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中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書
學(xué)生姓名
紀(jì)珊珊
學(xué)號
05208302
班 級
08機(jī)制三班
指導(dǎo)教師
李紀(jì)剛
職稱
副教授
單 位
河北農(nóng)業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計題目
帶式輸送機(jī)傳動裝置設(shè)計
畢業(yè)論文主要內(nèi)容和要求：
設(shè)計帶式輸送機(jī)，輸送機(jī)總長60米，帶寬800mm,輸送物料60公斤每米，傳輸速度0--1米每秒可調(diào)，繪制總體裝配圖及主要零部件圖。撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
畢業(yè)設(shè)計主要參考資料：
畢業(yè)設(shè)計應(yīng)完成的主要工作：
通過查閱資料，調(diào)研等完成開題報告、文獻(xiàn)綜述、英文翻譯等前期工作。繪制總體裝配圖及主要零部件圖，撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。
畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度安排：
序號
畢業(yè)設(shè)計（論文）各階段內(nèi)容
時間安排
備注
1
搜集相關(guān)資料，撰寫開題報告
2月15日—2月25日
2
總體計算和傳動件參數(shù)計算，軸與軸系零件的設(shè)計
2月26日—3月10日
3
軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核與草圖繪制
3月11日—3月25日
4
裝配圖、零件圖的繪制、計算說明書編寫
3月26日—5月7日
課題信息：
課題性質(zhì)： 設(shè)計R 論文□ ?
課題來源： 教學(xué)□ 科研□ 生產(chǎn)□ 其它R
發(fā)出任務(wù)書日期：
指導(dǎo)教師簽名：
年 月 日
教研室意見：
教研室主任簽名：
年 月 日
學(xué)生簽名：
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計外文資料翻譯
系 別： 工程技術(shù)系
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
姓 名： 紀(jì)珊珊
學(xué) 號： 05208302
2012年 3 月 20日
TBM隧道挖掘機(jī)仿真運(yùn)動
虛擬現(xiàn)實是一種多功能性、互動性、浸沒感的技術(shù)。作為一種先進(jìn)的工程
設(shè)計技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VRT)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于大型礦山機(jī)械設(shè)計和制造。
該系統(tǒng)是基于Mockup2000i2 軟件的。本文將對隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）進(jìn)行詳細(xì)的
分析。此外，TMB 的運(yùn)動仿真（功能）已經(jīng)可以在Mockup2002i2 軟件上成功運(yùn)行了。第一步，我們使用CATIA 軟件設(shè)計出TBM 的各個部分，并在CATIA 中完成裝配。第二步，使用THEOREM 軟件將CATIA 環(huán)境下的TBM 轉(zhuǎn)換成能在DIVISIONMOCKUP2000i2 環(huán)境中打開的格式。
在傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計和制造過程中，首先要完成設(shè)計過程和制定計劃，然后進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計。在設(shè)計工作完成之后，需要制造實體樣機(jī)進(jìn)行測試。為了檢驗設(shè)計成果，有時這些測試甚至具有破壞性。當(dāng)找到了實體樣機(jī)的缺陷時，工程師們需要檢查設(shè)計方案，重新制造樣機(jī)。然后，工程師們可以進(jìn)一步進(jìn)行檢驗。只有通過多次周而復(fù)始的設(shè)計修正，包括設(shè)計、生產(chǎn)樣機(jī)、測試，最終產(chǎn)品的性能才會滿足用戶的要求。設(shè)計制造的過程耗時久，該問題在設(shè)計復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)時更為突出。傳統(tǒng)的設(shè)計過程，不僅拖延設(shè)計周期，而且也無法適應(yīng)市場的快速響應(yīng)機(jī)制。因此，傳統(tǒng)意義上的機(jī)械設(shè)計制造，會增加企業(yè)設(shè)計和生產(chǎn)成本，并且推遲了新產(chǎn)品進(jìn)入市場的時間。虛擬現(xiàn)實技術(shù)(VRT)是一門多功能、交互性強(qiáng)和可浸入的技術(shù)，它能形成產(chǎn)品的仿真圖像和模型的三維圖像。計算機(jī)設(shè)計出的產(chǎn)品模型叫做數(shù)字化實體(DMU)。通過操作者和諸多外圍設(shè)備的相互配合，可現(xiàn)實復(fù)雜產(chǎn)品的顯示、動態(tài)分析和裝配仿真。它可以產(chǎn)生視覺、聽覺以及其他反饋，讓人感覺和真實世界一樣。作為一種先進(jìn)的設(shè)計理念，虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)械設(shè)計與制造領(lǐng)域?qū)嵱眯詮?qiáng)。作為大型的礦山機(jī)械設(shè)備，隧道掘進(jìn)機(jī)(TBM)包含諸多領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)，例如機(jī)械、電力、液壓控制等。TBM 的設(shè)計和分析涉及了機(jī)械、電子、液壓和控制等技術(shù)領(lǐng)域，需要有一個綜合的開發(fā)和分析平臺。傳統(tǒng)的樣機(jī)開發(fā)模式，不能很好地滿足像TBM 一樣復(fù)雜的產(chǎn)品。用虛擬樣機(jī)技術(shù)開發(fā)、設(shè)計TMB，能有效地克服傳統(tǒng)的研究和設(shè)計方法上的缺陷，降低開發(fā)成本,縮短測試周期，加快TBM 研究和發(fā)展過程。
在CATIA 軟件的環(huán)境中，零件設(shè)計模塊通常結(jié)合物理、幾何學(xué)特性構(gòu)造TBM 三維參數(shù)模型。TBM 的裝配主要包括切割輪、盾尾、切割機(jī)、螺旋輸送機(jī)、出泥口、切割環(huán)、驅(qū)動盒、支撐環(huán)、中心回轉(zhuǎn)接頭等組件。在構(gòu)造TBM 模型的過程中，為了在Mockup 環(huán)境下仿真的方便，必須選擇合適的坐標(biāo)系，使之與TBM 裝備體的大方向一致。我們在CATIA 環(huán)境下完成了TBM 各部分零件的制造，進(jìn)行組裝后完成TBM 完整原型的設(shè)計。圖2 即為TBM 在CATIA 環(huán)境下的三維實體模型。
