資源目錄里展示的全都有預(yù)覽可以查看的噢，，下載就有,,請(qǐng)放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：11970985 可咨詢(xún)交流】====================喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有,,請(qǐng)放心下載，原稿可自行編輯修改=【QQ：197216396 可咨詢(xún)交流】==================== 第10頁(yè) 英文原文  中文譯文 虛擬制造的多頭ZA蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)分析 孫劍萍、湯兆平 華東交通大學(xué)軌道交通學(xué)院，江西省 南昌 330013 sunjianping@ecjtu.jx.cn 摘要：阿基米德蝸桿輪齒面通常是用CAD來(lái)形成和模擬的。本文分析了多頭阿基米德蝸桿的加工特征和形成原則，建立了精確的模型，使設(shè)計(jì)參數(shù)化。并利用Pro/E軟件，應(yīng)用虛擬裝配和組件之間的相關(guān)性質(zhì)，模擬現(xiàn)實(shí)過(guò)程，實(shí)際制作蝸輪，建立準(zhǔn)確的模型。另外，將生成的蝸輪，蝸桿組裝，同時(shí)對(duì)他們的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬和分析。 關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、參數(shù)化設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)分析、Pro/E、多頭ZA蝸桿傳動(dòng)裝置 1、概述 阿基米德蝸桿輪齒面的制作，目前一般是用CAD軟件模擬制圖來(lái)代替真正的蝸輪齒形制造[1]。但是，繪出復(fù)雜而又精確的輪齒是非常困難的，此外，蝸輪蝸桿配合被歸類(lèi)為左旋，右旋，單線程和多頭的。這就為簡(jiǎn)歷模型增加了困難。本文主要從阿基米德蝸桿（ZA蝸桿）的加工原理入手，模擬其生產(chǎn)過(guò)程，并利用Pro/E中的關(guān)系函數(shù)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的ZA蝸桿參數(shù)模型。此外，在此基礎(chǔ)上也無(wú)形中制造出了蝸輪，以及蝸輪、蝸桿的組裝以及他們的運(yùn)動(dòng)分析。 2、建立模型的思維過(guò)程 為了模仿ZA蝸桿的傳動(dòng)過(guò)程，繪制大小和形狀同參數(shù)化蝸輪滾刀相似的橫截面，以阿基米德螺旋線為軌跡，利用Pro/E軟件中的“變截面掃描/剪切”功能，在蝸桿毛坯上切一個(gè)槽，然后仿效槽，多頭蝸輪滾刀就生成了。使線程數(shù)和軌跡數(shù)充分參數(shù)化是制造模型的一個(gè)難點(diǎn)。關(guān)鍵點(diǎn)是：第一，要設(shè)置控制參數(shù)（右旋的參數(shù)值是1，左旋值是-1）和線程數(shù)，然后用方程建立阿基米德螺旋線，從而改變線程數(shù)。第二，仿效蝸桿插槽，它是設(shè)計(jì)師選擇路徑的“方向”所必須的，并選擇蝸桿坯料的軸線作為參考，建立第一個(gè)方向，輸入線程數(shù)等于蝸桿頭數(shù)，而且輸入螺距等于蝸桿各頭之間的間隔。 在完成蝸輪滾刀的參數(shù)化模型后，然后再在此基礎(chǔ)上，通過(guò)改變參數(shù)來(lái)產(chǎn)生蝸桿模型。蝸輪和蝸桿滾刀的不同之處在于蝸輪滾刀是刀片槽，而且他們之間的間隙大于蝸輪半徑。 蝸輪模式的獲得是采用蝸輪滾刀虛擬處理的方式。作者的基本思路是：在虛擬環(huán)境中，分別建立蝸輪滾刀和蝸輪毛坯，然后將他們放置于坐標(biāo)系當(dāng)中，通過(guò)裝配幾何關(guān)系理論，使他們能夠互相調(diào)整。然后利用布爾減法計(jì)算在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不同位置時(shí)的參數(shù)，直到蝸輪已制作出整個(gè)外表面[2]。 3、建立相關(guān)參數(shù) 從以上的思路可以知道ZA蝸桿傳動(dòng)的參數(shù)化設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)分析需要建立在諸如蝸輪滾刀部分、蝸桿部分，蝸輪滾刀和蝸桿滾刀之間的部件以及蝸輪和蝸桿之間的裝配等方面。為了實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)，這些部分需要設(shè)定基本的尺寸。 利用Pro/E提供的參數(shù)和關(guān)系的功能，按照蝸桿與蝸輪之間的參數(shù)關(guān)系，設(shè)置蝸輪、蝸桿的模數(shù)，蝸桿特征數(shù)，頭數(shù)，變位系數(shù)等，如表1所示。 4、建立準(zhǔn)確地ZA蝸輪滾刀參數(shù)化模型 根據(jù)以上所有的思路，首先，設(shè)計(jì)者需要在蝸桿滾刀毛坯上切一個(gè)連續(xù)的刀槽，如圖1（a）所示，然后以蝸桿滾刀軸線為導(dǎo)向線，如同已經(jīng)生成的刀槽一樣繼續(xù)切槽，并連續(xù)幾次，直到達(dá)到一定的線程數(shù)（蝸桿頭數(shù)），而且蝸桿螺距等于蝸桿各頭之間的間距，如圖1（b）所示。 采用嵌入在Pro/E2.0中的程序模塊，用戶(hù)可以根據(jù)設(shè)計(jì)示意圖編輯程序，設(shè)計(jì)程序，而且可以驅(qū)動(dòng)它的大小，使其充分和參數(shù)化。根據(jù)系統(tǒng)的提示，用戶(hù)導(dǎo)入不同的設(shè)計(jì)變量，蝸輪滾刀就可以生成滿(mǎn)足用戶(hù)要求的結(jié)果，如圖2所示。 5、建立虛擬加工和裝配的基準(zhǔn) 5.1建立裝配基準(zhǔn) 在Pro/E中，這些部分之間的組成元件和裝配式互相關(guān)聯(lián)的。為了實(shí)現(xiàn)蝸輪滾刀和蝸輪在裝配時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)者必須在組件和裝配部件分別建立相應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)軸，而且使這些數(shù)據(jù)參數(shù)化，如圖3所示。每個(gè)組件在這些數(shù)據(jù)的幫助下組裝。如果參數(shù)發(fā)生變化，蝸輪滾刀和蝸輪將根據(jù)給定的傳動(dòng)比相對(duì)旋轉(zhuǎn)。 一般情況下，蝸輪傳動(dòng)裝置兩角之間的夾角是90°。在裝配時(shí)，設(shè)計(jì)者必須建立兩個(gè)獨(dú)立的縱橫基準(zhǔn)軸線和蝸輪滾刀和蝸輪裝配基準(zhǔn)點(diǎn)，并使這些數(shù)據(jù)參數(shù)化。在裝配時(shí)，除了前面已加以說(shuō)明的所必須的參數(shù)如模數(shù)，齒數(shù)外，驅(qū)動(dòng)蝸輪滾刀和蝸輪公轉(zhuǎn)的角度參數(shù)也是必須要給出的。該參數(shù)設(shè)置成“角”，初始值是0。最后，要輸入關(guān)系如下： $d3=(m*q/2)*cos(jiao) /* x-蝸輪滾刀的定位點(diǎn)坐標(biāo)； $d4=(m*q/2)*sin(jiao) /* y-蝸輪滾刀的定位點(diǎn)坐標(biāo)； d5=m*π*z1*n/2 /* z-蝸輪滾刀的定位點(diǎn)坐標(biāo)； d2=m*π*z1*n/2 /* z-蝸桿模擬運(yùn)動(dòng)中心定位點(diǎn)的坐標(biāo)APNT0，即x坐標(biāo)和y坐標(biāo)都為0， / *蝸桿和蝸輪滾刀的定位軸是通過(guò)點(diǎn)APNT0和垂直線ASM_FRONT， / *坐標(biāo)系統(tǒng)ACS0轉(zhuǎn)換為APNT0； $d7=-m*(q+z2+2*x2)/2 /* 中心定位基準(zhǔn)點(diǎn)APNT2的Y坐標(biāo)在蝸輪模擬毛坯的坐標(biāo)系統(tǒng)ACS0； d8=m*π*z1*n/2 /*中心定位基準(zhǔn)點(diǎn)APNT2的Y坐標(biāo)在蝸輪模擬毛坯的坐標(biāo)系統(tǒng)ACS0； / *蝸輪的定位軸是通過(guò)APNT2對(duì)齊和垂直ASM_RIGHT； / *坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為模擬蝸輪的APNT2，以默認(rèn)坐標(biāo)系統(tǒng)X軸的正方向?yàn)閦軸正方向，y軸正方向與默認(rèn)的坐標(biāo)系統(tǒng)相同； $d9=m*z2/2*cos(jiao*z1/z2) /*蝸輪定位基準(zhǔn)點(diǎn)的X坐標(biāo)在蝸輪模擬坐標(biāo)系統(tǒng)中； $d10=m*z2/2*sin(jiao*z1/z2) /*蝸輪定位基準(zhǔn)點(diǎn)的Y坐標(biāo)在蝸輪模擬坐標(biāo)系統(tǒng)中。 5.2建立虛擬加工和組裝每部分所需的基準(zhǔn) 為了建立蝸輪滾刀參考圓的一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在裝配期間，將滾刀軸與在組裝部件已經(jīng)建立好的蝸輪滾刀基準(zhǔn)軸對(duì)齊，將滾刀參考圓的基準(zhǔn)點(diǎn)與在組裝部件已經(jīng)建立好的相應(yīng)的基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)齊，因?yàn)榛鶞?zhǔn)點(diǎn)在組裝部件上已經(jīng)被參數(shù)化，因此設(shè)計(jì)師可以實(shí)現(xiàn)圍繞基準(zhǔn)軸旋轉(zhuǎn)滾刀。 利用函數(shù)關(guān)系是非常有必要的，基準(zhǔn)點(diǎn)的輸入關(guān)系如下： d69=m*q/2 /*x-蝸輪滾刀的定位基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)； d71=m*π*z1*n/2 /*z-蝸輪滾刀的定位基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)。 用同樣的方法，建立蝸輪毛坯。為了裝配方便，設(shè)計(jì)師在建立模型時(shí)，他必須按照裝配關(guān)系注意蝸輪毛坯軸的方向以及與坐標(biāo)系統(tǒng)的距離，并設(shè)置必要的組裝和模擬日期，輸入關(guān)系如下： D74=m*(q+x2*2)/2 /* z-蝸輪毛坯的定位基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)。 6、虛擬加工和裝配 當(dāng)裝配各組件時(shí)，設(shè)計(jì)者需要分別校準(zhǔn)蝸桿軸，蝸輪毛坯軸，蝸桿參考圓的基準(zhǔn)點(diǎn)以及蝸輪毛坯參考圓的基準(zhǔn)點(diǎn)同他們相應(yīng)的軸或者是已經(jīng)建立好的基準(zhǔn)點(diǎn)。由于基準(zhǔn)點(diǎn)已經(jīng)在裝配時(shí)參數(shù)化，設(shè)計(jì)人員可以實(shí)現(xiàn)蝸桿和蝸輪毛坯輪圍繞他們各自已經(jīng)改變參數(shù)的校準(zhǔn)軸旋轉(zhuǎn)。 利用“工具 - 參數(shù)”功能，改變角的參數(shù)值（間隔角越小，蝸輪切割效果越好），該模型就可以生成。 利用“編輯 - 構(gòu)件運(yùn)算 - 剪切”功能，切割坯料，然后，在蝸輪部分，設(shè)計(jì)者需要編輯修改前面已經(jīng)定義過(guò)的ID，并改變其每部分的屬性，確保其不隨參數(shù)值的變化而變化。 重復(fù)上述所有步驟，直到所有蝸輪槽都用蝸輪滾刀完全、均勻的切割出來(lái)。如圖4所示。改變蝸桿和蝸輪毛坯的參數(shù)，就可以生成不同的蝸輪，如圖5所示。 7、蝸桿傳動(dòng)的虛擬裝配和運(yùn)動(dòng)分析 7.1虛擬裝配和模擬運(yùn)動(dòng) 更換蝸輪滾刀，以蝸桿作為基準(zhǔn)組件，蝸輪和蝸桿利用針連接方式進(jìn)行組裝，當(dāng)連接組裝時(shí)，模擬運(yùn)動(dòng)相應(yīng)的校準(zhǔn)軸和基準(zhǔn)點(diǎn)必須分別選擇，如圖6所示。 元件布置完成后，設(shè)計(jì)人員可以添加模塊的相應(yīng)驅(qū)動(dòng)器和模擬運(yùn)動(dòng)。 選擇“應(yīng)用程序 - 機(jī)制”，設(shè)計(jì)師可以輸入機(jī)構(gòu)模塊；單擊“定義伺服電機(jī)”，分別建立新的“伺服電機(jī)1”和“伺服電機(jī)2”按鈕。選擇“類(lèi)型”標(biāo)簽，在組裝蝸輪和蝸桿時(shí)，分別選擇已經(jīng)定義過(guò)的校準(zhǔn)軸以建立“聯(lián)合軸”，選擇“模擬類(lèi)型”中的“旋轉(zhuǎn)”，設(shè)計(jì)者還必須注意伺服電機(jī)的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)方向，在“配置”選項(xiàng)卡中，需要定義伺服電機(jī)1 “規(guī)范”選項(xiàng)中的“速度”和“等級(jí)”中的“常數(shù)”，“A”值為360乘以蝸桿的線程數(shù)和蝸輪的齒數(shù)。將伺服電機(jī)2的“A”值設(shè)置為360，以確保他們的運(yùn)動(dòng)能滿(mǎn)足蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比。 用戶(hù)單機(jī)“運(yùn)行分析”按鈕，新建“分析定義1”。