斜井矿车轨道运输双向碟簧制动式矿车设计【附赠CAD图纸】

附赠有CAD图纸,领取加Q 197216396 或 11970985斜井矿车轨道运输双向碟簧制动式矿车设计Inclined rail transport disc spring brake tramcar bidirectional type mine car design 附赠有CAD图纸,领取加Q 197216396 或 11970985摘要斜井矿山轨道运输大量运用于广大矿山开采中，是煤矿、金属矿等运输的主要手段之一。在斜井运输的过程中存在着由于短绳、短链或短销等因素而引起的矿车跑车事故，致使安全生产事故经常发生。对于斜井防跑车的研究，国内外学者做了大量的研究，目前常用的防跑车装置具有以下两种形式，一种是在矿井中通过红外线传感器检测矿车的运行速度，一但发现失速情况利用挡车网或者挡车栏阻挡矿车。这种方式不足之处在于：拦截装置重量较大，现场安装搬运及维修不便，难于普及使用；拦截装置只能一次性使用，既浪费材料，又破坏了矿井生产的连续性，处理事故费时又费力。另一种是在矿车上安装电子检测设备，采用制动爪或抱轨机构对矿车制动。这种方式的缺陷在于：设备调试、维护程序复杂等，设备中所使用的电子产品抗尘、抗腐蚀性能差，经长时间使用后电子产品性能不稳定，有时还会在关键时刻失灵、失效或者误动作；这不仅增加矿山成本，而且还达不到100的拦截效果。为解决上述问题，设计了一种碟簧制动式矿车，即双向碟簧制动式矿车，本矿车在斜巷中变坡点向下任何一点由于断绳、脱钩等造成跑车事故时主动制动，平巷使用时也可通过开关机构关闭制动装置，适用范围广，同时结构简单，成本低，安装维护维修也大大方便。关键词 斜井；碟簧式；防跑车 AbstractInclined mine railway transport used in a large number of large mines, is one of the main means transportation of coal and metal ore. In the inclined tunnel transportation process exists due to the short rope, chain scission or broken pin and other reasons caused by the car or car train derailing accident. The accident often happened.For inclined anti car research, domestic and foreign scholars do a lot of research, the current commonly used anti sliding device has the following two kinds of forms, one is through the running speed of the sensor for the detection of car in the mine, once found stall using Scotch or scotch bar stop harvesters. The shortcomings of this approach is that intercepting device weight is larger, on-site installation and handling, and the maintenance is inconvenient, difficult to promote the use of; interception device can be used only once, it is a waste of materials and the destruction of the continuity of mine production, processing accident time-consuming and laborious.Another is the installation of electronic testing equipment in the mine, the brake claw or rail holding mechanism for car brake. Is the defect of this way: equipment debugging and maintenance procedures are complicated and complex, the equipment used in the electronic