建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD+SOLIDWORKS】
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本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)
題目： 建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
院 系： 機(jī)械工程學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué) 號(hào)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
2016年3月
摘要
建筑卷揚(yáng)機(jī)是用在建筑上面用于提升建筑材料等的主要設(shè)備。由于它的高度較低、重量又輕，特別適用于在建筑工地吊運(yùn)水泥和沙等建筑所需材料，隨著機(jī)械化采煤程度的提高，它越來越多地被廣泛用于各種各樣的建筑作用，作為安裝、回收、牽引各種設(shè)備和備件之用。
目前，在建筑卷揚(yáng)機(jī)的設(shè)計(jì)、制造以及應(yīng)用上，國內(nèi)與國外先進(jìn)水平相比仍有較大差距。國內(nèi)在設(shè)計(jì)制造建筑卷揚(yáng)機(jī)過程中存在著一定程度上的缺點(diǎn)，重要的問題如：輪齒的根切、蝸桿毛坯的正確設(shè)計(jì)等。
這篇畢業(yè)設(shè)計(jì)的論文主要闡述的是一套建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)方法，主要包括蝸輪蝸桿減速裝置、直齒圓柱齒輪傳動(dòng)、軸承和傳動(dòng)件的潤滑系統(tǒng)，還包括制動(dòng)裝置的選用、一部分常見故障的分析以及日常的使用與維護(hù)等。
關(guān)鍵詞：建筑卷揚(yáng)機(jī)，減速器，蝸輪，蝸桿
ABSTRACT
Prop-pulling hoist is for underground mines coal face of main equipment blasting down the roof. Because of its high and low weight light, especially suitable for thin coal seam and the mining face, and various kinds of coal gangue sink or buried by pressing the pillar of the metal recycling. With the increase of mining mechanization degree, it is more and more widely used in mechanization mining face, as installation, recycling of equipment and spare parts of the traction.
At present, in the design, manufacture, prop-pulling hoist and applications, the domestic and foreign advanced level compared to still have a large gap. In the design and manufacture of domestic prop-pulling hoist process, to a certain extent, the shortcomings of the important questions like: the root, the worm gear of blank design etc.
This paper mainly expounds the graduation design is a set of transmission part prop-pulling hoist the design methods, including worm gear and worm reducer device, spur gears, bearings and drive transmission lubrication, including the selection of brake and the common faults and daily use and maintenance, etc.
Key words: prop pulling hoist；reducer ；worm ；gear
目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1國內(nèi)外建筑卷揚(yáng)機(jī)的概況 1
1.2建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要傳動(dòng)方式類型 2
2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 4
2.1傳動(dòng)方案的確定 6
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力計(jì)算 7
2.2.1電動(dòng)機(jī)的確定 8
2.2.2分配總傳動(dòng)比 9
2.2.3計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù) 10
2.3蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算 12
2.3.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型 13
2.3.2選擇材料 14
2.3.3承載能力計(jì)算 15
2.3.4蝸輪輪齒的強(qiáng)度驗(yàn)算 17
2.3.5計(jì)算蝸桿的各項(xiàng)參數(shù) 19
2.4齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì) 20
2.4.1齒輪模數(shù)的確定 20
2.4.2接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算 22
