一級(jí)擺線錐齒輪減速器設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)之減速器設(shè)計(jì)

一級(jí)擺線錐齒輪減速器設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)之減速器設(shè)計(jì),一級(jí),擺線,齒輪,減速器,設(shè)計(jì),掘進(jìn)機(jī) 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) EBJ-160掘進(jìn)機(jī)裝載部件設(shè)計(jì)及關(guān)鍵件加工工藝 EBJ-160 BORING MACHINE LOADED WITH THE KEY COMPONENTS OF THE DESIGN AND PROCESSING TECHNOLOGY 學(xué)院（部） 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 中文摘要 摘要：本次設(shè)計(jì)的題目是EBJ-160掘進(jìn)機(jī)裝載部件設(shè)計(jì)及關(guān)鍵件加工工藝設(shè)計(jì)，我的專(zhuān)題是對(duì)該掘進(jìn)機(jī)的一級(jí)擺線錐齒輪減速器設(shè)計(jì)。 首先，對(duì)有關(guān)掘進(jìn)機(jī)的書(shū)籍進(jìn)行初步閱讀，了解掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀及其的技術(shù)上發(fā)展情況和瓶頸。核心是研究掘進(jìn)機(jī)的裝載部分的作用及其設(shè)計(jì)方案，為后期的設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)。 其次，對(duì)這次設(shè)計(jì)主題即掘進(jìn)機(jī)一級(jí)擺線錐齒輪減速器設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，從現(xiàn)有的減速器裝配圖上的研究開(kāi)始，分析裝配圖上的各個(gè)零部件的作用及其位置關(guān)系，弄清部件彼此之間的裝配關(guān)系。 最后重新設(shè)計(jì)這個(gè)減速器，設(shè)計(jì)思想是在不改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，對(duì)不足的地方進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。這次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是擺線錐齒輪軸的設(shè)計(jì)和校核，以及該軸上的軸承的設(shè)計(jì)和校核。 關(guān)鍵詞： 掘進(jìn)機(jī)；擺線錐齒輪；減速器； English Abstract Abstract: The design is the subject of EBJ-160 boring machine loaded with the key components of the design and processing technology design, my topic is the level of the boring machine cycloid bevel gear reducer design. First of all, boring machine for the preliminary reading of the book to understand the development of boring machine and its technical developments and bottlenecks. The core is to study the loading part of boring machine and its design, for the latter designed to lay a solid foundation. Secondly, the design theme of the boring machine that is a cycloid bevel gear reducer design study, the reducer from the existing assembly drawing on the beginning of the study, analysis of the assembly drawing on the role of the various components and its location, clarify the components of the assembly relations between. Finally, re-design of the reducer, the design idea is not to change the original structure on the basis of lack of improvement of the local optimization. Is designed to focus on the cycloid bevel gear shaft design and verification, as well as the axis of the bearing design and verification. Key words: boring machine; cycloid bevel gear; reducer; 目錄 摘要（中文）………………………………………………………………………3 摘要（英文）………………………………………………………………………… 4 1、緒論……………………………………………………………………………… 7 2、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)………………………………………………………………… 8 2.1、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)……………………………………………………………… 8 2.1.1、已知條件……………………………………………………………… 8 2.1.2、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)……………………………………………………………… 8 2.1.3、方案特點(diǎn)……………………………………………………………… 8 2.2、電動(dòng)機(jī)的選擇………………………………………………………………… 9 2.2.1、 確定鏈輪分度圓直徑………………………………………………… 