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中國礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第89頁
目 錄
1 緒論……………………………………………………………………………1
1.1 引言………………………………………………………………………1
1.2 概述 ……………………………………………………………………1
1.3 國內(nèi)外絞車的發(fā)展………………………………………………………3
1.4 JHB-8型回柱絞車的技術(shù)特點(diǎn)…………………………………………3
2 總體設(shè)計(jì) …………………………………………………………………4
2.1 設(shè)計(jì)總則…………………………………………………………………4
2.2 設(shè)計(jì)條件…………………………………………………………………4
2.3 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)…………………………………………………………5
2.4 電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)選擇………………………………………………………5
2.4.1 電動(dòng)機(jī)輸出功率的計(jì)算………………………………………………5
2.4.2 確定電動(dòng)機(jī)的型號……………………………………………………6
2.4.3 牽引鋼絲繩直徑的確定及滾筒直徑的確定…………………………7
2.5 滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………7
2.5.1 滾筒直徑……………………………………………………………7
2.5.2 滾筒寬度……………………………………………………………7
2.5.3 滾筒的外徑…………………………………………………………8
2.5.4 驗(yàn)算滾筒的平均速度…………………………………………………8
2.5.5 驗(yàn)算電機(jī)悶車時(shí)，鋼絲繩在里層的安全系數(shù)………………………9
3 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………10
3.1 減速器參數(shù)確定………………………………………………………10
3.2 圓弧蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………11
3.2.1 材料的選定…………………………………………………………12
3.2.2 初選參數(shù)……………………………………………………………12
3.2.3 蝸輪蝸桿參數(shù)計(jì)算及校核…………………………………………13
3.3 內(nèi)齒輪嚙合及過橋傳動(dòng)設(shè)計(jì)…………………………………………17
3.3.1 傳動(dòng)材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)……………………………………………17
3.3.2 強(qiáng)度校核……………………………………………………………18
3.4 過橋齒輪與滾筒齒輪嚙合設(shè)計(jì)：………………………………………23
3.4.1 傳動(dòng)材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)……………………………………… …23
3.4.2 強(qiáng)度校核……………………………………………………………24
3.5 減速器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)校核……………………………………………29
3.5.1 第1軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………29
3.5.2第2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………36
3.5.3 第3軸的計(jì)算…………………………………………………………38
4 滾筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………39
4.1 滾筒和齒輪上的作用力………………………………………………39
4.2 確定軸的結(jié)構(gòu)方案……………………………………………………40
4.3 軸的強(qiáng)度校核…………………………………………………………41
4.3.1繪制軸的彎矩圖和扭矩圖……………………………………………41
5 系統(tǒng)傳動(dòng)部件的校核………………………………………………………47
5.1 聯(lián)軸器上鍵的校核……………………………………………………47
5.2 蝸輪上鍵的校核………………………………………………………47
5.3 內(nèi)齒輪上鍵的校核……………………………………………………48
5.4 軸軸承的校核…………………………………………………………48
5.5 滾筒軸承的校核………………………………………………………51
5.6 制動(dòng)器的校核…………………………………………………………51
5.7 滾筒聯(lián)結(jié)螺栓的校核…………………………………………………52
6 JHB-8型回柱絞車使用說明書………………………………………………54
6.1 使用范圍………………………………………………………………54
6.2 主要技術(shù)規(guī)范…………………………………………………………54
6.3 結(jié)構(gòu)特征………………………………………………………………54
6.4 絞車的潤滑與密封……………………………………………………55
6.5 電氣操縱系統(tǒng)…………………………………………………………55
6.6 絞車的裝配、調(diào)整、及試運(yùn)轉(zhuǎn)…………………………………………55
6.6.1 卷筒裝置……………………………………………………………56
6.6.2 空負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)………………………………………………………56
6.6.3 負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)…………………………………………………………56
6.7 安裝、固定、操作和后移………………………………………………57
6.8 絞車的操作規(guī)程………………………………………………………59
6.8.1 工作前的注意事項(xiàng)…………………………………………………60
6.8.2 工作時(shí)應(yīng)遵守下列規(guī)定……………………………………………60
6.8.3 工作后應(yīng)注意的事項(xiàng)………………………………………………61
6.9 絞車的維護(hù)、拆卸與修理………………………………………………61
6.10《煤礦安全規(guī)程》對礦井提升機(jī)和絞車規(guī)定…………………………62
6.11絞車的運(yùn)輸和貯存……………………………………………………67
小結(jié) ……………………………………………………………………………68
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………69
附錄 ……………………………………………………………………………70
翻譯部分
英文原文…………………………………………………………………74
中文譯文…………………………………………………………………83
致謝……………………………………………………………………………90
摘 要
JHB—8型回柱絞車是一種有效的礦山輔助運(yùn)搬設(shè)備。該型絞車主要應(yīng)用于回柱放頂之用，同時(shí)也可用于上山、下山、平巷等綜采工作面設(shè)備的搬遷，比如液壓支架、溜槽等。此外，拉緊皮帶機(jī)機(jī)頭、運(yùn)料、調(diào)度車輛等工作都可以用這種絞車來完成。在港口、碼頭、建筑工地、工廠企業(yè)，這種絞車也可以發(fā)揮作用。
JHB—8型回柱絞車的傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩級傳動(dòng)，包括蝸輪蝸桿齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)，在設(shè)計(jì)過程中采用承載能力大的圓弧蝸輪蝸桿；而且采用了開式齒輪傳動(dòng)，大大簡化了機(jī)械部分的傳動(dòng)系統(tǒng)，便于安裝和拆卸，結(jié)構(gòu)布置緊湊、合理。
在設(shè)計(jì)過程采用錐面制動(dòng)端蓋實(shí)現(xiàn)了工作狀態(tài)和制動(dòng)狀態(tài)的互鎖。絞車起動(dòng)時(shí)動(dòng)載小，鋼絲繩受到的沖擊小。只需輕輕點(diǎn)動(dòng)電機(jī)控制按鈕，就可起動(dòng)電機(jī)，然后操作制動(dòng)的手柄，便可實(shí)現(xiàn)絞車的動(dòng)作。
設(shè)計(jì)中為使回柱絞車具有良好的防爆性能采用了防爆電動(dòng)機(jī)以及防爆磁力啟動(dòng)器和防爆按鈕開關(guān)。該絞車適用條件強(qiáng)、使用壽命長。該絞車結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸??；結(jié)構(gòu)為近似對稱布置，外形美觀，成長條形，底座呈雪橇狀；絞車重心低，底座剛性好，可安裝地錨，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，安全可靠，安裝方便。
關(guān)鍵詞：回柱絞車； 圓弧蝸輪蝸桿； 制動(dòng)
ABSTRACT
JHB—8 to prop pulling winch is an effective mine auxiliary equipment shipped to move. This type of winch mainly used to top-of-use, but also can be used to uphill, downhill, Pingxiang fully mechanized coal face, such as the relocation of equipment, such as hydraulic support, the chute, and so on. In addition, the belt-tighten the nose, and transport material, scheduling and other work vehicles can be used to complete the winch. At ports, terminals, construction sites, factories and enterprises, the winch can also play a role.
