2024年8月28日发(作者：喻瑾)

设计任务书

1、设计课题：螺旋输送机

2、设计参数：生产能力：5t/h 运输距离：10m，物料密度：1.2 连续运转

中等负荷

3、设计内容：

1）螺旋输送机参数确定2）电动机的选择3）减速机的设计 4）链轮的设

计 5)螺旋输送机叶片及螺旋体设计

4、完成的工作量

设计任务书一份 螺旋输送机装配图（A0）一份 链轮工作图（A1）一份

1

摘 要

这篇毕业设计的论文主要阐述的是一套系统的关于螺旋输送机的设计

方法。特别是螺旋输送机传动系统的设计，在论文中，首先，对螺旋输送机作

了简单的介绍，然后按照设计准则和设计理论设计了螺旋输送机的运动参数，

重点对螺旋输送机的传动系统进行计算和强度校核，并对钢性叶轮给料机的安

装调试、润滑进行了简单的阐述。通过这次设计使我对机械传动有了一定的了

解，也是对我三年来所学理论知识的一次综合应用。

关键词：螺旋输送机 设计

2

前 言

给

料机主要用于冶金、电力、水泥等行业，适用于输送粉尘状、小颗

粒状干燥物料。按结构形式可分为振动给料机、皮带给料机、刚性叶轮给

料机、刮板给料机、螺旋给料机等，振动给料机给料畅通，能控制给料大

小，适用于块状无粉尘的物料，对环境有一定的污染，皮带给料机适用于

长距离物料输送，不能用于粉料的输送。螺旋给料机用于粉状物料远距离

输送，密封性好，不扬尘，不污染环境。刚性叶轮给料机具有密封性能优

越，给料均匀稳定，对在工作过程中需要锁气密封、均匀给料的场合尤为

实用。螺旋输送机在冶金、水泥、石灰等行业因其能长距离输送粉状物料，

环保性能优越，且运行平稳、噪音极小、故障率低等优点，适用于料仓与

其它设备的联接给料，在石灰、水泥、除尘等领域有广泛应用。

本论文设计的就是用于除尘系统的螺旋输送机

3

选定设计方案

螺旋输送机由机壳、螺旋体、进料口、出料口、电动机、减速机及传动部

分组成，根据传动部分不同，可分为直联式传动、链轮式传动、皮带式传动。

直联式传动结构紧凑，无需传动元件，但在设备故障时检修困难，不便于

维修。

链轮式传动是减速机和叶轮轴之间用套筒滚子链传动，既能保重传动精度，

有一定的过载保护功能，又有利于设备故障时检修。

皮带式传动是减速机与叶轮轴之间用皮带轮传动，有很好的防过载能力，

但容易打滑，皮带易磨损老化，设备故障较多。

根据以上分析对比，可以知道，链轮式传动传动方案比其它两种方案具有

很多优点，因此，我的设计采用链轮式传动。

螺旋输送机配置一个进料口，一个出料口，进料口与出料口距离为10米。

驱动装置包括电动机、减速机、联轴器等。

螺旋输送机按机体角度或分为水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机、空间角

度螺旋输送机；按螺距分为等螺距螺旋输送机、变螺距螺旋输送机；按螺旋数

量分为单头和多头螺旋输送机。其中水平螺旋输送机又分为LS和GS两种，GS

型螺旋输送机属老产品，轴承位于料槽端部立板上，由于密封困难，故障较多，

而LS型螺旋输送机是由GS型螺旋输送机经改进后，将轴承置于料槽外部，维

修方便，故障率也大为降低。我的设计就是LS型等螺距水平螺旋输送机。

根据以上论述，画出螺旋输送机简图如下：

4

螺旋输送机基本参数计算

螺旋输送机基本参数包括：螺旋输送机的转速、螺距、螺旋叶片的直径、旋向等参数，

现分别计算如下：

螺旋输送机的工作原理是物料由进料口进入螺旋输送机，当螺旋转动时，物料受到螺旋

叶片法向推力作用，该推力的径向分力和叶片对物料的磨擦力，有可能带着物料绕轴转动，

但由于物料本身的重力和料槽对物料的磨擦力的作用，才不与螺旋叶片一起旋转，而是在叶

片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。

1、确螺旋输送机叶轮直径

根据《运输机械实用手册》可查得螺旋输送机直径公式

式中K为物料综合特性系数，查输送机械实用手册得K=0.0415

Ψ为填充系数Ψ=0.35

c为倾斜输送系数c=1

r为物料单位容积重量 r=1.2t/m

3

D=0.127 取标准直径系列D=150mm

2、计算螺旋输送机的转速

根据螺旋输送机的临界转速公式

n

max



Q

D=

K

2.5



cr

A

D

式中K为物料综合特性系数，查输送机械实用手册得K=75

n

max

=6.12rpm

螺旋输送机的转速必须小于

n

max

，故取n=5.6 rpm

3、确定螺旋输送机的螺距

螺距的大小不仅决定着螺旋升角，而且也决定着在一定填充系数下物料

运行的滑移面，即螺距螺距的大小影响物料的输送过程，对于水平布置的螺旋

输送机取螺距S=(0.8—1)D，我取S=150mm。

5

4、螺旋叶片的螺旋角

5、确定螺旋输送机螺旋轴径

由于螺旋输送机填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大

的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度，就能满足要求，根据经验公式

d=(0.2—0.35)D,所以取d=50mm。

电动机的选择

1、初选电动机类型和结构型式

电动机是标准件，设计时要根据工作机的工作特性、电源种类(交流或直流)、

工作条件(环境温度、空间位置等)、载荷大小和性质(变化性质、过载情况等)、

起动性能和起动、制动、正反转的频繁程度等条件来选择电动机的类型、结构、

容量(功率)和转速，并在产品目录中选出其具体型号和尺寸。

电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交

流电源，因此，无特殊要求时均应选用三相交流电动机，其中以三相异步交流

电动机应用最广泛。根据 不同防护要求，电动机有开启式、防护式、封闭自扇

冷式和防爆式等不同的结构型式。

Y系列三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，由于其