9 2.2.2、 確定減速器輸入軸及其傳動(dòng)比……………………………………… 9 2.2.3、 電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇……………………………………………………… 9 3、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………… 11 3.1、擺線錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………11 3.1.1、 選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及其齒數(shù)………………………… 11 3.1.2、 擺線齒錐齒輪幾何參數(shù)初算………………………………………11 3.1.3、 擺線齒錐齒輪精確幾何計(jì)算原始參數(shù)………………………………13 3.1.4、 擺線齒錐齒輪幾何計(jì)算數(shù)據(jù)匯總………………………………… 14 3.2、 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度……………………………………………………15 3.2.1、 接觸應(yīng)力計(jì)算…………………………………………………………15 3.2.2、 許用應(yīng)力計(jì)算…………………………………………………………16 3.3、 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度……………………………………………………17 3.4、 擺線小錐齒輪軸結(jié)構(gòu)圖……………………………………………………19 3.5、 擺線大錐齒輪結(jié)構(gòu)圖………………………………………………………20 4、 錐齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………21 4.1、 錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)………………………………………………………21 4.1.1、 齒輪軸的示意圖………………………………………………………21 4.1.2、 軸上的徑向尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………22 4.1.3、 軸上的軸向尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………………23 4.1.4、 軸上的其他設(shè)計(jì)………………………………………………………24 4.2、 軸齒輪的校核計(jì)算…………………………………………………………24 4.2.1、 軸上的受力分析………………………………………………………24 4.2.2、 支反力的計(jì)算…………………………………………………………24 4.2.3、 求齒輪軸彎矩和扭矩圖……………………………………………… 25 4.2.4、 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度……………………………………… 25 5、 軸承基本額定壽命計(jì)算…………………………………………………………27 5.1、 錐齒輪軸軸承額定壽命計(jì)算(32221)………………………………………27 5.1.1、 軸承所受徑向力計(jì)算………………………………………………… 27 5.1.2、 計(jì)算派生軸向力……………………………………………………28 5.1.3、 判斷和計(jì)算軸向力……………………………………………………28 5.1.4、 確定當(dāng)量動(dòng)載荷………………………………………………………28 5.1.5、 計(jì)算軸承壽命…………………………………………………………28 5.2 錐齒輪軸軸承額定壽命計(jì)算(30222)………………………………………29 5.2.1 軸承所受徑向力計(jì)算……………………………………………………29 5.2.2、 計(jì)算派生軸向力………………………………………………… 29 5.2.3、 判斷和計(jì)算軸向力………………………………………………… 30 5.2.4、 確定當(dāng)量動(dòng)載荷…………………………………………………… 30 5.2.5、 計(jì)算軸承30222壽命……………………………………………… 30 6、 鍵的選擇和校核……………………………………………………………… 31 6.1、矩形花鍵的選擇…………………………………………………………… 31 6.1.1、概述…………………………………………………………………… 31 6.1.2、矩形花鍵的選擇的規(guī)格……………………………………………… 31 6.2、 矩形花鍵的校核……………………………………………………………32 6.2.1、 擠壓應(yīng)力計(jì)算……………………………………………………… 32 6.2.2、 許用擠壓應(yīng)力計(jì)算………………………………………………… 32 6.2.3、 校核結(jié)果…………………………………………………………… 32 7、 潤(rùn)滑與密封…………………………………………………………………… 33 7.1、 齒輪的潤(rùn)滑………………………………………………………………… 33 7.2、 軸承的潤(rùn)滑………………………………………………………………… 33 7.3、 密封………………………………………………………………………… 33 7.3.1、 端蓋和軸間密封……………………………………………………… 33 7.3.2、 軸承座與箱體之間的密封…………………………………………… 34 8、 箱體的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………34 8.1、 減速器附件的選擇………………………………………………………… 34 8.2、 箱體及其附件參數(shù)………………………………………………………… 35 結(jié)束語(yǔ)……………………………………………………………………………… 36 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 37 致謝………………………………………………………………………………… 38 1、 緒論 EBJ－160型重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)為國(guó)家“八五”重點(diǎn)科技攻關(guān)成果。該機(jī)主 要用于煤及半煤巖巷機(jī)械化掘進(jìn)施工，也適用于其他礦山及隧道的掘進(jìn)。 