1、ee毕 业 设 计 说 明 书题 目 电动式矿用调度绞车的设计 学生姓名 e 学号 ee 所 在 院 (系 ) 机 械 工 程 学 院 专业班级 ee 指导教师 ee 2009 年 5 月 22 日电动式矿用调度绞车的设计ee（ee）指导教师：ee【摘要】调度绞车是矿山生产系统中最常用的机电设备，主要用于煤矿井下和其他矿山在倾角度小于 30 度的巷道中拖运矿车及其它辅助搬运工作，也可用于回采工作面和掘进工作面装载站上调度编组矿车。在设计过程中根据绞车牵引力选择电动的型号以及钢丝绳的直径，选择后验证速度是否与设计要求速度一致，根据要求设计绞车是通过两级行星轮系及所采用的浮动机构完成绞车的减速和传
2、动，其两级行星齿轮传动分别在滚筒的两侧，从而根据设计要求确定行星减速器的结构和各个传动部件的尺寸，根据滚筒的结构形式选择制动装置为带式制动，并对各个设计零部件进行校核等等。绞车通过操纵工作闸和制动闸来实现绞车卷筒的正转和停转，从而实现对重物的牵引和停止两种工作状态。设计中绞车内部各转动部分均采用滚动轴承，运转灵活。JD-0.5 型调度绞车采用行星齿轮传动，绞车具有结构紧凑、刚性好、效率高、安装移动方便、起动平稳、操作灵活、制动可靠、噪音低以及隔爆性能、设计合理、操作方便，用途广泛等特点。关键词：调度绞车 带式制动 行星轮系Gearing type mine hoist scheduling o
3、f designeeTutor : eeAbstract: Mine production Dispatching winch system is the most commonly used in electrical and mechanical equipment, mainly for underground coal mine and other mines in the dumping of less than 30 degrees angle of the roadway in the haulage mine car handling and other auxiliary w
4、ork, can also be used for mining and tunneling Face Face loading station on the scheduling grouping tramcar. In the design process in accordance with electric winch traction choose the type and the diameter of wire rope, after the choice of whether or not verify the speed consistent with the design
5、requirements of speed, according to winch was designed by two rounds of the planet and used by the body floating completion of the slowdown and drive winch , The two planetary gear transmission in the drum on both sides, in accordance with design requirements so as to determine the structure and pla
6、netary reducer in various parts of the drive size, according to choose the form of the structure of drum brakes for the belt brake, and various design Parts and components for checking and so on. Winch through the manipulation of gates and brake drum gates to achieve the winch is to turn and stop, t
7、hus realizing the weight of traction and the suspension of the two working condition. Winch in the design of the internal rotation of the rolling bearings are used, flexible operation. JD-0.5 to Dispatching winch used planetary gear transmission, the winch is compact, rigid and efficient, easy to in