2.4.3驗(yàn)算接觸強(qiáng)度 22
2.4.4驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度 24
2.5中間軸設(shè)計(jì) 25
2.5.1選材 25
2.5.2基本軸徑估算 25
2.5.3軸上零件布置 26
2.5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 26
2.6 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 26
2.6.1主軸的設(shè)計(jì) 27
2.6.2材料選擇 27
2.6.3軸徑的初步估算 27
2.6.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 27
2.6.5主軸的強(qiáng)度校核 28
3建筑卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 29
3.1制動(dòng)器的形式和常用安全裝置 30
3.1.1常用絞車制動(dòng)閘的形式 30
3.1.2絞車上應(yīng)有的安全裝置 31
3.1.3建筑卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)器的作用 32
結(jié)論 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
1 緒論
建筑卷揚(yáng)機(jī)是建筑用機(jī)械的主要設(shè)備。在木支柱工作面和一些金屬支柱工作面，一般都采用建筑卷揚(yáng)機(jī)回柱?；厥盏闹е芍匦录庸だ?，投入到生產(chǎn)中去。如果人工回柱，安全性差、效率低。使用建筑卷揚(yáng)機(jī)回收既經(jīng)濟(jì)，又迅速，符合現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)：高生產(chǎn)率和先進(jìn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。
建筑卷揚(yáng)機(jī)在井下回采工作面的布置方式主要有以下幾種：
（１）建筑卷揚(yáng)機(jī)安裝在建筑工地的塔吊旁邊：建筑卷揚(yáng)機(jī)安裝在建筑工地的塔吊旁邊的位置、應(yīng)符合作業(yè)規(guī)程定.如圖1所示
圖1 建筑卷揚(yáng)機(jī)
建筑卷揚(yáng)機(jī)安裝在房屋建筑布置方式的優(yōu)點(diǎn)有：①建筑卷揚(yáng)機(jī)不需經(jīng)常搬遷；②適合于煤層傾角較大、頂板破碎、壓力較大的工作面。
（２）建筑卷揚(yáng)機(jī)安裝在建筑工地到地面上面； 建筑卷揚(yáng)機(jī)布置在緊靠回風(fēng)巷，且在工作面的上端相密集支柱之間。如圖2所示。
圖2 在回采工作面上布置建筑卷揚(yáng)機(jī)
1 回風(fēng)巷 2 建筑卷揚(yáng)機(jī) 3 鋼絲繩
1.1國內(nèi)外建筑卷揚(yáng)機(jī)的概況
我國建筑卷揚(yáng)機(jī)主要是指調(diào)度絞車，它經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計(jì)兩個(gè)階段。解放初期使用的建筑卷揚(yáng)機(jī)有日本的、蘇聯(lián)的，因此當(dāng)時(shí)生產(chǎn)的建筑卷揚(yáng)機(jī)也是測(cè)繪仿制日本和蘇聯(lián)的產(chǎn)品。1958年后這些產(chǎn)品相繼被淘汰，并對(duì)蘇聯(lián)絞車進(jìn)行了改進(jìn)，于1964年進(jìn)入了自行設(shè)計(jì)階段.建筑卷揚(yáng)機(jī)大體上也是經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)計(jì)的兩個(gè)階段，八十年代以前一直使用的是仿制的老產(chǎn)品，八十年代中期才開始設(shè)計(jì)新型的建筑卷揚(yáng)機(jī)，主要針對(duì)效率極低的球面蝸輪副、慢速工作和快速回繩等環(huán)節(jié)進(jìn)行根本的改進(jìn)。
1.2建筑卷揚(yáng)機(jī)的主要傳動(dòng)方式類型
我國常用的建筑卷揚(yáng)機(jī)類型及其傳動(dòng)方式有下列幾種:
1.型建筑卷揚(yáng)機(jī),其傳動(dòng)方式為:一組斜齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪
2.型建筑卷揚(yáng)機(jī),其傳動(dòng)方式為:一組蝸輪,一組直齒輪
3.建筑卷揚(yáng)機(jī),其傳動(dòng)方式有兩種,一種為:一組蝸輪,兩組直齒輪;一組為一組斜齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪
4.型建筑卷揚(yáng)機(jī),其傳動(dòng)方式為:一組蝸輪,一組直齒輪
5.型建筑卷揚(yáng)機(jī),其傳動(dòng)方式為:一組蝸輪,一組少齒差行星齒輪
6.型建筑卷揚(yáng)機(jī),其傳動(dòng)方式為:一組直齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪
7.型建筑卷揚(yáng)機(jī),其傳動(dòng)方式為:一組圓錐齒輪,一組變速直齒輪,一組行星齒輪,一組直齒輪．
2 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
2.1傳動(dòng)方案的確定
根據(jù)機(jī)械器的工藝性能、結(jié)構(gòu)要求、空間位置和總傳動(dòng)比等條件選擇機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)所需的傳動(dòng)類型，并擬定從動(dòng)力機(jī)到工作機(jī)構(gòu)之間機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和總體布置。
