毕业论文-GCD1500钻机机械传动系统设计-文档精品

原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 摘摘 要要 GDC1500 工程钻机是为适应深基础工程和地下连续墙以及水利工程、桥梁 工程的需要，结合 CZ 系列四连杆冲击机和 DCF1500 同步卷扬双钢丝绳冲击钻 机的优点而研制的，该机组具有钻进地面广、操作工艺简单、连续排渣等优点。 适用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工。 本课题通过对国内外钻机传动机构的了解，分析传动机构的原理与特性，对 冲击钻机的运动特性进一步深入了解与阐述，重点研究、设计 GCD1500 钻机的 机械传动系统。首先确定机械系统总体的传动方案，接着按照设计好的传动方案 对各零件进行设计计算并校核各零件强度，最后绘制了机械传动系统的图纸。 关键词：关键词：冲击钻机 机械传动 设计 校核 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 Abstract GDC1500 engineering drilling rig is to meet the needs of deep foundation engineering and underground continuous wall and water conservancy, bridge engineering, combined with the CZ series of four-bar linkage shock machine and DCF1500 synchronous dual advantages of wire rope hoist impact rig was developed, which has a drilling unit wide ground, simple technology, continuous slag and so on. Applicable to the infrastructure construction of soil, gravel, floating rock, rock and other complex formation. The issue of domestic rig transmission mechanism through understanding the principles and characteristics of the transmission mechanism analysis, the impact on the motion characteristics of the rig and elaborated further in-depth understanding, focusing on research, design GCD1500 mechanical drive rig. First determine the overall mechanical system transmission scheme, then follow the program designed for the transmission of the parts are designed to calculate and check the strength of the parts, and finally draw a mechanical transmission drawings. Keywords: Impact Drill mechanical transmission design verification 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 目目 录录 摘 要 1 Abstract 2 第一章 绪论 5 1.1 课题背景与意义. 5 1.1.1 课题背景. 5 1.1.2 课题的意义. 5 1.2 课题研究现状. 6 1.2.1 国外研究现状. 6 1.2.2 国内研究现状. 6 1.3 冲击钻机概述. 8 1.4 研究内容及思路 9 第二章 总体设计 10 2.1 方案的设计与分析. 10 2.2 方案的确定. 11 第三章 设计计算 12 3.1 电机的选择. 12 3.2 传动装置传动比的分配与参数计算 12 3.2.1 传动装置各级传动比的分配. 12 3.2.2 传动装置的运动和动力参数的计算 13 3.3 V 带传动设计 15 3.3.1 选定带型. 15 3.3.2 确定带轮基准直径，并验算带速 15 3.3.3 确定带长和中心矩 a . 15 3.3.4 验算小带轮包角 16 3.3.5 确定带的根数 16 3.3.6 单根 V 带预紧力 16 3.4 离合器齿轮组的设计 16 3.4.1 主副卷扬级. 