新型矿用回柱绞车设计

重庆理工大学毕业论文 （新型矿用回柱绞车设计）摘 要 在国内，平均每年需求各种不同规格的调度绞车数万台，因此，改进质量，降低成本对调度绞车的开发具有重要意义。在本次设计中，把行星传动原理知识运用到设计中，其结构设计新颖紧凑，效率高，承载能力强。它具有简化整体结构降低成本，节约能源，改善传动性能及维修方便等优点。对此回柱绞车添加一防逆零件。选用棘轮机构由棘轮和棘爪组成的一种单向间歇运动机构。绞车中棘轮机构常用以防止逆转。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。在添加空心轴磁粉离合器对绞车起过载保护作用。这种绞车与老式绞车相比结构更合理，简单，制造工艺性好，传动效率高，使用寿命长且成本低. 从而使系统传动结构大为简化，结构更加紧凑，产品成本可降低20% 左右。我设计的这种回柱绞车是一种很有发展前途的新型绞车。关键词：回柱绞车 棘轮机构 渐开线少齿差行星轮 Abstract In the domestic every year,we need every kind of different specification of the winch 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 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 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 tearing.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 .Mechanics ratchet (wheel)planetary involute gear drive with small teeth difference .1 绪论1.1 绞车的背景与设计的意义背景：绞车winch又称为卷扬机，引进荷兰技术设计的绞车，精巧耐用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等物料的升降和平拖。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，还可作现代化电控自动作业线的配套设备。有0.5吨-350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重要部件，因操作简单、绕绳量大、位置方便而广泛应用。绞车的主要技术指标有额定负载、支持负载、绳速、容绳量等。绞车按照动力分为手动、电动、液压三类。从用途上分类可分为建筑用绞车和船用绞车。绞车按照功能可以分为：船用绞车、工程绞车、矿用绞车、电缆绞车等等。绞车按照卷筒形式分为单卷筒和双卷筒。按照卷筒分布形式分为并列双卷筒和前后双卷筒。电动绞车广泛用于工作繁重和所需牵引力较大的场所。单卷筒电动绞车的电动机经减速机带动卷筒，电动机与减速器输入轴之间装有制动器。为适应提升、牵引和回转等作业的需要，还有双卷筒和多卷筒装置的绞车。一般额定载荷低于10T的绞车可以设计为电动绞车。意义：绞车主要用于矿井井下及地面装载站调度编组矿车、中间巷道中拖运矿车完成其他搬运工作，在斜巷道提升、井下装罐及做翻车机动力等方面也得到了广泛的应用。建井期间井下斜巷提运石、煤及材料主要通过绞车完成的。 为了适应经常迁移和在狭小范围内条件下工作，调度绞车应结构紧凑、轻便。为使矿车移动平稳并能准确地停车，调度绞车的工作速度不应太高。 绞车虽然已有现成产品在矿山使用，但其工作原理较为简单，结构也不太复杂，能够在毕业设计给定的有限时间内完成，而且包含内容较全面，能够使学生综合运用机械专业较多的专业知识。绞车的设计，能够使学生掌握机械设计的一般规律和过程，在专业方面得到全面的提高。 