當(dāng)模型文件格式用 Theorem10.0 軟件轉(zhuǎn)換成Mockup2000i2 能使用的格式之后，我們就可以建立初步的虛擬原型了。為了能快速瀏覽TBM 的相關(guān)主視圖，Mockup2000i2 軟件中的攝像頭和地標(biāo)必須創(chuàng)建快捷方式。同時，我們進(jìn)行材料和光線的設(shè)置以便得到更真實的效果。
為了讓觀察者在坐標(biāo)中保持方向感，我們?yōu)門BM 添加了網(wǎng)格背景。同時增加了運(yùn)動和裝配等動態(tài)效果，使得TBM 原型看起來更真實。在Mockup2000i2 工具欄中使用運(yùn)動干涉檢測，可以進(jìn)一步顯示TBM 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并檢查各部分裝配體之間的干涉情況。圖3為創(chuàng)建的TBM 的虛擬樣機(jī)，
TBM 的工作順序：切割輪轉(zhuǎn)動→32 個圓筒活塞缸向前推進(jìn)，出泥口打開，并開啟螺旋運(yùn)輸機(jī)(一個周期之后)→切割輪停止運(yùn)行，關(guān)上出泥口；分部安裝機(jī)械將第一個部件抬升，移動，翻轉(zhuǎn)并推到正確的位置→推動與第一個部件相對應(yīng)的圓筒活塞向后縮進(jìn)，并沖擊已固定第一個部件→分部安裝機(jī)械開始對第二個部件進(jìn)行操作(步驟同上)。當(dāng)一個裝配周期完成之后，支撐各個部件的圓筒活塞就開始下一個循環(huán)工作。轉(zhuǎn)換過程中的日期是從CATIA 系統(tǒng)獲得并用于Mockup2000i2 的翻譯，在此期間，所有由CATIA 系統(tǒng)創(chuàng)建的約束信息是無效的。由于新的約束需要在運(yùn)動仿真測試前確定，所以，我們要為所有的TBM 移動零件定義約束。
在Mockup2000i2 中創(chuàng)建的性能函數(shù)必須用于增加支點(diǎn)，以及簡單運(yùn)動仿真系統(tǒng)中旋轉(zhuǎn)中心軸的旋轉(zhuǎn)和直線運(yùn)動的方向。同時，功能仿真能夠被屬性所執(zhí)行、添加事件和編輯操作參數(shù)。最后，將所有的運(yùn)動與接下來的動作聯(lián)系在一起，以實現(xiàn)每個零件在工作順序每部分的連續(xù)動作。此外，在零件屬性的高級選項中預(yù)先定義的熱鍵用來觸發(fā)零件功能模擬的運(yùn)動。在運(yùn)動仿真中創(chuàng)建的簡單運(yùn)動部分有：切割輪的旋轉(zhuǎn)，推動氣缸活塞的推進(jìn)運(yùn)動，螺旋輸送機(jī)械中螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)推進(jìn)運(yùn)動，驅(qū)動箱和主軸承的轉(zhuǎn)動，出泥門的打開/關(guān)閉等。
對于具有復(fù)雜運(yùn)動關(guān)系的零件，為了實現(xiàn)仿真，需要在裝配根目錄中創(chuàng)建虛擬零件。根據(jù)仿真需要，許多子零件也需要創(chuàng)建在你剛創(chuàng)建的虛擬零件之下。對于剛創(chuàng)建的虛擬零件，為了實現(xiàn)零件的綜合運(yùn)動仿真，將添加虛擬參數(shù)和虛擬事件，并編輯好參數(shù)。這里需要注意虛擬零件并不是真正的零件，所以需要指定運(yùn)動零件的初始位置路徑。此外，需要在零件屬性的高級選項中定義熱鍵，來觸發(fā)虛擬零件的運(yùn)動。在運(yùn)動仿真中的綜合運(yùn)動部分有: 五個片段的吊裝、平移、旋轉(zhuǎn)，徑向運(yùn)動；壁架中片段安裝機(jī)器的往復(fù)直線運(yùn)動；片段安裝機(jī)器的快速定向圓周旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；氣缸活塞的提升和下降運(yùn)動
隨著各種各樣的周邊設(shè)備，諸如立體眼鏡、手套系統(tǒng)、3D 鼠標(biāo)、顯示器 PC和動作捕捉器，我們可以進(jìn)入TBM 虛擬樣機(jī)的內(nèi)部任何地方進(jìn)行檢查。通過安裝使用干涉查詢工具,建立查詢的名字和查詢的類型, 我們可以測試各安裝組件之間有無沖突。
虛擬的TBM 樣機(jī)中添加了“*.WAV”格式的音頻文件，此外，還設(shè)置一個新的環(huán)境變量，這樣虛擬樣機(jī)在工作狀態(tài)中的聲音效果得到加強(qiáng)。
虛擬現(xiàn)實技術(shù)不僅是一種多功能的互動技術(shù)，更是一種先進(jìn)的設(shè)計理念。使
用虛擬現(xiàn)實技術(shù)建立TBM 實際原型和進(jìn)行數(shù)字仿真，能夠為TBM 的優(yōu)化設(shè)計、飛
速發(fā)展和獨(dú)立創(chuàng)新，提供一種有效的新方法來開發(fā)新的產(chǎn)品。作為一種新的設(shè)計
技術(shù),VRT 可大大縮短產(chǎn)品開發(fā)周期,提高設(shè)計質(zhì)量,降低測試成本及減少開發(fā)成
本和開發(fā)風(fēng)險。
Virtual Prototype of the Tunnel Boring Machine andMovement Simulation
The virtual reality is a multi-functional, interactive and immersible technology. As an advanced engineering design technology, the virtual reality technology has been widely used in large mining machinery design and manufacturing. The system is based on DIVISION Mockup2000i2 software.Virtual prototype of the Tunnel Boring Machine (TBM) is studied in this paper.In addition, the movement simulation of TBM is completed in DIVISION Mockup2000i2. Firstly, CATIA software is adopted to build the parts of TBM.The TBM is assembled in CATIA too. Secondly, the THEOREM software is applied to convert the assembled model of TBM to another format which can be identified in DIVISION MOCKUP2000i2 software.