16 3.4.2 四连杆机构级 19 3.5 卷扬机齿轮组的设计 21 3.5.1 冲击卷扬齿轮的设计 21 3.5.2 副卷扬齿轮的设计 21 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.6 四连杆机构齿轮组的设计 22 3.7 轴 I 设计 22 3.7.1 材料的选择 22 3.7.2 估算轴的最小直径 22 3.7.3 按弯扭合成强度校核轴颈 23 3.8 轴 II 设计 . 23 3.9 轴 III 设计 24 3.10 轴 IV 设计 . 25 3.11 轴 V 设计 . 25 3.12 轴承寿命计算 26 3.13 键的选择和校核 27 3.14 联轴器的选择和校核 28 3.15 密封方式的选择和设计 29 第四章 钻机的维护与保养 33 4.1 钻机维护保养的重要性. 33 4.2 维护保养的要求. 33 4.3 主要部件保养项目 33 4.4 安全操作注意事项 35 第五章 个人总结 36 致 谢 37 参考文献 38 附录：英文文献翻译 39 毕业设计（论文）外文翻译原文 42 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第一章第一章 绪论绪论 1.1 课题课题背景背景与意义与意义 1.1.1 课题背景课题背景 随着我们伟大的社会主义祖国四个现代化的实现，广大城乡的工业、生活用 水、城市高层建设和公路、桥梁不断增加，同时各项重大工程也陆续展开，工程 的难度与规模都在扩大，对质量的要求也在不断地提高，在很大程度上促进了建 筑施工技术的进步， 尤其是各地的建筑迅速发展， 规模在扩大， 施工范围在拓展， 工期紧、污染少、成本低的设备成为现代施工的重要手段之一。由于岩土钻掘工 程的目的与施工对象各异， 因而钻机种类较多。 钻机可按用途分类， 如岩心钻机、 石油钻机、水文地质调查与水井钻机、工程地质勘查钻机、坑道钻机及工程施工 钻机等。按钻进方法可把钻机分成四类： 冲击式钻机,又分为钢丝绳冲击式、钻杆冲击式两种钻机。 回转式钻机,又分 为下面三种： 立轴式-手把给进式、螺旋差动给进式、液压给进式钻机； 转盘 式-钢绳加减压式、液压缸加减压式钻机； 移动回转器式-全液压动力头式、机 械动力头式钻机。 振动钻机。 复合式钻机：振动、冲击、回转、静压等功能以 不同组合方式复合在一起的钻机。 冲击反循环钻机是一种采用连杆机构或卷扬机 带动钢丝绳提升冲击钻具,利用冲击钻具下落的动能产生冲击作用,破碎岩土实现 钻进的工程钻机。冲击反循环钻机具有钻进地层面广、操作工艺简单、连续排渣 等优点。适用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工。 冲击反循环钻机液压步履的系统在狭小、泥泞的场地施工，移动、对孔位灵 活方便， 具有明显的优势； 钻机的主副卷扬机及工具卷扬机具有很强的辅助功能， 能够代替吊车完成很多辅助工作；主扬机设有双绳自动同步结构。钻孔平稳，成 孔质量高； 钻机设有四连杆自动冲击、 手动卷扬冲击两大功能可根据不同的地域、 不同的选择不同的操作，大大的提高钻孔的效率，降低工人的劳动强度，因此给 冲击钻机注入新的活力。 近几十年来， 冲击反循环钻机广泛用于铁路、 公路桥梁、 城市高层建筑的基桩孔钻进、港口码头、水利水电连续墙施工。 1.1.2 课题的意课题的意义义 近几年，随着我国基本建设的不断加速，反循环钻机由于其成本低廉、市场 需求旺盛、盈利能力强而受到很多企业追捧。 反循环桩孔钻机是在传统无循环成孔钻机的基础上发展起来的新机型， 该机 将传统的无循环钻进工艺改成先进的反循环钻进工艺， 克服了无循环钻进造成的 孔底重复破碎的致命弱点，使钻效提高数倍之多，总体性能得到很大的提高。同 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 时，该类钻机既保留了冲击钻机适应性强的特点，又保留了冲击钻机可靠、设备 操作简单、施工成本低的优点。在目前施工中，对一些用回转钻进比较困难甚至 不能钻进的砾石层、岩石等复杂底层，多采用冲击反循环钻机施工，并取得较好 的效果。因此，冲击反循环钻机在岩土钻掘的领域中发挥越来越重要的作用为了 适应各种地层的钻孔需要，设计 GCD1500 工程钻机机械传动系统，提高机械传 动效率，钻进效率高，成孔质量高；能大大提高工程的效率和减少工程的时间， 满足现代社会建设的需要。 1.2 课题研究现状课题研究现状 1.2.1 国外研究现状国外研究现状 冲击反循环钻机在 70 年代先后在意大利、日本、法国研制成功并取得满意 的使用效果。 意大利马塞伦蒂公司生产的机械式 MR-2 型冲击反循环钻机是一种拖车装 钻机。采用卷扬冲击方式，冲击钻进时由 2 台同步卷扬机提落钻头来完成，为确 保 2 台卷扬机同步，配有补偿机构，采用泵吸反循环方式。 日本神户制钢生产的 KPC-1200 型冲击反循环钻机采用液压驱动方式，由液 压马达通过传动装置分别带动提排渣的卷筒卷扬机和冲击钻机用的双筒同步卷 扬机，用离合器进行冲击，通过自动控制装置可自动调节冲击行程和次数。