礦用JH-10回柱絞車設(shè)計(jì)

礦用JH-10回柱絞車設(shè)計(jì),礦用JH-10回柱絞車設(shè)計(jì),礦用,jh,10,絞車,設(shè)計(jì) 圖 書(shū) 分類號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 礦用 JH-10 回柱 絞車 MINE JH-10 PILLAR WINCH 學(xué)生姓名 季雁楠 學(xué) 號(hào) 20140601115 班 級(jí) 14 機(jī)械 1 指導(dǎo)教師 丁明 專業(yè)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自 動(dòng)化 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 年 月 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)原創(chuàng)性聲明 本 人鄭重聲 明： 所 呈交的畢 業(yè)設(shè)計(jì)，是本人在 導(dǎo)師的指 導(dǎo)下， 獨(dú) 立進(jìn) 行 研 究工作所 取得的成 果。 除文 中已經(jīng)注 明引用或 參考的內(nèi) 容外， 本 設(shè)計(jì)說(shuō)明 書(shū) 不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品或成果。對(duì)本文的研究做 出 重要貢獻(xiàn) 的個(gè)人和 集體，均 已在文中 以明確方 式標(biāo)注。 本 人完全意 識(shí)到本聲 明的法律 結(jié)果由本 人承擔(dān)。 論 文作者簽 名： 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)版權(quán)協(xié)議書(shū) 本 人完全了 解徐州工 程學(xué)院關(guān) 于收集、 保存、 使 用畢業(yè)設(shè) 計(jì)的規(guī)定 ， 即 ： 本校學(xué)生在學(xué)習(xí)期間所完成的畢業(yè)設(shè)計(jì)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸徐州工程學(xué)院所擁有。 徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的紙本復(fù)印 件 和電子文 檔拷貝， 允 許說(shuō)明 書(shū)被查閱 和借閱。 徐 州工程 學(xué)院可以 公布說(shuō)明 書(shū) 的全部或部分內(nèi)容，可以將說(shuō)明書(shū)的全部或部分內(nèi)容提交至各類數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行 發(fā) 布和檢索 ，可以采 用影印、 縮印或掃 描等復(fù)制 手段保存 和匯編本 說(shuō)明書(shū)。 論 文作者簽 名： 導(dǎo)師簽名 ： 日 期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 摘要 礦用回柱絞車稱之為慢速絞車， 是 一種起升機(jī)械， 用于從上部工作柱拆卸和回收機(jī)械 設(shè)備。 牽引力高， 牽引緩慢是礦山后面絞車的主要特點(diǎn)。 在這一點(diǎn)上， 中國(guó)的煤炭工業(yè)正在 快速增長(zhǎng)。 在地下采礦工作中， 當(dāng)煤層的一側(cè)完成時(shí)， 需要進(jìn)行封蓋。 由于后立柱的操 作是危險(xiǎn)的工作， 員工不能直接進(jìn)入塔頂， 金屬成本高。 如果柱子是手動(dòng)回收的， 安全性 低， 效率低。 此時(shí)， 返回絞車可以設(shè)置在遠(yuǎn)離返回塔的空柱的危險(xiǎn)部分的安全區(qū)域中， 并 且上部柱被電纜吊鉤頭拉動(dòng)并收回。 由于重量減輕和重量輕， 不僅需要薄煤層， 而且還需 要陡傾的煤礦， 以及回收金屬棒的各個(gè)方面， 這些金屬棒沉入土壤或被蛭石掩埋。 除了絞 車立柱可用于返回頂部立柱工作外， 還可用于 搬運(yùn)重物和運(yùn)輸車輛。 針對(duì)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的 高生產(chǎn)率和先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，絞盤(pán)回收利用既經(jīng)濟(jì)又快速。 根據(jù)礦山機(jī)械的特殊要求，本文著重介紹了傳動(dòng)部分，線圈部分和制動(dòng)部分的設(shè)計(jì)， 起重機(jī)的兩個(gè)主要部分， 線圈缺少 力的直接后果成為焊縫的破碎。 制動(dòng)器是絞車制動(dòng)裝置， 其功能是克服和抵消起重機(jī)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的慣性力并防止其移動(dòng)， 并且當(dāng) 系統(tǒng)靜止時(shí)， 起重系 統(tǒng)制動(dòng)可產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。 。 簡(jiǎn)而言之， 它用于減緩提升機(jī)的運(yùn)動(dòng)， 并將其置于故障狀態(tài)下的 某些參數(shù)中。 關(guān)鍵詞 小絞盤(pán)；容繩量；鋼絲繩平均運(yùn)行速度 I 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) Abstract Mine recycling mainstay winch, which is also called slowly winch, it is widely used to dismantle and recovery the coal mining machinery and equipments, larger traction engine and slowly speed are the main properties of the recycling mainstay winch. Currently, our countrys coal mining industry is developing rapidly,In the work of underground coaling， we will release top-coal when a place of work after the coal mining. Due to the recovery of hydraulic prop assignments, workers cannot risk directly into the whole area, prop-pulling， And the high cost of metal ， If hydraulic prop cannot be recovered, It will cause a larger waste. If using artificial recycling hydraulic props, It is poor safety and low efficiency 。