毕业设计--JH-20回柱绞车

1、图书分类号：密 级：毕业设计(论文)jh-20回柱绞车the winch of jh-20学生姓名班 级学院名称专业名称指导教师 xxx毕业设计(论文)xxx学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： xxx学位论文版权协议书本人完全了解xxx关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文

2、的知识产权归xxx所拥有。xxx有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。xxx可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： iii摘要回柱绞车是一种通用的矿山机械设备。其应用范围非常广泛，在矿山开采、码头、港口以及基建行业等都能够发挥着积极实用的作用。它的主要作用时用于辅助搬运，主要应用于回柱的放顶之处，有时候还应用于设备或者工作单元的上下、平移等比如溜槽等。同时还可应用与皮带的预紧、输送物料等方面。

3、本次毕业设计研究的是jh-20型回柱绞车。它的传动系统是整个设备的关键。在结构设计中采用了常见的两级减速传动，即涡轮蜗杆传动和圆柱齿轮传动，这样不但满足了高承载力的需求，还简化了整体结构。整个传动系统结构紧凑、传动稳定。同时在整体的结构设计中，采用了特殊的制动盘实现工作和制动两种状态的互锁，达到安全的目的。在动力源的设计上采用了具有防爆功能的电动机和相应的控制器以及开关，确保了工作的安全性。在工作的时候，绞车的起动载荷较小，所以只需要控制操作的按钮即可实现相应的动作。本次设计的回柱轿车适应范围广、可靠性高、工作时间长。整体结构紧凑、底盘方正、受力均匀、安装方便等优点，在实际的工业生产中应用较为

4、广泛。关键词：回柱绞车； 圆弧蜗轮蜗杆； 制动abstractprop-pulling hoist is a kind of general mining machinery equipment. its application scope is very broad, in the mines, docks, ports and construction industry, etc. to be able to play a positive and practical role. its main role for auxiliary handling, mainly used in pr

5、op-pulling caving, sometimes also applied to the equipment or unit of work from top to bottom, translation, etc. such as the chute, etc.in the meantime can also be used with the belt preloaded, conveying material, etc. this graduation design is the study of jh - 20 type prop-pulling hoist. its trans

6、mission system is the key to the entire device. adopted in the structure design of common two-stage reduction drive, namely the turbine worm drive and cylindrical gear transmission, such not only cater to the needs of high bearing capacity, also make the whole structure simplified. the entire transm

7、ission system has compact structure, stable. at the same time in the overall structure design, work is realized by using the special brake disc and brake interlocking of two states, get the purpose of security. on the design of the power supply adopted which has the function of explosion-proof motor

8、 and the corresponding controller and switch, ensure the work safety. at work, winch starting load is small, so only need action button control operation can be realized. this design prop-pulling car adaptation range, high reliability and long time work . the overall structure is compact, chassis fo

9、under, force uniform, and the the installment and dismantle is convenient, which has been widely used in many fields of actual industrial production. keywords：prop pulling winch; arc worm gear; brake全套图纸 外文翻译扣扣: 1411494633xxx毕业设计(论文)目 录1 绪论31.1回柱绞车概述31.2 国内外绞车的发展41.3绞车的特点和分类42 总体设计计算62.1基础数据和设计原则62.

10、2 传动方案的设计62.3电动机的设计选择62.3.1输出功率的计算62.3.2钢丝绳及滚筒直径的确定72.4滚筒基本参数计算72.4.1滚筒直径的计算72.4.2滚筒宽度72.4.3滚筒的外径82.4.2验算钢丝绳安全系数93 减速器的设计计算103.1减速器参数确定103.2蜗杆蜗轮的设计计算103.2.1 基本参数选定113.2.2参数计算及校核113.3过桥传动设计143.3.1齿轮基本参数143.3.2强度校核143.4过桥齿轮与滚筒齿轮啮合设计：163.5减速器传动轴的设计校核173.5.1 第1轴的设计计算173.5.2第2轴的设计计算213.5.3第3轴的计算224 滚筒轴的设

11、计计算234.1滚筒和齿轮上的作用力234.2轴的强度校核235 传动部件的校核285.1联轴器上键的校核285.2蜗轮上键的校核285.3内齿轮上键的校核285.4轴承的校核2955制动器的校核3056滚筒螺栓的校核316 箱体的设计32小 结33参考文献:34致 谢361 绪论1.1回柱绞车概述在我国快速发展的经济中，需要大量的能源做支撑，煤炭则是能源最重要的之一，不仅因为它在我国具有巨大的储量，同时在我国较多的基础能源中仍然使用的是煤炭。所以我国的工业生产对煤炭的需求非常大，而目前的煤炭生产已经滞后了整个国家经济发展的需要。所以需要加快发展煤炭行业，这符合我国对工业机械化的发展要求。煤炭

