機械畢業(yè)設(shè)計（論文）-遠(yuǎn)程操作礦用雙速調(diào)度絞車的設(shè)計

1、中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 姓 名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 專 業(yè)： 機械制造及其自動化 設(shè)計題目： 遠(yuǎn)程操作礦用雙速調(diào)度絞車的設(shè)計專 題： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 教授 2021年 6月 徐州 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 專業(yè)年級 理工12-1班 學(xué)號學(xué)生姓名 任務(wù)下達日期： 2021 年 12 月 10 日 畢業(yè)設(shè)計日期： 2021 年 12 月15 日至 2021 年 6月 10 日全套圖紙，加153893706 畢業(yè)設(shè)計題目:遠(yuǎn)程操作礦用雙速調(diào)度絞車的設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計專題題目： 畢業(yè)設(shè)計主要內(nèi)容和要求：礦用調(diào)度絞車是司機須站在滾筒前用雙手操作剎車手柄，這

2、種操作方式非常不平安，斷繩經(jīng)常打傷司機，過載時鋼絲繩連帶絞車及其底座一同拉起。本課題設(shè)計的絞車通過液壓離合器和多級定軸齒輪傳動實現(xiàn)變速切換，高速時提升速度快；低速時，提升力矩大，液壓制動器制動滾筒。通過控制電機、液壓離合器、液壓制動器實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。本課題涉及機械、液壓、控制系統(tǒng)的設(shè)計，可較好鍛煉學(xué)生機械、液壓、控制的綜合設(shè)計能力，培養(yǎng)學(xué)生具有開發(fā)和設(shè)計機電產(chǎn)品的能力。 指導(dǎo)教師簽字：鄭 重 聲 明本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計，是在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進行研究所取得的成果。所有數(shù)據(jù)、圖片資料真實可靠。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計的研究成果不包含他人享有著作權(quán)的內(nèi)容。對本論文所涉及的研究

3、工作做出奉獻的其他個人和集體，均已在文中以明確的方式標(biāo)明。本論文屬于原創(chuàng)。本畢業(yè)設(shè)計的知識產(chǎn)權(quán)歸屬于培養(yǎng)單位。 本人簽名： 日期： 中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評語根底理論及根本技能的掌握；獨立解決實際問題的能力；研究內(nèi)容的理論依據(jù)和技術(shù)方法；取得的主要成果及創(chuàng)新點；工作態(tài)度及工作量；總體評價及建議成績；存在問題；是否同意辯論等： 成 績： 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計評閱教師評閱書 評閱教師評語選題的意義；根底理論及根本技能的掌握；綜合運用所學(xué)知識解決實際問題的能力；工作量的大小；取得的主要成果及創(chuàng)新點；寫作的標(biāo)準(zhǔn)程度；總體評價及建議成績；存

4、在問題；是否同意辯論等： 成 績： 評閱教師簽字： 年 月 日中國礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院畢業(yè)設(shè)計辯論及綜合成績答 辯 情 況提 出 問 題回 答 問 題正 確根本正確有一般性錯誤有原那么性錯誤沒有答復(fù)辯論委員會評語及建議成績：辯論委員會主任簽字： 年 月 日學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組綜合評定成績：學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)小組負(fù)責(zé)人： 年 月 日摘 要煤礦生產(chǎn)大量使用調(diào)度絞車，目前常用的礦用運輸絞車的操作存在平安隱患且體力勞動強度大，為此，研究設(shè)計出了一種液壓制動礦用雙速調(diào)度絞車。該絞車采用液壓系統(tǒng)完成絞車的啟動、運行、變速、和平安制動等過程，防止了常用絞車操作過程中因機械故障而造成的人員傷害。設(shè)計的雙速運行不僅可以完成搬運重物、

5、調(diào)度車輛的功能，而且也滿足實現(xiàn)輕載下快速調(diào)度的需求，實現(xiàn)了一機多用，大大提高了絞車的工作效率和拓寬了絞車的使用工況。設(shè)計了一種可以換擋操作的變速箱，采用濕式多片離合器對絞車調(diào)度進行換擋控制。這不僅操作工可以遠(yuǎn)離絞車滾筒操作；同時變速箱變速更加穩(wěn)定。變速箱通過箱內(nèi)的離合器的油缸內(nèi)充液壓油推動活塞，從而使摩擦片結(jié)合來進行換擋操作。采用變速箱傳動也使得絞車的傳動局部脫離了絞車內(nèi)部，這就方便了傳動系統(tǒng)的損壞維修。本設(shè)計來源于畢業(yè)實習(xí)，充分考慮到現(xiàn)場可實施性。同時以操作工人的平安為出發(fā)點進行的設(shè)計。關(guān)鍵詞：雙速絞車 ；變速箱 ；離合器 ；盤式制動器ABSTRACTMine dispatching win

6、ch is mechanical and electrical equipment in mine production work is used in coal production. But the operation is still dangerous and laborious manual where huge security risk exists. In the development of high degree of mechanization, liberation a development of productive forces is required. This

7、 requires the development of a safe and reliable high labor-saving efficiency of mining dispatching winch is essential. Dispatching winch is widely used in mine production. Security risks exist in the transport winch operation which is commonly used and this way will expand manual strength. Thus, re