In order to make the TBM image living, life-like and easy to browse, the light of surface, virtual materials and landmark scenes are set up in DIVISION MOCKUP2000i2 software environment. All motion parameters of the parts are defined before the simulation. Then, the virtual movement simulation of TBM components is analyzed with the behaviors property of MOCKUP. The virtual movement of cutting wheel, screw conveyor machinery and the door of mud out are studied. The virtual movement of segments and segment erector machine are completed by setting up virtual parts and virtual event. Five segments are fixed accurately in a cycle. The relations and interference of the parts movement are examined simultaneity. The hotkey is defined before the simulation,which can trigger the continuous implementation of virtual motion.
In traditional mechanical design and manufacturing process, first of all, the concept of program design and plan demonstration will be completed, and then the product design is carried out. When the design has been completed, the physical prototype usually needs to be made for test. In order to verify the design, sometimes even these tests are destructive. When the defects in physical prototype were found out by experiment,the engineers need to modify the design and to make prototype again. And then, the engineers can verify the design further. Only through much more cycles which include of design, making physical prototype and testing, the product performance would meet the user’s requirement. This process of design and manufacturing is too long, especially for complex machinery systems. The traditional design process not only delay the design periods, but also unable to adapt to the market's rapid response mechanism. So with this traditional concept of the design and manufacture of machinery, it will increase the enterprises cost of design and manufacturing,and postpone the time of new products to enter market
The virtual reality technology is a multi-functional, interactive and immersible technology, which create a life-like image of the entire product and threedimensional figure of the whole model. The product model created in computer is called digital . With interaction between the user and a variety of peripheral equipment, it can be actualized for complex product’s displaying,kinematic analyzing and assemble simulation. The vision, hearing and other feedback information would be created, which make people same feeling as in real world. As an advanced design concept, Virtual reality technology is a practical means in the field of machinery design and manufacture.
As one of the large-scale mining machinery and equipment, Tunnel Boring Machine(TBM) includes many areas of science and technology, such as machine, electricity,hydraulic pressure and control etc. Designing and analyzing of the TBM relate to mechanical, electronic, hydraulic and control many technology areas, and need an integrated platform for development and analysis. The traditional development model of physical prototype can not meet a complex product, such as TBM. Virtual prototyping technology is applied to development and designing of TMB, which can effectively overcome the defects of traditional research and design model of the physical prototype, reduce development costs, shorten the test period,and accelerate research and development of TBM process .
Three-dimensional solid model of TBM built in the CATIA environment can be opened in the mockup2000i2 software's virtual environment after the model file has been transformed with Theorem10.0 software. Then the preliminary virtual prototype has been created.
