机械毕业设计（论文）-JD-40型调度绞车设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2010届本科生毕业设计（论文） 第 58 页1 绪论全套图纸，加1538937061.1调度绞车的介绍调度绞车是一种全齿轮传动系统的设备，齿轮传动系统又称轮系。根据轮系传动时齿轮轴线在空间相对位置是否固定，可分为定轴轮系和周转轮系.定轴轮系又有外啮合圆柱齿轮传动 和内啮合圆柱齿轮之分，而周转轮系又有差动传动和行星传动之分。调度绞车的传动轮系既有内啮合圆柱齿轮传动，又有行星传动，所以调度绞车又称内齿轮行星传动绞车。调度绞车是矿山生产系统中最常用的机电设备。绞车在工作过程中普遍存在的一个问题就是钢丝绳在绞车滚筒上缠绕不均,出现咬绳、压绳等现象。尤其是使用了一段时间后的旧钢丝绳,严重时钢丝绳只集中缠绕在滚筒的一侧进而跳出滚筒导致重大事故,对于牵引距离较长的绞车这个问题尤其突出。调度绞车的工作往往是间歇性的,当完成一次牵引任务绳段载荷去掉后,绳头呈自由状态,钢丝绳会因自身弹力作用使缠绕在滚筒上的钢丝绳松圈而出现乱绳现象,同样会影响绞车的正常工作。针对小绞车提升运输中出现的上述问题,研制开发适用于平巷以及巷道起伏。调度绞车护绳装置，属于矿山用调度绞车装置技术领域。以往绞车仅在滚筒后部设置护绳板，操作人员违章处理容易发生钢丝绳缠伤操作人员事故。该实用新型的技术方案为：支架上设置有轴套、上滑套管和下滑套管；上护绳架的垂直架在上滑套管内，其水平架上套有上滑转轮；下护绳架的垂直架在下滑套管内，其水平架上套有下滑转轮；弹簧一端固定在下护绳架上，其另一端固定在支架上；支架下端固定在铁板固定座上；上护罩两端分别连接轴套和护绳板。它的优点是：该装置有效的解决了绞车滚筒的部分封闭和缠绳质量差引起的安全问题，在一定程度上减少了绞车钢丝绳跑偏、乱绳等故障的发生。绞车的运输方式可选用火车或汽车托运。可采用包装箱或敞车托运。若敞车托运应有防雨和固定设施，以防受潮湿和碰撞磕伤绞车。绞车贮存应存放在干燥的无腐蚀性气体的库房内，露天存放应有防潮、防雨、防锈设施。以防绞车部件及面漆受损调度绞车供调运空、重矿车之用，使用于装车站、换车站，井底车场巷道以及井下和地面的其它水平地段，有时亦用于其它辅助搬运工作。也可使用回采工作面和掘进工作面转载站上调度编组矿车，其具有防爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。对调度绞车的要求时，结构尺寸及重量小，钢丝绳速度不太大，便于移动和固定就位，启动平稳，在某种情况中要求能够远程控制。使用调度绞车作为装载调车设备的主要缺点是，重新挂车或退绳时必须中断装车工作，不易做到准确停车，以及由于巷道中有钢丝绳运行而降低了工作安全性。为了适应经常迁移和狭小范围条件下工作及使矿车移动平稳准确停车，调度绞车应结构紧凑轻便且工作速度不太高。绞车由行星齿轮传动装置、刹车装置和电动机等部分组成。绞车内各转动处均采用滚动轴承，电气设备具有矿用隔爆性能。调度绞车的重要技术特性之一是钢丝绳的运行速度。对于编组矿车装载，最合适的绳速是0.20.4m/s，但是，这样的绳速会使装车站内的调车时间增长。所以使用使用双速或可无级调速的绞车比较理想的，即使用低速装车，调车时使用高速（0.70.8 m/s）。调度绞车按所用动力分为电动和气动的；按钢丝绳滚筒的数目分为单筒的和双筒的。单滚筒绞车的缺点是，在每一个车组调动循环开始之前，需用人工将钢丝绳从滚筒上退下。调度绞车的机械传动形式有两种：内齿轮及行星传动减速器；普通齿轮减速器。