带式输送机传动装置的设计-机械电气工程毕设论文.doc

毕业设计(论文)

带式输送机传动装置的设计

学 号：
11130197
姓 名：

专 业：
机械工程及自动化
系 别：
机械与电气工程系
指导教师：

二○一五年六月

摘 要
带式输送机是目前各个行业中最理想的运输工具，随着冶金、电力、煤炭、港口以及化工等工业的大力发展，带式输送机的需要量也越来越大。带式输送机具有结构简单、工作可靠、运输平稳、运输量大、无噪声、距离远，并且可以在整个输送长度上进行装料、卸料等优点。近年来在某些领域，带式输送机已经逐步开始取代机车运输，成为了运送材料的重要工具，并且在社会经济结构中扮演了越来越重要的角色。
本次毕业设计主要是对带式输送机传动装置进行开展，介绍了它的工作原理和设计内容，并在电动机、减速器方面进行计算。本次设计了一种中型的运输器械，其承载力较大，传动效率高，使用寿命长，工作安全可靠，结构紧凑，能满足生产作业中粉尘较多的环境以及机械性能等方面的要求。通过对各方面数据的计算校核，完成任务，实现对传动装置的设计。
关键词：带式输送机；传动装置；电动机；减速器
i
ABSTRACT
Nowadays, belt conveyor is the most ideal transportation in various industries. With the development of electric power, metallurgy, coal, chemical industry, port and other industries, the demand of belt conveyor is also increasing. The advantages of belt conveyor consist of simplicity in structure, reliable operation, smooth transportation, large volume, no noise, long distance, and belt conveyor can be transported and unloaded across the entire length . Some areas in recent years, belt conveyor has gradually begun to replace locomotive transport belt conveyer, becoming the important equipment shipped bulk, and it plays the more and more important role in the social and economic structure.
This graduation design is mainly to conduct the belt conveyor driving device, and introduces the working principle and design content of belt conveyor; meanwhile a calculation is made in terms of motor and reducer. This time, design medium-sized transport equipment. Its bearing capacity is larger, and it has high transmission efficiency, long service life, safe and reliable work, compact structure. All that can satisfy the production environment of more dust and meet the requirements of mechanical performance, etc. Through the calculated data in every aspect, we can complete the task, and achieve to the design of transmission device.
KEYWORDS：belt conveyor；transmission；electromotor；reducer

iv
目 录
摘 要 i
ABSTRACT ii
目 录 vi
1 绪论 1
1.1带传动的概述 1
1.1.1带传动的类型 1
1.1.2带传动的特点及应用 1
1.2带式输送机的简介 2
1.2.1带式输送机的分类及特点 2
1.2.2国外现状 3
1.2.3我国的发展 3
1.3研究目的 4
2 带式输送机的总体设计 5
2.1带式输送机的工作原理 5
2.2带式输送机的结构选择与设计 5
2.3输送带的选择 7
2.4托辊的选择与校核 7
2.4.1托辊的选择 7
2.4.2托辊的校核 7
3 分析与拟定传动方案 8
3.1机械传动装置及传动方案的概述 8
3.2传动方案的要求 8
3.3选择合理的传动方案 8
4 电动机的选择 10
4.1电动机类型和结构型式的确定 10
4.2电动机功率的确定 10
4.2.1电动机输出功率的确定 11
4.2.2传动装置总效率的确定 11
4.2.3电动机所需功率的确定 11
4.3电动机转速的确定 11
4.4确定电动机型号 12
5 确定传动装置的总传动比和分配传动比 14
5.1注意事项 14
5.2计算传动比 14
6 计算传动装置的运动和动力参数 15
6.1计算各轴转速n（r/min） 15
6.2计算各轴的输入功率P（kW） 15
6.3计算各轴输入转矩T（N·m） 15
7 皮带轮传动的设计计算 16
7.1计算功率Pca（kW）并确定带的型号 16
7.2确定带轮直径并验算带速v 16
7.3确定中心距a和V带基准长度Ld 17
7. 4验算小带轮上的包角α1 17
7.5确定带的根数z 17
7.6计算带的初拉力F0和压轴力 18
8 减速器的选择 19
8.1各类减速器的主要特点 19
8.2齿轮传动的设计计算 19
8.3减速器附属零件的名称和功能 21
8.4减速器的润滑和密封 22
8.4.1减速器的润滑 23
8.4.2减速器的密封 23
总结 25
致 谢 27
参考文献 28