8、searchers designed a two-speed hydraulic brake mine dispatching winch.We can design a speed changing box which have a shift operation , using wet multi-disc clutch to control the shift of winch scheduling. Not only the operator can be far away from the winch when operating, at the same time the winc

9、h can get more stable transmission speed. Transmission through in the clutch oil cylinder filling the hydraulic oil moves the pistons, which will make the combination friction plate for shift operation. The gearbox transmission makes the winch part out of the internal, it is convenient for operator

10、to damage to maintain the damage of the transmission system .This design is derived from the graduation practice, and I have fully considering the field practical. At the same time think about the safety of the operator .Key words: double speed winch ;Gearbox ;Clutch ;Disc brake目 錄1 緒論1雙速礦用絞車的背景和意義1

11、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2課題的設(shè)計意義22 電動機的選型和滾筒設(shè)計4電動機的選型4牽引絞車外形設(shè)計計算4鋼絲繩的選型4絞車滾筒的設(shè)計計算63 傳動系統(tǒng)的設(shè)計8傳動方案確實定8快速和慢速時傳動比計算與分配94 齒輪的設(shè)計計算11變速箱快速時第一級設(shè)計計算11確定許用應(yīng)力11按齒根彎曲疲勞強度計算12按齒面接觸疲勞強度計算144.1.4.確定齒數(shù)16計算齒輪的幾何尺寸164.1.6 齒輪3和齒輪4的強度校核17齒輪3和齒輪4的主要設(shè)計結(jié)果20變速箱慢速時第一級設(shè)計計算20齒輪1和齒輪2模數(shù)確實定20齒輪1和齒輪2的變位傳動設(shè)計214.2.3 齒輪1和齒輪2的強度校核22齒輪1和齒輪2的設(shè)計結(jié)果25變速箱第

12、二級齒輪傳動設(shè)計25確定許用應(yīng)力25按齒根彎曲疲勞強度計算27按齒面接觸疲勞強度計算294.3.4.確定齒數(shù)30計算齒輪的幾何尺寸314.3.6 齒輪5和齒輪6的強度校核32主要設(shè)計結(jié)果34行星齒輪傳動設(shè)計35行星齒輪齒數(shù)確實定35初算中心距和模數(shù)35.3幾何尺寸計算37主要參數(shù)計算結(jié)果：38行星齒輪傳動齒輪強度校核385 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算48所使用各軸的運動學(xué)參數(shù)計算48每個軸的轉(zhuǎn)速的計算485.1.2 每個軸的功率的計算485.1.3 每個軸的轉(zhuǎn)矩的計算49軸的材料的選擇49對軸的直徑進行理論估算49軸的結(jié)構(gòu)的設(shè)計50軸上零件的軸向定位50確定各段軸的長度50確定各段軸的直徑50軸上零件

13、的周向定位50按彎扭合成校核軸的強度51按照軸的平安系數(shù)校核軸的疲勞強度536 鍵的選擇與校核56鍵的選擇56鍵的連接強度的校核567 濕式多片換擋離合器的設(shè)計58濕式離合器的工作原理58離合器的設(shè)計計算59計算摩擦式離合器主要參數(shù)59離合器的校核60回位彈簧618 盤式制動器63盤式制動器的工作原理63盤式制動器主要參數(shù)的設(shè)計計算63制動時正壓力的計算63彈簧力的計算64碟形彈簧的設(shè)計計算65液壓缸的設(shè)計計算66油壓最大值得理論計算67制動器的校核689 總結(jié)70參考文獻71英文翻譯721 緒論礦用絞車是煤礦不可缺少的礦山輔助運輸重要設(shè)備，它是用來進行煤礦井下的物料運輸?shù)V車調(diào)度、回柱放頂、綜

14、采設(shè)備的安裝、拆遷及搬運、各類機電設(shè)備等工作、也可以在煤礦井下各種臨時牽引工作?？梢哉f，礦用絞車在煤礦上是無處不在、無時不用、不可或缺的設(shè)備。目前，礦用絞車可大致分為三類：快速礦用絞車、慢速礦用絞車和雙速礦用絞車。快速礦用絞車平均牽引速度快、牽引力小，主要用于物料運輸和礦車調(diào)度，同時也可用于中小型設(shè)備的搬遷和運輸。慢速礦用絞車牽引速度小但牽引力大，主要用于煤礦井下回采工作面的回柱放頂，也可用于搬運重物和調(diào)度車輛。但由于所采用傳動副為渦輪副，傳動效率低、易磨損、本錢高、壽命短，維修難度大，是故慢速絞車的使用數(shù)量逐漸減少。雙速礦用絞車具有兩種速度：慢速和快速?？焖儆糜诜爬K，慢速牽引力大，快速牽引力

