1、 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 1 页1 绪论全套图纸，加 1538937061.1 引言煤炭是当前我国能源的主要组成部分之一，是国民经济保持高速增长的重要物质基础。但是目前我国的煤炭工业的发展远不能满足整个国民经济的发展需要。因此必须以更快的速度发展煤炭工业。然而，高速发展煤炭工业的出路在于煤炭工业的机械化。煤炭工业的机械化是指采掘、支护、运搬、提升的机械化。其中运搬包括运搬和辅助运搬。绞车就是辅助运搬的其中一种。我国绞车的发展大致分为三个阶段。20 世纪 50 年代主要是仿制设计阶段；60 年代，自行设计阶段；70 年代以后，我国进入标准化、系列化设计阶段。1.2 概述回柱
2、绞车又称慢速绞车，是供煤矿井下采煤工作面回柱放顶之用。由于它的高度较低重量又轻，特别适用于薄煤层和急倾斜煤层采煤工作面，以及各种采煤工作面回收沉入底板或被矸石压埋的金属支柱。随着机械化采煤程度的提高，它越来越多地被广泛用于机械化采煤工作面，作为安装、回收牵引各种设备和备件。JHB-8 型回柱绞车是一种有效的矿山辅助设备。该型绞车主要应用于回柱放顶之用，同时也可用于上山、下山、平巷等综采工作面设备的搬迁，比如液压支架、溜槽等。此外，拉紧皮带机机头、运料、调度车辆等工作都可以用这种绞车来完成。在港口、码头、建筑工地、工厂企业，这种回柱绞车也可以发挥作用。可见，回柱绞车在煤炭行业、机械行业，包括部分
3、其他行业都有着不可忽视的地位。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 2 页回柱绞车在回采工作面的布置方式有以下三种：1）安装在回风巷内，距回采工作面约 。这种布置方式适用条203m件广，尤其是煤层倾角较大，顶板破碎，压力较大的工作面。但这种布置方式会影响回风巷的运料工作。每一次回柱需移动导向轮，钢丝绳绕过导向轮，多了一个 拐弯，摩擦阻力增大，钢丝绳容易损坏。按这种方式布o90置的回柱绞车，必须沿钢丝绳牵引方向长条式布置，绞车宽度不应超过，过宽则会堵塞巷道。因为运料工人常常从机体旁经过，齿轮一定90m要密闭，不然就容易引起事故。2）安设在回采工作面上端，紧靠回风巷上部和密集支柱之间。这种
4、布置方式当顶板较好，煤层倾角较小的条件下采用。但每进行一个循环都须移动绞车，且需移开柱子，因而不够方便。在工作面上方顶板压力较大时，机座受力容易变形，可能引起齿轮啮合不良，甚至回柱绞车有被压埋的危险。3）安设在工作面上，工作面上有数台绞车同时回柱，加快回柱速度。这种布置方式对浅截深的机采工作面尤为需要。例台徐州矿务局认为，回柱设备是当前提高煤产量的关键。现在安排回柱放顶时间是每天一个班（8小时） ，而用刨煤机进尺 米只要 2 小时就能完成，因此，只要加快回柱1.速度，就会收到提高煤产量的效果。回柱绞车结构的一般分析1）按驱动机构分（1）手摇式回柱绞车手摇式回柱绞车用于人工回柱，体积小，重量轻，
5、移动方便，结构简单。但人工回柱效率低，安全性差，一般只用作辅助作业，或在回收金属支柱时使用。（2）风动回柱绞车风动回柱绞车拉力大，重量轻，适用于我国西南地区的超级瓦斯矿，但是风动回柱绞车成本较高，使用范围受到限制。（3）电动回柱绞车电动回柱绞车使用范围最广，目前各制造厂生产的多为电动回柱绞车。2）按滚筒结构分（1）缠绕式滚筒缠绕式滚筒具有一定的容绳量，操作简单，使用范围广，但体积和重量都比较大，现在生产的回柱绞车以采用缠绕式滚筒的为最多。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 3 页（2）摩擦式滚筒摩擦式滚筒多制成双曲线型，靠滚筒上的几圈钢丝绳与滚筒的摩擦力带动钢丝绳进行工作，滚筒量不受
6、限制，也不存在排绳子问题，解决了“咬绳现象，这种绞车尚在试验中。（3）链条滚筒链条滚筒即用缠绕链条来进行回柱工作。因链条较重，不宜太长，如某厂生产的三吨轻便回柱绞车，链条仅有 6 米，因此，使用这种回柱绞车的极少。3）按传动机构分（1）普通蜗杆蜗轮传动淮南煤矿机械厂 1952 年生产的 HJ-14 型回柱绞车，第一级为普通蜗杆蜗轮传动，再经过二级圆柱齿轮带动滚筒。采用蜗杆蜗轮传动机械效率低，虽具有结构结实耐用的优点，但体积重量都很大，搬运困难，不适于井下狭窄环境和经常移动的特点，故此类回柱绞车已不再生产。（2）圆弧面蜗杆传动现在生产的各种回柱绞车均采用圆弧面蜗杆传动，机械效率提高到约为 机器体
