移動(dòng)式物料輸送機(jī)設(shè)計(jì)【二級(jí)NWG行星齒輪減速器】【V=1m-s H=1m-3m P=1.5kw】【說明書+CAD+SOLIDWORKS+仿真】
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移動(dòng)式物料輸送機(jī)設(shè)計(jì)說明書
學(xué) 院：
專 業(yè)：
姓 名：
學(xué) 號(hào)：
移動(dòng)式物料輸送機(jī)設(shè)計(jì)
摘要
本次設(shè)計(jì)是關(guān)于移動(dòng)式物料輸送機(jī)的設(shè)計(jì)。此輸送機(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。它可以將物料從最初的供料點(diǎn)輸送到最終的卸料點(diǎn)。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。所以此輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。它用于水平運(yùn)輸或傾斜運(yùn)輸。使用非常方便。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)首先對(duì)輸送機(jī)作了簡(jiǎn)單的概述；接著分析了帶式輸送機(jī)的選型原則及計(jì)算方法；然后根據(jù)這些設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與計(jì)算選型方法按照給定參數(shù)要求進(jìn)行選型設(shè)計(jì)；接著對(duì)所選擇的輸送機(jī)各主要零部件進(jìn)行了校核。普通型帶式輸送機(jī)由六個(gè)主要部件組成：傳動(dòng)裝置，機(jī)尾和導(dǎo)回裝置，中部機(jī)架，拉緊裝置以及膠帶。在膠帶輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用方面,目前我國(guó)與國(guó)外先進(jìn)水平相比仍有較大差距,國(guó)內(nèi)在設(shè)計(jì)制造帶式輸送機(jī)過程中存在著很多不足。
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī) 選型設(shè)計(jì) 主要部件
Mobile conveyor design
Abstract
The design is a graduation project about Mobile material handling machines. This is a kind of friction drive conveyor transported the material in a continuous machine. It can feed the material from the initial point of delivery to the final discharge point . It can be the delivery of granular material can also be carried into the delivery of items. Therefore, this conveyor is widely used in various industrial enterprises in the modern. It is used to tilt the level of transport or transport. It uses very convenient. The graduation project first made a brief overview of the conveyor.Next, it is the principles about choose component parts of belt conveyor. After that the belt conveyor abase on the principle is designed. Then, it is checking computations about main component parts. The ordinary belt conveyor consists of six main parts: Drive Unit, Jib or Delivery End, Tail Ender Return End, Intermediate Structure, Loop Take-Up and Belt. At present, we still fall far short of abroad advanced technology in design, manufacture and using. There are a lot of wastes in the design of belt conveyor.
Keyword: belt conveyor; Lectotype Design;main parts
目錄
1.緒論 1
2. 帶式輸送機(jī)概述 2
3. 輸送機(jī)的設(shè)計(jì) 3
3.1 移動(dòng)式物料輸送機(jī)主要部件的選用 3
3.1.1 輸送帶的選型 3
3.1.2 托輥的選型 3
3.2 移動(dòng)式輸送機(jī)主要參數(shù)的確定 4
3.2.1 輸送機(jī)帶速的確定 4
3.2.2 帶寬的確定 4
3.2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇 4