products anti dust, anti corrosion performance is poor, after long time use electronic product performance instability, sometimes at the crucial moment of failure, failure or malfunction; what is more, an inclined to multi phase intercept in order to achieve the ideal effect, which not only increase the cost of mines, but has not yet reached the interception effect of 100%.A disc spring brake tramcar is designed to solve the above problem, i.e.the Bi disc spring brake tramcar. The car in inclined roadway variable slope down any due to the broken rope hook displacement and car accident caused the active braking, and has the advantages of simple structure, low cost, installation and maintenance very convenient. Drift use can also be braking device is turned off by a switch mechanism, applicable range wide, and has the advantages of simple structure, low cost, installation maintenance is also convenient.Keywords inclined shaft Disc spring Anti carII附赠有CAD图纸,领取加Q 197216396 或 11970985目 录摘要IAbstractII1 绪论11.1概述11.2 双向向碟簧制动式斜井矿车的构成与工作原理11.2.1斜井制动装置的构成11.2.2斜井制动装置的工作原理12 防跑车的机构组成82.1防跑车制动装置82.1.1防跑车组成及制动83 防跑车的设计和计算93.1 齿轮传动失效形式及设计准则93.2.齿轮的材料及其选择原则93.3齿轮传动设计参数的选择103.3.1齿轮传动受力分析123.3.2齿轮传动强度计算133.3.3齿轮传动的润滑144滑动轴承的选择和计算154.1 滑动轴承的主要结构形式154.2滑动轴承和轴瓦的材料的选择174.2.1滑动轴承的失效形式174.2.2 滑动轴承的材料174.2.3滑动轴承轴瓦的结构184.3滑动轴承的设计计算184.4滑动轴承润滑剂的选用195 碟形弹簧215.1蝶型弹簧的结构215.2碟簧的主要特点与应用215.3碟形弹簧的材料225.4碟簧的载荷变形计算225.4.1碟形弹簧的特性曲线245.4.2 碟形弹簧的强度和许用应力24结论25致谢26参考文献27301 绪论1.1 概述当下，斜井运输在矿山运输中所占的比重越来越大,也是煤矿生产的重要组成部分，高效的运输系统对于煤矿生产安全具有重大意义。而令人担忧的是，当下的斜井矿车因短绳、短销而导致跑车现象越来约多，这对矿山生产安全产生了很大的影响。跑车现象一旦发生，就可能造成设备损坏，斜井运输中断，造成经济损失，更会对职员的人身安全构成威胁。斜井防跑车装置是斜井运输必不可少的安全设备之一，而当前的防跑装置的缺点:拦截装置重量较大，现场安装搬运及维修不便，难于普及使用。这不仅增加矿山成本，而且还达不到100的拦截效果。在发生跑车现象时，不能及时主动制动，太过被动，远远不能从根本上解决跑车事故。对于上面提到的这些问题，对矿井的安全生产产生了及其恶劣的影响，同时导致职工的人身安全不能得到保障，重大安全事故时常发生。所以呢，研究制造出一种新型、实用、安全、可靠的斜井制动装置成为当前首要问题。为了解决上述问题，本次设计出了碟簧制动式矿车，即双向碟簧制动式矿车，本矿车在斜井轨道中变坡点向下任何一点由于断绳、脱钩等造成跑车事故时主动制动，平巷使用时也可通过开关机构关闭制动装置，适用范围广，同时结构简单，成本低，安装维护维修也大大方便。