礦用絞車提升系統(tǒng)_畢業(yè)論文.docx

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1、目 錄前 言11 方案設(shè)計(jì)21.1 方案一 兩級內(nèi)齒輪和一級行星齒輪傳動21.2 方案二 渦輪蝸桿傳動31.3 方案三 液壓泵液壓馬達(dá)傳動41.4 方案比較42 總體設(shè)計(jì)62.1 電動機(jī)的選擇與校核62.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核72.2.1 確定鋼絲繩最大工作靜拉力82.2.2鋼絲繩強(qiáng)度校核82.2.3 計(jì)算減速器的減速比93 絞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103.1 卷筒裝置113.2 卷筒的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)143.3 制動裝置153.3.1制動器的要求163.3.2制動器的類型163.3.3制動器的選擇163.4底座174 零部件設(shè)計(jì)184.1 前兩級內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何參數(shù)184.2確定各主要參數(shù)18

2、4.2.1傳動比184.2.2 第一級傳動齒輪模數(shù)m184.2.3 內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動幾何尺寸的計(jì)算194.2.4 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算194.2.5 齒輪強(qiáng)度校驗(yàn)225 行星輪傳動設(shè)計(jì)285.1齒輪材料處理工藝及制造工藝的選定285.2確定各主要參數(shù)285.2.1傳動比285.2.2行星輪數(shù)目285.2.3載荷不均衡系數(shù)295.2.4 配齒計(jì)算295.2.5 太陽輪分度圓直徑295.2.6計(jì)算變位系數(shù)315.3 幾何尺寸計(jì)算335.4嚙合要素計(jì)算345.4.1 ac傳動端面重合度345.4.2 cb傳動端面重合度355.5 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算365.5.1 外嚙合365.5.2內(nèi)嚙合416 齒

3、輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)476.1齒輪軸的材料選擇476.2 軸直徑的初步估算476.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)477 行星輪軸、輸出軸和輸入軸直徑487.1 行星軸直徑487.2 輸出軸直徑497.3 輸入軸直徑498 聯(lián)接（普通平鍵聯(lián)接）508.1主軸上的平鍵聯(lián)接508.2鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核509 行星架及齒輪架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)529.1行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)529.1.1行星架形式的確定和材料的選定529.1.2行星架的技術(shù)要求529.2齒輪架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5410 軸承5510.1軸承選型5511 減速器鑄造機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸5611.1鑄造機(jī)體的壁厚5612 主要零件的技術(shù)要求5712.1對齒輪的要求5712.1.1齒輪精度5712

4、.1.2對行星輪制造方面的幾點(diǎn)要求5712.1.3齒輪材料和熱處理要求5813 維護(hù)及修理5913.1潤滑5913.2維護(hù)5913.3修理59畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)60致 謝61參考文獻(xiàn)62iv河南理工大學(xué)萬方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文前 言在人類歷史上，絞盤(windlass)是第一種用于拖曳提升重物的機(jī)器，它可使一個人搬運(yùn)遠(yuǎn)重于自己許多倍的重物。絞盤采用一種軸和輪的形式，由用垂直框架支撐的滾筒組成，人通過用手搖動曲柄，使絞盤滾筒繞水平軸轉(zhuǎn)動。今天被廣泛應(yīng)用的絞車(或稱卷揚(yáng)機(jī))是絞盤的另一種形式，它泛指具有一個或幾個上面卷繞有繩索或鋼絲繩的圓筒，用來提升或拖曳重載荷的動力機(jī)械。絞車設(shè)計(jì)采用滾筒盤絞或夾鉗拉拔

5、纜繩方式來水平或垂直拖曳、提升、下放負(fù)載，絞車一般包括驅(qū)動部分、工作裝置、輔助裝置等幾部分。對于小型絞車為了保證結(jié)構(gòu)緊湊，絞車驅(qū)動部分一般與絞車工作裝置聯(lián)接在-起，直接驅(qū)動工作裝置;對于大型絞車或應(yīng)用現(xiàn)場空間相對狹小的絞車，絞車驅(qū)動部分與絞車工作裝置可以設(shè)計(jì)成獨(dú)立放置，兩者間通過液壓管線、氣動管線或電纜管線相聯(lián)系，絞車的布置和操縱均很方便。礦用調(diào)度絞車主要用于礦井下調(diào)度礦車及其它輔助牽引用，亦可用于煤礦、冶金礦山、建筑工地等場合作拖運(yùn)、提升工作或其他輔助搬運(yùn)工作，但不得作載人使用。 調(diào)度絞車有著一定的制造史，而我國在這方面也有一定的水平, 在高愛華，謝國強(qiáng)老師的指導(dǎo)下對調(diào)度的結(jié)構(gòu)和參數(shù)進(jìn)行了設(shè)

