带传动外廓尺 寸不致过大，取ii=2

10、.5，则 i2 上二 142 5 2 5.7 0 1 i1 2.5 又设减速器中高级和低速级传动比为i2、i3，则i2二i?i3。取i^1.3i3，则 ■. 2.094 取i^2.1，则 i2=^ = 5701 =2.715 i3 2.1 3. 计算传动装置运动和动力参数 3.1各轴转速 0 轴（电动机轴） n0=96Or/min I轴（高速轴） n m 960 384 / min 门丄 384r / min i1 2.5 H轴（中速轴） n 2 J1 二 384 =141.436r/min i2 2.715  皿轴（低速轴） n n2 =⑷.436 旳亦//

11、min i3 2.1 3.2各轴输入功率 0轴 P o =P d = 2.330kW I轴 P^Pd 尸2.330 0.96 =2.237kW H轴 P^P, 2 3 = 2.237 0.99 0.97 = 2.148kW 皿轴 P3=P2 2 3=2.148 0.99 0.97 = 2.063kW 3.3各轴输入转矩 0轴 P 2 330 Td=9550」=9550 23.179N m nm 960 I轴 T^Tdh 1 = 23.179 2.5 0.96 = 55.630N m H轴 T^T1i2 2 3 = 55.630 2.715 0.99

12、 0.97 = 145.039N m 皿轴 T3二T2i3 2 3 = 145.039 2.1 0.99 0.97 = 292.490N m 将上述数据列表如下 轴号 转速 n(r/min) 功率P(kW) 0 960 2.330 I 384 2.237 H 141.436 2.148 转矩T(N • m) 传动比i 效率n 23.179 2.5 0.96 55.630 2.715 0.97 145.039 2.1 0.97 皿 67.350 2.063 292.490 全套图纸：360702501 4.

13、 传动零件的设计计算 4.1普通V带的设计计算 （1） 工作情况系数Ka 查参考文献⑹表8.21，取Ka".2 （2） 计算功率Pc Pc=KAP0=1.2 2.330 =2.796kW 根据Pc = 2.796kW、n = 960r/mi n，由参考文献⑹ 图8.12选用SPZ型 普通V带。 （3） 确定带轮基准基准直径dd1、dd2 根据参考文献［6］图8.13、表8.6，选取dd1=96mm，且 d d讦 96mm >d d min 二 63mm。 n 大带轮基准基准直径为 d d2 = ndd1 = =390.561r/min i 2.458 96 =

14、240mm n1 384 按参考文献⑹ 表8.3，选取标准值dd^236mm，则实际传动比i、从动 轮的实际转速分别为 = 236 =2.458 n n1 d d1 96 从动轮的转速误差率为 384 一390.561 100%—1.7% 在_ 5% 以内，为允许 390.561 值。 (4) 验算带速 ■：d d1 n0 3.14 96 960 v = = = 5m/ s 60 1000 60 1000 带速在5 ~ 25m/s范围内。 (5) 确定带的基准长度Ld和实际中心距a。 按结构设计要求初定中心距a。 由参考文献［6］公式 0.7(dd1 d

15、d2)W a < 2(dd「dd2)，得 232.4 < a < 664 , 取 a0 = 600mm。 4a 2 由参考文献⑹ 公式L0=2a ；(dd1 dd2)(dd2「dd1)，得 3 14 (236 —96)2 L0 =2 600 (96 236) 1729.407 mm 2 4 x 600 参考文献⑹表8.4，取基准长度Ld = 1800mm o 由参考文献⑹公式a :-a^丄丄丄2，得 2 a =600 1800 一 1729・407 = 635.297mm 中心距a的变动范围为 amin 二 a -0.015Ld =635.297 -0.015 1800

16、 = 608.297mm amax = a 0.03Ld = 635.297 0.03 1800 =689.297 mm (6) 校验小带轮包角：i 由参考文献⑹ 公式〉计180 -益仏57.3，得 a :尸180 _236 _96 57.3^167.373 120 635.297 Pc (7)确定V带根数z 由参考文献⑹公式z ＞旦 ［P。］ (P+也 P)KaKl 根据dd1=96mm、n = 960r/min，查参考文献⑹ 表8.14，用内插法得 P0 = 1.21 1.44 一1.21(960 一 800) = 1.414kW 980 -800 取 P0=1

17、.41kW 由参考文献⑹公式gK』V ,查参考文献⑹表8.18 ,得 K^ 1.2834 10”，根据传动比i =2.458，查参考文献［6］表8.19，得 21.1373， △P0=1.2834 x10‘x960 1 -一1一 L 0.149kW 、、1.1373丿 查参考文献⑹ 表8.4，得带长修正系数k^i.18，由参考文献⑹ 图8.11 2.796 查得包角系数Ka = 0.97，得普通V带根数 z = = 1.563根 (1.414 0.149) 0.97 1.18 圆整得z二2根。 (8)求初拉力Fo及带轮轴上的压力Fq 查参考文献⑹ 表

