食品提升皮帶機的設計

食品提升皮帶機的設計,食品提升皮帶機的設計,食品,食物,提升,晉升,皮帶機,設計 摘 要 提升機是一種實現(xiàn)工程物料向上運輸?shù)臋C械，它是當代最為得力的輸送設備之一，它廣泛運用于礦山、碼頭、化工等各種場合，但是不同的工況下它對設備的要求是不同的。 本文以食品加工業(yè)為背景，設計提升食品的機械。食品提升皮帶機是在帶式輸送機的基礎上發(fā)展起來的。食品提升皮帶機與傳統(tǒng)的帶式輸送機一樣是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶等作為傳送物料和牽引工件的輸送機械。其特點是承載物料的輸送機也是傳遞動力的牽引件，這與其他輸送機械有著顯著的區(qū)別。本次設計的食品提升皮帶機是一種小型的運輸機械，其承載能力要求較小，相對于其他的帶式輸送機成本要求低，設計結構緊湊。 本設計從整體結構出發(fā)，對整個裝置中的驅動部分和傳動部分進行了設計與計算。其中在驅動裝置的設計與計算中，本設計選擇電機—減速器的裝置來作為驅動設備；而在傳動部分的設計中，本設計選擇了同步帶輪與驅動裝置相連，從而傳遞動力。本文另外還對裝置中的改向滾筒、壓輥及托輥部分進行了選擇設計，同時對其他的輔助設備也做了必要的計算和選擇。 本設計主要設計減速器的結構，確定了內部各傳動齒輪以及軸的各主要參數(shù)，以及改向滾筒的設計，并對其工作原理作了詳細分析。 關鍵詞：減速器；改向滾筒；壓輪；托輥 Abstract The elevator is one kind of realization project material upward transportation machinery, it is one of contemporary most efficient conveyors, it widely utilizes in the mine, the wharf, the chemical industry and so on each kind of situation, but under the different operating mode it to the equipment request is different. This article take food processing industry as the background, the design promotion food machinery.Food promotion belt fastener is develops in the belt conveyer foundation.Food promotion belt fastener and the traditional belt conveyer is equally by the adhesive tape, the steel belt, the steel textile fiber belt, the plastic tape and the chemical fiber belt and so on takes the transmission material and the hauling work piece transportation machinery.Its characteristic is the load bearing material conveyer also is transmits the power the hauling, this and other transportation machinery has the remarkable difference.This design food promotion belt fastener is one kind of small transport machinery, its bearing capacity request is small, is opposite requests lowly in other belt conveyer cost, the design structure is compact. This design embarks from the overall construction, has carried on the design and the computation to in the entire installment actuation part and the transmission part.In which in the drive design and the computation, this design choice electrical machinery - reduction gear installment took actuates the equipment; But in the transmission part design, this design has chosen the synchronized band pulley and the drive is connected, thus transmission power.This article other also to in installment changing to the drum, the drag roll and the supporting roller part has carried on the choice design, simultaneously