YA10液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)絞車的設(shè)計(jì)

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1、 摘要 本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)是針對YA-10絞車的具體的結(jié)構(gòu)和工作時(shí)的具體要求，對液壓絞車整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對組成的各元件進(jìn)行了選型、計(jì)算和校核。文中主要闡述了絞車的發(fā)展和具體對絞車的設(shè)計(jì)和部件的選用過程。包括對電動(dòng)機(jī)的選擇，減速器的選用，卷筒的設(shè)計(jì)和校核以及主軸的設(shè)計(jì)和校核。 在結(jié)構(gòu)上具有緊湊、體積小、重量輕、外型美觀等特點(diǎn)，在性能上則具有安全性好、效率高、啟動(dòng)扭矩大、低速穩(wěn)定性好、噪音低、操作可靠等特點(diǎn)，在提升和下放工作中運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。廣泛適用于鐵道機(jī)車和汽車起重機(jī)、船舶、油田鉆采、地質(zhì)勘探、煤礦、港口等各種起重設(shè)備中。 關(guān)鍵詞 液壓絞車；主軸；卷筒；校核

2、 Abstract This design is YA-10 winch for the specific structure and the specific requirements of the work to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observatio

3、n，I design the overall construction，and choose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch.. The paper expounds the development and specific to the winch winch design and components selection process. Including the choice of motor, reducer selection, design and verification, as well

4、 as reel spindle design and verification. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise，the reliable operation. T

5、he winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation . It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships， the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment. Keywords HydraulicWinch Spindle Re

6、el Examination II 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目 錄 摘要....................................................................... II Abstract....................................................................I 1緒論......................................................................1 1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論......

7、................................................1 1.1.1傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義..........................................1 1.1.2液壓系統(tǒng)的組成部分................................................1 1.1.3液壓技術(shù)的特點(diǎn)....................................................1 1.2課題背景...............................................

8、...............1 1.2.1絞車的類型........................................................2 1.2.2絞車的特點(diǎn)........................................................2 1.3國內(nèi)外絞車發(fā)展情況....................................................3 1.3.1國內(nèi)絞車發(fā)展情況..................................................3 1.3.2國外絞車發(fā)展

9、情況..................................................5 2液壓馬達(dá)的選擇............................................................6 2.1液壓馬達(dá)的選用........................................................ 6 2.1.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)...............................................6 2.1.2液壓馬達(dá)的選用...........................

10、..........................6 3減速器的選擇..............................................................9 3.1蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)........................................................9 3.1.1材料選擇及傳動(dòng)參數(shù)................................................9 3.1.2蝸輪蝸桿基本尺寸計(jì)算..............................................9 3

11、.1.3強(qiáng)度校核.........................................................10 3.1.3.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核...........................................11 3.1.3.2 輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核...........................................11 3.1.3.3蝸桿軸撓度驗(yàn)算.................................................11 3.1.4蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)........................

12、.............................11 4 卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用.................................................14 4.1設(shè)計(jì)卷筒..............................................................14 4.2鋼絲繩的選擇..........................................................15 5軸的設(shè)計(jì)...................................................

13、...............19 5.1蝸輪軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算....................................................19 5.1.1軸的材料的選擇....................................................19 5.1.2軸的初步計(jì)算......................................................19 5.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)......................................................20 6鍵的選擇..

14、................................................................25 6.1鍵聯(lián)接的功能、類型....................................................25 6.2鍵的選擇..............................................................26 6.3平鍵的校核............................................................26 7軸承的選用.............

15、...................................................28 7.1軸承的分類............................................................28 7.2軸承材料選擇..........................................................29 7.3設(shè)計(jì)中的軸承（即與蝸桿軸裝配的軸承）..................................29 8潤滑........................................

16、.............................. 31 8.1潤滑劑的作用.........................................................31 8.2潤滑劑的分類.........................................................31 8.3潤滑劑的性質(zhì).........................................................31 8.4潤滑劑的選用原則............................................

17、.........32 8.5絞車所需要的潤滑部件.................................................32 結(jié)論.......................................................................33 致謝...................................................................... 34 參考文獻(xiàn)...............................................................

18、....35 附錄...................................................................... 36 附錄1......................................................................36 II - II - 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 1緒論 1.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)概論 1.1.1傳動(dòng)類型及液壓傳動(dòng)的定義 一部完備的機(jī)器都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)組成。原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）是機(jī)器的動(dòng)力源；工作機(jī)是機(jī)器直接對外做功的部分；而傳動(dòng)裝

19、置則是設(shè)置在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間的部分，用于實(shí)現(xiàn)動(dòng)力（或能量）的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制，以滿足工作機(jī)對力（或力矩）、工作速度及位置的要求。 按照傳動(dòng)件（或轉(zhuǎn)速）的不同，有機(jī)械傳動(dòng)、電器傳動(dòng)、流體傳動(dòng)（液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)）及復(fù)合傳動(dòng)等的要求。 液體傳動(dòng)又包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)是以動(dòng)能進(jìn)行工作的液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動(dòng)力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制與分配的液體傳動(dòng)。由于其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢，以成為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備與裝置實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)及控制的重要技術(shù)手段之一。 1.1.2 液壓系統(tǒng)的組成部分 液壓傳動(dòng)與控制的機(jī)械設(shè)備或裝置中，其液壓系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動(dòng)性的液

20、壓油等工作介質(zhì)，通過液壓泵將驅(qū)動(dòng)泵的原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至執(zhí)行機(jī)器（液壓缸、液壓馬達(dá)或擺動(dòng)液壓馬達(dá)）中，轉(zhuǎn)換為機(jī)械能去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動(dòng)力源、執(zhí)行器、控制閥、液壓附件幾液壓工作介質(zhì)的幾部分所組成。 一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。為了實(shí)現(xiàn)對某一機(jī)器或裝置的工作要求，將若干特定的基本回路連接或復(fù)合而成的總體稱為液壓系統(tǒng)。 1.1.3液壓技術(shù)的特點(diǎn) 液壓傳動(dòng)具有傳遞平穩(wěn)，操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，便于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化，和機(jī)械傳動(dòng)相比，具有體積小、重量輕、布局安裝有很