结构简单、工作作可靠、价格低廉、维护方便，因此广泛应用于不易燃、不易

爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。

电动机的容量(功率)选择的是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影

响。容量选得过小，不能保证工作机正常工作，或使电动机因超载而过早损坏；

而容量选得过大，则电动机的价格高，能力又不能充分利用，而且由于电动机

经常不满载运行，其效率和功率因数较低，增加电能消耗而造成能源的浪费。

电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定。

由以上的选择经验和要求，选用三相交流电 Y系列笼型三相异步交流电动

机。

2、计算螺旋输送机功率

螺旋输送机的功率分为空载功率和输送物料功率之和，螺旋输送机输送

物料功率由下式计算：

P

1

=Q（λL+H）

6

367

式中：P—螺旋机功率 KW

λ—运行阻力系数 输送机械实用手册得λ＝3

L—螺旋长度 m L＝10m

H—螺旋倾斜高度 m

D—螺旋直径 m D＝0.15m

螺旋输送机的功率空载功率：P

2

＝

P＝P

1

+ P

2

＝0.41+0.075＝0.48

① 电机功率

P

0

=p/η

η一般取0.88

~

0.94

P

0

＝0.55KW

2、电动机的技术数据

根据计算的功率可选定电动机额定功率，考虑到螺旋输送机在带负荷起动

时转矩比较大，取同步转速1500

rmin

，4极，

由《机械设计手册》选用Y90S-4三相异步电动机，其主要参数如下

电动机额定功率：

P

0

=1.1kw；

电动机满载转速：

n

=1400

rmin

额定电压：380V

减速机的选择

1、计算螺旋输送机总速比

i=

2、确定传动方式

7

DL

，所以，螺旋输送机的轴功率为

20

n

2

1400

250

25

n

1

5.6

根据计算出来的传动比，有三种传动方式可供选择

电动机、减速机通过联轴器直接与螺旋轴联接，这种方法优点是结构紧凑，

占地面积小，缺点是维修维护不方便。

电动机减速机通过链轮与螺旋轴联接，这种方法优点是传动平稳，有一定

的防过载能力，维修较方便。但成本较高。

电动机通过皮带轮、减速机与螺旋轴联接，这种方法优点是传动平稳，有

良好的防过载能力，维修较方便。

通过对比，我认为第二种传动方式简单可靠，维修方便，因此，我选择第

二种传动方式。

3、确定减速机型号

按减速机的传动类型，减速机可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机、

圆柱－圆锥齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、渐开线行星齿轮减速机、摆线针轮

减速机等，按安装方式可分为立式减速机、卧式减速机，按齿轮齿面硬度分为

软齿面减速机、中硬齿面减速机、硬齿面减速机。由于摆线针轮减速机结构紧

凑，传动比较大，体积小，运转平稳，传动效率高，因此，减速机最终型号为

XWED4-121，速比为121，电机功率:1.5KW,输出转矩：951N.m，电机与减速机采

用直联的装配形式。

螺旋输送机链轮设计计算

1、选择链轮材料

齿轮材料及热处理是影响齿轮承载能力及使用寿命的关键，选择齿轮材料时

要综合考虑齿轮的工作条件、加工工艺、材料来源、经济性等因素，以使齿轮

在满足使用满足性能要求的同时生产成本更经济，根据螺旋输送机的工作性质，

选择链轮材料为45钢 淬火

2、初步确定链轮主要几何参数

1） 确定链轮传动比

根据电机转速及减速机速比，计算链轮传动的传动比，

i2=



i

i

1

1400

1.93

1216

8

2）确定链轮齿数

Z1≥Zmin=9

Z1≈29-2i=29-3.86=25.14 取Z

1

=25

Z

2

=Z

1

i=25×1.93=48

3）确定链条节距

为使传动平稳，结构紧凑，应选用小节距单排链，根据滚子链传递的功

率和小链轮转速，由机械设计手册13-2-1图可得链轮节距25.4，套筒滚子链规

格16A。

4) 初定链轮中心距

a

0

=(30---50)p=40×25.4=1016

5) 以节距计算中心距

a

0p

=

a

0

1016

40

p25.4

6)计算链条节数

Lp

Z

1

Z

2

K

=118.3 Lp=120

2a

0p



2a

0p

7)确定链条73

LL

p

P12025.43048

8)确定实际中心距

a

c

p(2L

p

Z

1

Z

2

)K

a

25.4(21202548)0.24984

1059.77

取实际中心距a

c

=1060

9)链条速度

9

Z

1

n

1

p

60000

251225.4



60000

0.13m/s

v

10)有效圆周力

1000p

v

10001.1



0.13

8462N

F

t



11）计算链条的悬垂拉力

F

f

Kfqa10

2

式中K为系数，取决于两轮中心线与水平线的夹角，当角度为0

时K＝7，Q为链条理论重量，a为链轮中心线。

F

f

Kfqa10

2

72.61.06010

2

0.193N

11) 验算链条静强度安全系数

由于链条传动速度＜0.6m/s，属于低速传动，因此，必须验算链条的

静强度安全系数，链条静强度安全系数计算公式如下：

S

Q

4－－8

K

A

F

t

F

f

式中K

A

为工况系数，K

A

＝1，Q为极限拉伸载荷Q＝5580N

S

Q5580

6.64－－8

K

A

F

t

F

f

84.260.193

链条静强度安全系数验算合格

链轮基本参数及主要尺寸

