机械毕业设计（论文）-矿用双速多用绞车设计（全套图纸） .pdf

中国矿业大学徐海学院 本科生毕业论文（设计） 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 姓 名： 学 号： 学 院： 中国矿业大学徐海学院 专 业： 机械工程及自动化 设计题目： 矿用双速多用绞车设计 专 题： 指导教师： 职 称： 教授教授 二一六 年 六 月 徐州 中国矿业大学徐海学院毕业设计任务书 专业年级 机自 12- 5 班 学号 22121351 学生姓名 任 务 下 达 日 期 ：任 务 下 达 日 期 ： 2015 年年 12 月月 15 日日 毕业设计日期：毕业设计日期： 2016 年年 1 月月 1 日日 至至 2016 年年 6 月月 12 日日 毕业设计题目：毕业设计题目：矿用双速多用绞车设计 毕业设计专题题目：毕业设计专题题目： 毕业设计主要内容和要求：毕业设计主要内容和要求： 设计参数： 设计寿命 t=5000h； 最大牵引力： t=140kn； 牵引速度： v=8m/min； 容绳量： l=400m. 主要设计内容包括： 1. 根据双速绞车的具体参数进行选型； 2. 对双速绞车的各个部件进行设计与校核； 3. 对双速绞车及其重点部件进行绘图 要求： （1）绘制相关设计图纸 3 张（折合 0 号）左右； （2）按照学校及学院有关规定，撰写毕业设计说明书一份，正文部分不少于 50 页； （3）中英文摘要 400 字左右； （4）3000 汉字（或 6 万英文字符）的译文（英译汉）1 份； 查阅相关文献 20 篇文献，其中外文文献不少于 2 篇。 指导教师签字： 郑 重 声 明 本人所呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。 所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕 业设计的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做 出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本论文属于原创。本 毕业设计的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期： 中国矿业大学徐海学院毕业设计指导教师评阅书 指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力； 研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及 工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 指导教师签字： 年 月 日 中国矿业大学徐海学院毕业设计评阅教师评阅书 评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合运用所 学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取得的主要成果及创新点； 写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等） ： 成 绩： 评阅教师签字： 年 月 日 中国矿业大学徐海学院毕业设计答辩及综合成绩 答 辩 情 况 提 出 问 题 回 答 问 题 正 确 基本 正确 有一 般性 错误 有原 则性 错误 没有 回答 答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字： 年 月 日 学院领导小组综合评定成绩： 学院领导小组负责人： 年 月 日 摘 要 双速多用绞车是矿山辅助运输设备的一种，利用钢丝绳循环往复工作，实现 井下工作设备的运输功能。因其安装方便、操作简单、投资少、费用低、运输距 离长及运输连续性等优势，在煤矿生产中，作为主运输或辅助运输设备占有较大 的比例。但是目前煤矿上使用的绞车大部分还处于五六十年代的水平，牵引力小， 功能简单，功率小，效率低。尽管一些煤矿对其进行的技术改造，但仍然满足不 了当前矿井发展和生产的需要。为了进一步做好绞车的改进工作，本文设计了一 种新型的辅助运输设备：jsdb-140型双速多用绞车。 jsdb-140型双速多用绞车主要有电动机、联轴器、变速器、卷筒、底座等组 成，整个系统配置的方便灵活，外形尺寸小，使用方便，价格较低等优点受到越 来越多矿井的欢迎。创新点在于将沿用多年的纵向排布结构改为横向对称结构， 这对于工作空间限制极大的矿井生产带来了方便，给工人操作和运输提供了便利。 同时安装绞车底座呈雪橇状，在生产现场自移平稳方便，而且绞车重心低，底座 刚性好。 文中首先对绞车运输的现状及其在国内外的发展情况和运输过程中的传动系 统图进行了简要说明；其次详细地说明了该绞车的结构特点和减速器传动结构的 原理，并对该绞车减速器和滚筒装置中各部件进行设计、计算和校核，经校核计 算得出各部件强度均满足要求；附录部分附写了该绞车在井下的安装示意图，该 绞车的相关技术参数和轴承、齿轮及配用电器的参数等。 