3.2.4 V帶的設(shè)計(jì) 5
3.2.5減速器設(shè)計(jì) 7
4. 結(jié)論 24
5.參考文獻(xiàn) 25
6.致謝 26
III
1.緒論
移動(dòng)式物料輸送機(jī)是連續(xù)運(yùn)行的運(yùn)輸設(shè)備，在冶金、采礦、動(dòng)力、建材等重工業(yè)部門及交通運(yùn)輸部門中主要用來運(yùn)送散狀貨物，如礦石、煤、砂等粉、塊狀物和包裝好的成件物品。移動(dòng)式帶式運(yùn)輸機(jī)不僅具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，工作可靠，操作簡(jiǎn)便，不需專用地基固定便于移動(dòng)，安裝與維護(hù)保養(yǎng)較為容易，運(yùn)輸操作連續(xù)，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小,通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，還可以根據(jù)輸送工藝的要求，用單機(jī)進(jìn)行輸送，或與其它輸送機(jī)組成水平或傾斜的輸送線。
選擇輸送機(jī)這種通用機(jī)械的設(shè)計(jì)作為畢業(yè)設(shè)計(jì)的選題，能培養(yǎng)我們獨(dú)立解決工程實(shí)際問題的能力，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)基本理論和專業(yè)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用，也使我們的設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖能力都得到了全面的訓(xùn)練。
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)
物料輸送機(jī)是廣泛應(yīng)用于物流運(yùn)輸?shù)囊环N常用的物料運(yùn)輸設(shè)備，由于它有著制造成本低、安裝操作簡(jiǎn)便、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。
主要任務(wù)：設(shè)計(jì)一套移動(dòng)式物料輸送機(jī)。
主要參數(shù)：輸送速度1m/s, 高度：1m-3m, 功率：1.5KW
目標(biāo)：
1、掌握物料輸送機(jī)械設(shè)計(jì)方法和步驟；
2、培養(yǎng)學(xué)生查閱技術(shù)資料和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，獨(dú)立完成課題能力；
3、通過計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助分析使學(xué)生得到畢業(yè)前的綜合性鍛煉。
2. 帶式輸送機(jī)概述
帶式輸送機(jī)是現(xiàn)代物料連續(xù)運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，是連續(xù)運(yùn)動(dòng)的無端輸送帶運(yùn)送貨物的機(jī)械,其主要特點(diǎn)是機(jī)身可以很方便的伸縮，設(shè)有儲(chǔ)帶倉(cāng)，機(jī)尾可隨采煤工作面的推進(jìn)伸長(zhǎng)或縮短，結(jié)構(gòu)緊湊，可不設(shè)基礎(chǔ)，直接在巷道底板上鋪設(shè)，機(jī)架輕巧，拆裝十分方便。當(dāng)輸送能力和運(yùn)距較大時(shí)，可配中間驅(qū)動(dòng)裝置來滿足要求。根據(jù)輸送工藝的要求，可以單機(jī)輸送，也可多機(jī)組合成水平或傾斜的運(yùn)輸系統(tǒng)來輸送物料。所以在礦山的井下巷道、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)。然而，由于機(jī)器笨重，設(shè)備故障率高，造成工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，配件投資多等問題。而且，不適用于裝卸地點(diǎn)經(jīng)常變更動(dòng)或用來短途運(yùn)輸及裝卸散料。因此，針對(duì)這種情況提出了一種移動(dòng)式物料輸送機(jī)。這種移動(dòng)式輸送機(jī)運(yùn)用輸送帶的連續(xù)或間歇運(yùn)動(dòng)來輸送各種輕重不同的物品，既可輸送各種散料，也可輸送各種紙箱、包裝袋等單件重量不大的件貨，用途廣泛。具有結(jié)構(gòu)合理、維修方便、不需專用地基固定便于移動(dòng)等特點(diǎn)，并可多點(diǎn)進(jìn)、卸料。
目前，我國(guó)生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。在“八五”期間，通過國(guó)家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項(xiàng)目的實(shí)施，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)呂開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等均填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，并對(duì)帶式輸送機(jī)的減低關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā)，研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。