This can be arranged in winch is empty section top prop-pulling far safer ground, use rope hook head to pull down and recycling spots. Because of its low weight light, it is very applicable in the thin coal seam, and steep coal seam mining face, and various mining face slab or sink recycling waste metal staff of pressure. Prop-pulling hoist can recycle hydraulic prop，release top coal ,it is also available to transfer the weight and the transport vehicles, etc. It is economic and quickly to use prop-pulling hoist to recycle hydraulic props, It complies with the standards of modern industrials high productivity and advanced technical economic indexes. For some small winch (such as scraper winch, winch, etc.) do type inspection at the manufacturer, because the capacity is large, some manufacturers to design field winding rope.The wire rope with equal length, the capacity of rope, the average running speed of wire rope and the height difference between the hoist drum rim and the outer steel wire rope can not be measured practically. After deduction and research, it is applied.The basic mathematical formulas set up a simple calculation method for the rope volume of the winch, the average running speed of the wire rope and the difference of the edge height. Keywords the small winch the volume of the rope the average running speed of the wire rope II 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目 錄 摘要 . I Abstract . II 1 緒論 . 1 2 初始數(shù)據(jù) . 7 3 工作條件 . 8 4 方案的初步擬定 . 9 4.1 各部分的結(jié)構(gòu)及其特征 . 9 4.2 傳動(dòng)特點(diǎn). . 10 5 總體設(shè)計(jì) . 11 6 蝸輪蝸桿傳動(dòng)件設(shè)計(jì) . 14 6.1 選擇蝸桿傳動(dòng)類型 . 14 6.2 選擇材料 . 14 6.3 根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) . 14 6.4 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 . 14 7 齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) . 17 7.1 齒輪模數(shù)的確定 . 17 7.2 齒輪的變位 . 18 7.2.1 變位 . 18 7.2.2 變位系數(shù)的確定 . 18 7.2.3 接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的校核 . 22 8 蝸輪軸設(shè)計(jì) . 27 9 中間軸設(shè)計(jì) . 30 10 滾筒及主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 31 11 軸承的校核 . 35 12 鍵的選擇與校核 . 36 13 聯(lián)軸器的選擇 . 37 14 回柱絞車制動(dòng)器設(shè)計(jì) . 38 15 回柱絞車的使用與維修 . 42 結(jié)論 . 44 致謝 . 45 參考文獻(xiàn) . 46 III 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 緒論 1.1 JH-10 回柱絞車型號(hào)含義和組成 1.1.1 型號(hào)含 義 開(kāi)頭字母 J 是卷?yè)P(yáng)機(jī)的類稱符， 字母 H 的含義是回柱絞車， 數(shù)字 10 的含義是拉力為 10T 鋼絲繩的平均靜張力 1.1.2 組成 JH-10 的回柱絞車由一下幾個(gè)部分組成，如下看 圖 1-1 絞車 原理圖 1.電動(dòng)機(jī) 2 聯(lián)軸器 3 蝸輪 4 蝸桿 5 內(nèi)齒輪 6 撥塊 7 徘徊齒 輪 8 錐面端 蓋 9 過(guò)橋齒 輪 10 大齒輪 11 滾筒 電機(jī)：使用 F 級(jí)別防爆 減速器： 減速器使用一級(jí)弧形蝸桿和一級(jí)齒輪。蝸 輪 軸上設(shè)有內(nèi)齒離合器，其 中 內(nèi) 齒 5 與徘徊齒輪 7 相嚙合， 通過(guò)操縱手柄推動(dòng)撥快可以使得徘徊齒輪軸向移動(dòng)脫離內(nèi)齒 5， 這時(shí)候的滾筒可以自行轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)可以撥動(dòng)撥快至遠(yuǎn)離內(nèi)齒 5 的 極限位置， 為了使小齒輪 7 的摩 擦圓錐與渦輪機(jī)箱體端蓋處的摩擦圓錐一致，起到一個(gè)制動(dòng)的效果。 過(guò)橋齒輪： 它是兩個(gè) 齒輪之間的一個(gè)過(guò)渡齒輪， 通過(guò)它可以使得過(guò)橋齒輪兩邊的齒 輪轉(zhuǎn)向相同， 并且不會(huì) 影響到前后轉(zhuǎn)動(dòng)的齒數(shù)比， 最主要的目的是為了滿足絞車結(jié)構(gòu)上的 需求，就是增加卷筒與蝸輪的中心距離。 卷筒部分：卷筒的結(jié)構(gòu)主要由四個(gè)部分組成，包括卷軸，主軸，齒輪和軸承座。 底座部分： 底座部分的外觀呈雪橇狀和長(zhǎng)方形。 電機(jī)、 減速器、 卷筒三個(gè)部分排列 分布形成一個(gè)整體。 1.2 傳動(dòng) 結(jié)構(gòu) 1. 傳動(dòng)系統(tǒng) 的 第一階段 是渦輪蝸桿 減速， 它的 優(yōu)點(diǎn)在于自 身具備自鎖 功能，在這 樣 的 條件下重物拉動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)的情況就不會(huì)出現(xiàn) 1 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2.總體上來(lái)講傳動(dòng)比非常大，可選用功率較小的電機(jī)，并且不影響其傳動(dòng)效率。 3. 整體結(jié)構(gòu)非常緊湊，節(jié)省空間，節(jié)省生產(chǎn)成本。 4. 由于是 礦 井運(yùn)作， 所 以本回柱絞 車的電機(jī)及 其他部分皆 使用防瓦斯 防爆的設(shè)備，保 證了在該惡劣環(huán)境下的安全使用 5. 本 回柱絞 車安有制動(dòng) 裝置，在徘徊 齒輪的末 尾處設(shè)置有 錐形摩擦制 動(dòng)， 使得徘徊齒 輪在脫離內(nèi)齒輪的極限位置能夠與之契合，產(chǎn)生制動(dòng)效果。 6 蝸輪蝸桿運(yùn)行過(guò)程發(fā)熱量大， 容易損壞， 所以需 要重 點(diǎn)關(guān) 注 其 潤(rùn) 滑和 維護(hù) 工作 1.3 回柱 絞車的布置 1.3.1 安裝于 回 風(fēng)巷內(nèi) 如下圖 0-1 所示 圖 1-2 回 風(fēng)巷 內(nèi) 回風(fēng)道中的 位置需要滿 足遵循操作 程序的要求 。其中安裝 于回風(fēng)巷的 優(yōu)點(diǎn)有：1. 方便 回柱絞車安置于固定位置， 無(wú)需在 工作中各種搬運(yùn)轉(zhuǎn)移位置 2.在煤礦層傾斜角度很大、 壓 力 很大的工作 平面內(nèi)能 夠有較為理想 的適應(yīng)程 度。其中缺 點(diǎn)有：1. 