12、工业的机械化主要从挖掘、提升、储运等方面全面实施机械化。其中最关键的就是储运环节，从采矿到运输整个系统，绞车就是煤矿生成中子主要的一种搬运设备。回柱绞车因其工作速度较慢也称之为慢速绞车，在煤矿的生产中主要是在回柱放顶用。在实际工作中，因其结构尺寸小、整体质量轻的特点，对一些特殊结构的煤层和采煤作用应用较多，并且随着采煤工业的机械化进程不断推进，这种机动灵活的设备被广泛的应用到了整个采煤工作中，主要用来牵引回收一些设备。本次毕业设计的jh-20回柱绞车是一种应用较为广泛的矿山机械，因为牵引力适中，安装维护方便而应用范围最大。它是一种通用的矿山机械设备。其应用范围非常广泛，在矿山开采、码头、港口以

13、及基建行业等都能够发挥着积极实用的作用。它的主要作用时用于辅助搬运，主要应用于回柱的放顶之处，有时候还应用于设备或者工作单元的上下、平移等比如溜槽等。同时还可应用与皮带的预紧、输送物料等方面。在回柱绞车的实际应用中，其安装布置根据实际的工作需要主要有三种形式，分别介绍如下： (1) 安装在回风巷内。这种安装方式的应用范围较广，特别对一些煤层角度较大，压力较大的工作平台，绞车的布置位置离工作面大约有二三十米。这种布置方式需要注意的就是要尽量减少对回风巷的工作。并且回柱在移动的过程中需要增加导向轮，整个运动路线出现了一个直角，会增加运行的阻力，减少传动钢丝的寿命。并且整个布置的方式需要根据牵引的方

14、向呈现条状布置，对整个绞车的宽度也有影响。并且回风巷会经常有劳动者穿过，所以整体结构要尽量采用封闭状态。 (2)装配在回采工作面的上部，在支柱中间。这种布置的结构形式主要用在煤层的角度很小，顶板较为稳固的条件下。但由于支柱是密集布置，每操作一个循环都需要移动柱子和绞车，实际操作起来比较麻烦，并且如果顶板压力过大的时候，绞车的底盘会产生变形，导致减少机械齿轮的啮合出现状况。 (3)安装在工作面上。在实际工作中如果有几个绞车同时工作，将加快矿井工作的速度，所以工作效率会增加很多。1.2 国内外绞车的发展自从改革开放以来，我国的工业发展得到了巨大的释放，能源行业也带来了飞速的发展，特别是煤炭行业，其

15、年产量已经达到了百万吨，机械化生产水平达到了国际的先进水平。那么，存储和运输煤炭在生产中是一个非常重要的组成部分，而绞车就是其中一种重要的辅助运输设备。在煤炭行业中虽然已经大量实现了自动的运输方式，但是在井下开采工作面上，却需要这种牵引力大、整体尺寸小、稳定性高、生产效率高的机械。我国的绞车在上世纪五十年代开始起步，在很长时间里一直发展非常缓慢。在初始阶段主要是仿制当时发展比较好的苏联的产品。随后通过技术整合开始进入自己设计阶段。并且随着工业的发展，逐步形成了一套新的技术体系。绞车的设计开始进入了标准化的阶段。但是和国外特别是欧美国家相比，我国的绞车在结构设计、性能、稳定性等方面仍然存在一定的

16、差距。当前应用最广的是调度绞车和回柱绞车，也都是经历了仿制、整合、自行设计的阶段。自从上个世纪六十年代，开始了自主设计绞车的过程。当时主要是摆线齿轮绞车和少插齿绞车。这些结构的绞车效率较低、工作稳定性不高。所以逐渐被市场淘汰。我国与上个世纪六十年代末就制定了绞车的标准，随着专门制定了回柱绞车的标准，标准号为jb-1409-83。国外小型绞车的类型和规格较多，其牵引力从100kg，到3600kg的都有，动力源有电动式的、液压动力式的和风动力式的。工作结构也有单、双筒形式，其传动方式也多种多样，采用了链式、齿轮式、液压传动等等，但使用较多的是行星齿轮传动结构。因为它具有传动效率高的特点，运行稳定，

17、密封性能好。国外的绞车发展较快，随着技术的完善，目前主要具有的特点有： (1)标准化生产，提高互换性； (2)整体结构优化，在确保稳定的牵引力的前提下，尽可能的质量轻、结构紧； (3)高稳定性，同时在工作的过程中噪音低，符合节能环保的要求。针对目前国内外的发展状况和趋势，以及绞车在实际工作中的需求，我们应当制定更加完善的标准，以确保绞车的系统化和工业化发展。同时根据市场需要进行改善优化设备的性能。1.3绞车的特点和分类回柱绞车是采用滚筒盘或者夹钳等操作方式，通过水平或者拖拽等方式牵引需要移动的对象，它的主要结构包括驱动部分、工作装置和辅助部分。其中驱动部分是绞车的主要结构部分，它包括动力装置、

