DTIIA71絞車設(shè)計畢業(yè)設(shè)計(論文)

圖書分類號：密級：畢業(yè)設(shè)計(論文)DTIIA71絞車設(shè)計TheDesignofDTⅡA71winchXXX畢業(yè)設(shè)計(論文)緒論1.1課題背景及意義絞車是用來對拉動帶式輸送機(jī)拉緊車，對帶式輸送機(jī)輸送帶張緊的設(shè)備，礦山地下開采中用來回收單體支柱及液壓支架的設(shè)備，主要構(gòu)成是纏繞回收設(shè)備用鋼絲繩的滾筒，原動機(jī)為電動機(jī)，通過相應(yīng)的傳動系統(tǒng)，最終驅(qū)動滾筒。在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，絞車是一種極為習(xí)見的機(jī)器，它是一個擁有久長歷史進(jìn)步的、更老練的策劃和建制技巧。在當(dāng)代，隨著絞車建設(shè)技術(shù)的不斷加強(qiáng)與提高、加工原料的精益求精和不斷在進(jìn)步的電子控制調(diào)整技術(shù)，絞車在動能、節(jié)約能源和增強(qiáng)安全系數(shù)等多項目贏得了一大步的提高，跨越到了一個新的層次。目前，絞車這類機(jī)械正被人們廣泛地運用于礦區(qū)開采、運輸、建設(shè)、工程建筑和海洋開采等各色范疇。此次設(shè)計的DTIIA71型絞車屬于固定式帶式的輸送機(jī)，這種類型的輸送機(jī)具有運量大，爬坡本領(lǐng)強(qiáng)，運營花費少，實用容易維護(hù)等多重特質(zhì)，十分便于達(dá)成運輸系統(tǒng)的自動化控制，降低人力勞動的強(qiáng)度。1.2絞車簡介1.2.1絞車的分類按動力分類：手動絞車、電動絞車和液壓絞車三類。按用途可分類：建筑工程用絞車、船舶用絞車。根據(jù)功用不妨分類為：船舶用絞車、工程絞車、礦用絞車、電纜絞車……。按卷筒形式分類：單卷筒、雙卷筒。按卷筒分布形式分類：并列雙卷筒、前后雙卷筒。手動絞車：在工作中，輸送或者起吊重的物體時用的手動絞車還應(yīng)該設(shè)置有安全旋轉(zhuǎn)手柄（棘輪棘爪）和制動裝置，能夠使重物保持在需要的位置上面。該類別的絞車正常情況下處理質(zhì)量比較輕，交通條件稍差或沒有電源的場合。電動絞車：普遍應(yīng)用于沉重的勞作和需要更大的牽引力的地方。單滾筒絞車電機(jī)通過減速器的驅(qū)動制動鼓，裝在電動機(jī)和減速器的輸入軸之間。為了滿足需要提升、牽引和旋轉(zhuǎn)工業(yè)操作，還設(shè)有雙滾筒和多滾筒的絞車裝置。通常，當(dāng)絞車的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷不高于10T的時侯，可以將絞車設(shè)計成電驅(qū)動的絞車。液壓絞車：主絞車的標(biāo)準(zhǔn)載荷較大，一般在10到5000T之間的絞車設(shè)計采用液壓絞車。其構(gòu)造主要是由液壓馬達(dá)（低速或者高速的液壓馬達(dá)），常閉多盤制動器，行星齒輪箱，離合器，支輥，支承軸，齒條，壓繩裝配裝置（可選）所構(gòu)造而成。液壓馬達(dá)的機(jī)械工作效率高，起動時的轉(zhuǎn)矩大，并能夠依據(jù)不同的經(jīng)銷商的工作條件的要求，還可根據(jù)用戶的不同需要進(jìn)行對閥組電動機(jī)潤滑油分配器集成的設(shè)計，如過載閥，均衡閥，梭閥，高速電磁閥或其它高性能制動閥組以及行星齒輪箱，都是直接安裝在滾筒里面的，滾筒，支撐軸，還有根據(jù)機(jī)械設(shè)計要求所設(shè)計的機(jī)器框架，完整的布局簡單、合理，同時擁有充分足夠的強(qiáng)度和剛度。這一類系的絞車布局結(jié)構(gòu)緊實，體積小，重量輕，在結(jié)構(gòu)和外觀美麗等特點，同時還具有杰出的安全性能，效率高，起動轉(zhuǎn)矩大，低速時性能穩(wěn)定，噪音低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)良特質(zhì)。更為值得一提的是，高容積效率和美國太陽（SUN）公司質(zhì)量平衡閥來解決絞車兩滴空鉤抖動現(xiàn)象普遍存在，液壓馬達(dá)，使系列液壓絞車絞車和制動過程穩(wěn)定可靠，離合器也可以實現(xiàn)自由下放。集成閥組安裝在閥板有效地簡化了安裝液壓系統(tǒng)用戶的步驟。由于這些優(yōu)點，該系列絞車，它廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械，船舶，鐵路，石油，地質(zhì)勘探，冶金等行業(yè)，其杰出的能力得到了各類用戶的認(rèn)可。1.2.2調(diào)度絞車的概述調(diào)度絞車是用來調(diào)整控制機(jī)械車輛的，常常用來進(jìn)行礦山井下的開采區(qū)、煤倉以及裝車站調(diào)度室、牽引礦車，當(dāng)然也可以用在其它輔助牽引作業(yè)的機(jī)械上。