畢業(yè)設(shè)計（論文）電動滾筒的設(shè)計

1、前 言高等教育應(yīng)該從理論知識和實踐兩方面著手，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)能力。在實踐中我們要要有扎實的基礎(chǔ)知識做保證，實踐是對理論知識的最好鞏固。而畢業(yè)設(shè)計和畢業(yè)論文就是我們在實踐中的一個重要的環(huán)節(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計，我們能夠綜合的運用著幾年所學(xué)習(xí)的知識去分析和解決問題，并且在畢業(yè)論文的過程中，去學(xué)習(xí)怎樣的梳理和運用學(xué)的知識，既是一次檢驗的過程，又是一次對知識的鞏固的過程。畢業(yè)設(shè)計是我在接受高等教育中的最后一次綜合性的實踐學(xué)習(xí)，是實現(xiàn)學(xué)生綜合運用知識的能力，是實現(xiàn)培養(yǎng)目標、培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)工作能力、提高學(xué)生綜合素質(zhì)的重要手段。當然，畢業(yè)設(shè)計成果的質(zhì)量，也是學(xué)生畢業(yè)資格認定的一個重要依據(jù)，是對學(xué)校人才培養(yǎng)效果的

2、全面檢驗，是學(xué)校教育教學(xué)質(zhì)量評價的重要內(nèi)容。畢業(yè)設(shè)計的目的主要是：（1）培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性地綜合運用所學(xué)基本理論和技能，獨立完成本專業(yè)范圍內(nèi)工程設(shè)計或?qū)嶒灧治龅膶I(yè)工作能力；（2）學(xué)習(xí)科學(xué)的精神和創(chuàng)新能力；（3）學(xué)習(xí)調(diào)查研究、收集處理信息和查閱文獻的能力；（4）學(xué)習(xí)語言表達和撰寫科技報告（論文）的能力；（5）培養(yǎng)學(xué)生的效益意識、全局觀念和團隊協(xié)作精神。在此基礎(chǔ)上，通過畢業(yè)設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生的整體構(gòu)建設(shè)計的能力，全面的去考慮問題，幫助我們掌握工程設(shè)計中的一般產(chǎn)品設(shè)計的程序和方法。為我們在以后的實際工作中，能更好的解決工程實際生產(chǎn)中遇到的實際問題打下堅實的基礎(chǔ),而且還有助于我們分析問題和創(chuàng)造性的解決問題的

3、能力，全面提高我們的素質(zhì)。畢業(yè)設(shè)計教學(xué)基本要求主要是通過畢業(yè)設(shè)計，將思想道德素質(zhì)教育、業(yè)務(wù)素質(zhì)教育、文化素質(zhì)教育于一體，注重學(xué)生素質(zhì)的全面提高，以達到培養(yǎng)目標的基本要求；注重培養(yǎng)學(xué)生嚴肅認真的工作態(tài)度、勤奮鉆研的優(yōu)良學(xué)風(fēng)和獨立工作能力；注重開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新精神和創(chuàng)造能力，實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計的教學(xué)目的。我所選擇的畢業(yè)設(shè)計題目是電動滾筒，關(guān)于電動滾筒的相關(guān)信息在緒論中將會詳細講到。電動滾筒在國民生產(chǎn)中的作用越來越大，其產(chǎn)品的主要設(shè)計方面是傳動結(jié)構(gòu)和整體布局的設(shè)計。在我國，電動滾筒發(fā)展較晚，但是發(fā)展很快。目前國內(nèi)外以將電動滾筒廣泛應(yīng)用與采礦、冶金、煤炭、交通、能源、糧食、煙草、化工、建材、郵電、航空、農(nóng)林、

4、印刷、商業(yè)等各個生產(chǎn)建設(shè)領(lǐng)域。由于電動滾筒的設(shè)計要求很高，設(shè)計環(huán)節(jié)較多，而且我缺乏實際經(jīng)驗，再加上由于國內(nèi)電動滾筒的發(fā)展較晚關(guān)于電動滾筒的系統(tǒng)地、實際地、具有一定理論指導(dǎo)作用的專業(yè)書籍很少，所以在設(shè)計中存在很多的不足和疏漏，懇請老師同學(xué)指正。1 緒論1.1電動滾筒行業(yè)與產(chǎn)品介紹電動滾筒是一種將電動機、減速機構(gòu)置于驅(qū)動滾筒內(nèi)的新型驅(qū)動裝置，它主要用在固定式和移動式帶式輸送機上，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電機、減速機在驅(qū)動滾筒之外的開式驅(qū)動裝置。此外，還廣泛地用在輥送輸送機上做為主動輥子，用以輸送成件物品。進入80年代以后，電動滾筒的應(yīng)用場所更在日新月異地擴展。電動滾筒與傳統(tǒng)的開式驅(qū)動裝置相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率

5、高、耗能少，噪音小、壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作可靠、密封性好，占用場地少、安裝和維修方便等優(yōu)點，適合在各種環(huán)境下工作，包括粉塵大，潮濕泥濘的惡劣工作環(huán)境下工作，特殊的隔爆電動滾筒，還可以在易燃易爆的環(huán)境下工作。所以目前國內(nèi)外已將電動滾筒廣泛地應(yīng)用于困民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。我國于1961年5月研制出第一臺電動滾筒，比我國的帶式輸送機的開發(fā)和研制約晚十年，比世界上第一臺電動滾筒的誕生要遲30余年，但是從70年代中期起，特別是進人80年代，些行業(yè)引進了世界一流的joki和w.a.t公司電動滾筒，使電動滾筒在國內(nèi)得到了迅猛發(fā)展。進入90年代，通過引進技術(shù)的消化、吸收和行業(yè)廠的獨立研制，我國的電動滾筒，無論在品

