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目 錄
第一章 緒論 3
1.1 礦用回柱絞車(chē)概述 3
1.2 國(guó)內(nèi)外回柱絞車(chē)發(fā)展概況 4
第二章 礦用回柱絞車(chē)傳動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì) 5
2.1設(shè)計(jì)條件 5
2.2原始數(shù)據(jù) 5
2.3 傳動(dòng)方案擬定 6
第三章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì) 7
3.1 選擇電動(dòng)機(jī) 7
3.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型 7
3.1.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇 7
3.1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 8
3.2 傳動(dòng)比的分配 8
3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 9
3.3.1各軸的轉(zhuǎn)速 9
3.3.2各軸的輸入功率 9
3.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 9
第四章 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì) 11
4.1 第一級(jí)開(kāi)式齒輪副設(shè)計(jì) 11
4.1.1 選擇齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 11
4.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 11
4.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 13
4.1.4 幾何尺寸計(jì)算 14
4.2滾筒級(jí)開(kāi)式齒輪副設(shè)計(jì) 15
4.2.1選擇齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 15
4.2.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 16
4.2.3 齒輪幾何尺寸的計(jì)算 16
4.2.4驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 17
4.3 渦輪蝸桿設(shè)計(jì) 17
4.3.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型 18
4.3.2選擇材料 18
4.3.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè) 18
4.3.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 20
4.3.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 21
4.3.6驗(yàn)算效率 22
4.3.7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定 22
4.4 軸的設(shè)計(jì) 22
4.4.1 1軸的設(shè)計(jì) 22
4.4.2 2軸、3軸、4軸的設(shè)計(jì) 24
4.5 軸承的校核 24
4.5.1 開(kāi)式大齒輪軸上的軸承壽命校核 24
4.5.2 蝸桿軸上的軸承壽命校核 25
4.5.3 渦輪軸上的軸承校核 26
4.5.4 低速軸上軸承的校核 26
4.6鍵的校核 27
4.6.1 開(kāi)式大齒輪軸上鍵的強(qiáng)度校核 27
4.6.2 蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核 27
4.6.3 蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核 28
4.6.4 低速軸上鍵的強(qiáng)度校核 28
4.7 聯(lián)軸器的選用 28
4.7.1 蝸桿軸上聯(lián)軸器的選用 28
4.7.2 蝸輪軸上聯(lián)軸器的選用 29
4.8減速器潤(rùn)滑與密封 29
4.8.1 軸承潤(rùn)滑 29
4.8.2 渦輪蝸桿潤(rùn)滑 29
4.8.3 密封類(lèi)型的選擇 30
4.9 減速器箱體設(shè)計(jì) 30
4.9.1 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
4.9.2 油面位置及箱座高度的確定 30
4.9.3 箱體結(jié)構(gòu)的工藝性 31
4.9.4 減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
第五章 滾筒及主軸設(shè)計(jì) 32
5.1 滾筒的設(shè)計(jì) 32
5.1.1 滾筒材料及壁厚確定 32
5.1.2滾筒尺寸的確定 32
5.2 滾筒主軸的設(shè)計(jì) 33
5.2.1 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 33
5.2.2 求軸上的載荷 34
5.2.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 35
結(jié) 論 38
致謝 39
參 考 文 獻(xiàn) 40
第一章 緒論
1.1 礦用回柱絞車(chē)概述
礦用回柱絞車(chē)，又稱(chēng)慢速絞車(chē),是用來(lái)拆除和回收礦山回采工作面頂柱的機(jī)械設(shè)備?；刂鳂I(yè)屬危險(xiǎn)性工作，工作人員不能直接進(jìn)入回柱空頂區(qū)，此時(shí)可把回柱絞車(chē)布置在距回柱空頂危險(xiǎn)區(qū)段較遠(yuǎn)的安全地段，用鋼絲繩鉤頭來(lái)拉倒和回收頂柱。由于它的高度較低重量又小，持別適用于薄煤層、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杖。牽引力大和牽引速度慢是回柱絞車(chē)的主要性能要求。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)備稱(chēng)備件之用。回柱絞車(chē)除用來(lái)回柱放頂工作外，也可用來(lái)拖運(yùn)更韌和調(diào)運(yùn)車(chē)輛。
回柱絞車(chē)(含慢速絞車(chē))的結(jié)構(gòu)有如下特點(diǎn)：
(1)傳動(dòng)系統(tǒng)都有一級(jí)減速比很大的蝸輪蝸桿傳動(dòng)，皆具備自鎖功能，不會(huì)發(fā)生下面重物拉動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)情況。
(2)總傳動(dòng)比大(i＝150～230)，能在電動(dòng)機(jī)功率較小時(shí)，獲得較大的牽引力。
(3)具有整體結(jié)構(gòu)，便于移動(dòng)和安裝，甚至可以用回柱絞車(chē)牽引力來(lái)牽引絞車(chē)本身移動(dòng)。
(4)有的在電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器上裝有手動(dòng)制動(dòng)閘，有的在蝸輪減速器輸出軸上裝有活動(dòng)齒輪和錐形摩擦制動(dòng)器，使回柱絞車(chē)可以按信號(hào)準(zhǔn)確停位，并能從滾筒上自由放繩(不受蝸桿傳動(dòng)自鎖影響)，且可控制放繩速度，防止松繩和亂繩。
(5)電氣控制裝置較簡(jiǎn)單，皆具備隔爆性能，可用于有瓦斯、煤塵的環(huán)境場(chǎng)所。
(6)因蝸輪蝸桿傳動(dòng)效率低，易造成發(fā)熱和溫升過(guò)高,所以必須重視潤(rùn)滑和維護(hù)。
1.2 國(guó)內(nèi)外回柱絞車(chē)發(fā)展概況