絞車安裝后的確認(rèn)和調(diào)整檢查可潤滑各潤滑部位，空載試驗，負(fù)載運行繞組后，逐漸加載到額定負(fù)載。在規(guī)范標(biāo)指的標(biāo)準(zhǔn)電壓（U）下，電流（I）不超過額定值，電動機(jī)、減速器、軸承等的部件避免發(fā)燙。調(diào)度絞車的工作條件要求：工作環(huán)境溫度：-10℃~40℃；工作條件：空氣中的煤炭粉末、等的含量控制在明文規(guī)定的安全含量以內(nèi)；環(huán)境的相對濕度：95％（25℃）；海拔高度：2000m；工作方式：采取卷筒纏繞式工作；傳動型式：使用行星式齒輪式傳動。1.3國內(nèi)、外絞車的發(fā)展前景1.3.1國內(nèi)發(fā)展前景在過去的四、五十年里，我國在煤炭行業(yè)的變化可謂說是天翻地覆，總的來說機(jī)械化的總體水平達(dá)到了國際先進(jìn)水平的水準(zhǔn)，綜和的礦采產(chǎn)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過一百萬噸（T），但煤炭行業(yè)的機(jī)械化程度增加離不開交通、運輸和輔助運輸?shù)脑O(shè)備的不斷發(fā)展及改良，絞車輔助轉(zhuǎn)移裝置等的發(fā)展改良。煤炭運輸取得了大批量的平輸送，但地下軌道輔助運輸?shù)牟贿m合，材料運輸基本上多采用的是傳統(tǒng)的小絞車式運輸，這種運輸?shù)姆绞芥溄臃倍?，?zhàn)線贅長，占據(jù)的處理設(shè)備多，工作人員的安全性差，工作效率低、產(chǎn)率狀況也不容樂觀。盡管一些煤礦工業(yè)區(qū)的技術(shù)得到了相關(guān)改造，但依舊不能完完全全滿足礦山開發(fā)和煤炭生產(chǎn)的需求。由此可見，礦井輔助運輸設(shè)備的改良是關(guān)鍵，成為了礦井向現(xiàn)代化建設(shè)邁進(jìn)的重中之重。在我國，絞車是從第二十世紀(jì)五十年開始的，最初模仿蘇聯(lián)、日本的絞車；60年進(jìn)入設(shè)計階段；在七十年代，隨著科學(xué)技術(shù)的緩慢成長，絞車的設(shè)計也進(jìn)入了規(guī)范化、序列化的發(fā)展時期。但比較于國外的進(jìn)步水平，我們國家設(shè)計生產(chǎn)的絞車在構(gòu)造、產(chǎn)品功能、三化（數(shù)值化，規(guī)范化，推廣化）仍涵蓋在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面的一定差距。1.3.2國外發(fā)展前景國外的絞車的發(fā)展方向有下列特征：1）趨向標(biāo)準(zhǔn)系列；2）占地少，質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊實；3）效率高、節(jié)約能源；4）使用壽命長，噪音低；5）一臺機(jī)器多種用途，通用性能高，工作效率高；6）外觀簡潔，流暢，美觀，大方。因此，根據(jù)國外絞車的發(fā)展，應(yīng)當(dāng)采取下列應(yīng)對方式：1）制定規(guī)范，升級產(chǎn)品和增強(qiáng)產(chǎn)品的使用性；2）加強(qiáng)測試的手段，對產(chǎn)品的工作能力進(jìn)行更深層次的測試；3）技術(shù)更新和升級相結(jié)合；4）實現(xiàn)專業(yè)化的生產(chǎn)，力爭在短時間內(nèi)如愿以償?shù)氐诌_(dá)先進(jìn)國家的水平。2電動機(jī)眾所周知在工業(yè)中被廣泛使用的是系列三相交流異步電動機(jī)，其原因在于三相異步交流電動機(jī)有著構(gòu)造簡便、節(jié)能高效、價格實惠、維護(hù)方便以及可與三相交流電路直接相連接使用等優(yōu)勢。2.1課題主要參數(shù)及要求課程設(shè)計的題目的數(shù)據(jù)要求：牽引力F：80000N；牽引速度v：0.5m/s左右；卷筒最小直徑D：250mm以上；此外，本次設(shè)計中的電動機(jī)采用的是防爆電動機(jī)，儲存鋼絲繩的滾筒的最外圈繩距離滾筒輪緣的邊距應(yīng)大于2.5倍鋼絲繩的直徑。2.2確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速傳動滾筒的工作轉(zhuǎn)速為：由于兩級的行星齒輪減速器的傳動比范圍是在之間，因此電動機(jī)轉(zhuǎn)速的范圍計算如下：滿足該轉(zhuǎn)速范圍的三相交流異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速主要有（級）（盡量少的使用）、（級）、（級）這3種。