7、积和重量都相应减少。0.851.3 国内外绞车的发展近40年我国的煤炭行业发生了巨大变化，总裁机械化水平达到国际先进水平，综采单采原煤产量早已突破了百万吨，然而煤炭工业机械化离不开运输，运输又离不了辅助运输设备，绞车就是辅助运输设备的一种。原煤的运输也已经实现了大运量娦式输送机化，但井下轨道辅助运输与之很不适应，材料的运较基本上沿用传统的小绞车群接 式的运输，运输战线长，环节多，占用搬运设备、人员多，安全性差，效率低。尽管一些煤矿对其进行了技术改造, 但仍然满足不了当前矿井发展和生产的需要。可见矿井辅 运输是当前现代化矿井建设的关键和重点。我国绞车的诞生是从20世纪50年代开始的，初期主要仿制
8、日本和苏联的；60年代进入了自行设计阶段；到了70年代，随着技术的慢慢成熟，绞车的设计也进入了标准化和系列化的发展阶段。但与国外水平相比，我国的绞车在品种、型式、结构、产品性能，三化水平（参数化、标准化、通用化）和技术经济方面还存在一定的差距。国外矿用绞车发展趋势有以下几个特点：1）标准化系列化；中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 4 页2）体积小、重量轻、结构紧凑；3）高效节能；4）寿命长、低噪音；5）一机多能、通用化高f、大功率；6）外形简单、平滑、美观、大方。针对国外的情况我们应讥采取以下措施：1）制定完善标准，进行产品更新改造和提高产品性能；2）完善测试手段，重点放在产品性能
9、检测；3）技术引进和更新换代相结合；4）组织专业化生产，争取在较短时间内达到先进国家的水平。1.4 JHB-8 型回柱绞车的技术特点1）速度变化不大，回柱效率高JHB-8 型回柱绞车工作时的牵引速度为 ，平均速度5.981m/in,最大牵引力为 ，容绳量为 ，工作效率大大提高。7m/in80kN02）结构简单，布置合理JHB-8 型回柱绞车的传动系统采用两级传动，包括圆弧蜗轮蜗杆齿轮传动、圆柱齿轮传动，而且采用了开式齿轮传动，大大简化了机械部分的传动系统，便于安装和拆卸，结构布置紧凑、合理。3）操作简单，安全可靠JHB-8 型回柱绞车采用锥面实现了工作状态和制动状态的互锁。绞车起动时动载小，钢
10、丝绳受到的冲击小。只需轻轻点动电机控制按钮，就可起动电机，然后操作制动的手把，便可实现绞车的动作。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）要考虑到回柱时的各种问题。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。使用环境和工作条件中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 5 页（1）环境温度为 ；环境相对湿度不超过 ；oo10C409%2C海拔高度 以下。20m（2）周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢和二氧化碳等不得超过煤矿安全规程中所规定的安全含量。2.2 设 计 条 件最大牵引力： 80
11、kNF平均牵引速度： 7m/inV容绳量： 1L2.3 传动方案的设计过桥齿轮 蜗杆 蜗轮0Z1Z2内齿轮 滑移齿轮 大齿轮3451蜗杆轴 2蜗轮轴 3过桥齿轮轴 4滚筒轴图 2.1 JHB-8 型回柱绞车传动系统图其传动路线是：防爆电机联轴器蜗杆蜗轮内齿轮外齿轮过桥齿轮大齿中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 6 页轮卷筒。2.4 电动机的设计选择2.4.1 电动机输出功率的计算已知：最大拉力 80kNF平均绳速 7m/inV即： 7/60.1sV则： kWP根据以上的传动方案图 2.1 可得：总传动效率34321397.089.075其中：联轴器的效率 为 ；1.轴承的效率 为 ；
