JDM-30无极绳调车绞车设计[含CAD高清图纸文档源文件]
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中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第91页1 绪论1.1引言煤炭是当前我国能源的主要组成部分之一，是国民经济保持高速增长的重要物质基础。但是目前我国的煤炭工业的发展远不能满足整个国民经济的发展需要。因此必须以更快的速度发展煤炭工业。然而，高速发展煤炭工业的出路在于煤炭工业的机械化。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运输、提升的机械化。其中运输包括矿物运输和辅助运输。绞车就是辅助运搬输其中一种。我国绞车的发展大致分为三个阶段。20世纪50年代主要是仿制设计阶段;60年代，自行设计阶段；70年代以后，我国进入标准化、系列化设计阶段。1.2绞车运输及国内外的发展状况 近40年我国的煤炭行业发生了巨大变化,采煤技术已接近达到国际先进水平，综采单采原煤产量早已突破了百万吨，然而煤炭工业机械化离不开运输，运输又离不了辅助运输设备，绞车就是辅助运输设备的一种。原煤的运输也已经实现了大运量娦式输送机化，但井下轨道辅助运输与之很不适应，材料的运输基本上沿用传统的小绞车群接式的运输方式，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员外，安全性差，效率低。尽管一些煤矿对其进行了技术改造, 但仍然满足不了当前矿井发展和生产的需要。可见矿井辅助运输在当前现代化矿井建设中起关键作用。我国绞车的诞生是从20世纪50年代开始的，初期主要仿制日本和苏联的；60年代进入了自行设计阶段；到了 年代，随着技术的慢慢成熟，绞车的设计也进入了标准化和系列化的发展阶段。但与国外水平相比，我国的绞车在品种、型式、结构、产品性能，三化水平（参数化、标准化、通用化）和技术经济方面还存在一定的差距。国外矿用绞车发展趋势有以下几个特点：a、标准化、系列化；b、体积小、重量轻、结构紧凑；c、高效节能；d、寿命长、低噪音；e、一机多能、通用化、大功率；g、外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应采取以下措施：a、制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能；b、完善测试手段，重点放在产品性能检测；c技术引进和更新换代相结合；d、组织专业化生产，争取在较短时间内达到先进国家的水平。1.3无极绳绞车的类型及工作原理1.3.1无极绳绞车的类型无极绳绞车按滚筒的形式可分为螺旋缠绕式和夹钳式两种。螺旋缠绕式滚筒是在滚筒上缠绕两圈或多圈钢丝绳，以增加其围抱角.它的优点是结构简单,缺点是钢丝绳磨损较大。 夹钳式滚筒由铰接的一对夹块组成，当钢丝绳按辐射方向拖力于绳夹时，夹块把钢丝绳夹个住，在分离点上，钢丝绳离开后由于下部弹簧的作用使夹块张开。它的优点是拉力大，钢丝绳弯曲小，缺点是维护较繁琐，夹绳弹簧质量差时易折断。1.3.2无极绳绞车的工作原理钢丝绳绕过无极绳绞车的主动轮，再经过张紧轮和尾轮连接在一起，形成无极封闭形，电机带动主动轮转动，通过摩擦力传递使钢丝绳绕主动轮和尾轮不停地转动。钢丝绳牵引矿车在轨道上运行。矿车从一端挂在钢丝绳上，到另一端或到中途摘下矿车。无极绳绞车属于矿用小绞车，它由电动机、减速器、螺旋缠绕式或夹钳式滚筒、制动系统、主轴、底座、张力平衡等部分组成。1.4无极绳运输的安全注意事项（1）采用无极绳运输的平巷，要求巷道比较平直，无杂物及岩块等，有利于矿车的通行。巷道拐弯太多，矿车容易掉道，不利于安全行车。（2）无极绳运输是连续工作的，其摘挂钩都须不停车操作。因此，这一环节最容易发生事故。为了保证安全，要求摘挂钩人员动作敏捷、精力集中，同时，井下无极绳运输平巷中的摘挂钩的车场，要求两哦帮宽敞，光线明亮，轨道和路基要平整。（3）无论无极绳是否运行，行人都不得在轨道中间跨越钢丝绳行走，以免钢丝绳突然弹起伤人。工人摘挂钩时不要站在轨道中间，头和身不要伸到两车端头之间，以免碰伤，开车前，要发出警号，摘钩，挂钩都应提前做好准备，遇到摘挂不了时，应立即停车，进行处理。（4）定期检查钢丝绳、绞车等设备情况，加强维护工作，发现损坏零件，应及时修理和更换，防止发生事故。2 总体设计2.1设计总则1、煤矿生产，安全第一。2、面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求。3、既考虑到运输为主要用途，又考虑到运输、调度、回柱等一般用途。4、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。 5、技术比较先进，并要求多用途。2.2已知条件1、设计寿命： t=5000h2、最大牵引力：F=300KN3、牵引速度： 4、容绳量： L=500m 2.3牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定2.3.1钢丝绳的选择 根据矿井运输提升表2-2（2），初选钢丝绳直径为 型号：619股（1+6+12）绳纤维芯 钢丝绳公称抗拉强度：1550 钢丝绳破断拉力总和: 整条钢丝绳破断拉力： 式中，拉力影响系数 额定负荷下的安全系数： 2.3.2滚筒参数的确定2、确定滚筒各直径 2.4滚筒强度的计算若忽略滚筒自重力，滚筒在钢丝绳最大拉力作用下，使滚筒产生压缩、弯曲和扭剪应力。其中压缩应力最大。当时，弯曲和扭剪应力合成应力不超过10%压缩应力。所以，当时，只计算压缩应力即可。滚筒的材料选用铸钢ZG270-500。根据新编机械设计实用手册式29-3， 2.5传动系统的确定、运动学计算及电机的选择2.5.1传动系统的确定：JDM30型无极绳绞车传动简图如图2-1图2-1其传动路线：防爆电动机弹性联轴器主轴主轴轴轴卷筒2.5.2计算传动效率1、各传动的效率：根据机械设计课程上机与设计表9-1查得：2、计算传动总效率2.5.3各级传动比分配及总传动比 2.5.4计算总传动比1、卷筒轴转速：2、总传动比：2.5.5确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率计算卷筒上的功率计算电机轴上的功率 2.5.6选择电机型号由于电机为短时工作，可以充分利用电机的过载能力，以减少电机的容量，降低机器的成本和尺寸。电机型号：YB280M-6功率：55kw安装尺寸如下：2.5.7验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数1、电机在闷车时，钢丝绳的拉力 2、电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数 所以电机闷车时，钢丝绳也安全。 2.5.8传动装置运动参数的计算从减速器高速轴开始各轴命名为1轴、2轴、3轴、4轴、5轴。1）各轴转速计算2）各轴功率计算3）各轴扭矩计算3齿轮设计3.1第一级直齿锥齿轮传动设计3.1.1初步设计根据机械设计手册单行本-齿轮传动,小锥齿轮和大锥齿轮的材料均选用20Cr渗碳淬火,齿面硬度58-63HRC。