1.2 国内外绞车的发展近40年我国的煤炭行业发生了巨大变化，总裁机械化水平达到国际先进水平，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，材料的运较基本上沿用传统的小绞车群接式的运输，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员多，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。可见矿井辅运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。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70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：1）标准化系列化；2）体积小、重量轻、结构紧凑；3）高效节能；4）寿命长、低噪音；5）一机多能、通用化高f、大功率；6）外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应讥采取以下措施：1）制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能；2）完善测试手段，重点放在产品性能检测；3）技术引进和更新换代相结合；4）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绞车的分类和性能介绍我国现有绞车主要可分为：JT提升绞车、JH回柱绞车型、JK型单绳缠绕式矿井提升机、JY系列绞车、JY系列液压绞车、JW型无极绳绞车、JD型调度绞车等几种，由于它们结构不同应用场合也不同。1. JT系列矿用提升绞车 主要用于煤矿或其它矿山的倾斜巷道和小型竖井的提升设备，做辅助提升和下放物料之用，或作为其它辅助拖运工具。有防爆型及非防爆型两种。防爆型配有防爆电机及电器，可用于煤矿并下有煤尘和瓦斯的地区。本绞车不能用于升降人员。 图1.1矿用提升绞车2. JH回柱绞车 主要用于回采工作面放顶，亦可用于调度车辆及拖运重物,移溜槽等辅助工作，可在有瓦斯和煤尘的井下作业。JH系列绞车均采用球面涡轮副传动，具有结构紧凑、外形尺寸小、均能下井；绞车结构对称布置，呈长条形，底座呈雪橇状，故在井下自移平稳活绞车中心低，底座刚性好，既可打顶柱，又可安放地锚，因此安装方便，运转平稳、安全可靠。图1.2 JH回柱绞车3.JK型单绳缠绕式矿井提升机 主要用于煤矿、金属矿和非金属矿中提升煤矿物、升降人员和下放材料、设备等，也可作其他牵引运输用。4.JY系列绞车 均为隔爆型，供矿井井下或地面装载调度编组矿车及在中间巷拖运矿车和其它辅助搬运工作。该均采用行星齿轮传动，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、噪音低等特点广泛应用于船舶、铁路、工程机械、石油、地质勘探、冶金等行业，其优良性能得到了用户的认可。5.JY系列液压绞车 其结构主要由INM型液压马达、Z型液压、常闭多片式制动器、C型行星齿轮箱、离合器、卷筒、支承轴、机架等组成。INM型液压马达具有很高的机械效率，起动扭矩大，并可根据各种工况要求带不同的配流器，还可根据用户需要设计阀组直接集成于马达配油器之上，如带平衡阀过载阀、高压梭阀、调速换向阀或其他性能的阀组，制动器、行星齿轮箱、离合器等直接安装于卷筒内，卷筒、支承轴、机架根据力学要求设计，整体结构简洁合理并具有足够的强度和刚性。结构上具有紧凑、体积小、重量轻、外形美观等特点，在性能上则具有安全性好、效率高、起动扭矩大、低速稳定性好、噪音小、操作可靠等特点。 6.JW无极绳绞车 适用于煤矿井下工作面顺槽、采区上下山及集中轨道巷材料、设备运输牵引。绞车配有防爆电液制动闸等，用于有瓦斯和煤尘的矿井下作业。图1.3JW无极绳绞车7.JD调度绞车主要用于煤矿井下回采工作面和掘进工作面装载站调度矿车及在中间巷道中拖运矿车及其它搬运。