2.3確定電動機(jī)的功率已知DTⅡ71型帶式輸送機(jī)滾筒的牽引力，牽引速度，因此工作電動機(jī)所需要的功率計算為：此時，工作機(jī)需要電動機(jī)提供的功率為：式中——從電動機(jī)到工作機(jī)主動軸之間總的效率，是表2-1常用機(jī)械傳動、軸承、聯(lián)軸器及傳動滾筒效率的概率值查表得，取聯(lián)軸器效率為，軸承效率為，減速器效率為，傳動滾筒效率為，則因此，2.4確定電動機(jī)的型號經(jīng)過查閱，—系列電動機(jī)型號大全有以下三種：表2-2—系列三相異步電動機(jī)技術(shù)參數(shù)綜合考慮表中各電動機(jī)的參數(shù)，電動機(jī)雖然轉(zhuǎn)速高，但總的傳動比大使得結(jié)構(gòu)不夠緊湊，而且一般不選用轉(zhuǎn)速低于的電動機(jī)，故應(yīng)選擇的電動機(jī)的型號為。查Y系列電動機(jī)的安裝配備及外形測量尺寸表，得該電動機(jī)的中心高為，軸的外伸軸徑，軸的外伸長度。因此，查得所設(shè)計的電動機(jī)的安裝及外形尺寸圖如下圖所示：圖2-1電動機(jī)的裝配、外觀測量值示意圖3減速器3.1減速器的簡介減速器是用來在減小機(jī)器轉(zhuǎn)速的同時增大轉(zhuǎn)矩的一個傳動裝置，以此來滿足工業(yè)上的需求，在一些特殊的場合中也會用來增加速度，從而此時則稱為增速器。3.2減速器的分類減速器的分類:1、齒輪減速器2、蝸桿減速器3、行星齒輪減速器4、擺線針輪減速器5、諧波齒輪減速器3.3減速器的構(gòu)造主要組成結(jié)構(gòu):1、齒輪、軸、及軸承組合2、箱體（通常是由鑄鐵制成,e.g.HT150或HT200）3、減速器附件3.4傳動比的計算3.4.1總傳動比的計算在電動機(jī)選擇確定之后的基礎(chǔ)上，再按照型電動機(jī)完全載荷時候的轉(zhuǎn)速與工作機(jī)所需要的轉(zhuǎn)速是，可以判定該設(shè)備的傳動裝置理論的總的傳動比計算值應(yīng)為：（式3-1）3.4.2各級傳動比的分配該過程分派的是否符合題目邏輯直接影響到的是傳動裝置的外部形狀的尺寸、質(zhì)量、摩擦，乃至關(guān)于到了整個機(jī)器的工作效率及能力。所取用的傳動裝置的總傳動比是各個級別的傳動比的相互之間的乘積，用公式表示為：（式3-2）經(jīng)過計算，得出如下結(jié)果：3.5減速器的運動及動力參數(shù)的計算在此處，為了以后計算表達(dá)的方便簡潔，現(xiàn)規(guī)定如下：電動機(jī)軸為0軸，傳動裝置的各軸從高速到低速的編號排開依次為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸……3.5.1各軸轉(zhuǎn)速的計算公式為（式3-3）式中，——各軸的轉(zhuǎn)速（）——相毗鄰的軸中間的傳動比經(jīng)計算，得3.5.2各軸輸入功率的計算公式為（式3-4）式中，——各軸的輸入功率（）——相鄰兩周之間的傳動效率經(jīng)計算，得3.5.3各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計算公式為（式3-5）式中，——各軸的轉(zhuǎn)矩（）經(jīng)計算，得3.6減速器的選擇此次設(shè)計中的DTⅡA71型絞車是用于礦山地下開采的絞車，結(jié)合上面的運算結(jié)果綜合考慮，得出選取行星式齒輪減速器（JB/T6501-1993）優(yōu)于其它類型的減速器。根據(jù)公式，（式3-6）式中——輸入功率（kW）——工況系數(shù)，見下表3-1——入軸轉(zhuǎn)速（r/min）——輸入轉(zhuǎn)速（r/min），若，則取——對應(yīng)的許用輸入功率（kW）——安全系數(shù)。一般設(shè)備，；重要設(shè)備，；高安全度要求的設(shè)備，。故在此處應(yīng)選擇=1.2。表3-1減速器工況系數(shù)表DTⅡA71型絞車屬于卷揚機(jī)一類，因此，查得它的減速器載荷屬于中等沖擊載荷M，考慮其工作情況選擇其工況系數(shù)為。通過之前的計算得到，，故將其帶入公式3-6，得到由于，故取，得到3.7減速器的箱體①箱座底面至剖面的高度偏差：通常按公差來確定。②軸承座兩孔距離：的偏差通常按照來確定；在沒有尺寸鏈要求情況下按照的精度要求進(jìn)行制造。③軸承座的孔中心距偏差：查附錄的表3-2及3-3確定中心距極限偏差。④箱體的接觸面平面度各個面的選擇方式如下：接觸面平面度底面剖分面軸承座的孔端面⑤基準(zhǔn)面的平行度and垂直度平行度：垂直度：⑥底面和軸承座孔軸線平行度為⑦在箱體的寬度內(nèi)軸承座孔軸線平行度計算公式如下：⑧基準(zhǔn)孔的軸線對端面垂直度選取原則如下：軸承類型垂直度垂直度公差普通級滾子軸承7~8普通級球軸承7~8⑨軸承座孔的圓柱度小于等于孔的尺寸公差的倍，或者選取圓柱度的公差級是7~8級。