21、大靈活性的優(yōu)點(diǎn)，但由于泄漏和油液可壓縮，液壓傳動(dòng)不能保證定比傳動(dòng)，此外，液壓傳動(dòng)對溫度變化敏感，液壓元件制造精度要求較高。 1.2課題背景 絞車是工業(yè)生產(chǎn)過程中一種常見的機(jī)械，具有悠久的發(fā)展歷史和比較成熟的設(shè)計(jì)制造技術(shù)。隨著絞車制造技術(shù)的不斷提高、加工材料的不斷改進(jìn)以及電子控制技術(shù)的不斷發(fā)展，絞車在動(dòng)力、節(jié)能和安全性等方面取得了很大的進(jìn)步。 在礦山采掘和運(yùn)輸場合，絞車作為重要輔助設(shè)備被大量并廣泛地運(yùn)用著，例如礦用提升絞車、調(diào)度絞車、耙礦絞車和鑿井絞車等。提升絞車可用于礦山豎井或斜井中物品與人員的調(diào)度，具有較大的牽引功率和很好的安全性，是礦山生產(chǎn)中不可缺少的設(shè)備之一。 絞車的另一個(gè)重要

22、用途是港口機(jī)械，常見的有集裝箱起重機(jī)、港口裝卸門座起重機(jī)、塔式起重機(jī)以及輕小型的電葫蘆等起重機(jī)械，其主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)都是各種形式和結(jié)構(gòu)的絞車。對于這種用途的絞車，要求具備較好的調(diào)速性能和很高的安全性能。另外，絞車還被運(yùn)用于各種線纜的存儲(chǔ)、制造和運(yùn)輸，例如紡織機(jī)械中的用于存放絲線的線招‘和電纜制造中用于存放各種直徑纜繩的纜盤。這種情況下，絞車不光要具有一定的調(diào)速能力，并還能夠使不同直徑的纜繩排列整齊，從而保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行。在船用甲板機(jī)械和海洋開發(fā)領(lǐng)域，絞車也具有悠久的使用歷史和多種多樣的用途。 可以說，絞車廣泛地運(yùn)用于各種各樣的場合，發(fā)揮著不同的作用，也具有各種各樣的結(jié)構(gòu)組成。為了更好地研究絞車

23、的結(jié)構(gòu)和性能，需要對絞車的組成和絞車的分類展開探討。 1.2.1絞車的類型 絞車多種多樣的用途，決定了絞車的種類和組成形式也是多種多樣的。按照絞車卷筒的數(shù)量分，絞車可以分為二種:單卷筒絞車、雙卷筒絞車和二卷筒絞車。 單卷筒絞車是二種類型絞車中最常見的。它只有一個(gè)卷筒用來存放纜繩或者鉸鏈，一般用于對卷筒的容繩量要求不高的場合。 另外，按照絞車的驅(qū)動(dòng)方式，通常又把絞車分為電動(dòng)絞車，氣動(dòng)絞車和液壓絞車二種。 1.2.2絞車的特點(diǎn) 通過對絞車應(yīng)用場合的探討和絞車結(jié)構(gòu)的分析，可以得知，在工程應(yīng)用中絞車會(huì)具有如下一些特點(diǎn): 1.負(fù)載時(shí)變 絞車用于海洋拖曳、電梯轎廂提升、礦山調(diào)度等場合

24、時(shí)，由于外界環(huán)境因素的影響，例如海浪、海流、貨物重量等的不斷變化，它的負(fù)載也在不斷變化。這就對絞車的穩(wěn)定運(yùn)行造成了很大干擾。如果不采取有效的控制手段，絞車的收放速度就不可能穩(wěn)定，有時(shí)甚至無法正常工作。 2.驅(qū)動(dòng)力矩范圍大 這也是由絞車的工作環(huán)境決定的，其驅(qū)動(dòng)力范圍從幾公斤到上百噸不等。 3.要求調(diào)速方便，高低速運(yùn)行穩(wěn)定 由于收放工作的需要，現(xiàn)在許多絞車都需要能夠方便連續(xù)地調(diào)整收放速度。 在高速運(yùn)行的時(shí)候，不能出現(xiàn)飛車的情況;在低速運(yùn)行的時(shí)候，不能出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，要保持一定的輸出力矩。 4.對安全可靠性要求較高 由于絞車一旦出現(xiàn)事故，就有可能對人的生命或財(cái)產(chǎn)造成很大的傷害，加上絞車

25、的工作環(huán)境大多比較惡劣，所以就要求絞車具有很高的可靠性。因此在設(shè)計(jì)絞車時(shí)設(shè)計(jì)人員應(yīng)考慮到絞車的最大負(fù)載能力、絞車的防爆性、兀件的可靠性等因素。 5.要求具有較好的可操作性 隨著對絞車使用要求的不斷提高以及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，絞車的自動(dòng)化程度也在不斷提高。一些先進(jìn)的電子控制技術(shù)、通訊技術(shù)的運(yùn)用，使得現(xiàn)在的絞車能夠具有很好的人機(jī)接口和遠(yuǎn)程通信能力，極大地提高了絞車的操作性能。 1.3國內(nèi)外絞車發(fā)展?fàn)顩r 礦井提升機(jī)包括機(jī)械設(shè)備及拖動(dòng)控制系統(tǒng)，是聯(lián)系地下和地上的重要途徑，是礦山生產(chǎn)的咽喉設(shè)備，其性能好壞直接關(guān)系到礦山的生產(chǎn)效率和安全性及可靠性，它的安全、可靠運(yùn)行是整個(gè)礦井正常生產(chǎn)的必要條件，一