減速器傳動(dòng)：本建筑卷揚(yáng)機(jī)由于總減速比較大，為i=186而采用動(dòng)力蝸桿減速器。蝸桿傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、無噪聲、自鎖性能好。對(duì)于建筑卷揚(yáng)機(jī)，要求卷筒能夠自鎖。即卷筒的正反轉(zhuǎn)只能由電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)來控制；當(dāng)電源切斷時(shí)絞車馬上停止工作；卷筒本身不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，以免發(fā)生事故。這就需要設(shè)計(jì)一個(gè)裝置來控制卷筒的自轉(zhuǎn)。而蝸輪蝸桿傳動(dòng)就起到了這個(gè)作用。因?yàn)槿羧∥仐U的蝸螺旋線開角小于齒輪間的當(dāng)量摩擦角，則當(dāng)蝸輪主動(dòng)時(shí)，機(jī)構(gòu)自鎖，即只能蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而不能蝸輪帶動(dòng)蝸桿。因此，采用蝸輪蝸桿減速器，就能保證卷筒的自鎖性。這就是建筑卷揚(yáng)機(jī)采用蝸桿減速器的一個(gè)重要原因。
但是，采用蝸桿減速器也有一缺點(diǎn)，就是傳動(dòng)效率低，這點(diǎn)應(yīng)在具體的蝸桿減速器設(shè)計(jì)中充分重視，并設(shè)法提高。
2.2傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力計(jì)算
2.2.1電動(dòng)機(jī)的確定
1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇
因?yàn)橥ǔＩa(chǎn)場(chǎng)所所用的都是三相交流電源，所以采用交流電動(dòng)機(jī)；由于建筑卷揚(yáng)機(jī)常用于有煤塵和瓦斯的爆炸性氣體的井下，所選電機(jī)要具有防暴性能。為此，應(yīng)選用Y系列三相異步防暴機(jī)。
2、電動(dòng)機(jī)功率的確定
參考現(xiàn)有同類產(chǎn)品，先假以卷筒寬度B=300mm，鋼絲繩直徑=21.5mm，卷筒直徑D=400mm
卷筒轉(zhuǎn)速n w===3.68
繩筒軸的輸出功率：P w===9.29kw
傳動(dòng)裝置效率η=η1×η2×η3
其中η1—聯(lián)軸器效率；η1=0.995；
η2—蝸桿減速器效率；η2=0.9；
η3—齒輪傳動(dòng)效率；η3=0.98；
η=η1×η2×η3=0.995×0.9×0.98=0.877
電動(dòng)機(jī)所需功率：P0===10.6kw
根據(jù)P0查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取YB200L—8電機(jī)。其額定功率P=15kw>P0=10.6kw，滿足要求。額定轉(zhuǎn)速n=730，總減速比i==183.4，與已知同類產(chǎn)品i=186相差不大，故所選電機(jī)合適。
2.2.2分配總傳動(dòng)比
各級(jí)傳動(dòng)比的連乘積應(yīng)等于總傳動(dòng)比，即i=i.i.i…式中，i、i、i…分別為各級(jí)傳動(dòng)的傳動(dòng)比。根據(jù)i=186。并參考現(xiàn)有同類建筑卷揚(yáng)機(jī)，確定各傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：
蝸輪蝸桿傳動(dòng)比：i=43
第一對(duì)齒輪傳動(dòng)比：i=1.2
第二對(duì)齒輪傳動(dòng)比：i=3.6
總傳動(dòng)比i=i.i.i=431.23.6=185.76186
2.2.3計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù)
機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù)包括各級(jí)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速、功率、扭矩等。這是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)方案優(yōu)劣的重要指標(biāo)，也就是各級(jí)傳動(dòng)強(qiáng)度設(shè)計(jì)的依據(jù)。
1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速： n=730r/min
n= n=730r/min
n1==730=16.98r/min
n2===14.15r/min
n3===3.9r/min
2、計(jì)算各軸功率： P=15kw
P= Pη1=150.995=14.925kw
P1= Pη2=14.9250.9=13.43kw
P2= P1η3=13.430.98=13.16kw
P3= P2η3=13.160.98=12.90kw
3、計(jì)算各軸扭矩： T=9550=9550=196.23 N·m
T=9550=9550=195.25 N·m
T1=9550=9550=7553.39 N·m
T2=9550=9550×=8881.84 N·m
T3=9550=9550×=31588.46 N·m
表2-1 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的性能參數(shù)
軸
功率P（kw）
轉(zhuǎn)速n（）
轉(zhuǎn)矩T（N·m）
電機(jī)軸
15
730
196.23
蝸桿軸
14.925
730
195.25
1軸
13.43
16.98
7553.39
2軸
13.16
14.15
8881.84
3軸
12.9
3.9
31588.46
2.3蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)計(jì)算
高速級(jí)傳動(dòng)件設(shè)計(jì)
2.3.1選擇蝸桿傳動(dòng)類型
根據(jù)《建筑卷揚(yáng)機(jī)》P189“建筑卷揚(yáng)機(jī)主要技術(shù)規(guī)格”，采用圓弧面蝸桿（ZC）。
2.3.2選擇材料
根據(jù)設(shè)計(jì)要求,并考慮到蝸桿傳動(dòng)傳遞的功率不大,速度是慢速,故蝸桿用40Cr,因需要效率高些,耐磨性好些,故蝸桿螺旋齒面要求淬火,硬度為250-300HB.蝸輪用鋁鐵青銅ZQAl9-4,金屬模鑄造.為了節(jié)約貴重的有色金屬,僅齒圈用青銅制造,二輪芯用灰鑄鐵HT25-47鑄造.