has also made the essential computation and the choice to other supporting facilities. This design mainly designs the reduction gear the structure, had determined the interior various transmission gear as well as axis each main parameter, as well as changes to the drum design, and has made the multianalysis to its principle of work. Key words：Reduction gear; Changes to the drum; Pressure roller; Supporting roller 51 目 錄 摘要 I Abstruct II 第1章 緒論 1 1.1 前言 1 1.1.1 背景介紹 1 1.1.2 運輸機簡介 1 1.1.3 食品提升皮帶機簡介 4 1.2 方案確定 5 1.3 設計方案綜述 6 第2章 減速器結構的設計 7 2.1 電動機的選擇 7 2.1.1 選擇電動機類型和機構形式 7 2.1.2 功率的計算 7 2.1.3 電動機功率的選擇 7 2.2.4 確定電動機的轉速 8 2.2 計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比 8 2.2.1 總傳動比 8 2.2.2 分配各級傳動比 8 2.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 9 2.3.1 各軸轉速 9 2.3.2 各軸的輸入功率 9 2.3.3 各軸的輸入轉矩 9 2.4 V帶的設計 10 2.4.1 確定計算功率 10 2.4.2 選擇帶型 10 2.4.3 確定帶的基準直徑和 10 2.4.4 確定中心距a和帶輪的基準長度 10 2.4.5 驗算小帶輪上包角 11 2.4.6 確定帶的根數(shù) 11 2.4.7 確定預緊力 11 2.4.8 計算帶傳動在軸上的力 12 2.4.9 誤差驗算 12 2.4.10 帶輪設計 12 2.5 高速級齒輪設計 12 2.5.1 選齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) 12 2.5.2 按齒面接觸強度設計 12 2.5.3 按齒根彎曲強度設計 14 2.5.4 幾何尺寸計算 15 2.5.5 驗算 16 2.5.6 齒輪結構設計 16 2.6 低速級齒輪的設計尺寸 16 2.7 軸的設計 17 2.7.1 初步確定軸的最小直徑 17 2.7.2 軸的結構設計 18 2.8 軸的校驗 20 2.9 鍵的選擇與校核 26 2.10 滾動軸承的選擇與校核 27 第3章 間歇機構 29 3.1 槽輪機構 29 3.1.1 槽輪機構的組成及工作特點 29 3.1.2 槽輪機構的類型及應用 29 3.1.3 槽輪機構的運動系數(shù)及運動特性 29 3.2 棘輪機構 30 第4章 改向滾筒的設計 31 4.1 改向滾筒的結構設計 31 4.2 改向滾筒軸的強度校核 31 第5章 改向壓輪的設計 35 5.1 改向壓輪的結構設計 35 5.2 設計方案的比較與選擇 36 5.3 輸送帶的跑偏處理 37 5.4 拉緊裝置 38 第6章 托輥的設計 40 6.1 托輥的類型 40 6.2 托輥的設計計算 41 第7章 食品提升皮帶機的安裝和操作維護 44 7.1 啟動和停機 44 7.2 食品提升皮帶機的維護 44 7.3 食品提升皮帶機的安裝 44 結論 46 參考文獻 47 致謝 48 第1章 緒 論 1.1 前言 1.1.1 背景介紹 本課題來源于工程實際,屬于工程設計。帶式輸送機特別是提升運機是當代最為得力的輸送設備之一，在整個輸送機范疇中，它是應用最為廣泛的一種設備。隨著國民經(jīng)濟的不斷發(fā)展,多種類型的工件傳送機廣泛的運用于冶金、礦山、水泥、碼頭、化工、糧食等行業(yè)的各種場合。同時在各種場合對不同的工況所使用的工件傳輸機也不盡相同，近年來由于工件傳輸機的應用范圍的擴大，品種的增多以及質量的不斷提高，對加工設計工件傳輸機提出了更高的要求，特別是在一些大型的流水線上，工件傳輸機承擔了很重要的工作任務。這些工件傳輸機要求傳輸距離和速度，精度比較高。為此各廠家為了根據(jù)自己的需要，出于經(jīng)濟性和戰(zhàn)略方向的考慮，自行設計結構簡單可靠，生產價格便宜的工件傳輸機。 通過該設計能使學生將大學四年所學的知識能靈活的運用于實踐。對于一個工程的整體設計有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,對以后的設計打下很好的基礎。 1.1.2 運輸機簡介 ?輸送機（Conveyor）是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運機械，又稱連續(xù)輸送機。輸送機可進行水平、傾斜和垂直輸送，也可組成空間輸送線路，輸送線路一般是固定的。輸送機輸送能力大，運距長，還可在輸送過程中同時完成若干工藝操作，所以應用十分廣泛。 中國古代的高轉筒車和提水的翻車，是現(xiàn)代斗式提升機和刮板輸送機的雛形；17世紀中，開始應用架空索道輸送散狀物料；19世紀中葉，各種現(xiàn)代結構的輸送機相繼出現(xiàn)。