关键词关键词: 双速多用绞车 ；新型 ； 矿山辅助运输 ； 滚筒 abstract two- speed multi purpose winch is mine auxiliary transport of equipment, the use of rope work cycle, underground work equipment to achieve the transport functions. its easy installation, simple operation, less investment, low cost, long- distance transport and transport advantages of continuity in coal production, as the main transport or auxiliary transport equipment account for a large proportion. however, the current use of coal winch most of the 1950s and 1960s is still in the level of traction small, simple and functional, power of small, inefficient. although some of its coal technology, but still not enough to meet the current mine development and production needs. to further improve winch improvements, the paper design of a new type of large tonnage auxiliary transport equipment : jsdb- 140 type two- speed multi purpose winch jsdb- 140 type two- speed multi purpose winch is made up of motor, couple, gearbox and reel. the base formed the entire system configuration to facilitate flexible configuration is small, easy to use, the advantages of lower prices, an increasing number of mine welcome. innovations will be in use many years is that the vertical arrangement symmetric structure to a horizontal structure, this great work space constraints of mine production brings convenience transport workers to operate and provide convenience. winch also installed base was sled- like, in production from the scene to facilitate a smooth transfer, and winchlowcenter of gravity, good rigid base. firstly in this text telling the present condition of the winch conveyance which development circumstance in domestic and international and the system diagram carried on conveyance processes of spread and move the synopsis elucidation;sencondly explaining the structure characteristics of the winch and the principle of the structures spreading of the decelerating machine in order and in detail, and designing calculating and schooling pit the decelerating machine and rollers to that winch equip medium each parts. each parts of strength all satisfy request by schooling and calculating;the appendix part attached emerging that winch under the well of gearing sketch