新型礦用回柱絞車設(shè)計

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1、重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （新型礦用回柱絞車設(shè)計） 摘 要 在國內(nèi)，平均每年需求各種不同規(guī)格的調(diào)度絞車數(shù)萬臺，因此，改進質(zhì)量，降低成本對調(diào)度絞車的開發(fā)具有重要意義。在本次設(shè)計中，把行星傳動原理知識運用到設(shè)計中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎緊湊，效率高，承載能力強。它具有簡化整體結(jié)構(gòu)降低成本，節(jié)約能源，改善傳動性能及維修方便等優(yōu)點。對此回柱絞車添加一防逆零件。選用棘輪機構(gòu)由棘輪和棘爪組成的一種單向間歇運動機構(gòu)。絞車中棘輪機構(gòu)常用以防止逆轉(zhuǎn)。棘輪機構(gòu)工作時常伴有噪聲和振動，因此它的工作

2、頻率不能過高。在添加空心軸磁粉離合器對絞車起過載保護作用。這種絞車與老式絞車相比結(jié)構(gòu)更合理，簡單，制造工藝性好，傳動效率高，使用壽命長且成本低. 從而使系統(tǒng)傳動結(jié)構(gòu)大為簡化，結(jié)構(gòu)更加緊湊，產(chǎn)品成本可降低20% 左右。我設(shè)計的這種回柱絞車是一種很有發(fā)展前途的新型絞車。 關(guān)鍵詞：回柱絞車 棘輪機構(gòu) 漸開線少齒差行星輪 Abstract In the domestic every year,we need every kind of different specification of the winch

3、 count about ten thousandth sets on average.Therefore,improvement quantity declining the cost will be very i-portant to the machine development.In this design i spread the knowledge of moving tooth makes use of the design inside replacing of the 8 driving gears in the system,which completely replace

4、 t-he system for getting different speed of the original types.The shifting drive bearing is a new spe-cial type bearing with supporting function as well as speed change function.The design of mech-anism is novel and well2knit with high efficiency and load2bearing capacity.By studying the int-ernal

5、structure and the driving principle of the shifting drive bearing a group of systematic ana-lysis is made.The theoretical relations of the tooth number of the internal2tooth ring Moving2t-ooth and drive radio are provided as well as the optimum seeking scheme of high efficiency and low wearing and t

6、earing.So the driving construction of the system will become more simplifica-tion and the whole construction will become more more reasonable.The cost of the new product will lower 20 percent.So the new car hauler will be more popular in the machine department. Key words: prop pulling hoist .[M

7、echanics] ratchet (wheel) planetary involute gear drive with small teeth difference . 1 緒論 1.1 絞車的背景與設(shè)計的意義 背景：絞車winch又稱為卷揚機，引進荷蘭技術(shù)設(shè)計的絞車，精巧耐用。主要運用于建筑、水利工程、林業(yè)、礦山、碼頭等物料的升降和平拖。 絞車具有以下特點：通用性高、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、起重大、使用轉(zhuǎn)移方便，還可作現(xiàn)代化電控自動作業(yè)線的配套設(shè)備。有0.5噸-350噸，分為快速和慢速兩種。其中高于20噸的為大噸位絞車，絞車可以單獨使用，也可作

8、為起重、筑路和礦井提升等機械中的重要部件，因操作簡單、繞繩量大、位置方便而廣泛應(yīng)用。絞車的主要技術(shù)指標(biāo)有額定負載、支持負載、繩速、容繩量等。 絞車按照動力分為手動、電動、液壓三類。從用途上分類可分為建筑用絞車和船用絞車。 絞車按照功能可以分為：船用絞車、工程絞車、礦用絞車、電纜絞車等等。 絞車按照卷筒形式分為單卷筒和雙卷筒。按照卷筒分布形式分為并列雙卷筒和前后雙卷筒。 電動絞車廣泛用于工作繁重和所需牽引力較大的場所。單卷筒電動絞車的電動機經(jīng)減速機帶動卷筒，電動機與減速器輸入軸之間裝有制動器。為適應(yīng)提升、牽引和回轉(zhuǎn)等作業(yè)的需要，還有雙卷筒和多卷筒裝置的絞車。一般額定載荷低于10T的絞車可

9、以設(shè)計為電動絞車。 意義：絞車主要用于礦井井下及地面裝載站調(diào)度編組礦車、中間巷道中拖運礦車完成其他搬運工作，在斜巷道提升、井下裝罐及做翻車機動力等方面也得到了廣泛的應(yīng)用。建井期間井下斜巷提運石、煤及材料主要通過絞車完成的。 為了適應(yīng)經(jīng)常遷移和在狹小范圍內(nèi)條件下工作，調(diào)度絞車應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、輕便。為使礦車移動平穩(wěn)并能準(zhǔn)確地停車，調(diào)度絞車的工作速度不應(yīng)太高。 絞車雖然已有現(xiàn)成產(chǎn)品在礦山使用，但其工作原理較為簡單，結(jié)構(gòu)也不太復(fù)雜，能夠在畢業(yè)設(shè)計給定的有限時間內(nèi)完成，而且包含內(nèi)容較全面，能夠使學(xué)生綜合運用機械專業(yè)較多的專業(yè)知識。絞車的設(shè)計，能夠使學(xué)生掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律和過程，在專業(yè)方面得到全