也可以用于冶金矿山及建筑提升用。绞车由行星齿轮传动装置、煞车装置和电动机等部分组成。绞车内各转动处均采用滚动轴承，电气设备具有矿用隔爆性能。JD系列绞车均采用行星齿轮传动，绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便，启动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低等特点。1.4JD系列调度绞车的现有型号及技术规格我国现有调度绞车的主要型号及技术规格如表11）所列。表11内齿轮调度绞车技术参数JD-3JD-4.5JD-11.4JD-25JD-40JD-55牵引力（KN）561017.644045绳速（m/min）0.649.2627272861.22126365057绳径（mm）9.31012.51522.522传动比34.545.54132.541.9542电动机JBJ功率（KW）34.511.4257555转速（r/min）143014501460146514801465外形尺寸长（mm）9559001097135010102500宽（mm）54052077611405452645高（mm）45064872711905601645传动形式内齿轮行星传动容绳量（m）150350400400600750绞车重量（kg）220448552.5134528704702JD-40型绞车适用于矿进进下或地面装卸站调度编组矿车、中间巷道拖运矿车及其他辅助搬运等.具有隔爆性能、设计合理、操作方便等特点,因此被广泛使用。其基本外形如图11所示。图1.4 JD-40型绞车外形图1.5JD系列调度绞车的用途及使用范围矿用调度绞车性能特点：具有隔爆性能、设计合理、操作方便用途和特点。JD系列调度绞车，主要用于煤矿井下和其他矿山在倾角度小于30度的巷道中拖运矿车及其它辅助搬运工作，也可用于回采工作面和掘进工作面装载站上调度编组矿车。本绞车严禁用于提升和载人。JD型绞车均用行星齿轮传动，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。绞车的电气设备具有防爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。调度绞车一般用于井下水平巷道，在不太长的距离内移动矿车，以及在中间巷道中拖运矿车，有时亦用于其他辅助搬运工作。 用两台调度绞车在装载站上运输作业的布置系统如下图5l所示。图1.5用两台调度绞车在装载站作业的布置系统图1-调度绞车（JD-11.4）； 2-调度绞车（JDM-4.5）JD型调度绞车的电气设备有两种，一种为防爆，另一种为非防爆的，前一种可用于有煤尘及瓦斯的矿井中。绞车的电机具有防爆性能，其他配套电器设备由用户自备，但必须选用上个月在有效期内的矿用产品安全标志证书的产品，以适用在有瓦斯（甲烷）及煤尘爆炸危险的矿井中使用。使用环境和工作条件1）环境温度为；环境相对湿度不超过；海拔高度以下。2）周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢和二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量。1.6本设计所做的基本工作1）设计完成总体装配图设计；2）设计完成主减速器装配图设计；3）完成底座及卷筒的工作图设计；4）完成主要传动组件、零件的工作图设计；5）编写主要零件的加工工艺；6）编写完成整体设计计算说明书。1.7设计要求1.功能性要求：调度绞车一般用于井下水平巷道，在不太长的距离内移动矿车，以及在中间巷道中托运矿车，有时也用于其他辅助搬运工作。也可使回采工作面和掘进工作面装载站上调度编组矿车。绞车的电气设备必须具有防爆性能，可用于有煤灰及瓦斯的矿井。