2.3.3承載能力計(jì)算
圓弧面蝸桿傳動(dòng)的損壞形式同圓柱蝸桿傳動(dòng)類似，主要是齒面磨損與膠合。為實(shí)現(xiàn)齒面之間的動(dòng)壓潤滑，避免發(fā)生膠合和減輕磨損，圓弧面蝸桿傳動(dòng)的承載能力按以下驗(yàn)算：
（１）選擇蝸桿頭數(shù)，渦輪齒數(shù)及蝸桿包容渦輪的齒數(shù) Z1=1，Z2=iZ1=43，Z'===4.3
（２）選擇傳動(dòng)比參數(shù) 根據(jù)i=40，n1=730r/min,查[5]P312圖3-42，取I=1
（３）選擇材料系數(shù)，質(zhì)量系數(shù)及工作條件系數(shù) 齒輪材料為鋁鐵青銅，制造精度8級(jí)，啟動(dòng)頻繁，間歇工作制度，查[5]P312表3-20，取K1=1，K2=0.8，K3=1.06
（４）計(jì)算功率參數(shù) H===1123
（５）確定中心距 根據(jù)H=1123，n1=730r/min，查[5]P312圖3-43得A=225mm
（６）驗(yàn)算：[N1]===18.53kw，N1=18.5kw<[N1]， 滿足要求。
2.3.4蝸輪輪齒的強(qiáng)度驗(yàn)算
圓弧面蝸桿傳動(dòng)的蝸輪發(fā)生斷齒的情況是比較少見的。但為慎重起見，必要時(shí)仍需對(duì)蝸輪輪齒進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算。由于蝸輪輪齒在受力時(shí)的變形造成卸載，引起載荷沿齒高方向分布不均，使力的作用位置向齒根方向偏移。所以，蝸輪輪齒的折斷不是由于彎曲強(qiáng)度不夠，而是齒根剪切強(qiáng)度不足引起的。
（１）蝸輪圓周力 P2===199 KN
（２）蝸桿與蝸輪嚙合齒對(duì)之間的載荷分布不均勻系數(shù)，可取KP=0.5，
B=54mm，Cn=0.304
γ==9°
γ2'=γ-（γ1’+）=0.55γ-=0.55×9-=4.95
（３） 蝸輪齒根的許用剪應(yīng)力 [τ]=0.5σb ， 查[3]P205表8-9
σb=540，[τ]=0.5×540=270
（４）λ0 =tg-1=tg-1=6.53°
α0 =sin-1=sin-1=22.95°
（５）τ==
=198<[τ]
故蝸輪齒根的剪切疲勞強(qiáng)度滿足要求。
2.3.5計(jì)算蝸桿的各項(xiàng)參數(shù)
（１）蝸桿頂圓直徑 Dd2===387.19mm
（２）徑向間隙 C=0.15=0.15×=1.4
（３）校正蝸桿圓直徑 Dg1=2A-Dg2-2C=2×225-387.19-2×1.4=60mm
齒頂高、齒根高和全齒高
h1'=0.9=0.9×=8.42mm
h1"=0.85=0.85×=7.95mm
h2'=0.7=0.7×=6.55mm
h2"=1.05=1.05×=9.82mm
h1=h1'+h1"=8.42+7.95=16.37mm
h2=h2'+h2"=6.55+9.82=16.37mm
（４）分度圓直徑和成形圓直徑
df2=Dd2-2h2'=387.19-2×6.55=374.09mm
df1=2A-df2=2×225-374.09=75.91mm
d0===140.625,取d0=145mm
（５）蝸桿頂圓直徑和渦輪根圓直徑
Dd1=df1+2h1'=75.91+2×6.55=89.01mm
Dg2=df2-2h2"=374.09-2×9.82=354.45mm
2.4齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)是由三個(gè)直齒圓柱齒輪來完成的。即小齒輪、過橋齒輪和大齒輪。小齒輪安裝在蝸桿軸上，中間齒輪和大齒輪安裝在中間軸和卷筒上。通過這三個(gè)齒輪，將運(yùn)動(dòng)傳遞到卷筒上。
2.4.1齒輪模數(shù)的確定
參考同類產(chǎn)品：選取小齒輪材料為40C鋼，齒面淬火，淬火硬度為HRC45~50；橋輪材料為40C鋼，表面淬火，淬火硬度為BRC48~55；大齒輪用40C合金鋼鑄成，調(diào)質(zhì)處理，硬HRC230~260。初選z=19, 則z2=i19=1.2119=23, z=i z3=3.623=83, 為減小傳動(dòng)的尺寸，小齒輪和橋齒輪均為硬齒面；大齒輪采用軟齒面，其目的是使大齒輪和中間齒輪使用壽命相當(dāng)。
模數(shù)大小需由彎曲疲勞強(qiáng)度確定。由于第二對(duì)齒輪傳動(dòng)承載較大，就按第二對(duì)齒輪傳動(dòng)初步計(jì)算。
按彎曲強(qiáng)度，m ① [1]P201式（10-5）
式中，取載荷系數(shù)K=1.325 ，z=23 ，轉(zhuǎn)矩T=6338 Nw