10、面的提高。 1.2國內(nèi)絞車的狀況 我國礦用小絞車主要是指調(diào)度絞車和回柱絞車，它經(jīng)歷了仿制、自行設(shè)計兩個階段。解放初期使用的礦用小絞車有日本的、蘇聯(lián)的，因此當(dāng)時生產(chǎn)的礦用小絞車也是測繪仿制日本和蘇聯(lián)的產(chǎn)品。1958年后這些產(chǎn)品相繼被淘汰，并對蘇聯(lián)絞車進行了改進，于1964年進入了自行設(shè)計階段.回柱絞車大體上也是經(jīng)歷了仿制和自行設(shè)計的兩個階段，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)計新型的回柱絞車，主要針對效率極低的球面蝸輪副、慢速工作和快速回繩等環(huán)節(jié)進行根本的改進。 礦用小絞車標(biāo)準(zhǔn)化方面，1967年制定了調(diào)度絞車部標(biāo)準(zhǔn)，1971年制定了回柱絞車部標(biāo)準(zhǔn).19

11、82年對上述兩個標(biāo)準(zhǔn)都進行了修訂，其標(biāo)準(zhǔn)方為JB965-83. JB1409-83.國外礦用小絞車使用很普通，生產(chǎn)廠家也很多。我國常用的回柱絞車類型及其傳動方式有下列幾種: 1.型回柱絞車,其傳動方式為:一組斜齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪 2.型回柱絞車,其傳動方式為:一組蝸輪,一組直齒輪 3.回柱絞車,其傳動方式有兩種,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.型回柱絞車,其,傳動方式為:一組斜齒輪,一組蝸輪,一組內(nèi)齒輪 5.型回柱絞車,其傳動方式為:一組蝸輪,一組少齒差行星齒輪 6.型回柱絞車,其傳動方式為:一組直齒輪,一組蝸輪,一組直齒輪 7

12、.型回柱絞車,其傳動方式為:一組圓錐齒輪,一組變速直齒輪,一組行星齒輪,一組直齒輪 1.3國外絞車的狀況 縱觀國外礦用小絞車的發(fā)展情況其發(fā)展趨勢有以下幾個特點： (1)向標(biāo)準(zhǔn)化系列化方向發(fā)展，蘇聯(lián)月本、美國、德國、英國已有礦用小絞車國家標(biāo)準(zhǔn).并且這些國家的各制造公司有自己的產(chǎn)品系列型譜。在這些國家標(biāo)準(zhǔn)和系列型譜中，對絞車的性能、參數(shù)做了明確的規(guī)定，并強力推行和實施，給設(shè)計和制造、使用、維護帶來極大方便。 (2)向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展。由于煤礦井下狹窄的工作環(huán)境要求絞車體積小、重量輕，各國都在力求將絞車的原動機、傳動裝置、工作滾筒、制動操作等部分及底座等主要部

13、件綜合在一個系統(tǒng)中加以統(tǒng)籌布局，充分利用空間提高緊湊程度，做好外形封閉。為此有的將傳動部分置于滾筒內(nèi)部，有的緊貼滾筒端部，有的將電機埋入滾筒內(nèi)部，有的將底座支架減速器鑄為一體。 (3)向高效節(jié)能方向發(fā)展。世界工業(yè)發(fā)達的國家如蘇聯(lián)、日本在紋車各種參數(shù)的設(shè)置上進行優(yōu)化設(shè)計，選取最佳參數(shù)，最大限度提高產(chǎn)品功能。在傳動機構(gòu)上盡量采用較先進的傳動型式，并采用合理的制造精度，以提高生產(chǎn)效率。在產(chǎn)品節(jié)能方面各國各公司都很重視。蘇聯(lián)和日本在絞車設(shè)計方面為節(jié)約電耗，對電機功率在全面分析絞車的實際工作情況的基礎(chǔ)上確定。使電機的功率保證絞車的功能(牽引力、牽引速度)等，又能使電機功率得以充分利用。

14、 (4)向壽命長、低噪音方向發(fā)展。壽命和噪音是衡量產(chǎn)品的綜合性能指標(biāo)，是產(chǎn)品質(zhì)量的綜合性反應(yīng)。壽命長，經(jīng)濟效益才能高;噪音低,有利工人身心健康。 (5)向一機多能、通用化方向發(fā)展。礦用小絞車在使用過程中不僅做調(diào)度用，而且還做運輸及其他輔助工作。使用范圍擴大，要求絞車有比較強的適應(yīng)能力。把調(diào)度、運輸、輔助絞車歸納為一個標(biāo)準(zhǔn)。三種絞車結(jié)構(gòu)相近，大同小異。即主機相近而制動操作部分則根據(jù)各自的使用條件有所區(qū)別。有的國家已經(jīng)打破了行業(yè)界限，把各行業(yè)的卷揚機設(shè)備統(tǒng)歸為卷揚機類。這樣便于生產(chǎn)使用和維護。便于提高產(chǎn)品質(zhì)量和社會經(jīng)濟效益。隨著管理水平的提高，產(chǎn)品通用化程度也必然的不斷提高，這是今后產(chǎn)

