雙滾筒絞車運(yùn)輸畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、摘要本畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題來(lái)源于“某煤礦應(yīng)用項(xiàng)目”，主要任務(wù)是設(shè)計(jì)適用于雙筒調(diào)度絞車的強(qiáng)制自動(dòng)排繩裝置。本文圍繞雙滾筒絞車運(yùn)輸所反映出的排繩不好，容易造成斜巷斷繩跑車事故的問題，設(shè)計(jì)適用于平巷和坡度為0-25°斜巷絞車的自動(dòng)排繩裝置，用以有效地控制和預(yù)防斷繩、跑車事故的發(fā)生，徹底改善礦井運(yùn)輸安全狀況，消除斜巷運(yùn)輸安全隱患，在參考其他設(shè)備應(yīng)用排繩機(jī)的基礎(chǔ)上，對(duì)適用于礦用雙筒調(diào)度絞車的排繩機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對(duì)一些關(guān)鍵部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。重點(diǎn)是排繩機(jī)構(gòu)的換向、怎么達(dá)到強(qiáng)制排繩的目的以及動(dòng)力的來(lái)源。本設(shè)計(jì)在雙筒調(diào)度絞車現(xiàn)有配置和在不對(duì)調(diào)度絞車進(jìn)行大的改造的基礎(chǔ)上利用絞車上電動(dòng)機(jī)的功率和輸出轉(zhuǎn)速進(jìn)行了

2、設(shè)計(jì)計(jì)算，我們使?jié)L筒在旋轉(zhuǎn)一周的情況下讓絲杠旋轉(zhuǎn)一個(gè)繩距即20毫米。為了達(dá)到這個(gè)目的加入了減速機(jī)構(gòu)建立了傳動(dòng)關(guān)系，為了對(duì)絞車不進(jìn)行大的改造和免去把絞車提到井上進(jìn)行安裝，讓排繩機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來(lái)源于滾筒上的動(dòng)力，利用鏈輪來(lái)傳遞，考慮到應(yīng)用于雙滾筒，且滾筒的出繩分別位于滾筒的上行和下行，故在設(shè)計(jì)時(shí)采用了雙排繩機(jī)構(gòu)。后一排繩機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源于前一排繩機(jī)構(gòu)的絲杠。為解決排繩機(jī)構(gòu)與滾筒的對(duì)正問題，在傳動(dòng)之間分別加一動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置。其傳遞過程為，源于滾筒的動(dòng)力通過鏈輪經(jīng)中間轉(zhuǎn)換裝置傳遞到減速機(jī)構(gòu)使絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠通過變速機(jī)構(gòu)將速度還原再通過鏈輪經(jīng)中間轉(zhuǎn)換裝置傳遞給后一排繩機(jī)構(gòu)的減速機(jī)構(gòu)并使其絲杠旋轉(zhuǎn)。本設(shè)計(jì)中采用了雙向

3、絲杠，使排繩裝置能夠借助自身的動(dòng)力來(lái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。關(guān)鍵詞：排繩裝置 ；中間動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置； 減速機(jī)構(gòu)； 雙向絲杠。ABSTRCTThe design of the subject from “Some coal application project of ZhangQiu”, Main task is suitable for the design of automatic tube dispatch hoist compulsory rope device.Based on double drum drawwork transport reflects the rope is bad, e

4、asy to cause the inclined lane wirerope break car accidents, design for lane and slope for 0-25 ° inclined lane rope hoist automatic device, to effectively control and prevention, car accidents, thoroughly improve transportation safety in mines, eliminate inclined lane transportation security h

5、idden danger, in reference to other application rope machine, on the basis of mine is applicable to the double barrel rope hoist scheduling mechanism design, some key parts design calculation. The rope is how the organization, the purpose and forced the rope dynamic source.This design in the double

6、barrel scheduling winch in existing configuration and not big reconstruction of hoist scheduling based on the power of the motor hoist speed and output calculation in design, we make a week in rotating drum under the condition of ball screw rotation to a rope distance is 20 mm. In order to achieve t

7、his purpose joined deceleration institutions established transmission relations, not big to hoist the winch and free installation, make mention inoue rope institutions of power comes from the drum, using the sprocket, considering double roller, and applied in the rope of roller drum of ascending and

8、 descending, so when the design by the rope. After a rope institutions from power before a rope institution ball screw. To solve the rope and the positive question, drum in transmission between a power conversion device respectively. The transfer process, from the motivation for the cylinder by spro

9、cket to slow conversion device among institutions make ball screw rotation, ball screw speed will speed reduction through the middle conversion device by sprocket after a rope to the organization and its slow lead screw rotation.This design uses Two-way ball screw, make the rope to the aid of its ow

10、n power device to realize the reciprocating motion.Keywords: the rope; Middle power conversion; Slow institution;Two-way ball screw.目錄摘要IABSTRCTII1.緒論11.1 雙滾筒絞車運(yùn)輸存在的問題11.2 設(shè)計(jì)原則、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)21.3 國(guó)內(nèi)外排繩機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀概述21.4 本課題研究的目的及意義42. 排繩裝置的設(shè)計(jì)原理及使用絞車（雙滾筒）概況52.1 雙滾筒調(diào)度絞車的概況52.1.1 概述52.1.2 工作原理52.1.3 經(jīng)濟(jì)效益62.1.4 技術(shù)

11、規(guī)格62.2 排繩裝置設(shè)計(jì)原理73.排繩裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83.1 絲杠的設(shè)計(jì)83.1.1 螺紋牙形的選擇93.1.2 材料的選用原則93.1.3 絲杠耐磨性計(jì)算93.1.4 強(qiáng)度驗(yàn)算113.1.5 絲杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)143.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)143.2.1. 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)143.2.2 鏈傳動(dòng)的類型153.2.3 鏈傳動(dòng)的受力分析163.2.4 滾子鏈的主要失效形式183.2.5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算193.2.6 滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)223.3 減速器齒輪的設(shè)計(jì)243.3.1 概述243.3.2 齒輪傳動(dòng)的失效形式243.3.3 直齒圓柱齒輪的受力分析253.3.4 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算273.4 軸的設(shè)

12、計(jì)333.4.1 概述333.4.2作用在齒輪上的力343.4.3 初步確定軸的最小直徑343.4.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)353.4.5 求軸上載荷373.4.6 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度403.5 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)403.5.1 概述403.5.2 滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀403.5.3導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算413.6 滾動(dòng)軸承433.6.1 概述433.6.2滾動(dòng)軸承的類型及其代號(hào)443.6.3 滾動(dòng)軸承的材質(zhì)453.6.4滾動(dòng)軸承的失效形式463.6.5 滾動(dòng)軸承的選擇463.6.6 滾動(dòng)軸承的校核計(jì)算483.7 螺紋連接493.7.1 螺紋連接的特點(diǎn)493.7.2 螺紋連接的類型493.8 鍵連接513.8.

