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绞车 回柱绞车 毕业设计

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回柱绞车的设计 毕业论文材料目录.doc 回柱绞车的设计.doc 科技论文.doc 论文封面.doc 任务书.doc 实习报告.doc 实习报告封面.doc 大齿轮A2.dwg 减速器A1.dwg 卷筒1A2.dwg 蜗杆A2.dwg 蜗轮A2.dwg 游标23a4.dwg 总传动a0.dwg

内容简介：

毕业设计（论文） 任务书 指导教师： 题 目 回柱绞车的设计 学生姓名 学 号 邮箱 联系方式 一、 选题质量： （ 1）本课题符合专业培养的目标，通过设计，可以巩固所学的专业知识，提高了综合训练 要求。 （ 2）本课题偏易，在所掌握的专业知识情况下， 可以 独立 完成设计目标。 （ 3）本课题工作量符合本科毕业生设计的要求。 （ 4）本课题具有较好的应用价值， 回柱绞车在煤矿 等领域中得到广泛的应用 。 二、开题报告完成情况： 设计者独立按时完成了开题报告 三、阶段性成果 ； 第 1-4 周 查阅毕业设计相关资料 ,为毕业设计做准备工作 第 5-7 周 深入工厂进行毕业实习 第 8 周 完成毕业设计开题报告和专业英文资料的翻译工作 第 9 以后 设计参数， 利用 AtuoCAD 进行画图 . 四、存在主要问题： 英文翻译中遇到较多的语法和词汇量问题，以后还要加强专业英语知识的学习。 五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语 在实习过程中严格遵守各项制度和规定，实习认真， 认真整理毕业实习笔记，收集毕业设计资料，非常认真的对待设计进展中遇到的问题 ,很好地完成了实习报告总结。毕业设计进度安排合理，较好地完成了论文要求的内容。 指导教师： （签名） 年 月 日 nts毕业设计 (论文 ) 1 摘 要 回 柱绞车又称慢速绞车 ,它是能拆除和回收回采工作面顶柱的 -种机械。牵引力大和牵引速度慢是回柱绞车的主要性能要求。随着机械化采煤程度的提高，它越来越多地被广泛用于机械化采煤工作面，作为安装、回收牵引各种设备称备件之用。回柱绞车除用来回柱放顶工作外，也可用来拖运和调运车辆。 目前，回柱绞车的发展趋势向标准化系列方向发展；向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展 ;向高效、节能、寿命长、低噪音、一机多能通用化、大功率、外形简单、平滑、美观、大方方向发展。 此次的设计主要是针对回柱绞车的传动装置进行设计。设计内容 有以下几个方面： 1.设计方案的拟定 2.传动装置的设计 3.滚筒及主轴的设计 4.制动器的设计 关键字 ： 电动机，减速器，滚筒，主轴，制动器 nts焦作大学 毕业设计 (论文 ) 2 Abstract Prop pulling winch as well as weigh jogging winch,it is able to dismantle and reclaim stope back-up post aspect of lay eggs instrument that it.The bump,it more and more ground abroad design to mechanization coal face,by way of fasten,reclaim traction different kinds of equipment weigh spare part of with on up of the it was prop pulling winch main performance require that both traction large and pulling speed tardiness.In company with mechanization coal cutting degree.Both the top of prop pulling winch divide be used to prop pulling radiating matter barring be used to prop pulling radiating matter apex wrought,usableness came haul and allocate and transport vehicle too. At present,prop pulling winch extend weather vane quasi melt series heading develop;to compactness,light in weight,compact conformation heading develop;to highly active,energy