1868年，在英國出現(xiàn)了帶式輸送機；1887年，在美國出現(xiàn)了螺旋輸送機；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機；1906年，在英國和德國出現(xiàn)了慣性輸送機。此后，輸送機受到機械制造、電機、化工和冶金工業(yè)技術進步的影響，不斷完善，逐步由完成車間內部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運，成為物料搬運系統(tǒng)機械化和自動化不可缺少的組成部分。 輸送機一般按有無牽引件來進行分類。具有牽引件的輸送機一般包括牽引件、承載構件、驅動裝置、張緊裝置、改向裝置和支承件等。牽引件用以傳遞牽引力，可采用輸送帶、牽引鏈或鋼絲繩；承載構件用以承放物料，有料斗、托架或吊具等；驅動裝置給輸送機以動力，一般由電動機、減速器和制動器(停止器)等組成；張緊裝置一般有螺桿式和重錘式兩種，可使牽引件保持一定的張力和垂度，以保證輸送機正常運轉；支承件用以承托牽引件或承載構件，可采用托輥、滾輪等。 具有牽引件的輸送機的結構特點是：被運送物料裝在與牽引件連結在一起的承載構件內，或直接裝在牽引件(如輸送帶)上，牽引件繞過各滾筒或鏈輪首尾相連，形成包括運送物料的有載分支和不運送物料的無載分支的閉合環(huán)路，利用牽引件的連續(xù)運動輸送物料。這類的輸送機種類繁多，主要有帶式輸送機、板式輸送機、小車式輸送機、自動扶梯、自動人行道、刮板輸送機、埋刮板輸送機、斗式輸送機、斗式提升機、懸掛輸送機和架空索道等。 沒有牽引件的輸送機的結構組成各不相同，用來輸送物料的工作構件亦不相同。它們的結構特點是：利用工作構件的旋轉運動或往復運動，或利用介質在管道中的流動使物料向前輸送。例如，輥子輸送機的工作構件為一系列輥子，輥子作旋轉運動以輸送物料；螺旋輸送機的工作構件為螺旋，螺旋在料槽中作旋轉運動以沿料槽推送物料；振動輸送機的工作構件為料槽，料槽作往復運動以輸送置于其中的物料等。 未來輸送機的將向著大型化發(fā)展、擴大使用范圍、物料自動分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。 大型化包括大輸送能力、大單機長度和大輸送傾角等幾個方面。水力輸送裝置的長度已達440公里以上帶式輸送機的單機長度已近15公里，并已出現(xiàn)由若干臺組成聯(lián)系甲乙兩地的“帶式輸送道”。不少國家正在探索長距離、大運量連續(xù)輸送物料的更完善的輸送機結構。擴大輸送機的使用范圍，是指發(fā)展能在高溫、低溫條件下有腐蝕性、放射性、易燃性物質的環(huán)境中工作的，以及能輸送熾熱、易爆、易結團、粘性物料的輸送機。 （1） 帶式輸送機由驅動裝置拉緊裝置輸送帶中部構架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送機是一種摩擦驅動以連續(xù)方式運輸物料的機械。應用它，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用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應用帶式輸送機。它用于水平運輸或傾斜運輸。通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。 1）輸送帶 常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。 橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機的主要技術參數(shù)。 2）托輥 分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒 （用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個輥子組成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調心托輥用以調整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。 3）滾筒 分驅動滾筒和改向滾筒。驅動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。 4）張緊裝置 其作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內。 帶式輸送機的技術優(yōu)勢：首先是它運行可靠。在許多需要連續(xù)運行的重要的生產單位，如發(fā)電廠煤的輸送，鋼鐵廠和水泥廠散狀物料的輸送，以及港口內船舶裝卸等均采用帶式輸送機。如在這些場合停機，其損失是巨大的。必要時，帶式輸送機可以一班接一班地連續(xù)工作。 帶式輸送機動力消耗低。由于物料與輸送帶幾乎無相對移動，不僅使運行阻力小(約為刮板輸送機的1／3-1／5)，而且對貨載的磨損和破碎均小，生產率高。這些均有利于降低生產成本。 帶式輸送機的輸送線路適應性強又靈活。線路長度根據(jù)需要而定．短則幾米，長可達10km以上?？梢园惭b在小型隧道內，也可以架設在地面交通混亂和危險地區(qū)的上空。 根據(jù)工藝流程的要求，帶式輸送機能非常靈活地從一點或多點受料．也可以向多點或幾個區(qū)段卸料。當同時在幾個點向輸送帶上加料(如選煤廠煤倉下的輸送機)或沿帶式輸送機長度方向上的任一點通過均勻給料設備向輸送帶給料時，帶式輸送機就成為一條主要輸送干線。 帶式輸送機可以在貯煤場料堆下面的巷道里取料，需要時，還能把各堆不同的物料進行混合。