【正文】 ??FE1=900MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ??FE2=900MPa ② 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=， KFN2=； 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 ③ 計(jì)算許用彎曲疲勞應(yīng)力： 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 1012）得 [σF]1 = KFN1σFE1S = = [σF]2 = KFN2σFE2S = = ④ 計(jì)算載荷系數(shù) K： K = KAKVKFα KFβ = 1 1 = ⑤ 查取齒形系數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105查得 YFs1 = ； YFa2 = ⑥ 查取應(yīng)力校正系數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105查得 YSa1 = ； YSa2 = ⑦ 計(jì)算大、小齒輪的 YFaYSa[σF]并加以比較 YFa1YSa1[σF]1 = = YFa1YSa1[σF]1 = 660 = 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 m ≥ √2 107 242 3 mm= mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而開式齒輪傳動(dòng)主要保證齒根抗折斷能力 ，可 取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) mm 并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=12 mm。 (4)幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑： d1 = z1m= 24 12 mm = 288 mm d2 = z2m = 60 12 mm = 720 mm 2）計(jì)算中心距： a = d1 +d22 = 288+ 7202 mm= 504 mm 3）計(jì)算齒輪寬度： 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 24 b = ?dd1 = 288 mm = 144 mm 取 B2=144 mm， B1=150 mm 低 速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 按圖 21（ 2）所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。絞車為一般機(jī)器，速度不高，故選用 7級(jí)精度（ GB 1009588）。由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表 101 選擇小齒輪材料為 20CrMnTi（滲碳）硬度為 5862HRC），大齒輪材料為 ZG40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 4855HRC。選小齒輪齒 齒 數(shù)在 z3=20，大齒輪齒數(shù) z4= 20=64。 （ 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即 d3t ≥ √KT3?d?u 177。1u ( ZE[σH])23 1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 試選載荷系數(shù) Kt=； ② 計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩： T1 = 105P3n3 = 105 N?mm = 107 N ?mm ③ 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表 107 選取齒寬系數(shù) Фd=； ④ 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表 106 查得材料彈性影響系數(shù) ZE=； ⑤ 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）圖 1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim3=1500MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度 σHlim4=1500MPa； ⑥ 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： N3 = 60N3jLH = 60 1 (12 300 15) = 107 N4 = 107 = 107 ⑦ 由 《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）圖 1019 取接觸疲勞壽命系 數(shù) KHN3=； KHN4=； ⑧ 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： 取安全系數(shù) S= 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）式（ 1012）得 [σH]3 = KHN3σHlim3S = = 1125MPa 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 25 [σH]4 = KHN4σHlim4S = = 2）計(jì)算 ① 試算小齒輪分度圓直徑 d3t，代入 [??H]中較小的值 d3t ≥ √KtT3?d?u+ 1u ( ZE[σH])23= √ 107 ?+ 1 (1125)23mm = mm ② 計(jì)算圓周速度 V： V = πd3tn360 1000 = π 1000 m s? = ③ 計(jì)算齒寬 b： b=?d ? d3t = mm= ④ 計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h： . 模數(shù) mt=d3t z3? = 20? mm= 齒高 h = = = bh = = ⑤ 計(jì)算載荷系數(shù)： 根據(jù) V= m/s,7級(jí)精度，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）圖 108查得動(dòng)載系數(shù) Kv=； 直齒輪， KHα = KFα = 1； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表 102查得使用系數(shù) KA=； 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）表 104查得 7 級(jí)精度、小齒輪懸臂布置時(shí)， KHβ=； 由 b h? = ? = ， KHβ= 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）圖 1013 的KFβ=； 故載荷系數(shù) K = KAKVKHα KHβ = 1 = ⑥ 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式 （ 1010a） 得 d3 = d3t√KKt3 = √3 = ⑦ 計(jì)算模數(shù) m 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 m = d3z3= = （ 3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》（第八版）式（ 105）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 m ≥ √2KT3?dz32(YFaYSa[σF])3 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 ① 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1020d 查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ??FE3=900MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ??FE4=900MPa； ② 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) KFN1=， KFN2=； ③ 