6、種規(guī)格，還是在性能指標上，都已趕上或超過世界先進水平。電動滾筒行業(yè)組是“中國重型機械工業(yè)協(xié)會帶式輸送機專業(yè)委員會”的成員，行業(yè)組始建于1978年，現(xiàn)已發(fā)展成具有十一家成員廠，代表我國電滾筒生產(chǎn)水平的行業(yè)組織。該組織每年定期進行活動，內(nèi)容有：技術(shù)交流、匯總信息、引進技術(shù)、制定標準等。行業(yè)組在電動滾筒生產(chǎn)技術(shù)趕超世界先進水平的過程中，發(fā)揮了積極作用，使小組成員廠成為我國電動滾筒生產(chǎn)的骨干。我國電動滾筒的行業(yè)廠日前能生產(chǎn)的電動滾椅的品種門類齊全、應(yīng)有盡有。目前能生產(chǎn)的品種按電機冷卻方式分：1、油冷式電動滾筒：冷卻油液不直接與電機定、轉(zhuǎn)子接觸。tdy75型等即屬這種電動滾筒。2、油浸式電動滾筒：冷卻油

7、液直接與電機定、轉(zhuǎn)子接觸。引進的joki和w.a.t滾筒等，均為這種電動滾筒。3 風(fēng)冷式電動滾筒：滾筒內(nèi)吸入冷風(fēng)，排出熱風(fēng)而冷卻電機。4、自冷式電動滾筒：不采取任何冷卻方式，電機自然冷卻。目前能生產(chǎn)的品種，按減速裝置分：1、二級或三級減速的圓柱齒輪傳動的電動滾筒：功率一般在0.1-45kw2行星圓柱齒輪傳動的電動滾筒：功率范圍一般在003-75kw3、行星擺線針輪傳動的電動滾筒：功率最大可達55k4、變速傳動軸破傳動的電動滾筋：功率范圍在003-30kw5、將減速機構(gòu)囂于滾筋內(nèi)的減速滾筒：減速滾筒與電動機外聯(lián)(與其它動力外聯(lián)也可)，構(gòu)成一種新型的驅(qū)動滾筒，功率可達160kw或更大，這種減速滾筒

8、具有傳統(tǒng)的開式驅(qū)動如電動滾筒的雙重優(yōu)點。目前能生產(chǎn)的電動滾筒，按用途要求分：1、通滾筒：適用于普通工作環(huán)境，包括潮濕、泥濘的工作環(huán)境。2、適用于易、易暴環(huán)境工作，可分為電機隔爆型和滾筒隔爆型兩種不同形式的隔爆電動滾筒。3、逆止式電動滾筒：滾筒只可想要求的一個方向旋轉(zhuǎn)。4、雙速、二速和無級變速的電動滾筒：雙速及三速采用變極電機，無級變速采用特殊的電機或減速裝置達到。5、電磁制動電動滾筒。6、鏈輪滾筒：有單鏈輪和雙鏈輪之分。7、其他特殊用途的電動滾筒：有過熱保護滾筒、不銹耐蝕滾筒、錐形滾筒。簡體表面包膠或涂層的滾筒，以及220/380伏，380/660伏，50hz/60hz,變壓或變頻滾筒等等。

9、按以上三種不同分類的滾筒，再進行互相組合，行業(yè)廠可生產(chǎn)的電動滾筒品種可達108200種。目前，電動滾筒行業(yè)廠可生產(chǎn)的電動滾筒，基本參數(shù)范圍為： 1、功率(kw)：003,006,0.09,012，0.18，025，0.37，0.55，075，1.1，l.5，2.2，3.0,4.0，5.5，7.5，11，15，18.5,22,30,37，45,55，75,90,110,16o或更大2、帶速(ms)：005,008，010,013，016,020,0。25,032，040,050,060,080,100，125，160,200,250，315，40或更高。3、筒長(mm)：200,250,300,

10、350，2350，2400(每50mm為一檔)由這些基本參數(shù)組合，電動滾筒行業(yè)廠可生產(chǎn)出數(shù)千種規(guī)格以上的各式電動滾筒，已遠遠超出世界任何一個工廠甚至于任何一個國家可以生產(chǎn)的規(guī)格范圍。行業(yè)廠生產(chǎn)的電動滾筒在性能指標上已經(jīng)趕上世界先進水平。有的品種規(guī)格甚至超過當前世界水平，例如：可以制造噪音低于60db(a)的電動滾筒；電機絕緣等級在b級，f級，h級甚至濕熱帶使用的電動滾筒；電動滾筒的無故障工作時間可達20000小時以上，密封等級為ip44，ip55的電動滾筒，這些性能完全可與國外一流產(chǎn)品相媲美。所以我國從舶年代起小量出口，發(fā)展到今天已開始批量出口。我國的電動滾筒，將要以規(guī)格品種齊全、性能良好和價

11、格上的優(yōu)勢，改變了世界電動滾筒市場的格局。1.2電動滾筒在國民經(jīng)濟中的作用隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，電動滾筒作為主動輥子已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于各種生產(chǎn)線中，電動滾筒的優(yōu)點也不斷的凸現(xiàn)出來。由于電動滾筒具有結(jié)構(gòu)緊湊、傳動效率高、噪聲低、使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作可靠、密封性好、占用空間小、安裝維修方便等優(yōu)點，并且適合各種惡劣的環(huán)境條件下工作。電動滾筒的設(shè)計制造技術(shù)也在不斷的提高，制造的材料也在不斷的改善，高新技術(shù)不斷的引入，電動滾筒的應(yīng)用范圍必將越來越廣泛，電動滾筒在國民經(jīng)濟中的作用將更大。1.3電動滾筒的發(fā)展國內(nèi)發(fā)展概況：我國最早使用電動滾筒式在20 世紀40年代。當時的北京石景山發(fā)電廠煤倉進口的配煤移動

