1. 矿用绞车及矿井提升机的主要结构和工作原理
矿井提升机（绞车）主要结构：
辅助机械部分：司机椅子、导向轮和天轮（仅多绳摩擦式提升机）、车槽装置（仅多绳摩擦式提升机）。
电器部分：主电机及电气拖动装置、电器控制装置、电器保护装置。
矿井提升机（绞车）工作原理：
单绳缠绕式（基本绞车都是）：电动机通过减速器（或直接）驱动卷扬筒旋转，钢丝绳一端固定在卷筒上，另一端经卷筒缠绕后，通过井架天轮悬挂提升容器。随着卷筒的旋转，实模物芦现容旦带器的上升和下放。
多绳摩擦式：摩擦提升顾名思义，是靠摩擦力提升重物，就其工作原理来说，与缠绕提升是有显著区别的;钢丝绳不是缠绕在卷筒上，而是搭在摩擦轮上，两端各悬挂一一个提升容器， 借助于安装在摩擦轮上的衬垫与钢丝绳之间的摩擦力来传动钢丝绳，使提升容器上下移动，从而完成提升或下放重物的任务。摩擦提升与缠绕提升的发展一样，最初使用的是单绳摩擦式提升机(戈培式提升机)，后来随着矿井深度和产量的增加，提升钢丝绳的直径越来越大，不但制造困难和悬挂不便，而且使提升机的有关尺寸亦随之增大，为了解决这个矛盾，在单绳摩擦式提升机的基础上制造出了以几根钢丝绳来代替根钢丝绳的新型多绳摩擦提升机。数据来源中矿机电物资
2. 矿用运输绞车主要结构的工作原理是什么
1）电动机：绞车工作的动力；
2）卷筒装置：内部设置了一级差动轮系和一级定轴轮系作为绞车的传动装置，外部用于缠
绕钢丝绳；
3）工作制动器：绞车工作时，通过手的操作能够在不停车的情况下对绞车卷筒进行制动；
4）安全制动器：绞车工作时，出现紧急情况或发生故障时，能够对绞车卷筒进行制动；
5）离合器：通过手的操作能够控制绞车的运转和停止；
6）深度指示器：能够指示出绞车所牵引矿车所在位置；
7）底座：其上能够固定电动机，卷筒装置，工作制动器，安全制动器，离合器，深度指示
装置等部件。
3. 电动绞车中的蜗杆蜗轮减速器的课程设计
机械设计课程设计说明书
前言
课程设计是考察学生全面在掌握基本理论知识的重要环节。根据学院的教学环节，在2006年6月12日-2006年6月30日为期三周的机械设计课程设计。本次是设计一个蜗轮蜗杆减速器，减速器是用于电动机和工作机之间的独立的闭式传动装置。本减速器属单级蜗杆减速器（电机——联轴器——减速器——联轴器——带式运输机），本人是在周知进老师指导下独立完成的。该课程设计内容包括：任务设计书，参数选择，传动装置总体设计，电动机的选择，运动参数计算，蜗轮蜗杆传动设计，蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计，蜗轮轴的尺寸设计与校核，减速器箱体的结构设计，减速器其他零件的选择，减速器的润滑等和A0图纸一张、A3图纸三张。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。
该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。
设计者：殷其中
2006年6月30日
参数选择：
总传动比：I=35 Z1=1 Z2=35
卷筒直径：D=350mm
运输带有效拉力：F=6000N
运输带速度：V=0.5m/s
工作环境：三相交流电源
有粉尘
常温连续工作
一、 传动装置总体设计：
根据要求设计单级蜗杆减速器，传动路线为：电机——连轴器——减速器——连轴器——带式运输机。(如图2.1所示) 根据生产设计要求可知，该蜗杆的圆周速度V≤4——5m/s，所以该蜗杆减速器采用蜗杆下置式见（如图2.2所示），采用此布置结构，由于蜗杆在蜗轮的下边，啮合处的冷却和润滑均较好。蜗轮及蜗轮轴利用平键作轴向固定。蜗杆及蜗轮轴均采用圆锥滚子轴承，承受径向载荷和轴向载荷的复合作用，为防止轴外伸段箱内润滑油漏失以及外界灰尘，异物侵入箱内，在轴承盖中装有密封元件。 图2.1
该减速器的结构包括电动机、蜗轮蜗杆传动装置、蜗轮轴、箱体、滚动轴承、检查孔与定位销等附件、以及其他标准件等。
二、 电动机的选择：
由于该生产单位采用三相交流电源，可考虑采用Y系列三相异步电动机。三相异步电动机的结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，启动性能好等优点。一般电动机的额定电压为380V
根据生产设计要求，该减速器卷筒直径D=350mm。运输带的有效拉力F=6000N，带速V=0.5m/s，载荷平稳，常温下连续工作，工作环境多尘，电源为三相交流电，电压为380V。
1、 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭扇冷式结构，电压为380V，Y系列
2、 传动滚筒所需功率
3、 传动装置效率：（根据参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 第133-134页表12-8得各级效率如下）其中：
蜗杆传动效率η1=0.70
搅油效率η2=0.95
滚动轴承效率（一对）η3=0.98
联轴器效率ηc=0.99
传动滚筒效率ηcy=0.96
所以：
η=η1•η2•η33•ηc2•ηcy =0.7×0.99×0.983×0.992×0.96 =0.633
电动机所需功率： Pr= Pw/η =3.0/0.633=4.7KW
传动滚筒工作转速： nw＝60×1000×v / ×350
＝27.9r/min
根据容量和转速，根据参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社 第339-340页表附表15-1可查得所需的电动机Y系列三相异步电动机技术数据，查出有四种适用的电动机型号，因此有四种传动比方案，如表3-1:
表3-1
方案 电动机型号 额定功率
Ped kw 电动机转速 r/min 额定转矩
同步转速 满载转速
1 Y132S1-2 5.5 3000 2900 2.0
2 Y132S-4 5.5 1500 1440 2.2
3 Y132M2-6 5.5 1000 960 2.0
4 Y160M-8 5.5 750 720 2.0
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，可见第3方案比较适合。因此选定电动机机型号为Y132M2-6其主要性能如下表3-2：
表3-2
中心高H 外形尺寸
L×（AC/2＋AD）×HD 底角安装尺寸
A×B 地脚螺栓孔直径K 轴身尺寸
D×E 装键部位尺寸
F×G×D
132 515×（270/2＋210）×315 216×178 12 38×80 10×33×38
四、运动参数计算：
4.1蜗杆轴的输入功率、转速与转矩
P0 = Pr=4.7kw
n0=960r/min
T0=9.55 P0 / n0=4.7×103=46.7N .m
4.2蜗轮轴的输入功率、转速与转矩
P1 = P0•η01 = 4.7×0.99×0.99×0.7×0.992 =3.19 kw
nⅠ= = = 27.4 r/min
T1= 9550 = 9550× = 1111.84N•m
4.3传动滚筒轴的输入功率、转速与转矩
P2 = P1•ηc•ηcy=3.19×0.99×0.99=3.13kw
n2= = = 27.4 r/min
T2= 9550 = 9550× = 1089.24N•m
运动和动力参数计算结果整理于下表4-1：
表4-1
类型 功率P（kw） 转速n（r/min） 转矩T（N•m） 传动比i 效率η
蜗杆轴 4.7 960 46.75 1 0.679
蜗轮轴 3.19 27.4 1111.84 35
传动滚筒轴 3.13 27.4 1089.24
五、蜗轮蜗杆的传动设计：
蜗杆的材料采用45钢，表面硬度>45HRC，蜗轮材料采用ZCuA110Fe3,砂型铸造。
以下设计参数与公式除特殊说明外均以参考由《机械设计 第四版》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年 第13章蜗杆传动为主要依据。
具体如表3—1：
表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表
项 目 计算内容 计算结果
中心距的计算
蜗杆副的相对滑动速度
参考文献5第37页（23式） 4m/s<Vs<7m/s
当量摩擦
系数 4m/s<Vs<7m/s
由表13.6取最大值
选[ ]值
在图13.11的i=35的线上，查得[ ]=0.45
[ ]=0.45
蜗轮转矩
使用系数 按要求查表12.9
转速系数
弹性系数 根据蜗轮副材料查表13.2
寿命系数
接触系数 按图13.12I线查出
接触疲劳极限 查表13.2
接触疲劳最小安全系数 自定
中心距
传动基本尺寸
蜗杆头数
Z1=1
蜗轮齿数模数
m=10
蜗杆分度圆 直径
或
蜗轮分度圆
直径
mm
蜗杆导程角
表13.5
变位系数 x=（225-220）/10=0.5 x=0.5
蜗杆齿顶圆 直径 表13.5
mm
蜗杆齿根圆 直径 表13.5
mm
蜗杆齿宽
mm
蜗轮齿根圆直径
mm
蜗轮齿顶圆直径（吼圆直径）
mm
蜗轮外径
mm
蜗轮咽喉母圆半径
蜗轮齿宽 B =82.5
B=82mm
mm
蜗杆圆周速度
=4.52 m/s
相对滑动速度
m/s
当量摩擦系数 由表13.6查得
轮齿弯曲疲劳强度验算
许用接触应力
最大接触应力
合格
齿根弯曲疲劳强度 由表13.2查出
弯曲疲劳最小安全系数 自取
许用弯曲疲劳应力
轮齿最大弯曲应力
合格
蜗杆轴扰度验算
蜗杆轴惯性矩
允许蜗杆扰度
蜗杆轴扰度
合格
温度计算
传动啮合效率
搅油效率 自定
轴承效率 自定
总效率
散热面积估算
箱体工作温度
此处取 =15w/（m²c）
合格
润滑油粘度和润滑方式
润滑油粘度 根据 m/s由表13.7选取
润滑方法 由表13.7采用浸油润滑
六、蜗杆、蜗轮的基本尺寸设计
6.1蜗杆基本尺寸设计
根据电动机的功率P=5.5kw，满载转速为960r/min，电动机轴径 ，轴伸长E=80mm
轴上键槽为10x5。
1、 初步估计蜗杆轴外伸段的直径
d=（0.8——10） =30.4——38mm
2、 计算转矩
Tc=KT=K×9550× =1.5×9550×5.5/960=82.1N.M
由Tc、d根据《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第334页表14-13可查得选用HL3号弹性柱销联轴器（38×83）。
3、 确定蜗杆轴外伸端直径为38mm。
4、 根据HL3号弹性柱销联轴器的结构尺寸确定蜗杆轴外伸端直径为38mm的长度为80mm。
5、 由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键10×70，蜗杆轴上的键槽宽 mm，槽深为 mm，联轴器上槽深 ，键槽长L=70mm。
6、 初步估计d=64mm。
7、 由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第189页图7-19，以及蜗杆上轴承、挡油盘，轴承盖，密封圈等组合设计，蜗杆的尺寸如零件图1（蜗杆零件图）
