2783 滾筒式絞車傳動系統設計

2783 滾筒式絞車傳動系統設計,滾筒,絞車,傳動系統,設計 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文0河 南 理 工 大 學畢業(yè)設計（論文）任務書專業(yè)班級 學生姓名 1、題目 2、主要任務與要求三、起止日期 年 月 日 至 年 月 日指導老師： 簽字（蓋章）系 主 任： 簽字（蓋章）河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文1年 月 日河 南 理 工 大 學畢業(yè)設計（論文）評閱人語專業(yè)班級 學生姓名 題目 評 閱 人 簽字（蓋章）職 稱 工作單位 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文2年 月 日河 南 理 工 大 學畢業(yè)設計（論文）評定書專業(yè)班級 學生姓名 題目 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文3指導老師： 簽字（蓋章) 職稱 年 月 日河 南 理 工 大 學畢業(yè)設計（論文）答辯許可證經審查， 專業(yè) 班 同學所提交的畢業(yè)設計（論文） ，符合學校本科生設計（論文）的相關規(guī)定，達到畢業(yè)設計（論文）任務書的要求，根據學校管理的有關規(guī)定，同意參加畢業(yè)設計（論文）答辯。 指導老師 簽字（蓋章）年 月 日河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文4根據審查，準予參加答辯。答辯委員會主席（組長） 簽字（蓋章）年 月 日河 南 理 工 大 學畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）決議院（系） 專業(yè) 班 同學的畢業(yè)設計（論文）于 年 月 日進行了答辯，題目 答辯委員會成員：主 席 （組長）委 員 （成員）委 員 （成員）委 員 （成員）委 員 （成員）委 員 （成員）河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文5委 員 （成員）答辯前向畢業(yè)設計答辯委員會（小組）提交了如下資料：1、設計（論文）說明 共 頁2、圖 紙 共 張3、評閱人意見 共 頁4、指導老師意見 共 頁根據學生所提供的畢業(yè)設計（論文）材料、評閱人和指導老師意見以及在答辯過程中學生回答問題的情況，畢業(yè)設計（論文）答辯委員會（小組）做出如下決議。1、畢業(yè)設計（論文）的總評語二、 畢業(yè)設計（論文）的總評成績：河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文6畢業(yè)設計答辯委員會主席（組長） 簽名委員（組員）簽名年 月 日 目錄摘 要 ................................................................................................9前 言 ............................................................................................111 概 論 .............................................................................................121.1 國內絞車的發(fā)展 ..................................................................121.2 國外絞車的發(fā)展 ..................................................................121.3 國內外水平對比 ..................................................................121.4 總體發(fā)展趨勢 ......................................................................131.5 有關畢業(yè)設計的題目 ..........................................................141.6 有關提升絞車的介紹 ..........................................................141.7 有關調度絞車的介紹 ..........................................................152、滾筒式絞車的基本原理 ............................................................162.1 滾筒式絞車的工作原理 ......................................................16河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文72.2 滾筒式絞車的傳動原理 ......................................................162.3 設計的原始數據和傳動方案選擇 ......................................173 傳動方案的選擇及滾筒的設計 ...................................................193.1 傳動方案的選擇 ..................................................................193.2 驅動裝置的設計 ..................................................................193.3 滾筒的設計 ..........................................................................193.4 制動裝置的設計 ..................................................................204 傳動系統的設計 ...........................................................................224.1 傳動比的設計與計算 ..........................................................224.2 減速裝置的傳動比分配計算 ..............................................234.3 傳動裝置的運動參數計算 ..................................................234.4 齒輪的傳動設計 ..................................................................244.5 軸的設計及計算 ..................................................................384.6 滾動軸承的校核計算 ..........................................................434.7 鍵的強度計算 ...................................................................445.滾筒式絞車制動器的設計 ...........................................................455.1 制動器的形式和常用安全裝置 ..........................................455.2 制動器的選用和設計 ..........................................................466.滾筒式絞車的使用與說明 ...........................................................506.1 使用與維護 ..........................................................................506.2 絞車的潤滑 ..........................................................................516.3 絞車的裝配及檢驗 ..............................................................52河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文86.4 絞車的修復與零部件的更換 ..............................................536.5 絞車的拆卸 ..........................................................................53結 束 語 ..........................................................................................55致 謝 ............................................................................................56參 考 文 獻 ..............................................................................57摘 要滾筒式絞車是結合了提升絞車 JT0.8 ×0.6 型號的技術參數以及調度絞車 JD-11.4 行星齒輪傳動結構來設計的。目的是使此提升絞車能在節(jié)省空間的條件下完成較大的傳動比的要求。目前，很多提升轎車都向著標準化、體積小、重量輕、結構緊湊、高效節(jié)能、壽命長、噪音低、一機多能、大功率、外形簡單等方向發(fā)展。因此，使得我們需要在結構上對提升機進行改進，而調度絞車的行星齒輪傳動對此改進將會起到很大的作用，因為行星輪傳動具有較大的傳動比、高效、噪音小、結構緊湊等特點，剛好可以滿足上述要求。因此，我的畢業(yè)設計“滾筒式絞車”就是對兩種絞車在結構和性能上的綜合，使其達到最優(yōu)的設計效果，具有所需的功能。關鍵字滾筒式絞車 提升絞車 調度絞車 行星齒輪 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文9AbstractThe roller type car is a technique to joins together to promote the winch JT0.8*0.6 model numbers parameter and adjust a degree the winch planet JD-11.4 wheel gear spreads to move the construction to design of.The purpose is a request to make this promote winch can complete while saving the spatial term bigger spreading move the ratio.Current,a lot of promote the