6、計(jì)以及計(jì)算。由于所學(xué)知識有限，設(shè)計(jì)中難免出現(xiàn)缺點(diǎn)和錯誤，在此，懇請各位老師提出寶貴意見，給予批評指正。1 方案設(shè)計(jì)調(diào)度絞車是一種小型絞車，調(diào)度絞車工作時，需要有一個可以轉(zhuǎn)動的滾筒，滾筒上固定并纏繞著鋼絲繩，鋼絲繩的另一端通過連接裝置與礦車組相連接，隨著滾筒的旋轉(zhuǎn)鋼絲繩在滾筒上纏繞帶動礦車組運(yùn)動。此次設(shè)計(jì)的絞車主要設(shè)計(jì)參數(shù)為： 卷筒直徑 220 mm；牽引力 10 kN；平均繩速 40 m/min左右1.1 方案一 兩級內(nèi)齒輪和一級行星齒輪傳動傳動系統(tǒng)放置在滾筒內(nèi)部，結(jié)構(gòu)簡圖如圖1.1所示。1單列向心短圓柱滾珠軸承； 2，3，4單列向心球軸承； 5軸承； 馬達(dá)齒輪；,內(nèi)齒輪；， 軸齒輪； 行星齒

7、輪； 大內(nèi)齒輪圖 1.1 兩級內(nèi)齒輪一級行星齒輪傳動方案 從圖1.1中看出，它的傳動原理是：用閘A閘住內(nèi)齒圈（此時閘B松開），則不動，帶動行星齒輪，自轉(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)，借中心的銷軸帶動滾筒H旋轉(zhuǎn)，此為滾筒工作的情形。當(dāng)制動閘A閘住，而滾筒H工作時，整個傳動成為行星輪系，行星輪系中的首輪為，末輪為，系桿為滾筒H。反之，當(dāng)松開制動閘A而閘住制動閘B時，整個傳動成為定軸輪系，這時滾筒不動（絞車制動），電動機(jī)與各個齒輪均為空轉(zhuǎn)。1.2 方案二 渦輪蝸桿傳動 渦輪蝸桿傳動絞車的原理圖如圖1.2所示。1電動機(jī)； 2，9斜齒輪； 3圓弧面蝸桿； 4渦輪； 5滾筒； 6大齒輪； 7中間齒輪； 8小齒輪；圖1.2 采用

8、渦輪蝸桿傳動的絞車的原理圖1.3 方案三 液壓泵液壓馬達(dá)傳動 液壓泵液壓馬達(dá)傳動的絞車可分為兩種類型，一種為全液壓傳動，如圖1.3所示。1電動機(jī)； 2柱塞泵； 3液壓馬達(dá)； 4絞車滾筒；圖 1.3 全液壓傳動的液壓絞車工作原理圖電動機(jī)1帶動雙向變量的軸向柱塞泵2，再和內(nèi)曲線低速大扭矩液壓馬達(dá)3組成閉式回路，而液壓馬達(dá)直線與絞車滾筒4連接拖動絞車運(yùn)轉(zhuǎn)。另一種為液壓機(jī)械傳動，如圖1.4所示。 1電動機(jī)； 2液壓泵； 3液壓馬達(dá)； 4減速器； 5絞車滾筒 圖 1.4 液壓機(jī)械傳動絞車的工作原理圖液壓機(jī)械傳動方式與全液壓傳動方式不同點(diǎn)只是在液壓馬達(dá)與絞車滾筒之間增加了機(jī)械減速器。1.4 方案比較 以上

9、三種方案、四種結(jié)構(gòu)形式，從原理上來講，都能完成設(shè)計(jì)任務(wù)書提出的要求。但考慮使用環(huán)境條件，如用于礦井井下巷道中設(shè)備體積應(yīng)小，而方案二采用渦輪蝸桿傳動，可設(shè)計(jì)出產(chǎn)品，但體積大，可用于地面或使用空間較大的場合，故排除方案二；方案三采用液壓泵液壓馬達(dá)傳動，如用于煤礦井下巷道中，方案三中工作夜不應(yīng)使用可燃油液，故排除方案三。經(jīng)比較選擇方案一為最終采用方案，以下對采用方案進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。792 總體設(shè)計(jì)通過方案比較采用方案一的結(jié)構(gòu)形式兩級內(nèi)齒輪和一級行星齒輪傳動，傳動系統(tǒng)放置在滾筒內(nèi)部，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖1.1所示。調(diào)度絞車有下列主要部件組成：滾筒裝置（包括傳動系統(tǒng)）、制動裝置、機(jī)座和電動機(jī)。為使絞車體積小，結(jié)

10、構(gòu)緊湊，其減速機(jī)構(gòu)采用了兩組內(nèi)齒輪傳動副和一組行星輪系，并將其裝入滾筒體內(nèi)，電動機(jī)亦半深入滾筒端部。為使運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，在絞車內(nèi)部各轉(zhuǎn)動處均采用滾動軸承支撐。當(dāng)制動閘A閘住而滾筒H工作時，整個傳動成為行星輪系，行星輪系中的首輪為,末輪為，系桿為滾筒H。此行星輪系的傳動比可以用轉(zhuǎn)化輪系傳動比的公式求得： 即 得 式中：電動機(jī)轉(zhuǎn)速與滾筒轉(zhuǎn)速之比，即傳動裝置總的減速比； 電動機(jī)轉(zhuǎn)速； 滾筒轉(zhuǎn)速； 各齒輪齒數(shù)。2.1 電動機(jī)的選擇與校核為使絞車的驅(qū)動電機(jī)體積小，選用電動機(jī)為同步轉(zhuǎn)速1500r/min的隔爆三相鼠籠型異步電動機(jī)。電機(jī)的輸出功率： 式中，為工作機(jī)所需的功率，且式中：鋼絲繩的牽引力10000kN；

