工程車輛分動系統(tǒng)分動箱傳動畢業(yè)設(shè)計

1、洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）100米鉆機(jī)變速箱設(shè)計摘 要針對傳統(tǒng)鉆探行業(yè)施工過程中設(shè)備搬遷困難、鉆孔效率低以及無法傾斜鉆探等問題，研制、改進(jìn)新一代高效可傾式鉆探設(shè)備則顯得尤為必要。該礦用鉆機(jī)改型過程中所面對的若干問題進(jìn)行了較為詳細(xì)研究，并對關(guān)鍵件加工過程出現(xiàn)的工藝文體進(jìn)行分析和調(diào)整。通過調(diào)研了解到，對鉆孔深度100米左右的鉆機(jī)需求量比較大，而目前的100米鉆機(jī)，存在著勞動強(qiáng)度大、適應(yīng)性差等缺點。鑒于以上原因，鉆機(jī)應(yīng)具有以下特點：經(jīng)濟(jì)耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價廉；便于解體搬運；體積小，重量輕；操作簡單，維修方便；適用于42、50mm兩種鉆桿；適用于合金鉆頭或金剛石鉆頭鉆進(jìn)；鉆進(jìn)速度快，效率高；動力為電機(jī)或

2、柴油機(jī)。關(guān)鍵詞:100米 變速箱 鉆機(jī) ABSTRACTthe equipment moves the difficulty in view of the traditional drilling profession construction process in, the drill hole efficiency lowers as well as is unable to incline questions and so on drilling, the development, improves new one generation highly effective to be po

3、ssible to lean the type drilling equipment to appear especially essential. In this mineral product drilling machine modification process faces certain questions have conducted the comparatively dissect, and the craft literary style which appears to the key processing process carries on the analysis

4、and the adjustment. Understood through the investigation and study, quite is big to the drill hole depth 100 meter about drilling machine demands, but the present 100 meters drilling machines, have the labor intensity in a big way, the compatible inferior shortcoming. In view of the fact that above

5、reason, we decided develops 100 meters drilling machines. Decided after several plan discussions that, the drilling machine should have following characteristic: economy durable reliable, high quality at low price; is advantageous for the disintegration transporting; the volume is small, the weight

6、is light; the operation is simple, the service is convenient; is suitable for 42, 50mm two kind of drill rods; is suitable in the alloy drill bit or the carbon bit sneaks in; sneaks in the speed to be quick, the efficiency is high; the power is the electrical machinery or the diesel engine.Kewords:

7、drilling machines 100 meters gearbox3目錄前言1第1章 總體設(shè)計2第2章 動力機(jī)的確定42.1回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖石、土層所需功率 KW42.2 給進(jìn)油缸所需功率的計算52.2.1給進(jìn)油缸的基本參數(shù)52.2.2油缸工作壓力的計算52.2.3.油泵最大工作流量計算62.2.4.給進(jìn)油缸功率Ny62.2.5.根據(jù)上面的計算,62.3動力機(jī)功率的確定7第3章 機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計93.1 主要參數(shù)的選擇93.1.1 回轉(zhuǎn)器93.1.2 升降機(jī)93.1.3 變速箱93.2 機(jī)械傳動系統(tǒng)93.2.1.立軸的轉(zhuǎn)速:93.2.2. 絞車的纏繩速度10第4章 回轉(zhuǎn)器114.1 結(jié)構(gòu)

8、特點114.2 零部件的強(qiáng)度與壽命計算114.2.1 齒面按接觸疲勞強(qiáng)度計算124.2.2 彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力12第5章 變速箱的設(shè)計與計算145.1 變速箱的結(jié)構(gòu)特點145.2 零件的強(qiáng)度計算145.3 齒輪強(qiáng)度計算145.3.1 Z3、Z4齒輪副的強(qiáng)度校核155.3.2其他齒輪對的強(qiáng)度校核185.4 軸系零件與部件的強(qiáng)度與壽命的校核計算185.4.1 軸的驅(qū)動校核18第6章 絞車216.1 結(jié)構(gòu)特點216.2 主要參數(shù)的選擇216.2.1確定鋼絲繩直徑d216.2.2鋼絲繩的強(qiáng)度校核216.2.3卷筒參數(shù)226.2.4絞車參數(shù)226.3 絞車所需功率226.4 零部件的強(qiáng)度及壽命計算22