winch all the facing standard series turns,the physical volume is small,the weight is light,construction tightly packed,economize on energy efficiently,the life span is long,low noise,a machine can much,big power,shape etc.direction development.Therefore,make us needing on the construction to promote the winch proceed the improvement,but adjusts a very big function,because the planet wheel gear spreads to move to have the very big spreading moves the ratio,efficiently,the noise is small,the characteristics of the construction tightly packed,can satisfy the above request at the right moment.Therefore,my graduate design "roller type winch"g is to two kinds of winches to go forward with the function at the construction the line synthesizes,making its attain the superior turning.Key word the roller type winch promote the winch adjust a winch improvement河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文10前 言此次畢業(yè)設計師我們在學校里的最后一次綜合能力的提高，它要求我們對大學里所學過的課程進行全面的了解與加深。比如說，機械原理、材料力學、理論力學、極限配合、機械設計等等。很快，四年的大學生活很快就要結束了，在離開學校走上工作崗位之際，畢業(yè)設計將是對我們的一個考驗，這既考察了我們對大學四年里所學知識的掌握程度，有考察了我們的實際應用能力以及在解決一件事情上的態(tài)度的問題。在大學四年的學習過程中，我們也做過許多課程設計，獨立完成一定量的圖紙要求，但此次，完全用電腦來完成設計還是第一次，故而，這又鍛煉了我們對制圖軟件、查閱機械手冊以及相關資料的應用等的能力，為我們以后在工作崗位上能輕車熟路打好基礎。機械行業(yè)是一個由不同的專業(yè)組成的，技術性很強的，需要緊密配合河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文11的系統工程，是促進我國經濟發(fā)展的生命線。而目前，我國的機械行業(yè)在世界發(fā)展潮流中還尚處于落后的地位，因此，需要我們這一批人把握時代的主題，走在國家乃至世界的前列。誠然，畢業(yè)設計尚屬于一個并不成熟的設計，只是我們邁向未來的第一步，但在畢業(yè)設計中，我們可以完全放飛自己的思想，讓我們的思路不受任何限制，大膽的去實現自己的想法。當然，在我們所設計出的產品里面，可能還有許多不實用的地方，但都有著我們自己的想法在里面。相信通過自己的努力，一定能在這次畢業(yè)設計中鞏固自己在大學期間所學的知識。為以后我們真正的走上工作崗位檢驗自己。1 概 論 1.1 國內絞車的發(fā)展我國的絞車只是經歷了仿制、自行設計兩個階段。解放初期使用的產品主要來自日本與蘇聯，1958 年以后，這些產品相繼被淘汰，并對蘇聯轎車進行了改進，與 1964 年進入自行設計階段。淮南煤機廠曾設計了擺線齒輪絞車和少齒差動絞車，徐州礦山設備制造廠也曾設計制造了擺線和行星齒輪傳動絞車，一些廠家還設計試制 25KW 的調度絞車。目前，礦用小絞車已經在標準化方面得到了相應的發(fā)展，于 1982 年，對以前制定的準進行了修訂。其標準分為 JB965-83,JB1409-83。1.2 國外絞車的發(fā)展國外礦用小絞車使用很普遍，生產廠家很多。蘇聯、美國、日本、河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文12瑞典等國都制造了礦用小絞車，而且，國外礦用小絞車種類、規(guī)格較多，比如調度絞車牽引力以 100kgf 到 3600kgf,動力有電動的、液動的、風動的、齒輪傳動的、蝸輪傳動、行星輪傳動、擺線齒輪傳動等。其中，采用行星輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢是向著標準化系列方向發(fā)展，向著體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展、向著高效、節(jié)能、壽命長、噪音低、一機多能通用化、大功率、外形簡單、平滑、美觀、大方的方向發(fā)展。1.3 國內外水平對比（1）品種國外礦用小絞車的規(guī)格多，適用于不同的場合，我國的礦用小絞車規(guī)格少，品種型號少，也較繁瑣，標準化程度不夠高。（2）形式從工作機構上分，國外有單筒、雙筒、摩擦式，而我國則較少。從原動力上分，國外有電動的、風動的、液壓驅動的。我國只有少量的電動和風動的。（3）結構我國及國外的調度絞車大多數采用行星齒輪傳動，其傳動系統結構簡單，使用方便，但牽引力過小，特別是上山、下山很難實現較大設備的搬運工作。隨著采煤的機械化發(fā)展，綜采設備的頻繁搬遷，還需要快速回升。（4）產品性能主要是壽命、噪音、可靠性等綜合指標與日本等國還有一定的差距。三化水平河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文13雖然我國的礦用小絞車參數系列化方面水平由于國外，但在標準化和通用化方面還遠不如發(fā)達機械制造國。