3149 煤礦絞車設計

3149 煤礦絞車設計,煤礦,絞車,設計 河南理工大學萬方科技學院 本科畢業(yè)設計（論文）中期檢查表指導教師： 明平美 職稱： 副教授 所在院（系）：動力機械與工程系 教研室（系、研究所）：機械設計教研室 題 目 煤礦轎車設計學生姓名 張喆 專業(yè)班級 08 機設 2 班 學 號 0828070107一、 選題質量及開題報告完成情況該選題是礦用調度絞車設計，可以對大學四年所學知識進行一次全面的練習。這將對以后工作起到十分有效的幫助，也能達到一個綜合訓練的效果，又加強了實際的動手動腦能力。題目的難易程度很適中，對我們既是一個挑戰(zhàn)也是一個很好的鍛煉提高過程。題目的工作量：要求完成 3 張以上的 A0 圖紙，50 頁說明書一份。選題不僅能緊密的結合生產和實踐，也是在我們所學習過的范圍之類，對我們以后不管是科研還是從事實際的工作對有很大的幫助。在老師指導和同學們的幫助之下，經過一番查閱資料，我順利的開始了本次畢業(yè)設計。我們專業(yè)課介紹過絞車，但只是個大概，所以我對調度絞車的了解明顯不夠。剛開始的時候不是很順利，甚至是無從著手。后來經過網上查找相關資料和老師的引導，慢慢的找到設計入口，清楚了設計過程，順利的完成開題報告。目前，前期的工作已做了一部分，并有了一定的成果?，F在已經進入了各部件計算設計過程，我將在以后工作中繼續(xù)努力，認真完成這次畢業(yè)設計，檢測一下自己的真實能力。二、階段性成果：1、這次的畢業(yè)設計方案已經確定，而且完成了調度絞車整體結構的初步設計，正在進行各部件的精確計算；2、目前，已經完成了滾筒的選擇、傳動齒輪的精確計算以及輪轂的計算等。已經形成了整體的設計思路。三、存在的主要問題及解決方法：存在問題：剛開始進展的并不是很順利，我對調度絞車這方面的知識掌握也不夠完善，這是我第一次單獨進行課題設計，很多專業(yè)問題及具體的細節(jié)不知怎么處理，整個設計的過程也不是很清楚。解決方法：在圖書館和網上查找相關資料，對有關調度絞車的知識進行更深入的了解，查詢專業(yè)資料搞清遇見的問題，向學長請教予以指導，和同學交流獲取解決辦法。在指導老師的指引下，我相信我能把各方面的問題逐個擊破，最終順利完成畢業(yè)設計。四、指導教師對學生在畢業(yè)設計（論文）中的紀律及畢業(yè)設計（論文）任務的完成進展等方面的評語指導教師： （簽名）年 月 日河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目名稱 煤礦絞車設計學生姓名 張喆 專業(yè)班級 08 級機設 2 班 學號 0828070107一、選題的目的和意義礦用調度絞車是煤礦必不可少的運輸機械。當前我國的礦用機械正處于快速發(fā)展階段，作為一位即將從事煤礦機械工作的本科畢業(yè)生，我將這次的畢業(yè)設計題目確定為礦用調度絞車。調度絞車主要用于礦井下調度礦車及其它輔助牽引用，亦可用于煤礦、冶金礦山、建筑工地等場合作拖運、提升工作或其他輔助搬運工作。其結構緊湊，操作簡單，搬運方便，所以運用范圍廣泛。但是當前我國的調度絞車壽命、噪音、可靠性等綜合性技術指標與國外有差距，所以選擇此課題希望能夠對當前調度絞車有所改進，使其性能更加完善可靠。此課題不僅能綜合運用專業(yè)知識而且訓練解決實際問題的能力。同時也促進我國礦用調度絞車的進步，促進我國礦業(yè)的發(fā)展。二、國內外研究綜述我國調度絞車的生產經歷了仿制和自行設計兩個階段。50 年代測繪仿制了日本、蘇聯的各型絞車。1958 年后，蘇聯 DJ14.5 型和日本內齒輪相繼淘汰。1960 年對調度絞車進行了方案整頓，型號用 DJ 表示，保留了 DJ4.5、DJ11.4 型兩種規(guī)格。從 1964 年開始自行設計了調度絞車，目前我國已投入批量生產。我國調度絞車的結構為多猩猩齒輪轉動，結構緊湊，體積小，重量輕，操作簡單，搬運方便，適于礦山井下使用。近幾年各廠加強了新產品的研制工作，對產品的結構進行了很大的改進和創(chuàng)新，在提高壽命、降低噪聲方面取得了一定的效果。調度絞車在國外使用也很普遍，生產廠家也很多。根據目前收集到的資料，蘇、法、美、英、波、捷、匈、羅、加拿大、丹麥、瑞典等國家都在制造絞車，有國家從三十年代就已生產。種類繁多，規(guī)格較多，拉力小到 100kg，大到 3600kg。動力有電動、液動和風動。工作機構有單筒、雙筒和摩擦式。傳統形式有皮帶傳動、鏈式傳動、齒輪傳動、蝸輪傳動、液壓傳動、行星齒輪傳動和擺線傳動等。其中用行星齒輪傳動的比較多?？v觀國內外調度絞車的發(fā)展概況，其發(fā)展趨勢有以下幾個特點：1）向標準化、系列化方向發(fā)展；2）向體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展；3）向高效、節(jié)能方向發(fā)展；4）向壽命長、低噪音方向發(fā)展；5）向一機多能，通用化方向發(fā)展；6）向大功率方向發(fā)展；7）向外形簡單、平滑、美觀大方方向發(fā)展。當前我國調度絞車還存在一些不足之處。主要是壽命、噪音、可靠性等綜合性技術指標與國外有差距。由于我國尚不具備測試手段，是壽命無法考核，噪聲也比較大，目前還不能達到環(huán)保衛(wèi)生部門的要求。在可靠性方面，目前尚無要求。這些反映了我國的產品質量還存在一定差距。所以我國還需要加強對調度絞車這個學科的建設，努力完善各方面測試手段及性能要求。三、畢業(yè)設計（論文）所用的主要技術與方法：在這次設計中我們將采用機械圖形設計軟件 AutoCAD 或 Pro E 進行繪圖。首先設計整體轉動系統，然后初步設計整體結構，最后精確設計絞車。在設計的過程中如果發(fā)現遺漏或不合理的地方我還會及時補充上去或予以糾正。四、主要參考文獻與資料獲得情況1. 主要參考文獻如下:[1]《機械零件》 （第七版） ，濮良貴、紀名剛主編，高等教育出版社[2] 《機械設計手冊》 （第三版） ，化學工業(yè)出版社[3] 《新編機械設計手冊》 張麗驊、鄭嚴主編，人民郵電出版社[4] 《機械設計基礎》 李育錫主編，高級教育出版社[5] 《機械設計手冊》 （單行本）齒輪傳動，機械工業(yè)出版社[6] 《機械原理》 （第七版）鄭文偉、吳克堅主編，高等教育出版社[7] 《機械工程師手冊》 （第二版）機械工業(yè)出版社 [8] 《英漢雙向機電詞典》 上海交通大學出版社[9] 《現代機械優(yōu)化設計方法》 （第二版）.化學工業(yè)出版社[10]《機械傳動手冊》 電子工業(yè)出版社[11]《機械原理.》 孫恒、陳作模主編.高等教育出版社[12]《Auto CAD2007 計算機繪圖實用教程》 張愛梅、鞏琦、趙艷霞、李玉林主編 .高等教育出版社[13]《行星傳動設計與計算》 王容、胡來主編 煤炭工業(yè)出版社2．資料獲取情況如下：1) 從學校圖書館借閱相關圖書；2) 從網上搜索相關資料，例如在學校圖書館網頁上下載相關文獻或期刊；3) 在設計過程中遇到難題時向指導老師和專業(yè)老師請教，同時與同學交流獲取相關信息。