conservation,long life or permanence,thump,one engine versatility unification,heavy duty,shape simplicity,smooth,esthetic accpearance,in good taste heading develop. The gearing proceed design of the oncoming design primatily aim at prop pulling winch.The design content have got hereinafter several aspect: the study out of the design proposal; the design of the gearing; the desgin of the roller and principal axes; the design of the detent. Keywords:electromotor,retarder,roller,principal axes,detent. nts焦作大学 毕业设计 (论文 ) 3 目 录 前言 5 1 回柱绞车的概况与方案的初步拟定 . 9 1.1.国内外回柱小绞车的概况 . 9 1.2.回柱绞车的主要传动方式类型 . 11 1.3.设计任务与方案的初步拟定 . 11 2 传动装置设计 . 13 2.1 传动方案的拟定 . 13 2.2 电动机选择 . 13 2.3 计算传动装置总传动比和分级传动比 . 14 2.4 传动装置的运动和动力参数 . 14 2.5 传动件的设计计算 . 15 2.5.1 高速级传动件设计 . 15 2.5.2 低速级传动件设计 . 17 2.6.1高速轴设计 (蜗杆轴 ) . 21 2.6.2中间轴的设计 25 2.6.3 低速轴的设计 . 28 2.7 轴承的校核 . 31 2.7.1 蜗杆轴上的轴承寿命校核 . 31 2.7.2 中间轴上的轴承校核 . 32 2.7.3 低速轴上轴承的校核 . 32 2.8 键的校核 . 33 2.8.1 蜗杆轴上装联轴器出键的强度校核 . 33 2.8.2 中间轴上装蜗轮出键的强度校核 . 34 2.8.3 低速轴上装大齿轮以及联轴器处键的强度校核 . 34 nts焦作大学 毕业设计 (论文 ) 4 2.9 箱体及附件设计与减速器的润滑 . 34 2.9.1 箱体主要基本结构尺寸 . 34 2.9.2 减速器的润滑 . 35 3 滚筒及主轴设计 . 36 3.1 滚筒的设计 . 36 3.2 滚筒主轴的设计 . 37 4 回柱绞车制动器的设计 . 42 4.1 制动器的形式和常用安全装置 . 42 4.2 制动器的选用和设计 . 43 5 回柱绞车的操作要求及钢丝绳断裂原因分析 . 46 5.1 回柱绞车的操作要求 . 46 小 结 . 48 致 谢 . 49 参考文献 . 50 nts毕业设计 (论文 ) 5 前 言 我们这次毕业设计的题目是 .回柱 绞车又称慢速绞车 ,它是能拆除和回收回采工作面顶柱的 种机械。回柱作业是件危险性工作，人员不能直接进入回柱空顶区，此时可把回柱绞车布置在距回柱空顶危险区段较远的安全地段，用钢丝绳钩头来拉倒和回收顶柱。 由于它的高度较低重量又好，持别适用于薄煤层、和急倾斜煤层采煤工作面，以及各种采煤工作面回收沉入底板或被矸石压埋的金属支杖。 牵引力大和牵引速度慢是回柱绞车的主要性能要求。 随着机械化采煤程度的提高，它越来越多地被广泛用于机械化采煤工作面，作为安装、回收牵引各种设备称备件之用。回柱绞车除用来回柱放顶工作外，也可用来拖运 更韧和调运车辆 下面让我们熟悉一下回柱绞车的特点以及它在井下回采面的布置方式 . 1.回柱绞车 (含慢速绞车 )的结构有如下特点： (1)传动系统都有一级减速比很大的蜗轮蜗杆传动，皆具备自锁功能，不会发生下故重物拉动滚筒旋转情况。 (2)总传动比大 (i 150 230)，能在电动机功率较小时，获得较大的牵引力。 (3)具有整体结构，便于移动和安装，甚至可以用回柱绞车牵引力来牵引绞车本身移动。 (4)有的在电动机联轴器上装有手动制动闸，有的在蜗轮减速器输出轴上装有活动齿轮和锥形摩擦制动器，使回柱绞车可以按信号准确停 位，并能从滚筒上自由放绳 (不受蜗杆传动自锁影响 )，且可控制放绳速度，防止松绳和乱绳。 (5)电气控制装置较简单，皆具备隔爆性能，可用于有瓦斯、煤尘的环境场所。 风巷 (6)因蜗轮蜗杆传动效率低，易造成发热和温升过高 ,所以必须重视润滑和维护。 2.回柱绞车在井下回采工作面的布置方式主要有以下几种： (1)回柱绞车安装在回风巷内：回柱绞车安装在回 内的位置、应符合作业规程定 .如图 3-6所示 . nts毕业设计 (论文 ) 6 回柱绞车安装在回风巷内布置方式的优点有：回栓绞车不需经常搬迁；适合于煤层倾角较大、顶板破碎、压力较大的工作面。