1.2 双向向碟簧制动式斜井矿车的构成与工作原理1.2.1斜井制动装置的构成双向碟簧制动式矿车，其中制动防跑车装置包括与前后节矿车相连的拉杆，拉杆穿过联接机架上安装孔并可滑动，拉杆另一端通过销轴与连杆铰接，连杆的另一端通过销轴与摇杆铰接，摇杆与摇杆轴通过键相连，摇杆轴通过轴承安装在机架上；摇杆轴的两端分别连接一个齿轮副，齿轮副中下端的齿轮内侧具有多线内螺纹并与制动轴的外螺纹相互配合，且两侧的螺纹副旋向相反；与制动轴固结的制动组件与制动组件上支撑套构成滑动联接；设在制动组件内的碟簧组一端与本身接触，另一端与支撑套内的中隔板相接触；齿轮副中下端的齿轮两端与支撑套通过轴承相连。1.2.2斜井制动装置的工作原理双向碟簧制动式矿车，包括制动防跑车装置，所述装置对称地安装在矿车前后两端的联接机架2上（如图1所示），箭头方向为矿车的前进方向，制动防跑车装置包括与前节矿车或者后节矿车相连的拉杆1，拉杆1穿过联接机架2上的安装孔并可在联接机架2内滑动，拉杆1的另一端通过销轴5与连杆4铰接，连杆4的另一端通过销轴5与摇杆6铰接，摇杆6与摇杆轴7通过键相连，摇杆轴7通过轴承安装在联接机架2上；摇杆轴7的两端分别连接一个齿轮副，齿轮副中下端的齿轮内侧具有多线内螺纹并与制动组件23中的制动轴的外螺纹相互配合，且两侧的螺纹副旋向相反；制动轴上套装有游动碟簧支架14（如图3所示）；游动碟簧支架下端具有两个对称设置的支撑套14-1，支撑套中间具有带孔中隔板14-1-2，另一端具有端板14-1-3；制动组件23设在支撑套15-1内并与其滑动联接；设在支撑套15-1内的碟簧组13一端与制动组件23相接触，另一端与支撑套内的中隔板14-1-2相接触。图1斜井双向碟簧制动式在矿车上总体布置图图2制动装置示意图1、拉杆 2、连接机架 3、挡块 4、连杆 5、销轴 6、摇杆 7、摇杆轴 8、扇形齿轮9、小圆柱齿轮 16、拔杆 17、偏心轮 18、偏心轴图314、游动碟簧支架 14-1-1、花键孔 14-1-2、中隔板 14-1-3、端板一旦发生绞车牵引钢丝绳断绳或者脱钩的情况，矿车前或后的连接部分便失去了牵引力，拉杆在联接机架的安装孔中滑动，拉杆带动连杆、摇杆失去约束力，由于多线螺旋机构反行程不自锁，通过齿轮副与制动轴之间的螺旋传动系统，使得游动碟簧支架中的蝶形弹簧失去约束力，蝶形弹簧在弹簧力的作用下，推动两端的制动组件与制动轨道接触，通过制动组件（如图4所示）与制动轨道之间的摩擦力，将跑车矿车制动在制动轨道上（如图5所示）。图4制动组件放大图23-1、花键轴 23-2-、耐磨滑块 23-3、制动轴 图5制动轨道 如图2所示，齿轮副包括一个扇形齿轮8和一个带内螺纹的小圆柱齿轮9，扇形齿轮与摇杆轴通过键相连，扇形齿轮与小圆柱齿轮相啮合。由于扇形齿轮的力臂较长，因此扇形齿轮与小圆柱齿轮所组成的齿轮副在制动或者拉动状态下更容易传递动力。如图6所示，所述的小圆柱齿轮的一端通过安装在支撑套上的推力轴承支承，另一端通过套装在盲轴上的向心轴承支承，所述盲轴通过螺栓固定在支撑套的端板上；推力轴承套装在制动轴上，且盲轴距离制动轴的轴端具有移动间隙。小圆柱齿轮通过上述结构支承在游动碟簧支架上，拉杆将动力依次通过连杆、摇杆、扇形齿轮、小圆柱齿轮传递给制动轴，制动轴带动制动组件克服碟簧的弹性力向远离制动轨道方向移动。 图6 2、连接机架 9、小圆柱齿轮 14、游动碟簧支架 15、限位板 23-3、制动轴制动组件包括开有盲孔的花键轴以及固定在轴端的耐磨滑块和与花键轴固结的制动轴，碟簧组安装在花键轴的盲孔内，制动时耐磨滑块与制动轨道相互接触；支撑套的一端具有花键孔，花键轴与花键孔构成花键移动副。花键移动副较其他线性动联接，导向性更优；上述耐磨滑块可以采用滑动轴承、轴瓦的结构，保证摩擦制动性能。使矿车及时的制动。如图7所示联接机架的左右两端开有螺孔并通过螺栓各连接一个开有两个长圆孔的限位板，所述游动碟簧支架上端的两侧与限位板之间具有移动间隙。游动碟簧支架可以沿着垂直于轨道前进方向的平行于轨道上平面的方向游动，在该方向上游动的间隙由限位板控制。由于中间轨道在安装过程中存在偏差，造成两边蝶形弹簧伸长不同，摩擦力不同，所以为了使两边碟簧伸长尽可能相同，游动碟簧支架可以在垂直于轨道的方向游动35mm。图71、拉杆；2、联接机架； 3、挡块； 4、连杆； 5、销轴； 6、摇杆； 7、摇杆轴； 8、扇型齿轮； 9、小圆柱齿轮；10、盲轴；11、向心轴承；12、推力轴承； 13、碟簧组；14、游动碟簧支架；14-1、支撑套；14-1-1、花键孔；14-1-2、中隔板；14-1-3端板；15、限位板；16、拨杆；17、偏心轮；18、偏心轴；19、定位销；20、螺钉；21、弹簧；22、钢球；23、制动组件；23-1、花键轴；23-2、耐磨滑块；23-3、制动轴；25、制动轨道。如图2所示，联接机架内侧的拉杆上固定有挡块。