13、1 鍵連接的種類及工作原理513.8.2 鍵的選擇523.9 軸承端蓋533.10箱體543.10.1 概述543.10.2 箱體壁厚的選擇553.10.3 加強(qiáng)肋選擇553.10.4 孔和凸臺(tái)的設(shè)計(jì)563.10.5 箱體的熱處理564 總 結(jié)575 參考文獻(xiàn)586 致 謝607 附 錄611.緒論絞車排繩裝置是一種利用機(jī)構(gòu)學(xué)設(shè)計(jì)出的純機(jī)械產(chǎn)物，它是一種低速運(yùn)行、重復(fù)操作和自動(dòng)化較高的設(shè)備。它的出現(xiàn)和發(fā)展不但提高了生產(chǎn)的安全性，而且使生產(chǎn)更加人性化，大大節(jié)約了人力和物力。近年來(lái)，隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，各種大型提升設(shè)備越來(lái)越被廣泛使用，為提高其安全性，排繩裝置也便隨之而生，被廣泛應(yīng)用于各種礦山、建

14、筑等領(lǐng)域，它的發(fā)展也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。1.1 雙滾筒絞車運(yùn)輸存在的問題（1）絞車輔助運(yùn)輸設(shè)備設(shè)計(jì)不合理、不完善，安全防護(hù)設(shè)施裝備不齊全，沒有給職工創(chuàng)造一個(gè)安全的工作環(huán)境。如：采煤、掘進(jìn)工作面使用的絞車，由于絞車安裝無(wú)法對(duì)中，鋼絲繩走偏，必然造成人工排繩現(xiàn)象，由此發(fā)生了多起傷亡事故。（2）目前使用的輔助運(yùn)輸安全裝置多數(shù)不標(biāo)準(zhǔn)，可靠性差。如：目前各礦使用的不同種類的排繩輪全是自己加工，由于沒有正規(guī)的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算，性能更沒有進(jìn)行試驗(yàn)，而使絞車排繩不好的問題一直制約和影響著煤礦運(yùn)輸安全。（3）由于絞車排繩之類的安全產(chǎn)品，研制開發(fā)難度較大，單件產(chǎn)品利潤(rùn)太小，且煤礦安全產(chǎn)品責(zé)任較大，一些廠家不愿涉足

15、而導(dǎo)致一直不能得以開發(fā)。因此，針對(duì)絞車排繩不好，設(shè)計(jì)一種能有效的、自動(dòng)的、相對(duì)獨(dú)立的、便于安裝的輔助排繩裝置強(qiáng)制制動(dòng)排繩裝置。從而徹底解決絞車排繩問題，消除由于人工排繩或斜巷斷繩跑車事故的一大隱患，確保運(yùn)輸安全。1.2 設(shè)計(jì)原則、關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)雙滾筒絞車排繩裝置的設(shè)計(jì)原則：（1） 不附加動(dòng)力源，全機(jī)械式；（2） 自動(dòng)排繩；（3） 能適用于直向、側(cè)向、回頭等不同安裝工況的現(xiàn)場(chǎng)；（4） 自成一體，獨(dú)立安裝，無(wú)須絞車大量改造；（5） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小；（6） 排繩可靠、有效；（7） 維修、更換方便等。為滿足上述原則，本文設(shè)計(jì)絞車自動(dòng)排繩裝置的關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)如下：（1）絞車排繩裝置的強(qiáng)制壓繩技術(shù)；

16、（2）絞車排繩裝置的導(dǎo)向技術(shù)；（3）絞車排繩裝置的無(wú)源控制技術(shù)。1.3 國(guó)內(nèi)外排繩機(jī)構(gòu)的研究現(xiàn)狀概述筒上若有為鋼絲繩導(dǎo)向的繩槽，將有助于卷繞順利進(jìn)行。絞車卷筒基本有兩種繩槽形式，一是螺旋式的，一是折線式的。螺旋式繩槽就像一條螺旋線，或者像螺栓的螺紋線。螺旋式繩槽有助于引導(dǎo)鋼絲繩整齊地卷繞在卷筒上，避免鋼絲繩的損壞。然而，這種幾何形狀繩槽的問題是，當(dāng)鋼絲繩到達(dá)卷筒的一端時(shí)，雖然第一層能夠整齊地卷繞在整個(gè)卷筒上，但不能引導(dǎo)第二層鋼絲繩沿著卷筒整齊地繞回，相反，第二鋼絲繩自然地按一定的角度壓在下面一層鋼絲繩上。解決這一問題的辦法是在端部法蘭上增加一個(gè)凸臺(tái)。即使這樣，螺旋式繩槽也不適用于兩層以上鋼絲繩

17、的卷繞方式。早在上世紀(jì)50年代，F(xiàn)rank LeBus就設(shè)計(jì)了解決這個(gè)老問題的方案。Frank LeBus是一位向油田提供設(shè)備的美國(guó)人，1937年他利用一根繩槽導(dǎo)桿解決了提升卷筒卷繞鋼絲繩的問題，并獲得了專利。后來(lái)他對(duì)這個(gè)專利進(jìn)行了改進(jìn)，稱為L(zhǎng)eBus雙折線卷繞系統(tǒng)。該系統(tǒng)的幾何形狀與眾不同，除了兩處是折線外，繩槽與卷筒的法蘭（邊緣）平行。折線繩槽使各層之間的負(fù)荷均勻分布，實(shí)踐證明大大延長(zhǎng)了鋼絲繩的壽命。事實(shí)上，試驗(yàn)表面可延長(zhǎng)鋼絲繩壽命500%以上。減少鋼絲繩的損壞就是提高安全性，并且減少了機(jī)械的停工時(shí)間。折線繩槽卷筒的缺點(diǎn)在于，它比較復(fù)雜，所以比螺旋繩槽卷筒的價(jià)格貴一點(diǎn)。然而，這額外的費(fèi)用因