計(jì)算許用彎曲疲勞應(yīng)力： 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》式（ 1012）得 [σF]3 = KFN3σFE3S = = [σF]4 = KFN4σFE4S = = ④ 計(jì)算載荷系數(shù) K： K = KAKVKFα KFβ = 1 = ⑤ 查取齒形系數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105查得 YFs3 = ； YFa4 = ⑥ 查取應(yīng)力校正系數(shù)： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 105查得 YSa4 = ； YSa4 = ⑦ 計(jì)算大、小齒輪的 YFaYSa[σF]并加以比較 YFa3YSa3[σF]3 = = YFa4YSa4[σF]4 = 660 = 2）設(shè)計(jì)計(jì)算 m ≥ √2 107 202 3 mm = mm 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算模數(shù) m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而開式齒輪傳動(dòng)主要保證齒根抗折斷能力，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù) mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=16 mm。 (4)幾何尺寸計(jì)算 1）計(jì)算分度圓直徑： d3 = z3m = 20 16 mm = 320 mm d4 = z4m = 64 16 mm = 1024 mm 2）計(jì)算中心距： a = d3 +d42 = 320 +10242 mm = 672 mm 3）計(jì)算齒輪寬度： b = ?dd3 = 320 mm = 160 mm 取 B4=160 mm， B3=170 mm 中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的 用途及 分類 軸是組成機(jī)器主要零件之一，一切作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件，都必須安裝在軸上才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的傳動(dòng)。因此，軸的主要作用是支承回轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。 按照承受載荷的不同，軸可分為轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動(dòng)軸三類。 工作中既承受扭矩又承受彎矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸，這類軸在各種機(jī)器中最常見；只承受彎矩而不承受扭矩的軸稱為心軸，心軸又可分為動(dòng)心軸和固定心軸兩種；只承受扭矩而不承受彎矩的軸稱為傳動(dòng)軸。 軸還可以按照軸線形狀的不同，分為曲軸和直軸兩大類。曲軸通過連桿可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)改變?yōu)橥鶑?fù)直線運(yùn)動(dòng)，或相反的運(yùn)動(dòng)變換。直軸根據(jù)外形的不同，可分為光軸 和階梯軸兩種。光軸形狀簡單，加工容易，應(yīng)力集中源少，但軸上的零件不易裝配及定位；階梯軸則正好與光軸相反，因此光軸主要用于心軸和傳動(dòng)軸，階梯軸則常用于轉(zhuǎn)軸。 7． 軸的設(shè)計(jì) （ 1）軸的材料選擇 選用 40Cr,調(diào)質(zhì)。 （ 2）初步確定軸的最小直徑 根據(jù)由《機(jī)械設(shè)計(jì)》第八版表 153,取 A=100,于是得 dmin = A0 √P3n33 = 112 √3= mm 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 （ 3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1)因軸主要受轉(zhuǎn)矩作用，軸的兩端既受轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，取該軸段軸徑 d1=d5=160mm。 因軸承只承受徑向力，故選用調(diào)心滾子軸承。由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)滾動(dòng)軸承》表 選取 22332 型軸承，尺寸 D=340mm， d=160mm， B=114mm。 2)取安裝大齒輪處的軸段軸徑 d2=170mm，已知齒輪輪轂的寬度為 210mm,此軸端應(yīng)略短與輪轂寬度 ,故取 L2=208mm。 3)齒輪右端采用軸肩進(jìn)行軸向定位 ,取 d3=190mm； 圖 71 軸的結(jié)構(gòu)與裝配 4)取安裝小齒輪處的軸段軸徑 d4=170mm，已知齒輪輪轂的寬度為 210mm,此軸端應(yīng)略短與輪轂寬度 ,故取 L4=208。 5)軸承由軸承座和端蓋定位，則取 L1=L5=146mm。 6)由滾筒裝置的尺寸，取大齒輪側(cè)面與滾筒外緣相距 20mm，則取 L3=640mm。 7)軸上零件的周向定位 大、小齒輪與軸軸向定位采用平鍵聯(lián)接，按 d2= d4= 170mm,由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三卷表 21 34查得大齒輪與軸的平鍵尺寸為 b h=40 22mm,鍵長為 250mm；小齒輪與軸的平鍵尺寸為 b h=40 22mm,鍵長為 200mm。鍵槽用槽銑刀加工 ,同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性 ,故選擇齒輪輪轂與軸配合為 H7/n6。齒輪與軸承直徑采用套筒定位。 8)確定軸上圓角和倒角尺寸 取軸端倒角為 4 45176。 ,各軸肩處圓角半徑見圖紙 。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 29 小結(jié) 慢速絞車 煤礦井下所使用的一種特制的防爆絞車，它可以緩慢但穩(wěn)定的完成復(fù)雜的卷揚(yáng)的任務(wù)，是當(dāng)代煤礦必不可少的機(jī)械裝備。煤礦開采仍在繼續(xù)，因此就需要對(duì)絞車進(jìn)行研究，以提高絞車的效率與可靠性，使井下工作的更安全。 鑒于時(shí)間和試驗(yàn)條件的限制，本論文在許多方面做得還不夠完善，由于時(shí)間倉促，本論文 中的 還存在以下問題有待解決：絞車底座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不太合理，有可能承受能力不足；軸的結(jié)構(gòu)安排可能不太合理。 對(duì)于慢速絞車設(shè)計(jì)的發(fā)展展望在安全、可靠的前提下應(yīng)盡量提高絞車的效率，煤礦開采量是很大的， 就算效率提高只有 1％ 。那帶來的經(jīng)濟(jì)效益也是非常可觀的；同時(shí) 提高效率就意味著減少浪費(fèi) ，走可持續(xù)發(fā)展的道路。此外，應(yīng)大力投入對(duì)絞車的安全檢測方面的研發(fā)，使絞車的工作狀態(tài)可以數(shù)字化、可視化，減少事故的發(fā)生。 通過這次 畢業(yè)設(shè)計(jì) ，我了解了 慢速 絞車 的用途及工作原理， 了解了 慢速絞車 的設(shè)計(jì)的一般 步驟，鍛煉了 產(chǎn)品 設(shè)計(jì)實(shí)踐能力，培養(yǎng)了自己獨(dú)立設(shè)計(jì)能力。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我專業(yè)知識(shí)和專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)際檢驗(yàn)和鞏固，同時(shí)也是 也為我即將工作打下基礎(chǔ)，減少工作的失誤。 但在收獲的同時(shí)也暴露了自己的缺點(diǎn)與不足，尤其對(duì)自己所學(xué)的知識(shí)的不熟練，自己知道的專業(yè)知識(shí)還十分淺薄，需要自己以后要不斷的學(xué)習(xí)。 安徽理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 參考文獻(xiàn) [1]Gilbert Art and Science of Iventing（ 2nd ed） .VNR Co， 1982. 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