齒寬系數(shù)=0.51
橋輪、大齒輪許用彎曲應(yīng)力：[]=637MP，[]=396MP
齒形系數(shù)：Y=2.69 ， Y=2.21
應(yīng)力修正系數(shù)：Y=1.58 ， Y=1.77
以上數(shù)據(jù)均查自[1]P200
=＜=
就按二者中的大值計(jì)算，將諸值代入①式，得
M≥
=
=8.5mm 圓整，取m=8mm。
2.4.2接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的驗(yàn)算
2.4.3驗(yàn)算接觸強(qiáng)度
（１） 齒數(shù)和精度等級(jí)：z=19，z=23,z=83, 圓周速度v=5 m/min，8極精度
（２）使用系數(shù) K=1
（３）動(dòng)載系數(shù) K=1.0，K=1.02
（４）齒向載荷分配系數(shù) K=1.21，K=1.13
（５）齒寬系數(shù) =0.78，=0.51
以上2—5數(shù)據(jù)均查自[1]P193-205
（６）載荷系數(shù)K：K=K.K.K.K=1×1×1.1×1.21=1.33
K=K.K.K.K=1×1.02×1.15×1.13=1.325
（７）總工作時(shí)間 設(shè)計(jì)每日工作8個(gè)小時(shí)，一年300天，使用壽命8年，使用期限內(nèi)工作時(shí)間占20%
t=8×300×8×0.2=3840h
（８）工作應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 小齒輪為主動(dòng)輪，每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同側(cè)嚙合一次；中間輪同一側(cè)齒面也嚙合一次。因此，接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化
N=60rnt=60×1×16.98×3840=3.9×10
N=N/i=3.9×10/1.2=3.26×10
N=N/i=3.26×10/3.6=0.9×10
（９）彈性系數(shù) Z=189.8，Z=188.9
（10）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z=2.22，Z=2.5
（11）接觸疲勞極限 =1280 ，=1370 ，=950
（12）接觸安全系數(shù) S=S=1
（13）接觸壽命系數(shù) KHN1=1.15，KHN2=1.25，KHN3=1.3
以上9—13數(shù)據(jù)均查自[1]P201—210
（14）許用接觸應(yīng)力 []===1472
[]===1713
[]===1235
（15）齒寬 b1=b2=b3=100mm
（16）驗(yàn)算
=Z.Z=189.82.5
=1453<[]=1472
=Z.Z
=188.92.5
=1224<[]=1235
經(jīng)計(jì)算知，大小齒輪均滿足接觸強(qiáng)度要求。
2.4.4驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度
（1） 齒形系數(shù)Y Y=2.85，Y=2.69，Y=2.21
（2） 應(yīng)力修正系數(shù)Y Y=1.54，Y=1.575，Y=1.775
（3） 彎曲疲勞極限 ＝600，＝650，＝450
（4） 彎曲安全系數(shù)S S=1.0
（5） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 小齒輪為主動(dòng)輪。每轉(zhuǎn)一周，小齒輪同一側(cè)嚙合一次，彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化；中間同一側(cè)齒面口嚙合一次，彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)變化。
N=60rnt=60×1×16.98×3840=3.9×10
N=N/i=3.9×10/1.2=3.26×10
N=N/i=3.26×10/3.6=0.9×10
（6） 彎曲壽命系數(shù)KFN KFN1 =0.9，KFN2 =1.0，KFN3 =1.15
（7） 許用彎曲應(yīng)力[]
[]===540
[]===650
[]===518
(8) 驗(yàn)算：
<[]
<[]
<[]
<[]
經(jīng)計(jì)算知：大小齒輪均滿足彎曲強(qiáng)度要求，且具有高的可靠性。
2.5中間軸設(shè)計(jì)
