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i 卧式自排链液压卷筒绞车 摘要 国内中型航标船起绞瞄链的设备是电动立式绞盘， 该设备起绞浮标瞄链是利 用自身的 u 型结构将瞄链从底端卷入，并不断挤压已卷入的瞄链，从顶部脱落到 甲板上。瞄链的绞出靠的是瞄链和瞄链之间的相互挤压，以及瞄链与绞盘的硬性 摩擦，容易造成瞄链和瞄链叠压在一起，不易脱落，须人工不停地用撬棍进行调 整，比较费力。这种作业模式效率极低，且至少需要五六个人同时不停的工作， 劳动强度大。在国内个别大型航标船舶上也有采用卧式绞车的，但是其排链油缸 和卷筒不具有同步功能，需单独操作，工作繁琐，排在卷筒上的瞄链不规则，效 率低。 本设计是针对电动立式绞盘工作效率低、劳动强度大等问题，以及现有卧式 绞车其排链油缸和卷筒不具有同步功能等，设计的一种新型卧式液压卷筒绞车。 它由卷筒部件、转盘部件、支架部件、减速机部件、液压部件和控制部件组成； 其中卷筒部件是实现本装置的主要部件，由卷筒、棘轮、大齿轮、齿轮罩、转轴 组成；转盘部件由滚轮、摆臂、摆臂支架、排链油缸组成；支架部件由支架、护 栏、棘爪组成；减速机部件由液压马达、减速器、小齿轮组成，液压马达是本设 备的动力来源，经减速器、大齿轮传动带动卷筒转动。 关键词：液压，绞车，减速器，卷筒 ii abstract domestic medium-sized beacon vessel heave at chain of equipment is the vertical electric winch, the device on ground buoy at chain is using its from the bottom of the u-shaped structure will take aim chain involved, and continuous extrusion has been involved in the aim of chain, from the top fall off onto the deck. at chain of ground out by the interaction between the chain and chain aim at extrusion, and targeted chain and the rigid friction winch, easy to cause chain and chain aim at overlying together, not easy to fall off, artificial constantly adjust his shaft, more arduous. this operation mode efficiency is extremely low, and needs at least five or six people constantly work at the same time, the intensity of labor is big. on domestic individual large beacon ships also have adopts horizontal winch, but its row chain oil cylinder and the mandrel not have synchronization function, need to separate operation, the work tedious, row on the drum at chain is irregular, the efficiency is low. this design is for electric vertical winch such problems as low efficiency, big labor intensity, as well as the existing horizontal hoist oil cylinder and the row of chain drum has no