map and the relating technique parameter ,then the parameters of bearings, wheel gears of that winch and the electric appliances whith matched with the winch etc. keywords： two- speed multi purpose winch ； new ; the mineral mountain assistance transportment；drum 目 录 1 绪论绪论 1 1.1 引言 1 1.2 概述 1 1.3 绞车结构的一般分析 2 1.4 国内外绞车的发展 3 1.5 双速绞车的现状 4 1.6jsdb 系列双速多用绞车的特点 6 2 总体设计总体设计 7 2.1 设计总则 7 2.2 已知条件 7 2.3 传动系统的确定 7 2.4 计算各级传动效率 8 2.4.1 各级的传动的效率 8 2.4.2 计算传动总效率 8 2.5 传动系统的确定、运动学的计算及电机型号的选择 8 2.5.1 确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率 8 2.5.2 选择电动机的型号 9 2.5.3 计算总传动比及分配各级传动比 9 2.6 计算牵引钢丝绳的直径及滚筒直径的确定 . 10 2.6.1 钢丝绳的选择 10 2.6.2 滚筒的参数的确定 11 27 电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数验算. . . 12 3 齿轮传动的设计计算齿轮传动的设计计算 . 13 3.1 第一级弧齿锥齿轮传动设计计算 . 13 3.1.1 基本参数 . 13 3.1.2 强度计算 . 14 3.2 第二级齿轮传动的强度校核 . 17 3.2.1 基本参数 . 17 3.2.2 强度校核 . 18 3.3 第三级齿轮传动的强度校核 . 22 3.3.1 基本参数 . 22 3.3.2 强度校核 . 23 3.4 第四级齿轮传动的强度校核 . 26 3.4.1 基本参数 . 26 3.4.2 强度校核 . 28 3.5 第五级齿轮传动前级的强度校核 . 31 3.5.1 基本参数 . 31 3.5.2 强度校核 . 32 3.6 第五级齿轮传动后级的强度校核 . 36 3.6.1 基本参数 . 36 3.6.2 强度校核 . 37 4 轴的设计计算轴的设计计算 . 41 4.1 锥齿轮轴的设计计算及强度校核 . 41 4.1.1 轴的初步计算 . 41 4.1.2 轴的强度校核 . 41 4.1.3 验算锥齿轮轴上键的强度 . . 47 4.1.4 锥齿轮轴上轴承的寿命验算 . 47 4.2 二轴的设计计算及强度验算 . 48 4.2.1 轴的初步计算 . 48 4.2.2 轴的强度校核 . 48 4.2.3 验算二轴上键的强度校核. 55 4.2.4 验算二轴的轴承的寿命 . 56 4.3 设计并计算滚筒轴及强度校核 . 57 4.3.1 先进行受力分析对滚筒 . 57 4.3.2 对滚筒轴进行受力分析 . 59 4.3.3 初步确定轴的直径 . . . 61 4.3.4 校核轴的疲劳强度 . 61 4.3.5 验算滚筒轴上的轴承的寿命 . 64 4.3.6 卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算 . . .65 5 绞车操作的规定章程绞车操作的规定章程 . 67 5.1 注意工作前须知事项 . 67 5.2 下列规定应在工作期间严格遵守 . 68 5.3 注意工作后须知事项 . . . 69 5.4 绞车的维护，拆卸装配与修理须注意事项 . 69 5.5煤矿安全规程对关于矿井提升机及绞车的规定 71 结论结论 . 77 参考文献参考文献 . 78 附录附录 . 79 翻译部分翻译部分 英文原文 82 中文译文 87 致致 谢谢 . 91 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 1 1 绪论 1.1 引言 煤炭我国当前主要的能源组成部分之一，煤炭作为重要的能源物质基础， 使国民经济保持了高速增长。但是整个经济的前景发展需求并不是煤矿产业的发 展所能满足。所以煤矿产业发展的前景需要更快的速度。可是其突破点是煤炭工 业的机械化 实现采煤产业生产链的现代化，即是要使开采、搬运等方面实现机械化。绞 车是辅助运搬的一种。 绞车在我国的发展可以被划为这几个阶段。 即 1950 年之后， 绞车的发展经历了借鉴、独立研究及更全面专业生产三个时期。 1.2 概述 双速多用绞车是用来搬动回柱和放顶及充当井下采煤的施工面。因为其体积 小，所以常常用于煤层斜度急倾与较薄的采煤施工面，尤其用于采矿施工面接收 被矸石埋压或沉入地板的支柱。采煤的机械化程度日益增强，使得更多的采矿施 工面大规模的使用绞车，其目标是为了装拆接收采煤的各类设施及备件。 作为矿山搬运有用的辅助设备之一的双速多用绞车，特别是以供回柱放顶的 使用，这种类型绞车同样可以用来迁移上下山或者迁移综采施工面上的设施，列 如溜搬迁槽和液压支架等各种设备。