在對(duì)話框的“喜好”選項(xiàng)卡中，設(shè)置“開(kāi)始時(shí)間”，“結(jié)束時(shí)間”，“幀計(jì)數(shù)”和“幀速率”，預(yù)設(shè)“結(jié)束時(shí)間”是蝸輪齒數(shù)，其余為默認(rèn)值。 7.2運(yùn)動(dòng)模擬分析 軟件中還有一些在機(jī)構(gòu)模塊中可以測(cè)量的選項(xiàng)，例如“位移”，“速度”，“加速度”，“連接反應(yīng)”，“網(wǎng)絡(luò)負(fù)載”等。 分析蝸輪和蝸桿之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)者必須選擇他們相應(yīng)的裝配坐標(biāo)系統(tǒng)；確保坐標(biāo)系統(tǒng)不隨蝸桿傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 單擊“測(cè)量結(jié)果的原因分析”按鈕，新建措施1到措施4，選擇“圖形測(cè)量分析”，單擊“圖形測(cè)量結(jié)果”對(duì)話框，測(cè)量值可以通過(guò)圖形和數(shù)據(jù)輸出。它是比較直觀和準(zhǔn)確的，如圖7和圖8。 在機(jī)構(gòu)模塊中，單擊“重播以前運(yùn)行分析”按鈕，選擇對(duì)話框中的“干擾”選項(xiàng)卡，在動(dòng)態(tài)干擾條件下檢測(cè)每個(gè)組件；點(diǎn)擊“播放當(dāng)前結(jié)果集” - “捕獲...”，電腦就可以可以播放MPEG格式的動(dòng)畫(huà)（也可以導(dǎo)成mpg電影格式）。 從以上輸出的所有運(yùn)動(dòng)模擬圖可以看出以下三點(diǎn)： （1）蝸輪，蝸桿的Y坐標(biāo)位移值可以利用改變正弦或余弦的方式來(lái)變化，Y坐標(biāo)的速度值也是如此。當(dāng)他們運(yùn)行時(shí)，他們具有相同的圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律。 （2）蝸輪Y坐標(biāo)的位移值范圍為-132.5至132.5毫米。蝸桿Y坐標(biāo)的位移值范圍是從-45至45毫米。蝸輪Y坐標(biāo)的速度值范圍是從-47.1238至47.1238毫米/秒，蝸桿Y坐標(biāo)的速度值范圍是從-282.743到282.743毫米/秒，這與他們的理論值完全一致。 （3）蝸輪的Y坐標(biāo)有3個(gè)正弦波，而蝸桿的Y坐標(biāo)有53個(gè)正弦波。這與蝸輪蝸桿實(shí)際的傳動(dòng)比相同。 可以看出，所有來(lái)自上述的模擬結(jié)果和他們的理論計(jì)算值是相同的，也與實(shí)際相符。 參考資料 [1]陳閩杰，賴(lài)貞華，李志明。“阿基米德蝸桿在UG環(huán)境中的精確建?！?，湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006,21（3）：152?156。 [2]譚欣?！捌矫娑伟j(luò)環(huán)面蝸桿副數(shù)字化造型理論及仿真研究”，武漢：武漢理工大學(xué)，2003,6:17?22。 摘 要 目前，礦山廣泛使用的JH系列回柱絞車(chē)多是由JM慢速絞車(chē)演變而來(lái)的，具有速度低、結(jié)構(gòu)緊湊、牽引力大等特點(diǎn)。主要應(yīng)用于煤礦井下采煤工作面回柱放頂之用，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。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。 本次設(shè)計(jì)的JH-14型回柱絞車(chē)是在我去年畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)所實(shí)踐的回柱絞車(chē)的基礎(chǔ)上，再查閱參考有關(guān)資料后結(jié)合我的一些想法所設(shè)計(jì)的。在減速器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要采用了蝸輪蝸桿傳動(dòng)、雙聯(lián)滑移齒輪傳動(dòng)、圓柱齒輪傳動(dòng)等傳動(dòng)方式，利用撥叉撥動(dòng)小滑移雙聯(lián)齒輪的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)變速，而且在撥叉的設(shè)計(jì)中，我采用了手柄搖動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)撥叉的水平移動(dòng)。在設(shè)計(jì)卷筒時(shí)，考慮到卷筒設(shè)計(jì)精度要求不太高，因此將以往的卷筒通軸改為在卷筒兩端利用過(guò)盈配合及焊接的方式來(lái)分別固定軸，避免了材料的浪費(fèi)。 本次的設(shè)計(jì)主要特征就是能實(shí)現(xiàn)變速，既能滿(mǎn)足不同環(huán)境下絞車(chē)的使用，也實(shí)現(xiàn)絞車(chē)在回繩和放繩時(shí)可以利用不同的速度達(dá)到快速回柱。 關(guān)鍵詞：JH-14回柱絞車(chē)； 雙聯(lián)齒輪； 變速 ABSTRACT At present, JH prop-drawing winch which evolved from JM Slow Speed Winch is widely in mine. This machine with advantage of slow speed, compact structure and big traction force. The prop-drawing winch is mainly used to prop drawing and caving roof in coal working face, but also can be used to relocate the equipment in fully mechanized coal face,such as uphill, downhill, and level gallery working face. Because of its low height and light weight, The prop-drawing winch is suitable for the thin coal seam and steep coal seam, and recovering the various metal pillar which Sinking into the floor or buried by gangue. The JH-14 prop-drawing winch is designed based on my Practice on graduation practice last years and consulting large numbers of information, Which also combines many of my new ideas. The design process in the speed reducer, mainly used in the worm-gear transmission, double-slip gear transmission and column gear transmission etc transmission way. slide the small double-gear with the fork-lever to achieve Speed Change. But also in the fork-lever of the design, I used the handle shake rotary table to achieve the fork-lever horizontal movement. The prop-drawing winch drum in the design, taking into account the design precision need not too high,so I put a drum axis change into connection of drum and axis with interference fitting and welding in Both ends of the drum, reduced the Materials of axis, to avoid the waste of materials. The main features of the design is to achieve speed change, it can satisfy the different working environment, but also to make the prop-drawing winch use different speeds to achieve the rapid return to prop drawing in the back rope and up rope. Keywords：JH-14 prop-drawing winch；double-slip gear；speed change 目 錄 1 緒論……………………………………………………………………………………………1 1.1 引言………………………………………………………………………………………1 1.2 概述………………………………………………………………………………………1 1.2.1 絞車(chē)概況……………………………………………………………………………1 1.2.2 回柱絞車(chē)概況………………………………………………………………………2 1.3 國(guó)內(nèi)外絞車(chē)的發(fā)展………………………………………………………………………3 1.4 JH-14型回柱絞車(chē)的技術(shù)特點(diǎn)……………………………………………………………4 2 總體設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………………4 2.1設(shè)計(jì)總則…………………………………………………………………………………5 2.2 設(shè)計(jì)條件…………………………………………………………………………………5 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(hào)……………………………………………………………………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…………………………………………………………………………8 2.5.1滾筒直徑……………………………………………………………………………8 2.5.2滾筒寬度……………………………………………………………………………8 2.5.3滾筒的外徑………………………………………………………………………9 2.5.4驗(yàn)算滾筒的平均速度…………………………………………………………………9 3 減速器設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………10 3.1 減速器總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………10 3.1.1 減速器概述…………………………………………………………………………10 3.1.2 減速器設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………10 3.2 減速器參數(shù)確定…………………………………………………………………………10 3.2.1 總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配……………………………………………………………11 3.2.2 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算…………………………………………………………11 3.3 圓弧蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………12 3.3.1 蝸桿傳動(dòng)概述………………………………………………………………………12 3.3.2 蝸桿傳動(dòng)的失效形式………………………………………………………………13 3.3.3 蝸桿傳動(dòng)的材料選定………………………………………………………………13 3.3.4 蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)……………………………………………………………………14 3.3.5 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算……………………………………………15 3.3.6 蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑……………………………………………………………………18 3.4 滑移齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………18 3.4.1 齒輪傳動(dòng)類(lèi)型………………………………………………………………………18 3.4.2 滑移齒輪概述………………………………………………………………………20 3.4.3 滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核………………………………………………20 3.5 大小齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………26 3.5.1 齒輪傳動(dòng)概述………………………………………………………………………26 3.5.2 齒輪材料選擇………………………………………………………………………27 3.5.3 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核…………………………………………………………28 3.6 過(guò)橋齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………33 3.7 減速器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核……………………………………………………………33 3.7.