該機(jī)主要特點(diǎn)為：整機(jī)采用低矮機(jī)型，懸臂縱軸式切割，切割機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度采用自動(dòng)調(diào)整，鏟板隨動(dòng)式防干涉裝置；切割頭采用高強(qiáng)度齒座，截齒采用大直徑“三高”硬質(zhì)合金刀頭高強(qiáng)度截齒，履帶采用高強(qiáng)度鑄造件液壓系統(tǒng)采用了恒壓變量伺服系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)比同類(lèi)型進(jìn)口機(jī)組優(yōu)越，管件少3／4 EBJ-160型掘進(jìn)機(jī)是重型掘進(jìn)機(jī)，它切割功率大，斷面大，廣泛適用于鐵路、公路、水利、國(guó)防等隧道的掘進(jìn)施工，可以滿足2-3類(lèi)到4-5類(lèi)圍巖（軟巖、次堅(jiān)巖）的機(jī)械化掘進(jìn)，實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)，運(yùn)輸，支護(hù)等同時(shí)作業(yè)，大幅度提高了隧道施工的效率。 在煤礦、公路、鐵路的隧道施工中都會(huì)用到掘進(jìn)機(jī)這種機(jī)器設(shè)備，怎樣設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)使其能夠高效、安全地在施工中完成掘進(jìn)任務(wù)，確保工程安全順利的完工設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)的關(guān)鍵因素。掘進(jìn)機(jī)的裝載機(jī)構(gòu)一般分為星輪裝載和扒爪兩大類(lèi)，因其型號(hào)和工作地點(diǎn)的不同，傳統(tǒng)掘進(jìn)機(jī)的裝載機(jī)構(gòu)各有其特點(diǎn)與不足,尤其出在減速器的問(wèn)題較多。 此次設(shè)計(jì)的目的：在原有兩中裝載方式的基礎(chǔ)上對(duì)擺線錐齒輪減速器進(jìn)行技術(shù)及結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)與設(shè)計(jì)；指導(dǎo)思想：由于EBJ-160為重型掘進(jìn)機(jī)，采用的的是星輪裝載方式，吸取扒爪式的精華，在不改變星輪裝載的主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)的解決的問(wèn)題：在結(jié)構(gòu)上對(duì)一級(jí)擺線錐齒輪減速器的進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì) 2、 傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1、傳動(dòng)方案擬定 2.1.1、已知條件 （1） 工作條件：煤礦隧道下使用，工作兩班制。連續(xù)單向傳動(dòng)，，載荷較平穩(wěn)，工作環(huán)境欠佳，有粉塵，環(huán)境最高溫度35℃。 （2）使用折舊期：8年，每年工作350天，每天工作16小時(shí)。 （3）檢修間隔期：2年一次大修，每年一次中修，半年一次小修 （4）動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流，電壓380/220V。 （5）制造條件及生產(chǎn)批量：中型機(jī)械廠，單件小批生產(chǎn)。 （6）驅(qū)動(dòng)方式 ：集中交流電機(jī)，采用后驅(qū)動(dòng)， （7）傳動(dòng)系統(tǒng)：交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，直交錐齒輪傳動(dòng) ，星輪 （8）裝載方式：星輪連續(xù)裝載 （9）鏈輪的張緊方式：黃油缸張緊 （10）裝載能力：240-250 2.1.2、 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 參 數(shù) 星輪轉(zhuǎn)速 鏈輪的轉(zhuǎn)速V 電動(dòng)機(jī)功率 數(shù) 據(jù) 45rpm 1.2m/min 22KW 表1-1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表 2.1.3、 本方案特點(diǎn) 本方案采用擺線錐齒輪減速器——開(kāi)式齒輪傳動(dòng)方案，齒輪傳動(dòng)具有： 1) 效率高，是常用的機(jī)械傳動(dòng)中齒輪傳動(dòng)效率最高的。 2) 結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)其它傳動(dòng)機(jī)械，其占用空間較小。 3) 工作可靠壽命長(zhǎng)。設(shè)計(jì)制造正確合理，使用維護(hù)良好的齒輪傳動(dòng)，工作十分可靠，壽命可長(zhǎng)達(dá)一、二十年，這是其它機(jī)械傳動(dòng)無(wú)法比擬的。 4) 傳動(dòng)比穩(wěn)定。 5) 使用了一對(duì)開(kāi)式齒輪傳動(dòng)，它的失效形式多為齒面磨損，同時(shí)，開(kāi)式齒輪傳動(dòng)在沒(méi)有防護(hù)罩的情況下容易對(duì)靠近的工作人員造成危險(xiǎn)。 2.2、 電動(dòng)機(jī)選擇 2.2.1 、 確定鏈輪分度圓直徑 d= 2.2.2 、 確定減速器輸入軸及其傳動(dòng)比 （=45已給數(shù)據(jù)） 2.2.3、 電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇 根據(jù)掘進(jìn)機(jī)使用環(huán)境選擇YB系列隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，已經(jīng)知道給定功率為P=22KW，=111.26，查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中常用電機(jī)選擇，選擇如下兩種 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率/kW 滿載轉(zhuǎn)速/ 傳動(dòng)比 Ⅰ YBGB180L-4 22 1470 13.33 Ⅱ YB200L2-6 22 970 8.97 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的情況，同時(shí)也要降低電動(dòng)機(jī)的成本，最終可確定方案2 YB200L2-6 2.2.3.1、 詳細(xì)參數(shù) 序號(hào)=57 