缺点有 ；回栓绞车可能影响回风巷人员行走和材料运输工作；钢丝绳牵引时要绕过一个拐直角的导向轮，钢丝绳受力大容易损坏；要求固定这个拐角导向轮的柱子或锚杆等必须牢固 . (2)回柱绞车安装在回采工作面上端； 回柱绞车布置在紧靠回风巷，且在工作面的上端相密集支柱之间如图 3 7所示。 回柱绞车安装在回采工作面上端布置方式的优点有：钢丝绳牵引不必拐弯，直线牵引，钢丝绳运行阻力小，不易损坏；不影响回风巷内人员走动和材料运输工作。缺点有：每进行一次循环都要移动回柱绞车；要求在顶板条件较好和煤层倾角较小的条件下采用。 当顶板压力较大时，机座受力后易变形；顶板严重冒落，可能埋住绞车，移设和检修都很困难。这种布置方式很少采用。 nts毕业设计 (论文 ) 7 (3)回柱绞车直接安装在工作面：回柱绞车直接安装在工作面的多台布置 ,方式如图 3-8所示 . 回柱绞车直接安装在工作面的多台绞车布置方式的优点有：多台同时回柱，加快回柱进度，特别适合需要回柱的普通机械化采煤工作面，如使用刨煤机的回采工作面；不影响回风巷内的人员走动和材料运输工作；钢丝绳牵引不必拐弯，直线牵引，钢丝绳运行阻力小，不易损坏。缺点有，每进行 次循环都要移动回柱绞车；要求在顶板 条件较好和煤层倾角较小的条件下采用；顶板冒落，可能埋住绞车，移设和检修都很困难。这种布置方式是在回柱工艺时间大大超过来煤工艺时间的情况下采用，可提高采煤工作面生产能力和经济效益，但应在确保安全的前提下谨慎推广使用。 nts毕业设计 (论文 ) 8 nts毕业设计 (论文 ) 9 1 回柱绞车的概况与方案的初步拟定 1.1.国内外回柱小绞车的概况 我国矿用小绞车主要是指调度绞车和回柱绞车，它经历了仿制、自行设计两个阶段。解放初期使用的矿用小 绞车 有日本的、苏联的，因此当时生产的矿用小绞车也是测绘仿制日本和苏联的产品。 1958 年后这些产品相 继被 淘汰 ，并对苏联绞车进行了改进，于 1964 年进入了自行设计阶段 .回柱绞车大体上也是经历了仿制和自行设计的两个阶段，八十年代以前一直使用的是仿制的老产品，八十年代中期才开始设计新型的回柱绞车，主要针对效率极低的球面蜗轮副、慢速工作和快速回绳等环节进行根本的改进。 矿用小 绞 车标准化方面， 1967 年制定了调度绞车部标准， 1971 年制定了回柱绞车部标准 .1982 年对上述两个标准都进行了修订，其标准方为 JB965-83. JB1409-83.国外矿用小绞车使用很普通，生产厂家也很多。苏联、日本、美国、瑞典等国 都制造矿用小 绞 车。 国外矿用小绞车的种类、规格较多 .工作机构有单筒、双筒和摩擦式 .传动型式有皮带传动、链式传动、齿轮传动、蜗轮传动、液压传动、行星齿轮传动和摆线齿轮传动等。其中采用行星齿轮传动的比较多。发展趋势向标准化系列方向发展，向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展 ;向高效、节能、寿命长、低噪音、一机多能通用化、大功率、外形简单、平滑、美观、大方方向发展。 国外矿用小绞车规格比较多，适用不同场合，我国矿用小绞车的规格少，品种型号多而乱，也较繁杂，没有统一标准。从工作机构上分，国外有单筒、双筒及摩擦式三种，我国只有单筒一种型式。从原动力上分，国外有电动的、风动的及液压驱动，我国只有电动的和少量风动的。 例如回柱绞车的薄弱环节是球面蜗轮副传动，回柱绞车的主传动均采用了蜗轮副传动，这是因为蜗轮副传动比大，又具有自锁性，故其传动效率较低，一般只有 0. 4 0.45，回柱 绞 车的总传动效率更低。回绳速度慢，所有的回柱纹车回绳速度和工作牵引速度相同 .不论 绞车 用于回柱放顶，还是搬运设备，工作效率太低。随着采煤机械化的发展，综采设备的频繁搬迁，又由于回柱绞车搬运，工作时间长占用人工多，因此这类绞车均应设置快速回 绳。 我国矿用小绞车在 寿命、噪音、可靠性等综合指标与苏联有 着一定的 差距。nts毕业设计 (论文 ) 10 苏联矿用小 绞车 使用寿命规定在 5 年以上，我国目前不具备测试手段寿命无法考核，但从对用户的访问中得知，寿命达不到 5年 .噪音也稍大。 虽然我国矿用小绞车参数系列水平优于国外，但在标准化和通用化方面远不如发达 采煤机械制造国。 比如牵引力 14000kg f 这一档回柱绞车就有四种型号 . JHC-14型一级减速为蜗轮副传动、二级为行星齿轮传动 (少齿差传动 )。 JHZ-14型二级减速为蜗轮副传动，一级和三级减速为圆柱齿轮传动。 JM-14 型是 在一级蜗轮副减速之后 ,其二级、三级减速为直齿圆柱齿轮传动。 JH-14 型是在一级蜗轮副减速之后，其二级减速为直齿圆柱齿轮传动，也是传动系统最简单的一种。 回柱绞 车以电动使用最广，传动型式以球面蜗轮副居多，该机主要结构型式为电动机悬装在蜗轮副减速器的后部，蜗轮副减速器为第一级减速，第二级和第三级为圆柱齿轮传动，分别安装在机器的两侧对称机体的中心布置，该机呈长条形适应并下巷道的空间，体积小，底座呈雪橇形，安装搬运方便。 纵观国外矿用小 绞 车的发展情况其发展趋势有以下几个特点。 (1)向标准化 系列化方向发展，苏联月本、美国、德国、英国已有矿用小绞车国家标准 .并且这些国家的各制造公司有自己的产品系列型谱。在这些国家标准 和系列型谱中，对 绞 车的性能、参数做了明确的规定，并强力推行和实施，给设计和制造、使用、维护带来极大方便。 (2)向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展。由于煤矿井下狭窄的工作环境要求绞车体积小、重量轻，各国都在力求将绞车的原动机、传动装置、工作滚筒、制动操作等部分及底座等主要部件综合在一个系统中加以统筹布局，充分利用空间提高紧凑程度，做好外形封闭。为此有的将传动部分置于滚筒内部， 有的紧贴滚筒端部，有的将电机埋入滚筒内部，有的将底座支架减速器铸为一体。 (3)向高效节能方向发展。世界工业发达的国家如苏联、日本在纹车各种参数的设置上进行优化设计，选取最佳参数，最大限度提高产品功能。在传动机构上尽量采用较先进的传动型式，并采用合理的制造精度，以提高生产效率。在产品节能方面各国各公司都很重视。苏联和日本在绞车设计方面为节约电耗，对电机功率在全面分析绞车的实际工作情况的基础上确定。使电机的功率保证绞车的功能 (牵引力、牵引速度 )等，又能使电机功率得以充分利用。 (4)向寿命长、 低噪音方向发展。寿命和噪音是衡量产品的综合性能指标，是产品质量的综合性反应。寿命长，经济效益才 能 高 ;噪音低 ,有利工人身心健康。 (5)向一机多能、通用化方向发展。矿用小绞车在使用过程中不仅做调度用，nts毕业设计 (论文 ) 11 而且还做运输及其他辅助工作。使用范围扩大，要求绞车有比较强的适应能力。把调度、运输、辅助绞车归纳为一个标准。三种绞车结构相近，大同小异。即主机相近而制动操作部分则根据各自的使用条件有所区别。有的国家已经打破了行业界限，把各行业的卷扬机设备统归为卷扬机类。这样便于生产使用和维护。便于提高产品质量和社会经济效 益。随着管理水平的提高，产品通用化程度也必然的不断提高，这是今后产品发展的必然趋势。 (6)向大功率方向发展。随着生产的发展，原来的产品越来越不能满足用户的要求。长期的生产实践的成功经验表明，调度绞车除调度矿车外，也用于运搬设备，其牵引力又显得小些，又如回柱绞车除用于回柱放顶外，有时也用于运搬综采及各类机电设备时，运距一般较长，牵引和回绳用一种速度，且目前的回柱绞车牵引速度太慢，回绳速度更慢，因此解决上述 问题 的同时要加大绞车的功率，满足用户的要求。 (7)向外形简单、平滑、美观、大方方向发展 。由于各国力求使产品的结构紧凑、体积小、重量轻、大都采用了机电合一的综合机构。外表只能看到滚简和制动操纵部分。整个 绞 车近似一个圆形，显得线条简单外形平滑，为了争夺市场，各国绞车在外形上巧妙的构思，使得产品造型美观，操作者感到舒适。 1.2.回柱绞车的主要传动方式类型 我国常用的回柱绞车类型及其传动方式有下列几种 : 1. 2 5JH 型回柱绞车 ,其传动方式为 :一组斜齿轮 ,一组蜗轮 ,一组直齿轮 2. 8JH 型回柱绞车 ,其传动方 式为 :一组蜗轮 ,一组直齿轮 3. 2 14JM 回柱绞车 ,其传动方式有两种 ,一种为 :一组蜗轮 ,两组直齿轮 ;一组为一组斜齿轮 ,一组蜗轮 ,一组直齿轮 . 4. 2 14JH 型回柱绞车 ,其 ,传动方式为 :一组斜齿轮 ,一组蜗轮 ,一组内齿轮 5. 14JHC 型回柱绞车 ,其传动方式为 :一组蜗轮 ,一组少齿差行星齿轮 6. 20JH A 型回柱绞车 ,其传动方式为 :一组直齿 轮 ,一组蜗轮 ,一组直齿轮 7. 28JM 型回柱绞车 ,其传动方式为 :一组圆锥齿轮 ,一组变速直齿轮 ,一组行星齿轮 ,一组直齿轮 1.3.设计任务与方案的初步拟定 nts毕业设计 (论文 ) 12 矿用回柱绞车传动装置设计 1.设计条件 : 1)机器用途 :煤矿井下回收支柱用的慢速绞车 ; 2)工作情况 :工作稳定、平稳 ,间歇工作 (工作与停歇 时间比为 1:2),绳筒转向定期变换 ; 3)运动要求 :绞车绳筒转速误差不超过 8%; 4)工作能力 :储备余量 10%; 2.原始数据 : 题 号 J1 钢绳牵引力 (kN) 50 钢绳最大速度 (m/min) 5 绳筒直径 (mm) 280 钢绳直径 (mm) 14 最大缠绕层数 4 绳筒容绳量 (mm) 80 3.方案的初步拟定 根据设计的要求和所给的原始数据 ,经过对回柱绞车常用型号的传动方式的比较 ,最后选用一级为蜗杆传动 ,一级为齿轮传动的传动方式 .其传动结构图如 下 : 该结构简单 ,而且占用的空间小 ,适合井下狭窄空间 .第一级采用蜗杆机构 ,也符 合要求，所 以我选择此方案。 nts毕业设计 (论文 ) 13 2 传动装置设计 2.1 传动方案的拟定 已知条件 :钢绳牵引力 F=50kN,最大速度 V=5m/min,绳筒直径 D=280mm,钢绳直径d=14mm ，则 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 5 / 6 0 6 / m i n3 . 