中間軸（過橋齒輪軸）是為適應(yīng)絞車結(jié)構(gòu)上的需要（加大滾筒與蝸輪軸的中心距）而設(shè)計(jì)的，軸固定在底盤左側(cè)箱中部。軸上有一過橋齒輪，齒輪有40Cr合金鋼制成，齒面硬度為HRC50~55。齒輪孔內(nèi)鑲有銅套，軸心部挖空，加一個(gè)旋蓋（壓油蓋），組成擠壓式油杯。下面就具體設(shè)計(jì)一下中間軸結(jié)構(gòu)。
已知，中間軸傳遞功率P2=13.16 KW。轉(zhuǎn)速n2=14.15 r/min,轉(zhuǎn)矩T2=8881.84 N·m
2.5.1選材
中間軸受力情況簡單，且不是重要的軸，選45鋼就可以了。
2.5.2基本軸徑估算
由[1]P表15-3 查得A0=108
dA0=108
=105.4mm ， 取d=105mm
由于該軸并不旋轉(zhuǎn)，強(qiáng)度要求并不高，所以，根據(jù)同行業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)，取d=75mm。
2.5.3軸上零件布置
軸外面套有軸套，過橋齒輪再固聯(lián)在軸套上，用螺釘將二者聯(lián)接。因中間軸不轉(zhuǎn)，無須軸承支撐。軸左端與支承架。
2.5.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過小齒輪與中間輪嚙合，帶動(dòng)軸套也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。但中間軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)。將凸臺(tái)銑去一塊就是為了防止中間軸與軸套之間由于某種原因而造成軸套帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。由于軸套是運(yùn)動(dòng)的，需一套潤滑機(jī)構(gòu)使軸套轉(zhuǎn)動(dòng)靈活；故在軸上開有油槽孔，軸套內(nèi)孔圓周上也均布3條油槽。加油時(shí)，將壓油蓋擰開，向螺孔中加入黃油，加滿后，擰緊壓油油蓋。軸套內(nèi)的三條油槽用來輸送和分布潤滑油，油槽長度應(yīng)小于軸套寬度。隨著軸套的轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)熱，黃油逐漸變稀，從軸上的油孔中滲出，隨軸套一起轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣就將潤滑油分布在軸套與中間軸的接觸面上，起保護(hù)中間軸和潤滑的作用，相當(dāng)于一滑動(dòng)軸承。
軸與齒輪不直接接觸，通過軸套聯(lián)接。因而齒輪上的力不直接做用于軸上，中間軸的受力情況很簡單，只受重力和支持力這兩個(gè)力而平衡。對(duì)這種情況，軸的直徑足夠大，不需強(qiáng)度校核。
27
2.6 主軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
JH-14型建筑卷揚(yáng)機(jī)的主軸是一定心軸，固定在左右兩支承架上。它只起支承旋轉(zhuǎn)機(jī)的作用，而不傳遞動(dòng)力，即指承受彎矩作用。
2.6.1主軸的設(shè)計(jì)
由前知：卷筒上傳遞的功率是12.9kw，轉(zhuǎn)速n=3.9m/min
2.6.2材料選擇
選用鋼，為保證其機(jī)械性能，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試處理。
2.6.3軸徑的初步估算
估算公式：
d≥A0 式中A0是與材料有關(guān)的系數(shù)，查[1]P表15-3 得A0=108
d≥A0=108×=99.76 圓整，取d=160.9mm
由于此軸是固定心軸，受力情況并不嚴(yán)重。因此，接上式估算的軸徑可作為軸的最大直徑。參考現(xiàn)有同類產(chǎn)品，取最小軸徑d=115mm。
2.6.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（1）確定軸上零件的布置方式。為使結(jié)構(gòu)緊湊，并考慮具體的工藝性和強(qiáng)度要求，將大齒輪與卷筒一側(cè)對(duì)稱地安裝在軸頸處。即大齒輪在卷筒右側(cè)，通過鍵與卷筒固聯(lián)在一起。軸承兩端裝有軸承蓋，內(nèi)有檔油板和密封圈。軸承蓋用螺釘M1220與卷筒固定在一起。
（2）根據(jù)工藝和強(qiáng)度要求把軸制成階梯形，這樣可以使軸上零件定位可靠并且拆裝方便。
（3）確定軸的各段長度。
。
（4）確定軸上圓角和倒角尺寸
取軸端倒角為,各軸肩處圓角半徑見圖紙.