排渣 方式以气举反循环为主。冲击钻机时用套管跟进护壁。 近年来很多国家都在研究推广利用洗孔介质传递动力的井下冲击， 并把它和 回转结合起来的冲击-回旋钻进法。有些国家将冲级与震动结合起来成为井上的 震动-冲击钻进法。这些方法都是由冲击钻进法演变而来的。 1.2.2 国内研究现状国内研究现状 80 年代初期国内就开始研制冲击反循环钻机,地矿、水利、铁道等部门先后 研制出不同冲击方式的机型并批量投入市场,在基础灌注桩和坝基防渗墙等基础 工程施工中发挥了较大的作用。 在目前批量投产的冲击反循环钻机中,按冲击方式可分为 3 种机型,即卷扬冲 击、曲柄连杆冲击、液压缸冲击,现选这 3 种冲击方式的各一种有代表性的机型 作简单分析介绍。 （1）GJD-1500 型钻机 由中国地质科学院勘探技术研究所与张家口探矿机械厂共同研制的一种具 有回转、冲击 2 种功能的反循环机械动力头钻机,可单独进行回转或冲击钻进。 其冲击是采用液压冲击机构,由预紧卷扬机、2 个冲击油缸、制动轮、电液控制系 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 统等组成。2 个冲击油缸固定在动力头上,由给进主油缸完成冲击给进,每冲击钻 进一根钻杆期间不需放绳给进。 冲击钻进时由 2 个冲击油缸用 2 根钢丝绳提落冲 击钻头,用电液控制系统完成自动冲击,期间可任意调整冲程和冲次并自动调节冲 程和冲次的匹配关系,不会发生打空锤,2 根绳的同步由液压系统解决。由于冲击 油缸提钻头时有一个油缸建立过程,大大减少了提绳的惯性力,柔性提锤避免了钢 丝绳受到大的冲击力,可延长钢丝绳工作寿命。同时液压冲击可减少振动和噪声, 有利于环保。 （2）GCF-1500 型钻机 由中国地质大学(北京、武汉)和张家口探矿机械厂合作研制的机械式冲击反 循环钻机,冲击方式采用卷扬冲击。该机中首次研制了带差动机构的双筒同步卷 扬机,成功地解决了 2 绳的同步问题,给机械传动的冲击反循环钻机闯出了一条新 路。冲击钻进时通过双筒同步卷扬机的片式离合器的离合进行提落钻头,离合器 是由电液控制系统控制完成自动或单动冲击,用卷扬冲击方式其冲程和冲次可根 据地层情况任意调节,但更适合长冲程低冲次工况下冲击钻进,以避免频繁离合使 离合器过热。采用泵吸反循环方式,排渣管由一台单筒卷扬机提吊。 （3）CJF-12、CJF-20 型钻机 这 2 种钻机是山东省地质探矿机械厂在 90 年代开发的产品,是机械传动的曲 柄连杆游梁式冲击反循环钻机。用差动同步双筒主卷扬机来确保 2 绳同步,用曲 柄连杆游梁机构进行冲击,此结构适合较小冲程较高冲次的工况下冲击,采用机电 液联合控制。CJF-20 型钻机可用曲柄连杆游梁机构进行冲击钻进,也可用差动同 步双筒主卷扬机通过离合器进行冲击钻进,具有 2 种冲击方式的优点,可视地层状 况而选择。采用泵吸反循环,用副卷扬机提排渣管,液压起落钻塔。设有步履机构 便于现场移位,整机结构紧凑,性能稳定可靠。该钻机自投产后深受用户青睐,到目 前为止已生产 200 余台,产品分布全国 25 个省、市、自治区。在国内一些大型工 程项目中使用,如小浪底工程黄河大桥、 芜湖长江大桥、 河北黄壁庄水库 6m 防渗 墙、江苏江阴长江大桥、湖南浏阳河大桥、香港西铁工程兆康工地以及京福、忻 太、洛三、灵三高等级公路路桥等,在卵砾石等复杂地层的桩孔施工中,获得用户 的好评,取得良好的社会效益和经济效益。是目前国内生产较多、使用较广的冲 击反循环钻机。 随着我国的经济腾飞,以及西部大开发宏伟战略的实施,宏大的基本建设将形 成一个新的高潮。由于社会的需求和科学技术的进步,促使建设项目趋向大型化 发 展,因此对基础工程施工工艺和设备都将提出更新、 更高的技术要求,以确保 工程施工的质量和速度。作为钻掘设备的冲击反循环钻机,也必须在现有的技术 水平上有所创新、 有所发展,才能更好的发挥其特长,赢得用户,占领市场,能在岩土 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 钻掘领域中始终占有重要位置。 1.3 冲击钻机概述冲击钻机概述 目前，冲击反循环钻机使用的冲击反循环钻机主要有两类：一类是卷扬机式 冲击反循环钻机，另一类是曲柄连杆游梁式冲击反循环钻机。 这 2 种类型的冲击反循环钻机均以机械传动为主。 卷扬机式冲击反循环钻机 通过卷扬机交替正转和反转，经钢丝绳和钻塔提动钻头上升和下降，实现冲击作 业。卷扬机的正、反转切换通过离合器来完成。由于离合器需要频繁的接合和脱 离，离合器易发热烧损，卷筒和钢丝绳也较易磨损，钻机的冲击频率一般为 5 10 次/min，自动控制程度较低。本课题以 GCD1500 型冲击反循环钻机作为研究 对象，主要研究其机械传动系统。 GDC150 工程钻机是为适应深基础工程和地下连续墙以及水利工程、 桥梁工 程的需要，结合 CZ 系列四连杆冲击机和 DCF1500 同步卷扬双钢丝绳冲击钻机 的优点而研制的，该机组具有钻进地面广、操作工艺简单、连续排渣等优点。