26、旦發(fā)生故障，所造成的經(jīng)濟(jì)損失是巨大的?！斑\(yùn)輸是礦井的動(dòng)脈，提升是咽喉”形象地描述了礦井提升運(yùn)輸系統(tǒng)的工作過程與重要作用。目前，國內(nèi)外對提升設(shè)備經(jīng)過多年的研究，近幾于年來發(fā)展的很快，尤其是提升設(shè)備的滾筒方式、制動(dòng)方式和電力拖動(dòng)、自動(dòng)化控制等方面有很大的改進(jìn)，在提升設(shè)備的理論和實(shí)踐方面都取得了豐富的經(jīng)驗(yàn)。 國內(nèi)外對于提升絞車的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究屬于較冷門的行業(yè)，相關(guān)的研究成果不太多。 1.3.1國內(nèi)絞車發(fā)展?fàn)顩r 我國提升設(shè)備的設(shè)計(jì)制造，是在解放以后才開始的。建國初期在黨的領(lǐng)導(dǎo)下，新建和改建了許多礦山機(jī)械制造廠。1953年撫順重型機(jī)器廠制造了我國第一臺(tái)纏繞式雙筒提升機(jī)。1958年洛陽礦山機(jī)器廠設(shè)計(jì)

27、制成了我國第一臺(tái)2X4多繩摩擦式提升機(jī)，并于1961年開始運(yùn)轉(zhuǎn)，這種提升機(jī)與纏繞式提升機(jī)比較，具有重量輕、體積小、安全可靠、適合較深礦井的特點(diǎn)，是現(xiàn)代提升機(jī)的發(fā)展方向。并已在我國許多礦山中得到普及和應(yīng)用。如安徽的鳳凰山銅礦、梅山鐵礦、張家洼小官莊鐵礦、西石門鐵礦、豐山銅礦、銅坑錫礦等礦山是較早地應(yīng)用多繩摩擦提升機(jī)的礦山。1989年投產(chǎn)的通鋼板石溝鐵礦18#礦組的罐籠井采用的是上海冶金礦山機(jī)械廠生產(chǎn)的第二臺(tái)JKD1. 85 X 4多繩摩擦式提升機(jī)。1971年該廠又新設(shè)計(jì)制造了JK型新系列單繩纏繞式提升機(jī)，新系列采用了一些新結(jié)構(gòu)，與老型號比較，提升能力平均提高了25% 。而機(jī)器重量也相應(yīng)的有所減少

28、。其它如JT系列礦用絞車，JKM及JKD系列多繩提升機(jī)在采用新結(jié)構(gòu)提高產(chǎn)品性能方面都有較大改進(jìn)和提高。 我國的礦用提升機(jī)其調(diào)速原理經(jīng)歷了電阻調(diào)速、液壓調(diào)速、變頻調(diào)速及行星差動(dòng)調(diào)速等幾次大的改進(jìn)，目前國產(chǎn)提升機(jī)所采用的調(diào)速裝置主要有兩種類型:一是液壓傳動(dòng)調(diào)速裝置(液壓調(diào)速)，其產(chǎn)品形式即為現(xiàn)有的液壓提升絞車;二是電抓‘調(diào)速裝置(變頻調(diào)控)，其產(chǎn)品形式即為現(xiàn)有的傳統(tǒng)JT系列絞車。 提升機(jī)是一種重要的礦用機(jī)械，我國的提升機(jī)從上世紀(jì)七于年代開始應(yīng)用于煤礦生產(chǎn)，極大地提高了工作效率，但安全性能較差，極易發(fā)生爆裂;八于年代為解決井下提升機(jī)防爆難題，生產(chǎn)了一種液壓提升機(jī)，之后又出現(xiàn)了運(yùn)用變頻調(diào)速原理生

29、產(chǎn)的無級調(diào)速提升機(jī)。 煤礦提升絞車是煤礦安全生產(chǎn)的重要設(shè)備，是安全生產(chǎn)的關(guān)鍵，它能否正常運(yùn)行，直接關(guān)系著煤炭的產(chǎn)量、生產(chǎn)成本及礦井和職工的安全。隨著市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和礦井標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的需要，提升絞車的運(yùn)行質(zhì)量越來越受到各級部門的重視。 根據(jù)<<煤礦安全規(guī)程>>規(guī)定:投入運(yùn)行后的提升設(shè)備，必須由礦務(wù)局機(jī)電部門每年進(jìn)行一次檢查，每3年進(jìn)行一次測試，認(rèn)定合格并簽發(fā)運(yùn)行許可證書后方可繼續(xù)使用.每次的測試結(jié)果表明大部分的絞車使用良好，但也存在一些帶有普遍性的問題，在一定程度上制約了煤炭產(chǎn)量，增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)也影響了煤礦的安全生產(chǎn)，下面就針對一些主要問題進(jìn)行歸納。 1.提升設(shè)備完好率差，存在重大事

30、故隱患。 提升裝置必須裝設(shè)下列保險(xiǎn)裝置，即防過卷裝置、限速裝置、深度指示器失效保護(hù)裝置等，并滿足相應(yīng)的技術(shù)要求，但有許多礦用絞車沒有設(shè)置，違反了相應(yīng)規(guī)定。 2.制動(dòng)裝置可靠性差。 制動(dòng)裝置是提升絞車的重要組成部分，根據(jù)設(shè)計(jì)安裝要求，制動(dòng)招‘加工表面粗糙度應(yīng)達(dá)到1.6,偏差越小越好，最大不應(yīng)超過0.5mm.但有的礦用絞車安裝質(zhì)量差，滾筒端面凹凸不平，使?jié)L筒在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，制動(dòng)輪間歇摩擦閘瓦，從而造成電機(jī)電流波動(dòng)大，電耗增加，并加速了閘瓦的磨損。還有的絞車松閘不徹底，有時(shí)還會(huì)因?yàn)槟承└蓴_因素引起突然緊閘現(xiàn)象。這種現(xiàn)象會(huì)影響機(jī)械系統(tǒng)的使用壽命，并有可能造成斷繩等事故。 3.絞車實(shí)際運(yùn)行質(zhì)