18、传动机构、控制部分和工作绞盘、线缆等。其中动力装置的结构有很多种，但是都要求具备能够无级变速、低速、高效、防爆、稳定性高等特点。工作装置主要是指在动力驱动的情况下能够通过滚筒、夹钳等进行拖拽或者释放钢丝缆绳等已达到牵引、回收的目的，其中线缆应用最多的就是钢丝绳，但也有使用尼龙绳等其他线缆形式。辅助装置则是用来辅助完成拖拽工作，一般有滑轮组、导向结构、测量装置等等。回柱绞车在实际的生产中应用广泛，其主要的特点如下： (1)运动速度稳定，回柱效率高。回柱绞车在工作的时候一般是在一个稳定的工作速度下运行。并且最大能够达到20t的牵引力和较大容量的钢丝绳，在一定程度上确保了工作效率。 (2)整体构造布

19、局合理。绞车的传动系统才用了常用的两级传动方案，但在传动中同时采用了涡轮蜗杆和圆柱齿轮传动，既满足了较大载荷的作用，也满足了简化传动部件的作用。使得整个绞车的构造布局尺寸较小，在满足使用要求的情况下整体设计合理。 (3)安全可靠、操作便捷。回柱绞车在设计中利用锥面实现了工作和制动状态的互锁，确保了工作的稳定性。回柱绞车的分类方法有很多，在实际的应用中一般是根据驱动机构、滚筒结构和传动结构进行分类的。下面将分别介绍。 (1)按照驱动结构进行分离 手摇式回柱绞车。这种结构形式的绞车动力顾名思义就是来源就是人手，也就是人力。它具有体积小，重量较轻，方便运输等优点。但同时它也具有工作效率低、稳定性和安

20、全性差的明显不足之处。 风动回柱绞车。这种结构的绞车在整体质量较小的情况下能够产生较大的牵引力。但它的工作成本较高，并且工作条件要求较为严格，所以使用范围受到了现在。 电动回柱绞车。这是目前应用最为广泛的绞车形式，因其动力来源方便、工作稳定性高、结构简单、安全系数高等优点，是目前市场上绞车的主流产品。 (2)根据滚筒的构造形式进行分离。 滚筒的结构形式多种多样，工作原理也各不相同。缠绕式滚筒。这是目前应用最多的结构形式，因为其操作方面、工作简单可靠、稳定性高。虽然具有较大的体积和重量，却能提高底板安装的稳固性能。 摩擦式滚筒。这种结构的滚筒结构复杂，需要加工成双曲线形。其动力是利用钢丝绳和滚筒

21、的摩擦力进行的，它能够解决咬绳子的问题，但整体性能还在试验中。 链条滚筒。这种结构是利用链条取代了钢丝绳缠绕滚筒进行回柱工作，但格局链条自身的结构，由于自重较大，所以不能太长。这大大的限制了其应用范围。 (3)根据传动机构的形式进行分离 涡轮蜗杆传动。涡轮蜗杆传动能够传动较大的载荷，并且能实现较大的传动比，但整体结构较大，也比较笨重，所以目前已经停止了类似结构的应用。 圆弧面蜗杆传动。这是目前主要采用的一种结构形式，在达到了涡轮蜗杆传动特点的同时，简化了设计，减少了体积，增加了传递的效率，目前已经得到了广泛的应用。2 总体设计计算2.1基础数据和设计原则本次毕业设计的回柱绞车基础数据是参考毕业

22、设计任务书给定的数据和jh-20型绞车的基础数据进行研究计算的。其基础数据为最大牵引力f为200kn，平均绳速为7m/min等。在实际的设计中要求能够在条件下工作，且工作的环境湿度不超过95。同时工作环境中的甲烷、粉尘等不超过相关的标准规定。整个结构的设计要求安全、稳定性放在首位，能够满足生产需要，符合相关标准，适应范围广等特点。2.2 传动方案的设计绞车的传动系数是整个设备的关键部分，它的工作性能、稳定性等直接影响着绞车的使用效果。在本次设计的传动系统中，其基本传动流程图如下图2-1所示：过桥齿轮 蜗杆 蜗轮内齿轮 滑移齿轮 大齿轮1 蜗杆轴 2蜗轮轴 3过桥齿轮轴 4滚筒轴图2-1 回柱绞