矿车牵引过程中，拉杆通过中间传动部件将制动组件牵引离开制动轨道，使得制动轨道与制动组件之间产生一个间隙，该间隙的大小取决于拉杆上的挡块与联接机架之间的距离。如图8和图2所示，本装置还具有开关机构，开关机构包括偏心轮、偏心轴和拨杆，偏心轴穿过联接机架上的安装孔并通过键与偏心轮相连，偏心轴与拨杆通过键相连，拨杆带动偏心轮及偏心轴围绕机架的孔旋转，偏心轮与摇杆在关闭开启制动防跑车装置时相接触。当矿车在水平巷道运输过程中，不希望制动装置工作，可以通过开关机构将制动装置关闭，拨杆通过偏心轴带动偏心轮旋转，偏心轮通过挤压摇杆，一方面可以使拉杆上挡块与机架接触，拉杆上的牵引力通过挡块作用到矿车联接机架上，另一方面通过齿轮副、螺旋副带动制动组件远离制动轨道。图8如图9所示，拨杆的一端开有固定孔，联接机架上开有两个对称的定位孔，定位销穿过拨杆上的固定孔将其固定在联接机架的定位孔上；定位销与拨杆动联接，定位销的销轴上开有两个环形槽，拨杆的侧面开有螺纹孔，螺钉的一端通过弹簧连接一个钢球，螺钉安装在螺纹孔内，且钢球与其中一个环形槽相互配啮合。 图9将定位销从联接机架上定位孔外拔，由于弹簧的弹性力，钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合将定位销固定，此时拨杆不受约束；然后转动拨杆180并将定位销插入另一个对称的定位孔上。钢球与定位销上的另一圈环形孔啮合可以防止定位销丢失。工作过程：如图7所示，图示位置处于制动状态（即矿车通过前后制动组件与在斜井轨道中部铺设的制动轨道的摩擦力，将矿车组制动在轨道上），开关机构处于如图2、8所示的关闭状态。当前部矿车将牵引力传递到拉杆1上时，拉杆1相对于联接机架2向矿车前进方向运动，并通过销轴5将牵引力传递到连杆4，连杆4通过销轴5将力量传递到摇杆6，如图2所示，带动摇杆6顺时针转动，摇杆6通过摇杆轴7带动扇形齿轮8顺时针转动，内螺纹小圆柱齿轮9逆时针旋转。图7中，右侧的制动轴23-3与小圆柱齿轮9的螺纹副为左旋，左侧的制动轴23-3与小圆柱齿轮9的螺纹副为右旋，制动组件23与游动碟簧支架15之间是移动花键联接，当小圆柱齿轮9逆时针旋转时，左侧制动轴带动制动组件在沿着花键孔中向左远离制动轨道运动，右侧制动轴带动制动组件在沿着花键孔中向右远离制动轨道运动，碟簧组13处于压缩状态，从而使制动组件23离开制动轨道25，使得制动轨道与制动组件之间产生一个间隙，该间隙的大小取决于拉杆1上挡块3与联接机架2之间的距离。当前部矿车突然失去牵引力时，由于碟簧的弹性恢复力，碟簧组13推动制动组件23压紧在制动轨道25上，通过制动组件上的耐磨块23-2与制动轨道25之间的摩擦力，实现矿车制动。由于多线螺旋机构正反行程都不自锁，因此制动组件23带动制动轴23-3直线移动并通过螺旋副带动小圆柱齿轮9反向旋转，小圆柱齿轮9与扇形齿轮8啮合并将力通过摇杆6、连杆4，最终带动拉杆1运动，其结果是拉近了两节矿车之间的距离，由于此时整个矿车组没有外来牵引力，是通过拉杆拉力使矿车相互拉近，所以在设计计算时，拉杆拉力的大小要适当。这是矿车前部的工作过程，矿车后部的工作过程与上述过程类似。当矿车在水平轨道运输过程中，可以通过开关机构将制动装置关闭。如图9所示，将定位销19，从机架2上定位孔外拔，钢球22与定位销19上的另一圈环形孔啮合，将定位销定位，此时，钥匙拨杆16不受约束。如图8所示，顺时针180转动拨杆16，拨杆16通过键带动偏心轴18转动，偏心轴18通过键带动偏心轮180转动（如图2），偏心轮17通过挤压摇杆6，其结果是一方面拉杆1上挡块3与机架2接触，拉杆上的牵引力通过挡块3直接作用到矿车联接部分机架上，另一方面通过扇形齿轮副、螺旋副带动制动组件23脱离制动轨道。2 防跑车的机构组成2.1防跑车制动装置制动系统1、拉杆 2、连接机架 3、挡块 4、连杆 5、销轴 6、摇杆 7、摇杆轴 8、扇形齿轮9、小圆柱齿轮 16、拔杆 17、偏心轮 18、偏心轴2.1.1防跑车组成及制动双向碟簧制动式矿车，包括制动防跑车装置，所述装置对称地安装在矿车前后两端的联接机架2上，箭头方向为矿车的前进方向，制动防跑车装置包括与前节矿车或者后节矿车相连的拉杆1，拉杆1穿过联接机架2上的安装孔并可在联接机架2内滑动，拉杆1的另一端通过销轴5与连杆4铰接，连杆4的另一端通过销轴5与摇杆6铰接，摇杆6与摇杆轴7通过键相连，摇杆轴7通过轴承安装在联接机架2上；摇杆轴7的两端分别连接一个齿轮副，齿轮副中下端的齿轮内侧具有多线内螺纹并与制动组件23中的制动轴的外螺纹相互配合，且两侧的螺纹副旋向相反；制动轴上套装有游动碟簧支架14；游动碟簧支架下端具有两个对称设置的支撑套14-1，支撑套中间具有带孔中隔板14-1-2，另一端具有端板14-1-3；制动组件23设在支撑套15-1内并与其滑动联接；设在支撑套15-1内的碟簧组13一端与制动组件23相接触，另一端与支撑套内的中隔板14-1-2相接触。