8、stall mobile, starting a smooth, flexible operation, the brake reliable, low noise and flameproof performance, design reasonable, easy to operate, such as extensive use Characteristics.Keywords：Scheduling winch belt braking round of the planet.eeI目 录引言 11.设计任务分析 .31.1 设计任务 31.2 设计意义 31.3 方案设计 32.电机选
9、择 .82.1 电动机选择 82.1.1 选择电动机类型 82.1.2 选择电动机容量 82.1.3 确定电动机转速 82.2 运动和动力参数计算 .92.2.1 电动机轴 92.2.2 高速轴 92.2.3 中间轴 92.2.4 低速轴 92.2.5 滚筒轴 93.齿轮计算 .113.1 选定齿轮齿轮类型、精度等级、材料及齿数 113.2 按齿面接触强度设计 113.2.1 确定公式内的各计算数值 113.2.2 计算 123.3 按齿根弯曲强度设计 133.3.1 确定计算参 133.3.2 设计计算 143.4 几何尺寸计算 143.4.1 计算中心距 143.4.2 按圆整后的中心距修
10、正螺旋角 143.4.3 计算大、小齿轮的分度圆直径 143.4.4 计算齿轮宽度 154. 轴的设计 .174.1 低速轴 174.1.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩 17p3n3T34.1.2 求作用在齿轮上的力 174.1.3 初步确定轴的最小直径 174.1.4 轴的结构设计 184.2 中 间轴 19eeII4.2.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩 .19p2n2T24.2.2 求作用在齿轮上的力 204.2.3 初步确定轴的最小直径 204.2.4 初步选择滚动轴承. .214.3 高速轴 224.3.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩 221n114.3.2 求作用在 齿轮
11、上的力 224.3.3 初步确定轴的最小直径 224.4 轴的结构设计 234.4.1 拟定轴上零件的装配方案 234.4.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 235.齿轮的参数化建模 255.1 齿轮的建模 25致谢 参考文献 附：外文翻译原文外文翻译ee1引言调度绞车是一种全齿轮传动系统的设备，齿轮传动系统又称轮系。根据轮系传动时齿轮轴线在空间相对位置是否固定，可分为定轴轮系和周转轮系.定轴轮系又有外啮合圆柱齿轮传动 和内啮合圆柱齿轮之分，而周转轮系又有差动传动和行星传动之分。调度绞车的传动轮系既有内啮合圆柱齿轮传动，又有行星传动，所以调度绞车又称内齿轮行星传动绞车。调度绞车供调
12、运空、重矿车之用，使用于装车站、换车站，井底车场巷道以及井下和地面的其它水平地段，有时亦用于其它辅助搬运工作。也可使用回采工作面和掘进工作面转载站上调度编组矿车，其具有防爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。为了适应经常迁移和在狭小范围条件下工作，调度绞车应结构紧凑，轻便。为使矿车移动平稳并能准确地停车，调度绞车的工作速度不应太高。调度轿车虽然已有现成产品在矿山使用，但其工作原理较为简单，结构也不太复杂，能够在毕业设计给定的有限时间内完成，而且包含设计内容较全面，能够使学生综合运用机械专业较多的专业知识。调度绞车的设计，能够使学生掌握机械设计的一般规律和过程，在专业方面得到全面的提高。国外矿用小纹
13、车使用很普通，生产厂家也很多、苏联、日本、美国、瑞典等国都制造矿用小绞车，国外矿用小纹车的种类规格较多。比如：绞车牵引力从 l0okg.f 到36ookg.F，动力有电动的、液力和风动的。工作机构有单简、双简和摩擦式；传动型式有皮带传动、链式传动、齿轮传动、蜗轮传动、液压传动、行星齿轮传动和摆线齿轮传动等，其中采用行星齿轮传动的比较多。调度绞车是一种全齿轮传动系统的设备，齿轮传动系统又称轮系。根据轮系传动时齿轮轴线在空间相对位置是否固定，可分为定轴轮系和周转轮系.定轴轮系又有外啮合圆柱齿轮传动 和内啮合圆柱齿轮之分，而周转轮系又有差动传动和行星传动之分。调度绞车的传动轮系既有内啮合圆柱齿轮传动
14、，又有行星传动，所以调度绞车又称内齿轮行星传动绞车。 调度绞车供调运空、重矿车之用，使用于装车站、换车站，井底车场巷道以及井下和地面的其它水平地段，有时亦用于其它辅助搬运工作。也可使用回采工作面和掘进工作面转载站上调度编组矿车，其具有防爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井。 绞车由行星齿轮传动装置、刹车装置和电动机等部分组成。绞车内各转动处均采ee2用滚动轴承，电气设备具有矿用隔爆性能。调度绞车的重要技术特性之一是钢丝绳的运行速度。对于编组矿车装载，最合适的绳速是 0.20.4m/s，但是，这样的绳速会使装车站内的调车时间增长。所以使用双速或可无级调速的绞车比较理想的，即使用低速装车，调车时使用高