15、品發(fā)展的必然趨勢。 (6)向大功率方向發(fā)展。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，原來的產(chǎn)品越來越不能滿足用戶的要求。長期的生產(chǎn)實踐的成功經(jīng)驗表明，調(diào)度絞車除調(diào)度礦車外，也用于運搬設(shè)備，又如回柱絞車除用于回柱放頂外，有時也用于運搬綜采及各類機電設(shè)備時，運距一般較長，牽引和回繩用一種速度，且目前的回柱絞車牽引速度太慢，回繩速度更慢，因此解決上述問題的同時要加大絞車的功率，滿足用戶的要求。 (7)向外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。由于各國力求使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、大都采用了機電合一的綜合機構(gòu)。外表只能看到滾簡和制動操縱部分。整個絞車近似一個圓形，顯得線條簡單外形平滑，為了爭奪市場，各

16、國絞車在外形上巧妙的構(gòu)思，使得產(chǎn)品造型美觀，操作者感到舒適。 1.4國內(nèi)外絞車的差距 1.4.1品種 國外礦用小絞車的種類、規(guī)格較多.工作機構(gòu)有單筒、雙筒和摩擦式.傳動型式有皮帶傳動、鏈?zhǔn)絺鲃?、齒輪傳動、蝸輪傳動、液壓傳動、行星齒輪傳動和擺線齒輪傳動等。其中采用行星齒輪傳動的比較多。發(fā)展趨勢向標(biāo)準(zhǔn)化系列方向發(fā)展，向體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊方向發(fā)展;向高效、節(jié)能、壽命長、低噪音、一機多能通用化、大功率、外形簡單、平滑、美觀、大方方向發(fā)展。我國礦用小絞車的規(guī)格少，品種型號多而亂，也較繁雜，沒有同意標(biāo)準(zhǔn)。 1.4.2型式 國外礦用小絞車規(guī)格比較多，適用不同場合，我國礦用小絞車的規(guī)格少，品

17、種型號多而亂，也較繁雜，沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。從工作機構(gòu)上分，國外有單筒、雙筒及摩擦式三種，我國只有單筒一種型式。從原動力上分，國外有電動的、風(fēng)動的及液壓驅(qū)動，我國只有電動的和少量風(fēng)動的。 1.4.3結(jié)構(gòu) 我國及國外絞車大多數(shù)采用行星齒輪傳動，其傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便，但由于其牽引力較小，特別是上下山工況下很難實現(xiàn)較大設(shè)備的搬運工作。還有國外的產(chǎn)品體積比我國同等規(guī)格的產(chǎn)品要小。例如蘇聯(lián)規(guī)定國家標(biāo)準(zhǔn)絞車的軸向尺寸不大于1m，而我國的現(xiàn)有牽引力1000kg.f以上的產(chǎn)品軸向尺寸均遠遠大于1m以上。回柱絞車的薄弱環(huán)節(jié)是球面蝸輪副傳動，回柱絞車的主傳動均采用了蝸輪副傳動，這是因為蝸輪副傳動比大，又

18、具有自鎖性，故其傳動效率較低，一般只有0. 4～0.45，回柱絞車的總傳動效率更低。回繩速度慢，所有的回柱紋車回繩速度和工作牽引速度相同.不論絞車用于回柱放頂，還是搬運設(shè)備，工作效率太低。隨著采煤機械化的發(fā)展，綜采設(shè)備的頻繁搬遷，又由于回柱絞車搬運，工作時間長占用人工多，因此這類絞車均應(yīng)設(shè)置快速回繩。 1.4.4產(chǎn)品性能 主要壽命、噪音、可靠性等綜合指標(biāo)與國外有差距。例如國外礦用小絞車使用壽命在5年以上，我國目前不具備測試手段壽命無法考核，但從對用戶的訪問中得知，壽命達不到5年。切噪音很大。 1.4.5三化水平 雖然我國礦用小絞車參數(shù)系列水平優(yōu)于國外，但在標(biāo)準(zhǔn)化和通用化方面

19、遠不如發(fā)達采煤機械制造國。比如牽引力14000kgf這一檔回柱絞車就有四種型號. JHC-14型一級減速為蝸輪副傳動、二級為行星齒輪傳動(少齒差傳動)。JHZ-14型二級減速為蝸輪副傳動，一級和三級減速為圓柱齒輪傳動。JM-14型是在一級蝸輪副減速之后,其二級、三級減速為直齒圓柱齒輪傳動。JH-14型是在一級蝸輪副減速之后，其二級減速為直齒圓柱齒輪傳動，也是傳動系統(tǒng)最簡單的一種。 1.4.6技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 我國礦用小絞車的技術(shù)指標(biāo)與國外有一定差距，現(xiàn)以牽引力為2500kg.f的絞車相比較如下表： 中國 國外 牽引力 2500 2500 繩速 1.27 1 機重

20、2700 1600 體積 3 2.4 單位重量的牽引力 0.926 1.563 單位體積的牽引力 0.833 1.042 由此可見國外產(chǎn)品的單位重量的牽引力和單位體積的牽引力兩項經(jīng)濟指標(biāo)均高于我國產(chǎn)品。 1.5研究的基本內(nèi)容 （1）.確定絞車的主要技術(shù)規(guī)格和工作圖。 （2）.確定絞車的總體傳動設(shè)計方案。（絞車總裝配圖、零件圖、總體布局） （3）.對絞車的電動機進行選擇，確定卷筒參數(shù)。 （4）.對絞車各運動部件進行運動和結(jié)構(gòu)的設(shè)計、材料的選擇、零件強度鋼度的校核。 （5）.防逆機構(gòu)與過載保護裝置的設(shè)計