31、量較差、效率偏低。 測試中發(fā)現(xiàn)大多數(shù)絞車均采用手動(dòng)控制，加速、減速及低速爬行和停車休止時(shí)間相對偏長，使絞車提升能力下降，電機(jī)電耗增加。 近年來，我國各生產(chǎn)廠家對結(jié)構(gòu)、調(diào)速裝置等進(jìn)行了許多改進(jìn)，并推出了許多更新?lián)Q代的產(chǎn)品。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)和PLC的運(yùn)算速度加快、存貯能力加大、功能加強(qiáng)、體積減小，使煤礦機(jī)械的功能更強(qiáng)、性能更優(yōu)、效率更高。例如淮南張集礦2X3000kW交變頻雙電機(jī)拖動(dòng)提升機(jī)，其自動(dòng)化控制由主控 PLC (S7-400)、監(jiān)控 PLC (57-400),閘控 PLC (57-400)、裝載PLC，(S5-115W、卸載PLC (S5-115E)和傳動(dòng)控制裝置SIM

32、ADYND及操作臺(tái)的Wincc人機(jī)界面裝置多臺(tái)計(jì)算機(jī)(PLC)組成。 1.3.2國外絞車發(fā)展?fàn)顩r 國外礦用提升機(jī)的研究比較先進(jìn)，并能及時(shí)地將研究的成果運(yùn)用到礦用提升機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)中。自1827年德國制造出第一臺(tái)蒸汽提升機(jī)以來，礦井提升機(jī)大體分為兩種形式，一種為纏繞式提升機(jī)，另一種為多繩摩擦式提升機(jī)。目前廣泛使用單繩纏繞式提升機(jī)和多繩摩擦提升機(jī)。 最初提升機(jī)僅為纏繞式提升機(jī)一種，但隨著礦井開采深度及年產(chǎn)量口益增加，在井深達(dá)1000m以上，一次提升量達(dá)40~50t的條件下采用纏繞式提升機(jī)其鋼繩直徑要達(dá)到90mm，滾筒直徑要達(dá)到9m，電動(dòng)機(jī)功率要達(dá)到4500kW。這樣的提升機(jī)制作金屬量消耗大、制

33、造困難、成本昂貴，更重要的是直徑SOmm以上的鋼繩只有幾個(gè)發(fā)達(dá)國家可以制造，而且價(jià)格貴的驚人，且壽命遠(yuǎn)不如40mm以下的長。于是在18世紀(jì)末，出現(xiàn)了用幾根細(xì)鋼繩代替一根粗鋼繩的做法，就產(chǎn)生了多繩摩擦提升機(jī)。由于多繩摩擦提升機(jī)繩徑小，摩擦輪直徑小，電動(dòng)機(jī)功率小，到20世紀(jì)70年代，世界上應(yīng)用多繩摩擦提升機(jī)已有600多臺(tái)。 在過去的20年中，我國從德國共進(jìn)口20多套大型礦用提升機(jī)，其電控配套裝置均為西門子公司的產(chǎn)品，其中10套是為直流電動(dòng)機(jī)配套的直流電控制系統(tǒng)，其余10多套均為交頻交流電氣傳動(dòng)電控配套裝置。第一套是1994年為山西省常林礦主井提升機(jī)配套的，其調(diào)速性能非常理想，目前節(jié)能效果相當(dāng)明顯

34、，它代表了世界礦用提升機(jī)的先進(jìn)水平，也為我們指明了走節(jié)能和無級調(diào)速的路子。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)電一體化技術(shù)和產(chǎn)品在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展和應(yīng)用。先進(jìn)采煤國從采煤工作面、掘進(jìn)工作面，到井下主煤流運(yùn)輸及輔助運(yùn)輸，到礦井提升及井下供電、排水等裝置，均具有建立在微處理器基礎(chǔ)上的監(jiān)控和保護(hù)系統(tǒng)，其機(jī)電一體化的設(shè)備、性能、可靠性和功能等有大幅度提高。如美國、澳大利業(yè)等國由于在井下采用了先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備，已實(shí)現(xiàn)無人工作面、遙控采礦甚至無人礦井;加拿大INSO公司利用現(xiàn)代通訊、井下定位與導(dǎo)航、在線信息處理、監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對地下鎳礦的機(jī)電一體化采礦裝備乃至整個(gè)礦山開采系統(tǒng)的遙控操作。

35、 2液壓馬達(dá)的選擇 2.1液壓馬達(dá)的選用 2.1.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn) 　 從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來看，液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的液壓元件，向任何一種液壓泵輸入工作液體，都可使其變成液壓馬達(dá)工況；反之，當(dāng)液壓馬達(dá)的主軸由外力矩驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，也可變?yōu)橐簤罕霉r。因?yàn)樗鼈兙哂型瑯拥幕窘Y(jié)構(gòu)要素--密閉而又可以周期變化的容積和相應(yīng)的配油機(jī)構(gòu)。 　　但是，由于液壓馬達(dá)和液壓泵的工作條件不同，對它們的性能要求也不一樣，所以同類型的液壓馬達(dá)和液壓泵之間，仍存在許多差別。首先液壓馬達(dá)應(yīng)能夠正、反轉(zhuǎn)，因而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱；液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大，特別對它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。因此，它通常都

36、采用滾動(dòng)軸承或靜壓滑動(dòng)軸承；其次液壓馬達(dá)由于在輸入壓力油條件下工作，因而不必具備自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。由于存在著這些差別，使得液壓馬達(dá)和液壓泵在結(jié)構(gòu)上比較相似，但不能可逆工作。 　　液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)類型來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。額定轉(zhuǎn)速高于500r／min的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r／min的屬于低速液壓馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式 和軸向柱塞式等。它們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、便于啟動(dòng)和制動(dòng)、調(diào)節(jié)(調(diào)速及換向)靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大

37、所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的基本型式是徑向柱塞式，此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結(jié)構(gòu)型式，低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大轉(zhuǎn)速低(有時(shí)可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn))、因此可直接與工作機(jī)構(gòu)連接；不需要減速裝置，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大為簡化，通常低速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。 2.1.2液壓馬達(dá)的選用 1.主要參數(shù) 平均拉力：10000N 牽引速度：0.3m／s左右 卷筒最小直徑180mm。 絞車的工作環(huán)境：常溫下長期連續(xù)工作，環(huán)境有灰塵。電源為三相交流，電壓380V。 由馬達(dá)的功率按所需的靜功率計(jì)算，靜功率計(jì)算公式為：