我國(guó)礦用小絞車(chē)主要是指調(diào)度絞車(chē)和回柱絞車(chē)，它經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。解放初期使用的礦用小絞車(chē)有日本的、蘇聯(lián)的，因此當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的礦用小絞車(chē)也是測(cè)繪仿制日本和蘇聯(lián)的產(chǎn)品。1958年后這些產(chǎn)品相繼被淘汰，并對(duì)蘇聯(lián)絞車(chē)進(jìn)行了改進(jìn)，于1964年進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)階段.回柱絞車(chē)大體上也是經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段，八十年代以前一直使用的是仿制的老產(chǎn)品，八十年代中期才開(kāi)始設(shè)計(jì)新型的回柱絞車(chē)，主要針對(duì)效率極低的球面蝸輪副、慢速工作和快速回繩等環(huán)節(jié)進(jìn)行根本的改進(jìn)。
礦用小絞車(chē)標(biāo)準(zhǔn)化方面，1967年制定了調(diào)度絞車(chē)部標(biāo)準(zhǔn)，1971年制定了回柱絞車(chē)部標(biāo)準(zhǔn).1982年對(duì)上述兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)都進(jìn)行了修訂，其標(biāo)準(zhǔn)方為JB965-83. JB1409-83.國(guó)外礦用小絞車(chē)使用很普通，生產(chǎn)廠(chǎng)家也很多。蘇聯(lián)、日本、美國(guó)、瑞典等國(guó)都制造礦用小絞車(chē)。
國(guó)外礦用小絞車(chē)的種類(lèi)、規(guī)格較多.工作機(jī)構(gòu)有單筒、雙筒和摩擦式.傳動(dòng)型式有皮帶傳動(dòng)、鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)、齒輪傳動(dòng)、蝸輪傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、行星齒輪傳動(dòng)和擺線(xiàn)齒輪傳動(dòng)等。其中采用行星齒輪傳動(dòng)的比較多。發(fā)展趨勢(shì)向標(biāo)準(zhǔn)化系列方向發(fā)展，向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展;向高效、節(jié)能、壽命長(zhǎng)、低噪音、一機(jī)多能通用化、大功率、外形簡(jiǎn)單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。
雖然我國(guó)礦用小絞車(chē)參數(shù)系列水平優(yōu)于國(guó)外，但在標(biāo)準(zhǔn)化和通用化方面遠(yuǎn)不如發(fā)達(dá)采煤機(jī)械制造國(guó)。比如牽引力14000kg·f這一檔回柱絞車(chē)就有四種型號(hào). JHC-14型一級(jí)減速為蝸輪副傳動(dòng)、二級(jí)為行星齒輪傳動(dòng)(少齒差傳動(dòng))。JHZ-14型二級(jí)減速為蝸輪副傳動(dòng)，一級(jí)和三級(jí)減速為圓柱齒輪傳動(dòng)。JM-14型是在一級(jí)蝸輪副減速之后,其二級(jí)、三級(jí)減速為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。JH-14型是在一級(jí)蝸輪副減速之后，其二級(jí)減速為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也是傳動(dòng)系統(tǒng)最簡(jiǎn)單的一種。
回柱絞車(chē)以電動(dòng)使用最廣，傳動(dòng)型式以球面蝸輪副居多，該機(jī)主要結(jié)構(gòu)型式為電動(dòng)機(jī)懸裝在蝸輪副減速器的后部，蝸輪副減速器為第一級(jí)減速，第二級(jí)和第三級(jí)為圓柱齒輪傳動(dòng)，分別安裝在機(jī)器的兩側(cè)對(duì)稱(chēng)機(jī)體的中心布置，該機(jī)呈長(zhǎng)條形適應(yīng)并下巷道的空間，體積小，底座呈雪橇形，安裝搬運(yùn)方便。
縱觀國(guó)外礦用小絞車(chē)的發(fā)展情況其發(fā)展趨勢(shì)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：
(1)向標(biāo)準(zhǔn)化系列化方向發(fā)展，蘇聯(lián)月本、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)已有礦用小絞車(chē)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).并且這些國(guó)家的各制造公司有自己的產(chǎn)品系列型譜。
(2)向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展。
(3)向高效節(jié)能方向發(fā)展。世界工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家如蘇聯(lián)、日本在紋車(chē)各種參數(shù)的設(shè)置上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，選取最佳參數(shù)，最大限度提高產(chǎn)品功能。
(4)向壽命長(zhǎng)、低噪音方向發(fā)展。壽命和噪音是衡量產(chǎn)品的綜合性能指標(biāo)，是產(chǎn)品質(zhì)量的綜合性反應(yīng)。壽命長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益才能高;噪音低,有利工人身心健康。
(5)向一機(jī)多能、通用化方向發(fā)展。礦用小絞車(chē)在使用過(guò)程中不僅做調(diào)度用，而且還做運(yùn)輸及其他輔助工作。使用范圍擴(kuò)大，要求絞車(chē)有比較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
(6)向大功率方向發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，原來(lái)的產(chǎn)品越來(lái)越不能滿(mǎn)足用戶(hù)的要求。
(7)向外形簡(jiǎn)單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。
第二章 礦用回柱絞車(chē)傳動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)條件
1）機(jī)器功用 煤礦井下回收支柱用的慢速絞車(chē)；
2）工作情況 工作平穩(wěn)，間歇工作（工作與停歇時(shí)間比為1:2），繩筒轉(zhuǎn)換定期變換；
3）運(yùn)動(dòng)要求 絞車(chē)?yán)K筒轉(zhuǎn)速誤差不超過(guò)8%；
4）工作能力 儲(chǔ)備余量10%；
5）使用壽命 10年，每年350天，每天8小時(shí)；
6）檢修周期 一年小修，五年大修；
7）生產(chǎn)批量 小批生產(chǎn)；
8）生產(chǎn)廠(chǎng)型 中型機(jī)械廠(chǎng)。
2.2原始數(shù)據(jù)
表1-1絞車(chē)原始數(shù)據(jù)圖
題號(hào)
J1
鋼繩牽引力
56KN
鋼繩最大速度
0.13m/s
繩桶直徑
300mm
鋼繩直徑
16mm
最大纏繞層數(shù)
4
繩桶容繩量120m
120m
2.3 傳動(dòng)方案擬定
根據(jù)設(shè)計(jì)要求，所給原始數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)對(duì)回柱絞車(chē)常用型號(hào)的傳動(dòng)方式比較,最后選用一組外嚙合直齒輪,一組蝸輪蝸桿,一組內(nèi)嚙合直齒輪的傳動(dòng)方式.其傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖如圖1-1:
圖1-1回柱絞車(chē)傳動(dòng)裝置方案
該結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,而且占用的空間小,適合井下狹窄空間.第一級(jí)采用蝸桿機(jī)構(gòu),也符合回柱絞車(chē)傳動(dòng)比大的要求,所以經(jīng)過(guò)比較,最終我選擇此種傳動(dòng)方案.