北京交通大学海滨学院毕业设计（论文）

第1章 绪论
1.1带传动的概述
带传动是一种运用张紧在带轮上的柔性带进行运动和动力的机械传动。依据传动原理的差异，有摩擦型带传动（靠带与带轮间的摩擦力传动），也有同步带传动（靠带与带轮上的齿互相啮合传动）。
1.1.1带传动的类型
带传动是一种挠性传动，由分别固联于主动轴和从动轴上的带轮以及紧套在两轮上的带组成。当电动机驱动主动轮转动时，因为带和带轮间的摩擦或啮合作用，拖动从动轮一同转动，传递运动与动力。
带传动一般可分为四类：无级调节带传动、有级调节带传动以及固定传动比带传动和离合式带传动。
带传动按功能可以分为啮合传动和摩擦传动。摩擦传动包括V带传动、平带传动、多楔带传动等；啮合传动有同步齿型带传动。
1.1.2带传动的特点及应用
平带传动结构简单，能够完成远距离传递，传动的稳固性较高，传动效率高，传递载荷较为普遍，带轮也容易制造，但需要预紧力，多应用于传动中心距较大的情况。
多楔带传动具备柔性好、摩擦力大、传递功率大等优点。而且还解处理了多根V带因制作精度缘由和带的长短不一而使各带受力不均的状态。多楔带可传递较大功率，比V带传动解释，而且柔性好，多用于要求传递大功率且需要构造紧凑的场合，特别是V带要求根数多的情况。
同步齿形带传动中，同步带的工作面上有齿，依附于带与带轮之间的啮合来传递运动和动力，能保障恒定的传动比，预紧力小。同步带薄而且轻，可用于高速传动，并且传动效率高达98％，使用方便用途广泛，它在机械、仪器、化工、生物医疗器械、办公自动化设备等方面的应用有长远前景，但是安装制造精度要求较高。
本次设计主要是针对V带传动的设计，V带传动也称三角带传动，其带的横截面呈等腰梯形，带轮上也做出相应的轮槽。通过楔形槽与V带证件楔式作用来提高压紧力，所以在同样的预紧力作用下，V带传动能产生更大的摩擦力，并且它的传动比较大，结构较为紧凑。V带大多数也已经标准化，它的截面尺寸和基准长度都有国家标准，主要应用于一般机械传递中等功率或中等速度的场合。
V带分为两种：普通V带和窄V带。
普通V带的带型分为Y、Z、A、B、C、D、E7种。它是用多种材料制成的无接头环形带。又根据抗拉体结构不同，普通V带分为了帘布芯V带和绳芯V带两种。绳芯V带柔韧性好，主要用于载荷不大或带轮直径较小的场合，帘布芯V带制造方便。
窄V带的剖面结构和普通V带类似。与普通V带相比，当宽度相同时，窄V带的高度要增加约1/3，令它看上去比普通V带窄。它的工作原理和设计方法与普通V带类似。
1.2带式输送机的简介
带式输送机又称胶带输送机（俗称皮带输送机），它能够将物料在规定好的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间构成一种物料的输送流程。它不仅能够水平输送，还可以倾斜输送；它既可以输送碎散材料，也可以输送成件物品。除了可以输送纯正的物料外，还可以与各工业企业生产流程中工艺要求相配合，形成连贯的流水作业输送线。所以，带式输送机广泛用于家电、电子、机械、烟草、邮电、印刷、食品等现代化工业企业中，满足各种条件下的输送要求。
目前，输送带除了橡胶之外，还有其余的材料，如PVC、PU、尼龙等。
1.2.1带式输送机的分类及特点
带式输送机根据用途可分为重型皮带输送机和轻型皮带输送机；根据结构形式可分为槽型皮带输送机和平板型皮带输送机。
带式输送机具有结构简单、输送物料范围广泛、输送量大、运距长、对路线适应性强、装卸料十分方便、可靠性高、运营费低廉、基建投资省、能耗低、效率高、维修方便等特点。
首先，带式输送机输送距离长、运量大、可以连续输送，而且运行可靠，易于实现自动化和集中化控制，所以对于高产高效的矿井，带式输送机成为了最理想的运输设备。
其次，带式输送机的机身很方便伸缩，设有储带仓，机尾可随采矿工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑，可以直接在巷道地板上铺设，机架轻巧，拆装十分方便。
带式输送机还广泛应用于冶金、煤炭、交通、水电、化工等各部门，主要利用它具有结构简单、能耗低、效率高、维修方便、成本低等优点。
1.2.2国外现状
1868年英国，最先呈现出了带式输送机；1887年，美国呈现出了螺旋输送机；1905年，在瑞士呈现出了钢带式输送机；1960年，英国和德国同时呈现了惯性输送机。这之后输送机在各方面不断被完善，逐步由实现车间内部的输送到时间在企业内部、企业之间甚至是城市之间的物料运送，成为了自动化、机械化运输不能短缺的一部分。
在国外，带式输送机技术的发展很快，主要有两个方面。一是带式输送机的性能多元化、使用领域扩大化，如高管状带式输送机、倾角带输送机、空间转弯带式输送机等各类机型；二是带式输送机自身的技术与配备有了宏大的开展，特别是长距离、大运量、高带速等大型带式输送机已成为重要的发展方向。其核心技术是带式输送机动态分析与监控技术，提高了其运送性和可靠性。
1.2.3我国的发展
在我国古代就有高转筒车和提水的翻车，其实这就是当今斗式提升机和刮板式输送机的最初模样。在17世纪中叶，则开始用架空索道保送散装物料；19世纪中叶各种具备现代化结构的输送机也相继呈现在世人眼前。
我国生产出的带式输送机品种、类型较多。在“八五”时期，经过国内一条龙“日产万吨综采设备”项目的施行，带式输送机的技术水平有了很大的进步，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的提高。
1.3研究目的
随着电力、冶金、煤炭、化工、港口等工业的大力发展，带式输送机的需求量也日益增大。为了满足各行各业对带式输送机的需求，本次将设计一种小型的运输机械，其承载力较小，相对成本较低，工作安全可靠，结构紧凑，用于小型粮站输送已经装袋的粮食，水平输送。能满足生产作业中粉尘较多的环境以及机械性能等方面的要求。