适 用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工，主要特点为： （1） 钻机为机械传动、液压电器联合控制和手动机械控制，性能稳定； （2） 钻机有两种冲击功能（四连杆自动冲击、手动卷扬冲击）。在一般地 层时，一般静压强7000MPa 时，四连杆冲击进度较慢，可转换为手 动卷扬冲击，加大钻头冲击高度以提高钻进效率； （3） 主机液压步履系统能使钻机方便地在工地上自行移位； 而运输时液压 步履不需拆卸，钻塔采用油缸起落。 GCD1500 工程钻机在基础工程施工中冲击钻具以自由落体方式冲击岩土。 由于钻具质量大冲击末速度比较高，能够有效地破碎较硬的岩石，适用于土层、 砂土层、基岩、卵砾石层、飘石层等复杂地层的基础工程施工。冲击钻机其功率 消耗低，与回转钻机相比，当设备功率相同时，冲击钻机可用较大的直径钻孔。 GCD1500 工程钻机的主要技术参数： （1） 钻进能力 钻孔直径：0.81.5m；钻孔深度：60.0m （2） 额定钻头重量：3.5t （3） 四连杆冲击机构： 冲击频率：39.82 次/min；冲程：0.65、0.8、1.0m （4） 卷筒冲击机构 冲击频率：1020 次/min；行程：1.53.0m （5） 冲击卷扬机 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 提升能力：40KN 提升转速、速度：23.078r/min、0.57m/s 钢丝绳规格：6 37-24-170；绳容量：80m （6） 副卷扬机 提升能力：15KN 提升转速、速度：34.76r/min、0.466m/s 钢丝绳规格：6 19-12-170；绳容量：80m 1.4 研究内容及思路研究内容及思路 通过对国内外钻机传动机构的了解，分析传动机构的原理与特性，对冲击钻 机的运动特性进一步深入了解与阐述，重点研究、设计 GCD1500 钻机的机械传 动系统。 主要研究思路： 1）确定机械系统总体的传动方案； 2）选择电动机； 3）计算总传动比和分配各级传动比； 4）传动装置运动和动力参数的计算； 5）传动件（如齿轮、V 带及 V 带轮、联轴器等）的设计； 6）轴的设计； 7）轴承组合部件设计； 8）联轴器的选择； 9）箱体的设计； 10）装配图和零件图设计与绘制。 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第二章第二章 总体总体设计设计 本课题主要以 GCD1500 程钻机为研究对象，并对其他钻机进行部分了解。 GCD1500 工程钻机是为适应深基础工程和地下连续墙以及水利工程、桥梁工程 的需要,结合 CZ 系列四连杆冲击钻机和 GCF1500 同步卷扬双钢丝绳冲击钻机的 优点而研制的。该钻机具有钻进地层面广、操作工艺简单、连续排渣等优点。适 用于土层、卵砾石层、飘石层、基岩等复杂地层的基础工程施工。 GCD-1500 冲击钻机采用曲柄连杆冲击梁式冲击机构，其结构简图如图 1 所 示。该类冲击机构是由曲柄、连杆和冲击梁等组成，将曲柄的回转运动变成钻具 的上下往返运动的四杆机构， 可以通过改变四杆机构的曲柄长度来调整冲击钻具 的提升高度，从而达到高效钻进的目的。 图1 GCD-1500钻机冲击机构结构简图 1冲击齿轮（曲柄）；2连杆；3压轮；4天轮；5缓冲弹簧 6钢丝绳；7导向轮；8冲击梁；9卷筒；10冲击钻具 2.1 方案方案的设计的设计与分析与分析 方案一：电动机-V 带-齿轮-离合器-联轴器-箱外齿轮-工作机 优点：高速级用 V 带传动，能吸收振动和缓和冲击，结构紧凑、成本低； 还起过载保护作用；传动结构简单，维修保养方便，对于野外作业具有显著的优 点。 缺点：传动的外廓尺寸较大，由于 V 带的滑动，不能保证固定不变的传动 比，寿命短，传动效率低 。 方案二：电动机- 链-齿轮-离合器-联轴器-箱外齿轮-工作机 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 优点：平均传动比准确，结构紧凑，成本低；能在高温、有油污等恶劣环境 条件下工作。 缺点：传动平稳性差，传动是有噪声和冲击。 2.2 方案的确定方案的确定 由于该钻机需带动 1.5t 的钻头冲击钻进作业， 功率和负载均不大， 且冲击钻 进作业时传动系冲击较大，故选择方案二：电动机-V 带-齿轮-离合器-联轴器-箱 外齿轮-工作机传动方案；传动简图如图 2 所示。 该方案由一个动力机驱动，其传动路线如下： 第 1 条由动力机经 V 带、离合器、联轴器和齿轮驱动四连杆工作：第 2、3 条，由动力机经 V 带、离合器和箱外齿轮分别驱动主副卷扬机工作。 采用一个动力驱动可以减少动力机的数量， 节省能源,由动力机带 V 带传动。 V 带具有良好的挠性，可缓和冲击，吸收振动；结构简单、成本低廉，适用用于 中心距较大的传动；还起到过载保护作用。和其他传动机构相比，V 带传动的性 比价较高。