國(guó)外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展很快，其主要表現(xiàn)在2個(gè)方面：一方面是帶式輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，如高傾角帶輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型；另一方面是帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展，尤其是長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶速等大型帶式輸送機(jī)已成為發(fā)展的主要方向，其核心技術(shù)是開發(fā)應(yīng)用于了帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)，提高了帶式輸送機(jī)的運(yùn)行性能和可靠性。［1］
3. 輸送機(jī)的設(shè)計(jì)
3.1 移動(dòng)式物料輸送機(jī)主要部件的選用
3.1.1 輸送帶的選型
輸送帶是輸送機(jī)中最昂貴、耐久性最差的部件，在輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，輸送帶受到各種不同性質(zhì)和大小的裁荷作用，處在極復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài)下。輸送帶最典型的損壞形式有：工作面層和邊緣磨損；受大塊礦巖沖擊作用引起擊穿、撕裂和剝離；芯體通過短笛和托輥組受反復(fù)彎曲應(yīng)力引起疲勞；在環(huán)境介質(zhì)作用下，引起強(qiáng)度指標(biāo)降低和老化等等。計(jì)算表明，輸送帶的費(fèi)用約占輸送機(jī)全部設(shè)備費(fèi)用的一半。因此，根據(jù)輸送機(jī)的使用條件；選擇合適的輸送帶，并在運(yùn)行中加強(qiáng)維護(hù)管理，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)提高輸送機(jī)工作效率，降低輸送機(jī)生產(chǎn)成本具有重要意義。對(duì)于帶式輸送機(jī)，常用的輸送帶有橡膠帶(圖3—11)和塑料帶(圖3—12)兩種。橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度在-10～+ 400C之間，物料溫度不得超過+500C。當(dāng)溫度超過500C以后，膠帶的彈性開始消失，如溫度過低時(shí)，膠帶就變硬發(fā)生裂紋。溫度超過+900C時(shí)，應(yīng)使用防火輸送帶；溫度低于-15～-550C時(shí)應(yīng)使用抗寒輸送帶。
本輸送機(jī)選用帶寬為300mm的橡膠帶
圖3-11 橡膠帶的結(jié)構(gòu) 圖3-12 塑料帶的結(jié)構(gòu)
3.1.2 托輥的選型
托輥是帶式輸送機(jī)的輸送帶及貨載的支承裝置。托輥隨輸送帶的運(yùn)行而轉(zhuǎn)動(dòng)，以減小輸送機(jī)的運(yùn)行阻力。托輥質(zhì)量的好壞取決帶式輸送機(jī)的使用效果，特別是輸送帶的使用壽命。而托輥的維修費(fèi)用成為帶式輸送機(jī)運(yùn)營(yíng)費(fèi)用的重要組成部分。所以要求托輥：結(jié)構(gòu)合理，經(jīng)久耐用，回轉(zhuǎn)阻力系數(shù)小，密封可靠，灰塵、煤粉不能進(jìn)入軸承，從而使輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)阻力小、節(jié)省能源、延長(zhǎng)使用壽命。
托輥分鋼托輥和塑料托輥兩種。鋼托輥多由無縫鋼管制成。托輥輥?zhàn)又睆脚c輸送帶寬度有關(guān)。通用固定式輸送機(jī)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中，帶寬B為800mm以下的輸送機(jī)，選用托輥直徑為φ89mm；帶寬1000—1400mm選用輥?zhàn)又睆綖棣?08mm。
托輥按用途又可分為槽形托輥、平形托輥、緩沖托輥和調(diào)心托輥，如圖3—13、3-14、3—15所示。本設(shè)計(jì)選用φ89mm的平行托輥。
圖3-13 槽形和平形上托輥
(a)槽形托輥、(b)平形托輥
圖3-14 緩沖托輥
(a)橡膠面式緩沖托輥、(b)彈簧板式托輥
圖3-15 調(diào)心托輥
3.2 移動(dòng)式輸送機(jī)主要參數(shù)的確定
3.2.1 輸送機(jī)帶速的確定
根據(jù)任務(wù)書所給的條件確定移動(dòng)式輸送機(jī)的帶速為1m/s。
3.2.2 帶寬的確定
根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)選取帶寬為300mm。［2］
3.2.3 電動(dòng)機(jī)的選擇