在 材料的運(yùn)輸 方面可能 對(duì)其有著一定程度上的影響 2.鋼絲繩需要一定大的抗拉強(qiáng)度因?yàn)槠淅p繞軌跡需要 90 度繞 過(guò)一個(gè)導(dǎo)向輪， 若其抗 拉強(qiáng)度不足容易導(dǎo)致其繩子損毀 3.對(duì)導(dǎo)向輪的固定要求較高，增 加 了作業(yè)難度。 1.3.2 安裝于 回 采工作 面上端 回柱絞車緊貼著回風(fēng)巷，并且安裝于靠上的密集柱之中，如下圖 1-3 2 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 圖 1-3 回采 工作面上端 安裝在該工作平面的優(yōu)勢(shì)有：1.解決了前面安裝于回風(fēng)巷內(nèi)繩子繞 90 度牽引的弊端， 鋼絲繩的走向?yàn)橹本€較為可靠， 繩子在工作上的運(yùn)行上順滑阻力不大且不容易造成鋼絲繩 的損毀 2.鑒于之前材料運(yùn)輸不便的問(wèn)題有了很好的解決。其中的劣勢(shì)有：1.工作循環(huán)進(jìn)行 一次就需要搬運(yùn)回柱絞車調(diào)整位置， 極其不 便 2.無(wú)法再煤礦層傾角過(guò)量的情況利用，故 頂 板需要有較強(qiáng)的穩(wěn)定性能。 在頂上 遭受較強(qiáng)的力量時(shí)， 機(jī)座在這種惡劣情況下易改變其形 狀 3.如果頂上受力不均發(fā)生較惡劣冒落會(huì)導(dǎo)致回柱絞車的掩埋， 對(duì)于工作也許會(huì)產(chǎn)生不必 要的麻煩。故該安置方式很少被采取。 1.3.3 絞 車直接 安裝在工 作平面上 如下圖所示 圖 1-4 在工 作平面上 對(duì)于安裝在 工作平面上 的 優(yōu)勢(shì)有以 下幾條：1. 可以增加回 柱速度在很 多臺(tái)回柱絞 車 同 時(shí)工作的條件下， 該工作條件符合普通的開(kāi)采煤礦的工作面 2.解決了前面回風(fēng)巷內(nèi)的運(yùn)輸 困難問(wèn)題， 也方便了里面的人員走動(dòng) 3.該放置方式依然解決了安裝于回風(fēng)巷內(nèi)繩子繞 90 度 牽引的弊端， 鋼絲繩的 走向?yàn)橹本€較為可靠， 繩子在工作上的運(yùn)行上順滑阻力不大且不容 易造成鋼絲繩的損毀。 安置于工作平面的劣勢(shì)有： 1. 工作循環(huán)進(jìn)行一次就需要搬運(yùn)回柱絞 車調(diào)整位置 ，極其不 便 2. 無(wú)法 再煤礦層傾 角較大的條 件下采用， 要求頂板有 較好的條件 。 3. 若是頂板不穩(wěn)定發(fā)生嚴(yán)重的冒落可能造成回柱絞車的被掩埋， 對(duì)于工作也許會(huì)產(chǎn)生不必 3 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 要的麻煩。 該放置方式是以回柱工藝時(shí)長(zhǎng)很大，已 經(jīng) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了開(kāi)采煤礦的工藝時(shí)長(zhǎng)的情 況下采用， 所以這可以提升生產(chǎn)效率和提升經(jīng)濟(jì)效率， 雖說(shuō)如此也要在正常安全的確保條 件下使用。 1.4 回柱 絞車的普通結(jié)構(gòu)分析 1.4.1 普通蝸 輪蝸桿 常見(jiàn)的蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率非常低， 且運(yùn)行的 過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱， 外形寬大且重 量也大， 因此搬運(yùn)起來(lái)非常的困難， 非常不適用與礦井下的工作環(huán)境， 故不適用礦用回柱 絞車 1.4.2 圓弧面 蝸輪蝸桿 傳動(dòng) 該蝸輪蝸桿現(xiàn)如今廣泛應(yīng)用于礦井回柱絞車的各個(gè)型號(hào)生產(chǎn)， 機(jī)械效率非常的高可以 達(dá)到約為 0.85 到 0,9 之間，且減小了體積和重量 1.5 各個(gè) 型號(hào)的回柱絞車類比 表 1-1 型號(hào) 類比 JH-8 JH-5 牽引力 最大 千牛 80 牽引力 最大 千牛 57 最小 69 最小 42 卷筒尺寸 直徑 寬度 毫米 280230 卷筒尺寸 直徑 寬 度 毫米 276272 鋼絲繩 直徑 毫米 15.5 鋼絲繩 直徑 毫米 16 繩速 最大 米/ 秒 0.12 繩速 最大 米/ 秒 0.199 最小 0.083 最小 0.141 減速比 181.17 減速比 157 容繩比 米 80 容繩比 米 80 電動(dòng)機(jī) 功率 千瓦 7.5 電動(dòng)機(jī) 功率 千瓦 7.5 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/ 分 970 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/ 分 1450 使用電 壓 伏 380/660 使用電壓 伏 380/660 外形尺寸 長(zhǎng)度 毫米 1550 外形尺寸 長(zhǎng)度 毫米 1450 寬度 530 寬度 512 高度 570 高度 515 絞車重量 包括電 機(jī) 千克 650 絞車重量 包括電機(jī) 千克 620 4 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 配套電器 QC83-80N 隔爆可逆磁力啟 動(dòng)器 配套電器 QC83-80N 隔爆可逆磁力啟動(dòng)器 LA81-3 隔爆控制按鈕 LA81-3 隔爆控制按鈕 型 號(hào) 參 數(shù) JH-14A JH-14B JH-14C 牽引力 里層（KN ） 140 外層（KN ） 97 中層（KN ） 110 繩速 最大（m/s ） 0.12 最?。╩/s ） 0.08 平均（m/s ） 0.10 卷筒規(guī)格（直徑 寬度 mm ） 380300 鋼絲繩直徑（mm ） 22 容繩量（m ） 120 傳動(dòng)比 188 外形尺寸（長(zhǎng)寬 高mm） 1955680815 2030680815 1955680815 絞車質(zhì)量（kg） 1350 1400 1350 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) YB200L-8 功率（KW ） 15 轉(zhuǎn)速（r/min ） 725 附屬電氣 設(shè)備 隔爆磁力啟 動(dòng)器 QC83-80N 或 QC815-60N QC12-4NH （非防 爆） 隔爆控制按 鈕 LA81-3 LA10-3H （ 非防爆） 由上述列表中我們可得三種不同型號(hào)的絞車之間的聯(lián)系和共性，JH-5 和 JH-8 兩種屬 于重量較輕的兩種， 且體積也較小， 這兩種型號(hào)的絞車的優(yōu)勢(shì)是便于挪移比較靈活， 但劣 勢(shì)是容繩量 和鋼絲繩的 牽引力較小 不適用于重 物重量較大 的場(chǎng)合。JH-14 這個(gè)型號(hào)的優(yōu)勢(shì) 在于容繩量和繩子的拉力相對(duì)于前面兩個(gè)型號(hào)有了較大的提升， 但是劣勢(shì)也很明顯體積和 質(zhì)量都較大。 1.6 國(guó)內(nèi) 外回柱絞車發(fā)展現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)外的絞車有著跨越式的變化， 國(guó)外絞車魚(yú)目混雜， 單雙筒、 雙折線、 各種傳動(dòng)類 5 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 型等多種種類規(guī)格，各個(gè) 型號(hào)適用于各種場(chǎng)合。 我 國(guó)的絞車種類 較少，主要以單 筒為主 ， 且形態(tài)各異， 不是特別的同意沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)。 源動(dòng)力類型也基本上是以電動(dòng)機(jī)為主， 極少有液 壓或者風(fēng)力為源動(dòng)力。 