第三章 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)
3.1 選擇電動(dòng)機(jī)
3.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型
按工作要求和工作條件選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。
3.1.2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇
標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的容量由額定功率表示。所選電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)該等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，則不能保證工作機(jī)的正常工作，或使電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期過(guò)載、發(fā)熱大而過(guò)早損壞；容量過(guò)大，則增加成本，并且由于效率和功率因數(shù)低而造成電能浪費(fèi)，本設(shè)計(jì)要求工作能力儲(chǔ)備余量10%。
1、卷筒軸的功率為：
2、電動(dòng)機(jī)的輸出功率為
——電動(dòng)機(jī)至滾筒軸的傳動(dòng)裝置總效率。
開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)效率，蝸桿傳動(dòng)效率，滾動(dòng)軸承效率，聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，滾筒的效率。
則從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為：
3、電動(dòng)機(jī)所需功率為：
設(shè)計(jì)要求工作能力儲(chǔ)備余量10%，故電動(dòng)機(jī)功率
查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新》表19-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率為15kw。
3.1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇
滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：
已知條件:鋼繩牽引力F=56kN,最大速度V=0.13m/s,繩筒直徑D=300mm,鋼繩直徑d=16mm，鋼絲繩最大最大纏繞4層，則：
卷筒最大纏繞直徑：
卷筒轉(zhuǎn)速：
展開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比為：
渦輪蝸桿傳動(dòng)比為：
得總推薦傳動(dòng)比為：
所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為：
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500r/min、3000r/min。
綜合考慮傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟(jì)性，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機(jī)。
型號(hào)為Y160L-4，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速，功率15。
3.2 傳動(dòng)比的分配
（1）總傳動(dòng)比為：
（2）分配傳動(dòng)比
為使傳動(dòng)裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)、不發(fā)生干涉現(xiàn)象，現(xiàn)選：
第一級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比：
蝸桿傳動(dòng)比：
滾筒級(jí)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)比：
3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
3.3.1各軸的轉(zhuǎn)速
0軸
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
4軸
5軸
3.3.2各軸的輸入功率
0軸
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
4軸
5軸
3.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩
電機(jī)軸 ；
1軸 ；
2軸 ；
3軸 ；
4軸 ；
5軸 ；
將各軸動(dòng)力參數(shù)整理如下表：
軸名
功率
轉(zhuǎn)矩
轉(zhuǎn)速
傳動(dòng)比
0軸
12.13
79.34
1460
3
1軸
11.64
228.41
486.67
1
2軸
11.3
221.74
486.67
20.5
3軸
8.3
3338.88
23.74
1
4軸
8.06
3242.33
23.74
3.94
5軸
7.58
12004.81
6.03
第四章 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)
4.1 第一級(jí)開(kāi)式齒輪副設(shè)計(jì)
4.1.1 選擇齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
1）選用直齒圓柱齒輪
2）絞車(chē)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度(GB10095-88)
3）材料選擇 選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS
4） 選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù)
4.1.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
(1)試選載荷系數(shù) (初選)
(2)小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
(3)選齒寬系數(shù)
(4)由此可得的材料的彈性影響因數(shù)
(5)按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限
(6)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
(7)可得接觸疲勞壽命系數(shù),
(8)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1
2） 計(jì)算
(1)計(jì)算小齒輪分度圓直徑，由公式得
(2)計(jì)算圓周速度
(3)計(jì)算齒寬b
(4)計(jì)算齒寬與齒高b/h
模數(shù)
(5)計(jì)算載荷系數(shù)K
