-1-機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)--設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置一、設(shè)計(jì)背景與任務(wù)概述(1)隨著我國工業(yè)生產(chǎn)水平的不斷提高，帶式運(yùn)輸機(jī)在礦山、煤炭、建筑、港口等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛。帶式運(yùn)輸機(jī)作為一種高效的物料輸送設(shè)備，其傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)直接影響到運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行效率和可靠性。因此，設(shè)計(jì)一套性能優(yōu)良、結(jié)構(gòu)合理的傳動(dòng)裝置對(duì)于帶式運(yùn)輸機(jī)的整體性能至關(guān)重要。(2)本課程設(shè)計(jì)旨在通過理論聯(lián)系實(shí)際的方式，讓學(xué)生深入了解帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原理和方法。設(shè)計(jì)任務(wù)包括但不限于：確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比、選擇合適的傳動(dòng)元件、進(jìn)行力學(xué)分析、計(jì)算傳動(dòng)裝置的強(qiáng)度和剛度，以及進(jìn)行傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過這一設(shè)計(jì)過程，學(xué)生能夠掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的基本流程和技巧。(3)本設(shè)計(jì)任務(wù)要求綜合考慮傳動(dòng)裝置的運(yùn)行環(huán)境、工作條件和物料特性，確保傳動(dòng)裝置在滿足強(qiáng)度、剛度和可靠性要求的同時(shí)，具有良好的經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)性。設(shè)計(jì)過程中，需要運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的相關(guān)知識(shí)，如力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理等，對(duì)傳動(dòng)裝置進(jìn)行系統(tǒng)分析和計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)。二、傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)要求與參數(shù)選擇(1)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)要求首先應(yīng)確保帶式運(yùn)輸機(jī)的正常運(yùn)行，包括滿足運(yùn)輸機(jī)的額定輸送能力、輸送速度和運(yùn)行穩(wěn)定性。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮傳動(dòng)裝置的工作環(huán)境，如溫度、濕度、粉塵等，以確保其在惡劣條件下仍能保持良好的性能。(2)參數(shù)選擇方面，需依據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比計(jì)算，選擇合適的電機(jī)功率、帶輪直徑、帶輪寬度等。傳動(dòng)比的選擇需考慮帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行速度、輸送物料的性質(zhì)以及啟動(dòng)和制動(dòng)時(shí)的動(dòng)力需求。同時(shí)，電機(jī)功率的選擇應(yīng)保證傳動(dòng)裝置在滿載和啟動(dòng)時(shí)能提供足夠的扭矩。(3)在選擇傳動(dòng)元件時(shí)，需考慮到材料、結(jié)構(gòu)、尺寸等因素。例如，帶輪的材料應(yīng)具有良好的耐磨性和足夠的強(qiáng)度，輪緣寬度應(yīng)滿足傳動(dòng)帶張力的要求。此外，軸承、齒輪、鏈條等元件的選擇也應(yīng)滿足傳動(dòng)裝置的運(yùn)行需求，如承載能力、傳動(dòng)精度、使用壽命等。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，還需遵循相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確保傳動(dòng)裝置的安全性。三、傳動(dòng)裝置的力學(xué)分析與計(jì)算(1)在進(jìn)行傳動(dòng)裝置的力學(xué)分析時(shí)，首先需要對(duì)帶式運(yùn)輸機(jī)的負(fù)載進(jìn)行詳細(xì)分析。以某礦山帶式運(yùn)輸機(jī)為例，其輸送能力為2000噸/小時(shí)，帶速為4米/秒，帶寬為1.6米。根據(jù)物料特性，計(jì)算得到帶式運(yùn)輸機(jī)的總負(fù)載力為F=2000噸/小時(shí)*4米/秒/3600秒/小時(shí)=2.22kN/m。