中厚煤層采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì),中厚煤層采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì),煤層,采煤,機(jī)截割部,設(shè)計(jì) 摘 要 在參考國(guó)內(nèi)外有關(guān)中厚煤層采煤機(jī)的情況下，完成了截割電機(jī)功率為200KW總裝機(jī)功率為475KW的截割式滾筒液壓牽引采煤機(jī)的整機(jī)方案設(shè)計(jì)及對(duì)采煤機(jī)截割部進(jìn)行了重點(diǎn)設(shè)計(jì)。主機(jī)身采用整體結(jié)構(gòu)形式，取消了長(zhǎng)螺柱及傳統(tǒng)意義上的螺栓聯(lián)接；此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠，且尺寸小，大大的降低了采煤機(jī)的機(jī)身高度。截割部采用四級(jí)傳動(dòng)前三級(jí)為直齒傳動(dòng)，第四級(jí)為行星傳動(dòng)。在前三級(jí)的直齒傳動(dòng)利用直齒傳動(dòng)設(shè)計(jì)的一般原理，設(shè)計(jì)出適合截割部的齒輪傳動(dòng)依次分為截一軸系，惰一軸系，截二軸系，截三軸系，惰二軸系，惰三軸系；采用了三個(gè)惰軸系是本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，它即滿足了傳動(dòng)強(qiáng)度的要求又滿足了截割高度對(duì)截割部長(zhǎng)度的要求。在第四級(jí)行星傳動(dòng)中，用運(yùn)2KH行星減速器設(shè)計(jì)的原理，設(shè)計(jì)出適合截割部的一級(jí)2KH型行星減速器，并將它和滾筒直接聯(lián)結(jié)，大大簡(jiǎn)化了截割部的設(shè)計(jì)，節(jié)省了材料、空間。此外對(duì)截割部上的其它部分如離合器，內(nèi)噴霧系統(tǒng)也進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)及校合。 關(guān)鍵詞： 采煤機(jī) 截割部 行星輪減速器 ABSTRACT Reference to the domestic and international thick seam Shearer circumstances, cutting completed the electrical power of 200 KW total installed power of 475 KW of cutting-cylinder hydraulic traction Shearer Whole program design and right shearer cutting focus of the Department of Design. Host overall body structure, eliminating a long stud, and the traditional sense of the bolt; This structure is simple, reliable, and small size, greatly reducing the height of Shearer's fuselage. Cutting Part 4 used to drive before three straight tooth drive, the fourth level of planetary transmission. The former three straight drive gear teeth through the direct transmission of the general design principles, designed for cutting the Department of Gear were divided into a closed shaft, the shaft an inert, as of two shaft, up 3 shaft, and inert two shafts; using three shaft is the innovation in design, It is a drive to meet the strength to meet the demands of the cutting height on the cutting Minister degree requirements. In the fourth grade planetary transmission, and use Win two KH planetary reducer design principle, designed for cutting the Department of a two-KH planetary reducer, and it will directly link drum, greatly simplified the cutting of the design, saving materials and space. In addition to cutting the Department of the other parts such as clutch, which spray system also carried out a detailed design and a calibration. Keywords： Shearer; Cutting Department; Planetary gear reducer 目錄 目錄 1 第一章 緒論 2 1.1引言 2 1.2采煤機(jī)械概述 2 1.3采煤機(jī)簡(jiǎn)述 4 第二章 截割部整體方案的選擇 6 2.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇 6 2.2傳動(dòng)方案的選擇 7 2.3滾筒結(jié)構(gòu)形式的選擇 12 第三章 截割部具體設(shè)計(jì)計(jì)算說明 13 3.1 電機(jī)的選擇 13 3.2 傳動(dòng)方案的擬定 14 3.3各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的確定 16 3.4 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 17 3.5軸及軸承的設(shè)計(jì)及校核 42 3.6 軸承的選型與校核 48 3.7 滾筒結(jié)構(gòu)及參數(shù)的設(shè)計(jì)選擇 50 3.8截齒材料及形式的選擇 59 3.9附屬裝置的設(shè)計(jì) 61 第四章 結(jié)束語 62 致謝 63 參考文獻(xiàn)： 64 第一章 緒論 1.1引言 我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭也是我國(guó)最主要的能源，是保證我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)飛速增長(zhǎng)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。