國(guó)內(nèi)的絞車在使用壽命、安 全 可 靠性 等方面都與國(guó)外有一點(diǎn)差距。 國(guó)外例如蘇聯(lián)等國(guó) 家要求絞車 的 壽面年限范圍在至少五年以上，且要求 分貝值低于一定標(biāo)準(zhǔn)才能投入 生產(chǎn) ， 國(guó)內(nèi)的絞車壽命年限要短一些且根據(jù)使用用戶的反饋信息來(lái)看， 分貝較大也是個(gè)比較廣泛 的問(wèn)題，許配備相應(yīng)耳機(jī)，也增大的工作成本。 綜上所述國(guó)內(nèi)絞車發(fā)展時(shí)間較短且應(yīng)用場(chǎng)合較少，故 應(yīng) 用上 以礦用小絞車為主， 便于 搬運(yùn)和使用。 從發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，國(guó)內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)基本一致，具有以下特點(diǎn) 1.向更長(zhǎng)的使用壽命上發(fā)展 2.向占地面積更小體積更小的方向發(fā)展 3.向高效率高效能的方向發(fā)展 4.向低分貝低噪音的方向發(fā)展 5.向多功能多場(chǎng)合適用的方向發(fā)展 6.向結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔省材美觀的方向發(fā)展 7.向統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展 6 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 2 初始 數(shù)據(jù) 7 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 3 工作 條件 1.工作時(shí)長(zhǎng)：1600 天 2.工作環(huán)境：礦井 3.工作需求：噪音分貝在一定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，防爆氣體的安全指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 4.運(yùn)作要求：滾筒可雙向轉(zhuǎn)動(dòng)且間歇運(yùn)作以滿足工作中的一些硬性需要 5.工作能力：容繩量可以涉及到百分之十左右 8 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4 方案 的初步擬定 JH-10 方案定義由回柱 絞車提升的 力和絞車布 局結(jié)構(gòu)是否 簡(jiǎn)單以及是 否能方便拖 運(yùn)搬 遷， 工作環(huán)境適合較為狹小的環(huán)境故該回柱絞車的大小尺寸應(yīng)該滿足結(jié)構(gòu)緊湊體積較小的 要求， 然后由于是礦井下的工作環(huán)境所以需要電機(jī)以及其他的工作元件具備防瓦斯防爆等 基本的安全需求， 由于 其重量較輕所以其抗震抗沖擊能力略低。 綜上所給出的設(shè)計(jì)要求以 及所給出的 相應(yīng)的數(shù)據(jù) ，JH-10 回柱絞車的初 步擬定方案 如下，電機(jī) 部分選用防 爆防瓦斯 的電機(jī)滿足一定的功率， 整體布局 要緊湊有條理， 減速器部分使用球面蝸輪蝸桿和直齒輪 減速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖所示 圖 4-1 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)圖 1.電機(jī)2.彈性聯(lián)軸器3.球面蝸桿4.徘徊齒輪5.過(guò)橋齒輪6.大齒輪7.卷筒 4.1 各部 分的結(jié)構(gòu)及其特征 1.電機(jī)： 本 JH-10 回柱絞車所用的電機(jī)由于其礦井下的工作環(huán)境需要故使用防爆電機(jī)、 F 級(jí)絕緣 2. 減速器： 減速機(jī)使用 一級(jí)弧形蝸 輪和一級(jí)齒 輪。蝸輪軸上 設(shè)有內(nèi)齒 離合器，其 中 內(nèi) 齒 5 與徘徊齒輪 7 相嚙合， 通過(guò)操縱手柄推動(dòng)撥快可以使得徘徊齒輪軸向移動(dòng)脫離內(nèi)齒 5， 這時(shí)候的滾筒可以自行轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)速過(guò)快時(shí)可以撥動(dòng)撥快至遠(yuǎn)離內(nèi)齒 5 的 極限位置， 為了使小齒輪 7 的摩 擦圓錐與渦輪機(jī)箱體端蓋處的摩擦圓錐一致，起到一個(gè)制動(dòng)的效果。 3.聯(lián)軸器部分： 采用的是彈性聯(lián)軸器， 能夠有效的傳遞扭矩，增 加 使用壽命，并 且 具有 一點(diǎn)的減震效果 4. 中間齒輪 ：中間齒輪 就是過(guò)橋齒 輪其 作用是 使其兩邊的 齒輪轉(zhuǎn)向相 同且不影響 其傳 遞效果，增加了大齒輪軸到徘徊齒輪軸的平行距離。 5.卷筒部分：卷筒的結(jié)構(gòu)主要由四個(gè)部分組成，包括卷軸，主軸，齒輪和軸承座。 大齒輪與卷筒同軸 6.底座部分： 底座部分的外觀呈雪橇狀和長(zhǎng)方形。 電機(jī)、 減速器、 卷筒三個(gè)部分排列分 布形成一個(gè)整體。 9 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 4.2 傳動(dòng) 特點(diǎn) 圖 4-2 傳動(dòng) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 電機(jī)通過(guò)彈性聯(lián)軸器首先與球面的蝸輪蝸桿減速器相連接， 與蝸輪蝸桿就減速器相連 接的優(yōu)勢(shì)是此種傳動(dòng)效率是最高的也是最合適的。 減速器部分： 由于其減 速比較大故采用的是球面的蝸輪蝸桿減速器傳動(dòng)， 其主要優(yōu)勢(shì) 是具有自鎖功能且傳動(dòng)效率高， 噪音較小不會(huì)像傳動(dòng)的蝸輪蝸桿產(chǎn)出大量的熱導(dǎo)致壽命減 少且易 損壞。本卷筒能夠自鎖，卷筒 的順時(shí)針和 逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)僅僅通過(guò) 電機(jī)來(lái) 控制 ， 這樣可以保證絞車的安全性。當(dāng) 電機(jī)斷電時(shí)要求卷筒立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)這個(gè)時(shí)候蝸輪蝸桿的自 鎖作用就體現(xiàn)出來(lái)了。 因此， 該設(shè)計(jì)采用了蝸輪減速器結(jié)構(gòu)。 易損壞，故 采用球面的蝸輪 蝸桿可以解決，并且還增加了使用壽命也增強(qiáng)了其承載能力。 10 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 5 總體 設(shè)計(jì) 5.1 電 動(dòng)機(jī) 的選擇 5.1.1 電動(dòng)機(jī) 類型的選 擇 常規(guī)的電動(dòng)機(jī)當(dāng)中我們 常常采用三相交流電動(dòng)機(jī)，故 本 設(shè)計(jì)絞車也采用該電機(jī)， 由于所處的環(huán)境比較惡劣 ，需要防塵防瓦斯防爆等多項(xiàng)要求故采用皆 可防護(hù)的電機(jī) 設(shè)備 ， 故我選擇使用三相異步防爆的 Y 系列。 5.1.2 電動(dòng)機(jī) 功率的選 擇 卷筒所需要的有效功率為： W P = w Fv 1000 = 1 1000 102 . 0 1000 80 kw =8.13 kw; 其中, W 為繩筒軸的輸出效率，取為 1. 電動(dòng)機(jī)輸出功率為： d P = W P / 查1 表 2-2 得從電動(dòng)機(jī)到繩筒之間各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率： 柱銷聯(lián)軸器效率 1 =0.99； 蝸輪蝸桿減 速器傳動(dòng)效 率 2 =0.8；滾 動(dòng)軸承傳動(dòng) 效率 3 =0.99 ；圓柱齒輪 傳動(dòng)效率 4 =0.98。 