在此基礎(chǔ)上，考慮帶式運(yùn)輸機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)以及斜面輸送等因素，進(jìn)一步計(jì)算得到傳動(dòng)裝置的實(shí)際負(fù)載力為F'=F*1.2=2.664kN/m。(2)傳動(dòng)裝置的扭矩計(jì)算是力學(xué)分析中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以該礦山帶式運(yùn)輸機(jī)為例，傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比i=2.5，電機(jī)功率P=110kW。根據(jù)功率和傳動(dòng)比的關(guān)系，計(jì)算得到傳動(dòng)裝置的扭矩T=9550*P/(2*π*i)=9550*110/(2*π*2.5)≈6108.8N·m。在計(jì)算過程中，還需考慮傳動(dòng)效率η，假設(shè)傳動(dòng)效率為0.95，則實(shí)際所需的扭矩T'=T/η=6108.8/0.95≈6422.1N·m。(3)傳動(dòng)裝置的強(qiáng)度校核主要包括帶輪、軸承、齒輪等元件的強(qiáng)度計(jì)算。以帶輪為例，假設(shè)帶輪直徑為600mm，寬度為120mm，材料為45號(hào)鋼，其許用應(yīng)力[σ]=180MPa。根據(jù)帶輪的受力情況，計(jì)算得到帶輪的最大應(yīng)力σ=F'*b/(π*d)=2.664*120/(π*600)≈0.568MPa。由于σ<[σ]，帶輪滿足強(qiáng)度要求。同理，對(duì)軸承和齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核，確保其工作在安全范圍內(nèi)。在傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)過程中，還需考慮溫度、濕度、粉塵等環(huán)境因素對(duì)元件性能的影響，以確保傳動(dòng)裝置的可靠性和使用壽命。四、傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是確保其正常運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。以某礦山帶式運(yùn)輸機(jī)為例，其傳動(dòng)裝置主要由電機(jī)、減速器、傳動(dòng)帶、帶輪、軸承等組成。在設(shè)計(jì)過程中，首先需確定電機(jī)和減速器的型號(hào)，根據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)的功率需求，選擇一臺(tái)功率為110kW的電機(jī)，并配套一臺(tái)減速比為2.5的減速器。(2)在帶輪設(shè)計(jì)方面，考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)的帶寬為1.6米，根據(jù)帶輪直徑與帶寬的關(guān)系，確定帶輪直徑為600mm。帶輪的材料選擇45號(hào)鋼，硬度為HB187-241。帶輪的輪緣寬度為120mm，以確保帶輪與傳動(dòng)帶之間的良好接觸。同時(shí)，帶輪的槽型設(shè)計(jì)為深V型，以增加傳動(dòng)帶的摩擦力。(3)軸承的選擇對(duì)于傳動(dòng)裝置的運(yùn)行穩(wěn)定性至關(guān)重要。在本設(shè)計(jì)中，帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)軸采用雙列向心球軸承，型號(hào)為6205-2RS，其額定載荷為C=41000N，額定轉(zhuǎn)速為n=5000r/min。根據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)行條件，計(jì)算得到軸承所承受的載荷為F=2.664kN/m*1.6m=4.2624kN。由于F<2*C，軸承滿足承載能力要求。此外，還需考慮軸承的安裝方式和預(yù)緊力，確保軸承在運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性和壽命。五、傳動(dòng)裝置的強(qiáng)度校核與優(yōu)化(1)傳動(dòng)裝置的強(qiáng)度校核是確保其安全運(yùn)行的重要步驟。在帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)中，對(duì)帶輪、軸承、齒輪等關(guān)鍵部件進(jìn)行了詳細(xì)的強(qiáng)度計(jì)算。以帶輪為例，其材料為45號(hào)鋼，屈服強(qiáng)度σs=355MPa，抗拉強(qiáng)度σb=600MPa。通過計(jì)算，帶輪的最大應(yīng)力σmax=0.568MPa，遠(yuǎn)低于材料的屈服強(qiáng)度，因此帶輪滿足強(qiáng)度要求。(2)在對(duì)軸承進(jìn)行強(qiáng)度校核時(shí)，考慮到軸承的工作條件，選擇了6205-2RS型號(hào)的雙列向心球軸承。該軸承的額定載荷C=41000N，額定轉(zhuǎn)速n=5000r/min。根據(jù)實(shí)際工作載荷F=4.2624kN，計(jì)算得到軸承的應(yīng)力比F/C=4.2624/41000≈0.0105，遠(yuǎn)低于軸承的額定應(yīng)力比，表明軸承在承載能力上滿足設(shè)計(jì)要求。(3)為了進(jìn)一步優(yōu)化傳動(dòng)裝置的性能，對(duì)傳動(dòng)比、帶輪直徑、軸承預(yù)緊力等參數(shù)進(jìn)行了調(diào)整。通過仿真分析