21、 2.方案的設(shè)計 隨著回采工作面綜合機械化的迅速發(fā)展 ,要求許多小型輔助設(shè)備具有體積更小、重量更輕、維修更加方便等優(yōu)點 ,以適應(yīng)不同的生產(chǎn)環(huán)境。對井下普遍應(yīng)用的回柱絞車尤其要求如此。本少齒差式行星齒輪傳動絞車，是采用少齒差式行星齒輪傳動原理，這種絞車與老式絞車相比結(jié)構(gòu)更合理，簡單，制造工藝性好，傳動效率高，使用壽命長且成本低。 本少齒差式行星齒輪傳動絞車，是采用少齒差式行星齒輪傳動原理，即用一對尺寸完全相同的行星齒輪同時與兩個內(nèi)齒輪相嚙合，兩個內(nèi)齒輪存在一定的齒數(shù)差。這種絞車與老式絞車相比結(jié)構(gòu)更合理，簡單，制造工藝性好，傳動效率高，使用壽命長且成本低. 棘

22、輪機構(gòu)常用在各種機床和自動機中間歇進給或回轉(zhuǎn)工作臺的轉(zhuǎn)位上，也常用在千斤頂上。在自行車中棘輪機構(gòu)用于單向驅(qū)動，絞車中棘輪機構(gòu)常用以防止逆轉(zhuǎn)。棘輪機構(gòu)工作時常伴有噪聲和振動，因此它的工作頻率不能過高。采用磁粉離合器，起過載保護左右，保護電動機。 采用NN型雙內(nèi)齒合少齒差傳動設(shè)計的礦用絞車，其傳動比為231.主要結(jié)構(gòu)特點在于其輸出內(nèi)齒輪與滾筒合為一體，結(jié)構(gòu)簡單，但若滾筒長度稍大一些，插制內(nèi)齒輪便會受到插齒機允許高度的限制，不得不使用大規(guī)格的插齒機。因此，將輸出內(nèi)齒輪設(shè)計成鑲嵌式更合理。如下圖所示： 圖表 1 傳動路線：電機軸與偏心軸通過與套筒鍵連接進行傳遞轉(zhuǎn)動，偏

23、心軸帶動內(nèi)齒輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)過齒輪減速，在將傳動傳遞到卷筒上，當(dāng)卷筒承受的負載高于額定負載時，會引起卷筒逆轉(zhuǎn)，使電機損壞。所以，在其間加入棘輪機構(gòu)防止卷筒逆轉(zhuǎn)而損壞電機。在通過空心軸磁粉離合器對絞車起過載保護作用。 為使絞車體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，其減速機構(gòu)采用了兩組內(nèi)齒輪和一組行星輪系，將其裝入滾筒內(nèi)，電動機亦半伸入滾筒端部。為運轉(zhuǎn)靈活，在絞車內(nèi)部各轉(zhuǎn)動處均采用滾動軸承支承。為平衡行星輪偏置產(chǎn)生的離心力，還設(shè)置一個平衡塊。 傳動方案是當(dāng)電機開啟，帶動輪系轉(zhuǎn)動，此時因保證棘輪機構(gòu)轉(zhuǎn)動與電機轉(zhuǎn)動方向一致，開啟繼電器時磁粉離合器通電，使磁粉產(chǎn)生磁性讓內(nèi)齒輪軸與外端蓋聯(lián)接，當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)動是此時

24、輪系為行星輪系，當(dāng)卷筒需要放下鋼絲繩起吊重物時，斷開繼電器，內(nèi)齒輪軸與外端蓋可相互轉(zhuǎn)動，輪系變?yōu)椴顒虞喯担瑹o論電機是否轉(zhuǎn)動，都不影響絞車放繩工作，但是繩端必須套上一個重物，保證鋼絲繩順利放下。在當(dāng)絞車起吊重物時，由于重物過重會引起卷筒反轉(zhuǎn)，這是棘輪機構(gòu)發(fā)揮作用，對絞車起防逆作用，當(dāng)重物過重是，會使內(nèi)齒輪軸與外端蓋中產(chǎn)生摩擦力，有減緩卷筒的逆轉(zhuǎn)速度，此時輪系又變?yōu)樾行禽喯?，反轉(zhuǎn)傳到棘輪機構(gòu)時，由于棘爪的作用防止反轉(zhuǎn)傳到電機，所以馬上關(guān)閉電機電源。 行星齒輪傳動在我國已有許多年的歷史，約在60年代以后，對行星傳動才進行較深入系統(tǒng)的研究和試制工作。行星齒輪傳動及其演變的諧波齒輪傳動具有的重