6.2蜗轮基本尺寸表（由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社第96页表4-32及第190页图7-20及表5—1蜗轮蜗杆的传动设计表可计算得）
表6—1蜗轮结构及基本尺寸
蜗轮采用装配式结构，用六角头螺栓联接（ 100mm）,轮芯选用灰铸铁 HT200 ，轮缘选用铸锡青铜ZcuSn10P1+* 单位：mm
a=b C x B
160 128 12 36 20 15 2 82
e n
10 3 35 380 90º 214 390 306
七、蜗轮轴的尺寸设计与校核
蜗轮轴的材料为45钢并调质，且蜗轮轴上装有滚动轴承，蜗轮，轴套，密封圈、键，轴的大致结构如图7.1：
图7.1 蜗轮轴的基本尺寸结构图
7.1 轴的直径与长度的确定
1.初步估算轴的最小直径（外伸段的直径）
经计算D6>51.7>100mm
又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mm
计算转矩
Tc=KT=K×9550× =1.5×9550×3.19/27.4=1667.76N.M<2000 N.M
所以蜗轮轴与传动滚筒之间选用HL5弹性柱销联轴器65×142，
因此 =65m m
2.由参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的第305页表10-1可查得普通平键GB1096—90A型键20×110，普通平键GB1096—90A型键20×70，联轴器上键槽深度 ，蜗轮轴键槽深度 ，宽度为 由参考文献《机械设计基础》（下册） 张莹 主编 机械工业出版社 1997年的第316页—321页计算得：如下表：
图中表注 计算内容 计算结果
L1 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） L1=25
L2 自定 L2=20
L3 根据蜗轮 L3=128
L4 自定 L4=25
L5 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） L5=25
L6 自定 L6=40
L7 选用HL5弹性柱销联轴器65×142 L7=80
D1 （由参考文献《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社第182页表15-1查得滚动轴承6216的基本结构） D1=80
D2 便于轴承的拆卸 D2=84
D3 根据蜗轮 D3=100
D4 便于轴承的拆卸 D4=84
D5 自定 D5=72
D6 D6>51.7>100mm
又因轴上有键槽所以D6增大3%，则D6=67mm D6=67
7.2轴的校核
7.2.1轴的受力分析图
图7.1
X-Y平面受力分析
图7.2
X-Z平面受力图：
图7.3
水平面弯矩
1102123.7
521607
97 97 119
图7.4
垂直面弯矩 714000
图7.5
436150.8
合成弯矩
1184736.3
714000
681175.5
图7.6
当量弯矩T与aT
T=1111840Nmm
aT=655985.6Nmm
图7.7
7.2.2轴的校核计算如表5.1
轴材料为45钢， ， ，
表7.1
计算项目 计算内容 计算结果
转矩
Nmm
圆周力 =20707.6N
=24707.6N
径向力
=2745.3N
轴向力 =24707.6×tan 20º
Fr =8992.8N
计算支承反力
=1136.2N
=19345.5N
垂直面反力
=4496.4N
水平面X-Y受力图 图7.2
垂直面X-Z受力 图7.3
画轴的弯矩图
水平面X-Y弯矩图 图7.4
垂直面X-Z弯矩图 图7.5
合成弯矩 图7.6
轴受转矩T T= =1111840Nmm
T=1111840Nmm
许用应力值 表16.3，查得
应力校正系数a a=
a=0.59
当量弯矩图
当量弯矩 蜗轮段轴中间截面
=947628.6Nmm
轴承段轴中间截面处
=969381.2Nmm
947628.6Nmm
=969381.2Nmm
当量弯矩图 图7.7
轴径校核
验算结果在设计范围之内，设计合格
轴的结果设计采用阶梯状，阶梯之间有圆弧过度，减少应力集中，具体尺寸和要求见零件图2（蜗轮中间轴）。
7.3装蜗轮处轴的键槽设计及键的选择
当轴上装有平键时，键的长度应略小于零件轴的接触长度，一般平键长度比轮毂长度短5—10mm，由参考文献1表2.4—30圆整，可知该处选择键2.5×110，高h=14mm，轴上键槽深度为 ，轮毂上键槽深度为 ，轴上键槽宽度为 轮毂上键槽深度为
八、减速器箱体的结构设计
参照参考文献〈〈机械设计课程设计》（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年第19页表1.5-1可计算得，箱体的结构尺寸如表8.1：
表8.1箱体的结构尺寸
减速器箱体采用HT200铸造，必须进行去应力处理。
设计内容 计 算 公 式 计算结果
箱座壁厚度δ =0.04×225+3=12mm
a为蜗轮蜗杆中心距 取δ=12mm
箱盖壁厚度δ1 =0.85×12=10mm
取δ1=10mm
机座凸缘厚度b b=1.5δ=1.5×12=18mm b=18mm
机盖凸缘厚度b1 b1=1.5δ1=1.5×10=15mm b1=18mm
机盖凸缘厚度P P=2.5δ=2.5×12=30mm P=30mm
地脚螺钉直径dØ dØ==20mm dØ=20mm
地脚螺钉直径d`Ø d`Ø==20mm d`Ø==20mm