2适应性要求：为使矿车移动平稳，并且能准确停车，调度绞车的工作速度不应太高。由于井下地理条件复杂多变，巷道高低曲折，常需要双向牵引操作，为此要求在不改变绞车安装现状的前提下，实现绞车的双向牵引。3.可靠性要求：调度绞车的可靠度不低于90%。4.寿命的要求：调度绞车的检修周期应当满足矿山企业的工作与检修制度的要求。5效率的要求：调度绞车的效率不低于70%。6.经济的要求：合理选择电动机和调度绞车的机械传动系统，努力提高产品的综合经济性能。7.人-机工程学的要求：调度绞车的操作手柄应舒适宜人，操作简单。8.环境保护的要求：注意润换油的密封，一以免漏油，污染环境。9.包装运输的要求：为了适应经常迁移和狭小范围条件下工作，调度绞车应结构紧凑轻便。2 调度绞车的总体设计2.1设计参数最大牵引力：40kN；容绳量：600m 平均速度：1.2m/s；设计寿命：5000h2.2工作原理A1234567B图2.1 传动原理简图工作原理： 在电动机轴头上安装着加长套的齿轮，通过内齿轮、齿轮和齿轮，把运动传到齿轮上，齿轮是行星轮系的太阳轮，再带动三个行星轮和大内齿轮。行星齿轮自由的装载两根与滚筒固定连接的轴上，大内齿轮齿圈外部转悠工作闸，用于控制绞车滚筒运转。若将大内齿轮上的工作闸B闸住，而将滚筒上的制动闸2松开，此时电动机转动由两级内啮合传动到齿轮、和。但由于已被闸住，不能转动，所以齿轮只能一方面绕自己的轴线自转，同时还要绕齿轮的轴线公转，从而带动与其相连的滚筒转动。反之，若将大内齿轮上工作闸B，而将滚筒上 制动闸A闸住，因与滚筒直接相连，只做自转，没有公转，从到的传动系统变为定轴轮系，齿轮做空转。倒替松开（或闸住）工作闸B或制动闸A，即可使调度绞车在不停电机的情况下实现运行和停车。当需要作反向提升时，必须重新按动启动按钮，是电机反向运转。2.3电动机选型2.3.1电动机输出功率的计算已知：牵引力 平均绳速 则：根据上图2.1所示，可得：总传动效率 式中：联轴器的效率，取=0.99一级行星轮传动效率，取=0.97 六对滚动轴承的效率，取=0.99两级内齿传动效率，取=0.98 2.3.2确定电动机的型号电动机所需要的额定功率与电动机输出功率之间有以下关系： 其中：用以考虑电动机和工作机的运转等外部因素引起的附加动载而引入的系数，取=1 因绞车为井下使用，条件比较恶劣，要求电动机必须具有防爆功能，查机械设计手册，得到电动机的型号：额定功率实际转速重量：其外形尺寸： 电机中心高度： 电动机轴直径长度：3 滚筒及其部件的设计3.1钢丝绳选择选择钢丝绳时，应根据使用条件和钢丝绳的特点来考虑。我国提升钢丝绳多用同向捻绳，至于是左捻还是右捻，我国的选择原则是：绳的捻向与绳在卷筒上的缠绕螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻；多绳摩擦提升为了克服绳的旋转性给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半由于该绞车主要工作地点为井下巷道内，湿度较大，酸碱度较高，为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，延长其使用寿命，故选取镀锌钢丝绳。此外，由于该绞车主要用于矿井上、下山运输，磨损为其主要损坏原因，故应选用外层钢丝绳较粗的钢丝绳，如67，6（19）或三角股等。此处，还应考虑如下因素：1）在井筒淋水大，水的酸碱度较高且处于出风井中的提升钢丝绳，因腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳；2）以磨损为主要损坏原因时，如斜井提升，采区上、下山运输等，应选用外层钢丝绳较粗的钢丝绳，如，或三角股等；3）以弯曲疲劳为主要损坏原因时，应优先选用线接触式或三角股钢丝绳，如，等。