1.2国内绞车的状况 我国矿用小绞车主要是指调度绞车和回柱绞车，它经历了仿制、自行设计两个阶段。解放初期使用的矿用小绞车有日本的、苏联的，因此当时生产的矿用小绞车也是测绘仿制日本和苏联的产品。1958年后这些产品相继被淘汰，并对苏联绞车进行了改进，于1964年进入了自行设计阶段.回柱绞车大体上也是经历了仿制和自行设计的两个阶段，八十年代以前一直使用的是仿制的老产品，八十年代中期才开始设计新型的回柱绞车，主要针对效率极低的球面蜗轮副、慢速工作和快速回绳等环节进行根本的改进。 矿用小绞车标准化方面，1967年制定了调度绞车部标准，1971年制定了回柱绞车部标准.1982年对上述两个标准都进行了修订，其标准方为JB965-83. JB1409-83.国外矿用小绞车使用很普通，生产厂家也很多。我国常用的回柱绞车类型及其传动方式有下列几种:1.型回柱绞车,其传动方式为:一组斜齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮2.型回柱绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组直齿轮3.回柱绞车,其传动方式有两种,一种为:一组蜗轮,两组直齿轮;一组为一组斜齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮.4.型回柱绞车,其,传动方式为:一组斜齿轮,一组蜗轮,一组内齿轮5.型回柱绞车,其传动方式为:一组蜗轮,一组少齿差行星齿轮6.型回柱绞车,其传动方式为:一组直齿轮,一组蜗轮,一组直齿轮7.型回柱绞车,其传动方式为:一组圆锥齿轮,一组变速直齿轮,一组行星齿轮,一组直齿轮1.3国外绞车的状况纵观国外矿用小绞车的发展情况其发展趋势有以下几个特点： (1)向标准化系列化方向发展，苏联月本、美国、德国、英国已有矿用小绞车国家标准.并且这些国家的各制造公司有自己的产品系列型谱。在这些国家标准和系列型谱中，对绞车的性能、参数做了明确的规定，并强力推行和实施，给设计和制造、使用、维护带来极大方便。 (2)向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展。由于煤矿井下狭窄的工作环境要求绞车体积小、重量轻，各国都在力求将绞车的原动机、传动装置、工作滚筒、制动操作等部分及底座等主要部件综合在一个系统中加以统筹布局，充分利用空间提高紧凑程度，做好外形封闭。为此有的将传动部分置于滚筒内部，有的紧贴滚筒端部，有的将电机埋入滚筒内部，有的将底座支架减速器铸为一体。 (3)向高效节能方向发展。世界工业发达的国家如苏联、日本在纹车各种参数的设置上进行优化设计，选取最佳参数，最大限度提高产品功能。在传动机构上尽量采用较先进的传动型式，并采用合理的制造精度，以提高生产效率。在产品节能方面各国各公司都很重视。苏联和日本在绞车设计方面为节约电耗，对电机功率在全面分析绞车的实际工作情况的基础上确定。使电机的功率保证绞车的功能(牵引力、牵引速度)等，又能使电机功率得以充分利用。 (4)向寿命长、低噪音方向发展。寿命和噪音是衡量产品的综合性能指标，是产品质量的综合性反应。寿命长，经济效益才能高;噪音低,有利工人身心健康。 (5)向一机多能、通用化方向发展。矿用小绞车在使用过程中不仅做调度用，而且还做运输及其他辅助工作。使用范围扩大，要求绞车有比较强的适应能力。把调度、运输、辅助绞车归纳为一个标准。三种绞车结构相近，大同小异。即主机相近而制动操作部分则根据各自的使用条件有所区别。有的国家已经打破了行业界限，把各行业的卷扬机设备统归为卷扬机类。这样便于生产使用和维护。便于提高产品质量和社会经济效益。随着管理水平的提高，产品通用化程度也必然的不断提高，这是今后产品发展的必然趋势。 (6)向大功率方向发展。随着生产的发展，原来的产品越来越不能满足用户的要求。