則總傳動(dòng)效率 = 1 2 3 3 2 4 =0.990.8 3 99 . 0 2 98 . 0 =0.74 ； d P = W P / = 13 . 8 / 74 . 0 kw=10.89 kw ；取電動(dòng)機(jī)的額定功率為 11 kw 。 5.1.3 電動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速的選擇 需要在礦井下工作得特殊條件下，所 以 其安 全 條件必須要得到強(qiáng)有力的保障， 故 此 YB160 防爆電機(jī)是個(gè)非常好的選擇（980 轉(zhuǎn)/ 分） 。 5.1.4 電動(dòng)機(jī) 型號(hào)的確定 根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率和同步轉(zhuǎn)速， 查2選擇 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YB160-6 型三相異步防爆電 動(dòng)機(jī)， 查2 表 16-1-89 知電動(dòng)機(jī)的機(jī)座中心高為 160 mm ， 外伸軸頸為 42 mm ， 外伸軸長(zhǎng)度 為 110 mm 。 5.2 計(jì)算 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和傳動(dòng) 比 5.2.1 傳動(dòng)裝 置總傳動(dòng) 比 i= w m n n = 85 . 4 910 =187.6 ；其中 m n 為電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 m n =910 r/min.算得的傳動(dòng) 比與已知的總傳動(dòng)比i=181 相差不大，故所選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)合適。 5.2.2 分配各 級(jí)傳動(dòng)比 11 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 機(jī)械設(shè)計(jì)中的總傳動(dòng)方案是把總的傳動(dòng)一個(gè)個(gè)的分配到幾個(gè)加速器， 且其中必須要求 各級(jí)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊具有較強(qiáng)的承載力， 工作效率高。 使用上簡(jiǎn)單， 外觀簡(jiǎn)潔。 根據(jù)總 傳動(dòng)比 i 總=157。通過(guò)其他類似結(jié)構(gòu)絞車可得各傳動(dòng)比為： 蝸輪蝸桿傳動(dòng)比：i 1 =29.92 第一對(duì)齒輪傳動(dòng)比：i 2 =1.73 第二對(duì)齒輪傳動(dòng)比：i 3 =3.5 總傳動(dòng)比i=i 1 .i 2 .i 3 =29.92 1.73 3.5=181.17 181. 5.2.3 計(jì) 算機(jī)械 傳動(dòng)系統(tǒng) 的性能參 數(shù) n 電 =970r/min n 桿 = n 電 =970r/min n = 1 i n 桿 =970 29.92 1 =32.42r/min n = 2 i n =32.42 1.73 1 =18.74r/min n = 3 i n =18.74 3.5 1 =5.35r/min 計(jì)算各軸功率 ： P 電 =11kw P 桿 = P 電 1 =11 0.99=10.89kw P = P 桿 2 3 =10.89 0.8 0.99=8.62kw P = P 3 4 =8.62 0.99 0.98=8.36kw P = P 3 4 =8.36 0.99 0.98=8.11kw 計(jì)算各軸扭矩： T 電 =9550 電 電 n P =9550 970 11 =108.30 Nm T 桿 =9550 桿 桿 n P =9550 970 89 . 10 =107.22 Nm T =9550 n P =9550 42 . 32 62 . 8 =2539.20 Nm 12 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) T =9550 n P =9550 74 . 18 36 . 8 =4260.30 Nm T =9550 n P =9550 35 . 5 11 . 8 =14476.73 Nm 表 5-1 各軸 傳遞數(shù)據(jù) 軸 功率 P （kw ） 轉(zhuǎn)速 n（r/min ） 轉(zhuǎn)矩 T （Nm ） 電機(jī)軸 11 970 108.30 蝸桿軸 10.89 970 107.22 軸 8.62 32.42 2539.20 軸 8.36 18.74 4260.30 軸 8.11 5.35 14468.72 13 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 蝸輪 蝸桿傳動(dòng)件設(shè)計(jì) 6.1 選擇 蝸桿傳動(dòng)類型 根據(jù) GB/T100951988 的推薦,采用圓弧面蝸桿(ZI) 6.2 選擇 材料 指向于本絞車， 由 于蝸桿和蝸桿的傳動(dòng)功率被認(rèn)為是非常小的， 因?yàn)樗母咝?要求， 該蝸桿與 45 號(hào) 鋼一起使用。 耐磨， 所以蠕蟲(chóng)螺旋吃面條需要淬火， 硬度45-55 HRC 。 如軸承， 軸套， 蝸輪， 摩擦輪， 機(jī)螺絲螺母等） ， 金屬模鑄造。 輪芯用灰鑄鐵 HT100 鑄造。 6.3 根據(jù) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì),再校核齒根彎曲疲勞強(qiáng) 度. 2 3 () E H ZZ a KT 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩: 由前面計(jì)算可知T=2539200Nmm; 確定載荷系數(shù)K: 因工作較穩(wěn)定,故取載荷分布不均有系數(shù) 1 K = ;由表11-5 選取使用系數(shù) 1.15 A K = ; 于轉(zhuǎn)速不高,沖擊不大,可取動(dòng)載系數(shù) 1.05 V K = ,則K= A K v K K =1.151.051=1.21 確定彈性影響系數(shù) E Z : 因選用的是鑄錫青銅蝸輪和鋼蝸桿相配,故 1/2 160 E Z MPa = 確定接觸系數(shù) Z : 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 1 d 和傳動(dòng)中心距 a 的比值 1 / 0.35 da = ,從中查得 2.9 Z = 確定許用接觸應(yīng)力 H : 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅ZcuSn10P1,金屬模鑄造,蝸桿螺旋齒面硬度45HRC,可得 蝸輪得基本許用應(yīng)力 268 H MPa = 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N=60j 2 n h L =60132.4228000=5.5 7 10 壽命系數(shù) HN K = 8 7 7 10 5 . 5 10 =0.808 14 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 則 H = H HN K =0.808268=216.5MPa 計(jì)算中心距 a 2 3 5 . 216 9 . 2 160 2539200 21 . 1 =241.7 取中心距a=150mm,根據(jù)傳動(dòng)比，從手冊(cè)中取模數(shù)m=6,蝸桿分度圓直徑 1 d =60mm.