一旦发生绞车牵引钢丝绳断绳或者脱钩的情况，矿车前或后的连接部分便失去了牵引力，拉杆在联接机架的安装孔中滑动，拉杆带动连杆、摇杆失去约束力，由于多线螺旋机构反行程不自锁，通过齿轮副与制动轴之间的螺旋传动系统，使得游动碟簧支架中的蝶形弹簧失去约束力，蝶形弹簧在弹簧力的作用下，推动两端的制动组件与制动轨道接触，通过制动组件与制动轨道之间的摩擦力，将跑车矿车制动在制动轨道上。3 防跑车的设计和计算3.1 齿轮传动失效形式及设计准则1.失效形式齿轮传动可能的失效形式是：轮齿齿折断，齿面磨损，齿面疲劳点蚀，轮齿齿面胶合，齿面塑性变形。主要的失效形式是齿轮折断及齿面疲劳点蚀。2.设计准则闭式齿轮传动的设计准则如下：1）中、轻载荷闭式软齿面齿轮的设计准则：按接触疲劳强度设计，按弯曲疲劳强度校核。2）齿面硬度很大（一般指硬度齿面、齿芯又较低或者材质教脆）的齿轮的设计准则：按齿根弯曲疲劳强度设计，按齿面接触疲劳强度校核。3）大功率闭式齿轮传动的设计准则：当输入功率超过75kw时，须做热平衡计算。3.2.齿轮的材料及其选择原则材料的机械性能包含强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表示出来的特性。齿轮在啮合合齿面接触处有接触应力，齿根根部有最大弯曲应力，可能会产生齿面或齿体强度失效。齿面各点豆会都有相对话滑动，都产生磨损。齿轮主要的失效形式式有齿面点蚀、齿面胶合和齿面塑性变形及轮齿断等。因此药求齿轮材料很高的弯曲疲劳强度和接触触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，心部要有一定的强度和韧性。材料的工艺性能是指材料本身要能够够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等，因此轩材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，所以在满足零件机械性能的前提下可以选择。从金属资源和供应情况来看，应该尽可能减少进口量和贵材料的使用量。3.3齿轮传动设计参数的选择1.压力角的选择由机械设计可知，增大压力角，齿轮的齿厚及节点处的齿廓曲率半径碎纸增加，有利于提高齿轮传动的弯曲强度及接触强度。我国对一般用途的齿轮传动规定的压力角为=20。为增强航空有齿轮传动的弯曲强度及接触强度，我国航空齿轮传动标准还规定了=25的标准压力角。但增大压力角并不一定都对传动有利。对与重合合度接近2的高速齿轮传动，提倡采用齿顶高系数为11.2，压力角为1618的齿轮，这样做可增加齿轮的柔性，降低噪音和动载荷。2齿数z的选择在保证接触强度的前提下，保持齿轮传动的中心距不变，增加齿数，除能使重合度增加，有利于改善齿轮传动的平稳性外，还可减小模数，降低齿高，因而减少金属切削量，节省制造费用。另外，降低齿高还能减小滑动速度，减少磨损及减小胶合的可能性。但模数小了，齿厚随之减薄，则要降低齿轮的弯曲强度。不过在一定的齿数范围内，尤其是当承载能力主要取决于齿面接触强度时，以齿数多一些为好。闭式齿轮传动一般转速较高，为了提高传动的平稳性，减小冲击振动，以齿数多一些为好，小一些为好，小齿轮的齿数可取为z1=2040。开式（半开式）齿轮传动，由于轮齿主要为磨损失效，为使齿轮不致过小，故小齿轮不亦选用过多的齿数，一般可取z1=1720。为使齿轮免于根切，对于=20 的标准支持圆柱齿轮，应取z117。Z2=uz1。表10-5弹性影响系数ZE3.齿宽系数d的选择由齿轮的强度公式可知，轮齿预宽，承载能力也预高，因此轮齿不宜过窄；但增大齿宽优惠使齿面上的载荷分布更取向不均匀，所以齿宽系数应取得适合。【濮良贵 陈国定 吴立言，机械设计，高等教育出版社，2000（第九版）】圆柱齿轮的齿宽的d荐用值列于下表。3.3.1齿轮传动受力分析1. 直齿圆柱齿轮传动受力分析当齿轮的齿廓在节点p接触时，受力如图2-1所示，在忽略摩擦力时可将啮合线作用在齿面上的法向力分解为两个互相垂直的分力：与节圆相切的圆周力Ft和指向轮心的径向力F。 图2-1 直齿圆柱齿轮传动受力分析图（1）计算公式圆周力：Ft=2T1/d1径向力：Fr=Fttan法向力：Fn=Ft/cos式中 T1-小齿轮上的扭矩（Nmm）；T1=9.55；n1-小齿轮的转速（r/min）；d1-小齿轮分度圆直径（mm）；-压力角，标准齿轮=20。（2）力的方向1）圆周力Ft的方向。过啮合点在主动轮上与运动相反，在从动轮上与运动方向相同，主动轮与从动轮的圆周力互为作用力，Ft1=-Ft2。2）径向力Fr的方向。过啮合点分别指向各自的轮心，主动轮与从动轮的径向力互为作用力与反作用力，即Fr1=-Fr2。