12、式帶式輸送機，就隨機引進了電動滾筒。到20 年代，電動滾筒被陸續(xù)的從國外引進，使用效果良好，其優(yōu)越的性能也逐漸被認識。從20 世紀50年代，我國開始自主研制開發(fā)電動滾筒。1959年當時的天津市皮帶機廠開始收集電動滾筒的有關(guān)資料，1961年試制出我國第一臺油冷式電動滾筒，1964年5月完成了yd64型油冷式電動滾筒的系列設(shè)計，總的規(guī)格數(shù)為153種，能夠滿足當時我國帶式輸送機的基本要求。隨著我國的輸送機行業(yè)的發(fā)展，對電動滾筒的要求越來越高。到了20 世紀后期，國外的電動滾筒制造技術(shù)的引進，促進了我國電動滾筒的蓬勃發(fā)展，1989年，著手制定了統(tǒng)一的標準jb/t7330-94電動滾筒標準。國外發(fā)展概況

13、：20世紀30年代末，德國首先研制成功了自然風(fēng)冷式電動滾筒。從這個時候起，使用的電動機為定子旋轉(zhuǎn)的集流環(huán)式異步電動機。稍后，油冷式電動滾筒陸續(xù)研制成功并投入使用，隨著電動機技術(shù)的發(fā)展，不斷地提高著電動滾筒的技術(shù)。世界上除我國之外已有的比較知名的生產(chǎn)電動滾筒的廠家有數(shù)十家。在這些公司中，有的公司的年生產(chǎn)量可以高達四萬臺不同規(guī)格、大小的電動滾筒。在西歐、北美多為油浸式齒輪傳動的電動滾筒，而自然風(fēng)冷和油冷式電動滾筒較少。自然風(fēng)冷式電動滾筒一般用在食品工業(yè)及生產(chǎn)線上。所有各大洲主要生產(chǎn)電動滾筒的廠家包括我國在內(nèi)，目前各種電動滾筒的總年產(chǎn)量在4050萬臺。1.4方案確定電動滾筒的類型很多,按結(jié)構(gòu)的不同可

14、分為：外裝式，內(nèi)裝式;按電動滾筒的傳動部分的不同，又可分為：定軸式的,擺線式的,行星式的,其中,行星式的又有不同的種類,可分為單級,雙級,多級,還分為2k-h、3k、k-h-v等等很多種。由于漸開線行星齒輪動與普通定軸傳動相比較具有承載能力大,體積小,效率傳高,重量輕,傳動比大,噪聲小,可靠性高,壽命長便于維修.等優(yōu)點.通過行星傳動可以把能量由一根主動軸傳給若干根從動軸,這些從動軸的角速度的關(guān)系在工作時刻變化。研究指出，統(tǒng)一制造精度下行星傳動比定軸線固定起來,載荷一般沿齒寬分布的較好。但設(shè)計行傳動時,正確地選擇結(jié)構(gòu)布置的意義遠比設(shè)計普通定軸傳動的大.結(jié)構(gòu)式布置選擇不當時，不但可能喪失在輪外廓尺

15、寸和重量方面的優(yōu)點甚至可能得到不利于使用的傳動。所以，在設(shè)計中選擇了行星式傳動方案。在行星式傳動機構(gòu)中，按齒輪嚙合方式分還可細分為ngw形,nw形,ww形,nn形。常用的二級傳動方案有：ngw型、nw型、ww型三種。ngw型： 由內(nèi)外嚙合和公用行星輪組成。結(jié)構(gòu)簡單、軸向尺寸小、工藝性好、效率高，然而傳動比小，但能多級串聯(lián)成傳動比較大的輪系。所以，成為動力傳動中應(yīng)用最多、傳遞功率最大的一種行星傳動。nw型： 由一對內(nèi)嚙合和一對外嚙合齒輪組成。由于把行星輪作成雙聯(lián)齒輪，使其為雙排外嚙合而沒有公用齒輪，與 相比，傳動范圍大、效率相仿、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝性差。ww型： 有雙排兩對外嚙合齒輪組成。突出的特點

16、就是能通過調(diào)整四個齒輪的齒數(shù)，輕而易舉地得到很大的傳動比。但效率很低且隨傳動比的增加減小.經(jīng)過一系列的綜合比較，最后選擇的方案是：內(nèi)裝式ngw型二級行星圓柱齒輪傳動的電動滾筒1.5設(shè)計參數(shù)及要求設(shè)計參數(shù):機長:100m;帶寬:1000m;帶速:1.6m/s;輸送量:400t/h;輸送高度:5m設(shè)計要求：1、畢業(yè)設(shè)計（論文）必須由學(xué)生本人在教師指導(dǎo)下完成。2、畢業(yè)設(shè)計（論文）的選題應(yīng)結(jié)合教師科研課題或現(xiàn)場實際。3、畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書格式：中英文摘要、前言、目錄、主要內(nèi)容、結(jié)束語、參考文獻和外文資料翻譯。畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要應(yīng)概述本文的要點和主要結(jié)論。畢業(yè)設(shè)計（論文）前言必須清楚的闡述本文的目