五、畢業(yè)設計（論文）進度安排：1）5～7 周：畢業(yè)實習、還收集部分資料并確定畢業(yè)設計課題；2）8～10 周：初步確定設計方案，寫開題報告，進行畢業(yè)設計的基本計算；3）11～13 周：排版整理畢業(yè)設計說明書和用 CAD 軟件進行繪制零件圖、裝配圖；4）14～15 周：對畢業(yè)設計進行修改、完善，準備答辯。六、指導教師審批意見指導教師： （簽名）年 月 日 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書摘 要調度絞車是礦山生產系統中最常用的機電設備，主要用于礦井下調度礦車及其它輔助牽引，亦可用于煤礦、冶金礦山、建筑工地等場合作拖運、提升工作或其他輔助搬運工作，但不得作載人使用。在設計過程中根據絞車牽引力選擇電動的型號以及鋼絲繩的直徑，選擇后驗證速度是否與設計要求速度一致，根據要求設計絞車是通過兩級行星輪系及所采用的浮動機構完成絞車的減速和傳動，其兩級行星齒輪傳動分別在滾筒的兩側，從而根據設計要求確定行星減速器的結構和各個傳動部件的尺寸，根據滾筒的結構形式選擇制動裝置為帶式制動，并對各個設計零部件進行校核等等。絞車通過操縱工作閘和制動閘來實現絞車卷筒的正轉和停轉，從而實現對重物的牽引和停止兩種工作狀態(tài)。設計中絞車內部各轉動部分均采用滾動軸承，運轉靈活。JD-0.5 型調度絞車采用行星齒輪傳動，絞車具有結構緊湊、剛性好、效率高、安裝移動方便、起動平穩(wěn)、操作靈活、制動可靠、噪音低以及隔爆性能、設計合理、操作方便，用途廣泛等特點。關鍵詞：調度絞車； 帶式制動；行星輪系河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書IABSTRACTMine production Dispatching winch system is the most commonly used in electrical and mechanical equipment, mainly for underground coal mine and other mines in the dumping of less than 30 degrees angle of the roadway in the haulage mine car handling and other auxiliary work, can also be used for mining and tunneling Face loading station on the scheduling grouping tramcar. In the design process in accordance with electric winch traction choose the type and the diameter of wire rope, after the choice of whether or not verify the speed consistent with the design requirements of speed, according to winch was designed by two rounds of the planet and used by the body floating completion of the slowdown and drive winch , The two planetary gear transmission in the drum on both sides, in accordance with design requirements so as to determine the structure and planetary reducer in various parts of the drive size, according to choose the form of the structure of drum brakes for the belt brake, and various design Parts and components for checking and so on. Winch through the manipulation of gates and brake drum gates to achieve the winch is to turn and stop, thus realizing the weight of traction and the suspension of the two working condition. Winch in the design of the internal rotation of the rolling bearings are used, flexible operation. JD-0.5 to Dispatching winch used planetary gear transmission, the winch is compact, rigid and efficient, easy to install mobile, starting a smooth, flexible operation, the brake reliable, low noise and flameproof performance, design reasonable, easy to operate, such as extensive use Characteristics.Keywords：Scheduling winch; Belt braking; Round of the planet.河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書目錄緒論 ....................................................................................................................................11 調度絞車的總體設計 ....................................................................................................31.1 設計參數 ..............................................................................................................31.2 結構特征與工作原理 ..........................................................................................31.3 