【正文】 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第97頁(yè)液壓絞車(chē)的整體設(shè)計(jì)方案畢業(yè)論文一、整體方案設(shè)計(jì)、用途及主要設(shè)計(jì)參數(shù) 本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品名稱(chēng)是3噸調(diào)度絞車(chē)，調(diào)度絞車(chē)是一種小型絞車(chē)，通過(guò)緾繞在滾筒上的鋼絲繩牽引車(chē)輛在軌道上運(yùn)行，屬于有極繩運(yùn)輸絞車(chē)。調(diào)度絞車(chē)適用于煤礦井下或地面裝載站調(diào)度編組礦車(chē)，在中間巷道中拖運(yùn)礦車(chē)，亦可在其它地方作輔助運(yùn)輸工具。 主要設(shè)計(jì)參數(shù)為： 牽引力 ≈30 繩速 ≈ 容繩 ≈500 m 該型絞車(chē)采用兩級(jí)內(nèi)嚙合傳動(dòng)和一級(jí)行星輪傳動(dòng)。Z1/Z2和Z3/Z4為兩級(jí)內(nèi)嚙合傳動(dòng)，ZZZ7組成行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。A1234567B 在電動(dòng)機(jī)軸頭上安裝著加長(zhǎng)套的齒輪Z1，通過(guò)內(nèi)齒輪Z齒輪Z3和內(nèi)齒輪Z4，把運(yùn)動(dòng)傳到齒輪Z5上，齒輪Z5是行星輪系的中央輪（或稱(chēng)太陽(yáng)輪），再帶動(dòng)兩個(gè)行星齒輪Z6和大內(nèi)齒輪Z7。行星齒輪自由地裝在2根與帶動(dòng)固定連接的軸上，大內(nèi)齒輪Z7齒圈外部裝有工作閘，用于控制絞車(chē)滾筒運(yùn)轉(zhuǎn)。 若將大內(nèi)齒輪Z7上的工作閘閘住，而將滾筒上的制動(dòng)閘松開(kāi)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)由兩級(jí)內(nèi)嚙輪傳動(dòng)到齒輪ZZ6和Z7。但由于Z7已被閘住，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，所以齒輪Z6只能一方面繞自己的軸線自轉(zhuǎn)，同時(shí)還要繞齒輪Z5的軸線（滾筒中心線）公轉(zhuǎn)。從而帶動(dòng)與其相連的帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)Z6的運(yùn)行方式很類(lèi)似太陽(yáng)系中的行星（如地球）的運(yùn)動(dòng)方式，齒輪Z6又稱(chēng)行星齒輪，其傳動(dòng)方式稱(chēng)為行星傳動(dòng)。 反之，若將大內(nèi)齒輪Z7上的工作閘松開(kāi)，而將滾筒上的制動(dòng)閘閘住，因Z6與滾筒直接相連，只作自轉(zhuǎn)，沒(méi)有公轉(zhuǎn)，從Z1到Z7的傳動(dòng)系統(tǒng)變?yōu)槎ㄝS輪系，齒輪Z7做空轉(zhuǎn)。倒替松開(kāi)（或閘?。┕ぷ鏖l或制動(dòng)閘，即可使調(diào)度絞車(chē)在不停電動(dòng)機(jī)的情況下實(shí)現(xiàn)運(yùn)行和停車(chē)。當(dāng)需要作反向提升時(shí)，必須重新按動(dòng)啟動(dòng)按鈕，使電機(jī)反向運(yùn)轉(zhuǎn)。為了調(diào)節(jié)起升和下放速度或停止，兩剎車(chē)裝置可交替剎緊和松開(kāi)。 設(shè)計(jì)方案的改進(jìn)為了達(dá)到良好的均載效果，在設(shè)計(jì)的均載機(jī)構(gòu)中采取無(wú)多余約束的浮動(dòng)，既在行星輪中安裝一個(gè)球面調(diào)心軸承。高速級(jí)行星架無(wú)支承并與低速級(jí)太陽(yáng)輪固定聯(lián)接。此法的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)中無(wú)多余約束，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，浮動(dòng)效果好，沿齒長(zhǎng)方向的載荷分布均勻。由于行星輪內(nèi)只裝一個(gè)軸承，當(dāng)傳動(dòng)比較小時(shí)，軸承尺寸小，壽命較長(zhǎng)。設(shè)計(jì)中還采用了合理的變位齒輪，在漸開(kāi)線行星齒輪傳動(dòng)中，可以獲得如下的效果：獲得準(zhǔn)確的傳動(dòng)比，提高嚙合傳動(dòng)質(zhì)量和承載能力，在傳動(dòng)比得到保證的前提下得到理想的中心距，在保證裝配及同心等條件下，使齒數(shù)的選擇有較大的靈活性。二、 牽引鋼絲繩直徑及卷筒直徑的確定 鋼絲繩的選擇 根據(jù)GB/T8918－1996知，鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力，按下式確定：d = （21）式中d－鋼絲繩最小直徑 C－選擇系數(shù) ，取C = S－鋼絲繩最大靜拉力N則由公式（21）可得：d = 所以選擇鋼絲繩直徑d =初選鋼絲繩直徑 = 型號(hào)為：619（a）－－155：由鋼絲繩型號(hào)知：鋼絲繩公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為1550 所以最小鋼絲破斷拉力總和 整條鋼絲繩的破斷拉力為 （22） 式中：—拉力影響系數(shù)，取=安全系數(shù)所以=5故所選鋼絲繩滿(mǎn)足要求。 卷筒的名義直徑 （23）式中：—按鋼絲繩中心計(jì)算的卷筒最小直徑 d—鋼絲繩直徑 h—與機(jī)構(gòu)工作級(jí)別和鋼絲繩的結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，因?yàn)闄C(jī)構(gòu)的工作級(jí)別為M5級(jí)，所以取h =18 確定卷筒的寬度B初選每層纏繞圈數(shù)z=21B=式中：—鋼絲繩排列不均勻系數(shù) 初選鋼絲繩的纏繞層數(shù)為:n=13 驗(yàn)算卷筒容繩量L L = （24）= m式中：—鋼絲繩每層降低系數(shù)。