電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的要求而選定，一般情況下電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不低500r/min，因?yàn)楣β室欢〞r(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速低，其尺寸愈大，價(jià)格愈貴，而效率低。若電機(jī)的轉(zhuǎn)速高，則極對(duì)數(shù)少，尺寸和重量小，價(jià)格也低。本設(shè)計(jì)皮帶機(jī)所采用的電動(dòng)機(jī)的總功率為3kw，所以需選用功率為3kw的電機(jī)，擬采用Y100L-2型電動(dòng)機(jī)，該型電機(jī)性能良好，可以滿足要求。
查《運(yùn)輸機(jī)械設(shè)計(jì)選用手冊(cè)》，它的主要性能參數(shù)如下表：［2］
表3-1 電動(dòng)機(jī)參數(shù)表
型號(hào)
額定功率kw
滿 載
轉(zhuǎn)速r/min
電流A
效率％
功率因數(shù)
Y100L-2
3
2880
6.4
82.0
0.87
起動(dòng)電流/額定電流
起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩
重量kg
7.0
2.3
2.2
34
3.2.4 V帶的設(shè)計(jì)［3］
(1) 確定計(jì)算功率
查表8-7得工作情況系數(shù)KA=1.1，故
Pca=KAP=1.1╳3=3.3kW
(2) 選擇V帶的帶型
根據(jù)Pca，n由機(jī)械設(shè)計(jì)書上圖8-11選用A型
(3) 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗(yàn)算帶速v
確定帶輪直徑 ,
由表8-6,8-8選取小帶輪直徑 =90mm
驗(yàn)算帶速v 由式8-13
因?yàn)?m/s＜v＜30m/s，故帶速適合。
從動(dòng)帶輪直徑
（4）確定中心距和帶長(zhǎng)
按式
得 取
按式(8-22)計(jì)算帶的基礎(chǔ)準(zhǔn)長(zhǎng)度
查表8-2取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1800mm
按式(8-23)計(jì)算實(shí)際中心距a
按式（8-24）確定中心距調(diào)整范圍
中心距的變化范圍為417～741mm
（5）驗(yàn)算小帶輪包角α1
由式得
（6）確定V帶根數(shù)Z
1、由=90mm和n=2880r/min，查表8-4a得單根V帶的額定功率分別為1.69kW。查表8-4b得單根V帶的額定功率的增量ΔP=0.042kW。由表8-5查得，由表8-2查得于是
2、計(jì)算V帶根數(shù)Z，由式
取Z=2根
（7）計(jì)算單根V帶初拉力F0，由表8-3得q=1kg/m。
應(yīng)使實(shí)際初拉力大于1208N。
（8）計(jì)算對(duì)軸的壓力Fp，由式
3.2.5減速器設(shè)計(jì)
（1）選取行星齒輪減速器的傳動(dòng)類型和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
根據(jù)設(shè)計(jì)要求行星齒輪減速器有傳遞功率高、傳動(dòng)比較大、工作環(huán)境要求不高等特點(diǎn)。故采用雙級(jí)NWG行星齒輪傳動(dòng)。此行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適用于任何工況下的大小功率的傳動(dòng)。傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3-21所示：
圖3-21 行星齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)圖
(2)計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比
1 計(jì)算總傳動(dòng)比i
驅(qū)動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速r/min
總傳動(dòng)比i = n1/nw
n1=n/iv，取iv = 2
所以總傳動(dòng)比i =37.6
2 分配傳動(dòng)比［4］
查表得：高速級(jí)（Ⅰ表示）齒輪齒數(shù)為：
ZaⅠ=19，ZcⅠ=50，ZbⅠ=119
傳動(dòng)比為iⅠ=7.26
低速級(jí)（Ⅱ表示）齒輪齒數(shù)為：
ZaⅡ=19，ZcⅡ=29，ZbⅡ=77
傳動(dòng)比為iⅡ=5.05
(3)齒輪設(shè)計(jì)
1 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)［3］［4］
1）高速級(jí)計(jì)算
Ta=9550×Pca/ n1=9550×3.3/1371.4=23N·m
查載荷不均勻系數(shù)為1.1，綜合載荷系數(shù)為K=2
齒數(shù)比為u= ZcⅠ/ ZaⅠ=2.632
太陽輪和行星輪的材料為20CrMnTi,經(jīng)滲碳淬火處理, 齒面硬度為50～60HRC，σHlim=1222MPa。內(nèi)齒輪材料為42CrMo,這種材料經(jīng)過正火和調(diào)質(zhì)處理，以獲得相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和硬度等力學(xué)性能。調(diào)質(zhì)硬度為220HB。
齒寬系數(shù)Φa=0.5
a-c中心距：a≥=50.2mm
模數(shù)m=2a/（ZcⅠ+ ZaⅠ）=1.45
取m=2
實(shí)際中心距a=m/2（ZcⅠ+ ZaⅠ）=69mm
表3-2 高速級(jí)齒輪的幾何尺寸
ZaⅠ