煤炭工業(yè)的機(jī)械化是指采掘、支護(hù)、運(yùn)輸、提升的機(jī)械化。其中采掘包括采煤和掘進(jìn)巷道。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)是現(xiàn)在最主要的采煤機(jī)械。 1.2采煤機(jī)械概述 1.2.1采煤機(jī)械化的發(fā)展 目前國(guó)內(nèi)外使用的采煤機(jī)械主要是可調(diào)高的雙滾筒采煤機(jī)，這種經(jīng)過改進(jìn)的滾筒采煤機(jī)，可追溯到長(zhǎng)壁截煤機(jī)，是早期用于煤層底部掏槽的采煤機(jī)械。最早的滾筒采煤機(jī)是在截煤機(jī)的基礎(chǔ)上，將減速箱部分改成允許安裝一根水平軸和截割滾筒而演變成的。這種滾筒采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開采機(jī)械化的基礎(chǔ)。早期的滾筒采煤機(jī)主要存在2個(gè)問題，①截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整(即所謂的固定滾筒)，對(duì)煤層厚度及變化適應(yīng)性差；② 截煤滾筒的裝煤效果不佳(即所謂的圓形滾筒)，限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。20世紀(jì)60年代，英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和前蘇聯(lián)等先后對(duì)采煤機(jī)的截割滾筒作出2項(xiàng)改進(jìn)。一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對(duì)煤層賦存條件的適應(yīng)性；二是把圓形滾筒改進(jìn)成螺旋葉片式截煤滾筒，極大地提高了裝煤效果。這2項(xiàng)改進(jìn)使?jié)L筒式采煤機(jī)成為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。在滾筒采煤機(jī)發(fā)展的同時(shí)，還研制出用刨削方式落煤的刨煤機(jī)、以鉆削方式落煤的鉆削式采煤機(jī)，以及螺旋鉆式采煤機(jī)。 現(xiàn)代滾筒采煤機(jī)均為可調(diào)高搖臂滾筒采煤機(jī)，其發(fā)展是從有鏈到無鏈；由機(jī)械牽引到液壓牽引再到電牽引；由單機(jī)縱向布置驅(qū)動(dòng)到多機(jī)橫向布置驅(qū)動(dòng)；由單滾筒到雙滾筒，且向大功率、遙控、遙測(cè)、智能化發(fā)展，其性能日臻完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高，工況自動(dòng)監(jiān)測(cè)、故障診斷以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已在采煤機(jī)上得到應(yīng)用。 1.2.2機(jī)械化采煤的類型 長(zhǎng)壁采煤工作面的采煤過程主要包括：落煤、裝煤、工作面運(yùn)煤、頂板支護(hù)及處理采空去五個(gè)工序，按照這些工序來分有兩種機(jī)械化采煤方式： 1） 普通機(jī)械化采煤（普采）：利用采煤機(jī)械（刨煤機(jī)或采煤機(jī)）來實(shí)現(xiàn)落煤和裝煤，工作面輸送機(jī)運(yùn)煤，并用單體液壓（或金屬磨擦）支柱及金屬鉸接梁來支護(hù)頂板的采煤法稱普通機(jī)械化采煤。 2） 綜合機(jī)械化采煤（綜采）：用大功率采煤機(jī)來實(shí)現(xiàn)落煤裝煤，刮板輸送機(jī)運(yùn)煤，自移式液壓支架來支護(hù)頂板而使工作面采煤過程完全實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的采煤法稱綜合機(jī)械化采煤。綜采工作面主要是三機(jī)配合：如下圖1-1所示： 1.3采煤機(jī)簡(jiǎn)述 1.3.1采煤機(jī)的分類和組成 采煤機(jī)有不同的分類方法，一般我們按照工作機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行分類，可分為：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；現(xiàn)在我們所說的采煤機(jī)主要是指滾筒采煤機(jī)，這種采煤機(jī)適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在有很廣泛的使用。 滾筒采煤機(jī)的組成如圖1-2 所示： 1.3.2滾筒采煤機(jī)的工作原理 第四代采煤機(jī)研發(fā)成功后，現(xiàn)在采煤機(jī)的設(shè)計(jì)基本上傳承了他們的特點(diǎn)，隨著機(jī)械電子的飛速發(fā)展，對(duì)采煤機(jī)產(chǎn)生了很大的影響，現(xiàn)在采煤機(jī)是集電子系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)于一身的復(fù)雜的系統(tǒng)。在機(jī)械傳動(dòng)部分現(xiàn)代的采煤機(jī)去掉了以前采煤機(jī)的的托架，全部采用雙滾筒設(shè)計(jì)。 1.3.3滾筒采煤機(jī)的特點(diǎn) （1）使用范圍廣滾筒采煤機(jī)對(duì)煤層地質(zhì)條件的要求較低，對(duì)于地板起伏不平、層厚變化大、煤粘頂、有落差不大的斷層以及不同性質(zhì)的頂板等煤層條件，采煤機(jī)都能適應(yīng)； （2）調(diào)高方便，免開缺口； （3）功率大、生產(chǎn)率高、工作可靠； （4）操作方便并有完善的保護(hù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng) （5）向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展。 但是滾筒采煤機(jī)也有其缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴；割落的煤的塊度小， 粉塵含量多，因而破碎單位體積煤的能量消耗大。 第二章 截割部整體方案的選擇 2.1驅(qū)動(dòng)方式的選擇 除了外牽引和電力傳動(dòng)的采煤機(jī)外，驅(qū)動(dòng)截割部和牽引部的電動(dòng)機(jī)一般是公共的，其中牽引部大約消耗采煤機(jī)裝機(jī)功率的10一15％左右。