synchronization function, the design of a new type of horizontal hydraulic drum winch. it consists of drum parts, rotary parts, bracket parts, reducer parts, hydraulic parts and control parts; the drum parts is the realization of the main components of the apparatus, the drum, ratchet wheel, wheel, gear cover, shaft; rotary parts by the roller, swing arm, swinging arm bracket, cable oil cylinder; stent components consist of stents, guardrail, ratchet; reducer parts is composed of hydraulic motor, reducer, small gear, hydraulic motor is a dynamic source of this equipment, reducer, gear transmission driven in drum. keywords: hydraulic winch, reducer, drum 目 录 目 录 摘要. i abstract ii 第 1 章 绪论 1 1.1 引言 . 1 1.2 液压绞车的概述 . 1 1.3 关于本次设计的概述 . 2 第 2 章 总体方案的确定 3 2.1 主要技术参数 . 3 2.2 驱动机构的选择 . 3 2.3 传动方案的确定 . 3 第 3 章 卷筒部件设计 5 3.1 卷筒的设计 . 5 3.1.1 卷筒结构及常用材料 . 5 3.1.2 卷筒的尺寸设计 . 6 3.1.3 卷筒的强度校核 . 7 3.2 卷筒齿轮的设计 . 7 3.3 卷筒轴的设计 . 8 3.3.1 卷筒轴的受力分析与工作应力分析 . 8 3.3.2 卷筒轴的设计计算 . 8 3.3.3 卷筒轴的强度校核 11 第 4 章 棘轮停止器设计 . 13 4.1 棘轮、棘爪的主要参数及几何尺寸 14 4.2 棘轮齿的强度计算 14 4.3 棘爪的强度计算 15 4.4 棘爪销轴的强度计算 16 第 5 章 排链油缸的设计 . 17 5.1 排链油缸的尺寸设计 17 5.2 液压系统的设计 17 第 6 章 传动装置运动和动力参数计算 . 19 6.1 传动装置传动比的计算 19 6.2 传动装置各级传动比分配 19 6.3 传动装置运动和动力参数计算 19 6.4 传动件的设计计算 20 6.4.1 高速齿轮传动设计计算 20 6.4.2 低速级齿轮传动设计计算 23 6.5 轴的设计计算 27 6.5.1 高速轴的轴系结构设计 27 6.5.2 中间轴的轴系结构设计 28 6.5.3 低速轴的轴系结构设计 29 6.6 各轴键、键槽的选择及其校核 30 6.6.1 高速级处键的选择及校核 30 6.6.2 中间级处键的选择及校核 31 6.6.3 低速级处键的选择及校核 31 6.7 减速器箱体及其附件的设计 31 6.7.1 箱体结构尺寸设计 31 6.7.2 附件结构尺寸设计 32 6.8 润滑和密封 33 总结 34 致谢 35 参考文献 36 卧式自排链液压卷筒绞车 1 第 1 章 绪论 1.1 引言 在中型航标船起绞瞄链的设备是电动立式绞盘， 该设备起绞浮标瞄链是利用 自身的 u 型结构将瞄链从底端卷入，并不断挤压已卷入的瞄链，从顶部脱落到甲 板上。瞄链的绞出靠的是瞄链和瞄链之间的相互挤压，以及瞄链与绞盘的硬性摩 擦， 容易造成瞄链和瞄链叠压在一起， 不易脱落， 须人工不停地用撬棍进行调整， 比较费力。这种作业模式效率极低，且至少需要五六个人同时不停的工作，劳动 强度大。 在国内个别大型航标船舶上也有采用卧式绞车的， 但是其排链油缸和卷筒不 具有同步功能，需单独操作，工作繁琐，排在卷筒上的瞄链不规则，效率低。