In order to browse the relevant main view of the TBM quickly, CAMERAS and LANDMARKS in Mockup2000i2 software must be applied to establish shortcut icon of the view. At the same time, MATERIALS and LIGHTING should be selected so as to make the virtual prototype achieve effect of unfeigned image. To avoid spectators wildering position and direction in the infinite frame of axes, we must add grid to be the background of TBM as reference objects. Adding moving segments and assemblied segments, it could improve view and unfeigned sense of TBM. Using moving sections and interference query in Mockup2000i2 Tools can achieve dynamic section and interference checking, showing internal structures of TBM further, and checking components interference of sub-assembly.
The working sequence of TBM: the cutting wheel running→ pushing 32 cylinder pistons going ahead, door of mud out opening and screw conveyor machinery turning at 530 L. Li et al.The same time (after one cycle)→the cutting wheel stop running; then shutting the door of mud out; the segments erector machinery catches the first segments, hoisting,moving, turning and pushing it to the proper position→pushing cylinder pistons which are matching with the first segment fixed just going back, elongating and impacting the first fixed segments→the segment erector machinery fixes the second segment (go on in turn). After a cycle of segments been fixed, the pushing cylinder pistons supporting the segments just have been fixed, going ahead, starting another cycle.
During the conversion process where date is taken from the CATIA system and translated for use in Mockup2000i2, all constraint information created by the CATIA system is forfeited. New constrains will need to be placed before any movement simulation can be tested. So, we have to define all constrains for moving parts of TBM.
For the parts which have complex relations of motion, the virtual parts need to be created at the root directory of assembly in order to realize simulation. According to the needs of simulation, many children virtual parts would be created under the virtual parts you just created too. For the virtual parts just created, virtual behavior property and virtual event are added, and parameters are edited to realize composite motion simulation of parts. Notice the virtual parts are not real parts, so the initial position path of moving parts needs to be designated. Furthermore, the hot key must be defined to trigger movement of virtual parts in the advanced options of the part’s property.The composite motion parts in motion simulation are: the hoisting, translation,rotation, radial movement of the five segments; the linearity alternate motion of segment erector machinery in bracket; slewing ring rotary motion of segment erector machinery; the cylinder piston hoisting and down-turn movement. The following picture is the motion simulation of TBM’s virtual prototype in Mockup environment.
With a variety of peripheral equipment, such as stereo glasses, glove system, 3Dmouse,i-glasses PC and Flock of birds, we can enter the virtual prototype of TBM inside anywhere to inspect. Using interference queries in MOCKUP tools, setting up query name and query types, we can test collisions between sets of assemblies.
Audio files,”*.WAV”format, is added to the virtual prototype of TBM. In addition,a new Environment Variable is set. They enhance the sound effects of the virtual prototype in the working state.
Virtual Reality technology is not only a multi-functional interactive technology, but also an advanced design concepts. Using virtual reality technology to build TBM virtual prototype and doing digital simulation, can provide an effective new method to develop of new products for TBM’s optimal design, rapid development, and independent innovation. As a new designing technology, VRT can greatly shorten the product development periods, improve design quality, decrease test costs, and reducedevelopment costs and development risk.
本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計誠信承諾書
畢業(yè)設(shè)計
題目
帶式輸送機(jī)傳動裝置設(shè)計
學(xué)生姓名
紀(jì)珊珊
專業(yè)
機(jī)制
學(xué)號
05208302
指導(dǎo)老師
李紀(jì)剛
職稱
副教授
所在系別
工程技術(shù)系
誠信承諾
本人慎重承諾和聲明：
我承諾在畢業(yè)設(shè)計活動中遵守學(xué)校有關(guān)規(guī)定，恪守學(xué)術(shù)規(guī)范，在本人的畢業(yè)論文中不剽竊、抄襲他人的學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、思想和成果，不篡改研究數(shù)據(jù)，如有違規(guī)行為發(fā)生，我愿承擔(dān)一切責(zé)任，接受學(xué)校的處理。
學(xué)生（簽名）：
年 月 日
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院
本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計
題目 帶式輸送機(jī)傳動裝置設(shè)計
系 別 工程技術(shù)系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)生姓名 紀(jì)珊珊
學(xué) 號 05208302
指導(dǎo)教師 李紀(jì)剛
職 稱 副教授
2012年5月6日
摘 要
帶式輸送機(jī)在煤礦中是目前最理想的運(yùn)輸工具，其距離、大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸、運(yùn)行可靠、易于實現(xiàn)自動化和集中控制的特點(diǎn)，是其他機(jī)械設(shè)備無法比擬的，因此，發(fā)展帶式輸送機(jī)實現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn),提升煤礦的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率，降低作業(yè)的危險，進(jìn)而使我國經(jīng)濟(jì)迅速健康發(fā)展具有重要的意義。
帶式輸送機(jī)是最重要的現(xiàn)代散狀物料輸送設(shè)備,它廣泛應(yīng)用于電力、糧食、冶金、煤炭、礦山、港口、建材等領(lǐng)域。近年來，帶式輸送機(jī)因為它所擁有的輸送料類廣泛、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，在社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中扮演越來越重要的角色。
本次畢業(yè)設(shè)計是設(shè)計的帶式輸送機(jī)傳動裝置，首先選擇電動機(jī)，然后通過二級齒輪傳動進(jìn)行減速，帶傳動，它具有緩沖、吸振、運(yùn)行平穩(wěn)、噪聲小、過載保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。兩級齒輪減速，齒輪傳動可用來傳遞空間任意兩軸間的運(yùn)動和動力，并具有功率范圍大，傳動效率高，傳動比準(zhǔn)確，使用壽命長，工作安全可靠等特點(diǎn)。通過對V帶，齒輪，軸，軸承，聯(lián)軸器的計算校核，按照任務(wù)完成傳動裝置的設(shè)計
關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)； 減速器； 齒輪； 傳動裝置
ABSTRACT
Belt conveyors in the mine is currently the best means of transport, distance, large capacity, continuous transport, and reliable operation, easy automation and centralized control features unmatched by other machinery and equipment, therefore, the development zone conveyor coal modern production, improve economic efficiency and productivity of coal mines, to reduce the risk of operations, thereby enabling China's rapid economic and healthy development of great significance.