除此之外，这种绞车同样也可以完成其他采 矿等各项施工任务。这种搬运绞车在各种场合都会有不同的作用，例如在工厂企 业、建筑工地、码头、港口等。由此足以说明，在采矿产业及机械制造业的搬迁 设备在各行各业的位置是不能被忽略的。 绞车在施工面的安装方法有下列的三种方式： （1）安放于离采煤施工面大概20 30m此安放应用范围大，特别在煤炭层倾 斜角急陡的地方，顶层容易压碎，工作面受到了较大的压力。可是此安装手段会 干扰运料工作。根据此方法安装的回柱绞车，其宽度不能超出 910mm，否则会堵。 由于工人经常运料通过机身的旁边，要封闭齿轮，否则易引发矿井意外。 （2）布置在支柱密集地施工面上端与靠近邻近的巷道的上方。此布置设适合 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 2 做顶板的，在较小的倾斜角的煤层会被采用。可是只要有轮回都要迁移绞车并搬 开相应的圆柱，所以这种方法不是很便利。每当有很大大压力施加在施工面上方 的顶层时，底座就极其发生形变，或者造成咬合不是很好，以至于存在使其被埋 的风险。 （3）安放在施工面上有很多工作机会一起回收柱子，要加速回收柱子。回柱 装备是目前煤产量的提高的核心。如果回柱放顶所需要用的时间是每天八个小时， 然而使用刨煤机只要两小时就可以完成的工作量,所以想要煤量得到提高就需要 加快回柱的速度. 图 1 绞车外形图 1底座;2电动机; 3联轴器; 4制动器; 5变速器;6滚筒 1.3 绞车结构的一般分析 1.按驱动结构类型形式分类 （1）风动回柱绞车 风动回柱绞车的质轻，牵引力大，然而风动回柱绞车的费用昂贵，运用具有 局限性。 （2）电动回柱绞车 电动回柱绞车应用极其普及，当前大多数制造商制造的大多数都是电动回柱 绞车。 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 3 （3）手摇式回柱绞车 手摇式回柱绞车主要适合人工回柱，因为其占用空间不大，分量轻，而且迁 移容易。可是人工回柱的效率不高，而且危险性极其的高，一般辅助作业会用到 它，或者使用它来回收金属支柱。 2.按滚筒结构类型形式分类 （1）摩擦式滚筒 摩擦式滚筒大多数制作成双曲线型，通过滚筒与滚筒上的几圈钢丝绳的摩擦 力来驱动钢丝绳的运行。这种绞车目前尚未投入实际使用。 （2）缠绕式滚筒 缠绕式滚筒应用最广泛，运行不复杂，可是体积大，而且分量比较重，目前 大多数制造商制造的绞车是采用缠绕式滚筒的方式。 （3）链条滚筒 链条滚筒由于链子不轻，长度要适中，比如有些制造商家制造的产品，只有 几米的链条，所以，很少有煤矿应用此类型的回柱绞车。 3.按传动结构类型形式分类 （1）圆弧面蜗杆传动 目前制造的回柱绞车都是用圆弧蜗杆传动，提升了机械效率，大概是 0.8 0.85，降低了机体的分量和占用空间大小。 （2）普通蜗杆蜗轮传动 蜗杆蜗轮传动会导致机械效率低下，尽管蜗杆蜗轮传动有结构耐用结实的优 点，可是采用蜗杆蜗轮传动会导致重量体积都非常大，搬运不简单，不宜用于矿 井下狭窄工作环境，所以这类的回柱绞车已经停止生产。 1.4 国内外绞车的发展 过去的几十年中国的煤碳形势已经发生了翻天覆地的改变，总体采煤水准可 以并肩国际水准，采煤量已高达上万百吨，可是煤碳开采需要机器提供运送，运 送需要协助运送设施支持，绞车可以说是协助运送设施其中之一。煤炭的输送亦 早就完成了输送机械化的转变，但是矿井下面轨迹协助运送不适合这种方式 ，输 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 4 送材料大致采用了保守的小绞车群体连接形式的运送，运送距离远，枢纽过多， 运搬设施被占用、人数过多，危险性高，效益不高。虽然部分煤矿对传统运输方 式进行了技术改造, 可是依然不能满足矿井目前的生产和发展的需求。从这种情 况可以得知煤矿协助运送是当代现代化煤矿开采建造的重点和发展契机。 绞车在国内是开始出现在1950年，前期以仿造国外为主；60年代是自主独立 设计阶段；自从1970年以后，科技水平日趋变得完善，尽管如此，我们较之海外 各方面还是有不足的地方，所以开发创新俨然成为国内制造业的首要任务。尽管 我们较之海外还是有一定差距的 国外绞车发展趋势有以下几个优点： a、系列化和标准化； b、体积不大、重量较轻、结构紧凑； c、节能高效； d、使用寿命长、噪音不大； e、功能多、通用化高； f、功率大； g、外观形状简单、美观、大方。 根据国外的情况我们可以采取以下方法： 1、定制成熟规则，实行创新制造产品和提升产品的性能； 2、改良产品性能试验方法，重点是检查产品的各性能； 3、引进技术促使产品更新换代； 4、制造更加纯熟，努力快速追赶上外国的领先水准。 1.5 双速绞车的现状 我国综采技术水平正在向高产量，大功率，重型化的方向发展，可是搬运设 备却没有得到与之匹配的开发和更新。目前大型液压支座架子重量已经达到几十 千千克，然而开采施工面上的液压支座架子等综采装备依然应用回柱绞车等旧式 化装备进行撤离与运送，这些装备的缺点是拉力小，容绳量较小，且钢丝绳承受 拉力不大，无法满足开采施工面的工作状况需求。 