11、 鋼絲繩繩速40m/min。 選擇功率為11kW的電機(jī)，加上防爆要求，選擇型號為JBJ11.4的電機(jī)，參數(shù)如下： 額定功率： 11.4KW； 額定轉(zhuǎn)速： 1460r/min； 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩：2.5 。2.2 傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核對于調(diào)度絞車來說，鋼絲繩在卷筒上可做多層纏繞，即第一層纏滿后，鋼絲繩就在纏滿的繩圈上做第二層纏繞，以此類推。在電動機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，鋼絲繩的牽引速度隨鋼絲繩在卷同上的纏繞層數(shù)不同而變化。當(dāng)鋼絲繩在卷同上纏繞第一圈時，牽引速度最小，在卷同上最后一圈纏繞時牽引速度最大。調(diào)度絞車對鋼絲繩的牽引速度要求不太嚴(yán)格。對于第一層纏繞，鋼絲繩的纏繞半徑為滾筒直徑與鋼絲繩直徑

12、之和的一半。對于輔助性絞車滾筒直徑與鋼絲繩直徑之比，煤礦安全規(guī)程沒有嚴(yán)格要求，且可以多層纏繞，為保證鋼絲繩的使用壽命不止過短，鋼絲繩直徑不能過粗。參考現(xiàn)有絞車資料，直徑220 mm的滾筒，選用鋼絲繩的直徑不能超過12.5 mm為好。2.2.1 確定鋼絲繩最大工作靜拉力根據(jù)GB/T89181996知，鋼絲繩直徑可由鋼絲繩最大工作靜拉力，按下式確定：d = （2-1） 式中d鋼絲繩最小直徑 C選擇系數(shù) ，取C =0.1 S鋼絲繩最大靜拉力N則由公式（2-1）可得： d =12.5 所以選擇鋼絲繩直徑d =12.52.2.2鋼絲繩強(qiáng)度校核 由鋼絲繩型號知： 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度為1550 所以最小鋼絲

13、破斷拉力總和 整條鋼絲繩的破斷拉力為 （2-2） 式中：拉力影響系數(shù)，取=0.85 安全系數(shù) 所以=5 故所選鋼絲繩滿足要求。以下鋼絲繩直徑即按12.5 mm計(jì)算，則在滾筒上纏繞一層時，鋼絲繩中心的纏繞直徑為232.5 mm；纏繞多層時，鋼絲繩中心的纏繞直徑可按下式直接計(jì)算： 式中：多層纏繞時鋼絲繩中心的纏繞直徑，mm； 滾筒直徑，mm； d鋼絲繩直徑，mm； 鋼絲繩的繩圈間隙，mm； K鋼絲繩在滾筒上的纏繞層數(shù)。經(jīng)計(jì)算，鋼絲繩纏繞20層，繩圈間隙取2 mm，滾筒纏繩寬度0.3 m時，鋼絲繩中心的纏繞直徑為0.423 m，取平均值0.328 m，則每層平均纏繩長度約為20 m，纏繞20層大致可

14、容繩400 m。單層纏繞時，每分鐘繩速可用如下公式計(jì)算： 式中： 單層纏繞時鋼絲繩中心的纏繞直徑； 減速器的減速比； 單層纏繞時鋼絲繩的繩速，m/min； 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速。2.2.3 計(jì)算減速器的減速比在同一電機(jī)轉(zhuǎn)速下，鋼絲繩纏繞層數(shù)不同，則繩速不同。經(jīng)計(jì)算，在減速器的減速比為40時，為26.67 m/min；考慮到絞車對繩速要求不高，減速器的減速比可確定為40左右，具體可按減速器結(jié)構(gòu)布置要求確定。最終最大繩速、最小繩速由實(shí)際減速比確定。各級傳動比大致分配如下：=2.2，=2.2，=9前兩級采用內(nèi)嚙合齒輪，第三極采用2K-H、b固定的行星齒輪傳動。3 絞車總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 絞車總體結(jié)構(gòu)圖如3.1