3.1.2几何计算 3.1.3齿面接触疲劳强度校核3.1.4齿根抗弯疲劳强度校核3.2第二级直齿圆柱齿轮传动设计3.2.1基本参数3.2.2强度校核1、按接触疲劳强度校核1）2）3）4）5） 由机械设计表6-3选取：6） 由推荐值1.05-1.4：7）由机械设计手册单行本-齿轮传动表16.2-42查得： 8）9） 由图16.2-15查得：10） 由表16.2-43查得：11） 由图16.2-17查得： 12) 13）由图16.2-18，按允许点蚀查得： 14） ，由图16.2-20查得：15) 由图16.2-22, 16） 17) 18） 由图16.2-21查得： 19) 20） 21） 查表16.2-46得：22）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。 2、按齿根弯曲疲劳强度校核1） 由表16.2-42，2) 3） 由图16.2-23，查得： 4） 由图16.2-25查得：5） 由图16.2-26查得： 6） 查表16.2-47得：7） 由表16.2-48查得：8) 由式16.2-21, 9） 由图16.2-28查得：10） 11） 12） 查表16.2-46得：13） 由以上可知，齿根的弯曲疲劳强度通过。3.3第三级直齿圆柱齿轮传动的强度校核3.3.1基本参数3.3.2强度校核1、按接触疲劳强度校核1）2）3）4） 5） 由机械设计表6-3选取：6） 由推荐值1.05-1.4：7）由机械设计手册单行本-齿轮传动表16.2-42查得： 8）9） 由图16.2-15查得：10） 由表16.2-43查得：11） 由图16.2-17查得： 12) 13）由图16.2-18，按允许点蚀查得： 14） ，由图16.2-20查得：15) 由图16.2-22, 16）17) 18） 由图16.2-21查得： 19) 20） 21） 查表16.2-46得：22）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。 2、按齿根弯曲疲劳强度校核1） 由表16.2-42，2) 3） 由图16.2-23，查得： 4） 由图16.2-25查得：5） 由图16.2-26查得： 6） 查表16.2-47得：7） 由表16.2-48查得：8) 由式16.2-21, 9） 由图16.2-28查得：10） 11） 12） 查表16.2-46得：13） 由以上可知，齿根的弯曲疲劳强度通过。3.4第四级直齿圆柱齿轮传动的强度校核3.4.1基本参数3.4.2强度校核1、按接触疲劳强度校核1）2）3）4） 5） 由机械设计表6-3选取：6） 由推荐值1.05-1.4：7）由机械设计手册单行本-齿轮传动表16.2-42查得： 8）9） 由图16.2-15查得：10） 由表16.2-43查得：11） 由图16.2-17查得： 12) 13）由图16.2-18，按允许点蚀查得： 14） ，由图16.2-20查得：15) 由图16.2-22, 16） 17) 18） 由图16.2-21查得： 19) 20） 21） 查表16.2-46得：22）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。 2、按齿根弯曲疲劳强度校核1）由表16.2-42，2) 3） 由图16.2-23，查得： 4） 由图16.2-25查得：5） 由图16.2-26查得： 6） 查表16.2-47得：7） 由表16.2-48查得：8) 由式16.2-21, 9） 由图16.2-28查得：10） 11） 12） 查表16.2-46得：13） 由以上可知，齿根的弯曲疲劳强度通过。3.5第五级直齿圆柱齿轮传动前级的强度校核3.5.1基本参数3.5.2强度校核1、按接触疲劳强度校核1）2）3）4） 5） 由机械设计表6-3选取：6） 由推荐值1.05-1.4：7）由机械设计手册单行本-齿轮传动表16.2-42查得： 8）9） 由图16.2-15查得：10） 由表16.2-43查得：11） 由图16.2-17查得： 12) 13）由图16.2-18，按允许点蚀查得： 14） ，由图16.2-20查得：15) 由图16.2-22, 16） 17) 18）由图16.2-21查得： 19) 20） 21） 查表16.2-46得：22）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。 2、按齿根弯曲疲劳强度校核1） 由表16.2-42，2) 3） 由图16.2-23，查得： 4） 由图16.2-25查得：5） 由图16.2-26查得： 6） 查表16.2-47得：7） 由表16.2-48查得：8) 由式16.2-21, 9） 由图16.2-28查得：10） 11） 12） 查表16.2-46得：13）考虑到为开式传动，当齿厚磨损10厚度时取：因过桥齿轮为对称循环，所以疲劳极限应考虑70的系数。 由以上可知，齿根的弯曲疲劳强度通过。3.6第五级直齿圆柱齿轮传动后级的强度校核3.6.1基本参数3.6.2强度校核1、按接触疲劳强度校核1）2）3）4） 5）由机械设计表6-3选取：6）由推荐值1.05-1.4：7）由机械设计手册单行本-齿轮传动表16.2-42查得： 8）9） 由图16.2-15查得：10） 由表16.2-43查得：11） 由图16.2-17查得： 12) 13）由图16.2-18，按允许点蚀查得： 14） ，由图16.2-20查得：15) 由图16.2-22, 16） 17) 18） 由图16.2-21查得： 19) 20） 21） 查表16.2-46得：22）由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。 2、按齿根弯曲疲劳强度校核1） 由表16.2-42，2) 3） 由图16.2-23，查得： 4） 由图16.2-25查得：5） 由图16.2-26查得： 6） 查表16.2-47得：7） 由表16.2-48查得：8) 由式16.2-21, 9） 由图16.2-28查得：10） 11） 12） 查表16.2-46得：13）考虑到为开式传动，当齿厚磨损10厚度时取：因过桥齿轮为对称循环，所以疲劳极限应考虑70的系数。由以上可知，齿根的弯曲疲劳强度通过。4 齿轮轴传动的设计计算4.1锥齿轮轴的设计计算与强度校核4.1.1轴的初步计算 4.1.2轴的结构设计4.1.3轴的疲劳强度校核1、计算作用在锥齿轮上的力 锥齿轮轴的受力图，水平弯矩图、垂直弯矩图、合成弯矩图及扭矩图分别如图41a,b,c,d，e所示。 图4-12、计算反力 3) 求合力： 3、计算弯矩 3) 求合成弯矩 4、确定危险截面 根据载荷较大及截面较小的原则，选取截面为危险截面。5、按弯扭合成强度校核轴的强度该轴满足强度要求。6、计算危险截面工作应力7、确定轴材料机械性能8、确定配合处综合影响系数9、计算安全系数疲劳强度安全。4.1.4锥齿轮轴上键的强度验算 由以上可知，键的强度通过。4.1.5锥齿轮轴上轴承的寿命验算A、 B处的轴承均选用圆锥滚子轴承30312（GB/T297-1994），由于B处的轴承受力较A处大，故仅需校核B处的轴承，考虑最不利的情况，即锥齿轮的轴向力全部由B轴承承担。由机械设计课程上机与设计，表132查得： 由以上可知，选用轴承的寿命满足要求。4.2二轴的设计计算与强度验算4.2.1轴的初步计算考虑到键槽的影响及轴的受力情况，取轴的最小直径d=65mm。4.2.2轴的结构设计4.2.3轴的疲劳强度校核1、轴的支反力：如图4-2所示，轴受力简图（a）,水平面受力简图（b）,水平面力矩图（Mb）,垂直面受力简图（c）,垂直面力矩图（Mc）及轴所受力矩图（M）。