ZcⅠ
ZbⅠ（內(nèi)齒輪）
分度圓直徑d=mz/mm
38
100
238
齒頂圓直徑da=m（z+2）/mm
42
104
da=m（z-2）=234
齒根圓直徑df=d-2.5m/mm
33
95
df=d+-2.5m=243
齒頂高h(yuǎn)a=m/mm
2
2
ha=（ha＊-Δha＊）m=1.87
齒根高h(yuǎn)f=1.25m/mm
2.5
2.5
hf=（ha＊+c＊）m=2.5
齒高h(yuǎn)=2.25m/mm
4.5
4.5
h =ha +hf=4.37
齒寬b=Φa×d/mm
19(取40)
50
119（取45）
Δha＊= ha＊2/ztan2α=0.063
2）低速級(jí)計(jì)算
Ta′ =Ta×iⅠ×ηⅠ
ηⅠ=1-ΦH/（1+∣iHba∣）=0.9966
所以Ta′=166.4 N·m
查載荷不均勻系數(shù)為1.1，綜合載荷系數(shù)為K=2
齒數(shù)比為u= ZcⅡ/ ZaⅡ=1.53
太陽輪和行星輪的材料為20CrMnTi,經(jīng)滲碳淬火處理，齒面硬度為50～60HRC，
σHlim=1222MPa。內(nèi)齒輪材料為42CrMo，調(diào)質(zhì)硬度為217-259HRC。齒寬系數(shù)Φa=0.5
a-c中心距：a≥=81mm
模數(shù)m=2a/（ZcⅠ+ ZaⅠ）=3.4
取m=4
實(shí)際中心距a=m/2（ZcⅠ+ ZaⅠ）=96mm
表3-3 低速級(jí)齒輪的幾何尺寸：
ZaⅠ
ZcⅠ
ZbⅠ（內(nèi)齒輪）
分度圓直徑d=mz/mm
76
116
308
齒頂圓直徑da=m（z+2）/mm
84
124
da=m（z-2）=300
齒根圓直徑df=d-2.5m/mm
66
106
df=d+-2.5m=318
齒頂高h(yuǎn)a=m/mm
4
4
ha=（ha＊-Δha＊）m=3.6
齒根高h(yuǎn)f=1.25m/mm
5
5
hf=（ha＊+c＊）m=5
齒高h(yuǎn)=2.25m/mm
9
9
h=ha +hf=8.6
齒寬b=Φa×d/mm
38(取40)
58?。?0）
154（取50）
Δha＊= ha＊2/ztan2α=0.098
2 齒輪強(qiáng)度校核［3］
校核齒面接觸應(yīng)力的強(qiáng)度計(jì)算，大小齒輪的計(jì)算接觸應(yīng)力中的較大值均小于其相應(yīng)的許用接觸應(yīng)力，即＜
1)高速級(jí)齒輪強(qiáng)度校核
太陽輪-行星輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度校核
考慮到由齒輪嚙合外部因素引起的附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)，它與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的特性，軸和連軸器系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度以及運(yùn)行狀態(tài)有關(guān)。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》書，查表10-2得使用系數(shù)=1。
動(dòng)載荷系數(shù)
考慮齒輪的制造精度，運(yùn)轉(zhuǎn)速度對(duì)輪齒內(nèi)部附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)，查圖10-8得動(dòng)載系數(shù)=1.062
齒向載荷分布系數(shù)
查表10-4，用插值法得=1.323
齒間載荷分配系數(shù)、
齒間載荷分配系數(shù)是考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)齒輪間載荷分布不均勻影響的系數(shù)。它與齒輪的制造誤差，齒廓修形，重合度等因素有關(guān)。查表可得=1 ，=1
行星齒輪間載荷分配不均勻系數(shù)
考慮在各個(gè)行星齒輪間載荷分配不均勻?qū)X接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。它與行星架和齒輪及箱體精度，齒輪傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)。查表取 =1.1
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
考慮到節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響。并將分度圓上的切向力折算為節(jié)圓上的法向力的系數(shù)。根據(jù)，取為2.495
彈性系數(shù)
考慮材料彈性模量E和泊松比對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)，查表10-6可得為 189.80
重合度系數(shù)
考慮重合度對(duì)單位齒寬載荷的影響，而使計(jì)算接觸應(yīng)力減小的系，故取0.885
螺旋角系數(shù)
考慮螺旋角造成的接觸線傾斜對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。，取為1
最小安全系數(shù)，
考慮齒輪工作可靠性的系數(shù)，齒輪工作的可靠性要求應(yīng)根據(jù)重要程度，使用場(chǎng)合等。取=1
接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)