已知使用系數(shù),根據(jù),7級(jí)精度,可得動(dòng)載系數(shù);
查表可得載荷分布系數(shù)，得;可得;
故
(6)按實(shí)際載荷系數(shù)校核算得得分度圓直徑
(7)計(jì)算模數(shù)
4.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
1) 確定計(jì)算參數(shù)
(1) 計(jì)算載荷系數(shù)
(2) 查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)
得 ，
(3) 由小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限,大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限：;
(4) 可得彎曲疲勞壽命系數(shù),
(5) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,則
(6) 計(jì)算大小齒輪的并加以比較
小齒輪的數(shù)值大
2) 設(shè)計(jì)計(jì)算
對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),取,已可滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度.但為了同時(shí)滿(mǎn)足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù),于是由
取
4.1.4 幾何尺寸計(jì)算
1)計(jì)算中心距
2)計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑
3)計(jì)算齒輪寬度
圓整后取,
4)驗(yàn)算： ==
所以合適
5)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：見(jiàn)圖紙
將幾何尺寸匯于表：
序號(hào)
名稱(chēng)
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
模數(shù)
m
2
分度圓直徑
3
齒頂高
4
齒根高
5
全齒高
6
頂隙
7
齒頂圓直徑
8
齒根圓直徑
9
齒輪寬度
B1，B2
60mm，55mm
10
中心距
180
4.2滾筒級(jí)開(kāi)式齒輪副設(shè)計(jì)
4.2.1選擇齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)
（1） 選擇齒輪材料
采用硬齒面閉式齒輪傳動(dòng) 由表11.8查得：
小齒輪選用20，滲碳后淬火處理，齒面硬度為58~62HRC。
大齒輪選用20，滲碳后淬火處理，齒面硬度為58~62HRC。
由表11.20 選8級(jí)精度 齒面粗糙度
（2） 確定許用應(yīng)力
由表11.9查得：
由表11.25查得：
小齒輪接觸疲勞極限
大齒輪接觸疲勞極限
查圖11.28得：
許用接觸應(yīng)力：
依據(jù)：當(dāng)大小齒輪都是硬齒面時(shí)，硬齒面齒輪的承載能力較高，但需專(zhuān)門(mén)設(shè)備磨齒，常用于要求結(jié)構(gòu)緊湊或生產(chǎn)批量大的齒輪。當(dāng)大小齒輪都時(shí)硬齒面時(shí)，小齒輪的硬度應(yīng)略高，也可和大齒輪相等。
4.2.2 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)
設(shè)齒輪按8級(jí)精度
選擇齒寬系數(shù) 查表11.19得 =0.6
取,則取79
選擇載荷系數(shù)K 查表11.10得 K=1.2
小齒輪上的轉(zhuǎn)矩
小齒輪分度圓直徑
齒輪的模數(shù)
根據(jù)表11.3就近取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=6mm
4.2.3 齒輪幾何尺寸的計(jì)算
取
中心距
將幾何尺寸匯于表：
序號(hào)
名稱(chēng)
符號(hào)
計(jì)算公式及參數(shù)選擇
1
模數(shù)
m
2
分度圓直徑
3
齒頂高
4
齒根高
5
全齒高
6
頂隙
7
齒頂圓直徑
8
齒根圓直徑
9
齒寬
B1，B2
72mm，77mm
10
中心距
177mm
4.2.4驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度
齒形系數(shù) 查表11.12得
應(yīng)力修正系數(shù) 查表11.13得
由表11.9查得
許用彎曲應(yīng)力 查圖11.26
查圖11.27得：
許用彎曲應(yīng)力：
（5）齒輪的圓周速度
根據(jù)表11.21可知，選用8級(jí)精度實(shí)合適的。
4.3 渦輪蝸桿設(shè)計(jì)
4.3.1選擇蝸輪蝸桿的傳動(dòng)類(lèi)型
傳動(dòng)參數(shù)：
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用阿基米德蝸桿即ZA式。
4.3.2選擇材料
設(shè)
滑動(dòng)速度：
蝸桿選45鋼，齒面要求淬火，硬度為45-55HRC.
蝸輪用ZCuSn10P1,金屬模制造。
為了節(jié)約材料齒圈選青銅，而輪芯用灰鑄鐵HT100制造
（1）確定許用接觸應(yīng)力
根據(jù)選用的蝸輪材料為ZCuSn10P1，金屬模制造，蝸桿的螺旋齒面硬度＞45HRC，可從文獻(xiàn)[1]P254表11-7中查蝸輪的基本許用應(yīng)力
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
壽命系數(shù)
則
（2）確定許用彎曲應(yīng)力
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
4.3.3按計(jì)齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行設(shè)
（1）根據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行計(jì)算，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)進(jìn)行設(shè)計(jì)，再校對(duì)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。
式中：
蝸桿頭數(shù)：
渦輪齒數(shù)：
渦輪轉(zhuǎn)矩：
載荷系數(shù)：
因工作比較穩(wěn)定，取載荷分布不均系數(shù)；由文獻(xiàn)[1]P253表11-5選取使用系數(shù)；由于轉(zhuǎn)速不大，工作沖擊不大，可取動(dòng)載系；則
選用的是45鋼的蝸桿和蝸輪用ZCuSn10P1匹配的緣故，有故有：
查《機(jī)械設(shè)計(jì)》表7.3（如下）
得應(yīng)取蝸桿模數(shù)：
蝸桿分度圓直徑：
蝸桿導(dǎo)程角：
渦輪分度圓直徑：
中心距：
渦輪圓周速度：
4.3.4蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸
（1）蝸桿
軸向尺距
直徑系數(shù)
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
蝸桿螺線(xiàn)部分長(zhǎng)度：取180mm