1 4 1 2 8 0vnrw D 初步拟定出二级传动的传动方案。因为是井下工作，是多粉尘，潮湿，易燃易爆的场合，而且传递的功率大，传动要求严格，尺寸要求紧凑，所以最后选定蜗杆 -齿轮二级减速器 .即： JH-8型回柱绞车。 2.2 电动机选择 (1）电动机类型和结构型式 回柱绞车主要用于井下回收支柱用 ,为防止瓦斯、粉尘 等有害气体引起爆炸 ,故绞车的电动机需要选用矿用防爆电机 .防爆电机的选型原则是安全可靠、经济合理、维护方便 ,同其它的防爆电气设备一样应根据危险场所的类别和区域等级以及在该场所存在的爆炸性混合物的级别、组别来选用 .在这里我们选用 BJO2 系列防爆电机 .结构为封闭卧式结构 . (2）电动机容量 1） 绳筒轴的输出功率 wP= 5 0 1 0 0 0 5 / 6 0 4 . 21 0 0 0 1 0 0 0Fv kW 2） 电动机输出功率dP=wP传动装置的总效率 4321 2 3 g g g g式中为从电动机到绳筒之间各传动机构和轴承的效率，由表查的滚动轴承 0.99， 蜗杆传动 0.8， 圆柱齿轮传动 0.97， 弹性联轴器 0.99， 轴 绳筒滑动 承 0.96 则 20 . 8 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 7 0 8 故 dP= wP= 4.2 5.890.708 kW (3)电动机额定功率 nts毕业设计 (论文 ) 14 查手册选取电动机的额定功率 10ed kWP (4)电动机的转速 因为是在井下工作 ,要考虑到其安全可靠性 ,所以选用防爆电机，即 BJO2系列防爆三相异步电机 ,同步转速为 750m/min,满载时转速为 720r/min. 2.3 计算传动装置总传动比和分级传动比 (1)传动装置总传动比 720 1206mwnin (2）分配各级传动比 取蜗杆传动比1 40i ， 圆柱齿轮传动比 2 3i 2.4 传动装置的运动和动力参数 (1)各轴转速 高速轴为 0轴，中间轴为 1轴，低速轴为 2轴，则 0 7 2 0 / m i nmn n r011720 1 8 / m i n40nnri 12218 6 / m i n3 rnn i (2)各轴输入功率 按电动机的额定功率计算各轴输入功率，即 0 10edP P kW1 0 2 7 . 8 4P P k W 22 1 1 7 . 4 5P P k W (3)各轴转矩 000109 5 5 0 9 5 5 0 1 3 2 . 6 4720pT N mn g1117 . 8 49 5 5 0 9 5 5 0 4 1 5 9 . 5 618pT N mn gnts毕业设计 (论文 ) 15 2227 . 4 59 5 5 0 9 5 5 0 2 3 7 1 5 . 8 33pT N mn g2.5 传动件的设计计算 2.5.1 高速级传动件设计 1. 选择蜗杆传动类型 根据 GB/T10085 1988的推荐 ,采用渐开线蜗杆 (ZI) 2. 选择材料 根据设计要求 ,并考虑到蜗杆传动传递的功率不大 ,速度 是慢速 ,故蜗杆用 45 钢 ,因需要效率高些 ,耐磨性好些 ,故蜗杆螺旋齿面要求淬火 ,硬度为 45-55HRC.蜗轮用铸锡磷青铜 ZcuSn10P1,金属模铸造 .为了节约贵重的有色金属 ,仅齿圈用青铜制造 ,二轮芯用灰铸铁 HT100铸造 . 3. 按齿面接触疲劳强度进行 设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则 ,先按齿面接触疲劳强度设计 ,再校核齿根弯曲疲劳强度 . 23 ()EHZZa K T (1)确定作用再蜗轮上的转矩 由前面计算可知 4159560T N m m g (2)确定载荷系数 K 因工作较稳定 ,故取载荷分布不均有系数 1K ;由表选取使用系数 1.15AK ;由于转速不高 ,冲击不大 ,可取动载系数 1.05VK , 则 1 . 0 5 1 1 . 0 5 1 . 2 1K 1) 确定弹性影响系数EZ因选用得式铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配 ,故 1 / 2160EZ M Pa2) 确定接触系数 Z先假设蜗杆分度圆直径1d和传动中心距 a 得比值1 / 0.35da,从图 11-18中 查得2.9Z nts毕业设计 (论文 ) 16 5)确定许用接触应力 H根据蜗轮材料为铸锡磷青铜 ZcuSn10P1,金属模铸造 ,蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从表 11-7中查得蜗轮得基本许用应力 2 6 8H M P a 应力循环次数 726 0 6 0 1 1 8 2 8 0 0 0 3 . 0 1 0hN j n L 寿命系数 77810 0 . 8 7 23 1 0HNK 则 0 . 