长期的生产实践的成功经验表明，调度绞车除调度矿车外，也用于运搬设备，又如回柱绞车除用于回柱放顶外，有时也用于运搬综采及各类机电设备时，运距一般较长，牵引和回绳用一种速度，且目前的回柱绞车牵引速度太慢，回绳速度更慢，因此解决上述问题的同时要加大绞车的功率，满足用户的要求。 (7)向外形简单、平滑、美观、大方方向发展。由于各国力求使产品的结构紧凑、体积小、重量轻、大都采用了机电合一的综合机构。外表只能看到滚简和制动操纵部分。整个绞车近似一个圆形，显得线条简单外形平滑，为了争夺市场，各国绞车在外形上巧妙的构思，使得产品造型美观，操作者感到舒适。1.4国内外绞车的差距1.4.1品种国外矿用小绞车的种类、规格较多.工作机构有单筒、双筒和摩擦式.传动型式有皮带传动、链式传动、齿轮传动、蜗轮传动、液压传动、行星齿轮传动和摆线齿轮传动等。其中采用行星齿轮传动的比较多。发展趋势向标准化系列方向发展，向体积小、重量轻、结构紧凑方向发展;向高效、节能、寿命长、低噪音、一机多能通用化、大功率、外形简单、平滑、美观、大方方向发展。我国矿用小绞车的规格少，品种型号多而乱，也较繁杂，没有同意标准。1.4.2型式 国外矿用小绞车规格比较多，适用不同场合，我国矿用小绞车的规格少，品种型号多而乱，也较繁杂，没有统一标准。从工作机构上分，国外有单筒、双筒及摩擦式三种，我国只有单筒一种型式。从原动力上分，国外有电动的、风动的及液压驱动，我国只有电动的和少量风动的。1.4.3结构我国及国外绞车大多数采用行星齿轮传动，其传动系统结构简单，使用维修方便，但由于其牵引力较小，特别是上下山工况下很难实现较大设备的搬运工作。还有国外的产品体积比我国同等规格的产品要小。例如苏联规定国家标准绞车的轴向尺寸不大于1m，而我国的现有牵引力1000kg.f以上的产品轴向尺寸均远远大于1m以上。回柱绞车的薄弱环节是球面蜗轮副传动，回柱绞车的主传动均采用了蜗轮副传动，这是因为蜗轮副传动比大，又具有自锁性，故其传动效率较低，一般只有0. 40.45，回柱绞车的总传动效率更低。回绳速度慢，所有的回柱纹车回绳速度和工作牵引速度相同.不论绞车用于回柱放顶，还是搬运设备，工作效率太低。随着采煤机械化的发展，综采设备的频繁搬迁，又由于回柱绞车搬运，工作时间长占用人工多，因此这类绞车均应设置快速回绳。1.4.4产品性能 主要寿命、噪音、可靠性等综合指标与国外有差距。例如国外矿用小绞车使用寿命在5年以上，我国目前不具备测试手段寿命无法考核，但从对用户的访问中得知，寿命达不到5年。切噪音很大。1.4.5三化水平 虽然我国矿用小绞车参数系列水平优于国外，但在标准化和通用化方面远不如发达采煤机械制造国。比如牵引力14000kgf这一档回柱绞车就有四种型号. JHC-14型一级减速为蜗轮副传动、二级为行星齿轮传动(少齿差传动)。JHZ-14型二级减速为蜗轮副传动，一级和三级减速为圆柱齿轮传动。JM-14型是在一级蜗轮副减速之后,其二级、三级减速为直齿圆柱齿轮传动。JH-14型是在一级蜗轮副减速之后，其二级减速为直齿圆柱齿轮传动，也是传动系统最简单的一种。1.4.6技术经济指标 我国矿用小绞车的技术指标与国外有一定差距，现以牵引力为2500kg.f的绞车相比较如下表：中国国外牵引力25002500绳速1.271机重27001600体积32.4单位重量的牵引力0.9261.563单位体积的牵引力0.8331.042 由此可见国外产品的单位重量的牵引力和单位体积的牵引力两项经济指标均高于我国产品。1.5研究的基本内容 （1）.确定绞车的主要技术规格和工作图。 （2）.确定绞车的总体传动设计方案。（绞车总装配图、零件图、总体布局） （3）.对绞车的电动机进行选择，确定卷筒参数。 （4）.对绞车各运动部件进行运动和结构的设计、材料的选择、零件强度钢度的校核。 （5）.防逆机构与过载保护装置的设计2.方案的设计随着回采工作面综合机械化的迅速发展 ,要求许多小型辅助设备具有体积更小、重量更轻、维修更加方便等优点 ,以适应不同的生产环境。