17、的、意義和要解決的問題。畢業(yè)設(shè)計（論文）主要內(nèi)容和結(jié)果應(yīng)著重敘述本人的研究工作和獲得的結(jié)果，包括理論分析、實驗、計算、結(jié)果和討論。敘述要簡明（必要的詳細推導(dǎo)、詳細數(shù)據(jù)列入附錄），結(jié)論要明確并要有根據(jù)。畢業(yè)設(shè)計說明書字數(shù)：1.52萬字；論文字數(shù)：22.5萬字。畢業(yè)設(shè)計（論文）外文資料翻譯3000漢字以上，原文不能為書上內(nèi)容，必須是英文論文。4、畢業(yè)設(shè)計（論文）圖紙除一張一號零件圖手繪外，其余全部用計算機繪圖，畢業(yè)設(shè)計總圖量折合0號圖紙3張以上。5、畢業(yè)設(shè)計（論文）對所研究的課題應(yīng)有新的見解。6、學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）期間，應(yīng)態(tài)度端正，積極主動，刻苦認真，并按時保質(zhì)保量完成設(shè)計任務(wù)。2電動滾筒功率

18、的確定 目前，世界各國對于輸送機械驅(qū)動功率的計算公式各不相同。而電動滾筒功率是選擇電動滾筒的主要參數(shù)之一。如何正確的、合理的、迅速的計算和選取，是保證輸送機械正常工作的關(guān)鍵，也是電動滾筒設(shè)計人員一直關(guān)心和必須掌握的問題。 由于各種功率的計算公式不盡相同，相互間有一定的差異，而且比較麻煩，為此，綜合考慮并結(jié)合現(xiàn)有的實際應(yīng)用，參考有關(guān)書籍資料，對比以往的計算方法，推導(dǎo)并簡化成以下功率計算公式。2.1電動滾筒傳動軸功率電動滾筒上的軸功率取決于其所需要的圓周力和輸送帶速。則有： （kw） （2-1）式中 圓周力，n； 帶速，m/s；由于=，則：= （kw） （2-2） 式中 、分別為空載運行功率、物料

19、水平輸送功率、物料垂直提升功率；為特種阻力所消耗的功率。為了簡化再令= （kw）則： =+ （2-3） = + = （kw）式中 l輸送機長，m； h物料垂直提升高度，m； q輸送量，t/h； f托輥阻力系數(shù)； 輸送機旋轉(zhuǎn)零部件的質(zhì)量，kg/m； 修正系數(shù)；修正系數(shù)；綜合修正系數(shù)。 經(jīng)過分析，上述公式由于設(shè)計時對于其各參數(shù)取值的不同帶來一定的偏差，為了消除這些不足，結(jié)合一些實際的應(yīng)用再進行修正，得出以下計算公式。修正如下系數(shù)f，根據(jù)實踐經(jīng)驗取f=0.0367綜合修正系數(shù)，這里取=1+40/l.輸送機旋轉(zhuǎn)零部件質(zhì)量，這里取=10（）代入得 = （kw）式中 b輸送帶寬度，m。將已知數(shù)據(jù)代入上式l

20、=100m，b=1000mm，v=1.6m/s，q=400t/h，h=5m 5.6448+5.6+5.46 16.7048 （kw）2.2電動機功率的計算輸送機功率的表達式為 （kw） （2-4）式中 電機功率，kw；輸送機所需要的軸功率，kw；總機械效率。由于電動滾筒比一般傳動機構(gòu)至少要少兩個連軸器，因此考慮總效率時只需要考慮電動滾筒的機械效率和滾筒的表面效率。采用光面滾筒，取=0.92，=0.95，得=0.87所以=19.20 （kw）2.3選擇電動機電動機的特點是型號多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率范圍變化大，y系列電動機是全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機，是最新設(shè)計的基本系列，符合iec標準的有關(guān)規(guī)

21、定。具有高效、節(jié)能，啟動轉(zhuǎn)矩大，噪聲低，振動小，可靠性高，使用維修方便的特點。此處選擇電動機型號為：y200l-6型，轉(zhuǎn)速為970/min，功率為37kw。3電動滾筒的主要零部件的計算滾筒體是電動滾筒的關(guān)鍵部件之一，它直接的承擔了運輸機的動力傳遞和輸送帶的改向等作用，滾筒體工作時承受的是一種復(fù)雜的交變復(fù)合力，它的主要破壞來自疲勞和磨損，所以滾筒體的合理設(shè)計也關(guān)系到電動滾筒甚至運輸機安全性和可靠性。3.1滾筒直徑的確定一般來說滾筒直徑是根據(jù)膠帶形式、膠帶強度、膠帶緊邊和松邊張力以及滾筒類型來確定。當時電動滾筒進行選型和計算時，確定了功率、帶速和帶寬之后，其所需電動滾筒最小直徑d，其所需要的直徑d

22、按下式計算： d= ec （mm） （3-1）式中 e輸送帶芯層厚度或者鋼繩直徑，mm，此處取e=3.0； c系數(shù)，此處選擇鋼芯繩，取c=145。d=435mm直徑d不包括橡膠或者其他材料制造的保護層。輸送機經(jīng)常使用輸送帶允許最大拉力的60%100%，所以選擇d=630mm。3.2滾筒受力分析滾筒體視作簡支梁，兩端支撐的端蓋在水平面內(nèi)及垂直面內(nèi)均為鉸支。作用在筒體上的載荷有輸送帶對滾筒的張力f、圓周驅(qū)動力fu，如下圖所示。以及輸送帶橫向位移產(chǎn)生的軸向力，該力與前兩項力相比數(shù)值較小，故忽略不計，電動滾筒筒受力分析如圖：圖3-1滾筒上緊邊張力，n；滾筒上松邊張力，n；f滾筒上平均輸送帶張力，n；f

23、= （3-2）式中 k0允許過載系數(shù)，通常取k0=1.05圓周驅(qū)動力，n。因為=則有： =（） （3-3）式中 輸送帶與滾筒間的摩擦系數(shù)，按潮濕空氣運行取=0.2 滾筒的圓包角，取=200。由此得2.0則、的近似計算為：=2 （n） （3-4）= （n） （3-5）從而得到平均張力的計算式：f=1.575 （n） （3-6）如圖，滾筒所受的扭矩為： = (nm) （3-7） 式中 d滾筒直徑，m； 圓周驅(qū)動力，n； p功率，kw； 帶速，m/s。在圖中，滾筒所受的彎矩為m，設(shè)輸送帶平均張力f沿滾筒長度l均勻的分布在滾筒上，則滾筒單位長度上受的力q=f/l.因此， （3-8）式中：l為滾筒長度，