JHB—8 to prop pulling winch—drive system using two transmission, including worm worm gear drive, cylindrical gear transmission, in the process of designing a large carrying capacity of the arc Worm Gear, and adopted the open-gear transmission, greatly simplifies the Mechanical part of the drive system, easy to install and demolition, structural layout compact and reasonable.
In the design process using cone brake cover state and work to achieve a state of interlocking brake. Starting at the winch dynamic small, the impact on the rope. Just gently move the motor control button, we can start the electrical and operation of the brake handle, can be realized winch action.
Design for the prop pulling winch has a good performance by the explosion-proof electrical explosion-proof and explosion-proof magnetic starter button switch. The winch conditions apply strong and long life. The winch compact structure, shape, small size, structure similar to symmetrical layout, aesthetic appearance, growth Strip, a sled-shaped base; winch low center of gravity, rigid base, and can be installed to anchor, a smooth operation, safety and reliability, ease of installation.
Keywords：prop pulling winch; arc Worm Gear; brake
1 緒論
1.1引言
煤炭是當(dāng)前我國能源的主要組成部分之一，是國民經(jīng)濟(jì)保持高速增長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。但是目前我國的煤炭工業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)不能滿足整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要。因此必須以更快的速度發(fā)展煤炭工業(yè)。然而，高速發(fā)展煤炭工業(yè)的出路在于煤炭工業(yè)的機(jī)械化。
煤炭工業(yè)的機(jī)械化是指采掘、支護(hù)、運(yùn)搬、提升的機(jī)械化。其中運(yùn)搬包括運(yùn)搬和輔助運(yùn)搬。絞車就是輔助運(yùn)搬的其中一種。我國絞車的發(fā)展大致分為三個(gè)階段。20世紀(jì)50年代主要是仿制設(shè)計(jì)階段；60年代，自行設(shè)計(jì)階段；70年代以后，我國進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)階段。
1.2概述
回柱絞車又稱慢速絞車，是供煤礦井下采煤工作面回柱放頂之用。由于它的高度較低重量又輕，特別適用于薄煤層和急傾斜煤層采煤工作面，以及各種采煤工作面回收沉入底板或被矸石壓埋的金屬支柱。隨著機(jī)械化采煤程度的提高，它越來越多地被廣泛用于機(jī)械化采煤工作面，作為安裝、回收牽引各種設(shè)備和備件。
JHB-8型回柱絞車是一種有效的礦山輔助設(shè)備。該型絞車主要應(yīng)用于回柱放頂之用，同時(shí)也可用于上山、下山、平巷等綜采工作面設(shè)備的搬遷，比如液壓支架、溜槽等。此外，拉緊皮帶機(jī)機(jī)頭、運(yùn)料、調(diào)度車輛等工作都可以用這種絞車來完成。在港口、碼頭、建筑工地、工廠企業(yè)，這種回柱絞車也可以發(fā)揮作用?？梢?，回柱絞車在煤炭行業(yè)、機(jī)械行業(yè)，包括部分其他行業(yè)都有著不可忽視的地位。
回柱絞車在回采工作面的布置方式有以下三種：
1）安裝在回風(fēng)巷內(nèi)，距回采工作面約。這種布置方式適用條件廣，尤其是煤層傾角較大，頂板破碎，壓力較大的工作面。但這種布置方式會影響回風(fēng)巷的運(yùn)料工作。每一次回柱需移動(dòng)導(dǎo)向輪，鋼絲繩繞過導(dǎo)向輪，多了一個(gè)拐彎，摩擦阻力增大，鋼絲繩容易損壞。按這種方式布置的回柱絞車，必須沿鋼絲繩牽引方向長條式布置，絞車寬度不應(yīng)超過，過寬則會堵塞巷道。因?yàn)檫\(yùn)料工人常常從機(jī)體旁經(jīng)過，齒輪一定要密閉，不然就容易引起事故。
2）安設(shè)在回采工作面上端，緊靠回風(fēng)巷上部和密集支柱之間。這種布置方式當(dāng)頂板較好，煤層傾角較小的條件下采用。但每進(jìn)行一個(gè)循環(huán)都須移動(dòng)絞車，且需移開柱子，因而不夠方便。在工作面上方頂板壓力較大時(shí)，機(jī)座受力容易變形，可能引起齒輪嚙合不良，甚至回柱絞車有被壓埋的危險(xiǎn)。
3）安設(shè)在工作面上，工作面上有數(shù)臺絞車同時(shí)回柱，加快回柱速度。這種布置方式對淺截深的機(jī)采工作面尤為需要。例臺徐州礦務(wù)局認(rèn)為，回柱設(shè)備是當(dāng)前提高煤產(chǎn)量的關(guān)鍵。現(xiàn)在安排回柱放頂時(shí)間是每天一個(gè)班（8小時(shí)），而用刨煤機(jī)進(jìn)尺米只要2小時(shí)就能完成，因此，只要加快回柱速度，就會收到提高煤產(chǎn)量的效果。
回柱絞車結(jié)構(gòu)的一般分析
1）按驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分
（1）手搖式回柱絞車
手搖式回柱絞車用于人工回柱，體積小，重量輕，移動(dòng)方便，結(jié)構(gòu)簡單。但人工回柱效率低，安全性差，一般只用作輔助作業(yè)，或在回收金屬支柱時(shí)使用。
（2）風(fēng)動(dòng)回柱絞車
