带式输送机的结构设计和运行控制课案.docx

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带式输送机的结构设计和运行控制课案

本科毕业设计

题目带式输送机的结构设计和运行控制

系别工程技术系

专业机械设计制造及其自动化

学生姓名

学号

指导教师

职称教授

2015年04月19日

摘要

本次论文设计的题目是“带式输送机的结构设计和运行控制”。

本次的设计具体内容主要包括：

带式输送机传动总体设计；需要通过计算选择各组成部件，并着重进行电控系统的分析设计。

最后组合成使用于具体条件下的带式输送机。

本文设计的带式输送机属于向上运输，需要考虑带式输送机的软启动问题、静止问题、可靠停车问题以及所需要的配套电控问题。

然后综合各种情况下的问题，找出最合理的解决方法并进行整合，最终选取出带式输送机的各部件来组成符合实际工程要求的输送机系统。

本文通过对输送机各部件的选型计算和电控系统的设计以使整个系统能够在给定场合下安全可靠的完成预期的任务。

撰写开题报告；撰写毕业设计说明书；翻译外文资料等。

掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造。

目前，我国的带式输送机设计、制造以及应用方面，与国外先进水平相比仍有较大的差距。

国内在设计制造带式输送机过程中存在着很多不足。

本次带式输送机设计代表了设计的一般过程,对今后的选型设计工作有一定的参考价值。

关键词：

带式输送机；总体结构；电控系统

目录

1绪论1

1.1课题的研究背景和意义1

1.2课题研究意义1

2课题题目及主要技术参数方案说明1

2.1课题题目1

2.2主要技术参数说明1

2.3传动系统工作条件2

2.4带式输送机传动装置型式2

2.5传动方案选择2

3减速器结构选择及相关性能参数计算3

3.1减速器结构3

3.2电动机选择3

3.2.1传动比分配3

3.2.2动力运动参数计算3

4齿轮的设计计算4

4.1齿轮材料和热处理选择4

4.2齿轮几何尺寸的设计计算5

4.2.1按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸5

4.2.2齿轮弯曲强度校核6

4.2.3齿轮几何尺寸确定7

4.3齿轮的结构设计7

5.1轴的材料和热处理选择8

5.2轴几何尺寸的设计计算8

5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径8

5.2.2轴的结构设计8

5.2.3轴的强度校核9

6工件切削区域的应力分布10

6.1轴承的选择及校核10

6.2键的选择计算及校核10

6.3联轴器的选择11

7减速器及箱体结构的设计计算12

7.1润滑的选择确定12

7.1.1润滑方式12

7.2.2润滑油牌号及用量12

7.2密封方式12

7.3减速器附件的选择确定12

7.4箱体主要结构计算13

8带式输送机运行控制的实现13

8.1概述13

8.2各控制部件功能14

8.2.1公用指令14

8.2.2自动控制指令16

8.2.3手动控制指令16

8.2.4低压控制柜16

8.2.5高压起动柜16

8.2.6检测与保护传感器16

8.3系统工作原理16

8.3.1自动工作方式16

8.3.2手动工作方式18

8.3.3手动调试方式20

9结论21

致谢23

1绪论

1.1课题的研究背景和意义

在现代散装物料的连续输送中，带式输送机是主要的输送设备，使用范围相当广泛，具有运输成本低、运量大、无地形限制及维护简便等优势，在矿山、建材、化工、港口、电力、煤炭等工矿企业中越来越呈现出其重要的作用。

尤其是现在各工矿企业为了提高生产效率、增加经济效益，提高生产设备的利用率，大运输量的带式输送机及溜槽应用的越来越多，这样就对带式输送机的设计提出更高的要求。

1.2课题研究意义

本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了《机械设计基础》、《机械制图》、《工程力学》等多门课程知识，并运用《AUTOCAD》软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、规范的实践训练。

通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。

主要体现在如下几个方面：

1．培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。

2．通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。

3．另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。

4．加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。

2课题题目及主要技术参数方案说明

2.1课题题目

带式输送机传动系统设计

2.2主要技术参数说明

本次设计的带式输送机传动装置的主要性能参数为：

Pw＝3.4kW，查出电动机型号为Y132M1-6,其额定功率为4kW，满载转速960r/min，i＝25.14

选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。

选用7级精度；

小齿轮齿数z1＝19，大齿轮数z2＝152。

2.3传动系统工作条件

带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。

2.4带式输送机传动装置型式

带式输送机的驱动装置主要零部件包括电动机减速器联轴器或液力耦合器逆止器或制动器等按照驱动装置中减速器的型式，分为平行轴式直交式和轴装式。

多数带式输送机采用平行轴式或直交式减速器驱动装置；对于短距离小运量的带式输送机则可选用结构紧凑的驱动装置，如电动滚筒轴装式减速器；而对于长距离大运量高速的大型带式输送机，驱动装置的布置型式数目及位置就变得很复杂。