25、量輕，體積小，傳動比打和承載能力打，傳動效率高等許多優(yōu)點，早已被廣大工程技術(shù)人員所了解和熟悉。由于這些傳動機構(gòu)均有效的利用了功率分流性和同軸性，以及合理的采用內(nèi)嚙合的緣故，使他們具有許多獨特的優(yōu)點，從而使行星齒輪傳動在冶金、礦山、起重運輸、化工、汽車等等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。 所謂漸開線少齒差傳動，就是有齒數(shù)差很?。ㄒ话?-4）的漸開線內(nèi)嚙合變?yōu)辇X輪副組成的K-H-V型傳動或2K-H型傳動。若齒數(shù)差為一，則稱為一齒差行星傳動；依此類推。 電磁粉末離合器在傳動系統(tǒng)中起過載保護作用。其原理為：當(dāng)勵磁線圈中無電流時，散砂似的粉末不阻礙主、從動件之間的相對運動，離合器處于分離狀態(tài)；當(dāng)通入電流時

26、，電磁粉末即在磁場作用下被吸引而聚集，從而將主、從動件聯(lián)系起來，離合器即結(jié)合。這種離合器在過載滑動時，會產(chǎn)生高溫。當(dāng)溫度超過電磁粉末的居里點時，則磁性消失，離合器分離，從而可以起到保護作用。對電磁粉末顆粒大小，有一定要求，工作一定時間后電磁粉末磨損，則需進行更換。 3.電機的選擇和傳動系統(tǒng)的計算 選擇電動機系列，可根據(jù)載荷類型、工作方式和行業(yè)習(xí)慣選擇電動機系列。初選電動機的依據(jù)是：電動機的功率、轉(zhuǎn)數(shù)及電壓等級三個方面的要求。 3.1電機的選擇與校核 為使絞車的驅(qū)動電機體積小，選用電動機為同步轉(zhuǎn)速1500r/min的隔爆三相鼠籠型異步電動

27、機。 電機的輸出功率：Po= 式中，為工作機所需的功率，且 =x=140x0.1=14Kw 式中：-鋼絲繩的平均靜拉力； -鋼絲繩的平均繩速。 所以選擇功率為15kw的電機，加上防爆要求，選擇型號為JBJ-15的電機，參數(shù)如下：額定功率：15kw 額定轉(zhuǎn)速：1460r/min 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩：3.2N.m 3.2傳動系統(tǒng)的設(shè)計計算與校核 對于調(diào)度絞車而言，鋼絲繩在卷筒上可做多層纏繞，即第一層纏繞后，鋼絲繩就在纏繞的繩圈上做第二層纏繞，依次類推。在電動機轉(zhuǎn)速不變的情況下，鋼絲繩的牽引速度隨鋼絲繩在卷筒上的

28、纏繞層數(shù)不同而變化。當(dāng)鋼絲繩在卷筒上纏繞第一圈時，牽引速度最小，在卷筒最后一層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》沒有嚴格要求，且可以多層纏繞，為保證鋼絲繩的使用壽命不致過短，鋼絲繩直徑不能過粗。參考現(xiàn)有絞車資料，直徑220mm滾筒，選用鋼絲繩的直徑不超過12.5mm為好。以下是鋼絲繩直徑為21.5mm，滾筒直徑為500mm，則在滾筒上纏繞一層時，鋼絲繩中心的纏繞直徑為521.5mm；纏繞多層時，鋼絲繩中心的纏繞直徑可按下式計算：

29、 =D+ 式中：-多層纏繞時鋼絲繩中心的纏繞直徑，mm D-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)計算，剛絲繩纏繞16層，繩圈間間隙取2mm，所以纏繞16層時大致可容繩量為160mm。 經(jīng)計算校核。與所給設(shè)計任務(wù)數(shù)據(jù)不差。 4.機械結(jié)構(gòu)及零部件的設(shè)計 絞車的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。 各主要組成部分的結(jié)構(gòu)特征如下： 4.1機械結(jié)構(gòu) 4.1.1卷筒裝置 卷筒由鑄鋼制成，其主要

30、作用： ① 卷筒面上卷繞鋼絲繩以牽引負載； ② 在卷筒體內(nèi)裝有減速齒輪系，因而卷筒又具有減速機殼體的作用。 為使絞車體積減小，結(jié)構(gòu)緊湊，其減速機采用了兩組內(nèi)齒輪傳動副和一組行星輪系，并將其裝入卷筒體內(nèi)，電動機也半伸入卷筒端部。在絞車內(nèi)部各傳動處均采用滾動軸承支撐，運轉(zhuǎn)靈活。其防逆機構(gòu)采用棘輪機構(gòu)，也將其裝入卷筒內(nèi)，并且占用空間不大，不會影響絞車體積的增大。 卷筒是絞車的重要部件之一，是絞車的主要受力部件。其外形尺寸500mmx420mm,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、縮孔等缺陷，直接影

31、響到絞車的外觀及內(nèi)在質(zhì)量。 4.1.2制動裝置 該絞車制動功能就交給電機開關(guān)，電機的停轉(zhuǎn)用來制動卷筒。當(dāng)電機轉(zhuǎn)動帶動卷筒工作，發(fā)生負載過大情況時。為避免卷筒逆轉(zhuǎn)，卷筒內(nèi)的幾輪機構(gòu)起到防止逆轉(zhuǎn)作用，控制人員，立即關(guān)掉電機電源，避免損壞電機。 4.1.3底座 絞車底座系自鑄鐵制成。電動機、軸承及卷筒的墊板均用螺栓固定在底座上。 4.2主要零部件設(shè)計 4.2.1齒輪的設(shè)計 NN型傳動一般是由齒數(shù)差及模數(shù)均相同而齒數(shù)不同的兩隊內(nèi)齒輪副組成。NN型傳動裝置，不需要另外的輸出機構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)簡單。而且其傳動比較大，目前用于小功率傳動。 ①齒數(shù)差的確定 對動力傳動，齒數(shù)差，本齒輪