23、车传动系统图通过上图2-1可以看到，整个传动系统的动力源是来自于防爆电机，然后通过联轴器和蜗杆相连接，通过蜗轮蜗杆配合后和圆柱齿轮相传动，通过齿轮传动达到滚筒。通过滚筒的旋转运动，带动钢丝绳运动，达到牵引重物运动的过程。2.3电动机的设计选择2.3.1输出功率的计算电机功率的计算根据任务书给定的基本参数，其最大牵引力是200kn，平均牵引速度为7m/min，即速度为0.118m/s，可以计算出电机的计算功率，公式如下： 式(2.1)其中公式中的表示机械传动效率,。根据机械设计联轴器和轴承的传递效率为0.99，涡轮蜗杆的传动效率为0.93，齿轮的传动效率为0.99.在传动系统中总共经过了三个轴承

24、传递和三次齿轮传动。则总的效率计算如下：=0.87 式(2.2)则电机的计算功率计算：=27kw 在电机的选择中，需要综合考虑其在工作中的工作状况以及外部环境和过载等系数，根据机械设计手册本次设计取载荷ka值为1.1，代入计算得：=271.1=29.7 式(2.3)在电机的选择中，综合考虑绞车工作的环境，要求电机必须具有防爆功能，根据机械设计手册以及电机的要求功率，选择电机的型号为：yb200l-4，它的基本参数是额定功率为30kw，转速1470r/min。2.3.2钢丝绳及滚筒直径的确定本次毕业设计的回柱绞车主要应用范围是回柱放顶或者托运、调度物料等，在实际的工作中环境较为恶劣，所以要求具有

25、一定的抗腐蚀能力。钢丝绳在工作中的安全系数，根据机械设计手册进行选取，取值k为3，则钢丝绳所能够承受的拉力f必须满足：f3f拉其中f拉为给定的参数为200kn，则可以计算出钢丝绳所需要承受的拉力为600kn，根据机械设计手册选择的钢丝绳为619型号，采用纤维绳芯，钢丝绳表面度铬。钢丝绳的直径为17mm，单个钢丝直径为1.1mm，钢丝绳的抗拉强度为1400mpa。2.4滚筒基本参数计算2.4.1滚筒直径的计算根据相关的参考文献和机械设计手册滚筒的直径一般取值为钢丝绳直径度20到25倍，据此可以计算滚筒的直径d如下： =340425mm 式(2.4)对计算的数值进行取值和标准值，选择滚筒的直径d尺

26、寸为360mm。2.4.2滚筒宽度滚筒的宽度决定了整个绞盘机的宽度，所以它的宽度会受到一定的限制，同时它也决定了牵引的距离，所以需要综合考量。太宽会增加整体尺寸，太窄的话则在装配后不利于运行的稳定性，所需它的宽度需要全面考量。在本次设计中考虑到滚筒的转速，牵引的距离等综合因素，暂时设定滚筒的宽度b数值为300mm。2.4.3滚筒的外径根据机械设计以及煤矿机械安全规定等相关文献，在工作的时候，钢丝绳缠绕在滚筒的层数最好不超过8层。首先设定滚筒的绳容量为100m。在设计中，要求最外层的钢丝绳到滚筒的距离大于2.5倍的钢丝绳直径，则首先计算每层缠绕的圈数为=12.6圈 式(2.5)则可以计算出每一层

27、所缠绕的钢丝绳的长度：23.14360/2=1130.4mm 式(2.6)则可计算钢丝绳的缠绕层数为100/(121.13)=7层则可以得出钢丝绳在卷筒上缠绕的最小直径是滚筒的直径360mm，最大的直径是360+7217=598mm。则可以计算钢丝绳在卷筒上的缠绕平均直径479mm。 式(2.7)在实际的运行中，牵引的平均速度是7m/min，则滚筒转动的速度可计算为：则可以计算出整个传动系统的传动比：312.762.4.2验算钢丝绳安全系数钢丝绳在工作的时候，承受最大的拉应力就是在电机出现闷车的情况，这次所承受的力是最大的，在实际的校验中也是根据此时的拉力进行验算。在电机闷车的时候，钢丝绳的拉

28、力计算如下：25763.2n/m 式(2.8)19015.7n/m=（25763.2+19015.7）/2=22389.45n/m则可以根据钢丝绳的破坏拉力计算钢丝绳的安全系数，计算的时候根据最大受力进行计算如下：5.8k=3 式(2.9)通过计算可以发现钢丝绳的选择是较为合理的，能够满足安全系数。3 减速器的设计计算3.1减速器参数确定首先对减速器分配传动比，根据减速器传动的特点，对两级传动比分配如下：第一级蜗轮蜗杆传动，传动比为39，第二级齿轮传动，传动比设定为3.6，其中电机输出的功率为27kw。则首先可以计算各传动轴的转速：1轴：;2轴：=37.7r/min；3轴齿轮转速；4轴齿轮转速