型號(hào)=YB200L2-6 額定功率\kw=22 滿載時(shí)\額定電流\A=44.6 滿載時(shí)\額定轉(zhuǎn)速\r/min=970 滿載時(shí)\效率\%=90.2 滿載時(shí)\功率因數(shù)\cosφ=0.83 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=1.8 堵轉(zhuǎn)電流/額定電流=6.5 最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩=2 重量\kg=300 2.2.3.2電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸圖片 YB200L2-6型電動(dòng)機(jī)安裝型式外形及安裝尺寸 ----------------------------------------------------------- 序號(hào)=12 機(jī)座號(hào)=200 LH=200 A=318 B=305 C=133 D\2極=55 D\4.6.8極=55 E\2極=110 E\4.6.8極=110 F×GD\2極=16×10 F×GD\4.6.8極=16×10 G\2極=49 G\4.6.8極=49 K=19 T=5 M=350N=300 P=400 R= 0 n-S=4 -φ19 AB=390 AD=290 AE=205 HD=645 AA=70 BB=379 HA=25 AC=400 LA=18 L\2極=805 L\4.6.8極=805 安裝型式=B35 3、 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1、 擺線錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1.1、選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及其齒數(shù)。 (1)按照設(shè)計(jì)要求，選用擺線齒錐齒輪傳動(dòng)。 (2)因?yàn)榫蜻M(jìn)機(jī)的扒抓機(jī)構(gòu)是一般工作機(jī)，速度不高，可選用7級(jí)精度（GB10095-88） (3)材料選擇參照機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)手冊(cè)表10-1，選擇小齒輪的材料為40Gr(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。 3.1.2、擺線齒錐齒輪幾何參數(shù)初算 按照機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)手冊(cè)給定算法計(jì)算， 過(guò)程如下表3-1 表3-1擺線齒錐齒輪幾何參數(shù)初算 名稱(chēng) 符號(hào)單位 計(jì)算公式 結(jié)果 軸交角 ∑（°） 90 傳動(dòng)比理論值 齒數(shù)初值 2.45 主動(dòng)小輪轉(zhuǎn)速 已經(jīng)知數(shù)據(jù) 110.26 主動(dòng)小輪轉(zhuǎn)矩 名稱(chēng) 單位 計(jì)算公式 結(jié)果 大輪大端節(jié)圓直徑 384.0026取整384 大輪大端節(jié)錐角初值 67.79° 續(xù)表 名稱(chēng) 符號(hào)單位 計(jì)算公式 結(jié)果 大輪大端節(jié)錐距初值 240.4554 齒寬 b 重載傳動(dòng)b=(0.29 0.33) 取=3.4 b=67.533取整68 參考點(diǎn)法向模數(shù) 硬齒面重載齒輪取 =6.8取整7 參考點(diǎn)螺旋角初值 一般 小輪齒數(shù) 12.76圓整取13 大輪齒數(shù) 31.85圓整取32 齒數(shù)比 u 2.46 傳動(dòng)比誤差百分?jǐn)?shù) 0.4﹪ 大輪節(jié)錐角 67.88° 參考點(diǎn)螺旋角 33.7481° 擺線齒錐齒輪幾何參數(shù)初算（表3-1） 3.1.3、 擺線齒錐齒輪精確幾何計(jì)算原始參數(shù) 按照機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）給定算法計(jì)算，計(jì)算過(guò)程如下表3-2 表3-2擺線齒錐齒輪精確幾何計(jì)算原始參數(shù) 名稱(chēng) 符號(hào)單位 計(jì)算公式 結(jié)果 大輪大端節(jié)圓直徑 見(jiàn)上表3-1 384 軸交角 ∑（°） 見(jiàn)上表3-1 90 名稱(chēng) 符號(hào)單位 計(jì)算公式 結(jié)果 參考點(diǎn)法向模數(shù) 見(jiàn)上表3-1 7 小輪齒數(shù) 見(jiàn)上表3-1 13 大輪齒數(shù) 32 法向壓力角 一般取 20° 齒頂高系數(shù) ﹡ 一般取=1 1 頂隙系數(shù) C﹡ 一般取C﹡=0.25 0.25 圓周齒側(cè)間隙 （mm） 按照齒輪設(shè)計(jì)手冊(cè)上表5.2-8取=0.19 0.19 法向齒側(cè)間隙 （mm） =0.05+0.03 0.26 高變位系數(shù) 初值=0.5由手冊(cè)上表5.5-2求得終值 切向高變位系數(shù) 初值=0.1由手冊(cè)上表5.5-5求得終值 分度錐角修正值 因小錐輪軸小端五軸頸所以修正角為0° 0 齒數(shù)比 U 見(jiàn)上表3-1 2.46 齒寬 b/(mm) 見(jiàn)上表3-1 68 參考點(diǎn)螺旋角 見(jiàn)上表3-1 33.7481 3.1.4、 擺線齒錐齒輪幾何計(jì)算數(shù)據(jù)匯總 按照機(jī)械齒輪設(shè)計(jì)手冊(cè)（上冊(cè)）給定算法計(jì)算，見(jiàn)下表3-3 表3-3擺線齒錐齒輪幾何計(jì)算數(shù)據(jù)匯總 名稱(chēng) 符號(hào)單位 計(jì)算公式 結(jié)果 法向模數(shù) 7 小輪齒數(shù) 13 名稱(chēng) 符號(hào)單位 計(jì)算公式 結(jié)果 傳動(dòng)比 2.46 小輪分度錐角 21.62 大輪分度錐角 68.88 小輪大端節(jié)圓直徑 184.6748取整184 大輪大端節(jié)圓直徑 384 小輪參考點(diǎn)節(jié)圓直徑 148.021取整148 大輪參考點(diǎn)節(jié)圓直徑 384.4728取整384 高變位系數(shù) 0.5 小輪齒頂高 （mm） (﹡+) 10.5 大輪齒頂高 （mm） = (﹡-) 3.5 續(xù)表 全齒高 h 15.75 大輪齒數(shù) 32 壓力角 20° 小輪當(dāng)量齒數(shù) 大輪當(dāng)量齒數(shù) 84.98取整為85 錐距 R(mm) 240 擺線齒錐齒輪幾何計(jì)算數(shù)據(jù)匯總（表3-3） 3.2、 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 1) 錐齒輪以大端面參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，取齒寬中點(diǎn)處的當(dāng)量齒輪作為強(qiáng)度計(jì)算依據(jù)進(jìn)行校核。