24、m。根據(jù)第四強度理論，合成彎矩 （3-9）或者合成應(yīng)力寫成： （3-10）式中： 彎矩作用下的正應(yīng)力，； 扭矩作用下的剪切應(yīng)力，； 許用應(yīng)力。按第四強度理論，取 。通常電動滾筒體均為q235a鋼制造，其235m，其許用應(yīng)力156.7m。而 （3-11） （3-12）式中： w抗彎矩模量，對于內(nèi)徑為d，外經(jīng)為d的電動滾筒，其抗彎矩模量按圓柱理論選取： 因此 （3-13） （3-14）式中 r筒體的平均半徑，mm； t筒體的厚度，mm； 其他符號意義同前。根據(jù)中長殼的理論驗算殼體和允許臨界載荷及： （3-15） （3-16）式中 e鋼的彈性模量，取e206000m； 泊松比，對于q235鋼，0.3

25、； l筒體長度，mm； 系數(shù)，。 其他符號意義同前。3.3滾筒體厚度的計算電動滾筒的軸一般不旋轉(zhuǎn)，只起支撐和承受反力矩的作用，其失效機制與首先破壞部分與輸送機的傳動滾筒不同，電動滾筒的破壞主要是磨損破壞，有的 筒體磨穿也 還在使用。根據(jù)以上情況，電動滾筒多采用薄筒皮結(jié)構(gòu)，必要時，筒體表面再加所需要的各種覆蓋包覆層，減少直接磨損，提高筒體的使用壽命。所以下面推薦的筒體厚度計算，是根據(jù)多年的國內(nèi)外實踐經(jīng)驗，盡量采用了薄形筒體的經(jīng)驗計算公式。由于受力分析中得出 （3-17）即 整理后滾筒厚度計算式為： mm （3-18）式中 p功率，kw； v帶速，m/s； l筒長，mm； d滾筒直徑，mm； 許用

26、應(yīng)力，。這里取，對于q235鋼，235。所以，58.75通常電動滾筒筒體均用q235鋼板或鋼管制造，則有 mm 有 4.04實際取 t6mm3.4滾筒體強度的驗算因為 功率p22kw，帶速v1.6m/s，筒長l1000mm，直徑d630mm，筒體厚度t6mm。圓周驅(qū)動力 n緊邊張力 21375027500n松邊張力 13750n平均張力 f1.5751.5751375021656.25n扭矩 137503154331.25nm滾筒彎矩 0.12521656.2512707.03nm正應(yīng)力 剪切應(yīng)力 根據(jù)第四強度理論，合成應(yīng)力為： 45號鋼許用應(yīng)力為則有，驗算強度合格4電動滾筒行星齒輪傳動設(shè)計與

27、校核4.1傳動方案傳動部分設(shè)計采用的方案為：第一級為ngw型漸開線齒輪傳動，第二級為ngw型定軸齒輪傳動。4.2傳動比計算及分配(1) 計算傳動比i因為行星輪數(shù)目=3時，傳動比范圍只有=2.113.7，故選用ngw型兩級行星齒輪傳動。(2) 動比的分配：分配原則：各級傳動等強度，獲得最小的外型尺寸。在ngw型兩級行星齒輪傳動中，用角標1表示高速級的參數(shù)，用角標2表示低速級的參數(shù)。取高速級與低速級外嚙合齒輪材料硬度相同，則=，行星輪數(shù)目=3，齒面工作硬化系數(shù)=；低速級內(nèi)齒輪分度圓直徑與高速級內(nèi)齒輪分度圓直徑之比為b，并取，取載荷布均勻系數(shù)= ，取齒寬系數(shù)=1.2。因為動載系數(shù)，接觸強度計算的齒向

28、載荷分布系數(shù)及接觸強度計算的壽命系數(shù)的三項比值的乘積為1.82.0，故取=1.9。所以 a= =1.21.9=2.28由公式z= = =3.94由電動滾筒設(shè)計與選用手冊圖6-9可查得 =4.8= =19.99/4.8=4.164.3傳動設(shè)計計算4.3.1高速級計算（第一級）：(1) 配齒計算： 由于=4.8距可能達到的傳動比極限值比較遠，所以可以不檢驗鄰接條件。由公式 =c （4-1）進行配齒計算：并滿足：整數(shù)，無公約數(shù)，且整數(shù)。則： = =383-23=91=(91-23)=34(2) 變位方法此處選擇高變位，主要目的在于避免根切，使齒輪副的滑動系數(shù)和抗彎強度大致相等。因為=4.84，所以太

29、陽輪選擇正變位，行星輪和內(nèi)齒輪選擇負變位，取=0.3，=0.3。(3) 觸強度初算ac傳動的中心距a和模數(shù)m：輸入轉(zhuǎn)矩：nm因為傳動中有一個或者兩個基本構(gòu)件浮動作為均載機構(gòu)，且齒輪精度低于6級，所以取載荷不均勻系數(shù)：=1.15則有太陽輪傳遞扭矩為：=83.03 nm考慮電動滾筒加工和使用的實際條件，取k=2.4。齒速比：u= =34/23=1.48。太陽輪和行星輪的材料用40cr鋼表面淬火，齒面硬度hrc5055（太陽輪）和hrc4550(行星輪)，取=1100 因齒面硬度hb350，則取齒寬系數(shù)=0.3。按接觸強度初算中心距a公式為 a= mm （4-2）計算中心距：a= =86.24(mm