The belt conveyor is the most important modern bulk material handling equipment, it is widely used in electricity, food, metallurgy, coal, mining, ports, building materials and other fields. In recent years, the belt conveyor, the delivery of the material class it has a wide range of wide range of transmission capacity, transmission line of adaptable and flexible loading and unloading, reliability and low cost characteristics, in some areas, gradually began to replace automobile, motorcycle transport, bulk material transport equipment, play an increasingly important role in the socio-economic structure.
The graduation project is the design of belt conveyor gear, gear reducer, coupling, etc. design, first select the motor deceleration, and then through the two-gear drive, belt drive, it has a buffer, absorber, running stable, the noise is small, overload protection and other advantages. Two gear reducer, gear drive can be used to pass between any two axes of movement and power, and power range, high transmission efficiency, transmission than accurate, long life, safe and reliable. V belt, gear, shaft, bearings, couplings calculation check, in accordance with the tasks to complete the design of the gear
Keywords: belt conveyor; reducer; gear;transmission device
目 錄
1 前言 1
1.1 概述 1
1.2 題目的選取 1
2 帶式輸送機(jī)的總體設(shè)計 2
2.1 帶式輸送機(jī)總體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計 2
2.1.1 帶式輸送機(jī)的原理 2
2.1.2 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)選擇與設(shè)計 2
2.1.3 托輥選擇和校核 4
2.1.4 初選輸送帶 5
3 驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的選擇與設(shè)計 5
3.1傳動方案分析 5
3.2電動機(jī)的選擇計算 6
3.3電動機(jī)容量計算 6
3.4確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 6
3.5確定傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比 7
3.5.1 分配傳動比 7
3.5.2計算傳動裝置的運(yùn)動及動力參數(shù) 7
3.6帶傳動的設(shè)計計算 8
3.6.1確定計算功率 8
3.6.2選擇V帶的帶型 8
3.6.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速v: 8
3.6.4確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度 8
3.7．各齒輪的設(shè)計計算 9
3.7.1高速級減速齒輪設(shè)計 9
3.8軸、鍵、軸承的設(shè)計計算 12
4減速機(jī)機(jī)體的設(shè)計計算 17
5潤滑與密封 17
5.1潤滑方式的選擇 17
5.2潤滑劑的選擇 17
5.3密封方式的選擇 17
6減速器附件的設(shè)計′′ 18
7總結(jié) 19
參考文獻(xiàn) 20
致 謝 21
中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院2012屆畢業(yè)設(shè)計
1 前言
1.1 概述
帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于電力、糧食、冶金、煤炭、礦山、港口、建材等領(lǐng)域。近年來，帶式輸送機(jī)因為它所擁有的輸送料類廣泛、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，在社會經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中扮演越來越重要的角色。特別是電動滾筒驅(qū)動的帶式輸送機(jī)在糧庫的散料輸送過程中更加有無可比擬的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿Γ虼宋覀冮_拓思維、努力創(chuàng)新并結(jié)合自己原有的知識和現(xiàn)有的資料對其進(jìn)行創(chuàng)新完善。在此過程中檢驗自己的創(chuàng)新能力使其應(yīng)用的范圍更加廣泛，在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域起到更加重要的作用。