12、290蜗轮蜗杆传动效率 为 ；3.85齿轮传动效率 =0.97。42.4.2 确定电动机的型号10VFP745.182.6kW电动机所需的额定功率 与电动机输出功率 之间有以下的关系：PPKA其中： 用以考虑电动机和工作机的运转等外部因素引起的附加动载荷而引入的系数，取 2.1.5607k同时，绞车井下使用，条件比较恶劣，要求电动机必须具有防爆功能，中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 7 页查机械零件设计手册 ，得到电动机的型号： YB20L-8额定功率 15kWP实际转速 730r/mind重量： g28.额 定 转 矩最 大 转 矩 8.1额 定 转 矩堵 转 转 矩 0.6额
13、定 电 流堵 转 电 流其外形尺寸： 7504962m 长 宽 高电机中心高度 ：H28电动机轴直径 长度： 12.4.3 牵引钢丝绳直径的确定及滚筒直径的确定回柱绞车主要用于回采工作面中的回柱放顶，亦可用于托运重物和调度车辆等用途。由于其工作环境恶劣，要求其具有一定的防腐蚀及防锈能力。钢丝绳的安全系数取 ，则钢丝绳所能承受的拉力 需满足以下的4KF要求：拉4F其中： 拉 80kN则： 32查机械设计手册 ， 表195P)2(选择： 绳 6股 )(绳纤维芯，钢丝绳表面镀络。其主要参数如下：钢丝绳直径： 17m钢丝直径： .钢丝总断面面积： 208参考重力： 3钢丝绳公称抗拉强度： 14MPa中
14、国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 8 页钢丝破断拉力总和 ：S150N2.5 滚筒的设计计算2.5.1 滚筒直径 D(205)d式中， 钢丝绳直径 d17m则 ()34025取 6mD2.5.2 滚筒宽度 B滚筒的宽度直接影响到最终产品的宽度，因此它的宽度必然要有最大值的限制，即不能太宽。滚筒的宽度太窄的话，那么与减速器装配起来后，就会显得不协调。所以滚筒的宽度不能随便确定，而最好是在画图的过程中把它定下来，这样有利于整体的配合。让人看起来协调、美观、大方。但现在考虑到滚筒的平均速度以及便于下面的各种计算，我们暂定滚筒宽度为 。30mB2.5.3 滚筒的外径 1D按照常规，同时根据煤
15、矿安全规程 ，钢丝绳的缠绕层数最好不要超过 5 层，也就是说，控制在 5 层以内,但也可以超过 层。5滚筒的容绳量，我们为 ，据以上设计可知，每一层缠绕的圈数 ：0 n（圈）3/17n每一圈所缠绕的长度 ：lRl2.460/213m计算钢丝绳的缠绕层数为 （层）1(7.304)5则钢丝绳在卷筒上的最小缠饶直经： min360D钢丝绳在卷筒上的最大缠饶直经：中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 9 页max360421796mD钢丝绳在卷筒上的平均缠饶直经： axin43028c 根据设计要求平均速度为 7.0/icV滚筒的转速为： 105.2r/min3.48n计算出系统总传动比为：
16、7.5.2iz2.5.4 验算滚筒的平均速度（钢丝绳平均速度）：1）最小速度 3minmin10DzV73.465.9 /in182）最大速度 3maxmax10dznVDi73.4968./in1083）平均速度 minax15.7m/i22cV2.5.5 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 :总maxin10 /6enNTv中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 10页102.50.749/638.Nm:总minax102 /6eTv.50.74816.N/maxin2cpT(38.46.7)/205N/2）电机闷车时，钢丝绳在里层的安全系数1max
17、6.3484prSkkT所以电机闷车时，钢丝绳也安全。3 减速器的设计计算3.1 减速器参数确定根据减速器情况并查蜗轮蜗杆传动设计参数，决定两级传动比的分配情况如下:第一级蜗轮传动： 139i第二级齿轮传动： 2/40.8/39.60z电动机输出功率： 56kWp电系统总传动比： 1.zi中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 11页第一级： 139i第二级： 2.6系统中各个传动轴的速度：1 轴 170r/min2 轴 =2138.72r/i9i3 轴 轴转速： =30n/i齿轮转速： = 8.72rmn4 轴 轴转速： =40/i齿轮转速： = 321.5.2r/in6i各轴功率计算