這時(shí) 1 d /a=0.40,可得接觸系數(shù) Z =2.78, 因?yàn)?ZZ ,因此以上計(jì)算結(jié)果可用. 蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 軸向齒距 a P =3.14m=3.146=18.84mm 徑系數(shù) 10 q mm = ;齒頂圓直徑 1 96 a d mm = ;分度圓 導(dǎo)程角 0 5.7 = ;蝸桿軸向齒厚 a S = 2 1 3.14m= 2 1 3.146=9.42mm 蝸輪 蝸輪齒數(shù) 2 40 Z = ;變位系數(shù) 2 x =0 蝸輪分度圓直徑 2 d =m 2 z =640=240mm 蝸輪喉圓直徑 2 a d = 2 d +2 2 a h =240+28=256 mm 蝸輪齒根圓直徑 2 f d = 2 d -2 2 f h =240-21.6=236.8 mm 蝸輪咽喉母圓半徑 2 g r =a- 2 a d =150- 2 1 256=22mm 6.4 校核 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 2 2 12 1.53 F Fa F KT YY ddm = = 當(dāng)量齒數(shù) 2 0 2 33 40 40.2 cos cos 5.7 v z z = = = 根據(jù) 2 40.2 v z = , 2 0 x = ,從中可查得齒形系數(shù) 2 2.43 Fa Y = 螺旋角系數(shù) 0 00 5.7 1 1 0.9593 140 140 Y = = = 許用彎曲應(yīng)力 F = F FN K 從中可得由ZcuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 56 F MPa = 15 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 壽命系數(shù): FN K = 9 7 6 10 5 . 5 10 =0.64 所以 F = F FN K =35.88MPa F = 6 240 60 253920 21 . 1 53 . 1 2.430.9593=12.4 F 彎曲強(qiáng)度滿足要求。 16 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 7 齒輪 的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 7.1 齒輪 模數(shù)的 確定 參考同類產(chǎn)品：選取小齒輪材料為40C r 鋼，齒面淬火，淬火硬度為HRC4550；中間 橋輪材料為40C r 鋼，表面淬火，淬火硬度為HBC4855；大齒輪用40C r 合金鋼鑄成，調(diào)質(zhì) 處理，硬度HRC230260。初選z 1 =13,則 2 z =i 2 13=1.7313=22, z 3 =i 3 2 z =3.5 22=77,為減小傳動(dòng)的尺寸，小齒輪和橋輪均為硬齒面；大齒輪采用軟齒面，其目的是使 大齒輪和中間齒輪使用壽命相當(dāng)。 模數(shù)大小需由彎曲疲勞強(qiáng)度確定。由于第二對(duì)齒輪傳動(dòng)承載較大，就按第二對(duì)齒輪 傳動(dòng)初步計(jì)算。 （注：有關(guān)計(jì)算公式、圖表、數(shù)據(jù)引自濮良貴，紀(jì)名剛主編的機(jī)械 設(shè)計(jì)(第七版).高等教育出版社，2001.6） 按彎彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算: m 3 2 2 2 2 F Sa Fa d Y Y Z KT 式中，轉(zhuǎn)矩 2 T =4260Nm ,z 2 =22; 查表10-7 取圓柱齒輪齒寬系數(shù) d =1.3 由式10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 1 N =60j 2 n h L =6018.741(2830010)=5.7 7 10 則 2 N = 1 N / 2 =5.7 7 10 /3.5=1.5 7 10 其中 2 為齒數(shù)比， 2 =7722=3.5 由圖10-20c 查得過(guò)橋齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 1 FE =600MPa; 查得大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度 2 FE =380MPa; 由圖10-18 取彎曲疲勞系數(shù)： 1 FN K =0.92， 2 FN K =0.96； 計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4； 由式10-12 得 2 F = S K FE FN 1 1 = 4 . 1 600 92 . 0 =394MPa 3 F = S K FE FN 2 2 = 4 . 1 380 96 . 0 =261MPa 計(jì)算載荷系數(shù)K: K= A K v K F K F K 由表10-2 取 A K =1，由圖10-8 取動(dòng)載荷系數(shù) v K =1.06，直齒輪 H K = F K =1, F K =1； 17 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 則K= A K v K F K F K =11.0611=1.06； 由表10-5 查的齒形系數(shù)：Y 2 a F =2.72 ， Y 3 a F =2.21 應(yīng)力修正系數(shù)：Y 2 sa =1.57， Y 3 sa =1.76 2 F Y 2 a2 F S a Y = 394 57 . 1 72 . 2 3 F Y 3 a3 F S a Y = 261 76 . 1 21 . 2 =0.015 就按二者中的大值 3 F Y 3 a3 F S a Y 計(jì)算，將諸值代入 m 3 2 2 2 2 F Sa Fa d Y Y Z KT 式，得 M 3 2 015 . 0 22 4 . 1 4260 06 . 1 2 =5.85mm 圓整，取m=6mm。 大齒輪是軟齒面齒輪，本應(yīng)按接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。為使按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)的大齒輪的 接觸強(qiáng)度足夠，可將m 值取得大一點(diǎn)。 （m,z 不變，d,接觸強(qiáng)度）所以這里取m 值 取6。 7.2 齒輪 的 變位 7.2.1 變位 通過(guò)互換性這本書(shū)的學(xué)習(xí)我們可知道標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)線齒輪具有較好的互換性， 設(shè)計(jì)計(jì)算等 簡(jiǎn)潔等突出的優(yōu)勢(shì)，故在實(shí)際中應(yīng)用比較廣泛，但是依然具有以下缺點(diǎn)： 1. 一對(duì)可以正常嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪， 小 齒輪齒根厚比大齒輪的齒根厚要小， 這樣在材質(zhì) 相同的條件下小齒輪的彎曲強(qiáng)度比較低 2. 小齒輪的根部比大齒輪的齒根略大，后續(xù)齒輪容易損壞 3. 標(biāo)準(zhǔn)齒輪的中心距是一直保持不變的， 所以其 可能無(wú)法滿足一些其他要求， 例如要 求比理論距離小或者大都無(wú)法滿足 4. 切根影響，故又限制了它的尺寸以及質(zhì)量 所以后來(lái)隨著成產(chǎn)技術(shù)的提高和不斷的實(shí)踐， 出來(lái)了變位齒輪這種齒輪。 在一定條件 下可以滿足中心距的變化且滿足傳動(dòng)需求和強(qiáng)度要求 故對(duì)本回柱絞車的設(shè)計(jì)環(huán)境以及各種各樣的不同需求， 我使用了三個(gè)變位齒輪來(lái)作為 傳動(dòng)齒輪的基礎(chǔ)部件。 對(duì)于變位齒輪的特性我采用正變位傳動(dòng)，其益處前面已經(jīng)有所提到。 