4）用于高温和有明火的地方，如煤矿矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳。由于调度绞车是用以调度车辆的一种绞车，常用于井下采区、煤仓用装车站调度室、牵引矿车，湿度较大，酸碱度很高，为了增加钢丝绳的搞腐蚀能力，延长它的使用寿命。因此选择镀锌钢丝绳。因为镀锌以后，对于防腐蚀及防锈有很好的效果。 钢丝绳的安全系数取,则钢丝绳所能承受的拉力需满足一下的要求： 其中： 则：查矿井运输提升表2-2（2）选择：绳 股 绳纤维芯，钢丝绳表面镀锌。其主要参数如下：钢丝绳直径： 钢丝直径： 钢丝总断面积： 参考重力： 钢丝绳公称卡拉强度： 钢丝绳破断拉力总和： 3,2滚筒的设计计算3.2.1滚筒直径D 式中，钢丝绳直径，则：取 3.2.2滚筒宽度B滚筒的宽度直接影响到最终产品的宽度，因此它的宽度必然要有最大值的限制，即不能太宽。滚筒的宽度太窄的话，那么与减速器装配起来后，就会显得不协调。所以滚筒的宽度不能随便确定，而最好是在画图的过程中把它定下来，这样有利于整体的配合。让人看起来协调、美观、大方。但现在考虑到滚筒的平均速度以及便于下面的各种计算，我们暂定滚筒宽度为。3.2.3滚筒的外径滚筒的容绳量，我们为，据以上设计可知，每一层缠绕的圈数：（圈）第一圈所缠绕的长度：第二圈所缠绕的长度： 以此类推每圈的半径在前一圈半径长度的基础上再加个钢丝绳的直径，则：钢丝绳的缠绕层数为则：取，可算出滚筒的转速4 减速器的设计4.1总传动比及传动比分配4.1.1总传动比的确定式中： 电动机的转速滚筒的转速 4.1.2传动比的分配分配原则是各级传动等强度和获得最小外形尺寸，因为有一级行星轮传动，通常采用3个或者4个行星轮，所以取行星轮数目，又估取，第一级齿轮传动和第二级齿轮传动相等，则：第一级传动比为： 第二级传动比为： 第三级传动比为： 4.1.3传动装置运动参数的计算4.1.3.1各轴的转速第I轴 第II轴 第III轴 4.1.3.2各轴的功率第I轴 第II轴 第III轴 4.1.3.3各轴的转矩第I轴 第II轴第III轴4.2第一级内齿啮合设计4.2.1选择齿轮材料，确定许用应力小齿轮2Cr13调质处理，硬度为大齿轮40Cr调质处理，硬度为许用接触应力 由式接触疲劳极限 查文献1图6-4接触强度寿命系数 应力循环次数N由文献1查图6-5，得接触强度最小安全系数则 许用弯曲应力 由式弯曲疲劳极限 查文献1图6-7得弯曲强度寿命系数 查图6.8得弯曲强度尺寸系数 查图6-9得弯曲强度最小安全系数则 4.2.2齿面接触疲劳强度设计计算小轮分度圆直径，由式齿宽系数 查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数： 大轮齿数： 圆整取 齿数比u： 传动比误差： 小轮转矩： 载荷系数K 使用系数 查表6.3 得 动载系数 由推荐值1.051.4 得 齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2 得 齿间载荷分布系数 由推荐值1.01.2 得 载荷系数K 材料弹性系数 查表6.4 得 节点区域系数 查图6-3 得 重合度系数 由推荐值0.850.92 得 故 齿轮模数m 按表6.6圆整 小轮分度圆直径 标准中心距 齿宽 小轮齿宽 大轮齿宽 4.2.3齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-10 齿形系数 查表6.5 小轮大轮应力系数 查表6.5 小轮大轮重合度 重合度系数 故 齿根弯曲强度满足4.2.4齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 4.3第二级内齿啮合设计4.3.1选择齿轮材料，确定许用应力小齿轮2Cr13调质处理，硬度为大齿轮40Cr调质处理，硬度为许用接触应力 由式接触疲劳极限 查图6-4（机械设计课本）（注：本节以下查表/图，未注明的皆为东南大学出版社，程志红主编的机械设计一书中的表。）