18、： 电机输出功率为： 1.kWp1 轴 =12P5609.12.3 k2 轴 234.7085.4 W3 轴 3 .4 4 轴 424P0.79.3 k计算各轴扭距1 轴 12.956.04N m73Tn:12 轴 .05.9 8P23 轴 轴上扭矩： 30 T:齿轮扭矩： 9.7456. Nm182:4 轴 轴上扭矩： 40 中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 12页齿轮扭矩： 44950NmPTn:3.2 圆弧蜗杆蜗轮的设计计算蜗杆传动用于于传递空间交错的两轴间运动和动力,通常两轴的交角为。蜗杆传动的特点：o901）传动比大，在动力传动中，一般传动比 ，在分度机构中，580i传动
19、比可达成 1000；2）传动平稳，冲击载荷小；3）具有自锁性；4）相对滑动速度较大，当工作条件不够好时，会产生严重的摩擦磨损，传动效率低，自锁性时效率仅为 左右；40%5）要采用减摩性较好的贵重有色金属的合金作蜗轮，成本较高。蜗杆传动的类型：有圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。圆柱蜗杆传动又分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动分为阿基米德蜗杆（ZA 蜗杆） 、法向直廓蜗杆（ZN蜗杆）和渐开线蜗杆（ZI 蜗杆） 。各蜗杆传动的特点及应用：阿基米德蜗杆：端面齿廓为阿基米德螺旋线，轴向齿廓为直线。加工时，车刀切削平面通过蜗杆轴线。一般用于低速、轻载或不重要的传动。法向直廓蜗
20、杆：端面齿廓为渐开线。加工时，车刀刀刃平面与基圆相切，可在专用机床上磨削，易保证加工精度。一般用于蜗杆头数较多、转速效高且精度要求较高的传动。渐开线蜗杆：端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线。可用砂轮磨削，常用于多头、精密的传动。圆弧圆柱蜗杆传动：蜗杆齿廓为内凹弧形，蜗轮齿廓为凸弧形。其综合曲率半径较大，承载能力高， 较普通圆柱蜗杆传动高 。广泛50%1应用于冶金、矿山、化工、建筑、起重等机械设备中。环面蜗杆传动:同时啮合的齿对数多,由于齿的接触线与相对运动方向处处几乎垂直,齿面间形成动压油膜条件好,承载能力高于普通圆柱蜗杆传动约 倍.制造和安装较复杂,对精度要求高。154锥蜗杆传动：同时啮合
21、的齿对数多，重合度大。传动比大，一般为。承载能力和效率较高。侧隙可调整，机构紧凑。制造安装简单方036便。但传动具有非对称性，正反转受力、承载能力和效率均不相同。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 13页在此，选用圆弧圆柱蜗杆传动。3.2.1 材料的选定蜗杆材料：35CrMo,整体调质处理，硬度 HB240270，齿面氮化深度 ，0.35m齿面硬度 HV516615(HRC5056)。 ，980MPab785PaS蜗轮材料：ZQSn6-6-3 金属模型铸造20b3.2.2 初选参数 根据机械设计手册表 16.5-37，16.5-37查得： 中心距： 20ma传动比：39模数：8蜗杆：
22、 1d齿廓曲率半径： 40轴向齿形角： o23xa齿顶高 ：h顶隙 c： .m轴向齿厚 ：xs04导程角 5.1238圆弧中心坐标：012xasbdcoin齿顶倒圆圆角半径 r： 0.m根据机械设计手册选取 ，1Z239蜗轮转速 18.722/in蜗杆转速 n 173r3.2.3 蜗轮蜗杆参数计算及校核1) 蜗杆分度圆直径 ：d180m中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 14页2) 蜗轮分度圆直径 :2d2 =3981mmz3) 蜗轮变位系数 2ax12030.5816d4) 顶隙 C： =0.m5) 蜗杆齿顶高 ：1ah86) 蜗杆齿根高 ：1f.29.6fh7) 蜗杆齿根圆直径