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………33 3.7.2 蝸輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………39 3.8 鍵的選擇及強(qiáng)度校核……………………………………………………………………45 3.8.1 蝸輪軸小滑移齒輪處………………………………………………………………46 3.8.2 蝸輪軸蝸輪處………………………………………………………………………46 3.8.3 大滑移齒輪軸大滑移齒輪處………………………………………………………47 3.8.4 大滑移齒輪軸小齒輪處……………………………………………………………47 3.8.5 第四軸軸過(guò)橋齒輪處………………………………………………………………48 3.9 軸承的選擇及強(qiáng)度校核…………………………………………………………………48 3.9.1 蝸桿軸上軸承的選擇及強(qiáng)度校核…………………………………………………49 3.9.2 蝸輪軸上軸承的選擇及強(qiáng)度校核…………………………………………………52 3.9.3 其它軸上軸承的選擇………………………………………………………………55 3.10 減速器中撥叉的設(shè)計(jì)…………………………………………………………………56 3.11 減速器其他部件的設(shè)計(jì)………………………………………………………………57 3.11.1 通氣器……………………………………………………………………………57 3.11.2 油標(biāo)………………………………………………………………………………57 3.11.3 減速器箱體的設(shè)計(jì)………………………………………………………………57 4 卷筒齒輪設(shè)計(jì)………………………………………………………………………………58 4.1 總體設(shè)計(jì)…………………………………………………………………………………58 4.2 卷筒軸的設(shè)計(jì)及校核……………………………………………………………………59 4.3 卷筒軸軸承的選擇及校核………………………………………………………………64 4.4 大齒輪處鍵的選擇………………………………………………………………………67 5 回柱絞車(chē)其它部件…………………………………………………………………………67 5.1 聯(lián)軸器……………………………………………………………………………………67 5.2 制動(dòng)器……………………………………………………………………………………68 5.3 底座………………………………………………………………………………………69 6 回柱絞車(chē)的潤(rùn)滑與密封……………………………………………………………………69 7 回柱絞車(chē)的安裝、操作與維護(hù)………………………………………………………………70 7.1 回柱絞車(chē)的裝配、調(diào)整及試運(yùn)轉(zhuǎn)………………………………………………………70 7.2 回柱絞車(chē)的安裝、固定與操作…………………………………………………………72 7.2.1 回柱絞車(chē)的安裝與固定……………………………………………………………72 7.2.2 回柱絞車(chē)的操作規(guī)程………………………………………………………………73 7.3 絞車(chē)的維護(hù)、拆卸與修理………………………………………………………………75 參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………76 英文原文………………………………………………………………………………………77 中文譯文………………………………………………………………………………………81 致 謝…………………………………………………………………………………………87 編號(hào)：（ ）字 號(hào) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） JH-14型回柱絞車(chē)設(shè)計(jì) 題目： 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 年六月 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 設(shè)計(jì)題目： JH-14型回柱絞車(chē) 專(zhuān) 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱(chēng)： 年 6 月 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 學(xué)院 專(zhuān)業(yè)年級(jí) 學(xué)生姓名 任務(wù)下達(dá)日期： 年 3 月 15 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 年 3 月 15 日至 年 6 月 16 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目：JH—14型回柱絞車(chē) 畢業(yè)設(shè)計(jì)專(zhuān)題題目： 畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求： 設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)為 最大牽引力： 最大牽引速度：，最小牽引速度：， 容繩量： 此次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是回柱絞車(chē)電動(dòng)機(jī)的選擇，卷筒的設(shè)計(jì)、減速器的設(shè)計(jì)等。此次設(shè)計(jì)要求回柱絞車(chē)能夠?qū)崿F(xiàn)兩種速度，可以滿(mǎn)足不同條件、環(huán)境下的回柱，也可以實(shí)現(xiàn)回繩與放繩時(shí)速度的合理利用。在減速器的設(shè)計(jì)時(shí)要求采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)、滑移雙聯(lián)齒輪傳動(dòng)，以及圓柱齒輪傳動(dòng)?；讫X輪的傳動(dòng)要求采用撥叉撥動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)還需要盡量考慮加工工藝，考慮材料的選用以及加工成本等因素。 設(shè)計(jì)的絞車(chē)要求具有防爆能力，設(shè)計(jì)圖紙量折合成A0圖紙不少于3張半，設(shè)計(jì)說(shuō)明正文不少于70頁(yè)。另外還要求翻譯一篇近三年來(lái)發(fā)表過(guò)的并且與本人設(shè)計(jì)有關(guān)的英文論文或?qū)Ｖ形淖g文必內(nèi)容不少于3000漢字。 院長(zhǎng)簽字： 指導(dǎo)教師簽字： 畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)閱書(shū) 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（①基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；②獨(dú)立解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③研究?jī)?nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤工作態(tài)度及工作量；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)評(píng)閱教師評(píng)閱書(shū) 評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)（①選題的意義；②基礎(chǔ)理論及基本技能的掌握；③綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力；③工作量的大??；④取得的主要成果及創(chuàng)新點(diǎn)；⑤寫(xiě)作的規(guī)范程度；⑥總體評(píng)價(jià)及建議成績(jī)；⑦存在問(wèn)題；⑧是否同意答辯等）： 成 績(jī)： 評(píng)閱教師簽字： 年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯及綜合成績(jī) 答 辯 情 況 提 出 問(wèn) 題 回 答 問(wèn) 題 正 確 基本 正確 有一般性錯(cuò)誤 有原則性錯(cuò)誤 沒(méi)有 回答 答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)及建議成績(jī)： 答辯委員會(huì)主任簽字： 年 月 日 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評(píng)定成績(jī)： 學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日 姓名 學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 論文題目 JH-14型回柱絞車(chē) 指導(dǎo)教師 歸檔人 歸檔日期 備注 第88頁(yè) 1 緒 論 1.1引言 煤炭是我國(guó)的基礎(chǔ)能源和重要原料，是當(dāng)前我國(guó)能源的主要組成部分之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的戰(zhàn)略地位，這就是中國(guó)的國(guó)情。過(guò)去以至未來(lái)可預(yù)見(jiàn)的幾十年內(nèi)，煤炭仍是我國(guó)的重要能源，以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)將難以改變，煤炭工業(yè)的地位空前提高。但是目前我國(guó)的煤炭工業(yè)的發(fā)展遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足整個(gè)國(guó)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。 礦山機(jī)械主要面向能源、交通和原材料基礎(chǔ)工業(yè)部門(mén)服務(wù)，主要任務(wù)是為煤炭、鋼鐵、有色金屬、化工、建材和核工業(yè)等部門(mén)的礦山開(kāi)采和原材料的深加工，以及為鐵路、公路、水電等大型工程的施工提供先進(jìn)、高效的技術(shù)裝備。礦山機(jī)械是機(jī)械工業(yè)中一個(gè)品種繁多、設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需求量大、使用面廣的機(jī)械行業(yè)。礦山機(jī)械按其用途大致可分為采掘設(shè)備、提升設(shè)備、窄軌運(yùn)輸設(shè)備、破碎粉磨設(shè)備、礦用篩分設(shè)備、洗選設(shè)備和焙燒設(shè)備等7大類(lèi)，30小類(lèi)，700多個(gè)品種和數(shù)千種規(guī)格。 礦山機(jī)械在經(jīng)濟(jì)建設(shè)、科技進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展中占有十分重要的地位和作用，屬于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱行業(yè)。礦山機(jī)械制造業(yè)是國(guó)家建立獨(dú)立工業(yè)體系的基礎(chǔ)，也是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力的重要標(biāo)志。根據(jù)國(guó)家重點(diǎn)支持能源、交通和原材料等基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)政策，礦山機(jī)械作為這些基礎(chǔ)工業(yè)的支柱應(yīng)優(yōu)先得到國(guó)家的重點(diǎn)支持，以得到進(jìn)一步發(fā)展和提高，為煤炭、金屬和非金屬礦山的開(kāi)發(fā)提供更多的具有國(guó)際先進(jìn)水平的優(yōu)質(zhì)、高效設(shè)備，滿(mǎn)足國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能源和原材料的需要。