38、 由式： 因此： 由馬達(dá)至鋼絲繩的傳動(dòng)總效率為 式中：分別為滾動(dòng)軸承（2對），蝸輪蝸桿，卷筒的傳動(dòng)效率。 ?。?0.98，=0.7，=0.96。 則： 故： 2.確定馬達(dá)的轉(zhuǎn)速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為： 按手冊推薦的傳動(dòng)比的合理范圍，取一級雙頭蝸桿傳動(dòng)的傳動(dòng)比； 故液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍為 符合這一范圍的齒輪馬達(dá)同步轉(zhuǎn)速有320，400，500r/min三種，根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，綜合考慮馬達(dá)和傳動(dòng)裝置的尺寸，重量，價(jià)格，減速器的傳動(dòng)比，可見第3種方案比較適合，因此，選定馬達(dá)型

39、號為BM-D160，其主要性能如下表： 根據(jù)工況和計(jì)算所選液壓馬達(dá)為2-1: 表2-1馬達(dá)的主要參數(shù) 型號 額定功率(KW) 轉(zhuǎn)速r/min BM-D160 15 500 3.確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 同選定的馬達(dá)轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為： ?。?，由于傳動(dòng)比比較大，故可選用單級蝸輪蝸桿傳動(dòng)，它能實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比而且尺寸緊湊，傳動(dòng)平穩(wěn)，適合于中小功率，間歇運(yùn)動(dòng)的場合，由于允許齒面有較高的相對滑移速度，蝸桿傳動(dòng)可置于高速級，以利于形成潤滑油膜，提高承載能力和傳動(dòng)效率。因?yàn)槭且患壩佪單仐U傳動(dòng)，所以不需要分配傳動(dòng)比。

40、 4.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 為進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，要推算出各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩（功率），將傳動(dòng)裝置各軸由高速至低速依次定為1軸，2軸。則可按照馬達(dá)軸至工作軸運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。 (1)．各軸轉(zhuǎn)速： (2)．各軸輸入功率： (3)．各軸的的輸入轉(zhuǎn)矩： 馬達(dá)軸： 表2-2上述計(jì)算結(jié)果匯總表 輸入功率（kW） 轉(zhuǎn)速n（r/min） 輸入轉(zhuǎn)矩（Nm） 傳動(dòng)比 效率 馬達(dá)軸 4.62 500 88.24 1 0.98 軸Ⅰ 4.53 500 1383.6 16 0.7 軸Ⅱ 3.1 31 1518

41、6.4 3減速器的選擇 3.1蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì) 3.1.1材料選擇及傳動(dòng)參數(shù) 根據(jù)GB/T 10085——1988的推薦，蝸桿選用阿基米德蝸桿，選擇45鋼，經(jīng)過淬火處理。蝸輪選擇ZCuSn10Zn2，離心鑄造。理論傳動(dòng)比i=16,蝸桿轉(zhuǎn)速nw1=500r/min,nw2=31r/min。 3.1.2蝸輪蝸桿基本尺寸計(jì)算 傳遞功率 蝸輪轉(zhuǎn)矩 Nmm 蝸輪使用系數(shù)查參考文獻(xiàn)[4]表12.9，Ka=1 轉(zhuǎn)速系數(shù) Zn=(nw18+1)-1/8= 0.82 材料彈性系數(shù)查參考文獻(xiàn)[4]表13.2，取ZE=152 壽命系數(shù)取Zh=1.165 接

42、觸系數(shù)由參考文獻(xiàn)[4]圖13.12，取Zρ=2.85 接觸疲勞極限查參考文獻(xiàn)[4]表13.2，取σHlim=350MPa 接觸疲勞最小安全系數(shù)，取SHlim=1.1 中心距 a=3KAT2（ZEZρZnZhSHlimσHlim）2 式(3.1) 所以取a=134mm 蝸桿頭數(shù)由參考文獻(xiàn)[4]表13.11，查的γ=130，z1=1 蝸輪齒數(shù) z2=iz1=16 模數(shù)m m=(1.4-1.7)a/z2 式(

43、3.2) 所以取m=8 蝸桿分度圓直徑查參考文獻(xiàn)[4]表13.4，取d1=140mm 蝸輪分度圓直徑 d2=mz2=128 mm 蝸桿導(dǎo)程角 tanγ= z1m/ d1=0.057 γ=3.270 蝸輪寬度 b2=2m(0.5+d1m+1) 式(3.3) b2=76.82mm 所以取b2=77mm 蝸桿圓周速度 v1=πd1nw1/(601000) 式(3.4) =0.733m/s 相對滑動(dòng)速度 vs=v1/cosγ

44、 式(3.5) ＝0.74m/s 當(dāng)量摩擦系數(shù)查參考文獻(xiàn)[4]表13.6，取μv=0.021，ρv=1.200 3.1.3強(qiáng)度校核 3.1.3.1齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 許用接觸應(yīng)力 σH=ZnZhσHlimSHlim 式(3.6) ＝304MPa 最大接觸應(yīng)力 σH=ZEZρKAT2a3

45、 式(3.7) ＝278MP 所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度合格。 3.1.3.2輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核 齒根彎曲疲勞極限查參考文獻(xiàn)[4]表13.2，取σFlim=165MPa 彎曲疲勞最小安全系數(shù)，自取σFlim=1.4 許用彎曲疲勞應(yīng)力 σF=σFlimSFlim 式(3.8) ＝118MPa 輪齒最大彎曲應(yīng)力

46、 σF=2KAT2mb2d2 式(3.9) ＝25MPa 所以輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度合格。 3.1.3.2蝸桿軸撓度驗(yàn)算 軸慣性矩 I＝πd14/64＝2.01106mm4 允許蝸桿撓度 [δ]＝0.004m＝0.032mm 蝸桿軸撓度 δ＝Ft2l3tan2αt+tan2γ+ρv/48EI 式(3.10) ＝0.0038mm 式中 l≈d2 所以蝸桿撓度合格。