29、=10.47r/min。然后计算各转轴的功率，计算如下：电机的输出功率为27kw；1轴：270.990.99=26.46kw；2轴：26.460.990.930.99=24.1kw；3轴：24.10.99=23.86kw；4轴：0.990.99=23.4kw。最后一次计算各轴在工作中所承受的扭矩。1轴：171.9n.m 式(3.1)2轴：6104.9n.m3轴：6044.1n.m4轴：21343.8n.m3.2蜗杆蜗轮的设计计算涡轮蜗杆传动具有较大的传动比，主要应用于在空间上两轴交错传动，能够实现空间和方向的传递。这种传动具有的特点如下： (1)传动比较大，在传动系统中，一般的传动比都在5到7

30、0之间，但是涡轮蜗杆能够实现的传动比可达到1000。 (2)传动平稳，工作稳定。在工作中所产生的冲击载荷较小，传动具有自锁性。 (3)同时这种传动在润滑不到位等情况下会产生较快的磨损，并且加工成本也较高。涡轮蜗杆的传动类型有很多种，本次设计选用的是圆弧圆柱蜗杆传动，它的蜗杆齿廓是内凹弧形，而涡轮齿廓则为凸弧形。这种结构的涡轮曲率半径较大，能够承受较高的载荷，传动效率高。3.2.1 基本参数选定涡轮蜗杆的材质根据机械设计进行选择，通过查询，蜗杆的材料选择35crmo，经过调制处理后硬度达到hb240270。齿面经过氮化深度0.35mm以上后硬度达到hv516615，经过标准查询，其基本参数是，。

31、蜗杆的材料选择zqsn6-6-3，通过金属模型铸造工艺加工，材料的基本参数。通过机械设计手册，依据传动比，工作所承受的载荷等，确定涡轮蜗杆传动的基本参数，如下:序号参数数值序号参数数值1中心距a200mm6传动比392模数87蜗杆d180mm3齿廓曲率半径408轴向齿形角234齿顶高系数19顶隙系数0.25轴向齿厚0.4m10导程角5.1238同时选择涡轮蜗杆的齿数分别为，同时涡轮蜗杆的转速分别为37.7r/min和1470r/min3.2.2参数计算及校核根据上面章节已经计算或设定的基本参数计算涡轮蜗杆的数据。首先计算蜗杆和涡轮的分度圆直径和。 计算涡轮的变位系数 式(3.2)齿轮的顶隙：蜗

32、杆的齿顶高和齿根高：蜗杆的齿根圆直径和齿顶圆直径：涡轮的齿顶高和齿根高： 式(3.3)涡轮齿根圆直径和喉圆直径： 式(3.4)涡轮齿顶圆直径： 式(3.5)。蜗杆轴的齿厚：=蜗杆法向齿厚：蜗轮齿宽： 蜗杆齿宽：圆弧中心坐标： 式(3.6) 式(3.7)涡轮蜗杆在工作过程中出现的主要失效形式是齿面点蚀、蛟河、齿根磨损折断等。在涡轮蜗杆传动中，一般涡轮的材料硬度较低，所以失效主要发生在涡轮轮齿上。在齿轮的强度计算中，一般轴向蜗杆的齿面接触强度都是采用普通的蜗杆传动接触疲劳强度的计算方法进行，因为这种结构形式的传动，其曲率半径较大。并且这种传动结构的涡轮齿根厚度较大，根据相关的经验很少产生齿根折断的

33、情况。首先计算涡轮的圆周速度：=0.6m/s； 式(3.8)滑动速度：=6.2m/s 式(3.9)计算总的传动效率，公式为，公式中的主要参数计算如下： 式(3.10)取；。所以，与暂取值0.85接近。根据已经计算出的数值，校核涡轮蜗杆传动齿面接触强度，其计算公式为： 式(3.11)上述公式中的主要系数是根据机械设计手册进行查询的，其中，(间歇工作)，在上面的章节中计算得出蜗轮传递的实际转矩为6104.9n.m。当滑动的速度为6.2m/s时，可以查得出.，代入公式进行计算： 式(3.12)将上述公式代入计算： 通过计算发现，强度满足使用要求，设计合理。3.3过桥传动设计齿轮传动在传动系统中应用最

34、广泛的传动结构，其所传递的功率可达数万千瓦，齿轮的圆周速度可达300m/s，并且其结构尺寸能够做到几十米的长度。传动效率能够达到0.98以上。工作过程中能够承受较大的载荷、传动效率高、传动比准确，构造紧凑、简单，工作时间长。但是安装要求精度较高、加工成本高。不太适合中心距较大的场合使用。3.3.1齿轮基本参数首先确定齿轮传动的基本参数。对照基本传动原理简图，其中的z3=20，z4=20，模数m=10，过桥齿轮的齿数z0=20，模数为m=10。通过上面章节的计算可以得出齿轮所传动的功率为24.1kw，转速为37.7r/min，传递的扭矩为6104.9n.m。在齿轮的选择上都采用了20crmnti