15、所示。各主要組成部分的結(jié)構(gòu)特征如下。3.1 卷筒裝置 卷筒7系由鑄鋼制成，其主要作用為：（1） 在卷筒面上卷繞鋼絲繩以牽引負(fù)載；（2） 在卷筒的剎車盤上裝上差動剎車裝置借以操縱絞車的運(yùn)行與停止；（3） 在卷筒體內(nèi)裝有減速齒輪系，因而卷筒又具有減速機(jī)殼體的作用。為使絞車體積減小，結(jié)構(gòu)緊湊，其減速機(jī)構(gòu)采用了兩組內(nèi)齒輪傳動副和一組行星輪系，并將其裝入卷筒體內(nèi)，電動機(jī)亦半伸入卷筒端部。在絞車內(nèi)部各傳動處均采用滾動軸承支撐，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活。在卷筒內(nèi)部左端，裝有用螺釘固定的滾柱套8，裝在電動機(jī)端蓋32伸出部分上的2218單列向心短圓柱滾子軸承（）即壓入此套中，并用彈性擋圈軸向定位。第一組內(nèi)齒輪傳動副中的馬達(dá)齒輪

16、1用鍵及彈性擋圈與電動機(jī)軸相連接，與內(nèi)齒輪2相嚙合。內(nèi)齒輪2的柄孔中，用鍵及彈性擋圈固定有軸齒輪3，支持2和3兩個410單列向心球軸承（）裝在偏心齒輪架9上，軸承間用定位圈相互隔開并用彈性擋圈軸向定位。而齒輪架9則用三個按圓周等分的螺釘10固定在卷筒體上。第二組內(nèi)齒輪傳動副中，與軸齒輪3相嚙合的第二個內(nèi)齒輪2支撐在兩個410單列向心球軸承（）中，軸承（）裝在大齒輪架11中，用兩個定位圈及彈性擋圈固定位置。大齒輪架11用兩個鍵與卷筒相連接，同時還用六個螺栓12固定在卷筒邊上（見CC剖面）。第三組行星輪系中，軸齒輪4是太陽輪，用鍵及彈性擋圈固定在第二個內(nèi)齒輪2的柄孔中，裝在大齒輪架上的兩個行星輪5

17、與軸齒輪（太陽輪）4相嚙合即可經(jīng)由兩個306單列向心球軸承（）繞小軸13自行回轉(zhuǎn)，又可在大內(nèi)齒輪6中公轉(zhuǎn)。大內(nèi)齒輪一側(cè)用三個螺釘釘在徑向與滑盤14相連，此滑盤上切有凹形環(huán)槽與卷筒邊上的凸環(huán)相嵌合，其內(nèi)緣有密封的氈圈，防止灰塵侵入及潤滑油外溢。大內(nèi)齒輪的另一側(cè)用六個螺栓15（這些螺孔可用油槍來給齒輪加潤滑油）與擋盤16固定在一起。擋盤柄部孔內(nèi)壓入兩個309單列向心球軸承（）以支承大內(nèi)齒輪架。套裝在擋盤上的224單列向心球軸承（）支承在軸承支架17上。軸承支架17系由鑄鋼制成，是絞車卷筒的一個支承點(diǎn)。電動機(jī)與軸承支架用普通螺栓與螺尾錐銷固定在絞車底座29上，螺尾錐銷在裝卸時起定位作用。在大齒輪架和

18、擋盤柄尾用圓螺母30和31鎖緊，通過軸承支架及軸承蓋18并用六個螺栓19拉緊滑盤20，以阻止224軸承移動。擋盤上的凸環(huán)與滑盤上的凹槽相嵌合，在其內(nèi)緣敷設(shè)氈圈，在卷筒面上有兩個帶油堵21的注油孔。鋼絲繩頭穿入繩孔后，用螺栓及繩卡22固定在卷筒側(cè)邊上。 1內(nèi)齒輪馬達(dá)齒輪；2內(nèi)齒輪；3軸齒輪；4太陽輪；5行星輪；6大內(nèi)齒輪；7卷筒；8滾珠套；9偏心齒輪架；10螺釘； 11大齒輪架；12螺栓；13小軸；14滑盤；15螺栓；16擋盤；17軸承支架；18軸承蓋；19螺栓；20滑盤；21油堵；22繩卡；23制動鋼帶；24制動手把；25叉頭；26拉桿軸承架；27丁字板； 28墊板；29機(jī)座；30螺母；31大

19、圓螺母；32電動機(jī)端蓋； 33保護(hù)罩圖3.1 絞車總體結(jié)構(gòu)圖3.2 卷筒的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)卷筒是絞車的主要部件之一，是絞車的主要受力部件。其外形最大尺寸，由三部分組成，即卷筒法蘭部分、卷繩筒部分和剎車法蘭部分。卷筒示意圖見圖3.22卷筒采用鑄鋼ZG25鑄造而成。卷筒的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，壁厚較薄，而鑄鋼的流動性不好，收縮大，如果其鑄造工藝不合理將會造成卷筒變形、開裂、縮孔、縮松等缺陷，直接影響到絞車的外觀及內(nèi)在質(zhì)量。1卷筒法蘭； 2卷繩筒； 3剎車法蘭3.21卷筒示意圖卷筒鑄造工藝圖下圖所示。 3.22卷筒鑄造工藝圖3.3 制動裝置絞車上有兩個差動制動裝置，其結(jié)構(gòu)尺寸及動作原理完全相同。在電動機(jī)一邊的制