1、链轮齿数 Z

1

=25 Z

2

=48

10

2、链轮节距 p=25.4mm

3、配用链条滚子外径 D=15.88

4、链轮分度圆直径

d

1



p

180

sin

Z

1



25.4

150

sin

25

202.66

d

1



p

180

sin

Z

2



25.4

150

sin

48

388.36

5、齿顶圆直径

d

a1max

d1.5pD

202.6625.41.515.88

224.88

d

a1min

d

1

p(1

1.6

)D

Z

1

1.6

)15.88

Z

1

202.6625.4(1

210.56

d

a2max

d

2

1.5pD

388.3625.41.515.88

410.58

d

a2min

d

2

p(1

1.6

)D

Z

2

1.6

)15.88

Z

2

388.3625.4(1

397.04

11

6、链轮齿根圆直径

d

f1

=d1-D=202.66-15.88=186.67

d

f2

=d2-D=388.36-15.88=372.48

7、分度圆弦齿高

h

a

(0.625

8.75

0.80.8

)p0.5D(0.625)25.40.515.88

Z

1

25

8、链轮齿宽 b=0.95b

1

=0.95×15.75=14.96

螺旋输送机转子设计

由于螺旋输送机的输送距离比较长，一般分为头节、尾节、中间节，头节、

尾节主要是起安装轴承的作用，中间节是工作部分，是螺旋输送机的转子是螺

旋输送机的关键，螺旋输送机的转子包括叶片和螺旋轴以及联接

1、螺旋叶片的参数

螺旋叶片的参数包括螺旋叶片的形式、螺旋叶片的旋向、螺旋叶片的展开

尺寸

1)、螺旋叶片的形式 螺旋叶片可分为实体式、带式、四种，

实体式适用于干燥的小颗粒及粉状物料的输送，带式用于块状、易粘结物料。

齿式和叶片式适于有搅拌及有松散要求的场所。根据输送物料的性质，选用实

体式叶片。

2)、螺旋叶片的旋向分为左旋和右旋两种，选用右旋。

3)、螺旋叶片的展开尺寸

螺旋叶片的展开尺寸包括螺旋面展开图内径和外径以及展开圆环切除部

12

分圆心角。

d

l

=





d



2

S

2

(



D)S(



d)S

2222

（D-d）

=78.35

D

L

=





D



2

S

2

(



D)S(



d)S

2222

(Dd)

=178.35



D

L

(



D)

2

S

2

360



α

ｌ

=



D

L

=42.22

2、螺旋叶片的材质 螺旋叶片长期与粉状物料接触，容易发生磨损，

直接影响螺旋叶片的使用寿命，根据螺旋输送机的物料特性，要求螺旋叶片要

具有一定的耐磨性能，又要的一定的延展性和良好的冲压性能，因此，螺旋叶

片的材质选用16Mn钢板，叶片厚度8mm,既能满足叶片的制作要求，又具有一定

的耐磨性能。

3、螺旋轴的联接 一般螺旋输送机螺旋轴由2-4米的螺旋短轴联接而成，

可由螺旋转子轴、头部联接轴、尾总联接轴、中间联接轴组成。

1、螺旋输送机叶轮轴设计

1）、头、尾部联接轴的设计

最小轴径的初步计算

由《机械零件课程设计》表6－2，取

A

0

＝105，根据

公式

d

min

A

0

3

P

1

㎜

n

1

其中

n

1

—— 轴的转速 ，6

13

P

1

—— 轴传递的功率 , 1.1

d

min

—— 计算截面处的轴的直径， mm

将数据代入公式得

d

min

105

3

1.5

18.5

=58.5

输出轴的最小直径是链轮处轴的直径

d

12

，选标准轴径60

2)、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

拟订轴上零件的装配方案：头部联接轴一端装大链轮，另一端装联接盘，

中间为轴承，尾部联接轴则只有联接盘和轴承，本题的装配方案已经在前面分

析比较，现选用如图所示的装配方案。

1) 为了满足链轮轴向定位要求，1-2轴段右端制 出一轴肩，链轮处直径

d=60链轮与轴配合的毂孔长度

L

1

=60，联接盘处轴肩直径d2=60，L2=80轴承处

直径

d

34

=

d

78

=80，长度L3=L6=31，轴承轴肩直径d5=d8=85，长度为30mm。

2) 确定轴上圆角和倒角尺寸

取轴端倒角为2



45

，圆角R2.5，各轴肩处的圆角半径

至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。根据轴的各部分尺寸，绘制小齿轮

轴结构简图，

3) 轴上零件的周向定位 ；

链轮处与轴的周向定位采用平健联接。按

d

12

由手册查得平键截面为14×

9mm(GB／T1095--1979)，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm(标准键长见GB／

T1096--1979)，链轮与轴的配合为H7／k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡

配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

4)、键联接的强度校核

14

由《机械零件课程设计》表8－1 选用普通平键

bh

14×9mm， 取L＝400mm。

由《机械零件课程设计》表8－7 查得，

键的工作长度

l＝L－b＝60－20＝40mm，

键的工作高度

k＝



＝4.5mm。

由《机械零件课程设计》表8－8 查得，

键联接的许用压力

［P］=120-150MPa，

P

h

2

9

2

2744000

2T

20MPa



dkl

454.540

所以，

P[P]