風(fēng)動(dòng)回柱絞車?yán)Υ?，重量輕，適用于我國西南地區(qū)的超級瓦斯礦，但是風(fēng)動(dòng)回柱絞車成本較高，使用范圍受到限制。
（3）電動(dòng)回柱絞車
電動(dòng)回柱絞車使用范圍最廣，目前各制造廠生產(chǎn)的多為電動(dòng)回柱絞車。
2）按滾筒結(jié)構(gòu)分
（1）纏繞式滾筒
纏繞式滾筒具有一定的容繩量，操作簡單，使用范圍廣，但體積和重量都比較大，現(xiàn)在生產(chǎn)的回柱絞車以采用纏繞式滾筒的為最多。
（2）摩擦式滾筒
摩擦式滾筒多制成雙曲線型，靠滾筒上的幾圈鋼絲繩與滾筒的摩擦力帶動(dòng)鋼絲繩進(jìn)行工作，滾筒量不受限制，也不存在排繩子問題，解決了“咬繩現(xiàn)象，這種絞車尚在試驗(yàn)中。
（3）鏈條滾筒
鏈條滾筒即用纏繞鏈條來進(jìn)行回柱工作。因鏈條較重，不宜太長，如某廠生產(chǎn)的三噸輕便回柱絞車，鏈條僅有6米，因此，使用這種回柱絞車的極少。
3）按傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分
（1）普通蝸桿蝸輪傳動(dòng)
淮南煤礦機(jī)械廠1952年生產(chǎn)的HJ-14型回柱絞車，第一級為普通蝸桿蝸輪傳動(dòng)，再經(jīng)過二級圓柱齒輪帶動(dòng)滾筒。采用蝸桿蝸輪傳動(dòng)機(jī)械效率低，雖具有結(jié)構(gòu)結(jié)實(shí)耐用的優(yōu)點(diǎn)，但體積重量都很大，搬運(yùn)困難，不適于井下狹窄環(huán)境和經(jīng)常移動(dòng)的特點(diǎn)，故此類回柱絞車已不再生產(chǎn)。
（2）圓弧面蝸桿傳動(dòng)
現(xiàn)在生產(chǎn)的各種回柱絞車均采用圓弧面蝸桿傳動(dòng)，機(jī)械效率提高到約為機(jī)器體積和重量都相應(yīng)減少。
1.3 國內(nèi)外絞車的發(fā)展
近40年我國的煤炭行業(yè)發(fā)生了巨大變化，總裁機(jī)械化水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，綜采單采原煤產(chǎn)量早已突破了百萬噸，然而煤炭工業(yè)機(jī)械化離不開運(yùn)輸，運(yùn)輸又離不了輔助運(yùn)輸設(shè)備，絞車就是輔助運(yùn)輸設(shè)備的一種。原煤的運(yùn)輸也已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大運(yùn)量娦式輸送機(jī)化，但井下軌道輔助運(yùn)輸與之很不適應(yīng)，材料的運(yùn)較基本上沿用傳統(tǒng)的小絞車群接?式的運(yùn)輸，運(yùn)輸戰(zhàn)線長，環(huán)節(jié)多，占用搬運(yùn)設(shè)備、人員多，安全性差，效率低。盡管一些煤礦對其進(jìn)行了技術(shù)改造, 但仍然滿足不了當(dāng)前礦井發(fā)展和生產(chǎn)的需要。可見礦井輔?運(yùn)輸是當(dāng)前現(xiàn)代化礦井建設(shè)的關(guān)鍵和重點(diǎn)。
我國絞車的誕生是從20世紀(jì)50年代開始的，初期主要仿制日本和蘇聯(lián)的；60年代進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)階段；到了70年代，隨著技術(shù)的慢慢成熟，絞車的設(shè)計(jì)也進(jìn)入了標(biāo)準(zhǔn)化和系列化的發(fā)展階段。但與國外水平相比，我國的絞車在品種、型式、結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品性能，三化水平（參數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化）和技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面還存在一定的差距。
國外礦用絞車發(fā)展趨勢有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
1）標(biāo)準(zhǔn)化系列化；
2）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊；
3）高效節(jié)能；
4）壽命長、低噪音；
5）一機(jī)多能、通用化高f、大功率；
6）外形簡單、平滑、美觀、大方。
針對國外的情況我們應(yīng)譏采取以下措施：
1）制定完善標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行產(chǎn)品更新改造和提高產(chǎn)品性能；
2）完善測試手段，重點(diǎn)放在產(chǎn)品性能檢測；
3）技術(shù)引進(jìn)和更新?lián)Q代相結(jié)合；
4）組織專業(yè)化生產(chǎn)，爭取在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到先進(jìn)國家的水平。
1.4 JHB-8型回柱絞車的技術(shù)特點(diǎn)
1）速度變化不大，回柱效率高
JHB-8型回柱絞車工作時(shí)的牽引速度為，平均速度,最大牽引力為，容繩量為，工作效率大大提高。
2）結(jié)構(gòu)簡單，布置合理
JHB-8型回柱絞車的傳動(dòng)系統(tǒng)采用兩級傳動(dòng)，包括圓弧蝸輪蝸桿齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)，而且采用了開式齒輪傳動(dòng)，大大簡化了機(jī)械部分的傳動(dòng)系統(tǒng)，便于安裝和拆卸，結(jié)構(gòu)布置緊湊、合理。
3）操作簡單，安全可靠
JHB-8型回柱絞車采用錐面實(shí)現(xiàn)了工作狀態(tài)和制動(dòng)狀態(tài)的互鎖。絞車起動(dòng)時(shí)動(dòng)載小，鋼絲繩受到的沖擊小。只需輕輕點(diǎn)動(dòng)電機(jī)控制按鈕，就可起動(dòng)電機(jī)，然后操作制動(dòng)的手把，便可實(shí)現(xiàn)絞車的動(dòng)作。
2 總 體 設(shè) 計(jì)
2.1設(shè) 計(jì) 總 則
1）煤礦生產(chǎn)，安全第一。
2）面向生產(chǎn)，力求實(shí)效，以滿足用戶最大實(shí)際需求。
3）要考慮到回柱時(shí)的各種問題。
4）貫徹執(zhí)行國家、部、專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及有關(guān)規(guī)定。
5）技術(shù)比較先進(jìn)，并要求多用途。
使用環(huán)境和工作條件
（1）環(huán)境溫度為；環(huán)境相對濕度不超過；海拔高度以下。
（2）周圍空氣中的甲烷、煤塵、硫化氫和二氧化碳等不得超過《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量。
