双速绞车设计本科毕业(论文)设计

1、中国矿业大学本科生毕业设计设计题目：双速绞车设计独创声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导老师的 指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。 尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何 其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。作者签名:二00年九月二十日毕业设计（论文）使用授权声明本人完全了解滨州学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文） 的规定。本人愿意按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版，同意学校保存学位论文的印刷本和电子版， 或采用影印

2、、数字化或其它复制 手段保存设计（论文）；同意学校在不以营利为目的的前提下，建立 目录检索与阅览服务系统，公布设计（论文）的部分或全部内容，允 许他人依法合理使用。（保密论文在解密后遵守此规定）作者签名:二00年九月二十日中国矿业大学毕业设计任务书学院 应用技术学院 专业年级 机自（二）10-1学生姓名任务下达日期：2012年2月20日毕业设计日期：2012 年3月5日至 2012年 6月 10日毕业设计题目：双速绞车设计毕业设计专题题目：毕业设计主要内容和要求：根据双速绞车的具体参数进行选型；对双速绞车的各个部件进行设计与校核;对双速绞车及其重点部件进行绘图。院长签字:指导教师签字:中国矿业

3、大学毕业设计评阅教师评阅书成绩:评阅教师签字:年月日中国矿业大学毕业设计指导教师评阅书成绩:指导教师签字:年月日指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合 运用所学知识解决实际问题的能力； 工作量的大小；取得的主要成果及创新 点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩 等）：评阅教师评语（选题的意义；基础理论及基本技能的掌握；综合 运用所学知识解决实际问题的能力；工作量的大小；取

4、得的主要成果及创新点；写作的规范程度；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩 等）：中国矿业大学毕业设计答辩及综合成绩答辩情况提出问题回 答 冋题正确基本 正确有一 般性 错误有原 则性 错误没有答辩委员会评语及建议成绩： 答辩委员会主任签字：年月日学院领导小组综合评定成绩：学院领导小组负责人：年月日摘要双速多用绞车是矿山辅助运输设备的一种， 利用钢丝绳循环往复工作， 实现 井下工作设备的运输功能。 为了进一步做好绞车的改进工作， 本文设计了一种新 型的辅助运输设备：JSDB-25型双速多用绞车。JSDB-25型双速多用绞车主要有电动机、联轴器、变速器、卷筒、底座等组 成，整个系统方便灵活

5、，外形尺寸小，使用方便，价格较低等优点受到越来越多 矿井的欢迎。 其创新点在于将沿用多年的纵向排布结构改为横向对称结构， 这对 于工作空间限制极大的矿井生产带来了方便， 给工人操作和运输提供了便利。 同 时安装绞车底座呈雪橇状，在生产现场自移平稳方便，而且绞车重心低，底座刚 性好。文中首先对绞车运输的现状及其在国内外的发展情况和运输过程中的传动 系统图进行了简要说明； 其次详细地说明了该绞车的结构特点和减速器传动结构 的原理，并对该绞车减速器和滚筒装置中各部件进行设计、计算和校核， 经校核 计算得出各部件强度均满足要求等。 再次文中对低速级制动和高速级制动进行了 选型和设计和计算。最后设计了绞

6、车的电气控制部分并进行了详细的分析。关键词：双速多用绞车； 矿山辅助运输； 滚筒； 电气控制系统 ABSTRACTTwo-speed multi purpose winch is one of the mine auxiliary transport equipment, which use cycle movement of the rope to achieve the transportion functions ofunderground equipment. To further improve winch improvements, the paper aims to design

7、 a new type of large tonnage auxiliary transport equipment : JSDB-25 type two-speed multi purpose winch.JSDB-25 type two-speed multi purpose winch is mainly made up of motor, couple, gearbox and reel. The entire system is flexible , small , cheap and easy to use, which is winning a welcome of more a

8、nd more mines. Innovations can be easily found on it. For example, it mainly changes vertical arrangement symmetric structure which has been used for many years into a horizontal structure. This great work brings convenience both for the mine of constrained space and workersoperation. The installed

9、base of the winch was sled-like, which facilitate the smooth transfer. Whats more , the center of gravity is at a lower height and it has good rigid base.Firstly the paper tell briefly both the present condition of the winch and its development both at home and abroad. Then ,it simply describes the

10、drive system diagram in the processes of transport; Scendly, the paper explains the structure characteristics of the winch and the principle of the structures spreading of the decelerating machine in detail. It also designs calculates and schools each parts of the decelerating machine and rollers of

11、 the winch equip. Each part of strength all satisfy request by schooling and calculating etc. Thirdly, The paper design and calculate the low level brake and high level brake. At last , the paper design and explain the electrical control system of the winch and analysis it in details.Keywords：Two-sp