，所选平键合适。

2、中间联接轴的设计 螺旋中间联接轴的作用主要是联接前后两根螺旋

轴，并起支承作用，联接前后两根螺旋轴可用法兰联接，也可用销子直接联接，

法兰联接联接可靠，定位可靠， 拆卸方便，便于维护。结构如下图：

3、螺旋轴的设计 由于螺旋轴一般长度都较长，为了减少轴的弯曲挠度，

一般都采用空心轴，空心轴能大大降低轴的重量，螺旋叶片直接焊在空心轴上。

空心轴两端安装联接盘，与中间联接轴的联接盘固定联接。

螺旋输送机轴承的选择

轴承的作用是支承轴及轴上零件，使其回转并保持一定的旋转精度，

减少相对回转零件间的摩擦和磨损，合理选择和使用轴承对提高机器使用寿命

15

和提高机器性能都有着重要作用，轴承根据摩擦性质不同，可分为滑动轴承和

滚动轴承，滚动轴承现已标准化，成本低，运行可靠，在各行各业广泛使用，

滑动轴承主要用于低速重载、要求高精度以及需要剖分式轴承的工况，本设计

采用滚动轴承。

1、选择轴承时应考虑轴承的工作条件，如负荷、转速、调心要求等，装拆

性能、经济性，混料机的小齿轮轴承负荷较大，不经常拆卸，且调心要求，基

本不承受轴向力，根据以上要求，选用双列圆柱调心滚子轴承，轴径d=80，查

机械设计手册 ，选用22316。轴承座采用标准轴承座，由于螺旋轴有明显的轴

向力，轴承的轴向定位为采用8216推力轴承进行轴向定位支承，以消除螺旋的

轴向力。由于中间轴承润滑困难，运行环境较差，滚动轴承对密封要求严格，

因此中间轴承采用滑动轴承进行支承，轴承轴径为60mm。

2、轴承的校核

计算轴承的当量静负荷

P

0

=X

0

F

r

+Y

0

F

a

式中X

0

、Y

0

分别 为轴承静负荷的径向、轴向系数 因为小

齿轮为直齿圆柱齿轮，所以F

a

为0，查表可知X

0

=1

所以 P

0

=F

r

=75000N

静负荷的计算公式

查表S

0

=1.3

C

0r

51.8

2.8

P

0

75

S

0

C

0r

S

0

式中C

0r

=2680KN S

0

为许用安全系数，

P

0

经过计算，轴承安全系数较大，静强度满足要求。

2、 螺旋轴的强度校核

螺旋输送机螺旋轴的强度校核主要螺旋轴的弯扭强度校核，下面对螺旋轴

16

的弯扭强度进行具体校核。

1．绘螺旋轴的计算简图

F

a1

A

F

t1

B

F

NV1

F

NH1

F

r1

F

NV2

F

NH2

L

1

L

2

F

t1

F

NH1

F

NH2

M

H

F

r1

F

a1

F

NV1

F

NV2

M

V

M

T

2．计算螺旋轴的重量 螺旋轴的重量：130.2N，螺旋叶片的重量：

3．计算支点反力

水平反力：

R

HB

R

HD



F

t

2

264.5N

4．计算弯矩，作弯矩图

C点水平弯矩：

17

398.9N

M

HC

R

HB

l264.552000

5．计算螺旋轴的扭矩并画扭矩图

由《机械零件课程设计》表6－18 查得折算系数



＝0.59

αT

1

＝0.6×2558＝

6、计算当量弯矩 并画当量弯矩图

M

ec

M

2

(



T)

2

22

5291001534.88



7、校核轴的强度

最大弯矩在C点，因此， C点是危险截面，由《机械设计》表15-1查得：

[



1

]70MPa

σ

ca

=



ec



M

ec

529102.2

24.49N/mm

2

＝31.67MPa

3

W

0.160



ca

[



1

]

，小齿轮轴强度足够。

螺旋输送机机壳的设计

螺旋输送机机壳是给料机的重要设备，它是物料保持运动的关键设备，也

是中间轴承的安装处。因此，机壳的设计也很重要。机壳采用薄钢板制成，底

部是根据螺旋直径制成，截面形状为半圆形，上部为方形，并有安装中间轴承

的支架，机壳两端有挡板，挡板与螺旋轴接合部采用机械密封，机壳上部采用

薄钢板密封。保证螺旋输送机的密封效果，既加工方便，成本也相对较低。

机壳采用8mm钢板制作，螺旋转子与机壳的间隙取3mm，

18

机壳料口法兰的确定

根据螺旋转子直径为150，按照结构紧凑的原则，确定进、出料口尺寸为￠

150， 螺旋输送机的润滑与维护

1、刚性叶轮的润滑主要是叶轮轴承的润滑，定期用加油枪给轴承座注入

润滑酯，保证轴承座空腔内注满润滑酯，保证轴承有足够的润滑，同时也能起

到防尘作用，保证轴承正常运转。

2、定期检查更换叶轮的密封条，保证密封条与机壳紧密接触，达到良好

的密封效果。

3、为防止有大块物料进入螺旋输送机卡住叶轮，造成设备损坏，可在螺

旋输送机进料口上方安装一个金属网格，防止大块物料进入螺旋输送机。

4、传动链条要定期用润滑油进行润滑，并保证链条松紧合适。

5、上、下接口法兰要密封良好，否则会产生扬尘，对周围环境产生污染。

致 谢

感谢我的指导老师成老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工

作、学习中的榜样；循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。导

师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚

师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我

影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我

明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷

心的感谢！

“师恩难忘，友谊长存!”本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋

友的关心和帮助。在此，向曾经帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利

完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚

挚的谢意！

19

参考文献

1.《机械工程手册》第二版（传动设计卷） 机械工业出版社 2000

2.《实用机械设计手册》 吴相宪 王正为 黄玉堂 主编 中国矿业大学出版

社 2001

3.《机械设计》 濮良贵 纪名刚 主编 高等教育出版社 1996

4.《机械制造工艺学》赵志修 主编 北京： 机械工业出版社 1984.2

5. 《机械设计课程设计》 华中理工大学 王昆 同济大学 高等教育出版

社1986

6.《金属工艺学》邓文英 主编 北京： 高等教育出版社 2000

8. 《高等学校毕业设计指导》[M]，周永强，北京：中国建材工业出版社，

2002

20

9. 《机械运输实用手册》

10.《机械加工余量与公差手册》 马贤智 北京：中国标准出版社，1994

21

2024年8月28日发(作者：喻瑾)