47、 3.1.4蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu) 表3-1 蝸輪蝸桿基本參數(shù) 名稱 代號 公式 計(jì)算結(jié)果 軸相角 蝸桿的直徑系數(shù) 17.5 變位系說 0 中心距 134mm 模 數(shù) 8mm 蝸桿頭數(shù) z1 1 續(xù)表3-1 名稱 代號 公式 計(jì)算結(jié)果 蝸輪齒數(shù) z2 16 傳動(dòng)比 i=z2z1 16 蝸桿、蝸輪分度圓直徑 140mm 128mm 蝸桿分度圓導(dǎo)程角 tanγ=z2q 3.270 蝸桿、蝸輪齒頂高 8mm 8.5mm 蝸桿、

48、蝸輪齒根高 8.5mm 9.6mm 蝸桿、蝸輪齒頂圓直徑 156mm 144mm 蝸桿、蝸輪齒根圓直徑 60.8mm 380.8mm 蝸輪寬度 72mm 蝸輪寬度 72mm 蝸桿螺紋長度 114mm 圖3-1 蝸輪 圖3-2 蝸桿 4 卷筒的設(shè)計(jì)和鋼絲繩的選用 卷筒用以收放鋼絲繩，把原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力傳遞給鋼絲繩，并將原動(dòng)機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。 4.1設(shè)計(jì)卷筒 為了

49、卷繞整齊，繩間不產(chǎn)生摩擦，卷筒表面切成螺旋槽，槽底半徑應(yīng)該為r=(0.53～0.6)d（d為繩徑），有標(biāo)注槽和深槽兩種：標(biāo)準(zhǔn)槽深C1=（0.25～0.4）d,深槽槽深C2=（0.60.9）d,螺旋線螺距，標(biāo)準(zhǔn)槽為P1=d+(2～4)d,深槽P2=d+(6~8)mm,通常繩要在卷筒表面纏一層為了減少卷筒長度，可以雙層卷筒。當(dāng)卷繞層數(shù)在三層以上時(shí)，要采用于非繩裝置，卷筒表面無繩槽。除特大繞繩量，不宜采用多層卷饒，有一種卷筒適合多層卷繞而不必設(shè)排繩裝置，這種稱為黎巴斯卷筒的螺旋線作成折線形而將圓柱表面分成四部分，由于這種特殊的槽形使得卷在卷筒上的鋼絲繩各層具有相同的折線形，上層的鋼絲繩圈躺在下層兩部

50、相鄰繩圈之間的凹谷之上，這種卷筒不同排繩裝置，各層能整齊排列。 大批量生產(chǎn)卷筒時(shí)多用鑄造方法材料可用球墨鑄鐵，大型單件卷筒多用鋼板卷彎然后焊接。卷筒壁厚可按無限長管子外面受均勻壓力的公式計(jì)算。大型且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的卷筒要做專門應(yīng)力分板。卷筒壁的受壓穩(wěn)定性通?？偸亲銐虻亩鄬泳砝@時(shí)，卷筒表面所受壓力不隨曾數(shù)的增多而按與曾數(shù)相同的倍數(shù)增加。推薦按下式驗(yàn)算卷鋼壁的強(qiáng)度（材料為Q235或16Mn）: σ=ε*Fs/δp≤110MPa 式中 Fs——進(jìn)入卷筒的起升拉力； δ——卷筒壁的凈厚度； p——圈繩的蝸距； ε——多層繞時(shí)應(yīng)力增加系數(shù) 卷筒側(cè)壁輪緣厚度δ1=λ*δ 表4-1ε、λ的建議值

51、 層數(shù) 1 2 3 ≥4 ε值 0.8 1.12 1.45 1.6 λ值 0.60 0.65 0.70 0.80 由計(jì)算公式得： δ≥0.8 δ1=λ*δ=0.8*0.8=0.64 由上式應(yīng)選擇：δ=10mm δ1=0.8mm 4.2鋼絲繩的選擇 鋼絲繩是起重機(jī)作業(yè)時(shí)使用的繩索，其特點(diǎn)時(shí)自重輕、撓性好、強(qiáng)度高、韌性好、能承受沖擊載荷作用并且在高速運(yùn)行時(shí)無噪聲，破斷前有斷絲征兆。因此，廣泛應(yīng)用于各種起重機(jī)上的起重繩、牽引繩以及起重作業(yè)中的索繩（吊掛索繩、捆綁索繩）。 卷筒的容繩量： 式中：L——卷筒

52、上所繞鋼絲繩的總長度，m； c——卷筒的有效長度內(nèi)鋼絲繩所繞圈數(shù)，； l——卷筒的有效長度，cm； b——鋼絲繩繞線的節(jié)距，cm（一般光面卷筒的）； d——鋼絲繩的直徑，cm； n——鋼絲繩在卷筒上纏繞的層數(shù)； ——3圈安全圈鋼絲繩的長度。 1、 掛索繩的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用 根據(jù)鋼絲捻成股，股再捻成繩的相互方向的不同，可將鋼絲繩分為以下三種： （1） 同向捻繩：鋼絲捻成股的方向與股再捻成繩的方向相反，又稱為順繞繩。這種繩的撓性好，但使用中容易發(fā)生旋轉(zhuǎn)和松散，故只適用于作牽引繩。 （2） 交互捻繩：鋼絲

53、捻成股的方向與股捻成繩的方向相反，又稱為交繞繩。這種繩的撓性不如同向捻繩好，但在使用中不易發(fā)生旋轉(zhuǎn)和松散，所以，起重機(jī)上應(yīng)用的鋼絲繩都是交互捻繩。 （3） 混合捻繩：一半同向捻，一半交互捻所形成的鋼絲繩即為混合捻繩，又稱為混繞繩。這種鋼絲繩的生產(chǎn)工藝復(fù)雜、鋼絲繩的強(qiáng)度高，一般只用于作重要的纜繩，起重機(jī)上極少應(yīng)用。 2、 鋼絲繩的標(biāo)準(zhǔn)及選用 國家標(biāo)準(zhǔn)（GB1102-85）對鋼絲繩的代號及含義、強(qiáng)度等級作了相關(guān)規(guī)定。 （1） 代號及含義：如下方塊圖所示 圖4-1鋼絲繩的標(biāo)準(zhǔn) 其中，前兩項(xiàng)表示普通構(gòu)造繩，如6*19+1、6*37+1等。“+1”表示繩芯，因?yàn)槎加欣K芯，所以代號中也可不