12、eed multi purpose winch; new; the mineral mountain assistance transportment; drum; Electrical control system目录绪论 1 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 双速绞车简介 1.绞车概述 1.绞车功能与结构 1.绞车分类 2.绞车应用 3. HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 双速绞车的现状 3.总体设计 5 HYPERLINK l bookmark16 o Curr

13、ent Document 设计总则 5. HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 2.2已知条件 5. HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 传动系统的确定 5. HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 计算传动效率 6. HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 电机的选择、传动系统的确定及传动比 6.选择电机型号 6.各级传动比分配及总传动比 7. HYPERLINK l bookmark26 o Current D

14、ocument 牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定及速度 8.钢丝绳的选择 8.滚筒参数的确定 8.确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率 9.计算钢丝绳速度 1.0. HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 各轴转速、功率的计算 1.1 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数 1. 1 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 齿轮传动的设计计算 1.2. HYPERLINK l bookmark36 o Current

15、Document 弧齿锥齿轮传动设计 1.2.初步设计 1.2.几何尺寸计算 1.3.按格里森法校核弧齿锥齿轮强度 1.4 HYPERLINK l bookmark38 o Current Document 第二级传动设计及校核 1.6初步设计 1.6.强度校核计算 1.7. HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 第三级传动设计及校核 1.8初步设计 1.8.强度校核计算 1.9. HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 第四级传动设计及校核 2.0初步设计 2.0.强度校核计算 2.1. HYPERLI

16、NK l bookmark44 o Current Document 第五级传动设计及校核 2.2初步设计 2.2.强度校核计算 2.4. HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 第五级后级传动设计及校核 2.4初步设计 2.4.强度校核计算 2.4.4 轴的设计计算 2.6. TOC o 1-5 h z 锥齿轮轴的设计计算与强度校核 2.6轴的初步计算 2.6.轴的疲劳强度校核 2.6.锥齿轮轴上键的强度验算 3.0锥齿轮轴上轴承的寿命验算 3.0 HYPERLINK l bookmark88 o Current Document 二轴的设计计算与

17、强度验算 3.0轴的初步计算 3.0.轴的疲劳强度校核 3.1.二轴上键的强度验算 3.5.二轴轴承的寿命验算 3.6.三轴的设计计算与强度验算 3.7轴的初步计算 3.7.轴的疲劳强度校核 3.7.三轴上键的强度验算 4.1.三轴轴承的寿命验算 4.1.卷筒轴的设计 4.2.先对卷筒轴进行受力分析 4.2对卷筒轴进行受力分析 4.4轴的直径的初步确定 4.5.轴的疲劳强度校核 4.5.卷筒轴上轴承的寿命验算 4.7卷筒轴上卷筒与大齿圈联接螺栓的强度验算 4. 7 HYPERLINK l bookmark118 o Current Document 5 制动器的选型及设计 4.9. HYPER

18、LINK l bookmark120 o Current Document 制动器的形式和常用安全装置 4.9常用绞车制动闸的形式 4.9绞车上应有的安全装置 4.9双速绞车制动器的作用 4.9 HYPERLINK l bookmark122 o Current Document 制动器的选用和设计 4.9.制动器的确定 4.9.高速级制动设计 4.9.低速级制动设计 5.1.制动器调整 5.2.制动器的使用和维修 5.2. HYPERLINK l bookmark124 o Current Document 6 电气控制系统的设计 5.3. HYPERLINK l bookmark126 o

19、 Current Document 控制电路设计的目的与要求 5.3 HYPERLINK l bookmark128 o Current Document 控制电路选择 5.3. HYPERLINK l bookmark130 o Current Document 继电控制电路 5.4.继电器原理与作用 5.4.控制电路电气元件 5.5.控制电路线路 5.6. HYPERLINK l bookmark132 o Current Document 电路保护控制原理 5.6.结 论 5.8.翻译部分 5.9.英文原文 5.9.中文译文 6.2.参考文献 6.7.6.8.致谢中国矿业大学2012届本

20、科毕业设计第 页1绪论1.1双速绞车简介1.1.1绞车概述在人类历史上，绞盘（windlass）是第一种用于拖曳提升重物的机器，它可使一个人搬 运远重于自己许多倍的重物。绞盘采用一种轴和轮的形式，由用垂直框架支撑的滚筒组 成，人通过用手摇动曲柄，使绞盘滚筒绕水平轴转动（见图1-1）。中国人在公元前二千年就设计出用曲拐手柄转动的砂轮。图1-1绞盘简图今天被广泛应用的绞车（或称卷扬机）是绞盘的另一种形式，它泛指具有一个或儿个 上面卷绕有绳索或钢丝绳的圆筒，用来提升或拖曳重载荷的动力机械。图1-1所示为一种 简易的手动提升绞车；该绞车用手驱动，靠齿轮传动的速比增扭，配有防止卷筒反转的 棘轮机构和制动