7.2.2 變位系 數(shù)的確定 橋齒輪和小齒輪的選定 18 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 在該齒輪運(yùn)動(dòng)過(guò)程中， 倘齒面硬度比較高的情況則會(huì)在齒根處產(chǎn)生疲勞裂紋， 導(dǎo)致齒 輪的損毀。 因此，使用彎曲疲勞強(qiáng)度來(lái)計(jì)算該齒輪的容許載荷。 已知： 已知：z 1 =13,z 2 =22,m=6mm, =20, a h =1,a=108mm 計(jì)算嚙合角和確定變位系數(shù)： min 1 x = a h min 1 min Z Z - Z = 13 13 - 13 = 0 2min x = a h min 2 min Z Z - Z = 13 22 - 13 =-0.692 a= 2 m (Z 1 +Z 2 )= 2 ) 22 13 ( 6 + =105mm =arcos( a a cos )=arcos( 108 105 cos20)=23.9 1 x + 2 x = tg Z Z 2 2 1 + (inv -inv ) = 20 2 22 13 tg + （inv23.9-inv20） =0.53 取 1 x =0.4，則 2 x =0.53-0.4=0.13 計(jì)算各部分尺寸： d 1 =mz 1 =613=78mm, d 2 =mz 2 =622=132mm, d 1 b =d 1 cos =78cos20=73.30mm d 2 b =d 2 cos =132cos20=124.04mm y= m a-a = 6 105 108 =0.5 y =（ 1 x + 2 x ）-y=0.53-0.5=0.03 h 1 a =( a h + 1 x - y )m=(1+0.4-0.03)6=8.22mm h 2 a =( a h + 2 x - y )m=(1+0.13- 0.03)6=6.6mm h 1 f =( a h + c - 1 x )m=(1+0.25-0.4)6=5.1mm h 2 f =( a h + c - 2 x )m=(1+0.25-0.13)6=6.72mm 19 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) h 1 =h 1 a +h 1 f =8.22+5.1=13.22mm h 2 =h 21 +h 2 f =6.6+6.72=13.32mm d 1 a =d 1 +2h 1 a =78+28.22=94.44mm d 2 a =d 2 +2h 2 a =132+26.6=145.2mm d 1 f =d 1 -2h 1 f =78-25.1=67.8mm d 2 f =d 2 -2h 2 f =132-26.72=118.56mm S 1 =( 2 +2 1 x tg )m=( 2 +20.4tg20)6=11.167mm S 2 =( 2 +2 2 x tg )m=( 2 +20.13tg20)6=9.998mm 驗(yàn)算齒頂厚： 1 a =arccos( 1 1 a b d d )=arcos( 44 . 94 30 . 73 )=39.10 1 a =arcos( 2 2 a b d d )=arcos( 20 . 145 04 . 124 )=31.35 S 1 a =S 1 1 1 d d a - 1 a d （inv 1 a -inv ） =11.167 78 44 . 94 -94.4444（inv39.10-inv20） =2.660.4m=2.4 S 2 a S 1 a ,所以沒(méi)有必要檢查，符合要求。 驗(yàn)算重合度： = 2 1 Z 1 （tg 1 a -tg ）+ Z 2 (tg 2 a -tg ) = 2 1 13(0.813-0.443)+22(0.609-0.443) =1.4 =1.4 （1.4 為一般機(jī)械制造業(yè)的推薦使用值）故滿足要求. 表 7-1 第一 級(jí)齒輪傳動(dòng)的主要幾何尺寸 齒數(shù) 分度 齒根圓 齒頂圓 模數(shù) 壓力 嚙合角 變?yōu)槲?20 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 圓直 徑 直徑 直徑 角 系數(shù) z 1 13 78 67.8 94.44 6 20 23.9 0.4 z 2 22 132 118.56 145.20 6 20 23.9 0.13 原中心距a=105mm，變位后中心距a=108mm。 確定大齒輪的變位系數(shù)： 因?yàn)閷?shí)際世紀(jì)中心距a=297mm，與標(biāo)準(zhǔn)中心距a=297 相等。為減小齒輪機(jī)構(gòu)尺寸， 相對(duì)提高兩輪承載能力，改善磨損情況，可將大齒輪、中間齒輪這對(duì)嚙合齒輪先試設(shè)計(jì) 為高度變位齒輪傳動(dòng)，即 z x =0 ， 2 x =- 3 x 0。顯然中間齒輪應(yīng)取正變位，大齒輪應(yīng)取負(fù) 變位。這樣中間齒輪齒根變厚，大齒輪根變薄，只要適當(dāng)選擇變位系數(shù)，能使大小兩輪 的抗彎強(qiáng)度大致相等，相對(duì)地提高了齒輪傳動(dòng)的承載能力。這種傳動(dòng)特點(diǎn)為： 2 x = ， a=a，y=0,y=0，即分度圓與節(jié)圓重合。 由前知 2 x =0.13，故 3 x =- 2 x =-0.13. 但是，作高度變位傳動(dòng)時(shí)，由于 = ，故節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)的嚙廓綜合曲率半徑 z = 2 1 2 1 與標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)時(shí)一樣。所以其齒面接觸強(qiáng)度并沒(méi)有提高，而與標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)相同， 為了解決這一問(wèn)題，取 3 x =-0.124。這時(shí)，實(shí)際嚙合角 ：由inv = 2 1 2 Z Z tg x + +inv 11P 132 表2-2-9 即inv = 72 28 20 ) 124 . 0 - 13 . 0 ( 2 + tg +0.015 =0.015 得 =20120 分度圓分離系數(shù)y: y= 2 2 1 z z + cos cos - cos 0.0053 11P 132 表2-2-9 齒頂高變動(dòng)系數(shù) y ： y =（ 1 x + 2 x ）-y=（0.13-0.124）-0.0053=0.0007 實(shí)際中心距 a : a = 2 1 m( 1 Z + 2 Z )+ym = 2 1 6(22+77)+0.0536=297.318297mm 由以上計(jì)算可知，改變 3 x 為-0.124 后，中間齒輪正變位，大齒輪負(fù)變位，但 2 x 3 x 。 因此， 小齒輪厚相對(duì)增加， 齒輪嚙合處的齒廓綜合曲率半徑增大， 使得齒輪的抗 21 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 彎強(qiáng)度、 接觸強(qiáng)度都提高了。 同時(shí)其實(shí)際嚙合角、 中心距、 分度圓分離系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)相差甚 微，可以忽略。 其主要尺寸的計(jì)算同上，這里省略，只將其結(jié)果列表如下: 表 7-2 大 齒輪 的主要幾何尺寸 齒數(shù) 分度圓 直徑 齒根圓 直徑 齒頂圓 直徑 模數(shù) 壓力角 嚙合角 變位系 數(shù) 3 z 77 482 465.50 492.50 6 20 130 -0.124 7.2.3 接觸強(qiáng) 度和彎曲 強(qiáng)度的校核 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 E H t H Z Z u u bd KF = 1 H 將 t F = 1 1 2 d T , 1 d b d = 代入上式得： E H d H Z Z u u d KT = 1 2 3 1 1 H 計(jì)算齒輪齒數(shù)和精度等級(jí)： 小齒輪齒數(shù)z Fr Ft D Ft Ft Fa Fr Fr RBy Fr Fa C Ft B RAy A RAx RAy RBx RBy RBx Z X Y o c .