2.2 設(shè) 計(jì) 條 件
最大牽引力：
平均牽引速度：
容繩量：
2.3 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)
—過橋齒輪 —蝸桿 —蝸輪
—內(nèi)齒輪 —滑移齒輪 —大齒輪
1—蝸桿軸 2—蝸輪軸 3—過橋齒輪軸 4—滾筒軸
圖2.1 JHB-8型回柱絞車傳動(dòng)系統(tǒng)圖
其傳動(dòng)路線是：
防爆電機(jī)→聯(lián)軸器→蝸桿→蝸輪→內(nèi)齒輪→外齒輪→過橋齒輪→大齒輪→卷筒。
2.4電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)選擇
2.4.1電動(dòng)機(jī)輸出功率的計(jì)算
已知：
最大拉力
平均繩速
即：
則：
根據(jù)以上的傳動(dòng)方案圖2.1可得：
總傳動(dòng)效率
其中：
聯(lián)軸器的效率為；
軸承的效率為；
蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率為；
齒輪傳動(dòng)效率=0.97。
2.4.2確定電動(dòng)機(jī)的型號
電動(dòng)機(jī)所需的額定功率與電動(dòng)機(jī)輸出功率之間有以下的關(guān)系：
其中：─用以考慮電動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)等外部因素引起的附加動(dòng)載荷而引入的系數(shù)，取
同時(shí)，絞車井下使用，條件比較惡劣，要求電動(dòng)機(jī)必須具有防爆功能，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》，得到電動(dòng)機(jī)的型號：
額定功率
實(shí)際轉(zhuǎn)速
重量：
其外形尺寸：
電機(jī)中心高度：
電動(dòng)機(jī)軸直徑長度：
2.4.3牽引鋼絲繩直徑的確定及滾筒直徑的確定
回柱絞車主要用于回采工作面中的回柱放頂，亦可用于托運(yùn)重物和調(diào)度車輛等用途。由于其工作環(huán)境惡劣，要求其具有一定的防腐蝕及防銹能力。
鋼絲繩的安全系數(shù)取，則鋼絲繩所能承受的拉力需滿足以下的要求：
拉
其中：拉
則：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》， 表
選擇： 繩
股
繩纖維芯，鋼絲繩表面鍍絡(luò)。
其主要參數(shù)如下：
鋼絲繩直徑：
鋼絲直徑：
鋼絲總斷面面積：
參考重力：
鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度：
鋼絲破斷拉力總和：
2.5滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.5.1滾筒直徑
式中，─鋼絲繩直徑
則
取
2.5.2滾筒寬度
滾筒的寬度直接影響到最終產(chǎn)品的寬度，因此它的寬度必然要有最大值的限制，即不能太寬。滾筒的寬度太窄的話，那么與減速器裝配起來后，就會顯得不協(xié)調(diào)。所以滾筒的寬度不能隨便確定，而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(xié)調(diào)、美觀、大方。但現(xiàn)在考慮到滾筒的平均速度以及便于下面的各種計(jì)算，我們暫定滾筒寬度為。
2.5.3滾筒的外徑
按照常規(guī)，同時(shí)根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》，鋼絲繩的纏繞層數(shù)最好不要超過5層，也就是說，控制在5層以內(nèi),但也可以超過層。
滾筒的容繩量，我們?yōu)?，?jù)以上設(shè)計(jì)可知，每一層纏繞的圈數(shù)：
（圈）
每一圈所纏繞的長度：
計(jì)算鋼絲繩的纏繞層數(shù)為（層）
則鋼絲繩在卷筒上的最小纏饒直經(jīng)：
鋼絲繩在卷筒上的最大纏饒直經(jīng)：
鋼絲繩在卷筒上的平均纏饒直經(jīng)：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求平均速度為
滾筒的轉(zhuǎn)速為：
計(jì)算出系統(tǒng)總傳動(dòng)比為：
2.5.4驗(yàn)算滾筒的平均速度（鋼絲繩平均速度）：
1）最小速度
2）最大速度
3）平均速度
2.5.5驗(yàn)算電機(jī)悶車時(shí)，鋼絲繩在里層的安全系數(shù)
1）電機(jī)在悶車時(shí)，鋼絲繩的拉力
2）電機(jī)悶車時(shí)，鋼絲繩在里層的安全系數(shù)
所以電機(jī)悶車時(shí)，鋼絲繩也安全。
3 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1減速器參數(shù)確定
根據(jù)減速器情況并查蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)參數(shù)，決定兩級傳動(dòng)比的分配情況如下:
第一級蝸輪傳動(dòng)：
第二級齒輪傳動(dòng)：
電動(dòng)機(jī)輸出功率：
系統(tǒng)總傳動(dòng)比：
第一級：
第二級：
系統(tǒng)中各個(gè)傳動(dòng)軸的速度：
1軸
2軸 =
3軸 軸轉(zhuǎn)速：=
齒輪轉(zhuǎn)速：=
4軸 軸轉(zhuǎn)速： =
齒輪轉(zhuǎn)速： =
各軸功率計(jì)算：
電機(jī)輸出功率為：
1軸 =
2軸
3軸
4軸
計(jì)算各軸扭距
1軸
2軸
3軸 軸上扭矩：
齒輪扭矩：
4軸 軸上扭矩：
齒輪扭矩：
3.2圓弧蝸桿蝸輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
蝸桿傳動(dòng)用于于傳遞空間交錯(cuò)的兩軸間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力,通常兩軸的交角為。蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)：
1）傳動(dòng)比大，在動(dòng)力傳動(dòng)中，一般傳動(dòng)比，在分度機(jī)構(gòu)中，傳動(dòng)比可達(dá)成1000；
2）傳動(dòng)平穩(wěn)，沖擊載荷??；
3）具有自鎖性；
4）相對滑動(dòng)速度較大，當(dāng)工作條件不夠好時(shí)，會產(chǎn)生嚴(yán)重的摩擦磨損，傳動(dòng)效率低，自鎖性時(shí)效率僅為左右；
5）要采用減摩性較好的貴重有色金屬的合金作蝸輪，成本較高。
蝸桿傳動(dòng)的類型：有圓柱蝸桿傳動(dòng)、環(huán)面蝸桿傳動(dòng)、錐蝸桿傳動(dòng)。
圓柱蝸桿傳動(dòng)又分為普通圓柱蝸桿傳動(dòng)和圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)。