18、節(jié)省鋼絲繩而很快地得到補(bǔ)償，因?yàn)殇摻z繩價(jià)格很貴，并且更換新的鋼絲繩也占用了生產(chǎn)時(shí)間。對(duì)于折線繩槽卷筒來(lái)說(shuō)，若其偏角超過推薦的范圍，可以利用一個(gè)稱之為角度補(bǔ)償器的特殊裝置進(jìn)行補(bǔ)償。對(duì)于多層卷繞的鋼絲繩作業(yè)，重要的是第一層鋼絲繩的卷繞應(yīng)在拉力下進(jìn)行，避免內(nèi)層鋼絲繩松弛，被外層鋼絲繩擠壓或捻壓到槽壁上而損壞。一般鋼絲繩拉得愈緊，卷繞得愈好。據(jù)LeBus推薦，鋼絲繩應(yīng)承受至少2%的破壞載荷或10%的作業(yè)載荷。當(dāng)然對(duì)于安全系數(shù)和鋼絲繩的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，必須做好承受破壞載荷的準(zhǔn)備工作。但是向?qū)＜易稍儯瑳Q不是一個(gè)壞主意。折線繩槽卷筒的設(shè)計(jì)和制造，要滿足提升作業(yè)的特殊要求，繩槽的型式要適應(yīng)鋼絲繩的長(zhǎng)度、直徑和結(jié)構(gòu)類

19、型。如上所述，折線繩槽的槽形有兩種形式，一種是單折線繩槽，一種是雙折線繩槽。前者為最初的繩槽形式，后者為改進(jìn)的繩槽形式，目前應(yīng)用較多的是后一種形式。雙折線繩槽的斜繩槽和直繩槽交替出現(xiàn)，這樣在卷筒表面上就出現(xiàn)了兩個(gè)斜繩槽區(qū)和兩個(gè)直繩槽區(qū)。所謂斜繩槽，是指與卷筒母線斜交的繩槽，直繩槽是指與卷筒母線直交或與法蘭平行的繩槽。斜繩槽約占圓周長(zhǎng)的20%，直繩槽約占80%。折線繩槽已被Lebus公司注冊(cè)為一種產(chǎn)品。它既可以直接在卷筒上加工成型，也可以制成帶有這種繩槽的套，并且做成分體式的。安裝時(shí)包裹在光面卷筒上，通過螺栓或焊接與卷筒連接成一體。目前，國(guó)外以這種方式使用折線繩槽的卷筒居多。繩槽套的材料可為碳鋼

20、、不銹鋼、合金鋼、鋁或玻璃纖維等。卷筒的法蘭多為平板型，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工制造。不論纏多少層，只需在卷筒的第一層加墊塊，這樣，每一層鋼絲繩的圈數(shù)都相等。1.4 本課題研究的目的及意義圍繞雙滾筒絞車運(yùn)輸所反映出的排繩不好，容易造成斜巷斷繩跑車事故的問題，設(shè)計(jì)適用于平巷和坡度為0-25°的斜巷絞車的自動(dòng)排繩裝置，用以有效地控制絞車的斷繩跑車事故，徹底改善礦井運(yùn)輸安全狀況，消除斜巷運(yùn)輸安全隱患，鋼絲繩在卷筒上的纏繞無(wú)非單層和多層的區(qū)別，單層容易控制，而多層就比較難，尤其是多層后的亂繩問題。鋼絲繩或許是任何提升設(shè)備最重要的元件，必須正確無(wú)誤地卷繞到絞車卷筒上，才能順利地進(jìn)行作業(yè)。帶有繩槽的卷

21、筒有助于將鋼絲繩整齊地卷繞，避免鋼絲繩亂繩。鋼絲繩的卷繞，要盡量平滑，這樣才能發(fā)揮鋼絲繩的性能，延長(zhǎng)使用壽命。鋼絲繩卷繞在卷筒上的理想形式是一定要開始于卷筒的一端，每當(dāng)卷筒旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，新卷繞的鋼絲繩恰好落在下面一層鋼絲繩的繩股之間。當(dāng)鋼絲繩卷繞到卷筒的另一端（或法蘭）時(shí)，鋼絲繩開始卷繞第二層，然后再整齊地卷繞到它最先開始的法蘭處。當(dāng)卷筒上有幾層鋼絲繩時(shí)，上層鋼絲繩有可能擠壓下層鋼絲繩。若上層繩股與下層繩股成一定角度，問題尤其嚴(yán)重。2. 排繩裝置的設(shè)計(jì)原理及使用絞車（雙滾筒）概況2.1 雙滾筒調(diào)度絞車的概況2.1.1 概述調(diào)度絞車廣泛應(yīng)用于煤礦井下掘進(jìn)巷道內(nèi)調(diào)度和牽引礦車。隨著掘進(jìn)巷道的不斷延伸

22、，對(duì)調(diào)度絞車放繩量的要求也不斷增加。由于現(xiàn)用的單滾筒調(diào)度絞車運(yùn)距短，加之掘進(jìn)巷道起伏不平，因此，工作中需采用多臺(tái)調(diào)度絞車接力運(yùn)輸。但此運(yùn)輸方式浪費(fèi)人力和設(shè)備，效率低、事故多。目前，相當(dāng)一部分礦井，特別是中小型礦井的掘進(jìn)巷道采用投資少且能解決輔助運(yùn)輸?shù)囊缘V車為主的運(yùn)輸方式，即以扒斗裝巖機(jī)、礦車、調(diào)度絞車組成的運(yùn)輸系統(tǒng)。由于單滾筒調(diào)度絞車在掘進(jìn)巷道中使用尚存在一些問題，因此，近幾年來(lái)，雙滾筒調(diào)度絞車在煤礦中的應(yīng)用得到了較快發(fā)展。2.1.2 工作原理將兩根提升鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定在提升機(jī)的兩個(gè)卷筒上；另一端與兩個(gè)提升容器相連接。這樣通過電動(dòng)機(jī)改變卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可將提升鋼絲繩分別在