再又 V 带传动带动两个离合器的传动，通过联轴器带动箱外齿轮， 从而带动各工作机的传动。 图 2 GCD1500 钻机机械传动简 1电动机；2四连杆；3副卷扬机；4主卷扬机 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 第三章第三章 设计计算设计计算 3.1 电机的选择电机的选择 查阅相关资料可知冲击卷扬机冲击工作时所需功率最大， 故电机的选择以冲击 卷扬机冲击工作时为依据选用： 冲击卷扬机的提升能力为 40KN 提升速度 V（m/s） 0.57 所需功率 P=FV40000 0.5722.8KW 变速器的传递效率 =0.8 所需电机的功率 p电= 22.8 28.5 0.8 KW KW 钻进时所需的最大功率为 28.5KW 根据现场需要， 动力机的选择偏大些， 加大储备系数， 这样可以提高钻进效率， 则： P。1.2 28.534.2KW 冲击时，转盘不工作，按钻进时选择电机 P=37KW。 综合提升速度要求选用 Y225S-4 三相异步电机，其额定功率 37KW，满载转速 1480r/min。 3.2 传动装置传动比的分配与参数计算传动装置传动比的分配与参数计算 3.2.1 传动装置传动装置各级传动比各级传动比的分配的分配 （1）冲击卷扬： 13.64 078.23 1480 卷 电 总 n n i 取 V 带传动比2 . 3 1 i，主离合器齿轮传动比3 2 i 则冲击卷扬外传动齿轮传动比为 68. 6 32 . 3 13.64 21 3 ii i i 总 （2）副卷扬： 58.42 76.34 1480 卷 电 总 n n i 同上述取 V 带传动比2 . 3 1 i，主离合器齿轮传动比3 2 i 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 则副卷扬外传动齿轮传动比为 43. 4 32 . 3 58.42 21 3 ii i i 总 （3）四杆机构： 17.37 82.39 1480 杆 电 总 n n i 取 V 带传动比2 . 3 1 i，主离合器齿轮传动比7 . 2 2 i 则冲击卷扬机外传动齿轮传动比为 3 . 4 7 . 22 . 3 17.37 21 3 ii i i 总 3.2.2 传动装置的运动和动力参数的计算传动装置的运动和动力参数的计算 （1）冲击卷扬工作时 (a)0 轴（电机轴） ： kwpd37 m i n/1480 0 rnn m mN n p T m d 75.238 1480 37 95509550 0 (b)轴 kwpp d 52.3596. 037 11 m i n/5.462 2.3 1480 1 0 1 r i n n mN n P T44.7339550 1 1 1 (c)轴 kwpp77.3397. 098. 052.35 3212 min/2 .154 2 1 2 r i n n mN n P T5 .20919550 2 2 2 (d)轴 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 kwpp76.3299. 098. 077.33 3223 min/2 .154 23 rnn mN n p T9 .20289550 3 3 3 (e)轴 kwpp2 .3097. 098. 076.32 2 1234 m i n/08.23 3 3 4 r i n n mN n p T2 .124999550 4 4 4 将上述运动和动力参数的计算结果汇总下 轴名 参数 传动比 i 转速 n (r/min) 输入功率 P (KW） 输入转矩 T (N m) 轴 3.2 462.5 35.52 733.4 轴 3 154.2 33.77 2091.5 轴 1 154.2 32.76 2028.9 轴 6.68 23.08 30.2 12499.2 （2）副卷扬工作时 同理可得只有副卷扬工作时运动和动力参数如下： 轴名 参数 传动比 i 转速 n (r/min) 输入功率 P (KW） 输入转矩 T (N m) 轴 3.2 462.5 35.52 733.4 轴 3 154.2 33.77 2091.5 轴 1 154.2 32.76 2028.9 轴 4.43 34.8 31.13 8542.9 （3）四杆机构工作时 同理可得只有四杆机构工作时运动和动力参数如下： 轴名 参数 传动比 i 转速 n (r/min) 输入功率 P (KW） 输入转矩 T (N m) 轴 3.2 462.5 35.52 733.4 轴 2.7 171.3 33.77 1882.7 轴 1 171.3 32.76 1826.4 轴 4.3 39.83 31.13 7464 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 3.3 V 带传动设计带传动设计 3.3.1 选定带型选定带型 设计功率： d p= A kp电 查：工况系数 A k=1.6 d p=1.6 37=59.2KW 根据 d