接触强度寿命系数 应力循环次数N查图6-5得接触强度最小安全系数则 许用弯曲应力 由式弯曲疲劳极限 查图6-7得弯曲强度寿命系数 查图6.8得弯曲强度尺寸系数 查图6-9得弯曲强度最小安全系数则 4.3.2齿面接触疲劳强度设计计算小轮分度圆直径，由式齿宽系数 查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数： 大轮齿数： 圆整取 齿数比u： 传动比误差： 小轮转矩： 载荷系数K 使用系数 查表6.3 得 动载系数 由推荐值1.051.4 得 齿间载荷分配系数 由推荐值1.01.2 得 齿间载荷分布系数 由推荐值1.01.2 得 载荷系数K 材料弹性系数 查表6.4 得 节点区域系数 查图6-3 得 重合度系数 由推荐值0.850.92 得 故 齿轮模数m 按表6.6圆整 小轮分度圆直径 标准中心距 齿宽 小轮齿宽 大轮齿宽 4.3.3齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-10 齿形系数 查表6.5 小轮大轮应力系数 查表6.5 小轮大轮重合度 重合度系数 故 齿根弯曲强度满足4.3.4齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 4.4行星齿轮传动设计计算4.4.1齿轮材料、热处理工艺太阳轮和行星轮均采用20CrMnTi,表面渗碳淬火处理，齿面硬度，太阳轮为60HRC，行星轮为58HRC。齿轮材料的接触强度疲劳极限太阳轮A 行星轮G 内齿圈B选用40Cr调质。HBS=265强度疲劳极限 设此传动采用直齿圆柱齿轮，故精度级别为8-7-7，齿面光洁度为。4.4.2确定各主要参数之前我们估取，查机械手册得、4.4.2.1齿轮模数m计算中心距a式中各参数的数值计算如下：齿数比： 齿宽系数： 材料系数： 节点区域系数： 行星轮单个齿传动的转矩载荷系数 其中工作情况系数 查表有（轻微冲击）动载荷系数 由推荐值有根据 查图 有 故许用接触应力 按 接触强度最小安全系数软齿的应力循环次数太阳轮A：行星轮G：根据传动比及可计算出太阳轮A的循环次数为行星轮G的循环次数为查图6-5得 接触应力将以上各值代入式中计算出中心距模数 取则：4.4.2.2变位系数1）A-G传动查机械手册图15-13可查出使用的预计啮合角又变位系数和实际中心距变动系数齿顶降低系数分配变位系数和取则2)G-B传动式中代入变位系数和中心距变动系数齿顶降低系数分配变位系数4.4.2.3几何尺寸计算分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基 圆 齿顶高系数： 太阳轮、行星轮 内齿圈齿根高系数： 太阳轮、行星轮 内齿圈代入上组公式中计算如下： 太阳轮： 行星轮：内齿圈： 齿宽b 由式 则 取 （太阳轮） （行星轮） （内齿圈）4.4.2.4啮合要素验算（1）A-G传动端面重合度 1）顶圆齿形曲径 太阳轮 行星轮 2）端面啮合长度 式中“”号正号为外啮合，负号为内啮合； 端面节圆啮合角 直齿轮 则 3）端面重合度 （2）G-B端面重合度 1）顶圆齿形曲径 行星轮由上面计算得 内齿轮 2)端面啮合长度 3)端面重合度 4.4.2.5 齿轮强度计算 （1）A-G传动 1）确定计算负荷 名义转矩 名义圆周力 2）应力循环次数 式中 太阳轮相对于星星家的转速（r/min）； t寿命期内要求传动的总运转时间（h); T=5000h 3)接触强度计算 a.使用系数 查表有（轻微冲击） b.动载荷系数 由推荐值有 c.齿向载荷分布系数根据 查图 有 故 式中 d.