对井下普遍应用的回柱绞车尤其要求如此。本少齿差式行星齿轮传动绞车，是采用少齿差式行星齿轮传动原理，这种绞车与老式绞车相比结构更合理，简单，制造工艺性好，传动效率高，使用寿命长且成本低。 本少齿差式行星齿轮传动绞车，是采用少齿差式行星齿轮传动原理，即用一对尺寸完全相同的行星齿轮同时与两个内齿轮相啮合，两个内齿轮存在一定的齿数差。这种绞车与老式绞车相比结构更合理，简单，制造工艺性好，传动效率高，使用寿命长且成本低. 棘轮机构常用在各种机床和自动机中间歇进给或回转工作台的转位上，也常用在千斤顶上。在自行车中棘轮机构用于单向驱动，绞车中棘轮机构常用以防止逆转。棘轮机构工作时常伴有噪声和振动，因此它的工作频率不能过高。采用磁粉离合器，起过载保护左右，保护电动机。 采用NN型双内齿合少齿差传动设计的矿用绞车，其传动比为231.主要结构特点在于其输出内齿轮与滚筒合为一体，结构简单，但若滚筒长度稍大一些，插制内齿轮便会受到插齿机允许高度的限制，不得不使用大规格的插齿机。因此，将输出内齿轮设计成镶嵌式更合理。如下图所示：图表 1 传动路线：电机轴与偏心轴通过与套筒键连接进行传递转动，偏心轴带动内齿轮转动，经过齿轮减速，在将传动传递到卷筒上，当卷筒承受的负载高于额定负载时，会引起卷筒逆转，使电机损坏。所以，在其间加入棘轮机构防止卷筒逆转而损坏电机。在通过空心轴磁粉离合器对绞车起过载保护作用。 为使绞车体积小，结构紧凑，其减速机构采用了两组内齿轮和一组行星轮系，将其装入滚筒内，电动机亦半伸入滚筒端部。为运转灵活，在绞车内部各转动处均采用滚动轴承支承。为平衡行星轮偏置产生的离心力，还设置一个平衡块。 传动方案是当电机开启，带动轮系转动，此时因保证棘轮机构转动与电机转动方向一致，开启继电器时磁粉离合器通电，使磁粉产生磁性让内齿轮轴与外端盖联接，当卷筒转动是此时轮系为行星轮系，当卷筒需要放下钢丝绳起吊重物时，断开继电器，内齿轮轴与外端盖可相互转动，轮系变为差动轮系，无论电机是否转动，都不影响绞车放绳工作，但是绳端必须套上一个重物，保证钢丝绳顺利放下。在当绞车起吊重物时，由于重物过重会引起卷筒反转，这是棘轮机构发挥作用，对绞车起防逆作用，当重物过重是，会使内齿轮轴与外端盖中产生摩擦力，有减缓卷筒的逆转速度，此时轮系又变为行星轮系，反转传到棘轮机构时，由于棘爪的作用防止反转传到电机，所以马上关闭电机电源。 行星齿轮传动在我国已有许多年的历史，约在60年代以后，对行星传动才进行较深入系统的研究和试制工作。行星齿轮传动及其演变的谐波齿轮传动具有的重量轻，体积小，传动比打和承载能力打，传动效率高等许多优点，早已被广大工程技术人员所了解和熟悉。由于这些传动机构均有效的利用了功率分流性和同轴性，以及合理的采用内啮合的缘故，使他们具有许多独特的优点，从而使行星齿轮传动在冶金、矿山、起重运输、化工、汽车等等工业部门得到广泛的应用。 所谓渐开线少齿差传动，就是有齿数差很小（一般1-4）的渐开线内啮合变为齿轮副组成的K-H-V型传动或2K-H型传动。若齿数差为一，则称为一齿差行星传动；依此类推。电磁粉末离合器在传动系统中起过载保护作用。其原理为：当励磁线圈中无电流时，散砂似的粉末不阻碍主、从动件之间的相对运动，离合器处于分离状态；当通入电流时，电磁粉末即在磁场作用下被吸引而聚集，从而将主、从动件联系起来，离合器即结合。这种离合器在过载滑动时，会产生高温。当温度超过电磁粉末的居里点时，则磁性消失，离合器分离，从而可以起到保护作用。对电磁粉末颗粒大小，有一定要求，工作一定时间后电磁粉末磨损，则需进行更换。3.电机的选择和传动系统的计算 选择电动机系列，可根据载荷类型、工作方式和行业习惯选择电动机系列。初选电动机的依据是：电动机的功率、转数及电压等级三个方面的要求。3.1电机的选择与校核为使绞车的驱动电机体积小，选用电动机为同步转速1500r/min的隔爆三相鼠笼型异步电动机。电机的输出功率：Po=式中，为工作机所需的功率，且 =x=140x0.1=14Kw式中：-钢丝绳的平均静拉力； -钢丝绳的平均绳速。