考慮齒輪壽命小于或大于持久壽命條件循環(huán)次數(shù)時(shí)，它與一對(duì)相嚙合齒輪的材料，熱處理，直徑，模數(shù)和使用潤(rùn)滑劑有關(guān)。
取=1.017，=1.066
潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，，
齒面間的潤(rùn)滑油膜影響齒面的承載能力。查表可得=1，=0.967, =0.885
齒面工作硬化系數(shù)，接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)
考慮到經(jīng)光整加工的硬齒面的小齒輪在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中對(duì)調(diào)質(zhì)剛的大齒輪產(chǎn)生冷作硬化。還考慮因尺寸增大使材料強(qiáng)度降低的尺寸效應(yīng)因素的系數(shù)。故選=1，=1
根據(jù)公式計(jì)算高速級(jí)外嚙合齒輪副中許用接觸應(yīng)力[10]，即太陽輪的 =1384
行星輪的=1238
因?yàn)楦咚偌?jí)外嚙合齒輪副中
，經(jīng)計(jì)算可得
則， 滿足接觸疲勞強(qiáng)度條件。
太陽輪-行星輪傳動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度校核
名義切向力
已知，=3和=38mm,
得
齒向載荷分布系數(shù)
查圖10-13得齒向載荷分布系數(shù)=1.278
齒間載荷分配系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)可查表=1.198
行星齒輪間載荷分配系數(shù)
行星齒輪間載荷分配系數(shù)按公式計(jì)算
齒形系數(shù)
查表10-5可得，=2.850, =2.310
應(yīng)力校正系數(shù)
查表10-5可得=1.545, =1.700
重合度系數(shù)
查表可得
螺旋角系數(shù)
計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力
=24
=22
計(jì)算許用齒根應(yīng)力
已知齒根彎曲疲勞極限
查得最小安全系數(shù)=1.4
查表=2，
查表齒根圓角敏感系數(shù)，
相對(duì)齒根表面狀況系
許用應(yīng)力, 因此；，滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。
行星輪-內(nèi)齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度校核
高速級(jí)內(nèi)嚙合齒輪副中彎曲強(qiáng)度校核可以忽略，主要表現(xiàn)為接觸強(qiáng)度的計(jì)算，校核上與高速級(jí)外嚙合齒輪副中的強(qiáng)度相似。選擇=1.163，=1.184, =189.8, =1, =2.495, =1.271,=0.844，=1.075, =1.129, =1, =1,=0.967,=0.927, =0.85, =0.800,=1, =1,=1,=1, =1
計(jì)算行星齒輪的許用應(yīng)力為
=1249
計(jì)算內(nèi)齒輪的接觸許用應(yīng)力
=423
而==125
則＜423
滿足接觸強(qiáng)度的條件。
2） 低速級(jí)齒輪強(qiáng)度校核
太陽輪-行星輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度校核
使用系數(shù)。
查表10-2得使用系數(shù)=1
動(dòng)載荷系數(shù)
查圖10-8得動(dòng)載系數(shù)=1.011
齒向載荷分布系數(shù)
查表10-4，得=1.206
齒間載荷分配系數(shù)、
查表可得=1 ，=1
行星齒輪間載荷分配不均勻系數(shù)
查表取 =1.1
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
=2.495
彈性系數(shù)
查表10-6可得為 189.80
重合度系數(shù)
螺旋角系數(shù)
，取
最小安全系數(shù)，
=1
接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)
=1.145，=1.158
潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)，，
查表可得，，
齒面工作硬化系數(shù)，接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)
=1，=1
太陽輪的 =1669
行星輪的=1441
因?yàn)楦咚偌?jí)外嚙合齒輪副中
，經(jīng)計(jì)算可得
則， 滿足接觸疲勞強(qiáng)度條件。
太陽輪-行星輪傳動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)度校核
名義切向力
已知，=3和=72mm,
得
齒向載荷分布系數(shù)
查圖10-13得齒向載荷分布系數(shù)=1.166
齒間載荷分配系數(shù)
齒間載荷分配系數(shù)可查表=1
行星齒輪間載荷分配系數(shù)
行星齒輪間載荷分配系數(shù)按公式計(jì)算
齒形系數(shù)
查表10-5可得，=2.850, =2.550
應(yīng)力校正系數(shù)
查表10-5可得=1.545, =1.619
重合度系數(shù)
查表可得
螺旋角系數(shù)