已算小齒輪齒數(shù)Z1=13，傳動(dòng)比為*U=2..46則大齒輪齒數(shù)Z2= 32, =1905(n/m) 依據(jù)的校核公式： 3.2.1、接觸應(yīng)力計(jì)算 （1）分度圓切向力計(jì)算 （2） 使用系數(shù) 原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)都是輕微震動(dòng)，查機(jī)械設(shè)計(jì)書(shū)本上的表得出該系數(shù) =1.35 (3) 動(dòng)載荷系數(shù)計(jì)算 (4) 載荷分布系數(shù)計(jì)算 （5） 載荷分配系數(shù)計(jì)算 （6） 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)計(jì)算 (7) 彈性系數(shù)計(jì)算 （8） 重合度螺旋角系數(shù)計(jì)算 (9) 錐齒輪系數(shù)計(jì)算 (10) 計(jì)算結(jié)果 =267.1 3.2.2、 許用應(yīng)力計(jì)算 （1） 許用接觸應(yīng)力公式 （2） 試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（3）上圖23.2-18d查得 （3） 壽命系數(shù) =1 （長(zhǎng)期工作） （4） 潤(rùn)滑油膜影響系數(shù) (機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)3圖23.2-21) （5） 最小安全系數(shù) （6） 尺寸系數(shù) （7） 工作硬化系數(shù) （8） 許用接觸應(yīng)力值 （9） 結(jié)論 通過(guò)校核 3.3、 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 1)確定彎曲強(qiáng)度載荷系數(shù)，計(jì)算載荷系數(shù) 使用系數(shù)：由*，取 動(dòng)載系數(shù)：由*，按9級(jí)精度查取，齒間載荷分布系數(shù)：取1 齒向載荷分布系數(shù)： 其中，軸承系數(shù)由*查得 所以 綜上，載荷系數(shù) 2)確定齒形系數(shù)，應(yīng)力校正系數(shù)，*： 3)確定彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)，壽命系數(shù)查* 查得： 疲勞極限應(yīng)力，由* 查得： *可求出許用應(yīng)力 4）校核彎曲強(qiáng)度 輪齒所受切向力，由*，有 *校核 彎曲強(qiáng)度滿足要求 3.4、 擺線小錐齒輪軸機(jī)構(gòu)圖（圖3-1） 3.5、 擺線大錐齒輪機(jī)構(gòu)圖（圖3-1） 4、錐齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1、 錐齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.1、 齒輪軸的設(shè)計(jì)圖（圖4-1） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖（圖4-1） 4.1.2、 軸上的徑向尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 表4-1軸上的徑向尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 區(qū)段 說(shuō)明 結(jié)果 A-A段 該段安裝了矩形花鍵，規(guī)格為,軸徑的尺寸由花鍵的尺寸的來(lái)定 大徑 (mm) 小徑 (mm) B-B段 該段安裝有圓螺母和止動(dòng)墊圈，直徑由圓螺母的尺寸來(lái)計(jì)算確定，該段要制造螺紋，螺母規(guī)格： 大徑 小徑 C-C段 該段安裝浮封圈和浮封杯，直徑要與D-D段綜合考慮 D-D段 該段安裝了圓螺母和止動(dòng)墊圈，軸徑帶有螺紋，大小徑由裝配圖明細(xì)欄上的圓螺母規(guī)格確定，圓螺母規(guī)格 大徑 小徑 E-E段 該段安裝圓錐磙子軸承，規(guī)格為 直徑由軸承內(nèi)徑來(lái)計(jì)算確定， F-F段 該段裝有圓錐磙子軸承，規(guī)格是 軸的直徑有軸承的內(nèi)徑來(lái)確定 G-G段 該段是軸肩，用于軸承的定位，由由軸承的軸向定位需求取 H-H段 該段是小錐齒輪 尺寸參數(shù)請(qǐng)參看第三章的齒輪設(shè)計(jì)部分 4.1.3、 軸上的軸向尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析說(shuō)明見(jiàn)下表 表4-2軸上的軸向尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 區(qū)段 說(shuō)明 結(jié)果 A-A段 該段安裝了矩形花鍵，規(guī)格為，花鍵工作長(zhǎng)度L=75（mm） B-B段 該段安裝有圓螺母和止動(dòng)墊圈，直徑由圓螺母的尺寸來(lái)計(jì)算確定，該段要制造螺紋，螺母規(guī)格：, .L要大于螺母厚度2倍多 C-C段 該段安裝浮封圈和浮封杯，長(zhǎng)段由計(jì)算確定 D-D段 該段安裝了圓螺母和止動(dòng)墊圈，軸徑帶有螺紋，長(zhǎng)度由裝配圖明細(xì)欄上的圓螺母規(guī)格確定，圓螺母規(guī)格,L要大于螺母和墊圈的厚度， E-E段 該段安裝圓錐磙子軸承，規(guī)格為 這段的長(zhǎng)度大于等于軸承寬度，由計(jì)算確定 F-F段 由計(jì)算確定 G-G段 該段是軸肩，由軸承的軸向定位需求，取 H-H段 該段是小錐齒輪 厚度參看齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.1.4、 軸上的其他設(shè)計(jì) （1）軸上零件的周向定位 B-B段的軸承端蓋周向定位采用圓螺母和止動(dòng)墊片來(lái)定位，滾動(dòng)軸承周向定位由過(guò)渡配合保證，選用軸直徑的公差為k6 (2) 確定軸上圓角和側(cè)角尺寸 軸端倒角，圓角均為R2.5 4.2、 軸齒輪的校核計(jì)算 4.2.1、 軸上的受力分析 （1）軸傳遞的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 （2）齒輪的圓周力計(jì)算 （3）齒輪的徑向力計(jì)算 （4）齒輪的軸向力計(jì)算 4.2.2、 支反力的計(jì)算 （1） 在垂直面上支反力計(jì)算 (圖4-2 b ) ： (2) 在水平面內(nèi)的支反力計(jì)算 (圖4-2c ) 4.2.3、 求齒輪軸彎矩和扭矩圖 4.2.3.1、 齒輪的作用力在垂直面的彎矩 （圖4-2 b） 4.2.3.2、 齒輪的作用力在水平面的彎矩圖 （圖4-2 c） 4.2.3.3、 截面C處的最大合成彎矩計(jì)算 （圖4-2 d） 4.2.3.4、 做轉(zhuǎn)矩圖 4.2.3.5、 危險(xiǎn)截面的判斷 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，即如上圖（b）(c) (d)所示。