選擇電動機 ..........................................................................................................51.3.1 電動機輸出功率的計算 ...........................................................................51.3.2 確定電動機的型號 ...................................................................................62 滾筒及其部件的設計 ....................................................................................................72.1 鋼絲繩的選擇 ......................................................................................................72.2 滾筒的設計計算 ..................................................................................................82.2.1 滾筒直徑 ...................................................................................................82.2.2 滾筒寬度 ...................................................................................................82.2.3 滾筒的外徑 ...............................................................................................83 減速器設計 ..................................................................................................................103.1 總傳動比及傳動比分配 ....................................................................................103.1.1 總傳動比 .................................................................................................103.1.2 傳動比分配 .............................................................................................103.2 高速級計算 ........................................................................................................123.2.1 配齒計算 .................................................................................................123.2.2 變位方式及變位系數的選擇 .................................................................133.2.初算傳動的中心距和模數 ........................................................................143.2.4 幾何尺寸計算 .........................................................................................163.2.5 驗算傳動的接觸強度和彎曲強度 .........................................................183.2.6 驗算傳動接觸強度和彎曲強度 .............................................................233.3 低速級計算 ........................................................................................................243.3.1 配齒計算 .................................................................................................243.3.2 變位方式及變位系數的選擇 .................................................................253.3.3 初算太陽輪行星輪傳動的中心距和模數 .............................................263.3.4 幾何尺寸計算 .........................................................................................283.3.5 驗算接觸強度和彎曲強度 .....................................................................303.3.6 驗算大接觸強度和彎曲強度 .................................................................353.4 傳動裝置運動參數的計算 ................................................................................373.4.1 各軸轉速計算 .........................................................................................373.4.2 各軸功率計算 .........................................................................................37河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書i3.4.3 各軸扭矩計算 .........................................................................................383.4.4 各軸轉速 功率 扭矩列表 .....................................................................384 傳動軸的設計計算 ......................................................................................................394.1 計算作用在齒輪上的力 ....................................................................................394.2、初步估算軸的直徑 .........................................................................................394.3 軸的結構設計 ....................................................................................................404.3.1 確定軸的結構方案 .................................................................................404.3.2 確定各軸段直徑和長度 .........................................................................404.3.3 確定軸承及齒輪作用力位置 .................................................................414.4 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 ................................................................................424.5 軸的計算簡圖 ....................................................................................................444.6 按彎矩合成強度校核軸的強度 ........................................................................445 滾動軸承的選擇與壽命計算 ......................................................................................465.1 基本概念及術語 ................................................................................................465.2 軸承類型選擇 ....................................................................................................475.3 按額定動載荷選擇軸承 ....................................................................................486 鍵的選擇與強度驗算 ..................................................................................................506.1 電機軸與中心輪聯接鍵的選擇與驗算 ............................................................506.1.1 鍵的選擇 .................................................................................................506.1.2 鍵的驗算 .................................................................................................516.2 主軸（滾筒軸）與行星架聯接鍵的選擇與驗算 ............................................516.2.1 鍵的選擇 .................................................................................................516.2.2 鍵的驗算 .................................................................................................516.3 主軸與太陽輪聯接鍵的選擇與驗算 ................................................................526.3.1 鍵的選擇 .................................................................................................526.3.2 鍵的驗算 .................................................................................................526.4 行星架與滾筒聯接鍵的選擇與驗算 ................................................................536.4.1 鍵的選擇 .................................................................................................536.4.2 