21、用的带闸。1.1.2绞车功能与结构绞车设计采用滚筒盘绞或夹钳拉拔缆绳方式来水平或垂直拖曳、提升、下放负载， 绞车一般包括驱动部分、工作装置、辅助装置等几部分。1、驱动部分：用于驱动绞车工作装置盘绞、释放缆绳， 包含动力及传动装置与控制 装置。绞车可以采用多种驱动方式，包括电动机、蒸汽机、柴油发动机、汽油发动机、 液压马达、气动马达等。无论采用何种驱动方式，在绞车的驱动部分设计中都应包含以 下设计准则：无级均匀变速，调速范围宽广；在有负载情况下，良好的启动特性和低速特性，总效率高；双向旋转，并且容易改变旋转方向；维护保养相对容易，对周围工作环境不敏感；制动系统工作可靠；设计紧凑，结构简单，安装布

22、置容易，重量轻；在有负载情况下，能长时间安全带载静止而不至于损坏驱动系统。对于小型绞车，为了保证结构紧凑，绞车驱动部分一般与绞车工作装置联接在一起， 直接驱动工作装置；对于大型绞车或应用现场空间相对狭小的绞车，绞车驱动部分与绞 车工作装置可以设计成独立放置，两者间通过液压管线、气动管线或电缆管线相联系， 绞车的布置和操纵均很方便。2、工作装置：在驱动部分作用下，通过滚筒回转或夹钳直线拉拔等方式拖曳或释放 缆绳以完成对负载的收放控制，并含有对缆绳的容绳和排缆装置。3、辅助装置：辅助工作装置完成拖曳作业，包含滑轮组、导向装置以及速度测量、长度距离测量、张力测量等装置部分；绞车可以使用钢丝绳、尼龙缆

23、绳等多种材质缆绳。1.1.3绞车分类绞车可以采用多种分类方法：按绞车驱动方一式分类，绞车可以分为机械式驱动绞车、电机驱动绞车、气动绞车、 液压绞车等几大类。1）机械式驱动绞车驱动部件间的固定几何位置关系决定着系统的设计布局，布局的变化少；传动系体积尺寸大，总重量重；安装布置复杂，经常需要精密加工的平面和精密的部件定位；难以实现大范围的无级变速；原动机的位置是不可变的；在有负载的情况下，难以取得平稳的反转；通过采用液力偶合器，可以在堵转工况下产生最大扭矩。2）电机驱动绞车在小型和低端绞车产品上采用常规定速电机驱动方法，能实现单速（或双速）和双向旋转功能，系统简单，但不能低速启动和平滑变速；采用可

24、控硅整流（SCR）直流调速方式实现无级变速，发展历史悠久，可在低速段 提供短时的额定扭矩（或堵转扭矩）。但是，若无独立冷却系统和专用设计，直流调速力 一式不能长时间用于堵转工况；采用交流变频调速方式实现从零到最大速度的无级变速，可以在低速或堵转工况 下提供100%额定扭矩，调速平稳；设备复杂，维修、保养人员的技术水平要求较高。3）气动绞车需要配置压缩空气站；气动系统工作压力较低，气动马达外形尺寸较大，气动系统总体重量较重；对环境条件敏感一在周围环境温度低的地方，可能有潮气凝结在气动管路和部件 里；噪音大一需要噪音消音器。4）液压绞车双向实现从零到最人速度的无级变速控制，易于换向；用高压溢流阀或

25、压力补偿器双向限制有效力矩；输出速度范围大，负载的低速控制好，可以带载良好启动；系统允许长时间支持负载，双向可以限制不同力矩；设计紧凑，布置方便，动力传递系统总重量轻；易于实现恒速、恒张力控制。按绞车应用领域和使用工况分类，绞车分为矿用绞车、建工卷扬机、船用绞车、工 程机械绞车以及特殊用途用绞车等等。按绞车作业形式分类，绞车一般分为滚筒卷扬绞车和线型绞车两大类。滚筒卷扬绞 车采用驱动滚筒旋转方式收放缆绳和拖曳负载，并在滚筒上直接容绳；线型绞车采用夹 钳直线拉拔缆绳方式拖曳负载，并在独立配置的滚筒上卷扬容绳。图1-2为线型绞车示意 图。UNW 八A图1-2为线型绞车示意图1.1.4绞车应用绞车广

26、泛应用于工程机械、建筑机械、林业、渔业、矿山机械、船舶运输、海洋石 油等多领域，可配套多种类型主机设备。绞车具体配套的部分设备如下：1、汽车起重机一主吊、辅吊绞车2、塔式起重机一主、吊绞车3、驳船一定位绞车、拉索绞车4、钻探船一拔桩绞车5、挖泥船一悬挂和斗架绞车、抓斗绞车6、通用船舶一锚泊绞车、起重绞车、牵引绞车fi917、集装箱船一船尾恒张力装料绞车 &码头起重机一主起重卷扬机9、海洋石油铺管工作船一恒张力移船绞车、张紧器、A/R绞车、起重吊机的负 荷绞车等等10、运输一铁道车辆定位卷扬机、索道牵引绞车11、森林及木材加工机械 一重木起吊卷扬机、木材车、堆材机1.2双速绞车的现状我国综合机械

