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二級(jí)傳動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)
本 科 生 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）
題 目： 二級(jí)傳動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)
學(xué)習(xí)中心：
層 次：
專 業(yè)：
年 級(jí)： 年 春/秋 季
學(xué) 號(hào)：
學(xué) 生：
指導(dǎo)教師：
完成日期： 年 月 日
目錄
目錄 1
摘要 3
引言 4
第一章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6
一、電動(dòng)滾筒選用原則 6
二、本課題已知條件 7
第二章 電動(dòng)滾筒總體設(shè)計(jì) 8
第三章 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 10
一、電動(dòng)機(jī)的選擇 10
二、確定總傳動(dòng)比 11
第四章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 12
一、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算 12
二、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算 21
三、齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 32
四、齒輪軸上軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 36
五、法蘭軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 38
六、法蘭軸上的軸承設(shè)計(jì) 42
七、彈性擋圈的選用 44
八、吊環(huán)的選用及幾何參數(shù) 45
九、鍵的選用及幾何參數(shù) 46
十、螺母的計(jì)算 46
第六章 滾筒其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 48
一、滾筒設(shè)計(jì) 48
二、端蓋設(shè)計(jì) 48
總結(jié) 51
致謝 52
參考文獻(xiàn) 53
摘要
電動(dòng)滾筒是一種將電機(jī)和減速器共同置于滾筒體內(nèi)部的新型驅(qū)動(dòng)裝置。它主要應(yīng)用于固定式和移動(dòng)式帶式輸送機(jī)、替代傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)，減速器在驅(qū)動(dòng)滾筒之外的分離式驅(qū)動(dòng)裝置。
電動(dòng)滾筒具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、噪聲低、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、密封性好、占據(jù)空間小、安裝維修方便等優(yōu)點(diǎn)，并且適合在各種惡劣環(huán)境下工作，包括潮濕、泥濘、粉塵多的工資環(huán)境，所以目前國(guó)內(nèi)外已經(jīng)將電動(dòng)滾筒廣泛用于采礦、治金、煤炭、交通、能源、糧食、煙草、化工、建材、郵電、航空、林業(yè)、印刷、商業(yè)等各個(gè)生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域。本文主要是針對(duì)二級(jí)傳動(dòng)內(nèi)置電機(jī)型電動(dòng)滾筒。通過查閱國(guó)內(nèi)外大量現(xiàn)有相關(guān)文獻(xiàn)資料，了解電動(dòng)滾筒的工作原理，傳動(dòng)特點(diǎn)及分類，針對(duì)課題要求進(jìn)行配齒計(jì)算。然后確定各齒輪副的幾何尺寸，最后對(duì)所設(shè)計(jì)的電動(dòng)滾筒進(jìn)行裝配條件的驗(yàn)算及傳動(dòng)效率的計(jì)算，結(jié)果表明：所設(shè)計(jì)的電動(dòng)滾筒能達(dá)到課題要求。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)滾筒；減速器；傳動(dòng)；
引言
通過大學(xué)四年公共文化課程、設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和零件設(shè)計(jì)等課程的學(xué)習(xí)，比較系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了所需的專業(yè)知識(shí)，已初步掌握本專業(yè)的各類專門技能，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)和教學(xué)計(jì)劃要求，進(jìn)行了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)課程。
電動(dòng)滾筒是一種將電動(dòng)機(jī)和減速器共同置于滾筒體內(nèi)部的新型裝置。它主要應(yīng)用于固定式和移動(dòng)式帶式輸送機(jī)，替代傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)、減速器在驅(qū)動(dòng)滾筒之外的分離式驅(qū)動(dòng)裝置。
帶式輸送機(jī)是最重要的現(xiàn)代散狀物料輸送設(shè)備，它廣泛的應(yīng)用電力、糧食、冶金、化工、煤炭、礦山、港口、建材等領(lǐng)域。近年來，帶式輸送機(jī)因?yàn)樗鶕碛械妮斔土项悘V泛、 輸送能力范圍寬、輸送路線的適應(yīng)性強(qiáng)以及靈活的裝卸料和可靠性強(qiáng)費(fèi)用低的特點(diǎn)，已經(jīng)在某些領(lǐng)域逐漸開始取代汽車、機(jī)車運(yùn)輸。成為散料運(yùn)輸?shù)闹饕b備，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中扮演越來越重要的角色。特別是電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)的帶式輸送機(jī)在糧庫(kù)的散料輸送過程中更加有無可比擬的優(yōu)勢(shì)和發(fā)展?jié)摿σ虼宋覀冮_拓思維、努力創(chuàng)新并結(jié)合自己原有的知識(shí)和現(xiàn)有的資料對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新完善。在此過程中檢驗(yàn)自己的創(chuàng)新能力使其應(yīng)用的范圍更加廣泛,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域起到更加重要的作用。