15、速（0.70.8 m/s） 。ee31.设计任务分析1.1 设计任务题目：矿用调度绞车的设计参数：卷筒直径 220mm;牵引力 10000N;平均绳速 40m/min 左右具体要求：（1）通过阅读参考资料，现场参观调研，了解现有矿用调度绞车的结构、组成及工作情况；了解矿用调度绞车的工作原理并撰写开题报告。（2）方案设计，根据查阅的资料提出若干解决问题的方案并加以讨论。（3）进行矿用调度绞车的总体设计，根据指导老师的要求，做必要的计算。（4）完成设计总图一张，部件图张，零件图三张。（5）编写设计说明书一份。（6）翻译指定外文技术资料。（7）修改设计，准备答辩。1.2 设计意义调度绞车主要用于矿井
16、井下及地面装载站调度编组矿车、中间巷道中拖运矿车及完成其它辅助搬运工作，在斜巷提升、井口装罐及作翻车机动力等方面也得到了广泛的应用。建井期间井下斜巷提运矸石、煤及材料主要是通过调度绞车完成的。为了适应经常迁移和在狭小范围条件下工作，调度绞车应结构紧凑、轻便。为使矿车移动平稳并能准确地停车，调度绞车的工作速度不应太高。调度绞车虽然已有现成产品在矿山使用，但其工作原理较为简单，结构也不太复杂，能够在毕业设计给定的有限时间内完成，而且包含设计内容较全面，能够使学生综合运用机械专业较多的专业知识。调度绞车的设计，能够使学生掌握机械设计的一般规律和过程，在专业方面得到全面的提高。1.3 方案设计调度绞车
17、工作时，需要有一个可以转动的滚筒，滚筒上固定并缠绕着钢丝绳，钢丝绳的另一端通过连接装置与矿车组相连接，随着滚筒的旋转钢丝绳在滚筒上缠绕带动矿车组运动。ee41.3.1方案一 内齿轮和一级行星齿轮传动，传动系统放置在滚筒内部此方案可分为两种类型，结构简图分别如图 1-1 和图 1-2 所示。从图 1-1 中看出，它的传动原理是：用闸 A 闸住内齿圈 （此时闸 B 松开） ，则Z7不动， 带动行星齿轮 ， 自转又公转，借 中心的销轴带动滚筒 H 旋Z75Z6 6转，此为滚筒工作的情形。当制动闸 A 闸住，而滚筒 H 工作时，整个传动成为行星轮系，行星轮系中的首轮为 ，末轮为 ，系杆为滚筒 H。17
18、反之，当松开制动闸 A 而闸住制动闸 B 时，整个传动成为定轴轮系，这时滚筒不动（绞车制动） ，电动机与各个齿轮均为空转。图 1-1 所示方案与图 1-2 类似，只是行星齿轮布置方式不同，输入端为内齿轮啮合方式。1单列向心短圆柱滚动轴承；2，3，4单列向心球轴承；5轴承； 马达齿轮； 内齿轮；Z1Z62,轴齿轮； 行星轮； 卷筒43, 57图 1-1ee5图 1-21支座；2内齿圈；3，5制动装置；4滚筒；6中心轴；7轴承座；8电动机； 齿轮Z54321,1.3.2方案二:蜗轮蜗杆传动蜗轮蜗杆传动绞车的原理图如图 1-3 所示。图 1-31.3.3方案三:液压泵液压马达传动液压泵液压马达传动的
19、绞车可分为两种类型，一种为全液压传动，如图 1-4 所示。ee6图 1-41电动机；2柱塞泵；3液压马达；4绞车滚筒电动机 1 带动双向变量的轴向柱塞泵 2,再和内曲线低速大扭矩液压马达 3 组成闭式回路，而液压马达直接与绞车滚筒 4 连接拖动绞车运转。另一种为液压机械传动，如图 1-5 所示。图 1-51电动机；2液压泵；3液压马达；4减速器；5绞车滚筒液压机械传动方式与全液压传动方式不同点只是在液压马达与绞车滚筒之间增加了机械减速器。1.3.4方案四:二级齿轮减速器ee7图1-6齿轮；1电动机；2滚筒；z4321,1.3.5方案比较以上四种方案、从原理上来说，都能完成设计任务书提出的要求。
20、但考虑使用环境条件，如用于矿井井下巷道中设备体积应小，故排除于方案二；如用于煤矿井下巷道中，方案三中工作液不应使用可燃油液。对其它几个方案，可进行技术经济比较，选择技术适用、经济合理的方案。经比较选择方案四，以下对方案进行产品设计。ee82.电机选择2.1 电动机选择（倒数第三页里有东东）2.1.1 选择电动机类型2.1.2 选择电动机容量电动机所需工作功率为：；wdP工作机所需功率 为：wP；10FvPw传动装置的总效率为：；432传动滚筒 96.01滚动轴承效率 2闭式齿轮传动效率 7.3联轴器效率 4代入数值得： 8.0909.6024321 所需电动机功率为： kWFvPd 5.118
21、.略大于 即可。d选用同步转速 1460r/min ；4 级 ；型号 Y160M-4.功率为 11kW2.1.3 确定电动机转速取滚筒直径 mD50in/6.12506rvnw1.分配传动比（1）总传动比 62.1.54wmni(2)分配动装置各级传动比取两级圆柱齿轮减速器高速级传动比 03.4.10iiee9则低速级的传动比 8.203.46112i2.1.4 电机端盖组装 CAD 截图图 2.1.4 电机端盖2.2 运动和动力参数计算2.2.1 电动机轴mNrkWnPTpmd81.6950i/42.02.2.2 高速轴 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1112.2.