8 7 2 2 6 8 2 3 3 . 6 1H H N HK M P a g 6)计算中心距 3 1 6 0 2 . 91 . 2 1 4 1 5 9 5 6 0 2 7 0 . 7 52 3 3 . 6 1a mm 取中心距 225a mm ,根据传动比 ,从手册中取模数 8m ,蜗杆分度圆直径1 80d mm .这时 1 / 0.355da ,从图 11-18 中可查得接触系数 2.89Z ,因为 ZZ ,因此以上计算结果可用 . 4.蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 1)蜗杆 轴向齿距 25.12aP mm ;直径系数 10q mm ;齿顶圆直径 1 96ad mm ;分度圆导程角 05.7 ;蜗杆轴向齿厚 12.56a mms . 2)蜗轮 蜗轮齿数 2 40Z ;变位系数 0x 蜗轮分度圆直径 22 8 4 0 3 2 0d m z m m 蜗轮喉圆直径 2222 3 3 6aad d h m m 蜗轮齿根圆直径 2 2 22 3 1 6 . 8ffd d h m m 蜗轮咽喉母圆半径 221 572gar a d m m 5.校核齿根弯曲疲劳强度 nts毕业设计 (论文 ) 17 2 2121 . 5 3 F F a FKT YYd d m 当量齿数 2 023340 4 0 . 2c o s c o s 5 . 7vzz 根据 2 40.2vz , 2 0x ,从图 11-19中可查得齿形系数 2 2.43FaY 螺旋角系数 0005 . 71 1 0 . 9 5 9 31 4 0 1 4 0Y 许用弯曲应力 F F FNK g 从表 11-18中查得由 ZcuSn10P1制造的蜗轮的基本许用弯曲应力 56F MPa 寿命系数 67910 0 . 6 8 5 33 1 0FNK 所以 , 3 7 . 1 7F F F N M P aKg 1 . 5 3 1 . 2 1 4 1 5 9 5 6 0 2 . 4 3 0 . 9 5 9 3 4 5 . 6 8 8 0 3 2 0 8 FF M P a 弯曲强度是满足的 . 6.精度等级公差 考虑到所设计和表面粗糙度的确定的蜗杆传动是动力传动 ,属于通用机械减速器 ,从 GB/T 10089-1988圆柱蜗杆 ,蜗轮精度中选择 8级精度 ,侧隙种类为 f,标注为8f GB/T 10089-1988.然后由有关手册查得要求的公差项目及表面粗糙度 . 7.工作图见图纸 2.5.2 低速级传动件设计 1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）选用 直 齿圆柱齿轮 2）绞车为一般工作机器，速度不高，故选用 7级精度 (GB10095-88) 3）材料选择 由表 10 1选择小齿轮材料为 40Cr（调质）硬度为 280HBS，大齿轮材料为 45钢（调质）硬度为 240HBS，两者材料硬度差为 40HBS 4） 选小齿轮齿数1 25Z ，则大齿轮齿数2 2 5 3 7 5Z 2.按齿面接触疲劳强度设计 nts毕业设计 (论文 ) 18 3211. . ( )t EtdHKT Zudu 1） 确定公式内的各计算数值 (1)试选载荷系数 1.3tK (初选 ) (2)小齿轮传递的转矩 4200000T N m m g (3)由表 10 7选齿宽系数 1d(4)由表 10 6查的材料的弹性影响因数 1 / 21 8 9 .8EZ M P a(5)由图 10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限m in 1 600Hl M P a，大齿轮接触疲劳强度极限m in 2 550Hl M P a(6)由式 10-13 计算应力循环次数 71 6 0 6 0 1 8 1 2 8 0 0 0 3 . 0 2 4 1 0hN n j L 772 3 . 0 2 4 1 0 / 3 1 . 0 0 8 1 0N (7)由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数1 0.95HNK ,2 0.98HNK (8)计算接触疲劳许用应力 取失效概 率为 1，安全系数 S 1 1 m i n 11 5 7 0H N H lH K M P aS 2 m i n 22 5 2 2 . 5H N H lH K M P aS 2） 计算 (1)计算小齿轮分度圆直径，由公式得 231 1 . 3 4 2 0 0 0 0 0 4 1 8 9 . 82 . 3 2 . . ( ) 2 2 8 . 9 1 41 3 5 2 2 . 5td m m (2)计算圆周速度 11 0 . 2 2 /6 0 1 0 0 0tdnv m s(3)计算齿宽 b 1 1 2 2 8 . 9 1 4 2 2 8 . 9 1 4dtb d m m nts毕业设计 (论文 ) 19 (4)计算齿宽与齿高 b/h 模数112 2 8 . 