9、6.4.1 齒輪強(qiáng)度校核226.4.2 絞車軸強(qiáng)度校核246.4.3 危險截面的確定25第7章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計與計算297.1液壓卡盤的設(shè)計與計算297.1.1卡瓦對鉆桿的夾緊力N297.1.2碟型彈簧的軸向推力297.1.3卡盤松開時所需油壓的計算307.1.4 碟型彈簧總變形量的計算307.1.5卡瓦徑向伸縮量計算317.1.6 剛體強(qiáng)度的計算317.2 給進(jìn)油缸的設(shè)計317.2.1 油缸直徑的計算32結(jié)論33謝 辭34參考文獻(xiàn)35前言國內(nèi)外的科技現(xiàn)狀國內(nèi)：“六五”“九五”期間，我國地質(zhì)調(diào)查工作中探礦工藝與設(shè)備獲得長足發(fā)展，在引進(jìn)、消化、吸收的基礎(chǔ)上，研究開發(fā)了一大批新技術(shù)、新裝備，如：以

10、繩索取心為主體的金剛石鉆探技術(shù)；液動沖擊回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)；受控定向鉆探技術(shù)（含對接井施工技術(shù)）；多工藝空氣鉆探技術(shù)（中心反循環(huán)連續(xù)取樣及空氣潛孔錘鉆探技術(shù)）；水力反循環(huán)連續(xù)取心鉆探技術(shù)；人造金剛石超硬復(fù)合材料及其鉆頭；低固相泥漿等鉆井液應(yīng)用及護(hù)壁堵漏技術(shù)；XY系列、CD系列、全液壓等新型巖心鉆機(jī)及配套裝備；水文水井鉆探設(shè)備；短淺坑道機(jī)械化作業(yè)線等等。在這一領(lǐng)域，我省煤田地質(zhì)局在煤田地質(zhì)鉆探方面，成功地采用了受控定向鉆探技術(shù)，并完善了SMQ-1型取芯器，發(fā)展成3SMQ-2型取芯器；此外，還研制改進(jìn)了煤層氣儲存監(jiān)測罐。地礦、煤田系統(tǒng)多工藝空氣鉆探技術(shù)的采用更加完善和成熟。 國外：傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工程技術(shù)

11、與裝備已十分成熟。立軸式液壓鉆機(jī)仍然是主要機(jī)型，全液壓動力頭鉆機(jī)獲得廣泛應(yīng)用，美國金剛石巖心鉆機(jī)制造商協(xié)會制定的DCDMA標(biāo)準(zhǔn)仍然占據(jù)鉆探管材和鉆具市場的主流，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）的TC82（礦業(yè)技術(shù)委員會）/SC6（金剛石鉆探設(shè)備分技術(shù)委員會）也制定了一些標(biāo)準(zhǔn)，可能成為今后的發(fā)展方向。 通過調(diào)研了解到，對鉆孔深度100米左右的鉆機(jī)需求量比較大，而目前的100米鉆機(jī)，存在著勞動強(qiáng)度大、適應(yīng)性差等缺點。鑒于以上原因，鉆機(jī)應(yīng)具有以下特點：1. 經(jīng)濟(jì)耐用可靠、質(zhì)優(yōu)價廉；2. 便于解體搬運；3. 體積小，重量輕；4. 操作簡單，維修方便；5. 適用于42、50mm兩種鉆桿；6. 適用于合金鉆頭或金

12、剛石鉆頭鉆進(jìn)；鉆進(jìn)速度快，效率高。第1章 總體設(shè)計經(jīng)過調(diào)研和幾次方案論證，考慮到現(xiàn)場特點，從實用角度出發(fā)，確定方案如下：（1）考慮到井下、井上和野外作業(yè)，動力可選電機(jī)或柴油機(jī)。（2）考慮到有軟巖石、硬巖石的鉆進(jìn)，除了正常的鉆進(jìn)速度外，增加高速340r/min。（3）鉆機(jī)除配機(jī)動絞車外，增加了液壓卡盤減輕勞動強(qiáng)度，節(jié)約時間，提高有效鉆進(jìn)速度。（4）考慮到高轉(zhuǎn)速時，絞車速度不能太快，所以增加了互鎖裝置，安全可靠。（5）由于本機(jī)動力較大，動力由V型帶傳動到變速箱的傳動軸上易使傳動軸彎曲，所以增加了卸荷裝置。(6)采用二級回歸式變速箱，減少變速箱體積，根據(jù)不同的地質(zhì)條件，選用不同的鉆進(jìn)速度。(7)設(shè)置

