MG400930-WD電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)計(jì)算【含CAD圖紙+文檔】

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任務(wù)書(shū) 畢業(yè)生 姓名 專業(yè) 指導(dǎo)教師 姓名 類別 學(xué)號(hào) 班級(jí) 職稱 外聘、√本校 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 MG400/930-WD電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)計(jì)算 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)提供的原始數(shù)據(jù)資料 截割電機(jī)功率：400KW 截割電機(jī)轉(zhuǎn)速：1480 r/min 滾筒截深：800mm 采高范圍：1.8-3.76m 煤層傾角：Y<45 滾筒轉(zhuǎn)速：27-30 r/min 適應(yīng)煤層硬度：中硬或中硬以上，能截割一定的矸石層 三、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成主要內(nèi)容： 1、說(shuō)明書(shū)： （1）分析說(shuō)明設(shè)備的工作原理； （2）完成設(shè)備整體設(shè)計(jì)計(jì)算； （3）完成截割部傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算； （4）完成關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算； 2、圖紙： （1）總體設(shè)計(jì)完整、圖紙表達(dá)清晰、標(biāo)注采用國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn)； （2）完成整機(jī)裝配圖紙?jiān)O(shè)計(jì)，保證結(jié)構(gòu)方案確定最優(yōu)化； 四、畢業(yè)生應(yīng)提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料要求 1、說(shuō)明書(shū)： （1）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)必須打印成冊(cè)； （2）同時(shí)提交電子文檔； （3）電子文檔的格式是： ① 說(shuō)明書(shū)必須是Word．DOC和EXCEL．Xls ② 圖紙?zhí)峤坏碾娮游臋n資料必須是AUTOCAD．dwg的格式。 （4）郵箱地址（E-Mail）：yqgxe @163.com 2、圖紙： （1）設(shè)備圖： 1） 總裝圖————1張（A0） 2）采煤機(jī)截割部裝配圖————1張（A0） 3）左臂外形圖——————1張（A0） 4）零件圖——————若干張 注意：手工繪圖不得少于三分之一，其余為AUTOCAD．Dwg繪制。 （2）說(shuō)明書(shū)一份————（不少于2萬(wàn)字） （3）電子文檔資料（全部） 五、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排（從第二周起） 序號(hào) 時(shí)間 周次 設(shè)計(jì)任務(wù)完成的內(nèi)容及質(zhì)量要求 1 3月04日~3月11日 第02周 查閱資料，了解采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理 2 3月14日~3月20日 第03周 方案制定， 3 3月21日~3月27日 第04周 各結(jié)構(gòu)元件的選型設(shè)計(jì) 4 3月28日~4月03日 第05周 部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 5 4月04日~4月10日 第06周 草圖繪制 6 4月11日~4月17日 第07周 繪制截割部 7 4月18日~4月24日 第08周 繪制零、部件圖 8 4月25日~5月01日 第09周 設(shè)計(jì)、編寫說(shuō)明書(shū) 9 5月02日~5月08日 第10周 修改說(shuō)明 六、主要參考文獻(xiàn)資料 1、工具書(shū)： （1）《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （2）《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 1987 （3）《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上、中、下 （4）《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》續(xù)編 （5）《液壓和氣壓傳動(dòng)》 冶金工業(yè)出版社 （6）《國(guó)外采煤工作面綜合機(jī)械化設(shè)備》 （7）《煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（上、下）上海煤礦機(jī)械研究所 （8）《機(jī)床液壓傳動(dòng)》機(jī)械工業(yè)出版社 2、參考資料： （1）《煤礦設(shè)備管理使用手冊(cè)》； （2）零件圖、說(shuō)明書(shū) （3）MGTY400/900-3.3D電牽引采煤機(jī)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū) （4）MGTY400/900-3.3D電牽引采煤機(jī)圖冊(cè) （5）《煤礦設(shè)備管理使用手冊(cè)》 七、簽字欄 簽 字 欄 畢業(yè)生 姓名 專業(yè) 班級(jí) 要求設(shè)計(jì)工作起止日期 20xx年03月10日~~~20xx年05月11日 教師審核 指導(dǎo)教師（簽字） 日期 20xx年 月 日 教研室主任審查（簽字） 日期 20xx年 月 日 系主任批準(zhǔn)（簽字） 日期 20xx年 月 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 畢業(yè)生姓名 ： 專業(yè) ： 學(xué)號(hào) ： 指導(dǎo)教師 所屬系（部） ： 二〇xx年五月 成 績(jī) 評(píng) 定 指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) 答辯組評(píng)定成績(jī) 綜合成績(jī) 注：評(píng)定成績(jī)?yōu)?00分制，指導(dǎo)教師為30%，答辯組為70%。 專業(yè)答辯組組長(zhǎng)：　　　　?。ê灻? 　　　　　　　　　 200 年　　月　　日 答辯記錄卡 系　 　專業(yè) 姓名 答 辯 內(nèi) 容 問(wèn) 題 摘 要 評(píng) 議 情 況 　　　　　　　　　 記錄員： （簽名） 摘 要 本文完成了MG400／930一WD電牽引采煤機(jī)的整機(jī)外形的布局設(shè)計(jì)，介紹了采煤機(jī)的類型和工作原理，以及目前國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，從左搖臂、左牽引部、左行走部、左電器控制箱、右電器控制箱、右行走箱、右牽引部、右搖臂的具體布局到各次的特點(diǎn)都有所涉及；重點(diǎn)完成了采煤機(jī)搖臂的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括搖臂殼體以及殼體內(nèi)一軸、第一級(jí)惰輪組、二軸、第二級(jí)惰輪組、第三級(jí)惰輪組、中心輪組、第一級(jí)行星減速器、第二級(jí)行星減速器幾乎所有零部件的裝配關(guān)系，各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算，功率的傳遞計(jì)算，第一級(jí) 圓柱直齒齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，第二級(jí)圓柱直齒齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，第一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，第二級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算，各軸的設(shè)計(jì)以及校核，所有軸承支撐處軸承的選擇校核、花鍵連接處花鍵的選用以及校核。 