⑩箱體的表面粗糙度的值的選擇按照下表所示：4卷筒的及其部件的設(shè)計4.1鋼絲繩的選取4.1.1鋼絲繩的分類按照捻繩的類型不同將其分為四種：圖4-1鋼絲繩的捻法按照鋼絲相互接觸的形式分為a點接觸（撓性好但鋼絲易在使用中斷掉）b線接觸（撓性較差使用壽命有較大提高）優(yōu)先選擇c面接觸（結(jié)構(gòu)緊密強(qiáng)度大，可承受橫向力）圖4-2鋼絲的接觸形式a）點接觸b）線接觸c）面接觸鋼絲的分類有多中，因需要問題，此處僅選取兩種分類方式作簡單介紹。4.1.2鋼絲繩的選擇與計算卷揚機(jī)（即絞車）中廣泛選用的是同向捻式鋼絲繩，這種鋼絲繩的特點是不易松散和扭轉(zhuǎn)，在工作過程中安全系數(shù)較高。按GB/T3810-1983計算，如下（式4-1）式中，——最小直徑（mm）；——最大靜拉力(N)；——選擇系數(shù)()。根據(jù)相關(guān)資料查得，選擇系數(shù)C=0.106，帶入數(shù)據(jù)計算得到，因而，選取的鋼絲繩的直徑約莫為29.98mm。4.2卷筒4.2.1卷筒的分類卷筒（滾筒）的類型眾多，經(jīng)常運用的2種是：齒輪聯(lián)結(jié)盤式、周邊大齒輪式（多用在傳動比大、轉(zhuǎn)速低的場合，幾乎全為開式傳動）。4.2.2卷筒的幾何尺寸根據(jù)題目要求查得，此處的絞車大都采用的是多層卷繞卷筒。由題目的已知條件得知卷筒的最小直徑為250mm，及已經(jīng)計算得出的鋼絲繩的直徑約為29.98mm，儲存鋼絲繩的滾筒最外圈的繩距離滾筒邊緣的邊距應(yīng)大于鋼絲繩直徑的2.5倍。則，卷筒長L>>149.9mm。根據(jù)公式計算，卷筒上有螺旋槽部分長：卷筒的長度L:式中，——能夠提升的最高高度(mm)；——滑輪組的倍率；——卷筒的直徑(mm)；——卷筒的計算直徑(mm)，；——固定鋼絲繩的安全圈數(shù)；——鋼絲繩的直徑(mm)；——多層卷繞鋼絲繩的總長度(mm)，，取200m；——多層卷繞的圈數(shù)取n=5；——繩槽的槽距（mm）。經(jīng)過計算，得到因此，滾筒長度取值為L=1200mm，符合條件要求。4.3鋼絲繩在卷筒上的固定為了能夠安全的實施機(jī)械作業(yè)，需要將鋼絲繩的末端實行固定的方式。其中，最常見的方法就是壓板固定，壓板材料通常選取為Q235-A。表4-1鋼絲繩在滾筒上的固定計算名稱鋼絲繩在被固定的地方受到的拉力/N螺栓處的扣緊力/N螺栓處的合應(yīng)力/MPa壓板槽圓形壓板槽梯形公式簡式當(dāng)當(dāng)符號意義——鋼絲繩的最大拉力（N）——鋼絲繩與光滾筒間的摩擦系數(shù)，——安全圈（1.5~2圈）在滾筒上的包角——2.718282——壓板與鋼絲繩相互之間用于計算的摩擦系數(shù)，——壓板槽的斜面角，一般為45°——螺栓的數(shù)量——鋼絲繩的拉力對螺栓的槽部作用到的力,——卷筒的壁厚(mm)——鋼絲繩的直徑（mm）——螺紋的內(nèi)徑（mm）——螺栓的許用拉應(yīng)力，經(jīng)計算，取，得到如下結(jié)果：，，即，鋼繩末端固定住了的拉力大小為17600N；當(dāng)壓板槽為圓形的時候，螺栓扣緊力為54560N，當(dāng)壓板槽為梯形的時候，螺栓扣緊力為49280N。4.4卷筒強(qiáng)度的計算①時，只計算壓應(yīng)力即可；②時，同時計算壓應(yīng)力與彎曲應(yīng)力。L=1200mm，D=250mm。5齒輪的設(shè)計下面進(jìn)行設(shè)計的是高速級的齒輪以及它的傳動。5.1選擇齒輪的材料和熱處理方式齒輪材料的選擇和熱處理方式是決定齒輪的承載能力大小及機(jī)器使用壽命長短的重要的因素。對齒輪的要求基本有以下幾點：齒面的硬度高、齒輪具有十足的強(qiáng)度及韌性，同時還需要酌量考慮經(jīng)濟(jì)效益。齒輪的材料廣泛以鋼為主，硬齒面齒輪更是得到大范圍的使用。可采用的熱處理方法有：正火、滲氮（N）淬火、滲碳淬火、感應(yīng)淬火、調(diào)至處理等等。5.2齒輪的主要參數(shù)確定根據(jù)已知條件，DTⅡA71型絞車中選用的電動機(jī)的的各個參數(shù)有：額定功率為P=45kW,轉(zhuǎn)速為n=980r/min，傳動比i=5.773，設(shè)計此高速級齒輪的傳動。