23、兩個(gè)卷筒上纏繞和放松，以達(dá)到提升和下放容器，完成提升任務(wù)的目的。2.1.3 經(jīng)濟(jì)效益(1)節(jié)約能源及設(shè)備 以千米掘進(jìn)巷道為例,如用JD-1絞車需6臺(tái),用2JD-22絞車1臺(tái)即可。(2)提高了生產(chǎn)效率 用JD -1型絞車運(yùn)輸環(huán)節(jié)多,事故多。用2JD-22絞車減少了運(yùn)輸環(huán)節(jié),提高了運(yùn)輸速度,提高了生產(chǎn)效率。(3)節(jié)省人員 以千米巷道為例,可節(jié)約絞車司機(jī)5人。(4)維修費(fèi)用低 由于節(jié)約了設(shè)備,減少了運(yùn)輸環(huán)節(jié),事故較少,因此設(shè)備的維修費(fèi)用降低了。2.1.4 技術(shù)規(guī)格滾筒長(zhǎng)度820mm繩徑 20mm繩速 2.5m/s鋼絲繩最大靜張力 42KN鋼絲繩最大靜張力差30KN鋼絲繩破斷拉力總和279KN容繩量8

24、00m(四層)滾筒尺寸（直徑×寬度）1600820mm擋板寬 210mm電動(dòng)機(jī)到滾筒的總傳動(dòng)比24電動(dòng)機(jī)規(guī)格型式Y(jié)R-90功率90千瓦轉(zhuǎn)數(shù)730轉(zhuǎn)分鐘電壓380660伏2.2 排繩裝置設(shè)計(jì)原理排繩裝置的設(shè)計(jì)原理是導(dǎo)向架沿滾筒軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通常是靠螺桿傳動(dòng)，但在一個(gè)行程終了時(shí)，螺桿必須反轉(zhuǎn)，要通過極限開關(guān)改變螺桿傳動(dòng)輪系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的換向。但這種機(jī)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差。也可設(shè)想用兩根正反扣螺桿，同向旋轉(zhuǎn)，用分合螺母交替分合，來(lái)實(shí)現(xiàn)勻速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)這一設(shè)想，用一根螺桿同時(shí)車出正反扣兩道螺紋（為了不亂扣，可以用大螺距螺紋），一個(gè)行程終了，螺母自行進(jìn)入另一道反向螺紋，所以這螺母已不是環(huán)形而是

25、叉形，螺桿也可以說(shuō)是一種多圈數(shù)的端面凸輪，即雙向絲杠。工作時(shí)通過把鏈輪安裝在剎車滾筒上，在此取得動(dòng)力源，讓型號(hào)為12A的鏈帶動(dòng)鏈輪，再通過中間轉(zhuǎn)換裝置（1）和減速機(jī)構(gòu)（1）傳遞到絲杠上，能夠使得在滾筒旋轉(zhuǎn)一周的情況下，絲杠能夠旋轉(zhuǎn)一個(gè)繩距即20毫米。為保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比和機(jī)構(gòu)的便于安裝，排繩裝置（2）的動(dòng)力來(lái)源于排繩裝置（1）的絲杠，通過變速機(jī)構(gòu)（2）使速度還原，再通過鏈輪經(jīng)中間裝換裝置（2）和減速機(jī)構(gòu)（3）使絲杠旋轉(zhuǎn)。原理如圖2.1所示。圖2.1 結(jié)構(gòu)原理圖3.排繩裝置的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 絲杠的設(shè)計(jì)機(jī)械中常用的滑動(dòng)絲杠副工作時(shí)，除承受扭矩外，還承受軸向的拉力或壓力。對(duì)于滑動(dòng)絲杠副的強(qiáng)度計(jì)算，

26、應(yīng)根據(jù)其具體工作情況選定相應(yīng)的計(jì)算準(zhǔn)則。對(duì)于一般傳動(dòng)的滑動(dòng)絲杠副主要根據(jù)耐磨性計(jì)算來(lái)決定絲杠的直徑和螺母的長(zhǎng)度（即螺母的旋合長(zhǎng)度）。當(dāng)傳力較大時(shí)，還應(yīng)驗(yàn)算絲杠危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度和螺母螺紋牙的強(qiáng)度。對(duì)于要求運(yùn)動(dòng)精確的滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)，應(yīng)驗(yàn)算絲杠的剛度，有時(shí)應(yīng)根據(jù)其剛度確定絲杠直徑。對(duì)于柔度大的受壓絲杠應(yīng)校核其穩(wěn)定性，其直徑也常由穩(wěn)定性決定。對(duì)于要求自鎖的滑動(dòng)絲杠副，還應(yīng)驗(yàn)算其自鎖條件。所以，在設(shè)計(jì)滑動(dòng)絲杠副時(shí)，應(yīng)根據(jù)對(duì)絲杠要求的具體情況，可選擇不同的計(jì)算準(zhǔn)則，進(jìn)行必要的計(jì)算。3.1.1 螺紋牙形的選擇 精密絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)，常用的螺紋有牙形角為60°的普通公制螺紋和牙形角為30°的梯形螺

27、紋兩種。選用哪種螺紋，取決于傳動(dòng)精度、效率和制造工藝。當(dāng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的載荷不大，螺紋間的摩擦力對(duì)工作影響不大，而又要求小螺距時(shí)(螺距為0.51mm)，可采用公制基本螺紋和公制細(xì)牙螺紋。當(dāng)載荷較大，螺距也較大時(shí)，宜用梯形螺紋。梯形螺紋比三角螺紋的傳動(dòng)效率高、強(qiáng)度大、螺距大。螺距小時(shí)，制造困難，而且不耐磨，故不易得到高精度絲杠。故本設(shè)計(jì)可采用牙形角為30°的梯形螺紋。3.1.2 材料的選用原則梯形絲杠是要求螺紋在運(yùn)動(dòng)中作精確移動(dòng)的關(guān)鍵部件，主要采用優(yōu)質(zhì)合金鋼材加工，經(jīng)過熱處理加工，保證其優(yōu)良的機(jī)械性能，在制造過程中，粗精工序分開，有效保證零部件的應(yīng)力合理分布，關(guān)鍵工序在恒溫車間加工，穩(wěn)定

28、的溫度，保證高精度絲杠的全部指標(biāo)符合國(guó)標(biāo)GB2882-*有關(guān)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。 3.1.3 絲杠耐磨性計(jì)算由于螺母的材料一般比絲杠的材料軟，所以，磨損主要發(fā)生在螺母的螺紋表面。因?yàn)橛绊懩p的因素很多， 目前還沒有完善的磨損計(jì)算方法，故通常限制螺紋表面的壓強(qiáng)來(lái)進(jìn)行磨損性計(jì)算，即使螺紋工作表面的壓強(qiáng)p小于或等于其許用壓強(qiáng)p。計(jì)算時(shí)，將螺母的螺紋牙看成是盤旋繞在圓柱表面上的長(zhǎng)條，展直后相當(dāng)于一懸臂梁。展直后的一圈螺紋牙如圖12所示。設(shè)作用于螺紋上的總軸向力為F，則每一圈螺紋牙所承受的軸向力為F/Z，其校核公式為 式（3.1）式中 F-作用于螺紋上的總軸向力，N； d- 螺紋中經(jīng)，mm； h-螺紋的工作高度，