9 1 4 9 . 1 625ttdm m mZ 2 . 2 5 2 . 2 5 9 . 1 6 2 0 . 6th m m m / 2 2 8 . 9 1 4 / 2 0 . 6 1 1 . 1b h m m (5)计算载荷系数 K 已知使用系数 1.25AK ,根据 0.22 /v m s ,七级精度 ,由图 10-8 查得动载系数 1.01VK ;由表 10-4查得HK的计算公式 ： 2 2 31 . 1 2 0 . 1 8 ( 1 0 . 6 1 ) 1 0 . 2 3 1 0 2 2 8 . 9 1 4 1 . 4 6HK 由图 10-13查得 1.46FK ;由表 10-3 查得 1 .1HFKK; 故 1 . 2 5 1 . 1 1 . 4 6 1 . 0 1 2 . 0 3A V H HK K K K K (6)按实际载荷系数校核算得得分度圆直径 3311 / 2 2 8 . 9 1 4 2 . 0 3 / 1 . 3 2 6 5 . 5 8ttd d K K m m (7)计算模数nm112 6 5 . 5 8 1 0 . 625dm m mZ 3.按齿根弯曲强度设计 113 22 . F a S adFYYKTmZ 1) 确定计算参数 (1)计算载荷系数 1 . 2 5 1 . 0 1 1 . 7 5 1 . 1 2 . 4 3A V F FK K K K K (2)查取齿形系数和应力校正系数 由表 10-5查得 122 . 6 2 , 2 . 2 3F a F aYYnts毕业设计 (论文 ) 20 121 . 5 9 , 1 . 7 6S a S aYY(3)由图 10-20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限1 500FE M Pa,大齿轮的弯曲疲劳强度极限2 380FE M Pa; (4)由图 10-18 查得弯曲疲劳寿命系数1 0.9FNK ,2 0.93FNK (5)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4,则 1112220 . 9 5 0 0 3 2 1 . 4 31 . 40 . 9 3 3 8 0 2 5 2 . 4 31 . 4F N F EFF N F EFK M P aSK M P aS (6)计算大小齿轮的Fa SaFYY并加以比较 1112222 . 6 2 1 . 5 9 0 . 0 1 2 9 6 3 2 1 . 4 32 . 2 3 1 . 7 6 0 . 0 1 5 5 5 2 5 2 . 4 3F a S aFF a S aFYYYY大齿轮的数值大 2) 设计计算 3 2 2 . 4 3 4 1 5 9 5 6 0 0 . 0 1 5 5 5 7 . 9 525m m m 对比计算结果 ,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数 ,取 8.0m mm ,已可满足弯曲强度 .但为了同时 满足接触疲劳强度 ,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径1 2 2 8 .9 1 4d m m来计算应有的齿数 ,于是由 11 2 2 8 . 9 1 4 298dZ m 取122 9 , 2 9 3 8 7ZZ 则4.几何尺寸计算 1)计算中心距 12() ( 2 9 8 7 ) 8 46422Z Z ma m m 2)计算大小齿轮的分度圆直径 nts毕业设计 (论文 ) 21 11222 9 8 2328 7 8 696Zmd m mZmd m m 3)计算齿轮宽度 1 1 2 3 2 2 3 2db d m m 圆整后取2 232B mm,1 237B mm4)验算： tF=112Td = 2 4 1 5 9 5 6 0 3 5 8 5 8 . 3232 N 1 . 2 5 3 5 8 5 8 . 3 1 9 3 . 2232AtKF MPb 所以合适 5)结构设计 2.6 轴的设计计算 2.6.1 高速轴设计 (蜗杆轴 ) (1)轴的材料选择 选用 45号钢 ,调 质 . (2)求作用在蜗杆上的力 已知 : 0 10P KW , 0 7 2 0 / m inn r , 132640T N m m g ,蜗杆分度圆直径 80d mm . 所以 , 圆周力 112 2 1 3 2 6 4 0 331680t TFNd 轴向力 222 2 4 1 5 9 5 6 0 25997320aTd 径向力 2022 2 4 1 5 9 5 6 0t a n t a n 2 0 9 4 6 2320rTFNd (3)初步确定轴的最小直径 根据表 15-3,取 0 110A ,于是得 nts毕业设计 (论文 ) 22 0 3300m i n101 1 0 2 6 . 