普通圓柱蝸桿傳動(dòng)分為阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）、法向直廓蝸桿（ZN蝸桿）和漸開線蝸桿（ZI蝸桿）。
各蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用：
阿基米德蝸桿：端面齒廓為阿基米德螺旋線，軸向齒廓為直線。加工時(shí)，車刀切削平面通過蝸桿軸線。一般用于低速、輕載或不重要的傳動(dòng)。
法向直廓蝸桿：端面齒廓為漸開線。加工時(shí)，車刀刀刃平面與基圓相切，可在專用機(jī)床上磨削，易保證加工精度。一般用于蝸桿頭數(shù)較多、轉(zhuǎn)速效高且精度要求較高的傳動(dòng)。
漸開線蝸桿：端面齒廓為延伸漸開線，法面齒廓為直線?？捎蒙拜喣ハ?，常用于多頭、精密的傳動(dòng)。
圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)：蝸桿齒廓為內(nèi)凹弧形，蝸輪齒廓為凸弧形。其綜合曲率半徑較大，承載能力高， 較普通圓柱蝸桿傳動(dòng)高。廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、化工、建筑、起重等機(jī)械設(shè)備中。
環(huán)面蝸桿傳動(dòng):同時(shí)嚙合的齒對數(shù)多,由于齒的接觸線與相對運(yùn)動(dòng)方向處處幾乎垂直,齒面間形成動(dòng)壓油膜條件好,承載能力高于普通圓柱蝸桿傳動(dòng)約倍.制造和安裝較復(fù)雜,對精度要求高。
錐蝸桿傳動(dòng)：同時(shí)嚙合的齒對數(shù)多，重合度大。傳動(dòng)比大，一般為。承載能力和效率較高。側(cè)隙可調(diào)整，機(jī)構(gòu)緊湊。制造安裝簡單方便。但傳動(dòng)具有非對稱性，正反轉(zhuǎn)受力、承載能力和效率均不相同。
在此，選用圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)。
3.2.1 材料的選定
蝸桿材料：
35CrMo,整體調(diào)質(zhì)處理，硬度HB240～270，齒面氮化深度，齒面硬度HV516～615(HRC50～56)。
，
蝸輪材料：
ZQSn6-6-3 金屬模型鑄造
3.2.2初選參數(shù)
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》表16.5-37，16.5-37
查得：
中心距：
傳動(dòng)比：39
模數(shù)：8
蝸桿：
齒廓曲率半徑：
軸向齒形角：
齒頂高：
頂隙c：
軸向齒厚：
導(dǎo)程角
圓弧中心坐標(biāo)：
齒頂?shù)箞A圓角半徑r：
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選取，
蝸輪轉(zhuǎn)速 18.72
蝸桿轉(zhuǎn)速 n
3.2.3蝸輪蝸桿參數(shù)計(jì)算及校核
1) 蝸桿分度圓直徑：
2) 蝸輪分度圓直徑:
3) 蝸輪變位系數(shù)
4) 頂隙C：
5) 蝸桿齒頂高：
6) 蝸桿齒根高：
7) 蝸桿齒根圓直徑:
8) 蝸桿齒頂圓直徑：
9) 蝸輪齒頂高：
10) 蝸輪齒根高：
11) 蝸輪齒根圓直徑：
12) 蝸輪喉圓直徑：
13) 蝸輪頂圓直徑：
14) 蝸桿軸向齒厚：
=
15) 蝸桿法向齒厚：
16) 蝸輪齒寬：
17) 蝸桿齒寬：
18) 圓弧中心坐標(biāo)：
蝸輪蝸桿傳動(dòng)的失效形式與齒輪一樣，也會出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕、膠合、磨損和齒根折斷等。由于蝸輪材料硬度較蝸桿為低，所以失效經(jīng)常發(fā)生在蝸輪輪齒上。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》齒輪傳動(dòng)P243頁3.1.4
軸向圓弧圓柱蝸桿傳動(dòng)的齒面接觸強(qiáng)度的計(jì)算可以近似的采用普通圓柱蝸桿傳動(dòng)的齒面接觸輕度計(jì)算方法（見表16.5-10），由于這種傳動(dòng)是凹凸面接觸，當(dāng)量曲率半徑大。接觸線方向有利于潤滑，因此可以視為接觸應(yīng)力較小。用表16.5-10的公式可將降低，或把增大。
由于這種傳動(dòng)的蝸輪齒根較厚，一般不產(chǎn)生齒根折斷。因此不必計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度。有關(guān)其他的選擇可以參考普通圓柱蝸桿傳動(dòng)。
求蝸輪的圓周速度，并校核效率：
實(shí)際傳動(dòng)比：
蝸輪的圓周速度：
滑動(dòng)速度：
求傳動(dòng)效率，按式（16.5-3）
式中
??；。
所以，
與暫取值0.85接近。
校核蝸輪齒面的接觸強(qiáng)度：
按表16.5-10，齒面接觸強(qiáng)度驗(yàn)算公式為：
式中：
查表16.5-11得：
查表16.5-12得：(間歇工作);
蝸輪傳遞的實(shí)際轉(zhuǎn)矩：
5337.95
當(dāng)時(shí)。查圖16.5-4得.
將上式帶入。計(jì)算出：
所以，強(qiáng)度滿足。
3.3內(nèi)齒輪嚙合及過橋傳動(dòng)設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)。目前，齒輪傳動(dòng)的功率可高達(dá)數(shù)萬千瓦，圓周速度可達(dá)，直徑可達(dá)以上單級傳動(dòng)比可達(dá)8以上，傳動(dòng)效率達(dá)。齒輪傳動(dòng)承載能力大，效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，使用壽命長。但制造和安裝精度要求高，制造費(fèi)高，不宜用于中心距較大的場合。
按工作條件，齒輪傳動(dòng)可做成開式、半開式和閉式齒輪傳動(dòng)。開式齒輪傳動(dòng)，齒輪完全外露，易落入灰砂和雜物，不能保證良好的潤滑，故輪齒易磨損，多用于低速級、不重要的場合。半開式齒輪傳動(dòng)，齒輪浸入油池內(nèi)，上裝護(hù)罩，但不封閉。閉式齒輪傳動(dòng)，其齒輪和軸承完全封閉在箱體內(nèi)，能保證良好的潤滑和較好的嚙合精度，為多數(shù)齒輪傳動(dòng)所采用。
按齒面硬度，齒輪可分為軟齒面和硬齒面齒輪。
3.3.1傳動(dòng)材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)
5)材料及熱處理
小齒輪選用， 滲碳淬火回火HRC56～62；
內(nèi)齒輪選用， 滲碳淬火回火HRC56～62；
過橋齒輪選用， 滲碳淬火回火HRC56～62。
3.3.2強(qiáng)度校核
1）按接觸疲勞強(qiáng)度校核
（1）:
（2）:
（3）:
（4）:
（5）
由表8—119，選?。?