27、化采煤技术正在向高产量，大功率，重型化的趋势发展，但搬运设备 却没有得到相应的更新与开发。现在大型液压支架重量已经达到30多吨，而液压支架等综采设备在采煤工作面的撤移与运输仍使用回柱绞车等老式设备，其牵引力小，容绳量 小，钢丝绳细，不适应综采工作面的工况要求。当前双速绞车存在的主要问题：1、蜗轮副传动是回柱绞车的薄弱环节煤矿绞车JH2-5、JH-8、JHC-14、JH2-14、JM-14都采用蜗轮副传动，皆因蜗轮副传 动比大，但蜗轮副传动效率很低， 一般只有0.40.5,绞车的总传动比更低，工作时过高 的温升，井下多尘的工作环境，使蜗轮副磨损加快，使用半年或更短时间，即需要检修 或更换，影响生

28、产，因而取消蜗轮副从经济效益方面来说使必要的。本设计采用的锥齿 轮、行星传动，提高了传动效率，也在一定程度上提高了绞车的寿命，从经济方面看也 是有意义的。2、牵引速度，回绳速度慢随着支护的发展，使用金属摩擦支柱，单体液压支柱后，回柱之前可以部分或全部 卸载，回柱只是把他们拉倒或拖进工作面再用，同时，由于搬运设备的需要，很有必要 将牵引速度从目前的57m/min左右加以提高。同时，为了提高工作效率，还应设置快速 回绳机构。本设计的快速回绳速度达到了每分钟 5090米，节约了时间，提高了工作效 率，也是可行且有实际意义的。3、牵引力小现在煤矿由于综采机械的大量使用，在工作面搬迁时需要搬运某些大型设

29、备，如液 压支架等，而现在使用的绞车牵引力都有些小，因而将牵引力提高到32吨是有意义的。4、容绳量小当前的综采工作面长度有逐渐加长的趋势，而现行的绞车容绳量一般都太小，应将 容绳量达到200m以上。本设计的容绳量达到了 260米。5、设计寿命短回柱绞车大多采用1460小时的设计寿命，这是因为回柱时间短，但由于小绞车已不 止用于回柱，还在建筑，铁路等各行业，而且就煤矿的使用来看，也有必要提高设计寿 命，增加绞车的平均无故障时间，保证生产的正常进行，经多方比较，决定采用5000小时的设计寿命。2总体设计2.1设计总则1）煤矿生产，安全第一。2）面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求。3）既考虑

30、到运搬为主要用途，又考虑到运搬、调度、回柱等一般用途。4）贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定。5）技术比较先进，并要求多用途。2.2已知条件1、设计寿命：t=5000h2、最大牵引力：T = 390KN3、牵引速度：慢速7-10mmin快速 40 60m ./min4、容绳量：L=500m2.3传动系统的确定JSDB25型双速多用绞车传动简图如图 2-1图2-1 JSDB 25型双速多用绞车传动简图其传动路线:低速级:电动机一弹性联轴器一主轴I送一主轴轴川高速级：77Z电动机一弹性联轴器一主轴I 一二一主轴U一轴川一-丄-卷筒。乙乙乙。由次可见齿轮10、11实际是变速以后的输出，所以本论文

31、主要研究齿轮1和2,3和4,5和6,7和8这四级齿轮。因为系统在快慢速传动时额定功率一定，在设计慢速传动中，慢速传动中的第四级已成为快速中的第二级，因此只要能满足慢速传动的要求就必定能够满足快速的要求。因此减速器设计只考虑一个四级减速的慢速传动的情况。2.4计算传动效率各传动的效率：根据机械设计手册查得：齿轮联轴器1= 0.995 (1)滚动轴承效率 2 =0.99 (7对)锥齿轮效率 3 = 0.98 (1) 闭式圆柱齿轮效率4 =0.980 (3) 开式圆柱齿轮效率5 =0.970 (2) 卷筒钢丝绳缠绕效率6 =0.960搅油效率n7 =0.990(2)计算传动总效率732总=1 2 ,

32、3 5 * 7732=0.995 0.9907 0.980 0.9803 0.97020.960 0.990=0.7652.5电机的选择、传动系统的确定及传动比2.5.1选择电机型号(1)卷筒轴转速：njvminmin7-0.577二 3.9rpm计算卷筒上的功率:N j - T1max v1min60-390 7/60 = 45.5KW(3)计算电机轴上的功率：Nj二Nj/总二45.5/0.765 = 59.48KW由于电机为短时工作，可以充分利用电机的过载能力，以减少电机的容量，降低机 器的成本和尺寸。电机型号：YBK280M-6功率：55kw效率：92.8%转速：990 r . / mi