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。后面將附注小齒輪軸上載荷圖（圖4-2） 截面C處的各種受力值列表4-2 表4-2 截面C處的受力參數(shù)列表 載 荷 垂直面Z 水平面Y 支反力F（N） 彎矩 總彎矩 扭矩 附圖 圖4-2 小齒輪軸上載荷圖 4.2.4、 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 這里只校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度。*及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) 4.2.4.1、計(jì)算截面C的抗彎截面系數(shù)Wc 4.2.4.2、軸的計(jì)算應(yīng)力 該軸材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，由*查得許用應(yīng)力因此，，故安全。 5、 軸承基本額定壽命計(jì)算 5.1、 錐齒輪軸軸承額定壽命計(jì)算(32221) 如圖4-2，記B處軸承為1，C處軸承為2。由前述已知，外界產(chǎn)生的 軸向力： 徑向力： 各支點(diǎn)力： ； ； 5.1.1、 軸承所受徑向力計(jì)算 5.1.2、 計(jì)算派生軸向力 5.1.2.1、確定動(dòng)載系數(shù) 查*得計(jì)算系數(shù)，軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 因?yàn)?，所以，由*查得： 徑向動(dòng)載荷系數(shù) 5.1.2.2、 派生軸向力計(jì)算 由*派生軸向力公式 5.1.3、 判斷和計(jì)算軸向力 5.1.3.1、軸承1受軸向力 因?yàn)? 所以軸承1所受的軸向力 5.1.3.2、軸承2受軸向力 5.1.4、 確定當(dāng)量動(dòng)載荷 由*查取動(dòng)載荷系數(shù)： 由*求當(dāng)量動(dòng)載荷 5.1.5、 計(jì)算軸承壽命 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)差得軸承32221軸承參數(shù)： 軸承內(nèi)徑：105 軸承外徑：190 軸承寬度：39 額定動(dòng)載荷：270000 額定靜載荷：225000 潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑 極限轉(zhuǎn)速：2400 所以基本額定動(dòng)載荷C=270000N *求壽命得： 以上計(jì)算壽命都遠(yuǎn)大于要求的使用折舊時(shí)間44800h，所以選取的軸承合適。在本設(shè)計(jì)中，軸承工作載荷教平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，故此不對(duì)軸承進(jìn)行靜載荷能力計(jì) 5.2 錐齒輪軸軸承額定壽命計(jì)算(30222) 如圖4-2，記B處軸承為1，C處軸承為2。由前述已知，外界產(chǎn)生的 軸向力： 徑向力： 各支點(diǎn)力： ； ； 5.2.1 軸承所受徑向力計(jì)算 5.2.2、 計(jì)算派生軸向力 5.2.2.1、 確定動(dòng)載系數(shù) 查*得計(jì)算系數(shù)，軸向動(dòng)載荷系數(shù)。 因?yàn)?，所以，由*查得： 徑向動(dòng)載荷系數(shù) 5.2.2.2、 派生軸向力計(jì)算 由*派生軸向力公式 5.2.3 判斷和計(jì)算軸向力 5.2.3.1、 軸承1受軸向力 因?yàn)? 所以軸承1所受的軸向力 5.2.3.2、 軸承2受軸向力 5.2.4 、 確定當(dāng)量動(dòng)載荷 由*查取動(dòng)載荷系數(shù)： 由*求當(dāng)量動(dòng)載荷 5.2.5、 計(jì)算軸承30222壽命 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)差得軸承30222軸承參數(shù)： 軸承參數(shù)： 軸承內(nèi)徑：110 軸承外徑：200 軸承寬度：38 額定動(dòng)載荷：112000 額定靜載荷：100000 潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑 極限轉(zhuǎn)速：3800 所以基本額定動(dòng)載荷C=112000N *求壽命得： 以上計(jì)算壽命都遠(yuǎn)大于要求的使用折舊時(shí)間44800h，所以選取的軸承合適。在本設(shè)計(jì)中，軸承工作載荷教平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，故此不對(duì)軸承進(jìn)行靜載荷能力計(jì) 6、 鍵的選擇和校核 6.1、矩形花鍵的選擇 6.1.1、概述 本設(shè)計(jì)中減速器和和刮板輸送機(jī)采用共同的驅(qū)動(dòng)， 電動(dòng)機(jī)放置于掘進(jìn)機(jī)尾端，錐齒輪軸的是通過(guò)軸的尾端的花鍵與鏈輪連接來(lái)獲得轉(zhuǎn)矩的。 