20、動裝置用來制動卷筒。在大內(nèi)齒輪6上的制動裝置具有摩擦離合器的作用，當(dāng)此制動裝置被完全剎緊時，行星輪5即沿大內(nèi)齒輪滾轉(zhuǎn)，帶動滾筒工作。制動鋼帶23用鋁鉚釘與石棉帶鉚在一起，制動時，按下制動手把24，經(jīng)杠桿和叉頭25動作系統(tǒng)將兩個拉桿軸承架26拉在一起，使剎車兩端互相靠攏，產(chǎn)生制動作用，向上提起制動把時，制動鋼車帶即可松弛。調(diào)節(jié)活動螺栓檸入叉頭螺母中的長度，可使制動鋼帶的拉緊力及制動手把的位置獲得調(diào)整。固定在剎車帶上的丁字板27插入與絞車底座連接在一起 的墊片28，以此防止制動裝置在制動時轉(zhuǎn)動。制動器的工作是以關(guān)掉電動機(jī)電源為前提的。因此，制動的實(shí)質(zhì)就是由外力所產(chǎn)生的摩擦阻力矩來克服機(jī)器的慣性力矩

21、。在這里就是由外力產(chǎn)生的摩擦阻力矩來克服機(jī)械傳動以及負(fù)載的慣性力矩。3.3.1制動器的要求1）安全、可靠；2）動作迅速、有效；3）結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、尺寸??；4）安裝、使用及維護(hù)方便。3.3.2制動器的類型1）帶式制動器；2）抱閘式制動器；3）盤式制動器。 3.3.3制動器的選擇帶式制動器在非工作狀態(tài)時，為了消除制動帶與制動輪之間的摩擦，必須置有制動帶的張緊結(jié)構(gòu)。在此不可??；至于盤式制動器，最宜工作于制動輪的端部，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。我們這里的制動輪位于電動機(jī)與減速器之間，不宜采用盤式制動器。因此我們采用抱閘式制動器。另外，絞車工作在井下，要具備防爆功能。若用電力制動，必須配置防爆電器，這樣會使結(jié)構(gòu)復(fù)雜

22、化。同時提高了成本，因此我們不用電力制動。同時，絞車為純機(jī)械式的，也不宜用液壓制動，也省去一整套液壓系統(tǒng)，有利于結(jié)構(gòu)的簡單化，降低成本。綜合上所述，我們決定采用外抱帶式制動器。外抱帶式制動器，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，包角大，一般接近360。與帶式制動器相比，其制動軸不受彎矩力，占用空間小，制動所需外力小，非常適合于手動操作的小型設(shè)備制動中。外抱帶式制動器常用于中、小載荷的起重、運(yùn)輸機(jī)械中，手把是用來操縱制動帶進(jìn)行制動或松開制動帶。止動板的作用是當(dāng)制動帶在抱緊動輪時，制止整個制動器隨制動一起轉(zhuǎn)動；還起著當(dāng)制動器松開后，制動帶與制動輪之間最小退距的調(diào)整作用。調(diào)節(jié)螺栓的作用是調(diào)節(jié)制動帶與制動輪的抱緊程度及因

23、制動帶磨損而造成制動力矩下降。兩個調(diào)節(jié)螺母的作用是與調(diào)節(jié)螺栓一起相配合來調(diào)節(jié)制動力矩，并在當(dāng)制動力矩調(diào)整合適后，把調(diào)節(jié)螺栓與框架緊固成一體。制動器與鋼帶之間常用鋁制帶在磨損后很方便地從鋼帶上拆卸下來。銷座及丁字板與鋼帶之間是用鋼制鉚釘鉚接在一起，其目的是為了增加堅(jiān)固性3.4底座絞車底座系由鑄鐵制成。電動機(jī)、軸承支架及容納剎車丁字板的墊片均用螺栓固定在底座上，底座上還裝有保護(hù)罩33。4 零部件設(shè)計(jì)組成減速輪系的各齒輪的主要技術(shù)參數(shù)及尺寸如下4.1 前兩級內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)齒輪的幾何參數(shù) 齒輪材料處理工藝及制造工藝的選定，內(nèi)齒圈的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為HBS 262293試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限

24、=650 =220 齒輪的加工為插齒，精度為7級。4.2確定各主要參數(shù)由于屬于低速傳動，采用齒形角=，直齒輪傳動，精度為8級，為提高承載能力，兩級均采用直齒輪傳動。4.2.1傳動比 =2.24.2.2 第一級傳動齒輪模數(shù)m模數(shù)m由強(qiáng)度計(jì)算或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定式中 綜合系數(shù)，齒輪為8級精度等級沖擊取=1.4，8級精度等級中等沖擊取=2.53.9，沖擊較大、不變位時取較大值。 小齒輪的齒形系數(shù) 小齒輪的傳動轉(zhuǎn)矩 額定功率， 小齒輪轉(zhuǎn)數(shù)（一般為第一級即電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)）， 實(shí)驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限，按MQ級中等質(zhì)量要求選取 齒寬系數(shù)，齒寬b與小齒輪分度圓直徑的比值。則 取圓整 =34.2.3 內(nèi)嚙合標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動