一般有三種驅(qū)動(dòng)方式： 1)單機(jī)驅(qū)動(dòng)方式——用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)的各部分，包括牽引部、全部截割部 及其它輔助裝置等， 2)分別驅(qū)動(dòng)方式——每個(gè)截割部由單獨(dú)的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，牽引部和其它輔助裝置可以 由截割部電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)或另設(shè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)； 3)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)力式——把兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)結(jié)合成整體，共同驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)的各部分。牽引部和輔助裝置消耗的功率比較少，而在工作過程中滾筒可能突然裁到堅(jiān)硬夾雜物、頂梁和鏟煤板等，截割部載荷大大超過額定值。為了安全起見．截割部強(qiáng)度應(yīng)按其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的全功率考核。即使是單機(jī)驅(qū)動(dòng)，在上述情況下超載可能集中在一個(gè)截割部上，所以也應(yīng)該這樣考核。 分別驅(qū)動(dòng)時(shí)，各截割部電動(dòng)機(jī)功率—般相同。若是雙滾筒采煤機(jī)在采煤機(jī)裝機(jī)功率一定的條件下，每臺(tái)截割部電動(dòng)機(jī)的功率只有單機(jī)驅(qū)動(dòng)和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)時(shí)的一半，截割部可能設(shè)計(jì)得較小且結(jié)構(gòu)餃簡(jiǎn)單，可以取消容易引起發(fā)熱等問題的橫貫牽引部的過軸。 單機(jī)驅(qū)動(dòng)或聯(lián)合驅(qū)動(dòng)時(shí)，每臺(tái)截割部都要按采煤機(jī)的裝機(jī)功率設(shè)計(jì)強(qiáng)度，所以截割部較重較大。但單機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率比另外兩種驅(qū)功方式時(shí)大，故電動(dòng)機(jī)、截割部和牽引部都較高，可能給設(shè)計(jì)帶來某些方使。聯(lián)合驅(qū)動(dòng)時(shí)，截割部要按采煤機(jī)的裝機(jī)功率設(shè)計(jì)強(qiáng)度，電功機(jī)和截割部的高度卻不比分別驅(qū)動(dòng)時(shí)高，所以設(shè)計(jì)的難度最高，截割部長(zhǎng)度和采煤機(jī)總長(zhǎng)度也是最長(zhǎng)的。單機(jī)驅(qū)動(dòng)和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)時(shí)，采煤機(jī)的整體結(jié)構(gòu)也較分別驅(qū)動(dòng)時(shí)復(fù)雜。 綜上所述，從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度說，分別驅(qū)動(dòng)是較好的方案，單機(jī)驅(qū)動(dòng)次之，聯(lián)合驅(qū)動(dòng)最差。但是從有效利用設(shè)備能力的角度來考察，分別驅(qū)動(dòng)并不是個(gè)好方案。因?yàn)閮膳_(tái)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際載荷可能相差懸殊，負(fù)載重的電動(dòng)機(jī)限制了采煤機(jī)的牽引速度，而另一臺(tái)卻可能還沒有滿載。單機(jī)驅(qū)動(dòng)就沒有這個(gè)問題，可以較充分地利用裝機(jī)功率。聯(lián)合驅(qū)動(dòng)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)特性難免有些差異，從理論上說，不可能兩臺(tái)電功機(jī)同時(shí)達(dá)到滿載，所以也不能充分利用裝機(jī)功率。 由此得出結(jié)論，單機(jī)驅(qū)動(dòng)和分別驅(qū)動(dòng)是常用的驅(qū)動(dòng)方式，聯(lián)合驅(qū)動(dòng)則很少采用。通常的做法是，按單機(jī)驅(qū)動(dòng)方式設(shè)計(jì)的采煤機(jī)，只要再加一臺(tái)相同功率的電動(dòng)機(jī)，就可以演變出裝機(jī)功率增加一倍的大功率采煤機(jī)。本采煤機(jī)采用分別驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，左右截割部各用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，牽引部由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)。 2.2傳動(dòng)方案的選擇 采煤機(jī)的傳動(dòng)有如下特點(diǎn)： (1)采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)多采用四極電機(jī)．其出軸轉(zhuǎn)速n0＝1460—1475r／min，而滾筒轉(zhuǎn)速一般為n＝20—50r／min，因此截割部總傳動(dòng)比為： 一般采用3—5級(jí)齒輪減速。由于采煤機(jī)機(jī)身高度受到嚴(yán)格限制，所以各級(jí)傳動(dòng)比不能平均分配，一般前級(jí)傳動(dòng)比較大，而后級(jí)逐漸減小，以保持尺寸均勻。各圓柱、圓錐齒輪的傳動(dòng)比一般不大于3—4，當(dāng)末級(jí)采用行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，其傳動(dòng)比可達(dá)5—6。 (2)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)軸心與短筒軸心垂直時(shí)．傳動(dòng)裝置中必須裝有圓錐齒輪。為減小傳遞扭矩及便于加工，圓錐齒輪一般放在高速級(jí)(第一或第二級(jí))，并采用弧齒錐齒輪。兩齒輪在安裝的應(yīng)使兩輪的軸向力將兩輪推開，以增大齒側(cè)間隙，避免輪齒楔緊造成損壞?；″F齒輪的軸向力方向取決于齒輪轉(zhuǎn)向及螺旋線方向。 (3)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)除驅(qū)動(dòng)截割部外還要驅(qū)動(dòng)牽引部時(shí)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)中必須設(shè)置離離合器，使采煤機(jī)在調(diào)動(dòng)工作或檢修時(shí)將滾筒與電動(dòng)機(jī)脫開。離合器一般放在高速級(jí)，以減小尺寸及便于操縱。 (4)為加長(zhǎng)搖臂，擴(kuò)大調(diào)高范圍，搖臂內(nèi)常裝有一串惰輪。致使強(qiáng)割部齒輪數(shù)較多。 (5)由于行星齒輪傳動(dòng)為多齒嚙合，傳動(dòng)比大，效率高，可減小齒輪模數(shù)，放末級(jí)采用行星齒輪傳動(dòng)可簡(jiǎn)化前幾級(jí)傳動(dòng)。 采煤機(jī)的截割部或牽引部多采用2K—H傳動(dòng)，即用兩個(gè)中心輪(太陽輪Z1、和內(nèi)齒圈Z3)及一個(gè)系桿(H)，若干個(gè)行星輪Z進(jìn)行傳動(dòng)(常用3個(gè))，其中一個(gè)中心輪(內(nèi)齒圈Z3)固定。 (6)因采煤機(jī)承受大的沖擊載荷，為保護(hù)傳動(dòng)件，某些采煤機(jī)如MG—300從MCLE—DR6565的傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置了安全剪切銷，當(dāng)外載荷到了3倍額定載荷時(shí)，剪切銷被剪斷。滾筒停止工作。剪切銷一般放在高速級(jí)。 采煤機(jī)截割部大多采用齒輪傳動(dòng)，主要有以下幾種傳動(dòng)方式(圖2—1)： (1)電動(dòng)機(jī)—機(jī)頭減速箱—搖臂減速箱—滾筒(圖a)。這種傳動(dòng)方式府用較多，DY—150、MZS2—150、BM—100、SIRUS—400等型采煤機(jī)都采用這種傳動(dòng)方式。它的特點(diǎn)是傳動(dòng)簡(jiǎn)單，搖臂從機(jī)頭減速箱端部伸出(稱為端面搖臂)，支承可靠，強(qiáng)度和剛度好，但搖臂下限位置受輸送機(jī)限制，臥底量較小。 (2)電動(dòng)機(jī)—機(jī)頭減速箱—搖臂減速箱—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒(圖b)。由于行星齒輪的傳動(dòng)比較大，因此可使前幾級(jí)傳動(dòng)比減小，系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化，并使行星齒輪的齒輪模數(shù)減小。但行星齒輪的采用使?jié)L筒筒轂尺寸增加，因而這種傳動(dòng)方式適應(yīng)在中厚煤層以上工作的大直徑滾筒采煤機(jī)，大部分中厚煤層采煤機(jī)如AM—500、BJD—300、MLS3—170、MXA—300、MCLE—DR65656等型都采用這種力式。這里搖臀從機(jī)頭減速箱側(cè)面伸出(稱為側(cè)面搖臂)，所以可獲得較大的臥底量。 在以上兩種傳動(dòng)方式中都采用搖臂調(diào)高，獲得了好的調(diào)高性能，但搖臂內(nèi)齒輪較多，要增加調(diào)高范圍必須增加齒輪數(shù)。由于滾筒上受力大，搖臂及其與機(jī)頭減速箱的支承比較薄弱，所以支承距離加大才能保證搖臂的強(qiáng)度和剛度。 (3)電動(dòng)機(jī)—機(jī)頭減速箱—滾筒(圖c)。這種傳動(dòng)方式取消了搖臂，而靠由電動(dòng)機(jī)、機(jī)頭減速箱和滾筒組成的截割部來調(diào)高，使齒輪數(shù)大大減少，機(jī)殼的強(qiáng)度、剛度增大，可獲得較大的調(diào)高范圍，還可使采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度大大縮短，有利于采煤機(jī)開切口等工作。 (4)電動(dòng)機(jī)—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒（圖d)。這種傳動(dòng)方式主電動(dòng)機(jī)采用橫向布置，使電動(dòng)機(jī)軸與滾筒軸平行，取消了承載大、易損壞的錐齒輪，使截割部更為簡(jiǎn)化。采用這種傳動(dòng)方式可獲得較大的調(diào)高范圍、并使采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短。新型的電牽引采煤機(jī)如3LS、EDW—150—2L、R550等型都采用這種傳動(dòng)方式。 通過對(duì)比以上幾種傳動(dòng)方式，結(jié)合設(shè)計(jì)任務(wù)書所給定的工作條件——中厚煤層。最終確定采用第（4）種傳動(dòng)方案即：電動(dòng)機(jī)—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒的傳動(dòng)方式。全部采用標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，這種傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝性好，有利于提高制造質(zhì)量，安裝及維護(hù)方便，使可靠性和生產(chǎn)能力大大提高。 2.3滾筒結(jié)構(gòu)形式的選擇 （1）銑削式結(jié)構(gòu)方案 在鼓形滾筒的表面或在旋轉(zhuǎn)滾筒的葉片上安裝截齒，滾筒隨采煤機(jī)前移并自轉(zhuǎn)，截齒便用銑削的方式把煤從煤壁上截割下來，這就是銑削式結(jié)構(gòu)。 具體分為側(cè)銑和端銑兩種，側(cè)銑方式中螺旋滾筒結(jié)構(gòu)應(yīng)用最普遍，其主要優(yōu)點(diǎn)是它不僅能實(shí)現(xiàn)截落煤的功能還能實(shí)現(xiàn)裝煤的功能；水平旋轉(zhuǎn)軸調(diào)整滾筒高度方便，對(duì)不同的煤層厚度的適應(yīng)性好；具有自開缺口的功能等。端銑式結(jié)構(gòu)是在齒冠外側(cè)安裝大截齒當(dāng)齒冠自轉(zhuǎn)并隨采煤機(jī)移動(dòng)時(shí)，截齒實(shí)現(xiàn)破煤功能。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是截齒安裝的比較少， 煤的塊度大，機(jī)器能耗?。粚?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，制造容易；負(fù)荷變化大，機(jī)器動(dòng)特性較差。 （2）鉆削式結(jié)構(gòu)方案 鉆削式結(jié)構(gòu)在喚醒懸臂的前端安裝截齒，這種懸臂的內(nèi)表面上也安裝有截齒。這種結(jié)構(gòu)被稱為鉆削頭，懸臂則被成為鉆削臂。