以電動(dòng)滾筒作為驅(qū)動(dòng)裝置的帶式輸送機(jī)有著極其重要的意義。因其擁有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、噪聲低、使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、工作可靠性和密封性好、占據(jù)空間小等特點(diǎn)，并能適應(yīng)在各種惡劣工作環(huán)境下工作包括潮濕、泥濘、粉塵多等。因此國(guó)內(nèi)外將帶式輸送機(jī)（電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)）廣泛應(yīng)用于采礦、糧食、冶金等各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域，思維的不斷開闊、制造技術(shù)的不斷提高和制造材料的不斷改進(jìn)，帶式輸送機(jī)將以前所未有的速度發(fā)展。保障散料輸送工作高效、安全、可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)，并將在社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展領(lǐng)域繼續(xù)起到更加重要的意義。
近年來，根據(jù)帶式輸送機(jī)的某些特殊場(chǎng)合需要，又出現(xiàn)了介于分離式驅(qū)動(dòng)和電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)形式之間的減速裝置在滾筒體內(nèi)部、電動(dòng)機(jī)在滾筒體外面的外裝式電動(dòng)滾筒。外裝式電動(dòng)滾筒多用于固定式帶式輸送機(jī)上。國(guó)外稱這種滾筒為齒輪滾筒。
電動(dòng)滾筒作為驅(qū)動(dòng)裝置用在輸送機(jī)上是從20 世紀(jì)20 年代才開始，比帶式輸送機(jī)的開始使用時(shí)間1795年晚了一百多年。電動(dòng)滾筒首先應(yīng)用是在德國(guó)。電動(dòng)滾筒的德文名稱為“Trommel Motoren”或“Trommel Automet”。電動(dòng)滾筒的英文名稱為“Drum Motor”、“Electric Rollor”或“Electrical Pulley”。最早的中文譯名為“滾筒馬達(dá)”或“鼓形馬達(dá)”，1961 年以后統(tǒng)一定名為“電動(dòng)滾筒”。
畢業(yè)設(shè)計(jì)是所學(xué)各課程的深入綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在大學(xué)生活中占據(jù)著重要的地位。此外，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我得到了以下三個(gè)方面的綜合性鍛煉：
（1）正確的運(yùn)用運(yùn)動(dòng)機(jī)械制造工藝學(xué)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的知識(shí)，解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。
（2）通過設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具。并通過這次設(shè)計(jì)提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。
（3）通過使用手冊(cè)以及圖表資料，熟練的掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱，出處。
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，從中鍛煉了自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加工作打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)由于知識(shí)水平有限，設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中會(huì)出現(xiàn)不少錯(cuò)誤，也誠(chéng)懇希望老師和同學(xué)批評(píng)指正。
第一章 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
一、電動(dòng)滾筒選用原則
選用電動(dòng)滾筒時(shí)，應(yīng)遵循如下幾條原則：
1）按照主機(jī)的使用實(shí)際工況條件，確定電動(dòng)滾筒功率?，F(xiàn)制造廠可以生產(chǎn)功率數(shù)為
0.03， 0.06，0.09，0.12，0.18，0.25，0.37，0.55，0.75，1.1， 1.5， 2.2， 3.0， 4.0， 5.5，7.5， 11， 15， 18.5，22， 30， 37， 45， 55， 75， 90， 110， 160KW 或更大的電動(dòng)滾筒（包括外裝式）
2）按照主機(jī)的結(jié)構(gòu)安裝尺寸，電動(dòng)滾筒的功率（當(dāng)主機(jī)為帶式輸送機(jī)或斗式提升機(jī)時(shí)，還應(yīng)考慮輸送帶的允許彎曲度）、滾筒線速度等選取最小滾筒直徑。電動(dòng)滾筒直徑尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，其值有60， 90， 112， 132， 160， 200， 215， 250， 315， 400， 500，630， 800， 1000， 1250， 1400mm。