所以选择功率为15kw的电机，加上防爆要求，选择型号为JBJ-15的电机，参数如下：额定功率：15kw 额定转速：1460r/min 最大转矩/额定转矩：3.2N.m3.2传动系统的设计计算与校核 对于调度绞车而言，钢丝绳在卷筒上可做多层缠绕，即第一层缠绕后，钢丝绳就在缠绕的绳圈上做第二层缠绕，依次类推。在电动机转速不变的情况下，钢丝绳的牵引速度随钢丝绳在卷筒上的缠绕层数不同而变化。当钢丝绳在卷筒上缠绕第一圈时，牵引速度最小，在卷筒最后一层缠绕时牵引速度最大。调度绞车对钢丝绳的牵引速度要求不太严格。对于第一层缠绕，钢丝绳的缠绕半径为滚筒直径与钢丝绳直径之和的一半。对于辅助性绞车滚筒直径与钢丝绳直径之比，煤矿安全规程没有严格要求，且可以多层缠绕，为保证钢丝绳的使用寿命不致过短，钢丝绳直径不能过粗。参考现有绞车资料，直径220mm滚筒，选用钢丝绳的直径不超过12.5mm为好。以下是钢丝绳直径为21.5mm，滚筒直径为500mm，则在滚筒上缠绕一层时，钢丝绳中心的缠绕直径为521.5mm；缠绕多层时，钢丝绳中心的缠绕直径可按下式计算： =D+式中：-多层缠绕时钢丝绳中心的缠绕直径，mm D-滚筒直径，mm d-钢丝绳直径，mm -钢丝绳的绳圈间隙，mm K-钢丝绳在滚筒上的缠绕层数。 经计算，刚丝绳缠绕16层，绳圈间间隙取2mm，所以缠绕16层时大致可容绳量为160mm。 经计算校核。与所给设计任务数据不差。4.机械结构及零部件的设计 绞车的总体结构如图1所示。 各主要组成部分的结构特征如下：4.1机械结构4.1.1卷筒装置卷筒由铸钢制成，其主要作用： 卷筒面上卷绕钢丝绳以牵引负载； 在卷筒体内装有减速齿轮系，因而卷筒又具有减速机壳体的作用。为使绞车体积减小，结构紧凑，其减速机采用了两组内齿轮传动副和一组行星轮系，并将其装入卷筒体内，电动机也半伸入卷筒端部。在绞车内部各传动处均采用滚动轴承支撑，运转灵活。其防逆机构采用棘轮机构，也将其装入卷筒内，并且占用空间不大，不会影响绞车体积的增大。卷筒是绞车的重要部件之一，是绞车的主要受力部件。其外形尺寸500mmx420mm,卷筒采用铸钢ZG25铸造而成。卷筒的结构较为复杂，壁厚较薄，而铸钢的流动性不好，收缩大，如果其铸造工艺不合理将会造成卷筒变形，开裂、缩孔等缺陷，直接影响到绞车的外观及内在质量。4.1.2制动装置 该绞车制动功能就交给电机开关，电机的停转用来制动卷筒。当电机转动带动卷筒工作，发生负载过大情况时。为避免卷筒逆转，卷筒内的几轮机构起到防止逆转作用，控制人员，立即关掉电机电源，避免损坏电机。4.1.3底座绞车底座系自铸铁制成。电动机、轴承及卷筒的垫板均用螺栓固定在底座上。4.2主要零部件设计4.2.1齿轮的设计NN型传动一般是由齿数差及模数均相同而齿数不同的两队内齿轮副组成。NN型传动装置，不需要另外的输出机构，所以结构简单。而且其传动比较大，目前用于小功率传动。齿数差的确定 对动力传动，齿数差，本齿轮取齿数差为2齿轮齿数的计算下图为本设计采用的NN行少齿差传动原理图。 由上图，NN行传动比计算公式为： （1）且有 ； （2） ； （3）上式中为错齿数，其取值为3到8之间，本设计中取为4对（1）式变形，代入（2），（3）两式有： 代入数据可得： =2+4+46则依次可得： =44 =46 =40 =42查表，将基本数据整理为如下表格齿轮（齿数）径向变位系数(mm)齿顶圆直径（mm）中心距（mm）啮合角（）（44）-0.096045.0081.15135.256（46）0.114645.0291.15135.256（40）-0.088641.0231.15135.247（42）0.121841.0441.15135.247（,）以上是模数的情况，当齿轮模数不为1时，则齿顶圆直径和中心距应乘以实际的模数 