图2-1带式输送机传动装置

2.5传动方案选择

图2-2传动方案

3减速器结构选择及相关性能参数计算

3.1减速器结构

本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。

3.2电动机选择

1．工作机的功率Pw

=FV/1000=4900×0.8/1000=3.92kw

2．总效率

=

=

3．所需电动机功率

查《机械零件设计手册》得Ped=3.4kw

电动机选用Y132M1-6n满=960r/min

3.2.1传动比分配

工作机的转速n=60×1000v/（D）

=60×1000×0.8/（3.14×330）

=46.332r/min

取

3.2.2动力运动参数计算

1．转速n

==960（r/min）

=/=/=1420/3=473.333（r/min）=/=473.333/10.216=46.332（r/min）

==46.332（r/min）

2．功率P

3．转矩T

=30.062（N﹒m）

=858.133（N﹒m）

=841.056（N﹒m）

表3-1动力运动参数

轴号

功率

P/kW

N/（r.min-1）

/

（N﹒m）

i

0

4.447

1420

30.062

3

0.96

1

4.202

473.333

86.579

2

4.076

46.332

858.133

10.216

0.97

3

3.996

46.332

841.056

1

0.98

4齿轮的设计计算

4.1齿轮材料和热处理选择

小齿轮选用40Cr，调质处理，HB＝280

大齿轮选用45号钢，正火处理，HB＝240

4.2齿轮几何尺寸的设计计算

4.2.1按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸

由《机械零件设计手册》查得

SHlim=1

由《机械零件设计手册》查得

ZN1=ZN2=1

YN1=YN2=1.1

由

1．小齿轮的转矩

2．选载荷系数K

由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。

查《机械原理与机械零件》教材中表得，取K＝1.1

3．计算尺数比

=4.025

4．选择齿宽系数

根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。

查《机械原理与机械零件》教材中表得，取＝1

5．计算小齿轮分度圆直径

≥

766=766

=55.443（mm）

6．确定齿轮模数m

m=（0.007～0.02）a=（0.007～0.02）×250.907

取m=2

7．确定齿轮的齿数和

取Z1=19

取Z2=152

8．实际齿数比

齿数比相对误差

Δ<±2.5%允许

9．计算齿轮的主要尺寸

中心距

齿轮宽度

B1=B2+（5～10）=43～48（mm）

取B1=47（mm）

10．计算圆周转速v并选择齿轮精度

查表应取齿轮等级为9级，

但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。

4.2.2齿轮弯曲强度校核

1．由4﹒2﹒1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力

2．计算两齿轮齿根的弯曲应力

由《机械零件设计手册》得

=2.63

=2.19

比较的值

/[]=2.63/244=0.0108>/[]=2.19/204=0.0107

计算大齿轮齿根弯曲应力为

齿轮的弯曲强度足够

4.2.3齿轮几何尺寸确定

齿顶圆直径由《机械零件设计手册》得h*a=1c*=0.25

齿距P=2×3.14=6.28（mm）

齿根高

齿顶高

齿根圆直径

4.3齿轮的结构设计

小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：

轴孔直径d=50

轮毂直径=1.6d=1.6×50=80

轮毂长度

轮缘厚度δ0=（3～4）m=6～8（mm）取=8

轮缘内径=-2h-2=308-2×4.5-2×8

=287（mm）

取D2=280（mm）

腹板厚度c=0.3=0.3×38=14.4取c=15（mm）

腹板中心孔直径=0.5（+）=0.5（170+80）=125（mm）

腹板孔直径=0.25（-）=0.25（280-80）

=50（mm）

取=50（mm）

齿轮倒角n=0.5m=0.5×2=1

齿轮工作如图所示：

图4-1齿轮工作图

5轴的设计计算

5.1轴的材料和热处理选择

由《机械零件设计手册》中的图表查得

选45号钢，调质处理，HB217～255

=650MPa=360MPa=280MPa

5.2轴几何尺寸的设计计算

5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径

从动轴=c=115=29.35

考虑键槽=29.35×1.05=30.82

选取标准直径=32

5.2.2轴的结构设计

根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。

5.2.3轴的强度校核

从动轴的强度校核

圆周力==2000×158.872/1