15、小，在煤礦現(xiàn)場可以根據(jù)牽引力的大小選擇快速或慢速。雙速絞車具有一機多能特點，克服了老式絞車的速度慢、效率低、壽命短等缺陷。傳統(tǒng)雙速礦用絞車的開啟依然是采用手閘人工式開啟，此操作不但費力，而且要求司機的技術(shù)較高。由于司機的工作位置位于絞車的旁邊，極容易成為絞車斷繩，咬繩，跳繩，跑車是故的受害者。近年來礦難事故中不少是因為人員與絞車距離過近而造成的。其中絞車斷繩的因素很多，但是其與鋼絲繩的爬繩、咬繩、絞車的啟動與停止過程中的沖擊和超載有很大關(guān)系。鑒于以上情況，設(shè)計新型的礦用雙速絞車及排繩器應(yīng)滿足以下條件：(1)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制操作，擺脫司機站在絞車前雙手握剎車閘的危險操作模式；(2)設(shè)計自動排繩裝置，

16、滿足煤礦斜巷運輸管理第四章第二十條規(guī)定，絞車滾筒鋼絲繩要排列整齊,做到不爬繩、不咬繩、不跳繩；(3)防超載功能；(4)將雙速礦用絞車的變速機構(gòu)內(nèi)置于絞車卷筒內(nèi)或是箱體設(shè)計為狹窄結(jié)構(gòu)，以利于再井下狹小空間使用；(5)實現(xiàn)絞車的軟啟動特性；(6)能實現(xiàn)開機狀態(tài)下的換速操作；(7)能夠準(zhǔn)確制動。因此設(shè)計一種新型遠(yuǎn)程控制礦用雙速運輸絞車，一機多用，不僅滿足現(xiàn)有運輸、調(diào)度絞車功能，還可以可實現(xiàn)平安遠(yuǎn)程控制，提高絞車操作的平安性，解放工人生產(chǎn)力，適用于狹小巷道作業(yè)。同時完善運輸、調(diào)度絞車的應(yīng)用空間，增大更加狹小巷道的應(yīng)用領(lǐng)域；豐富我國絞車市場，有助于推動絞車的開展，對于煤礦生產(chǎn)有十分重大的意義。國內(nèi)現(xiàn)有調(diào)

17、度絞車大多采用行星齒輪傳動，主要由電機、卷筒裝置、剎車系統(tǒng)、底座、防護罩等部件組成。由電機帶動減速器從而驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動的傳動方式，司機直接手動操作剎車系統(tǒng)控制絞車的運行，隨著科技高速開展的今天，此種傳統(tǒng)絞車的操作方法已漸漸被智能化的作業(yè)需求慢慢取代。新型無極繩絞車，主要由絞車、張緊裝置、梭車、尾輪、壓繩輪組、平托輪、控制電器、通訊系統(tǒng)及鋼絲繩等構(gòu)成，可實現(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制，但其主要適用于長距離、大傾角、多邊坡、大噸位復(fù)雜工況條件下工作，且系統(tǒng)復(fù)雜，費用昂貴，不適用于一般調(diào)度絞車的工作需求。而單軌吊安裝復(fù)雜，本錢高，在實際礦井應(yīng)用中也存在局限性。因此新型無極繩絞車、單軌吊雖然有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，但它不能完全代

18、替調(diào)度絞車。采用變頻器可以實現(xiàn)絞車遠(yuǎn)程操作，主要由變頻控制柜、PLC、主操作臺構(gòu)成。主電路主要有變頻器電機回路，控制回路主要有PLC、檢測元件、電磁閥、中間繼電器及指示燈等組成。但是井下防爆變頻器價格昂貴，變頻絞車在煤礦生產(chǎn)中推廣困難。綜上所述，傳統(tǒng)調(diào)度絞車結(jié)構(gòu)簡單本錢低廉，但已無法滿足現(xiàn)代智能化煤礦生產(chǎn)的需求，新型無極繩、單軌吊等雖可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，節(jié)約人力的要求，但本錢昂貴，不適用于一般調(diào)度絞車的使用場合。因此，設(shè)計一種可遠(yuǎn)程控制的平安性高、實用性強的新型礦用調(diào)度絞車迫在眉睫。為了實現(xiàn)異地操作，目前有主要有兩種方法：其一，采用變頻技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，使絞車可以精確而高效的完成各種所需工作，但

19、是本錢較高，無法廣泛推行；另一種簡單有效的方式是采用，液壓系統(tǒng)調(diào)節(jié)的方式，實現(xiàn)在一定距離范圍內(nèi)的異地操作，由于液壓系統(tǒng)簡單有效，是故可以在較大范圍內(nèi)實現(xiàn)推廣，基于此本設(shè)計采用液壓調(diào)速制動的方式實現(xiàn)絞車的平穩(wěn)換速，本設(shè)計采用兩個濕式多片離合器和一個制動閘，通過遠(yuǎn)程控制離合器的制動和別離實現(xiàn)雙速變換，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。2 電動機的選型和滾筒設(shè)計2.1電動機的選型滾筒的功率為： 2-1-1傳動系統(tǒng)的總功率為： 2-1-2查?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?秦大同版，取以下參數(shù)：齒式聯(lián)軸器，取值0.99；8級精度圓柱齒輪傳動，取值0.97；級行星齒輪傳動，取值0.97；滾動軸承，取值0.99；于是電動機的輸出功率為