3）電動(dòng)滾筒寬度通常應(yīng)大于輸送帶100~150mm。其標(biāo)準(zhǔn)寬度有200，250，300，350，400……2350，2400mm，以級(jí)差50mm遞增。
4）按照主機(jī)的輸送能力、輸送帶寬或確定的電動(dòng)滾筒功率及其筒徑，確定電動(dòng)滾筒線速度。現(xiàn)制造廠可以生產(chǎn)的電動(dòng)滾筒線速度值有0.05，0.08，0.10，0.125，0.16，0.20，0.25， 0.315，0.40，0.50，0.63，0.80，1.00，1.25，1.60，2.00，2.50，3.15，4.0 m/s 或更高。
5）電動(dòng)滾筒應(yīng)當(dāng)水平安裝，最大傾角不應(yīng)超過5°。
6）電動(dòng)滾筒通常工作在環(huán)境溫度為-20℃-40℃,海拔高度不超過1000m，輸送物料溫度不超過60℃的環(huán)境條件下。如工作環(huán)境條件與上述條件不符時(shí)，應(yīng)選用耐熱、耐寒或高絕緣等級(jí)的電動(dòng)滾筒。
7）限制一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，應(yīng)選用帶逆止器的電動(dòng)滾筒。
8）要求斷電立即停車時(shí)，應(yīng)選用帶電磁制動(dòng)器的電動(dòng)滾筒。
9）如在隔爆、防腐等特殊條件下工作時(shí)，應(yīng)選用相應(yīng)的隔爆型、防腐型電動(dòng)滾筒。
10）在其他特殊條件下，選用的非標(biāo)特殊電動(dòng)滾筒，使用者與制造者可以通過雙方協(xié)商設(shè)計(jì)、制造。
二、本課題已知條件
經(jīng)過查閱相關(guān)資料，滾筒的大致尺寸如下：
圖1 滾筒外觀尺寸
其它原始數(shù)據(jù)：
滾筒直徑 1000mm
膠帶運(yùn)行速度 v=2m/s
傳遞功率 4kW
第二章 電動(dòng)滾筒總體設(shè)計(jì)
本課題是設(shè)計(jì)電動(dòng)滾筒，主要由電機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)和滾筒體組成。
上圖為油冷式電動(dòng)滾筒裝置圖。圖中1——接線盒；2——支座；3——端蓋；4——滾筒；5、11——法蘭軸；6——電機(jī)；7、8——齒輪；9——齒輪軸；10——內(nèi)齒輪。
1995年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T7330—94公布實(shí)施，統(tǒng)一了電動(dòng)滾筒型號(hào)、規(guī)格的表示方法。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定電動(dòng)滾筒的型號(hào)由七項(xiàng)內(nèi)容組成
第三章 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)
一、電動(dòng)機(jī)的選擇
下圖即為傳動(dòng)裝置減速器的簡(jiǎn)圖
圖3 傳動(dòng)裝置
傳動(dòng)順序?yàn)橥鈬Ш闲↓X輪——外嚙合大齒輪——內(nèi)嚙合小齒輪——內(nèi)齒輪——滾筒。
滾筒線速度=滾筒轉(zhuǎn)速×滾筒直徑×3.14
即得：滾筒轉(zhuǎn)速=滾筒線速度/(3.14×滾筒直徑)=2/（3.14×1）=38r/min。
按工作條件和要求，選用三相型異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓，型，試選電機(jī)型號(hào)Y160M2-8，其轉(zhuǎn)速為720r/min。
二、確定總傳動(dòng)比
滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為
式中——膠帶運(yùn)行速度， ；
D——滾筒直徑，。
由選定電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為
式中、分別為高速級(jí)和低速級(jí)的傳動(dòng)比。
由于滾筒內(nèi)部結(jié)構(gòu)受空間的限制，傳動(dòng)比分配原則為：
1）使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力大致相等，即吃面接觸強(qiáng)度大致相等；
2）使減速機(jī)構(gòu)獲得最小的外形尺寸和重量
3）使各級(jí)傳動(dòng)的大齒輪浸油深度大致相等。
綜上所述，反復(fù)選擇，最終確定取高速級(jí)和低速級(jí)的傳動(dòng)比分別為，。
第四章 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算
小齒輪40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB-286HB，平均取為；大齒輪用鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB-286HB，平均取為240HB。計(jì)算步驟如下: 表1 高速級(jí)齒輪的校核計(jì)算
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
1.初步計(jì)算
轉(zhuǎn)矩
式中——電機(jī)功率，kW
——高速軸轉(zhuǎn)速,r/min
齒寬系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，取
接觸疲勞極限
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 []
[]
[]
[]
[]
值
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，取
初步計(jì)算小齒輪直徑直徑
取
初步齒寬
=
2.校核計(jì)算
圓周速度
精度等級(jí)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
選級(jí)精度
齒數(shù)和模數(shù)
初取齒數(shù)=20
使用系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
動(dòng)載系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
齒間載荷分配系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，先求