當(dāng)鉆削頭自轉(zhuǎn)并沿其軸線方向推進(jìn)時(shí)，首先在煤層中由鉆削頭截割出現(xiàn)截槽，而此環(huán)形槽所圍成的柱狀煤體則被鉆削頭內(nèi)的截齒所破碎。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便；集落煤和裝煤功能于一體；煤的坡度大，機(jī)器能耗低。其缺點(diǎn)是這種結(jié)構(gòu)應(yīng)布置于采煤機(jī)的端面，機(jī)身必沿其鉆削出的空間前進(jìn)，因此，機(jī)身長(zhǎng)；這種結(jié)構(gòu)不能自開缺口；為使地板平整還必須配有截割盤，沿頂板和地板截割煤層，因此使整個(gè)機(jī)器復(fù)雜化；此外這種結(jié)構(gòu)對(duì)煤層厚度的適應(yīng)性小。 （3）滾壓式結(jié)構(gòu)方案 滾壓式破煤結(jié)構(gòu)是在螺旋筒的旋葉上和滾筒端面安裝滾演盤刀當(dāng),當(dāng)滾筒前移并自轉(zhuǎn)時(shí)，盤刀壓向煤壁，其刃部的擠壓和剪切作用達(dá)到破沒的目的。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，彩霞煤的塊度大，煤塵明顯低；機(jī)器能耗小；盤刀壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)復(fù)雜，成本高。 采煤機(jī)的落煤功能是采煤機(jī)的第一功功能，因此，現(xiàn)在把有落煤功能的結(jié)構(gòu)稱為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)。在采煤機(jī)的設(shè)計(jì)中，工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的合適與否，對(duì)采煤機(jī)的工作占有舉足輕重的地位。 對(duì)比以上三種結(jié)構(gòu)，最終選用螺旋式滾筒結(jié)構(gòu)。因?yàn)榻馗畈堪衙簭拿罕谏掀扑橄聛硪院?，還要裝在工作面輸送機(jī)里運(yùn)到工作面之外。實(shí)現(xiàn)這中裝煤功能的機(jī)構(gòu)與落煤結(jié)構(gòu)的種類有關(guān)。經(jīng)過淘汰和篩選，采用螺旋滾筒式工作機(jī)構(gòu)，采煤下來的碎煤被螺旋葉片自煤壁向采空區(qū)方向輸送，并裝到工作面輸送機(jī)里。 第三章 截割部具體設(shè)計(jì)計(jì)算說明 3.1、電機(jī)的選擇。 參考《采掘機(jī)械》P59公式 其中，：能耗比=,查表4-5得=0.34，基準(zhǔn)煤層阻抗A=180~200,采煤機(jī)工作煤層阻抗=60~120。 Q采煤機(jī)設(shè)計(jì)生產(chǎn)率：Q=800~1200t/h=13.3~20t/h K1功率利用系數(shù)，兩電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)時(shí)K1=0.8 K2功率水平系數(shù)，查表4-6得K2=0.9 K3后滾筒工作條件系數(shù)K3=0.8~1.0 因此，Nmax=377.78KW 采用前后電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)方式，電機(jī)功率P0==188.89KW。 選用電機(jī)型號(hào)為:YBC—200C 功率：P0=200KW 電壓：U=1140V 轉(zhuǎn)速：n0=1470r/min 3.2 傳動(dòng)方案的擬定 根據(jù)前文所確定的傳動(dòng)方式，擬定傳動(dòng)系統(tǒng)圖，如圖3—1所示： 圖3—1 傳動(dòng)系統(tǒng)圖 其中Z2、Z8、Z9惰輪，是為了增大傳動(dòng)距離而設(shè)。 （1）分配傳動(dòng)比 由3.1節(jié)知所選電機(jī)轉(zhuǎn)速為n0=1470 r/min，初定滾筒轉(zhuǎn)速為40 r/min，則總傳動(dòng)比為： i= 分配各級(jí)減速的傳動(dòng)比如下： i13=1.5；i45=2.1；i69=2.5；行星減速器ih=4.75 （2）確定各齒輪齒數(shù)如下 齒輪 Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 齒數(shù) 23 36 35 21 43 19 35 35 43 16 22 60 表3—1齒輪齒數(shù)表 （3）驗(yàn)算總傳動(dòng)比 則總傳動(dòng)比為 i= 因此，最終確定滾筒轉(zhuǎn)速為 3.3各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的確定 已知傳遞效率η齒輪=0.98，η軸承=0.99，則 Ⅰ軸 P1=P=200KW n=n0=1470r/min T1=9.55×106× Ⅱ軸 該軸為心軸，轉(zhuǎn)速為0，此處計(jì)算所得均指該軸上齒輪的動(dòng)力參數(shù)， P2=P0×η齒輪×η軸承=194.04 KW Ⅲ軸 P3 = P2 ×η齒輪×η軸承 = 188.26 KW Ⅳ軸 P4= P3 ×η齒輪×η軸承 =182.65KW Ⅴ軸 該軸為心軸，轉(zhuǎn)速為0，此處計(jì)算所得均指該軸上齒輪的動(dòng)力參數(shù) P5= P4×η齒輪×η軸承=177.21KW Ⅵ軸 該軸為心軸，轉(zhuǎn)速為0，此處計(jì)算所得均指該軸上齒輪的動(dòng)力參數(shù) 由于Z6=Z5=35，故 P6= P5×η齒輪×η軸承=171.93KW T6= Ⅶ軸 ×η齒輪×η軸承=166.86KW 3.4 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 3.4.1電機(jī)齒輪組（Z1、Z2、Z3）的設(shè)計(jì)與校核 3.4.1.1Z1、Z2的設(shè)計(jì)與校核 1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按照前面所確定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪。 （2）采煤機(jī)為一般工作機(jī)器，選用7級(jí)精度。 （3）選擇材料，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》兩齒輪材料均選用20CrMnMo， 滲碳淬火，58~62HRC。 （4）已知小齒輪齒數(shù)Z1=23，惰輪Z2=36。 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按公式 d1t≥2.32×進(jìn)行試算 （1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt=2.0。 小齒輪傳遞的扭矩T1=1.310Nmm。