關(guān)鍵詞： 采煤機(jī) ；電牽引；搖臂 ；行星輪減速器 1 目 錄 摘 要 1 第一章 綜述 2 第一節(jié) 對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析 2 一、設(shè)計(jì)思路的提出 2 二、設(shè)計(jì)藍(lán)圖 2 三、選取采煤機(jī)的搖臂完成傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3 四、牽引行走部 4 五、截割部、行走部電機(jī)的選用 4 六、搖臂減速箱 4 第二節(jié) 采煤機(jī)的概況 4 一、采煤機(jī)的類型 4 二、采煤機(jī)的主要組成 5 三、滾筒采煤機(jī)的工作原理 5 四、采煤機(jī)的進(jìn)刀方法 5 第三節(jié) 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 6 第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程 7 第一節(jié) 整機(jī)功率的安排 7 第二節(jié) 搖臂減速器傳動(dòng)比的安排 7 第三節(jié) 搖臂減速箱的具體結(jié)構(gòu) 7 一、殼體 7 二、一軸 7 三、第一級(jí)減速惰輪組 7 四、二軸 7 五、第二級(jí)減速惰輪 7 六、中心齒輪組 8 七、第一級(jí)行星減速器 8 八、第二級(jí)行星減速器 8 九、中心水路 8 十、離合器 8 第四節(jié) 各軸的轉(zhuǎn)速 8 第五節(jié) 各軸的功率 8 第六節(jié) 截割部齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 一、第一級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 9 二、第二級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 16 三、第一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 24 四、第二級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 32 第七節(jié) 截割部軸的設(shè)計(jì)及校核以及軸承的選用和校核 39 一、齒輪軸1 39 二、第一級(jí)惰輪軸 42 三、二軸齒輪 44 四、第二級(jí)惰輪軸 47 五、第三級(jí)惰輪軸（與第二級(jí)惰輪軸相同） 49 六、中心齒輪軸 49 第八節(jié) 截割部花鍵連接強(qiáng)度校核 53 一、電動(dòng)機(jī)輸出軸與齒輪嚙合處的花鍵 53 二、二軸處與齒輪嚙合的花鍵 53 三、中心輪與太陽(yáng)輪嚙合處的花鍵 54 四、第一級(jí)行星減速器機(jī)架與第二級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪嚙合處的花鍵 54 五、方法蘭與第二級(jí)行星減速器機(jī)架嚙合處的花鍵 55 參考文獻(xiàn) 56 致 謝 57 前 言 畢業(yè)設(shè)計(jì)是高校教學(xué)中最后一個(gè)環(huán)節(jié)，它是在學(xué)生學(xué)習(xí)了一系列專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程，并且在實(shí)習(xí)、實(shí)踐基礎(chǔ)上，利用自己所學(xué)知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，在老師指導(dǎo)、幫助下，自行設(shè)計(jì)與解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。它是學(xué)生三年大學(xué)課程的一次全面總結(jié)和綜合利用，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅可以鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，而且可接觸實(shí)際，發(fā)現(xiàn)不足，開(kāi)拓視野，在實(shí)踐中檢驗(yàn)和豐富所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)分析和解決問(wèn)題能力，因此它是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 隨著社會(huì)主義建設(shè)與改革開(kāi)放的深入，與在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下激烈的競(jìng)爭(zhēng)，一切企業(yè)必須進(jìn)行深刻改革與創(chuàng)新，更對(duì)我們工程技術(shù)人員提出了嚴(yán)峻要求，我們不僅要有專業(yè)技術(shù)方面的能力，更要有經(jīng)濟(jì)頭腦，我們所設(shè)計(jì)與提供的產(chǎn)品，將是更為輕巧、靈便、美觀、經(jīng)濟(jì)的，所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要大膽革新，換新見(jiàn)解、新方案，緊密聯(lián)系所學(xué)知識(shí)，向最優(yōu)秀化靠近。 MG400/930-WD電牽引采煤機(jī)截割部 第一章 綜述 第一節(jié) 對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析 一、設(shè)計(jì)思路的提出 在目前的國(guó)內(nèi)采煤機(jī)市場(chǎng)，不管從研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造還是使用方面中厚煤層所使用的重型采煤機(jī)都占據(jù)著主導(dǎo)的地位，也正是這種龐大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)使得中厚煤層采煤機(jī)在技術(shù)上日趨成熟，而且有著非常大的改進(jìn)刷新速度，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這種類型采煤機(jī)的大型企業(yè)有西安煤礦機(jī)械廠、雞西煤礦機(jī)械廠、佳木斯煤礦機(jī)械廠等，其中以西安煤礦機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的MG400/930-WD型交流電牽引采煤機(jī)為典型代表，2004年中國(guó)能源集團(tuán)旗下的進(jìn)出口設(shè)備公司出口俄羅斯的成套綜采設(shè)備中，采煤機(jī)就選用的是西安煤機(jī)廠的MG400/930-WD型交流電牽引采煤機(jī) ，該機(jī)型在國(guó)內(nèi)也有著廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)越的性能得到了各大礦的好評(píng)。其成功的設(shè)計(jì)思想和理念給了我很大的震撼，也給我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了一個(gè)基本的框架和藍(lán)圖，所以我的設(shè)計(jì)以此為啟發(fā)、也以此為依據(jù)展開(kāi)。 二、設(shè)計(jì)藍(lán)圖 （1）整機(jī)的設(shè)計(jì)方案 表1-1 主要技術(shù)特征 項(xiàng)目 數(shù)據(jù) 單位 最大計(jì)算生產(chǎn)能力 2500 t/h 采高 1.80～3.76 m 裝機(jī)功率 2×400+2×55+20 kW 供電電壓 3300 v 滾筒直徑 φ1800, φ2000 mm 截深 800 mm 牽引力 680～410 kN 牽引速度 0～8.3～13.8 m/min 滅塵方式 內(nèi)處噴霧 拖電纜方式 自動(dòng)拖纜 主機(jī)外形尺寸 14400×2292×1535 mm 主機(jī)重量 60 t 最大不可拆卸尺寸 3070×1200×1000 mm 最大不可拆卸重量 7.0 t （2）主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1.整機(jī)為多電機(jī)橫向布置，框架式結(jié)構(gòu)，機(jī)身由三段組成，無(wú)底托架。三段機(jī)身采用液壓拉杠聯(lián)結(jié)，所有部件均可從老塘側(cè)抽出。 2.采用直搖臂，左右可互換，左右牽引部對(duì)稱，結(jié)構(gòu)完全相同。 3.用二臺(tái)交流電機(jī)牽引,電氣拖動(dòng)系統(tǒng)為一拖一。 4.電氣系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行的能力，可用于大傾角工作面。 5.采用水冷式變頻器，技術(shù)領(lǐng)先，可靠性高，體積小。 6.采用PLC控制，全中文液晶顯示系統(tǒng)。 7.具有簡(jiǎn)易智能監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)保護(hù)功能齊全，查找故障方便。 8.具有手控、電控、遙控操作方式。 （3）用途及適用條件 該機(jī)型的采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng),電機(jī)橫向布置,交流變頻調(diào)速無(wú)鏈 雙驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī).總裝機(jī)功率930kW，機(jī)面高度1535mm，適用于采高1.80～3.76m，煤層傾角≤40°的中厚煤層綜采工作面，要求煤層頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大,不過(guò)于松軟,煤質(zhì)硬或中硬,能截割一定的矸石夾層.工作面長(zhǎng)度以150～200m為宜。 三、選取采煤機(jī)的搖臂完成傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) （1）搖臂處其動(dòng)力通過(guò)兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速和兩級(jí)行星齒輪減速傳給輸出軸，再由方法蘭驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，搖臂減速箱設(shè)有離合裝置、冷卻裝置、潤(rùn)滑裝置、噴霧降塵裝置等，搖臂減速箱殼體與一連接架鉸接后再與牽引部機(jī)殼鉸接，搖臂和滾筒之間采用方榫連接。 （2）截割部的機(jī)械傳動(dòng) 截割電機(jī)的空心軸通過(guò)扭矩軸花鍵與一軸軸齒輪連接，將動(dòng)力傳入搖臂減速箱，在通過(guò)二級(jí)圓柱直齒齒輪和三級(jí)惰輪組傳遞到二級(jí)行星減速器，末級(jí)的行星減速器的行星架出軸漸開(kāi)線花鍵連接驅(qū)動(dòng)滾筒。 （3）搖臂傳動(dòng)系統(tǒng)圖 圖1-1搖臂傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 四、牽引行走部 牽引行走部包括固定箱和型走箱兩大部分組成。固定箱內(nèi)有三級(jí)直齒傳動(dòng)和一級(jí)行星傳動(dòng)。行走箱內(nèi)有驅(qū)動(dòng)輪、行走輪和導(dǎo)向滑靴。牽引電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)減速后，傳到行走箱的行走輪，與刮板輸送機(jī)銷軌相嚙合，使采煤機(jī)行走。導(dǎo)向滑靴通過(guò)銷軌對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行導(dǎo)向，保證行走輪與銷軌正常嚙合。 為使采煤機(jī)能在較大傾角條件下安全工作，在固定箱內(nèi)設(shè)有液壓制動(dòng)器，能可靠防滑。該牽引行走部有如下特點(diǎn)： （1）采用銷軌牽引，承載能力大，導(dǎo)向好，拆裝、維修方便； （2）采用雙浮動(dòng)、四行星輪行星減速機(jī)構(gòu)，軸承壽命和齒輪的強(qiáng)度裕度大，可靠性高； （3）導(dǎo)向滑靴回轉(zhuǎn)中心與行走輪中心同軸，保證行走輪與銷軌的正常嚙合。 五、截割部、行走部電機(jī)的選用 截割部：選取型號(hào)為YBCS3—400(A)的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 行走部：選取型號(hào)為YB280M-4的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。 六、搖臂減速箱 有殼體、一軸、第一級(jí)減速惰輪組、二軸、第二級(jí)惰輪組、中心齒軸輪組、第一級(jí)行星減速器、第二級(jí)行星減速器、中心水路、離合器等組成。 第二節(jié) 采煤機(jī)的概況 一、采煤機(jī)的類型 采煤機(jī)有不同的分類方法，按工作機(jī)構(gòu)可分為滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；按牽引部位置可分為內(nèi)牽引和外牽引；按牽引部動(dòng)力可分為機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引；按工作機(jī)構(gòu)位置可分為額面式和側(cè)面式；還可以按層厚、傾角來(lái)進(jìn)行分類。 二、采煤機(jī)的主要組成 電動(dòng)機(jī)是采煤機(jī)的動(dòng)力部分，它通過(guò)兩端出軸驅(qū)動(dòng)滾筒和牽引部。牽引部通過(guò)其主動(dòng)輪與固定在工作面前方的軌道相嚙合，使采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)，因此牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)；左、右截割部減速箱將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速傳到搖臂的齒輪，以驅(qū)動(dòng)滾筒；滾筒式采煤機(jī)直接進(jìn)行落煤和裝煤的機(jī)構(gòu)，稱為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)。滾筒上焊接有端盤及螺旋葉片，其上裝有截煤用的截齒，由螺旋葉片將落下的煤裝到刮板輸送機(jī)種，為了提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒側(cè)裝有弧形擋煤板，它可以根據(jù)不同的采煤方向來(lái)回翻轉(zhuǎn)180°；底托架用來(lái)固定整個(gè)采煤機(jī)，底托架內(nèi)的調(diào)高油缸用來(lái)使搖臂升降，以調(diào)整采煤機(jī)的采高；采煤機(jī)的電纜和供水管靠托纜裝置來(lái)夾持，并由采煤機(jī)托著在工作面輸送機(jī)的電纜槽中移動(dòng)；電氣控制箱內(nèi)裝有各種電控元件，以實(shí)現(xiàn)各種控制及電氣保護(hù)；為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度來(lái)提供噴霧降塵用水，采煤機(jī)上還設(shè)有專門的供水系統(tǒng)和內(nèi)噴霧系統(tǒng)。 三、滾筒采煤機(jī)的工作原理 單滾筒采煤機(jī)的滾筒一般位于采煤機(jī)下端，以使?jié)L筒割落下來(lái)的煤不經(jīng)機(jī)身下部運(yùn)走，從而可降低采煤機(jī)機(jī)面高度，單滾筒采煤機(jī)上行工作時(shí)，滾筒割頂部煤并把落下的煤裝入刮板輸送機(jī)，同時(shí)跟機(jī)懸掛鉸接頂梁，割完工作面全長(zhǎng)后，將弧形擋煤板翻轉(zhuǎn)180°；接著，機(jī)器下行工作，滾筒割底部煤及裝煤，并隨之推移工作面輸送機(jī)。這種采煤機(jī)沿工作面往返一次進(jìn)一刀的采煤法叫單向采煤機(jī)；雙滾筒采煤機(jī)工作時(shí)，前滾筒割頂部煤，后滾筒割底部煤，因此雙滾筒采煤機(jī)沿工作面牽引一次，可以進(jìn)一刀，返回時(shí)，又可以進(jìn)一刀，即采煤機(jī)往返一次進(jìn)二刀，這種采煤法稱為雙向采煤法；必須指出，為了使?jié)L筒落下的煤能裝入刮板輸送機(jī)，滾筒上螺旋葉片的螺旋方向必須與滾筒旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng)；對(duì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒，螺旋葉片方向必須右旋；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒，其螺旋葉片方向必須左旋?；蛘咝蜗蟮貧w結(jié)為“左轉(zhuǎn)左旋，右轉(zhuǎn)右旋”，即人站在采空區(qū)側(cè)從上面看滾筒，截齒向左的用左旋滾筒，向右的用右旋滾筒。 四、采煤機(jī)的進(jìn)刀方法 （1）端部斜切法 （2）中部斜切法 （3）正切進(jìn)刀法 第三節(jié) 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 電牽引采煤機(jī)仍然是采煤機(jī)的發(fā)展方向，液壓牽引采煤機(jī)制造進(jìn)度高，在井下易被污染，因而維修困難，使用費(fèi)用高，效率和可靠性則較低。德國(guó)Eickhoff公司于1976年制造出了世界上第一臺(tái)電牽引采煤機(jī)，在隨后的20年中，美國(guó)、日本、法國(guó)、英國(guó)等都大力研制并發(fā)展了電牽引采煤機(jī)。電牽引采煤機(jī)具有良好的牽引特性、可用于大傾角煤層、運(yùn)行可靠、適用壽命長(zhǎng)、反應(yīng)靈敏、動(dòng)態(tài)特性好、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有完善的檢測(cè)和顯示系統(tǒng)。因此，電牽引采煤機(jī)是今后的發(fā)展方向，近年來(lái)綜采高產(chǎn)高效的世界記錄都是由電牽引采煤機(jī)創(chuàng)造的。 