物料可簡單地從輸送機頭部卸出，也可通過犁式卸料器或移動卸料車在輸送帶長度方向的任一點卸料。 （2） 螺旋輸送機俗稱絞龍，適用于顆?；蚍蹱钗锪系乃捷斔?，傾斜輸送，垂直輸送等形式。輸送距離根據(jù)畸形不同而不同，一般從2米到70米。 輸送原理：旋轉的螺旋葉片將物料推移而進行螺旋輸送機輸送。使物料不與螺旋輸送機葉片一起旋轉的力是物料自身重量和螺旋輸送機機殼對物料的摩擦阻力。 結構特點：螺旋輸送機旋轉軸上焊有螺旋葉片，葉片的面型根據(jù)輸送物料的不同有實體面型、帶式面型、葉片面型等型式。螺旋輸送機的螺旋軸在物料運動方向的終端有止推軸承以隨物料給螺旋的軸向反力，在機長較長時，應加中間吊掛軸承。 雙螺旋輸送機就是有兩根分別焊有旋轉葉片的旋轉軸的螺旋輸送機。說白了，就是把兩個螺旋輸送機有機的結合在一起，組成一臺螺旋輸送機。 螺旋輸送機旋轉軸的旋向，決定了物料的輸送方向，但一般螺旋輸送機在設計時都是按照單項輸送來設計旋轉葉片的。當反向輸送時，會大大降低輸送機的使用壽命。 （3） 斗式提升機??利用均勻固接于無端牽引構件上的一系列料斗，豎向提升物料的連續(xù)輸送機械。 斗式提升機具有輸送量大，提升高度高，運行平穩(wěn)可靠，壽命長顯著優(yōu)點，其主要性能及參數(shù)符合JB3926----85《垂直斗式提升機》（該標準等效參照了國際標準和國外先進標準），牽引圓環(huán)鏈符合MT36----80《礦用高強度圓環(huán)鏈》,本提升機適于輸送粉狀，粒狀及小塊狀的無磨琢性及磨琢性小的物料，如：煤、水泥、石塊、砂、粘土、礦石等，由于提升機的牽引機構是環(huán)行鏈條，因此允許輸送溫度較高的材料(物料溫度不超過250 ℃)。一般輸送高度最高可達40米。 散料輸送機械(如:帶式輸送機\螺旋輸送機\斗式提升機\大傾角輸送機等)。 物流輸送機械(如:流水線,流水線設備,輸送線,懸掛輸送線,升降機,氣動升降機,齒條式升降機,剪叉式,升降機,輥道輸送機,升降機)?。 1.1.3 食品提升皮帶機簡介 食品提升皮帶機是在帶式輸送機的基礎上發(fā)展起來的。食品提升皮帶機與傳統(tǒng)的帶式輸送機一樣是以膠帶、鋼帶、鋼纖維帶、塑料帶和化纖帶等作為傳送物料和牽引工件的輸送機械。其特點是承載物料的輸送機也是傳遞動力的牽引件，這與其他輸送機械有著顯著的區(qū)別。 本次設計的食品提升皮帶機是一種小型的運輸機械，其承載能力要求較小，相對于其他的帶式輸送機成本要求低，設計結構緊湊。 食品提升皮帶機是帶式輸送機中的一種，而帶式輸送機已被電力、冶金、煤炭、化工、礦山、港口等各行各業(yè)所廣泛采用。特別是近年來新材料、新技術的應用，使帶式輸送機的發(fā)展步入了一個快車道，其特點如下： （1）結構簡單 帶式輸送機的結構由傳動滾筒、托輥、驅動裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，并能進行標準化生產，可按需要進行組合裝配，結構十分簡單。 （2）輸送物料范圍廣泛 帶式輸送機的輸送帶具有抗磨、耐酸堿、耐油、阻燃等各種性能，并能耐高、低溫，可按需要進行制造，因而能輸送各種散料、快料、化學品、生孰料等食物品。 （3）運送量大 運量可從每小時幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不斷運送，這是火車、汽車運輸所不及的。 （4）運距長 單機長度十幾公里一條，在國外已經(jīng)十分普及，中間無需任何轉載點。德國單機60公里一條已經(jīng)出現(xiàn)。越野的帶式輸送機常使用中間摩擦驅動方式，使輸送帶長度不受輸送帶強度的限制。 （5）對線路適應性強 現(xiàn)代的帶式輸送機已經(jīng)從槽型發(fā)展到圓管形，它可在水平及垂直面上轉彎，打破了槽型帶式輸送機不能轉彎的限制。 （6）裝卸料十分方便 帶式輸送機根據(jù)工藝流程需要，可在任何點上進行裝、卸料管形帶式輸送機也是如此，還可以在回程段上裝、卸料，進行反向運輸。 （7）可靠性高 由于結構簡單，運動部件自重輕，只要輸送帶并不被撕破，壽命可達十年之久，而金屬結構部件，只要防銹好，幾十年也不會壞。 （8）維護費用低 帶式輸送機的磨損件僅為托輥和滾筒，輸送帶壽命長，自動化程度高，使用人員很少，平均每公里不到一人，消耗的機油和電力也少。 （9）能耗低、效率高 由于運動部件自重輕，無效運量少，在所有連續(xù)式和非連續(xù)式運輸中，帶式輸送機耗能最低、效率最高。 （10）維修費少 帶式輸送機運動部件僅為托輥和滾筒，因食品較輕，輸送帶耐磨。相比較之下，汽車等運輸工具磨損部件要多的多，且更換磨損部件也較為頻繁。 綜上所述，帶式輸送機的優(yōu)越性已經(jīng)十分明顯，它是國民經(jīng)濟中不可缺少的關鍵設備。隨著制造業(yè)信息化的發(fā)展，大大縮短了帶式輸送機的設計、開發(fā)、制造和銷售的周期，使它更加具有競爭力。 1.2 方案確定 皮帶機的設計是按照所結合的要求和條件，首先確定主要組成部分由驅動裝置、傳動滾筒、改向滾筒、壓輥、從動輥及機架等幾大部分組成。 （1）驅動裝置 驅動裝置是皮帶機動力的來源，它主要由電動機、減速器、間歇機構組成。 （2）傳動滾筒、從動輥 根據(jù)設計的特殊要求，在設計中采用了同步帶輪作為主動輪同步帶輪與驅動裝置相連，從而傳遞動力。從轉輥的選擇也采服了同步帶輪，同步帶輪的傳動比準確，而且可以根據(jù)帶的型號、參數(shù)在市場中直接訂購。 （3）改向滾筒、壓輥 改向滾筒是引導輸送帶改變方向的圓柱形筒。壓輥可以保證物料按帶的輸送方向輸運食品。改向滾筒和壓輥的結構比較簡單。 （4）機架 機架是承受驅動裝置、滾筒、托輥、輸送帶和物料的鋼結構，可以承受沖擊、拉伸、壓縮和彎曲應力。機架的結構比較零散，它需要考慮到安裝位置的合理、布局的美觀、節(jié)省材料、占城面積小、安裝維修方便等要求，因此所設計的整個機架的結構都采用焊接或用螺栓連接，考慮到輸送機的適用性，采用提升高度可調的結構，這樣輸送機不權可提升設計的要求高度，而且也可以提升不同的高度，但是還應根據(jù)所采用的同步帶的型號，選擇不同型號的同步帶。 1.3 設計方案綜述 提升機是一種實現(xiàn)工程物料向上運輸?shù)臋C械，能持續(xù)高效地輸送物料，電動機通過傳動裝置，帶動傳動滾筒的轉動，而傳動滾筒借助于滾筒與膠帶之間的摩擦力，從而實現(xiàn)帶的傳動，進而帶動物料按要求不停的向上運輸。 設計意義：提升機在工程上的充分運用能提高工程的生產率，減輕工人的勞動強度，為創(chuàng)造高的經(jīng)濟利潤提供了可靠的條件。 食品提升皮帶機總體方案的設計 食品提升皮帶機設計要求： （1）提升高度：1200mm。 （2）輸送量：3000塊/h。 （3）工步：50步/min。 具體要求如下： （1）每走一工步：1.2s.。 （2）動停比：1/3。 （3）每個檔板間距：100mm。 （4）帶速為：0.7m/s。 （5）帶寬為：145m。 （6）減速器要求：運輸帶工作拉力 F=6KN。 滾筒直徑 D=300mm。 兩班制，載荷平穩(wěn)；工作年限10年（每年按300天計）。 第2章 減速器機構的設計 減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動，蝸輪傳動或齒輪－蝸輪傳動所組合的獨立部件，常在動力機與工作機之間為減速的傳動裝置；在少數(shù)情況下也用作增速的傳動裝置。減速器由于結構緊湊，效率較高，傳遞運動正確可靠，使用維修簡單，并可成批生產，故在現(xiàn)代機械中應用最廣。減速器類型很多，有圓柱齒輪減速器，圓錐齒輪減速器，蝸桿減速器等。 由于考慮到所傳遞的功率和傳動比。在設計課題中采用的是二級圓柱齒輪減速器。 2.1 電動機的選擇 2.1.1 選擇電動機類型和機構形式 電動機是常用的原動機，并且是系列化和標準化的產品。機械設計中需要根據(jù)工作機的工作情況和運動，動力參數(shù)，合理選擇電動機類型，結構形式，傳遞的功率和轉速，確定電動機的型號。 電動機有交流電動機和直流電動機之分，工業(yè)上采用交流電動機。交流電動機有異步電動機和同步電動機兩類，異步電動機又分籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動機應用最廣泛。如無特殊需要，一般憂先選用Y型籠型三相異步電動機，因其具有高效，節(jié)能，噪音小，振動小，安全可靠的特點，且安裝尺寸和功率等級符合國際標準，適用于無特殊要求的各種機械設備。 2.1.2 功率的計算 電動機的功率選擇是否合適將直間影響到電動機的工作性能和經(jīng)濟性能。如果選用額定功率小于工作機所需要的功率，就不能保證工作機正常工作，甚至使電動機長期過載過早損害，如果選用額定功率大于工作機所需要的功率，則電動機的價格高，功率未得到充分的利用。從而增加電能的消耗，造成浪費。 2.1.3 電動機功率的選擇 （1）提升機電動機的功率按所需的（單位：kW）計算公式（2-1）： （2-1） 式中 ——工作機所需工作效率 ——由電動機到工作機的總效率 工作機的有效功率： （2-2） 代入數(shù)據(jù)得： （2）從電動機到工作機卷筒間的總效率為： （2-3） 其中分別為V帶、齒輪傳動、聯(lián)軸器、滾筒、軸承的傳動效率。 由文獻[4]表2-2取 則： （3）故電動機所需的工作效率為： 因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率只需略大于即可，由文獻[4]表16-1選電動機的額定功率為=5.5kW。 2.1.4 確定電動機的轉速 （1）滾筒軸工作轉速 （2-4） 代入數(shù)據(jù)得：r/min 按表查得：V帶傳動比范圍，二級齒輪減速器傳動比，則總傳動比范圍 （2）電動機可選范圍 （2-5） 代入數(shù)據(jù)得：r/min 符合這一范圍的同步轉速為3000 r/min、1500 r/min、1000 r/min、750 r/min四種。為了減少電動機的重量和價格選用1500 r/min的Y系列電動機，，其滿載轉速r/min。 2.2 計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比 2.2.1 總傳動比 （2-6） 代入數(shù)據(jù)得： 2.2.2 分配各級傳動比 由，為使V帶傳動的外部尺寸不致過大，取傳動比則 （2-7） 代入數(shù)據(jù)得： 兩級齒輪各傳動比 （2-8） 考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近取 2.3 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 2.3.1 各軸的轉速 I軸： r/min II軸： r/min III軸： r/min 滾筒軸：r/min 2.3.2 各軸的輸入功率 I軸： kW II軸： kW III軸： kW 滾筒軸： kW 2.3.3 各軸的輸入轉矩 I軸： II軸： III軸： 滾筒軸： 將上述結果匯總于下表2-1： 表2-1 傳動裝置的運動和動力參數(shù) 軸名 功率 (kW) 轉矩 () 轉速 (r/min) 傳動比 效率 I軸 4.89 97.29 480 3 0.96 II軸 4.70 378.71 118.52 3 0.96 III軸 4.51 1006.56 42.79 4.05 0.97 滾筒軸 4.38 1021.47 42.79 2.77 0.98 2.4 V帶的設計 2.4.1 確定計算功率 由文獻[4]表8-6查得工作情況系數(shù) （2-9） 代入數(shù)據(jù)得：kW 2.4.2 選擇帶型 根據(jù)計算功率和小帶輪轉速由文獻[5]圖8-11選定帶型為B型，其中 。 