20、： 2-1-3 查?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?表25186，考慮到電動機的使用條件井下防爆，防塵，因此選用YB2型三相異步防爆電機具體參數(shù)如下：表2-1型號功率轉(zhuǎn)速效率YB2-280M-655KW980r/min在絞車運輸提升中鋼絲繩是主要的承力構(gòu)建，在使用過程中受到如卷筒纏繞時的彎曲應(yīng)力、上行下行的拉應(yīng)力和鋼絲繩各層之間的擠壓應(yīng)力、彎曲疲勞應(yīng)力等多種力的作用，同時使用過程中還會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，鋼絲繩會在這些應(yīng)力的綜合作用受到嚴(yán)重的損害，所以在鋼絲繩的選用時必須考慮為鋼絲繩留一定裕量。所以鋼絲繩要滿足以下公式： 2-2-1式中各參數(shù)的含義與取值：鋼絲繩的最小破斷力總和，N； 鋼絲繩的最大靜張力，N；m平

21、安系數(shù)，查?煤礦平安規(guī)程?一書，取m= 5。于是 2-2-2又可根據(jù)?鋼絲繩術(shù)語?中的公式： 2-2-3 2-2-4可得： 2-2-5式中各參數(shù)的含義與取值破斷力換算系數(shù)，其值可由?鋼絲繩術(shù)語?中表14-35選取，；k可由?鋼絲繩術(shù)語?中表14-5選取，k=0.330；代入公式得：19.47mm 2-2-6根據(jù)?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?表4-1-176選取鋼絲繩的直徑為d=22.5mm。 絞車滾筒的設(shè)計計算滾筒是鋼絲繩纏繞體，簡而言之是一種儲繩設(shè)備，鋼絲繩在滾筒上纏發(fā)生彎曲，而且每層之間會產(chǎn)生擠壓作用，同時對其進行扭轉(zhuǎn)；又由于滾筒的旋轉(zhuǎn)時會使鋼絲繩的彎曲疲勞應(yīng)力增加，這就造成了鋼絲繩的使用壽命減少，

22、所以合理的滾筒結(jié)構(gòu)能夠有效的提高鋼絲繩的使用壽命。2因此滾筒也要滿足一定的穩(wěn)定性和強度要求，在設(shè)計滾筒的結(jié)構(gòu)時要有相應(yīng)的繩槽，繩草結(jié)構(gòu)要能夠減少鋼絲繩纏繞時鋼絲繩之間的摩擦和擠壓：總之一個好的滾筒結(jié)構(gòu)能夠很好的增加鋼絲繩的使用壽命，從而到達節(jié)約本錢的目的。滾筒的直徑的計算，滾筒的直徑與鋼絲繩的直徑和繩容量有關(guān)，一般可由下式計算得到： 2-2-7式中各參數(shù)含義與取值：h滾筒的工作級別和鋼絲繩系數(shù)，取h=25；于是滾筒的外徑為 2-2-8取 滾筒厚度： ；繩槽節(jié)距： 繩槽深度： 繩槽半徑： 鋼絲繩的纏繞直徑取為9層，要滿足850m的繩容量，那么鋼絲繩第一層纏繞長度為 2-2-9鋼絲繩第二層纏繞長度

23、為 2-2-10鋼絲繩第三層纏繞長度為 2-2-11 鋼絲繩第九層纏繞長度為 2-2-12其中，Z為鋼絲繩在每層的纏繞圈數(shù)為了滿足850mm的繩容量，那么39.3 2-2-13取Z=40。由滾筒的寬度的計算公式： 式中各參數(shù)含義與取值， 鋼絲繩的不均勻系數(shù)，取取B=1000mm于是我們可以得到滾筒參數(shù)最外層滾筒直徑為 最外層滾筒直徑為 取滾筒第五層為滾筒基準(zhǔn)層，那么3 傳動系統(tǒng)的設(shè)計傳動方案是本設(shè)計的重點內(nèi)容，傳動方案決定了絞車運輸特點以及絞車的變速方案。設(shè)計前進行畢業(yè)實習(xí)時，通過與現(xiàn)場工人交流了解到常用絞車傳動系統(tǒng)都放在絞車滾筒內(nèi)部，但這樣有一個問題就是傳動局部出現(xiàn)故障后不方便拆卸維修，因此

24、本設(shè)計采用了一個變速箱傳動和一個放在滾筒外的行星輪作為絞車變速傳動的傳動系統(tǒng)，傳動原理圖如圖一所示。圖中變速箱局部主要實現(xiàn)的功能是對絞車進行變速，而行星輪系由于其可實現(xiàn)大的傳動比的特點，因此作為主要傳動比的承當(dāng)者。傳動原理：當(dāng)離合器都別離時，電機軸連接帶動齒輪1，單并不能通過任何一條傳動路線把運動傳遞到滾筒上去，齒輪1和齒輪2空轉(zhuǎn)。所以滾筒不轉(zhuǎn)；當(dāng)離合器1制動，離合器2別離時，運動的傳遞路線為Z1離合器1Z3Z4Z5Z6Z7Z8滾筒；當(dāng)離合器1別離，離合器2閉合是，運動的傳遞路線為Z1Z2離合器2Z4Z5Z6Z7Z8滾筒。但兩離合器不能同時閉合。3.2快速和慢速時傳動比計算與分配絞車運行過程中