图4-2 1）在水平面内： 2）在垂直面内： 3)求合力： 2、求弯矩1）求垂直面弯矩 2）求水平面弯矩 3) 求合成弯矩 3、按弯扭合成强度校核轴的强度 该轴满足强度要求。4、确定危险截面经过比较，根据载荷较大及截面面积较小的原则，选取截面、为危险截面。5、计算危险截面工作应力截面：截面： 6、确定轴材料机械性能 7、确定配合处综合影响系数8、计算安全系数 截面：疲劳强度安全。 截面：疲劳强度安全。4.2.4二轴上键的强度验算 B处的键为B型普通平键，型号为：键B (GB/T1096-2003), 由表3.2选取： 由于： 所以，键强度满足要求。E处的键型号为：键B (GB/T1096-2003), 由表3.2选取： 由于： 所以，键强度满足要求。4.2.5 二轴轴承的寿命验算1、 A、F处轴承均为深沟球轴承6413型（GB/T276-1994）,A处轴承受力较F处大，故仅需校核A处的轴承，考虑最不利的情况，即锥齿轮的轴向力全部由A轴承承担。由表13-4查得： n=326.67r/min2、 D处轴承为深沟球轴承61915型（GB/T276-1994）, 3、 C处的两个轴承为圆锥滚子轴承32214型（GB/T276-1994） 上式中，1.5是考虑到齿轮受力与轴承受力的不匀称的影响，据以上计算可知，二轴上各轴承的寿命均满足要求。4.3花键轴的设计计算与强度验算4.3.1轴的初步计算按扭转强度初定轴的直径由式82查得： 注：因为轴左端受力较大，而右端受力较小，所以，取直径时按左端取。4.3.2轴的结构设计4.3.3轴的疲劳强度校核 1、基本参数： 1）求水平面（XOZ面）的支反力 在水平面求各力对C点的挠度 由于C点水平方向的挠度为0，故： 得： 2）求垂直面（YOZ面）的支反力在垂直面求各力对C点的挠度 由于C点垂直方向的挠度为0，故： 3）求合力 2、求弯矩 1）求水平面弯矩 2）求垂直面弯矩 3）求合成弯矩 注：花键轴的受力简图、水平面受力图、垂直面受力图、水平面弯矩图、垂直面弯矩图、合成弯矩图分别如图4-3中a,b,c,Mx,My,M所示。 图4-33、确定危险截面经过比较，根据载荷较大及截面面积较小的原则，并据力矩图中力矩大小选取截面为危险截面。4、计算危险截面工作应力5、确定轴材料机械性能 6、确定配合处综合影响系数 7、计算安全系数 疲劳强度安全。4.3.4花键轴上花键的强度验算D处的花键为矩形花键外径定心轻系列由式3-3： 上式中：扭矩，； 载荷分布不均匀系数，； Z花键齿数，； 花键齿侧面的工作高度,mm; ； 齿的工作长度，； 花键的平均直径,mm; 许用挤压应力，由表3.4选取。 由上计算可知，花键强度满足要求。4.3.5花键轴上轴承的寿命验算1、A处的轴承选用角接触球轴承7040AC型（GB292-83）。 由手册查得： 2、C处的轴承选用角接触球轴承7240C型（GB292-83）。 由手册查得： 3、E处的轴承选用深沟球轴承6238型（GB292-83）。 由手册查得： 4、F处的轴承选用深沟球轴承6238型（GB292-83）。由手册查得 4、 G处的轴承选用深沟球轴承6236型（GB292-83）。由手册查： 由以上计算可知，花键轴上的轴承全部满足寿命要求。4.4过桥轮轴的设计计算与强度计算4.4.1初定轴的直径过桥轮轴为固定心轴，不受扭矩，根据结构要求和前级轴径，初定轴的直径为。轴的材料选用40Cr调质。4.4.2轴的疲劳强度校核1、求支反力： 由于过桥轮轴在水平方向的力相互抵消，仅受垂直方向的力，轴的受力简图及垂直方向受力如图4-4a、b所示。 图4-4 2、求弯矩： 3、确定危险截面：由力矩图可知危险截面即为截面。4、计算危险截面工作应力5、确定轴材料机械性能 6、确定配合处综合影响系数 7、计算安全系数 疲劳强度安全。4.4.3过桥轮轴的轴承寿命验算过桥轮轴的两个轴承选用角接触球轴承7232AC型(GB292-83)。由手册查得： 由以上计算可知，该两轴承的寿命满足要求。4.5卷筒轴的设计4.5.1对卷筒进行受力分析将大齿轮、卷筒看作一个整体，求轴承作用卷筒上的力。经分析知，当钢丝绳位于靠大齿轮一端时，轴承的受力最大，将各力移至卷筒轴心上，卷筒受力简图、水平面及垂直面受力分别如图4-5a、b、c所示。 图4-51、求水平面受力： 2、求垂直面受力：（F点与C点重合） 3、求合力： 4.5.2对卷筒轴进行受力分析1、求水平面受力 2、求垂直面受力： 3、求合力：4.5.3轴的直径的初步确定由式8-2得： 取：4.5.4轴的疲劳强度校核轴的受力图及弯矩图见图4-6a,b,c.图4-61、求弯矩：1）求水平面弯矩 2）求垂直面弯矩3）求合成弯矩 2、确定危险截面根据弯矩较大及截面较小的原则，选取截面为危险截面。3、计算危险截面工作应力4、确定轴材料机械性能 5、确定配合处综合影响系数 6、计算安全系数 疲劳强度安全。4.5.5卷筒轴上轴承的寿命验算卷筒轴上A、B两处均选用深沟球轴承6332型（GB292-83）。由于A处轴承受力较大，故只需校核A处的轴承。由手册查得： 由以上计算可知，轴承的寿命满足要求。4.5.6 卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算螺栓的校核公式为： 上式中：滚筒所受的额定扭矩， ； 螺栓孔中心圆直径， ； 螺栓数目，； 螺栓孔直径，； 螺栓材料的许用应力，； 查机械零件P86，取： 由以上计算可知，螺栓的联接是安全的。5 绞车及主要部位的检查维护（1）经常检查各部螺栓，铆钉，销轴等连接零件是否松动或脱落，尤其对轴承座螺栓和地脚螺栓应特别注意检查，有松动应及时拧紧，脱落件应及时补齐。（2）定期检查减速器齿轮啮合情况，检查齿轮是否有窜动，齿部磨损是否超限，有无裂纹，断齿等严重损伤；油箱中油量是否够，油是否有变质和沉淀物等情况。（3）经常检查润滑油泵运行是否正常，各润滑部位油流是否畅通和定量，油圈是否转动，油温是否正常，否则应及时调节和更换。（4）定期检查制动系统的闸轮、闸盘、闸瓦、传动机构、液压站等工作是否灵活正常，闸块与闸盘之间间隙是否符合规定，保险制动闸的动作是否正常，制动操作手把在施闸时是否还留有全行程1/4的储备行程，制动闸配重锤是否被异物垫住，盘式制动闸碟形弹簧是否失效，否则应及时处理和调整。（5）经常检查深度指示器丝杠、螺母传动情况，试验减速警铃和过卷保护开关，若有动作不灵敏的现象，应及时调整和紧固。（6）检查主令控制器、电磁铁接触器、各种继电器和信号装置等接触触点的烧损情况，若有烧损现象，应及时修磨或更换触点。（7）检查钢丝绳在滚筒上缠绕是否整齐，绳头固定是否牢固，查看钢丝绳断丝和磨损的检查记录。（8）检查联轴器是否空旷、变形和缺件，检查联轴器轴向窜量和间隙，径向位移和端面倾斜是否符合要求，及时更换损坏的弹性胶圈，补齐已脱落的销子、螺母、垫圈等紧固件。（9）经常擦拭设备，清扫浮尘杂物，保持机亮地净。6 绞车的常见故障原因1.制动装置1）制动力矩不足、刹车不灵的主要原因（1）重锤计算重量不够或重锤下有杂物；（2）闸瓦磨损超限或闸间隙大；（3）闸瓦（或闸盘）有油或水；（4）碟盘形弹簧疲劳或断裂；（5）电液调压装置喷嘴堵塞，回油受阻；（6）绞车超速或超负荷运行。2）制动闸松闸缓慢、不灵活的主要原因（1）传动活节或制动操纵装置油缸活塞卡缸；（2）制动操作手把丝杠拉杆长度调整不合适；（3）制动油缸内有空气或密封损坏；（4）盘式制动装置溢流阀不严或电液调压装置漏油；（5）电液调压装置的动作圈引出线焊接不牢或断线。