32、取齒數(shù)差為2 齒輪齒數(shù)的計算 下圖為本設(shè)計采用的NN行少齒差傳動原理圖。 由上圖，NN行傳動比計算公式為： （1） 且有 ； （2） ； （3） 上式中為錯齒數(shù)，其取值為3到8之間，本設(shè)計中取為4 對（1）式變形，代入（2），（3）兩式有： 代入數(shù)據(jù)可得： =[2+4+46 則依次可得： =44 =46 =40 =42 查表，將基本數(shù)據(jù)整理為如下表格 齒輪（齒數(shù)） 徑向變位系數(shù)(mm) 齒頂圓直徑（mm） 中心距（mm） 嚙合角（） （44） -0.0960

33、 45.008 1.151 35.256 （46） 0.1146 45.029 1.151 35.256 （40） -0.0886 41.023 1.151 35.247 （42） 0.1218 41.044 1.151 35.247 （,,） 以上是模數(shù)的情況，當(dāng)齒輪模數(shù)不為1時，則齒頂圓直徑和中心距應(yīng)乘以實際的模數(shù) 暫取齒輪的模數(shù)為9，則有： 齒輪（齒數(shù)） 徑向變位系數(shù)(mm) 齒頂圓直徑（mm） 中心距（mm） 嚙合角（） （44） -0.0960 405.072 10.359 35.256 （46） 0.1146

34、 405.261 10.359 （40） -0.0886 369.207 10.359 35.247 （42） 0.1218 369.072 10.359 由以上表格可知： (1)標(biāo)準(zhǔn)中心距a 9mm (2)變位后中心距 =10.359mm (3)中心距分離系數(shù)y ===0.151 (4)齒頂高變動系數(shù) 對3、4齒輪嚙合，y=--y=0.1218-(-0.0886)-0.151=0.0588 （5）分度圓直徑 =m=9x44=396 =m=9x46=414

35、 =m=9x40=360 =m=9x42=378 (6)基圓直徑 396x0.9396=372 414x0.9396=389 360x0.9396=338 378x0.9396=355 （7）齒頂圓直徑 齒頂圓直徑有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)直接給出 （8）齒根圓直徑 =-2m(+-) =396-2x9(0.6+0.4+0.0960)=376.272 =+2m(++)

36、 =414+2x9(0.6+0.4+0.1146)=434.06 =-2m(+-) =360-2x9(0.6+0.4+0.0886)=340.40 =+2m(++) =378+2x9(0.6+0.4+0.1218)=391.19 其中，為頂隙系數(shù)，因?qū)俣听X制，取=0.4 ③行星輪內(nèi)孔直徑齒寬的確定及軸承的選擇 根據(jù)工業(yè)應(yīng)用實踐，行星輪內(nèi)孔設(shè)置的軸承直徑范圍如下： 軸承內(nèi)孔直徑0.3倍行星輪分度圓直徑 軸承外圈直徑0.7倍行星輪分度圓直徑 對設(shè)置在行星架上的軸承，

37、其內(nèi)孔直徑可適當(dāng)加大，行星輪孔中滾動軸承的常用內(nèi)孔直徑約為行星輪分度圓直徑的0.32至0.35倍。 軸承外圈直徑記為D，內(nèi)孔直徑記為 由雙聯(lián)行星輪的直徑（取其中較大者）=396mm D 0.7x=273 =117 選擇軸承型號為7318c，D=190mm, =90mm，B=43mm,數(shù)量為兩個。根據(jù)機構(gòu)，雙聯(lián)行星輪的寬度取為78mm,滿足齒寬系數(shù)要求，具體數(shù)值見零件圖。 齒輪采用材料為20CrMnTi，采用滲碳淬火處理，保證齒輪硬度，齒面粗糙度保證為3.2，齒根圓粗糙度為6.3。. 行星齒輪齒輪零件圖如下圖所示： 內(nèi)齒輪零件圖如下圖所示： 4.2.2

38、軸的設(shè)計 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。剛軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件，有的則直接用圓鋼。 由于碳鋼比合金鋼價廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，故采用碳鋼制造軸尤為廣泛，其中最常用的是45剛。所以此絞車的軸選用材料為45剛，對其進行滲碳淬火處理，提高軸的抗疲勞強度。 ①選擇軸的材料 因傳遞的功率不大，并對重量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，選擇45鋼，調(diào)制處理。 ②擬定軸上的裝配方案 擬定軸上零件裝配方案是進行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，它決定軸的基本形式。如下圖所示軸的裝配方案是：左端只裝配棘輪機構(gòu)與套筒，滾動軸承，右端裝配

39、滾動軸承，軸用擋圈與套筒。這樣對該軸的粗細順序做了粗步安排，如下圖所示： ③軸上的零件定位 為了防止軸上零件受力時發(fā)生沿軸向或周向的相對運動，軸上零件除了有游動或空轉(zhuǎn)的要求外，都必須進行軸向和周向定位，以保證其準(zhǔn)確的工作位置。 軸上零件的軸向定位是以軸肩，套筒和軸環(huán)擋圈。在①處由于是裝配棘輪機構(gòu)，采用鍵連接，利用建定位。在安裝一段小套筒。防止棘輪機構(gòu)與②段軸上的滾動軸承接觸，在②段軸段上裝配滾動軸承7315c型號，采用軸肩定位，在軸③上安裝滾動軸承7318c型號，采用軸向擋圈定位，④段軸與③軸段相同，⑤段軸與電機的軸通過套筒采用鍵連接，傳遞運動，采用套筒定位。 ④結(jié)構(gòu)設(shè)計