22、3 中间轴ee10mNrr kWnpTi 6.23.10950in/.mi/3.41610.97.05212223202.2.4 低速轴 mNrkWnpTi 8.735906.12590in/.8.369.7.09133123321022.2.5 滚筒轴 mNr kWnpTi 7206.1549095mi/76.124944344203ee113.齿轮计算3.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2绞车为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB 10095-88） 。3材料选择。由表 10-1 选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，硬度为 280 H
23、BS，大齿轮材料为 45 钢（调质）硬度为 240 HBS，二者材料硬度差为 40 HBS。4选小齿轮齿数 ，大齿轮齿数 。取241z 76.903.42z 972z5 初选螺旋角。初选螺旋角 13.2 按齿面接触强度设计由机械设计设计计算公式（10-21）进行试算，即 30112HEdtt ZTK3.2.1 确定公式内的各计算数值（1）试选载荷系数 1。6.tk（2）由机械设计第八版图 10-30 选取区域系数 。43.2hz（3）由机械设计第八版图 10-26 查得 ， ，则78.0170。5.21（4）计算小齿轮传递的转矩。 mNnpT .108.6.1460.90.95 4511 （5
24、）由机械设计第八版表 10-7 选取齿宽系数 d（6）由机械设计第八版表 10-6 查得材料的弹性影响系数 MPaZe8.19（7）由机械设计第八版图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 。MPaH01lim H502lim13 计算应力循环次数。 91 103.650821466 hjLnN9205.3.4（9）由机械设计第八版图（10-19）取接触疲劳寿命系数 ;90.1HNK。.02HNKee12（10）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为 1%，安全系数 S=1，由机械设计第八版式（10-12）得 MPaSKHN54069.01lim1 .2
25、.2li2（11）许用接触应力PaHH5.31213.2.2 计算（1）试算小齿轮分度圆直径 dt1= = =40321tHEtdKTZ32486.0.634106.79.10738.29.56mm（2）计算圆周速度 v0smnt /78.3165.49106（3）计算齿宽及模数1cos49.5tntdmz= =2mmtnt121cs6.2497.06h=2.25 2.25 2=4.5mmt49.56/4.5=11.01hb（4）计算纵向重合度0.318 1 24 tan =20.73tan318.0zd4（5）计算载荷系数 K。已知使用系数 根据 v= 7.6 m/s,7 级精度，由 机械设
26、计第八版图 10-8,A查得动载系数 ;.v由机械设计第八版表 10-4 查得 的值与齿轮的相同，故H ;42.1KH由机械设计第八版图 10-13 查得 35.1fK由机械设计第八版表 10-3 查得 .故载荷系数41 1.11 1.4 1.42=2.2HVAK（6）按实际的载荷系数校正所算得分度圆直径，由式（10-10a）得ee1331Kdtt m1.537.56.49.1256.493（7）计算模数zmn1cos2.4024cos.3.3 按齿根弯曲强度设计由式（10-17 ） 321cosFSadn YzTK3.3.1 确定计算参数（1）计算载荷系数。=2.09fVAK35.14.（2
27、）根据纵向重合度 ，从机械设计 第八版图 10-28 查得螺旋90角影响系数 8.0Y（3）计算当量齿数。 37.2691.04214cos33311 zV 5.793322v（4）查齿形系数。由表 10-5 查得 18.2;5.1YFaFa（5）查取应力校正系数。由机械设计第八版表 10-5 查得 79.1;6.21SaSa（6）由机械设计第八版图 10-24c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 ；大齿轮的弯曲强度极限 ；MPaFE01MPFE3802（7）由机械设计第八版图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 ，85.01KFN；8.2KN（8）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数 S 1.4
28、,由机械设计第八版式（10-12）得ee14MPaaSFPFENK86.234.1805752211 （9）计算大、小齿轮的 并加以比较。YSa136.057.391FYSa=Sa2 42.8.由此可知大齿轮的数值大。3.3.2 设计计算 mmmmn 59.108.4342.01642.65.1*80.6102 323224 97)(cos 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数 大于由齿面齿根弯曲疲n劳强度计算 的法面模数，取 2，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强n度，需按接触疲劳强度得的分度圆直径 100.677mm 来计算应有的齿数。于是由73.6214cos.5cos