针 对电动立式绞盘工作效率低、劳动强度大等问题，以及现有卧式绞车其排链油缸 和卷筒不具有同步功能等，设计的一种新型卧式液压卷筒绞车。可用于中型航标 船上，将多节浮标瞄链一次性绞起，且实现了卷筒和排链油缸同步功能。 1.2 液压绞车的概述 液压绞车是利用液压马达直接或通过减速箱拖动滚筒的一种绞车。防暴液压 绞车是在一般液压绞车的基础上配上防暴电气设备并在结构上满足煤矿井下使 用，具有良好运转特性，在低速运转、起动和制动时比电控绞车效率高且操作简 单、体积小、重量、安全效率高。一般均由机械部分、液压传动部分、电气部分 组成。主要用于：船舶、港口、建筑、矿山和林业。液压控制方式能任意选择所 需要的速度， 操作简单能任意调整加减速度、 易于设计防暴结构、 保养维护容易。 液压绞车的分类，按传动方式分：全液压传动的液压绞车、液压机械传动的 液压绞车。按操作方式分：手动操纵方式的液压绞车、远距离液控操纵方式的液 压绞车、远距离机械操纵方式的液压绞车、自动化或半自动化操纵的液压绞车。 按滚筒数量和结构分：单滚筒液压绞车、双滚筒液压绞车、摩擦轮式液压绞车。 按油泵的数量分：单泵驱动的液压绞车、双泵驱动的液压绞车、多泵驱动的液压 绞车。按马达的数量分：单液压马达拖动的液压绞车、双液压马达拖动的液压绞 车、多液压马达拖动的液压绞车。按驱动液压马达的形式分：低速大扭矩轴转径 向柱塞式内曲线液压马达驱动的液压绞车、 低速大扭矩壳转径向柱塞式内曲线液 压马达驱动的液压绞车、 低速大扭矩曲轴连杆式径向柱塞式内曲线液压马达驱动 的液压绞车、低速大扭矩静力平衡式径向柱塞式内曲线液压马达驱动的液压绞 福州大学本科生毕业设计（论文） 2 车、高速轴向柱塞斜盘式液压马达驱动的液压绞车、高速轴向柱塞斜轴式液压马 达驱动的液压绞车。 1.3 关于本次设计的概述 本设计是中型航标船起绞浮标瞄链的专用设备，是一种卧式自排链液压卷筒 绞车。它由卷筒部件、转盘部件、支架部件、减速机部件、液压部件和控制部件 组成；其中卷筒部件是实现本装置的主要部件，由卷筒、棘轮、大齿轮、齿轮罩、 转轴组成；转盘部件由滚轮、摆臂、摆臂支架、排链油缸组成；支架部件由支架、 护栏、棘爪组成；减速机部件由液压马达、减速器、小齿轮组成。 控制部件由 plc、关电开关、位移传感器以及配电柜、设备控制箱、甲板操 作箱组成。 转盘部件是引导瞄链走向、使瞄链在盘卷过程中产生水平位移，从而均布在 卷筒的功能部件。支架部件是对机器起支撑作用，并对操作人员进行保护的装置 部件，主要有支架、护栏、棘爪组成，其中棘爪与卷筒部件中的棘轮配合，可以 防止卷筒倒转。减速机部件主要由液压马达、减速器、小齿轮组成，液压马达是 本设备的动力来源，经减速器、大齿轮传动带动卷筒转动。液压马达的液压组件 主要有 55kw 和一套 5.5kw 的恒压变量柱塞泵组提供动力，一套备用。排链油缸 选用 5.5kw 恒压柱塞泵提供动力。护栏焊接在支架上，起到防护作用；所述的减 速机部件一侧用螺栓固定在支架上，底部焊接在船舶夹板上，液压马达经减速器 减速，来带动小齿轮；大齿轮和卷筒是用螺栓紧固在一起，并通过转轴安装在支 架上；起绞浮标瞄链时小齿轮带动大齿轮，大齿轮带动卷筒，卷筒围绕转轴旋转 将浮标瞄链卷起来；齿轮罩焊接在支架上用来防护大齿轮；棘轮通过轴安装在支 架上，另一侧与棘爪相连，可以防止卷筒倒转。 排链油缸一端通过转轴固定在甲板上，油缸内有柱塞，柱塞一端通过转轴固 定在摆臂上；摆臂的一端安装在滚轮，另一端通过转轴固定在摆臂支架上，摆臂 支架焊接在甲板上；浮标瞄链从船舷一侧经过导链滚轮绞到卷筒上，油缸通过柱 塞摆动摆臂往复运动，来使瞄链平整规则的卷在卷筒上。 卧式自排链液压卷筒绞车 3 第 2 章 总体方案的确定 2.1 主要技术参数 名称：卧式液压自排链液压卷筒绞车 瞄链直径： mm22= 瞄链拉力负载：kn280 起瞄速度：min/94.18m 液压马达转速：min/320r 恒压变量柱塞泵功率：kw5 . 5 2.2 驱动机构的选择 （1）液压马达的选择是本设计的主要动力来源，对使用者来说，电动机的选 择十分重要。简单地说，液压马达的选择就是根据不同性质负载和不同使用条件 的要求，合理选择不同类型和不同规格的马达。