设计任务书

1、设计课题：螺旋输送机

2、设计参数：生产能力：5t/h 运输距离：10m，物料密度：1.2 连续运转

中等负荷

3、设计内容：

1）螺旋输送机参数确定2）电动机的选择3）减速机的设计 4）链轮的设

计 5)螺旋输送机叶片及螺旋体设计

4、完成的工作量

设计任务书一份 螺旋输送机装配图（A0）一份 链轮工作图（A1）一份

1

摘 要

这篇毕业设计的论文主要阐述的是一套系统的关于螺旋输送机的设计

方法。特别是螺旋输送机传动系统的设计，在论文中，首先，对螺旋输送机作

了简单的介绍，然后按照设计准则和设计理论设计了螺旋输送机的运动参数，

重点对螺旋输送机的传动系统进行计算和强度校核，并对钢性叶轮给料机的安

装调试、润滑进行了简单的阐述。通过这次设计使我对机械传动有了一定的了

解，也是对我三年来所学理论知识的一次综合应用。

关键词：螺旋输送机 设计

2

前 言

给

料机主要用于冶金、电力、水泥等行业，适用于输送粉尘状、小颗

粒状干燥物料。按结构形式可分为振动给料机、皮带给料机、刚性叶轮给

料机、刮板给料机、螺旋给料机等，振动给料机给料畅通，能控制给料大

小，适用于块状无粉尘的物料，对环境有一定的污染，皮带给料机适用于

长距离物料输送，不能用于粉料的输送。螺旋给料机用于粉状物料远距离

输送，密封性好，不扬尘，不污染环境。刚性叶轮给料机具有密封性能优

越，给料均匀稳定，对在工作过程中需要锁气密封、均匀给料的场合尤为

实用。螺旋输送机在冶金、水泥、石灰等行业因其能长距离输送粉状物料，

环保性能优越，且运行平稳、噪音极小、故障率低等优点，适用于料仓与

其它设备的联接给料，在石灰、水泥、除尘等领域有广泛应用。

本论文设计的就是用于除尘系统的螺旋输送机

3

选定设计方案

螺旋输送机由机壳、螺旋体、进料口、出料口、电动机、减速机及传动部

分组成，根据传动部分不同，可分为直联式传动、链轮式传动、皮带式传动。

直联式传动结构紧凑，无需传动元件，但在设备故障时检修困难，不便于

维修。

链轮式传动是减速机和叶轮轴之间用套筒滚子链传动，既能保重传动精度，

有一定的过载保护功能，又有利于设备故障时检修。

皮带式传动是减速机与叶轮轴之间用皮带轮传动，有很好的防过载能力，

但容易打滑，皮带易磨损老化，设备故障较多。

根据以上分析对比，可以知道，链轮式传动传动方案比其它两种方案具有

很多优点，因此，我的设计采用链轮式传动。

螺旋输送机配置一个进料口，一个出料口，进料口与出料口距离为10米。

驱动装置包括电动机、减速机、联轴器等。

螺旋输送机按机体角度或分为水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机、空间角

度螺旋输送机；按螺距分为等螺距螺旋输送机、变螺距螺旋输送机；按螺旋数

量分为单头和多头螺旋输送机。其中水平螺旋输送机又分为LS和GS两种，GS

型螺旋输送机属老产品，轴承位于料槽端部立板上，由于密封困难，故障较多，

而LS型螺旋输送机是由GS型螺旋输送机经改进后，将轴承置于料槽外部，维

修方便，故障率也大为降低。我的设计就是LS型等螺距水平螺旋输送机。

根据以上论述，画出螺旋输送机简图如下：

4

螺旋输送机基本参数计算

螺旋输送机基本参数包括：螺旋输送机的转速、螺距、螺旋叶片的直径、旋向等参数，

现分别计算如下：

螺旋输送机的工作原理是物料由进料口进入螺旋输送机，当螺旋转动时，物料受到螺旋

叶片法向推力作用，该推力的径向分力和叶片对物料的磨擦力，有可能带着物料绕轴转动，

但由于物料本身的重力和料槽对物料的磨擦力的作用，才不与螺旋叶片一起旋转，而是在叶

片法向推力的轴向分力作用下，沿着料槽轴向移动。

1、确螺旋输送机叶轮直径

根据《运输机械实用手册》可查得螺旋输送机直径公式

式中K为物料综合特性系数，查输送机械实用手册得K=0.0415

Ψ为填充系数Ψ=0.35

c为倾斜输送系数c=1

r为物料单位容积重量 r=1.2t/m

3

D=0.127 取标准直径系列D=150mm

2、计算螺旋输送机的转速

根据螺旋输送机的临界转速公式

n

max



Q

D=

K

2.5



cr

A

D

式中K为物料综合特性系数，查输送机械实用手册得K=75

n

max

=6.12rpm

螺旋输送机的转速必须小于

n

max

，故取n=5.6 rpm

3、确定螺旋输送机的螺距

螺距的大小不仅决定着螺旋升角，而且也决定着在一定填充系数下物料

运行的滑移面，即螺距螺距的大小影响物料的输送过程，对于水平布置的螺旋

输送机取螺距S=(0.8—1)D，我取S=150mm。

5

4、螺旋叶片的螺旋角

5、确定螺旋输送机螺旋轴径

由于螺旋输送机填充系数较低，只要保证靠近叶片外侧的物料具有较大

的轴向速度，且轴向速度大于圆周速度，就能满足要求，根据经验公式

d=(0.2—0.35)D,所以取d=50mm。

电动机的选择

1、初选电动机类型和结构型式

电动机是标准件，设计时要根据工作机的工作特性、电源种类(交流或直流)、

工作条件(环境温度、空间位置等)、载荷大小和性质(变化性质、过载情况等)、

起动性能和起动、制动、正反转的频繁程度等条件来选择电动机的类型、结构、

容量(功率)和转速，并在产品目录中选出其具体型号和尺寸。

电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于生产单位一般多采用三相交

流电源，因此，无特殊要求时均应选用三相交流电动机，其中以三相异步交流

电动机应用最广泛。根据 不同防护要求，电动机有开启式、防护式、封闭自扇

冷式和防爆式等不同的结构型式。

Y系列三相笼型异步电动机是一般用途的全封闭自扇冷式电动机，由于其

结构简单、工作作可靠、价格低廉、维护方便，因此广泛应用于不易燃、不易

爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。

电动机的容量(功率)选择的是否合适，对电动机的正常工作和经济性都有影

响。容量选得过小，不能保证工作机正常工作，或使电动机因超载而过早损坏；

而容量选得过大，则电动机的价格高，能力又不能充分利用，而且由于电动机

经常不满载运行，其效率和功率因数较低，增加电能消耗而造成能源的浪费。

电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定。

由以上的选择经验和要求，选用三相交流电 Y系列笼型三相异步交流电动

机。

2、计算螺旋输送机功率

螺旋输送机的功率分为空载功率和输送物料功率之和，螺旋输送机输送

物料功率由下式计算：

P

1

=Q（λL+H）

6

367

式中：P—螺旋机功率 KW

λ—运行阻力系数 输送机械实用手册得λ＝3

L—螺旋长度 m L＝10m

H—螺旋倾斜高度 m

D—螺旋直径 m D＝0.15m

螺旋输送机的功率空载功率：P

2

＝

P＝P

1

+ P

2

＝0.41+0.075＝0.48

① 电机功率

P

0

=p/η

η一般取0.88

~

0.94

P

0

＝0.55KW

2、电动机的技术数据

根据计算的功率可选定电动机额定功率，考虑到螺旋输送机在带负荷起动

时转矩比较大，取同步转速1500

rmin

，4极，

由《机械设计手册》选用Y90S-4三相异步电动机，其主要参数如下

电动机额定功率：

P

0

=1.1kw；

电动机满载转速：

n

=1400

rmin

额定电压：380V

减速机的选择

1、计算螺旋输送机总速比

i=

2、确定传动方式

7

DL

，所以，螺旋输送机的轴功率为

20

n

2

1400

250

25

n

1

5.6

根据计算出来的传动比，有三种传动方式可供选择

电动机、减速机通过联轴器直接与螺旋轴联接，这种方法优点是结构紧凑，

占地面积小，缺点是维修维护不方便。

电动机减速机通过链轮与螺旋轴联接，这种方法优点是传动平稳，有一定

的防过载能力，维修较方便。但成本较高。

电动机通过皮带轮、减速机与螺旋轴联接，这种方法优点是传动平稳，有

良好的防过载能力，维修较方便。

通过对比，我认为第二种传动方式简单可靠，维修方便，因此，我选择第

二种传动方式。

3、确定减速机型号

按减速机的传动类型，减速机可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机、

圆柱－圆锥齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机、渐开线行星齿轮减速机、摆线针轮

减速机等，按安装方式可分为立式减速机、卧式减速机，按齿轮齿面硬度分为

软齿面减速机、中硬齿面减速机、硬齿面减速机。由于摆线针轮减速机结构紧

凑，传动比较大，体积小，运转平稳，传动效率高，因此，减速机最终型号为

XWED4-121，速比为121，电机功率:1.5KW,输出转矩：951N.m，电机与减速机采

用直联的装配形式。

螺旋输送机链轮设计计算

1、选择链轮材料

齿轮材料及热处理是影响齿轮承载能力及使用寿命的关键，选择齿轮材料时

要综合考虑齿轮的工作条件、加工工艺、材料来源、经济性等因素，以使齿轮

在满足使用满足性能要求的同时生产成本更经济，根据螺旋输送机的工作性质，

选择链轮材料为45钢 淬火

2、初步确定链轮主要几何参数

1） 确定链轮传动比

根据电机转速及减速机速比，计算链轮传动的传动比，

i2=



i

i

1

1400

1.93

1216

8

2）确定链轮齿数

Z1≥Zmin=9

Z1≈29-2i=29-3.86=25.14 取Z

1

=25

Z

2

=Z

1

i=25×1.93=48

3）确定链条节距

为使传动平稳，结构紧凑，应选用小节距单排链，根据滚子链传递的功

率和小链轮转速，由机械设计手册13-2-1图可得链轮节距25.4，套筒滚子链规

格16A。

4) 初定链轮中心距

a

0

=(30---50)p=40×25.4=1016

5) 以节距计算中心距

a

0p

=

a

0

1016

40

p25.4

6)计算链条节数

Lp

Z

1

Z

2

K

=118.3 Lp=120

2a

0p



2a

0p

7)确定链条73

LL

p

P12025.43048

8)确定实际中心距

a

c

p(2L

p

Z

1

Z

2

)K

a

25.4(21202548)0.24984

1059.77

取实际中心距a

c

=1060

9)链条速度

9

Z

1

n

1

p

60000

251225.4



60000

0.13m/s

v

10)有效圆周力

1000p

v

10001.1



0.13

8462N

F

t



11）计算链条的悬垂拉力

F

f

Kfqa10

2

式中K为系数，取决于两轮中心线与水平线的夹角，当角度为0

时K＝7，Q为链条理论重量，a为链轮中心线。

F

f

Kfqa10

2

72.61.06010

2

0.193N

11) 验算链条静强度安全系数

由于链条传动速度＜0.6m/s，属于低速传动，因此，必须验算链条的

静强度安全系数，链条静强度安全系数计算公式如下：

S

Q

4－－8

K

A

F

t

F

f

式中K

A

为工况系数，K

A

＝1，Q为极限拉伸载荷Q＝5580N

S

Q5580

6.64－－8

K

A

F

t

F

f

84.260.193

链条静强度安全系数验算合格

链轮基本参数及主要尺寸

1、链轮齿数 Z

1

=25 Z

2

=48

10