33、n重量：600kg最大扭矩 额定扭矩 堵转扭矩 额定扭矩91*1329堵转电流 额定电流电机外形尺寸（长 疋宽X：高）：1010疋610汇830 mm电机中心高H :H = 280mm电机轴直径长度：65 140 mm过载系数:一 Nj 59.48、1.09：. 2.0 = Ne55合适。注：由于电机为短时工作，可以充分利用它的过载能力，以减少电机的容量，降低 机器的成本和尺寸。因此选择 YBK280M-6型电机即可。2.5.2各级传动比分配及总传动比（1）慢速时滚筒转速兀汇 545/min詈”.88（2）快速时滚筒转速沁=皿迴8/兀汉 545Z minn电型=36.826.88传动比分配如下

34、237Z11091319%_ 65531= 3.7= 3.13= 2.1i3hh/858=2.6422大70=3.9己1018379165=XXX102931375870X：X：=102218i 5 =：I总137.931总258 70 =250.5022 18|4 二2.6牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定及速度261钢丝绳的选择根据GB201182006,初选直经为.一 32选择：绳6 1 9股(1 6 - 12)钢丝绳公称抗拉强度为1870N/mm2钢丝绳最小破断拉力为t=682000N钢丝绳破断拉力总和为 t = t x1.214 = 827948N整条钢丝绳破断拉力总和：S=K t

35、=0.85 687000=703756N式中 K钢丝绳捻制折减系数，取 K = 0.85nr 二 Tmax703756390000=1.8 _1.3 - nr 12.6.2滚筒参数的确定（1）根据 JB1409-74 规定：一般取 D0/d=16L20D。二 16L 20 d =16 L2032 =512 L 640mm取D0=545mmDo _ 545d 一 32= 17.03式中 Do 卷筒最小外经，mmd钢绳直经，mm(2)确定滚筒宽度B 初选每层缠绕圈数Z = 22则：B= Zd =741mmk10.95式中 k1 钢丝绳排列不均匀系数。取取 B=770初定钢丝绳缠绕层数n= 10 验

36、算滚筒容绳量LL = mZD0+d +(n 1叫=3.14 10 22 545 32 (10-1) 32 0.9=577.64 578 500m式中k2钢丝绳每层厚度降低系数，取电=0.90。所以，满足容绳量要求。所以取n =10,Z =22确定滚筒各直径：钢丝绳在卷筒上的最小缠饶直经：Dmin = D0 d = 545 32 = 577mm钢丝绳在卷筒上的最大缠饶直经：Dmax = Dg d 2 n -1 d k?= 545322 101320.91 095. 4mm钢丝绳在卷筒上的平均缠饶直经：1Dcp 577 1095.4 = 836.2mm卷筒的结构外经：Dw =Dmax 2 d 3=

37、1095.42 32 1.5 =1191.4mm取 Dw = 1200mm263确定钢丝绳在卷筒上的拉力及卷筒上的功率(1)卷筒上的拉力慢速：根据等功率原则，最外层上的拉力：Tmin 订叭乂血=390 吐 205.32KNV1max13.60Tcp =仃伽山 +T1max ”2=(390 + 205.32)/2 = 297.66KN高速T2max 二 Tmax=390 上1659.05KNV2min47.29T2min 二 Emaxv2max=59.05 7 =31.11KN89.77T2cp 二 OminT2max/2 = 59.05 31.11 /2 =45.08KN264计算钢丝绳速度（

38、1）慢速1）最小速度n电_3VminD min 10i总1990:577 10 250.50= 7.16m/min2）最大速度 TOC o 1-5 h z I电_3v电-D 10maxmaxI总19901095.4 10250.50= 13.60m/min3）平均速度V1cp = VminVmax /2 = 7Y6 13.60 /2= 10.38 m/min（2）快速1）最小速度r电3v电二 D 102minminI总2990577 10 =47.29 m/min37.932）最大速度n申_3V2max二 Dmax 10总2990q.14 1095.4 10 37.93= 89.77 m/mi

39、n3）平均速度V3cp = V2minV2max / 2 二 47.29 89.77 / 2=68.53 m/min2.7各轴转速、功率的计算轴I: nz990r / minNj 59.48 0.995 = 5 9.18KWTI9550 pi / n 9550 59.18 990 = 570.90 KNnn二 5 /h = 990-：-3.7 二 267.56 r/min二 p：23 = 59.18 0.99 0.98 二 57.42KW二 9550 pn / nn = 9550 57.42,267.56 二 2049.49 KN 轴m：(慢速)Tnnm = nn /i2i3i4 = 267.