暂取齿轮的模数为9，则有：齿轮（齿数）径向变位系数(mm)齿顶圆直径（mm）中心距（mm）啮合角（）（44）-0.0960405.07210.35935.256（46）0.1146405.26110.359（40）-0.0886369.20710.35935.247（42）0.1218369.07210.359由以上表格可知：(1)标准中心距a 9mm(2)变位后中心距 =10.359mm(3)中心距分离系数y =0.151 (4)齿顶高变动系数 对3、4齿轮啮合，y=-y=0.1218-(-0.0886)-0.151=0.0588（5）分度圆直径 =m=9x44=396 =m=9x46=414 =m=9x40=360 =m=9x42=378(6)基圆直径 396x0.9396=372 414x0.9396=389 360x0.9396=338378x0.9396=355（7）齿顶圆直径 齿顶圆直径有标准数据直接给出（8）齿根圆直径 =-2m(+-) =396-2x9(0.6+0.4+0.0960)=376.272 =+2m(+) =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，为顶隙系数，因属短齿制，取=0.4行星轮内孔直径齿宽的确定及轴承的选择 根据工业应用实践，行星轮内孔设置的轴承直径范围如下：轴承内孔直径0.3倍行星轮分度圆直径 轴承外圈直径0.7倍行星轮分度圆直径对设置在行星架上的轴承，其内孔直径可适当加大，行星轮孔中滚动轴承的常用内孔直径约为行星轮分度圆直径的0.32至0.35倍。轴承外圈直径记为D，内孔直径记为由双联行星轮的直径（取其中较大者）=396mmD 0.7x=273=117选择轴承型号为7318c，D=190mm, =90mm，B=43mm,数量为两个。根据机构，双联行星轮的宽度取为78mm,满足齿宽系数要求，具体数值见零件图。 齿轮采用材料为20CrMnTi，采用渗碳淬火处理，保证齿轮硬度，齿面粗糙度保证为3.2，齿根圆粗糙度为6.3。.行星齿轮齿轮零件图如下图所示：内齿轮零件图如下图所示：4.2.2轴的设计 轴的材料主要是碳钢和合金钢。刚轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，有的则直接用圆钢。 由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学热处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最常用的是45刚。所以此绞车的轴选用材料为45刚，对其进行渗碳淬火处理，提高轴的抗疲劳强度。选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，选择45钢，调制处理。拟定轴上的装配方案 拟定轴上零件装配方案是进行轴的结构设计的前提，它决定轴的基本形式。如下图所示轴的装配方案是：左端只装配棘轮机构与套筒，滚动轴承，右端装配滚动轴承，轴用挡圈与套筒。这样对该轴的粗细顺序做了粗步安排，如下图所示：轴上的零件定位为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求外，都必须进行轴向和周向定位，以保证其准确的工作位置。轴上零件的轴向定位是以轴肩，套筒和轴环挡圈。在处由于是装配棘轮机构，采用键连接，利用建定位。在安装一段小套筒。防止棘轮机构与段轴上的滚动轴承接触，在段轴段上装配滚动轴承7315c型号，采用轴肩定位，在轴上安装滚动轴承7318c型号，采用轴向挡圈定位，段轴与轴段相同，段轴与电机的轴通过套筒采用键连接，传递运动，采用套筒定位。结构设计 因为段轴上安装滚动轴承。轴承时标准件，所以采用轴承内径大小，所以该3段轴的直径为该段轴上轴承的内径大小。