2、链轮节距 p=25.4mm

3、配用链条滚子外径 D=15.88

4、链轮分度圆直径

d

1



p

180

sin

Z

1



25.4

150

sin

25

202.66

d

1



p

180

sin

Z

2



25.4

150

sin

48

388.36

5、齿顶圆直径

d

a1max

d1.5pD

202.6625.41.515.88

224.88

d

a1min

d

1

p(1

1.6

)D

Z

1

1.6

)15.88

Z

1

202.6625.4(1

210.56

d

a2max

d

2

1.5pD

388.3625.41.515.88

410.58

d

a2min

d

2

p(1

1.6

)D

Z

2

1.6

)15.88

Z

2

388.3625.4(1

397.04

11

6、链轮齿根圆直径

d

f1

=d1-D=202.66-15.88=186.67

d

f2

=d2-D=388.36-15.88=372.48

7、分度圆弦齿高

h

a

(0.625

8.75

0.80.8

)p0.5D(0.625)25.40.515.88

Z

1

25

8、链轮齿宽 b=0.95b

1

=0.95×15.75=14.96

螺旋输送机转子设计

由于螺旋输送机的输送距离比较长，一般分为头节、尾节、中间节，头节、

尾节主要是起安装轴承的作用，中间节是工作部分，是螺旋输送机的转子是螺

旋输送机的关键，螺旋输送机的转子包括叶片和螺旋轴以及联接

1、螺旋叶片的参数

螺旋叶片的参数包括螺旋叶片的形式、螺旋叶片的旋向、螺旋叶片的展开

尺寸

1)、螺旋叶片的形式 螺旋叶片可分为实体式、带式、四种，

实体式适用于干燥的小颗粒及粉状物料的输送，带式用于块状、易粘结物料。

齿式和叶片式适于有搅拌及有松散要求的场所。根据输送物料的性质，选用实

体式叶片。

2)、螺旋叶片的旋向分为左旋和右旋两种，选用右旋。

3)、螺旋叶片的展开尺寸

螺旋叶片的展开尺寸包括螺旋面展开图内径和外径以及展开圆环切除部

12

分圆心角。

d

l

=





d



2

S

2

(



D)S(



d)S

2222

（D-d）

=78.35

D

L

=





D



2

S

2

(



D)S(



d)S

2222

(Dd)

=178.35



D

L

(



D)

2

S

2

360



α

ｌ

=



D

L

=42.22

2、螺旋叶片的材质 螺旋叶片长期与粉状物料接触，容易发生磨损，

直接影响螺旋叶片的使用寿命，根据螺旋输送机的物料特性，要求螺旋叶片要

具有一定的耐磨性能，又要的一定的延展性和良好的冲压性能，因此，螺旋叶

片的材质选用16Mn钢板，叶片厚度8mm,既能满足叶片的制作要求，又具有一定

的耐磨性能。

3、螺旋轴的联接 一般螺旋输送机螺旋轴由2-4米的螺旋短轴联接而成，

可由螺旋转子轴、头部联接轴、尾总联接轴、中间联接轴组成。

1、螺旋输送机叶轮轴设计

1）、头、尾部联接轴的设计

最小轴径的初步计算

由《机械零件课程设计》表6－2，取

A

0

＝105，根据

公式

d

min

A

0

3

P

1

㎜

n

1

其中

n

1

—— 轴的转速 ，6

13

P

1

—— 轴传递的功率 , 1.1

d

min

—— 计算截面处的轴的直径， mm

将数据代入公式得

d

min

105

3

1.5

18.5

=58.5

输出轴的最小直径是链轮处轴的直径

d

12

，选标准轴径60

2)、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

拟订轴上零件的装配方案：头部联接轴一端装大链轮，另一端装联接盘，

中间为轴承，尾部联接轴则只有联接盘和轴承，本题的装配方案已经在前面分

析比较，现选用如图所示的装配方案。

1) 为了满足链轮轴向定位要求，1-2轴段右端制 出一轴肩，链轮处直径

d=60链轮与轴配合的毂孔长度

L

1

=60，联接盘处轴肩直径d2=60，L2=80轴承处

直径

d

34

=

d

78

=80，长度L3=L6=31，轴承轴肩直径d5=d8=85，长度为30mm。

2) 确定轴上圆角和倒角尺寸

取轴端倒角为2



45

，圆角R2.5，各轴肩处的圆角半径

至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。根据轴的各部分尺寸，绘制小齿轮

轴结构简图，

3) 轴上零件的周向定位 ；

链轮处与轴的周向定位采用平健联接。按

d

12

由手册查得平键截面为14×

9mm(GB／T1095--1979)，键槽用键槽铣刀加工，长为40mm(标准键长见GB／

T1096--1979)，链轮与轴的配合为H7／k6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡

配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。

4)、键联接的强度校核

14

由《机械零件课程设计》表8－1 选用普通平键

bh

14×9mm， 取L＝400mm。

由《机械零件课程设计》表8－7 查得，

键的工作长度

l＝L－b＝60－20＝40mm，

键的工作高度

k＝



＝4.5mm。

由《机械零件课程设计》表8－8 查得，

键联接的许用压力

［P］=120-150MPa，

P

h

2

9

2

2744000

2T

20MPa



dkl

454.540

所以，

P[P]