計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力
=24
=22
計(jì)算許用齒根應(yīng)力
已知齒根彎曲疲勞極限
查得最小安全系數(shù)=1.4
查表=2，
查表齒根圓角敏感系數(shù)，
相對(duì)齒根表面狀況系
許用應(yīng)力, 因此；，滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。
行星輪-內(nèi)齒輪傳動(dòng)接觸疲勞強(qiáng)度校核
低速級(jí)內(nèi)嚙合齒輪副中彎曲強(qiáng)度校核可以忽略，主要表現(xiàn)為接觸強(qiáng)度的計(jì)算，校核上與高速級(jí)外嚙合齒輪副中的強(qiáng)度相似。選擇=1.016，=1.16,3 =189.8, =1, =2.495, =1.067,=0.853，=1.17,3 =1.240, =1, =1,=0.950,=0.9, =0.964, =0.930,=153, =531,=1,=1, =1
計(jì)算行星齒輪的許用應(yīng)力為
=1683
計(jì)算內(nèi)齒輪的接觸許用應(yīng)力
=604
而==168
則＜604
滿足接觸強(qiáng)度的條件。
（4）軸的設(shè)計(jì)
1輸入端
1）確定軸徑
根據(jù)行星齒輪傳動(dòng)的工作特點(diǎn)，傳遞功率的大小和轉(zhuǎn)速的高低情況，首先確定中心齒輪的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樗闹睆捷^小，所以采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)形式；即將中心齒輪與輸入軸連成一體。
按公式d0min=（查表15-3,取A=110）［3］
試取為30mm,同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了便于軸上的零件的裝拆，將軸做成階梯形。如圖3-22所示
圖3-22 輸入軸
圖3-23 輸入軸
如圖3-23,從左端開始確定直徑，該軸段1為齒輪軸，所以該段直徑為30mm。2段裝軸承6208，為了便于安裝，取2段為40mm。2段左端用軸肩定位，軸肩的高度為4mm，直徑為35mm。3段應(yīng)與密封毛氈的尺寸同時(shí)確定，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用JB/ZQ4606-1986中d=36mm的毛氈圈，故取3段36mm。4段直徑和1段一樣為30mm。
2）軸的強(qiáng)度校核［5］
受力分析
軸上的扭矩 T=20N·m
圓周力
徑向力
垂直面支反力
水平面支反力
求危險(xiǎn)截面彎矩，并繪制彎矩圖
垂直面［圖3-24（b）］
水平面［圖3-24（c）］
合成彎矩［圖3-25（d）］
做扭矩圖［圖3-26（e）］
T=20N·m
由圖可知危險(xiǎn)截面在A軸承的左邊
強(qiáng)度校核
由軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得
因此 ＜，故安全。
圖3-24 軸的受力分析圖
2輸出端
1）確定軸徑
根據(jù)d0min=
帶有單鍵槽，作為輸出軸。取為80mm，選擇22X110的鍵槽。再到臺(tái)階為90mm。輸出連接軸為80mm，選擇22X100的鍵槽。如圖3-25、圖3-26所示
圖3-25 輸出軸
圖3-26 輸出軸
（5）內(nèi)齒輪的設(shè)計(jì)
內(nèi)齒輪采用螺釘與箱體連接起來，從而可以將其固定。如圖3-27、圖3-28所示
圖3-27 高速級(jí)內(nèi)齒輪 圖3-28低速級(jí)內(nèi)齒輪
（6）行星齒輪設(shè)計(jì)
行星齒輪采用帶有內(nèi)孔結(jié)構(gòu)，它的齒寬應(yīng)該加大，以保證該行星齒輪與中心齒輪的嚙合良好，同時(shí)還應(yīng)保證其與內(nèi)齒輪和行星齒輪相嚙合。在每個(gè)行星齒輪的內(nèi)孔中，可安裝兩個(gè)滾動(dòng)軸承來支撐著。如圖3-29、圖3-30所示
圖3-29 高速級(jí)行星輪 圖3-30低速級(jí)行星輪
而行星齒輪的軸在安裝到行星架的側(cè)板上之后，還采用了軸套進(jìn)行定位。
（7）行星架的設(shè)計(jì)
一個(gè)結(jié)構(gòu)合理的行星架應(yīng)是外廓尺寸小，質(zhì)量小，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，動(dòng)平衡性好，能保證行星齒輪間的載荷分布均勻，而且具有良好的加工和裝配工藝。對(duì)于齒輪傳動(dòng)比時(shí)，選擇雙側(cè)板整體式轉(zhuǎn)臂。因?yàn)樾行驱X輪的軸承一般安裝在行星齒輪的輪緣內(nèi)。行星架作為行星齒輪傳動(dòng)的輸出基本構(gòu)件時(shí)，承受的外轉(zhuǎn)矩最大。如圖3-31、3-32所示。
圖3-31 高速級(jí)行星架 圖3-32 低速級(jí)行星架
（8）箱體的設(shè)計(jì)［6］
按照行星傳動(dòng)的安裝類型的不同，該行星減速器選用臥式的，為整體鑄造機(jī)體，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，能有效多用于專用的行星齒輪傳動(dòng)中，鑄造機(jī)體應(yīng)盡量的避免壁厚突變，應(yīng)設(shè)法減少壁厚差，以免產(chǎn)生疏散等鑄造缺陷。材料選為灰鑄鐵。
（9）軸承、螺釘及附件的選用［7］