（2）蝸輪
蝸輪齒數(shù)
驗(yàn)算傳動(dòng)比
蝸輪分度圓直徑
喉圓直徑
齒根圓直徑
咽喉母圓半徑
渦輪外圓直徑
渦輪寬度
4.3.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度
當(dāng)量齒數(shù)
根據(jù)
從圖11-9中可查得齒形系數(shù)Y=2.37
螺旋角系數(shù)：
許用彎曲應(yīng)力：
從文獻(xiàn)[1]P256表11-8中查得有ZCuSn10P1制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力[]=56MPa
壽命系數(shù)
可以得到：<
因此彎曲強(qiáng)度是滿(mǎn)足的。
4.3.6驗(yàn)算效率
已知；；與相對(duì)滑動(dòng)速度有關(guān)。
從文獻(xiàn)[1]P264表11-18中用差值法查得： 代入式中，得大于原估計(jì)值，因此不用重算。
4.3.7精度等級(jí)公差和表面粗糙度的確定
考慮到所設(shè)計(jì)的蝸桿傳動(dòng)是動(dòng)力傳動(dòng)，屬于通用機(jī)械減速器，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿，蝸輪精度選擇8級(jí)精度，側(cè)隙種類(lèi)為f，標(biāo)注為8f GB/T10089-1988。然后由有關(guān)手冊(cè)查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度，此處從略。詳細(xì)情況見(jiàn)零件圖。
4.4 軸的設(shè)計(jì)
4.4.1 1軸的設(shè)計(jì)
(1)材料的選擇
由表16.1 查得 用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，
由表16.3得
(2)估算軸的最小直徑
根據(jù)表11.6，=107-118為取值范圍
估算軸的直徑：
因?yàn)檩S上開(kāi)有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大3%-5%
查設(shè)計(jì)手冊(cè)
軸段①上有聯(lián)軸器需要定位，因此軸段②應(yīng)有軸肩
軸段③安裝軸承，必須滿(mǎn)足內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故
軸段④
軸段⑤
按彎扭合成強(qiáng)度校核軸頸
圓周力
徑向力
水平
垂直
合成
當(dāng)量彎矩
校核
4.4.2 2軸、3軸、4軸的設(shè)計(jì)
同理對(duì)2軸、3軸、4軸、5軸進(jìn)行計(jì)算：
2軸：
因?yàn)檩S上開(kāi)有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大5%-8%
取
3軸：
因?yàn)檩S上開(kāi)有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大5%-8%
取
4軸：
因?yàn)檩S上開(kāi)有一個(gè)鍵槽，考慮到鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削落，應(yīng)增大軸徑，此時(shí)軸徑應(yīng)增大5%-8%
取
2軸、3軸、4軸的校核與1軸類(lèi)似，在此就不再一一敖旭。
4.5 軸承的校核
4.5.1 開(kāi)式大齒輪軸上的軸承壽命校核
在設(shè)計(jì)蝸桿選用的軸承為30208型圓錐滾子軸承,由手冊(cè)查得
(1)由滾動(dòng)軸承樣本可查得,軸承背對(duì)背或面對(duì) 面成對(duì)安裝在軸上時(shí),當(dāng)量載荷可以按下式計(jì)算:
1)當(dāng)
2)當(dāng)
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,即
(2)計(jì)算預(yù)期壽命
(3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷
故選擇此對(duì)軸承在軸上合適.
4.5.2 蝸桿軸上的軸承壽命校核
在設(shè)計(jì)蝸桿選用的軸承為30209型圓錐滾子軸承,由手冊(cè)查得
(1)由滾動(dòng)軸承樣本可查得,軸承背對(duì)背或面對(duì) 面成對(duì)安裝在軸上時(shí),當(dāng)量載荷可以按下式計(jì)算:
1)當(dāng)
2)當(dāng)
,且工作平穩(wěn),取,按上面式(2)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷,即
(2)計(jì)算預(yù)期壽命
(3)求該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷
故選擇此對(duì)軸承在軸上合適.
4.5.3 渦輪軸上的軸承校核
1.求作用在軸承上的載荷
2.計(jì)算動(dòng)量載荷
在設(shè)計(jì)時(shí)選用的30218型圓錐滾子軸承,查手冊(cè)知
根據(jù),查得
查得 所以
3.校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
已知,所以
故選用該軸承合適.
4.5.4 低速軸上軸承的校核
1.軸承的徑向載荷和軸向載荷
因B端的載荷大于A端的載荷,故驗(yàn)算B端軸承.即
軸承的徑向載荷
軸承的軸向載荷
2.計(jì)算滾動(dòng)軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
選軸承為6218深溝球軸承,由手冊(cè)查得其
可得,
查表7-7,取
所以當(dāng)量動(dòng)載荷為:
3.校核軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷
已知,所以
故選用該軸承合適.
4.6鍵的校核
4.6.1 開(kāi)式大齒輪軸上鍵的強(qiáng)度校核
在前面設(shè)計(jì)軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)為56mm.
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
可得鍵聯(lián)接許用比壓
故該平鍵合適.
4.6.2 蝸桿軸上鍵的強(qiáng)度校核
在前面設(shè)計(jì)軸此處選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)為56mm.
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
可得鍵聯(lián)接許用比壓
故該平鍵合適.
4.6.3 蝸輪軸上鍵的強(qiáng)度校核
在設(shè)計(jì)時(shí)選用平鍵聯(lián)接,尺寸為,鍵長(zhǎng)度為80mm
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
得鍵聯(lián)接許用比壓
故選用此鍵合適.
4.6.4 低速軸上鍵的強(qiáng)度校核
設(shè)計(jì)時(shí)兩處均選用平鍵聯(lián)接,其尺寸相同,即,鍵長(zhǎng)度也均為125mm.
鍵的工作長(zhǎng)度
鍵的工作高度
由表8-8查得鍵聯(lián)接許用比壓
故兩處的平鍵均合適.