54、標(biāo)出。 工程抗拉強(qiáng)度：國家標(biāo)準(zhǔn)對鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度劃分出五級，它們是1400MPa,1500MPa,1700MPa,1850MPa,2000MPa。 鋼絲繩的韌性號分為三級，即特號（韌性最好）、Ⅰ號（韌性較好）、Ⅱ號（韌性一般），它們在代號中分別用特、Ⅰ、Ⅱ來表示。 鋼絲表面處理狀況分為光面鋼絲（用“光”字表示）和鍍鋅鋼絲（用“鍍”字表示）。在使用中又分為用于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境的鋼絲（用“甲”表示）。用于一般腐蝕環(huán)境的鋼絲（用“乙”表示）和用于較輕腐蝕環(huán)境的鋼絲(用“丙”表示)。 例如： （2） 鋼絲繩的選用原則： 鋼絲繩在使用過程中受力是比較復(fù)雜的，不僅要受拉，還要承受彎曲、擠壓

55、、摩擦力等。由于受力復(fù)雜、工作環(huán)境又差，所以，在確定鋼絲繩的構(gòu)造類型和直徑大小時(shí)，應(yīng)考慮的原則是：首先保證有足夠的強(qiáng)度，能承受要求的最大載荷；還要有足夠的耐磨性、抗沖擊性和足夠的抗彎強(qiáng)度，其中承受最大拉力是主要矛盾。 3、 鋼絲繩直徑的計(jì)算 起重繩直徑的計(jì)算：因?yàn)殇摻z繩作業(yè)中的主要矛盾是拉力，所以，鋼絲繩的直徑都是以所受最大拉力為近似計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)，即： 式中：n——鋼絲繩的安全系數(shù)（見下表4-2） ——鋼絲繩破斷拉力，N，需從鋼絲繩破斷拉力總和中求得： 式中：——全部鋼絲被拉斷是的拉力，N； ——鋼絲繩折減系數(shù)，對于6*19繩，；6*37繩

56、，；6*61繩，。 由上二式可得出，此式可用來求出鋼絲繩破斷拉力總和。如果再已知鋼絲繩的構(gòu)造類型和強(qiáng)度等級，則可從標(biāo)準(zhǔn)中確定出所需要的鋼絲繩直徑。 表4-2鋼絲繩安全系數(shù) 用途 安全系數(shù) 用途 安全系數(shù) 一般工作環(huán)境 　 吊索（無彎邊） 6 ：7　 使用頻繁 綁扎吊索 8 ：10 手動(dòng)起重設(shè)備 載人升降機(jī) 14 根據(jù)要求可得出，應(yīng)選6*19-15.5-1550-I-甲-鍍-交-GB1102-85型鋼絲繩。 4、 鋼絲繩在選擇和使用過程中應(yīng)注意的問題 （1） 鋼絲繩高強(qiáng)度冷拉力成細(xì)絲抗拉強(qiáng)度從1400MPa到2000MPa，采用抗拉大

57、的鋼絲繩時(shí)可以減下繩徑，從而可以減下滑輪和卷筒的直徑。但過高的抗拉強(qiáng)度的鋼絲繩康疲勞性能差。因此除非起重量特大，不推薦抗拉強(qiáng)度大于1700MPa的鋼絲繩。 （2） 單股（單繞）鋼絲繩表面光滑度大，可作為固定的拉索。當(dāng)表面鋼絲采用Z型面的鋼絲繩時(shí)，繩表面相當(dāng)光滑，可以作為承載索運(yùn)行小車可以在其上運(yùn)行。 （3） 走起升滑輪組中鋼絲繩是多股的（6～8）股先由鋼絲捻成股，再由股捻成繩。若絲繞成股和股成繩的方向相同，稱為順繞繩這種繩壽命長但它有自行松散和扭動(dòng)的趨勢。當(dāng)絲繞成股和股繞成繩的繞向不同時(shí)稱為交繞繩，這種繩是起升滑輪組用繩。 （4） 當(dāng)選擇鋼絲直徑和捻制搭配時(shí)，鋼絲直徑在股中成線接觸狀態(tài)這

58、種鋼絲繩繩品質(zhì)優(yōu)良，有較高的使用壽命。 （5） 鋼絲繩在室外潮氣大或有酸性氣體的環(huán)境中使用時(shí)，應(yīng)采用鍍鋅鋼絲得鋼絲繩。與相同結(jié)構(gòu)及直徑不鍍鋅的鋼絲繩相比。強(qiáng)度要降低16%還有不銹鋼絲制成的不銹鋼鋼絲繩。 （6） 鋼絲繩的破壞形式是磨損或疲勞后斷絲，當(dāng)一個(gè)捻距內(nèi)斷絲超過規(guī)定數(shù)時(shí)應(yīng)更換，鋼絲繩橫界面中鋼絲大小及其配置方式對鋼絲繩壽命有一定的影響。目前應(yīng)用較多的有兩種形式；一種是股的外圈鋼絲繩直徑較粗，通常為6股，每股19絲，記為619s+IWR(金屬絲芯)這種繩適用于多在場合使用；另一種也是6股，每股19絲，但股中由不同直徑的鋼絲相間布置，記為619WFC或619W+ IWR。這兩種繩的性能如

59、下表，另外鋼絲繩直徑較大要求更柔軟時(shí)，每股的鋼絲可以多于19絲，如25、26、31、36、41、49等絲。同樣可做成纖維芯金屬絲芯兩種。 5 軸的設(shè)計(jì) 5.1蝸輪軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 5.1.1軸的材料的選擇 軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(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(jià)廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)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度，故采用碳鋼制造尤為廣泛。 材料選擇：45#鋼，采用熱處理（調(diào)質(zhì)）和表面未強(qiáng)化處理，