軸承的選擇：根據(jù)軸的內(nèi)徑選擇輸入軸承為GB/T276-1994中的型號(hào)為6208，內(nèi)徑為40mm ，外徑為80mm的深溝球軸承。行星齒輪中的軸承為滾針軸承，內(nèi)徑為50mm,外徑為55mm 。行星齒輪2中的軸承為滾針軸承，內(nèi)徑為50mm，外徑為80mm。輸出軸承為GB/T276-1994的深溝球軸承，內(nèi)徑為100mm，外徑為180mm，型號(hào)6220。
螺釘?shù)倪x擇：大多緊固螺釘選擇六角螺釘。吊環(huán)的設(shè)計(jì)參照標(biāo)準(zhǔn)。通氣塞的設(shè)計(jì)
參照設(shè)計(jì)手冊(cè)自行設(shè)計(jì)。以及油標(biāo)的設(shè)計(jì)根據(jù)GB1161-89的長(zhǎng)形油標(biāo)的參數(shù)來設(shè)計(jì)。
（10）密封和潤(rùn)滑
行星齒輪減速器采取飛濺油潤(rùn)滑的方式，通過內(nèi)齒輪和行星齒輪的傳動(dòng)把油甩起來，帶到零件的各個(gè)部分。在輸入軸的前機(jī)蓋上有兩個(gè)通油孔，便與油入軸承。在油標(biāo)中顯示油位，便于即時(shí)補(bǔ)油。密封的方式為采用氈圈式密封。簡(jiǎn)單低廉。但接觸面的摩擦損失大，因而功能耗大，使用期限短。
（11）運(yùn)動(dòng)仿真
行星齒輪減速器裝配完成后，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真設(shè)計(jì)，利用Solidworks中制作動(dòng)畫的模式讓行星減速器運(yùn)動(dòng)起來。把旋轉(zhuǎn)馬達(dá)安裝在輸入軸上，設(shè)置其轉(zhuǎn)速為，通過設(shè)置，輸入軸上的齒輪帶動(dòng)行星齒輪繞著中心齒輪公轉(zhuǎn)，又繞著行星軸自轉(zhuǎn)。同時(shí)轉(zhuǎn)臂1進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。通過齒輪的傳動(dòng)，帶動(dòng)了輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。最后保存為AVI的格式動(dòng)畫，可以對(duì)外輸出。
圖3-33 輸入軸的角速度 圖3-34 輸出軸的角速度
根據(jù)公式可算出輸入軸與輸出軸的角速度。
輸入軸
輸出軸
與上圖顯示的角速度相比誤差不大。
4. 結(jié)論
這次設(shè)計(jì)的主要成果為：
（1）熟練地掌握了輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)、原理和功能，了解了國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。
（2）了解輸送機(jī)在使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題。
（3）與普通齒輪減速器相比行星輪系減速器具有體積小、重量輕、效率高及傳遞功率范圍大等優(yōu)點(diǎn)，用行星輪系減速器代替普通齒輪減速器。
（4）了解行星減速器的裝配和行星減速器的工作原理。
存在的主要問題：
（1）對(duì)部分零件的結(jié)構(gòu)尺寸和安裝尺寸掌握的不夠準(zhǔn)確。
（2）行星減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有一些不切實(shí)際的地方。
進(jìn)一步研究的建議：
（1）根據(jù)實(shí)際情況對(duì)輸送機(jī)整體進(jìn)行簡(jiǎn)化，減小輸送機(jī)的重量和體積。
（2）對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使各部分的功能達(dá)到最優(yōu)。
5.參考文獻(xiàn)
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6.致謝
經(jīng)過半年的忙碌，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲，在這段時(shí)間中由于知識(shí)跨度較大，要求高，我在設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)顯得很欠缺，所以遇到了很多困難。在設(shè)計(jì)過程中導(dǎo)師給了我很大的幫助。首先要感謝的是我的導(dǎo)師金教授。金教授平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料、設(shè)計(jì)草案的確定和修改、中期檢查、后期詳細(xì)設(shè)計(jì)等整個(gè)過程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是金教授仍然細(xì)心地糾正設(shè)計(jì)過程中的錯(cuò)誤，讓我少走了很多彎道。除了敬佩金教授的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作
此外，我還要感謝的是在大學(xué)期間給我授過課的老師，正是他們出色的工作使我掌握了較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)。最后，感謝我班的同學(xué)們和我的家人。在遇到挫折時(shí)，是他們給了我信心與前進(jìn)的動(dòng)力。感謝所有關(guān)心和幫助過我的人。
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