我國(guó)絞車(chē)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(guó)進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)化、系列化設(shè)計(jì)階段。 1.2概述 1.2.1絞車(chē)概況 絞車(chē)又稱(chēng)為卷?yè)P(yáng)機(jī)，是用卷筒纏繞鋼絲繩或鏈條以提升或牽引重物的輕小型起重設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)最大的船用液壓拖纜絞車(chē)是350T的由泰興市依科攀船舶設(shè)備有限公司設(shè)計(jì)的。 1）絞車(chē)的特點(diǎn)和用途： 絞車(chē)具有以下特點(diǎn)：通用性高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大、使用轉(zhuǎn)移方便，被廣泛應(yīng)用于建筑、水利工程、林業(yè)、礦山、碼頭等的物料升降或平拖，還可作現(xiàn)代化電控自動(dòng)作業(yè)線的配套設(shè)備。有0.5噸~350噸，分為快速和慢速兩種。其中高于20噸的為大噸位絞車(chē),絞車(chē)可以單獨(dú)使用，也可作為起重、筑路和礦井提升等機(jī)械中的組成部件，因操作簡(jiǎn)單、繞繩量大、移置方便而廣泛應(yīng)用。絞車(chē)主要技術(shù)指標(biāo)有額定負(fù)載、支持負(fù)載、繩速、容繩量等。 2）絞車(chē)的分類(lèi) 絞車(chē)按照動(dòng)力分為手動(dòng)、電動(dòng)、液壓三類(lèi)。從用途上分類(lèi)可分為建筑用絞車(chē)和船用絞車(chē)。 絞車(chē)按照功能可以分為：船用絞車(chē)、工程絞車(chē)、礦用絞車(chē)、電纜絞車(chē)等。 按照卷筒形式分為單卷筒和和雙卷筒。 按照卷筒分布形式有分為并列雙卷筒和前后雙卷筒。 手動(dòng)絞車(chē)： 手動(dòng)絞車(chē)的手柄回轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上裝有停止器(棘輪和棘爪)，可使重物保持在需要的位置。裝配或提升重物用的手動(dòng)絞車(chē)還應(yīng)設(shè)置安全手柄和制動(dòng)器。手動(dòng)絞車(chē)一般用在起重量小、設(shè)施條件較差或無(wú)電源的地方。 電動(dòng)絞車(chē)： 電動(dòng)絞車(chē)廣泛用于工作繁重和所需牽引力較大的場(chǎng)所。單卷筒電動(dòng)絞車(chē)的電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器帶動(dòng)卷筒，電動(dòng)機(jī)與減速器輸入軸之間裝有制動(dòng)器。為適應(yīng)提升、牽引和回轉(zhuǎn)等作業(yè)的需要，還有雙卷筒和多卷筒裝置的絞車(chē)。一般額定載荷低于10T的絞車(chē)可以設(shè)計(jì)成電動(dòng)絞車(chē)。 液壓絞車(chē)： 液壓絞車(chē)主要是額定載荷較大的絞車(chē)，一般情況下10T以上到5000T的絞車(chē)設(shè)計(jì)成液壓絞車(chē)。其結(jié)構(gòu)主要由液壓馬達(dá)（低速或高速馬達(dá)）、液壓常閉多片式制動(dòng)器、行星齒輪箱、離合器、卷筒、支撐軸、機(jī)架、壓繩器(選配)等組成。液壓馬達(dá)具有很高的機(jī)械效率，起動(dòng)扭矩大，并可根據(jù)工況要求帶不同的配流器，還可根據(jù)用戶(hù)需要設(shè)計(jì)閥組直接集成于馬達(dá)配油器上，如帶平衡閥、過(guò)載閥、高壓梭閥、調(diào)速換向閥或其他性能的閥組，制動(dòng)器、行星齒輪箱等直接安裝于卷筒內(nèi)，卷筒、支撐軸、機(jī)架根據(jù)力學(xué)要求設(shè)計(jì)，整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔合理并具有足夠的強(qiáng)度和剛性。因而該系列絞車(chē)在結(jié)構(gòu)上具有緊湊、體積小、重量輕、外形美觀等特點(diǎn)，在性能上則具有安全性好、效率高、起動(dòng)扭矩大、低速穩(wěn)定性好、噪音小、操作可靠等特點(diǎn)。值得一提的是液壓馬達(dá)高的容積效率和美國(guó)SUN公司優(yōu)質(zhì)的平衡閥解決了一般絞車(chē)都存在的二次下滑和空鉤抖動(dòng)現(xiàn)象，使得該系列液壓絞車(chē)的提升、下放和制動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)，帶離合器的絞車(chē)還可實(shí)現(xiàn)自由下放。安裝于配流盤(pán)上的集成閥組則有效地簡(jiǎn)化了用戶(hù)的液壓系統(tǒng)。由于該系列絞車(chē)具備上述優(yōu)點(diǎn)，使其廣泛應(yīng)用于船舶、鐵路、工程機(jī)械、石油、地質(zhì)勘探、冶金等行業(yè)，其優(yōu)良性能得到了用戶(hù)的認(rèn)可。 1.2.2回柱絞車(chē)概況 回柱絞車(chē)又稱(chēng)慢速絞車(chē)，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(lái)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。 JH14型回柱絞車(chē)是一種有效的礦山輔助設(shè)備。該型絞車(chē)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(chē)輛等工作都可以用這種絞車(chē)來(lái)完成。在港口、碼頭、建筑工地、工廠企業(yè)，這種回柱絞車(chē)也可以發(fā)揮作用?？梢?jiàn)，回柱絞車(chē)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(chē)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(huì)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(guò)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(chē)，必須沿鋼絲繩牽引方向長(zhǎng)條式布置，絞車(chē)寬度不應(yīng)超過(guò)，過(guò)寬則會(huì)堵塞巷道。因?yàn)檫\(yùn)料工人常常從機(jī)體旁經(jīng)過(guò)，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(chē)，且需移開(kāi)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(chē)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(tái)絞車(chē)同時(shí)回柱，加快回柱速度。這種布置方式對(duì)淺截深的機(jī)采工作面尤為需要。例臺(tái)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?，F(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)尺只要2小時(shí)就能完成，因此，只要加快回柱速度，就會(huì)收到提高煤產(chǎn)量的效果。 回柱絞車(chē)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(chē) 手搖式回柱絞車(chē)用于人工回柱，體積小，重量輕，移動(dòng)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(chē) 風(fēng)動(dòng)回柱絞車(chē)?yán)Υ?，重量輕，適用于我國(guó)西南地區(qū)的超級(jí)瓦斯礦，但是風(fēng)動(dòng)回柱絞車(chē)成本較高，使用范圍受到限制。 （3）電動(dòng)回柱絞車(chē) 電動(dòng)回柱絞車(chē)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(chē)。 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(jiǎn)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(chē)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(wèn)題，解決了“咬繩現(xiàn)象，這種絞車(chē)尚在試驗(yàn)中。 （3）鏈條滾筒 鏈條滾筒即用纏繞鏈條來(lái)進(jìn)行回柱工作。因鏈條較重，不宜太長(zhǎng)，如某廠生產(chǎn)的三噸輕便回柱絞車(chē)，鏈條僅有6米，因此，使用這種回柱絞車(chē)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JH-14型回柱絞車(chē)，第一級(jí)為普通蝸桿蝸輪傳動(dòng)，再經(jīng)過(guò)二級(jí)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(lèi)回柱絞車(chē)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(chē)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(guó)內(nèi)外絞車(chē)的發(fā)展 近40年我國(guó)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(guó)際先進(jìn)水平，綜采單采原煤產(chǎn)量早已突破了百萬(wàn)噸，然而煤炭工業(yè)機(jī)械化離不開(kāi)運(yùn)輸，運(yùn)輸又離不了輔助運(yùn)輸設(shè)備，絞車(chē)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(chē)群接?式的運(yùn)輸，運(yùn)輸戰(zhàn)線長(zhǎng)，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(duì)其進(jìn)行了技術(shù)改造, 但仍然滿(mǎn)足不了當(dāng)前礦井發(fā)展和生產(chǎn)的需要?？梢?jiàn)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(guó)絞車(chē)的誕生是從20世紀(jì)50年代開(kāi)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(chē)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(guó)外水平相比，我國(guó)的絞車(chē)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(guó)外礦用絞車(chē)發(fā)展趨勢(shì)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(zhǎng)、低噪音； 5）一機(jī)多能、通用化高f、大功率； 6）外形簡(jiǎn)單、平滑、美觀、大方。 針對(duì)國(guó)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(cè)試手段，重點(diǎn)放在產(chǎn)品性能檢測(cè)； 3）技術(shù)引進(jìn)和更新?lián)Q代相結(jié)合； 4）組織專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，爭(zhēng)取在較短時(shí)間內(nèi)達(dá)到先進(jìn)國(guó)家的水平。 1.4 JH-14型回柱絞車(chē)的技術(shù)特點(diǎn) 1）速度變化大，回柱效率高 JH-14型回柱絞車(chē)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(jiǎn)單，功效全面 JH-14型回柱絞車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)傳動(dòng)，包括圓弧蝸輪蝸桿齒輪傳動(dòng)、兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，其中一級(jí)采用了滑移齒輪傳動(dòng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)，可以適應(yīng)各種情況下的傳動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)布置緊湊、合理。 3）操作簡(jiǎn)單，安全可靠 JH-14型回柱絞車(chē)采用滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速傳動(dòng)，只需要在需要調(diào)速的時(shí)候，手動(dòng)搖動(dòng)撥叉手柄，就可以實(shí)現(xiàn)滑移齒輪的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)變速。絞車(chē)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(chē)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(mǎn)足用戶(hù)最大實(shí)際需求。 