食品提升皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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食品提升皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 提升機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)工程物料向上運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械，它是當(dāng)代最為得力的輸送設(shè)備之一，可廣泛運(yùn)用于礦山、碼頭、化工等各種場(chǎng)合，但是不同的工況下它對(duì)設(shè)備的要求是不同的。 本文以食品加工業(yè)為背景，設(shè)計(jì)提升食品的機(jī)械。本次設(shè)計(jì)的食品提升皮帶機(jī)是一種小型的運(yùn)輸機(jī)械，其承載能力要求較小，相對(duì)于其他的帶式輸送機(jī)成本要求低，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊。本設(shè)計(jì)從整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)整個(gè)裝置中的驅(qū)動(dòng)部分和傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算。其中在驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算中，本設(shè)計(jì)選擇電機(jī)—減速器的裝置來(lái)作為驅(qū)動(dòng)設(shè)備；而在傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)中，本設(shè)計(jì)選擇了同步帶輪與驅(qū)動(dòng)裝置相連，從而傳遞動(dòng)力。本文另外還對(duì)裝置中的改向滾筒、壓輥及托輥部分進(jìn)行了選擇設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：減速器；改向滾筒；壓輪；托輥 THE DESIGN FOOD PROMOTION BELT FASTENER 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 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. KEY WORDS ：Reduction gear; Changes to the drum; Pressure roller; Supporting roller 目　錄 前　言 4 第1章 緒論 5 1.1概述 5 1.2運(yùn)輸機(jī)簡(jiǎn)介 5 1.3 研究?jī)?nèi)容 6 第2章 食品提升皮帶機(jī) 7 2.1 簡(jiǎn)介 7 2.2 方案確定 8 2.3 設(shè)計(jì)方案綜述 9 第3章 食品提升皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10 3.1 簡(jiǎn)介 10 3.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 10 3.1.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 11 3.1.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 11 3.1.4 V帶的設(shè)計(jì) 12 3.1.5 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 15 3.1.6 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)尺寸 19 3.1.7 軸的設(shè)計(jì) 19 3.1.8 軸的校核 23 3.1.9 鍵的選擇與校核 30 3.1.10 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 31 3.2 間歇機(jī)構(gòu) 32 3.3 改向滾筒的設(shè)計(jì) 33 3.4 改向壓輪的設(shè)計(jì) 37 3.5 托輥的設(shè)計(jì) 42 結(jié)　論 47 謝 辭 48 參考文獻(xiàn) 49 前　言 本課題來(lái)源于工程實(shí)際,屬于工程設(shè)計(jì)。帶式輸送機(jī)特別是提升運(yùn)機(jī)是當(dāng)代最為得力的輸送設(shè)備之一，在整個(gè)輸送機(jī)范疇中，它是應(yīng)用最為廣泛的一種設(shè)備。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,多種類(lèi)型的工件傳輸機(jī)廣泛的運(yùn)用于冶金、礦山、水泥、碼頭、化工、糧食等行業(yè)的各種場(chǎng)合，特別是近年來(lái)新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，使帶式輸送機(jī)的發(fā)展步入了一個(gè)快車(chē)道。同時(shí)在各種場(chǎng)合對(duì)不同的工況所使用的工件傳輸機(jī)也不盡相同，近年來(lái)由于工件傳輸機(jī)的應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，品種的增多以及質(zhì)量的不斷提高，對(duì)加工設(shè)計(jì)工件傳輸機(jī)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(jī)承擔(dān)了很重要的工作任務(wù)。這些工件傳輸機(jī)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(jì)性和戰(zhàn)略方向的考慮，自行設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，生產(chǎn)價(jià)格便宜的工件傳輸機(jī)。食品提升皮帶機(jī)是在帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。食品提升皮帶機(jī)與傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)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(jī)械。其特點(diǎn)是承載物料的輸送機(jī)也是傳遞動(dòng)力的牽引件，這與其他輸送機(jī)械有著顯著的區(qū)別。本次設(shè)計(jì)的食品提升皮帶機(jī)是一種小型的運(yùn)輸機(jī)械，其承載能力要求較小，相對(duì)于其他的帶式輸送機(jī)成本要求低，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊。 通過(guò)該設(shè)計(jì)能使學(xué)生將大學(xué)三年所學(xué)的知識(shí)能靈活的運(yùn)用于實(shí)踐。對(duì)于一個(gè)工程的整體設(shè)計(jì)有了更好的理解。有助于形成工程化的思想,對(duì)以后的設(shè)計(jì)打下很好的基礎(chǔ)。 9 第1章 緒論 1.1概述 隨著帶式輸送機(jī)的一步步的發(fā)展，各項(xiàng)技術(shù)的不斷成熟，人們對(duì)于運(yùn)輸機(jī)的要求越來(lái)越高，針對(duì)新的要求，食品提升皮帶機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，食品提升皮帶機(jī)的各種裝置與原來(lái)我們使用的帶式輸送機(jī)基本上差不多，但是食品提升皮帶機(jī)有自己獨(dú)特的地方，其特點(diǎn)是承載物料的輸送機(jī)也是傳遞動(dòng)力的牽引件，這與其他輸送機(jī)械有著顯著的區(qū)別。此次設(shè)計(jì)的食品提升皮帶機(jī)是應(yīng)用在食品行業(yè)，用來(lái)提升糖果等物品，由于食品的重量比較小，所以食品提升皮帶機(jī)的承重能力不是太高。 1.2運(yùn)輸機(jī)簡(jiǎn)介 輸送機(jī)（Conveyor）是在一定的線路上連續(xù)輸送物料的物料搬運(yùn)機(jī)械，又稱(chēng)連續(xù)輸送機(jī)。