（6）技術經濟指標我國的礦用小絞車技術經濟指標與國外特別是與蘇聯等機械發(fā)達國家還有一定的差距。1.4 總體發(fā)展趨勢縱觀國內外礦用小絞車的發(fā)展狀況，其發(fā)展趨勢有以下幾個特點：（1）向著標準化系列化方向發(fā)展使各制造公司都有自己的產品系列型譜，在這些型譜中，對絞車的性能、參數做進一步的明確規(guī)定，并強力推行和實施，給設計、制造、使用、維護帶來極大的方便。（2）向體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展力求將絞車的原動力及傳動裝置。工作滾筒、制動裝置部分及底座等主要部件綜合在一個系統中并加以統籌布局，充分利用空間，提高緊湊程度，做好外形封閉。（3）向高效節(jié)能的方向發(fā)展選取最佳參數，最大限度提高產品功能，采用合理的制造精度，提高生產效率。（4）向壽命長、低噪音、的方向發(fā)展，使綜合性能指標得到提高。（5）向一體多能化、通用化方向發(fā)展。（6）向外形簡單、平滑、美觀、大方的方向發(fā)展。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文141.5 有關畢業(yè)設計的題目我所做的畢業(yè)設計題目就是“滾筒式絞車傳動系統” ，主要是利用JT0.8×0.6 型提升絞車的技術參數，以及 JD-11.4 型調度絞車的結構來進行產品的改良。也就是把 JT0.8×0.6 型提升絞車做成 JD-11.4 型調度絞車的形式。這樣，可以相對節(jié)省一定的空間，使得絞車結果緊湊。1.6 有關提升絞車的介紹般滾筒直徑都在 2 米以下，通常稱這類提升機械為提升絞車。目前，市面上主要的絞車若按滾筒數目來分主要是單筒和雙筒兩種。單筒絞車用于單鉤提升，鋼絲繩的一端固定在滾筒上，另一端與提升容器相連，沿滾筒或斜井單股軌道牽引容器，向下運行是靠貨載自重自溜下放。雙滾筒絞車用雙鉤提升，兩根鋼絲繩分別纏繞在絞車的兩個滾筒上，做滾筒下方出繩，右滾筒上方出。這樣，一邊向上運行，另一邊向下運行。雙鉤比單鉤生產效率可提高一倍，但在多水平中使用時不方便的。按照滾筒直徑大小來分，提升絞車主要用于大中型礦井井下斜井巷道物料運輸，在建井期間亦可作為立井的臨時提升設備。對于產量低的小型礦井，則作為主要提升設備。1.7 有關調度絞車的介紹調度絞車一般是用于井下水平巷道，在不太長的距離內移動礦車，以及在中間巷道中拖運礦車，有時用以其他輔助搬運工作。為了適應經常遷移和在狹小的范圍條件下工作，調度絞車應結構緊湊輕便，為使絞車移動平穩(wěn)并能夠準確的停車，調度絞車的工作速度不應太河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文15大。為使絞車體積減小，結構緊湊，調度絞車一般是采用行星輪減速裝置，并將其轉入滾筒內部，電動機也半伸入滾筒端部，這樣可以節(jié)省相當的空間。2、滾筒式絞車的基本原理2.1 滾筒式絞車的工作原理滾筒制動盤上裝有差動制動裝置，借以操縱絞車的運行、停止。當閘A 抱緊時，屬于滾筒的工作狀態(tài)，因為此時，電動機帶動齒輪一級一級傳動到行星架（即滾筒） ，使得滾筒處于運動狀態(tài)。此時，鋼絲繩一圈圈纏繞在滾筒上面，若是滾筒制動，只需要把閘 A 松開，把閘 B 抱緊，此時，電動機將帶動一系列齒輪進行空轉， （即相當于一個定軸輪系）此時，行星（即滾筒）將停止轉動。完成滾筒制動。這就是滾筒式絞車的工作原理。2.2 滾筒式絞車的傳動原理河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文16由下圖可以看出此滾筒式絞車的傳動原理是：用閘 A 往內齒圈Z7（此時閘 B 松開） 。則 Z7 不動，Z 5 帶動行星輪 Z6，Z 6 自傳又公轉，借Z6 中心的銷軸帶動滾筒 H 旋轉，此為滾筒工作的情形。當 制 動 閘 A 而 滾 筒 H 工 作 時 ， 整 個 傳 動 成 為 行 星 輪 系 ， 行 星 輪 系 中 的首 輪 為 Z1， 末 輪 為 Z7,系 桿 為 滾 筒 H。 此 行 星 輪 系 的 傳 動 比 可 以 用 轉化 輪 系 的 傳 動 比 公 式 求 得 ： 531742171170znni HHH ?????即 5317421 znH????53174211 zniH??河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文17而 此 時 滾 筒 的 轉 動 方 向 與 電 動 機 的 轉 動 方 向 一 致 。反 之 ， 當 松 動 制 動 閘 A 而 制 動 閘 B 時 ， 整 個 傳 動 系 統 稱 為 定 軸 輪 系 ，這 時 滾 筒 不 動 （ 這 才 是 真 正 的 絞 車 制 動 ）53174217zi??2.3 設計的原始數據和傳動方案選擇1 電 動 機 的 選 用1） 由 所 給 的 技 術 參 數 ， 電 動 機 的 功 率 為 22KW 6 級 ； 選 擇 電 動 機 的型 號 為 YX180L-4， 同 步 轉 速 為 1500 （ 額 定 轉 矩 ：minrT=1.84 ）mN2） 選 擇 電 動 機 的 原 因1、 首 先 是 由 所 給 技 術 參 數 決 定 的 ；2、 因 為 該 絞 車 是 用 于 礦 井 上 面 的 提 升 設 備 ， 因 此 ， 此 電 動 機 不 選 防 爆電 機 ， 其 造 價 較 高 ， 若 用 于 礦 井 下 面 的 需 求 ， 可 配 置 防 爆 電 機 等 。2.4 減 速 裝 置 的 設 計對 于 此 滾 筒 式 絞 車 ， 其 滾 筒 部 分 即 相 當 于 減 速 器 的 外 殼 部 分由 所 給 的 參 數滾 筒 直 徑（ mm)滾 筒 寬 度（ mm)滾 筒 個 數 速 比 繩 容 量河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文18根 據 這 些 數 據 的 限 制 ， 涉 及 滾 筒 內 部 減 速 裝 置 的 形 式 ， 由 于 在 滾 筒 內部 ， 我 們 采 用 行 星 輪 減 速 裝 置 ， 可 以 實 現 較 大 的 傳 動 比 ， 且 結 構 緊 湊 。