由此得
齒向載荷分布系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
接觸最小安全系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
總工作時(shí)間
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
接觸壽命系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
許用接觸應(yīng)力
驗(yàn)算
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。
3.確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑
中心距
齒寬
為了便于裝配和調(diào)整，根據(jù)和求出齒寬后，將小齒輪寬度再加大
取
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
重合度系數(shù)
齒間載荷分布系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
齒向載荷分布系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
載荷系數(shù)
齒形系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
應(yīng)力修正系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
彎曲疲勞極限
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
彎曲最小安全系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
彎曲壽命系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
尺寸系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
許用彎曲應(yīng)力
驗(yàn)算
傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核
齒輪圖形及其幾何參數(shù)如下：
圖4 外嚙合小齒輪
表2 外嚙合小齒輪的基本尺寸
齒輪項(xiàng)目名稱
幾何參數(shù)
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
齒根圓半徑系數(shù)
分度圓螺旋角
齒寬
齒頂高
=1×3=3mm
齒頂圓直徑
齒根高
齒高
基圓直徑
精度等級(jí)
齒圈徑向跳動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒形公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
基節(jié)極限偏差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒向公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度
，其計(jì)算過程如下：
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
式中——齒距極限偏差
——齒厚上偏差
——齒厚下偏差
——公法線平均長(zhǎng)度上偏差
——公法線平均長(zhǎng)度下偏差
跨齒數(shù)
圖5 外嚙合大齒輪
表3 外嚙合大齒輪基本尺寸
齒輪項(xiàng)目名稱
幾何參數(shù)
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
齒根圓半徑系數(shù)
分度圓螺旋角
齒寬
齒頂高
齒頂圓直徑
齒根高
齒高
基圓直徑
精度等級(jí)
齒圈徑向跳動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒形公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
基節(jié)極限偏差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒向公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度
，其計(jì)算過程如下：
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
式中——齒距極限偏差
——齒厚上偏差
——齒厚下偏差
——公法線平均長(zhǎng)度上偏差
——公法線平均長(zhǎng)度下偏差
跨齒數(shù)
二、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的幾何計(jì)算
小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB-286HB，平均取為；大齒輪用鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度229HB-286HB，平均取為。計(jì)算步驟如下:
表4低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的校核計(jì)算
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算
1.初步計(jì)算
轉(zhuǎn)速
轉(zhuǎn)矩
式中——傳動(dòng)效率
齒寬系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，取
接觸疲勞極限
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 []
[]
[]
[]
[]
值
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，取
初步計(jì)算小齒輪直徑直徑
=77mm
取=80mm
初步齒寬
88mm
2.校核計(jì)算
圓周速度
=0.75m/s
精度等級(jí)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
選級(jí)精度
齒數(shù)和模數(shù)
初取齒數(shù)z1=20
=4
Z1=20
Z2=95