29、1dzn取 ，则 取 271 81.0.2z;092z3.4 几何尺寸计算3.4.1 计算中心距a= mmzn 2.14097.3614cos2)07(cos21 将中以距圆整为 141mm.ee153.4.2 按圆整后的中心距修正螺旋角 06.1497.arcos2.140)97(arcos2)(arcos1mzn因 值改变不多，故参数 、 、 等不必修正。kZH3.4.3 计算大、小齿轮的分度圆直径 mmzdn2497.0184cos5.221 a5.32513.4.4 计算齿轮宽度 mbd567.1圆整后取 .B1;2低速级取 m=3; ;30z由 8.23412i取4.6874zmzd
30、21879043a5.73bd9013圆整后取 mB5,34ee16表 1 高速级齿轮：计 算 公 式名 称代号小齿轮 大齿轮模数 m 2 2压力角 20 20分度圆直径d =2 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高 ha 12haa齿根高 f )()(1 cff齿全高 h a*2齿顶圆直径 da*1()aamzmhzdaa)2(*2表 2 低速级齿轮：计 算 公 式名 称代号小齿轮 大齿轮模数 m 3 3压力角 20 20分度圆直径d =3 27=54zm1=2 109=218zdm2齿顶高 ha 21aah齿根高 f )()(1 cff齿全高 h a*2齿顶圆直径 da*1(
31、)aamzmhzdaa)2(*2ee174. 轴的设计4.1 低速轴4.1.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p3n3T3若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTi 842.735906.12590in/.8.369.7.0133123321024.1.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mmzd4014NNFTtantrt 90814ta3621367.9362costcos8.735243圆周力 ,径向力 及轴向力 的t rFa4.1.3 初步确定轴的最小直径3 驱动电机选型目前常用的驱动电机有直流电机、交流异步电机、永磁无刷电机、开关磁阻电机和永磁同步电机等。它
32、们的各方面性能比较如下表 3.1：比较内容 直流电机交流异步感应电机永磁无刷电机开关磁阻电机 永磁同步电机电机功率密度 差 一般 好 一般 一般转矩转速特性 一般 好 好 好 好转速范围 小 一般 大 最大 大ee18功率 差 一般 高 一般 高易操作性 最好 好 好 好 好可靠性 差 好 一般 好 一般成本 高 低 高 较高 高电机尺寸 大 一般 小 小 小电机质量 重 一般 轻 轻 轻控制性 好 好 好 一般 好综合性能 差 一般 最好 好 好表 3.1 电动机类型电动轮椅对驱动电机性能的基本要求：1.足够大的启动转矩，以满足电动轮椅快速启动、加速、爬坡、频繁启、停的要求：电机的调速范围小
33、，一般在 25%100%最大转速范围内，近似有小转矩、恒功率的输出特性，满足电动轮椅以较高车速匀速行驶工况的要求；2.比功率大（比功率定义为单位质量能提供的最大功率） ，以最大功率计时，一般应达（11.25）KW/kg 以上；3.快速的转矩响应特性，在各种车速范围内能快速柔和地控制驱动和制动转矩，要求电机可控性高、稳态精度和动态特性好；4.具有良好的环境适应性，在不同的工作条件下能可靠地工作；5.维护简单，工作噪声低。无刷直流电机的特点是既有永磁体又有励磁绕组，永磁体通常嵌入转子中，励磁绕组固定于定子之上，通过调节励磁电流控制气隙磁通，它可以方便的在高速区进行弱磁调节，提高电机的驱动特性。同时
34、无刷直流电机采用离散转子位置反馈信号控制换相；并用交流方波供电，由于方波磁场与方波电流之间相互作用产生的转矩比正弦波大。因此永磁无刷电动机具有转矩、功率密度大、位置检测和控制方法简单、效率高的优点。电动轮椅驱动电机类型的选择需要综合考虑电动车动力性要求、电机的性能、重量、尺寸等技术水平因素和成本等经济因素。电机输出转矩经减速器等传动机构增大后带动后轮克服地面摩擦力转动，当整个驱动系统的输出转矩大于行驶中的阻力时，轮椅加速行驶；当输出转矩小于行驶阻力时，轮椅减速行驶。电机输出转速经减速器等传动机构减速后的转速即为后轮转速。电动轮椅驱动ee19力与行驶阻力的平衡关系可由下式给出： jiwfFF t
35、uaDT dmgAuCmgfri sn15.2cos21式中， 为驱动力； 为地面摩擦阻力； 为空气阻力； 为爬坡阻力； 为加速阻力； 为Ff wi jFT所有电动机输出总转矩； 为传递效率； 为减速器减速比； 为其他传动机构传动比， 为后轮1i2 r半径； 为整车质量； 为滚动阻力系数； 为车速； 为道路坡度； 为空气阻力系数；mauDC为车辆迎风面积； 为轮椅质量换算系数。A由于我们要设计的电动轮椅的期望行驶速度为 5-15km/h，速度较低。行驶路况多为坡度很小的平坦路面，所以空气阻力和坡度阻力都很小，相对地面摩擦阻力可忽略不计。所以当轮椅匀速行驶时，行驶阻力约等于地面阻力。即：21/i