40、因為②③④段軸上安裝滾動軸承。軸承時標(biāo)準(zhǔn)件，所以采用軸承內(nèi)徑大小，所以該3段軸的直徑為該段軸上軸承的內(nèi)徑大小。=75mm ==90mm 軸段右端為一軸肩，軸肩高度為 D=(.070.1)xd②=5.257.5 所以取該段軸段的直徑為D= d②+2（5.257.5）=7585 所以D=80對長度的選取L=10 右端與左端軸的直徑根據(jù)棘輪機構(gòu)與套筒確定其直徑與長度，其長度與直徑如下圖所示“ ⑤鍵的選擇 由上圖可知，偏心軸設(shè)計到兩個鍵，對軸段①，采用A型普通平鍵連接，鍵的型號為4x10, GB/T1096-1990,軸段⑤，采用B型普通平鍵連接，鍵的型號為5x16 所以軸的

41、完整零件圖圖如下圖所示： 4.2.3軸承的選擇 各處軸承參數(shù)如下表： 編號 安裝部位 牌號 尺寸 件數(shù) 1 卷筒左側(cè)支撐 7320C 100x215x47 1 2 內(nèi)齒輪的柄部 7315C 75x160x37 1 3 齒輪孔內(nèi) 7318C 90x190x45 2 4 卷筒右端支撐 7315C 75x160x37 1 5 卷筒外端蓋支撐 7320C 100x215x47 1 軸承額定壽命 式中 ——壽命系數(shù)， ——動負荷（N）,,式中為輸出轉(zhuǎn)矩，而對

42、于雙聯(lián)行星輪， 額定動負荷（N），選用深溝球軸承6313，=93800N； 壽命指數(shù)，對球軸承=3； 工作情況系數(shù)，； 負荷性質(zhì)系數(shù)，選取 齒輪系數(shù)，當(dāng)齒輪周節(jié)極限偏差小于0.02取=1.05~1.10；當(dāng)齒輪周節(jié)極限偏差為0.02~1，取=1.10~1.30；此處取=1.10； 安裝部位系數(shù)，取=1.1； 速度系數(shù)， 軸承轉(zhuǎn)速（r/min）, 顯然，壽命滿足要求，即所選軸承是符合設(shè)計要求的。 4.2.4棘輪逆止器的設(shè)計 棘輪逆止器一般用來作為機械中防止逆轉(zhuǎn)的制逆裝置或供間歇傳動

43、用，在某些低速、手動操縱的卷揚機上使用。 棘輪的齒形已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。棘輪的齒數(shù)通常在6-30的范圍內(nèi)選取，但在特殊用途時，可以更少或更多些，齒數(shù)越多，沖擊越小，但尺寸越大。所以查表取該棘輪的模數(shù)m=8，齒數(shù)z=12，齒寬系數(shù)為1.5. 所以根據(jù)選取的參數(shù)畫出棘輪的零件圖如下表所示： 5三維建模與裝配 UGS是全球發(fā)展最快的機械CAX公司之一。它的產(chǎn)品UG軟件是當(dāng)前世界上最先進和緊密集成的、面向制造業(yè)的CAX高端軟件，是知識驅(qū)動自動化技術(shù)領(lǐng)域中的優(yōu)先者。其2005年推出的NX.4.0多國語言正式版。該軟件實現(xiàn)了設(shè)計優(yōu)

44、化技術(shù)與基于產(chǎn)品和過程的知識工程的組合，能夠為各種規(guī)模的企業(yè)提供可測量的價值；能夠使企業(yè)產(chǎn)品更快的提供給市場；能夠使復(fù)雜的產(chǎn)品設(shè)計與分析簡單化；能夠有效地降低企業(yè)的生產(chǎn)成本并增加企業(yè)的市場競爭實力。由于該軟件的高度集成化和優(yōu)越的性能，使之成為目前世界上最優(yōu)秀的公司廣泛使用的系統(tǒng)，這些公司包括波音飛機、通用汽車、普惠發(fā)動機、飛利浦、松下、精工、和愛立信等。此外，UG還成為日本主要的汽車配件生產(chǎn)商Denso的標(biāo)準(zhǔn)，占有90%的俄羅斯航空市場和80%的北美發(fā)動機市場。美國航天航空界已安裝了10000多套UG，在世界各國航天航空界享有極高的地位。UG軟件目前也普及到機械、醫(yī)療設(shè)備和電器電子等行業(yè)，并發(fā)