13、壓帶輪，皮帶調(diào)整安全可靠。(8)在滿足上述要求的同時，盡量結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適于整體或解體搬運。盡量做到標(biāo)準(zhǔn)化, 通用化，系列化。表1-1 鉆機(jī)技術(shù)特性鉆進(jìn)深度100m鉆孔直徑開孔直徑89mm終孔直徑60mm鉆孔傾斜角度0360°立軸轉(zhuǎn)速110、190、340r/min立軸行程400mm最大液壓給進(jìn)力4Mpa卡盤最大工作力6Mpa立軸內(nèi)孔直徑52mm油缸最大起拔力28.5KN油缸最大給進(jìn)力20KN絞車提升速度0.25、0.57、0.65m/s絞車轉(zhuǎn)速28、50、78r/min絞車提升負(fù)荷0.75m/s3.35KN0.44m/s6.00KN0.22m/s12KN卷筒直徑140mm寬度

14、100m鋼絲繩直徑8.8mm容繩長度32.8m電動機(jī)型號YB160M-4電壓380/660V功率5.5KW轉(zhuǎn)速1440r/min柴油機(jī)型號S1100功率5.5KW轉(zhuǎn)速1550r/min外形尺寸（L*h*b）1370*685*1200mm重量（不含柴油機(jī)）750Kg 第2章 動力機(jī)的確定2.1 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖石、土層所需功率 KW本機(jī)組的驅(qū)動裝置采用交流感應(yīng)電動機(jī)，因為這種動力機(jī)重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、使用維護(hù)方便易實現(xiàn)防爆。為了便于搬運和機(jī)場的布置，鉆機(jī)和水泵各用一臺電機(jī)單獨驅(qū)動，而回轉(zhuǎn)器與油泵共用一臺電機(jī)聯(lián)合驅(qū)動。輸出功率為N。N。1.2Nj式中：Nj鉆機(jī)所需功率 KW Nj（NhNy）/式中:

15、 Nh回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)所需功率 KW 效率 =0.85 Ny油泵所需功率 KW Nh=N1+N2+N3式中: N1井底破碎巖石、土層所需功率 KW N2鉆頭與孔底摩擦所需功率 KW N3回轉(zhuǎn)鉆桿所需功率 KWNh=N1+N2+N3 1. N1= 式中: m鉆頭切削刃數(shù) 取m=6 n立軸轉(zhuǎn)速 r/min h鉆進(jìn)速度 h=1.5cm/min. 巖石抗壓強(qiáng)度,其值見表3-1A 井底環(huán)狀面積，取鉆頭直徑D=7.3cm,內(nèi)孔直徑 d=5.8cm,A=(D2d2)/4=(7.325.82)/4=15.43cm2 N2=×f×e×n(R+r)/1944800 式中: 孔底壓力或巖石抗壓

16、強(qiáng)度. f鉆具與巖石直接的摩擦系數(shù) f=0.3 e側(cè)摩擦系數(shù) e=1.1 n立軸轉(zhuǎn)速 R鉆頭外圓半徑 R=3.65cm r鉆頭內(nèi)孔半徑 r=2.91cm 將立軸不同轉(zhuǎn)速和不同空底壓力代入式3-2中,所得相應(yīng)數(shù)值見表2-2 N3=7.8×1011×L×d×n1。7 (當(dāng)n<200r/min時) N3=0.92×1011×d2×r×L×n1。33 (當(dāng) n>200r/min 時)式中：L孔深，硬質(zhì)合金鉆進(jìn)時，取L150000mm 金剛石鉆進(jìn)時，取L75000mm d鉆桿直徑，取d=42mm計算 n

17、立軸轉(zhuǎn)速， r沖洗液比重 r=1.15 將上述參數(shù)及立軸不同轉(zhuǎn)速代入上式，所得值列表32中。2.2 給進(jìn)油缸所需功率的計算2.2.1 給進(jìn)油缸的基本參數(shù) 1）給進(jìn)油缸的數(shù)量 n2 2）油缸直徑 D55mm 3）活塞桿直徑 d30mm 4）活塞桿有效行程 L400mm 5）油缸面積 A123.76cm2 6）活塞桿面積 A27cm2 7）有效面積 AA1A216.76cm22.2.2 油缸工作壓力的計算 鉆機(jī)大水平孔時，油缸的最大推力為： WCFm式中：W油缸最大推力 C孔底最大壓力 C10000N Fm鉆桿與孔壁間的摩擦力 Fmq×L×f式中：q鉆桿單位長度重量 q45.6