4.7 聯(lián)軸器的選用
4.7.1 蝸桿軸上聯(lián)軸器的選用
根據(jù)前面計(jì)算，蝸桿軸最小直徑：
取
查機(jī)械手冊(cè)，根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器：
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計(jì)算
查表課本14-1， K=1.3，則
啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)選擇聯(lián)軸器型號(hào)為選用HL3（J1型）彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=630,許用最高轉(zhuǎn)速 n=5000，半聯(lián)軸器的孔徑d=35，孔長(zhǎng)度l=60mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=82。
4.7.2 蝸輪軸上聯(lián)軸器的選用
根據(jù)前面計(jì)算，蝸輪軸最小直徑：
取
查機(jī)械手冊(cè)，根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩選用彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器：
聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩計(jì)算
查表課本14-1， K=1.3，則
啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，則
按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)選擇聯(lián)軸器型號(hào)為選用HL7（J1型）彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其允許最大扭矩[T]=6300,許用最高轉(zhuǎn)速 n=1700，半聯(lián)軸器的孔徑d=80，孔長(zhǎng)度l=132mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=172。
4.8減速器潤(rùn)滑與密封
4.8.1 軸承潤(rùn)滑
蝸桿軸上軸承：
渦輪軸上軸承：
軸承均采用脂潤(rùn)滑。選用通用鋰基潤(rùn)滑脂（GB7324-87），牌號(hào)為ZGL—1。其有良好的耐水性和耐熱性。適用于-20°至120°寬溫度范圍內(nèi)各種機(jī)械的滾動(dòng)軸承、滑動(dòng)軸承及其他摩擦部位的潤(rùn)滑。潤(rùn)滑脂的裝填量不宜過(guò)多，一般不超過(guò)軸承內(nèi)部空間容積的1/3～2/3。
4.8.2 渦輪蝸桿潤(rùn)滑
渦輪蝸桿的潤(rùn)滑方法采用浸油潤(rùn)滑。在渦輪傳動(dòng)時(shí)，就把潤(rùn)滑油帶到嚙合的齒面上，同時(shí)也將油甩到箱壁上，借以散熱。渦輪浸入油中油的深度不宜超過(guò)高速級(jí)1/2，亦不應(yīng)小于1/4。為避免渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大渦輪齒頂距油池底面的距離不小于30～50mm。現(xiàn)取為
4.8.3 密封類(lèi)型的選擇
（1）軸外伸處的密封設(shè)計(jì)
為防止?jié)櫥瑒┩饴┘巴饨绲幕覊m、水分和其他雜質(zhì)滲入，造成軸承磨損或腐蝕，應(yīng)設(shè)置密封裝置。軸承為脂潤(rùn)滑，選用氈圈油封，材料為半粗羊毛氈。
（2）剖分面的密封設(shè)計(jì)
在剖分面上涂水玻璃，以防止漏油。
4.9 減速器箱體設(shè)計(jì)
減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動(dòng)零件正常嚙合、良好潤(rùn)滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。為提高箱體強(qiáng)度，采用鑄造的方法制造。
為便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體采用剖分式結(jié)構(gòu)，由箱座和箱蓋組成，剖分面取軸的中心線(xiàn)所在平面,箱座和箱蓋采用普通螺栓連接，圓柱銷(xiāo)定位。
減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動(dòng)零件正常嚙合、良好潤(rùn)滑和密封的基礎(chǔ)零件，因此，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。為提高箱體強(qiáng)度，采用鑄造的方法制造。
4.9.1 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
首先保證足夠的箱體壁厚，箱座和箱蓋的壁厚取。
其次，為保證減速器箱體的支承剛度，箱體軸承座處要有足夠的厚度，并設(shè)置加強(qiáng)肋，且選用外肋結(jié)構(gòu)。為提高軸承座孔處的聯(lián)接剛度，座孔兩側(cè)的連接螺栓應(yīng)盡量靠近（以避免與箱體上固定軸承蓋的螺紋孔干涉為原則）。為提高聯(lián)接剛度，在軸承座旁聯(lián)接螺栓處做出凸臺(tái)，要有一定高度，以留出足夠的扳手空間。由于減速器上各軸承蓋的外徑不等，各凸臺(tái)高度設(shè)計(jì)一致。
另外，為保證箱座與箱蓋的聯(lián)接剛度，箱蓋與箱座聯(lián)接凸緣應(yīng)有較大的厚度。
為保證箱體密封，除箱體剖分面聯(lián)接凸緣要有足夠的寬度外，合理布置箱體凸緣聯(lián)接螺栓，采用對(duì)稱(chēng)均勻布置，并不與吊耳、吊鉤和定位銷(xiāo)等發(fā)生干涉。
4.9.2 油面位置及箱座高度的確定
對(duì)于圓柱齒輪，通常取浸油深度為一個(gè)齒高，對(duì)于多級(jí)傳動(dòng)中的低速級(jí)大齒輪，其浸油深度不得超過(guò)其分度圓半徑的1/3。為避免傳動(dòng)零件傳動(dòng)時(shí)將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應(yīng)使大齒輪齒頂圓距油齒底面的的距離不小于30～50mm。取45mm。
4.9.3 箱體結(jié)構(gòu)的工藝性
由于采用鑄造箱體，所以要注意鑄造的工藝要求，例如注意力求壁厚均勻、過(guò)渡平緩，外形簡(jiǎn)單；考慮液態(tài)金屬的流動(dòng)性，箱體壁厚不應(yīng)過(guò)薄，砂形鑄造圓角半徑?。粸楸阌谠煨蜁r(shí)取模，鑄件表面沿拔模方向設(shè)計(jì)成～的拔模斜度，以便拔模方便。箱體與其他零件的結(jié)合處，如箱體軸承座端面與軸承蓋、窺視孔與視孔蓋、螺塞等處均做出凸臺(tái)，以便于機(jī)加工。
設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)形狀時(shí)，應(yīng)盡量減小機(jī)械加工面積，減少工件和刀鋸的的調(diào)整次數(shù)。例如同一軸心線(xiàn)上的兩軸承座孔的直徑應(yīng)盡量一致，以便鏜孔并保證鏜孔精度，取兩軸承座孔的直徑相同。箱體的加工面與非加工面必須嚴(yán)格分開(kāi),加工處做出凸臺(tái)()。螺栓頭部或螺母接觸處做出沉頭座坑。箱體形狀力求均勻、美觀。
4.9.4 減速器附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
要設(shè)計(jì)啟蓋螺釘，其上的螺紋長(zhǎng)度要大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度，釘桿端部要做成圓柱形，加工成半圓形，以免頂壞螺紋。
為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工與裝配精度，在箱體聯(lián)接凸緣的長(zhǎng)度方向兩端各設(shè)一圓錐定位銷(xiāo)。兩銷(xiāo)間的距離盡量遠(yuǎn)，以提高定位精度。定位銷(xiāo)直徑一般取，取，長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度，以利于裝拆。
箱體相關(guān)尺寸匯總?cè)缦拢?