取= 確定卷筒直徑鋼絲繩的最小纏繞直徑==351+= mm鋼絲繩的最大纏繞直徑=+d+2(n1)d （25）=351++2(131)= mm式中：—鋼絲繩每層降低系數(shù)。取=鋼絲繩在卷筒上的平均纏繞直徑：= （26）=（+）= 卷筒的結(jié)構(gòu)外徑：=+= 取= 卷筒厚度：對(duì)鑄鐵卷筒：厚度=+(610)=+9= mm三、 電機(jī)的選取：===式中：—卷筒上鋼絲繩纏繞效率，取=—攪油效率，取=—一級(jí)行星輪傳動(dòng)效率，各取=—七個(gè)滾動(dòng)軸承的效率，各取=——兩級(jí)內(nèi)齒傳動(dòng)效率，各取=v == m/s最大功率： =Fv = =36 kW電機(jī)軸上的功率：P =/=36/= kW根據(jù)以上計(jì)算，選取電機(jī)的參數(shù)如下：型號(hào)：Y250M4額定功率：55 KW滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速：1480 r/min效率：%====電機(jī)的實(shí)際輸出功率：P=== kW 所以該電機(jī)符合要求。四、總傳動(dòng)比的計(jì)算及傳動(dòng)比的分配：由上面的選型及計(jì)算可知：電機(jī)的轉(zhuǎn)速 =1480 r/min卷筒轉(zhuǎn)速 = r/min可得總傳動(dòng)比為= = = 傳動(dòng)比的分配按三級(jí)傳動(dòng)，因此應(yīng)進(jìn)行傳動(dòng)比分配，分配的原則為：1）使各級(jí)傳動(dòng)的承載能力大致相等，即齒面接觸強(qiáng)度大致相等；2）使減速機(jī)構(gòu)獲得最小的外形尺寸和重量；3）使各級(jí)傳動(dòng)的大齒輪浸油深度大致相等。為此，一般取 q =式中：—使用系數(shù)。 中等沖擊， = =—行星輪間載荷分配系數(shù)，行星架浮動(dòng)，6級(jí)精度，取 =—行星輪間載荷分配系數(shù)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)，8級(jí)精度，取 =—綜合系數(shù)。=3，高精度，硬齒面，取 = =角標(biāo)2表示第一級(jí)和第二級(jí)傳動(dòng)。 = =2查表定 = = = 則：q = = =計(jì)算 = ≈2以此值和傳動(dòng)比得 = 可知： =i/=則= ==五、 兩級(jí)內(nèi)齒圈傳動(dòng)設(shè)計(jì)內(nèi)齒圈的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為HBS 262～293試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限=650 =220 齒輪的加工為插齒，精度為7級(jí)。由于屬于低速傳動(dòng)，采用齒形角=，直齒輪傳動(dòng)，精度為6級(jí)，為提高承載能力，兩級(jí)均采用直齒輪傳動(dòng)。= 第一級(jí)傳動(dòng)齒輪模數(shù)m模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定 式中 ——綜合系數(shù)，齒輪為7級(jí)精度等級(jí)沖擊取=~，8級(jí)精度等級(jí)中等沖擊取=~，沖擊較大、不變位時(shí)取較大值。 ——小齒輪的齒形系數(shù) ——小齒輪的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ——額定功率， ——小齒輪轉(zhuǎn)數(shù)（一般為第一級(jí)即電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）， ——實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，按MQ級(jí)中等質(zhì)量要求選取 ——齒寬系數(shù)，齒寬b與小齒輪分度圓直徑的比值。則 取圓整 =4 內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算分度圓的壓力角： 齒頂高系數(shù)：縱向間隙系數(shù) 模數(shù)的選取 =4 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算小輪分度圓直徑，由下邊公式 齒寬系數(shù) 查表，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置=小輪齒數(shù) 取=27大輪齒數(shù) ===齒數(shù)比 ==75/27傳動(dòng)比誤差 =小輪轉(zhuǎn)矩 ===354899載荷系數(shù) ——使用系數(shù)，查表取=1——?jiǎng)虞d系數(shù)，查表取=——齒間載荷系數(shù)，——齒間載荷分布系數(shù)，載荷系數(shù) ==材料彈性系數(shù) 查表取=節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖取 =重合度系數(shù) ，則= = = 齒輪模數(shù) ==，取圓整 =5 小輪分度圓直徑 ==527=135 圓周速度 =取= 標(biāo)準(zhǔn)中心距 ==5（27+75）/2=255 齒寬 ===108 大齒輪齒寬 小齒輪齒寬 = +（510）=115 分度圓直徑 ==75 5=375 基圓直徑 ==375=352 齒頂圓直徑 =式中 =當(dāng) =1，=時(shí) ===1 ==375215+1=366 齒根圓直徑 =375+2（1+）5= 全齒高 =（ 366）= 中心距 =（7527）5=120 Ⅰ）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算接觸應(yīng)力由公式（515）得齒面接觸應(yīng)力的基本值 = =1 = 式中：—端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 = N b—工作齒寬， 取b =108 —小齒輪分度圓直徑，取 =144u—齒數(shù)比，u =/ =75/27 =—節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，取 = =0，查圖610，取 =—彈性系數(shù)，查表取 =—重合度系數(shù)，查圖取 =—螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1，由公式（514）得接觸應(yīng)力 = = = 式中 —使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 = —?jiǎng)虞d系數(shù)，6級(jí)精度，查表 取 = —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取 = —計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)，取 =1 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù),查表取 = —計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值，許用接觸應(yīng)力 = 式中：—試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 —計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 = —計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =—潤(rùn)滑油系數(shù)，取 =—工作硬化系數(shù)， =—速度系數(shù)，取 =—粗糙度系數(shù)，取 =—尺寸系數(shù)，取 =1則 = = 故 接觸強(qiáng)度通過(guò)。Ⅱ）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，計(jì)算齒根應(yīng)力 式中：= —端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 = Nb—工作齒寬， 取b =108 —法向模數(shù)，取=5= =載荷系數(shù) ==式中： —使用系數(shù)。取=1 —?jiǎng)虞d系數(shù)。取= —齒間載荷系數(shù)，取= —齒間載荷分布系數(shù)，取=彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù) 式中： —齒形系數(shù)。取= —應(yīng)力修正系數(shù)。取= —重合度系數(shù)。= —螺旋角系數(shù)。= 則： 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 式中：—彎曲疲勞極限。由于材料為40Cr，故取=350—最小安全系數(shù)。取=式中：—應(yīng)力修正系數(shù)。取=—壽命系數(shù)，取=—圓角敏感系數(shù)，取=—表面狀況系數(shù)。取== —尺寸系數(shù)。由，則=則： 故內(nèi)嚙合齒輪彎曲疲勞校核通過(guò)。 第二級(jí)傳動(dòng)齒輪模數(shù)m模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定 式中 ——綜合系數(shù)，齒輪為7級(jí)精度等級(jí)沖擊取=~，8級(jí)精度等級(jí)中等沖擊取=~，沖擊較大、不變位時(shí)取較大值。 ——小齒輪的齒形系數(shù) ——小齒輪的傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ——額定功率， ——小齒輪轉(zhuǎn)數(shù)（一般為第一級(jí)即電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）， ——實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，按MQ級(jí)中等質(zhì)量要求選取 ——齒寬系數(shù)，齒寬b與小齒輪分度圓直徑的比值。 則 取圓整 =4 內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算分度圓的壓力角： 齒頂高系數(shù)：縱向間隙系數(shù)模數(shù)的選取 =4 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算小輪分度圓直徑，由下邊公式 齒寬系數(shù) 查表，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置=小輪齒數(shù) 取=27大輪齒數(shù) ===齒數(shù)比 ==75/27傳動(dòng)比誤差 =小輪轉(zhuǎn)矩 ===347801載荷系數(shù) ——使用系數(shù)，查表取=1——?jiǎng)虞d系數(shù)，查表取=——齒間載荷系數(shù)，——齒間載荷分布系數(shù)，載荷系數(shù) ==材料彈性系數(shù) 查表取=節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖取 =重合度系數(shù) ，則= = = 齒輪模數(shù) ==，取圓整 =4 小輪分度圓直徑 ==427=108 圓周速度 = 取= 標(biāo)準(zhǔn)中心距 ==5（27+75）/2=255 齒寬 ===