3.3.2齿轮传动强度计算1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用直齿圆柱齿轮传动，压力角为20，7级精度（2）材料选择。由表10-1，选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），齿面硬度240HBS。（3）选小齿轮齿数Z1=24，大齿轮齿数Z2=uz1=3.224=76.8，取77。2.按齿面接触疲劳强度计算（1）由式（10-11）试算小齿轮分度圆直径，即d1 32KHtT1d u+1uZHZEZH2 1)确定公式中的各参数值试选KHt=1.3。计算小齿轮传动的扭矩T1=9.55106p/n1=9.948104Nmm。由表10-7选取齿宽系数d=1。由图10-20查得区域系数ZH=2.5。由表10-5查得材料的弹性影响系数ZE=189.8MPa12。由公式（10-9）计算接触疲劳强度用重合度系数Z。a1=arccosz1cos/z1+2ha=29.841a2=arccosz2cos/z2+2ha=23.666 = z1tana1-tan+tana2-tan /2=1.711Z= 4-3 =0.873计算接触疲劳许用应力H。由图10-25d查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为Hlim1=600MPa、Hlim2=550MPa。由式（10-15）计算应力循环次数：N1=60n1jLh=4.147109N2=N1/u=1.293109由图10-23查取接触疲劳寿命系数KHN1=0.90，KHN2=0.95。取失效概率为1%、安全系数S=1，由式（10-14）得H1=KHN1 Hlim1 S=540MPaH2=KHN2 Hlim2 S=523MPa取H1 和H2中间较小的作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即H= H2=523MPa3按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由式（10-7）试算模数，即mt32Kft T1YdZ2YFaYSaF =1.719mm（2）调整齿轮模数1)计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度v。d1=mtz1=41.259mmv=d1n1601000=2.07m/s齿宽b。b=dd1=41.259mm宽高比b/h。h=2ha*+c*mt=3.868mmb/h=10.673.3.3齿轮传动的润滑齿轮在传动时，相啮合的齿间有相对滑动，因此就要发生摩擦和磨损，增加动力消耗，降低传动效率。特别是高速传动，就更应该考虑齿轮的润滑。齿轮啮合面间加注润滑剂，可以避免金属直接接触，减少摩擦损失，还可以散热防锈蚀。润滑剂不但能降低摩擦，提高传动效率，还有减震、降低噪音、散热的作用，润滑油是齿轮传动装置的血液。因此，对齿轮传动进行适当的润滑，可以有利于齿轮的工作，保证运转正常及延长使用寿命。（1） 润滑剂的选择齿轮传动常用的润滑剂为润滑油或者润滑脂。所用的润滑油或者润滑脂的牌号按表10-8选取；润滑油的粘度按表10-9选取。 表10-9 表10-84滑动轴承的选择和计算4.1 滑动轴承的主要结构形式装有轴瓦或轴套的起支律轴与轴上零件作用壳体称为m动轴承座:滑动轴承中与支承轴颈(以下简称轴颈)相配的圆筒形整休零件称为轴套，与轴颈相配的对开式零件就是轴瓦。常用的径向滑动轴承有以下儿种结构形式。（1）整体式径向滑动轴承.整体式径向滑动轴承的结构形式如图12-1所示，它是由轴承座和滑动轴承座和由减摩材料制成的整体轴套组成。轴承座上面安装润滑油杯的螺纹孔。在轴套上开有油孔，并在轴套的内表面开有油槽。这种轴承的有点事结构简单，成本低廉。图12-1 整体式径向滑动轴承(2)对开式径向滑动轴承对开式径向滑动轴承的结构形式如图12-2所示。对开式滑动轴承由轴承盖、轴承座、上轴瓦、下轴瓦和连接螺栓等组成，轴承座是轴承的革础部分.用螺栓固定于机架上:轴承盖与轴承座的结合面呈台阶形式.以保证两者定位可靠.并防iF横向错动。轴承盖与轴承座采用探栓连接.并仄紧上、下轴瓦。通过轴承盖上连接的润滑装界.可将润浴油经油孔愉送到轴颈表面。在轴承盖与轴承座之间一般留有5mm左右的间隙.并在上、下抽瓦的对开面处垫人适址的调整垫片，当轴瓦肺损后可根据其脾损程度.更换一些调整垫片.使轴颈与轴瓦之间仍能保持要求的间隙。轴瓦的两端通常带有凸缘，以防止在轴承座中发生轴向移动;一般用销钉或紧定螺钉固定，以防止其周向转动。为了将润淤油引人和分布到轴承的整个作表面.轴瓦上加工有油孔，并在内表面上开有油抽。