地脚沉头座直径D0 D0==48mm D0==48mm
地脚螺钉数目n 取n=4个 取n=4
底脚凸缘尺寸（扳手空间） L1=32mm L1=32mm
L2=30mm L2=30mm
轴承旁连接螺栓直径d1 d1= 16mm d1=16mm
轴承旁连接螺栓通孔直径d`1 d`1=17.5 d`1=17.5
轴承旁连接螺栓沉头座直径D0 D0=32mm D0=32mm
剖分面凸缘尺寸（扳手空间） C1=24mm C1=24mm
C2=20mm C2=20mm
上下箱连接螺栓直径d2 d2 =12mm d2=12mm
上下箱连接螺栓通孔直径d`2 d`2=13.5mm d`2=13.5mm
上下箱连接螺栓沉头座直径 D0=26mm D0=26mm
箱缘尺寸（扳手空间） C1=20mm C1=20mm
C2=16mm C2=16mm
轴承盖螺钉直径和数目n,d3 n=4, d3=10mm n=4
d3=10mm
检查孔盖螺钉直径d4 d4=0.4d=8mm d4=8mm
圆锥定位销直径d5 d5= 0.8 d2=9mm d5=9mm
减速器中心高H H=340mm H=340mm
轴承旁凸台半径R R=C2=16mm R1=16mm
轴承旁凸台高度h 由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。 取50mm
轴承端盖外径D2 D2=轴承孔直径+(5~5.5) d3 取D2=180mm
箱体外壁至轴承座端面距离K K= C1+ C2+(8~10)=44mm K=54mm
轴承旁连接螺栓的距离S 以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D2 S=180
蜗轮轴承座长度（箱体内壁至轴承座外端面的距离） L1=K+δ=56mm L1=56mm
蜗轮外圆与箱体内壁之间的距离 =15mm
取 =15mm
蜗轮端面与箱体内壁之间的距离 =12mm
取 =12mm
机盖、机座肋厚m1,m m1=0.85δ1=8.5mm, m=0.85δ=10mm m1=8.5mm, m=10mm
以下尺寸以参考文献《机械设计、机械设计基础课程设计》 王昆等主编 高等教育出版社 1995年表6-1为依据
蜗杆顶圆与箱座内壁的距离 =40mm
轴承端面至箱体内壁的距离 =4mm
箱底的厚度 20mm
轴承盖凸缘厚度 e=1.2 d3=12mm 箱盖高度 220mm 箱盖长度
（不包括凸台） 440mm
蜗杆中心线与箱底的距离 115mm 箱座的长度
（不包括凸台） 444mm 装蜗杆轴部分的长度 460mm
箱体宽度
（不包括凸台） 180mm 箱底座宽度 304mm 蜗杆轴承座孔外伸长度 8mm
蜗杆轴承座长度 81mm 蜗杆轴承座内端面与箱体内壁距离 61mm
九、减速器其他零件的选择
经箱体、蜗杆与蜗轮、蜗轮轴以及标准键、轴承、密封圈、挡油盘、联轴器、定位销的组合设计，经校核确定以下零件：
表9-1键 单位：mm
安装位置 类型 b（h9） h（h11） L9（h14）
蜗杆轴、联轴器以及电动机联接处 GB1096-90
键10×70 10 8 70
蜗轮与蜗轮轴联接处 GB1096-90
键25×110 25 14 110
蜗轮轴、联轴器及传动滚筒联接处 GB1096-90
键20×110 20 12 110
表9-2圆锥滚动轴承 单位：mm
安装位置 轴承型号 外 形 尺 寸
d D T B C
蜗 杆 GB297-84
7312（30312） 60 130 33.5 31 26
蜗轮轴 GB/T297-94
30216 80 140 28.25 26 22
表9-3密封圈（GB9877.1-88） 单位：mm
安装位置 类型 轴径d 基本外径D 基本宽度
蜗杆 B55×80×8 55 80 8
蜗轮轴 B75×100×10 75 100 10
表9-4弹簧垫圈（GB93-87）
安装位置 类型 内径d 宽度（厚度） 材料为65Mn，表面氧化的标准弹簧垫圈
轴承旁连接螺栓 GB93-87-16 16 4
上下箱联接螺栓 GB93-87-12 12 3
表9-5挡油盘
参考文献《机械设计课程设计》（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年第132页表2.8-7
安装位置 外径 厚度 边缘厚度 材料
蜗杆 129mm 12mm 9mm Q235
定位销为GB117-86 销8×38 材料为45钢
十、减速器附件的选择
以下数据均以参考文献《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社的P106-P118
表10-1视孔盖（Q235） 单位mm
A A1 A。 B1 B B0 d4 h
150 190 170 150 100 125 M 8 1.5
表10-2吊耳 单位mm
箱盖吊耳 d R e b
42 42 42 20
箱座吊耳 B H h
b
36 19.2 9..6 9 24
表10-3起重螺栓 单位mm
d D L S d1
C d2 h
M16 35 62 27 16 32 8 4 2 2 22 6
表10-4通气器 单位mm
D d1 d2 d3 d 4 D a b s
M18×1.5 M33×1.5 8 3 16 40 12 7 22
C h h1 D1 R k e f
16 40 8 25.4 40 6 2 2
表10-5轴承盖（HT150） 单位mm
安 装
位 置 d3 D d 0 D0 D2 e e1 m D4 D5 D6 b1 d1