其选择包括马达类型及其结构形 式的选择、马达额定压力、额定转速和额定功率的选择、以及马达性能及其经济 性的选择等。 马达的正确合理选用可以保证马达具有良好的运行性能以及良好的 经济性和可靠性。否则，轻者将造成资源的不必要浪费，重者可能酿成事故。 （2）马达选择的基本要求：马达应全面满足被驱动机械负载的各种要求，如 负载、工作制、转速、及速度、启动、过载能力及调速特性等，选择马达的功率 能充分被利用。 （3）马达的选择：根据给定条件，船舶液压绞车的工作环境，要求马达的工 作效率高，运行可靠，维护方便等。综合考虑各因素，最终选择液压马达型号为 ylm11-1000，其排量为 min/981l ，转速 0 n =320r/min，输出转矩为 2974n.mm。 2.3 传动方案的确定 （1）传动比的确定：根据液压马达的转速及卷筒的转速，可以确定总传动比 98.52 04. 6 320 0 = 卷 总 n n i 卷总 ii ii 21 = 其中 卷 i 为卷筒大小齿轮啮合的传动比； 福州大学本科生毕业设计（论文） 4 9 . 4 20 98 = 卷 i 所以二级直齿圆柱齿轮减速器的传动比为： 8 .10 9 . 4 98.52 = 卷 总 减 i i i 这个传动比在二级传动比的范围之内 936，故符合传动比要求。 减速器的传动比为 10.8，对于二级卧式展开式圆柱齿轮减速器的 1 i =（1.1 1.5） 2 i ，计算两级圆柱齿轮减速器的传动比 1 i =3.6，低速传动比 2 i =3。 （2）传动装置简图如下图 2-1 所示： 图 2-1 传动装置简图 卧式自排链液压卷筒绞车 5 第 3 章 卷筒部件设计 3.1 卷筒的设计 卷筒是用来卷绕、存放瞄链，使瞄链进行旋转与直线运动的相互转换。 3.1.1 卷筒结构及常用材料 （1）卷筒的结构 卷筒结构形式较多，按下述方法分类： 按制造方式不同可分为铸造卷筒和焊接卷筒。铸造卷筒应用广泛。卷扬机卷 筒大多为铸铁卷筒，成本低，工艺性好。大吨位的卷扬机一般采用铸钢卷筒，铸 钢卷筒虽然承载能力较大，但成本高。 按照卷筒缠绕层数的不同可分为单层卷筒和多层卷筒。 按照卷筒内部是否带有筋板，可分为带筋板卷筒和不带筋板卷筒。无论是卷 筒内的环向筋还是纵向筋，均增加了制造难度，同时在筒壁和筋板的连接处还会 引起应力集中。目前的设计趋势，主张取消纵向筋和环向筋。 按照转矩的传递方式来分， 常采用端侧板周边大齿轮外啮合式和筒端内齿轮 内啮合式。它的特点是卷筒轴只承受弯矩，不承受转矩。 按照结构的整体性，卷筒可分为整体式和分体装配式。对于吨位比较小的场 所，卷筒常采用整体结构。对于吨位较大的卷筒，常做成分体装配式，这样可以 简化工艺，减轻重量。 此设计中使用的是分体装配式卷筒。结构简图如下图 3-1 所示： 图 3-1 卷筒简图 福州大学本科生毕业设计（论文） 6 （2）卷筒常用材料 常用材料如下表 3-2： 表 3-2 卷筒常用材料 材料 极限应力 铸造卷筒 焊接卷筒 ht200 qt450 10 zg270 500 zg310 570 q235 20 16mn h 200 450 500 570 449.3 460.6 585.9 s 310 270 310 267.5 304.5 360.3 3.1.2 卷筒的尺寸设计 （1）卷筒直径 d 卷筒的直径设计应满足下式：dd30 式中：d为瞄链直径，mmd22= 所以mmd660 为了保证瞄链在卷筒上不产生两轮特有的瞄链传动特性，即卷筒周期的上下、左 右运动。因此,d 取mm1200。 （2）卷筒长度l 对于单层卷绕： 210 2llll+= pn d mh l + = max 0 式中：mmdsp80)32(5 . 3=+=，p 为瞄链节距 max h：最大起升高度，即瞄链总长度，根据设计而定的，此设计中取 mh50 max = m：为滑轮组倍率，取1=m d：卷筒直径mmd1200= 因此 mmpn d mh l1302 max 0 = + = 1 l：卷筒端部无瞄链端长度，mml200 1= 2 l：卷筒中间光滑部分长度，取mml498 2 = 所以mmllll20002 210 =+= 卧式自排链液压卷筒绞车 7 3.1.3 卷筒的强度校核 （1）卷筒材料的选择一般不低于 ht200 的铸铁，特殊时可用 zg230450 等； 焊接卷筒采用 q235a。