图12-24.2滑动轴承和轴瓦的材料的选择由于该防跑车制动装置，制动系统采用滑动轴承、瓦轴的结构，保证摩擦制动性能。所以对材料的需求很高，需要对轴承、瓦轴的材料进行合适的选择。4.2.1滑动轴承的失效形式1.滑动磨损：硬质颗粒磨料研磨轴和轴承表面；2.刮伤：轴表面硬轮廓峰顶刮削轴承；3.咬粘（胶合）：温升+压力+油膜破裂焊接；4.疲劳剥落：载荷反复作用疲劳裂纹扩展剥落；5.腐蚀：润滑剂氧化酸性物质腐蚀。4.2.2 滑动轴承的材料对于特殊条件下工作的轴承材料，依其特定的要求还应具有与其条件相适应的特殊性能，例如：耐高温、耐低温、耐腐蚀、防辐照、防磁等特性。滚动轴承对材料的基本性能要求取决于轴承的工作特性。一般而言，轴承用钢应具有以下的性能：1.高的接触疲劳强度。2.高的耐磨性。3.高的弹性极限和屈服强度。4.高而均匀的硬度。5.一定的冲击韧度。6.好的尺寸稳定性。7.良好的缓蚀性能。8.有良好的工艺性能。良好的储备润滑油的功能；良好的磨合性；良好的导热性和耐蚀性；良好的工艺性能，使之制造容易，价格便宜。在设计轴承时，一般按如下原则来选择轴承材料。一根据轴承的工作条件选择 1工作温度 常温下工作的轴承，采用铬轴承钢。工作温度高于150低于250也采用铬轴承钢，但要经过特殊的热处理（需200或300回火）。 2承受冲击载荷的大小 承受强大冲击载荷的轴承，一般不采用铬轴承钢，大多数采用优质渗碳结构钢、耐冲击工具钢或调质结构钢。3接触介质 在有腐蚀性的介质中使用的轴承必须采用具有良好耐腐蚀性的耐蚀钢或合金钢制造。二根据轴承的结构类型选择轴承零件结构较复杂，如外圈带安装挡边，而且承受较高的冲击载荷时，宜采用加工性能良好的渗碳钢；冲压滚针轴承外圈可采用08和10低碳钢（塑性好，适于冷冲压加工）；摆动机构或操纵机构上使用的关节轴承，可采用具有优良的冷塑性变形性能的GCr15、9Cr18、9Cr8Mo以及合金结构钢冷挤压成型。三根据轴承疲劳寿命和可靠性要求选择轴承疲劳寿命和可靠性，在一定程度上取决于钢的纯洁度和组织均匀性。对于一般使用场合，多使用酸性平炉或碱性电炉冶炼的普通轴承钢。随着冶炼方法的不断改进，产生了电流重熔、真空冶炼、电子束炉冶炼等新的冶炼方式，由上述方式炼成的轴承钢制成的轴承，其寿命也相应得到提高。适用于疲劳寿命和可靠性有特殊要求的轴承，如铁路车辆轴箱轴承、航空发动机主轴轴承和导航系统轴承等。此外，在选择钢种时还应综合考虑钢的加工性能、货源供给及国内资源情况等。4.2.3滑动轴承轴瓦的结构瓦轴是滑动轴承中的重要零件。瓦轴应具有一定的强度和刚度，在轴承中定位可靠，便于输送润滑剂，容易散热，并且装拆、调整方便。为此，轴瓦应在外形、定位、油槽开设和配合等方面采用不同的形式以适应不同的工作形式。轴瓦在轴承上，直接与轴相接触的部分，承受载荷并且与轴具有相对运动。为减少摩擦，磨损对轴瓦材料提出各种要求，要求摩擦副间摩擦系数小，耐磨 。4.3滑动轴承的设计计算设计时，通常是已知轴承所受径向载荷F（单位为N）、轴锦转速n（单位为r/min）及轴径直径d（单位为mm），然后进行一下验算。1. 验算轴承的平均压力p（单位为MPa）P=FdBP式中：B轴承宽度，mm（根据宽进比B/d确定）；P轴瓦材料的需用应力，MPa，其值见表12-2.2.严选轴承的pv（单位为MPam/s）轴承的发热量与其面积上的摩擦功耗fpv成正比，限制pv值就是限制轴承的升温。Pv=FBddn60*1000=Fn19100BPv式中：v轴径圆周速度，即滑动速度，m/s；Pv轴承材料的pv需用值，MPam/s，其值见表12-23.验证滑动速度v（单位为m/s）vV式中：V为需用滑动速度，m/s，其值见表12-2。对于p和pv的验算均合格的轴承，由于滑动速度过高，也会加速磨损而使轴承报废。这是因为p只是平均压力，实际上，在轴承发生弯曲或者不同心的引起的一系列误差级震动的影响下，轴承边缘可能产生想当高的压力，因而局部区域的pv值还会超过许用值。表12-24.4滑动轴承润滑剂的选用1)滑动轴承润滑油的选择，参照表1润滑油是滑动轴承中应用最广的润滑剂。原则上将，转速高、压力小，应选用粘度较低的油；反之，当转速低，压力大时，应选择粘度较高的油。选择滑动轴承润滑油时应考虑的主要因素：(1)载荷(2)速度(3)主轴与轴承间隙(4)轴承温度(5)轴承构造表一2)滑动轴承润滑脂的选用，参照表二使用润滑脂可以形成滑动表面完全分开的一层薄膜。由于润滑脂属于半固体润滑剂，流动性差，古无冷却效果。常用在要求不高，难以经常供油，或者低俗重在的轴承处。选择润滑脂种类的一般原则：(1)当轴承压力高，转速低时，应选择针入度小的种类：反之要选择针入度较大的种类。(2)所用润滑脂的滴点，一般应较轴承的工作温度2030，以免工作时在高温连续运转的情况下，过度流失，注意不要超过润滑脂允许的使用温度范围。