18、8.6，得SPZ型普通V带的每米长质量q = 0.07kg/m ,根据参考文献⑹ 公式卩尸述‘空_ J + q/得单根V带的初拉力为 zv冬丿 F 500 2.796 _1 - 0.07 51222.215N 2 5 0.97 根据参考文献⑹ 公式FQ = 2Fzsi得作用在轴上的压力Fq为 167.373 Kl Fq=2 222.215 2 si n 883.469 N 2 （9）设计结果 选用2根SPZ-1800GB12730-91V带，中心距 635.297mm，带轮直径 dd1 = 96mm，dd^ 236mm，轴上压力 Fq = 883.469N。 4.2齿轮

19、的设计计算 （一）高速级齿轮传动齿轮设计 A、选择齿轮的材料及精度等级 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB=236大齿轮选用45号钢，正火 处理，HB=190由参考文献⑹ 表10.21选8级精度，要求齿面粗糙度Ra < 3.2~6.3」m。 B、按齿面接触疲劳强度设计 （1）小齿轮的转矩T1 〒 9.55 106P1 9.55 106 2.237 384 -55633.724N mm ⑵选载荷系数K 查参考文献⑹表10.11，取K=1.1 (3) 齿数zi和齿宽系数-：d 小齿轮的齿数Zi取为25,则大齿轮齿数Z2 = 63。根据齿轮为软齿面和 齿轮在两轴承

20、间为不对称布置。查参考文献⑹表10.20 ,取＜ 广1。 (4) 许用接触应力J H 1 由参考文献⑹ 图10.24查得 匚 H lim 1 = 560Mpa，匚 H lim 2二 530 Mpa 查参考文献⑹表10.10，取Sh = 1 N计60njLh=60 384 1 (10 365 16)=1.35 109 Ni i 9 1.35 10 2.5 = 5.4 108 查参考文献［6］图10.27得Znt1“，Znt2 "06 由参考文献⑹公式［J］=出皿可得 Sh 仆560 ［二 Hh 560MPa 1 ［二 H】2 1.06 530

21、1 =562MPa d1 ‘ ".气^^”呷 1.1 55633-724 3.5 = 49.603mm 1 2.5 5602 d1 49.603 m 1.984mm z1 25 查参考文献⑹ 表10.3，取标准模数m二2mm C主要尺寸计算 d 2 = mz2 = 2 63 = 126 mm b2 = d di =1 50 = 50mm Q =b2 5 =50 5 二 55mm 1 i a m（z1 z2） 2（25 63） = 88mm 2 2 D按齿根弯曲疲劳强度校核 确定有关系数与参数： （1） 齿形系数Yf 查参考文献［6］表 10.13

22、得 Yf1=2.65，Yf2=2.30c （2） 应力修正系数Ys 查参考文献⑹ 表10.14得丫沪1.59，Ys2=1・73。 （3） 许用弯曲应力［j］ 由参考文献⑹图10.25查得 Slim1=210MPa，二 Flim2=190MPa 查参考文献［6］表10.10，取Sf = 1.3 由参考文献⑹ 图10.26查得Ynt讦Ynt2=1 由参考文献⑹公式［J"心匝可得 S F 1 況 210 ^F］^^210 -162MPa 1.3 1X190 r” ［-F］2 146MPa 1.3 2KT1 2 1.1 55633.724 cF1 FYfYs 2 2.6

23、5 1.59 = 103.142MPa V ［二 Fh = 162MPa bm z1 50 x2 沃25 YF2YS2 2 30x1 73 二 F2 竺竺=103.142 97.4 0M2 P V ［二 F】2 = 146MPa F1 YF1YS1 2.65 1.59 因为二f W ［二f］，齿根弯曲强度校核合格。 E、 验算齿轮的圆周速度、 n1 3.14 50 384 - - 1m / s 60 1000 60 1000 查参考文献⑹ 表10.22可知，选8级精度是合适的。 F、 齿轮的几何尺寸计算 全套图纸：360702501 齿顶圆直径da (ha =1)，

24、由公式da=d 2ha二m(z 2ha)，得 da产口(召 2ha) =2 (25 2 1) =54mm da2=m(z2 2ha) =2 (63 2 1) =130mm 齿全高 h (c“ = 0.25,ha =1)，由公式 h =ha h^(2ha c )m,得 h =(2 1 0.25) 2 =4.5mm 齿厚S，由公式S =尸 m，得 2 2 S=3.14 2 = 3.14mm 2 齿根高 hf hf = (ha c )m=(1 0.25) 2= 2.5mm 齿顶高ha ha 二 ha m = 1 2 = 2mm 齿根圆直径df，由公式df = d—2hf