帶式輸送機(jī)其遠(yuǎn)距離、大運(yùn)量、連續(xù)運(yùn)輸、運(yùn)行可靠、易于實現(xiàn)自動化和集中控制的特點(diǎn)，是其他機(jī)械設(shè)備無法比擬的，因此，發(fā)展帶式輸送機(jī)實現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化生產(chǎn),提升煤礦的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)效率，降低作業(yè)的危險，進(jìn)而使我國經(jīng)濟(jì)迅速健康發(fā)展具有重要的意義。
然而，帶式輸送機(jī)在運(yùn)行中也存在著一些問題，比如打滑現(xiàn)象，造成打滑的主要原因有初張力太小、傳動滾筒與輸送帶之間的摩擦力不夠造成打滑、尾部滾筒軸承損壞不轉(zhuǎn)或上下托輥軸承損壞不轉(zhuǎn)的太多、啟動速度太快、輸送帶的負(fù)荷過大，超過電機(jī)能力也會打滑；另外，還有輸送帶的跑偏，這是帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中最常見的故障之一，其主要原因是安裝精度低和日常的維護(hù)保養(yǎng)差。本課題將會針對這些問題進(jìn)行研究、分析并最終解決它。
國外帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀： 國外帶式輸送機(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。
國內(nèi)帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀：我國生產(chǎn)制造的帶式輸送機(jī)的品種、類型較多。通過國家一條龍“日產(chǎn)萬噸綜采設(shè)備”項目的實施，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、長距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品開發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。如大傾角長距離帶式輸送機(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)了國內(nèi)空白，并對帶式輸送機(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和制動裝置以及以PLC為核心的可編程電控裝置，驅(qū)動系統(tǒng)采用調(diào)速型液力偶合器和行星齒輪減速器。
1.2 題目的選取
本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是帶式輸送機(jī)傳動裝置設(shè)計。要求輸送機(jī)總長60米，帶寬800mm,輸送物料60公斤每米，傳輸速度0--1米每秒可調(diào)，在設(shè)計中通過計算和考慮實際情況選擇合適的結(jié)構(gòu)及參數(shù)，從而達(dá)到設(shè)計要求，同時盡可能的降低成本，這也是一個綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識的過程。畢業(yè)設(shè)計是對四年大學(xué)所學(xué)知識的一個總結(jié)，也是走上工作崗位前的一次訓(xùn)練。
2 帶式輸送機(jī)的總體設(shè)計
2.1 帶式輸送機(jī)總體結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計
2.1.1 帶式輸送機(jī)的原理
帶式輸送機(jī)主要由兩個端點(diǎn)滾筒及緊套其上的閉合輸送帶組成。帶動輸送帶轉(zhuǎn)動的滾筒稱為驅(qū)動滾筒（傳動滾筒）；另一個僅在于改變輸送帶運(yùn)動方向的滾筒稱為改向滾筒。驅(qū)動滾筒由電動機(jī)通過減速器驅(qū)動，輸送帶依靠驅(qū)動滾筒與輸送帶之間的摩擦力拖動。驅(qū)動滾筒一般都裝在卸料端，以增大牽引力，有利于拖動。物料由喂料端喂入，落在轉(zhuǎn)動的輸送帶上，依靠輸送帶摩擦帶動運(yùn)送袋卸料端卸出。帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)原理及其組成部分如圖1所示：
圖1 帶式輸送機(jī)原理及組成部分圖
2.1.2 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)選擇與設(shè)計
通用帶式輸送機(jī)由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。
a托輥和輸送帶
托輥的結(jié)構(gòu)：帶式輸送機(jī)的托輥有槽形、平行托輥、調(diào)心托輥和緩沖托輥。槽形托輥支承承載分支，用以輸送散粒物料，一般由3個托輥組成，呈槽形，用以承托載貨輸送帶。調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏。平行托輥為平形，用以承托回空輸送帶。緩沖托輥裝在機(jī)尾受料處，以減小物料對輸送帶的沖擊，托輥上套有膠圈或在托輥體上直接硫化一層橡膠。