第2章 带式输送机的总体设计
2.1带式输送机的工作原理
带式输送机主要由端点的两个滚筒和紧套在滚筒上的闭合输送带组成，带动输送带转动的滚筒为驱动滚筒，也称传动滚筒；另一个可以改变输送带运动方向的滚筒称为改向滚筒。
驱动滚筒由电动机通过减速器驱动，输送带靠驱动滚筒与其之间的摩擦力拖动。驱动滚筒大多都装在卸料端，用来增大牵引力，有利于对物体的拖动。物料由喂料端放入，落在转动的输送带上，依靠与输送带的摩擦带动运送带，最终卸料。
2.2带式输送机的结构选择与设计
通用的带式输送机由输送带、托辊、滚筒及驱动、制动、张紧、改向、装载、卸载、清扫、保护等装置组成。
1.输送带
常用的输送带有橡胶和塑料两种。橡胶带适用于-14~41摄氏度之间，并且所运送的物料温度要求确保小于49摄氏度。在向上输送散粒料的时候，倾斜角度要保持在12°~15°之间。塑料带具有耐油、耐酸、耐碱等优点，但是由于气候适应性较差也极容易出现打滑及老化现象。带宽是带式输送机的主要技术参数。
2.托辊
托辊可以分为槽型托辊、平行托辊、调心托辊和缓冲托辊四种。槽型托辊主要用于输送散粒物料；调心托辊可以防止输送带跑偏，所以它可以调节输送带的横向位置；缓冲托辊装在收料出，以减少物料对输送带的冲击。
3.滚筒
滚筒也有两种，改向滚筒和驱动滚筒。传递动力的主要部件是驱动滚筒，分单滚筒（胶带对滚筒的包角为210°~230°）、双滚筒（包角达350°）和多滚筒（用于大功率）。
4.驱动装置
带式输送机驱动滚筒位置的选择有如下要求：努力使胶带所受的张力最小，并要求所需的牵引力和张紧力都较小，这样可以使胶带和拉紧装置的尺寸、分量最小，并减小运转阻力、降低能量消耗、减小胶带和改向滚筒的磨损。通常，驱动装置安装在输送机的机头和机尾的好多个滚筒上。
5.张紧装置
张紧装置的作用就是能够测出输送带的张力并能自动调节张力的大小，以保持输送机达到一定的预紧力，避免驱动滚筒打滑，并使输送带在托辊中的挠度保证在规定的范围内。
6.制动装置
对于倾斜输送物料的带式输送机，为避免有载泊车时产生逆转（上运时）或顺滑（下运时）现象应设置制动器。
7.卸料装置
带式输送机可以采用端部滚筒卸料，也能够在中间任意处使用卸料小车或卸料挡板卸料。采纳端部滚筒卸料不会产生附加阻力，适合于卸料点固定的场所。卸载小车可沿着导轨在输送机纵向方向内移动，物料经卸料小车的上滚筒抛出，经导料漏斗向输送机一侧或两侧卸料。卸料挡板为平挡板或V型挡板，它不但可以适合在平托辊的输送机上卸件货，也可以向一侧或两侧卸散货。
8.保护装置
带式输送机的保护装置主要有防跑偏保护装置，打滑、低速、满仓、断带保护装置，烟雾保护装置。
9.机尾部
机尾部由支柱、导轨、机尾滚筒、机尾架等部件构成。
机尾部的结构选择：支柱就是机尾的支架，又是机尾移动时的滑行装置。机尾滚筒与机头卸载滚筒结构相似，有时它的直径会小。滚筒轴的位置可以用顶在滚筒轴承座上的调整螺栓进行调节，从而防止输送带的跑偏现象。导轨下部用螺柱固定在支柱上，端部用柱销与另一节导轨铰接，以适应底板的高低不平。为了缓冲货物对输送带的冲击，在机尾架上采用套有胶圈的槽形托辊，而且托辊的间距较小。
10.清扫器
板式清扫器安装在带式输送机机头卸载滚筒下部的机头架上，用以对卸载后残留、粘集在输送带承载面的煤粉和污物进行清扫。板式清扫器又可分为弹簧式清扫器和重砣式清扫器，这两种清扫器结构简单，在各型带式输送机上得到广泛应用。
2.3输送带的选择