=75mm =90mm 轴段右端为一轴肩，轴肩高度为D=(.070.1)xd=5.257.5所以取该段轴段的直径为D= d+2（5.257.5）=7585所以D=80对长度的选取L=10右端与左端轴的直径根据棘轮机构与套筒确定其直径与长度，其长度与直径如下图所示“键的选择由上图可知，偏心轴设计到两个键，对轴段，采用A型普通平键连接，键的型号为4x10, GB/T1096-1990,轴段，采用B型普通平键连接，键的型号为5x16所以轴的完整零件图图如下图所示：4.2.3轴承的选择各处轴承参数如下表：编号安装部位牌号尺寸件数1卷筒左侧支撑7320C100x215x4712内齿轮的柄部7315C75x160x3713齿轮孔内7318C90x190x4524卷筒右端支撑7315C75x160x3715卷筒外端盖支撑7320C100x215x471轴承额定寿命 式中 寿命系数， 动负荷（N）,式中为输出转矩，而对于双联行星轮， 额定动负荷（N），选用深沟球轴承6313，=93800N； 寿命指数，对球轴承=3； 工作情况系数，； 负荷性质系数，选取 齿轮系数，当齿轮周节极限偏差小于0.02取=1.051.10；当齿轮周节极限偏差为0.021，取=1.101.30；此处取=1.10； 安装部位系数，取=1.1； 速度系数， 轴承转速（r/min）,显然，寿命满足要求，即所选轴承是符合设计要求的。4.2.4棘轮逆止器的设计 棘轮逆止器一般用来作为机械中防止逆转的制逆装置或供间歇传动用，在某些低速、手动操纵的卷扬机上使用。棘轮的齿形已经标准化。棘轮的齿数通常在6-30的范围内选取，但在特殊用途时，可以更少或更多些，齿数越多，冲击越小，但尺寸越大。所以查表取该棘轮的模数m=8，齿数z=12，齿宽系数为1.5.所以根据选取的参数画出棘轮的零件图如下表所示：5三维建模与装配 UGS是全球发展最快的机械CAX公司之一。它的产品UG软件是当前世界上最先进和紧密集成的、面向制造业的CAX高端软件，是知识驱动自动化技术领域中的优先者。其2005年推出的NX.4.0多国语言正式版。该软件实现了设计优化技术与基于产品和过程的知识工程的组合，能够为各种规模的企业提供可测量的价值；能够使企业产品更快的提供给市场；能够使复杂的产品设计与分析简单化；能够有效地降低企业的生产成本并增加企业的市场竞争实力。由于该软件的高度集成化和优越的性能，使之成为目前世界上最优秀的公司广泛使用的系统，这些公司包括波音飞机、通用汽车、普惠发动机、飞利浦、松下、精工、和爱立信等。此外，UG还成为日本主要的汽车配件生产商Denso的标准，占有90%的俄罗斯航空市场和80%的北美发动机市场。美国航天航空界已安装了10000多套UG，在世界各国航天航空界享有极高的地位。UG软件目前也普及到机械、医疗设备和电器电子等行业，并发挥着越来越显著的作用。 UG功能非常强大，已经覆盖了整个产品开发的全过程，即从概念设计、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布，无一不包括。利用建模模块、装配模块和制图模块，可建立各种复杂结构的三维参数化实体装配模型和部件详细模型，自动生成平面工程图纸；可应用于各行业和各种类型产品设计，支持产品外观造型设计。所设计的产品模型可进行虚拟装配与各种分析，省去了制造样机的过程。下面对该绞车进行三维建模来表达该绞车的内部结构：下图为绞车内齿轮的三维图：对绞车的端盖建模：其他端盖的建模用同样的方法，对绞车中行星轮的建模：利用模数，齿数，压力角，齿轮厚度，孔径就可利用UG公式直接建模。滚动轴承的建模如下图所示：因为滚动轴承时标准件，所以根据轴承的参数设置，也可以直接建模对轴的三维建模：根据每段轴的直径大小，画出圆大小进行拉伸。对轴用挡圈的建模：对轴左端短套筒的建模：对轴右端与电机轴连接的套筒建模：对端盖的建模：对卷筒的建模：对棘轮棘爪的建模：对固定棘轮机构的零件建模：对左边端盖的建模：以上是部分零件的建模，下图是把零件装配起来的装配图与爆炸图：爆炸图的截图如下：6总结紧张而又辛苦的2个月毕业设计结束了。