第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程 第一節(jié) 整機(jī)功率的安排 設(shè)計(jì)機(jī)型的總裝機(jī)功率為930KW，其中左右搖臂處各設(shè)一個(gè)功率為400KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，左右牽引部各設(shè)一個(gè)功率為55KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，液壓部分的泵用電機(jī)采用一個(gè)功率為20KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī) 。 第二節(jié) 搖臂減速器傳動(dòng)比的安排 根據(jù)采煤機(jī)械手冊(cè)，總裝機(jī)功率在900KW左右的重型采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速?zèng)]有一個(gè)確定的數(shù)值，只要在20～35r/min之間都可以滿足所需的要求，再根據(jù)搖臂減速箱的結(jié)構(gòu)安排，參考西安煤礦機(jī)械廠的MG400/930-WD型交流電牽引采煤機(jī)選取總的傳動(dòng)比為53，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1470r/min時(shí)，滾筒的轉(zhuǎn)速為： n=1470÷53 =27.73 符合要求 第三節(jié) 搖臂減速箱的具體結(jié)構(gòu) 一、殼體 采取直搖臂形式，用ZG25Mn材料鑄造成整體，并在殼體內(nèi)腔殼體表面設(shè)置有八組冷卻水管。 二、一軸 軸齒輪、軸承、端蓋、密封座、銅套、密封件等組成，與截割電機(jī)空心軸以花鍵軸聯(lián)接的扭矩軸通過(guò)INT/E×T16Z×5m×30p×6H/6h花鍵與一軸軸齒輪相聯(lián)。 三、第一級(jí)減速惰輪組 齒輪、軸承、距離墊、擋圈組成，先成組裝好，再與惰輪軸一起裝入殼體。 四、二軸 軸齒輪、齒輪、軸承、端蓋、距離墊、密封圈等組成。 五、第二級(jí)減速惰輪 由齒輪、軸承、擋圈、墊等組成，先成組裝好，再與惰輪軸一起裝入殼體。 六、中心齒輪組 由軸齒輪、太陽(yáng)輪、兩個(gè)軸承座、兩個(gè)NCF2940V軸承和四個(gè)骨架油封等組成，太陽(yáng)輪通過(guò)花鍵與軸齒輪相聯(lián)并將動(dòng)力傳給第一級(jí)行星減速器。 七、第一級(jí)行星減速器 內(nèi)齒圈、行星架、太陽(yáng)輪、行星輪及輪軸、行星輪軸承、兩個(gè)距離墊，該行星減速器為三個(gè)行星輪結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)，行星架靠?jī)蓚€(gè)銅質(zhì)距離墊軸向定位，徑向有一定的配合間隙，因而行星架徑向也有一定的浮動(dòng)量。 八、第二級(jí)行星減速器 行星架、內(nèi)齒圈、行星輪、行星輪軸及軸承、支承行星輪的兩個(gè)軸承、軸承座、聯(lián)接法蘭、滑動(dòng)密封圈、及一些輔助材料和密封件組成，該行星減速器為四行星輪結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)，行星架一端通過(guò)軸承HM266449/HM266410和軸承座支承與殼體上，另一端通過(guò)軸承M268749/M268710支承與軸承杯上，軸承杯、內(nèi)齒圈通過(guò)螺栓、銷子和殼體緊固為一體。 九、中心水路 有水管和一些接頭組成。 十、離合器 離合手把、壓蓋、轉(zhuǎn)盤、推桿軸、扭矩軸等組成。 第四節(jié) 各軸的轉(zhuǎn)速 一軸齒輪的轉(zhuǎn)速：由于與電機(jī)相連所以 二軸的轉(zhuǎn)速： 中心輪組的轉(zhuǎn)速： 第二級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速： 第五節(jié) 各軸的功率 一軸齒輪的功率： 二軸齒輪的功率： 中心輪組的功率： 第二級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪的功率： 第六節(jié) 截割部齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 一、第一級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇齒輪材料 查機(jī)械手冊(cè)：小齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì) 惰輪選用20CrMnTi調(diào)質(zhì) 大齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì) （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按vt=(0.013～0.022) n11估計(jì)圓周速度vt=17.15m/s，參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)【1】中的表8-14，表8-15選取 小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得 齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得，按齒輪相對(duì)軸承為對(duì)稱布置，取=0.4 小輪齒數(shù)Z1 在推薦值20～40中選Z1=28 大輪齒數(shù)Z2 Z2=i·Z1=1.43×28=40.04圓整取Z2=40 齒數(shù)比u= Z2/ Z1=40/28 傳動(dòng)比誤差△u/u △u/u=(1.43-1.428)/1.43=0.001誤差在±5%范圍內(nèi)，所以符合要求 小輪轉(zhuǎn)矩T1 由公式得T1=9550P/n =9550×392.04/1470 =2546.926KN·m 載荷系數(shù)K 由公式得 使用系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2 動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.3 齒向載荷分布系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1 齒間載荷分配系數(shù) 由公式及β=0得 εγ=εα= = =1.68 查表并插值得=1.1 則載荷系數(shù)的初值 = =2.0×1.3×1×1.1 =2.86 彈性系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得（β=0，x1=0.2568、x2=0.2529）=2.4 重合度系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得（）=1.0 許用接觸應(yīng)力 由公式得 接觸疲勞極限應(yīng)力根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1650N/mm2 =1300 N/mm2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得：N1=60njLh =60×1470×1×(24×300×8) =5.08×109 N2=N1/u =5.08×109/1.428 =3.56×109 則根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕） ==1 硬化系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得及說(shuō)明得 =1 按接觸強(qiáng)度安全系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ，按較高可靠強(qiáng)度=1.25～1.3取 =1.2 則 =1650×1×1/1.2 =1375 N/mm2 =1300×1×1/1.2 =1083 N/mm2 d1的設(shè)計(jì)初值d1t為 ≥223.578mm 齒輪模數(shù)m m=d1t/Z1 =223.578/28 =7.89 查表取m=8 小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=Z1m =28×8 =224mm 圓周速 與估計(jì)值vt=17.15m/s 很相近，對(duì)值影響不大，不必修正 =t=1.3, 小齒輪分度圓直徑 大齒輪分度圓直徑 中心矩 齒寬 大齒輪齒寬 小齒輪齒寬 （3）考慮到搖臂的長(zhǎng)度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加一級(jí)惰輪組 由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取8，惰輪的齒數(shù)按推薦值取，變位系數(shù)取，也采用圓柱直齒漸開(kāi)線齒形。 （4）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由公式 齒形系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 2.3 大輪 2.2 應(yīng)力修正系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 =1.725 大輪 =1.755 重合度系數(shù) 由公式 = 許用彎曲應(yīng)力 由式 彎曲疲勞極限 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1100N/mm2 =660 N/mm2 彎曲壽命系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得==1 尺寸系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1 安全系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.6 則 =1100×1×1/1.6=687.5 ＝660×1×1/1.6=412.5 故 287.96 N/mm2≤ 193.16N/mm2≤ 所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠 （5）其他尺寸的計(jì)算 已知參數(shù)： 計(jì)算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計(jì)算 中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算 中心矩 按如下公式計(jì)算 齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算 齒頂高 按如下公式計(jì)算 齒根高 按如下公式計(jì)算=（+-x）m 齒全高 =（2+-）m 齒頂圓直徑 =d1±2 齒根圓直徑 =d1-2 一齒輪軸與第一級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值： 嚙合角 = 中心矩變動(dòng)系數(shù) =0.5025 中心矩 =272.02mm 齒高變動(dòng)系數(shù) =0.0243 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 =208.10mm 大齒輪與第一級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值： 嚙合角 = 中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.4963 中心矩 = 319.97mm 齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0266 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 = 304.22mm 注：其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。 （6）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮到齒輪直接和電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連，因此采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動(dòng)機(jī)的扭矩軸連接， 圖2-1小齒輪結(jié)構(gòu)圖 大齒輪的結(jié)構(gòu)： 圖2-2大齒輪結(jié)構(gòu)圖 第一級(jí)惰輪的結(jié)構(gòu)： 圖2-3第一級(jí)惰輪結(jié)構(gòu)圖 二、第二級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇齒輪材料 查機(jī)械手冊(cè)：小齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì) 大齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì) （2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按vt=(0.013～0.022) 估計(jì)圓周速度=14.26m/s,參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》【1】中的表8-14，表8-15選取齒輪的公差組為7級(jí) 小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得 齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取=0.3 小輪齒數(shù)Z3 在推薦值20～40中選Z3=27 大輪齒數(shù)Z4 Z4=i·Z3=1.45×27=39.15圓整取Z4=40 齒數(shù)比u= Z2/ Z1=40/27 傳動(dòng)比誤差△u/u △u/u=(1.48-1.45)/1.48=0.020誤差在±5%范圍內(nèi)，所以符合要求。 小輪轉(zhuǎn)矩T3 由公式得T3=9550P/n3 =9550×376.476/1029 =3494.019KN·mm 載荷系數(shù)K 由公式得 使用系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2.2 動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.4 齒向載荷分布系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.08 齒間載荷分配系數(shù) 由公式及β=0得 εγ=εα= = =1.68 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得并插值得=1.1 則載荷系數(shù)的初值 = =2.2×1.4×1.08×1.1 =3.65 彈性系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得（β=0，x3=0.2662、x4=0.2611）=2.35 重合度系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得（）=0.856 許用接觸應(yīng)力 由公式得 接觸疲勞極限應(yīng)力根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1650N/mm2 =1300 N/mm2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得：N3=60njLh =60×1029×1×(24×300×8) =3.56×109 N4=N3/u =3.56×109/1.48 =2.41×109 則查表得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕） ==1 硬化系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得及說(shuō)明得 =1 按接觸強(qiáng)度安全系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得，按較高可靠強(qiáng)度=1.25～1.3取 =1.2 則 =1650×1×1/1.2 =1375 N/mm2 =1300×1×1/1.2 =1083 N/mm2 D3的設(shè)計(jì)初值d3t為 ≥267.46mm 齒輪模數(shù)m m=d3t/Z3 =267.46/27 =9.906 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得取m=10 小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=Z3m =27×10 =270mm 圓周速 與估計(jì)值vt=14.26m/s 很相近，對(duì)值影響不大，不必修正 =t=1.4, 小齒輪分度圓直徑mm 大齒輪分度圓直徑mm 中心矩a 齒寬 考慮到受內(nèi)部花鍵的影響取 大齒輪齒寬mm 小齒輪齒寬mm （3）考慮到搖臂的長(zhǎng)度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加二級(jí)惰輪組 由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取10，惰輪的齒數(shù)按推薦值取，變位系數(shù)取，也采用圓柱直齒漸開(kāi)線齒形。 （4）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 由公式 齒形系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 2.1 大輪 2.063 應(yīng)力修正系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 =1.85 大輪 =1.855 重合度系數(shù) 由公式 = 許用彎曲應(yīng)力 由式 彎曲疲勞極限根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1100N/mm2 =660 N/mm2 彎曲壽命系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得==1 尺寸系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =1 安全系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =1.6 則 =1100×1×1/1.6=687.5 ＝660×1×1/1.6=412.5 故 241.44N/mm2≤ 164.99N/mm2≤ 所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠 （5）其他尺寸的計(jì)算 已知參數(shù)： 計(jì)算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計(jì)算 中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算 中心矩 按如下公式計(jì)算 齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算 齒頂高 按如下公式計(jì)算 齒根高 按如下公式計(jì)算=（+-x）m 齒全高 =（2+-）m 齒頂圓直徑 =d1±2 齒根圓直徑 =d1-2 二齒輪軸與第二級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值： 嚙合角 = 中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.5069 中心矩 = 305.06mm 齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0229 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 = 254.10mm 第三級(jí)惰輪與第二級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值： 嚙合角 = 中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.4926 中心矩 = 334.926mm 齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0346 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 中心齒輪與第三級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值： 嚙合角 = 中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.5055 中心矩 = 370.055mm 齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0192 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 = 380.22mm 注：其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。 （6）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮到齒輪直接和電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連，因此采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動(dòng)機(jī)的扭矩軸連接， 二軸齒輪 圖2-4二軸齒輪圖 中心輪組齒輪結(jié)構(gòu)： 圖2-5中心輪組齒輪結(jié)構(gòu)圖 第二級(jí)惰輪的結(jié)構(gòu)： 圖2-6第二級(jí)惰輪機(jī)構(gòu)圖 三、第一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇行星傳動(dòng)的類型為2K-H[A]。 （2）選擇齒輪的材料及熱處理 太陽(yáng)輪和行星輪均選用18Cr2Ni4WA，滲碳淬火，齒面硬度為：太陽(yáng)輪aHRC=60;行星輪Ghrc=58。內(nèi)齒圈b選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為HB=256。 （3）此傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪，精度等級(jí)為8-7-7，齒面光潔度為△7。 （4）采用太陽(yáng)輪a浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，各行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)KP的數(shù)值取為：KPH=1.1（計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí)）；KPF=1.15（計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)） （5）行星輪個(gè)數(shù)的確定：由公式得，=1-5.36=-4.36，，由此根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得此取行星輪的個(gè)數(shù)為np=3. （6）確定各輪的齒數(shù)Za 、Zg 、Zb: 首先試選太陽(yáng)輪a的齒數(shù)Za=19,則 Zb=pZa=4.36×19=82.84 同時(shí)考慮“轉(zhuǎn)配條件”，故取Zb=83,即 中心齒輪圓整后數(shù),其傳動(dòng)誤差△i甚少，僅為0.2%，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)完全合用； 其次計(jì)算行星輪g的名義吃數(shù)值 取，選取高變位齒輪傳動(dòng)，所以 （7）強(qiáng)度計(jì)算 （a）外齒輪副a-g的強(qiáng)度計(jì)算 A. 計(jì)算中心距 根據(jù)公式 式中各參數(shù)的數(shù)值計(jì)算如下： 齒數(shù)比 齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得取為： 材料系數(shù)ZE 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得取ZE =189.8 節(jié)點(diǎn)嚙合系數(shù)ZH 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得ZH=2.5 轉(zhuǎn)矩T1 根據(jù)公式 =9.55×106 =2.02×106 Nmm 載荷系數(shù) 工作情況系數(shù)KA根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得KA=1 動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.3 載荷分布系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ， 故 許用接觸應(yīng)力 按下式計(jì)算： （N/mm2） 齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得有 =23HRC 對(duì)太陽(yáng)輪a =23×60=1380（N/mm2） 對(duì)行星輪g =23×58=1334（N/mm2） 安全系數(shù)取為 =1.2 齒面光潔度系數(shù) =1.0 速度系數(shù) =1 接觸壽命系數(shù) 其中應(yīng)力循環(huán)系數(shù) =30HB2.4 對(duì)太陽(yáng)輪a =30×6142.4=1.47×108 對(duì)行星輪g =30×5782.4=1.28×108 齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算 對(duì)太陽(yáng)輪a為 對(duì)行星輪g為 按每天工作24小時(shí)，每年工作300天，使用壽命10年，計(jì)算t=24×300×10=72000 (h) 根據(jù)傳動(dòng)比 及 可計(jì)算出 ∵ ∴ 故太陽(yáng)輪a的循環(huán)次數(shù)為 行星輪g的循環(huán)次數(shù)為 因，故取 于是有太陽(yáng)輪a的許用接觸應(yīng)力為 行星輪g的許用接觸應(yīng)力為 計(jì)算時(shí)應(yīng)取較小的 將以上各值代入按接觸強(qiáng)度計(jì)算的中心 圓整中心距，取工作中心距 B. 