蜗杆 10 130 11 155 180 12 13 35.5 120 125 127 8 80
蜗轮轴 10 140 11 165 190 12 13 20 130 135 137 10 100
表10-6油标尺 单位mm
d1 d2 d3 h a b c D D1
M16 4 16 6 35 12 8 5 26 22
表10-7油塞（工业用革） 单位mm
d D e L l a s d1 H
M1×1.5 26 19.6 23 12 3 17 17 2
十一、减速器的润滑
减速器内部的传动零件和轴承都需要有良好的润滑，这样不仅可以减小摩擦损失，提高传动效率，还可以防止锈蚀、降低噪声。
本减速器采用蜗杆下置式，所以蜗杆采用浸油润滑，蜗杆浸油深度h大于等于1个螺牙高，但不高于蜗杆轴轴承最低滚动中心。
蜗轮轴承采用刮板润滑。
蜗杆轴承采用脂润滑，为防止箱内的润滑油进入轴承而使润滑脂稀释而流走，常在轴承内侧加挡油盘。
1、《机械设计课程设计》（修订版） 鄂中凯，王金等主编 东北工学院出版社 1992年
2、《机械设计 第四版》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年
3、《机械设计、机械设计基础课程设计》 王昆等主编 高等教育出版社 1995年
4、《机械设计课程设计图册》（第三版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1987年
5、《机械设计课程设计指导书》（第二版） 龚桂义主编 高等教育出版社 1989年
6、简明机械设计手册（第二版） 唐金松主编 上海科学技术出版社 2000年
《机械设计课程设计》 刘俊龙 何在洲 主编 机械工业出版社 1993年
《机械零件设计课程设计》 毛振扬 陈秀宁 施高义 编 浙江大学出版社1989
《机械设计 第四版》 邱宣怀主编 高等教育出版社出版 1996年
4. 机械设计基础课程设计指导书——设计输送机传动装置课程设计
给你做个参考
一、前言
(一)
设计目的：
通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。
(二)
传动方案的分析
机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。
本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。
带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。
齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。
减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。
二、传动系统的参数设计
原始数据：运输带的工作拉力F=0.2 KN；带速V=2.0m/s；滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。
工作条件：预定使用寿命8年，工作为二班工作制，载荷轻。
工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。
动力来源：电力，三相交流380/220伏。
1
、电动机选择
（1）、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机
（2）、电动机功率选择：
①传动装置的总效率：
=0.98×0.99 ×0.96×0.99×0.96
②工作机所需的输入功率：
因为 F=0.2 KN=0.2 KN= 1908N
=FV/1000η
=1908×2/1000×0.96
=3.975KW
③电动机的输出功率：
=3.975/0.87=4.488KW
使电动机的额定功率P ＝（1～1.3）P ，由查表得电动机的额定功率P ＝ 5.5KW 。
⑶、确定电动机转速：
计算滚筒工作转速：
=（60×v）/（2π×D/2）
=（60×2）/（2π×0.2）
=96r/min
由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’ =3~6。取V带传动比I’ =2~4，则总传动比理时范围为I’ =6~24。故电动机转速的可选范围为n’ =（6~24）×96=576~2304r/min
⑷、确定电动机型号
根据以上计算在这个范围内电动机的同步转速有1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的情况，同时也要降低电动机的重量和成本，最终可确定同步转速为1500r/min ，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4 ，满载转速 1440r/min 。
其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2，质量68kg。
2
、计算总传动比及分配各级的传动比
（1）、总传动比：i =1440/96=15
（2）、分配各级传动比：
根据指导书，取齿轮i =5（单级减速器i=3~6合理）
=15/5=3
3
、运动参数及动力参数计算
⑴、计算各轴转速（r/min）
=960r/min
=1440/3=480(r/min)
=480/5=96(r/min)
⑵计算各轴的功率（KW）
电动机的额定功率Pm=5.5KW