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 5 目前双速多用绞车重点有的下列的各个不足： 1、回柱绞车的短板是蜗杆副传动 煤矿绞车大多数是运用蜗轮副传动，全都是因为蜗轮副传动比大，可是蜗轮 副传动效益不高，同时绞车的传动总比会很低，所以运行时温度升高过快，矿井 的施工处境又是有很多灰尘的，加速了损坏蜗轮副，导致频繁需要更换或检修， 影响生产，所以从经济效益方面来说取消蜗轮副是必要的。所以采取应用的锥齿 轮、行星的传動计划，既提升了传動效率，以收益方面角度来看，大致上来说延 长了它们的使用期限，在金钱收益的方面来看影响是深远非凡的。 2、回绳的速度及牵引引的速度缓慢 伴随着支护的发展，使用单体液压支柱，金属摩擦支柱后，支护可以部分或 全部卸载在回柱之前，回柱只是把他们拖进工作面或拉倒再用，与此同时，因为 搬运设备的需要，很有必要大大提高牵引的速度。同时，还应布置快速回绳机构， 目的是为了提高工作效率。本设计的回绳速度很快，既提高了工作效率，又节约 了时间，可谓是具有实际意义并且是可行的。 3、牵引力引力小 煤矿广泛地运用宗采机械缘故，须要运搬部分体积较大的装备迁移施工面， 比如支座等，然而当前绞车的牵引力不是特别大，所以提高牵引力达到32吨是具 有深远意义的。 4、容绳量小 渐渐变长宗采施工面距离是目前的趋向，可是现在使用的绞车容绳量都不算 太大所以需要将容绳量达到200m以上。本设计的容绳量有260米。 5、寿命的设计不长 大多数回柱绞车的设计使用期限都是1450小时，可以快速回收柱子，然而源 于小绞车已经不单单用来回收支柱，同样用于建造，高铁等各行各业，更何况关 于煤矿的运用，延长计划使用期限是同样不可或缺的，绞车的均匀没有毛病的时 长的增长确保了制造得以顺利开展，通过多方的对比比较，决定将设计使用寿命 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 6 定为采用5000小时。 1.6.jsdb系列双速多用绞车的特点 1）为了完成大的传动比，采用“双轴多级”传动特点。 2） 采用“齿-联”传动系统的传动原理，不仅完成了慢快两个速度转换，还 完成快、慢的大速比，更好地体现了矿用绞车快、慢速的一体化。 3）运用“长条形对称”结构方法，完成机体紧密的机构、简洁明了的外观， 既可以在矿下狭小的矿井环境工作，同样可以便利在不一样的施工位置实行自我 迁移。 4） 传动效率高、容绳量大、工作效率提高、节约能源。 5） 操作容易、使用简单，而且双闸制动可靠。 6） 结构工艺简单，成本低，可靠 7） 维修维护费用低、较长使用寿命。 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 7 2 总 体 设 计 2.1 设计总则 1）煤矿安全生产第一。 2）力争实际效率，达到用户现实要求。 3）既要考虑到主要用途为运搬，又要考虑到回柱、运搬、调度等用途。 4）按照各单位的相关要求及相关文件要求实施。 5）科技水平要领先，并且作用广。 2.2 已知条件 1）设计寿命： t=5000h 2）最大牵引力：t=140kn 3）牵引速度： v=8m/min 4）容绳量： l=400m 2.3 传动系统的确定 jsdb-140 型双速多用绞车传动简图如下。 jsdb-型双速多用绞车传动简图 高低速级传动线路： 低速级传动线路： 电动机弹性联轴器主轴 1 2 主轴 3 4 5 6 7 8 轴 11 10 卷 筒。 高速级传动线路： 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 8 电动机弹性联轴器主轴 1 2 主轴 8 7 轴 10 11 卷筒 2.4 计算各级传动效率 2.4.1.各级的传动的效率各级的传动的效率 据机械设计手册查得： 1）联轴器的效率1 =0.995 2）滚动轴承的效率2 =0.990 （7对） 3)圆弧圆锥齿轮效率3 =0.980 4）闭式圆柱齿轮效率4 =0.980 （3对） 5）开式圆柱齿轮效率5 =0.970 （2对） 6）卷筒钢丝绳缠绕效率6 =0.960 7）搅油效率7 =0.990 2.4.2.计算传动总效率计算传动总效率 765 . 0 990. 0960. 0 970. 0980 . 0 980. 0990. 0995 . 0 237 76 2 5 3 43 7 21 总 2.5 传动系统的确定、运动学的计算及电机型号的选择 1.计算卷筒的功率 3 maxmin 3 /60 10 140000 8/60 10 18.67kw ptv = = = g 2.计算电机轴上的功率 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 9 18.67 24.41kw 0.765 j j n n = 总 2.5.2、选择电动机的型号、选择电动机的型号 因为电动机是短时间运作，能够充足运用电动机的超负荷能力，这样1能够降 低电动机的容量，减少机械的费用和减小机身的大小。 