至此，軸的設(shè)計(jì)完畢。下面畫出它的結(jié)構(gòu)簡圖：
圖2-1 軸的結(jié)構(gòu)簡圖
2.6.5主軸的強(qiáng)度校核
受力分析：卷筒部件的大齒輪和卷筒未與軸直接接觸，但其上的力通過軸承傳遞到了主軸上。因此，主軸所受軸承的力與卷筒所受軸承的力大小相等方向相反。另外，主軸兩端還受兩個(gè)支承架的支承力。若考慮重力的作用，主軸還受卷筒部件的重壓作用。
軸的空間受力圖：
O
X
y
z
圖2-2 軸的空間受力圖
由前知：R =392N，R=24500N；R=31642N，R35874N，估計(jì)卷筒重量約為154公斤，則G=1509N。將軸上作用力分解為水平面受力圖和垂直面受力圖，求出水平面上和垂直面上的支承點(diǎn)反作用力，并畫出彎矩圖：
支反力：
根據(jù)平衡方程R+R=R+G+R
R．64+G．236+R．408=R．472
解得，R=5383.8N，R=28159.2N
彎矩圖：
圖2-3 彎矩圖
YX面受力圖：
支反力：
根據(jù)平衡方程 R′+R′=R′+R′
R′．64+R′．408=R′．472
解得，R′=26042.2N， R′=34331.8N
彎矩圖：
圖2-4 彎矩圖
合成彎矩圖M=
圖2-5 合成彎矩圖
對(duì)照結(jié)構(gòu)圖，分析合成彎矩圖，可知主軸較危險(xiǎn)的三個(gè)部面分別是：中間軸頸110的右端面Ⅰ，右端面軸承的中間部面Ⅱ，右端軸頸的左端面Ⅲ。（主軸結(jié)構(gòu)圖）。
這三個(gè)合成彎矩分別是：
M=
=
=2669644
M=2841782.4
M=
=
=1243279.8
因?yàn)棰?、Ⅱ處的截面直徑相同，M＞ M，只需驗(yàn)算M就行了。
直徑校核：
心軸的截面尺寸是根據(jù)彎曲強(qiáng)度來計(jì)算。其危險(xiǎn)截面的尺寸可按下式確定。
d=
式中，M——最大彎矩
[]——許用彎曲應(yīng)力
——對(duì)于實(shí)心軸=0，對(duì)于空心軸=，d：軸內(nèi)徑，d：軸外徑，對(duì)于卷筒主軸，查[Ⅰ]P，45鋼，=355MP。取安全系數(shù)n=2.0，則[]===177.5 MP。主軸是實(shí)心軸，=0。
∴d≥。
則d===53.18mm＜75mm
d===54.29mm＜85mm
由以上計(jì)算可以看出，主軸強(qiáng)度足夠。
3 建筑卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)器的設(shè)計(jì)
3.1制動(dòng)器的形式和常用安全裝置
3.1.1常用絞車制動(dòng)閘的形式
絞車制動(dòng)閘的形式有下列三種：
（１）帶式制動(dòng)閘
帶式制動(dòng)間有結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、維修快捷等優(yōu)點(diǎn)，但也有制動(dòng)力矩受限、閘帶易磨損等缺點(diǎn)。一般用于井下小絞車.
（２）塊式制動(dòng)閘
塊式制動(dòng)閘因閘塊大都使用木塊而得其名。滾簡直徑在1．2m及其以上的老式絞車皆采用塊式制動(dòng)間。按結(jié)構(gòu)分，有角移式塊式制動(dòng)閘和平移式塊式制動(dòng)閘。
（３）盤式制動(dòng)閘
盤式制動(dòng)閘是一種利用盤形彈簧(又稱碟形彈簧)彈力緊閘和利用液壓推力松閘的一種新型絞車制動(dòng)裝置。由于使用多副制動(dòng)閘，制動(dòng)可靠性高；用電液調(diào)壓裝置來調(diào)節(jié)制動(dòng)力矩，操作方便，可調(diào)性好；慣性小，動(dòng)作快，靈敏度高；重量輕，外形尺寸??；通用性好等優(yōu)點(diǎn)，因而盤形閘獲得廣泛應(yīng)用。但也有制造精度高、密封要求嚴(yán)格和碟形彈簧可能失效等缺點(diǎn)，在使用維護(hù)中必須注意。
3.1.2.絞車上應(yīng)有的安全裝置
（１）制動(dòng)閘
各類絞車都必須具備制動(dòng)鬧，重要絞車應(yīng)有手動(dòng)操縱閘和能自動(dòng)操縱的保險(xiǎn)閘。如果手動(dòng)閘和保險(xiǎn)閘共同使用一套閘瓦制動(dòng)時(shí)，操縱和控制機(jī)構(gòu)必須分開。滾筒直徑在o．8m及其以下的絞車只有手動(dòng)閘。
（２）深度指示器
深度指示器是指示提升容器在井筒中運(yùn)行位置的重要裝置。滾簡直徑1.2m及其以上的絞車都裝有深度指示器。在深度指示器上都裝有減速警鈴、過卷保護(hù)開關(guān)、限速凸輪板、傳動(dòng)齒輪和離合聯(lián)軸節(jié)等。指示針裝在螺母上，由兩根絲杠帶動(dòng)，使兩根指針同時(shí)做上下移動(dòng)。
（３）各種保險(xiǎn)裝置
提刀絞車按規(guī)定要求必須裝設(shè)下列保險(xiǎn)裝置：防止過卷裝置、防止過速裝置、過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置、限速裝置、閘瓦過磨損保護(hù)裝置、松繩報(bào)警裝置、滿倉保護(hù)裝置和深度指示器失效保護(hù)裝置等。滾筒直徑o．8m及其以下的絞車，由于絞車結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行速度較侵，一般都沒有上述保險(xiǎn)裝置。滾簡直徑1．2m及其以上的絞車．根據(jù)個(gè)同的使用要求設(shè)置不同類型和數(shù)量的保險(xiǎn)裝置。
3.1.3建筑卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)器的作用
（１）保證準(zhǔn)確停位，防止電動(dòng)機(jī)停電后,其轉(zhuǎn)子慣性仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng).（２）控制放繩速度，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂纏繩。實(shí)際進(jìn)行回柱作業(yè)時(shí)，為縮短拴繩時(shí)間，可打開建筑卷揚(yáng)機(jī)的離合器．使?jié)L筒與蝸輪蝸桿減速箱脫開，拴繩工可迅速輕快地將鋼絲繩從滾簡上拉出來，直至拴到需要回收的頂柱上。為限制滾筒放繩旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性，可使用制動(dòng)閘進(jìn)行控制，防止?jié)L筒上鋼絲繩亂繩.