輸送機(jī)可進(jìn)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(jī)輸送能力大，運(yùn)距長(zhǎng)，還可在輸送過(guò)程中同時(shí)完成若干工藝操作，所以應(yīng)用十分廣泛。 中國(guó)古代的高轉(zhuǎn)筒車(chē)和提水的翻車(chē)，是現(xiàn)代斗式提升機(jī)和刮板輸送機(jī)的雛形；17世紀(jì)中，開(kāi)始應(yīng)用架空索道輸送散狀物料；19世紀(jì)中葉，各種現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的輸送機(jī)相繼出現(xiàn)。1868年，在英國(guó)出現(xiàn)了帶式輸送機(jī)；1887年，在美國(guó)出現(xiàn)了螺旋輸送機(jī)；1905年，在瑞士出現(xiàn)了鋼帶式輸送機(jī)；1906年，在英國(guó)和德國(guó)出現(xiàn)了慣性輸送機(jī)。此后，輸送機(jī)受到機(jī)械制造、電機(jī)、化工和冶金工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響，不斷完善，逐步由完成車(chē)間內(nèi)部的輸送，發(fā)展到完成在企業(yè)內(nèi)部、企業(yè)之間甚至城市之間的物料搬運(yùn)，成為物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成部分。 輸送機(jī)一般按有無(wú)牽引件來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。具有牽引件的輸送機(jī)有帶式輸送機(jī)、板式輸送機(jī)、小車(chē)式輸送機(jī)、自動(dòng)扶梯、自動(dòng)人行道、刮板輸送機(jī)、斗式輸送機(jī)、斗式提升機(jī)等。沒(méi)有牽引件的輸送機(jī)，例如，輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)，螺旋輸送機(jī)，振動(dòng)輸送機(jī)等。 未來(lái)輸送機(jī)的將向著大型化發(fā)展、擴(kuò)大使用范圍、物料自動(dòng)分揀、降低能量消耗、減少污染等方面發(fā)展。 帶式輸送機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置拉緊裝置輸送帶中部構(gòu)架和托輥組成輸送帶作為牽引和承載構(gòu)件，借以連續(xù)輸送散碎物料或成件品。帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動(dòng)以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。應(yīng)用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過(guò)程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。所以帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)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(yùn)輸系統(tǒng)、露天采礦場(chǎng)及選礦廠中，廣泛應(yīng)用帶式輸送機(jī)。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。通用帶式輸送機(jī)由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動(dòng)、制動(dòng)、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。 帶式輸送機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：首先是它運(yùn)行可靠，在許多需要連續(xù)運(yùn)行的重要的生產(chǎn)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(nèi)船舶裝卸等均采用帶式輸送機(jī)。如在這些場(chǎng)合停機(jī)，其損失是巨大的。必要時(shí)，帶式輸送機(jī)可以一班接一班地連續(xù)工作。動(dòng)力消耗低，由于物料與輸送帶幾乎無(wú)相對(duì)移動(dòng)，不僅使運(yùn)行阻力小，而且對(duì)貨載的磨損和破碎均小，生產(chǎn)率高。這些均有利于降低生產(chǎn)成本。 1.3 研究?jī)?nèi)容 本文以食品加工業(yè)為背景，設(shè)計(jì)提升食品的機(jī)械。從整體結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)整個(gè)裝置中的驅(qū)動(dòng)部分和傳動(dòng)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)與計(jì)算另外還對(duì)裝置中的改向滾筒、壓輥及托輥部分進(jìn)行了選擇設(shè)計(jì)。  第2章 食品提升皮帶機(jī) 2.1 簡(jiǎn)介 食品提升皮帶機(jī)是在帶式輸送機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。食品提升皮帶機(jī)與傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)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(jī)械。其特點(diǎn)是承載物料的輸送機(jī)也是傳遞動(dòng)力的牽引件，這與其他輸送機(jī)械有著顯著的區(qū)別。 本次設(shè)計(jì)的食品提升皮帶機(jī)是一種小型的運(yùn)輸機(jī)械，其承載能力要求較小，相對(duì)于其他的帶式輸送機(jī)成本要求低，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊。 食品提升皮帶機(jī)是帶式輸送機(jī)中的一種，而帶式輸送機(jī)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(lái)新材料、新技術(shù)的應(yīng)用，使帶式輸送機(jī)的發(fā)展步入了一個(gè)快車(chē)道，其特點(diǎn)如下： （1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)由傳動(dòng)滾筒、托輥、驅(qū)動(dòng)裝置、輸送帶等幾大件組成，僅有十多種部件，并能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，可按需要進(jìn)行組合裝配，結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單。 （2）輸送物料范圍廣泛 帶式輸送機(jī)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(jìn)行制造，因而能輸送各種散料、快料、化學(xué)品、生孰料等食物品。 （3）運(yùn)送量大 運(yùn)量可從每小時(shí)幾公斤到幾千噸，而且是連續(xù)不斷運(yùn)送，這是火車(chē)、汽車(chē)運(yùn)輸所不及的。 （4）運(yùn)距長(zhǎng) 單機(jī)長(zhǎng)度十幾公里一條，在國(guó)外已經(jīng)十分普及，中間無(wú)需任何轉(zhuǎn)載點(diǎn)。德國(guó)單機(jī)60公里一條已經(jīng)出現(xiàn)。越野的帶式輸送機(jī)常使用中間摩擦驅(qū)動(dòng)方式，使輸送帶長(zhǎng)度不受輸送帶強(qiáng)度的限制。 （5）對(duì)線路適應(yīng)性強(qiáng) 現(xiàn)代的帶式輸送機(jī)已經(jīng)從槽型發(fā)展到圓管形，它可在水平及垂直面上轉(zhuǎn)彎，打破了槽型帶式輸送機(jī)不能轉(zhuǎn)彎的限制。 （6）裝卸料十分方便 帶式輸送機(jī)根據(jù)工藝流程需要，可在任何點(diǎn)上進(jìn)行裝、卸料管形帶式輸送機(jī)也是如此，還可以在回程段上裝、卸料，進(jìn)行反向運(yùn)輸。 （7）可靠性高 由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件自重輕，只要輸送帶并不被撕破，壽命可達(dá)十年之久，而金屬結(jié)構(gòu)部件，只要防銹好，幾十年也不會(huì)壞。 （8）維護(hù)費(fèi)用低 帶式輸送機(jī)的磨損件僅為托輥和滾筒，輸送帶壽命長(zhǎng)，自動(dòng)化程度高，使用人員很少，平均每公里不到一人，消耗的機(jī)油和電力也少。 （9）能耗低、效率高 由于運(yùn)動(dòng)部件自重輕，無(wú)效運(yùn)量少，在所有連續(xù)式和非連續(xù)式運(yùn)輸中，帶式輸送機(jī)耗能最低、效率最高。 （10）維修費(fèi)少 帶式輸送機(jī)運(yùn)動(dòng)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(chē)等運(yùn)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(jī)的優(yōu)越性已經(jīng)十分明顯，它是國(guó)民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的關(guān)鍵設(shè)備。隨著制造業(yè)信息化的發(fā)展，大大縮短了帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、制造和銷(xiāo)售的周期，使它更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。 2.2 方案確定 皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)是按照所結(jié)合的要求和條件，首先確定主要組成部分由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)滾筒、改向滾筒、壓輥、從動(dòng)輥及機(jī)架等幾大部分組成。 （1）驅(qū)動(dòng)裝置 驅(qū)動(dòng)裝置是皮帶機(jī)動(dòng)力的來(lái)源，它主要由電動(dòng)機(jī)、減速器、間歇機(jī)構(gòu)組成。 （2）傳動(dòng)滾筒、從動(dòng)輥 根據(jù)設(shè)計(jì)的特殊要求，在設(shè)計(jì)中采用了同步帶輪作為主動(dòng)輪同步帶輪與驅(qū)動(dòng)裝置相連，從而傳遞動(dòng)力。從轉(zhuǎn)輥的選擇也采服了同步帶輪，同步帶輪的傳動(dòng)比準(zhǔn)確，而且可以根據(jù)帶的型號(hào)、參數(shù)在市場(chǎng)中直接訂購(gòu)。 （3）改向滾筒、壓輥 改向滾筒是引導(dǎo)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(yùn)食品。改向滾筒和壓輥的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 （4）機(jī)架 機(jī)架是承受驅(qū)動(dòng)裝置、滾筒、托輥、輸送帶和物料的鋼結(jié)構(gòu)，可以承受沖擊、拉伸、壓縮和彎曲應(yīng)力。機(jī)架的結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)的整個(gè)機(jī)架的結(jié)構(gòu)都采用焊接或用螺栓連接，考慮到輸送機(jī)的適用性，采用提升高度可調(diào)的結(jié)構(gòu)，這樣輸送機(jī)不權(quán)可提升設(shè)計(jì)的要求高度，而且也可以提升不同的高度，但是還應(yīng)根據(jù)所采用的同步帶的型號(hào)，選擇不同型號(hào)的同步帶。 2.3 設(shè)計(jì)方案綜述 提升機(jī)是一種實(shí)現(xiàn)工程物料向上運(yùn)輸?shù)臋C(jī)械，能持續(xù)高效地輸送物料，電動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)傳動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)動(dòng)，而傳動(dòng)滾筒借助于滾筒與膠帶之間的摩擦力，從而實(shí)現(xiàn)帶的傳動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)物料按要求不停的向上運(yùn)輸。 設(shè)計(jì)意義：提升機(jī)在工程上的充分運(yùn)用能提高工程的生產(chǎn)率，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為創(chuàng)造高的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)提供了可靠的條件。 物料提升皮帶機(jī)總體方案的設(shè)計(jì) 物料提升皮帶機(jī)設(shè)計(jì)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(dòng)停比：1/3。 （3）每個(gè)檔板間距：100mm。 （4）帶速為：0.7m/s。 第3章 食品提升皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1 簡(jiǎn)介 3.1.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 1.選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和機(jī)構(gòu)形式 電動(dòng)機(jī)有交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)之分，工業(yè)上采用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類(lèi)，異步電動(dòng)機(jī)又分籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛。如無(wú)特殊需要，一般憂先選用Y型籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，因其具有高效，節(jié)能，噪音小，振動(dòng)小，安全可靠的特點(diǎn)，且安裝尺寸和功率等級(jí)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，適用于無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。 2.功率的計(jì)算 電動(dòng)機(jī)的功率選擇是否合適將直間影響到電動(dòng)機(jī)的工作性能和經(jīng)濟(jì)性能。如果選用額定功率小于工作機(jī)所需要的功率，就不能保證工作機(jī)正常工作，甚至使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載過(guò)早損害，如果選用額定功率大于工作機(jī)所需要的功率，則電動(dòng)機(jī)的價(jià)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(fèi)。 3.電動(dòng)機(jī)功率的選擇 （1）電動(dòng)機(jī)的功率： （3-1） 式中工作機(jī)所需工作效率，由電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的總效率 （3-2） 代入數(shù)據(jù)得： （2）從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)卷筒間的總效率為： （3-3） 其中分別為V帶、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、滾筒、軸承的傳動(dòng)效率。 由文獻(xiàn)[4]表2-2取 則： （3）故 因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，由文獻(xiàn)[4]表16-1選電動(dòng)機(jī)的額定功率為=5.5kW。 4.確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 （1）滾筒軸工作轉(zhuǎn)速 （3-4） 代入數(shù)據(jù)得：r/min 按表查得：V帶傳動(dòng)比范圍，二級(jí)齒輪減速器傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比范圍 （2）電動(dòng)機(jī)可選范圍 （3-5） 代入數(shù)據(jù)得：r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為3000 r/min、1500 r/min、1000 r/min、750 r/min四種。