（6）
由圖8—32
（7）
由圖8—34表8—120
（8） 圖8—35
，
（9）
由圖8—36查得：
（10）
由表8—122查得：
（11）
由圖8—38d查得：
（12）
（13）
由圖8—39，按允許點(diǎn)蝕查得：
，
（14）
由圖8—40
（15）
由圖8—41 查得：
（16）粗糙度系數(shù)
由圖8—41，齒面粗糙度3.2，，0.95，
（17）
由圖8—43查得：
（18）齒數(shù)比u：
（19）
其中重合度系數(shù)取
（20）
（21）
（22）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度通過。
2）按彎曲疲勞強(qiáng)度校核
（1) 圖8—34 表8—120
（2)
由圖8—44，查
，
（3) 直齒輪
（4)
由圖8—47d查得：
（5)
由表8—124得：
（6)
由圖8—49
（7) 由圖8—50查得：
按
重合度：
=[(-tan)+(-tan)]
=[20(tan(arccos-)+
20(tan(arccos-)]
=1.86
重合度系數(shù)=0.25+0.75/1.86=0.65
（8)
（9)
10)
查表8—121得：
11)
過橋齒輪在傳動(dòng)系統(tǒng)中只起傳遞轉(zhuǎn)矩和動(dòng)力，不改變傳動(dòng)比。過橋齒輪的的尺寸參數(shù)數(shù)據(jù)和外齒輪的相同。所以其強(qiáng)度校核和外齒輪相差部大，強(qiáng)度也應(yīng)滿足要求。
因此根據(jù)以上設(shè)計(jì)計(jì)算得出在傳遞過程中。強(qiáng)度足夠。以下給出內(nèi)齒輪傳動(dòng)以及過橋齒輪的設(shè)計(jì)參數(shù)。其中：為內(nèi)齒輪，為滑移齒輪，為過橋齒輪。
齒輪其他主要尺寸計(jì)算
齒輪分度圓直徑：
根圓直徑：
齒根高：
=
頂圓直徑：
齒頂高：
3.4過橋齒輪與滾筒齒輪嚙合設(shè)計(jì)：
3.4.1傳動(dòng)材料以及數(shù)據(jù)參數(shù)
5)材料及熱處理
滾筒齒輪選用20，滲碳淬火回火HRC56～62；
過橋齒輪選用20，滲碳淬火回火HRC56～62
3.4.2強(qiáng)度校核
齒輪傳動(dòng)的失效主要發(fā)生在輪齒部位，其他部位很少失效。輪齒的主要形式有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨損和塑性變形。
輪齒折斷指齒輪一個(gè)或多個(gè)齒在齒根部位整體或局部的斷裂。輪齒因受到短是過載或沖擊栽荷時(shí)，引起輪齒突然斷裂，叫過載折斷。輪齒在多次重復(fù)的彎曲應(yīng)力和應(yīng)力集中作用下的折斷，叫疲勞折斷。
齒面點(diǎn)蝕是指在交變的接觸應(yīng)力多次反復(fù)作用下，在齒面節(jié)線附近，會出現(xiàn)若干小裂紋。封閉在裂紋中的潤滑油，在壓力作用下，產(chǎn)生楔擠作用而使裂紋擴(kuò)大，最后導(dǎo)致表層小片狀剝落而形成麻點(diǎn)狀凹坑，形成齒面疲勞點(diǎn)蝕。
齒面膠合是指在高速重載和低速重載傳動(dòng)時(shí)，相嚙合齒面金屬發(fā)生粘焊現(xiàn)象，隨著齒面相對運(yùn)動(dòng)，粘焊處衩撕破脫胎換骨后輪齒表面沿滑動(dòng)方向形成溝痕，一般出現(xiàn)在齒頂和齒根處。
齒面磨損是指當(dāng)外界的硬屑落入運(yùn)動(dòng)著的齒面間，就可能產(chǎn)生磨粒磨損。另外當(dāng)表面粗糙的硬齒與較軟的輪齒面相嚙合時(shí)，由于相對滑動(dòng)，軟齒表面易被劃傷也可能產(chǎn)生齒面磨粒磨損。
塑性變形是當(dāng)齒輪材料較軟面載荷摩擦力又很大時(shí)，嚙合過程中，齒面表層會沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形從而破壞正確齒形。主動(dòng)輪在節(jié)線附近形成凹槽，從動(dòng)輪在節(jié)線附近形成凸脊。
1）按接觸疲勞強(qiáng)度校核
（1）
（2）
（3）
（4）齒寬：
（5）
由表8—119選取：
（6）
由圖8—32 選取
（7）
由圖8—34表8—120選取
，
（8） 圖8—35
（9）
由圖8—36查得：
（10）
由表8—122查得：
（11）
由圖8—38d查得：
（12）
（13）
由圖8—39，按允許點(diǎn)蝕查得：
（14）
由圖8—40
（15）
由圖8—41
，，
查得：
（16）粗糙度系數(shù)
由圖8—41，齒面粗糙度3.2，，
（17）
由圖8—43查得：
（18）齒數(shù)比u :
（19）
其中重合度系數(shù)取
（20）
（21）
得：
（22）
由此可知，齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度通過。
2）按彎曲疲勞強(qiáng)度校核
（1） 圖8—34 表8—120
（2）
由圖8—44，查
（3） 直齒輪
得：
（4）
由圖8—47d查得：
（5）
由表8—124得：
（6）
由圖8—49
（7） 由圖8—50查得：
按
重合度
=[(-tan)+(-tan)]
=[20(tan(arccos-)+
72(tan(arccos- )]
=1.68
重合度系數(shù):
（8）
（9）
（10）
查表8—121得：
（11）
齒輪其他主要尺寸計(jì)算
齒輪分度圓直徑：
根圓直徑：
=
頂圓直徑：
3.5減速器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)校核
3.5.1 第1軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1）計(jì)算軸和齒輪上的作用力
其中：,
,
蝸桿分度圓直徑
蝸輪分度圓直徑
在傳動(dòng)過程中，蝸桿齒面上所受的的力可以分解為3個(gè)相互垂直的分力：圓周力、徑向力、軸向力。
蝸桿圓周力：==
蝸桿軸向力: = =
蝸輪圓周力：
蝸輪軸向力:
徑向力：
2）初步估算軸的直徑
蝸桿的材料為35CrMo
由式計(jì)算軸的最小直徑，由于軸跨度很長且要要考慮軸上鍵槽的影響使軸加大60%來確保安全；
查表：取A=100
則
因?yàn)檩S的最小直徑段通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸相連。由上可知電動(dòng)機(jī)軸的直徑使。故取軸的最小直徑為。
3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案
右軸承從軸的右端裝入，右邊靠軸肩定位，左邊靠軸承蓋。左軸承從軸的左端裝入，左邊靠軸肩定位，右邊靠軸承蓋。由于齒輪直徑小，故做成齒輪軸，齒輪軸段的長度取。右邊半聯(lián)軸器靠軸肩定位。采用單列圓錐滾子軸承和剛性聯(lián)軸器。圖的結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：
圖3.1
（2）確定各軸段直徑和長度
段 根據(jù)，并且與電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑相配合來選擇聯(lián)軸器并確定軸Ⅰ段的軸頸。根據(jù)選擇聯(lián)軸器型號為:YL10型。
公稱轉(zhuǎn)矩。軸孔長度，總長。軸的長度比轂孔長度少短一點(diǎn)為。由軸徑根據(jù)選擇鍵。尺寸為，，。