25、幾何尺寸的計(jì)算分度圓的壓力角： 齒頂高系數(shù)：縱向間隙系數(shù) 模數(shù)的選取 =34.2.4 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算小輪分度圓直徑，由下邊公式 齒寬系數(shù) 查表，按齒輪相對軸承為非對稱布置=0.8小輪齒數(shù) 取=17大輪齒數(shù) =2.217=38齒數(shù)比 =38/17傳動比誤差 =0.33/2.770.05小輪轉(zhuǎn)矩 =74568.5載荷系數(shù) 使用系數(shù)，查表取=1動載系數(shù)，查表取=1.2齒間載荷系數(shù)，由表取1.1齒間載荷分布系數(shù)，查表取1.1載荷系數(shù) =11.21.11.1=1.45材料彈性系數(shù) 查表取=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖取 =2.5重合度系數(shù) 由推薦值0.850.92 ，則=0.87 = =43.36

26、齒輪模數(shù) =43.26/17=3.57 ，取圓整 =3 小輪分度圓直徑 =317=51 圓周速度 =取=3.8 標(biāo)準(zhǔn)中心距 =3（17+38）/2=82.5齒寬 =0.851=40大齒輪齒寬 小齒輪齒寬 = +（510）=45 分度圓直徑 =38 3=114 基圓直徑 =114=121.5 齒頂圓直徑 =-式中 =當(dāng) =1，=時 =1 =-=114-213+9=109.19齒根圓直徑 =114+2（1+0.25）5=115.25 全齒高 =（115.25 109.19）=3.01 中心距 =（38-17）3=31.5 4.2.5 齒輪強(qiáng)度校驗(yàn)）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算接觸應(yīng)力由公式（5-15）得齒

27、面接觸應(yīng)力的基本值 = =2.58189.80.911 =618.9 式中：端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 N b工作齒寬， 取b =40小齒輪分度圓直徑，取 =144u齒數(shù)比，u =/ =38/17 =2.2節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，取 =2.58 =0，查圖6-10，取 =2.21彈性系數(shù)，查表取 =189.8重合度系數(shù)，查圖取 =0.91螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1，由公式（5-14）得接觸應(yīng)力 = = 618.9 = 1309 式中 使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 =1.25 動載系數(shù)，6級精度，查表 取 =1.01 計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取 =1.12 計(jì)算接觸強(qiáng)度

28、的齒間載荷分布系數(shù)，取 =1 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù),查表取 =1.2 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值，許用接觸應(yīng)力 = 式中：試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 =1.25 計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1.03潤滑油系數(shù)，取 =1.06工作硬化系數(shù)， =1.1速度系數(shù)，取 =0.905粗糙度系數(shù)，取 =0.96尺寸系數(shù)，取 =1則 = =1168.62 故 接觸強(qiáng)度通過。）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，計(jì)算齒根應(yīng)力 式中：= 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 Nb工作齒寬， 取b =40 法向模數(shù)，取=3= 載荷系數(shù) =11.21.11.1=

29、1.45式中： 使用系數(shù)。取=1 動載系數(shù)。取=1.2 齒間載荷系數(shù)，取=1.1 齒間載荷分布系數(shù)，取=1.1彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù) 式中： 齒形系數(shù)。取=2.5 應(yīng)力修正系數(shù)。取=1.605 重合度系數(shù)。=0.716 螺旋角系數(shù)。=1.0 則： 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 式中：彎曲疲勞極限。由于材料為40Cr，故取=350最小安全系數(shù)。取=1.4式中：應(yīng)力修正系數(shù)。取=2.0壽命系數(shù)，取=1.0圓角敏感系數(shù)，取=0.99表面狀況系數(shù)。取=1.674-0.529=1.063尺寸系數(shù)。由，則=1.0則： 故內(nèi)嚙合齒輪彎曲疲勞校核通過。表4.1 主要傳動件簡圖名稱簡圖馬達(dá)齒輪軸齒輪內(nèi)齒輪5 行星輪傳動設(shè)計(jì)5

30、.1齒輪材料處理工藝及制造工藝的選定太陽輪和行星輪的材料均為20CrMnTi,表面滲碳淬火處理，表面硬度為HRC 5761齒輪齒面接觸疲勞極限=1400 試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限太陽輪=350 行星輪=245 齒形為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為6級，內(nèi)齒圈的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理，硬度為HBS 262293試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限=650 =220 齒輪的加工為插齒，精度為7級。5.2確定各主要參數(shù)由于屬于低速傳動，采用齒形角=，直齒輪傳動，精度為6級，為提高承載能力，兩級均采用變位齒輪傳動，要求外嚙合=左右，內(nèi)嚙合=左右。5.2.1傳動比= 40/4.84 =8.265.2.2行星輪