為了減少電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格選用1500 r/min的Y系列電動(dòng)機(jī)，，其滿載轉(zhuǎn)速r/min。 3.1.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 1.總傳動(dòng)比 （3-6） 代入數(shù)據(jù)得： 2.分配各級(jí)傳動(dòng)比總傳動(dòng)比 由，為使V帶傳動(dòng)的外部尺寸不致過(guò)大，取傳動(dòng)比則 （3-7） 代入數(shù)據(jù)得： 兩級(jí)齒輪各傳動(dòng)比 （3-8） 考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近取 3.1.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1.各軸轉(zhuǎn)速 I軸： r/min II軸： r/min III軸： r/min 滾筒軸：r/min 2.各軸的輸入功率 I軸： kW II軸： kW III軸： kW 滾筒軸： kW 3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 I軸： II軸： III軸： 滾筒軸： 將上述結(jié)果匯總于下表3-1： 表3-1 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 軸名 功率P(kW) 轉(zhuǎn)矩 () 轉(zhuǎn)速 (r/min) 傳動(dòng)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 3.1.4 V帶的設(shè)計(jì) 1.確定計(jì)算功率 由文獻(xiàn)[4]表8-6查得工作情況系數(shù) （3-9） 代入數(shù)據(jù)得：kW 2.選擇帶形 根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速由文獻(xiàn)[5]圖8-11選定帶型為B型，其中 。 3.確定帶的基準(zhǔn)直徑和 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，參考文獻(xiàn)[5]表8-6和表8-8選 =125 mm （2）驗(yàn)算帶速 （3-10） 代入數(shù)據(jù)得：m/s 故帶的速度合適。 （3）計(jì)算從動(dòng)帶輪的基準(zhǔn)直徑 mm根據(jù)文獻(xiàn)[5]表8-8取=355mm 4.確頂中心距a和帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （1）初定中心距 （3-11） 代入數(shù)據(jù)得：mm （3-12） 代入數(shù)據(jù)得：mm 初選中心距=600mm。 （2）計(jì)算所需帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 （3-13） 代入數(shù)據(jù)得：mm 由文獻(xiàn)[5]表8-2選帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 mm （3）計(jì)算實(shí)際中心距 （3-14） 代入數(shù)據(jù)得：mm 考慮到帶輪的制造誤差，帶長(zhǎng)誤差，帶的彈性及因帶的松弛而產(chǎn)生的補(bǔ)充張緊的需要；中心距的變動(dòng)范圍： （3-15） 代入數(shù)據(jù)得：mm （3-16） 代入數(shù)據(jù)得：mm 5.驗(yàn)算小帶輪上包角 由 故主動(dòng)帶輪包角適合。 6.確定帶的根數(shù) 由： （3-17） 由文獻(xiàn)[5]知： 取z=3根。 7.確定預(yù)緊力 （3-18） 由文獻(xiàn)[5]表8-3知kg/m 則N 8.計(jì)算帶傳動(dòng)在軸上的力 由式（3-19） （3-19） 代入數(shù)據(jù)得：N 9.誤差驗(yàn)算 設(shè)計(jì)中給定的傳動(dòng)比為，其變換范圍為： 實(shí)際設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比為： 故滿足誤差要求。 10.帶輪設(shè)計(jì) 由所引用文獻(xiàn)[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(shè)計(jì)而定，mm。大帶輪轂孔寬度：當(dāng)時(shí)，取mm。 3.1.5 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 1.選齒輪的類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）選用標(biāo)準(zhǔn)斜齒輪傳動(dòng)即齒型參數(shù)為： （2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器效率不高，故選用7級(jí)精度。 （3）材料選擇，由文獻(xiàn)[5]表10-1選擇小齒輪材料為40Gr(調(diào)質(zhì))，硬度為280HBS。大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），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. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按公式（3-20） （3-20） 進(jìn)行計(jì)算。 （1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1)試選載荷系數(shù) 2)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)距 N 3)選取齒寬系數(shù) 4)由文獻(xiàn)[5]圖10-26查得 則 5) 由文獻(xiàn)[5]表10-6查得材料的彈性影響系數(shù);由所引用文獻(xiàn)[5]圖10-30選取區(qū)域系數(shù) 6）由文獻(xiàn)[5]圖10-21（D）查得M pa，M pa 7）由式（3-21）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （3-21） 8）由文獻(xiàn)[5]圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) 9）計(jì)算接觸疲勞應(yīng)力 取失效概率為1%安全系數(shù)得 M Pa M Pa （3-22） 代入數(shù)據(jù)得：M Pa （2）計(jì)算 1）計(jì)算小帶輪分度圓直徑由計(jì)算公式（3-23）得： （3-23） =mm 2)計(jì)算圓周速度 （3-24） 代入數(shù)據(jù)得：m/s 3)計(jì)算齒寬及模數(shù) mm （3-25） 代入數(shù)據(jù)得：mm mm 4)計(jì)算縱向重合度 （3-26） 代入數(shù)據(jù)得： 5)計(jì)算載荷系數(shù) 由文獻(xiàn)[5]圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù) 由文獻(xiàn)[5]表10-3查得，由文獻(xiàn)[5]表10-2查得使用系數(shù)=1 由文獻(xiàn)[5]表10-4查得 由文獻(xiàn)[5]表10-13得 故載荷系數(shù) （3-27） 6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 mm 7)計(jì)算模數(shù) mm 3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由式（3-28） （3-28） （1）確定計(jì)算參數(shù) 1)由文獻(xiàn)[5]圖10-20c查得M pa；M pa 2)由文獻(xiàn)[5]圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)得S=1.4由式 （3-29） M pa M pa 4)計(jì)算載荷系數(shù)K 5)由文獻(xiàn)[5]圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 6)計(jì)算當(dāng)量齒函數(shù) 7)查取齒形系數(shù) 由文獻(xiàn)[5]表10-5查得 8)查取應(yīng)力矯正系數(shù) 由文獻(xiàn)[5]表10-5查得 9)計(jì)算大小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。 （2）設(shè)計(jì)計(jì)算 （3-30） 代入數(shù)據(jù)得： =1.79 mm 由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mm即可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 4.幾何尺寸計(jì)算 （1）計(jì)算中心距 （3-31） 代入數(shù)據(jù)得：mm，將中心距調(diào)整為256 mm。 （2）按圓整后的中心距修正螺旋角 （3-32） 代入數(shù)據(jù)得： 由于改變不多，故參數(shù)等不必修正 （3）計(jì)算大小齒輪分度圓直徑 mm mm （4）計(jì)算齒輪寬度 mm （5）圓整后 mm mm 5.驗(yàn)算 N N/m < 100 N/m 滿足要求，設(shè)計(jì)合理。 6.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪1由于直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪2采用孔板式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗(yàn)公式和后續(xù)設(shè)計(jì)的中間軸配合段直徑計(jì)算如下： 轂孔直徑：由中間軸設(shè)計(jì)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 3.1.6 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)尺寸 二級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與一級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)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)： 3.1.7 軸的設(shè)計(jì) 1.初步確定軸的最小直徑 先按式(3-33)初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理．按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即： （3-33） 初算軸徑時(shí)，若最小直徑軸段開(kāi)有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，增大5%～7%，兩個(gè)鍵槽時(shí)，增大10%～15%。值由所引用文獻(xiàn)[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(shè)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(dòng)軸承，取為標(biāo)準(zhǔn)值 mm 低速軸： mm 因高速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個(gè)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(yīng)，mm。故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào).聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩由文獻(xiàn)[5]表14-1：，則N按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)JB/T5014－1985選用HL5型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩2000 N半聯(lián)軸器的孔徑, mm,半聯(lián)軸器長(zhǎng)度mm.半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長(zhǎng)度mm,許用轉(zhuǎn)速2500r/min，適用。標(biāo)記：HL5聯(lián)軸器。 47 2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1） 擬定軸上零件的裝配方案如圖所示： 圖3-1 軸上零件裝配方案 （2）高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）各軸段直徑的確定 ：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(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），mm。 ：滾動(dòng)軸承處軸段，mm。滾動(dòng)軸承選取30210，其尺寸為： 50 mm90 mm21.75 mm20 mm ：過(guò)渡段，由于各級(jí)齒輪傳動(dòng)的線速度均小于2 m/s，滾動(dòng)軸承采用油脂潤(rùn)滑，考慮擋油盤(pán)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(jié)構(gòu)。所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一致，均為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 ：滾動(dòng)軸承處軸段，mm。 2）各軸段長(zhǎng)度的確定 ： 由大帶輪的轂孔寬度mm確定，mm。 ： 由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，mm。 ：由滾動(dòng)軸承、擋油盤(pán)及裝配關(guān)系等確定，mm。 ：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定，mm。 ： 由高速軸小齒輪寬度mm確定，mm。 ：由滾動(dòng)軸承、擋油盤(pán)及裝配關(guān)系等確定，mm。 3）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略，見(jiàn)中間軸。 （1）中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）各軸段直徑的確定 ：最小直徑，滾動(dòng)軸承處軸段，mm。滾動(dòng)軸承選取30210，其尺寸為：50 mm90 mm21.75 mm20 mm。 ：低速級(jí)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(jí)大齒輪軸段，mm。 ：滾動(dòng)軸承處軸段，mm。 2）各軸段長(zhǎng)度的確定 ：由滾動(dòng)軸承、擋油盤(pán)及裝配關(guān)系等確定，mm。 ：由低速級(jí)小齒輪的轂孔寬度確定，mm確定，mm。 ：軸環(huán)寬度，mm。 ：由高速級(jí)大齒輪寬度mm確定，mm。 ：有滾動(dòng)軸承、擋油盤(pán)及裝配關(guān)系等確定，mm。 3）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由文獻(xiàn)[5]表10-1查出 高速級(jí)大齒輪處鍵18 mm11 mm-70 mm（mm，mm）；低速級(jí)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(dòng)軸承與軸的配合采用過(guò)渡配合，此軸段的直徑公差選為；查由文獻(xiàn)[5]表7-19，個(gè)倒角為C2；參考由文獻(xiàn)[5]表17-10。 （2）低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1) 各軸段直徑的確定 ：滾動(dòng)軸承處軸段，mm。