36、wrv式中， 为轮椅行驶速度； 为电机输出转速。v大概计算驱动电机所需性能参数。根据上一章轮椅车身骨架的大概设计我们可以估测电动轮椅车空车质量约为 40-50kg，轮椅车需能承载最大质量 100kg 的乘客一名。所以轮椅整车最大质量约为 150kg。轮椅行驶在混凝土路面上，摩擦力为橡胶轮胎与路面的滚动摩擦力，查表可得，摩擦系数范围为 0.010-0.020，取最大值 。可计算地面摩擦阻力为02.fNmgf 4.9.89)51(理论上，单级直齿轮减速器传动比最高不超过 4，链传动传动比小于 6，但由于轮椅座椅下空间有限，对减速器齿轮和链轮尺寸有很大限制。减速器和链传动的传动比不可能太大，初步设定
37、减速器传动比为 3，链传动比为 3.传递效率以 90%计。轮椅后轮直径约为 500mm 左右。可大概求得每个驱动电机所需输出转矩：m 4253.0)932./(5.0429)/(1 NimgfrTTt 轮椅预期平均行驶速度约为 10km/h，即 2.78m/s，所以驱动电机平均转速应约为：svwo rad81378.min6.nr工作机所需功率为kW07.12490FPw传动装置的总效率为432确定各部分效率：联轴器效率 ，滚动轴承传动效率（一对） ，闭式齿轮传动效9.1 98.02率 ，滚子链传动效率 ，代入得96.036048782所需电动机功率为ee20kW094.867.1wdP综上以
38、上参数，决定选用山东亚泰重型机械有限公司生产的 YSE 系列直流电机，参数如下： 额定 功 额定功率 0.2KW；额定转矩 0.5Nm；最大转矩 2Nm；额定转速 2000rpm；重量 1.8kg；长度96mm;调速范围 20-2000rpm；电压 24V。转向电动机选型步进电机可以实现准确定位，当控制系统向步进电机输送脉冲信号使步进电机转过特定角度，步进电机通过齿轮齿条平行四边形机构驱动两前轮同步偏转，配合后轮主运动，使轮椅在行驶中转向。4.1.4 轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案图 4-1（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)根据联轴器 为了满足半联轴器的轴向定位要示求
39、,1-2 轴;84,501212mld段右端需制出一轴肩,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈,按轴端直径取d623挡圈直径 D=65mm.半联轴器与轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在mL841半联轴器上而不压在轴的端面上,故 1-2 段的长度应比 略短一些,现取 .ml8212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙m623组 、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30313。其尺寸为 d D T=65mm 140mm 36mm，ee21故 ；而 。md65743 mdl82,5.46
40、5653）取安装齿轮处的轴段 4-5 段的直径 ；齿轮的右端与左轴承之间704采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 90mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度l854，故取 h=6mm ，则轴环处的直径 。轴环宽度 ，dh07. 8265 hb4.1取 。ml5654）轴承端盖的总宽度为 20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定） 。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30mm，故取 l57.4032低速轴的相关参数：表 4-1功率 p3 kW69.转速 nmin/7125r转矩
41、 T3 N84.31-2 段轴长 l21 84mm1-2 段直径 d50mm2-3 段轴长 l32 40.57mm2-3 段直径 62mm3-4 段轴长 43 49.5mm3-4 段直径 d65mm4-5 段轴长 l54 85mm4-5 段直径 70mm5-6 段轴长 l65 60.5mm5-6 段直径 d82mm6-7 段轴长 76 54.5mm6-7 段直径 65mm（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=20mm 12mm，键槽用键槽铣刀加工，长为 L=63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合
42、为 ；同样，半联轴器与轴的连接，67nHee22选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向 67kH定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。4.2 中间轴4.2.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p2n2T2mNrr kWnpTi 6.23.10950i/.mi/3.41610.97.0512223204.2.2 求作用在齿轮上的力（1）因已知低速级小齿轮的分度圆直径为： mmzd140353NNFTtantrt 35214ta214297.063cos0t376cos5.23（2）因已知高速级大齿轮的分度圆直径为： mmzd932 NNF