p=59.2KW 1 n=1480 r/min 确定带型为 C 型 d d=200315mm 3.3.2 确定带轮基准直径，并验算带速确定带轮基准直径，并验算带速 由课本图 5-10 得，推荐的小带轮基准直径为 75100mm, 取小带轮直径 1 d d=315 mm，而 i=3.2 大带轮直径： 2 d d=315i =1008 mm，取 2 d d= 1000 mm 轴的实际转速： 2 n= 1 2 1 (1) d d n d d = (1 0.01) 1480 315 1000 =461.54r/min 带速：V= 1 1 60 1000 d d n = 315 1480 60 1000 = 24.4m/s，在 525m/s 范围内，带速合适 3.3.3 确定带长和中心矩确定带长和中心矩 a 根据课本 P84 式（5-14）得 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 0.7(1000+315)a02(1000+315) 所以有：920.5mma02630mm，取 2000 由课本 P84 式（5-15）得： 0 d L= 2 0 a+ 2 （ 1 d d+ 2 d d）+ 21 2 0 () 4 dd dd a =2 2000 + 2 3.14685 (1000315) 24 2000 =6123 mm 查取 d L=6000 mm 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 0 0 6 0 0 06 1 2 3 2 0 0 01 9 3 8 . 5 22 dd LL aa ，取 a=1938.5mm 3.3.4 验算小带轮包角验算小带轮包角 1 a= 0 180- 21 57.3 dd dd a =159.750 1200（适用） 3.3.5 确定带的根数确定带的根数 由 1 d d=315 mm 和 1 n=1480 r/min 查得 C 型带 1 p=14012 KW 考虑传动比的影响，额定功率的增量 1 1.14PKW Z = () d al p pp k k a k小带轮包角修正系数 a k= 0.96 l k带长修正系数 l k= 1.04 59.2 Z= (14.12 1.14) 0.96 1.04 = 5.78，取 Z= 6 根 3.3.6 单根单根 V 带预紧力带预紧力 2 0 2.5 500(1) d a p Fmv KZV m 带的每米质量 m= 0.3 1 .kg m 2 0 2.559.2 500(1)0.3 24.4 0.966 24.4 F = 502.9 N 3.4 离合器离合器齿轮组齿轮组的的设计设计 3.4.1 主副卷扬级主副卷扬级 （1） 选择齿轮材料 采用非硬齿面闭式齿轮传动 由表 11.8 查得： 小齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 240280HRB。 大齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 220240HRB。 由表 11.20 选 8 级精度 齿面粗糙度 umRa3 . 62 . 3 （2） 确定许用应力 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 由表 11.9 查得：0 . 1 H S 9 1 1004. 181300102 .1546060 h njLN 81 2 103 . 2 i N N 由表 11.25 查得： 小齿轮接触疲劳极限MPa H 650 1lim 大齿轮接触疲劳极限MPa H 630 2lim 查图 11.28 得：9 . 0 1 N Z 94. 0 2 N Z 许用接触应力： MPa S Z H HN H 585 1lim1 1 MPa S Z H HN H 2 .592 2lim2 2 （3）齿面接触疲劳强度设计： 设齿轮按 8 级精度 选择齿宽系数 d 查表 11.19 得 d =0.9 选择载荷系数 K 查表 11.10 得 K=1.3 小齿轮上的转矩mNT4 .733 1 小齿轮分度圆直径 mm u uKT d Hd 6 .122 1 43.763 2 1 1 齿轮的模数 取18 1 z,则54183 112 ziz，取 55 模数 mm z d m81. 6 1 1 根据表 11.3 取标准模数 m=7mm （1）齿轮几何尺寸的计算 mmmzd126 11 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 mmmzd385 22 mmdb d 4 .113 1 取mmb120 2 mmbb1255 21 中心距 mmzzma5 .255 2 1 21 (4) 验算轮齿弯曲强度 齿形系数 F Y 查表 11.12 得80. 2 1Fa Y 20. 2 2 Fa Y 应力修正系数 S Y 查表 11.13 得55. 1 1 Sa Y 78. 