3）要考慮到回柱時(shí)的各種問(wèn)題。 4）貫徹執(zhí)行國(guó)家、部、專(zhuān)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(duì)濕度不超過(guò)；海拔高度以下。 2）周?chē)諝庵械募淄?、煤塵、硫化氫和二氧化碳等不得超過(guò)《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) ，—滑移齒輪 —蝸輪 —小齒輪 —過(guò)橋齒輪 —大齒輪 1—制動(dòng)器 2—聯(lián)軸器 3—蝸桿 4—蝸輪軸 5—小齒輪軸 6—過(guò)橋齒輪軸 7—卷筒軸 8—卷筒 9—電動(dòng)機(jī) 圖2.1 JH-14型回柱絞車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 其傳動(dòng)路線是： 防爆電機(jī)→制動(dòng)器、聯(lián)軸器→蝸桿→蝸輪→滑移齒輪→小齒輪→過(guò)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： 則電動(dòng)機(jī)的輸出功率： 根據(jù)以上的傳動(dòng)方案圖2.1可得： 總傳動(dòng)效率 式中： 蝸桿傳動(dòng)效率為0.90； 聯(lián)軸器效率為0.99； 軸承效率為0.99； 齒輪傳動(dòng)效率=0.97； 卷筒效率=0.96。 計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率： 2.4.2確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 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： 式中為功率儲(chǔ)備系數(shù)，一般取，吳無(wú)過(guò)載時(shí)取 回柱絞車(chē)可取 由于絞車(chē)在井下使用，條件比較惡劣，要求電動(dòng)機(jī)必須具有防爆功能，查《機(jī)械設(shè)計(jì) 課程上機(jī)于設(shè)計(jì)》表16-2選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 額定功率 實(shí)際轉(zhuǎn)速 查得電動(dòng)機(jī)的外形尺寸： 電機(jī)中心高度： 電動(dòng)機(jī)軸直徑長(zhǎng)度： 圖2.2 電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)外形圖 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(chē)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(chē)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。 長(zhǎng)期以來(lái)，鋼絲繩是按安全系數(shù)法選擇的。鋼絲繩在工作中承受的最大靜拉力，將最大靜拉力乘以規(guī)定的安全系數(shù)，取鋼絲繩的安全系數(shù)取，然后選擇一種破斷拉力不小于的鋼絲繩。 所選擇的鋼絲繩，其直徑不應(yīng)小于下式計(jì)算的最小直徑： 式中：C-鋼絲繩的選擇系數(shù)； S-鋼絲繩最大靜拉力。 取鋼絲繩直徑： 選擇系數(shù)C，其取值與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別有關(guān)，按《起重機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)例》表4-17b選取，其中數(shù)值是在鋼絲充滿(mǎn)w為0.46，執(zhí)減系數(shù)k為0.82時(shí)，選擇系數(shù)c值取c=0.084， 鋼絲繩破斷力S0可按下式估算： 式中：d—鋼絲繩的直徑 ； —鋼絲繩鋼絲的抗拉強(qiáng)度極限 ； —鋼絲繩中金屬絲截面與整個(gè)截面積的比值，與鋼絲繩結(jié)構(gòu)有關(guān)，一般??； K—考慮鋼絲在繞制過(guò)程中的損失等因素的損失系數(shù)，一般取k=0.82 根據(jù)鋼絲繩的實(shí)際破斷力S0，驗(yàn)算安全系數(shù)n： 整理得C與n間有如下關(guān)系： 鋼絲繩選擇：繩股繩纖維芯。優(yōu)點(diǎn)：旋轉(zhuǎn)性小，有相當(dāng)大的撓性。 查《礦井運(yùn)輸提升》表2-2（2）： 鋼絲繩直徑：； 鋼絲直徑：； 鋼絲總斷面積：； 參考重力：； 鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度：； 鋼絲繩破斷力總和（不小于）：。 2.5滾筒的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.5.1滾筒直徑 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表8-1-59得：鋼絲繩直徑為時(shí)，槽底半徑為，標(biāo)準(zhǔn)槽形，，；加深槽形；；。 圖2.3 卷筒槽形圖 滾筒直徑： 式中：—以鋼絲繩中心線計(jì)算的鋼絲繩卷繞直徑； —與起升機(jī)構(gòu)工作級(jí)別有關(guān)的參數(shù)，； —鋼絲繩直徑,。 取 圖2.4 卷筒結(jié)構(gòu)圖 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(lái)后，就會(huì)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(huà)圖的過(guò)程中把它定下來(lái)，這樣有利于整體的配合。讓人看起來(lái)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(guò)5層，也就是說(shuō)，控制在5層以?xún)?nèi),但也可以超過(guò)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)： 每一圈所纏繞的長(zhǎng)度： 計(jì)算鋼絲繩的纏繞層數(shù)為 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： 最小： 最大： 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 3 減 速 器 設(shè) 計(jì) 3.1減速器總體設(shè)計(jì) 3.1.1減速器概述 減速器是原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的獨(dú)立的閉式傳動(dòng)裝置，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，以滿(mǎn)足工作需要，在某些場(chǎng)合也用來(lái)增速，稱(chēng)為增速器。 選用減速器時(shí)應(yīng)根據(jù)工作機(jī)的選用條件，技術(shù)參數(shù)，動(dòng)力機(jī)的性能，經(jīng)濟(jì)性等因素，比較不同類(lèi)型、品種減速器的外廓尺寸，傳動(dòng)效率，承載能力，質(zhì)量，價(jià)格等，選擇最適合的減速器。 減速器的類(lèi)別、品種、型式很多，目前已制定為行（國(guó)）標(biāo)的減速器有40余種。減速器的類(lèi)別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設(shè)計(jì)的不同結(jié)構(gòu)的減速器；減速器的型式是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上根據(jù)齒面硬度、傳動(dòng)級(jí)數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設(shè)計(jì)的不同特性的減速器。 與減速器聯(lián)接的工作機(jī)載荷狀態(tài)比較復(fù)雜，對(duì)減速器的影響很大，是減速器選用及計(jì)算的重要因素，減速器的載荷狀態(tài)即工作機(jī)（從動(dòng)機(jī)）的載荷狀態(tài)，通常分為三類(lèi)： ①—均勻載荷; ②—中等沖擊載荷; ③—強(qiáng)沖擊載荷。 3.1.2減速器設(shè)計(jì) 減速器的種類(lèi)很多，根據(jù)傳動(dòng)類(lèi)型分為齒輪減速器、蝸桿減速器、齒輪-蝸桿減速器及行星齒輪減速器；根據(jù)齒輪類(lèi)型分為圓柱齒輪減速器、錐齒輪減速器、好錐-圓柱齒輪減速器；根據(jù)傳動(dòng)的級(jí)數(shù)分為單級(jí)減速器和多級(jí)減速器；根據(jù)傳動(dòng)布置形式分為展開(kāi)式減速器、分流式減速器和同軸式減速器。 本次設(shè)計(jì)采用的是齒輪-蝸桿減速器，齒輪傳動(dòng)布置在低速級(jí)，采用蝸桿傳動(dòng)，二級(jí)齒輪傳動(dòng)。第一級(jí)齒輪傳動(dòng)采用滑移齒輪傳動(dòng)，用撥叉撥動(dòng)小滑移齒輪實(shí)現(xiàn)變速。 減速器傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)圖為： 圖3.1 減速器傳動(dòng)方案 3.2減速器參數(shù)確定 3.2.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配 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(jí)傳動(dòng)比的分配情況如下: 第一級(jí)蝸輪傳動(dòng)： 式中：為蝸輪蝸桿傳動(dòng)比 為滑移齒輪傳動(dòng)比 為大小齒輪傳動(dòng)比 綜上所得： 蝸輪蝸桿傳動(dòng)比： 滑移齒輪傳動(dòng)比： 大小齒輪傳動(dòng)比： 3.2.2傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算 從減速器的高速軸開(kāi)始各軸命名為Ⅰ軸（蝸桿）、Ⅱ軸（蝸輪軸）、Ⅲ軸（小齒輪軸）、Ⅳ軸（過(guò)橋齒輪軸）、Ⅴ軸（大齒輪軸）。 1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 第Ⅰ軸： 第Ⅱ軸： 第Ⅲ軸： 第Ⅳ軸： 第Ⅴ軸： 2）各軸功率計(jì)算： 電機(jī)輸出功率為： 第Ⅰ軸： 第Ⅱ軸： 第Ⅲ軸： 第Ⅳ軸： 第Ⅴ軸： 3)各軸扭距計(jì)算 第Ⅰ軸： 第Ⅱ軸： 第Ⅲ軸： 第Ⅳ軸： 第Ⅴ軸： 表3.1 各軸參數(shù)表 軸 號(hào) 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 輸出功率 P(KW) 輸出扭矩 T(N·m) 傳動(dòng)比i 效率 Ⅰ軸 970 20.13 198.19 25 0.98 Ⅱ軸 38.8 17.40 4282.73 3.45 0.86 Ⅲ軸 11.25 16.71 14184.9 2.65 0.96 Ⅳ軸 11.25 16.04 13616.2 Ⅴ軸 4.25 15.41 34627.18 3.3圓弧蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》） 3.3.1蝸桿傳動(dòng)概述 蝸桿傳動(dòng)是由蝸桿和蝸輪組成的，它是由交錯(cuò)軸斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)演變而來(lái)。為了改善嚙合狀況，常將蝸輪分度圓柱面的母線改為圓弧形，使之將蝸桿部分地包住，并用與蝸桿形狀和參數(shù)相同的滾刀范成加工蝸輪，這樣嚙合齒廓間的接觸為線接觸，可傳遞較大的動(dòng)力。蝸桿傳動(dòng)用于傳遞兩根空間交錯(cuò)軸間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，兩軸間的夾角可為任意值，通常為900。 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(duì)滑動(dòng)速度較大，當(dāng)工作條件不夠好時(shí)，會(huì)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(lèi)型：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)的類(lèi)型：普通圓柱蝸桿傳動(dòng)、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(kāi)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(chē)刀切削平面通過(guò)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(kāi)線。加工時(shí)，車(chē)刀刀刃平面與基圓相切，可在專(zhuān)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(kāi)線蝸桿：端面齒廓為延伸漸開(kāi)線，法面齒廓為直線。可用砂輪磨削，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(duì)數(shù)多,由于齒的接觸線與相對(duì)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(duì)精度要求高。 