机械设计基础课程设计带式输送机传动系统设计

空载
10
小批量 每天 16 小
时
表 1.2 工作条件
1.3 传动方案分析
方案图 1.1（a）选用带传动和闭式齿轮传动，有传动平稳、缓冲吸震、 过载保护的优点，虽然结构尺寸大，但与上述其他方案相比最为合理。
方案图 1.1（b）结构紧凑，但蜗杆传动效率低，长期连续工作不经济。 方案图 1.1（c）结构紧凑且尺寸小，传动效率高，适应繁重工作要求， 但是成本较高。 方案图 1.1（d）选用闭式齿轮传动，适应繁重工作要求，但宽度尺寸较 大。 一般常选用转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动机，传动 装置总传动比为 i= n m ，经计算得传动比约为 15.7 或 23.5，根据总传动比
nw 数值，可初步拟定出以一级传动为主的多种传动方案,如图 1.2 所示。
图 1.1 带式运输机传动方案比较
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图 1-2 带式运输机传动系统
2、选择电动机
结果
2.1 电动机类型的选择
按动力源和工作条件，选用一般用途的 Y 系列三相异步电动机，卧式封闭 结构，电源的电压为 380V。
nd= i'1×nw=[(6～20)×63.7]r/min=382.2～1274 r/min
符合这一范围的同步转速有 750、1000r/min，由参考资料[1]表 12-1 和 12-2 查出有二种适合的电动机型号，其技术参数及传动比的比较见下表 2-1：
表 2-1 方案的比较
电动机转速 n
电动 外伸 轴外
表 2-2 转速（r/min）
同步
满载
质量（kg）
Y132M2-6
5.5
1000
960
84
3、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比 3.1 各级传动比的分配
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结果
i=15.07 i 带=4
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由选定的电动机的满载转速和输送机滚筒的工作转速，可得带式输送机传 i 齿轮=3.77 动系统的总传动比为：
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[P0]=( P0+Δ P0) K KL =[(2.10+0.29)×0.94×0.97]kw≈2.18kw
（2）计算 V 带的根数
=
6.6
= 6.6 ≈3.03
(2.10 0.29) 0.94 0.97 2.18
V 带取 4 根。
5.7 计算单根 V 带的初拉力 F0
带传动效率 ，1 =0.95；齿轮球轴承效率，2 =0.99；闭式圆柱齿轮传动效率 （设齿轮精度为 9 级）， 3 =0.96；联轴器效率，4 =0.99；卷筒轴的滚子轴 承效率5 =0.98；输送机滚筒效率,η 6 =0.96。
η a 0.8325
选用电动机的 型号 Y132M2-6
电动机转速低，外廓尺寸及重量较大，。方案 2 电动机总的传动比适中，重
量合适。因此选用电动机的型号 Y132M2-6，所选电动机的额定功率 Pe=5.5kw， 满载转速 nm=960 r/min，总传动比适中，传动装置结构紧凑。Y132M2-6 电动 机的数据和外形，安装尺寸如表 2-2。
型号
额定功率 （KW）
Ⅱ轴
PⅡ=PⅠ η 12=PⅠ η 2 η 3 =4.6175×0.99×0.96kw=4.388kw
卷筒轴
PⅢ=PⅡ η 23= PⅡ η 2 η 4=4.388×0.99×0.99kw =4.301kw
（3） 各轴输入转矩
Td

9550
Pd nm
=9550×4.86/960=48.35N m
结果
（ 1 ） 初 选 小 带 轮 的 基 准 直 径 由 资 料 表 10-8 ， 取 小 带 轮 的 基 准 直 径
dd1=140mm。
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（2）验算带速
v= dd1 n1 = 3.14140960 ≈7.03m／s 60 1000 601000
（3）电动机转速的选择。
根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速 nw 为
nw= 601000v = 6010001.5 r/min≈63.7r/min 按照推荐的
D
3.14 450
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如有动的传动比 i'1 = 2～4,单级圆柱齿轮传动比 i'2= 3～ 5，则总传动比的合理范围为 i'=6～20，故电动机转速的可选范围为
（2）计算带所需的基准长度
=
2

930

3.14 2

(140

560)

(560 140) 4 930
2
mm
3006mm
由参考资料[2]表 10-2 选带的基准长度 Ld=3150mm。
（3）计算实际中心距
a
a0

Ld
- Ld0 2
930

3150
- 3006 2
方 电动机 额定功
（r/min）
总传 机质 轴径 伸长
率
案 型号
动比 i 量 w D／ 度 E
Pe/kw 同步转 满载转
／㎏ mm ／mm
速
速
Y160M2-
1
5.5 750
8
715 11.23 119 42 110
Y132M2-
2
5.5 1000 960 15.07 84 48 110
6
综合考虑电动机的重量以及减速器的传动比，比较二个方案可知：方案 1
低速轴Ⅱ轴 卷筒轴
nⅡ= nI = 240 r/min 63.66 r/min i1 3.77
nw=nⅡ 63.66r/min
Td=48.35N m TI=183.72N m TII=658.26N m TIII=645.16N m
（2） 各轴的输入功率
Ⅰ轴
PⅠ=Pd η 01 =4.86×0.95kw =4.617kw
mm
1002mm
中心距的变化范围为 988.75～1130.5mm。
5.5 验算小带轮上的包角1
包角α 1 合适。
5.6 计算带的根数 z
（1）计算单根 V 带的额定功率 由 dd1=140mm 和 n1=960r/min，参考资料 [2]查表 10-4 得 P0= 2.10kw。
根据 n1=960r/min，i=4 和 B 型带，由参考资料[2]查表 9-5 得Δ P0=0.29 kw。 由参考资料[2]查表 10-6 得 K =0.94；查表 10-2 得 KL =0.97,于是
因 5m／s﹤v﹤25m／s,带速合适。
（3）计算大带轮的基准直径
dd2=idd1=4×140mm=560mm 由参考资料[2]查表 10-8，取为 dd2=560mm
5.4 确定 V 带的中心距 a 和基准长度 Ld
(1) 0.7(dd1 dd 2 ) a0 2(dd1 dd 2 ) ，初定中心距 a0=930mm。
由传动系统方案（见图 1-2）知
取 V 带的传动比 i 带=4，则圆柱齿轮的传动比 i齿轮