名 稱(chēng)
代號(hào)
一級(jí)齒輪減速器
計(jì)算結(jié)果
機(jī)座壁厚
δ
0.04a+3mm≥8mm
12
機(jī)蓋壁厚
δ1
0.85δ
10
機(jī)座凸緣厚度
b
1.5δ
20
機(jī)蓋凸緣厚度
b1
1.5δ1
20
機(jī)座底凸緣厚度
b2
2.5δ
30
地腳螺釘直徑
df
0.036a+12mm
16
地腳螺釘數(shù)目
n
4
軸承旁連接螺栓直徑
d1
0.75 df
16
機(jī)座與機(jī)蓋連接螺栓直徑
d2
(0.5~0.6) df
12
連接螺栓d2的間距
l
150~200mm
軸承端螺釘直徑
d3
(0.4~0.5) df
6
窺視孔蓋螺釘直徑
d4
(0.3~0.4) df
5
定位銷(xiāo)直徑
d
(0.7~0.8) d2
6
df、d1 、d2至外機(jī)壁距離
c1
見(jiàn)表2
22,16,13
df 、d2至緣邊距離
c2
見(jiàn)表2
20,11
軸承旁凸臺(tái)半徑
R1
c2
20
凸臺(tái)高度
h
根據(jù)低速軸承座外徑確定
50
外機(jī)壁到軸承端面距離
l1
c1+ c2+(5~8)mm
48
內(nèi)機(jī)壁到軸承端面距離
l2
δ+ c1+ c2+(5~8)mm
56
蝸輪齒頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離
△1
≥1.2δ
10
蝸輪端面與內(nèi)機(jī)壁的距離
△2
≥δ
8
機(jī)座肋厚
m
m≈0.85δ
7
軸承端蓋外徑
D2
軸承座孔直徑+(5~5.5) d3
125
軸承端蓋凸緣厚度
e
(1~1.2) d3
10
軸承旁連接螺栓距離
s
盡量靠近，以Md1和Md3不發(fā)生干涉為準(zhǔn)
第五章 滾筒及主軸設(shè)計(jì)
5.1 滾筒的設(shè)計(jì)
5.1.1 滾筒材料及壁厚確定
選用A3鋼作為滾筒材料,焊接而成.查手冊(cè)知其厚度在20～40mm之間,根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式,最后確定滾筒壁厚為.
5.1.2滾筒尺寸的確定
已知滾筒的尺寸:
滾筒直徑:300mm
鋼繩直徑:16mm
最大纏繞層數(shù):4
最大容繩量:120mm
（1）確定滾筒的寬度B
由公式 可以算出每層的纏繞圈數(shù),
即
取,所以滾筒的寬度為:
（2）確定繩筒各直徑
1)滾筒最小纏繞直徑
―――滾筒的最小外徑
―――鋼絲繩直徑
2)滾筒最大纏繞直徑
―――鋼絲繩每層厚度降低系數(shù),取
3)滾筒平均纏繞直徑
4)滾筒結(jié)構(gòu)外徑
取500mm
5.2 滾筒主軸的設(shè)計(jì)
5.2.1 確定軸各段直徑和長(zhǎng)度
1)確定最小直徑及長(zhǎng)度
根據(jù)前面設(shè)計(jì)選用的聯(lián)接減速器和滾筒主軸的聯(lián)軸器孔徑,可以確定滾筒主軸的最小直徑,即.半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為200mm,,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故軸的長(zhǎng)度應(yīng)比轂孔長(zhǎng)度略短一些,現(xiàn)取.
為了滿(mǎn)足聯(lián)軸器的軸向定位,右端需制出一軸肩,故取該段直徑為.
2)初步選擇滾動(dòng)軸承
因?yàn)檩S承同時(shí)承受有徑向力和軸向力的作用,故選用雙列圓錐滾子軸承.參照工作要求,由手冊(cè)中初步選取6218型深溝球軸承,其尺寸為:
,,,故,而.
兩端軸承都采用軸肩進(jìn)行軸向定位,由手冊(cè)上查得,取,因此,取
.
3)兩端安裝支輪處都采用軸肩來(lái)進(jìn)行軸向定位,取
,.
4)滾筒與軸焊接成一體；.
5)因?yàn)橹苿?dòng)器放在左邊支輪處,所以安裝左支輪處的軸徑長(zhǎng)度應(yīng)略長(zhǎng)一些,故
取.右邊支輪處軸徑長(zhǎng)度為.
6)軸承端蓋的總寬度為20mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆方便及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求,取端蓋的外斷面與半聯(lián)軸器右端面鍵的距離為30mm,故取.
7)軸上零件的周向定位
支輪、半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵聯(lián)接.按,由手冊(cè)查得平鍵截面尺寸為,鍵長(zhǎng)為32mm;半聯(lián)軸器與軸得聯(lián)接,選用平鍵尺寸為,鍵長(zhǎng)為140mm.滾動(dòng)軸承的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的.
8)確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為
5.2.2 求軸上的載荷
首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的的計(jì)算簡(jiǎn)圖.在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí),從手冊(cè)
中查取值.因此作為簡(jiǎn)支梁的軸的跨距為634mm.