25、要實現(xiàn)兩種速度，各自在運行過程中的轉(zhuǎn)速和總傳動比方表3.1所示；表3.1：快速慢速轉(zhuǎn)速n傳動比由于在絞車運行過程中，無論快速還是慢速都要經(jīng)過行星輪系這一局部，即行星輪是兩種傳動速度的公共局部，因此先定下傳動輪系的傳動比。參考?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?表14-5-7 行星輪齒輪傳動的齒輪組合初定行星齒輪的傳動比為 行星輪個數(shù)為 。即 3-2-1又由同心條件 3-2-2查?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?表14-5-7可取 ； ； 因此，在快速運動時變速箱傳動比為；慢速運動時變速箱傳動比為 ?，F(xiàn)初定傳動比為 ； ；。故初選齒數(shù)、， 那么實際齒數(shù)比為 ； ； 。4 齒輪的設(shè)計計算變速箱快速時第一級設(shè)計計算1選擇材料查?

26、現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?表14-1-132在這里大小齒輪都選用40Cr調(diào)質(zhì)處理齒面硬度為241286HBS2確定許用應(yīng)力以下數(shù)據(jù)除非注明外都來自秦大同版?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?1齒輪彎曲疲勞極限 。按照所選取的材料和齒面硬度查?機械設(shè)計手冊?圖14-1-73取得 ；齒輪接觸疲勞極限 ，按照所選取的材料和齒面硬度查?機械設(shè)計手冊?圖14-1-44取得 。2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 4-1-1 4-1-2根據(jù)、查?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?14-1-102得接觸強度壽命系數(shù) 4-1-3查表14-1-114得彎曲強度壽命系數(shù) 4-1-4接觸疲勞強度平安系數(shù) 查表14-1-106得 4-1-5彎曲疲勞強度平安系數(shù) 4-1-6那么

27、許用應(yīng)力 可由下式計算 4-1-7 4-1-8 4-1-9 4-1-101按彎曲疲勞極限計算模數(shù)1計算公式 4-1-112計算式中各符號值確實定K第一根軸上齒輪傳遞得扭矩 4-1-12齒寬系數(shù)。由表14-1-73選取彎曲疲勞強度重合度系數(shù)。由計算以下得到兩相嚙合齒輪的齒頂圓壓力角為： 4-1-13 4-1-14兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時的嚙合角為 重合度 4-1-15重合度系數(shù) 4-1-16 齒形系數(shù)，查圖14-1-59??；2.26；應(yīng)力修正系數(shù)，查圖14-1-64取1.56；1.74；計算兩齒輪的值并進行比擬 4-1-17故小齒輪3的數(shù)值較大，彎曲疲勞強度較低，因此將小齒輪的計算值代入公式計算

28、4-1-18(2) 模數(shù)修正1計算載荷系數(shù)時所需要的數(shù)據(jù)按計算模數(shù)可求得小齒輪分度圓直徑 4-1-19圓周速度為 4-1-202載荷系數(shù)計算值查表14-1-75得使用系數(shù) 由速度v=5.14m/s，齒輪精度為8級精度，由圖14-1-36查得動載系數(shù)。根據(jù) ，齒輪為直齒輪齒面為硬齒面，8級精度，查表14-1-97得齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) ，硬齒面直齒輪且齒輪在兩支撐之間非對稱布置。軸的剛度小，由?機械設(shè)計?圖10-14查得齒向載荷分布系數(shù)。所以載荷系數(shù)為。下面按照實際載荷系數(shù)修正模數(shù) 4-1-21取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=54于是小齒輪的分度圓直徑 4-1-221按齒面接觸疲勞強度計算直徑公式如下： 4-1

29、-232確定計算公式中的各計算值1齒寬系數(shù)，第一跟軸的傳遞轉(zhuǎn)矩和上面一樣。2載荷系數(shù)查表14-1-75得使用系數(shù) 由速度v=5.14m/s，齒輪精度為8級精度，由圖14-1-36查得動載系數(shù)。根據(jù) ，齒輪為直齒輪齒面為硬齒面，8級精度，查表14-1-97得齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) ，硬齒面直齒輪且齒輪在兩支撐之間非對稱布置。軸的剛度小，由?機械設(shè)計?圖10-14查得齒向載荷分布系數(shù)。所以載荷系數(shù)為 。 4-1-242材料的彈性影響系數(shù) ，由表14-1-101查取得 ；3節(jié)點區(qū)域系數(shù) ，查圖14-1-37得=2.5；4齒面接觸疲勞強度的重合度系數(shù) ，由表14-1-100查取得； 4-1-255兩齒

30、輪的許用應(yīng)力；計算小齒輪的分度圓直徑 4-1-26齒輪傳動齒數(shù)既要滿足按彎曲疲勞強度計算的模數(shù)m=5，同時又要滿足按接觸疲勞強度計算的小齒輪分度圓直徑，那么確定小齒輪齒數(shù)。 4-1-27對齒輪進行圓整，取 ，取，實際傳動比為 驗算傳動比誤差 4-1-28滿足設(shè)計要求。1兩齒輪的分度圓直徑 2兩齒輪的齒寬 于是取 ；， 取3兩齒輪的中心距 4兩齒輪的齒頂圓直徑5兩齒輪的齒根圓直徑6齒輪3的圓周速度 4-1-29結(jié)合?機械設(shè)計?一書中表10-2，知選用8級精度是滿足要求的。4.1.6 齒輪3和齒輪4的強度校核1按齒根彎曲強度校核1校核計算所用公式 4-1-302確定該核算式中各符號數(shù)值 、m、 、