29、mm ； Z-參加接觸的螺紋圈數(shù)，； p許用壓強(qiáng)，N/mm²，可按表3-1選取。表3-1 滑動(dòng)絲杠副的許用壓強(qiáng)p絲杠材料螺母材料許用壓強(qiáng)p(N/mm²)速度范圍（m/s）鋼青銅1825111871012低速<0.050.10.2>0.25耐磨鑄鐵680.10.2鑄鐵1318<0.05470.10.2鋼7.513低速淬火鋼青銅10130.10.2由于絲杠的轉(zhuǎn)速較低，則在材料的選用時(shí)，絲杠的材料選用鋼，螺母選用青銅，其許用壓強(qiáng)p=20N/mm²。圖3.1 絲杠的受力分析簡(jiǎn)圖滾筒上鋼絲繩的靜拉力為4.2 t，鋼絲繩在絲杠上的最大傾角為25°，

30、如圖3.1，則絲杠上所受的軸向力為：F1=根據(jù)其他同類設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，初選螺紋牙高為8mm，螺紋頂隙為1mm。由于所設(shè)計(jì)的為雙向絲杠，則在螺母的設(shè)計(jì)組合中，螺母設(shè)計(jì)成卡環(huán)狀,即參加接觸的螺紋圈數(shù)約為0.5，以便使螺母能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)往返運(yùn)動(dòng)。將以上數(shù)據(jù)代入公式3.1，得：d72mm由于絲杠工作的環(huán)境比較惡劣，則d取100mm。3.1.4 強(qiáng)度驗(yàn)算（1）螺母螺紋牙的強(qiáng)度計(jì)算如前所述，螺母上一圈螺紋牙展宜后可看作一懸臂梁。在裁荷FZ作用下，螺紋牙根部處受彎曲和剪切作用，其剪切強(qiáng)度計(jì)算公式為 式（3.2）彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式為 式（3.3）式中 d-螺母螺紋大徑,mm ； b-螺紋牙根部的寬度,mm; -許

31、用剪切應(yīng)力，N/mm²；查表3-2 -許用彎曲應(yīng)力，N/mm²；查表3-2表3-2 滑動(dòng)絲杠副材料的許用應(yīng)力項(xiàng)目許用應(yīng)力（N/mm²）絲杠材料鋼-材料的屈服極限螺母材料青銅彎曲剪切40603040鑄鐵455540耐磨鑄鐵506040鋼（1.01.2）0.6由絲杠和螺母的材料可選取彎曲許用應(yīng)力為50N/mm²，剪切許用應(yīng)力為35N/mm²。將以上數(shù)據(jù)代入公式3.2、3.3得=3.6=3(2) 絲杠的強(qiáng)度計(jì)算絲杠在扭矩和軸向載荷F作用下，其危險(xiǎn)剖面內(nèi)受有剪應(yīng)力和壓應(yīng)力，根據(jù)第四強(qiáng)度理論，可得到絲杠危險(xiǎn)剖面的強(qiáng)度計(jì)算公式為 式（3.4）式中 -絲杠危

32、險(xiǎn)剖面的當(dāng)量應(yīng)力，N/mm²； M-作用在絲杠上的扭矩，N/mm； -許用應(yīng)力，N/mm²，可由表3-2查的。其他符號(hào)同前。圖3.2 絲杠的受力分析圖要使滑塊在絲杠上運(yùn)動(dòng)（不考慮摩擦），需加在絲杠上的徑向力為：F2=3275.7N加在絲杠上的扭矩為：M=3275.7*50=163785N/mm將以上數(shù)據(jù)帶入公式3.4得=2.7故，所設(shè)計(jì)的絲杠符合要求。3.1.5 絲杠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由以上可知所設(shè)計(jì)的絲杠直徑為100mm，由于滾筒的寬度為820mm，繩徑為20mm，可計(jì)算出絲杠的導(dǎo)程為800mm。在這一導(dǎo)程中選14個(gè)螺距，即絲杠的螺距為57.1429mm。通過以上可以算出滾筒到絲

33、杠的傳動(dòng)比為2.8571。本絲杠采用雙向?qū)С蹋詫?shí)現(xiàn)自動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖3.3所示：圖3.3 雙向絲杠結(jié)構(gòu)圖3.2 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.2.1. 鏈傳動(dòng)的特點(diǎn)鏈傳動(dòng)是在平行軸上的鏈輪之間，以鏈條作為撓性曳引元件來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種嚙合傳動(dòng)。與帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是：優(yōu)點(diǎn)：沒有彈性滑動(dòng)和打滑，能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率較高(封閉式鏈傳動(dòng)傳動(dòng)效率=0.950.98)；鏈條不需要像帶那樣張得很緊，所以壓軸力較小；傳遞功率大，過載能力強(qiáng)；能在低速重載下較好工作；能適應(yīng)惡劣環(huán)境如多塵、油污、腐蝕和高強(qiáng)度場(chǎng)合。缺點(diǎn)：瞬時(shí)鏈速和瞬時(shí)傳動(dòng)比不為常數(shù)，工作中有沖擊和噪聲，磨損后易發(fā)生跳

34、齒，不宜在載荷變化很大和急速反向的傳動(dòng)中應(yīng)用。3.2.2 鏈傳動(dòng)的類型按用途不同，鏈可分為傳動(dòng)鏈、輸送鏈和起重鏈。傳動(dòng)鏈主要用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，應(yīng)用很廣泛。傳動(dòng)鏈又可分為滾子鏈和齒形鏈。齒形鏈比套筒滾子鏈工作平穩(wěn)、噪聲小，承受沖擊載荷能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。滾子鏈的應(yīng)用最為廣泛。滾子鏈結(jié)構(gòu)：由內(nèi)鏈板、外鏈板、銷軸、套筒和滾子組成。銷軸與外鏈板、套筒與內(nèi)鏈板分別用過盈配合聯(lián)接。而銷軸與套筒4、滾子與套筒之間則為間隙配合，所以，當(dāng)鏈條與鏈輪輪齒嚙合時(shí)，滾子與輪齒間基本上為滾動(dòng)摩擦。套筒與銷軸間、滾子與套筒間為滑動(dòng)摩擦。鏈板一般做成8字形，以使各截面接近等強(qiáng)度，并可減輕重量和運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性。滾