3）制动闸闸瓦发热的主要原因（1）使用闸瓦时间过长，绞车没有电气动力制动系统，长期带闸下放重物；（2）调整不当，制动力不均；（3）用闸过早、过猛；（4）闸瓦（或闸盘）摆动较大；（5）闸瓦与闸轮（或闸盘）安装不正确，接触面积过小；（6）闸瓦磨损过度，螺栓头触及闸轮（或闸盘）。2.绞车滚筒1）滚筒产生异响的主要原因（1）滚筒筒壳螺栓松动；（2）筒壳和支轮（法兰盘）之间间隙过大；（3）滚筒筒壳产生裂纹；（4）焊接滚筒开焊；（5）游动滚筒和衬套的固定螺钉松动，造成游动滚筒和衬套之间有相对滑动；（6）衬套与主轴之间间隙磨损过大；（7）蜗轮螺杆式离合器有松动。2）绞车滚筒上钢丝绳排列不整齐的主要原因（1）绞车布置不当，即提升钢丝绳偏角不符合规定。（2）绞车天轮（导轮）缺油，不能随钢丝绳台在滚筒上缠绕时左右滑动。（3）绞车排绳装置失效或已被拆除。（4）操作不当，缠绕不紧。3）绞车滚筒离合器不能很好接合的主要原因（1）连接螺栓孔加工错位。（2）内齿圈和外齿轮的轮齿上有毛刺（齿轮离合器的绞车）。3.减速器1）齿轮有响声或振动过大的主要原因（1）装配啮合间隙不合格。（2）齿轮加工精度不够或齿形不对。（30两齿轮轴线不平行，扭斜或不垂直，接触不良。（4）轴承间隙过大。（5）齿轮磨损超限。（6）润滑不良。（7）键连接松动。2）轮齿折断的主要原因（1）齿间掉入金属物体。（2）突然重载荷冲击或多次重载荷冲击。（3）材质不良或疲劳。3）齿轮磨损过快的主要原因（1）装配不良，啮合不好。（2）润滑不良。（3）加工精度不符合要求。（4）载荷过大或材质不好。（5）金属疲劳。结 论此次毕业设计历时近三个月的时间，我设计的题目是JDM-30型无极绳绞车。该绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便，起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低等特点。同时具有良好的防爆性能和制动性能，主要适用于大型综采设备的运输牵引和长运距矿车及材料的运输。在设计过程中，减速器的设计是重中之重。在传动系统方面，该绞车采用了五级传动，第一级为直齿圆锥齿轮传动，其余为圆柱直齿轮传动，采用了两个双联齿轮，最后一级的小齿轮和大齿轮靠过桥齿轮连接，形成封闭的传动路线。传动原理简单、可靠、高效。该绞车结构紧凑，外形尺寸小，能够整机下井；结构为近似对称布置，外形美观，成长条形，底座呈雪橇状；绞车重心低，底座刚性好，可安装地锚，运转平稳，安全可靠，安装方便。参考文献1 蔡春源. 新编机械设计实用手册.学苑出版社，19922 机械设计手册编委会.机械设计手册单行本-齿轮传动.机械工业出版社，20073杨黎明，黄凯，李恩至，陈仕贤.机械零件设计手册.国防工业出版社，19864 张树森. 机械制造工程学. 沈阳：东北大学出版社，20015 李宜民，王慕龄，宫能平. 理论力学. 徐州：中国矿业大学出版社，19966 李东芳. 绞车操作工. 北京：煤炭工业出版社，20037 甘永立. 几何量公差与检测.上海：上海科学技术出版社，20058 程志红. 机械设计. 南京：东南大学出版社，20069 机械设计手册编委会.机械设计手册. 北京：机械工业出版社，200410 中国矿业大学机械制图教材编写组.画法几何及机械制图. 徐州：中国矿业大学出版社，200211 程志红，唐大放. 机械设计课程上机与设计. 南京：东南大学出版社，200612陈飞，张永忠. 机械工程及自动化基础英语版. 徐州：中国矿业大学出版社，200713许镇宇,邱宣怀. 机械零件修订版. 人民教育出版社，198114黄锡恺,郑文纬. 机械原理. 人民教育出版社，198115东北工学院机械零件设计手册编写组. 机械设计手册. 冶金工业出版社，198016D.N.Reshetov. Machine Design. Mir Publisher，197817Alan Hargraves. Reliability,production and control in coal mines.The Illawarra Branch，1991英文原文Gear manufacturing methodsThere are two basic methods of manufacturing gear teeth: the generating process and the forming process. when a gear tooth is generated, the workpiece and the cutting or grinding tool are in continuous mesh and the tooth form is generated by the tool. In other words, the work and the tool are conjugated to each other. hobbing :machines, shaper cutters, shaving machines, and grinders use this principle.When a gear tooth is formed, the tool is in the shape of the space that is being machined out. Some grinding machines use this principle with an indexing mechianism which allows the gear teeth to be formed tooth by tooth. Broaches are examples of form tools that machine all the gear teeth simultaneously.shaping Shaping is inherently similar to planning but uses a circular cuttrer instead of rack and the resulting reduction in the reciprocating inertia allows much higher stroking speeds: modern shapers cutting car gears can run at 2,000 cutting strokes per minmute. The shape of the cutter is roughly the same as an involute gear but the tips of the teeth are rounded. The generating drive between cutter and workpiece does not involve a rack or leadscrew since only circular motion in involved. The tool and workpiece move tangential typically 0.5 mm for each stroke of the cutter. On the return stroke the cutter must be retracted about 1 mm