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表10—7選擇齒寬系數(shù)=0.7。 由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa。 由圖10—21d按齒面強(qiáng)度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim=1480MPa。 由式10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60n1j Lh=60=4.2336×108 N2= 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1= KHN2=0.98 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，則 【】= （2）計(jì)算 試算小輪分度圓直徑d1t d1t≥2.32× =2.32× =109.14 計(jì)算圓周速度v v= 試算齒寬bt bt= 試算齒寬與齒高之比 模數(shù)mt= 齒高h(yuǎn)=2.25mt=10.68mm =7.15 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=8.396m/s,7級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.15 直齒輪齒間載荷分布系數(shù)KHα=KF =1 由表10—2查得使用系數(shù)KA=1.75 由表10—4查得小齒輪對(duì)稱布置時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.305 由圖10—13KFβ=1.25 K=Kv=1.15×1.75×1.305×1=2.62 按實(shí)際載荷修正所算得分度圓直徑 d1= d1t=109.14×=119.11mm 計(jì)算模數(shù) m= 選取模數(shù) m=6mm 3）按齒根彎曲強(qiáng)度校核 校核公式 查表10—5，齒形系數(shù)YFa1=2.69、YFa2=2.45，應(yīng)力校正系數(shù)YSa1=1.575、YFa2=1.65。 扭矩T1=1.30×106，T2=1.97×106 彎曲強(qiáng)度極限 取安全系數(shù)S=1.25 由圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.96KFN2=0.98 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 MPa 載荷系數(shù)K=KAKvKFαKFβ=1.75×1.15×1.25×1=2.51 因此，兩齒輪彎曲強(qiáng)度均足夠。 3.4 .1.2 Z3的校核 1）、已知參數(shù)：m=6mm,Z3=35, d3=210mm b3=0.8d=110.4，d3=168mm 材料：20CrMnMo，滲碳淬火，58~62HRC。 2）、按齒面接觸強(qiáng)度校核 校核公式: 由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa 載荷系數(shù)K，K= Kv 由圖10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.15 直齒輪齒間載荷分布系數(shù)KHα=KF =1 由表10—2查得使用系數(shù)KA=1.75 由表10—4查得齒輪非對(duì)稱布置時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.336 由圖10—13KFβ=1.25 K=Kv=1.15×1.75×1.336×1=2.6887 Ft= 取齒寬系數(shù)=0.8 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N3=60n3jLh=60×966×1×（2×8×300×1）=2.782×108 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1= KHN2=0.98 由圖10—21d按齒面強(qiáng)度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim=1480MPa。 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，則 【】= =2.5189.8 因此，校核合格。 3）按彎曲強(qiáng)度校核 校核公式 查表10—5，齒形系數(shù)YFa3=2.45，應(yīng)力校正系數(shù)YFa3=1.65。 扭矩T3=1.86×106， 彎曲強(qiáng)度極限 取安全系數(shù)S=1.25 由圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN3=0.98 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 載荷系數(shù)K=KAKvKFαKFβ=1.75×1.15×1.25×1=2.51 因此，校核合格。 3.4.2二級(jí)減速器高速齒輪組（Z4、Z5）的設(shè)計(jì)與校核 1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按照前面所確定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪。 （2）采煤機(jī)為一般工作機(jī)器，選用7級(jí)精度。 （3）選擇材料，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》兩齒輪材料均選用20CrMnMo。 （4）已知小齒輪齒數(shù)Z4=21，大齒輪Z5=43。 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按公式 d4t≥2.32×進(jìn)行試算 （1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt=2.0。 小齒輪傳遞的扭矩T3=1.8610Nmm。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表10—7選擇齒寬系數(shù)=0.8。 由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa。 由圖10—21d按齒面強(qiáng)度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim=1480MPa。 