18、N/m L鉆桿長度 L1050m f摩擦系數(shù) f0.35 Fm45.6×1050×0.35=1675.8N W=10000+1675.8=11675.8N 油泵的工作壓力PP=W/A=11675.8/16.76=696.6N/cm2 2.2.3 油泵最大工作流量計算 油缸回程時的最大容油量: V1=A1×L=23.76×40=950.4mL=0.9504L 油缸送進(jìn)時的最大容油量: V2=A×L=16.76×40=0.6704L當(dāng)選用立軸的鉆進(jìn)速度V=0.06m/min=0.6dm/min時,立軸送進(jìn)時每分鐘所需的油量為: Q=2AV

19、=2×0.1676×0.6=0.2 令活塞回程時間為0.3min,則回程所需油量為: Q1=0,9504×2/0.3=6.3362.2.4 給進(jìn)油缸功率Ny Ny=PQ/60×102=696.6×0.2/60×102=0.0232.2.5 根據(jù)上面的計算,選用YBC10/80型齒輪油泵(排油量10L/min,壓力800N/cm2 )油泵滿負(fù)荷時所需功率是:Ny=PQ/60×102×1×2式中:P額定壓力 P=800N/cm2 Q額定流量 Q=10L/min 1機(jī)械效率 1=0.9 2容積效率 2=0.71

20、 Ny=800×10/60×102×0.9×0.71=2.04KW2.3 動力機(jī)功率的確定 通過上述的計算說明，立軸鉆進(jìn)時給進(jìn)所需功率很小，而且油泵滿負(fù)荷工作時一般是立軸停止轉(zhuǎn)動狀態(tài)，液壓卡盤松開時，必須停止鉆進(jìn)。所以參考表32本機(jī)選用5.5KW電機(jī)或柴油機(jī)，基本能滿足表32中粗線以上各種工作狀態(tài)。表21 巖石的抗壓強(qiáng)度巖 石 名 稱抗 壓 強(qiáng) 度 （N/cm2 ）粘土、頁巖、片狀砂巖4000石灰?guī)r、砂巖8000大理石、石灰?guī)r10000堅硬的石灰?guī)r、頁巖12000黃鐵況、磁鐵礦14000煤2000表2-2 回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)及破碎巖石、土層所需功率r/minN (

21、kw)N/cm2110190340N120000.06930.07940.091840000.13860.15890.183780000.27710.31770.3675100000.34640.39710.4593120000.41570.47650.5512N220000.24430.42300.756940000.48980.84601.513880000.97951.69193.0277100001.22442.114937846120001.46932.53794.5346N3r/minN/cm21.01602.57282.2804Nh20001.32963.07523.129240

22、001.64443.57693.977980002.27264.58245.6756100002.58685.08486.5243120002.90105.58797.3662Nyr/minN/cm20.0230.0230.023Nj=Nh/3.41293.61793.6814N0=1.2Nj4.09204.34154.4177第3章 機(jī)械傳動系統(tǒng)設(shè)計3.1 主要參數(shù)的選擇3.1.1 回轉(zhuǎn)器立軸的轉(zhuǎn)速，主要取決于地質(zhì)條件、鉆頭直徑及鉆進(jìn)方式，當(dāng)使用直徑為75mm鉆頭時，采用硬質(zhì)合金和鉆粒，根據(jù)國內(nèi)外的經(jīng)驗，立軸轉(zhuǎn)速取n90400r/min比較適宜；采用金剛石鉆頭鉆進(jìn)時，立軸轉(zhuǎn)速取n400100

23、0r/min比較適宜。本機(jī)選用110340r/min，即適合合金鉆頭鉆進(jìn)，由適合金剛石鉆頭鉆進(jìn)。3.1.2 升降機(jī)為了減輕鉆機(jī)重量，不使動力機(jī)過大，絞車的纏繩速度不宜過高，基本上采用低速，本機(jī)升降機(jī)速度為0.220.66m/s。3.1.3 變速箱參考國內(nèi)外現(xiàn)有小型鉆機(jī)的轉(zhuǎn)速系列，本機(jī)采用了不規(guī)則排列的中間轉(zhuǎn)速系列。（1） 立軸有三種轉(zhuǎn)速，110、190、340r/min轉(zhuǎn)速適合合金鉆頭鉆進(jìn)。（2） 卷筒纏繩速度為三種: 表31 卷筒纏繩速度檔檔檔立軸轉(zhuǎn)速 r/min110190340纏繩速度 m/s0.220.370.663.2 機(jī)械設(shè)計系統(tǒng)3.2.1 立軸的轉(zhuǎn)速:n=n×D1/D2