在此设计中采用 q235a （2）应力校核 对于dl3时，应校核卷筒壁内表面最大压应力 y yy p s aa = max 21 式中： 1 a与卷绕层数有关的系数，此设计中2 1= a 2 a为瞄链绕入时对卷筒应力的影响系数，一般75. 0 2 =a max s瞄链最大拉应力，kns280 max = p瞄链节距，mmp80= 卷筒壁厚，mm100= y 许用压应力，对于钢材料 mpa s 67.166 5 . 1 235 5 . 1 y = 所以 yy p s aa = =035. 0 80100 280 75. 02 max 21 因此，卷筒壁厚足够。 3.2 卷筒齿轮的设计 （1）卷筒齿轮的设计是根据卷筒的设计尺寸而定的，为了使齿轮避免根切， 对于压力角 = 20的标准直齿圆柱齿轮，应取17 1 z，由于齿轮传动的主要失 效形式为磨损，为了使齿轮不至于过小，小齿轮的齿数一般取20 1= z，大齿轮 98 2 =z。 （2）齿轮模数的确定：根据卷筒的大小，保证齿轮的弯曲疲劳强度，模数应 选取合适的数值。根据齿轮模数国家标准 gb1357-78，模数标准系列有 1、1.25、 1.5、3、4、5、6、8、10、12、14、16、20、25、32、40、50，可选取模数为12=m。 （3）齿轮各参数的确定 分度圆：mmmzd11769812 11 = mmmzd2402012 22 = 齿顶圆直径：mmmdda12002411762 11 =+=+= mmmdda264242402 22 =+=+= 齿根圆直径：mmmddf114630117652 11 = mmmddf2103024052 22 = 福州大学本科生毕业设计（论文） 8 齿宽：mmb264 1= mmb240 2 = 3.3 卷筒轴的设计 3.3.1 卷筒轴的受力分析与工作应力分析 常用的卷筒轴为轴固定。如下图 3-3 所示： 卷筒工作时，瞄链在卷筒上的位置是变化的。瞄链拉力经卷筒及支承作用到 轴上产生力矩，其大小随瞄链在卷筒上位置的变化而不同。强度计算时应按瞄链 在卷筒上两个极限位置分别计算。由液压绞车工作情况和轴的受力分析可知，a、 b 图卷筒轴主要承受弯矩，可简化为简单的心轴。a 图为固定心轴，b 图为转动 心轴。对于转动心轴，其弯曲应力一般为对称循环变化；对固定心轴，其应力循 环特征10 r，视具体的载荷性质而定。对于固定心轴的疲劳失效而言，最危 险的应力情况是脉动循环变化，为了安全起见，卷筒的固定心轴应力，应按脉动 循环处理。c 图卷筒轴既受弯矩又受扭矩，为转轴。其弯曲应力的应力性质为对 称循环应力，而扭转剪切应力的应力性质为脉动循环变化。由此可知，卷筒轴在 正常条件使用下，最终将发生疲劳破坏。但也不排除在偶然超载或意外情况下发 生静强度破坏。 a） b） c） 图 3-3 卷筒轴的类型 3.3.2 卷筒轴的设计计算 根据中华人民共和国交通行业标准 jt/t1002005浮标瞄链链径为 mm22的瞄链额定拉力knfe280=，轴的设计结构如下图 3-4 所示。由图可知， 该轴用轴端挡圈和支架端盖固定于钢板支架上，是不动的心轴。计算时按瞄链在 卷筒上两个极限位置分别计算。根据受力分析可知，当瞄链位于右极限位置时， 卧式自排链液压卷筒绞车 9 心轴受力较大，因此应按右极限位置进行轴的强度计算。计算时，卷筒支承作用 到心轴的力可简化为作用于轴承宽度中点的集中力，右端距支承点mm260，左 端距支承点mm420。 轴的材料为 45 钢， 调质处理，mpa b 650=，mpa s 360=， mpa300 1= ，mpa b 100 0 =。 