鍵的驗算 .................................................................................................537 制動器的設計計算 ......................................................................................................557.1 制動器的作用與要求 ........................................................................................557.1.1 制動器的作用 .........................................................................................557.1.2 制動器的要求 .........................................................................................557.2 制動器的類型比較與選擇 ................................................................................557.2.1 制動器的類型 .........................................................................................557.2.2 制動器的選擇 .........................................................................................56河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書ii7.3 外抱帶式制動器結構 ........................................................................................567.4 外抱帶式制動器的幾何參數計算 ....................................................................578 主要零件的技術要求 ..................................................................................................698.1 對齒輪的要求 ............................................................................................698.1.1 齒輪精度 .................................................................................................698.1.2 對行星輪制造方面的幾點要求 .............................................................698.1.3 齒輪材料和熱處理要求 .........................................................................70小 結 ..............................................................................................................................71參考文獻 ..........................................................................................................................72致 謝 ..............................................................................................................................73附錄：英文資料與中文翻譯..............................................................................................74河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書0緒論我國調度絞車的生產經歷了仿制和自行設計兩個階段。50 年代測繪仿制了日本、蘇聯的各型絞車。1958 年后，蘇聯 DJ14.5 型和日本內齒輪相繼淘汰。1960 年對調度絞車進行了方案整頓，型號用 DJ 表示，保留了 DJ4.5、DJ11.4 型兩種規(guī)格。從 1964 年開始自行設計了調度絞車，已投入批量生產。結構為多行星齒輪轉動，結構緊湊，體積小，重量輕，操作簡單，搬運方便，適于礦山井下使用。近幾年各廠加強了新產品的研制工作，對產品的結構進行了很大的改進和創(chuàng)新，在提高壽命、降低噪聲方面取得了一定的效果。調度絞車在國外使用也很普遍，生產廠家也很多。根據目前收集到的資料，蘇、法、美、英、波、捷、匈、羅、加拿大、丹麥、瑞典等國家都在制造絞車，有國家從三十年代就已生產。種類繁多，規(guī)格較多，拉力小到 100kg，大到 3600kg。動力有電動、液動和風動。工作機構有單筒、雙筒和摩擦式。傳統形式有皮帶傳動、鏈式傳動、齒輪傳動、蝸輪傳動、液壓傳動、行星齒輪傳動和擺線傳動等。其中用行星齒輪傳動的比較多?？v觀國內外調度絞車的發(fā)展概況，其發(fā)展趨勢有以下幾個特點：1）向標準化、系列化方向發(fā)展；2）向體積小、重量輕、結構緊湊方向發(fā)展；3）向高效、節(jié)能方向發(fā)展；4）向壽命長、低噪音方向發(fā)展；5）向一機多能，通用化方向發(fā)展；河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書16）向大功率方向發(fā)展；7）向外形簡單、平滑、美觀大方方向發(fā)展。當前我國調度絞車還存在一些不足之處。主要是壽命、噪音、可靠性等綜合性技術指標與國外有差距。由于我國尚不具備測試手段，是壽命無法考核，噪聲也比較大，目前還不能達到環(huán)保衛(wèi)生部門的要求。在可靠性方面，目前尚無要求。這些反映了我國的產品質量還存在一定差距。