4720dPA m mn 最小直径处是安装联轴器得直径 1d ,为使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应 ,故需同时选联轴器的型号 . 联轴器的计算转矩 0ca AT KT ,查表 14-1,取 1.3AK ,则 0 1 . 3 1 3 2 6 4 0 2 2 5 4 8 8AcaT K T N m m g 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件 ,查标准 GB/T5014-1985,选用 TL6型弹性套柱销联轴器 ,公称转矩 250N mmg ,许用转速 3800r/min.半联轴器孔 径为32mm,故取轴径 1d 32mm ;半联轴器长度 L=82mm。 (4)结构设计 1)拟定轴上零件的转配方案 见图纸 2)根据轴上定位要求确定各段直径和长度 (a)为满足半联轴器的定位要求 ,第一段轴右端需制出一轴肩 ,故取第二段轴径2d 40mm .左端用轴端挡圈定位 ,取轴端挡圈直径 D=35mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度 1 82L mm ,毂第一段轴的长度应比 1L 略短一些 ,现取 1 80mml .根据2d 40mm ,取 3 46mmd (b)初步选择滚动轴承 .因轴承同时承受径向力和轴向力 ,故选用角接触球轴承 .参照工作要求 ,从 手册中选用 7310B 型角接触球轴承 ,(应角接触球轴承都使成对使用 , 所 以 此 处 选用 一 对 ), 尺寸 110D mm , 27B mm , 50d mm , 所以84 50mmdd 右端滚动轴承采用轴肩定位 ,由手册查得定位轴肩高度 h=5mm,因此取5 60mmd (c)由前面设计可知蜗 轮 分度圆直径 ,所以 6 320mml (d)角接触球轴承都有挡油环 ,故取 4 35mml , 8 35mml nts毕业设计 (论文 ) 23 (e)轴左端轴承端盖的宽度为 55mm(由设计而定 ).根据轴承端盖装拆及便于对轴承添加润滑油 ,所以取 2 40mml (f)角接触轴承左端用螺母来轴向紧固 ,所以取 3 20mml (g)取 5740mmll 3)轴上零件周向定位 联轴器与轴的周向定位采用平键联接 ,按 1d 32mm 由手册查得平键截面尺寸87b h mm ,键槽用槽铣刀加工 ,长度为 70mm 4)确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为 02 45 ,各轴肩处的圆角半径见图纸 . (5)求轴上的载荷 首先根据轴的结构图作出轴的计算简图 .在确定轴承的支点位置时 ,应从手册中查取 a 值 .因此 ,作为简支梁的轴的支承跨距为 435mm.根据轴的计算简图作出轴的弯距图和扭距图 现将计算出的截面 C处的 ,HVM M M 的值列于下面 : 水平面支反力 1 1758HN NF 2 1758HN NF 垂直面支反力 1 4831HV NF 2 14293HV NF 水平面弯距 1 382365H N m mM g 2 382365H N m mM g 垂直面弯距 1 1100000V N m mM g 2 3100000V N m mM g 总弯距 1 1200000 N m mM g 2 3120000 N m mM g 扭距 132640T N m m g 下图所示为高速轴的水平面弯 矩 图 ,垂直面弯 矩 图 ,合成弯 矩 图以及扭 矩 图 . 从轴的结构图以及弯距图和扭距图中可以看出 C是轴的危险截面 . nts毕业设计 (论文 ) 24 R Axd . 水 平 面 弯 矩 （ k g m）e . 垂 直 面 弯 矩 （ k g m）f . 合 成 弯 矩 图 （ k g m）g . 扭 矩 图 （ k g m）a . 受 力 简 图b . 水 平 面 受 力 （ k g ）c . 垂 直 面 受 力 ( k g )oYXZAR AyC BF aF rF tR BxR ByF tR Ax R BxF aF rR Ay R By(6)按弯曲合成应力校核轴的强度 进行校核时 ,通常只校核轴上承受最大弯距和扭距的截面的强度 .取 0.6 ,轴的计算应力为 21 () 3 5 . 3caMT M P aW 之前选定轴的材料为 45 号钢 ,调质处理 .由表 15-1 查得 1 6 0M Pa .因nts毕业设计 (论文 ) 25 ca ,故安全 . 2.6.2 中间轴的设计 (蜗轮齿轮轴 ) (1)轴的材料选择 选用 45号钢 ,调质 . (2)求作用在蜗轮和齿轮上的力 已知 : 1 7.84kWP , 1 18 / minnr , 1 4159560T N m m g,小齿轮分度圆直径1 232mmd 作用在蜗轮上的力 : 1 25997t N m mF g 1 3316aF N m m g 01 t a n 2 5 9 9 7 t a n 2 0 9 4 6 2tr NFF g 作用在小齿轮上的力 : 11