31、b和上面計算結(jié)果一樣；K載荷系數(shù)查表14-1-75得使用系數(shù) 由速度v=6.67m/s，齒輪精度為8級精度，由圖14-1-36查得動載系數(shù)。根據(jù) ，齒輪為直齒輪齒面為硬齒面，8級精度，查表14-1-97得齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) ，硬齒面直齒輪且齒輪在兩支撐之間非對稱布置。軸的剛度小，由?機械設(shè)計?圖10-14查得齒向載荷分布系數(shù)。所以載荷系數(shù)為 4-1-30彎曲疲勞強度重合度系數(shù)。由計算以下得到兩相嚙合齒輪的齒頂圓壓力角為： 4-1-31 4-1-32兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時的嚙合角為 重合度 重合度系數(shù) 4-1-33 齒形系數(shù)，查圖14-1-59??；。應(yīng)力修正系數(shù)，查圖14-1-64??；計算兩

32、齒輪的值并進行比擬故小齒輪3的數(shù)值較大，彎曲疲勞強度較低，故小齒輪3的彎曲疲勞強度小于齒輪4的彎曲疲勞強度，故只要校核齒輪3即可。3校核齒輪3的齒根彎曲強度滿足彎曲疲勞強度2按齒面接觸疲勞強度校核1校核計算所用公式為 4-1-332確定校核計算公式中的各符號的值K、 、 、 、 、 的值與前面所計算結(jié)果一致；u齒數(shù)比， 節(jié)點區(qū)域系數(shù)，由圖14-1-37得 3校核齒面接觸疲勞強度 4-1-34滿足齒面接觸疲勞強度的要求齒輪3齒輪4材料40Cr模數(shù)5壓力角齒數(shù)2661中心距mm齒寬mm5752分度圓直徑mm130305齒根圓直徑mm齒頂圓直徑mm140315傳動比4由于齒輪1和齒輪3，齒輪2和齒輪

33、4分別處于同一根軸上，所以齒輪1和齒輪2之間的嚙合及齒輪3和齒輪4之間的嚙合應(yīng)滿足一定的同心條件，即 4-2-1所以可以取 可以取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 又由于 4-2-2因此齒輪1和齒輪2需要進行變位設(shè)計。4由于 ，所以我們這里采用的是正傳動，這里我們通過齒輪變位的方法進行配湊使得齒輪滿足變位條件，并且變位過程中我們要保證其他參數(shù)保持不變。（1） 首先我們要先確定齒輪的變位系數(shù)1） 計算齒輪傳動的嚙合角 4-2-3因此 2） 計算齒輪的齒數(shù)和 4-2-43） 查取齒輪的變位系數(shù)之和根據(jù)齒輪的嚙合角 和齒輪齒數(shù)和 查?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?圖14-1-5可以得到。4） 分配齒輪的變位系數(shù) ， 根據(jù)齒輪的齒數(shù)比，

34、查圖14-1-5讀得 ，于是 5） 計算變位后齒輪的幾何尺寸齒輪的中心距變動系數(shù)為 齒輪變位降低齒頂高系數(shù)為 齒頂圓直徑為 齒根圓直徑為節(jié)圓直徑為 4.2.3 齒輪1和齒輪2的強度校核1按齒根彎曲強度校核1校核計算所用公式 4-2-52確定該核算式中各符號數(shù)值 、m、 、b和上面計算結(jié)果一樣；K載荷系數(shù)查表14-1-75得使用系數(shù) 由齒輪3的圓周速度為 ，又齒輪精度為8級精度，由圖14-1-36查得動載系數(shù)。根據(jù) ，齒輪為直齒輪齒面為硬齒面，8級精度，查表14-1-97得齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) ，硬齒面直齒輪且齒輪在兩支撐之間非對稱布置。軸的剛度小，由?機械設(shè)計?圖10-14查得齒向載荷分布系

35、數(shù)。所以載荷系數(shù)為彎曲疲勞強度重合度系數(shù)。由計算以下得到兩相嚙合齒輪的齒頂圓壓力角為： 兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時的嚙合角為 重合度 重合度系數(shù) 齒形系數(shù)，查圖14-1-59??；。應(yīng)力修正系數(shù)，查圖14-1-64??；計算兩齒輪的值并進行比擬故小齒輪1的數(shù)值較大，彎曲疲勞強度較低，故小齒輪1的彎曲疲勞強度小于齒輪2的彎曲疲勞強度，故只要校核齒輪1即可。3校核齒輪3的齒根彎曲強度滿足彎曲疲勞強度,。2按齒面接觸疲勞強度校核1校核計算所用公式為 4-2-62確定校核計算公式中的各符號的值K、 、 、 、 、 的值與前面所計算結(jié)果一致；u齒數(shù)比， 節(jié)點區(qū)域系數(shù)，由圖14-1-37得 3校核齒面接觸疲勞強度