24、×Z1/Z2×Z3/Z4×Z10/Z11式中: n立軸的第一檔轉(zhuǎn)速 r/min n電機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min D1主動皮帶輪直徑 D1=125mm D2大皮帶輪直徑 D2=285mm Z1Z11傳動鏈中各齒輪的齒數(shù),Z1=31,Z2=54,Z3=31,Z4=54Z10=21,Z11=39 n=1440×125/285×31/54×31/54×21/39=112.1110r/min n=n×D1/D2×Z1/Z2×Z5/Z6×Z10/Z11式中:Z5=42,Z6=43 n=1440

25、×125/285×31/54×42/43×21/39=190.69190r/min n=n×D1/D2×Z1/Z4內(nèi)×Z10/Z11式中: Z4內(nèi)=31 n=1460×160/365×31/31×21/39=340.08340r/min考慮到皮帶傳動、齒輪傳動、軸承等的效率，所以各檔轉(zhuǎn)速確定為110、190、340r/min。3.2.2 絞車的纏繩速度V1=D(n×D1/D2×Z1/Z2×Z3/Z4×Z9/Z12/Z13/Z14)/60000 m/s式中:

26、D=D0+d=140+8.8=148.8mm式中:D0=140mm為卷筒直徑,d=8.8mm為鋼絲繩直徑。V1=×148.8(1460×160/365×25/31×18/38×33/83×18/18×18/54)/60000 =0.22m/s V2=0.44m/s V3=0.75m/s (計算從略)考慮到皮帶、軸承、齒輪等的效率，確定絞車提升速度分別為：U1=0.22m/s U2=0.44m/s U3=0.75m/s13第4章 回轉(zhuǎn)器4.1 結(jié)構(gòu)特點 回轉(zhuǎn)器的結(jié)構(gòu)如圖51所示，是由本體、立軸、立軸導(dǎo)管、弧齒錐齒輪等組成。立軸

27、上端裝有常閉式液壓卡盤。其特點是：1、回轉(zhuǎn)器尺寸小、緊湊。2、回轉(zhuǎn)器適用于各種角度的孔的鉆進(jìn)。3、離開孔口采用開箱式，簡單可靠，減輕鉆機(jī)重量。4、立軸行程比過去小型鉆機(jī)大，為500mm，縮短鉆進(jìn)輔助時間。4.2 零部件的強(qiáng)度與壽命計算弧齒錐齒輪副的強(qiáng)度校核:齒面硬度Z10為HRC52、Z11為HRC57，錐距R77.515m,節(jié)錐角10=28018 22”,11=6104128”表4-1 Z10、Z11主要參數(shù)齒號齒數(shù)模數(shù)變位系數(shù)齒寬材料齒頂系數(shù)壓力角螺旋角旋向精度Z10213.502220CrMnTi0.8520°35°右8DCZ11393.502220CrMnTi0.8

28、520°35°左8DC表42 齒輪在各種轉(zhuǎn)速下傳遞的功率、轉(zhuǎn)矩功率 KW轉(zhuǎn)速 r/min轉(zhuǎn)矩 n·m5.17632805.072082335.07 354 1374.2.1 齒面按接觸疲勞強(qiáng)度計算 （1）接觸應(yīng)力· ZE彈性系數(shù) ZE189.8 N/mm2 Ft1=Ftmax小輪運轉(zhuǎn)中最小切向力 Ftmax=2758N KA使用系數(shù) KA=1.25 Kv動載系數(shù) KV1=KV2=1 KH齒間載荷分布系數(shù) KH=1.2 Zx尺寸系數(shù) Zx=1.0 ZR表面狀況系數(shù) ZR=1 b有效齒寬 b=22mm d1小輪大端分圓直徑 d1=94.5mm I幾何系數(shù) I