確定齒輪模數(shù)m 根據(jù)BG1357-87，取m=7 C. 確定變位系數(shù)、 因工作中心距=180(mm) 標(biāo)準(zhǔn)中心距 比較，故外齒輪副a-g要采用變位齒輪傳動(dòng)（正傳動(dòng)） 按下式計(jì)算嚙合角和 計(jì)算得嚙合角.38° 總變位系數(shù) 按滾切的外齒輪副變位系數(shù)的線圖差得各齒輪變位系數(shù)的分配 ， D. 校核接觸強(qiáng)度 根據(jù)公式有 按，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得2.1 小齒輪分度圓直徑 （mm） 根據(jù) 所以重新取 ，那么 將所求的各值代入接觸強(qiáng)度校核公 所以滿足接觸強(qiáng)度 E. 校核彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度的校核公式為 許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =750（N/mm2） 因行星輪g在此傳動(dòng)中是公用齒輪系雙向受載荷，故應(yīng)取=750×0.8=600（N/mm2） 安全系數(shù)取為 =1.75 尺寸系數(shù)=1 彎曲壽命系數(shù) 因齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl均大于4×106，故取YN=1 對(duì)太陽(yáng)輪a 對(duì)行星輪g 根據(jù)載荷分布系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ， =1.2 故 從而載荷系數(shù) 轉(zhuǎn)矩（Nmm） 齒行系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 太陽(yáng)輪a =2.08 行星輪g =1.98 齒根應(yīng)力集中系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得太陽(yáng)輪a =1.83 行星輪g =1.97 將求得的各值代入彎曲強(qiáng)度校核公式有 太陽(yáng)輪a的齒根彎曲應(yīng)力 行星輪g的齒根彎曲應(yīng)力 所以都滿足彎曲強(qiáng)度 （b）內(nèi)齒輪副g-b的強(qiáng)度計(jì)算 A. 變位系數(shù)的確定 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a> aw=180(mm) 故應(yīng)采用變位齒輪傳動(dòng)（負(fù)傳動(dòng)） 再按下式計(jì)算嚙合角和 得°10、12〃，總變位系數(shù)0.00438 已有 xg=0.2730 所以xb=0.2686 B. 校核接觸強(qiáng)度 根據(jù)校核的公式 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8 按，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2.5 齒數(shù)比=2.677 小齒輪分度圓直徑 =7×31=217（mm） 齒寬系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)取=0.315 轉(zhuǎn)矩 =2.02×106×=3.296×106（Nmm） 根據(jù)=0.238 ，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)取 根據(jù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)有 0.3 =1+（1.02-1）×0.3=1 1.4×1=1.4 許用接觸應(yīng)力 對(duì)于內(nèi)齒圈b,齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度疲勞極限 查表有 =2HB+70=2×265+70=600（N/mm2） 因內(nèi)齒輪副的實(shí)際承載能力低于計(jì)算結(jié)果，當(dāng)Zb/Zg=83/31=2.677>2時(shí)應(yīng)將降低8%，即內(nèi)齒輪b的接觸疲勞。 極限=600×0.92=552（N/mm2） 安全系數(shù) 取為=1.1，ZR=1.2，ZV=1 內(nèi)齒輪b的應(yīng)力循環(huán)基數(shù) 內(nèi)齒輪b輪齒的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算 129.392×3×72000=1.677×109 因Nl〉N0,故ZN=1 于是內(nèi)齒輪b的許用接觸應(yīng)力 將求得的個(gè)值代入接觸強(qiáng)度的校核公式有< C. 校核彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度的校核公式為 許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算 查表齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =1.8HB=1.8×265=477（N/mm2） YN=1，YX=1，SF=1.75， 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ， 于是 扭矩 取內(nèi)齒輪b的齒形系數(shù) YF=1.96 應(yīng)力集中系數(shù) YS=1.97 行星輪的齒根彎曲應(yīng)力 < 內(nèi)齒輪b的齒根彎曲應(yīng)力 〉 但未超過(guò)5%，所以滿足彎曲強(qiáng)度 校核結(jié)果表明，此傳動(dòng)的承載能力滿足要求。 四、第二級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）選擇行星傳動(dòng)的類型為2K-H[A]。 （2）選擇齒輪的材料及熱處理 太陽(yáng)輪和行星輪均選用18Cr2Ni4WA，滲碳淬火，齒面硬度為：太陽(yáng)輪aHRC=60;行星輪Ghrc=58。內(nèi)齒圈b選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度為HB=256。 （3）此傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪，精度等級(jí)為8-7-7，齒面光潔度為△7。 采用太陽(yáng)輪a浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，各行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)KP的數(shù)值取為：KPH=1.1（計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí)）；KPF=1.15（計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí)） （4）行星輪個(gè)數(shù)的確定：由公式得，=1-4.66=-3.66，，由此根據(jù)機(jī)械手冊(cè)取行星輪的個(gè)數(shù)為np=4. （5）確定各輪的齒數(shù)Za 、Zg 、Zb: 首先試選太陽(yáng)輪a的齒數(shù)Za=18,則 Zb=pZa=3.66×18=65.88 同時(shí)考慮“轉(zhuǎn)配條件”，故取Zb=66,即 中心齒輪圓整后數(shù),其傳動(dòng)誤差△i甚少，僅為0.2%，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)完全合用； 其次計(jì)算行星輪g的名義吃數(shù)值 取，選取高變位齒輪傳動(dòng)，所以 （6）強(qiáng)度計(jì)算 （a）外齒輪副a-g的強(qiáng)度計(jì)算 A. 