由式10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N4=60n4j Lh=60=1.36×108 N5= 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN4= KHN5=0.99 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，則 【】= （2）計(jì)算 試算小輪分度圓直徑d1t d4t≥2.32× =2.32× =113.17 計(jì)算圓周速度v v= 試算齒寬bt bt= 試算齒寬與齒高之比 模數(shù)mt= 齒高h(yuǎn)=2.25mt=12.13 =7.47 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=2.61m/s,7級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.15 直齒輪齒間載荷分布系數(shù)KHα=KF =1 由表10—2查得使用系數(shù)KA=1.75 由表10—4查得小齒輪對(duì)稱布置時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.305 由圖10—13KFβ=1.25 K=Kv=1.15×1.75×1.305×1=2.62 按實(shí)際載荷修正所算得分度圓直徑 d4= d4t=113.17×=123.83 計(jì)算模數(shù) m= 選取模數(shù) m=7mm 3）按齒根彎曲強(qiáng)度校核 校核公式 查表10—5，齒形系數(shù)YFa4=2.76、YFa5=2.35，應(yīng)力校正系數(shù)YSa4=1.56、YFa5=1.68。 Z4傳遞的扭矩T3=1.86×106N，Z5傳遞的扭矩T4=3.70×106 N 彎曲強(qiáng)度極限 取安全系數(shù)S=1.25 由圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN4=0.96，KFN5=0.98 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 MPa 載荷系數(shù)K=KAKvKFαKFβ=1.75×1.15×1.25×1=2.51 因此，兩齒輪彎曲強(qiáng)度均足夠。 3.4.3二級(jí)減速器輸出齒輪組（Z6、Z7、Z8、Z9）的設(shè)計(jì)與校核 3.4.3.1 Z6、Z7的設(shè)計(jì)與校核 1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按照前面所確定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪。 （2）采煤機(jī)為一般工作機(jī)器，選用7級(jí)精度。 （3）選擇材料，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》兩齒輪材料均選用20CrMnMo。 滲碳淬火，58~62HRC。 （4）已知小齒輪齒數(shù)Z6=19，惰輪Z7=35。 2）按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按公式 d6t≥2.32×進(jìn)行試算 （1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt=2.0。 小齒輪傳遞的扭矩T4=3.7010Nmm。 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材表10—7選擇齒寬系數(shù)=0.8。 由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa。 由圖10—21d按齒面強(qiáng)度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim=1480MPa。 由式10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N6=60n4軸j Lh=60=1.36×108 N7= 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN6= KHN7=0.99 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，則 【】= （2）計(jì)算 試算小輪分度圓直徑d1t d6t≥2.32× =2.32× =142.3 計(jì)算圓周速度v v= 試算齒寬bt bt= 試算齒寬與齒高之比 模數(shù)mt= 齒高h(yuǎn)=2.25mt=16.85 =6.756 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=3.26m/s,7級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.05 直齒輪齒間載荷分布系數(shù)KHα=KF =1 由表10—2查得使用系數(shù)KA=1.75 由表10—4查得小齒輪對(duì)稱布置時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.237 由圖10—13KFβ=1.25 K=Kv=1.05×1.75×1.314×1=2.41 按實(shí)際載荷修正所算得分度圓直徑 d6= d6t=142.3×=151.52 計(jì)算模數(shù) m= 選取模數(shù) m=8mm 3）按齒根彎曲強(qiáng)度校核 校核公式 查表10—5，齒形系數(shù)YFa6=2.97、YFa7=2.45，應(yīng)力校正系數(shù)YSa6=1.52、YFa5=1.65。 Z6傳遞的扭矩T4=3.70×106N，Z7傳遞的扭矩T5=7.380×106 N 彎曲強(qiáng)度極限 取安全系數(shù)S=1.25 由圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN4=0.96，KFN5=0.98 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 MPa 載荷系數(shù)K=KAKvKFαKFβ=1.75×1.05×1.25×1=2.297 因此，兩齒輪彎曲強(qiáng)度均足夠，校核合格。 3.4.3.2、Z8、Z9的設(shè)計(jì)與校核 因?yàn)辇X輪Z8與齒輪Z7的材料、齒數(shù)、模數(shù)均一致，所以在此不再校核。只進(jìn)行 Z3的校核。 