滾動(dòng)軸承選取30218，其尺寸為： 90 mm160 mm32.5 mm30 mm。 ：低速級(jí)大齒輪軸段，mm。 ：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，mm。 ：過(guò)渡軸段，考慮擋油盤(pán)的軸向定位，mm。 ：滾動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)（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(zhǎng)度的確定 ：由滾動(dòng)軸承、擋油盤(pán)及裝配關(guān)系等確定，mm。 ：由低速級(jí)小齒輪的轂孔寬度確定，mm確定，mm。 ：軸環(huán)寬度，mm。 ：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定，mm。 ：由滾動(dòng)軸承、擋油盤(pán)及裝配關(guān)系等確定，mm。 ：由裝配關(guān)系、軸承端蓋、箱體結(jié)構(gòu)等確定，mm。 ：由聯(lián)軸器的轂孔寬mm確定。mm。 3）細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略，見(jiàn)中間軸。 3.1.8 軸的校核 以中間軸為例 （1）軸的力學(xué)模型的建立 1）齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)位置和支點(diǎn)跨距的確定 齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點(diǎn)，因此可決定中間軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置。軸上安裝的30210軸承，從文獻(xiàn)[5]表12-6可知它的負(fù)荷作用中心到軸承外端面的距離mm，故可計(jì)算出支點(diǎn)跨距和軸上各力作用點(diǎn)相互位置尺寸。支點(diǎn)跨距mm；低速級(jí)小齒輪的作用點(diǎn)C到左右點(diǎn)A距離mm。兩齒輪的力作用點(diǎn)之間的距離mm；高速級(jí)大齒輪的力作用點(diǎn)D到右支點(diǎn)B的距離mm。 2) 繪制軸的力學(xué)模型圖 初步選定高速級(jí)小齒輪為右旋，高速級(jí)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(jí)小齒輪為左旋，低速級(jí)大齒輪為右旋。根據(jù)要求的傳動(dòng)速度方向，繪制的軸力學(xué)模型圖如圖3-2a 。 圖3-2 軸力學(xué)模型 （2）計(jì)算軸上的作用力 齒輪2： N N N 齒輪3： N N N （3）計(jì)算支反力 1）垂直面支反力（XZ平面）圖3-2b 由繞支點(diǎn)的力矩和，得: （3-34） 代入數(shù)據(jù)得： N N=56.15N 方向向上。 同理，由繞支點(diǎn)A的力矩和， （3-35） 代入數(shù)據(jù)得： =-1647.13 N 方向向下。 由軸上的合力，校核： 計(jì)算無(wú)誤。 2）水平面支反力（XY平面）圖3-2d 由繞支點(diǎn)的力矩和，得： （3-36） 代入數(shù)據(jù)得：NN N 方向向下。 同理，由繞支點(diǎn)A的力矩和， （3-37） 得 N 方向向下。 由軸上的合力，校核： 計(jì)算無(wú)誤。 3）A點(diǎn)總支反力 （3-38） 代入數(shù)據(jù)得：N B點(diǎn)總支反力 （3-39） 代入數(shù)據(jù)得：N （4）繪轉(zhuǎn)矩、彎矩圖 1）垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖3-2c C處彎矩： D處彎矩： 2）水平面內(nèi)的彎矩圖如圖3-2e C處彎矩： D處彎矩： 3）合成彎矩圖如圖3-2f。 C處： D處： 4）轉(zhuǎn)矩圖如圖3-2g。 5）當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖如圖3-2h。 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力，折算系數(shù)。 C處： D處： （5）彎扭合成強(qiáng)度校核 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險(xiǎn)截面C）的強(qiáng)度。 根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)制處理，由所引用文獻(xiàn)[5]表15-1查的。因，故強(qiáng)度足夠。 （6）安全系數(shù)疲勞強(qiáng)度校核 對(duì)一般減速器的轉(zhuǎn)軸僅使用彎扭合成強(qiáng)度校核即可，而不必進(jìn)行安全系數(shù)校核。 1）判定校核危險(xiǎn)的截面 對(duì)照彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖和結(jié)構(gòu)圖，從強(qiáng)度、應(yīng)力集中方面分析，C截面是危險(xiǎn)截面。需對(duì)C截面進(jìn)行校核。 2）軸的材料的機(jī)械性能 根據(jù)選定的軸的材料45鋼，調(diào)制處理，由所引用文獻(xiàn)[5]表15-1知：，，。取， 3）C截面上的應(yīng)力 因C截面有一鍵槽，。所以： 抗彎截面系數(shù)： （3-40） 代入數(shù)據(jù)得： 抗扭截面系數(shù)： （3-41） 代入數(shù)據(jù)得： 彎曲應(yīng)力幅，彎曲平均應(yīng)力； 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅，平均切應(yīng)力幅 。 4）影響系數(shù) C截面受有鍵槽和與齒輪的過(guò)盈配合的共同影響，但鍵槽的影響比過(guò)盈配合的影響小，所以只需考慮過(guò)盈配合的綜合影響系數(shù)。由所引用文獻(xiàn)[5]附表3-8用插值法求出：，取，軸按磨削加工，由所引用文獻(xiàn)[5]附圖3-4求出表面質(zhì)量系數(shù)：。 故得綜合影響系數(shù)： （3-42） 代入數(shù)據(jù)得： （3-43） 代入數(shù)據(jù)得： 5）疲勞強(qiáng)度校核 所以軸在C截面的安全系數(shù)為： （3-44） 代入數(shù)據(jù)得： （3-45） 代入數(shù)據(jù)得： （3-46） 代入數(shù)據(jù)得： 取許用安全系數(shù)，有，故C截面強(qiáng)度足夠。同理對(duì)高速軸和低速軸進(jìn)行校核，可以知道它們都符合工作要求。 3.1.9 鍵的選擇與校核 以中間軸上的鍵為例。由中間軸的細(xì)部設(shè)計(jì)，選定：高速級(jí)大齒輪處鍵1 為 ，標(biāo)記為： 鍵。 低速級(jí)小齒輪處鍵2為 標(biāo)記為：鍵；由于是同一根軸上的鍵，傳遞的轉(zhuǎn)矩相同，所以只 需校核短的鍵1就可以。鍵的工作長(zhǎng)度；齒輪軸段；鍵的接觸高度；傳遞的轉(zhuǎn)矩所以引用文獻(xiàn)[5]表6-2查出鍵靜連接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力（鍵、齒輪輪轂、軸的材料均為45鋼調(diào)制）。 （3-47） 代入數(shù)據(jù)得： 鍵連接強(qiáng)度足夠。 3.1.10 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 這里只以中間軸上的滾動(dòng)軸承為例 （1）滾動(dòng)軸承的選擇 根據(jù)載荷及速度情況，擬定選用圓錐滾子軸承。由中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)，選用30210。其基本參數(shù)查文獻(xiàn)[5]表12-4，，，。 （2）滾動(dòng)軸承的校核 軸承受力如圖3-3 圖3-3 軸承受力 1）徑向載荷 根據(jù)軸的分析，可知：A點(diǎn)總反力 B點(diǎn)的總反力 2）軸向載荷 外部軸向力，從最不利受力情況考慮，指向A處1 軸承（方向向左）；軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承的計(jì)算公式 （3-48） 代入數(shù)據(jù)得：（方向向右）； （方向向左）。 因?yàn)椋?