29、=0.1 將以上各值代入上式,得H=1197N/mm2 (2)接觸疲勞極限應(yīng)力 HIin=HIin·ZN·ZW/ZQ N/mm2 HIin接觸疲勞極限應(yīng)力 HIin1352 Zwgz工作硬化系數(shù) Zw1 ZN壽命系數(shù) ZN1 ZQ溫度系數(shù) ZQ=1 HIin=1352×1×1=1352 (3)安全系數(shù):SH=HIin/H=1352/1197=1.12>SHIin=1 所以安全。4.2.2 彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力（1） 計算齒根彎曲應(yīng)力 FFt·KA·KU·KF·YX/b·ms·J N/mm2

30、 Ft作用于大端分度圓上的切向力 Ft=2758N KA使用系數(shù) KA =1.25 Kv動載系數(shù) Kv=1 KF載荷分布系數(shù) KF1.15 Yx尺寸系數(shù) Yx1 ms大端端面模數(shù) ms=4.5 J幾何系數(shù) J0.18 F141N/mm2（2） 齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力 FIimFIim·YN/YQ N/mm2 YQ溫度系數(shù) YQ1 YN壽命系數(shù) YN1 FIim齒根彎曲疲勞極限應(yīng)力 FIim206.82N/mm2（3） 安全系數(shù) SFFIim/F206.82/141=1.46>SFmin=1所以安全。第5章 變速箱的設(shè)計與計算5.1 變速箱的結(jié)構(gòu)特點變速箱的結(jié)構(gòu)如圖61所示，它是由

31、變速部分、分動部分及操縱部分和殼體等組成。也是變速部分和分動部分合為一體的傳動箱。其特點是：1、采用了回歸式的傳動形式，箱體呈扁平狀，有利于降低鉆機(jī)的高度，齒輪Z4即是移動齒輪由是結(jié)合子，因此結(jié)構(gòu)緊湊。2、變速、分動相結(jié)合，減少了零件數(shù)目，有效利用變速箱內(nèi)的空間。3、操縱結(jié)構(gòu)采用了齒輪齒條撥叉機(jī)構(gòu)，操縱靈活可靠，每個移動齒輪單獨控制，并有互鎖裝置，這種互鎖裝置安全可靠，結(jié)構(gòu)簡單。4、增加了卸荷裝置，減少了軸齒輪的受力狀況。5.2 零件的強(qiáng)度計算 1、在校核零件的強(qiáng)度時，假設(shè)電機(jī)的功率全部輸入變速箱，然后再輸入絞車和回轉(zhuǎn)器。2、變速箱在不更換齒輪的情況下，可連續(xù)工作10000小時，純機(jī)動時間每班

32、16小時，可連續(xù)工作20個月。每個速度的工作時間分配情況如下：第一速（110r/min） 為40即4000小時；第二速（190r/min） 為40即4000小時；第三速（340r/min） 為20即2000小時； 3、本機(jī)零部件的強(qiáng)度和壽命計算方法和數(shù)據(jù)是按機(jī)械設(shè)計手冊（冶金工業(yè)出版社）計算的。5.3 齒輪強(qiáng)度計算表51變速箱內(nèi)各齒輪主要參數(shù)及材料齒數(shù)模數(shù)齒寬變位系數(shù)Xn材料硬度RC應(yīng)力角備注Z131 2351.040Cr40-45200Z2542220.140Cr40-45200Z3312261.040Cr40-45200Z4542260.140Cr40-50200Z5422240.140C

33、r40-45200Z6432241.040Cr40-45200Z735325040Cr40-45200Z826326040Cr45-50200Z933422040Cr45-50200Z121732604540-45200Z13183350.1520CrMnTi57-62200Z14183200.120CrMnTi57-62200Z15543280.3540Cr2005.3.1 Z3、Z4齒輪副的強(qiáng)度校核式中被校核齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力實驗齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力，由圖F813查得：（Mpa） 彎曲壽命系數(shù)，因兩齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：=*0.4*60*365=0.87*次=*0.4*60*210=

34、0.5*次由圖F814知=1尺寸系數(shù)=1（圖F815）有效應(yīng)力集中系數(shù)，有圖F816查知=1.03，=0.97所以 =*/=400*1*1/1.03=370（Mpa） =*/=400*1*1/0.97=412（Mpa）圖F86查得齒形系數(shù)=1.94，=2.26 則有/=370/1.94=191>/=412/2.26=182因此齒輪彎曲強(qiáng)度弱。（A） 計算彎曲工作應(yīng)力=/bm() （Mpa）式中 計算圓周力，而=其中 工作圓周力=2000/=2000*132.5/62=4273（N）工作狀況系數(shù)，由表F87查知=1.25 動載系數(shù)，因為V/100=1.18*31/100=0.37，由F84