所以
P =5.5×0.98×0.99=4.354KW
=4.354×0.99×0.96 =4.138KW
=4.138×0.99×0.99=4.056KW
⑶计算各轴扭矩（N•mm）
TI=9550×PI/nI=9550×4.354/480=86.63N•m
=9550×4.138/96 =411.645N•m
=9550×4.056/96 =403.486N•m
三、传动零件的设计计算
（一）齿轮传动的设计计算
（1）选择齿轮材料及精度等级
考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45#钢，调质，齿面硬度220HBS；根据指导书选7级精度。齿面精糙度R ≤1.6~3.2μm
（2）确定有关参数和系数如下：
传动比i
取小齿轮齿数Z =20。则大齿轮齿数：
=5×20=100
，所以取Z
实际传动比
i =101/20=5.05
传动比误差：（i -i）/I=（5.05-5）/5=1%<2.5% 可用
齿数比：
u=i
取模数：m=3 ；齿顶高系数h =1；径向间隙系数c =0.25；压力角 =20°；
则
h *m=3，h ）m=3.75
h=（2 h ）m=6.75，c= c
分度圆直径：d =×20mm=60mm
d =3×101mm=303mm
由指导书取
φ
齿宽：
b=φ =0.9×60mm=54mm
=60mm ，
b
齿顶圆直径：d ）=66，
d
齿根圆直径：d ）=52.5，
d ）=295.5
基圆直径：
d cos =56.38，
d cos =284.73
(3)计算齿轮传动的中心矩a：
a=m/2(Z )=3/2(20+101)=181.5mm 液压绞车≈182mm
（二）轴的设计计算
1
、输入轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质，硬度217~255HBS
根据指导书并查表，取c=110
所以 d≥110 (4.354/480) 1/3mm=22.941mm
d=22.941×(1+5%)mm=24.08mm
∴选d=25mm
⑵、轴的结构设计
①轴上零件的定位，固定和装配
单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定
②确定轴各段直径和长度
Ⅰ段：d =25mm
， L =（1.5～3）d ，所以长度取L
∵h=2c
c=1.5mm
+2h=25+2×2×1.5=31mm
考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：
L =（2+20+55）=77mm
III段直径：
初选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
=d=35mm，L =T=18.25mm，取L
Ⅳ段直径：
由手册得：c=1.5
h=2c=2×1.5=3mm
此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：d =（35+3×2）=41mm
因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为41mm
+2h=35+2×3=41mm
长度与右面的套筒相同，即L
Ⅴ段直径：d =50mm. ，长度L =60mm
取L
由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=80mm
Ⅵ段直径：d =41mm， L
Ⅶ段直径：d =35mm， L ＜L3，取L
2
、输出轴的设计计算
⑴、按扭矩初算轴径
选用45#调质钢，硬度（217~255HBS）
根据课本P235页式（10-2），表（10-2）取c=110
=110× (2.168/76.4) =38.57mm
考虑有键槽，将直径增大5%，则
d=38.57×(1+5%)mm=40.4985mm
∴取d=42mm
⑵、轴的结构设计
①轴的零件定位，固定和装配
单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。
②确定轴的各段直径和长度
初选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，则取套筒长为20mm，则该段长42.755mm，安装齿轮段长度为轮毂宽度为2mm。
则
d =42mm
L
= 50mm
L
= 55mm
L
= 60mm
L
= 68mm
L
=55mm
L
四、滚动轴承的选择
1
、计算输入轴承
选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm.
2
、计算输出轴承
选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm
五、键联接的选择
1
、输出轴与带轮联接采用平键联接
键的类型及其尺寸选择：
带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。
根据轴径d =42mm ，L =65mm
查手册得，选用C型平键，得： 卷扬机
装配图中22号零件选用GB1096-79系列的键12×56
则查得：键宽b=12，键高h=8，因轴长L ＝65，故取键长L=56
2
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=60mm,L
查手册得，选用C型平键，得：