使用系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
動(dòng)載系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
齒間載荷分配系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表，先求
=1.4
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
齒向載荷分布系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
載荷系數(shù)
彈性系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
接觸最小安全系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
總工作時(shí)間
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
接觸壽命系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
許用接觸應(yīng)力
驗(yàn)算
計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。
3.確定傳動(dòng)主要尺寸
實(shí)際分度圓直徑
=80mm
=380
中心距
=150mm
齒寬
為了便于裝配和調(diào)整，根據(jù)和求出齒寬后，將小齒輪寬度再加大
取90mm
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算
重合度系數(shù)
=0.78
齒間載荷分布系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
齒向載荷分布系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
載荷系數(shù)
齒形系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
應(yīng)力修正系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
彎曲疲勞極限
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
彎曲最小安全系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
彎曲壽命系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
尺寸系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
許用彎曲應(yīng)力
驗(yàn)算
傳動(dòng)無嚴(yán)重過載，故不作靜強(qiáng)度校核
齒輪圖形及其幾何參數(shù)如下：
鍛造小齒輪結(jié)構(gòu)適用于內(nèi)嚙合小齒輪，適用于的齒輪。當(dāng)時(shí)，齒輪與軸做成一體；當(dāng)時(shí)，齒輪與軸分開制造。
若內(nèi)嚙合小齒輪與軸分開制造，則齒輪軸直徑選為，鍵槽尺寸，齒輪分度圓直徑為d1=80mm，齒根圓直徑為
。如圖（6）所示，式中為軸的直徑，故，所以齒輪與軸做成一體。
圖6
圖7 齒輪軸
表5 外齒輪幾何參數(shù)
齒輪項(xiàng)目名稱
幾何參數(shù)
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
齒根圓半徑系數(shù)
分度圓螺旋角
齒寬
B=90mm
齒頂高
齒頂圓直徑
齒根高
齒高
基圓直徑
精度等級(jí)
齒圈徑向跳動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒形公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
基節(jié)極限偏差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒向公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度
，其計(jì)算過程如下：
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
式中——齒距極限偏差
——齒厚上偏差
——齒厚下偏差
——公法線平均長(zhǎng)度上偏差
——公法線平均長(zhǎng)度下偏差
跨齒數(shù)
表6 內(nèi)齒輪幾何參數(shù)
齒輪項(xiàng)目名稱
幾何參數(shù)
齒形角
齒頂高系數(shù)
頂隙系數(shù)
齒根圓半徑系數(shù)
分度圓螺旋角
齒寬
齒頂高
齒頂圓直徑
齒根高
齒高
基圓直徑
精度等級(jí)
齒圈徑向跳動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度變動(dòng)公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒形公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
基節(jié)極限偏差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
齒向公差
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
公法線長(zhǎng)度
，其計(jì)算過程如下：
查《互換性與技術(shù)測(cè)量》表得
式中——齒距極限偏差
——齒厚上偏差
——齒厚下偏差
——公法線平均長(zhǎng)度上偏差
——公法線平均長(zhǎng)度下偏差
跨齒數(shù)
圖8 內(nèi)齒輪
三、齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
圖9 齒輪軸
軸的材料為，軸速為。設(shè)計(jì)過程如下：
表7齒輪軸的計(jì)算
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
計(jì)算齒輪受力
估算軸徑
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表得，故
外嚙
合大
齒輪
圓周力
徑向力
法向力
內(nèi)嚙合小齒輪
圓周力
徑向力
法向力