齿间载荷分布系数、 由表2.2-48得 取，则由表2.2-49， 计算出 ,按表2.2-48，取 同样可以算得 ，取 e.节点处计算接触应力的基本值 式中 节点区域系数： 弹性系数，由文献3表2.2-52，刚-刚， 重合度系数，由文献3表2.2-53， 又 螺旋角系数，因，得 又 u齿数比， 则得到 f.计算接触应力 g .许用接触应力 式中 寿命系数，因，由图2.2-35得； 润滑油膜系数， 由表2.2-54， ；齿面工作硬化系数，； 尺寸系数，由表2.2-55， ； 最小安全系数，由文献3表2.2-57，取 则 h .接触强度的计算安全系数 4) . 弯曲强度计算 a.系数,，这些系数前面均已算出。 b.齿根应力的基本值 式中 ,，前面已求得； 齿形系数。 按表2.2-58，用普通型刀具加工小齿轮， ，算得E=1.0833,G=-0.32,H=-8766。 由此解得辅助角 c .计算齿根应力 d .许用齿根应力 式中 实验齿轮的应力修正系数，； 弯曲强度的寿命系数，由图2.2-34，； 相对齿根圆角敏感系数，由图2.2-40， 相对齿根表面状况系数，由图2.2-41， 弯曲强度寿命系数，由表2.2-56， 最小安全系数，由文献3表2.2-57，取 则 e .弯曲强度计算安全系数 (2) c-b 传动 本节仅列出相啮合的大齿轮（内齿轮）的强度计算过程，小齿 轮（行星轮）的强度较高，故计算从略。 1）.名义切向力 2）.应力循环次数 次 式中 内齿轮相对于行星架的转速： 3）.接触强度计算 a.使用系数 由文献3表2.2-40，取。 b. 动载系数 对于内齿轮，则由文献3表2.2-41中的 C值算得为，故取 ； c.齿向载荷分布系数、 按齿轮副的具体情况， 由表2.2- 45中的，。行星轮有3个，故由表2.2-46中的,则 由表2.2-44， 查齿轮公差表 由表2.2-43 由表2.2-42 由表2.2-47，因 下面按表2.2-50 计算啮合刚度 ， ， 对于内齿轮，故算得 ， 故啮合刚度而由32.2-42得 又 则 d.齿间载荷分配系数、 由表2.2-48算的 , 由表2.2-49， 得 ，取 ，取 e. 节点处计算接触应力的基本值 式中 节点区域系数： 弹性系数，由表2.2-52，对于钢钢， 重合度系数，由表2.2-53， 螺旋角系数，因，故，； 齿数比， 故 f. 计算接触应力 g. 许用接触应力 式中 寿命系数，因,由表2.2-35，； 润滑油膜系数， 由表2.2-54，； 齿面工作硬化系数，因内齿轮齿面硬度为280HBS ； 尺寸系数，由表2.2-55，； 最小安全系数，由表2.2-57，取 因此 h. 接触强度的安全系数 4）弯曲强度计算 a.系数 ,，,这些参数前面均已算得。 b. 齿根应力的基本值 由文献3表2.2-59计算内齿轮的。用普通型齿条齿廓加工齿轮， 。 故 齿形系数 由表2.2-60计算应力修正系数 则 c. 计算齿根应力 d. 计算许用齿根应力 式中实验齿轮的应力修正系数， 弯曲强度的寿命系数，因，由图2.2-34， ； 相对齿根圆角敏感系数，按，查图2.2-40， 取 相对齿根表面状况系数，由文献3图2.2-41， 弯曲强度寿命系数，由表2.2-56 ； 最小安全系数，由文献3表2.2-57，取。 因此 e. 弯曲强度计算安全系数 4.5轴的设计计算及校核4.5.1计算作用在齿轮上的力 转矩 输入轴上大齿轮分度圆直径 圆周力 径向力轴向力 各方向力如图4-2所示。4.5.2初步估算轴的直径 选取2Cr13作为轴的材料，调质处理 由式 计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响根据轴的材料取A=100则考虑电机轴颈取4.5.3轴的机构设计（1）确定轴的结构方案齿轮轴从卷筒左边装入，左右轴承均从轴的左端装入，靠轴肩定位，两轴承之间用定位套筒定位，半联轴器靠轴端靠轴端挡圈得到轴向固定如图4.1。