装配图中 赫格隆36号零件选用GB1096-79系列的键18×45
则查得：键宽b=18，键高h=11，因轴长L ＝53，故取键长L=45
3
、输入轴与带轮联接采用平键联接
=25mm
L
查手册
选A型平键，得：
装配图中29号零件选用GB1096-79系列的键8×50
则查得：键宽b=8，键高h=7，因轴长L ＝62，故取键长L=50
4
、输出轴与齿轮联接用平键联接
=50mm
L
查手册
选A型平键，得：
装配图中26号零件选用GB1096-79系列的键14×49
则查得：键宽b=14，键高h=9，因轴长L ＝60，故取键长L=49
六、箱体、箱盖主要尺寸计算
箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸计算如下：
七、轴承端盖
主要尺寸计算
轴承端盖：HT150 d3=8
n=6 b=10
八、减速器的
减速器的附件的设计
1
、挡圈 ：GB886-86
查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58
2
、油标 ：M12：d =6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20，D
3
、角螺塞
M18
×
1.5 ：JB/ZQ4450-86
九、
设计参考资料目录
1、吴宗泽、罗圣国主编.机械设计课程设计手册.北京：高等教育出版社，1999.6
2、解兰昌等编著.紧密仪器仪表机构设计.杭州：浙江大学出版社，1997.11
5. 耙矿绞车的结构是怎样的
耙矿绞车的结构是怎样的？一起来看看吧！
绞车系统结构主要包括：主滚筒总成、绞车架及护罩总成、角传动箱总成、转盘传动装置、主滚筒刹车系统、主刹车冷却循环系统、水刹车、水刹车水循环系统、绞车动力输入输出护罩、天车防碰装置等所组成。钻修机绞车部件设置在动力绞车撬座上，结构紧凑、安装、拆卸方便。
耙矿绞车主要有双筒绞车和三筒绞车两种，其中双筒绞车有一个主卷筒（装在右侧，即靠近电动机的一侧），一个副卷筒（装在左侧）。三筒绞车有一个主卷筒（装在中间），二个副卷筒（装在左边和右边）。三筒绞车也可以装二个主卷筒（装在右侧和中间），一个副卷筒（装在左侧），每一个卷筒都相应有一个操纵装置和一个钢绳导向装置。
知识拓展
绞车有什么特点用途
绞车(winch)又称为卷扬机，是用卷筒缠绕钢丝绳或链条以提升或牵引重物的轻小型起重设备（见起重机械）。
绞车具有以下特点
通用性高、结构紧凑、体积小、重量轻、起重大、使用转移方便，被广泛应用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖，还可作现代化电控自动作业线的配套设备。有0.5吨~吨，分为快速和慢速两种。其中高于20吨的为大吨位绞车,绞车可以单独使用，也可作为起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。绞车主要技术指标有额定负载、支持负载、绳速、容绳量等。
绞车主要用途：一是作为提升设备，用于矿井提升、凿井提升及悬吊（升降）凿井设备设施，即沿井筒提升矿石、废（矸）石、升降人员、下放材料、工具和设备等；二是作为运搬设备，用于井下调度运输矿石（矿车），采场耙矿（渣）或充填、撤除立柱等。
耙矿绞车工作原理是什么
在矿业的应用之中，耙矿绞车是一种常用的机械，它主要由绞车、耙斗、滑轮三大主要部分组成，其工作原理是：
耙矿绞车工作时，电机启动后当各内齿轮均未被闸住的时候，则各内齿轮都旋转，卷筒在钢绳和耙斗作用下都不动；耙矿绞车的其中一个内齿轮被操纵装置闸住，那么它相应的卷筒就会旋转缠绳，同时也会带动耙斗移动；这个时候耙矿绞车另一齿轮未闸住，其卷筒在钢绳主动作用下，作从动旋转放出钢绳。耙矿绞车上面的耙斗就可以做往复运动进行耙运工作了。
6. 设计绞车传动装置的单级圆柱齿轮减速器。
由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为 ,
计算转矩为
所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4(GB4323-84) 材料HT200
公称转矩
轴孔直径 ,
轴孔长 ,
装配尺寸
半联轴器厚
([1]P163表17-3)(GB4323-84
三、第二个联轴器的设计计算
由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情况系数为 ,
计算转矩为
所以选用弹性柱销联轴器TL10(GB4323-84)
其主要参数如下:
材料HT200
公称转矩
轴孔直径
轴孔长 ,
装配尺寸
半联轴器厚
([1]P163表17-3)(GB4323-84
减速器附件的选择
通气器
由于在室内使用,选通气器(一次过滤),采用M18×1.5
油面指示器
选用游标尺M16
起吊装置
采用箱盖吊耳、箱座吊耳
放油螺塞
选用外六角油塞及垫片M16×1.5
润滑与密封
一、齿轮的润滑
采用浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为35mm。
二、滚动轴承的润滑
由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑。
三、润滑油的选择
齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用L-AN15润滑油。
四、密封方法的选取