5.2.1齒輪材料及熱處理方法參考擬選擇參數(shù)取如下：選擇圓柱斜齒輪傳動，精度等級選7級；小齒輪：，滲碳（）淬火，齒面的硬度是大齒輪：號鋼，滲碳（C）淬火，齒面的硬度是大、小齒輪的滲碳（C）層的深度均取值為1.2mm；根據(jù)齒輪螺旋角的選取原則，選取螺旋角是；根據(jù)表5-1，選取小齒輪的齒數(shù)，（一般與相互之間是質(zhì)數(shù)，或者使最大公分母最小），大齒輪的齒數(shù)；表5-1常用小齒輪的齒數(shù)（）表材料及熱處理齒數(shù)比u1248鋼材調(diào)質(zhì)硬度230HBS硬度>300HBS灰鑄鐵滲氮滲碳或表面硬化32~6030~5026~4524~4021~3229~5527~4523~4021~3519~2925~5023~4021~3519~3116~2522~4520~3518~3016~2614~225.2.2初定齒輪主要參數(shù)初步選取載荷因數(shù)為，根據(jù)下圖5-1，查得，根據(jù)下圖5-2，查得圖5-1滲碳淬火鋼及表面硬化鋼齒輪接觸疲勞極限圖5-2滲碳淬火鋼及表面硬化鋼齒輪齒根彎曲疲勞極限5.2.2.1按齒輪的齒面接觸強(qiáng)度估算中心距對于的標(biāo)準(zhǔn)圓柱斜齒輪，小齒輪分度圓直徑為：根據(jù)齒寬因數(shù)，得到中心距為：取，故許用接觸應(yīng)力，式中，，，帶進(jìn)公式中運算，計算得到結(jié)果：5.2.2.2按齒輪的齒根彎曲強(qiáng)度估算齒輪模數(shù)取，令、，斜齒輪的模數(shù)計算公式是：查圖5-3，得到，。圖5-3外齒輪的復(fù)合齒形因數(shù)，取，測試齒輪的應(yīng)力調(diào)整因數(shù)為，帶入得到，故表5-2標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表第一系列第二系列（注：選用原則，選用時優(yōu)選第一系列內(nèi)的模數(shù)值，盡量避免選擇括號里面的模數(shù)值。）按上述表格以及選用的原則，我選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值為。5.2.2.3初定齒輪幾何參數(shù)初選，則齒輪中心距離為圓整中心距，則取，滿足接觸強(qiáng)度要求的中心距。計算準(zhǔn)確的螺旋角齒輪分度圓直徑為工作齒寬為了能夠使傳動平穩(wěn)，應(yīng)當(dāng)使縱向重合度,因為此時的，故取即可，。校核重合度已知算得的縱向重合度，其中端面壓力角，端面模數(shù):端面重合度計算公式為，其中，計算得到，則，總的重合度為，符合重合度要求。5.2.2.4計算圓周速度并確定齒輪的精度等級圓周速度計算式為，表5-2各類機(jī)械中常用齒輪傳動精度等級產(chǎn)品類型精度等級產(chǎn)品類型精度等級測量齒輪透平齒輪金屬切削機(jī)床內(nèi)燃機(jī)車拖拉機(jī)通用減速器軋鋼機(jī)2~53~63~86~76~96~96~10汽車底盤輕型汽車載重汽車航空發(fā)動機(jī)礦用絞車起重機(jī)械農(nóng)用機(jī)械5~85~86~94~88~107~108~11表5-3常用的圓周速度范圍適合的精度等級精度等級直齒輪斜齒輪精度等級直齒輪斜齒輪4>40>70710155>20>40861061530924參考表格5-2各類機(jī)械中常用齒輪傳動的精度等級，表格5-3常用精度等級適用圓周速度范圍，選擇的精度等級為9級。5.3校核齒輪齒面接觸的疲勞強(qiáng)度根據(jù)以下公式，齒面接觸應(yīng)力，接觸強(qiáng)度的安全因數(shù)，5.3.1計算齒輪齒面接觸應(yīng)力定下公式中的所有未知參數(shù)的值，①切向力；②上面的使用因數(shù)；③根據(jù)下圖5-3，已知精度等級C=9,則選取動載因數(shù)為1.24圖5-3動載因數(shù)（）④確定齒向載荷分布因數(shù)計算得，⑤確定齒間載荷分配因數(shù)根據(jù)公式計算查下表5-4：表5-4用于簡化計算的公式關(guān)于齒間載荷分配因數(shù)、得到，⑥節(jié)點區(qū)域因數(shù)已知，且,查圖5-4，得到圖5-4節(jié)點區(qū)域因數(shù)⑦彈性系數(shù)查取得，⑧重合度因數(shù)為⑨螺旋角因數(shù)為⑩計算齒面接觸應(yīng)力根據(jù)公式，計算得到5.3.2計算接觸強(qiáng)度安全因數(shù)按照接觸強(qiáng)度計算得到的安全因數(shù)的計算式是，代入數(shù)據(jù)計算得到的安全系數(shù)符合題設(shè)要求。5.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算公式為，齒根應(yīng)力安全因數(shù)5.4.1計算齒根彎曲應(yīng)力根據(jù)書的計算方式，計算得到的數(shù)據(jù)如下（為了不再贅述，省略其計算過程）：①按照彎曲強(qiáng)度計算的齒向載荷的分布因數(shù)，②按照彎曲強(qiáng)度計算的齒間載荷的分布因數(shù)，③復(fù)合齒形因數(shù)，④重合度因數(shù)，⑤螺旋角因數(shù)，⑥彎曲應(yīng)力，,5.4.2計算彎曲應(yīng)力安全因數(shù)按照安全因數(shù)的計算式，計算得到安全因數(shù)的數(shù)值符合題目所設(shè)的要求。