to give clearance otherwise tool rub occurs on the backstroke and failure is rapid. The speed on this type of machine is limited by the rate at which some 50kg of cutter and bearings can be moved a distance of 1 mm. the accelerations involved tequire forces of the order of 5000N yet high accuracy must be maintained. The advantages of shaping are that production rates are relatively high and that it is possible to cut right up to a shoulder. Unfortunately, for helical gears, a helical guide is required to impose a rotational motion on the stroking motion; such helical guides cannot be produced easily or cheaply so the method is only suitable for long runs with helical gears since special cutters and guides must be manufactured for each different helix angle. A great advantage of shaping is its ability to annular gears such as those required for large epicyclie drives. When very high accuracy is of importance the inaccuracies in the shaping cutter matter since they may transfer to the cut gear. It is obvious that profile errors will transfer but it is less obvious than an eccentrically mounted or ground cutter will give a characteristic “dropped tooth”. There are several causes for “dropped tooth” but it occurs most commonly when the diameter of the workpiece is about half, one and half, two and a half, etc, times the cutter diameter. If the cutter starts on a high point and finishes on a low point during the final finishing revolution of the gear the peak to peak eccentricity errors in the cutter occurs between the last and the first tooth of the final revolution of the cut gear; as the cumulative pitch error of the cutter may well be over 25 microns there is a sudden pitch error of this amount on the cut gear. The next gear cut on the machine may however be very good on adjacent pitch if the final cut happened to start in a favorable position on the cutter. Various attempts have been made to prevent this effect, in particular by continuing rotation without any further cutter infeed but if the shaping machine is not very rigid and the cutter very sharp then no further cutting will occur and the error will not be removed. hobbinghobbing, the most used metal cutting method, uses the rack generating principle but avoids slow reciprocation by mounting many “racks ” on a rotating cutter. The “racks” are displaced axially to form a gashed worm. The “racks” do not generate the correct involute shape for the whole length of the teeth since they are moving on a circular path and so the hob is fed slowly along the teeth either axially in normal or in the direction of the helix in “oblique” hobbing.Metal removal rates are high since no reciprocation of hob or workpiece is required and so cutting speeds of 40 m/min can be used for conventional hobs and up to 150m/min for carbide hobs. Typically with a 100mm diameter hob the rotation speed will be 100rpm and so a twenty tooth workpiece will rotate at 5 rpm. Each revolution of the workpiece will correspond to 0.75mm feed so the hob will advance through the workpiece at about 4mm per minute. For car production roughing multiple start hobs can be used with coarse feeds of 3mm per