1 2 Sa Y 由表 11.9 查得3 . 1 F S 许用弯曲应力 F 查图 11.26 MPa F 500 1lim M Pa F 480 2lim 查图 11.27 得：95. 0 21 NN YY 许用弯曲应力： MPa S Y F FN F 4 .365 1lim1 1 MPa S Y F FN F 8 .350 2lim2 2 1 11 1 2 1 1 9 .274 2 FSFF MPaYY zbm KT 2 11 22 12 5 .228 F SF SF FF MPa YY YY （5）齿轮的圆周速度 sm nd v/05. 3 100060 11 根据表 11.21 可知，选用 8 级精度实合适的。 几何尺寸计算： mmd126 1 mmd385 2 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 mm zzm a mmmzd mmmzd mmmzd mmmzd mmmccmmmh mmchhmmmhh ch f f a a afaa a 5 .255 2 5 .3675 . 2 5 .1085 . 2 3992 1402 75. 175.1525. 2 75. 87 25. 01 21 22 11 22 11 * * * * * 3.4.2 四连杆机四连杆机构构级级 （1） 选择齿轮材料 采用非硬齿面闭式齿轮传动 由表 11.8 查得： 小齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 240280HRB。 大齿轮选用 45，调质处理，齿面硬度为 220240HRB。 由表 11.20 选 8 级精度 齿面粗糙度 umRa3 . 62 . 3 （2） 确定许用应力 由表 11.9 查得：0 . 1 H S 9 1 1004. 181300102 .1546060 h njLN 81 2 103 . 2 i N N 由表 11.25 查得： 小齿轮接触疲劳极限MPa H 650 1lim 大齿轮接触疲劳极限MPa H 630 2lim 查图 11.28 得：9 . 0 1 N Z 94. 0 2 N Z 许用接触应力： MPa S Z H HN H 585 1lim1 1 MPa S Z H HN H 2 .592 2lim2 2 （3）齿面接触疲劳强度设计： 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 设齿轮按 8 级精度 选择齿宽系数 d 查表 11.19 得 d =0.9 选择载荷系数 K 查表 11.10 得 K=1.3 小齿轮上转矩 mNT4 .733 2 根据上述齿数18 1 z，6 .487 . 2 12 ziz l 圆整49 2 z 实际传动比 72. 2 1 2 z z u 误差 %5%7 . 0 u uu 小齿轮分度圆直径： mm z d m mm u uKT d Hd 81. 6 18 6 .122 6 .122 1 43.76 3 3 3 2 1 3 由表 11.3 取标准模数 m=7mm 主要尺寸 mmdb mmmzd mmmzd d 4 .113 343 126 1 22 11 取 mmzzma mmbbmmb 5 .234 2 1 125120 21 234 按齿根弯曲疲劳强度校核 齿形系数 F Y 查表 11.12 175. 276. 2 43 FF YY 应力修正系数 S Y 查表 11.13 795. 156. 1 21 SS YY 许用弯曲应力 F 由图 11.26 得 MPa MPa F F 480 500 2lim 1lim 由表 11.9 得3 . 1 F S 由图 11.27 得95. 0 21 NN YY 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 MPa S Y MPa S Y F FN F F FN F 8 .350 4 .365 4lim4 4 3lim3 3 4 33 44 44 333 3 2 3 3 2 .213 5 .272 2 F SF SF FF FSFF YY YY MPaYY zbm KT 齿轮的圆周速度 sm nd v/05. 3 100060 11 由表 11.21 知 选 8 级精度最合理 几何尺寸计算： mmd126 1 mmd343 2 mm zzm a mmmzd mmmzd mmmzd mmmzd mmmccmmmh mmchhmmmhh ch f f a a afaa a 5 .234 2 5 .3255 . 2 5 .1085 . 2 3572 1402 75. 175.1525. 2 75. 87 25. 01 21 22 11 22 11 * * * * * 3.5 卷扬机卷扬机齿轮组的设计齿轮组的设计 3.5.1 冲击卷扬冲击卷扬齿轮齿轮的设计的设计 小齿轮上的转矩mNT9 .2028 3 同理求的：18 1 z；24.1201868. 