图 3-4 卷筒轴系结构 1）作用力计算 齿轮圆周力： 11 22 2 2 d dd f d t f e t + = () kn95.290 1176 221200280 = + = 式中：d卷筒直径 d瞄链直径 1 d大齿轮分度圆直径 齿轮径向力：tgff tr =kntg9 .1052095.290= 将轴上所有作用力分解为垂直的力和水平平面的力，如下图 3-5 所示： 福州大学本科生毕业设计（论文） 10 图 3-5 心轴受力及弯矩 2）垂直面支承反力及弯矩 支反力，见图 3-5（b） () kn ff r te dv 1 .216 3024 2602602344 = + = () kn ff r et cv 05.227 3024 4204202344 = + = 弯矩，见图 3-5 (c) ()mmknrm cvav .85.5903105.22750260= mmknrm dvbv .907621 .216420420= 3）水平支承反力及弯矩 支反力，见图 3-5 (d) kn f r r dh 1 . 9 3024 9 .105260 3024 260 = = kn f r r ch 79.96 3024 9 .1052764 3024 2764 = =c 弯矩计算，见图 3-5 (e) mmknrm chah .4 .2516579.96260260= mmknrm dhbh .38221 . 9420420= 卧式自排链液压卷筒绞车 11 4）合成弯矩 见图 3-6 (f) ()mmknmmm ahava .1 .641724 .2516585.59031 2 222 =+=+= mmknmmm bhbvb .4 .90842382290762 22 22 =+=+= 5）计算工作应力 此轴为固定心轴，只有弯矩，没有转矩。由图 3-5 可 知，最大弯矩生在剖面 b 处。设卷筒轴该剖面直径为 b d，则弯曲应力为 0 3 1 . 0 b b b b d m = 则 mm m d b b b 65.208 1001 . 0 10004 .90842 1 . 0 3 0 = = 圆整后mmdb210=，设计时， b d取mm400。 3.3.3 卷筒轴的强度校核 1）心轴的疲劳强度计算 卷筒轴的疲劳强度，应该用瞄链的当量拉力进行 计算，即 edd fkf = 式中： d f瞄链的当量拉力； d k当量拉力系数，这里 d k取 1； 由前述可知，心轴应力性质可以认为是按脉动循环规律变化，则 2 b am =。 弯曲应力为： mpa d mk b bd b 09.98 2101 . 0 10004 .908421 1 . 0 33 = = 平均应力 m 和应力幅 a 为： mpa b am 05.49 2 09.98 2 = 轴的形状为阶梯形，在 b 截面处尺寸有变化，则有应力集中存在，且该处弯 矩最大，可以认为 b 截面是危险截面，应在此处计算轴的疲劳强度。 查得有效应力集中系数88. 1= k，表面状态系数92. 0=，绝对尺寸系数 78. 0= ，等效系数34. 0= 。 疲劳强度计算的安全系数为 07. 2 1 = + = ma a k s 一般轴疲劳强度安全系数 8 . 15 . 1=s，所以该轴的疲劳强度足够。 2）心轴的静强度计算 卷筒轴的静强度计算，需要用静强度计算拉力，可 按下式求得 ej ff= max 福州大学本科生毕业设计（论文） 12 式中 maxj f静强度计算最大拉力； 动载荷系数，此处35. 1=； 静强度计算安全系数 = wmwm s b ss a / max 74. 2 2101 . 0/4 .90842100035. 1 360 3 = 当6 . 0/ bs ，4 . 12 . 1= s ，所以该轴静强度足够。 卧式自排链液压卷筒绞车 13 第 4 章 棘轮停止器设计 用棘轮停止器装在卷筒侧面，通常棘爪插入齿轮齿间，阻止卷筒逆转，进 一步确保制动更加可靠，如下图 4-1 所示。但它不能代替支持制动器。棘轮停止 器分棘轮、棘爪外啮合和内啮合。此设计中采用外啮合，如下图 4-2 所示。为使 棘轮机构能正常工作，棘轮的工作常做成与半径夹角为的斜面，使棘爪能沿齿 面下滑落入齿谷，以保证啮合的可靠性。使棘爪下滑的条件为： cossinff tg tgtg 则 式中 摩擦系数，常取3 . 02 . 0=； 摩擦角，一般 =1712； 为了使，根据使用经验，通常取 =20。 图 4-1 棘轮停止器装置 图 4-2 棘轮的几何尺寸 1棘爪 2棘轮 棘轮材料采用灰铸铁，棘爪材料使用 40cr 钢，并采用锻件，其支持端表面 硬度4540hrc。 