31、數(shù)目=25.2.3載荷不均衡系數(shù)低速級采用無多余約束浮動均載機(jī)構(gòu)，取=1.155.2.4 配齒計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備能力，則Z=2a/m42。太陽輪數(shù)目內(nèi)齒圈齒數(shù) = = 17（9-1） =135行星齒齒數(shù) = = = 59配齒結(jié)果：=17 =135 =59 i=95.2.5 太陽輪分度圓直徑按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算太陽輪分度圓直徑由公式得，= 768=59.1235式中：算式系數(shù)，一般鋼制齒輪，直齒輪傳動，取 =768使用系數(shù)，查表，取 =1.25計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)，取 =1.20綜合系數(shù)，查表，取=1.80小齒輪齒寬系數(shù)，取 =0.7u齒數(shù)比， u = 59/17 = 3.47一對

32、嚙合副中小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩，N.m太陽輪傳動的扭矩 =9549 =954911.44.64/21460 = 180.8 N.m試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取=1400 按彎曲強(qiáng)度初算模數(shù) 由公式（5-2）得， = 12.1 =3.43式中：算式系數(shù)，直齒傳動 =12.1 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)。 =1+1.5（-1） =1+1.5 （1.2-1）=1.3 小齒輪齒形系數(shù)，高精度，正變位，靜定結(jié)構(gòu)，按x =0查值， =3.18 =2.4 小齒輪齒數(shù) 試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限，取模數(shù)m = 6 則太陽輪直徑 = m =174= 68 = =4(17+59) = 152取 =1525.2.6計(jì)算

33、變位系數(shù)1)a-c傳動嚙合角ac因?yàn)?cosac=( a0/a)cos=(152/152.5)cos20o=0.923432所以 ac=20.26.34o變位系數(shù)和XX=(Za+Zc) =76 =0.13 中心距變動系數(shù)yy=0.125齒頂降低系數(shù)yy=X-y =0.13-0.125 =0.005分配變位系數(shù)：因?yàn)?X=0.130.5所以 取Xa=0.13則 Xc=X-Xa =0.13-0.13 =0 2)b-c傳動嚙合角ag因?yàn)?cos=( a0/a)cos=(152/152.5)cos20o=0.923432所以 =20.26.34o變位系數(shù)和XX=(Za+Zg) =76 =0.13 中心

34、距變動系數(shù)yy=0.125齒頂降低系數(shù)yy=X-y =0.13-0.125 =0.005分配變位系數(shù)：因?yàn)?X=0.13 按圖，取 =1潤滑油系數(shù)，HRC =HV713, v =1.237 m/s, 查表用中型極壓油 =150 =150 取 =1.03工作硬化系數(shù)，兩齒均為硬齒面，查圖取 =1速度系數(shù)，查圖取 =0.96粗糙度系數(shù)，按8， =2.4m， = = =2.72，取 =1.01尺寸系數(shù)，m 5,取 =1故 接觸強(qiáng)度通過。）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，計(jì)算齒根應(yīng)力由公式(5-17)得 = 式中：使用系數(shù)， 動載系數(shù)， 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)， =1.08 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，

35、取 =1 計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)， =1.3計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力基本值，由公式(5-18)得 = 式中：載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)，太陽輪 =0.13， =17，查圖取 =2.28，行星輪， =0 ， =59，查圖，取 =1.8載荷作用于齒頂時的應(yīng)力修正系數(shù)，查圖，太陽輪取 =1.82行星輪 =1.88，計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的螺旋角系數(shù)，計(jì)算彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù)， =0.826b工作齒寬， 許用齒根應(yīng)力由公式（5-19）得 = 式中：試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限， 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取 =2 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，按高可靠度，查表，取 =1.

36、6相對齒根圓角敏感系數(shù)，查圖得太陽輪 =0.98，行星輪 =1.01相對齒根表面狀況系數(shù)，取1.045計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的尺寸系數(shù)，太陽輪： = =34.12則：彎曲應(yīng)力 =15.861.251.011.0811.3 =28.11 許用彎曲應(yīng)力 =0.981.0451 =448 故：,彎曲強(qiáng)度通過。行星輪： =12.141.850.8261 =20.113 則：彎曲應(yīng)力 =20.1131.251.011.0811.3 =35.65 許用彎曲應(yīng)力 =1.011.0451 =323 故：,彎曲強(qiáng)度通過。5.5.2內(nèi)嚙合）齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算接觸應(yīng)力由公式（5-15）得齒面接觸應(yīng)力的基本值 = =2.

37、58189.80.911 =545.8 式中：端面內(nèi)分度圓上的名義切向力，取 =2776.16 N b工作齒寬， 取b =100 小齒輪分度圓直徑，取 =144u齒數(shù)比，u =/ =99/37 =2.68節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，取 =2.58 =0，查圖6-10，取 =2.21彈性系數(shù)，查表取 =189.8重合度系數(shù)，查圖取 =0.91螺旋角系數(shù)，直齒 =0，取 =1，由公式（5-14）得接觸應(yīng)力 = = 229.27 = 313.23 式中 使用系數(shù)，中等沖擊，查表 取 =1.25 動載系數(shù)，6級精度，查表 取 =1.01 計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取 =1.12 計(jì)算接觸強(qiáng)度的齒間載荷分布系數(shù)