电机型号：yb2-225m-8 功率：22kw 365 90% 730 / /2.0 /1.8 /6.0 870 515 670 65 140 kg r min mm mm = = = = = 重量： 效率： 额定转速： 最大转矩 额定转矩 堵转转矩 额定转矩 堵转电流 额定电流 外型尺寸：长 宽 高 电机轴直径 长度 过载系数=0 . 202 . 1 22 41.24 e j n n 符合要求 2.5.3 计算总传动比及配各级传动比计算总传动比及配各级传动比 1、总传动比计算 （1）卷筒轴转速： min min 8 0.423 6.02 / min j v n d r = = = （2）总传动比： 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 10 730 121.26 6.02 j n i n = = 电 总 （3）钢丝绳最小速度： min 730 0.4238r/min 121.26 v= 2、各级传动比的分配与总传动比误差计算 1 71 3.1 23 i = 6m = 2 89 2.9 31 i = 5m = 3 52 2.26 23 i = 8m = 4 47 2.04 23 i = 10=m 5 59 2.93 20 i = 13=m 26= 过 z 1 7189524759 120.79 2331232320 i= 总 1121.26- 120.79 =0.00390.05 121.26 i i 总 总 在允许误差范围内 2.6 计算牵引钢丝绳的直径及滚筒直径的确定 2.6.1 钢丝绳的选择钢丝绳的选择 根据 gb110274,初选直经为23 选择： 绳 196 股 )1261 (+ 钢丝绳公称抗拉强度：1700n/mm 2 钢丝绳破断拉力总和： t=342000n 整条钢 丝绳破断拉力总和： s=k t=0.85342000=290700n 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 11 式中 k 取0.85k = ，k 是钢丝绳捻制折减系数。 rr n t s n=8 . 11 . 2 140000 290700 max 2.6.2.滚筒的参数的确定滚筒的参数的确定 一般取 0/ 1620dd =: () () 0 1620 162023368460mm dd= = : : 取 0 d =400mm 39.17 23 400 0 = d d 式中 0 d 卷筒最小外经，mm d 钢绳直经，mm 确定滚筒宽度 b 初选每层缠绕圈数 z=18，则 1 18 23 435.79mm 0.95 zd b k = 初定钢丝绳缠绕层数n=6 验算滚筒的容绳量 l () =+ 02 1lnz ddndk ()618 4002361230.9 /1000 406.73 =+ = 式中 2 k 钢丝绳每层降底系数，0.90。 确定滚筒的各直径： 1）卷筒上的钢丝绳的最小缠饶直经： min0 40023423mmddd=+=+= 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 12 2) 卷筒上钢丝绳的最大缠饶直经： () max02 21dddndk=+ ()400232 6 123 0.9667.8mm=+= () 1 667.8423545.4mm 2 cp d=+= 4) 卷筒结构外径： max 23667.82 23 3805.8mm w ddd=+ =+ = 取820 w d=mm 2.7 电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数验算 1、在电机闷车时，钢丝绳的拉力 1 102102 2.0 22 0.765 /608/60 25749.9kg e n n t v = = 总 2、电机闷车时，在里层钢丝绳的安全系数 3 . 113 . 1 257499 290700 = r n p r n t s n 因此，当电机闷车时，钢丝绳也同样安全。 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 13 3齿轮传动的设计计算 3.1.1 基本参数基本参数 1.齿轮材 料选用 ?根据文献18表 6.2 选得： 小齿轮选用 40cr 调质 hbs=280 大齿轮选用 45 正火 hbs=200 小锥齿轮上传动的功率： 1 12 24.4 0.99 0.9823.67kwpp = 转速 730r / minn = 1 21 2 25 730243.33r/min 75 z nn z = ?许用接触应力 h ， n h h h z s = min lim 接触疲劳极限可查图 6-4 lim1 750 h = lim2 450 h = ?