35、，要求经过渗碳、淬火、回火工艺后硬度能够达到hrc5662。根据以上基本参数对齿轮进行强度校核。3.3.2强度校核首先计算内齿轮的分度园直径d3:计算分度圆的圆周力ft:分度圆上的线速度计算：0.39m/s 式(3.13)取内齿轮和过桥齿轮的宽度b3和b0分别为35mm和100mm。滑移齿轮要和两个齿轮同时进行啮合，所以宽度设计在两个宽度中间。根据齿轮的工作状况，设定其工作系数ka取值为1，动载系数kv取值为1.07，齿面载荷分布系数k根据曲线查得取值为1.08，节点区域系数zh取值2.5，弹性系数ze取值为189.9mpa，齿轮的接触疲劳极限，将上述通过相关参考文献或者根据工作条件选择的参数

36、代入公式中计算齿轮的接触应力计算： 式(3.14)=1367.6n/mm2计算齿轮的 接触疲劳极限强度 式（3.15）=1540n/mm2.根据接触强度的安全系数进行计算1.12shlim=1.1。 式（3.16）通过计算可以得知齿轮的接触疲劳强度符合设计要求。过桥齿轮主要的作用就是实现传递的空间问题，在实际工作中用来传递扭矩和动力，其对应的两个齿轮校核可以只计算其中一个。并且强度和外齿轮要求类似。通过上面的计算可以推断出强度能够满足使用要求。对其中的内齿轮传动进行参数计算。其中、和分别表示内齿轮、滑移齿轮、过桥齿轮的齿数。首先进行分度圆直径计算：齿根高的计算如下： =齿顶高尺寸的计算： ，3

37、.4过桥齿轮与滚筒齿轮啮合设计：首先确定齿轮传动的基本参数。对照基本传动原理简图，其中的z0=20，z5=72，模数m=10。通过上面章节的计算可以得出齿轮所传动的功率为23.86kw，转速为10.47r/min，传递的扭矩为6044.1n.m。在齿轮的选择上都采用了20crmnti，要求经过渗碳、淬火、回火工艺后硬度能够达到hrc5662。根据以上基本参数对齿轮进行强度校核。齿轮传动在工作过程中出现的主要失效形式是齿面点蚀、胶合、齿根磨损折断等。轮齿折断一是其中的一种，特别是齿轮承受到短时间的过载或者较大的冲击载荷的时候会引起突然的断裂。而在多次应力的作用下出现的断裂叫做疲劳断裂。下面将首先

38、按照接触疲劳强度进行校核。首先计算内齿轮的分度园直径d3:计算分度圆的圆周力ft:分度圆上的线速度计算：0.39m/s取内齿轮和过桥齿轮的宽度b0和b5分别为100mm和94mm。根据齿轮的工作状况，设定其工作系数ka取值为1，动载系数kv取值为1.07，齿面载荷分布系数k根据曲线查得取值为1.08，节点区域系数zh取值2.5，弹性系数ze取值为189.9mpa，齿轮的接触疲劳极限，将上述通过相关参考文献或者根据工作条件选择的参数代入公式中计算齿轮的接触应力计算：=996.6n/mm2计算齿轮的 接触疲劳极限强度=1438n/mm2.根据接触强度的安全系数进行计算1.44shlim=1.1。通

39、过计算可以得知齿轮的接触疲劳强度符合设计要求。齿轮其他主要尺寸计算 齿轮分度圆直径： 根圆直径：= 顶圆直径： 3.5减速器传动轴的设计校核3.5.1 第1轴的设计计算首先计算轴和齿轮的基本参数，在上面的章节中已经进行了基本计算，其基本参数为：，=37.7r/min，p1=26.46kw，p2=24.1kw，t1=171.8n.m，t2=6104.9n.m，涡轮蜗蜗杆的分度园直径分别为312mm和80mm。在实际的工作过程中，蜗杆齿面主要受三个相互垂直的力。下面将分别进行计算分析。圆周力=4295n轴向力=39133n涡轮所承受的圆周力和轴向力和蜗杆的轴向力和圆周力数值相等，方向相反。所承受径

40、向力：39133tan23=16611n。根据以上基本参数计算轴的直径。其中蜗杆的材料为35crmo，计算公式如下：其中的a是根据轴径、材料等相关参数选择的，根据机械设计手册其取值为100。同时在计算的时候需要考虑键等安全性，会加入百分之六十的安全系数。代入计算：=39.6mm。因为第一轴是和电机相连接的，所以在轴的选择上还需要考虑电机的直径以及联轴器的选择，电机的轴径是55mm，所以轴的最小直径选择为55mm。然后对轴的总体结构进行设计。轴上有两个轴承。其中有轴承从右测进入，齿轮的中间部分做成蜗杆的的传动部分，它的整体长度是140mm，两侧分别设计轴肩对轴承进行定位，其中轴承采用单列圆锥滚子