段 考慮到軸承端蓋的大小和厚度，以及端蓋的裝拆，所以②段軸的長度為，此段要定位聯(lián)軸器，所以軸的直徑要大于，故取。
段 此段上裝有圓錐滾子軸承,考慮到軸承的便于裝拆以及軸承端蓋對軸承的定位，取要大于，且要符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑，故取。查暫選軸承的型號為32313，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。考慮到軸承的定位取略小于軸承的寬度。。
段 便于拆卸軸承內(nèi)圈且要定位軸承，。取軸肩。
段 根據(jù)蝸輪的分度圓直徑以及蝸桿的齒輪長度暫定。便于圓弧面蝸桿的加工要小于圓弧面齒輪的分度圓直徑。故取。
此段為圓弧面齒輪，根據(jù)蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)取蝸桿，
此段與⑤段對稱布置，所以，。
段 此段與④段對稱布置，所以，。
段 該段軸的直徑。查暫選軸承的型號為32313，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。軸的長度等于軸承的寬度，。
3）確定軸承及齒輪作用力的位置
如圖所示，先確定軸承支點(diǎn)的位置，查31313軸承，起支點(diǎn),因此軸的支承點(diǎn)到齒輪載荷作用點(diǎn)距離，。
4）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
（1）求軸承反力
H水平面：
由圖3.2（b）求軸承反力
由得：
解得：
由
解得：
V垂直面：
由圖3.2（c）求軸承反力
由得：
解得
由：
解得
（2）求齒寬中點(diǎn)處彎矩
H水平面
V垂直面
合成彎矩M圖3.2（d）
扭矩 圖3.2（e）
軸的彎矩圖和扭矩圖如下面所示：
圖3.2 軸的受力簡圖
5）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度
當(dāng)量彎矩，取折合系數(shù)=0.6,則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩 圖3.2（f）
=
=
軸的材料為,整體調(diào)質(zhì)處理，硬度HB240～270，查得=930N/mm，由設(shè)計(jì)書中可查得材料許用應(yīng)力= 90N/mm。
軸的計(jì)算應(yīng)力為：
所以，該軸滿足強(qiáng)度要求。
6）確定危險(xiǎn)截面：
根據(jù)載荷較大及截面較小的原則，選取截面B為危險(xiǎn)截面
（1） 計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力：
截面右側(cè)彎矩：
截面上的扭矩：T = 161040
抗彎截面系數(shù)：21600mm3
抗扭截面系數(shù)：43200mm3
截面上的彎曲應(yīng)力：
截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：
彎曲應(yīng)力幅：== 38
彎曲平均應(yīng)力：0
扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即：
1.865
（2）確定影響系數(shù)：
軸的材料為，調(diào)質(zhì)處理。
由表8-2查得 930 。440
280
軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、
根據(jù) 0 ，
查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-9可得：= 2.0
= 1.5
尺寸系數(shù) 、，根據(jù)軸的截面查圖8-12的得
= 0.7
= 0.75
表面質(zhì)量系數(shù) 、 根據(jù)930 和表面加工方法為精車，查圖8-2，得
材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) 、
取：= 0.1
= 0.5，= 0.05
由上面參數(shù)可得：
其中：
查表8-13中的許用安全系數(shù)值，查得該軸安全，校核通過。
3.5.2第2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
1）計(jì)算軸和齒輪上的作用力
其中：
蝸輪分度圓直徑
在傳動(dòng)過程中，蝸輪齒面上所受的的力可以分解為3個(gè)相互垂直的分力：圓周力，徑向力，軸向力
蝸桿圓周力：==
蝸桿軸向力: ==
蝸輪圓周力：
蝸輪軸向力:
徑向力：
2）初步估算軸的直徑
取40Cr調(diào)質(zhì)作為軸的材料
由式計(jì)算軸的最小直徑，由于要考慮軸上鍵槽及倒角的影響使軸加大10%來確保安全；
查表，取A=100
則
故取軸的最小直徑為。
3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案
右邊兩個(gè)軸承從軸的右端裝入，左軸承從軸的左端裝入，蝸輪從軸的右端轉(zhuǎn)入靠左右兩軸承定位，滑移齒輪和內(nèi)齒輪從軸的左端轉(zhuǎn)入。左端軸承靠箱體以及套筒定位，右端軸承靠端蓋定位。采用單列圓錐滾子軸承和深溝球軸承。
圖的結(jié)構(gòu)如圖3.3所示：
圖3.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（2）確定各軸段直徑和長度
①段 根據(jù)，確定。
考慮到錐面端蓋的厚度，滑移齒輪的寬度，以及在回柱絞車運(yùn)轉(zhuǎn)中的離合，剎車時(shí)，滑移齒輪在軸上移動(dòng)的距離暫定，由于滑移齒輪在軸上既作滑移運(yùn)動(dòng)，又相對與軸作轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在此段軸上裝耐磨和減磨的軸套。查GB/T 18324-2001選擇軸套GB/T 18324-C90×105×160-CuSn8P。
②段 此段上裝有內(nèi)齒輪,考慮到右邊圓錐滾子軸承的定位以及內(nèi)齒輪的定位，取 ，。內(nèi)齒輪與軸之間通過鍵聯(lián)結(jié)。由軸徑根據(jù)選擇鍵C型。尺寸，，。
③段 此段裝有圓錐滾子軸承，考慮到軸承的定位與裝拆，以及與其相鄰零件的裝拆。取。根據(jù)軸的直徑查暫選軸承的型號為30322，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑?？紤]到軸承的定位此段軸的長度應(yīng)小于圓錐滾子軸承的厚度。故。
④段 此段上裝有蝸輪，蝸輪的寬度為，考慮到蝸輪定位與裝拆問題取。，。蝸輪與軸之間通過鍵聯(lián)結(jié)。由軸徑根據(jù)選擇鍵。尺寸為，，。
⑤段 此段與3段對應(yīng)，取。根據(jù)軸的直徑查暫選軸承的型號為30322，其寬度,基本額定載荷。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。取此段軸的長度等于圓錐滾子軸承的厚度。故。
3.5.3第3軸的計(jì)算
1）此軸為過橋齒輪的支承軸，不傳遞轉(zhuǎn)矩，只承受彎矩。
軸上齒輪傳遞的功率：
軸上齒輪的轉(zhuǎn)速：
2）初步估算軸的直徑
取40Cr調(diào)質(zhì)作為軸的材料，由式
由于此軸只承受彎矩，不傳遞轉(zhuǎn)矩。所以附加系數(shù)0.7.