2.4.3 確定帶的基準直徑和 （1）初選小帶輪的基準直徑，參考文獻[5]表8-6和表8-8選=125 mm （2）驗算帶速 （2-10） 代入數(shù)據(jù)得：m/s 故帶的速度合適。 （3）計算從動帶輪的基準直徑 mm根據(jù)文獻[5]表8-8取=355mm 2.4.4 確定中心距a和帶輪的基準長度 （1）初定中心距 （2-11） 代入數(shù)據(jù)得：mm （2-12） 代入數(shù)據(jù)得：mm 初選中心距=600mm。 （2）計算所需帶輪的基準長度 （2-13） 代入數(shù)據(jù)得：mm 由文獻[5]表8-2選帶輪的基準長度 mm （3）計算實際中心距 （2-14） 代入數(shù)據(jù)得：mm 考慮到帶輪的制造誤差，帶長誤差，帶的彈性及因帶的松弛而產生的補充張緊的需要；中心距的變動范圍： （2-15） 代入數(shù)據(jù)得：mm （2-16） 代入數(shù)據(jù)得：mm 2.4.5 驗算小帶輪上包角 由 故主動帶輪包角適合。 2.4.6 確定帶的根數(shù) 由： （2-17） 由文獻[5]知： 取z=3根。 2.4.7 確定預緊力 （2-18） 由文獻[5]表8-3知kg/m 則N 2.4.8 計算帶傳動在軸上的力 由式（2-19） （2-19） 代入數(shù)據(jù)得：N 2.4.9 誤差驗算 設計中給定的傳動比為，其變換范圍為： 實際設計的傳動比為： 故滿足誤差要求。 2.4.10 帶輪設計 由所引用文獻[5]表8-10查的：mm; mm則帶輪輪緣寬度：mm=40mm。大帶輪轂孔直徑由高速軸設計而定，mm。大帶輪轂孔寬度：當時，取mm。 2.5 高速級齒輪設計 2.5.1 選齒輪的類型、精度等級、材料及齒數(shù) （1）選用標準斜齒輪傳動即齒型參數(shù)為： （2）運輸機為一般工作機器效率不高，故選用7級精度。 （3）材料選擇，由文獻[5]表10-1選擇小齒輪材料為40Gr(調質)，硬度為280HBS。大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，兩者材料的硬度差為40HBS。 （4）試選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)為 （5）選取螺旋角。初選螺旋角。 2.5.2 按齒面接觸強度設計 按公式（2-20） （2-20） 進行計算。 （1）確定公式內各計算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) 2)計算小齒輪傳遞的轉距 N 3)選取齒寬系數(shù) 4)由文獻[5]圖10-26查得 則 5) 由文獻[5]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù);由所引用文獻[5]圖10-30選取區(qū)域系數(shù) 6）由文獻[5]圖10-21（D）查得Mpa，Mpa 7）由式（2-21）計算應力循環(huán)次數(shù) （2-21） 8）由文獻[5]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) 9）計算接觸疲勞應力 取失效概率為1%安全系數(shù)得 MPa MPa （2-22） 代入數(shù)據(jù)得：MPa （2）計算 1）計算小帶輪分度圓直徑由計算公式（2-23）得： （2-23） 代入數(shù)據(jù)得：=mm 2)計算圓周速度 （2-24） 代入數(shù)據(jù)得：m/s 3)計算齒寬及模數(shù) mm （2-25） 代入數(shù)據(jù)得：mm mm 4)計算縱向重合度 （2-26） 代入數(shù)據(jù)得： 5)計算載荷系數(shù) 由文獻[5]圖10-8查得動載荷系數(shù) 由文獻[5]表10-3查得，由文獻[5]表10-2查得使用系數(shù)=1 由文獻[5]表10-4查得 由文獻[5]表10-13得 故載荷系數(shù) （2-27） 6)按實際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 mm 7)計算模數(shù) mm 2.5.3 按齒根彎曲強度設計 由式（2-28） （2-28） （1）確定計算參數(shù) 1)由文獻[5]圖10-20c查得Mpa；Mpa 2)由文獻[5]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)得S=1.4由式 （2-29） Mpa Mpa 4)計算載荷系數(shù)K 5)由文獻[5]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 6)計算當量齒函數(shù) 7)查取齒形系數(shù) 由文獻[5]表10-5查得 8)查取應力矯正系數(shù) 由文獻[5]表10-5查得 9)計算大小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。 （2）設計計算 （2-30） 代入數(shù)據(jù)得： =1.79 mm 由于齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取mm即可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑mm來計算應有的齒數(shù)。于是由 2.5.4 幾何尺寸計算 （1）計算中心距 （2-31） 代入數(shù)據(jù)得：mm，將中心距調整為256 mm。 （2）按圓整后的中心距修正螺旋角 （2-32） 代入數(shù)據(jù)得： 由于改變不多，故參數(shù)等不必修正 （3）計算大小齒輪分度圓直徑 mm mm （4）計算齒輪寬度 mm （5）圓整后 mm mm 2.5.5 驗算 N N/m < 100 N/m 滿足要求，設計合理。 2.5.6 齒輪結構設計 小齒輪1由于直徑較小，采用齒輪軸結構；大齒輪2采用孔板式結構，結構尺寸按經(jīng)驗公式和后續(xù)設計的中間軸配合段直徑計算如下： 轂孔直徑：由中間軸設計而定：mm 輪轂直徑：mm 輪轂寬度： mm 取為80 mm 腹板最大直徑： mm 板孔分布圓直徑：mm 板孔直徑：mm 腹板厚度：mm 2. 6 低速級齒輪的設計尺寸 二級齒輪傳動的設計與一級齒輪傳動的設計相同。 其尺寸為： 1、齒數(shù)： 2、中心距：mm 3、螺旋角：= 4、分度圓直徑：mm mm 5、齒寬： 6、模數(shù)： 2.7 軸的設計 2.7.1 初步確定軸的最小直徑 先按式(2-33)初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調質處理．按鈕轉強度法進行最小直徑估算，即： （2-33） 初算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，增大5%～7%，兩個鍵槽時，增大10%～15%。值由所引用文獻[5]表15-3確定：高速軸，中間軸，低速軸112。 高速軸： mm 因高速軸最小直徑處安裝大帶輪，設有鍵槽，則 mm 取為整數(shù) mm 中間軸： mm 因高速軸最小直徑處安裝滾動軸承，取為標準值 mm 低速軸： mm 因高速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器，設有一個鍵槽，則 mm 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使選的軸直徑，與聯(lián)軸器的孔相適應，mm。故需同時選取聯(lián)軸器的型號.聯(lián)軸器的計算轉矩由文獻[5]表14-1：，則N按照計算轉矩查機械設計手冊JB/T5014－1985選用HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器。其公稱轉矩2000 N半聯(lián)軸器的孔徑, mm,半聯(lián)軸器長度mm.半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長度mm,許用轉速2500r/min，適用。標記：HL5聯(lián)軸器。 2.7.2 軸的結構設計 （1）擬定軸上零件的裝配方案 2-1 軸上零件裝配方案 （2）高速軸的結構設計 1）個軸段直徑的確定 ：最小直徑，安裝大帶輪的外伸軸段，mm ：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的軸向定位要求，定位高度，以及密封圈的標準（擬采用氈圈密封），mm。 ：滾動軸承處軸段，mm。滾動軸承選取30210，其尺寸為： 50 mm90 mm21.75 mm20 mm ：過渡段，由于各級齒輪傳動的線速度均小于2 m/s，滾動軸承采用油脂潤滑，考慮擋油盤的軸向定位，mm。 齒輪處軸段：由于小齒輪直徑較小，采用齒輪軸結構。所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一致，均為45鋼，調質處理。 ：滾動軸承處軸段，mm。 2）各軸段長度的確定 ： 由大帶輪的轂孔寬度mm確定，mm。 ： 由箱體結構、軸承端蓋、裝配關系等確定，mm。 ：由滾動軸承、擋油盤及裝配關系等確定，mm。 ：由裝配關系、箱體結構等確定，mm。 ： 由高速軸小齒輪寬度mm確定，mm。 ：由滾動軸承、擋油盤及裝配關系等確定，mm。 3）細部結構設計略，見中間軸。 （1）中間軸的結構設計 1）各軸段直徑的確定 ：最小直徑，滾動軸承處軸段，mm。滾動軸承選取30210，其尺寸為：50 mm90 mm21.75 mm20 mm。 ：低速級小齒輪軸段，mm。 ：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，mm。 ：高速級大齒輪軸段，mm。 ：滾動軸承處軸段，mm。 2）各軸段長度的確定 ：由滾動軸承、擋油盤及裝配關系等確定，mm。 ：由低速級小齒輪的轂孔寬度確定，mm確定，mm。 ：軸環(huán)寬度，mm。 ：由高速級大齒輪寬度mm確定，mm。 ：有滾動軸承、擋油盤及裝配關系等確定，mm。 3）細部結構設計 由文獻[5]表10-1查出 高速級大齒輪處鍵18 mm11 mm-70 mm（mm，mm）；低速級小齒輪處鍵18 mm11 mm-110 mm（ mm， mm）；齒輪輪轂與軸的配合選為；滾動軸承與軸的配合采用過渡配合，此軸段的直徑公差選為；查由文獻[5]表7-19，個倒角為C2；參考由文獻[5]表17-10。 （2）低速軸的結構設計 1) 各軸段直徑的確定 ：滾動軸承處軸段，mm。