revolution so that 100 rpm on the cutter, a two-start hob and a 20 tooth gear will give a feed rate of 30mm/minute.The disadvantage of a coarse feed rate is that a clear marking is left on the workpiece, particularly in the root, showing a pattern at a spacing of the feed rate per revolution. This surface undulation is less marked on the flanks than in the root and is not important when there is a subsequent finishing operation such as shaving or grinding. When there are no further operations the feed per revolution must be restricted to keep the undulations below a limit which is usually dictated by lubrication conditions. The height of the undulations in the root of the gear is given by squaring the feed per revolution and dividing by four times the diameter of the hob; 1 mm feed and 100mm diameter gives 2.5 micron high undulations in the root. On the gear flank the undulation is roughly cos70 as large, i.e., about 0.85 micron.Accuracy of hobbing is normally high for pitch and for helix, provided machines are maintained; involute is dependent solely on the accuracy of the hob profile. As the involute form is generated by as many cuts as there are gashes on the hob the involute is not exact, but if there are, say, 14 tangents generating a flank of 20 mm radius curvature about 4 mm high the divergence from a true involute is only about half a micron; hob manufacturing and mounting errors can be above 10 microns. Use of twostart hobs or oblique hobbing gives increased error levels since hob errors of pitching transfer to the cut gear.broaching Broaching is not used for helical gears but is useful for internal spur gears; the principal use of broaching in this context is for internal splines which cannot easily be made by any other method. As with all broaching the method is only economic for large quantities since setup costs are high. The major application of broaching techniques to helical external gears is that used by Gleasons in their G-TRAC machine .this machine operates by increasing the effective radius of a hobbing cutter to infinity so that each tooth of the cutter is traveling in a straight line instead of on a radius. This allows the cutting action to extend over the whole facewidth of a gear instead of the typical 0.75 mm feed per revolution of hobbing. The resulting process gives a very high production rate , more suitable for U.S.A. production volumes than for the relatively low European volumes and so, despite a high initial cost ,is very competitive.Broaching give high accuracy and good surface finish but like all cutting processes is limited to “soft” materials which must be subsequently casehardened or heat treated, giving distortion. Shaving A shaving cutting cutter looks like a gear which has extra clearance at the root and whose tooth flanks have been grooved to give cutting edges. It is run in mesh with the rough gear with crossed axes so that there is in theory point contact with a relative velocity along the teeth giving scraping action. The shaving cutter teeth are relatively flexible in bending and so will only operate effectively when they are in double contact between two gear teeth. The gear