40、56 3.13 2. 1 2.64 = 15.41 r/minpn24 =57.42 0.99 0.98 二 54.6KWTm = 9550 pm / nm = 9550 54.615.41 = 33837.12 KN轴川：(快速)nm =nn /i4 = 267.56+2.64 = 101.34 r/minPm =pn 4 =101.34 汉 0.98 = 99.31KWTm =9550 pm / nm = 9550 99.31 “101.34 = 9358.70 KN2.8验算电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数(1)电机在闷车时，钢丝绳的拉力因慢速时钢丝绳的拉力较快速时大，故仅需要慢速时的

41、安全系数10 102 肌 总 10 102 2.0 55 0.765vmin / 607.16/60= 719270N1 01 0 2 Ne 总Tm i n_vm a/ 6 01 01 0 22 . 0550.76 513.60/60= 378 67 5 NTcp - Tm a x T m i/n 2 _(719270378675)/2= 548 972.5 N(2)电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数=1.31 nrP 1.3548972.5Spnr厂T1max故钢丝绳选择合适3齿轮传动的设计计算3.1弧齿锥齿轮传动设计弧齿锥齿轮是具有曲线倾斜齿的锥齿轮，其轮齿接触是从一端到另一端逐渐开始而

42、且连续平稳地进行。因而比直齿锥齿轮和零度齿锥齿轮传递运动平稳，在高速时能特别 明显地减少噪声和震动。3.1.1初步设计（1）选择齿轮材料：小锥齿轮轴选用：40Cr ,表面淬火HRC4855; 大锥齿轮选用：40Cr，表面淬火HRC4855（2）按齿面接触疲劳强度设计计算：小轮分度圆直径：dj = eZbZ选取小轮齿数乙=10则大轮齿数 Z2 =iZ1 =3.7 10 =37e锥齿轮类型几何系数 查表机械设计手册得e=950Zb 变位后强度影响系数查机械设计手册 得 Zb = 1 （选择零传动，XX2 = 0） Z 齿宽比系数查机械设计手册得Z = 1.683T1 小齿轮转矩（N.M）T1=57

43、0.90N.MKa 使用系数查机械设计手册得Ka = 1Kh :齿向载荷分布系数 小轮悬臂，大轮跨装Kh1.3-Hlim试验齿轮接触疲劳极限 查表机械设计手册得-Hlim = 1500MPA由以上可得：（570.90勺.3 、 d1 =950 1 1.68332 - 96mm3.7 15002齿轮模数m = 4 /乙=100/10=10变位系数的确定：x高变位系数 Xt切向变位系数查表 14-3-7 选取 冷=0.15Xt -0.15x, =0.39(1 -1/ u2) =0.39(1 -1/ 3.72) =0.35卷 一 -X 一 -0.35齿宽中点螺旋角(等顶隙收缩齿)：=35轴交角：為=

44、903.1.2几何尺寸计算小轮分锥角：mx / si nE、4 /sin9、彳c7 = arcta n() = arcta n() =15.12z2/ Z1 cos37/10 cos90大轮分锥角：?2 - I=90，-15.12 =74.88分度圆直径：小轮： 4 = m Zi =10 10= 100mm大轮：d2 二 mZ2 =10 37 = 370mm锥矩 R： R 7 /2sin赳 /2sin ：讥=100/2sin15.12 ； =191.68 mm 齿宽b:取b=0.3R和b=10m中小者b = GrR = 0 . 3 1 9 1 =6 8 mmb =1 0 1 0 1 mm故 b

45、 = 57.5mm齿顶高 ha :小轮ha1 = ha m-ha2 =17-4.88 =12.12 mm0 . 3Z91 cqs , 大轮ha2 二 m(0.4 6-)4mm8Z2 c o s1(ha 二 0.85 c = 0.1 8 8 齿高 h : h=(2ha c)m=(2 0.85 0.188) 10 =18.88mm 齿根高 hf :小轮：hf1 =h ha1 =18.88 12.12 =6.76 mm大轮：hf2 二 h-ha2 = 18.88-4.88 = 14 mm齿顶圆直径da :小轮da1 =d1 2ha1C0S、1 =100 2 12.12cos15.12 =123.4

46、mm大轮da2 二 d2 2ha2cos、2 =370 2 4,88cos 74.88 = 372.5 mm齿根角二f :小轮 r 二 arctan(hf1 / R)二 arctan(4.88/191.68) = 2.02；大轮df2 二 arctan(hf2 / R)二 arctan(12.12/191.68) = 4.18齿顶角-a :小轮 鮎-vf 2 =2.02大轮爲2 f1 =4.18顶锥角二：小轮 a1 為=15.12；2.02 =17.14；大轮 、a2 二、2 爲2 =74.88；4.18 =79.06根锥角:-f :小轮们=15.12-2.02： =13.1大轮 十=、2 -

47、 卄2 =74.88 -4.18 =70.7弧齿厚s:小轮Xt1)= 10(1 2 .35tan202cos350.10) = 19.72mm大轮S2 =二 m-S| = 10沁理一19.72 = 11.69 mm3.1.3按格里森法校核弧齿锥齿轮强度（1）弯曲强度校核公式：Sf启 SFlim （式 2.45）F 0（参考现代机械传动手册）-F 二 KaKvKf匸）（式2.4 一3）bmtJ式中：Ft 齿轮大端切向力Ft =2000=2000 570.9/100 R1418N二Flim弯曲疲劳极限查机械设计手册得二f lim = 206.89 MPaYx尺寸系数Yx =（25.4/10）-0.