(3)在有水淋或潮湿环境下，应选择防水性性能好的钙基、铝基润滑脂；在温度较高的应选用钠基或者复合丐基润滑脂。(4)选择具有较好粘附性能的润滑脂。表二5 碟形弹簧5.1蝶型弹簧的结构（1）碟簧根据支撑结构的不同有两种型式；一种是无支撑面碟簧，其内缘上边及外缘下边未经加工；另一种是有支撑面碟簧，内外缘经加工后形成支撑面，载荷作用于支撑面。（2）碟簧的类别和结构型式，根据其厚度t值分为三类。(3)碟簧的尺寸和参数根据D/t和ho/t值分为A（D/t18,ho/t0.4）、B（D/t28,ho/t0.75）、C（D/ho40,ho/t1.3）三个系列5.2碟簧的主要特点与应用碟簧与其它型式的弹簧如螺旋弹簧、钢板弹簧等比较，其主要特点如下：（1）向尺寸较小而径向尺寸较大它能在很小的的变形条件下，承受变化范围很大的轴向载荷，其单位体积的变形能较大，具有较好的缓冲吸振能力，因此适合轴向空间小，径向空间大而承载大的场合。具有变刚性的特性在外径和内径尺寸相同的条件下，只要改变碟簧厚度与碟簧的内锥高度之比可以得到不同的弹簧特性曲线，z=ho/t2,是正刚度（刚度大）z=0.21.3;z=ho/t2是正刚度+零刚度z=1.31.5;2ho/t22是正刚度+负刚度z=1.52.3;z22是正刚度+负刚度z2.8。在国标中的碟簧是采用z2的。改变碟簧的数量或碟片的组合形式除单片使用外通过不同的碟簧组合如叠合、对合、复合等形式可获得不同的承载能力和特性。在组合碟簧中当一些碟片损坏时，只需个别更换，便于维修和减低成本。正确设计、制造和使用的碟簧，具有很长的使用寿命。便于标准化具有便于大批量生产，提高质量而降低成本。碟簧常用于重型机械设备、飞机、大炮等作强力缓冲和减振弹簧，也用于汽车和拖拉机的离合器，泵阀中的压紧弹簧，自动化中控制机构，螺栓联接中弹性垫圈。由于碟簧的应用日益广泛，在许多机电产品中已逐步采用碟簧来代替原用的园柱弹簧。5.3碟形弹簧的材料对于碟簧材料的性能要求，经热处理后应具备高的强度极限、屈服极限、弹性极限和疲劳极限，同时要求具有较高的冲击韧性、朔性和尽量高的屈强比。为了满足以上性能，国内外大体采用冷或热轧的优质钢板，当厚度大于6毫米的碟簧采用锻造坯料，钢种主要采用中碳低合金弹簧钢及优质碳素弹簧钢。以下是不同国家制造碟簧的主要材料。因我国硅锰含量高而铬钒少，所以我国碟簧主要采用60Si2MnA，二者相比较50CrVA的淬透性、回火稳定性和冲击韧性都比60Si2MnA的好，但50CrVA价格较高，适用于对疲劳要求较高的场合。5.4碟簧的载荷变形计算从上世纪二、三十年代以来碟形弹簧的计算经过许多专家学者的研究，其计算方法有许多种，但使用最广泛的是1936年美国两位工程师阿尔曼(J.O.Alman)与拉斯路(A.Laszlo)提出的近似计算法，此法形式简单，便于计算，计算结果与实验结果比较符合，因此目前广泛应用。(1)无支撑面碟形弹簧载荷-变形计算公式（DIN2093、GB/T1972）F=4E1-u2t4K1D2ftht-ftht-ft+1K1=1C-1cc+1c-1-2InCC=Dd弹性模量E=206000MPa泊松比u=0.3当变形量f=ho，即碟簧被压平时的载荷为Fc=Ff-h=4E（1-u）th0K1D2F=mFc系数1K值除按式计算外，也可以按下表查取。系数m值可在下图中根据f/t和tho/查得，从而较为方便的计算出碟簧的作用载荷。(2)有支撑面碟形弹簧载荷-变形公式对于承受较大载荷或碟簧组件，为了改善其承载条件和轮廓形状的精度，碟簧需要具有支撑面。有支撑面的碟簧的载荷和变形均可用无支撑面碟簧的相关计算公式。支撑面宽度系数k=D/b，一般取k=90200，公式中取胜k=150，因承载位置的改变，其内锥高度应修正。修正后的公式为：F=4E1-u2t4K1D2K4ftK24h0t-fth0t-f2t+1F=Ff-h=4E1-u2t3h0K1D2K4K4=-C12+C12+c2C1=ttH04t-tt+345H08t-tt+38C2=C1tt532-H0t-1+1在标准中，对于有支撑面的碟簧的尺寸D、t、H等均无支撑面碟簧的相同，并且两种型式的同尺寸碟簧要保持按有无支撑面计算的载荷相等。由于有支撑面的碟簧的刚度增大，为了满足标准要求，保持其刚度与无支撑面的同尺寸碟簧接近，应将有支撑面的碟簧的厚度适当减薄至t,根据等效条件，可得各标准系列的t/t，见下表。有支撑面与无支撑面碟簧厚度的等效比值t/t，5.4.1碟形弹簧的特性曲线根据碟簧的特性曲线，常用改变碟簧的高厚比来改变碟簧的特性来满足不同工作的需要。在同一碟簧中，厚度的影响最大、其次高度、外径。5.4.2 碟形弹簧的强度和许用应力碟簧在工作中可能受到静载荷或变载荷的作用，其所受载荷性质的不同，其失效的情况也不同，因此强度计算的许用应