41、轴承。联轴器则采用刚性联轴器。其具体结构如下图3-1所示，其具体每个阶段的长度和直径详见图纸。图3-1根据轴上各段的长度和距离，以及所承受的作用力的大小，其受力简图如下图3-2所示，通过受力简图可以发现，轴所承受的最大的支反力发生在涡轮处，所以只需要对此处的弯矩进行计算并校核强度即可。首先计算齿宽中心处的弯矩，在h水平面h水平面： 式（3.17）v垂直面： 式（3.18）合成弯矩m图3.2（d） 式（3.18）扭矩 图3.2（e）轴的弯矩图和扭矩图如下面所示：图3-2 轴的受力简图根据弯扭组合的作用力校核轴的强度。当量弯矩，取折合系数=0.6,则齿宽中点处当量弯矩 图3.2（f）=根据轴的作用

42、，以及工作状况，选择材料为35crmo，要求通过调制处理后硬度能够达到hb240270，根据所选择的材料等确定其=930n/mm，由设计书中可查得材料许用应力= 90n/mm。轴的计算应力为：通过计算该轴满足强度要求，设计合理。对危险截面进行安全系数校核，首先根据受力分析确定危险截面。计算危险截面所承受的应力：截面右侧弯矩： 截面上的扭矩：t = 171900抗弯截面系数：21600mm3抗扭截面系数：43200mm3截面上的弯曲应力：截面上的扭转剪应力：=3.98n/mm2弯曲应力幅：= 38 弯曲平均应力：0扭转剪应力的应力幅与平均应力相等，即：1.865。在前面已经确定了轴的材料为35c

43、rmo，并经过调质处理，通过机械设计手册查询得出其基本参数： 930 。440，280。通过计算值和标准值的对比，该轴的设计能够满足使用要求。设计合理。3.5.2第2轴的设计计算首先计算轴和齿轮的基本参数，在上面的章节中已经进行了基本计算，其基本参数为：=37.7r/min，p2=24.1kw，t2=6104.9n.m，涡轮分度园直径分别为312mm。在实际的工作过程中，蜗杆齿面主要受三个相互垂直的力。下面将分别进行计算分析。圆周力=4295n轴向力=39133n涡轮所承受的圆周力和轴向力和蜗杆的轴向力和圆周力数值相等，方向相反。所承受径向力：39133tan23=16611n。根据以上基本参

44、数计算轴的直径。其中蜗杆的材料为35crmo，计算公式如下：其中的a是根据轴径、材料等相关参数选择的，根据机械设计手册其取值为100。同时在计算的时候需要考虑键等安全性，会加入百分之十的安全系数。代入计算：=87mm。所以轴的最小直径选择值通过圆整后取值为90mm。在轴的整体结构设计中，此轴是由两个轴承尽心个配合定位的。根据结构设计分布采用的是单列圆锥滚子轴承和深沟球轴承两种，轴承分布从两侧装入，左侧轴承靠箱体和定位套定位，右侧则靠轴承盖进行定位。其具体的各个阶段的直径和长度尺寸参考图纸。图3-3轴的结构简图3.5.3第3轴的计算首先计算轴的基本参数，在上面的章节中已经进行了基本计算，其基本参

45、数为：=37.7r/min，p2=23.86kw，t2=6044.1n.m。此轴作为过桥轴只承受弯矩，不传递扭矩。根据以上基本参数计算轴的直径。其中蜗杆的材料为40cr，计算公式如下：其中的a是根据轴径、材料等相关参数选择的，根据机械设计手册其取值为100。同时在计算的时候需要考虑轴只承受弯矩，不传递扭矩，所以附加系数为0.7。代入计算：=59.6mm。所以轴的最小直径选择值通过圆整后取值为60mm。在轴的整体结构设计中，此轴主要用于过桥齿轮的支撑，为了便于拆卸，和维护保养，轴取阶梯状形式，两头小中间大的结构如下图3-4所示。其具体的各个阶段的直径和长度尺寸参考图纸。 图3-4 轴的结构简图4