錐蝸桿傳動(dòng)：同時(shí)嚙合的齒對(duì)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(jiǎn)單方便。但傳動(dòng)具有非對(duì)稱(chēng)性，正反轉(zhuǎn)受力、承載能力和效率均不相同。 3.3.2蝸桿傳動(dòng)的失效形式 蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)有：模數(shù)、壓力角、蝸桿頭數(shù)、蝸輪齒數(shù)、蝸桿直徑系數(shù)、蝸桿分度圓柱導(dǎo)程角、傳動(dòng)比、中心距和蝸輪變位系數(shù)等。 蝸桿傳動(dòng)的失效形式與齒輪一樣，也會(huì)出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕、膠合、磨損和齒根折斷等。蝸桿傳動(dòng)齒面之間的相對(duì)滑動(dòng)速度大，發(fā)熱量高，更容易發(fā)生磨損和膠合。尤其是當(dāng)重載、高轉(zhuǎn)速且潤(rùn)滑不良時(shí)，膠合將是蝸桿傳動(dòng)的主要失效形式。由于蝸桿輪齒材料的強(qiáng)度要高于蝸輪輪齒材料的強(qiáng)度，而且蝸桿輪齒是連續(xù)的螺旋，蝸桿傳動(dòng)的失效只發(fā)生在蝸輪輪齒上。 蝸桿的主要失效形式是剛度不足。 蝸桿傳動(dòng)承載能力的計(jì)算：接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度，在此基礎(chǔ)上適當(dāng)考慮膠合和磨損因素的影響，故其強(qiáng)度計(jì)算是條件性的。 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：蝸桿傳動(dòng)的承載能力主要取決于蝸輪輪齒的承載能力。閉式傳動(dòng)中，通常是按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。開(kāi)式傳動(dòng)中，只需保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，考慮到磨料磨損嚴(yán)重，將計(jì)算所得模數(shù)加大10%～15%左右。此外，閉式蝸桿傳動(dòng)，由于散熱較為困難，還應(yīng)作熱平衡校核。 3.3.3蝸桿傳動(dòng)的材料選定 蝸桿一般是用碳鋼或合金鋼制成，對(duì)于高速重載蝸桿傳動(dòng)，常用20Cr、20 CrMnTi、12CrNi3A等，表面經(jīng)滲碳淬火硬度達(dá)HRC56~62，淬火后需磨削；對(duì)中速中載蝸桿傳動(dòng)，常用45、40Cr、35SiMn等，表面淬火至HRC45~55，再磨削；對(duì)一般用途的蝸桿傳動(dòng)可用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為HRC220~250,；對(duì)低速不重要的蝸桿傳動(dòng)，蝸桿可不經(jīng)熱處理，或采用鑄鐵。 蝸輪齒圈材料常用鑄錫青銅、鑄鋁青銅及鑄鐵等。對(duì)于滑動(dòng)速度為15~25m/s的較高速、且重要的蝸桿傳動(dòng)、蝸輪齒圈材料可采用鑄錫青銅，常用ZcuSn10Pbl等，其耐磨性、減摩性、抗膠合能力及切削性能均好，但價(jià)格較貴、強(qiáng)度較低；對(duì)于滑動(dòng)速度為6~10m/s的傳動(dòng)，可用鑄鋁青銅，常用ZcuAl10Fe3等，其強(qiáng)度較高、價(jià)格低廉，但抗膠合能力差；對(duì)于滑動(dòng)速度小于2m/s的低速傳動(dòng)，可用灰鑄鐵，如HT150、HT200等。 蝸桿：參見(jiàn)7.3.1 選用45號(hào)鋼表面淬火，便面硬度HRC=45~50。 蝸輪：參見(jiàn)表7.6 選用ZcuSn10Pbl 蝸輪許用接觸應(yīng)力 由式7-9 蝸輪的許用接觸應(yīng)力由表7.6查得 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N, 接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) 則蝸輪許用接觸應(yīng)力 蝸輪的許用彎曲應(yīng)力 由式7-12 蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力，由表7.6查得 彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù) 則蝸輪許用彎曲應(yīng)力 3.3.4蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu) 蝸桿直徑小，通常與軸做成一個(gè)整體，稱(chēng)為蝸桿軸，蝸桿輪齒部分可用車(chē)制和銑制兩種方法加工，車(chē)削的輪齒部份要有退刀槽，因而削弱了蝸桿軸的剛度。銑削出的蝸桿，在軸上直接銑出螺旋部分，無(wú)退刀槽，因而蝸桿軸的剛度好；當(dāng)蝸桿的直徑過(guò)大，或蝸桿與軸采用不同的材料時(shí)，可將蝸桿做成套筒套裝在軸上。 圖3.2 蝸桿結(jié)構(gòu)圖 蝸輪直徑較大，為節(jié)約貴重的有色金屬，通常蝸輪做成裝配式，常見(jiàn)的蝸輪結(jié)構(gòu)形式有以下幾種： 1）拼鑄式：將青銅齒圈鑄造在鑄鐵輪芯上，然后切齒。 2）壓配式：這種結(jié)構(gòu)由青銅齒圈及鑄鐵輪芯所組成，齒圈與輪芯常采用過(guò)盈配合或，加熱齒圈或加壓裝配。蝸輪圓周力靠配合面摩擦力傳遞。為可靠起見(jiàn)，沿配合面裝置4－8個(gè)螺釘。 圖3.3 蝸輪結(jié)構(gòu)圖 3）螺栓聯(lián)接式：青銅齒圈與鑄鐵輪芯可采用過(guò)渡配合或間隙配合，如或。用普通螺栓或鉸制孔用螺栓聯(lián)接，蝸輪圓周力由螺栓傳遞。螺栓聯(lián)接式蝸輪拆卸方便，多用于大尺寸或易于磨損的蝸輪。 只有鑄鐵蝸輪，鋁合金蝸輪以及直徑小于100mm的青銅蝸輪，才采用整體式 。 此次設(shè)計(jì)采用的是壓配式裝配。 3.3.5蝸桿傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何尺寸計(jì)算 1)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 蝸桿與蝸輪嚙合處的齒面接觸情況與齒輪傳動(dòng)相似，其公式應(yīng)用赫茲公式，并考慮蝸桿和蝸輪齒廓的特點(diǎn)，可得蝸輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核和設(shè)計(jì)條件為： 蝸桿頭數(shù) 蝸輪頭數(shù) 蝸輪轉(zhuǎn)矩 估取效率 蝸輪轉(zhuǎn)速 則 蝸輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) 使用系數(shù) 查表7.8 動(dòng)載荷系數(shù)：估取，取 載荷分布不均勻系數(shù)，載荷平穩(wěn)，取 則，載荷系數(shù)： 彈性系數(shù) 故 查表7.3得：模數(shù)，， 蝸桿分度圓直徑： ， 蝸輪分度圓直徑： 蝸輪圓周速度： 2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由于蝸輪輪齒的齒形比較復(fù)雜，要精確計(jì)算較為困難。所以通常是把蝸輪近似當(dāng)作斜齒圓柱齒輪來(lái)考慮，則蝸輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核和設(shè)計(jì)公式為： 蝸輪齒形系數(shù)，查表7.9得 故 故 彎曲強(qiáng)度足夠。 3）熱平衡計(jì)算 閉式蝸桿傳動(dòng)，若散熱不良，會(huì)使?jié)櫥陀蜏厣仙^(guò)高而使?jié)櫥驼扯认陆?，使?jié)櫥瑮l件惡化導(dǎo)致齒面粘合。所以對(duì)于連續(xù)工作的閉式蝸桿傳動(dòng)，應(yīng)進(jìn)行熱平衡計(jì)算，以保證單位時(shí)間內(nèi)的發(fā)熱量能在同一時(shí)間內(nèi)散發(fā)出去，使油溫保持在一個(gè)規(guī)定的范圍內(nèi)。 由式7-15可得蝸桿傳動(dòng)所需的散熱面積A 傳動(dòng)效率 嚙合效率 當(dāng)量摩擦角 由式7-14 滑動(dòng)速度 由查表7.10得 則 取軸承效率（滾動(dòng)軸承） 攪油效率 則 散熱系數(shù) 按通風(fēng)良好，取 油的工作溫度 周?chē)諝鉁囟? 故 若熱平衡條件不能滿(mǎn)足時(shí)，必須采取措施，以提高散熱能力。通常采?。? （1）在箱體外增加散熱片以增加散熱面積； （2）在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇，以加速空氣的流通； （3）在箱體油池中增加循環(huán)冷卻管路； （4）采用壓力噴油循環(huán)潤(rùn)滑，循環(huán)油田冷卻器冷卻。 4）其他主要尺寸 由表7.4、表7.5 蝸桿頂圓直徑： 蝸桿根圓直徑： 蝸桿螺紋部分長(zhǎng)度： 蝸桿喉圓直徑： 蝸輪根圓直徑： 蝸輪外圓直徑： 蝸輪寬度： 表3.2 蝸輪蝸桿傳動(dòng)的主要尺寸 名稱(chēng) 蝸桿 蝸輪 中心距 分度圓直徑 蝸桿軸面齒距 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 蝸輪喉圓直徑 蝸桿螺旋長(zhǎng)度 蝸輪輪緣寬度 3.3.6蝸桿傳動(dòng)的潤(rùn)滑 為避免或減少輪齒膠合和磨損，常采用粘度大的礦物油進(jìn)行潤(rùn)滑，并在潤(rùn)滑油中常加入各種添加劑。 對(duì)于閉式蝸桿傳動(dòng)，常用的潤(rùn)滑方法與滑動(dòng)速度有關(guān)；在采用油池潤(rùn)滑的蝸桿傳動(dòng)中蝸桿最好下置，形成下置式蝸桿傳動(dòng)。下置的蝸桿不宜浸油過(guò)深，浸油深度應(yīng)為蝸桿的一個(gè)螺旋齒高。當(dāng)蝸桿線速度時(shí)，為減小攪油損失，常將蝸桿置于蝸輪之上，形成上置式蝸桿傳動(dòng)，由蝸輪帶油潤(rùn)滑，此時(shí)蝸輪的浸油深度可取蝸輪半徑的1／6～1／3。當(dāng)滑動(dòng)速度必須采用噴油潤(rùn)滑。為增強(qiáng)冷卻效果，噴油嘴應(yīng)放在嚙出齒側(cè)，雙向轉(zhuǎn)動(dòng)的應(yīng)布置在雙側(cè)。 對(duì)于開(kāi)式蝸桿傳動(dòng)，則采用粘度較高的潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。 3.4滑移齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》） 3.4.1齒輪傳動(dòng)類(lèi)型 齒輪傳動(dòng)類(lèi)型： 1.圓柱齒輪傳動(dòng) 用于平行軸間的傳動(dòng)，一般傳動(dòng)比單級(jí)可到8,最大20，兩級(jí)可到45,最大60，三級(jí)可到200，最大300。傳遞功率可到10萬(wàn)千瓦,轉(zhuǎn)速可到10萬(wàn)轉(zhuǎn)／分，圓周速度可到300米/秒。單級(jí)效率為0.96～0.99。直齒輪傳動(dòng)適用于中、低速傳動(dòng)。斜齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，適用于中、高速傳動(dòng)。人字齒輪傳動(dòng)適用于傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)。圓柱齒輪傳動(dòng)的嚙合形式有3種:外嚙合齒輪傳動(dòng)，由兩個(gè)外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相反；內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，由一個(gè)內(nèi)齒輪和一個(gè)小的外齒輪相嚙合，兩輪的轉(zhuǎn)向相同；齒輪齒條傳動(dòng)，可將齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)變?yōu)辇X條的直線移動(dòng)，或者相反。 2.錐齒輪傳動(dòng) 用于相交軸間的傳動(dòng)。單級(jí)傳動(dòng)比可到6，最大到8，傳動(dòng)效率一般為0.94～0.98。直齒錐齒輪傳動(dòng)傳遞功率可到370千瓦，圓周速度5米／秒。斜齒錐齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，齒輪承載能力較高，但制造較難，應(yīng)用較少。曲線齒錐齒輪傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，傳遞功率可到3700千瓦，圓周速度可到40米／秒以上。 3.雙曲面齒輪傳動(dòng) 用于交錯(cuò)軸間的傳動(dòng)。單級(jí)傳動(dòng)比可到10，最大到100，傳遞功率可到750千瓦，傳動(dòng)效率一般為0.9～0.98,圓周速度可到30米／秒。由于有軸線偏置距，可以避免小齒輪懸臂安裝。廣泛應(yīng)用于汽車(chē)和拖拉機(jī)的傳動(dòng)中。 4.螺旋齒輪傳動(dòng) 用于交錯(cuò)間的傳動(dòng)，傳動(dòng)比可到5，承載能力較低，磨損嚴(yán)重，應(yīng)用很少。 5.蝸桿傳動(dòng) 交錯(cuò)軸傳動(dòng)的主要形式，軸線交錯(cuò)角一般為90°。蝸桿傳動(dòng)可獲得很大的傳動(dòng)比，通常單級(jí)為8～80,用于傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)可達(dá)1500；傳遞功率可達(dá)4500千瓦;蝸桿的轉(zhuǎn)速可到3萬(wàn)轉(zhuǎn)／分；圓周速度可到70米／秒。