畫齒輪軸受力圖
計(jì)算支撐反力
水平面反力
垂直面反力
水平面受力圖
垂直面受力圖
畫軸彎矩圖
水平面彎矩圖
垂直面彎矩圖
合成彎矩圖
合成彎矩
畫軸轉(zhuǎn)矩圖
軸受轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)矩圖
許用應(yīng)力
許用應(yīng)力值
用插入法由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表查得：
；
應(yīng)力校正系數(shù)
畫當(dāng)量彎矩圖
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩
，見轉(zhuǎn)矩圖
當(dāng)量彎矩
在軸齒輪中間截面處
當(dāng)量彎矩圖
校核軸徑
齒根圓直徑
軸徑
四、齒輪軸上軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算
根據(jù)軸徑，分別選用內(nèi)徑和的深溝球軸承。其尺寸和主要參數(shù)如下：
表8 軸承參數(shù)
軸承代號(hào)
基本尺寸
基本額定載荷
極限轉(zhuǎn)速
脂
圖10 軸承示意圖
表9 軸承計(jì)算
壽命計(jì)算
、值
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表得
沖擊載荷系數(shù)
考慮中等沖擊，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表得
當(dāng)量動(dòng)載荷
軸承壽命
因，只計(jì)算軸承的壽命
靜載荷計(jì)算
、
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
當(dāng)量靜載荷
取大者則
取大者則
安全系數(shù)
正常使用球軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
計(jì)算額定靜載荷
（,只計(jì)算軸承）
軸承
許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算
載荷系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
載荷分布系數(shù)
，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
許用轉(zhuǎn)速
均大于工作轉(zhuǎn)速
結(jié)論：所選軸承滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求，且各項(xiàng)指標(biāo)潛力都很大。
五、法蘭軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
圖11右法蘭軸
為了便于計(jì)算分析，可以把整個(gè)滾筒的法蘭周電機(jī)軸簡(jiǎn)化為如圖（12）
圖12
表10 法蘭軸的計(jì)算
計(jì)算項(xiàng)目
計(jì)算內(nèi)容
計(jì)算結(jié)果
計(jì)算滾筒受力
滾筒所受
皮帶的拉
力計(jì)算
牽引力
式中——電機(jī)功率；
——膠帶運(yùn)行速度
摩擦條件
式中——輸送帶在分離點(diǎn)張力
——驅(qū)動(dòng)滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)
——驅(qū)動(dòng)滾筒的圍包角
——摩擦力備用系數(shù)
其數(shù)值為均為已知
則
式中——輸送帶在相遇點(diǎn)張力
滾筒所受拉力
為了便于計(jì)算，中包括滾筒的重力等其它力
軸受力的平移簡(jiǎn)化圖
計(jì)算支撐反力
水平面反力
垂直面反力
水平面受力圖
垂直面受力圖
畫彎矩圖
水平面彎矩圖
垂直面彎矩圖
合成彎矩圖
合成彎矩
畫軸轉(zhuǎn)矩圖
軸受轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)矩圖
許用應(yīng)力
許用應(yīng)力值
用插入法由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表查得：
；
應(yīng)力校正系數(shù)
畫當(dāng)量彎矩圖
當(dāng)量轉(zhuǎn)矩
，見轉(zhuǎn)矩圖
當(dāng)量彎矩
在軸兩端軸承中間截面處
當(dāng)量彎矩圖
校核軸徑
軸徑
六、法蘭軸上的軸承設(shè)計(jì)
軸承結(jié)構(gòu)尺寸見圖（10）
表11 軸承參數(shù)
軸承代號(hào)
基本尺寸
基本額定載荷
極限轉(zhuǎn)速
脂
表12軸承計(jì)算
壽命計(jì)算
、值
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表得
沖擊載荷系數(shù)
考慮中等沖擊，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表得
當(dāng)量動(dòng)載荷
由于兩個(gè)軸承對(duì)稱布置，為了便于分析近似認(rèn)為
軸承壽命
靜載荷計(jì)算
、
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
當(dāng)量靜載荷
取大者則
安全系數(shù)
正常使用球軸承，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表
計(jì)算額定靜載荷
軸承
許用轉(zhuǎn)速驗(yàn)算
載荷系數(shù)
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
載荷分布系數(shù)
，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖
許用轉(zhuǎn)速
大于工作轉(zhuǎn)速
結(jié)論：所選軸承滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求，且各項(xiàng)指標(biāo)潛力都很大。
七、彈性擋圈的選用
擋圈幾何參數(shù)如下：
圖14 孔用彈性擋圈A型
表13 孔用擋圈參數(shù)
孔徑/mm
D/mm
S/mm
b/mm
d1/mm
85
90.5
2.5
6.8
3
80
85.5
2.5
6.5
3
圖15 軸用彈性擋圈A型
表14 軸用擋圈參數(shù)
軸徑/mm
d/mm
S/mm
b/mm
d1/mm