38、，取 =1 計(jì)算接觸強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù),查表取 =1.2 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力的基本值， =545.8 =745.67 許用接觸應(yīng)力 = 式中：試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限，取 =1400 計(jì)算接觸強(qiáng)度的最小安全系數(shù)，取 =1.25 計(jì)算接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1.03潤滑油系數(shù)，取 =1.06工作硬化系數(shù)， =1.1速度系數(shù)，取 =0.905粗糙度系數(shù)，取 =0.96尺寸系數(shù)，取 =1則 = =1168.62 故 接觸強(qiáng)度通過。）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，計(jì)算齒根應(yīng)力由公式(5-24)得齒根彎曲應(yīng)力基本值 = = =66.267 式中：載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)，取 =2.055載荷作用于齒頂時的

39、應(yīng)力修正系數(shù)，取 =2.458計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的螺旋角系數(shù)，計(jì)算彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù)，取 =0.759b工作齒寬，由公式(5-23)得 = =66.2671.251.011.0811.3=117.39 式中：使用系數(shù)， 動載系數(shù)， 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)，取 =1.08 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)，取 =1 計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷不均衡系數(shù)，取 =1.3計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力基本值，許用齒根應(yīng)力由公式（5-25）得 = =0.981.0451 =360 式中：試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限， 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取 =2 計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)，取 =1計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)

40、，取 =1.6相對齒根圓角敏感系數(shù)， =0.759相對齒根表面狀況系數(shù)，取 =1.045計(jì)算彎曲強(qiáng)度極限的尺寸系數(shù)，故：=13.04mm出于軸承潤滑考慮，行星輪軸將采用中空結(jié)構(gòu)，故直徑放大50，取do=13.04mm，則取do=15mm。實(shí)際尺寸將在選擇軸承時，最后確定。7.2 輸出軸直徑在三個行星輪均布的條件下，輪齒嚙合中作用于中心輪上的力是相互平衡的，在輸出軸軸端上安裝聯(lián)軸器（球磨機(jī)的典型機(jī)構(gòu)），則輸出軸運(yùn)轉(zhuǎn)時只承受轉(zhuǎn)矩。輸出軸選用42CrMo合金鋼，其許用剪切應(yīng)力=45MPa，即求輸出軸伸出端直徑：d2=17.2=17.2X=80.174mm由于軸的同一截面上開一鍵槽，則軸軸頸應(yīng)增加5則

41、 d2=84.183mm取d2=100mmT2=9549=9549XX0.98=4557.477N.m式中 T2輸出軸轉(zhuǎn)矩； 為減速器的傳動效率，=0.98。7.3 輸入軸直徑由于太陽輪是采用浮動機(jī)構(gòu)，因此，輸入軸是通過聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接傳動的，而且電機(jī)與輸入軸聯(lián)接也是通過聯(lián)軸器進(jìn)行聯(lián)接。因此，輸入軸運(yùn)轉(zhuǎn)時只承受轉(zhuǎn)矩。輸入軸選用的材料與輸出軸相同，42CrMo合金鋼，許用剪切應(yīng)力=45MPa，即求出輸入軸伸出端直徑：d1=17.2=17.2X=80.174mm由于軸的同一截面上開一鍵槽，則軸軸頸應(yīng)增加5則 d1=45.23mm8 聯(lián)接（普通平鍵聯(lián)接）8.1主軸上的平鍵聯(lián)接鍵的選取由于兩平鍵都安裝在

42、直徑為32的軸上，所以兩平鍵的公稱尺寸為 bh-L =1068.2鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核鍵的強(qiáng)度校核公式如下： (11-1) (11-2)式中：M傳遞的轉(zhuǎn)矩 =322.85 d軸的直徑 =32 l鍵的工作長度 k鍵與輪彀的接觸高度 k =h-t h 為鍵的高度，t為軸槽的深度。 b鍵的寬度 10 鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力 查表可得輕微沖擊載荷時，取=150 鍵的許用靜壓力 查表可知：=100 由公式（11-1）和（11-2）可得： = =53.67 =所以 由以上的計(jì)算可知，兩平鍵的強(qiáng)度極限滿足要求。9 行星架及齒輪架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.1行星架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)9.1.1行星架形式的確定和材料的選定行星架是行星傳動中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的一個重要零件，也是承受外力矩最大的零件。它有三種基本形式：雙壁整體式、雙壁剖分式和單臂式。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中傳動比較大，(NGW型單級)，所以行星輪軸承安裝在行星輪內(nèi)，采用雙壁整體式行星架（如圖9.1）這種型式的行星架結(jié)構(gòu)剛性大，受載變形小，因而有利于行星輪上載荷沿齒寬方向均勻分布，減少振動和噪聲。行星架材料常用ZG55，由于鑄鋼件廢品率高，浪費(fèi)大，很不經(jīng)濟(jì)?，F(xiàn)采用球墨鑄鐵QT600-3，重量輕，離心力小，噪聲也小，既降低了成本，又不影響機(jī)構(gòu)性能，且其它性能也有所提高。9.1.2行星架