30、)模數(shù) m= =3.026（mm）取m =3mm。(4) 計算ac傳動的實際中心距和嚙合角：則實際中心距= =1.5（23+34）=85.5（mm）因直齒輪是高變位：則=（85.5-85.5）/3=0 =所以 =(5) 計算cb傳動的中心距和嚙合角bc實際的中心距為：=1.5（91-34）=85.5同理可得嚙合角 。(6) 幾何尺寸的計算：按高變位齒輪傳動的幾何計算a、c、b三個齒輪的幾何尺寸。1、分度圓直徑：=323=69=334=102=391=2732、齒頂高：=（）=（10.3）3=3.9（mm）=()=（10.3）3=2.1（mm）=()式中 =0.14 所以 =1-0.14+0.3

31、3=3.843、齒根高：=（）=2.85（mm）=（）=4.65（mm）=（）=2.85（mm）4、齒高：=3.9+2.85=6.75mm=2.1+4.65=6.75mm=3.48+2.85=6.33mm5、齒頂圓直徑：=69+23.9=76.8mm=102+22.1=106.2mm=273+23.48=279.96mm6、齒根圓直徑：=6922.85=63.3mm=10224.65=92.75mm=27322.85=267.3mm(7) 驗算ac傳動的接觸強度和彎曲強度：強度計算所用的公式同定軸線齒輪傳動的不同在于：確定和所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度。 m/s （4-3） m/s由

32、此得出動載系數(shù)：=10.093/1000=10.0932.7723/100=1.059速度系數(shù)：查表得=0.96。1、確定其他系數(shù)：名 稱計算公式結(jié)果使用系數(shù)10.30.370.370.371.05載荷分布系數(shù)1.0425載荷分布系數(shù)1.042532.425.5總重合度 ()1.6載荷分配系數(shù)0.6451.032載荷分配系數(shù)0.6451.032節(jié)點區(qū)域系數(shù)0.00833（8） （=4.88=2.46）2.53彈性系數(shù) e=206000n/189.9重合度系數(shù)0.894螺旋角系數(shù)1當量循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)1最小安全系數(shù)1潤滑系數(shù)0.93齒面硬化系數(shù)1尺寸系數(shù)1粗糙度系數(shù)1.02、ac傳動接觸強度驗算

33、：計算接觸應(yīng)力：=692.06n/計算許用接觸應(yīng)力：以及強度條件： 則： 計算結(jié)果，接觸強度通過。3、ac傳動彎曲強度的驗算：齒根應(yīng)力為：式中： 齒形系數(shù)，查圖取=2.32，=2.74；應(yīng)力修正系數(shù)，取=1.72，=1.52；彎曲強度計算的重合度系數(shù)，=0.25=0.250.75/1.6=0.719彎曲強度計算的螺旋角系數(shù)，取=1。 =120.5考慮到行星輪輪齒受力可能出現(xiàn)補均勻性，齒根最大應(yīng)力=120.51.5=180.8 n/由強度條件： 則 =180.81.4/2=126.5 n/40cr鋼調(diào)質(zhì)表面淬火，=350 n/彎曲強度驗算合格。(8)驗算cb傳動的接觸強度和彎曲強度：1、根據(jù)ac

34、傳動的來確定cb傳動的接觸應(yīng)力： 因為cb傳動為內(nèi)嚙合，=91/34=2.68所以=692.060.627/1.294=422.9 n/2、核算內(nèi)齒輪材料的接觸疲勞極限由于 =473.6 n/因為45號調(diào)質(zhì)鋼=570n/n/，則內(nèi)齒輪用號鋼調(diào)質(zhì)，調(diào)質(zhì)硬度，接觸強度符合要求。、彎曲強度的驗算：只對內(nèi)齒輪進行驗算，齒根應(yīng)力大小和傳動的為嚙合一樣，即120.5 n/，=180.8 n/由強度條件：=126.6 n/45號調(diào)質(zhì)鋼=220 n/126.6 n/所以cb傳動的內(nèi)齒輪彎曲強度也符合要求。4.3.2低速級齒輪計算（第二級）：由高速級計算得到=4.16，低速級改為行星架固定，內(nèi)齒輪輸出。則 4.

35、16，=5.16(1) 配齒計算：=32則 =19所以 =323-19=77 =29符合ngw型配齒要求。(2) 變位方法采用高變位，由于4，取=0.3，=0.3，=0.3。(3) 按接觸強度驗算ac傳動中心距和模數(shù)m：=216.64.80.95=987.7nmm取載荷不均勻系數(shù)，則在一對ac輪傳動中，太陽輪傳動轉(zhuǎn)矩為：=987.71.15/3=378.6 nmm 取綜合系數(shù)k=2.4 齒數(shù)比u= =29/19=1.53取=1100 n/取齒寬系數(shù)=0.35所以 =137.06mm模數(shù) m=5.7取m=6。（3）計算ac傳動的實際中心距和嚙合角：實際中心距：=144mm同理可得 =20(4)

36、計算cb傳動中心距和嚙合角 =20(5) 幾何尺寸的計算：1、分度圓直徑mmmmmm2、齒頂高 由第一級算得=0.17。3、齒根高=5.7=9.3=5.74、齒高=7.85.7=13.5=4.29.3=13.5=6.785.7=12.485、齒頂圓直徑=11427.8=129.6mm =17424.2=182.4mm=30826.78=294.44mm6、齒根圓直徑=11425.7=102.6mm=17429.5=155.0mm=30825.7=319.4mm（6）驗算ac傳動的接觸強度和彎曲強度：按定軸齒輪傳動的強度系數(shù)計算公式計算1、確定公式中的系數(shù)：取使用系數(shù) =0.916m/s查表取得