查表取A=100
則 0.7×100
所以，取軸最小直徑
3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案
此軸支承過橋齒輪。為了齒輪的便于裝拆，軸取階梯裝。分為三段，
兩邊直徑小中間直徑大。圖的結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。
圖3.4
（2）確定軸的直徑和長度
①段 此段取最小直徑。由于這一段起支承作用，考慮到箱體的厚度。取。
②段 上裝有過橋齒輪，為了齒輪兩邊有一定的空間，所以軸的長度應(yīng)不齒輪厚度少大一點(diǎn)，過橋齒輪厚度為，所以取。為了齒輪的裝拆。此段直徑應(yīng)比第一段的大，故取。過橋齒輪相對與軸作轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在此段軸上裝耐磨和減磨的軸套。查GB/T 18324-2001選擇軸套GB/T 18324-C90×105×100-CuSn8P。
③段 與一段對稱，。
4 滾筒軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
4.1滾筒和齒輪上的作用力
由于滾筒軸只承受彎矩，并沒有承受轉(zhuǎn)矩。所以滾筒軸轉(zhuǎn)速為零。
為了便于計(jì)算。用軸上齒輪的參數(shù)來進(jìn)行計(jì)算和校核。
其中：
軸上齒輪受力：
圓周力：= =
徑向力：
回柱絞車的最大拉力：
初步估算軸的直徑
取40Cr調(diào)質(zhì)作為軸的材料
由式計(jì)算軸的最小直徑，由于滾筒軸主要承受彎矩。所以乘以0.95作為系數(shù)。
查表得40Cr取A=100
則
圓整
4.2確定軸的結(jié)構(gòu)方案
滾筒軸在回柱絞車中時(shí)很重要的。它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整個(gè)回柱絞車性能。對于滾筒軸設(shè)計(jì)成近乎對稱的結(jié)構(gòu)，右圓柱滾子軸承從軸的右端裝入，左邊裝有密封圈。密封群左邊靠軸肩定位圓柱滾子軸承右端靠軸承端蓋定位。，同理，左圓柱滾子軸承從軸的左端裝入，右邊裝有密封圈。密封群右邊靠軸肩定位，圓柱滾子軸承左端靠軸承端蓋定位。軸的結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。
圖4.1
（1）確定各軸段直徑和長度
段 根據(jù)，確定，根據(jù)滾筒支承座的厚度。確定。
段 考慮到軸與滾筒支承座之間的定位，所以此段軸的直徑要大于，故取。大齒輪靠螺栓與滾筒聯(lián)結(jié)在一起。從而帶動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)卷繩。大齒輪厚度為，大齒輪在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中與支承座不發(fā)生干涉，所以此段長度要大于大齒輪的厚度，軸承端蓋的厚度，故取。
段 此段上裝有圓柱滾子軸承和密封圈，考慮到軸承和密封圈的便于裝拆以及軸承端蓋對軸承的定位，取要大于，且要符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑，故取。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊暫選軸承的型號為N2228，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得密封圈寬度為。為了軸承和密封圈的定位軸的長度應(yīng)小于兩者寬度之和。故取。
段 此段為軸肩，便于定位。取，取。
段 根據(jù)滾筒軸結(jié)構(gòu)上的需要。取，。
段 此段與4段相對稱，為軸肩，便于定位。取，
段 此段與3段對稱布置，上裝有圓柱滾子軸承和密封圈，考慮到軸承和密封圈的便于裝拆以及軸承端蓋對軸承的定位，取。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊暫選軸承的型號為N2228，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤滑方式選擇脂潤滑。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得密封圈寬度為。為了軸承和密封圈的定位軸的長度應(yīng)小于兩者寬度之和。故取。
段 此段與1段相對應(yīng)，所以取，。
4.3軸的強(qiáng)度校核
為了便于計(jì)算，先確定各個(gè)作用點(diǎn)以及支點(diǎn)的位置。如圖4.2所示：
4.3.1繪制軸的彎矩圖和扭矩圖
先將大齒輪、卷筒看作一個(gè)整體，求軸承作用卷筒上的力。
經(jīng)分析知，當(dāng)鋼絲繩位于靠大齒輪端時(shí)，軸承、軸的受力最大，將各力移至卷筒軸心上：
1）求滾動(dòng)軸承反力
H水平面：
由圖4.2（a）求軸承反力
由得：
解得：
由
解得：
V垂直面：
由圖可知，在垂直面軸承沒有受力。
2）對整個(gè)滾筒軸分析
（1）求軸承座反力
H水平面：
由圖4.2（b）求軸承反力
由得：
解得：
由
解得：
V垂直面：
由圖求軸承座反力
由得：
解得
由：
解得
（2）求各處的彎矩
B點(diǎn)處
H水平面：
V垂直面：
C點(diǎn)處
H水平面：
V垂直面：
D點(diǎn)處
H水平面：
V垂直面：
合成彎矩M：
軸的彎矩圖和扭矩圖如下面4.2所示：
圖4.2
3）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度
由于滾筒軸只承受彎矩，沒有扭矩。
所以；
軸的材料為40Cr,整體調(diào)質(zhì)處理，硬度HB240-285
查得=685N/mm，由設(shè)計(jì)書中可查得材料許用應(yīng)力= 60N/mm。
軸的計(jì)算應(yīng)力為：
所以該軸滿足強(qiáng)度要求。
4）確定危險(xiǎn)截面：
根據(jù)載荷較大及截面較小的原則，選取截面D為危險(xiǎn)截面
（1） 計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力：
截面右側(cè)彎矩：
抗彎截面系數(shù)：172800
截面上的彎曲應(yīng)力：
彎曲應(yīng)力幅：== 14.53
彎曲平均應(yīng)力：0
（2）確定影響系數(shù)：
軸的材料為40Cr 鋼，調(diào)質(zhì)處理。
由表8-2查得 685 ，335
185
軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、
根據(jù) 0 ，
查機(jī)械設(shè)計(jì)表8-9可得：= 2.0
= 1.5
尺寸系數(shù) 、，根據(jù)軸的截面查圖8-12的得
= 0.7
= 0.75
表面質(zhì)量系數(shù) 、 根據(jù)685 和表面加工方法為精車，查圖8-2，得
== 0.84
由上面參數(shù)可得：
查表8-13中的許用安全系數(shù)值，查得該軸安全，校核通過。
5 系統(tǒng)傳動(dòng)部件的校核
5.1聯(lián)軸器上鍵的校核
查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊表5-