接触强度寿命系数 n z 应用循环系数 n 11 8 6060 730 1 5000 2.19 10 h nn jl= = 8 7 1 2 2.19 10 7.1 10 3 n n i = .1 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 14 查图 6-5 得11.274nz= 21.17nz= 接触强度最小安全系数 则 1 lim1 1 min 750 1.274 955.5 1 n h h h z s = 2 lim2 2 min 450 1.17 527 1 n h h z s = 许用弯曲应力 f 由式 6-12 lim min f nx f f y y = 查图 6-7 得弯曲疲劳极限 lim1 500 f = lim2 300 f = 弯曲强度寿命系数查图 6-8 得2 1 1n n yy= 弯曲强度尺寸系数1xy = 弯曲强度最小安全系数 () min11%fs=失效效率为 则 2 lim11 500 1 1/1.4357.1n/mm fnx y y = = =f1 2 2 lim22 300 1 1/1.4214.3n/mmf fnx y y= = 3.1.2 强度校核强度校核 齿面接触疲劳强度计算 确定齿轮传动精度等级，估取圆周速 度 vt=4m/s,参考表 6.7、表 6.8 选取 由式 6-20 得小轮大端分度圆直径 d1 2 dm1 3 2 dm 1 2ku1 1+ u u1 eh h tz z d + + 查表 6.14 可得齿宽系数 0.47dm= 小轮齿数 z1=23,大轮齿数 z2=iz1=3.123=71.3 圆整取 z2=71 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 15 u齿数比 2 1 71 =3.09 23 z u z = 小轮转矩 t1 66 119.55 10/9.55 1023.67/730309655tp nnmm= 1 1.2 =1.32 a v k k k k = = =1.1 av载荷系数k k=k k k 使用系数 动载系数 齿向载荷分布系数 动载系数 材料弹性系数 2 =189.8/ mmezn 节点区域系数 2.5hz = 所以 2 2 3 1 2 0.462 1.32 3096553.09 +1 189.8 2.5 d1+=130.91mm 0.463.09527 3.09 +1 m齿轮模数 130.91/ 235.69m = 所以 6m= 小齿轮分度圆直径 d1 116 23 138mmdmz= = 平均分度圆直径 dm1 11 22 0.46 / 1138/ 1120.88 11 3.09 dm mddmm u +=+= + mv圆周速度 m1 1v/60000120.88 730/600004.697/md nm s= 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 16 齿宽 b =65mmb取 3）齿宽弯曲疲劳强度校核计算 由式 6-21 2 1 f 2 1 2 1 1 dm ffasa kt y y bd m u =+ + vz当前齿数 2 111 22 21 1 /23=24.17 u 24.173.09230.78 v vv u zzcos zz u + = = af齿形系数y 6.5查表得 1 2 2.63 2.10 fa fa y y = = sa应力修正系数y 6.5查表得 1.585 1.9 sa sa y y = = 所以 2 1 2 2 2 2 2 1.32 3096550.46 12.63 1.58583.9mm 56 138 6 3.091 2 1.32 3096550.46 =12.10 1.980.3mm 56 138 6 3.091 f f n n =+= + += + 满足齿根弯曲强度 4）齿轮其他主要尺寸计算 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 17 大齿轮分度圆直径 d2 2671426dmm= 分锥角 1 1 2 23 71 17.94 z arctgarctg z = = o =272.06 o r锥距 22 12/ 2223.9rddmm=+= 小轮大端顶圆直径 1ad 1112cos13826 0.9514149.42addmmm=+=+ = 大轮大端顶圆直径 1ad 222cos0.308429.39addmmm2 = 426 + 26=+= 3.2 第二级齿轮传动的强度校核 3.2.1 基本参数基本参数 1）齿轮材料选用，确定许用应力 ?根据文献18表 6.2 选得： 小齿轮选用 40cr 调质 hbs=280 大齿轮选用 45 正火 hbs=200 ?许用接触应力 h ， n h h h z s = min lim 查图 6-4 可知接触疲劳极限 lim1 750 h = lim2 450 h = ?接触强度寿命系数 n z 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 18 应力循环系数 n 12 7 6060 243.33 1 5000 7.3 10 h nn jl= = 7 7 1 2 7.3 10 2.51 10 2.9 n n i = 查图 6-5 得 1 1.32 n z= 21.25nz= 接触强度最小安全系数 则 1 lim1 1 min 750 1.32 990 1 n h h h z s = 2 lim2 2 min 450 1.25 562 1 n h h z s = 许用弯曲应力 f 由式 6-12 lim min f nx f f y y = 查图 6-7 得弯曲疲劳极限 lim1 