23、:1fd180.4.8mf8) 蜗杆齿顶圆直径 ：1a1296ad9) 蜗轮齿顶高 ：h28(0.5)1a10) 蜗轮齿根高 ：f22(.)fhxm1058.611) 蜗轮齿根圆直径 ：2fd22(1.)fmx3807.12) 蜗轮喉圆直径 ：2ad2(1)x中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 15页3128(0.5)6m13) 蜗轮顶圆直径 ：2ed(0.81)ea:22364med取14) 蜗杆轴向齿厚 ：xs0.x4318= .515) 蜗杆法向齿厚 ：nscoxo10.5s.238m16) 蜗轮齿宽 ：2b1(.67)ad:095.4.32m26b取17) 蜗杆齿宽 ：123
24、0.zm（ ） =（ +9） 815.18) 圆弧中心坐标：中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 16页01cos2xao430.5.85m01sin2xbado4305.6蜗轮蜗杆传动的失效形式与齿轮一样，也会出现齿面点蚀、胶合、磨损和齿根折断等。由于蜗轮材料硬度较蜗杆为低，所以失效经常发生在蜗轮轮齿上。根据机械设计手册齿轮传动 P243 页 3.1.4轴向圆弧圆柱蜗杆传动的齿面接触强度的计算可以近似的采用普通圆柱蜗杆传动的齿面接触轻度计算方法（见表 16.5-10） ，由于这种传动是凹凸面接触，当量曲率半径大。接触线方向有利于润滑，因此可以视为接触应力较小。用表 16.5-10 的
25、公式可将 降低 ，或把H10%增大 。HP1%由于这种传动的蜗轮齿根较厚，一般不产生齿根折断。因此不必计算齿根弯曲强度。有关其他的选择可以参考普通圆柱蜗杆传动。求蜗轮的圆周速度，并校核效率：实际传动比： 139i28.7n蜗轮的圆周速度： 2.14328.70.3m/s606dv滑动速度： 1cossno3.480765.23m/s求传动效率，按式（16.5-3） 1中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 17页式中 1tan()vot5.238an(167)0.取 ； 。2963.所以， .8980.3与暂取值 0.85 接近。校核蜗轮齿面的接触强度：按表 16.5-10，齿面接触强度
26、验算公式为：221940 N/mHEAVHpTZKd:式中：查表 16.5-11 得： 25/E查表 16.5-12 得： (间歇工作);0.9AK1.V蜗轮传递的实际转矩 ：2T5337.952.30859517TN m:当 时。查图 16.5-4 得 0/svms075VSZ20HpVSNZ2.7509421/将上式带入。计算出： 22940537.091.N/m81H Hp所以，强度满足。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 18页3.3 内齿轮啮合及过桥传动设计齿轮传动是机械传动中应用最广泛的一种传动。目前，齿轮传动的功率可高达数万千瓦，圆周速度可达 ，直径可达 以上单级30m
27、s3传动比可达 8 以上，传动效率达 。齿轮传动承载能力大，.98.5效率高，传动比准确，结构紧凑，工作可靠，使用寿命长。但制造和安装精度要求高，制造费高，不宜用于中心距较大的场合。按工作条件，齿轮传动可做成开式、半开式和闭式齿轮传动。开式齿轮传动，齿轮完全外露，易落入灰砂和杂物，不能保证良好的润滑，故轮齿易磨损，多用于低速级、不重要的场合。半开式齿轮传动，齿轮浸入油池内，上装护罩，但不封闭。闭式齿轮传动，其齿轮和轴承完全封闭在箱体内，能保证良好的润滑和较好的啮合精度，为多数齿轮传动所采用。按齿面硬度，齿轮可分为软齿面 和硬齿面350HBS齿轮。350HBS3.3.1 传动材料以及数据参数 齿
28、 数 ， ， 模 数341)201mz模 数 m 过 桥 齿 轮 ， 模 数0模 数齿 轮 传 动 的 功 率2)1.4kWP3转 速3708.2 r/min9n41i:齿 轮 传 递 的 扭 矩 22) 10.495052.9N m87pTn5)材料及热处理小齿轮选用 ， 渗碳淬火回火 HRC5662；CrMTi内齿轮选用 ， 渗碳淬火回火 HRC5662；0中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 19页过桥齿轮选用 ， 渗碳淬火回火 HRC5662。20CrMnTi3.3.2 强度校核1）按接触疲劳强度校核（1） :3d内 齿 轮 分 度 圆 直 径3102mdz（2） :tF分 度