25、，得 d f^d^hf =50 -2 2.5 =45mm d f2二d 2_2hf =130 -2 2.5 = 125mm 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的实体圆柱齿轮。 大齿轮的有关尺寸计算如下： 轴孔直径d = 50mm 轮毂直径 d^1.6d -1.6 50 =80mm 轮毂长度 L = (1.2~1.5)d =(1.2 ~ 1.5) 50 =60 ~ 75mm > B2 = 50mm ,取 L =50mm 轮缘厚度、0=(3~4)m =(3 〜4) 2 =6 〜8mm，取、.8mm 轮缘内径 D广da-2h -2、产130 -2 4.5 -2 105mm，取

26、 D广104mm 腹板中心孔直径 D = 0.5(D1 dj = 0.5 (104 80^ 92mm 腹板孔直径 d = 0.2(D1—d1)=0.2 (104 —80) = 4.8mm，因为 d<10mm 所以不钻 孔。 齿轮倒角 n = 0.5m =0.5 2 = 1mm (二)低速级齿轮传动齿轮设计 A、选择齿轮的材料及精度等级 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB=236大齿轮选用45号钢，正火 处理，HB=190由参考文献⑹ 表10.21选8级精度，要求齿面粗糙度Ra < 3.2~6.3」m 。 B、按齿面接触疲劳强度设计 (1)小齿轮的转矩Ti -9.55 1

27、06P2 T1 二 9.55 106 2.148 141.436 = 145036.624N mm (2) 选载荷系数K 查参考文献⑹表10.11，取K=1.1 (3) 齿数Z1和齿宽系数■ d 小齿轮的齿数Z1取为25，则大齿轮齿数Z2 = 53。根据齿轮为软齿面和 齿轮在两轴承间为不对称布置。查参考文献⑹表10.20，取＜ 盯1 (4)许用接触应力J h 1 由参考文献⑹ 图10.24查得 Hlim1=56Mpa，：- Hlim2=530Mpa 查参考文献⑹ 表10.10，取Sh = 1 8 N1 = 60njLh=60 141.436 1

28、 (10 365 16)=4.96 10 N1 i Q 4.96 10 2.1 Q =2.36 10 查参考文献［6］图 10.27 得Zn「= 1.06，Znt2 = 1.06 采用浸油润滑，由于低速级周向速度为，所以浸油高度约为六分之一 大齿轮半径，取为35mm （2）滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。 （3）润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选 用L-AN15润滑油。 （ 4）密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实 现密封。 密封圈型号按所装配轴的直径

29、确定为（ F）B25-42-7-ACM，（ F） B70-90-10-ACM。 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 设计总结 经过一个多月的努力，我终于将毕业设计做完了。在这次作业过程中, 我遇到了许多困难，一遍又一遍的计算，一次又一次的设计方案修改这都 暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。在传动系统的设计时， 面对功率大，传动比也大的情况，我一时不知道到底该采用何种减速装置。 最初我选用两级圆柱齿轮减速器，经过计算，发现齿轮的转动力矩过大， 所以只能从头再来。这次我吸取了盲目计算的教训，在动笔之前，征求了 很多人的意见，然后决定采用带传动和两级圆柱齿轮减速器，也就是我

30、的 最终设计方案。至于画装配图和零件图，由于前期计算比较充分，整个过 程用时不到一周，在此期间，我还得到了许多同学和老师的帮助。在此我 要向他们表示最诚挚的谢意。整个作业过程中，我遇到了很多的问题，因为没有固定输送机所取的值，在定值的时候就比较盲目。经过多次错误的 计算，才取到了较合适的值。 尽管这次作业的时间是漫长的，过程是曲折的，但我的收获还是很大 的。不仅仅对制图有了更进一步的掌握；Auto CAD和Word等工具软件, 熟练掌握也是必需的。对我来说，收获最大的是方法和能力。那些分析和 解决问题的方法与能力。在整个过程中，我发现像我们这些学生最最缺少 的是经验，没有感性的认识，空有理

31、论知识，有些东西很可能与实际脱节。 总体来说，我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的，它需要我 们将学过的相关知识都系统地联系起来，从中暴露出自身的不足，以待改 进。有时候，一个人的力量是有限的，合众人智慧，我相信我们的作品会 更完美！ [1] 《机械设计基础实训教程》 业出版社 2003.3 参考文献 主编：蔡广新 北京：机械工  [2] 《机械零件课程设计手册》 主编：吴宗泽等 北京：高等教 育出版社 1992.3 [3] 《机械零件课程设计》 主编：汤慧瑾 北京：高等教 育出版社 1990.5 [4] 《机械零件学指南与课程设计》 主编：张绍甫等 北京：机械工 业出版社 1996.3 [5] 《机械设计课程设计》 主编：孙岩等 北京：北京理 工大学出版社 2007.3 [6] 《机械设计基础》（第二版） 主编：陈立德 北京：高等教 育出版社 2004.7