500 f = lim2 300 f = 弯曲强度寿命系数 查图 6-8 得 2 1 1n n yy= 弯曲强度尺寸系数 1xy = (设模数 m 小于 5mm) 弯曲强度最小安全系数minfs 则 2 500 1 1/1.4357.1n/mm = =f1 2 2300 1 1/1.4214.3n/mmf= = 3.2.2 强度校核强度校核 齿面接触 疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，估取圆周速度 vt=4m/s,参考表 6.7、表 6.8 选取 小轮大端分度圆直径 d1,由式 6-20 得 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 19 () 2 1 3 d 1 12 eh h uz z zkt u d 查表 6.9 可得齿宽系数 0.32d = 131,z =小轮齿数大轮齿数212.93189ziz= u齿数比 2 1 89 2.87 31 z u z = 小齿轮上传动的功率： 22 123 24.4 0.995 0.9900.9823.32kwpp = 转速 1 243.33 / minnr= 1 21 2 40 243.3381.11 / min 120 z nnr z = 小轮转矩 t1 66 129.55 10/9.55 1023.32/243.33915243tp nnmm= a 1 1.2 =1.1 =1.45 a v k k k k k = = =1.1 av载荷系数k k=k k k 使用系数 查表6.3 动载系数 齿间载荷分配系数 齿向载荷分布系数 动载系数 材料弹性系数 2 =189.8/ mmezn 查图 6-3 可得 结点区域系数 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 20 0 122.5=0hzxx= 0=， 重合度系数z 0.87z= 所以 2 3 1 189.8 2.5 0.872 1.45 9152432.87+1 d=134.14mm 5620.82.87 齿轮模数m 11/134.14/314.33mdz= 所以 5m= 小齿轮分度圆直径 d1 115 31 155dmzmm= = 圆周速 度 mv m1 2v/60000155 243.33/600000.191 /d nm s= 标准中心距 a ()() 12/ 2531 89 / 2300am zzmm=+= += 齿宽 b 250mmbb=取 小齿轮齿宽b1 () 12 1 510 55 bb bmm =+ = 齿宽弯曲疲劳强度校核计算 由式 6-21 得 1 f 1 2 ffasa kt y y y bd m = 齿形系数 fa y 查表 6.5 得 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 21 1 2 2.5 2.202 fa fa y y = = 应力修正系数asy 查表 6.5 得 1 2 1.634 1.789 sa sa y y = = 重合度 a ()() 1122 1 z tantantantan 2 aaaaazaa =+ 8.51= 重合度系数y = .+y 0 25 0.75/ 0.34= 所以 2 1 2 1 2 1.45 915243 1.39/113 155 542.13 2 1.45 915243 1.34/108 155 544.08 f f nmm nmm = = 满足齿根 弯曲强度 5）齿轮其他主要尺寸计算 大齿轮分度圆直径 d2 225 89445dmzmm= = 根圆直径 f d 11 22 21552 1.25 5142.5 24452 1.25 5442.5 ff ff ddhmm ddhmm = = 顶圆直径 ad 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 22 11 22 2165 24452 5455 aa aa ddhmm ddhmm = 155 + 25=+= =+=+= 3.3 第三级齿轮传动的强度校核 3.3.1 基本参数基本参数 齿轮材料选用，确定许用应力 ?根据文献18表 6.2 选得： 小齿轮选用 40cr 调质 hbs=280 大齿轮选用 45 正火 hbs=200 ?许用接触应力 h ， n h h h z s = min lim 接触疲劳极限查图 6-4 2 lim1 750mm h n= 2 lim2 450mm h n= ?接触强度寿命系数 n z 应力循环系数 n 13 7 6060 81.11 1 5000 2.43 10 h nn jl= = 7 7 1 2 2.43 10 1.2 10 2.04 n n i = 查图 6-5 得 1 1.46 n z= 21.51nz= 接触强度最小安全系数 则 1 lim1 1 min 750 1.46 1095 1 n h h h z s = 中国矿业大大学徐海学院 2016 届本科生毕业设计（论文） 23 2 lim2 2 min 450 1.51 679.5 1 n h h z s = 许用弯曲应力 f 由式 6-12