經(jīng)分析,當(dāng)鋼絲繩位于靠近左邊支輪時(shí),軸承、軸的受力最大,將各力已知卷筒
軸心上,其受力情況如下所示:
圖3-1 軸的受力分析圖
Fig.3-1 Analysis of the Axis plans
現(xiàn)將計(jì)算出的卷筒軸上的計(jì)算結(jié)果列于下:
鋼繩牽引力:
垂直面支反力:
總彎距:
扭距:
5.2.3 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度
1)判斷危險(xiǎn)截面
從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度的影響來(lái)看,截面D處的應(yīng)力集中最嚴(yán)重;從受載
的情況來(lái)看,截面D處的應(yīng)力最大,所以該軸需校核D處兩邊.
2)截面D左側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面D左側(cè)的彎距為
扭距為
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
軸的材料為45鋼,調(diào)制處理?？傻茫?，
。
截面上由于軸肩形成的理論應(yīng)力系數(shù)及。因，，，經(jīng)插值后可得
，
材料的敏性系數(shù)為，
故有效應(yīng)力集中系數(shù)為
尺寸系數(shù)；扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，綜合系數(shù)值為
碳鋼的特性系數(shù) ，取
，取
于是，計(jì)算安全系數(shù)值，則得
故可知其安全。
3） 截面右側(cè)
抗彎截面系數(shù)
抗扭截面系數(shù)
截面D左側(cè)的彎距為
扭距為
截面上的彎曲應(yīng)力
截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力
過(guò)盈配合出的值，用插值法求出，并取，于是得
，
軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為
故得綜合系數(shù)為
所以右側(cè)的安全系數(shù)為
故該軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。
結(jié) 論
緊張而又充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我充分認(rèn)識(shí)到畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，解決本專(zhuān)業(yè)范圍內(nèi)工程技術(shù)問(wèn)題能力的很好檢驗(yàn)，同時(shí)也進(jìn)一步提高了學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，綜合思考的能力。也進(jìn)一步培養(yǎng)和提高了學(xué)生的設(shè)計(jì)計(jì)算能力、繪圖表達(dá)能力，應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范能力和查閱資料的能力。
在這次設(shè)計(jì)中，我很好的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，并設(shè)計(jì)了龍門(mén)式起重機(jī)總體及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在是設(shè)計(jì)中我對(duì)起重機(jī)有了很明確的認(rèn)識(shí)、理解以及工作原理。我的設(shè)計(jì)是龍門(mén)式起重機(jī)，龍門(mén)式起重機(jī)主要是由橫梁、支架、箱形梁等金屬構(gòu)成右螺栓連接，金屬焊接組成。
我設(shè)計(jì)的起重機(jī)符合實(shí)際的工作情況，適應(yīng)任何工作條件，提升高度，跨度能滿(mǎn)足工作需要，希望能得到廣大客戶(hù)的認(rèn)可。
改革開(kāi)放以來(lái)，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)起重機(jī)的需求量不斷增長(zhǎng)。近年來(lái)，起重機(jī)工業(yè)一直以15%左右的增長(zhǎng)速度快速發(fā)展，起重機(jī)工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國(guó)有專(zhuān)業(yè)起重機(jī)廠(chǎng)外，集體、合資、獨(dú)資和私營(yíng)也得到了快速發(fā)展。
研究推廣能提高勞動(dòng)生產(chǎn)率及產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和擴(kuò)大起重機(jī)應(yīng)用范圍的各種領(lǐng)域工作，也是起重機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向之一。目前國(guó)內(nèi)外相繼涌現(xiàn)了高性能工藝、適應(yīng)工作環(huán)境能力、承載能力強(qiáng)功能、抗疲勞強(qiáng)度性能及抗彎曲性能性能等精制、經(jīng)濟(jì)的起重機(jī)設(shè)計(jì)新方法。
雖然中國(guó)起重機(jī)工業(yè)在過(guò)去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍有較大的差距。
致謝
經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，畢業(yè)設(shè)計(jì)接近了尾聲，在這段時(shí)間中我所做的工作是比較膚淺的，很多方面由于知識(shí)跨度較大，我的設(shè)計(jì)方面的基礎(chǔ)顯得很欠缺，所以遇到了不小的困難。在論文寫(xiě)作的關(guān)鍵步驟上，導(dǎo)師給了我很大的幫助和指導(dǎo)，同時(shí)在學(xué)習(xí)的每一個(gè)細(xì)節(jié)上都為我考慮得很周到，論文能夠完成，首先要感謝的是我的導(dǎo)師。支他平日里工作繁多，但在我做設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外出實(shí)習(xí)到查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，收據(jù)分析等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)分析較為復(fù)雜煩瑣，但是支教授仍然細(xì)心地糾正分析過(guò)程的錯(cuò)誤，讓我少走了很多彎道。除了敬佩支教授的專(zhuān)業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作
在本文的完成過(guò)程中，我還要感謝的是在大學(xué)期間給我授過(guò)課的老師，正是他們出色的工作使我掌握了較為扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，本課題的研究工程中我多次得益于大學(xué)階段的學(xué)習(xí)。本文所引用文獻(xiàn)的作者也給我了很大的幫助，正是他們做在前面的工作使我在做這個(gè)課題的時(shí)候有很多資料可以借鑒，有很多前人的方法可以參考，他們的工作大大的豐富了我的思路，給我了很多有益的啟示。
然后，感謝我的家人。是他們?cè)诖煺蹠r(shí)，給與我信心與前進(jìn)的動(dòng)力；是他們?cè)诳鞓?lè)時(shí)，分享我的喜悅。感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的人。
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