and cutter operate at high rotational speeds with traversing of the workface and about 100 mm micron of material is removed. Cycle times can be less than half a minute and the machines are not expensive but cutters are delicate and difficult to manufacture. It is easy to make adjustments of profile at the shaving stage and crowning can be applied. Shaving can be carried out near a shoulder by using a cutter which is plunged in to depth without axial movement; this method is fast but requires more complex cutter design.grinding Grinding is extremely important because it is the main way hardened gear are machined. When high accuracy is required it is not sufficient to pre-correct for heat treatment distortion and grinding is then necessary.The simplest approach to grinding, often termed the Orcutt method. The wheel profile is dressed accurately to shape using single point diamonds which are controlled by templates cut to the exact shape required; 6:1 scaling with a pantograph is often used. The profile wheel is then reciprocated axially along the gear which rotates to allow for helix angle effects; when one tooth shape has been finished, involving typically 100 micron metal removal the gear is indexed to the next tooth space. This method is fairly show but gives high accuracy consistently. Setting up is lengthy because different dressing templates are needed if module, number of teeth, helix angle, or profile correction are changed.The fastest grinding method uses the same principle as hobbing but replaces a gashed and relieved worm by a grinding wheel which is a rack in section. Since high surface speeds are needed the wheel diameter is increased so that wheels of 0.5 m diameter can run at over 2000 rpm to give the necessary 1000 m/min. only single start worms are cut on the wheel but gear rotation speeds are high,100 rpm typically, so it is difficult to design the drive system to give accuracy and rigidity. Accuracy of the process is reasonably high although there is a tendency for wheel and workpiece to deflect variably during grinding so the wheel form may require compensation for machine deflection effects. Generation of a worm shape on the grinding wheel is a slow process since a dressing diamond or roller must not only form the rack profile but has to move axially as the wheel rotates. Once the wheel has been trued, gears can be ground rapidly until redressing is required. This is the most popular method for high production rates with small gear and is usually called the Reishauer method.Large gears are usually generated by the Maag method which is similar to planning in its approach but uses cup grinding wheels of large diameter to form the flanks of the theoretical mating rack. Gears of very large diameter cannot easily be moved so the gear is essentially stationary while the grinding wheel carriage reciprocates in the direction of the helix. The wheel is only in contact over a small part of the facewidth in helical gears so this is not important when only a few gears of this size are made in a year. As with form grinding, after grinding a pair of flanks the gear is indexed to the next pair.A similar method used