ia i带
15.07 3.77 4
i 齿轮=3.77 在传动比 i 推荐值范围之内，所以是合理的。
4、计算传动装置的运动和动力参数
结果
4.1 传动系统的运动和动力参数计算
nII=63.66r/min
nw=63.49r/min 一般按由电动机至工作机之间的传递的路线推算出各轴的运动和动力参
2.2 电动机容量的选择
（1）根据已知条件，工作机所需要的有效功率为：
Pw= Fv = 27001.5 4.05 (kw) 1000 1000
（2）传动装置的总效率（包括工作机效率）：
η
η
w=η
1η
2 2

η
3η
4η
5η
6
式中，式中η 1、η 2、η 3、η 4、η 5、η 6 分别为带传动、齿轮传动的轴承、 齿轮传动、联轴器、卷筒轴的轴承及卷筒的效率。由参考资料[1]表 3-3 查得：V
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目录
1、拟定传动方案 ······························· 1 2、选择电动机································· 3 3、计算传动装置总传动比和分配各级传动比 ··········· 5 4、计算传动装置的运动和动力参数 ················· 6 5、传动零件的设计······························ 8 6、齿轮传动的设计计算 11 ·························· 7、轴的设计与计算······························ 16 8、联轴器的选择和计算 23 ·························· 9、键的选择与校核······························ 25 10 、滚动轴承的选择与寿命校核 ···················· 26 11、减速器箱体的设计 27 ··························· 12、减速器附件的选择 28 ··························· 13、减速器的润滑与密封 ·························· 33 课程设计总结 34 ································· 参考文献 35 ····································
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1.1 技术数据
1、拟定传动方案
结果
选用方案（a）
运输带工作拉力 运输带工作速度
F/N
v/m.s-1
2700
1.5
表 1.1 技术数据
1.2 工作条件
转筒直径 D/mm 450
运 转 方 载 荷 性 起 动 方 使 用 年 生 产 批 工作时间
向
质
式
限
量
单向
平稳
5.2、选择 V 带的带型
a≈1002mm
α 1≈156°
根据 PdV 带=6.6kW、n1=nm=960r/min,由参考资料[2]图 10-8 查出此坐标点位于 z≈3.03
A 型与 B 型交界处，现暂按选用 B 型计算。
F0≈205N
5.3 确定带轮的基准直径 dd 并验算带速
FQ≈1541.6N
183.72
658.26
645.16
传动比 i
4
3.77
1
效率η
0.95
0.96
0.98
5、传动零件的设计
结果
5.1、确定计算功率
查参考资料[2]由表 10-7 查得工作情况系数 KA 1.2 ，故
PdV 带=6.6kW
PdV 带=KAP=1.2×5.5kW=6.6kW
dd2=560mm Ld0≈3006mm
则传动系统的总效率η 为： η a=η η w=0.95×0.992×0.96×0.99×0.98×0.96=0.8325
工作时，电动机所需的功率为： Pd 电动机= Fv = 4.05 kw =4.86（kw) 1000 w 0.8325
由参考资料[1]表 12-1 可知，满足 Pe≥Pd 条件的 Y 系列三相交流异步电动机额 定功率 Pe 应取为 5.5kw。
由参考资料[2]查表 10-1 查得 B 型带的单位长度质量 q=0.2kg／m
F0=500×（2.5 K）Pd +qv2 K z v
=[500×（2.5 0.94） 6.6 +0.2×7.032]N 0.94 4 7.03
≈205N
5.8 计算压轴力 FQ
FQ≈2zF0sin 1 =(2×4×205×sin 156 )N≈1541.6N
卷筒轴 TIII=TII ×η 2×η 4=658.26×0.99×0.99N m=645.16N m
运动和动力参数的计算结果如表 3-3 所示：
表 3-3
轴名 参数
电动机轴
Ⅰ轴
Ⅱ轴
卷筒轴
转速
960
240
63.66
63.66
输入功率 P/kw
4.86
4.617
4.388
4.301
输入转矩 T/N·m 48.35
Ⅰ轴
TI= Td × i0 × η 01= Td × i0 × η 1=48.35 × 4 ×
0.95N m=183.72N m
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Ⅱ轴
TII=TI ×i1×η 12= TI ×i1×η 2×η 3
=183.72×3.73×0.99×0.96=658.26N m
数，并将各轴从高速级向低速级依次编号为电动机轴、Ⅰ轴、Ⅱ轴 、卷筒轴 。 PI=4.617kw
则传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下所示。（i0=i 带,i 齿轮=i1)
PII=4.388kw
（1） 各轴转速
PIII=4.301kw
高速轴Ⅰ轴
nI
=
nm i0
=
960 4
r/min=240r/min