35、知=1載荷分配系數(shù)，=1/，當(dāng)=1.6時，=0.7，所以=1/0.7=1.43載荷分布系數(shù)，因=b/=26/62=0.45,故由表F85查知=1.05則 =4273*1*1*1.43*1.05=6417.5（N） 載荷作用位置數(shù) =0.7 螺旋角系數(shù) =1 b 齒寬 b=26 (毫米) m模數(shù) m=2 (毫米) =/bm()=6417.5/26*2(2.26*0.7*1=195（Mpa） (d)計算齒輪的彎曲疲勞安全系數(shù) =/=412/195=2.11可靠=*式中 實驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力，由F817查知 =1100（Mpa）壽命系數(shù)，由圖F818查知=1.19， =1.22硬化系數(shù)， 取=

36、1所以 =1100*1.19*1.03=1348（Mpa）=1100*1.22*1.03=1424 （Mpa） =（Mpa）式中 材料系數(shù)，由F89查知=189.8節(jié)點系數(shù)，=2.27 由圖F810重合度系數(shù) =0.9由圖F89U齒數(shù)比 U=54/31=1.74則 =189.8*2.27*0.9=889（Mpa）=/=1384/889=1.516 安全可靠取最大短期尖峰載荷是額定工作載荷的1.5倍短期過載彎曲極限應(yīng)力，根據(jù)表F812知 =18*=18*45=810（Mpa）最大的彎曲工作應(yīng)力為 =*1.5/=195*1.5/1.25=234（Mpa）短期過載彎曲強(qiáng)度安全系數(shù) =/=810/23

37、4=3.5（安全）短期過載接觸極限應(yīng)力，根據(jù)表F812知 =41，3*45=1859 （Mpa）而最大接觸應(yīng)力為=889*=974（Mpa）短期過載接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)為=1.9（安全）5.3.2 其他齒輪對的強(qiáng)度校核 按上面的方法和步驟，對變速箱中的其他齒輪對可進(jìn)行類似的計算，略。5.4 軸系零件與部件的強(qiáng)度與壽命的校核計算在變速箱中共有三根軸，其中軸負(fù)荷最大，而且相對尺寸直徑小、長度長。下面僅以該軸的強(qiáng)度壽命進(jìn)行驗算。軸共有七種工作狀態(tài)，向回轉(zhuǎn)器傳遞四種狀態(tài)的動力，驅(qū)動絞車三種狀態(tài)。相比而言回轉(zhuǎn)器的130r/min的轉(zhuǎn)速時該軸扭矩最大，受力最大。5.4.1 軸的驅(qū)動校核已知下列條件：材料40

38、Cr，調(diào)質(zhì)T220-250，各齒輪分度圓直徑為：d4108、d684、d8105.表5-2 該軸的轉(zhuǎn)速及傳遞扭矩轉(zhuǎn)速（r/min）扭矩（N·m）備 注檔2102217檔3561184III檔6367928（A） 在各種轉(zhuǎn)速下齒輪受力支反力計算結(jié)果列表63中（B） 軸的疲勞強(qiáng)度校核：從表52中得知，校核軸的強(qiáng)度時，應(yīng)取低轉(zhuǎn)速的受力狀態(tài)。 RCY RBY Ft6 Ft4 RAY C B Ft6 FR4 ARCX RBX RAX 125 94.5 115 60.5 270 395 圖5-3 齒輪受力圖表5-3 在各種轉(zhuǎn)速下齒輪的受力檔檔檔檔Ft45362Fr41952Ft642594Fr6

39、944Ft131132450Fr11133892Ft82450Fr8292RAX194174RBX8831092RCX60375RAY3680724RBY7201502RCY4921027RR3684745RB11391506RC7781030現(xiàn)計算，截面的安全系數(shù)。截面-的彎矩：水平彎矩：Mxz=Fr4×100×10-3+RBX×170×10-3199N·m垂直彎矩-：MYZ=Ft4×100×10-3+RBY×9×10-3542N·m合成彎矩：M Mxz2 + MYZ2 575N·m