3 傳動方案的選擇及滾筒的設計3.1 傳動方案的選擇對 于 此 滾 筒 式 絞 車 ， 初 步 采 用 兩 組 外 齒 輪 傳 動 副 和 一 組 行 星 輪 系 ，并 將 其 裝 入 滾 筒 內 部 ， 電 動 機 亦 半 深 入 卷 筒 端 部 ； 且 絞 車 內 部 各 處 均采 用 滾 動 軸 承 支 撐 ， 使 其 傳 動 靈 活 ， 但 此 絞 車 不 同 于 調 度 絞 車 ， 它 主要 用 于 提 升 作 用 ， 因 此 ， 要 附 加 緊 急 安 全 制 動 裝 置 ， 以 及 深 度 指 示 器等 裝 置 。800 600 1 20 3.14層 數 繩 速 m/s 繩 徑 （ mm) 最 大 徑 張 力（ KN)最 大 徑 張 力差 （ KN）4 3.14 16 30 15河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文19我 們 主 要 利 用 JT-0.8*0.6 型 提 升 絞 車 以 及 JD-11.4 型 調 度 絞 車 的原 理 及 外 形 進 行 改 良 ， 使 其 在 能 達 到 JT-0.8*0.6 型 提 升 絞 車 的 提 升 能力 下 ， 也 可 以 實 現 調 度 絞 車 行 星 傳 動 的 形 式 ， 把 減 速 器 部 分 放 入 滾 筒內 部 ， 這 便 是 初 步 的 設 計 構 思 。3.2 驅動裝置的設計電 動 機 的 選 擇 與 校 核 :在 上 一 章 我 們 已 經 選 擇 了 電 動 機 的 型 號 為 YX180L-4， 同 步 轉 速為 1500r/min， 在 這 里 我 們 只 需 要 校 核 電 動 機 是 否 能 滿 足 我 們 設 計 的 需要 ， 通 過 對 電 動 機 軸 的 受 力 分 析 和 彎 扭 矩 的 計 算 ， 結 果 符 合 我 們 設 計的 需 要 ， 故 電 動 機 選 擇 正 確 。3.3 滾筒的設計滾 筒 材 料 鑄 鋼 鑄 造 成 型滾 筒 功 能（ 1） 在 滾 筒 面 上 纏 繞 鋼 絲 繩 ， 以 牽 引 負 荷 ；（ 2） 在 滾 筒 制 動 盤 上 裝 設 差 動 制 動 裝 置 ， 借 以 操 縱 絞 車 運 行 和 停 止 ；（ 3） 在 滾 筒 體 腔 內 裝 設 減 速 齒 輪 系 ， 因 而 具 有 減 速 機 殼 的 作（ 三 ） 滾 筒 的 結 構在 滾 筒 內 部 左 端 裝 設 用 螺 釘 的 滾 柱 體 套 ， 裝 在 電 動 機 的 端 蓋 伸 出部 分 的 軸 承 上 ， 即 壓 入 此 套 中 ， 并 用 彈 性 擋 圈 軸 向 定 位 ；第 一 組 外 齒 輪 傳 動 副 中 的 馬 達 齒 輪 用 鍵 及 彈 性 擋 圈 與 電 動 機 軸 連接 ， 與 外 齒 輪 相 嚙 合 ， 大 齒 輪 架 用 兩 個 鍵 與 滾 筒 相 連 接 ， 同 時 用 6河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文20個 螺 栓 固 定 在 滾 筒 邊 上 ；第 二 組 與 第 一 組 的 相 似 ， 在 此 不 再 獒 述 ；第 三 組 行 星 輪 系 的 軸 齒 輪 是 太 陽 輪 ， 用 鍵 與 彈 性 擋 圈 固 定 在 輸 出軸 上 ， 裝 在 大 齒 輪 架 的 兩 個 齒 輪 （ 行 星 輪 ） 與 軸 齒 輪 （ 太 陽 輪 ） 相 嚙合 ， 可 在 大 齒 輪 中 滾 動 ， 電 動 機 與 軸 承 支 架 用 普 通 螺 栓 與 螺 尾 錐 銷 固定 在 絞 車 機 座 上 ， 螺 尾 錐 銷 在 裝 卸 時 其 定 位 作 用 ； 在 大 齒 輪 架 和 擋 圈柄 尾 用 螺 母 鎖 緊 ， 通 過 軸 承 支 架 及 軸 承 蓋 并 用 6 個 螺 栓 拉 緊 滑 圈 ， 以阻 止 軸 承 移 動 ， 擋 圈 上 的 凸 環(huán) 與 滑 圈 上 的 凹 槽 相 嵌 合 ， 在 其 內 緣 設 氈圈 ， 在 滾 筒 面 上 有 2 個 帶 油 洞 的 注 油 孔 。 鋼 絲 繩 頭 安 入 繩 孔 后 ， 用 螺釘 及 繩 卡 固 定 在 滾 筒 側 邊 上 。3.4 制動裝置的設計絞 車 上 有 兩 個 差 動 制 動 裝 置 ， 其 結 構 尺 寸 及 動 作 原 理 完 全 相 同 ， 在電 動 機 一 邊 的 制 動 作 用 帶 用 來 制 動 滾 筒 ； 在 大 齒 輪 上 的 制 動 帶 ， 具 有摩 擦 離 合 器 的 作 用 。 當 此 制 動 帶 被 完 全 剎 緊 的 時 候 ， 行 星 輪 即 沿 著 大齒 輪 滾 動 ， 帶 動 滾 筒 工 作 。制 動 鋼 帶 用 鋁 鉚 釘 與 石 棉 鉚 合 在 一 起 ， 制 動 時 ， 按 下 制 動 手 柄 ， 經 杠桿 和 叉 頭 動 作 系 統 將 2 個 拉 桿 軸 承 架 拉 起 ， 使 制 動 帶 兩 端 相 互 靠 攏 ，產 生 制 動 作 用 。 向 上 制 動 手 柄 時 ， 制 動 帶 即 可 松 開 。調 節(jié) 活 動 螺 栓 擰 入 叉 頭 螺 母 中 的 長 度 ， 可 使 制 動 帶 的 拉 緊 力 及 制 動 手柄 的 位 置 得 到 調 整 。固 定 在 制 動 帶 上 的 丁 字 板 插 入 與 絞 車 機 座 連 接 在 一 起 的 墊 板 中 ， 以防 止 制 動 裝 置 在 制 動 時 轉 動 。 制 動 盤 上 的 鋼 帶 包 和 角 為 3500， 絞 車河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文21的 電 動 機 端 蓋 由 鑄 鋼 制 成 ， 形 成 托 架 ， 為 電 動 機 的 一 個 組 成 部 分 ， 并且 也 是 絞 車 滾 筒 的 一 個 支 撐 ， 通 過 滾 筒 軸 承 支 撐 滾 筒 。