6.1.2、矩形花鍵的選擇的規(guī)格 錐齒輪軸尾端花鍵規(guī)格為N×d×D×B=10×72×78×12 鍵數(shù)N=10 小徑d=72 大徑D=78 鍵寬B=12（GB/T 1144-1987 6.2、 矩形花鍵的校核 校核公式 6.2.1、 擠壓應(yīng)力計(jì)算 （1）轉(zhuǎn)矩 花鍵獲得的轉(zhuǎn)矩 （2） 花鍵各齒間載荷不均勻系數(shù) 通常 取0.8 （3）Z 花鍵齒數(shù) Z=10 （4） 花鍵齒的工作高度（ mm） (C為倒角尺寸為0.4) （5） 花鍵齒的工作長(zhǎng)度 經(jīng)過(guò)查手冊(cè) 取 =75（mm） （6） 花鍵的平均直徑 （7）計(jì)算結(jié)果 6.2.2、 許用擠壓應(yīng)力計(jì)算 （1）經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（3）上表21.4-2花鍵連接的許用擠壓應(yīng)力 花鍵的工作是動(dòng)連接不移動(dòng)的，=45 6.2.3、 校核結(jié)果 （1）擠壓應(yīng)力=38 許用擠壓應(yīng)力為=45 （2）=38=45 滿足強(qiáng)度要求 7、 潤(rùn)滑與密封 7.1、齒輪的潤(rùn)滑 采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)周向速度為45rpm，為錐齒輪傳動(dòng)，浸油高度應(yīng)沒(méi)過(guò)大錐齒輪齒寬，至少應(yīng)沒(méi)過(guò)1/3齒寬，齒頂距箱底至少30mm,這里為設(shè)計(jì)為44mm。選用L-AN15潤(rùn)滑油。 7.2、軸承的潤(rùn)滑 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑采用油潤(rùn)滑，通過(guò)齒輪的的快速轉(zhuǎn)動(dòng)，將油打到機(jī)箱內(nèi)壁上，油沿著機(jī)箱內(nèi)壁流到油溝里，然后沿著油溝流到滾動(dòng)軸承那進(jìn)行潤(rùn)滑和散熱。減速器內(nèi)圓錐滾子軸承的dn值如下： *分析如下： 減速器中軸承的dn值較小，宜選用脂潤(rùn)滑方式，且脂潤(rùn)滑具有形成潤(rùn)滑膜強(qiáng)度高，不容易流失，容易密封，一次加脂可以維持相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，也有利于傳動(dòng)裝置的維護(hù)。 *選用ZL-2號(hào)通用鋰基潤(rùn)滑脂（GB 7324-1994） 7.3、密封 7.3.1、端蓋和軸間密封 端蓋和軸間采用了浮封圈和浮封環(huán)密封, 浮封圈尺寸；浮封環(huán)尺寸， 浮環(huán)密封有下列優(yōu)點(diǎn)： 1）密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只有幾個(gè)形狀簡(jiǎn)單的環(huán)、銷(xiāo)、彈簧等零件。多層浮動(dòng)環(huán)也只有這些簡(jiǎn)單零件的組合，比機(jī)械密封零件少。 2）對(duì)機(jī)器的運(yùn)行狀態(tài)并不敏感，有穩(wěn)定密封性能。 3）的密封件不產(chǎn)生磨損，密封可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單、檢修方便。 4）因密封件材料為金屬，固耐高溫。 5）浮環(huán)可以多個(gè)并列使用，組成多層浮動(dòng)環(huán)，能有效的密封10MPa以上的高壓。 6）能用于10000～20000r/min的高速旋轉(zhuǎn)流體機(jī)械，尤其使用于氣體壓縮機(jī)，其許用速度高達(dá)100m/s以上，這是其他密封所不能比擬的。 7）只要采用耐腐蝕金屬材料或里襯耐腐蝕的非金屬材料（如石墨）作浮動(dòng)環(huán)，可以用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的密封。 掘進(jìn)機(jī)在地下幾百米下工作，各個(gè)部件都要有好的密封的形式，防灰塵防止減速器軸上的各種可能泄露的最好的選擇 7.3.2、 軸承座與箱體之間的密封 軸承座與箱體之間的接觸采用了O形橡膠圈來(lái)密封， O型密封圈密封的優(yōu)點(diǎn)： O密封圈主要用于靜密封和往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封。用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封時(shí)，僅限于低速回轉(zhuǎn)密封裝置，可防油防塵。 8、 箱體的設(shè)計(jì) 減速器為單件小批量生產(chǎn)，所以減速器箱體使用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，在這樣的生產(chǎn)規(guī)模下，焊接比鑄造更經(jīng)濟(jì)更靈活而且鋼的彈性模量與切變摸量較鑄鐵大40%～70%之間，可以得到重量較輕剛性更好的箱體。 8.1減速器附件的選擇 起吊裝置：采用箱蓋吊孔、箱座吊耳 通氣器：由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過(guò)濾），采用M10 油面指示器：選用油標(biāo)A16 放油螺塞：選用外六角油塞及墊片M12×25 鋼絲：直徑2L=5OO 墊圈12，34個(gè) 墊圈90，1個(gè) 8.2 箱體及其附件參數(shù) 表7-1箱體及附件參數(shù)表 名 稱(chēng) 尺 寸（mm） 箱 座 壁 厚 8 箱 蓋 壁 厚 8 箱蓋凸緣厚度 12 箱座凸緣厚度 12 箱座底凸緣厚度 20 地腳螺釘直徑 12 地腳螺釘數(shù)目 4(個(gè)) 小錐齒輪軸軸承旁 連接螺柱直徑 10 錐齒輪軸軸承旁 連接螺栓直徑 12 蓋與座連接螺栓直徑 6 軸承端蓋螺釘直徑 6 視孔蓋螺釘直徑 6 定位銷(xiāo)直徑 5 凸臺(tái)高度 50 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 20 箱蓋，箱座肋厚 8 主動(dòng)端軸承端蓋外徑 120 被動(dòng)端軸承端蓋外徑 82 結(jié)束語(yǔ) 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)基本上完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)減速器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，在應(yīng)用上有著廣泛的意義，在設(shè)計(jì)中綜合運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造基礎(chǔ)的知識(shí)和繪圖技能，完成了各部分的分析和設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)怎樣利用各種手冊(cè)解決問(wèn)題，通過(guò)這一過(guò)程全面了解一級(jí)擺線錐齒輪減速器設(shè)計(jì)所涉及的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、制造、裝配以及表達(dá)等方面的知識(shí)，培養(yǎng)綜合分析、實(shí)際解決工程問(wèn)題的能力。 