1、i目 录前 言 .11 方案设计 .21.1 方案一 两级内齿轮和一级行星齿轮传动 .21.2 方案二 涡轮蜗杆传动 .31.3 方案三 液压泵液压马达传动 .41.4 方案比较 .42 总体设计 .62.1 电动机的选择与校核 .62.2 传动系统的设计计算与校核 .72.2.1 确定钢丝绳最大工作静拉力 .82.2.2 钢丝绳强度校核 .82.2.3 计算减速器的减速比 .93 绞车总体结构设计 .103.1 卷筒装置 .113.2 卷筒的主要结构参数 .143.3 制动装置 .153.3.1 制动器的要求 .163.3.2 制动器的类型 .163.3.3 制动器的选择 .163.4 底座
2、 .174 零部件设计 .184.1 前两级内啮合标准齿轮的几何参数 .184.2 确定各主要参数 .184.2.1 传动比 .184.2.2 第一级传动齿轮模数 m .184.2.3 内啮合标准圆柱齿轮传动几何尺寸的计算 .194.2.4 齿轮接触疲劳强度计算 .194.2.5 齿轮强度校验 .225 行星轮传动设计 .28ii5.1 齿轮材料处理工艺及制造工艺的选定 .285.2 确定各主要参数 .285.2.1 传动比 .285.2.2 行星轮数目 .285.2.3 载荷不均衡系数 .295.2.4 配齿计算 .295.2.5 太阳轮分度圆直径 .295.2.6 计算变位系数 .315.
3、3 几何尺寸计算 .335.4 啮合要素计算 .345.4.1 ac 传动端面重合度 .345.4.2 cb 传动端面重合度 .355.5 齿轮强度验算 .365.5.1 外啮合 .365.5.2 内啮合 .416 齿轮轴的结构设计 .476.1 齿轮轴的材料选择 .476.2 轴直径的初步估算 .476.3 轴的结构设计 .477 行星轮轴、输出轴和输入轴直径 .487.1 行星轴直径 .487.2 输出轴直径 .497.3 输入轴直径 .498 联接（普通平键联接） .508.1 主轴上的平键联接 .508.2 键联接的强度校核 .509 行星架及齿轮架结构设计 .529.1 行星架结构设
4、计 .529.1.1 行星架形式的确定和材料的选定 .529.1.2 行星架的技术要求 .529.2 齿轮架的结构设计 .5410 轴承 .5510.1 轴承选型 .55iii11 减速器铸造机体结构尺寸 .5611.1 铸造机体的壁厚 .5612 主要零件的技术要求 .5712.1 对齿轮的要求 .5712.1.1 齿轮精度 .5712.1.2 对行星轮制造方面的几点要求 .5712.1.3 齿轮材料和热处理要求 .5813 维护及修理 .5913.1 润滑 .5913.2 维护 .5913.3 修理 .59毕业设计总结 .60致 谢 .61参考文献 .62河南理工大学万方科技学院本科毕业论
5、文1前 言在人类历史上，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。今天被广泛应用的绞车(或称卷扬机)是绞盘的另一种形式，它泛指具有一个或几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。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。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-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
6、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。矿 用 调 度 绞 车 主 要 用 于 矿 井 下 调 度 矿 车 及 其 它 辅 助 牵 引 用 ， 亦 可 用于 煤 矿 、 冶 金 矿 山 、 建 筑 工 地 等 场 合 作 拖 运 、 提 升 工 作 或 其 他 辅 助 搬 运工 作 ， 但 不 得 作 载 人 使 用 。调度绞车有着一定的制造史，而我国在这方面也有一定的水平, 在高爱华，谢国强老师的指导下对调度的结构和参数进行了设计以及计算。由于所学知识有限，设计中难免出现缺点和错误，在此，恳请各位老师提出宝
7、贵意见，给予批评指正。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21 方案设计调度绞车是一种小型绞车，调度绞车工作时，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。此次设计的绞车主要设计参数为： 卷筒直径 220 mm；牵引力 10 kN；平均绳速 40 m/min 左右1.1 方案一 两级内齿轮和一级行星齿轮传动传动系统放置在滚筒内部，结构简图如图 1.1 所示。1单列向心短圆柱滚珠轴承； 2，3，4单列向心球轴承； 5轴承； 马达齿轮； , 内齿轮； ， 轴齿轮； 行星齿轮；Z2Z43Z56Z大内齿轮