初选钢丝绳芯输送带：规格ST2000，纵向拉伸强度2000N/mm，钢丝绳最大直径6.0mm，钢丝绳间距12mm，带厚20mm，每平方米质量34kg/m2，上覆盖胶厚度8mm，下覆盖胶厚度6mm。
2.4托辊的选择与校核
2.4.1托辊的选择
本次设计采用的输送带带宽为800mm，由于平托辊长度为950mm，直径在89~133mm范围内，所以有89、108、133三个尺寸可供选择，本次设计选择的是直径D为108mm的平托辊。
机头部滚筒中心线距第一组托辊距离选择600mm，尾部滚筒中心线距缓冲滚筒选择1274mm。托辊间距的确定应该保证交代在托辊间所产生的挠度尽可能要小，并且胶带在托辊间的挠度值一般不要超过托辊间距的25％。带式输送机上托辊的间距按堆积物料密度确定，本次我们选择的上托辊间距为1300mm，装载处的托辊间距为450mm。缓冲托辊间距取上托辊间取得2倍，为2600mm。并且在载物分支每隔10组槽型托辊放置一组调心托辊，下分支每隔6—10组平行托辊放置一组调心托辊。
轴承选择4G205，轴承座选冲压座。
2.4.2托辊的校核
本次设计预选的电动卷筒为焊接结构的光面驱动滚筒，滚筒的宽度要比输送带带宽大些，一般为L=b+100。因为输送带带宽b为800mm，所以滚筒确定宽度为1150mm，支架宽度选择1586mm。
由于初选上托辊直径为D=108，长为L=380mm，查资料可得该托辊承载能力为2.74kN，而托辊实际承载P=792.556，远小于2.74kN，所以校核合格。
第3章 分析与拟定传动方案
3.1机械传动装置及传动方案的概述
机器常由原动机、传动装置、和工作机三部分组成，传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置，它不仅可以改变工作机速度的方向、大小，力和力矩的大小，有时还可以改变工作机的运动性质和规律。
传动方案通常用机构件图来表示，它体现出了运动和动力的传递路线及各个部件的组成和衔接关系。选择传动机构类型有以下几条原则：
1.小功率传动，最好选用结构简略、价格便宜、标准化水平高的传动结构，用以降低制造成本。
2.大功率传动，要优先选用传动效率较高的机构，用以减少能耗、降低运行经费。
3.在和变化较大时，应该选用具有缓冲吸振能力的传动机构。
4.在工作过程中可能出现过载时，要选用具有过载保护的传动机构。
5.工作在温度高、多粉尘、多潮湿或者易燃易爆的环境下，应选用链传动、闭式齿轮传动或者蜗杆传动，而不能采用摩擦传动或带传动。
6.当两轴要求保持准确的传动比时，应优先选用齿轮传动、蜗杆传动或者同步带传动。
3.2传动方案的要求
本次设计要求输送机总长为60000mm，带宽800mm，输送物料60Kg/m，传输速度可调为1.1m/s。
工作年限：6年（平均每年300个工作日）；
工作班制：2班（平均每天工作16小时）；
输送带工作拉力（F/kN）：2.4。
要求该工作机用于灰尘较多的生产条件，并要求其具有平稳的载荷性能。
3.3选择合理的传动方案
选择传动机构的类型是拟定传动方案的重要环节，通常应考虑到机器的动力、运动和其他要求，再结合各种传动机构的特点和适用范围，通过分析比较，合理选择。
合理的传动方案首先应满足工作机的性能要求，还要考虑结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便的要求，以保证工作机的工作质量和可靠性。
下图为拟定的传动装置简易图。