5.5齒輪尺寸該對齒輪尺寸如下：6軸6.1軸的簡介軸是機(jī)器的重要構(gòu)成元件之一。概括的說，軸的主要功用體現(xiàn)在兩方面：1）用來支承和串接機(jī)器中的零件（如齒輪等），確保零件在規(guī)定的工作位置上旋轉(zhuǎn)；2）傳遞運動以及動力，使機(jī)器得以正常運轉(zhuǎn)。6.2軸的分類6.2.1按軸線形狀分將軸分為直軸（還可以分為光軸和階梯軸）、曲軸、撓性鋼絲軸（又稱“鋼絲軟軸”）。其中直軸的應(yīng)用最為廣泛。6.2.2按軸的截面形狀分將其分成了空心軸（軸的內(nèi)部是貫通的）、實心軸兩類?？招妮S是將軸心制成空心的以用作例如輸送潤滑油、切削液或其它特殊的用途以滿足工作上的需要，其內(nèi)外徑的比值范圍為，從而確保了軸的剛度以及發(fā)生扭轉(zhuǎn)時的穩(wěn)定性、可靠性。6.2.3按軸的受到載荷的情況分將其分成了心軸（還可將其分類成固定心軸及轉(zhuǎn)動心軸）、轉(zhuǎn)軸、傳動軸。機(jī)器中最為常見的數(shù)轉(zhuǎn)軸，它繼能夠支撐轉(zhuǎn)動的零件同時又傳遞動力。6.3軸的材料日前，主要用來制造軸的材料有碳鋼和合金鋼。其中，碳鋼價格低于合金鋼的價格，對于應(yīng)力集中有較強(qiáng)的抵抗，并且還可以通過熱處理或者化學(xué)熱處理來增強(qiáng)其性能（如耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度），因此，工業(yè)中廣泛使用碳鋼制軸，最為普遍的是45號鋼。相對碳鋼來說，合金鋼有更好的力學(xué)性能和淬火性能，能夠在傳遞較大的動力時擁有更大的軸徑耐磨能力，在高溫及低溫情況下選擇合金鋼由于碳鋼。在正常的工作溫度（<200℃）條件下進(jìn)行軸的材料和熱處理方式的選擇時，需要參考的是材料的強(qiáng)度和耐磨性?？梢酝ㄟ^查詢下表進(jìn)行軸的材料的選?。罕?-1軸的常用材料及力學(xué)性能表6.4軸的設(shè)計在大多數(shù)的情況下來說，軸都是制造成實心的，但在一些特殊情況下（航空發(fā)動機(jī)軸或者需要在軸內(nèi)穿插其它零件及潤滑油），需要減輕機(jī)器重量，從而將軸制成空心軸來滿足其工作上的要求。6.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.4.2軸的工作能力計算對軸的強(qiáng)度的計算方式有三種：按轉(zhuǎn)矩計算、按當(dāng)量彎矩計算以及按安全系數(shù)校核軸的強(qiáng)度。根據(jù)上面計算得到的結(jié)果，轉(zhuǎn)矩知，選擇按轉(zhuǎn)矩計算的方式展開計算。（式4-1）式中，——扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）；——轉(zhuǎn)矩（）；——截面直徑（mm）；——抗扭截面系數(shù)（），對于圓軸截面；——功率（kW）；——轉(zhuǎn)速（r/min）——許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力（MPa）。變化式，可以求得軸的截面直徑（式4-2）根據(jù)下表選取對應(yīng)的和的值表6-2按轉(zhuǎn)矩計算軸徑時、值取，故得到結(jié)果如下：其中，作用在齒輪上的力為：徑向力軸向力根據(jù)之前計算得出的滾筒的直徑，初步設(shè)定軸的一端與滾筒相連的直徑為220mm，另一端與聯(lián)軸器相連接，根據(jù)聯(lián)軸器一章計算的數(shù)據(jù)減速器高速軸外伸段的直徑為，設(shè)定軸的另外一端的直徑為。6.4.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸上面得元件裝進(jìn)去的方式來計劃繪制軸的結(jié)構(gòu)，此處軸的規(guī)劃方案有兩種：1、從軸的左側(cè)放入元件齒輪；2、從軸的右側(cè)放入元件齒輪。根據(jù)題目要求，選擇合適的裝配方式是從軸的右端裝入齒輪。如下圖所示的設(shè)計：圖6-1軸的設(shè)計圖6.4.2.2軸的材料選擇根據(jù)本題的題目要求，采用軸的材料為45號鋼，同時采用調(diào)至處理的方式對其材質(zhì)改善提高。6.4.2.3計算軸上載荷水平面上的反力：由于在水平面上沒有受到任何力的作用，故而，垂直面上的反力：由于在垂直面上受到鋼絲繩的拉牽引力和兩個軸承反力的影響下，受力圖如下圖5-2所示：圖5-2受力圖由題目的已知條件，牽引力為，其次，根據(jù)方程組解方程組，得到結(jié)果如下：得到垂直方向上的彎矩圖，如圖5-3，以及軸截面所受扭矩的圖5-4：圖5-3圖5-4得到轉(zhuǎn)矩圖5-5，如下：圖5-5轉(zhuǎn)矩圖6.5軸的強(qiáng)度計算查閱書籍得到相關(guān)的許用應(yīng)力大?。