軸 承 支 架 用 鑄 鋼 制 成 ， 是 絞 車 滾 筒 的 另 一 支 撐 ， 用 螺 栓 將 電 動 機 與 軸承 支 架 固 定 在 絞 車 底 座 上 ， 并 裝 有 螺 釘 以 便 校 對 。4 傳動系統的設計4.1 傳動比的設計與計算由 所 給 的 傳 動 比 i=20,我 們 想 到 利 用 三 級 減 速 裝 置 ， 因 此 ， 我 們 可以 采 取 以 下 兩 種 傳 動 方 案 。方 案 （ 一 ）河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文22方 案 （ 二 ）比較以上兩種方案：（一）采用外齒輪嚙合傳動（二）采用內齒輪嚙合傳動，由于我們所需的傳動比不大，故是選用（一）。4.2 減速裝置的傳動比分配計算由所給條件 i1H=20河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文23得到： 1920531742??z因此 97?i即我們從此定軸輪系出發(fā)來進行傳動比的分配問題： 1.5734127?ii令外嚙合傳動比為： ，則 .657?i 81.3412?i因實際傳動比為: 9).(8.1??實際總傳動比為： 09.?Hi滾筒的實際轉速： min/483.71.251" rin??滾筒的轉速為： i/0'滾筒的轉速誤差： %5047.75483.1'" ?????n滿足要求。4.3 傳動裝置的運動參數計算各軸功率計算高速軸輸入功率： ；kwp78.219.02.11 ????中間軸的輸入功率： k92.032 ??低速軸的輸入功率 ： ....543各軸的轉速的計算高速軸的轉速： ；min/101rn?動河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文24中間軸的轉速： min/73.821.5012rin??低速軸的轉速： i/6.4.34i各軸的輸入轉矩高速軸的輸入轉矩： mNT?????51 1039.5078.29中間軸的輸入轉矩： 52 4.7.8低速軸的輸入轉矩： mNT?????53 109.6.509各軸的功率、轉速、轉矩、列于下表中： 軸號 功率 kw 轉速 r/min 扭矩 N mm高速軸 21.78 1500 51039.?中間軸 20.92 828.73 42低速軸 20.09 457.86 5.4.4 齒輪的傳動設計一、外齒輪的傳動副設計因為考慮到結構性更好，我們采用把第一對外齒輪傳動和第二對外齒輪傳動設計成尺寸相同的形式，因為這樣，齒輪在傳動過程中，可以更好的運行。第一對齒輪的扭矩要比第二對齒輪的扭矩要小，因此，若從第一對齒輪設計開始，則后面的第二對齒輪可能不能滿足其強度的要求。故而我們可以試著采用從第二對齒輪開始進行設計，這樣，第一對齒輪肯定可以滿足其強度的要求，而且，這樣也節(jié)省了相當的一部分時間。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文25選定齒輪的精度等級、材料及齒數按外齒輪嚙合傳動的方案選用直齒圓柱齒輪進行傳動；絞車為一般工作機器，速度不高，故可選用 7 級精度（GB10095-88 ） ；材料的選擇選擇齒輪材料時，考慮到小齒輪齒數較大齒輪齒數少，小齒輪輪齒的工作次數較大齒輪的多，為使一對齒輪傳動更接近等強度，小齒輪常用好一些的材料。通常以應使小齒輪的齒面硬度較大齒輪的齒面硬度高（20~50HBS）小齒輪 40Cr 調質處理 HB=270HBS大齒輪 45 調質處理 HB=240HBS硬度差： HBS302470??選用小齒輪的齒數為 ，則大齒輪的齒數為1z選,.68.2??z 62z2.按齒面接觸強度進行設計???334223 .)).(1.(.2iTKddHEtt ?????1）試選用載荷系數： .1?t2）扭矩 mNT.0.25?3）傳動比 834i4）齒寬系數 （懸臂式）5.??d5）材料彈性影響系數 MPzE8.19河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文266）應力循環(huán)次數： 93 106.3)53082(173.820 ?????N994..7）由《機械設計》圖 10-21 安齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞極限MPaMPahh 50,6504lim3lim????8）由圖 10-19 查得齒輪的接觸疲勞壽命系數92.,9.43HNHNK9)計算接觸疲勞需用應力取失效率為 1%，安全系數為 S=1?? MPasKhHNh50692.0. 43..lim44li33 ???????計算1）試算齒輪分度圓直徑的 代入 中較小的值td3??H?mdt 5.1981.50)506/.9()(14.23.2 23 ??????2）計算圓周速度sndVt /18.510673.2.94.3106.23 ??????3）計算齒寬 bmdt 8.59.5..3?4）計算齒寬與齒高之比 b/h河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文274.6.138596.139852.2.0.13???hbmmzdttt5）計算載荷系數根據 ，7 級精度，由圖 10-8 查得動載荷系數 smv/8.514.?VK直齒輪 0.1??FHK由表 10-2 查得使用系數 .A由表 10-4 查得用插值法查得 7 級精度，小齒輪懸臂式布置時，201.??HK查得圖 10-13 的 4.?F載荷系數 37.102.14.0??????HVAK按實際載荷系數校正所得分度圓直徑mKdtt 6.123.75.19.33 ???計算模數 m08.62.13??zd3、按彎曲疲勞強度計算數值 ??).(.233FSdYzTKm??????確定公式內各計算數值河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文28由圖 10-20c 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 MPaFE503??大齒輪的彎曲疲勞強度極限 aFE420??