福州大学本科生毕业设计（论文） 14 4.1 棘轮、棘爪的主要参数及几何尺寸 1）棘轮齿数z 棘轮齿数一般取 6-50 个，最常用的齿数 z=12-40。齿数多 些，对工作有利，在此设计中 z=35 2）棘轮模数 m 模数是棘轮设计时的一个很重要的参数，已经标准化，即 m=6，8，10，14，16，18，20，22，24，26，30（mm） 。设计时选用标准值，在 此设计中 m=30 3）棘轮顶圆直径d 棘轮顶圆直径由mm10503530mz=d。 4） 棘轮周节p 棘轮周节指相邻两齿在顶圆圆周上两个对应点间的弧长， 由mm2 .94m =p 5）棘轮齿高h 棘轮齿高以模数表示，取22.5mm75. 0=mh 棘 爪 的 斜 齿 高 1 h， 一 般 等 于 棘 轮 斜 齿 高 ， 可 按 下 式 近 似 计 算 mmhh94.23cos/ 1 = 6）棘轮齿顶弦长a及棘爪工作面长度 1 a 一般取：mmma30=， ()mmaa187 . 05 . 0 1 = 7）棘轮宽度b 常取：()mmmb3041= 8）棘爪长度l 根据具体结构而定 9）棘轮齿根圆角半径r及棘爪尖端圆角半径 1 r 一般取：mmr5 . 1= mmr2 1= 4.2 棘轮齿的强度计算 （1）棘轮的齿形已经标准化。棘轮齿的强度主要取决于模数，可按弯曲强 度和挤压强度计算。 按弯曲强度： 3 1 w jz z tc m 按挤压强度： 3 2 pz tc m jz 设计时，模数取上两式中的较大值。 式中 jz t棘轮上的制动转矩 齿宽系数，mb/=，如下表 4-3 所示： b棘轮轮齿宽度 m棘轮模数 z棘轮齿数 卧式自排链液压卷筒绞车 15 w许用弯曲应力 p许用单位长度压力 1 c系数，外啮合35. 6 1= c 2 c系数，外啮合2 2 =c 表 4-3 棘轮轮齿的许用应力和齿宽系数 材料 q235 和 3545 zg230450 zg270500 ht150 齿宽系数b 0 . 20 . 1 0 . 20 . 1 0 . 45 . 1 0 . 65 . 1 许用弯曲应力 w()mpa 100 120 80 30 许用单位长度压力 p()mmn/ 350 400 300 150 （2）计算：按弯曲强度计算 mm z tc m w jz 19. 5 100351 55.7687335. 6 3 3 1 = = 按挤压强度计算 mm pz tc m jz 3 . 2 350351 55.768732 3 3 2 = = 此设计中30=m远远大于弯曲、挤压强度，所以强度足够。 4.3 棘爪的强度计算 （1）棘爪的回转中心一般选在圆周力的作用方向，这样当传递相同的转矩 时，棘爪受到的力为最小。 钩爪的形状结构。如下图 4-4 所示： 计算棘爪危险截面处应力的基本公式为： += a f w mw 式中 棘爪危险截面处的应力 w m弯矩，flmw= f棘轮所受的圆周力，dtf jz/ = l 危险截面的形心至圆周力作用线的距离 w 棘轮危险截面的抗弯截面模量。对矩形截面 6 2 1 b w=， 1 b为 棘爪宽度，一般比棘轮宽mm32，为棘爪危险截面高度 a 棘爪危险截面的面积，对矩形截面 1 ba=10020=2000 许用应力，对合金钢棘爪，取 mpa65= 福州大学本科生毕业设计（论文） 16 （2）计算： 1 2 11 2 1 66 b d t b l d t b f b fl a f w m jzjz w +=+=+=mpa02.11= 75 齿轮端面与内壁距离 2 80 箱盖、箱座肋厚 1 m， 2 m 11 85. 0m，85. 0 2 m 45 轴承端盖凸缘厚度 t () 3 2 . 11d 50 轴承端盖外径 2 d () 3 5 . 55dd+ 550 6.7.2 附件结构尺寸设计 表 6-8 名称 规格或参 数 材料 作用 轴承盖 凸缘式轴 承盖 ht150 采用凸缘式轴承盖， 用六角螺栓固定在箱 体上 通气器 通气螺塞 m400 400 q235 减速器工作时，箱体内温度升高，气 体膨胀，压力增大，为了使箱内热胀空气 能自由排除，保证箱内外压力平衡，通常 在箱体顶部设通气器。 