70
65.5
2.5
6.32
3
八、吊環(huán)的選用及幾何參數(shù)
圖16 吊環(huán)螺釘A型
表15 吊環(huán)參數(shù)
/mm
D1/mm
d2/mm
d4/mm
l/mm
b/mm
20
40
41.4
72
35
19
九、鍵的選用及幾何參數(shù)
圖17 鍵
(一) 外嚙合大齒輪所選用的鍵
（二） 外嚙合小齒輪所選用的鍵
（三） 法蘭軸在支座處所選用的鍵
表16 鍵的參數(shù)
d/mm
b/mm
h/mm
t/mm
t1/mm
L/mm
12
8
5.0
3.3
選用L=40
8
7
4.0
3.3
選用L=30
20
12
7.5
4.9
選用L=60
十、螺母的計(jì)算
當(dāng)用受拉螺栓聯(lián)接時(shí)，需要的螺栓預(yù)緊力:
式中——考慮摩擦傳力的可靠系數(shù)，
——接合面摩擦系數(shù)，當(dāng)接合面干燥時(shí)，；當(dāng)接合面有油時(shí)，
、——各螺栓中心至底板旋轉(zhuǎn)中心的距離
故
式中——接合面數(shù)目
——屈服極限
——安全系數(shù)，
螺栓性能等級(jí)選用級(jí)
故，
式中——材料最小拉伸強(qiáng)度極限
故，
=
端蓋與滾筒聯(lián)接選用M8螺栓，6個(gè)均布；內(nèi)齒輪選用M8螺栓，6個(gè)均布；電機(jī)與法蘭軸聯(lián)接選用M8，共10個(gè)。
第六章 滾筒其它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
一、滾筒設(shè)計(jì)
滾筒材料選用Q235鋼板卷起焊接而成。兩根鋼條分別焊在滾筒兩端，在滾筒內(nèi)部均布六個(gè)刮油板，與滾筒焊接聯(lián)接。如圖：
圖18焊接滾筒
二、端蓋設(shè)計(jì)
端蓋材料為HT200。
圖19 大端蓋
圖20 左小端蓋
圖21 右小端蓋
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)了我在大學(xué)四年中學(xué)習(xí)方面的不足，如怎樣選擇合適的材料滿足零件所需要的要求等等，學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。
本次設(shè)計(jì)的二級(jí)傳動(dòng)滾筒是在消化吸收國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)基礎(chǔ)上自行設(shè)計(jì)的。本次設(shè)計(jì)主要對(duì)電動(dòng)滾筒的電機(jī)、齒輪、支架整體布局進(jìn)行了設(shè)計(jì)；對(duì)外齒輪、內(nèi)齒輪和齒輪軸等的參數(shù)進(jìn)行校核計(jì)算；對(duì)電機(jī)的選擇；對(duì)主要零件進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過校核均滿足使用要求。
這次的二級(jí)傳動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)中重點(diǎn)在于滾筒要受到空間的限制，但在空間的范圍內(nèi)還要滿足滾筒的性能要求，比如減速器的傳動(dòng)比、軸承的壽命等，這就給設(shè)計(jì)帶來了一定的難度，但是在設(shè)計(jì)中不能盲目，應(yīng)該以資料為基礎(chǔ)在加以自己的創(chuàng)新想法。
畢業(yè)設(shè)計(jì)收獲很多，學(xué)會(huì)了查找相關(guān)資料相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析數(shù)據(jù)，提高了自己的繪圖能力，懂得了許多經(jīng)驗(yàn)公式的獲得是前人不懈努力的結(jié)果。同時(shí)，仍有很多課題需要后輩去努力去完善。
在設(shè)計(jì)過程中，我通過查閱大量有關(guān)資料，與同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。設(shè)計(jì)過程培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作有非常重要的影響。
通過本次設(shè)計(jì)，對(duì)電動(dòng)滾筒的知識(shí)有了深刻的認(rèn)識(shí)，學(xué)會(huì)了如何大學(xué)期間所學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中，對(duì)今后的工作和學(xué)習(xí)有非常大的幫助。同時(shí)通過本次設(shè)計(jì)了解到，我國(guó)的電動(dòng)滾筒設(shè)計(jì)技術(shù)在近幾年有了長(zhǎng)足的發(fā)展,很多單位進(jìn)行了很有成效的研制工作,解決了很多實(shí)際問題。我國(guó)的電動(dòng)滾筒基本參數(shù)和性能指標(biāo)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及國(guó)外先進(jìn)國(guó)家的規(guī)定,但仍與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平有差距,還要努力。
致謝
在設(shè)計(jì)期間都是在指導(dǎo)老師全面、具體指導(dǎo)下完成進(jìn)行的。老師淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的思維、民主而嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)使本人受益非淺，并終生難忘。
在此感謝老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)工作中給予的幫助。
感謝我的爸爸媽媽，養(yǎng)育之恩，無以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯謝意！
同時(shí)也感謝學(xué)院為我提供良好的做畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。
最后感謝所有在畢業(yè)設(shè)計(jì)中曾經(jīng)幫助過我的良師益友和同學(xué)，以及在設(shè)計(jì)中被我引用或參考的論著的作者。
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