所以A處軸承被壓緊，B處2軸承放松。故：， 3）當(dāng)量動(dòng)載荷 根據(jù)工作情況（載荷平穩(wěn)或輕微沖擊），由所引用文獻(xiàn)[5]表13-6查出載荷系數(shù)。 1軸承：因，由文獻(xiàn)[5]表12-6知 （3-49） 代入數(shù)據(jù)得： 2軸承：因，由文獻(xiàn)[5]表12-6知 （3-50） 代入數(shù)據(jù)得： 4）驗(yàn)算軸承壽命 因，故只需驗(yàn)算1軸承。軸承預(yù)期壽命與整機(jī)壽命相同，為 （3-51） 代入數(shù)據(jù)得： 其中，溫度系數(shù)（軸承工作溫度小于120度），軸承有足夠的壽命。 3.2 間歇機(jī)構(gòu) 間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是將主動(dòng)件的均勻轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為時(shí)動(dòng)時(shí)停的周期性運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。例如牛頭刨床工作臺(tái)的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，電影放映機(jī)的送片運(yùn)動(dòng)等都用有間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。常用的間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)有棘輪機(jī)構(gòu)和槽輪機(jī)構(gòu)。 1. 槽輪機(jī)構(gòu) 由槽輪和圓柱銷(xiāo)組成的單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又稱(chēng)馬爾它機(jī)構(gòu)。它常被用來(lái)將主動(dòng)件的連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成從動(dòng)件的帶有停歇的單向周期性轉(zhuǎn)動(dòng)。槽輪機(jī)構(gòu)有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種形式。外嚙合槽輪機(jī)構(gòu)的槽輪和轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)向相反,而內(nèi)嚙合則相同。槽輪機(jī)構(gòu)是由主動(dòng)撥盤(pán)、從動(dòng)槽輪和機(jī)架等組成。槽輪機(jī)構(gòu)可將主動(dòng)撥盤(pán)的等速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)椴圯啎r(shí)動(dòng)時(shí)停的間歇運(yùn)動(dòng)，并具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、外形尺寸小、機(jī)械效率高，以及能較平穩(wěn)的、間歇地進(jìn)行轉(zhuǎn)位等優(yōu)點(diǎn)，但存在柔性沖擊的缺點(diǎn)，故常用于速度不太高的場(chǎng)合。 （1）槽輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用 1) 普通型，有外槽輪機(jī)構(gòu)，內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)，槽條機(jī)構(gòu) 2) 特殊型，有不等臂多銷(xiāo)槽輪機(jī)構(gòu)，球面槽輪機(jī)構(gòu)，偏置式槽輪機(jī)構(gòu)，曲線式槽輪機(jī)構(gòu)，有曲線外槽輪機(jī)構(gòu)，曲線內(nèi)槽輪機(jī)構(gòu)兩種。 （2）槽輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用 例1 蜂窩煤制機(jī)模盤(pán)轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu) 例2 電影膠片抓片機(jī)構(gòu) 2. 棘輪機(jī)構(gòu) 由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。它將連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成單向步進(jìn)運(yùn)動(dòng)。棘輪輪齒通常用單向齒，棘爪鉸接于搖桿上，當(dāng)搖桿逆時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)棘爪便插入棘輪齒以推動(dòng)棘輪同向轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)搖桿順時(shí)針?lè)较驍[動(dòng)時(shí)，棘爪在棘輪上滑過(guò)，棘輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。為了確保棘輪不反轉(zhuǎn)，常在固定構(gòu)件上加裝止逆棘爪。搖桿的往復(fù)擺動(dòng)可由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)油缸等實(shí)現(xiàn)，在傳遞很小動(dòng)力時(shí)，也有用電磁鐵直接驅(qū)動(dòng)棘爪的。棘輪每次轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)為動(dòng)程。動(dòng)程的大小可利用改變驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)或遮齒罩的位置等方法調(diào)節(jié)，也可以在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中加以調(diào)節(jié)。如果希望調(diào)節(jié)的精度高于一個(gè)棘齒所對(duì)應(yīng)的角度，可應(yīng)用多棘爪棘輪機(jī)構(gòu)。棘輪機(jī)構(gòu)工作時(shí)常伴有噪聲和振動(dòng)，因此它的工作頻率不能過(guò)高。棘輪機(jī)構(gòu)常用在各種機(jī)床和自動(dòng)機(jī)中間歇進(jìn)給或回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的轉(zhuǎn)位上，也常用在千斤頂上。 3.3 改向滾筒的設(shè)計(jì) 1.改向滾筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)滾筒是傳遞帶式輸送機(jī)功率的圓柱形筒，而改向滾筒是引導(dǎo)輸送帶改變方向的圓柱形筒。改向滾筒不傳遞轉(zhuǎn)矩，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，易于制造加工，且和輸送帶接觸時(shí)軸為空轉(zhuǎn)，所以摩擦力小，使用壽命長(zhǎng)。 初步計(jì)算改向滾筒的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)如下： （1）兩軸承座中心距為： （3-52） 代入數(shù)據(jù)得： 式中 ——帶寬（） ——軸承寬度（） （2）滾筒長(zhǎng)度為： （3-53） 代入數(shù)據(jù)得： （3）筒皮的最大許用面壓，對(duì)于帆布帶芯，；對(duì)于鋼絲繩芯。 2. 改向滾筒軸的校核 （1）根據(jù)工作條件選擇材料并初步確定軸的最小直徑 因?yàn)楦南驖L筒主要承受徑向力，不傳遞轉(zhuǎn)矩，故軸的最小直徑選。即：。該軸無(wú)特殊要求，參考表3-2選取45鋼，調(diào)質(zhì)處理，。 表3-2 軸常用的幾種材料的值 軸的材料 12～20 45 30～40 40～52 15～25 （2）改向滾筒軸的設(shè)計(jì)與校核 考慮到軸上零件的定位和裝配方便等要求，擬訂如圖3-4所示的裝配方案。因?yàn)檩S主要起改向作用，只承受一定的徑向力，故初選一對(duì)6205型軸承：軸承內(nèi)孔直徑，即，軸承寬度； 滾筒套筒處軸的直徑；軸的最大直徑； 軸的各軸段長(zhǎng)度, , ，（軸采用對(duì)稱(chēng)布置）； 軸的總長(zhǎng)軸承和右端軸肩之間用螺母進(jìn)行軸向固定，軸承和軸用過(guò)盈配合周向固定。 （3）軸上受力計(jì)算 已知：，， ，滾筒軸的結(jié)構(gòu)如圖3-4所示： 1）徑向力： （3-54） 代入數(shù)據(jù)得： 圖3-4 滾筒軸的結(jié)構(gòu) 圖3-5 改向滾筒軸的校核 2）垂直面支承力，截面C是的受力示意圖見(jiàn)圖3-5（b），則 3） 求剪力QC和彎矩，截面C上的受力如圖3-6所示 圖3-6 截面C上的受力示意圖 4）繪剪力圖與彎矩圖，如圖3-5（d）所示： （4）校核軸的強(qiáng)度 危險(xiǎn)剖面在軸中點(diǎn)C處 （3-55） 按表3-3，對(duì)于的碳鋼，承受對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力 ，因?yàn)?，所以滿足強(qiáng)度要求。 表3-3 軸的許用應(yīng)力 材料 碳鋼 碳鋼 碳鋼 碳鋼 400 130 70 40 500 170 75 45 600 200 95 55 700 230 110 65 合金鋼 合金鋼 800 270 130 75 1000 330 150 90 彎曲剪應(yīng)力校核 （3-56） 代入數(shù)據(jù)得： 對(duì)于選用45鋼的軸，由表3-2可知，其彎曲剪應(yīng)力因此滿足要求。 3.4 改向壓輪的設(shè)計(jì) 1.改向壓輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 改向壓輪是放在承載段或回程段轉(zhuǎn)彎處空邊上，應(yīng)盡量留出空隙，以防與膠帶橫隔板邊相摩擦。改向壓輪不但起壓信輸送帶，使其始終貼合在帶輪上的作用，而且還有使輸送帶保持張緊力的作用，也就是說(shuō)它還起著張緊輪的作用。因此，改向壓輪在此設(shè)計(jì)中起著多重作用，是十分重要的部件之一。 改向壓輪的結(jié)構(gòu)示意圖3-7所示。 1-輪輻 2-輪轂 3-輻板 4-皮帶 圖3-7 改向壓輪結(jié)構(gòu) 改向壓輪的安裝位置如圖3-8所示。 圖3-8 改向壓輪的安裝 改向壓輪在設(shè)計(jì)中注意以下幾點(diǎn)： （1）改向壓輪的軸心到輸送帶的距離必須大于帶上橫隔板的高度，以防發(fā)生干涉、產(chǎn)生摩擦。 （2）改向壓輪的軸主要承受徑向力，不傳遞動(dòng)力及轉(zhuǎn)矩，因此所設(shè)計(jì)的軸必須有一定的強(qiáng)度，防止軸的斷裂。 （3）當(dāng)帶傳遞動(dòng)力時(shí)，改向壓輪與帶之間產(chǎn)生的摩擦力不能太大。 （4）改向壓力在輸送帶上的距離要適中。 2. 設(shè)計(jì)方案的比較與選擇 （1）整體式設(shè)計(jì) 改向壓輪的整體設(shè)計(jì)方案，如圖3-9所示。 這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是；一體連接，兩端受力均勻，易于安裝。 缺點(diǎn)是：較分體式質(zhì)量大，不能調(diào)整兩輪間距，要求對(duì)中精度高 圖3-9 整體式改向壓輪設(shè)計(jì)方案 （2）分體式設(shè)計(jì) 改向壓輪的分體式設(shè)計(jì)方案，如圖3-10所示。 其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于安裝，且方便調(diào)整間距，損壞一個(gè)更換一個(gè)，相對(duì)于一軸連接的而不必整體更換。 缺點(diǎn)是：壓緊力不好控制，可以出現(xiàn)兩端受力不均勻的現(xiàn)象。 綜上所述，兩者相比，分體式設(shè)計(jì)方案更為合理，故本設(shè)計(jì)采用分體式改向壓輪。 圖3-10分體式改向壓輪設(shè)計(jì)方案 3. 輸送帶的跑偏處置 輸送帶運(yùn)行時(shí)，可能由于拉力不足、物料偏心堆積，機(jī)架變形、托輥軸承缺陷、安裝不對(duì)中、接頭歪斜、拉力分布不均等，引起輸送帶跑偏。生產(chǎn)實(shí)踐證明，機(jī)頭、機(jī)尾不平行時(shí)輸送帶跑緊邊不跑松邊；安裝不平時(shí)，跑高處不跑低處；安裝下托輥不垂直時(shí)輸送帶跑后不跑前。一般以托輥的穩(wěn)定系數(shù)來(lái)衡量跑偏糾正的能力。 一般來(lái)說(shuō)，輸送帶的跑偏范圍不太大，可利用托輥進(jìn)行調(diào)整。可以用托輥進(jìn)行調(diào)整的方法有槽形調(diào)偏托輥、側(cè)托輥、兩節(jié)式“V”形托輥、螺旋側(cè)托輥等托輥組自動(dòng)調(diào)節(jié)方法。 本次設(shè)計(jì)的食品提升皮帶機(jī)屬于小型食品輸送機(jī)，輸送的物料是很輕的糖果，利用以上方法不但會(huì)使結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，而且會(huì)增加設(shè)計(jì)的成本，降低效率。因此，經(jīng)過(guò)比較選擇采用將改向壓輪與防跑偏設(shè)計(jì)相結(jié)合的方法，如圖3-11所示。 這種設(shè)計(jì)的工作原理是當(dāng)輸送帶傳遞轉(zhuǎn)矩出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象時(shí)，改向壓輪的輪槽與輸送帶邊緣凸臺(tái)相配合，控制輸送帶在運(yùn)輸過(guò)程中的竄動(dòng)，防止輸送帶跑偏。 圖3-11 改向壓輪防跑偏設(shè)計(jì)圖 4. 拉緊裝置 張緊裝置是帶式輸送機(jī)的重要組成部分。它的作用是保證輸送帶有足夠的張緊力、補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長(zhǎng)、為輸送帶重新連接作必要的行程準(zhǔn)備等。 隨著運(yùn)輸能力的提高及巷道的延伸,長(zhǎng)運(yùn)距大功率帶式輸送機(jī)對(duì)張緊裝置提出了更高的要求。重錘式、固定式等機(jī)械張緊裝置已難以適應(yīng)要求。可調(diào)張力、實(shí)時(shí)監(jiān)控、響應(yīng)快、安全可靠的自動(dòng)張緊裝置便應(yīng)運(yùn)而生。 輸送帶是橡膠和纖維織品兩者復(fù)合而成的產(chǎn)品。垂錘拉緊裝置在運(yùn)行一段時(shí)間后自動(dòng)下降一段距離，使輸送帶變長(zhǎng)，這說(shuō)明輸送帶發(fā)生了蠕變，在啟動(dòng)、制動(dòng)過(guò)程中也會(huì)發(fā)生蠕變現(xiàn)象，此時(shí)拉緊裝置就必須進(jìn)一步收緊才不會(huì)發(fā)生打沒(méi)現(xiàn)象。 由此可見(jiàn)，拉緊裝置是保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)不可少的重要部件，它的功能如下。 （1）輸送帶在傳動(dòng)滾筒上形成壓力，靠摩擦力將傳動(dòng)滾筒的圓周力傳遞出來(lái)。 （2）控制輸送帶在托輥間的垂度，防止輸送帶在托輥間距內(nèi)過(guò)分松弛而喪失槽形，引起物料和輸送帶跑偏，增加運(yùn)行阻力。 （3）補(bǔ)償輸送帶的彈性伸長(zhǎng)，時(shí)間長(zhǎng)了輸送帶會(huì)自動(dòng)伸長(zhǎng)，而且在過(guò)度工況下發(fā)生永久伸長(zhǎng)。同時(shí)在啟運(yùn)、制動(dòng)時(shí)輸送帶自動(dòng)收緊，可免除機(jī)組振動(dòng)。 （4）為重連接頭提代必要的行程。 （5）在長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)中，拉緊裝置對(duì)其拉力產(chǎn)生重大影響。 拉緊裝置可分為固定拉緊裝置和自動(dòng)拉緊裝置兩大類(lèi)： 1）固定拉緊裝置 固定拉緊裝置分重力拉緊裝置和剛性拉緊裝置。重錘式、水箱式都屬于重力拉緊裝置，重力拉緊裝置始終使輸送帶初拉力保持恒定，在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生上下振動(dòng)，但慣性力很快消失。剛性拉緊裝置有螺旋拉緊、手動(dòng)或電動(dòng)拉緊裝置等幾種，它們的拉緊力是固定不變的，不能自動(dòng)調(diào)整，在安裝后，拉緊一次可運(yùn)行一段時(shí)間，但還要收緊一次，以消除蠕變。固定拉緊裝置的類(lèi)型如下： ①螺旋式張緊裝置 螺旋式張緊裝置利用人力旋轉(zhuǎn)螺桿來(lái)調(diào)節(jié)輸送帶的張力，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