蝸桿傳動(dòng)工作平穩(wěn)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，可以自鎖，但自鎖時(shí)傳動(dòng)效率低于0.5。蝸桿傳動(dòng)齒面間滑動(dòng)較大,發(fā)熱量較多，傳動(dòng)效率低，通常為0.45～0.97。 6.圓弧齒輪傳動(dòng) 用凸凹圓弧做齒廓的齒輪傳動(dòng)。空載時(shí)兩齒廓是點(diǎn)接觸，嚙合過(guò)程中接觸點(diǎn)沿軸線方向移動(dòng),靠縱向重合度大于1來(lái)獲得連續(xù)傳動(dòng)。特點(diǎn)是接觸強(qiáng)度和承載能力高，易于形成油膜，無(wú)根切現(xiàn)象，齒面磨損較均勻，跑合性能好；但對(duì)中心距、切齒深和螺旋角的誤差敏感性很大，故對(duì)制造和安裝精度要求高。 7.擺線齒輪傳動(dòng) 用擺線作齒廓的齒輪傳動(dòng)。這種傳動(dòng)齒面間接觸應(yīng)力較小，耐磨性好，無(wú)根切現(xiàn)象，但制造精度要求高，對(duì)中心距誤差十分敏感。僅用于鐘表及儀表中。 8.行星齒輪傳動(dòng) 具有動(dòng)軸線的齒輪傳動(dòng)。行星齒輪傳動(dòng)類(lèi)型很多,不同類(lèi)型的性能相差很大,根據(jù)工作條件合理地選擇類(lèi)型是非常重要的。常用的是由太陽(yáng)輪、行星輪、內(nèi)齒輪和行星架組成的普通行星傳動(dòng)，少齒差行星齒輪傳動(dòng)，擺線針輪傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)等。行星齒輪傳動(dòng)一般是由平行軸齒輪組合而成，具有尺寸小、重量輕的特點(diǎn)，輸入軸和輸出軸可在同一直線上。其應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。 3.4.2滑移齒輪概述 滑移齒輪是在軸上可以移動(dòng)的，它所傳遞的扭距是傳到軸上的，用滑鍵或花鍵連接，齒輪嚙合實(shí)現(xiàn)變速。 斜齒圓柱齒輪是不能作滑移齒輪的。 斜齒輪在軸向移動(dòng)嚙合的過(guò)程中會(huì)因?yàn)辇X是斜的產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，對(duì)軸向移動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)增加了困難。另外，斜齒輪在嚙合傳動(dòng)是受的力不是垂直于軸的，容易造成齒輪脫離。 滑移齒輪在使用中主要注意以下幾點(diǎn)： 1、滑移齒輪指的是可以軸向滑動(dòng)的齒輪，比如：汽車(chē)齒輪箱、機(jī)床的床頭箱里面換擋的齒輪，通過(guò)齒輪的滑移進(jìn)行速度的檔位切換，這樣的齒輪與一般齒輪是一樣的，只不過(guò)齒側(cè)隙稍微大一點(diǎn)、輪齒的端面需要鉗工用銼刀進(jìn)行倒圓的處理，其目的就是讓齒輪在滑移換擋時(shí)能夠順利的滑出、滑入，進(jìn)行換擋變換。 2、滑移齒輪的內(nèi)孔一般都要鑲嵌銅套，并保證潤(rùn)滑良好，以減小摩擦。 3、如果滑移齒輪要帶動(dòng)軸一起旋轉(zhuǎn)，則：軸上要設(shè)計(jì)導(dǎo)向鍵（也稱(chēng)滑鍵），亦可以將軸設(shè)計(jì)成花鍵，目的就是讓滑移齒輪能夠在軸上滑動(dòng)，同時(shí)還能夠帶動(dòng)軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。 4、關(guān)于滑移齒輪的設(shè)計(jì)，與普通齒輪的設(shè)計(jì)是一樣的，只不過(guò)齒側(cè)隙要留大一點(diǎn)。 5、考慮滑移齒輪撥叉（類(lèi)似汽車(chē)排擋撥叉）的位置，在極限位置時(shí)，不要與旋轉(zhuǎn)的齒輪發(fā)生干涉。 6、滑移齒輪的端面齒形一定要鉗工倒圓，便于滑移齒輪的換擋。 7、一定要考慮潤(rùn)滑 3.4.3滑移齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核 小滑移雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)速，大雙聯(lián)齒輪轉(zhuǎn)速 高速齒輪傳遞功率：， 1)選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力 由表6.2選 小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)鋼， ； 大齒輪選用45號(hào)鋼，正火處理， 。 許用接觸應(yīng)力 由式6-6， 接觸疲勞極限查圖6-4 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù),應(yīng)力循環(huán)次數(shù),由式6-7 查圖6-5得 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)， 則 許用彎曲應(yīng)力 由式6-12 彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動(dòng)乘0.7 彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù) 查圖6-8， 彎曲強(qiáng)度的尺寸系數(shù) 查圖6-9(設(shè)模數(shù)m小于5mm)， 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)， 則 2)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí) 按估取圓周速度 參考表6.7、6.8選取，Ⅱ公差組8級(jí) 小輪分度圓直徑，由式6-5得 齒寬系數(shù)，查表6.9，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置 小輪齒數(shù)，在推薦值20-40中選 大輪齒數(shù) 圓整取 齒數(shù)比， 傳動(dòng)比誤差， 小輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) 使用系數(shù) 查表6.3 動(dòng)載荷系數(shù)：推薦值1.05~1.4，取 齒間載荷分配系數(shù)：推薦值1.0~1.2，取 齒間載荷分布系數(shù)，推薦值1.0~1.2，取 則，載荷系數(shù)： 材料彈性系數(shù)，查表6.4， 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),查圖6-3（，）， 重合度系數(shù)，由推薦值0.85~0.92，取 故 齒輪模數(shù) 按表6.6，圓整 小滑移齒輪分度圓直徑： 圓周速度： 標(biāo)準(zhǔn)中心距, 齒寬， 大輪齒寬： 小輪齒寬： 3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由式6-10 齒形系數(shù)，查表6.5： 得小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù)，查表6.5： 得小輪 大輪 重合度 重合度系數(shù), 故 齒根彎曲強(qiáng)度足夠。 4）齒輪其他主要尺寸 大輪分度圓直徑： 根圓直徑： 頂圓直徑： 圖3.4 滑移齒輪 5）當(dāng)滾筒速度最大時(shí)齒輪的主要尺寸 滾筒的最大轉(zhuǎn)速為 蝸桿的轉(zhuǎn)速為 蝸輪的轉(zhuǎn)速為 蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比 大小齒輪的傳動(dòng)比 第Ⅳ軸轉(zhuǎn)速（過(guò)橋齒輪）轉(zhuǎn)速 此時(shí)滑移齒輪的傳動(dòng)比 故 滑移齒輪的中心距 此時(shí)， 小滑移齒輪的分度圓直徑： 大滑移齒輪的分度圓直徑： 小滑移齒輪的齒根圓直徑： 大滑移齒輪的齒根圓直徑： 小滑移齒輪的齒頂圓直徑： 大滑移齒輪的齒頂圓直徑： 表3.3 滑移齒輪的主要幾何尺寸 名稱(chēng) 低速 高速 小滑移輪 大滑移輪 小滑移輪 大滑移輪 傳動(dòng)比 3.45 2.3 模數(shù) 5 5 壓力角 齒頂高系數(shù) 1 1 標(biāo)準(zhǔn)中心距 頂系數(shù) 0.25 0.25 齒數(shù) 35 121 47 109 分度圓直徑 基圓直徑 分度圓齒距 基圓齒距 分度圓齒厚 分度圓齒槽寬 齒根高 齒頂高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 頂隙 3.5大小齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》） 3.5.1齒輪傳動(dòng)概述 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)，是利用兩齒輪的輪齒相互嚙合傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的機(jī)械傳動(dòng)，可用來(lái)傳遞相對(duì)位置不遠(yuǎn)的兩軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。目前，齒輪傳動(dòng)的功率可高達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦，圓周速度可達(dá)，直徑可達(dá)以上單級(jí)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(zhǎng)。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(chǎng)合。 齒輪傳動(dòng)按齒輪軸線的相對(duì)位置分平行軸圓柱齒輪傳動(dòng)、相交軸圓錐齒輪傳動(dòng)和交錯(cuò)軸螺旋齒輪傳動(dòng)。 按工作條件，齒輪傳動(dòng)可做成開(kāi)式、半開(kāi)式和閉式齒輪傳動(dòng)。開(kāi)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(rùn)滑，故輪齒易磨損，多用于低速級(jí)、不重要的場(chǎng)合。半開(kāi)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(rùn)滑和較好的嚙合精度，為多數(shù)齒輪傳動(dòng)所采用。 根據(jù)兩軸的相對(duì)位置和輪齒的方向，可分為以下類(lèi)型：圓柱齒輪傳動(dòng)、錐齒輪傳動(dòng)、交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)。 按齒面硬度，齒輪可分為軟齒面和硬齒面齒輪。 齒輪傳動(dòng)的失效形式：輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合、齒面磨料磨損、齒面塑性變形。 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：針對(duì)齒輪五種失效形式，應(yīng)分別確立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。但是對(duì)于齒面磨損、塑性變形等，由于尚未建立起廣為工程實(shí)際使用而且行之有效的計(jì)算方法及設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以目前設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度及保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于高速大功率的齒輪傳動(dòng)（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)主傳動(dòng)、汽輪發(fā)電機(jī)組傳動(dòng)等），還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算。至于抵抗其它失效能力，目前雖然一般不進(jìn)行計(jì)算，但應(yīng)采取必然措施，以增強(qiáng)輪齒抵抗這些失效的能力。 1、閉式齒輪傳動(dòng) 由實(shí)踐得知，在閉式齒輪傳動(dòng)中，通常以保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度為主。但對(duì)于齒面硬度很高、齒芯強(qiáng)度又低的齒輪（如用20、20Cr鋼經(jīng)滲碳后淬火的齒輪）或材質(zhì)較脆的齒輪，通常則以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度為主。如果兩齒輪均為硬齒面且齒面硬度一樣高時(shí)，則視具體情況而定。對(duì)于功率較大的傳動(dòng)，例如輸入功率超過(guò)75kW的閉式齒輪傳動(dòng)，發(fā)熱量大，易于導(dǎo)致潤(rùn)滑不良及輪齒膠合損傷等，為了控制溫升，還應(yīng)作散熱能力計(jì)算。 