29、 圆 上 的 圆 周 力2351.92NtTF（3） :v分 度 圆 的 圆 周 速 度308.7m/s66dnv3.2.4/s10z（4） : b齿 宽 35m取 内 齿 轮 0取 过 桥 齿 轮418b外 齿 轮 宽 度 也 及 时 滑 移 齿 轮 的 宽 度 ， 由 于 滑 移 齿 轮 既 要 与 内 齿 轮啮 合 又 要 与 过 桥 齿 轮 的 啮 合 ， 所 以 滑 移 齿 轮 的 宽 度 要 大 于 两 者 之 和 。根 据 情 况 暂 定 为（5） Ak工 况 系 数由表 8119，选取： （6） v动 载 系 数由图 832 .07K（7） Hk端 面 载 荷 分 布 系 数由
30、图 834 表 8120按 ；.94(1.36)HC按 级 精 度20kZ（8） 图 835k齿 面 载 荷 分 布 系 数，按 曲 线 查 得 ：35HBd=0.641.08K（9） HZ节 点 区 域 系 数中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 20页由图 836 查得： 5.2HZ（10） E弹 性 系 数由表 8122 查得： 189.MPa（11） limH限试 验 齿 轮 的 接 触 疲 劳 极由图 838d 查得：2lim3li40H（12） eN当 量 循 环 次 数6336018.75.10ent4（13） NZ寿 命 系 数由图 839，按允许点蚀查得： ，31.0
31、641.06（14） L润 滑 剂 系 数由图 840 5Z（15） v速 度 系 数由图 841 查得：0.2m/sV2li14NH3.95vZ（16）粗糙度系数 R由图 841，齿面粗糙度 3.2， ， 0.95， 0ma取 R34Z341x（17） WZ工 作 硬 化 系 数由图 843 查得：341Ww（18）齿数比 u：320Z（19） H齿 轮 的 接 触 应 力中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 21页1 tHAHvEHFukkZdb:25290.941718.50.87032187.N/m其中重合度系数取 0.87z（20） limH齿 轮 的 接 触 疲 劳 极 限
32、:lim3li333 HNLvRWZZ140.6150.9125/（21） minHS接 触 强 度 的 最 小 安 全 系 数（22） 接 触 强 度 的 安 全 系 数lim3 min1540.2961.87H HSS由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。2）按弯曲疲劳强度校核（1) 图 834 表 8120Fk分0.94FY（2) 分由图 844， 查21x按，3.80F43F（3) 直齿轮Y螺 旋 角 系 数（4) limF限试 验 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 极由图 847d 查得：2lim3li40N/FF中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 22页（5) NY寿 命 系 数由
33、表 8124 得： 341（6) S应 力 集 中 系 数由图 849 3.5ss（7) 由图 850 查得：xY尺 寸 系 数按 10m340.9X重合度 ：a= 2 ( -tan )+ ( -tan )3ztn3a4ztan4= 120(tan(arccos - )+o102cs)ot2020 (tan(arccos - )o)otan=1.86a重合度系数 =0.25+0.75/1.86=0.65Y（8) F齿 轮 的 弯 曲 应 力 :3 1 tFAvFFkkYbm51290.94782.024.0N/2215.9F（9) limF齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 极 限:lim1li11