計(jì)算中心距 根據(jù)公式 式中各參數(shù)的數(shù)值計(jì)算如下： 齒數(shù)比 齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)為： 材料系數(shù)ZE根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得ZE=189.8 節(jié)點(diǎn)嚙合系數(shù)ZH 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得ZH=2.5 轉(zhuǎn)矩T1 根據(jù)公式 =9.55×106 =6.827×106 Nmm 載荷系數(shù) 工作情況系數(shù)KA根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得KA=1 動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.3 載荷分布系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得， 故 許用接觸應(yīng)力 按下式計(jì)算： （N/mm2） 齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =23HRC 對(duì)太陽(yáng)輪a =23×60=1380（N/mm2） 對(duì)行星輪g =23×58=1334（N/mm2） 安全系數(shù)取為 =1.2 齒面光潔度系數(shù) =1.0 速度系數(shù) =1 接觸壽命系數(shù) 其中應(yīng)力循環(huán)系數(shù) =30HB2.4 對(duì)太陽(yáng)輪a =30×6142.4=1.47×108 對(duì)行星輪g =30×5782.4=1.28×108 齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算 對(duì)太陽(yáng)輪a為 對(duì)行星輪g為 按每天工作24小時(shí)，每年工作300天，使用壽命10年，計(jì)算出t=24×300×10=72000 (h) 根據(jù)傳動(dòng)比 及 可計(jì)算出 ∵ ∴ 故太陽(yáng)輪a的循環(huán)次數(shù)為 行星輪g的循環(huán)次數(shù)為 因，故取 于是有太陽(yáng)輪a的許用接觸應(yīng)力為 行星輪g的許用接觸應(yīng)力為 計(jì)算時(shí)應(yīng)取較小的 將以上各值代入按接觸強(qiáng)度計(jì)算的中心距 圓整中心距，取工作中心距 B. 確定齒輪模數(shù)m 根據(jù)BG1357-87，取m=11 C. 確定變位系數(shù)、 因工作中心距=228(mm) 標(biāo)準(zhǔn)中心距 比較，故外齒輪副a-g要采用變位齒輪傳動(dòng)（正傳動(dòng)） 按下式計(jì)算嚙合角和 計(jì)算得嚙合角.38° 總變位系數(shù) 按滾切的外齒輪副變位系數(shù)的線圖差得各齒輪變位系數(shù)的分配 ， D. 校核接觸強(qiáng)度 根據(jù)公式有 按，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得2.24 小齒輪分度圓直徑 （mm） 根據(jù) 所以 將所求的各值代入接觸強(qiáng)度校核公式所以滿足接觸強(qiáng)度 E. 校核彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度的校核公式為 許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算 查表齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =750（N/mm2） 因行星輪g在此傳動(dòng)中是公用齒輪系雙向受載荷，故應(yīng)取=750×0.8=600（N/mm2） 安全系數(shù)取為 =1.75 尺寸系數(shù)=1 彎曲壽命系數(shù) 因齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl均大于4×106，故取YN=1 對(duì)太陽(yáng)輪a 對(duì)行星輪g 根據(jù)載荷分布系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ， =1.2 故 從而載荷系數(shù) 轉(zhuǎn)矩（Nmm） 齒行系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 太陽(yáng)輪a =2.08 行星輪g =1.98 齒根應(yīng)力集中系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得太陽(yáng)輪a =1.83 行星輪g =1.97 將求得的各值代入彎曲強(qiáng)度校核公式有 太陽(yáng)輪a的齒根彎曲應(yīng)力 行星輪g的齒根彎曲應(yīng)力 所以都滿足彎曲強(qiáng)度 （b）內(nèi)齒輪副g-b的強(qiáng)度計(jì)算 F. 變位系數(shù)的確定 標(biāo)準(zhǔn)中心距 a>aw=228(mm) 故應(yīng)采用變位齒輪傳動(dòng)（負(fù)傳動(dòng)） 再按下式計(jì)算嚙合角和 得°54、，總變位系數(shù)0.0011 已有 xg=0.2590 所以xb=0.2579 G. 校核接觸強(qiáng)度 根據(jù)校核的公式 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8 按，根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2.52 齒數(shù)比=2.869 小齒輪分度圓直徑 =11×23=253（mm） 齒寬系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=0.315 轉(zhuǎn)矩 =6.827×106×=8.723Nmm） 根據(jù)=0.238根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得， 根據(jù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得0.3 =1+（1.02-1）×0.3=1 1.3×1=1.3 許用接觸應(yīng)力 對(duì)于內(nèi)齒圈b,齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度疲勞極限 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =2HB+70=2×265+70=600（N/mm2） 因內(nèi)齒輪副的實(shí)際承載能力低于計(jì)算結(jié)果，當(dāng)Zb/Zg=66/23=2.869>2 時(shí)應(yīng)將降低8%，即內(nèi)齒輪b的接觸疲勞 極限=600×0.92 =552（N/mm2） 安全系數(shù) 取為=1.1，ZR=1.2，ZV=1 內(nèi)齒輪b的應(yīng)力循環(huán)基數(shù) 內(nèi)齒輪b輪齒的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算 79.533×4×72000=1.374×109 因Nl〉N0,故ZN=1 于是內(nèi)齒輪b的許用接觸應(yīng)力 將求得的個(gè)值代入接觸強(qiáng)度的校核公式有< H. 校核彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度的校核公式為 許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算 查表齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =1.8HB=1.8×265=477（N/mm2） YN=1，YX=1，SF=1.75， 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ， 于是 扭矩 取內(nèi)齒輪b的齒形系數(shù) YF=1.96 應(yīng)力集中系數(shù) YS=1.97 行星輪的齒根彎曲應(yīng)力 < 內(nèi)齒輪b的齒根彎曲應(yīng)力 < 所以滿足彎曲強(qiáng)度 校核結(jié)果表明，此傳動(dòng)的承載能力滿足要求。 第七節(jié) 截割部軸的設(shè)計(jì)及校核以及軸承的選用和校核 一、齒輪軸1 （1）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為，淬火滲碳處理。按《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)2》4-2查表取 A=107可得： 考慮到軸中空?。篸=120mm （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 裝配方案如圖： 圖2-7軸結(jié)構(gòu)裝配方案圖 軸段1 裝配軸承 ，=d=120mm選圓柱滾子軸承NJ224E 軸段 2 為了給軸承定位，根據(jù)軸承的定位尺寸取=150mm，考慮到齒輪與箱體的間隔 取 軸段 3 此段為軸齒輪，=224mm， 軸段 4 此段和軸段 2一樣給軸承定位，齒輪與箱體的間隔。取 =150mm， 軸段 5 此段和軸段 1一樣裝配軸承，選圓柱滾子軸承NJ224E 但考慮到內(nèi)花鍵的影響取 （3）軸的強(qiáng)度校核 （a）軸的載荷 圓周力： 軸向力： 支反力：水平面 垂直面 彎矩： 水