翰殚啎?，得到數(shù)據(jù)為：從而計算得到應(yīng)力校正系數(shù)如下：此外，應(yīng)力轉(zhuǎn)矩計算為：當(dāng)量彎矩為：從而計算得到軸的直徑為：由計算結(jié)果可知，上述設(shè)計的軸符合條件要求，所設(shè)計的軸可以使用。7連接件7.1連接件的分類連接件主要有：螺紋連接、鍵連接、銷連接及其它連接。它們的詳細(xì)分類如下所示：螺紋連接a、螺栓連接b、螺釘連接c、雙頭螺柱連接d、緊定螺釘連接其它的連接方式包括a、銷聯(lián)接b、型面聯(lián)接及脹緊聯(lián)結(jié)c、過盈連接d、焊接和鉚接e、膠接f、……7.2連接件的選擇在多種連接件中，鍵聯(lián)接的優(yōu)勢顯而易見，該連接件不僅結(jié)構(gòu)簡單、拆裝簡易，而且工作性能穩(wěn)定可靠、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，因此在機(jī)械行業(yè)被廣泛的使用。7.2.1類型的選擇為了滿足不同的工作需求，鍵聯(lián)接件的種類也較為繁多，其中較為常見和使用的如圖5-1所示圖5-1鍵聯(lián)接的類型a)平鍵聯(lián)接；b)半圓鍵連接；c)花鍵連接；d)切向鍵連接對DTⅡA71型絞車來講，是隸屬于礦山開采一類的的提升機(jī)械，故采取花鍵聯(lián)接，以滿足受的載荷較大、軸的定心精度要求比較高的設(shè)備工作前提。根據(jù)題目條件，選取漸開線花鍵更為合適。其特點主要有：①承受載荷的能力高；②工作面多，抗壓能力強(qiáng)；③定心精度高；④價格比較貴，能夠工作較長的時間。7.2.2尺寸的選擇選用花鍵的尺寸為：7.3鍵連接的強(qiáng)度校核傳遞轉(zhuǎn)矩為：查得，許用擠壓應(yīng)力為：根據(jù)以下公式：抗擠壓強(qiáng)度：耐磨性：式中，——轉(zhuǎn)矩（）；——載荷不均勻分布系數(shù)，一般為0.7~0.8；——花鍵齒數(shù)；——花鍵的工作的長度（mm）；——花鍵齒工作高度（mm）矩形花鍵h=0.5(D-d)-2c（c為花鍵的齒頂?shù)菇牵u開線花鍵；——花鍵齒平均直徑（mm）；——許用擠壓應(yīng)力與許用比壓。其中，,且取，帶入計算：故滿足強(qiáng)度要求。8聯(lián)軸器減速器是經(jīng)聯(lián)軸器聯(lián)接來與工作機(jī)相串的，選取聯(lián)軸器主要是聯(lián)軸器類型及型號的確定。由之前的計算結(jié)果考慮可知，型電動機(jī)的額定功率為，滿載轉(zhuǎn)速為，軸徑，軸外伸長度為。由此來決定減速器的高速軸外伸段的軸徑及合適的聯(lián)軸器。8.1聯(lián)軸器的簡介聯(lián)軸器是各類機(jī)械傳動中經(jīng)常用到的零部件，用于兩根軸之間的相互連接，讓他們一起旋轉(zhuǎn)從而傳遞轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器通常是兩個半聯(lián)軸器同時與連接件組合而成的。其中，半聯(lián)軸器是經(jīng)由鍵、銷使得兩軸相互串接的。同時，使用聯(lián)軸器時，需要考慮兩軸之間的相對位移，通常會出現(xiàn)的情況有：a.軸向位移；b.角位移；c.徑向位移；d.綜合位移。因此，在完成聯(lián)軸器的設(shè)計之時需要將這些問題考慮其中并采取有效的解決措施將這些問題一一解決掉。8.2絞車聯(lián)軸器的分類根據(jù)被連接的兩根軸的相互之間的位置關(guān)系，能夠?qū)⒙?lián)軸器分成兩類:固定式、可移式。固定式的聯(lián)軸器用于兩根軸在工作時避免發(fā)生位移的情況下；可移式聯(lián)軸器則用于使用時發(fā)生偏移或者兩軸有偏斜的情況下。常常使用的聯(lián)軸器被劃成兩個類別：剛性聯(lián)軸器以及性聯(lián)軸器。剛性聯(lián)軸器的成本低、構(gòu)造容易通俗、缺乏偏差補(bǔ)償能力，因此對兩跟軸的安裝精度要求比較高；撓性聯(lián)軸器擁有補(bǔ)償偏差的功能。撓性聯(lián)軸器按其補(bǔ)償方法分成兩個類別：沒有彈性元件的及有彈性元件的撓性聯(lián)軸器。沒有彈性元件的撓性聯(lián)軸器靠剛性零件間的相對滑動補(bǔ)償軸之間的位置誤差；有彈性元件的撓性聯(lián)軸器通過彈性元件發(fā)生形狀的變化來填補(bǔ)軸的位移。8.3聯(lián)軸器的選用8.3.1類型的選擇根據(jù)傳動裝置的工作條件，初步選擇使用LX型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-2002）。