8、7河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3图 1.1 两级内齿轮一级行星齿轮传动方案从图 1.1 中看出，它的传动原理是：用闸 A 闸住内齿圈 （此时闸 B7Z松开） ，则 不动， 带动行星齿轮 ， 自转又公转，借 中心的销轴7Z56Z6带动滚筒 H 旋转，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1Z7滚筒 H。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。1.2 方案二 涡轮蜗杆传动 涡轮蜗杆传动绞车的原理图如图 1.2 所示。1电动机；
9、2，9斜齿轮； 3圆弧面蜗杆； 4涡轮； 5滚筒； 6大齿轮； 7中间齿轮； 8小齿轮；图 1.2 采用涡轮蜗杆传动的绞车的原理图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文41.3 方案三 液压泵液压马达传动液压泵液压马达传动的绞车可分为两种类型，一种为全液压传动，如图 1.3 所示。1电动机； 2柱塞泵； 3液压马达； 4绞车滚筒；图 1.3 全液压传动的液压绞车工作原理图电动机 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，而液压马达直线与绞车滚筒 4 连接拖动绞车运转。另一种为液压机械传动，如图 1.4 所示。1电动机； 2液压泵； 3液压马达； 4减速器；
10、 5绞车滚筒图 1.4 液压机械传动绞车的工作原理图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。1.4 方案比较以上三种方案、四种结构形式，从原理上来讲，都能完成设计任务书提出的要求。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，而方案二采用涡轮蜗杆传动，可设计出产品，但体积大，可用于地面或使河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5用空间较大的场合，故排除方案二；方案三采用液压泵液压马达传动，如用于煤矿井下巷道中，方案三中工作夜不应使用可燃油液，故排除方案三。经比较选择方案一为最终采用方案，以下对采用方案进行产品设计。河南理工大学万方科技学院本科毕
11、业论文62 总体设计通过方案比较采用方案一的结构形式两级内齿轮和一级行星齿轮传动，传动系统放置在滚筒内部，其结构简图如图 1.1 所示。调度绞车有下列主要部件组成：滚筒装置（包括传动系统） 、制动装置、机座和电动机。为使绞车体积小，结构紧凑，其减速机构采用了两组内齿轮传动副和一组行星轮系，并将其装入滚筒体内，电动机亦半深入滚筒端部。为使运转灵活，在绞车内部各转动处均采用滚动轴承支撑。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。此行星轮系的传动比可以用转化1Z7轮系传动比的公式求得：即2471135HZn得2471135HniZ式中
12、： 电动机转速与滚筒转速之比，即传动装置总的减速比；1Hi电动机转速；n 滚筒转速；H各齿轮齿数。12z2.1 电动机的选择与校核为使绞车的驱动电机体积小，选用电动机为同步转速 1500r/min 的隔爆河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7三相鼠笼型异步电动机。电机的输出功率：0wp式中， 为工作机所需的功率，且wp KWVFpw7.8.06140式中： 钢丝绳的牵引力 10000kN；wF钢丝绳绳速 40m/min。V选择功率为 11kW 的电机，加上防爆要求，选择型号为 JBJ11.4 的电机，参数如下：额定功率： 11.4KW；额定转速： 1460r/min；最大转矩/额定转矩：2.5 。Nm2.2 传动系统的设计计算与校核对于调度绞车来说，钢丝绳在卷筒上可做多层缠绕，即第一层缠满后，钢丝绳就在缠满的绳圈上做第二层缠绕，以此类推。在电动机转速不变的情况下，钢丝绳的牵引速度随钢丝绳在卷同上的缠绕层数不同而变化。当钢丝绳在卷同上缠绕第一圈时，牵引速度最小，在卷同上最后一圈缠绕时牵引速度最大。调度绞车对钢丝绳的牵引速度要求不太严格。对于第一层缠绕，钢丝绳的缠绕半径为滚筒直径与钢丝绳直径之和的一半。对于辅助性绞车滚筒直径与钢丝绳直径之比， 煤矿安全规程没有严格要求，且可以多层缠绕，为保证钢丝绳的使用寿命不止过短，钢丝绳直径不能过粗。参考现有绞车