我们快要完成老师下达给我们的任务是时候，我仿佛经历一次翻山越岭，登上了高山之巅，顿时心旷神怡，眼前豁然开朗。毕业设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次毕业设计我们深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真地进行毕业设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为了明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。说实话，毕业设计真的是有点累。然而，当我们着手清理自己的设计资料，分析数据，得出的零件实物，仔细回味这2个月周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我们的倦意顿消，虽然这是我刚学会走完的第一步，是我人生中的一点小小胜利，然而它令我感受到自己成熟了许多，令我有一种“春眠方觉晓”的感悟。我们清楚的意识到，做毕业设计不是一件容易的事，但给我们更多的是收获。通过这次毕业设计我们深刻的体会到：做设计是苦活但要细心；实践动手做比空想强；三个臭皮匠比上一个诸葛亮，合作精神是强大的；老师是很好的资源，要向他挖掘。老师是一本活书是最好利用的资源，我们要不断在他身上进行开采，获取自己宝贵的知识。无论在做设计数据筛选，加工刀具的了解还是加工过程遇上的种种问题我们自己不能解决都需要老师的帮助。老师具备专业的知识和过硬的实际操作经验，是我们在机械制造业中航行的指明灯，老师不会什么都帮我们亲手的去做好，他主要做的工作是引指引我们，启发我们。以他的话说就是：授之以鱼不如授之以渔，亲手帮你做好了一次，那下次遇到同样的问题，你们还不会解决，那不是等于不教，出去外面没有人帮你的忙此不是不会做了？你们要学会独立思考，提高自己的学习能力。老师还会教导我们做机械这行业是有点危险性的，但任何危险都是操作不当造成的，机器对人是没有任何感情的，你每天给它保养，它还是冷血的不会有感情，你不小心时它还是会伤害你，所以你们就一定要小心，按照步骤使用机床。毕业设计毕竟是一个较为漫长的过程其中有苦有乐，每当我们灰心，意志消沉是得到老师的鼓励，我们都会信心大增，每当做出的成绩能换来老师一个微笑，我们都会感到心满意足，彼此的交流让我们师生的感情更融合。 此绞车的设计还有很多不足的地方，发展前景还很广大，比如电磁粉离合器继电器的设计，输入输出电源线的放置位置结构，如果能设计出磁粉离合器自动连接断开电源，那就会较少更多的人力，节约经济。感觉自己设计的绞车还有很多不足的地方，希望经过以后的实践学习，会得到更多的经验。此绞车的发展前途还可以有更大的发展空间。7致谢本毕业设计是在我的导师黄霞老师的亲切关怀和悉心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。黄老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，在此谨向黄老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。我还要感谢在一起愉快的度过毕业论文小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。这次设计是我第一次进行全面和系统的设计，不免会有疏漏和不足之处，可能存在计算不够准确，图纸质量不高等问题，还有许多细节未做到及时处理，请老师指正，以帮助我不断提高，不断进步。我相信通过这次全面系统的设计以及在这个过程中各位老师的不断点拨，在今后的工作中我一定会做到更好。 在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们! 最后，再次对关心、帮助我的老师和同学表示衷心地感谢！ 35