6 132 ziz 取 119 模数 m=10mm mmd180 1 mmd1190 2 取mmbb100 21 3.5.2 副卷扬副卷扬齿轮齿轮的设计的设计 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 小齿轮上的转矩mNT9 .2028 1 同理求的：18 1 z；34.791843. 4 112 ziz 取 79 模数 m=10mm mmd180 1 mmd790 2 取mmbb100 21 3.6 四连杆机构齿轮组的设计四连杆机构齿轮组的设计 小齿轮上的转矩mNT4 .1826 1 同理求的：20 1 z；86203 . 4 112 ziz 模数 m=12mm mmd240 1 mmd1032 2 取mmbb100 21 3.7 轴轴 I 设计设计 3.7.1 材料的选择材料的选择 由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPa B 637 由表 16.3 得 MPa b 60 1 3.7.2 估算轴的最小直径估算轴的最小直径 根据表 11.6，C=107-118 为取值范围 由转速 462.5 /minnr 功率 P=35.52KW，确定轴的最小直径： mm n p cd2 .505 .45 5 .462 52.35 118107 33 因为轴上开有一个键槽且系统冲击较大，考虑到键槽对轴强度的削落，应增 大轴径，此时轴径应增大 5%-15% mmd7 .578 .47 查设计手册 mmLmmd12065 11 轴段上有 V 带轮需要定位，因此轴段应有轴肩，mmd76 2 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 轴段安装轴承，必须满足内径标准，故mmBmmd2680 3 轴段mmd90 4 mmL10 4 轴段mmLmmLmmdmmd261108090 6565 3.7.3 按弯扭合成强度校核轴颈按弯扭合成强度校核轴颈 圆周力 N d T Ft08.1542 126 7334022 1 1 径向力NFF tr 27.561tan 水平 N F FF t BA 04.771 2 垂直 N F FF t BA 64.280 2 mmNMI48.285283704.771 1 mmNMII92.123751)5 . 95 .265 .124(04.771 1 mmNM mmNM II I 72.450425 .160280 68.103833764.280 2 2 合成 2 2 2 1 MMM mmNMMM mmNMMM IIIIII III 28.131694 43.30359 2 2 2 1 2 2 2 1 当量弯矩 6 . 0 mmNTMM IeI 62.98539 22 mmNTMM IIeII 32.133553 22 校核： b eI eII b eIeI eI MPa d M MPa d M W M 1 3 6 1 3 5 96. 3 1 . 0 92. 8 1 . 0 3.8 轴轴 II 设计设计 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPa B 637 由表 16.3 得 MPa b 60 1 根据表 11.6，C=107-118 为取值范围 由转速 154.2 /minnr 功率 P=33.77KW，确定轴的最小直径： mm n p cd2 .715 .64 2 .154 77.33 118107 33 因为轴上开有两个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时轴 径应增大 5%-10%： mmd3 .787 .67 查设计手册取 mmLmmd10070 11 轴段上有联轴器需要定位，因此轴段应有轴肩，mmd80 2 轴段安装轴承，必须满足内径标准，故mmBmmd2885 3 轴段mmd95 4 mmL64 4 轴段mmLmmd5 .6885 55 3.9 轴轴 III 设计设计 由表 16.1 查得 用 45 号钢，进行调质处理， MPa B 637 由表 16.3 得 MPa b 60 1 根据表 11.6，C=107-118 为取值范围 由转速 154.2 /minnr 功率 P=32.76KW，确定轴的最小直径： mm n p cd3 .692 .63 2 .154 76.32 118107 33 因为轴上开有两个个键槽，考虑到键槽对轴强度的削落，应增大轴径，此时 轴径应增大 5%-10%： mmd2 .764 .66 查设计手册 取mmLmmd10070 11 轴段上有联轴器需要定位，因此轴段应有轴肩，mmd80 2 原版文档，无删减，可编辑，欢迎下载 详细图纸可扣扣咨询 414951605 或 1304139763 轴段安装轴承，必须满足内径标准，故mmBmmd3790 3 轴段mmd100 4 mmL10 4 轴段mmLmmd57580 55 轴段mmLmmd10100