选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。
密封圈型号按所装配轴的直径确定为(F)B25-42-7-ACM,(F)B70-90-10-ACM。
轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定
7. 绞车传动装置如何确定齿轮的轮毂宽度
1、轮毂宽度b没有要遵循什么5的倍数的说法，其宽度是以轴径d为基准来设计宽度的，主要是根据力学分析得来的，当然，最终反映为图纸时，一定经过圆整的、并靠近选择国家标准中“尺寸系列”的标准尺寸的。
2、受轴向空间的限制时，可以将宽度设计小一点：b≥0.5d
3、一般标准:b=d
4、齿轮需要进行轴向滑动进行变档操作、或者是重载齿轮、或者是有较大轴向力的齿轮，则b≤2d
希望以上能够帮助到你
8. 绞车排绳器 绞车排绳装置
绞车排绳装置也叫绞车导绳器，绞车排绳器是最新的热销产品之一，适用各种矿用绞车。
在绞车工作过程中，多数矿山企业都对绞车排绳不整齐容易出问题有所反映，有时会造成压绳、乱绳、钢丝绳相互挤压严重的情况，更严重时会引发矿山工作事故，为企业带来财产损失，为了减少此类问题的出现和出现的不必要的财产损失，矿用绞车排绳装置应运而生，排绳装置的出现很好的解决了此类问题的产生，为矿山企业绞车工作提供了很好的防护措施，对于大多的矿山企业来说还是值得拥有的。
绞车排绳器想要达到的技术目标：
1)不附加动力源，全机械式：
2)自动强制规范缠绳：
3)能适用于直向、侧向等不同安装工况现场：
4)自成一体，独立安装，无需对绞车大量改造:
5) 结构简单，尺寸小：
6) 缠绳规范可靠、有效杜绝乱绳现象：
7) 安装、维修方便等。
一 造成内齿轮绞车排绳乱的主要原因：
1 绞车位置与提升中心线偏差太大，钢丝绳入绳角太大，不能正常排绳
2 对拉绞车滚筒缠放绳时无张力，造成排绳不紧造成乱绳或钢丝绳脱圈。
3 母子绳排绳不紧凑，钢丝绳使用时间一长，钢丝绳压扁、挤出，造成压绳、挤绳现象。
二 内齿轮绞车排绳乱的主要危害：
1 加快钢丝绳的磨损，钢丝绳在滚筒上杂乱无章缠绕时，受力绳经常要从乱排绳子中挤出来又压进去，造成严重磨擦和磨损，致使钢丝绳直径磨细和断丝增多，缩短使用寿命。
2 造成钢丝绳滑出滚筒外，绞车上钢丝绳排列不整齐时堆挤严重，堆挤高度超过滚筒边高时钢丝绳将会滑出滚筒外，轻则断丝，重则断绳。
3 使用在采区变坡轨道中的对拉绞车，用于巷道地形原因绳速时快时慢，钢丝绳时松时紧，会出现钢丝绳脱圈对操作人员造成很大威胁。
三 人工排绳的缺点
1 人工排绳工作量大，需将钢丝绳从滚筒上全部抽出后重新上绳，需多人配合，排绳过程中隐患较大,人身安全得不到保障。
2 人工排绳不够紧凑，特别是母子绳不容易排好，长时间使用就会出现挤绳现象，缠绕的圈数越多挤绳情况越严重。
四 规范排绳装置构造及工作原理
各部分结构
1 内齿轮绞车由电动机、滚筒筒、行星齿轮传动装置、离合闸、制动闸和底盘构成。
2 规毁梁范排绳装置由大链轮、传动链，小链轮、自交双螺旋轴、三孔架及月牙制子、排绳压辊、支架组成。
工作原理
1 先从规范排绳装置轴承支架的一端的低速轴引出驱动力，采用滚子链传动，其小链轮直接装在低速轴上使传动系统与滚筒运转同步，经变速计算，滚筒每转一周，排绳装置横走一个绳径节距。
2 滚子链中心距可调，小链轮与自交双螺旋轴相接，自交双螺旋轴具有连续的升角，和较宽的螺旋槽，该螺旋槽沿一方向为右旋，翻转另一方向为左旋，两端由圆弧封闭，让左右螺旋槽连接起来。
3 自交双螺旋轴的外径上，套装三孔架，三孔架中心孔装轴套内有能摆动的月牙制子，两个排绳压辊相接在三孔架，当自交双螺旋轴由滚筒带动螺旋时，嵌入螺旋槽内的月牙制子，带动三孔架与两个排绳压辊做轴向运动。
4 当月牙形制子沿右螺旋槽行至封闭的一端时，这时月牙形制子将沿端部圆弧，自动反向转入左螺旋槽，此时三孔架带着两个排绳立辊做反向轴向运动，这样就周而复始准确的完成往复有序的排绳。
传动原理
1 绞车在结构上采用两极行星齿轮传动，分别布置在主轴的两端，主轴贯穿滚筒，左端支承在左支架上，右端支承在右支架上，电动机采用法兰盘固定在左支架上。规范排绳装置纤手运的大链轮固定在绞车滚筒上，与绞车滚筒同步转动，大链轮由传动链与小链轮连接，当绞车滚筒转动时大链轮带动小链轮转动;从规范排绳装置轴承支架的一端的低速轴引出驱动力，采用滚子链薯册传动，小链轮直接装在低速轴上使传动系统与滚筒运转同步，经变速计算，滚筒每转一周，排绳装置横走一个绳径节距。
2 内齿轮绞车电机齿轮带动左端小齿轮架上的一对小行星齿轮旋转，由于左端内齿轮是固定不动的，所以小行星齿轮除作自转外，还要围绕电机齿轮公转，即带动了左端齿轮架旋转，齿轮架与主轴系键连接，从而使主轴旋转，而固定在主轴右端的中心齿轮也旋转。于是带动了右端齿轮架上的一对大行星齿轮转动。
3 当绞车电机正转时此时制动闸松开，离合闸闸刹住大内齿轮，此时大行星齿轮除作自转外还要围绕中心齿轮公转，同时带动了大齿轮架旋转，由于滚筒是由键机及个螺栓和大齿轮架联结在一起的，因此滚筒也旋转起来，此时即可进行牵引，为提升状态即收绳状态。因为规范排绳装置是与滚筒同步的，此时规范排绳装置就会自动强制规范排绳，避免钢丝绳出现压绳、挤绳等现象。
4 同理当绞车电机反转时，为下放状态即放绳状态。因为绞车排绳不好主要在于收绳状态时所以此时规范排绳装置就会自然放绳。如果制动闸松开，离合闸刹住滚筒，此时滚筒停止转动，载车被停留在某一位置，称为停止状态。这时右端齿轮架不再旋转，大行星齿轮亦不再公转，而是自转，并带支大内齿轮空转。为了调节提升、下放速度或停止，制动闸和离合闸交替刹紧或松开。