輸送帶：
常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點(diǎn)，但對于氣候的適應(yīng)性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。輸送帶的結(jié)構(gòu)最為簡易，它由橡膠制成的覆蓋膠，包裹在帶芯骨架的上下兩面，用隔離層黏接物，將覆蓋膠和帶芯粘合在一起。用戶可根據(jù)帶式輸送機(jī)的輸送高度、物料的種類、容量、輸送量、輸送長度等諸因素通過計算確定輸送機(jī)的布局以及所選用的膠帶寬度、帆布層數(shù)和膠帶厚度。本設(shè)計依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》（1992年版）第115條中規(guī)定“膠帶輸送機(jī)應(yīng)采用阻燃帶”。所以覆蓋膠選耐燃帶材料是氯丁二烯、丁苯橡膠和天然橡膠混煉而成的材料，還要加上阻燃劑。本設(shè)計帶芯選鋼絲繩芯。
b滾筒
分驅(qū)動滾筒和改向滾筒。滾筒是帶式輸送機(jī)(皮帶機(jī))的主要傳力部件,由筒皮及接盤焊接而成。一般情況下,外徑在320mm以下的皮帶機(jī)滾筒用無縫鋼管作為筒皮,外徑超過320mm的采用鋼板卷制后對口焊接形成筒皮,稱為焊接滾筒;有的鑄鋼接盤與筒皮焊接后作為筒體的一部分,即鑄焊結(jié)構(gòu)滾筒
驅(qū)動滾筒：是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達(dá)350°）和多滾筒（用于大功率）等
c驅(qū)動裝置
對于帶式輸送機(jī)驅(qū)動滾筒位置的選擇，應(yīng)有如下要求：努力使膠帶所受張力最小，并力求所需的牽引力和張緊力較小，這樣可使膠帶和拉緊裝置的尺寸、重量最小，并減小運(yùn)行阻力、降低能量消耗、減小膠帶和改向滾筒的磨損。通常，驅(qū)動裝置布置在輸送機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾的若干滾筒上。在上運(yùn)輸送機(jī)上，如果沒有安裝中間驅(qū)動，則通過將全部驅(qū)動裝置布置在頭部而得到最小輸送帶張力。本設(shè)計依據(jù)前人的設(shè)計經(jīng)驗選擇驅(qū)動裝置布置在頭部的布置形式。
d張緊裝置
根據(jù)帶式輸送機(jī)摩擦傳動原理可知，為了保證帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，必須使輸送帶在傳動滾筒的分離點(diǎn)處具有一定的張力，該張力的大小由張緊裝置來調(diào)節(jié)。因此，對張緊裝置的要求是能測出輸送帶張力并能自動調(diào)節(jié)張力的大小，以保持輸送帶在傳動滾筒分離點(diǎn)處具有合適的預(yù)緊力。張緊裝置的作用是使輸送帶達(dá)到必要的張力，以免在驅(qū)動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)?？梢圆捎靡簤簭埦o裝置。
e機(jī)尾部
機(jī)尾結(jié)構(gòu)的選擇：
①機(jī)尾由支柱、導(dǎo)軌、機(jī)尾滾筒、機(jī)尾架等部件組成。
②支柱即是機(jī)尾的支架，又是機(jī)尾移動時的滑行裝置。
③機(jī)尾滾筒與機(jī)頭卸載滾筒結(jié)構(gòu)相似，有時直徑較小。滾筒軸的位置可借頂在滾筒軸承座上的調(diào)整螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)輸送帶的跑偏現(xiàn)象。
④導(dǎo)軌下部用螺柱固定在支柱上，端部用柱銷與另一節(jié)導(dǎo)軌鉸接，以適應(yīng)底板的高低不平。
⑤為了緩沖貨載對輸送帶的沖擊，在機(jī)尾架上采用套有膠圈的槽形托輥，而且托輥的間距較小。
f清掃器
板式清掃器安設(shè)在帶式輸送機(jī)機(jī)頭卸載滾筒下部的機(jī)頭架上，用以對卸載后殘留、粘集在輸送帶承載面的煤粉和污物進(jìn)行清掃。板式清掃器又可分為彈簧式清掃器和重砣式清掃器，這兩種清掃器結(jié)構(gòu)簡單，在各型帶式輸送機(jī)上得到廣泛應(yīng)用。本設(shè)計依據(jù)具體情況分析選用板式清掃器。
g制動裝置
對于傾斜輸送物料的帶式輸送機(jī)，其平均傾角大于4度時，為防止有載停車時發(fā)生逆轉(zhuǎn)（上運(yùn)時）或順滑（下運(yùn)時）現(xiàn)象應(yīng)設(shè)置制動器。本設(shè)計可選帶式逆止器。
h卸料裝置
帶式輸送機(jī)可采用端部滾筒卸料，也可以在中間任意點(diǎn)利用卸料小車或卸料擋板卸料。采用端部滾筒卸料不會產(chǎn)生附加阻力，適合于卸料點(diǎn)固定的場合。卸載小車可沿著導(dǎo)軌在輸送機(jī)縱向方向內(nèi)移動，物料經(jīng)卸料小車的上滾筒拋出，經(jīng)導(dǎo)料漏斗向輸送機(jī)一側(cè)或兩側(cè)卸料。卸料擋板為平擋板或V型擋板，他不但可以適合在平托輥的輸送機(jī)上卸件貨，也可以向一側(cè)或兩側(cè)卸散貨。本設(shè)計采用滾筒卸料。
h保護(hù)裝置
帶式輸送機(jī)的保護(hù)裝置主要有防跑偏保護(hù)裝置，打滑、低速、滿倉、斷帶保護(hù)裝置，煙霧保護(hù)裝置。防跑偏保護(hù)裝置可設(shè)置前傾側(cè)托輥、采用雙錐形滾筒、也可采用自動校正機(jī)尾滾筒、還可采用KFP-127/1A型防跑偏開關(guān)、也有用BMO-1000型帶式輸送機(jī)防跑偏保護(hù)裝置。
2.1.3 托輥選擇和校核