垂 直 面 受 力 (kg) b . 水平面受 力（k g ） a . 受力簡(jiǎn)圖 g . 扭矩 圖（k gm） f . 合成彎 矩圖（k gm） e . 垂直面 彎矩（k gm） d . 水平面 彎矩（k gm） RAx =13，z 2 =22,z 3 =77,絞車為一般工作機(jī)器，速度不高，估計(jì)圓周速度 v=0.25m/s, 選用7 級(jí)精度，GB10095-88. 1 u = 1 2 z z =1.7, 2 u = 2 3 z z =3.5. 確定公式內(nèi)各量的計(jì)算數(shù)值: 小齒輪所受轉(zhuǎn)矩T 1 =2539200Nmm,橋齒輪所受轉(zhuǎn)T 2 =4260300Nmm; 由表10-7 選取齒形系數(shù) 1 d =1.2， 2 d =1.15； 由表10-6 查材料的彈性影響系數(shù) 1 E Z =189 2 1 MPa ， 1 E Z =188.9 2 1 MPa ； 由圖10-21d 按齒面硬度查的小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限： 1 lim H =1050Mpa, 2 lim H =1170MPa, 3 lim H =600Mpa; 由式10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 1 N =60j 1 n h L 其中： h L =2830010=48000 22 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪為主動(dòng)輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同側(cè)嚙合一次；中間輪同一側(cè) 齒面也嚙合一次。因此，接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化。 1 N =60j 1 n h L =60132042(2830010)=9.3 7 10 2 N = 1 N / 2 i =9.3 7 10 /1.73=5.4 7 10 其中 2 i 為齒數(shù)比， 2 i =2213=1.73 3 N = 2 N / 3 i =5.4 7 10 /3.5=1.54 7 10 其中 3 i 為齒數(shù)比， 3 i =7722=3.5 由圖10-19 可得接觸疲勞壽命系數(shù)： 1 HN K =1.14 2 HN K =1.17 3 HN K =1.28； 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 H ： 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1； 1 H = S H 1 lim HN1 K = 1 1050 14 . 1 =1197MPa； 2 H = S H 2 lim HN2 K = 1 1170 17 . 1 =1369MPa； 3 H = S H 3 lim HN3 K = 1 600 28 . 1 =768MPa； 確定載荷系數(shù)K： 查表10-2 取使用系數(shù) A K =1； 根據(jù)v=0.25m/s，7 級(jí)精度， 查圖10-8 可得動(dòng)載系數(shù) 1 v K =1, 2 v K =1.02； 查表10-3 確定齒間載荷分配系數(shù) H K ： 1 H K =1.1， 2 H K =1.15； 查表10-4 確定齒向載荷分配系數(shù) H K ： 1 H K =1.31， 2 H K =1.24； 則載荷系數(shù)K= A K v K H K H K ： 1 k = A K 1 v K 1 H K 1 H K =111.11.31=1.44； 2 k = A K 2 v K 2 H K 2 H K =11.021.151.24=1.45； 計(jì)算齒寬： b= 1 d t d 1 =1.1578=89.7mm; 1 b =95mm, 2 b =100mm, 3 b =95mm; 23 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 計(jì)算重合度 ： 1 =1.88-3.2（ 13 1 + 22 1 ） cos =1.5； 2 =1.88-3.2（ 22 1 + 77 1 ） cos =1.7； 由圖10-30 選取節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) H Z ： 1 H Z =2.22， 2 H Z =2.5； 驗(yàn)算： 1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 2 E H d H Z Z u u d T K = = 8 . 189 22 . 2 7 . 1 1 7 . 1 78 78 . 0 2539 44 . 1 2 3 =72.98MPa 1 H ; 2 2 2 2 3 2 2 2 2 3 1 2 E H H Z Z u u d T K = = 9 . 188 5 . 2 5 . 3 1 5 . 3 132 1 4260 45 . 1 2 3 =39.2MPa 3 H ; 經(jīng)計(jì)算可知：大小齒輪均滿足接觸強(qiáng)度要求。 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 2 2 1 3 1 F d Sa Fa F Z m Y Y Y KT = ； 將 1 d b d = ， 1 1 z d m = 代入上式得： 2 1 1 F Sa Fa F m bd Y Y Y KT = ； 確定公式中各量的值： 查表10-5 選取齒形系數(shù) Fa Y 和應(yīng)力修正系數(shù) Sa Y : 1 Fa Y =2.32， 2 Fa Y =2.72， 3 Fa Y =2.23， 1 Sa Y =1.5， 2 Sa Y =1.57， 3 Sa Y =1.76； 計(jì)算重合度系數(shù) Y ： 24 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 Y =0.25+ 1 75 . 0 =0.25+ 5 . 1 75 . 0 =0.75； 錯(cuò)誤！未找到引用源。=0.25+ 2 75 . 0 =0.25+ 7 . 1 75 . 0 =0.69； 查表10-20C 選取彎曲疲勞極限 lim F ： 1 lim F =600MPa, 2 lim F =650MPa, 3 lim F =500MPa; 取彎曲安全系數(shù) F S =1； 由式10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 1 N =60j 1 n h L 其中： h L =2830010=48000; 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：小齒輪為主動(dòng)輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同一側(cè)嚙合一次，彎曲應(yīng)力按 脈動(dòng)循環(huán)變化；中間橋齒輪每側(cè)齒面嚙合一次。因此，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化。故 1 N =60j 1 n h L =60132.42(2830010)=9.3 7 10 ； 2 N = 1 N / 2 i =9.3 7 10 /1.73=5.4 7 10 ； 3 N = 2 N / 3 i =5.4 7 10 /3.5=1.54 7 10 ； 彎曲壽命系數(shù)： 0 . 1 1 = N Y ； 0 . 1 2 = N Y ； 0 . 1 3 = N Y ； 尺寸系數(shù)： 1 X Y = 2 X Y =0.98； 3 X Y =0.9； 計(jì)算許用彎曲疲勞應(yīng)力 F ： 1 F = F X N F S Y Y 1 1 1 lim = 1 98 . 0 1 600 =588MPa； 2 F = F X N F S Y Y 2 2 2 lim = 1 98 . 0 1 650 =