34、FFNsxY420.750.93中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 23页2498.0N/mlim2li1FF10) minFS数弯 曲 强 度 的 最 小 安 全 系查表 8121 得： minF11) 弯 曲 强 度 的 安 全 系 数li1 min498.02115F FSS过桥齿轮在传动系统中只起传递转矩和动力，不改变传动比。过桥齿轮的的尺寸参数数据和外齿轮的相同。所以其强度校核和外齿轮相差部大，强度也应满足要求。因此根据以上设计计算得出在传递过程中。强度足够。以下给出内齿轮传动以及过桥齿轮的设计参数。其中： 为内齿轮， 为滑移齿轮，1z2z为过桥齿轮。3z齿轮其他主要尺寸计
35、算齿轮分度圆直径：3102mdz43根圆直径 ：F齿根高 ：3fh31.20mf=fd32(1.0)76mfh4076fff顶圆直径 ：a齿顶高 ：3ham中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 24页310mah32102mad40a3.4 过桥齿轮与滚筒齿轮啮合设计：3.4.1 传动材料以及数据参数 )齿 数 模 数 ，精 度 等 级 级 。齿 轮 传 动 的 功 率051271089.4kWzP3)转 速518.72 r/min6n)齿 轮 传 递 的 扭 矩3i49.7490518.9Nm2pT5)材料及热处理滚筒齿轮选用 20 ，渗碳淬火回火 HRC5662；CrMTi过桥齿轮
36、选用 20 ，渗碳淬火回火 HRC5662n3.4.2 强度校核齿轮传动的失效主要发生在轮齿部位，其他部位很少失效。轮齿的主要形式有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、齿面磨损和塑性变形。轮齿折断指齿轮一个或多个齿在齿根部位整体或局部的断裂。轮齿因受到短是过载或冲击栽荷时，引起轮齿突然断裂，叫过载折断。轮齿在多次重复的弯曲应力和应力集中作用下的折断，叫疲劳折断。齿面点蚀是指在交变的接触应力多次反复作用下，在齿面节线附近，会出现若干小裂纹。封闭在裂纹中的润滑油，在压力作用下，产生楔挤作用而使裂纹扩大，最后导致表层小片状剥落而形成麻点状凹坑，形成齿面疲劳点蚀。齿面胶合是指在高速重载和低速重载传动时，相啮
37、合齿面金属发生粘焊现象，随着齿面相对运动，粘焊处衩撕破脱胎换骨后轮齿表面沿滑动方向形成沟痕，一般出现在齿顶和齿根处。中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 25页齿面磨损是指当外界的硬屑落入运动着的齿面间，就可能产生磨粒磨损。另外当表面粗糙的硬齿与较软的轮齿面相啮合时，由于相对滑动，软齿表面易被划伤也可能产生齿面磨粒磨损。塑性变形是当齿轮材料较软面载荷摩擦力又很大时，啮合过程中，齿面表层会沿着摩擦力的方向产生塑性变形从而破坏正确齿形。主动轮在节线附近形成凹槽，从动轮在节线附近形成凸脊。1）按接触疲劳强度校核（1） 3d过 桥 齿 轮 分 度 圆 直 径0120mdz（2） tF分 度 圆
38、 上 的 圆 周 力078.917NtTF（3） v分 度 圆 的 圆 周 速 度0218.702m/s66dnv04/s1z（4）齿宽 ：b01b取 过 桥 齿 轮59m滚 筒 齿 轮（5） Ak工 况 系 数由表 8119 选取：（6） v动 载 系 数由图 832 选取 1.07K（7） Hk端 面 载 荷 分 布 系 数由图 834 表 8120 选取，按0.94(.36)HC按 8级 精 度2.94Z（8） 图 835k齿 面 载 荷 分 布 系 数 按 曲 线 2选 取5d=0.1.0BK（9） H节 点 区 域 系 数中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 26页由图 83