for medium size gears has stationary wheels, while the rough gear is traversed under the wheels. Corresponding rotational movement of the gear is controlled by steel bands unwrapping from a cylinder of pitch circle diameter so that the motion of gear relative to “rack” is correct.Another method, the Nile approach, uses a wheel which is formed to give the “theoretical mating rack” instead of using two cup wheels as in the Maag method. This approach is best suited to medium precision work on smaller gears and is intermediate in speed between the Reishauer and Maag methods.All grinding processes are slow and costly compared with cutting processed and so are only used when accuracy is essential. A rough rule of thumb is that grinding will increase gear cutting costs by a factor of 10 but the cost of the teeth is often only a small part of the total cost of a gearbox. The accuracies attainable are surprisingly not very dependent on size of gear ; whether a gear is 5 m or 50 m diameter the pitch involute and helix accuracies attainable are of the order of 5 microns or better and more dependent on the skill and patience of the operator and inspectors than on any other factors.It is often assumed that grinding will remove all error generated at the roughing stage. Unfortunately, grinding machines are relatively flexible and so the grinding wheel has a tendency to follow previous errors. The errors will thus be reduced but not completely eliminated unless very many cuts are used; whenever a grinding process is giving in consistent results it is advisable to check the accuracies at the rough-cut stage. The only exception is the form grinding process which will not follow involute errors though it will still allow helix and pitch errors.中文译文齿轮的加工方法加工齿轮轮齿有两种基本的方法：产生过程和形成过程。当一个轮齿产生时，工件和切削或磨削工具，是不断啮合在一起的，轮齿的形式是由刀具决定的。换句话说，工件和刀具是共轭的。滚齿机，成型切割机，剃齿机，磨床都使用这个原理。当一个轮齿形成时，该刀具是呈正被加工出来的空间的形状的。一些磨床使用此原理，与一个指示装置配套在一起使轮齿一个挨一个形成。刀就是同时加工所有轮齿形成刀具的例子。成型 成型本质上是与平面图类似的，但采用了圆形的切削刀具替代了齿条，由此产生的往复惯性的减少，允许更高的行程速度：现代的成型切割汽车齿轮可以以每分钟2000切割行程运行。切削刀具的形状大致是与渐开线齿轮相同的，但轮齿的顶端是圆形的。切削刀具和工件之间的发电驱动器之间不涉及机架或连接螺钉 ，因为只有圆周运动在涉及的范围内。切割机每走一个行程，工具和工件通常在切线方向移动0.5毫米。在返回的行程中，刀具必须被缩进约1毫米留有间隙，否则就会产生摩擦，马上发生故障。这类型机床的速度被限制，保证大约50千克重的切割机和轴承可移动1毫米的距离。加速度所涉及的扭矩可增加5000N的力，但必须保持高的精度。成型机的优点是生产效率相对较高，可能在齿顶上切出直角。不幸的是，对于斜齿轮，螺旋导向器需要在直线运动中施加旋转运动，这种螺旋导向器不容易生产，也不便宜。所以该方法只适合在斜齿轮上的长距离，因为对每个不同的螺旋角就要生产特殊的刀具和导向器。成型机的一个很大的优点，是它可以生产环形齿轮，例如那些需要大型epicyclie周转圆的驱动器。非常高的精确度是十分重要的，而成型切割机的不准确性也是相当要紧的。因为它们可能转移到削减齿轮。很明显侧面的错误将转移，但比起离心机或破碎机给予的特点， “掉落的轮齿” ，是相当不明显的。对于掉齿有几个原因，但它发生最频繁的是，当工件的直径大约是刀具直径的一半，1.5倍或2.5倍时。如果刀具开始在高点，在最后完成渐开线齿轮期间结束在低点，在刀具上峰与峰的偏心误差发生在最后的渐开线切割齿轮的第一个和最后一个齿轮之间。当刀具的累积螺距误差可能刚好超过25微米时，切割轮齿时就会有一个突然的这个数量的螺距误差。在机床上切割的下一个齿轮可能在邻近的节圆上是好的，如果在切割机上最后的切割碰巧发生在一个有利的位置。各种尝试已经作出，防止这种效应，特别是通过连续旋转，没有任何进一步的刀料，但如果成型机是不是很坚固，刀具不是很尖锐，然后没有进一步的切割发生，误差将不会被消除。滚齿滚齿是最常用的金属切削方法，使用机架产生的原理，但避免了由在旋转切削机上增加许多齿条引起的缓慢的往复运动。齿条在轴线方向上替换为切口蜗杆。 齿条不能为整个轮齿的工作长度产生正确的渐开线形状，因为他们在圆弧轨迹上移动，所以滚刀缓慢地沿轮齿走刀，在轴向或法向或倾斜的滚齿机螺旋线方向上。金属去除率高，因为螺旋铣刀或工件没有做往复运动的需要，所以40m/min的切割速度可用于传统的滚刀,切割速度高达150m/min的用于硬质合金滚刀。通常一个直径为100毫米的滚刀转速达到100rpm ，所以20个齿的工件以每分钟5转的速度旋转。工件的每个旋转运动将对应于0.75毫米的进给量，所以滚刀会提前通过工件约每分钟4毫米。对于汽车生产，近似多
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