35、子鏈參數(shù)：滾子鏈?zhǔn)菢?biāo)準(zhǔn)件，其主要參數(shù)是：鏈節(jié)距p，它是指鏈條上相鄰兩銷軸中心間的距離。滾子鏈的標(biāo)記方法為：鏈號(hào)-排數(shù)×鏈節(jié)數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)。例如16A-1×80 GB1243.1-83，即為按本標(biāo)準(zhǔn)制造的A系列、節(jié)距25.4mm、單排、80節(jié)的滾子鏈。鏈條除了接頭和鏈節(jié)外，各鏈節(jié)都是不可分離的。鏈的長(zhǎng)度用鏈節(jié)數(shù)表示，為了使鏈條連成環(huán)形時(shí)，正好是外鏈板與內(nèi)鏈板相連接，所以鏈節(jié)數(shù)最好為偶數(shù)。3.2.3 鏈傳動(dòng)的受力分析鏈傳動(dòng)在安裝時(shí)，應(yīng)使鏈條受到一定的張緊力。張緊力是通過使鏈條保持適當(dāng)?shù)拇苟人a(chǎn)生的懸垂拉力來(lái)獲得的。鏈傳動(dòng)張緊的目的主要是使松邊不致過松，以免出現(xiàn)鏈條的不正常嚙合、跳

36、齒或脫鏈。因?yàn)殒渹鲃?dòng)為嚙合傳動(dòng)，所以與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)所需的張緊力要小的多。圖3.4 鏈傳動(dòng)受力分析圖鏈傳動(dòng)在工作時(shí)，存在緊邊拉力和松邊拉力，如圖3.4。如果不計(jì)傳動(dòng)中的動(dòng)載荷，則緊邊拉力和松邊拉力分別為F1=Fe+Fc+FfF2= Fc+Ff式中：Fe-有效圓周力，N； Fc-離心力引起的拉力，N； Ff-懸垂拉力，N。有效圓周力為Fe=1000P/v=1000T/9.55D 式中：P為鏈傳遞的功率(kW)； T 為轉(zhuǎn)矩（v為鏈的速度(m/s)。鏈運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的離心拉力Fc為：Fc=q式中：q鏈單位長(zhǎng)度的質(zhì)量(kg/m)由鏈本身質(zhì)量而產(chǎn)生的懸垂拉力Ff為Ff=max(,)其中： 式中：a-鏈

37、傳動(dòng)的中心距，mm; Kf- 垂度系數(shù)，為中心線與水平面夾角。由上可知，鏈輪受到的拉力為：F=F1+F23.2.4 滾子鏈的主要失效形式（1）鉸鏈磨損鏈節(jié)在進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)，銷軸與套筒之間存在相對(duì)滑動(dòng)，在不能保證充分潤(rùn)滑的條件下，將引起鉸鏈的磨損。磨損導(dǎo)致鏈輪節(jié)距增加，鏈與鏈輪的嚙點(diǎn)外移，最終將產(chǎn)生跳齒或脫鏈而使傳動(dòng)失效。由于磨損主要表現(xiàn)在外鏈節(jié)節(jié)距的變化上，內(nèi)鏈節(jié)節(jié)距的變化很小，因而實(shí)際鉸鏈節(jié)距的不均勻性增大，使傳動(dòng)更不平穩(wěn)。它是開式鏈傳動(dòng)的主要失效形式。（2）鏈的疲勞破壞由于鏈在運(yùn)動(dòng)過程中所受的載荷不斷變化，因而鏈在變應(yīng)力狀態(tài)下工作，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)后，鏈板會(huì)產(chǎn)生疲勞斷裂或滾子表面會(huì)

38、產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕和疲勞裂紋。在潤(rùn)滑條件良好和設(shè)計(jì)安裝正確的情況下，疲勞強(qiáng)度是決定鏈傳動(dòng)工作能力的主要因素。 （3）多次沖擊破斷工作中由于鏈條反復(fù)啟動(dòng)、制動(dòng)、反轉(zhuǎn)或受重復(fù)沖擊載荷時(shí)承受較大的動(dòng)載荷，經(jīng)過多次沖擊，滾子、套筒和銷軸最后產(chǎn)生沖擊斷裂。它的應(yīng)力總循環(huán)次數(shù)一般在以內(nèi)，它的載荷一般較疲勞破壞允許的載荷要大，但比一次沖擊破斷的載荷要小。（4）膠合由于套筒和銷軸間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在變載荷的作用下，潤(rùn)滑油膜難以形成，當(dāng)轉(zhuǎn)速很高時(shí)，使套筒與銷軸間發(fā)生金屬直接接觸而產(chǎn)生很大摩擦力，其產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致套筒與銷軸的膠合。在這種情況下，或者銷軸被剪斷，或者套筒、銷軸與鏈板的過盈配合松動(dòng)，從而造成鏈傳動(dòng)的失效。（5

39、）過載拉斷在低速重載的傳動(dòng)中或者鏈突然承受很大的過載時(shí)，鏈條靜力拉斷，承載能力受到鏈元件的靜拉力強(qiáng)度的限制。 （6）鏈輪輪齒的磨損或塑性變形在滾子鏈傳動(dòng)中，鏈輪輪齒磨損或塑性變形超過一定量后，鏈的工作壽命將明顯下降?？梢圆捎眠m當(dāng)?shù)牟牧虾蜔崽幚韥?lái)降低其磨損量和塑性變形。通常鏈輪的壽命為鏈的壽命23倍以上，故鏈傳動(dòng)的承載能力以鏈的強(qiáng)度和壽命為依據(jù)。3.2.5 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 鏈的選取1） 選擇型號(hào)，確定鏈節(jié)距和排數(shù)鏈節(jié)距的大小直接決定了鏈的尺寸、重量和承載能力，而且也影響鏈傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)不均勻性(也稱多邊形效應(yīng))，產(chǎn)生沖擊、振動(dòng)和噪聲。為了既保證鏈傳動(dòng)有足夠的承載能力，又減小沖擊、振動(dòng)和噪聲，