60、由機(jī)械手冊查得，45號鋼采用調(diào)質(zhì)處理硬度為217~255HB。 5.1.2軸的初步計(jì)算 （1） 初步確定輸入軸的受力計(jì)算： 已知：輸入軸上的輸入功率 ； 轉(zhuǎn)速； 轉(zhuǎn)矩； 前面已經(jīng)算出軸上蝸桿分度圓直徑: ； 求作用在蝸桿上的力 ； ； (2) 估算軸徑選取軸的型號 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，初步計(jì)算軸徑， 軸徑計(jì)算公式，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表11.5，可知道A0=103~126 mm，取 d>= 23.7mm 取軸頸d = 24mm 5.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）軸的

61、方案設(shè)計(jì) 圖5-1 蝸桿軸的設(shè)計(jì)草圖 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長度 1、為使1—2軸段滿足配合要求，需制出一軸肩。 2、初步選擇滾動(dòng)軸承 因所選用的為蝸輪，則軸承同時(shí)承受有徑向和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承32218，其尺寸為。 3、蝸輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。 4、軸承端蓋的總寬度20mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求 5、取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16mm，蝸輪與圓柱大齒輪之間的距離為c=20mm?？紤]到箱體的鑄造誤差，在確定滾動(dòng)軸位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離s，取s=80mm。 至此，已知初步確定了軸

62、的各段直徑和長度。 軸承處直徑：d1= 80mm 軸承處長度：L1=28 mm 齒輪處的直徑：d2= d6=100 mm（齒輪孔徑大于所通過的軸徑） 齒輪處長度：L2=70mm , (軸段長度應(yīng)略小于輪轂長度) d3= d5=120 mm L3=60mm d7=80㎜L7=53㎜ 蝸桿齒處：d4=156㎜L4=180㎜ 軸承與箱體內(nèi)壁距離 s =5 mm 蝸輪與箱體內(nèi)壁距離 a =10mm 3） 軸上零件的周向定位 軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。按手冊選用平鍵為，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為108mm，同時(shí)為了保證蝸輪與軸的配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。滾動(dòng)軸

63、承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。 4） 確定軸上圓角和倒角尺寸 取左右軸端倒角都為，各處倒圓均為R=5mm。 5）求軸上的載荷 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖，在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)根據(jù)手冊查取a值。對于32218型的滾動(dòng)軸承，由手冊查得a=34mm。又滾動(dòng)軸承正裝，則作為簡支梁的軸承跨距L=。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖5—2。 圖5—2 輸出軸的彎矩圖和扭矩圖 從軸的機(jī)構(gòu)圖以及扭矩圖中可以看出，C截面是軸的危險(xiǎn)截面。 6） 求軸上軸承的支座反力和，截面C上的、、 1、求軸承的支反力和 2、截面C上的、、 則：總

64、彎矩為： ； 7）扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度： 進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度，根據(jù)以上所算得的數(shù)據(jù)，并取=0.6，軸的計(jì)算應(yīng)力為： ＜ 前已選定軸的材料為45鋼，由表查得=60，故軸工作安全。 8） 危險(xiǎn)截面校核： 截面左側(cè)： 抗彎截面系數(shù)：； 抗扭截面系數(shù)：； 截面左側(cè)的彎矩M為：; 截面上的彎曲應(yīng)力：； 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：； 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得，，。 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按表查取。 因?yàn)?；，?jīng)插值后可查得： ； 又由手冊圖可得軸的材料的敏感系數(shù)為： ；； 有效集中系數(shù)： ； ；

65、 由查的尺寸系數(shù)； 由查的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：； 軸按磨削加工，由查的表面質(zhì)量系數(shù)； 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化，即則得綜合系數(shù)值為： ； ； 碳鋼的特性系數(shù)： ，取； ，??； 計(jì)算安全系數(shù)值： ； ； ＞S=1.5； 故可知其安全 6 鍵的選擇 鍵主要用于軸和軸上零件（如齒輪，帶輪）間的周向連接，以傳遞扭矩。在被連接的軸上和輪轂孔中制出鍵槽，先將鍵鑲嵌入軸上的鍵槽內(nèi)，再對準(zhǔn)輪轂孔中的鍵槽（該鍵槽是穿通的），將它們裝配在一起，便可達(dá)到連接目的。 6.1鍵聯(lián)接的功能、類型 通過

66、鍵將軸與軸上零件（齒輪，帶輪，凸輪等）結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)周向固定，并傳遞轉(zhuǎn)矩的連接稱為鍵聯(lián)接。鍵聯(lián)接屬于可拆聯(lián)接，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，裝拆方便及已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化等特點(diǎn)，故得到廣泛的應(yīng)用。 鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的周向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵聯(lián)接的類型有：平鍵聯(lián)接，半圓鍵聯(lián)接，楔鍵聯(lián)接，切向鍵聯(lián)接和花鍵聯(lián)接等。 平鍵聯(lián)接 鍵的兩側(cè)面是工作面,工作時(shí),靠鍵同鍵槽側(cè)面的擠壓來傳遞轉(zhuǎn)矩。鍵的上表面和輪轂的鍵槽底面間則留有間隙。平鍵聯(lián)接具有結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，對中性較好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。這種鍵連接不能承受軸向力，因而對軸上的零件不能起到軸向固定作用。 根據(jù)用途的不同，平健分為普通平鍵、薄型平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵四種。其中普通平鍵和薄型平鍵用于靜聯(lián)接，導(dǎo)向平鍵和滑鍵用于動(dòng)聯(lián)接。 普通平鍵按構(gòu)造分：有圓頭（A型），平頭（B型）及單圓頭（C型）三種。圓頭平鍵宜放在軸上用鍵槽銑刀銑出的鍵槽中，鍵在鍵槽中軸向固定良好。缺點(diǎn)是鍵的頭部側(cè)面與輪轂上的鍵槽并不接觸，因而鍵的圓頭部分不能充分利用，而且軸上鍵槽端部的應(yīng)力