36、滿足齒面接觸疲勞強度的要求4齒輪1齒輪2材料40Cr模數(shù)中心距mm齒數(shù)2174齒寬mm5045節(jié)圓直徑mm333齒頂圓直徑mm齒根圓直徑mm傳動比4.3變速箱第二級齒輪傳動設(shè)計41選擇材料查?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?表14-1-132在這里大小齒輪都選用40Cr調(diào)質(zhì)處理齒面硬度為241286HBS2確定許用應(yīng)力以下數(shù)據(jù)除非注明外都來自秦大同版?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?1齒輪彎曲疲勞極限 。按照所選取的材料和齒面硬度查?機械設(shè)計手冊?圖14-1-73取得 ；齒輪接觸疲勞極限 ，按照所選取的材料和齒面硬度查?機械設(shè)計手冊?圖14-1-44取得 。2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 根據(jù)、查?現(xiàn)代機械設(shè)計手冊?14-1-102得

37、接觸強度壽命系數(shù) 查表14-1-114得彎曲強度壽命系數(shù)接觸疲勞強度平安系數(shù) 查表14-1-106得 彎曲疲勞強度平安系數(shù)那么許用應(yīng)力 可由下式計算41按彎曲疲勞極限計算模數(shù)1計算公式 2計算式中各符號值確實定K第一根軸上齒輪傳遞得扭矩 齒寬系數(shù)。由表14-1-73選取彎曲疲勞強度重合度系數(shù)。由計算以下得到兩相嚙合齒輪的齒頂圓壓力角為： 兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時的嚙合角為 重合度 重合度系數(shù) 齒形系數(shù)，查圖14-1-59??；。應(yīng)力修正系數(shù)，查圖14-1-64??；計算兩齒輪的值并進行比擬故小齒輪3的數(shù)值較大，彎曲疲勞強度較低，因此將小齒輪的計算值代入公式計算(2) 模數(shù)修正1計算載荷系數(shù)時所需要的

38、數(shù)據(jù)按計算模數(shù)計算小齒輪分度圓直徑 圓周速度為 2載荷系數(shù)計算值查表14-1-75得使用系數(shù) 由速度v=3.08m/s，齒輪精度為8級精度，由圖14-1-36查得動載系數(shù)。根據(jù) ，齒輪為直齒輪齒面為硬齒面，8級精度，查表14-1-97得齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) ，硬齒面直齒輪且齒輪在兩支撐之間非對稱布置。軸的剛度小，由?機械設(shè)計?圖10-14查得齒向載荷分布系數(shù)。所以載荷系數(shù)為。下面按照實際載荷系數(shù)修正模數(shù) 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=84于是小齒輪的分度圓直徑41按齒面接觸疲勞強度計算直徑公式如下：2確定計算公式中的各計算值1齒寬系數(shù)，第一跟軸的傳遞轉(zhuǎn)矩和上面一樣。2載荷系數(shù)查表14-1-75得使用系數(shù) 由

39、速度v=7.23m/s，齒輪精度為8級精度，由圖14-1-36查得動載系數(shù)。根據(jù) ，齒 輪為直齒輪齒面為硬齒面，8級精度，查表14-1-97得齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) ，硬齒面直齒輪且齒輪在兩支撐之間非對稱布置。軸的剛度小，由?機械設(shè)計?圖10-14查得齒向載荷分布系數(shù)。所以載荷系數(shù)為 。2材料的彈性影響系數(shù) ，由表14-1-101查取得 ；3節(jié)點區(qū)域系數(shù) ，查圖14-1-37得=2.5；4齒面接觸疲勞強度的重合度系數(shù) ，由表14-1-100查取得；5兩齒輪的許用應(yīng)力；計算小齒輪的分度圓直徑 4齒輪傳動齒數(shù)既要滿足按彎曲疲勞強度計算的模數(shù)m=8，同時又要滿足按接觸疲勞強度計算的小齒輪分度圓直徑，

40、那么確定小齒輪齒數(shù)。對齒輪進行圓整，取 ，取，實際傳動比為 驗算傳動比誤差滿足傳動比設(shè)計要求。41兩齒輪的分度圓直徑 2兩齒輪的齒寬 于是取 ；， 取3兩齒輪的中心距 4兩齒輪的齒頂圓直徑5兩齒輪的齒根圓直徑6齒輪5的圓周速度 結(jié)合?機械設(shè)計?一書中表10-2，知選用8級精度是滿足要求的。4.3.6 齒輪5和齒輪6的強度校核1按齒根彎曲強度校核1校核計算所用公式 2確定該核算式中各符號數(shù)值 、m、 、b和上面計算結(jié)果一樣；K載荷系數(shù)查表14-1-75得使用系數(shù) 由速度v=4.37m/s，齒輪精度為8級精度，由圖14-1-36查得動載系數(shù)。根據(jù) ，齒輪為直齒輪齒面為硬齒面，8級精度，查表14-1