40、應(yīng)盡量選用較小的鏈節(jié)距。在高速重載時(shí)，宜用小節(jié)距多排鏈；低速重載時(shí)，宜用大節(jié)距排數(shù)較少的鏈。由設(shè)計(jì)手冊(cè)我們選用 12A 單排套筒滾子鏈。節(jié)距: p=標(biāo)準(zhǔn)鏈號(hào)mm 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬： b1=p=11.9mm 鏈板厚度： mm 滾子外徑： d1 銷軸直徑： d2=mm2） 確定中心距和鏈節(jié)數(shù)中心距的大小對(duì)傳動(dòng)有很大影響。中心距小時(shí)，鏈節(jié)數(shù)少，鏈速一定時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)每一鏈節(jié)的應(yīng)力變化次數(shù)和屈伸次數(shù)增多，因此，鏈的疲勞和磨損增加。中心距大時(shí)，鏈節(jié)數(shù)增多，吸振能力高，使用壽命長(zhǎng)。但中心距太大時(shí)，又會(huì)發(fā)生鏈的顫抖現(xiàn)象(尤其在松邊上)，使運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性降低。 初定中心距： a0=(30-50)p ； 取900mm鏈

41、條節(jié)數(shù)： X0=146鏈條長(zhǎng)度： L=2.78mm（2） 鏈輪尺寸計(jì)算為了盡可能少的改變絞車的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，鏈輪采用腹板單排式鑄造鏈輪, 等比傳動(dòng)，鏈輪齒數(shù)的多少對(duì)傳動(dòng)平穩(wěn)性和使用壽命有很大影響。小鏈輪齒數(shù)的選擇應(yīng)適中。若小鏈輪齒數(shù)過少，運(yùn)動(dòng)速度的不均勻性和動(dòng)載荷都會(huì)很大；鏈節(jié)在進(jìn)入和退出嚙合時(shí)，相對(duì)轉(zhuǎn)角增大，磨損增加，沖擊和功率損耗也增大。則鏈輪尺寸按以下公式計(jì)算：分度圓直徑：d= 式（3.5）齒頂圓直徑：- 式（3.6）齒根圓直徑： 式（3.7）腹板單排式鑄造鏈輪： ； 整體小鏈輪：h=0.5p 式（3.8） 圖3.5 鏈輪 dh=D+2hR1=2-4mmrx 取20mm 取2.5mmbf=0

42、.95b1=11.3mm 由以上公式可得到各鏈輪的基本尺寸：1）輪1的尺寸計(jì)算：齒數(shù)取Z1=49，D為一錐度軸，其中心直徑為226.82mm。d=297.3mmda=305-309mm ； 取308mmdf=285.4mm因采用的為不規(guī)則軸，則對(duì)于其他參數(shù)的選取不能按公式進(jìn)行計(jì)算，即可取：h=15-37.27mmL=70mmdh=279mmR取3mm2）輪2的尺寸計(jì)算：齒數(shù)Z2取49 D=40mmd=297.3mmda=308mmdf=285.4mmh=19mmL=76mmdh=78mmR1取4mm3）輪3的尺寸計(jì)算：Z取19D=40mmd=115.7mmda=124.5127.6mm ；取1

43、26mm df=103.8mmh=10mmL=40mmdh=80mmR1=4mm3.2.6滾子鏈鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)鏈輪的正確設(shè)計(jì)有利于延長(zhǎng)鏈的壽命、提高鏈傳動(dòng)的質(zhì)量、減小鏈和鏈輪的磨損。（1）鏈齒的齒形鏈輪的齒形與齒輪的齒形相似，但其齒廓不是共軛齒廓，其齒形具有很大的靈活性。鏈輪齒形應(yīng)具備以下性能：保證鏈節(jié)能平穩(wěn)、自由的嚙入和嚙出；盡量減小鏈節(jié)與鏈輪嚙合時(shí)的沖擊和接觸應(yīng)力；有較大的容納鏈節(jié)距因磨損而增長(zhǎng)的能力；便于加工滾子鏈鏈輪的軸面兩側(cè)齒形為圓弧或直線，以利鏈節(jié)的嚙入和嚙出。（2）鏈輪的結(jié)構(gòu)直徑小時(shí)常做成整體式，中等直徑做成孔板式，大直徑鏈輪可做成組合式。鏈輪與軸采用平鍵。（3）鏈輪的材料與熱處

44、理鏈輪輪齒應(yīng)具有足夠的接觸強(qiáng)度和耐磨性，故齒面多經(jīng)熱處理。由于小鏈輪輪齒的工作次數(shù)比大鏈輪輪齒多，所受沖擊力也大，故所用材料常常優(yōu)于大鏈輪。（4）鏈傳動(dòng)的布置及張緊鏈傳動(dòng)的布置是否合理，對(duì)傳動(dòng)的質(zhì)量和使用壽命有較大的影響。布置時(shí)，鏈傳動(dòng)的兩軸應(yīng)平行，兩鏈輪應(yīng)處于同一平面；一般宜采用水平或接近水平布置，并使松邊在下。鏈條張緊的目的，主要是為了避免鏈的懸垂度太大，嚙合時(shí)鏈條產(chǎn)生橫向振動(dòng)，同時(shí)也是為了增加嚙合包角。常用的張緊方法有：（1）用調(diào)整中心距張緊。（2）用張緊裝置張緊。（3）鏈傳動(dòng)的使用和維護(hù)。正確使用和維護(hù)鏈傳動(dòng)對(duì)減少鏈的磨損，提高鏈傳動(dòng)的使用壽命有決定性的影響。使用和維護(hù)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

45、合理的控制加工誤差和裝配誤差和合理的潤(rùn)滑良好的潤(rùn)滑有利于減小磨損，降低摩擦損失，緩和沖擊和延長(zhǎng)鏈的使用壽命。鏈輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖如圖3.6。圖3.6 鏈輪結(jié)構(gòu)圖3.3 減速器齒輪的設(shè)計(jì)3.3.1 概述齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要、應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有：傳動(dòng)效率高，工作可靠，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)緊湊。主要缺點(diǎn)是：制造精度要求高，制造費(fèi)用大，精度低時(shí)振動(dòng)和噪聲大，不宜用于軸間距離較大的傳動(dòng)。齒輪傳動(dòng)可做成開式、半開式和閉式齒輪傳動(dòng)。3.3.2 齒輪傳動(dòng)的失效形式齒輪傳動(dòng)的失效一般發(fā)生在輪齒上，通常有輪齒折斷和齒面損傷兩種形式。后者又分為齒面點(diǎn)蝕、磨損、膠合和塑性變形等。（1）輪