43、Ttantrt 1234ta954957.06cos0t13cos216.24.2.3 初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120Aee23mnpAd6.3027.12.36013320min 轴的最小直径显然是安装轴承处轴的直径 。d12图 4-24.2.4 初步选择滚动轴承.（1）因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游子隙组 、标准精度级md3521的单列圆锥滚子轴承。其尺寸为 d D*T=35mm 72mm 18.25mm，故， ；
44、6521l8.165（2）取安装低速级小齿轮处的轴段 2-3 段的直径 ；齿md4532l8.291轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 95mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。齿轮的右端采用l90轴肩定位，轴肩高度 ，故取 h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度 ，dh07. hb4.取 。ml1243（3）取安装高速级大齿轮的轴段 4-5 段的直径 齿轮的右端与右端轴;45m承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 56mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 。l5144.2.5 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴
45、的周向定位均采用平键连接。按 查表查得平键截面d54b*h=22mm 14mm。键槽用键槽铣刀加工，长为 63mm,同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 14mm 9mm 70mm，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径公差为 m6。中间轴的参数：ee24表 4-2功率 p2 10.10kw转速 n362.2r/min转矩 T2 263.6 mN1-2 段轴长 l1 29.3mm1-2 段直径 d2 25mm2-3 段轴长 l3 90mm2-3 段直径 2 45mm3-4 段轴长
46、43 12mm3-4 段直径 d57mm4-5 段轴长 l54 51mm4-5 段直径 45mm4.3 高速轴4.3.1 求输出轴上的功率 转速 和转矩p1n1T1若取每级齿轮的传动的效率,则 mNrkWnpTmd 09.6814.950i/146.1114.3.2 求作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 mzd72431 NNFTtantrt 95.4702.38194tan38.196.cos20tcos38.190.6821 4.3.3 初步确定轴的最小直径ee25先按式初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为 45 钢,调质处理.根据表 15-3,取,于是得：120A mnpd
47、 54.21.094.12*13.721460.2331min 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径 .为了使所选的轴直径与联轴d12器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号.联轴器的计算转矩 , 查表 ,考虑到转矩变化很小,故取 ,则:TKAca1 3.1KAmNTAca 85768093.1按照计算转矩 应小于联轴器公称转矩的条件,查标准 GB/T 5014-2003 或ca手册,选用 LX2 型弹性柱销联轴器,其公称转矩为 560000 .半联轴器的孔径,故取 ,半联轴器长度 L=82mm ,半联轴器与轴配合的毂孔长度md0121.L824.4 轴的结构设计4.4.1 拟定轴上零件的装配方案图 4-34.4.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联 轴器的轴向定位要示求,1-2 轴段右端需制出一轴肩 ,故取 2-3 段的直径 ;左端用轴端挡圈 ,按轴端直径取挡圈直径 D=45mm .半联轴器与md423轴配合的毂孔长度 ,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上 而不压在轴的端L81面上,故 段的长度应比 略短一些,现取 .ml80212)初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承.参照工作要求并