37、 =0.95 動載系數(shù) =1.02名 稱計算公式結(jié)果使用系數(shù)10.350.4420.850.651.07載荷分布系數(shù)1.05載荷分布系數(shù)1.0634.2526.31總重合度 ()1.56載荷分配系數(shù)0.6451.0062載荷分配系數(shù)0.6451.0062節(jié)點區(qū)域系數(shù)0.00833（8） （=4.88=2.46）2.53彈性系數(shù) e=206000n/189.9重合度系數(shù)0.902螺旋角系數(shù)1當量循環(huán)次數(shù)壽命系數(shù)1最小安全系數(shù)1潤滑系數(shù)0.93齒面硬化系數(shù)1尺寸系數(shù)1粗糙度系數(shù)1.022、ac傳動的接觸強度的驗算：= =622.0 n/=697.7 n/用40cr鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火，ac傳動接觸強度

38、通過。3、ac傳動彎曲強度的驗算：齒根應(yīng)力 = =87.08 n/考慮齒輪受力不均勻，齒根最大應(yīng)力取= 1.5=130.6 n/由強度條件 =91.4 n/故ac傳動的彎曲強度驗算通過。（7）驗算低速級cb傳動的接觸強度和彎曲強度：1、根據(jù)ac傳動來確定cb傳動的接觸應(yīng)力：因為 cb傳動為內(nèi)嚙合，u=77/29=2.655所以 =379.5 n/2、核算內(nèi)齒輪材料接觸疲勞極限由，有 = =425.7 n/因為45號鋼調(diào)質(zhì)=570 n/所以內(nèi)齒輪接觸強度符合要求。3、彎曲強度的驗算：只對內(nèi)齒輪進行驗算，其彎曲應(yīng)力和ac傳動一樣。即 =87.08 n/=130.6 n/45號鋼調(diào)質(zhì)后彎曲疲勞極限=

39、220 n/130.6 n/所以cb傳動內(nèi)齒輪的彎曲強度也符合要求。內(nèi)齒輪的壁厚=37=21mm4.4均載機構(gòu)均載機構(gòu)是使各行星輪均勻分擔載荷的機構(gòu)，它可以降低載荷不均勻系數(shù)，既有提高承載能力、降低噪音、提高運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和可靠性、降低齒輪制造精度等優(yōu)點。在設(shè)計中，電動滾筒的高速級行星齒輪傳動和低速級行星傳動，采用基本構(gòu)件浮動的均載機構(gòu)，高速級是太陽輪浮動和行星架浮動組合的均載機構(gòu)，這種組合浮動比單個構(gòu)件浮動的均載效果較好。行星架通過雙聯(lián)齒輪軸器與低速級太陽輪相聯(lián)，由于是ngw型傳動，行星架受力較大，有利于浮動。行星架浮動不需要支撐，簡化了結(jié)構(gòu)。但是行星架自重較大，速度較高時會產(chǎn)生很大的離心力，影

40、響浮動的效果，所以設(shè)計時還得采用太陽輪浮動的組合結(jié)構(gòu)，使浮動的效果達到最好。低速級行星齒輪傳動，采用行星架固定，但構(gòu)件太陽輪浮動。太陽輪重量輕、慣性小、浮動靈活，結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，通用性強，這樣還可以是電動滾筒形成一剛性軸改善了軸的受力和滾筒的裝配工作。4.5齒輪聯(lián)軸器的設(shè)計計算在行星齒輪傳動中，廣泛的使用齒輪聯(lián)軸器來保證浮動機構(gòu)中浮動件在受力不均勻的時候產(chǎn)生位移，以使各行星輪之間的載荷分布均勻。為此高速級采用單聯(lián)齒輪聯(lián)軸器。低速級采用雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器，由于太陽輪尺寸較大，采用了一端為內(nèi)齒一端為外齒的雙聯(lián)齒輪聯(lián)軸器。計算步驟：1、初算聯(lián)軸器輪齒直徑d、齒寬b、模數(shù)m。 （4-4）式中： t傳遞

41、扭矩，; 載荷不均勻系數(shù)，取=2； 使用系數(shù)，=1；輪齒載荷分布系數(shù)，取=2；壽命系數(shù)，取=0.4，=2.8；許用剪切應(yīng)力，。所以 =94066.67 取b=25，則可得取模數(shù) m=3mm。為了便于加工齒數(shù)，取z=24則有節(jié)圓直徑d=mz=72。2、校核齒側(cè)擠壓應(yīng)力，以確定d、b和z。內(nèi)齒套直齒： （4-5）式中 h輪齒接觸徑向高度，用齒高代替。h=3(0.8+1.0)=5.4mm=6.049=14外齒軸齒輪因制成鼓型：取歪斜角=，=0.008則 =781.25=16.4256輪齒擠壓力通過，則確定d=72mm,b=25mm,z=24.3、齒輪聯(lián)軸器的其他幾何尺寸：項目代號計算公式單位外齒輪內(nèi)

42、齒套模數(shù)mmm33齒數(shù)z2424節(jié)圓直徑dd=mzmm7272齒型角2020齒頂高mm32.4齒根高外齒軸內(nèi)齒套mm3.753齒高h+mm6.755.4齒頂圓直徑mm7867.6齒根圓直徑mm64.578齒寬bmm2525齒寬系數(shù)b/d0.340.34鼓型齒鼓型量abe/2mm0.1鼓型齒弧半徑mm781聯(lián)軸器長度lmm100聯(lián)軸器總長度l+b+3mm128內(nèi)齒套壁厚3mmm94.6行星輪結(jié)構(gòu)和行星架結(jié)構(gòu)4.6.1行星輪結(jié)構(gòu)一般用在行星輪較大時的采用的是如圖6-3所示，其結(jié)構(gòu)緊湊、簡單又便于安裝的行星輪結(jié)構(gòu)，彈性擋圈裝在軸承內(nèi)側(cè)，因而增大軸承間距，減小了行星輪傾斜，當載荷較小時用滾珠軸承，載荷