40、截面-的彎矩： 水平彎矩：MxzRAX×605×10-3+194×60.5×10-3=11N·m 垂直彎矩：MYZRAY×60.5×10-3=223.6N·m合成彎矩：量截面扭矩T356.6N·m下面是按當(dāng)量彎矩計算-、-兩截面的安全系數(shù)。 表54 軸截面的主要數(shù)據(jù)名 稱-截面-截面說 明扭 矩T（N·m）356356彎 矩M（N·m）575223當(dāng)量力矩Ml652380軸 經(jīng)d（mm）36、4236、42工作應(yīng)力m(Mpa)13176.92w=4.94×10-6疲勞極限-1

41、(Mpa)350350尺寸系數(shù)0.770.77表面質(zhì)量0.850.85有效應(yīng)力集中系數(shù)K1.571.57安全系數(shù)S2.293.91許用安全系數(shù)2.292.29安 全 通過上述驗算軸通過,其它軸系從略。第6章 絞車6.1 結(jié)構(gòu)特點 本鉆機(jī)考慮到井上、井下鉆探作業(yè)，故設(shè)置了絞車，如圖71。在井下矮巷道內(nèi)鉆孔時，絞車難以發(fā)揮作用，這時可將絞車拆除。設(shè)置絞車也給機(jī)器在井下短距離搬運提供自牽的方便。在結(jié)構(gòu)上選擇常用的固定輪系的NGW型行星式傳動絞車，其特點是：1、結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，傳動裝置兼起離合作用，并有過載保護(hù)作用。2、在一定范圍內(nèi)，可實現(xiàn)無級調(diào)速和微動升降。3、傳動功率大，效率高。4、傳動平穩(wěn)，操縱

42、靈活。6.2 主要參數(shù)的選擇6.2.1 確定鋼絲繩直徑d根據(jù)GB110274標(biāo)準(zhǔn)，選定鋼絲繩直徑如下：外 徑：d=8.8mm總斷面積：A=27.88mm2總破斷力：S=47300N抗拉強(qiáng)度：=1700Mpa繩 型：繩6×37（纖維芯）6.2.2 鋼絲繩的強(qiáng)度校核絞車最大提升負(fù)荷：Q=12000N最小安全系數(shù)：S=45在正常情況下，最大起重時的安全系數(shù)為：S=S/Q=47300/12000=3.49S在急剎車時，取Q2.5Q，則安全系數(shù)SS/Q1.66.2.3 卷筒參數(shù)卷筒內(nèi)徑：D140mm卷筒外徑：D230mm卷筒有效長度：L0100mm容繩長度：Ln·D式中：n鋼絲繩圈數(shù)

43、 n11 D每層纏繩長度之和，共五層， D5（D+d）+20d32m。6.2.4 絞車參數(shù)提升速度 卷筒轉(zhuǎn)速 提升力V1=0.22m/s n1=28r/min 12000NV2=0.44m/s n2=50r/min 6000NV3=0.75m/s n3=78r/min 3350N6.3 絞車所需功率1. 卷筒所受扭矩：MT0.5(D+d)Q=0.5(0.14+0.0088)12000 =893N·m 2.絞車軸所受扭矩: MZ=MT/2=298N·m 3.絞車軸所需功率: P=MZ·n1·I/9550=2.6KW6.4 零部件的強(qiáng)度及壽命計算6.4.1

44、齒輪強(qiáng)度校核對NGW型行星齒輪傳動，只校核外嚙合。即Z13與Z14。Z1318、 m3、 X13=0.15、 材料為20CrMnTi、 HRC=5762Z1418、 m3、 X14=0.15、 材料為20CrMnTi、 HRC=5762HIim=1500N/mm2 FIim=450 N/mm2傳遞扭矩：Mz298N·m轉(zhuǎn) 速：nz=n1·i84r/min按接觸強(qiáng)度校核：1. 分度圓圓周力 Ft=1000MZ/CS·R1=5518.5N2. 工況系數(shù) KA=1.253. 動載系數(shù) KV=14. 齒間載荷分配系數(shù) KH=1.055. 齒向載荷分配系數(shù) KH=16. 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ZH=2.357. 彈性系數(shù) ZE=189.8 N/mm28. 重合度系數(shù) Z=0.979. 螺旋角系數(shù) Z=110. 計算接觸應(yīng)力 11.壽命系數(shù) ZN1=1.02 ZN2=1.1112.最小安全系數(shù) SHmin=1 SFmin1.4