，所选平键合适。

2、中间联接轴的设计 螺旋中间联接轴的作用主要是联接前后两根螺旋

轴，并起支承作用，联接前后两根螺旋轴可用法兰联接，也可用销子直接联接，

法兰联接联接可靠，定位可靠， 拆卸方便，便于维护。结构如下图：

3、螺旋轴的设计 由于螺旋轴一般长度都较长，为了减少轴的弯曲挠度，

一般都采用空心轴，空心轴能大大降低轴的重量，螺旋叶片直接焊在空心轴上。

空心轴两端安装联接盘，与中间联接轴的联接盘固定联接。

螺旋输送机轴承的选择

轴承的作用是支承轴及轴上零件，使其回转并保持一定的旋转精度，

减少相对回转零件间的摩擦和磨损，合理选择和使用轴承对提高机器使用寿命

15

和提高机器性能都有着重要作用，轴承根据摩擦性质不同，可分为滑动轴承和

滚动轴承，滚动轴承现已标准化，成本低，运行可靠，在各行各业广泛使用，

滑动轴承主要用于低速重载、要求高精度以及需要剖分式轴承的工况，本设计

采用滚动轴承。

1、选择轴承时应考虑轴承的工作条件，如负荷、转速、调心要求等，装拆

性能、经济性，混料机的小齿轮轴承负荷较大，不经常拆卸，且调心要求，基

本不承受轴向力，根据以上要求，选用双列圆柱调心滚子轴承，轴径d=80，查

机械设计手册 ，选用22316。轴承座采用标准轴承座，由于螺旋轴有明显的轴

向力，轴承的轴向定位为采用8216推力轴承进行轴向定位支承，以消除螺旋的

轴向力。由于中间轴承润滑困难，运行环境较差，滚动轴承对密封要求严格，

因此中间轴承采用滑动轴承进行支承，轴承轴径为60mm。

2、轴承的校核

计算轴承的当量静负荷

P

0

=X

0

F

r

+Y

0

F

a

式中X

0

、Y

0

分别 为轴承静负荷的径向、轴向系数 因为小

齿轮为直齿圆柱齿轮，所以F

a

为0，查表可知X

0

=1

所以 P

0

=F

r

=75000N

静负荷的计算公式

查表S

0

=1.3

C

0r

51.8

2.8

P

0

75

S

0

C

0r

S

0

式中C

0r

=2680KN S

0

为许用安全系数，

P

0

经过计算，轴承安全系数较大，静强度满足要求。

2、 螺旋轴的强度校核

螺旋输送机螺旋轴的强度校核主要螺旋轴的弯扭强度校核，下面对螺旋轴

16

的弯扭强度进行具体校核。

1．绘螺旋轴的计算简图

F

a1

A

F

t1

B

F

NV1

F

NH1

F

r1

F

NV2

F

NH2

L

1

L

2

F

t1

F

NH1

F

NH2

M

H

F

r1

F

a1

F

NV1

F

NV2

M

V

M

T

2．计算螺旋轴的重量 螺旋轴的重量：130.2N，螺旋叶片的重量：

3．计算支点反力

水平反力：

R

HB

R

HD



F

t

2

264.5N

4．计算弯矩，作弯矩图

C点水平弯矩：

17

398.9N

M

HC

R

HB

l264.552000

5．计算螺旋轴的扭矩并画扭矩图

由《机械零件课程设计》表6－18 查得折算系数



＝0.59

αT

1

＝0.6×2558＝

6、计算当量弯矩 并画当量弯矩图

M

ec

M

2

(



T)

2

22

5291001534.88



7、校核轴的强度

最大弯矩在C点，因此， C点是危险截面，由《机械设计》表15-1查得：

[



1

]70MPa

σ

ca

=



ec



M

ec

529102.2

24.49N/mm

2

＝31.67MPa

3

W

0.160



ca

[



1

]

，小齿轮轴强度足够。

螺旋输送机机壳的设计

螺旋输送机机壳是给料机的重要设备，它是物料保持运动的关键设备，也

是中间轴承的安装处。因此，机壳的设计也很重要。机壳采用薄钢板制成，底

部是根据螺旋直径制成，截面形状为半圆形，上部为方形，并有安装中间轴承

的支架，机壳两端有挡板，挡板与螺旋轴接合部采用机械密封，机壳上部采用

薄钢板密封。保证螺旋输送机的密封效果，既加工方便，成本也相对较低。

机壳采用8mm钢板制作，螺旋转子与机壳的间隙取3mm，

18

机壳料口法兰的确定

根据螺旋转子直径为150，按照结构紧凑的原则，确定进、出料口尺寸为￠

150， 螺旋输送机的润滑与维护

1、刚性叶轮的润滑主要是叶轮轴承的润滑，定期用加油枪给轴承座注入

润滑酯，保证轴承座空腔内注满润滑酯，保证轴承有足够的润滑，同时也能起

到防尘作用，保证轴承正常运转。

2、定期检查更换叶轮的密封条，保证密封条与机壳紧密接触，达到良好

的密封效果。

3、为防止有大块物料进入螺旋输送机卡住叶轮，造成设备损坏，可在螺

旋输送机进料口上方安装一个金属网格，防止大块物料进入螺旋输送机。

4、传动链条要定期用润滑油进行润滑，并保证链条松紧合适。

5、上、下接口法兰要密封良好，否则会产生扬尘，对周围环境产生污染。

致 谢

感谢我的指导老师成老师，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工

作、学习中的榜样；循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。导

师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚

师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我

影响深远。不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我

明白了许多待人接物与为人处世的道理。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷

心的感谢！

“师恩难忘，友谊长存!”本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋

友的关心和帮助。在此，向曾经帮助我的老师和同学表示衷心的感谢。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利

完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚

挚的谢意！

19

参考文献

1.《机械工程手册》第二版（传动设计卷） 机械工业出版社 2000

2.《实用机械设计手册》 吴相宪 王正为 黄玉堂 主编 中国矿业大学出版

社 2001

3.《机械设计》 濮良贵 纪名刚 主编 高等教育出版社 1996

4.《机械制造工艺学》赵志修 主编 北京： 机械工业出版社 1984.2

5. 《机械设计课程设计》 华中理工大学 王昆 同济大学 高等教育出版

社1986

6.《金属工艺学》邓文英 主编 北京： 高等教育出版社 2000

8. 《高等学校毕业设计指导》[M]，周永强，北京：中国建材工业出版社，

2002

20

9. 《机械运输实用手册》

10.《机械加工余量与公差手册》 马贤智 北京：中国标准出版社，1994

21