總 結(jié)
到如今，論文總算完成了，讓我感到唏噓不已 ，在前期的時(shí)候，對(duì)于畢業(yè)設(shè)計(jì)不了解的我，如無頭蒼蠅似的亂撞，然后通過大量的文獻(xiàn)查閱，漸漸的知道了建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的發(fā)展歷史，國內(nèi)外現(xiàn)狀而且發(fā)現(xiàn)了它們的不足，然后便投入了建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)原理和結(jié)構(gòu)的研究中，通過對(duì)于該建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、的設(shè)計(jì)，讓我懂得了齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一般設(shè)計(jì)流程，對(duì)于齒輪的選型有了很深的印象，這是一個(gè)難點(diǎn)，但我通過查閱建筑卷揚(yáng)機(jī)的相關(guān)資料，通過設(shè)計(jì)計(jì)算仍然設(shè)計(jì)出來了，讓我感到很驕傲。本次設(shè)計(jì)，加深了我對(duì)建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理的了解，一個(gè)機(jī)器的成型，各個(gè)零部件之間都要緊密聯(lián)系，通過建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)讓我了解到送料機(jī)構(gòu)，切割機(jī)構(gòu)以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)配合的重要性
針對(duì)本次設(shè)計(jì)，讓我深刻地認(rèn)識(shí)到該建筑卷揚(yáng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)雖然設(shè)計(jì)完成了，但仍然存在一定的缺陷，例如在成本上面以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選取方面還待優(yōu)化，同時(shí)這也是以后我在工作中需要解決的問題。
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致 謝
漫長而充實(shí)的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束，通過幾十天的學(xué)習(xí)和努力，我覺得自己的專業(yè)知識(shí)應(yīng)用和獨(dú)立思考能力得到較大提高。這次設(shè)計(jì)讓我學(xué)到了很多，特別是對(duì)建筑機(jī)械有了新的認(rèn)識(shí)，并初步了解了國內(nèi)建筑卷揚(yáng)機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢(shì)。感謝學(xué)校提供這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，是對(duì)我未來的工作極大鼓勵(lì)。
我在指導(dǎo)老師ＸＸＸ的指導(dǎo)下，從開始的不知所措，到一步步進(jìn)入設(shè)計(jì)狀態(tài)：收集資料，擬定題綱和結(jié)構(gòu)，圖紙繪制直至完成說明書以及后期修改等。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我不但系統(tǒng)復(fù)習(xí)了以前的知識(shí)，而且鍛煉獨(dú)立思考和動(dòng)手能力。在此，我要感謝我的指導(dǎo)老師ＸＸＸ，不僅在學(xué)術(shù)上對(duì)我精心指導(dǎo)，在生活上面也給予我無微不至的關(guān)懷支持和理解，是他的細(xì)心指導(dǎo)和幫助才讓我順利完成了本次設(shè)計(jì)。從尊敬的老師身上，我不但學(xué)到了扎實(shí)寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做人做事認(rèn)真負(fù)責(zé)的道理。在此我要向指導(dǎo)我的老師致以衷心感謝。另外也感謝我的父母和我的同學(xué)們，在做設(shè)計(jì)感覺受挫，枯燥與迷茫時(shí)，是他們?cè)谙ば牡臑槲裔尫艍毫Γ膭?lì)我不要?dú)怵H，勇敢面對(duì)。每周一次和父母的通話，與朋友和同學(xué)的長談后都使我精神放松，斗志倍增，以飽滿的熱情重新投入到工作中去，感謝他們，正是他們的不懈支持和充分理解才能使我順利完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。
謝謝老師以及所有關(guān)心我和幫助我的人，謝謝大家。在以后的工作中，我們將繼續(xù)努力，爭取把自己的本職工作做好。
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