由圖 10-18 取彎曲疲勞壽命系數 9.,8.43FNNK計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數 ，由圖 10-12 得4.1?S?? MPaKFENF 7.35.08.33 ????SFEF 24.19.44 ?計算載荷系數30.14.0... ?????FVAKK查取齒形系數由表 10-5 查得： .2,8.243???FFY查取應力校正系數由表 10-5 查得 6.1,5.143??SSY計算大小齒輪的 并加以比較??F?小齒輪： 0126.7.34582.3???FSY?大齒輪： ??49.2.4FS?由以上計算可知，大齒輪的數值大，故而選用大齒輪的進行設計計算?設計計算?? 6.30149.405.123.23533 ??????FdSzYKTm??河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文29對比計算結果：m 大小取決于彎曲疲勞強度，而齒輪接觸疲勞強度只與齒輪的直徑有關。因此，可以取彎曲疲勞強度的模數，并就近圓整，m=4，按接觸疲勞強度得的分度圓直徑 md6.12?算出小齒輪的齒數 304.3??mz大齒輪的齒數 取.5081.2?52?z這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到了結構緊湊，避免浪費。4、幾何尺寸的計算1）計算分度圓直徑：mmzd12043.3???6542）計算中心距 1682243??da3）計算齒輪寬度 取 mdb6015.0.3???4）按彎曲疲勞強度進行校核1. ??333 24.846565.12.7.01.. FSFtF MPambYK ??? ?????2 ??4344 57.84601.3.27.13.. FSFtFbY ??? ?????故大小齒輪均滿足強度要求。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文30大小齒輪的各部分計算尺寸如下：序號 項目 代號 計算公式 結 果小齒輪 大齒輪1 齒數 z 30 542 模數 m 4 43 齒寬 b 65 604 齒頂高系數 ha* 1.0 1.05 頂隙系數 c* 0.25 0.256 壓力角 a 200 2007 分度圓直徑 d zm.?120 2168 齒頂高 ha ha.?4 49 齒根高 hf cf)(?5 510 齒全高 h ma.2??9 911 齒頂圓直徑 da hz)(128 22412 齒根圓直徑 df caf .??110 20613 基圓直徑 db ?os.db?112.6 202.9714 齒距 p m?12.56 12.5615 基圓齒距 pb cs.pb 11.80 11.8016 齒厚 s 2?6.25 6.2517 齒槽寬 e 6.25 6.2518 頂隙 c mc.?1.0 1.0河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文3119 標準中心距 a 243d??16820 節(jié)圓直徑 d' ' 120 216二．行星輪系的設計1.選擇齒輪類型、精度等級、材料及其齒數等1）直齒輪傳動；2）7 級精度 GB 10095-88；3）材料的選擇齒輪性質材料 熱處理 表面硬度齒面接觸疲勞極限齒面彎曲疲勞極限精度太陽輪 40Cr 調質 270HBS 800MPa 300MPa 7行星輪 40Cr 調質 270HBS 800MPa 300MPa 7內齒輪 2G310-570 調質 190HBS 600MPa 240MPa 7選擇內齒輪、太陽輪、行星輪齒數因確定該級傳動比為： ，查表得行星輪數取為 21.6?i載荷不均衡系數 5.FPHK以下驗證該行星輪是否滿足相應的條件傳動比條件 1.657?i2、同心條件保證中心論和行星架軸線重合的條件下正確嚙合，為此，各對嚙合齒輪之間的中心距必須相等河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文32若 ，則 ，為滿足同心條件，則，205?z12.607??z12676???z3、裝配條件 保證各行星輪能均布安裝在兩中心齒輪之間，為此，各齒數與行星輪個數 必須滿足裝配條件 （整數）wncnzw??75，為整數，故滿足裝配條件7120??4、鄰接條件保證鄰接的兩個行星輪的齒數不能相碰5、齒數、模數、和中心距的計算按公式計算太陽輪的分度圓直徑32lim31... ??????HdPAtda KTK齒輪傳動比為：2.55 ；??使用系數為： 1.25；A算式系數為： 768（查表所得） ；tdK綜合系數為： 2.0|（查表所得） ；??H太陽輪單個齒輪傳遞的轉矩 T mNTnKw .924019.425.)(53???齒寬系數 取為 0.6；?d?5.201,80lim????MPaH代入式中，計算得到： mda4.河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文33所以模數 ，取為2.5204.15?zdma 6?m則 a13)(6).(????齒寬 ，取dba 64.2.10.. ??mb63?故， mzma651?6、齒輪的強度驗算1）確定計算負荷名義轉距： ；mNT.92403?名義圓周力： dFt 1513???2）應力循環(huán)次數 5 95 10.)58230()7586.4(06.60 ????tnNpH其中， 太陽輪相對于行星架的轉速；?壽命周期為要求傳動總運轉時間。t3）確定強度計算中的各種系數：A、使用系數 ,取 KA=1.25（查表得);B、動負荷系數 V因 和 5025??z mNbFt /150.64??可根據圓周速度 sndV/.2)(.65??由圖 10-8 查 7 級精度 0.1?VKC、齒向載荷分布系數 ?FH,HlwHK.)(10?????河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文34FlwFF KK.)1(10?????