2、開(kāi)式齒輪傳動(dòng) 開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)，按理應(yīng)根據(jù)保證齒面抗磨損及齒根抗折斷能力兩準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算，但如前所述，對(duì)齒面抗磨損能力的計(jì)算方法迄今尚不夠完善，故對(duì)開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)，目前僅以保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度作為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。為了延長(zhǎng)開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)的壽命，可視具體需要而將所求得的模數(shù)適當(dāng)增大。 小齒輪轉(zhuǎn)速，大齒輪轉(zhuǎn)速 高速齒輪傳遞功率：， 3.5.2齒輪材料選擇 輪齒材料需要具有強(qiáng)度高、韌性好、耐磨性好等特點(diǎn)，同時(shí)具有良好的加工性能和熱處理性能等。常用的輪齒材料有鍛鋼、鑄鋼、鑄鐵和非金屬材料。 一般的齒輪都采用鍛鋼制造，常用的是含碳量在0.15%~0.6%的碳鋼或合金鋼。按熱處理方式和齒面硬度不同可分為以下兩種情況： （1）用于一般場(chǎng)合的齒輪，可采用軟齒面以便于切齒。常用材料為45、40Cr、35SiMn、42SiMn等中碳鋼和中碳合金鋼。工藝上應(yīng)將齒輪毛坯經(jīng)過(guò)常化（正火）或調(diào)質(zhì)處理后切齒。切齒后即為成品。其精度一般為8級(jí)，精切可達(dá)7級(jí)。這類(lèi)齒輪制造簡(jiǎn)單、較經(jīng)濟(jì)，且生產(chǎn)率高。 （2）對(duì)于高速、重載以及高精度要求的齒輪傳動(dòng)，一般選用硬齒面齒輪，同時(shí)進(jìn)行精加工處理。工藝上目前多為先切齒，再作表面硬化處理，最后進(jìn)行精加工，精度可達(dá)5級(jí)或4級(jí)。所采用的熱處理方式有表面淬火、滲碳淬火、氮化等。這類(lèi)齒輪精度高、價(jià)格較高。 鑄鋼常用于尺寸較大或結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的齒輪。鑄鋼的耐磨性以及強(qiáng)度均較好，一般需經(jīng)退火及正火處理，必要時(shí)也可進(jìn)行調(diào)質(zhì)。 鑄鐵齒輪常用于工作較穩(wěn)、速度較低、功率不大和對(duì)尺寸與質(zhì)量要求不高的開(kāi)式齒輪傳動(dòng)中。鑄鐵的抗彎及耐沖擊性能較差，但抗點(diǎn)蝕及抗膠合的能力較好。 非金屬材料的硬度、接觸強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度低，常用于輕載、要求噪聲低及精度要求不高的齒輪傳動(dòng)中。 相嚙合的一對(duì)齒輪，由于小齒輪嚙合次數(shù)多，齒根彎曲應(yīng)力大，所以小齒輪的材料和齒面硬度通常比大齒輪的要好些和高些。 故，小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)鋼， ； 大齒輪35SiMu調(diào)質(zhì)鋼， 。 3.5.3齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核 1）確定需用應(yīng)力 許用接觸應(yīng)力 由式6-6， 接觸疲勞極限查圖6-4 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù),應(yīng)力循環(huán)次數(shù),由式6-7 查圖6-5得 接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)， 則 許用彎曲應(yīng)力 由式6-12 彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動(dòng)乘0.7 彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù) 查圖6-8，， 彎曲強(qiáng)度的尺寸系數(shù) 查圖6-9(設(shè)模數(shù)m小于5mm)， 彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)， 則 2)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 在預(yù)定的工作壽命內(nèi)，為了防止齒輪齒面產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，要求齒面最大接觸應(yīng)力小于材料需用接觸應(yīng)力，即 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí) 按估取圓周速度 參考表6.7、6.8選取，Ⅱ公差組8級(jí) 小輪分度圓直徑，由式6-5得 齒寬系數(shù)，查表6.9，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置 小輪齒數(shù)，在推薦值20-40中選 大輪齒數(shù) 圓整取 齒數(shù)比， 傳動(dòng)比誤差， 小輪轉(zhuǎn)矩 按齒輪傳遞的名義功率確定的載荷是作用在齒輪上的名義載荷，在實(shí)際齒輪傳動(dòng)中，考慮到嚙合輪齒間附加的動(dòng)載荷，應(yīng)引入多個(gè)載荷系數(shù)，將名義載荷修正為計(jì)算載荷，并按計(jì)算載荷進(jìn)行齒輪強(qiáng)度計(jì)算。 名義載荷 載荷系數(shù) 使用系數(shù) 查表6.3 動(dòng)載荷系數(shù)：推薦值1.05~1.4，取 齒間載荷分配系數(shù)：推薦值1.0~1.2，取 齒間載荷分布系數(shù)，推薦值1.0~1.2，取 則，載荷系數(shù)： 材料彈性系數(shù)，查表6.4， 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),查圖6-3（，）， 重合度系數(shù)，由推薦值0.85~0.92，取 故 齒輪模數(shù) 按表6.6，圓整 小滑移齒輪分度圓直徑： 圓周速度： 標(biāo)準(zhǔn)中心距, 齒寬， 大輪齒寬： 小輪齒寬： 3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 在預(yù)定的工作壽命內(nèi)，為了防止齒根產(chǎn)生疲勞折斷，要求齒根危險(xiǎn)截面處最大彎曲應(yīng)力,小于材料需用彎曲應(yīng)力，即 由式6-10 齒形系數(shù)，查表6.5： 得小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù)，查表6.5： 得小輪 大輪 重合度 重合度系數(shù), 故 齒根彎曲強(qiáng)度足夠。 4）齒輪其他主要尺寸 大輪分度圓直徑： 根圓直徑： 頂圓直徑： 表3.4 大小齒輪的主要幾何尺寸 名稱(chēng) 公式 小齒輪 大齒輪 模數(shù) 由齒輪抗彎強(qiáng)度確定 10 10 壓力角 取標(biāo)準(zhǔn)值 標(biāo)準(zhǔn)中心距 齒數(shù) 30 80 傳動(dòng)比 2.65 分度圓直徑 基圓直徑 分度圓齒距 基圓齒距 分度圓齒厚 分度圓齒槽寬 齒根高 齒頂高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 3.6過(guò)橋齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 過(guò)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(guò)橋齒輪模數(shù)： 過(guò)橋齒輪齒數(shù)： 過(guò)橋齒輪分度圓直徑： 根圓直徑： 頂圓直徑： 3.7減速器傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)與校核 軸的組成機(jī)器的主要零件之一，其主要功用是支撐作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。按形狀劃分，軸的類(lèi)型分為直軸、曲軸、軟軸；按承受載荷劃分，軸的類(lèi)型分為心軸、轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸。 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件。 碳鋼價(jià)廉，對(duì)應(yīng)力集中地敏感性較低，可以用熱處理獲化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度，故應(yīng)用廣泛，其中最常見(jiàn)的是45鋼。 合金鋼比碳鋼具有更高的機(jī)械性能和更好的淬火性能。因此，在傳遞大動(dòng)力，并要求減小尺寸與質(zhì)量，提高軸頸的耐磨性，以及處于高溫或低溫條件下工作的軸，常采用合金鋼。 在一般工作溫度下，碳鋼和合金鋼的彈性模量相差不多，因此不能單為提高軸的剛度而常用合金鋼。 合金鑄鐵和球磨鑄鐵容易做成復(fù)雜的形狀，且具有價(jià)廉、良好的吸振性和耐磨性，以及對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低等優(yōu)點(diǎn)，可用于制造外形較復(fù)雜的軸。 一般情況下，Q235-A通常用于不重要及載荷不大的軸；40Cr通常用于載荷較大，而無(wú)很大沖擊的重要軸；40CrNi通常用于很重要的軸；38SiMnMo通常用于很重要的軸，性能接近于40CrNi；38CrMoAlA通常用于要求高耐磨性、高強(qiáng)度的且熱處理變形很小的軸；20Cr用于要求強(qiáng)度及韌性均較高的軸；3Cr13用于腐蝕條件下的軸；QT600-3\QT800-2用于制造復(fù)雜的軸。 3.7.1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1）計(jì)算軸上的作用力 其中：, , 蝸桿分度圓直徑 蝸輪分度圓直徑 在傳動(dòng)過(guò)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40Cr。 由式計(jì)算軸的最小直徑，由于軸跨度很長(zhǎng)且要要考慮軸上鍵槽的影響使軸加大60%來(lái)確保安全； 查表：取A=100 則 因?yàn)檩S的最小直徑段通過(guò)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，左邊靠擋油環(huán)定位，右邊靠軸承蓋。左軸承從軸的左端裝入，左邊靠軸承蓋定位，右邊靠擋油環(huán)定位。由于齒輪直徑小，故做成齒輪軸，齒輪軸段的長(zhǎng)度取。右邊半聯(lián)軸器靠軸肩定位。采用角接觸球軸承和彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。 圖3.5 蝸桿軸結(jié)構(gòu)圖 （2）確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 段 根據(jù)，并且與電動(dòng)機(jī)輸出軸的直徑相配合來(lái)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(hào)為:HL4型。 公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩。Y型軸孔長(zhǎng)度，J、Z型軸孔長(zhǎng)度。軸的長(zhǎng)度比轂孔長(zhǎng)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(zhǎng)度為，此段要定位聯(lián)軸器，所以軸的直徑要大于，故取。 段 此段上裝有角接觸球軸承,考慮到軸承的便于裝拆以及軸承端蓋對(duì)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(hào)為7018AC，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤(rùn)滑方式選擇脂潤(rùn)滑。考慮到軸承的定位和擋油環(huán)的寬度，取。 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(zhǎng)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。 段 此段為圓弧面齒輪，根據(jù)蝸輪蝸桿嚙合傳動(dòng)取蝸桿， 段 此段與⑤段考慮的相似，所以，。 段 此段與④段考慮相似，所以，。段 該段軸的直徑。查暫選軸承的型號(hào)為7014C，其寬度,基本額定載荷，。軸承潤(rùn)滑方式選擇脂潤(rùn)滑。軸的長(zhǎng)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7014C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，，。 圖3.6 軸的結(jié)構(gòu)布置圖 4）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 （1）求軸承反力 H水平面： 由圖3.7(b)求軸承反力 由得： 解得： 由 解得： V垂直面： 由圖3.7（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3.7（d） 扭矩 圖3.7（e） 軸的彎矩圖和扭矩圖如下面所示： 圖3.7 軸的計(jì)算簡(jiǎn)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.