8.3.2初步選定減速器高速軸外段軸徑通過計算，得到軸徑為：8.3.3計算聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩通過計算，得到轉(zhuǎn)矩的值：表8-1聯(lián)軸器工作情況系數(shù)根據(jù)查詢表8-1：由題目條件“絞車是用來對拉動帶式輸送機(jī)拉緊車，對帶式輸送機(jī)輸送帶張緊的設(shè)備，礦山地下開采中用來回收單體支柱及液壓支架的設(shè)備，主要構(gòu)成是纏繞回收設(shè)備用鋼絲繩的滾筒，原動機(jī)為電動機(jī)，通過相應(yīng)的傳動系統(tǒng)，最終控制滾筒的運動”可知，選擇Ⅴ型，且因為原動機(jī)為電動機(jī)，查的：，計算公稱轉(zhuǎn)矩為，8.3.4型號選擇由，查表得，選取LX3型號的聯(lián)軸器，但是其軸孔的直徑為不能滿足題目要求。繼而選擇型號LX5型號的聯(lián)軸器滿足要求，且。8.3.5減速器高速軸外伸段軸徑確定綜合考慮得出結(jié)論，經(jīng)過上面的計算得出的減速器高速軸外段軸徑的范圍是，以及表中列出的LX5型聯(lián)軸器軸孔的直徑范圍，最終確定結(jié)果，減速器的高速軸外伸段的直徑為。此外，在某些必要的情況下需要對多選擇的聯(lián)軸器進(jìn)形強(qiáng)度的校核。同時，我們還應(yīng)當(dāng)考慮工作件所需承受的環(huán)境溫度從而選取工作件的制造材料。9潤滑方式及密封型式的選擇9.1潤滑材料9.1.1潤滑劑的分類潤滑劑根據(jù)存在的形式劃成氣體、液體、半固體、固體四類。任何的氣體都可以用作為潤滑劑，其中用的最多的便是空氣（廉價、易得），用于氣體軸承中；液體潤滑劑中最被廣泛采取的是潤滑油（合成油、動物油、植物油、礦物油并且各類乳狀的潤滑劑）；半固體形態(tài)的潤滑劑是指各種潤滑脂（潤滑油與稠化劑的混合物—膏狀物）；固體潤滑劑是那些可形成固體的膜附在經(jīng)受摩擦的表面來減小摩擦力（e.g.二硫化鉬、石墨、聚四氟乙烯……）9.1.1.1潤滑油用來使用為潤滑劑的油類物質(zhì)能夠分為三類：①有機(jī)油（動植物油）；②礦物油（石油等）；③化學(xué)合成油。在這三類油類物質(zhì)中，化學(xué)合成油的優(yōu)勢在于來源很充足、價格相對其他油類優(yōu)惠低廉，穩(wěn)定性高，故而得到更為廣泛的使用。動植物油性能穩(wěn)定性差、容易倍氧化，試用的場合不多；而礦物質(zhì)油的成本過高、應(yīng)用面較窄。潤滑油有以下幾個指標(biāo)來評判和選擇潤滑油的type：①粘度：潤滑油在流動是受到的阻力a、動力粘度：粘性定律表示為——流體的切應(yīng)力；——流體在垂直方向的速度梯度；——比例常數(shù)（即動力粘度）b、運動粘度：（其中，礦物油的密度為）c、條件粘度：便于商業(yè)的測量粘—溫特性U——試劑潤滑油40℃的運動粘度（）；L——的油40℃的運動粘度（），100℃時與試劑的運動粘度相同；H——VI=100的油40℃的運動粘度（），100℃時與試劑的運動粘度相同；粘—壓特性——在壓力為p時的動力粘度（）；——在時的動力粘度（）；——自然對數(shù)的底，e=2.718；——粘—壓指數(shù)，；——壓力（）。②油性：是指潤滑劑的潤滑性能。③極壓性：是指添加硫（S）、磷（P）、氯(Cl)……等的有機(jī)物使得在高壓強(qiáng)的情況下依舊有好的潤滑性能。④閃點：用來衡量油的易燃性能的指標(biāo)。⑤凝點：在指定標(biāo)準(zhǔn)的條件下，當(dāng)潤滑油不能夠流動時的潤滑劑的溫度。（低溫條件下工作時的重要指標(biāo)）⑥氧化穩(wěn)定性：在使用或者貯存下，性質(zhì)不易改變、不易變質(zhì)的性能。此外，潤滑油還具有抗乳化性、灰分、殘?zhí)?、抗泡性等的次要指?biāo)。9.1.1.2潤滑脂是在潤滑油之后的一類膏狀物潤滑劑，有：鈣基潤滑脂、那幾潤滑脂、鋰基潤滑脂、鋁基潤滑脂……質(zhì)量指標(biāo)有：①錐入度：用來衡量潤滑脂的濃稠度。（該數(shù)值越小的潤滑脂，其質(zhì)地越濃稠）②滴點：在某一特定的加熱條件下，第一滴潤滑脂從測量杯子的孔口滴下時的溫度潤滑劑的溫度。別的，潤滑脂還有灰分、水分、機(jī)械中的雜質(zhì)等次要性能參數(shù)。9.1.2潤滑劑的用途在機(jī)械零件之間存在滾動摩擦或者滑動摩擦，在不同程度上會造成零件的磨損，縮短零件的壽命，還會降低做功的效率。因此，需要在相互摩擦的零件之間添加潤滑劑從而降低零件摩擦面之間的摩擦力，對零件有散熱的作用，還可以增加零件的使用壽命，同時也可以降低零件的腐蝕。對于液體潤滑劑來說，潤滑油膜有著吸收震動、緩和沖擊力的特質(zhì)；膏狀的潤滑脂有著既能夠阻礙內(nèi)部的潤滑劑向外部泄漏，還可以阻礙外部雜質(zhì)的進(jìn)入，阻礙部件的相對工作的雙重優(yōu)勢，故而同時具有潤滑和密封的雙重功效。9.1.3添加劑為了讓潤滑劑有更好的