1 - 电动机
2 - V带传动
3 – 一级圆柱齿轮减速器
4 - 传动滚筒
5 - 输送胶带

图2 - 1 带式输送机传动装置

第4章 电动机的选择
本次设计将用电动机为原动机。电动机是已经系列化和标准化的定型产品，设计中须要依据工作载荷大小与性质、转速高低、起动特性、运载状况、工作环境、安装要求及空间尺寸限度和经济性等要求选择电动机的类型、结构型式、功率和转速，并确定电动机的具体型号。
4.1电动机类型和结构型式的确定
电动机分交流电动机和直流电动机，由于直流电动机要求较高，价格较贵，维修不便，而且必须在直流电下才能工作，所以没有特殊情况我们一般不采用，工业上常采用交流电动机。并且在无特殊要求的情况下，均采用三相交流电动机。
交流电动机有异步电动机和同步电动机两种，异步电动机又分为笼型和绕线型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最为广泛。根据不同的防护要求，电动机结构还有启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。
Y系列三相笼型异步电动机是20世纪80年代我国生产的最先进的三相异步电动机，它是一般用途的全封闭自扇冷式电动机。由于其具有结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便等优点，因此广泛应用于不易燃、易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械（如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等）上。
电动机的额定电压一般为380V。由于此传动装置是工作在传动平稳、载荷均匀、运动方向不变、转速高、工作时间长的情况下，因此选用Y系列三相笼式交流异步电动机。
4.2电动机功率的确定
选择电动机功率就是合理确定电动机的额定功率，主要考虑电动机的发热、过载能力和起动能力三方面因素。电动机功率的选择是否合适将直接影响电动机的工作性能和经济性能。若选用的电动机额定功率超出输出功率较多时，则电动机将长期在低负荷下运转，不仅效率及功率因素低，而且还增加了非生产性的电能消耗；但是如果所选电动机的额定功率小于输出功率，则电动机将长期在过载下运转，会使其寿命降低，甚至使电动机发热烧毁。
4.2.1电动机输出功率的确定
负荷稳定（或者变化小）、长期连续运转的机械，可按照电动机的额定功率选择，而不必效验电动机的发热和起动转矩。选择时应保证
P０ ≥ Pr
式中P０————电动机额定功率，kW；
Pr————工作机所需电动机功率，kW；
所需电动机功率
Pr=Pw/η （式3-1）
式中Pw————工作机所需有效功率，由工作机的工艺阻力及运行参数确定；η————电动机输入工作机的总效率。
(注：不同专业的Pw，有不同的计算方法。)
4.2.2传动装置总效率的确定
η总=η带×η轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒 （式3-2）
=0.96×0.98×0.97×0.98×0.94
=0.79
4.2.3电动机所需功率的确定
PW=FWVW/（1000η总 ） （式3-3）
=2400×1.1/（1000×0.79 ）
=3.34kW
4.3电动机转速的确定
同一类型，功率相同的电动机具有多种转速。我们应充分比较、权衡利弊，选择出合适的电动机。
滚筒轴的工作转速：
N筒=60×1000V/πD （式3–4）
=60×1000×1.1/π×300=70r/min
根据传动比合理范围取定，圆柱齿轮传动比范围I1 =3~6。V带传动比范围I2=2~4，为充分发挥V带的传动能力，应使用V带速度大约为20m/s，则总传动比合理时的范围为I’a=6~24。故电动机转速的可选范围为
n筒 =（6~24）×70=420~1680r/min。
合乎这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min、和1500 r/min。
由参考文献[3] P173表15.1查出两种适用的电动机型号，如下表3-1