48、25=0.792Y nt寿命系数由机械设计手册得：Ynt二1J弯曲几何系数根据二乙、Z2查机械设计手册得J1 =0.240 J2 =0.238-F齿根应力由于两齿轮得弯曲几何系数相近，两齿轮的齿根应力也相近可取;h：；F2，贝= 1.25 1.3 10.71(11418100 10 0.24=54.88MPa计算弯曲强度安全系数S _ 二 FlimYNT _ 206.89 1F cfY 一 54.88 1式中Y寸温度系数，取丫二=1SFim 弯曲强度最小安全系数 查机械设计手册得SFlim二2所以SF- SF lim即 齿轮弯曲疲劳强度校核通过。(2)按接触强度校核公式Ka Kv KhZx Z

49、r3000T| maxbd121H lim Z nt ZwoSHSH limaHZ9式中：I齿面接触疲劳强度几何系数 查图机械设计手册得I =0.121Ze 弹性系数查表机械设计手册得Ze=189.81, MPaZx尺寸系数Zx = 1ZR表面状态系数Zr = 1.0Zw 工作硬化系数Zw = 1Z二一一温度系数Z尸1Sh lim 接触强度最小安全系数查表机械设计手册 Sh lim 1.0-H lim接触疲劳极限查表机械设计手册二H lim =1724 MPa则 s =1898 1.25 1 1.3 1 13000 570.9=911.21MPa1002 0.121hZzw.1.89 SHmi

50、n二 hZ=911.21 1所以接触疲劳强度通过3.2第二级传动设计及校核3.2.1初步设计（1）选择齿轮材料：查表机械设计手册，小齿轮选用45 #表面淬火大齿轮选用45 #表面淬火（2）按齿根弯曲疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级：Vt = 0.02n23 P/n2 = 0.02 267.563 59.48/ 267.56 二 3.24m/s查机械设计手册得U公差组8级齿轮模数m由下式计算：m 3 2KT2 Yf5JZ：I.Cf 1齿宽系数Tfd :查机械设计手册取 =0.4小轮齿数Z3: 取Z3 =29则大轮齿数：Z4=iZ3=3.13 29 =90.77 整合为91齿数比：u=91/29

51、=3.14传定比误差：u = 3.143.13 / 3.13 =0.003%合适载荷系数 K: K = KaKvK :K.使用系数Ka：查机械设计手册得：Ka = 1 动载荷系数Kv :查机械设计手册得 KVt =1.18 齿向载荷分布系数K :查机械设计手册得K： = 1.22齿间载荷分布系数K-由机械设计手册及二0得；=；-1.88- 3.2 （丄 丄）cos 1Z1 Z2二 1.88- 3.2（1 L cos 0 1.42IL2991查机械设计手册并插值：K= 1.2则载荷系数得初值为：Kt =1.2況1.22汇11.18 = 1.72齿形系数丫已.：查机械设计手册得小轮 Yfm =2.

52、53大轮 菲：.2=2.20 应力修正系数Ys：.：查机械设计手册得：小轮 YS：1 =1.62大轮 Ys：2=1.78 重合度系数 Y； =0.25 0.75/ ；：. =0.25 0.75/1.60.70 许用弯曲应力由式丨FlimYNYx /Sf弯曲疲劳极限二Flim，查机械设计手册 得-F liml=650N/mm二 F lim2= 600N/mm应力循环次数8M =60njLh =60 267.56 1 5000 =0.8 10NN1 /0.8 108/3.13=2.6 107弯曲寿命系数Yn :查机械设计手册得：丫田=Yn1尺寸系数Yx :查机械设计手册：Yx = 1安全系数Sf

53、,查机械设计手册则 易1 】 = !Flim1YN1Yx /Sf =650H/1.3 =500MPa匕F2 卜 6阮兀2丫/S =600 1 1/1.3 =461.5MPa所以 Yf-.1Ys-.1M7f J -2.53 2.20/500 =11.1 10”Yf-.2丫8-2 /-F2 丨-1.62 1.78/461.5 = 6.24 10所以得m2 1.70 2049.49 1030.3 29211.1 10 0.70=5.98查表取m =8322强度校核计算校核公式 crH =ZeZhZe lcrH bd1 u式中：弹性系数Ze，查机械设计手册 得Ze = 1898、MPa节点区域系数Zh