窥视孔和 盖 600 600 铸铁 为检查传动零件的啮合情况， 并向箱 体内注入润滑油， 应在箱盖上设计适当的 孔。 定位销 m60200 45 钢 为保证每次拆装箱盖时， 仍保持轴承 座孔制造加工时的精度， 应在箱盖与箱座 的联接凸缘上装定位销。 油面指示 器 m100 为了方便观察箱体内油面的高度， 使 箱体内保持适量的油，设计油面指示器 油塞 m100150 q235 换油时，排放污油和清洗剂，应在箱 座底部设计油孔， 在油塞和箱体接合面应 加垫圈 起盖螺钉 m100200 45 钢 为了加强密封效果， 为此在箱盖联接 凸缘的适当位置，加工一个螺孔，旋入起 卧式自排链液压卷筒绞车 33 箱平端， 旋动启箱螺钉时便可将上箱盖顶 起。 起掉装置 箱座吊耳 45 钢 为了方便搬运，在箱体设置起吊装置。 6.8 润滑和密封 由于所设计的减速器齿轮圆周速度较小，故齿轮的润滑方式选用油润滑，轴 承的润滑方式选用脂润滑。考虑到减速器的工作载荷不是太大，故润滑油选用中 负荷工业齿轮油。润滑油在油池中的深度保持一定的深度。轴承的润滑脂选用合 成锂基润滑脂。由于轴承选用了脂润滑，故要防止齿轮的润滑油进入轴承将润滑 脂稀释，也要防止润滑脂流如油池中将润滑油污染。所以要轴承与集体内壁之间 设置挡油环。 福州大学本科生毕业设计（论文） 34 总结 为期两个月的毕业设计即将结束，我也完成了自己的毕业设计任务“卧式自 排链液压卷筒绞车” 。时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进 入状态， 再对思路逐渐的清晰， 整个写作过程难以用语言来表达。 两个月的奋战， 紧张而又充实的毕业设计完成了。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在 这次的毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。 通过亲手做毕业设计，我发现了自己知识的匮乏和能力的欠缺，我觉得自己 对专业知识的认识、理解是比较肤浅的。在搜集资料的过程中，我人很准备了一 个笔记本。我在学校图书馆，收集资料，还在网上查找各类相关资料，将这些宝 贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整，精确，数量多，这有利于论 文的撰写。然后我将收集到的资料仔细整理分类，及时拿给导师进行沟通。 转眼间毕业设计已接近尾声，在这两个多月里，无论是在专业知识，还是在 专业技能方面自己都得到了很好的锻炼，并有相应的提高，作为大学四年学习的 总结，使我认识到学习过程中的许多缺陷与不足，并对所学的专业知识进行了重 新温习与整理，使许多独立的专业课程在实践中得到了融会贯通。这将对我今后 的学习和工作起到了很大的帮助作用，让我认识到了必须踏踏实实的学习，决不 能眼高手低，要注重理论与实践的结合。 整个设计按照毕业指导书的有关内容，在参阅了大量资料后，做的紧张而有 条理。在经历了许多挫折，走了许多弯路，最终独立完成设计。虽然设计中仍有 许多缺陷，但我们力争在现有水平和经验的基础上做得更好。在整个设计过程是 在指导老师的悉心指导下完成的， 老师严谨的治学态度和渊博的学识给我留下了 深刻的印象，使我受益匪浅。同时还得到了同组其他同学的帮助，在此表示衷心 感谢。 我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业论文的制作给我了难忘的回忆。在 我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本，最难忘的是每次找到资料时的激 动和兴奋，记忆最深的是每一步小小的思路实现时那幸福的心情：为了论文我曾 赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里慢慢的只有喜悦毫无疲惫。这段 旅程看似艰难，实则蕴藏着无尽的宝藏。在整个过程中，我学到了新知识，增长 了见识。 脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐 劳的精神是我在这次设计中