所以我國還需要加強對調度絞車這個學科的建設，努力完善各方面測試手段及性能要求。作為一名機械專業(yè)的本科畢業(yè)生，針對國內外礦用調度絞車的發(fā)展現狀，本文選題礦用調度絞車設計。采用行星齒輪傳動，絞車具有結構緊湊、剛性好、效率高、安裝移動方便、起動平穩(wěn)、操作靈活、制動可靠、噪音低等特點。絞車的電氣設備具有防爆性能，可用于有煤塵及瓦斯的礦井。本文所做的基本工作：1）設計完成總體裝配圖設計；2）設計完成主減速器裝配圖設計；3）完成主要傳動組件、零件的工作圖設計；4）編寫完成整體設計計算說明書。河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書21 調度絞車的總體設計1.1 設計參數最大牽引力：6KN；容繩量： 150m平均速度： .6/s~.2/1.2 結構特征與工作原理絞車由下列主要部分組成。電動機、滾筒、行星齒輪傳動裝置、剎車裝置和機座。在結構上采用兩級行星齒輪傳動，分別布置在主軸的兩端，主軸貫穿滾筒，左端支承在左支架上，右端支承在右支架上，電動機采用法蘭盤固定在左支架上。絞車的傳動系統見附圖：河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書3Z1234Z56 Ⅰ ⅡⅢ Ⅳ ⅤⅥ Ⅶ圖 1-1 JD─0.5 型調度絞車傳動系統圖1─左側行星輪架 2─主軸 3─右側行星輪架JD-0.5 型調度絞車采用兩級行星齒輪傳動，分別安裝在滾筒的兩側， 、 、 為左側行星齒輪， 、 、 為右側行星齒輪。電1Z234Z56動機軸上裝有電機齒輪（太陽輪） ，它帶動左側行星齒架 1 上的行星1齒輪 旋轉，由于電動機齒輪 是固定旋轉的，所以，行星齒輪除作2自轉外，還要圍繞電動機齒輪 公轉，因此，帶動左側行星輪架 1 旋轉，1Z從而使固定在行星輪架上、通過滾筒中心的主軸 2 旋轉，裝在主軸上的齒輪（太陽輪） 也旋轉，于是帶動右側行星輪架 3 上的行星齒輪1Z轉動，此時有如下三種情況：5Z1）如果將左側制動閘剎住，右側工作閘松開，此時滾筒被剎住，河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書4行星輪架 3 與滾筒相連接，也不旋轉，行星齒輪 不作公轉只作5Z自轉，同時帶動內齒輪 空轉（此為停止狀態(tài)） ；6Z2）如果將左側制動閘松開，右側工作閘剎住，內齒輪 停止不轉，6行星齒輪 除作自轉外，還要作公轉，帶動行星輪架 3 轉動，滾5Z筒與行星輪架相連接，也旋轉起來，即可進行牽引（此為工作狀態(tài)）；3）如果兩側閘都松開，行星輪架 3 呈浮動狀態(tài)，牽引繩可以帶動滾筒反向松繩（此為下放狀態(tài)） 。1.3 選擇電動機1.3.1 電動機輸出功率的計算已知：最大拉力：F=6KN 最低繩速： min0.6/sV?則： （1.1） ??' kW1FP??根據傳動方案圖 1-1 可得：總傳動效率 1120.9.70.86???式中： 軸承的效率 為 ； 1?.行星輪傳動效率 為 。297.0河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書51.3.2 確定電動機的型號按公式(1.1)可計算出電動機的輸出功率：=4.2KW??p86.010??VF電動機所需的額定功率 與電動機輸出功率 之間有以下的關系：P'P(1.2)'KA?其中： ─用以考慮電動機和工作機的運轉等外部因素引起的附AK加動載荷而引入的系數，取 1A?由式(1.2)可計算出額定功率 ： P =4.2KW，圓整取4.21??P=5.5KW。同時，絞車井下使用，條件比較惡劣，要求電動機必須具有防爆功能，查《機械零件設計手冊》 ，得到電動機的型號：YB2-132S-4。額定功率 P=5.5KW,實際轉速 ；140r/min?；.2額 定 轉 矩最 大 轉 矩；3.?額 定 轉 矩堵 轉 轉 矩；7.0堵 轉 電 流額 定 電 流其外形尺寸： 515×365×470；??4635m???長 寬 高電機中心高度 ： ；H=12河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書6電動機軸直徑 長度：28×80（mm） 。?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書72 滾筒及其部件的設計2.1 鋼絲繩的選擇選擇鋼絲繩時，應根據使用條件和鋼絲繩的特點來考慮。我國提升鋼絲繩多用同向捻繩，至于是左捻還是右捻，我國的選擇原則是：繩的捻向與繩在卷筒上的纏繞螺旋線方向一致。我國單繩纏繞式提升機多為右螺旋纏繞，故應選右捻繩，目的是防止鋼絲繩松捻；多繩摩擦提升為了克服繩的旋轉性給容器導向裝置造成磨損，一般選左、右捻各一半。由于調度絞車是用以調度車輛的一種絞車，常用于井下采區(qū)、煤倉用裝車站調度室、牽引礦車，濕度較大，酸堿度很高，為了增加鋼絲繩的搞腐蝕能力，延長它的使用壽命。因此選擇鍍鋅鋼絲繩。因為鍍鋅以后，對于防腐蝕及防銹有很好的效果。鋼絲繩的安全系數取 ，則鋼絲繩所能承受的拉力 需滿足以下的5?KF要求： 其中：5F??拉 KN6F拉則： 30?查《礦井運輸提升》表 2-2（2）選擇：繩 股 196???61?繩纖維芯，鋼絲繩表面鍍絡。其主要參數如下：鋼絲繩直徑： 9.3m?鋼絲直徑： 0.6河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書8鋼絲總斷面面積： 23.m參考重力： 04.5N/鋼絲繩公稱抗拉強度：1550Mpa鋼絲破斷拉力總和 ：?S490?2.2 滾筒的設計計算2.2.1 滾筒直徑??16~20Dd??式中， ─鋼絲繩直徑，d9.3m?則： ????.48取 180?2.2.2 滾筒寬度滾筒的寬度直接影響到最終產品的寬度，因此它的寬度不能太寬。滾筒的寬度太窄的話，就會顯得不協調。最好是在畫圖的過程中把它定下來，這樣有利于整體的配合。讓人看起來協調、美觀、大方。根據總裝圖，我們定下來的滾筒寬度為 。240mB?2.2.3 滾筒的外徑滾筒的容繩量，我們設定為 ，據以上設計可知，每一層纏150河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書9繞的圈數 ： n??240/9.35?圈每一圈所纏繞的長度 ：lRl??2/1804.?56m?∴ 鋼絲繩的纏繞層數為 ???5.層則:滾筒的外徑 ：1Dd???521式中， ─為鋼絲繩直徑， 9.3md?∴ 180.6取外徑 ，可算出最大速度 。36D?1v轉速 vn??1804.36.??67rmin?由于 ，Dv?10?即 7.63246?可得 ，同已知的最高速度一樣，所以符合條件。1.m/sv?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書103 減速器設計3.1 總傳動比及傳動比分配3.1.1 總傳動比(3.1)'ni?