图4.1 轴的结构（2）确定各轴段直径及长度段 根据圆整（按GB5014-85），并由和选择联轴器型号为HL5联轴器，比毂孔长度142mm断1-4mm，作为第一段长度。则，。段 为固定左轴承定位，取端盖固定且符合标准密封内径（JB/ZQ4606-86）。且为便于装拆轴承内圈，且符合便准轴承内径，查GB/T297-94，选圆锥滚子轴承型号30313。则，。段 为固定右轴承，定位轴肩高度，则，。段 ，（3）确定轴承及出论作用力位置 如图4.1、图4.2所示，先确定轴承支点位置，查30313轴承，其支点尺寸，两轴承支点距离，因此轴的支撑点到齿轮载荷作用点距离。 （4）绘制轴的弯矩图和扭矩图1) 求轴承支反力H水平面V垂直面2) 求齿宽中点处弯矩H水平面V垂直面 合成弯矩M 扭矩T （5）按转矩合成强度校核轴的强度 当量弯矩,取这个系数，则齿宽中点处当量弯矩 当量弯矩图见图4-2轴的材料为2Cr13，调质处理。查表得，许用应力则 故轴满足强度要求。图4.2 弯矩扭矩图4.6滚动轴承的选择与寿命4.6.1基本概念及术语1）寿命 指一套滚动轴承，其中一个套圈（或垫圈）或滚动体的材料出现第一个疲劳扩展迹象之前，一个套圈（或垫圈）相对另一个套圈（或垫圈）的转数。2）可靠度（即轴承寿命的可靠度） 指一组在同一条件下运转的、近于相同的滚动轴承所期望达到或超过规定寿命的百分率。单个滚动轴承的可靠度为该轴承达到或超过规定寿命的概率。3）静载荷 当轴承套圈或垫圈的相对旋转速度为零时（向心或推力轴承）或当滚道元件在滚动方向无动力时（直线轴承），作用在轴承上的载荷。4）动载荷 当轴承套圈或垫圈的相对旋转时（向心或推力轴承）或当滚道元件在滚动方向运动时（直线轴承），作用在轴承上的载荷。5）额定寿命 以径向基本额定动载荷或轴向基本额定动载荷为基础的寿命的预测值。6）基本额定寿命 与90%可靠性关联的额定寿命。7）径向基本额定动载荷 指一套滚动轴承假想能承受的恒定径向载荷，在这一载荷作用下的基本额定寿命为一百万转。对于单列角接触轴承，该载荷是指引起轴承套圈相互间产生纯径向位移的载荷的径向分量。8）轴向基本额定动载荷 指假想作用于滚动轴承的恒定的中心轴向载荷，在该载荷作用于滚动轴承的基本额定寿命为一百万转。9）径向（或轴向）当量动载荷 指一恒定的径向载荷（或中心轴向载荷），在该载荷作用下，滚动轴承具有与实际载荷作用下相同的寿命。10）径向（或轴向）基本额定静载荷 指与滚动体及滚道的总永久变形量相对应的径向静载荷（或中心轴向静载荷）。如果在零载荷下，滚子与滚道（滚子轴承）为或假定为正常母线（全线接触）时，在最大接触应力下，滚动体与滚道接触处产生的总永久变形量为滚动体直径的，对于单列角接触轴承，径向额定载荷为引起轴承套圈彼此相对纯径向位移的载荷的径向分量。11）径向（或轴向）当量静载荷 该径向静载荷（或中心轴向静载荷）会使受最大应力的滚动体和滚道接触处产生的总永久变形量与实际载荷条件下的总永久变形量相同。4.6.2轴承类型选择选择滚动轴承的类型与多种因素有关，通常根据下列几个主要因素。1）允许空间。2）载荷大小和方向。例如既有径向又有轴向的联合载荷一般选用角接触轴承或圆锥滚子轴承，如径向载荷大，轴向载荷小，可选深沟球轴承和内外圈都有挡边的圆柱滚子轴承，如同时还存在轴或壳体变形大以及安装对中性差的情况，可选用调心球轴承、调心滚子轴承；如轴向载荷大，径向载荷小，可选用推力角接角球轴承、推力圆锥滚子轴承，若同时要求调心性能，可选推力调心滚子轴承。3）轴承工作转速。4）旋转精度。一般机械均可用G级公差轴承。5）轴承的刚性。一般滚子轴承的刚性大于球轴承，提高轴承的刚性，可通过“预紧”，但必须适当。6）轴向游动。轴承配置通常是一端固定，一端游动，以适应轴的热胀泠