式中， 計算接觸強度時運轉初期的齒向載荷分布系數0?H由圖 5-2 查得 13.0??計算接觸強度時運轉初期的齒向載荷分布系數?HwK由圖 5-4 查得 2.Hw計算彎曲強度時跑合系數Fw由圖 5-5 查得 45.0?FwK與均載系數有關的系數，則分別為： 0.7，,085?FlHlK,所以， 03.1.7)13.(?????458021?FD、齒間載荷分布系數 ?FHK,因 mNbKtA /12.8064.25. ???精度 7 級，硬齒面直齒輪由表查得： 0.1FH?E、節(jié)點區(qū)域系數 5.2?ZF、彈性系數 MPaE89G、載荷作用齒頂是，齒形系數， ?FY根據 （查圖 5-11）,80.2??FY,20,5?ZXH、載荷作用齒頂時應力修正系數： 35.1?SYI、重合度系數 ?YZ,河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文3589.0365.143?????Z7..2.7.025.????Y其中，重合度 計算如下：?兩輪分度圓半徑： 153,605?r兩輪齒頂圓半徑： 9aa兩齒頂圓壓力角： 060528.,.?又因兩齒輪是按照標準中心距安裝，則 a?'? ?65.1/)tn.(ta)tan.(t 6655 ???? ????zz4）齒數比 5.20156??5）計算接觸應力基本值 0H? 5.216310.489.15.2...50 ?????????bdFZtEH6）接觸應力 ? MPaKHVAH 0.4..5.2.1.36..0 ????7）彎曲應力值 0F?PaYSmbFt 76.142.035.826145..0 ????????8)彎曲應力 FMaKFVAF 18.24.0.15.2.17.4..0 ???9)確定計算許用接觸應力 HP?XwRVNTHP ZZ...lim??河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文361、壽命系數 NTZ因 (次） ，由圖 5-19 得 9510.?? 97.0?NTZ2、潤滑系數 L因 ，查圖 5-14 得 ,/20smVA MPaH80lim?? 01.?LZ3、速度系數 ，查圖 5-15 得 VZ92.?VZ4、粗糙度系數 R由齒面 ，查圖 5-16 得 8.406??Z 3.0R5、工作硬化系數 w由圖 5-17 查得 1.6、尺寸系數由圖 5-18 查得 0.?XZ10）許用接觸應力 HP?MPaHP 5.7640.1.93.2.1.97.08 ?????11）確定接觸疲勞安全系數65.142?HPS?12）確定計算許用彎曲應力 時的各種系數FP?RrevTrNTSFPYY..lim?1、齒輪應力修正系數 ;02?S2、壽命系數 查表 5-25 得 ;91.NT3、相對齒根圓角敏系數，查表 5-22 得 95.0?revTY?4、齒根表面狀況系數 查表 5-23 得 6Rr5、尺寸系數 ，由表 5-24 得 .1.5.??X13）許用彎曲應力 MPaFP 9.420909230????河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文3714）確定彎曲強度安全系數 KS38.201.49??FPKS?15)行星輪系的相關尺寸總結序號 項目 代號 結 果太陽輪 行星輪 大齒輪1 齒數 z 20 51 1222 模數 m 6 6 63 齒寬 b 63 58 584 齒頂高系數 ?ah1.0 1.0 1.05 頂隙系數 c0.25 0.25 0.256 壓力角 ?0202027 分度圓直徑 d 120 306 7328 齒頂高 ah6 6 69 齒根高 f7.5 7.5 7.510 齒全高 h 13.5 13.5 13.511 齒頂圓直徑 ad132 318 72012 齒根圓直徑 f105 301 74713 基圓直徑 b112.76 187.55 687.8514 齒距 p 18.84 18.84 18.8415 頂隙 c1.5 1.5 1.516 標準中心距 a 213河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文384.5 軸的設計及計算一、中間軸的設計1、由于高速軸是和電機軸連在一起的，亦即高速軸即電機軸，故不再對電機軸進行軸的設計，是標準軸，直接對中間軸設計。2、軸的材料的選取有機械設計手冊我們選用 40Cr，熱處理方式為調質處理3、軸頸的初步估算取 A=100，由公式 得3.nPAd?md.297.8013???4、軸的結構設計1）由軸的結構及設計要求，取 mld76,302121???2）小齒輪左側軸肩定位，取 543?3）初步選深溝球軸承，參照工作要求并根據 ，由軸承產品d42?目錄中初步選取 0 基本游隙組，標準精度等級的深溝球軸承 61909，其尺寸為 ,(倒角半徑為 ，安裝尺寸為126845???BDd 6.0?r河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文39） ，故，63,50?aaDd mld32,4543????4）取 ml18,4254?5）大齒輪右側用軸肩定位，取 l1,6565??6）取 （故此，中間軸的結構初步確定）ld7,676???5、按彎扭合成進行軸的強度校核1）繪制計算簡圖；2）計算有用在軸上的力;NdTFt 5.2311604.252 ???tgr .8.02 7.416153???dTt NtgFr 9.20.3）求支反力垂直面（V） 根據 可得0,??BAM5.134286,02 ?????rBVrA FRFMNRBV3.79861, 32?rAVrAV.605?(校核 812.2+1461.9+605.2=2879.3，無誤）水平面 425.13086,2 ?????BHttA RFMNRBH7.1049?.,32?AHttF河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計論文40NRAH5.1264?(校核 15264.5+4016.7=17049.7+2231.5=19281.2，無誤）4