式中， 為電動機轉速 為滾筒轉速'據滾筒及其部件設計，滾筒直徑 180mD?則 '601vnD???60.3.4??57.32r/in所以，總傳動比 ''//.in在傳遞動力時,行星輪數目越多越容易發(fā)揮行星齒輪傳動的優(yōu)點,但是行星數目的增加會使其載荷均衡困難,而且由于鄰接條件限制又會減小傳動比的范圍.因而在設計行星齒輪傳動時,通常采用 3 個或 4 個,特別是 3 個行星輪。取行星輪的數目為 3。因為行星輪數目 ，傳動范圍只有 ，故選用兩wn?7.1~2?BAXi級行星齒輪傳動機構。3.1.2 傳動比分配多級行星齒輪傳動的傳動比分配原則是各級傳動之間等強度，并希望獲得最小的外廓尺寸，在兩級 NGW 型行星齒輪傳動中，用角標 表示?高速級參數， 表示低速級參數。設高速級和低速級外嚙合齒輪材料，?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書11齒面硬度相同，則 ；取行星輪數目 ；對于兩級 NGWlimliH????3wn?型行星齒輪傳動，可使低速級內齒輪分度圓直徑 與高速級內齒輪分bd?度圓直徑 之比接近于 ，之比值用 表示，通常令 ，并取bd?1B1~.2B；取載荷不均勻系數 ；取齒寬系數 。1.2B?CK???2.d??兩級 NGW 型行星齒輪傳動的傳動比分配可利用圖 17.2-4《機械設計手冊》 ，圖中 和 分別為高速級及總的傳動比， 可按下式計算i? E3EAB?22limwdCVHNWHnKZ????????式中 ——行星輪數目； ——齒寬系數；wd——載荷不均勻系數見表 17.2-16；查《機械設計手冊》CK——接觸強度的齒向載荷分布系數； ——動載系數；H? VK——接觸強度的壽命系數； ——工作硬化系數；NZWZ——計算齒輪的接觸疲勞極限，取值查第 16 篇第 2 章。查limH?《機械設計手冊》、 、 的比值，可用類比法進行試湊，或取三項比值的乘VKH?2NZ積 等于 。取 2VN?????????1.8~021.9VHNKZ????如全部齒輪硬度 ，可取 。35BS?2W?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書12∴ 22limwdCVHNWHnKZA?????????1.9??2.8由公式 可計算出 E 值：3EB再使用圖 17.2-4《機械設計手冊》,即可查出 NGW 型兩級行星齒輪傳動的傳動比分配，圖中 和 分別為高速級及總的傳動比，如果最后i?標得的 值大于 ，則取 。E66E?332.81.94AB?由圖 17.2-4，查得 5i?那么低速級傳動比 。.64.31i??3.2 高速級計算3.2.1 配齒計算確定齒數應滿足的條件：行星齒輪傳動各齒輪齒數的選擇，除去應滿足漸開線圓柱齒輪齒數的選擇，還須滿足其傳動比條件、同心條件、裝配條件和鄰接條件。通常電動滾筒中取行星輪數目 ，過多會使其載荷均衡困難，3wn?過少又發(fā)揮不了行星齒輪傳動的優(yōu)點，由于 距可能達到的傳5.1BAXi動比極限值較遠，所以可不檢驗鄰接條件。各輪齒數按公式 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書13BAXwizcn?進行配齒計算，計算中根據 并適當調整，使 等于整數，再求出BAXic， 應盡可能取質數，并使 整數。Az wzn?則 5.134BAXAwizn??20A?208BAc???1CBzz???1??31?這些符合 取質數， / 整數， / 整數，且 及AAwn?Bzwn?CBz/無公約數， 整數的 NGW 型配齒要求。CAz//c3.2.2 變位方式及變位系數的選擇在漸開線行星齒輪傳動中，合理采用變位齒輪可以獲得如下效果：獲得準確的傳動化、改善嚙合質量和提高承載能力，在保證所需傳動比前提下得到合理的中心距、在保證裝配及同心等條件下使齒數的選擇具有較大的靈活性。常用行星齒輪傳動的變位方法及變位系數可按表 13-5-13 及 13-5-4、圖 13-5-5 和圖 13-5-6 確定。參考《機械零件設計手冊》此行星齒輪傳動采用的變位方式為高變位；表 13-5-13《機械零件設計手冊》詳細說明了高變位的系數的選擇的情況:河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書14（1） 太陽輪負變位，行星輪和內齒輪正變位。即： 4BAXi?Cx??和 按圖 13-5-4 及圖 13-5-5 確定。選《機械零件設計手冊》A（2） 太陽輪正變位，行星輪和內齒輪負變位。即：4BXi?ACxx??和 按圖 13-5-4 及圖 13-5-5 確定。選《機械零件設計手冊》由于 ，故 查得 ，5.14BAXi?ACBxx??0.3A?0.3CBx??3.2.初算傳動的中心距和模數輸入轉距 ??mN2.3140.95P0nT1 ????因傳動中有一個或兩個基本構件浮動動作為均載機構，且齒輪精度低于 6 級，所以取載荷不均勻系數 。15.CFHcK在一對 A-C 傳動中，小齒輪（太陽輪）傳遞的扭矩 ??23.T158.9NmAcwKn?????全面硬齒面的外嚙合，在對稱，中等沖擊載荷時：精度采用 8-7-7 GB/T100951-2001。使用的綜合系數 2.0~8K考慮電動滾筒加工和使用的實際條件，取 。齒數比4.?31.520CAzu?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書15太陽輪和行星輪的材料用 40Cr 鋼表面的影響系數。調質處理后HBS240 285，取 。~2lim10N/H??齒寬系數 （GB10098—88）線偏斜可以忽略因齒面硬度/ab?HB>350，則取 。0.3按接觸強度初算中心距 公式：a(3.2)??32lim481AaHKTauu????由公式(3.2)可計算出中心距（內嚙合用“－”號）:??32.489481.501.5a??????41.8m?求模數 m24.8.6301ACz???1）計算 A-C 傳動的實際中心距和嚙合角 取模數 （漸'ACa3m??開線齒輪標準模數（GB1357-87） ） ，則實際中心距()2ACACmaz????3(201)?????76.5?因為直齒輪高變位，則' .03ACACaY???''coscos??76.5cs2?o?所以嚙合角 '20ACa河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書162）計算 C-B 傳動的中心距和嚙合角 'CBa實際中心距：()2CBBCmaz??????3821?????76.5m?因為中心距變動系數 ，所以嚙合角' .03CBaY??。'o20CBa?3.2.4 幾何尺寸計算按高變位齒輪傳動的幾何計算 A、C、B 三輪的集合尺寸。1）分度圓直徑3206mAdz????319mCdz????84B?2）齒頂高 ??*aAAhx??????10.3?.9?CCm??.?2.1m*aBaBhx? ??