在這次在設(shè)計(jì)中得到了我的指導(dǎo)老師的大力幫助，幫我克服掉了很多毛病，從老師的教授中收獲頗多，受益匪淺。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)為今后的工作打下了很好的基礎(chǔ)，由于這次設(shè)計(jì)是第一次怎樣完整的設(shè)計(jì)，水平有限，難免出錯(cuò)，請(qǐng)各位老師給予指正。 參考文獻(xiàn) [1]汪愷，機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第三冊(cè)).北京；機(jī)械工業(yè)出版社 [2]劉鴻文.材料力學(xué).第四版.北京：高等教育出版社，2004. [3]濮良貴.紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).第七版.北京：高等教育出版社，2000. [4]吳宗澤.羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第二版.北京：高等教育出版社，1999. [5]毛平淮.互換性與測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006. [6]黃日恒.懸臂式掘進(jìn)機(jī).徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，1996. [7]從鐵軍.巷道掘進(jìn)機(jī).北京：煤炭工業(yè)出版社，1982. [8]孟少龍.機(jī)械加工工藝手冊(cè)第一卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991. [9]孟少龍.機(jī)械加工工藝手冊(cè)第二卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1991. [10]孟少龍.機(jī)械加工工藝手冊(cè)第三卷.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1991. [11]齒輪手冊(cè)編委會(huì)編.齒輪手冊(cè)(上冊(cè))第二版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [12]齒輪手冊(cè)編委會(huì)編.齒輪手冊(cè)（下冊(cè)）第二版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [13]陳宏鈞.實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊(cè)（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003. [14]趙程.楊建民.機(jī)械工程材料（第2版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007 [15]Ball and Roller Screws.Enginneering Material and Design. 19(12),1975. [16]Mechanical Drive(Reference Issue). Machine Design. 52(14),1980. [17]Orlow P. Fundamentals of Machine Design. Moscow:Mir Pub.,1987. [18]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本.機(jī)械制圖?極限與配合.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)生活最后的課程，是幾年學(xué)習(xí)的一個(gè)最好總結(jié)，也是我們學(xué)習(xí)成果最直接的表現(xiàn)；所以我們搞畢業(yè)設(shè)計(jì)必須有一個(gè)良好的態(tài)度，認(rèn)真地對(duì)待，只有這樣才可以學(xué)到更多的機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)，為將來(lái)更好地工作做好各個(gè)方面的準(zhǔn)備。 首先，我要感謝這幾年來(lái)我所有的老師對(duì)我的諄諄教導(dǎo)和無(wú)微不至的關(guān)懷，謝謝他們傳授我只是，給予我前進(jìn)的動(dòng)力，教導(dǎo)我做人的道理；有了他們的關(guān)心支持，我學(xué)習(xí)才輕松愉悅，成長(zhǎng)方能健康。 其次，我要感謝我的指導(dǎo)老師。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，得到好多老師的支持和幫助，特別是周哲波老師。他們盡職盡責(zé)，用扎實(shí)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)值和和諄諄善誘的教學(xué)方法，使我在機(jī)械制造的海洋中遨游。面面俱到、點(diǎn)點(diǎn)吃透是他教學(xué)的一大風(fēng)格，我學(xué)到好多東西，不僅有專(zhuān)業(yè)方面的，更重要還有以后學(xué)習(xí)工作中應(yīng)該注意到問(wèn)題。讓我感觸很深的是，他工作認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度，是態(tài)度成就了他的事業(yè)，是態(tài)度使他獲得了別人的尊重，更是態(tài)度，使我端正了學(xué)習(xí)風(fēng)氣，離職努力做好本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。 最后，我要感謝安徽理工大學(xué)。感謝母校給了我深入學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，感謝母校對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的培養(yǎng)，感謝母校賦予我專(zhuān)業(yè)知識(shí)，感謝母校給我進(jìn)一步學(xué)習(xí)搭了扎實(shí)的跳板！我以后定會(huì)好好學(xué)習(xí)，為母校爭(zhēng)光！今日我以母校為榮，它日母校將以我為榮。 感謝各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心！是你們?nèi)娴暮笄诠ぷ?，?chuàng)造了我們學(xué)習(xí)環(huán)境——齊全的教學(xué)設(shè)施，穩(wěn)定的教學(xué)秩序，籌劃教學(xué)發(fā)展、保障日常生活的順利進(jìn)行，安理的豐碑上絕對(duì)有您的事跡。 愿母校的明天更加美好！ 37