本設(shè)計依據(jù)表查得帶寬為800mm的輸送機(jī)，平托輥長950mm，托輥直徑D在范圍89~133mm內(nèi),可在89，108，133三個尺寸中選用，本設(shè)計選用直徑D為108mm。軸承可選用4G205或4G305，軸承座可選用沖壓座。本設(shè)計尾部滾筒中心線距緩沖托輥可選用1274mm，機(jī)頭部滾筒中心線距第一組托輥距離可選600mm。托輥間距的布置應(yīng)保證膠帶在托輥間所產(chǎn)生的撓度盡可能的小，膠帶在托輥間的撓度值一般不超過托輥間距的25%，帶式輸送機(jī)上托輥的間距從表查得，根據(jù)散狀物料堆積密度為可取上托輥間距為1300mm。在裝載處的托輥間距應(yīng)密集一些，一般取間距為300-600mm,本設(shè)計取450mm.而且必須選用緩沖托輥，下托輥間距可取2500-3000mm，或取為上托輥間距的2倍，本設(shè)計取2600mm。在有載分支每隔10組槽形托輥放置一組調(diào)心托輥，下分支每隔6-10組平行托輥放置一組調(diào)心托輥。
本設(shè)計預(yù)選的電動卷筒為焊接結(jié)構(gòu)的光面驅(qū)動滾筒，滾筒寬度要比b大些，一般按下式計算L=b+100，輸送帶帶寬800mm時，滾筒寬1150mm。支架寬度參考前人的設(shè)計尺寸初選1586mm。
根據(jù)初選的上托輥直徑D=133mm和上托輥長L=380mm從表8-5[3]查得托輥的承載能力為2.74kN。計算托輥實際承受載荷P=792.556N遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于托輥的承載能力2.74 kN，所以校核合格?？梢赃x用初選型號的托輥。
2.1.4 初選輸送帶
考慮到井下運(yùn)輸?shù)奶厥鈼l件及工作環(huán)境，查表4-2[4]初選鋼絲繩芯輸送帶：規(guī)格ST2000，縱向拉伸強(qiáng)度2000N/mm，鋼絲繩最大直徑6.0mm，鋼絲繩間距12mm，帶厚20mm，每平方米質(zhì)量34kg/m2,上覆蓋膠厚度8mm,下覆蓋膠厚度6mm.
3 驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)的選擇與設(shè)計
3.1傳動方案分析
傳動方案：電機(jī)→帶傳動→兩級圓柱齒輪（直齒）減速器→工作機(jī)
要求：工作壽命為8年，每年300個工作日，每日工作16小時
減速器類型選擇：選用展開式兩級圓柱齒輪減速器
方案分析：結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象?？傮w傳動簡圖如圖2
圖2 傳動裝置總體傳動簡圖
輔助件有:觀察孔蓋,油標(biāo)和油尺,放油螺塞,通氣孔,吊環(huán)螺釘,吊耳和吊鉤,定位銷,啟蓋螺釘,軸承套,密封圈等。
3.2電動機(jī)的選擇計算
按工作條件和要求選用一般用途的Y系列三相異步電動機(jī)，臥式封閉。
3.3電動機(jī)容量計算
電動機(jī)所需的工作效率為：
（3-1）
電動機(jī)功率;-工作機(jī)所需功率;
工作機(jī)所需要功率為：
（3-2）
,v=2m/s
得出
V帶傳動效率，
滾動軸承傳動效率，
閉式齒輪傳動效率,
聯(lián)軸器效率，
傳動滾筒效率，
則減速器傳動的總效率：
所需電動機(jī)功率為：
選擇的電動機(jī)的額定功率要略大于P，由Y系列三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù),選擇電動機(jī)額定為11KW。
3.4確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速
工作機(jī)轉(zhuǎn)速：
其中：
V---輸送帶的速度（m/s）
D---提升機(jī)鼓輪的直徑（mm）
根據(jù)、，查閱相關(guān)手冊得到符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min，1000 r/min，1500 r/min和3000r/min，由于750 r/min型電動機(jī)的尺寸過大，重量較重，且價格高，故不可取，而3000r/min價格高，轉(zhuǎn)速高,也不可取。所以在1000 r/min與1500 r/min兩種同步轉(zhuǎn)速中選取，見表一：
表一 電動機(jī)的選擇
電動機(jī)型號
額定功率（KW）
同步轉(zhuǎn)速n（r/min）
滿載轉(zhuǎn)速n（r/min）
Y160M-4
11
1500
1440
綜合考慮總傳動比，結(jié)構(gòu)尺寸及成本，選擇Y160Ｍ-4型封閉式三相異步電動機(jī)。
3.5確定傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比
3.5.1 分配傳動比
總傳動比為：
取帶傳動比為，則圓柱直齒輪高級速傳動比和低級速傳動比的乘積為。因為，經(jīng)計算得
3.5.2計算傳動裝置的運(yùn)動及動力參數(shù)
（1）計算各軸轉(zhuǎn)速：
（2）計算各軸的輸入功率：
（3）計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩：
3.6帶傳動的設(shè)計計算
3.6.1確定計算功率
由表8-7（P156,《機(jī)械設(shè)計》第八版 高等教育出版社）查得工作情況系數(shù)=1.2，故
==1.2×11=13.2kW （3-3）
3.6.2選擇V帶的帶型
根據(jù)=13.2kW和小帶輪轉(zhuǎn)速查表可知，選用A型V帶。
3.6.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗算帶速v:
（1）初選小帶輪直徑，小帶輪直徑=75mm,根據(jù)基準(zhǔn)直徑系列初選，初選
（2）驗算帶速v:
因為5m/s
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