表 3– 1 电动机的型号
电动机型号
额定功率（kW）
同步转速（r/min）
满载转速（r/min）
堵载转矩
额定转矩
最大转矩
额定转矩
质量（kg）
Y112M-4
4
1500
1440
2.2
2.2
43
Y132M1-6
4
1000
960
2.0
2.0
73

由参考文献[3] P174表15.2查出电动机的安装及有关尺寸，如下表3-2
表 3– 2 电动机的有关尺寸
电动机型号
中心高H
外形尺寸
L×(b2+b1)HD
底脚安装尺寸
A × B
地脚螺栓孔直径K
轴伸尺寸
D × E
键槽尺寸
F × GD
Y112M
112
400×(115+190)×265
190×140
12
28×60
8×7
Y132M
132
515×（135+210）×315
216×178
12
38×80
10×8

综合考虑两种电动机的相关尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较以后可得：方案1因电动机的转速高，不适宜分配传动比。方案2适中。故选择电动机型号Y132M1-6。
4.4确定电动机型号
依据选定的电动机类型、结构型式、功率和转速，结合上表3-1和表3-2查出了电动机型号及其额定功率、满载转速、外形和安装尺寸等各参数数据，最终选定电动机型号为Y132M1-6。
其主要性能：额定功率：4kW；满载转速：960r/min；额定转矩：2.0；质量：73kg。其外形结构如图3-1所示。

图3-1 Y132M1-6电动机结构示意图
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第5章 确定传动装置的总传动比和分配传动比
传动装置的总传动比iΣ由已选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速nw 确定，即iΣ=nm/nw
在多级传动的传动装置中，其总传动比iΣ为各级传动比的连乘积。即 iΣ=i1·i2·i3·…·in。因此分配传动比、各级传动比如何取值是本次设计中一个重要环节，它将直接影响传动装置的外廓尺寸、质量大小和润滑条件。
5.1注意事项
为了可以更加合理的分配传动比，我们应注意以下几点：
1.应使各级传动比均在荐用值的范围内，以符合各级传动形式的特点，并使结构紧凑。
2.应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理。
3.应使各传动件彼此不发生干涉碰撞。
4.应使各级大齿轮浸油深度合理，即低速级大齿轮浸油稍深，高速级大齿轮能浸到油，要求两大齿轮的直径相近。
5.2计算传动比
结合各项数据，计算出本书设计传动系统的总传动比和分配各级传动比。
1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/70=13.8
2、分配各级传动比
（1）取i带=3.5
（2）因为i总=i齿×i 带
所以i齿=i总/i带=13.8/3.5=3.94
取i齿=4。