45、揮著越來越顯著的作用。 UG功能非常強大，已經(jīng)覆蓋了整個產(chǎn)品開發(fā)的全過程，即從概念設(shè)計、功能工程、工程分析、加工制造到產(chǎn)品發(fā)布，無一不包括。利用建模模塊、裝配模塊和制圖模塊，可建立各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的三維參數(shù)化實體裝配模型和部件詳細模型，自動生成平面工程圖紙；可應(yīng)用于各行業(yè)和各種類型產(chǎn)品設(shè)計，支持產(chǎn)品外觀造型設(shè)計。所設(shè)計的產(chǎn)品模型可進行虛擬裝配與各種分析，省去了制造樣機的過程。 下面對該絞車進行三維建模來表達該絞車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 下圖為絞車內(nèi)齒輪的三維圖： 對絞車的端蓋建模： 其他端蓋的建模用同樣的方法， 對絞車中行星輪的建模： 利用模數(shù)，齒數(shù)，壓力角，齒輪

46、厚度，孔徑就可利用UG公式直接建模。 滾動軸承的建模如下圖所示： 因為滾動軸承時標(biāo)準(zhǔn)件，所以根據(jù)軸承的參數(shù)設(shè)置，也可以直接建模 對軸的三維建模： 根據(jù)每段軸的直徑大小，畫出圓大小進行拉伸。 對軸用擋圈的建模： 對軸左端短套筒的建模： 對軸右端與電機軸連接的套筒建模： 對端蓋的建模： 對卷筒的建模： 對棘輪棘爪的建模： 對固定棘輪機構(gòu)的零件建模： 對左邊端蓋的建模： 以上是部分零件的建模，下圖是把零件裝配起來的裝配圖與爆炸圖： 爆炸圖的截圖如下：

47、 6總結(jié) 緊張而又辛苦的2個月畢業(yè)設(shè)計結(jié)束了。我們快要完成老師下達給我們的任務(wù)是時候，我仿佛經(jīng)歷一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓時心曠神怡，眼前豁然開朗。 畢業(yè)設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程。“千里之行始于足下”，通過這次畢業(yè)設(shè)計我們深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認真地進行畢業(yè)設(shè)計，學(xué)會腳踏實地地邁開這一步，就是為了明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。 說實話，畢業(yè)設(shè)計真的是有點累。然而，當(dāng)我們著手清理自己的設(shè)計資料，分析數(shù)據(jù)，得出的零件實物，仔細回味這2個月周的心路歷程，一種

48、少有的成功喜悅即刻使我們的倦意頓消，雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步，是我人生中的一點小小勝利，然而它令我感受到自己成熟了許多，令我有一種“春眠方覺曉”的感悟。我們清楚的意識到，做畢業(yè)設(shè)計不是一件容易的事，但給我們更多的是收獲。通過這次畢業(yè)設(shè)計我們深刻的體會到：做設(shè)計是苦活但要細心；實踐動手做比空想強；三個臭皮匠比上一個諸葛亮，合作精神是強大的；老師是很好的資源，要向他挖掘。 老師是一本活書是最好利用的資源，我們要不斷在他身上進行開采，獲取自己寶貴的知識。無論在做設(shè)計數(shù)據(jù)篩選，加工刀具的了解還是加工過程遇上的種種問題我們自己不能解決都需要老師的幫助。老師具備專業(yè)的知識和過硬的實際操作經(jīng)驗，是我們

49、在機械制造業(yè)中航行的指明燈，老師不會什么都幫我們親手的去做好，他主要做的工作是引指引我們，啟發(fā)我們。以他的話說就是：授之以魚不如授之以漁，親手幫你做好了一次，那下次遇到同樣的問題，你們還不會解決，那不是等于不教，出去外面沒有人幫你的忙此不是不會做了？你們要學(xué)會獨立思考，提高自己的學(xué)習(xí)能力。老師還會教導(dǎo)我們做機械這行業(yè)是有點危險性的，但任何危險都是操作不當(dāng)造成的，機器對人是沒有任何感情的，你每天給它保養(yǎng)，它還是冷血的不會有感情，你不小心時它還是會傷害你，所以你們就一定要小心，按照步驟使用機床。畢業(yè)設(shè)計畢竟是一個較為漫長的過程其中有苦有樂，每當(dāng)我們灰心，意志消沉是得到老師的鼓勵，我們都會信心大增，

50、每當(dāng)做出的成績能換來老師一個微笑，我們都會感到心滿意足，彼此的交流讓我們師生的感情更融合。 此絞車的設(shè)計還有很多不足的地方，發(fā)展前景還很廣大，比如電磁粉離合器繼電器的設(shè)計，輸入輸出電源線的放置位置結(jié)構(gòu)，如果能設(shè)計出磁粉離合器自動連接斷開電源，那就會較少更多的人力，節(jié)約經(jīng)濟。感覺自己設(shè)計的絞車還有很多不足的地方，希望經(jīng)過以后的實踐學(xué)習(xí)，會得到更多的經(jīng)驗。此絞車的發(fā)展前途還可以有更大的發(fā)展空間。 7致謝 本畢業(yè)設(shè)計是在我的導(dǎo)師

51、黃霞老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。黃老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹向黃老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 這次設(shè)計是我第一次進行全面和系統(tǒng)的設(shè)計，不免會有疏漏和不足之處，可能存在計算不夠準(zhǔn)確，圖紙質(zhì)量不高等問題，還有許多細節(jié)未做到及時處理，請老師指正，以幫助我不斷提高，不斷進步。我相信通過這次全面系統(tǒng)的設(shè)計以及在這個過程中各位老師的不斷點撥，在今后的工作中我一定會做到更好。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！ 35