43、較大時用滾柱軸承，兩軸承端寬度l可略大于齒寬b。圖 4-1 行星輪結(jié)構(gòu)圖4.6.2行星架結(jié)構(gòu)行星架是行星傳動中的主要部分，既要傳動扭矩又要起支撐作用，所以對行星架的制造精度和結(jié)構(gòu)要求很高，行星輪之間載荷分配不均對行星架影響最大，所以要對基本構(gòu)件采取浮動的均載機構(gòu)外還應(yīng)：1、盡可能的采用滑動軸承的行星輪結(jié)構(gòu)，這樣可使作為滑動軸承的金屬或非金屬襯套由于它本身的彈性和間隙配合，使行星輪也成為一種彈性件的均載機構(gòu)。2、在較大的滾筒上內(nèi)齒輪可用彈性圓柱銷固定到滾筒上，也有較好的緩沖減緩作用，這樣可以對制造和裝配基本構(gòu)件時，產(chǎn)生的不可避免的誤差進行適當?shù)难a償，從而降低對基本構(gòu)件制造技術(shù)要求，達到既節(jié)約又可

44、使傳動性能平穩(wěn)和可靠的目的。圖4-2 行星架結(jié)構(gòu)4.7行星傳動受力分析4.7.1高速級受力分析表4-1 高速級傳動受力分析結(jié)果太陽輪a行星輪c行星架h內(nèi)齒圈b各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩 nm83.03122.74-329.58圓周力 n2406.672406.674813.342406.67徑向力 n875.96875.96875.96作用在齒輪或軸上力 n=2406.67=875.96=4813.34=0=4813.34=0=2406.67=875.964.7.2低速級受力分析表4-2 低速級傳動受力分析表太陽輪a行星輪c行星架h內(nèi)齒圈b各構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩 nm378.6577.9-1534.3圓周力 n664

45、2.16642.113284.26642.1徑向力 n2417.52417.502417.5作用在齒輪或軸上力 n=6642.1=2471.5=13284.2=0=13284.4=0=6642.1=2417.54.8左、右法蘭軸的計算在設(shè)計計算電動滾筒的左右法蘭軸時，一般在同一機座號電機下，以帶寬最寬、帶速最低時來計算法蘭軸斷面尺寸，從而提高法蘭軸的通用化程度。將左右法蘭軸與電機聯(lián)接成一個組件，按簡支梁進行受力分析和計算。4.8.1受力分析圖4-3 法蘭軸受力分析4.8.2外載荷的計算 11636.8 n 5688.4293.5n2458.54.8.3右法蘭軸軸頭力矩的計算（1）、垂直方向彎矩

46、614.6 nm nm圖4-4 法蘭軸彎矩計算(2)、水平方向彎矩11636.80.252909.2 nm11636.80.11163.7 nm（3）、合成彎矩 nm= nm（4）、法蘭軸斷面直徑d的計算按脈沖循環(huán)應(yīng)力用彎扭合成強度計算軸徑公式 （4-6）式中 計算彎矩， ； 校正系數(shù)，取。所以有 mm mm實取 =90mm=80mm4.8.4左法蘭軸軸頭力矩的計算(1)、垂直方向彎矩 nm(2)、水平方向彎矩 nm(3)、合成彎矩 nm(4)、法蘭軸斷面直徑d的計算 mm實取 d=90mm5電動滾筒材料選用電動滾筒常用材料可分為金屬材料和非金屬材料。按用途分類：金屑材料又可分為齒類材料，軸類

47、及滾筒體材料，端蓋、左右法蘭軸、齒輪箱及支座材料。非金屬材料又可分為非金屬齒輪材料，潤滑材料和密封材料。5.1齒輪材料的選用 齒輪是電動滾筒中的重要零件，它擔負著傳遞動力、改變運動速度及方向的重要任務(wù)，因此對齒輪材料提出如下要求： (1) 具有高的接觸疲勞極限； (2) 具有高的抗彎強度； (3) 具有高的耐磨性； (4) 具有足夠的沖擊韌性。 同時還應(yīng)考慮材料的加工工藝性、經(jīng)濟性，以及材料的來源等因素。正確的選用齒輪材料和進行合理的熱處理，是滿足齒輪設(shè)計要求、延長齒輪使用壽命及節(jié)約制造成本的主要途徑。 主動輪選用40cr粗車后調(diào)質(zhì)處理，制齒后齒面高頻淬火。被動輪采用45號鋼粗車后調(diào)質(zhì)，但第一級被動齒輪制齒后，齒面高頻淬火。由于太陽輪和行星輪的載荷循環(huán)次數(shù)最多，宜選用承載力較高的合金鋼，經(jīng)表面淬火、滲碳淬火或滲氮處理，以增加表面硬度。 電動滾筒齒輪常用的高頻表面淬火具有變形小、氧化少、效率高等特點。齒面滲碳淬火是國外滾筒廠常用的齒輪熱處理方式，國內(nèi)也越來越多地用在重負荷的電動滾筒齒輪熱處理上，這樣輪齒表面硬度高，淬透層均勻，耐磨性好，心部韌性好，強度高，使齒輪具有較高的抗彎曲疲勞強度，但是容易產(chǎn)生淬火變形。往往熱處理前要留磨量，熱處理后還需經(jīng)過磨齒加工。5.2軸類及滾筒體材料5.2.1軸類材料 在電動滾筒中，根據(jù)結(jié)構(gòu)情況，軸