滾動軸承選取30218，其尺寸為： 90 mm160 mm32.5 mm30 mm。 ：低速級大齒輪軸段，mm。 ：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，mm。 ：過渡軸段，考慮擋油盤的軸向定位，mm。 ：滾動軸承處軸段，mm。 ：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的標準（擬采用氈圈密封），mm。 ：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，mm。 2）各軸段長度的確定 ：由滾動軸承、擋油盤及裝配關系等確定，mm。 ：由低速級小齒輪的轂孔寬度確定，mm確定，mm。 ：軸環(huán)寬度，mm。 ：由裝配關系、箱體結構等確定，mm。 ：由滾動軸承、擋油盤及裝配關系等確定，mm。 ：由裝配關系、軸承端蓋、箱體結構等確定，mm。 ：由聯(lián)軸器的轂孔寬mm確定。mm。 3）細部結構設計略，見中間軸。 2.8 軸大的校核 以中間軸為例 （1）軸的力學模型的建立 1）齒輪對軸的力作用點位置和支點跨距的確定 齒輪對軸的力作用點按簡化原則應在齒輪寬度的中點，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點位置。軸上安裝的30210軸承，從文獻[5]表12-6可知它的負荷作用中心到軸承外端面的距離mm，故可計算出支點跨距和軸上各力作用點相互位置尺寸。支點跨距mm；低速級小齒輪的作用點C到左右點A距離mm。兩齒輪的力作用點之間的距離mm；高速級大齒輪的力作用點D到右支點B的距離mm。 2) 繪制軸的力學模型圖 初步選定高速級小齒輪為右旋，高速級大齒輪為左旋；根據(jù)中間軸所受軸向力最小的要求，低速級小齒輪為左旋，低速級大齒輪為右旋。根據(jù)要求的傳動速度方向，繪制的軸力學模型圖如圖2-1a。 圖2-2 軸力學模型 （2）計算軸上的作用力 齒輪2： N N N 齒輪3： N N N （3）計算支反力 1）垂直面支反力（XZ平面）圖2-2b 由繞支點的力矩和，得: （2-34） 代入數(shù)據(jù)得： N N=56.15N 方向向上。 同理，由繞支點A的力矩和， （2-35） 代入數(shù)據(jù)得： =-1647.13 N 方向向下。 由軸上的合力，校核： 計算無誤。 2）水平面支反力（XY平面）圖2-2d 由繞支點的力矩和，得： （2-36） 代入數(shù)據(jù)得：NN N 方向向下。 同理，由繞支點A的力矩和， （2-37） 代入數(shù)據(jù)得： N 方向向下。 由軸上的合力，校核： 計算無誤。 3）A點總支反力 （2-38） 代入數(shù)據(jù)得：N B點總支反力 （2-39） 代入數(shù)據(jù)得：N （4）繪轉矩、彎矩圖 1）垂直面內的彎矩圖如圖2-2c C處彎矩： D處彎矩： 2）水平面內的彎矩圖如圖2-2e C處彎矩： D處彎矩： 3）合成彎矩圖如圖2-2f。 C處： D處： 4）轉矩圖如圖2-2g。 5）當量轉矩圖如圖2-2h。 因為是單向回轉軸，所以扭轉切應力視為脈動循環(huán)應變力，折算系數(shù)。 C處： D處： （5）彎扭合成強度校核 進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和轉矩的截面（即危險截面C）的強度。 根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調制處理，由所引用文獻[5]表15-1查的。因，故強度足夠。 （6）安全系數(shù)疲勞強度校核 對一般減速器的轉軸僅使用彎扭合成強度校核即可，而不必進行安全系數(shù)校核。 1）判定校核危險的截面 對照彎矩圖、轉矩圖和結構圖，從強度、應力集中方面分析，C截面是危險截面。需對C截面進行校核。 2）軸的材料的機械性能 根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調制處理，由所引用文獻[5]表15-1知：，，。取， 3）C截面上的應力 因C截面有一鍵槽，。所以： 抗彎截面系數(shù)： （2-40） 代入數(shù)據(jù)得： 抗扭截面系數(shù)： （2-41） 代入數(shù)據(jù)得： 彎曲應力幅，彎曲平均應力； 扭轉切應力幅，平均切應力幅 。 4）影響系數(shù) C截面受有鍵槽和與齒輪的過盈配合的共同影響，但鍵槽的影響比過盈配合的影響小，所以只需考慮過盈配合的綜合影響系數(shù)。由所引用文獻[5]附表3-8用插值法求出：，取，軸按磨削加工，由所引用文獻[5]附圖3-4求出表面質量系數(shù)：。 故得綜合影響系數(shù)： （2-42） 代入數(shù)據(jù)得： （2-43） 代入數(shù)據(jù)得： 5）疲勞強度校核 所以軸在C截面的安全系數(shù)為： （2-44） 代入數(shù)據(jù)得： （2-45） 代入數(shù)據(jù)得： （2-46） 代入數(shù)據(jù)得： 取許用安全系數(shù)，有，故C截面強度足夠。同理對高速軸和低速軸進行校核，可以知道它們都符合工作要求。 2.9 鍵的選擇與校核 以中間軸上的鍵為例。由中間軸的細部設計，選定：高速級大齒輪處鍵1 為 ，標記為： 鍵。 低速級小齒輪處鍵2為 標記為：鍵；由于是同一根軸上的鍵，傳遞的轉矩相同，所以只 需校核短的鍵1就可以。鍵的工作長度；齒輪軸段；鍵的接觸高度；傳遞的轉矩所以引用文獻[5]表6-2查出鍵靜連接時的