39、6 查得： 5.2HZ（10） E弹 性 系 数由表 8122 查得： 189.MPa（11） limH限试 验 齿 轮 的 接 触 疲 劳 极由图 838d 查得： 2lim0li540H（12） eN当 量 循 环 次 数600618.725.10ent550（13） NZ寿 命 系 数由图 839，按允许点蚀查得： 051.6,1.6（14） L润 滑 剂 系 数由图 840 LZ（15） v速 度 系 数由图 841 ， ， 0.2m/sV2li014N/mH2li410N/mH查得： 5.9vZ（16）粗糙度系数 R由图 841，齿面粗糙度 3.2， ，60 a取 R05Z.9051
40、x（17） WZ工 作 硬 化 系 数由图 843 查得： 051w（18）齿数比 u :50723.6Z（19） H齿 轮 的 接 触 应 力01 tHAvHEHFukkZdb:中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 27页217893.610.94718.50.8720425.N/m其中重合度系数取 0.87z（20） limH齿 轮 的 接 触 疲 劳 极 限:lim0li000 HNLvRWZZ14.615.9125/:limli555 HNLvRWZZ10.610.91247/（21） minHS数接 触 强 度 的 最 小 安 全 系得： 1.minHS（22） 接 触 强
41、度 的 安 全 系 数li0 min4.716.985HH由此可知，齿轮的接触疲劳强度通过。2）按弯曲疲劳强度校核（1） 图 834 表 8120Fk分0.94FkY（2） F分由图 844， 查05x按05.,2.3FF（3） 直齿轮Y螺 旋 角 系 数得： 1（4） limF限试 验 齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 极中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 28页由图 847d 查得： 2lim04N/F2lim530N/F（5） Y寿 命 系 数由表 8124 得： 01.1.NY（6） S应 力 集 中 系 数由图 849 0.23s5.s（7） 由图 850 查得：xY尺 寸 系
42、数按 1m05.9X重合度 a= 2 ( -tan )+ ( -tan )0ztn0a5ztan5= 120(tan(arccos - )+o12cs0)ot272 (tan(arccos - )o07)otan=1.68a重合度系数: =0.25+7/1.86=09Y（8） F齿 轮 的 弯 曲 应 力 :0 1 tFAvFkkYbm1790.94782.0423.N/ 2.3149.5N/m80FFY中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 29页（9） limF齿 轮 的 弯 曲 疲 劳 极 限:lim0li00 FFNsxY421.395297/:lim5li55 fFsxY301
43、.092N/（10） minFS数弯 曲 强 度 的 最 小 安 全 系查表 8121 得： minFS（11） 弯 曲 强 度 的 安 全 系 数:li00 min49.71.2531 31FF FSklim55 in20 FF FS齿轮其他主要尺寸计算齿轮分度圆直径：0120dz57m根圆直径 ：f=0fd20(1.20)76fh579ff顶圆直径 ：a020120mdh5774aa3.5 减速器传动轴的设计校核中国矿业大学 2008 届本科生毕业设计 第 30页3.5.1 第 1 轴的设计计算1）计算轴和齿轮上的作用力950PTn11其中： , 173nrmi8.72rin,2.kWP104k2.3956.N m7Tn:110.40512.9 822蜗杆分度圆直径 1d蜗轮分度圆直径 23m在传动过程中，蜗杆齿面上所受的的力可以分解为 3 个相互垂直的分力：圆周力、径向力、轴向力。蜗杆圆周力： = =1tFTd361.0426N8蜗杆轴向力: = =1a235.98蜗轮圆周力： tF蜗轮轴向力: 21at径向力： o1n328tan1396.8Nrrt2）初步估算轴的直径蜗杆的材料为 35CrMo由式 计算轴的最小直径，由于轴跨度很长且要要考虑轴上3pdAn键槽的影响使轴加大 60%来确保安全；查表：取 A=100