式中 ；????22*7.517.510.3.568aBz????。0.6..4maBh???3）齒根高 河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書17??*fAaAhcxm? ??????10.253????2.85m?fCC? ?.4.6*fBaBhcx? ???10.2532.854）齒高 AafA?????3.986.7m?CfCh???2.145.BafB???3..86.25）齒頂圓直徑 2aAaAdh?????0.9?7.m?CC???32.1.2aBaBdh????46.39.66）齒根圓直徑 fAfA????02.85?4.m?2fCfCdh????93.63.7fBfB????42.851.7）齒寬：查《機械設計手冊》表 13-1-79,即：齒寬系數 的推薦范圍表。d?查表得： ，取0.4~9d??0.8d??太陽輪齒寬 ： ；Ab.64mA??河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書18行星輪齒寬 ： 取 ；Cb??5~10438mA???42Cb?內齒輪齒寬 ： 。B42m3.2.5 驗算傳動的接觸強度和彎曲強度1）動載系數 和速度系數VKVZ動載系數 和速度系數 按齒輪相對于行星架 的圓周速度X，查圖 13-1-18(或按表 13-1-90 和表 13-1-84 計??ms601XAXdnv????算)和圖 13-1-28(或按表 13-1-107 計算)求出。查看《機械設計手冊》 。和 所用的圓周速度用相對于行星架的圓周速度：VKZ??601AXXdnv????106Adni????????????1045.6??????????3.5ms動載系數 VK是用來考慮齒輪副在嚙合過程中，因基節(jié)誤差、齒形誤差而引V起的內部附加動載荷對輪齒受載的影響。對于圓柱齒輪傳動，可取 取 1.061.05~4VK?速度系數 由《機械設計手冊》查得VZ.96VZ河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書192）齒向載荷分布系數 、HK?F如果 NGW 型和 NW 型行星齒輪傳動的內齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于 時，可取 。11FHK??另外在 NGW 型和 NW 型行星齒輪傳動的內齒輪寬度與行星輪分度圓直徑的比值小于或等于 1 時，可取 。FH?3）求齒間載荷分配系數 及HK?先求端面重合度 ：??????12tanttant2ACzz??????? ?? ?式中 1cosaraAd?? 60.937rs8?.4??2rcsCaad???.rc972?6?則 ????10tn3.74t031tant0???? ????? ??????2.68..48.6??1.58因為是直齒齒輪，總重合度 ????0.645.1.5802HFK????節(jié)點區(qū)域系數 ： 式中 Z)(3.' ??H 0????2'4.80.71HY??河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書20CAxYz??0.312??∴ 24.87.8()HZ??.53彈性系數 ：E1Z???206(1.3)?2189.Nm?接觸強度計算的重合度系數 ：?43Z????1.580.9?接觸強度計算的螺旋角系數 ：?Z10cos??接觸強度計算的壽命系數 ：V.96因為當量循環(huán)次數 ，則 。7105??eN1NZ最小安全系數 ：取 =1minHSinH潤滑劑系數 ，考慮用 N46 機械油作為潤滑冷卻劑，取 =0.93。LZ LZ粗糙度系數 ：取 。 齒面工作硬化系數 ：取 =1。R1.0?W接觸強度計算的尺寸系數 ： =1XZ4）A-C 傳動接觸強度驗算計算接觸應力 ：H?H 1?¤?¤tAVHEFuKZdb??????河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書21201.5?¤.0681.253189.013ATda???????28.9....86075??26Nm?許用接觸應力 ：HP ?lim nNLVRWXZS?其強度條件： HP??則 min Hlim ?¤HNLVRWXSZ???2 2lim261910N0.931H?????計算結果，A-C 接觸強度通過。用 40Cr 鋼（40MnB 鋼）調質后表面淬火，安全可靠。5）A-C 傳動彎曲強度驗算齒根應力為：(3.3)2F ()tAVFaSnKYNmbm??????式中， ——齒形系數，考慮當載荷作用于齒項時齒形對彎曲應力的aY影響，與齒數、變位系數有關，與模數無關。標準齒輪齒形系數可查表 10-5《機械設計》課本。——應力修正系數，考慮齒根過渡曲線處的應力集中及其他SaY河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書22應力對齒根應力的影響，與齒數、變位系數有關，與模數無關。標準齒輪應力修正系數可查表 10-5《機械設計》課本?！睾隙认禂?，是將載荷作用于齒頂時的齒根彎曲應力折算Y?為載荷作用在單齒對嚙合區(qū)上界點時齒根彎曲應力的系數， 0.257????相嚙合的大、小齒輪，由于其齒數不同，兩輪的 和 不相等，FaYS故它們的彎曲應力一般是不相等的，而且，當大、小齒輪的材料及熱處理不同時，其許用應力也不相等，所以進行輪齒的彎曲疲勞強度校核時，大、小齒輪應分別計算。由表 10-5 查得：小輪： 大輪：2.8FaAY?2.51FaCY?小輪： 大輪：1.5S .6S重合度系數 0.27?????0.271.58?0.2式中， ——螺旋角系數；因為是直齒輪，所以取 =1?Y ?Y由公式(3.3)計算：F tAVFaSnKYbm??????201.068.281.607251.3ATd?????.9...6075?河南理工大學萬方科技學院本科畢業(yè)（論文）說明書23??215.4Nm?考慮到行星輪輪齒受力可能出現不均勻性，齒根最大應力 ??2max1.54.23.16N/mF???由強度條件 aP?即 limaxnFSTPFY??則 (3.4)axiliFST?式中， ——彎曲強度計算的最小安全系數，由于斷齒破壞比點蝕minF破壞具有更嚴重的后果，所以通常設計時，彎曲強度的安全系數應大于接觸強度的安全系數， ，取min1.4~3FS?min1.4FS?公式(3.4)算出齒根最大應力： ??2axi26.N/mSTY??由《機械設計》課本查取：40Cr 調質、表面淬火 。2li350/F??A-C 傳動改用材質后，彎曲強度驗算也通過。 （參考圖 6-3 查?。?.2.6 驗算傳動接觸強度和彎曲強度1）根據 A-C 傳動的 來確定 C-B 傳動的接觸應力 ，因為 C-BH?HCB?傳動為內嚙合， ，所以 82.64531BCzu?河南理工大學萬方科技學院本科