41、-97得齒間載荷分配系數(shù) 根據(jù) ，硬齒面直齒輪且齒輪在兩支撐之間非對稱布置。軸的剛度小，由?機械設(shè)計?圖10-14查得齒向載荷分布系數(shù)。所以載荷系數(shù)為彎曲疲勞強度重合度系數(shù)。由計算以下得到兩相嚙合齒輪的齒頂圓壓力角為： 兩齒輪按標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動時的嚙合角為 重合度 重合度系數(shù) 齒形系數(shù)，查圖14-1-59取；。應(yīng)力修正系數(shù)，查圖14-1-64取；計算兩齒輪的值并進行比擬故小齒輪3的數(shù)值較大，彎曲疲勞強度較低，故小齒輪3的彎曲疲勞強度小于齒輪4的彎曲疲勞強度，故只要校核齒輪3即可。3校核齒輪3的齒根彎曲強度滿足彎曲疲勞強度2按齒面接觸疲勞強度校核1校核計算所用公式為 2確定校核計算公式中的各符號的值

42、K、 、 、 、 、 的值與前面所計算結(jié)果一致；u齒數(shù)比， 節(jié)點區(qū)域系數(shù)，由圖14-1-37得 3校核齒面接觸疲勞強度滿足齒面接觸疲勞強度的要求4齒輪5齒輪6材料40Cr模數(shù)8壓力角中心距300齒寬8580分度圓直徑200400齒頂圓直徑216416齒根圓直徑180380傳動比24.4行星齒輪傳動設(shè)計根據(jù)我們所要滿足的設(shè)計要求，我們可以知道所使用的行星齒輪傳動比擬小，且要能滿足連續(xù)運轉(zhuǎn)，輪系結(jié)構(gòu)緊湊和外輪廓尺寸比擬小的特點所以我們選擇類型的行星齒輪傳動，這種行星齒輪傳動適合結(jié)構(gòu)簡單，體積小的情況，并且制造較為簡單，適用于各種工況下的傳動。4根據(jù)所以滿足的傳動比；且行星輪的個數(shù)為，查閱?現(xiàn)代機械

43、設(shè)計手冊?表14-5-7可以選擇齒數(shù)為；。此時實際傳動比為，其傳動比誤差為，滿足設(shè)計的傳動比要求。41齒輪材料和熱處理工藝確實定表4材料熱處理工藝太陽輪和行星輪40CrMnTi滲碳淬火(57-61)HRC內(nèi)齒圈42CrMo正火調(diào)質(zhì)處理(262-293)HBS通過查閱設(shè)計手冊圖14-1-42圖14-1-46可以知道40CrMnTi這種材料的齒面接觸疲勞極限為；查圖14-1-71圖14-1-75彎曲疲勞極限為；材料42CrMo的齒面接觸疲勞極限為；彎曲疲勞極限為2行星輪輪系的名義輸入轉(zhuǎn)速為：由得 。3按照彎曲疲勞強度計算齒輪的模數(shù)1計算公式為 4-4-12計算式中各符號含義和確定其值太陽輪所需傳遞

44、的扭矩：；算式系數(shù)，??；行星輪載荷系數(shù)，查表14-5-21，??；綜合系數(shù)，??； 齒形系數(shù)，取；又由于，所以應(yīng)該按照行星輪計算模數(shù)比照標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)對照表，可以去齒輪模數(shù)為m=8。4按照接觸疲勞強度計算齒輪的直徑1） 計算公式如下： 2） 計算式中各參數(shù)含義及數(shù)值確定算式系數(shù)，??；載荷系數(shù)，取K=1.3；齒寬系數(shù)，??；許用接觸應(yīng)力，?。粋鲃颖?，；3） 代入?yún)?shù)計算5直徑確實定按照齒輪模數(shù)為m=8計算太陽輪分度圓直徑，此計算結(jié)果與按接觸疲勞強度計算出的結(jié)果相近，取d1 =152 mm。4分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：齒寬： 于是??；，取。4.4.4主要參數(shù)計算結(jié)果：表5齒輪7齒輪8齒輪9材料40C

45、rMnTi42CrMo齒數(shù)193589齒寬605560中心距216216分度圓直徑152280712齒輪7齒輪8齒輪9齒頂圓直徑168296696齒根圓直徑132260732傳動比4行星齒輪的傳動過程都可以看成相對嚙合的幾對齒輪副進行傳動，在一般條件下，NGW型行星齒輪傳動的齒輪強度主要是取決于齒輪的外嚙合過程，因此一般要對外嚙合進行強度校核，而且一般低速級小齒輪的承載能力較差。1齒輪7和齒輪8傳動齒面接觸疲勞強度校核1)計算太陽輪接觸應(yīng)力的根本值 4-4-12計算式中各參數(shù)的含義與取值：是節(jié)點區(qū)域系數(shù)，其值可由下式計算得到 4-4-2齒輪7和齒輪8的嚙合角為 ；于是，； 4-4-3為材料的彈性影響系數(shù)，查表14-1-101得；為齒面接觸疲勞強度的重合度系數(shù)；由表14-1-100查得可由下式計算得到 螺旋角系數(shù)，由于，所以取；齒數(shù)比，； 名義圓周力代入得 4-4-43計算太陽輪7單對齒嚙合下界點接觸應(yīng)力齒面接觸應(yīng)力可由下