46、齒折斷一般發(fā)生在齒根部位，因?yàn)辇X根是應(yīng)力集中源而且應(yīng)力最大。輪齒折斷可分為：疲勞折斷和過載折斷：（2）齒面點(diǎn)蝕 輪齒受力后，齒面接觸處將產(chǎn)生循環(huán)變化的接觸應(yīng)力，在接觸應(yīng)力反復(fù)作用下，輪齒表層或次表層出現(xiàn)不規(guī)則的細(xì)線狀疲勞裂紋，疲勞裂紋擴(kuò)展的結(jié)果，使齒面金屬脫落而形成麻點(diǎn)狀凹坑，稱為齒面疲勞點(diǎn)蝕，簡(jiǎn)稱為點(diǎn)蝕。一般多出現(xiàn)在節(jié)線附近的齒根表面上，然后再向其它部位擴(kuò)展，這是因?yàn)樵诠?jié)線處同時(shí)嚙合齒對(duì)數(shù)少，接觸應(yīng)力大，且在節(jié)點(diǎn)處齒廓相對(duì)滑動(dòng)速度小，油膜不易形成，摩擦力大。它可分為早期點(diǎn)蝕和破壞性點(diǎn)蝕。（3）齒面磨損 當(dāng)齒面間落入砂粒、鐵屑、非金屬物等磨料性物質(zhì)時(shí)，會(huì)發(fā)生磨料磨損。齒面磨損后，齒廓形狀破壞，

47、引起沖擊、振動(dòng)和噪聲，且由于齒厚減薄而可能發(fā)生輪齒折斷。（4）齒面膠合 互相嚙合的輪齒齒面，在一定的溫度或壓力作用下，發(fā)生粘著，隨著齒面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使金屬?gòu)凝X面上撕落而引起嚴(yán)重的粘著磨損現(xiàn)象稱為膠合。膠合有冷膠合和熱膠合之分。（5）塑性變形當(dāng)輪齒材料較軟，載荷及摩擦力又很大時(shí)，輪齒在嚙合過程中，齒面表層的材料就會(huì)沿著摩擦力的方向產(chǎn)生塑性變形。主動(dòng)輪齒上所受摩擦力是背離節(jié)線分別朝向齒頂及齒根作用的，故產(chǎn)生塑性變形后，齒面沿節(jié)線處變成凹溝。從動(dòng)輪齒上所受的摩擦力方向則相反，塑性變形后，齒面沿節(jié)線處形成凸棱。提高齒面硬度，采用粘度高的潤(rùn)滑油，可防止或減輕齒面產(chǎn)生塑性變形。3.3.3 直齒圓柱齒輪的受

48、力分析圖3.7為一對(duì)直齒圓柱齒輪，若略去齒面間的摩擦力，輪齒節(jié)點(diǎn)處的法向力可分解為兩個(gè)互相垂直的分力：切于分度圓上的圓周力和沿半徑方向的徑向力。圖3.7 齒輪受力分析圖（1）各力的大?。?式（3.9） 式（3.10）式中：T1為主動(dòng)齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩(N.mm)；d1為主動(dòng)齒輪分度圓直徑(mm)；為分度圓壓力角(°)；（2）各力的方向 圓周力 ：主動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相反；從動(dòng)輪圓周力的方向與回轉(zhuǎn)方向相同。 徑向力 ：分別指向各自輪心(外嚙合齒輪傳動(dòng))。（3）各力對(duì)應(yīng)關(guān)系作用在主動(dòng)輪和從動(dòng)輪上的各對(duì)應(yīng)力大小相等，方向相反。即：，3.3.4 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算因滾筒到絲杠的傳動(dòng)比為2

49、.8571，鏈傳動(dòng)為等比傳動(dòng)，所以減速器齒輪的傳動(dòng)比為2.8571。1 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1） 根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2） 排繩裝置為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。（3） 材料選擇。由表選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。（4） 選小齒輪齒數(shù)為Z1=44，大齒輪齒數(shù)為Z2= 125。2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即： 式（3.11）(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)Kt=1.32）齒輪傳遞的扭矩。絲杠

50、上的力是有齒輪減速機(jī)構(gòu)傳遞過來(lái)的，通過絲杠所受到的扭矩，可以進(jìn)行齒輪的受力分析。即齒輪受到的扭矩為T=163785.4N/mm3）由表選取齒寬系數(shù) =14）由表查的材料的彈性影響系數(shù)=189.8MPa5) 由圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600Mpa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=550Mpa。6）由圖取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.9;=0.95。7）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，得：=/S=540 Mpa=/S=522.5 Mpa(2) 計(jì)算1）由公式3.11試計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t，代入中較小的值。=mm=77.95mm2) 計(jì)算圓周速度v。V=0.12m/

51、s3）計(jì)算齒寬b。B=1*77.95=77.95mm4) 計(jì)算齒寬與齒高比b/h。模數(shù) mt=77.95/44=1.8mm齒高 h=2.25*1.8=4.05mmb/h=77.95/4.05=19.25) 計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)v=0.12m/s，7級(jí)精度，由圖查的動(dòng)載系數(shù)Kv=1.05;直齒輪，=1;由表查的使用系數(shù)KA=1;由表用插值法查的7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱布置時(shí)，=1.3175。由b/h=19.2，=1.3175查圖得;故載荷系數(shù)K=KAKV=1.3836) 按載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，得d1=79.57mm7) 計(jì)算模數(shù)m。m=d1/z1=1.81mm3 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算

52、彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為：m 式（3.12）（1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由圖查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500Mpa；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限=380Mpa；2） 由圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85,=0.88;3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得：1=303.57Mpa2=238.86Mpa4） 計(jì)算載荷系數(shù)KK= KAKV=1*1.05*1*1.32=1.3865）查取齒形系數(shù)由表用插值法查得 =2.36，=2.166) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表用插值法查得 =1.678, =1.817) 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。 =2.36*1.678/303.57=0.013045 =2.16*1.81/238.86=0.01637經(jīng)比較，大齒輪的數(shù)值大。則取大值。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算 將以上數(shù)據(jù)帶入式3.12得：m=1.566mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，齒面解除疲勞強(qiáng)度的模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于設(shè)備工作條件比較惡劣，所以齒輪模數(shù)應(yīng)遠(yuǎn)大于計(jì)算模數(shù)，在設(shè)計(jì)中齒輪模數(shù)取3mm 。由于鏈輪的直徑為308mm，即鏈輪