54、，查机械设计手册（1=0,为=X2 =0 ）得Zh = 2.3重合度系数Z ；:查机械设计手册得Z ； = 0.90许用接触应力、二Hlim1 , - H lim 2，查机械设计手册得：2匚 h iim1 = 1700N/mm则 I-hJ-1700 1 1/1 =1700N/mm2t H J -1550 1 1/1 =1550N/mm2所以:二 600.9MPa :：:92.8 23226i=189.8 2.3 0.90 210 站3 1= 189.8 2.3 0.902 2.16 2.05 10691x72823.13 13.13= 188.34MPa :3.13所以：接触疲劳强度通过3.3

55、第三级传动设计及校核3.3.1初步设计选择齿轮材料：查机械设计手册得，小齿轮选用45 #表面淬火大齿轮选用45 #表面淬火按齿根弯曲疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级： Vt =0.02耳3 P / n0.02 85.483 58.29/85.48 =1.50m/s 式中 P3=P224 =58.29n3=n2/i2 =85.48 KW查机械设计手册得U公差组8级齿轮模数m由下式计算：齿宽系数：:查机械设计手册得取 = 0.4小轮齿数Z5 :取Z5 = 31则大轮齿数：Z6 =1Z5 =2.1 31=65.1整合为65齿数比：u=65/3仁2.097传定比误差：心二2.1 -2.097 / 2

56、.097 =0.001%合适载荷系数K:由机械设计手册得：K = KaKvK -K-使用系数Ka:查机械设计手册得：Ka = 1动载荷系数Kv :查机械设计手册得KVt =1.18齿向载荷分布系数K二查机械设计手册得K -1.22齿间载荷分布系数K-由机械设计手册及1=0得- . .名尸名僅1.88- 3.2 ( 一+ )cos PZ 1 Z 2 -=1.88- 3.2( ) cos 0： = 1.73IL3165查机械设计手册并插值：K = 1.2则载荷系数得初值为：Kt =1.1 1.18 1.22 1.2 =1.9齿形系数Yf_.:查机械设计手册得小轮訴?1 2.53大轮Yf =2.25

57、应力修正系数Ys：.：查机械设计手册得：小轮Ys：1 =1.63大轮Ys-2 =1.74重合度系数 Y ； = 0.25 0.75/ ； 一 二 0.250.75/1.67 二 0.70许用弯曲应力I由式I】 FlimYNYx /Sf弯曲疲劳极限匚Flim ,查机械设计手册得2匚f lim1 = 650N/mm-F lim2二 600N/mm应力循环次数由机械设计手册得N1 =60njLh =60 85.48 1 5000 =0.25 10887N2 訴 /u =0.25 10 /2.1 =1.2 10弯曲寿命系数Yn :查机械设计手册得：丫田=Yn1尺寸系数Yx :查机械设计手册：Yx =

58、1安全系数Sf ,查机械设计手册：Sf =1.3则F1 】 = !Flim1YN1Yx /Sf =650汉仆 1/1.3 =500MPatF Flim2YN2Yx2/SF =600 1 1/1.3 =461.5MPa所以 YFmYbm-FJ -2.53 1.63/500 = 8.25 10；YF：2YS：2-fJ -2.25 1.74/461.5 = 8.48 10；所以得m3 2 1.90 6512.27 103V0.4Q1210； 0.70 = 7.19加大20%查表取m=103.3.2强度校核计算校核公式b厂ZeZhZ名啟心兰&H bd1u式中：弹性系数Ze，查机械设计手册 得Ze =

59、189.8、一 MPa节点区域系数Zh，查机械设计手册（ =0,为=X2 =0 ）得Zh = 2.3 重合度系数Z ；:查机械设计手册 得Z ； = 0.90许用接触应力 匚Hlim1 , - Hlim2，查图8-69得：二 H lim 11700 N/mmc H lim 2 = 1550 N/mm接触强度寿命系数Zn，查机械设计手册得：Zn1二Zn2 =1硬化系数Zw，查机械设计手册及说明得：Zw = 1接触强度安全系数Sh ,查机械设计手册，按一般可靠度得：Sh = 1则 lHJ -1700 1 1/1 =1700N/mm2L-HJ -1550 1 1/1 =1550N/mm2所以:”jH

60、1 =189.8 2.3 0.124 3102加2停6.51畧三= 733.3MPa*1H2-189.8 2.3 0.902 2.16 6.51 106260 65022.1= 241.5MPa :H22.1所以：接触疲劳强度通过。3.4第四级传动设计及校核3.4.1初步设计选择齿轮材料：查机械设计手册得，小齿轮选用45 #表面淬火大齿轮选用45 #表面淬火按齿根弯曲疲劳强度设计计算： 确定齿轮精度等级：Vt =0.02n43 P/n；=0.02 40.713 56.55/40.71 =0.91m/s式中 p4 甘324=56.55n4=n3/i3=40.71KW查机械设计手册得公差组8级齿轮