第6章 计算传动装置的运动和动力参数
在选择了电动机型号并且分配了传动比之后应将传动装置中各轴的功率、转速、转矩计算出来，这些参数为设计计算传动零件和轴提供了重要依据。
6.1计算各轴转速n（r/min）
nI=n电机=960(r/min)
nII=nI/i带=960/3.5=274.3(r/min)
nIII=nII/i齿=274.3/4=68.575(r/min)=nW
6.2计算各轴的输入功率P（kW）
PI=P额定=4kW
PII=PI×η带=4×0.96=3.84kW
PⅢ=PII×η轴承×η齿轮=3.84×0.98×0.97=3.65kW
6.3计算各轴输入转矩T（N·m）
根据参考文献[1] P14 式2-21可得
TI=9550×PI/nI=9550×4/960=39.792N·m
TII=9550×PII/nII=9550×3.84/274.3=133.693N·m
TIII=9550×PIII/nIII=9550×3.65/68.575 =508.312N·m
计算数值列表如下表6-1
表6-1 带式输送机传动装置各轴主要参数计算结果
轴号
输入功率P(Kw)
转矩T（N·m）
转速n（r/min）
I
4
39.792
960
II
3.84
133.693
274.3
Ⅲ
3.65
508.312
68.575

第7章 皮带轮传动的设计计算
传动零件的设计计算包括确定传动零件的材料、参数、尺寸和主要结构。
带传动失效的主要形式有：1、带在带轮上打滑，不能传递动力；2、带由于疲劳产生脱层、撕裂和拉断；3、带的工作面磨损。要想保证带在工作中不打滑，并且具有一定的疲劳强度和较长使用寿命是V带传动的设计中的主要依据，也是靠摩擦传动的其他带传动设计的主要依据。
7.1计算功率Pca（kW）并确定带的型号
Pca=KAP （式7-1）
式中 P————额定功率，kW；
KA————工作情况系数。
本设计中带式输送机每天两班制，由参考文献[2] P156表8-7选取KA=1.2
Pca=KAP=1.2×4=4.8kW
根据Pca=4.8KW，nI=960(r/min)，由参考文献[2] P157图8-11可选取出选用A型V带。
7.2确定带轮直径并验算带速v
1.初选小带轮基准直径dd1
由参考文献[2] P155 表8-6可得A型V带轮的最小基准直径为75mm，应使dd1≥（dd）min，查阅表8-8普通V带轮的基准直径系列，取dd1=125mm。
2.计算大带轮的基准直径dd2
dd2=n1/n2·dd1
=（960/274.3）×125
=437.5mm
根据表格加以圆整，取dd2=450mm。
3.验算带速v
V=πdd1n1/60×1000
=π×125×960/60×1000
=6.28m/s
该数在5~25m/s范围内，所以带速适合。
7.3确定中心距a和V带基准长度Ld
根据式0. 7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)计算
得出 0. 7(125+450)≤a0≤2×(125+450)
402.5mm≤a0≤1150mm
所以初定中心距为a0=500mm

由式Ld0=2a0+（π/2）(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0
=2×500+1.57(125+450)+(450-125)2/4×500
=1053.3mm
由参考文献[2]，表8-2选取相近的V带基准长度Ld=1120mm
确定中心距a≈a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1120-1053.3)/2=533.35mm
7. 4验算小带轮上的包角α1
α1=180°-(dd2-dd1)/a×57.3°
=180°-(450-125)/533.35×57.3°
=145°>120°
所以适用。
7.5确定带的根数z
为了使各根V带受力均匀，带的根数不宜过多，一般应少于10根。否则，应选择横截面积较大的带型，以减少带的根数。
单根V带传递的基本额定功率，根据带的型号、小带轮直径dd1、带速v，查参考文献[2]P152表8-4a得
P0≈1.4kW；
据带型、小带轮直径及传动比i，查参考文献[2]P153表8-4b得
△P0=0.11KW；
根据小带轮包角，查参考文献[2] 表8-5，得包角系数
Kα=0.91；
根据基准长度，查[2]表8-2，得长度系数
KL=0.91 ；
根据式 z=Pca/Pr=KAP/(P0+△P0) KαKL
=4.8/（1.4+0.11）×0.91×0.91
=3.84
取z=4根。
7.6计算带的初拉力F0和压轴力
1.计算带的初拉力F0
根据参考文献[2]表8-3取q=0.1kg/m。由P158式（8-27）可得单根V带所需的最小初拉力为
F0=500×（2.5-Kα）Pca/（KΑzv）+qv2=171N
对于新安装的V带，初拉力应为1.5 F0即265.5N。
2.计算带传动的压轴力FQ
为了设计带轮轴的轴承，需要计算带传动作用在轴上的压轴力FQ
FQ=2z F0sin（α1/2）
=2×4×171×sin（145°/2）
=1304.7N