46、 滚筒轴的设计计算4.1滚筒和齿轮上的作用力首先计算轴和齿轮的基本参数，在上面的章节中已经进行了基本计算，其基本参数为：，p1=23.4kw，t4=21343.8n.m，轴上受力的齿轮分度园直径为720mm，螺旋角为20。涡轮蜗蜗杆的分度园直径分别为312mm和80mm。在实际的工作过程中，蜗杆齿面主要受三个相互垂直的力。下面将分别进行计算分析。圆周力=59288n所承受径向力：59288tan20=21579n。工作中回柱绞车的最大拉力是200kn，根据以上参数选取轴的材料为40cr。计算轴的基本直径，由于滚筒轴在实际工作中主要承受弯矩，所以在计算的时候乘入系数0.95，a值根据机械设计选取

47、100，计算公式如下=118.6mm。通过对计算值进行圆整，并且轴端要安装轴承，所以取值为120mm。滚筒轴在回柱绞车中具有非常重要的作用，它的工作性能直接影响着整个回柱绞车的作用。所以对轴的结构设计采用了对称的形式。两侧的轴承在依靠轴肩进行定位，它的结构简图见下图4-1所示，据此尺寸及直径等见图纸。图4-1 4.2轴的强度校核根据轴上各段的长度和距离，以及所承受的作用力的大小，其受力简图如下图4-2所示，在结构中当钢丝绳位于大齿轮轴端时轴承所承受的力最大，所以只需要对此处的弯矩进行计算并校核强度即可。首先计算滚动轴承所承受的支反力，在h水平面h水平面：rh1（13.7+273.9）=f273

48、.9，其中f表示牵引力200kn，代入公式计算得：rh1=190472n可计算出rh2=9528n。通过受力分析图可以得知在垂直面，轴承并没有受力。对轴承座的支付哪里计算，首先在h面进行计算：代入进行计算可得：rh4=85313n代入计算v垂直面：由图求轴承座反力由得：解得由：解得分别求轴在各个截面上所承受的弯矩：b点处h水平面：=1635939n.mmv垂直面：=1673889n.mmc点处h水平面： =-1324329n.mmv垂直面：=1312679n.mmd点处h水平面：=4553595n.mmv垂直面：=4235372n.mm合成弯矩m：=2342672n.mm=1667989n.m

49、m=4563432n.mm轴的弯矩图和扭矩图如下面4.2所示：图4-23）按弯扭合成强度校核轴的强度由于滚筒轴只承受弯矩，没有扭矩。所以；=2342672n.mm=1667989n.mm=4563432n.mm在开始章节已经选定了轴的材料为40cr,并且经过调质处理后硬度要求达到hb250-280。根据所选择的材料通过机械设计可以查询得到=685n/mm，许用应力= 60n/mm。计算轴所受到的应力：= 60n/mm。通过计算可以看到所计算的 轴的尺寸能够满足使用要求，设计合理。对危险截面进行安全系数校核，首先根据受力分析确定危险截面。计算危险截面所承受的应力：截面右侧弯矩：=2631168n

50、.mm抗弯矩截面截面系数计算：172800截面上的弯曲应力：弯曲应力幅：= 15.2 弯曲平均应力：0在前面已经确定了轴的材料为40cr，并经过调质处理，通过机械设计手册查询得出其基本参数： 930 。440，280。通过计算值和标准值的对比，该轴的设计能够满足使用要求。设计合理。5 传动部件的校核5.1联轴器上键的校核首先根据所选择的联轴器的型号，通过机械设计手册查询得到选取键的型号是16#，尺寸宽、高、长分别为16mm、10mm、87mm。通过相关资料查询得键的许用挤压应力为125到150mpa。键在使用过程中主要的失效形式是压溃，所以需要进行挤压强度计算校核，在实际的计算中设定应力是均布

51、在键上面的，计算公式如下： 式（5.1） 上述公式中的k表示键与轮毂工作的接触高度，值为4mm，表示键的实际工作长度，值为键的总长度减去两头的半圆，计算得71mm。代入计算：=22mpa=125150mpa。 通过计算可以发现此键能够满足使用要求。设计合理。5.2蜗轮上键的校核首先根据所选择的联轴器的型号，通过机械设计手册查询得到选取键的型号是32#，尺寸宽、高、长分别为32mm、18mm、90mm。通过相关资料查询得键的许用挤压应力为125到150mpa。键在使用过程中主要的失效形式是压溃，所以需要进行挤压强度计算校核，在实际的计算中设定应力是均布在键上面的，计算公式如下：上述公式中的k表示键与轮毂工作的接触高度，值为7.2mm，表示键的实际工作长度，值为键的总长度减去两头的半圆，计算得58mm。代入计算：=24,4mpa=125150mpa。通过计算可以发现此键能够满足使用要求。设计合理5.3内齿轮上键的校核首先根据所选择的联轴器的型号，通过机械设计手册查询得到选取键的型号是16#，尺寸宽、高、长分别为28mm、16mm、75mm。通过相关资料查询得键的许用挤压应力为125到150mpa。键在使用过程中主要的失效