第8章 减速器的选择
减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩来满足各类工作机械的需求。
减速器的种类很多，按照传动形式可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器；按照传动的级数可分为单级减速器和多级减速器；按照传动的布置形式可分为展开式减速器、分流式减速器和同轴式减速器；按传递功率的大小分为小型、中型和大型减速器。
8.1各类减速器的主要特点
1.齿轮减速器
齿轮减速器具有效率及可靠性高、工作寿命长、维护简单等优点，所以它的应用范围特别广。齿轮减速器按其减速齿轮的级数可分为单级、两级、三级和多级；按它的轴在空间的布置可以分为立式、卧式两种；按其运动简图的特点可以分为展开式、回归式和分流式等。
2.蜗杆减速器
蜗杆减速器的特点是在外轮廓尺寸不大的情况下，可以获得较大的传动比，工作平稳，噪声小。但是效率比较低。
3.行星齿轮减速器
行星齿轮减速器具有减速比大、体积小、重量轻、效率高等优点，在许多情况下可以代替二级、三级普通齿轮减速器和蜗杆减速器。
本次设计最终选用一级圆柱齿轮减速器。其型式如下图7-1所示。

图7-1 一级圆柱齿轮减速器结构简图
8.2齿轮传动的设计计算
本次设计所选用齿轮的材料为20CrMnTi，渗碳后淬火，齿面硬度为58~62HRC,齿芯部硬度为300HBS，齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm，选7精度。大小齿轮的渗碳层均为1.2mm。
1.齿轮的疲劳极限应力按中等质量要求为：
σFlim1=σFlim2=450MPa
σHlim1=σHlim2=1500MPa
按齿面接触疲劳强度设计，由a=Ja(u+1)((KT1)/(ΦauσHP2))
确定有关参数如下：
传动比u=i齿=4，取小齿轮齿数Z1=20，则大齿轮齿数：Z2=iZ1=4×20=80；另取Ja=480。
因为考虑到载荷有轻微冲击，所以选择非对称轴布置，取载荷系数K=2，Φa=0.3。
2.小齿轮的转速为nⅡ=274.3r/min，σHP=σHlim/SHlim，取SHlim=1.1,则σHP=1500/1.1=1363.6MPa
3.计算转矩T1
T1=TⅡ=133.693N/m
将以上各数值代入，得a=118.3mm
4.按齿根弯曲疲劳强度估算齿轮尺寸，计算模数：
M=12.5（（KT1）（YFS）/（ΦmZ1）(σFP)）1/3
按表取Φm=14
Z1=20，YFS=4.86, σFP=640MPa，则代入上式，得：m=2.42mm，取m=2.5mm
5.许用接触应力[σH]
[σH]= σHlim ZN/SHmin 可得：σHlim1=σHlim2=1500MPa
接触疲劳寿命系数Zn：按一年300个工作日，每天16h计算，由公式N=60njLh计算应力循环次数：
N1=60×274.3×10×300×16=789984000
N2=N/i=789984000/4=197496000
按一般可靠度要求选取安全系数SHmin=1.0
[σH]1=σHlim1ZN1/SHmin=1500x1/1=1500MPa
[σH]2=σHlim2ZN2/SHmin=1500x1.05/1=1575MPa