1）、已知參數(shù)：m=8mm,Z9=43, d9=344mm b 9=0.8d=121.6,d9=275.2mm 材料：20CrMnMo，滲碳淬火，58~62HRC 2）、按齒面接觸強(qiáng)度校核 校核公式: 由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa 載荷系數(shù)K，K= Kv 由圖10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.15 直齒輪齒間載荷分布系數(shù)KHα=KF =1 由表10—2查得使用系數(shù)KA=1.75 由表10—4查得齒輪非對(duì)稱布置時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.336 由圖10—13KFβ=1.25 K=Kv=1.15×1.75×1.336×1=2.6887 Ft= 取齒寬系數(shù)=0.8 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N9=60n3jLh=60×186.51×1×（2×8×300×1）=5.37×107 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN9=0.98 由圖10—21d按齒面強(qiáng)度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim=1480MPa。 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，則 【】= =2.5189.8 因此，校核合格。 3）按彎曲強(qiáng)度校核 校核公式 查表10—5，齒形系數(shù)YFa9=2.35，應(yīng)力校正系數(shù)YFa9=1.68。 扭矩T7=1.86×106， 彎曲強(qiáng)度極限 取安全系數(shù)S=1.25 由圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN9=0.98 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 載荷系數(shù)K=KAKvKFαKFβ=1.75×1.15×1.25×1=2.51 因此，校核合格。 3.4.4、行星減速器齒輪組的設(shè)計(jì)與校核 3.4.4.1 a—c傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核 1）選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) （1）按照前面所確定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪。 （2）行星減速器對(duì)齒輪制造精度要求較高，選用6級(jí)精度。 （3）選擇材料，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》齒輪材料均選用20CrMnMo。 滲碳淬火，58~62HRC。 （4）已知太陽輪齒數(shù)Z10=16，行星輪齒數(shù)Z11=22，內(nèi)齒圈齒數(shù)Z12=60。 2）選擇行星輪數(shù)目，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》表17.2—1選擇行星輪數(shù)目，取nw=4。 3）按接觸強(qiáng)度計(jì)算a—c傳動(dòng)模數(shù) 輸入轉(zhuǎn)矩T7=7.64×106 查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》表17.2—116，載荷不均勻系數(shù)Kc=1.15. 則，小齒輪名義轉(zhuǎn)矩Ta= 按公式 d10t≥2.32×進(jìn)行試算 （1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 試選載荷系數(shù)Kt=2.0。 小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩Ta=2.196510Nmm。 選擇齒寬系數(shù)=1。 由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa。 由圖10—21d按齒面強(qiáng)度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim=1480MPa。 由式10—13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N10=60n10j Lh=60=6.00×107 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù) KHN10=0.99 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，則 【】= （2）計(jì)算 試算太陽輪分度圓直徑d10t d10t≥2.32× =2.32× =116.235 計(jì)算圓周速度v v= 試算齒寬bt bt= 試算齒寬與齒高之比 模數(shù)mt= 齒高h(yuǎn)=2.25mt=16.35 =7.11 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=1.27m/s,6級(jí)精度，由圖10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.03 直齒輪齒間載荷分布系數(shù)KHα=KF =1 由表10—2查得使用系數(shù)KA=1.75 由表10—4查得小齒輪非對(duì)稱布置時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.305 由圖10—13KFβ=1.25 K=Kv=1.03×1.75×1.305×1=2.35 按實(shí)際載荷修正所算得分度圓直徑 d10= d10t=116.235×=122.65 計(jì)算模數(shù) m= 選取模數(shù) m=8mm 3）按齒根彎曲強(qiáng)度校核 校核公式 查表10—5，齒形系數(shù)YFa10=2.97、YFa11=2.72，應(yīng)力校正系數(shù)YSa10=1.52、YFa11=1.57。 Z10傳遞的名義轉(zhuǎn)矩Ta=2.1965×106N，Z11傳遞的扭矩Tb=3.32×106 N 彎曲強(qiáng)度極限 取安全系數(shù)S=1.25 由圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN4=0.96，KFN5=0.98 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 MPa 載荷系數(shù)K=KAKvKFαKFβ=1.75×1.03×1.25×1=2.25 因此，兩齒輪彎曲強(qiáng)度均足夠。 4）a—c傳動(dòng)的變位計(jì)算 采取等變位齒輪傳動(dòng)，變位系數(shù)x=。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》表16.2—11公式 x==1-0.9358=0.0642 取x=0.065，則x 節(jié)圓直徑 嚙合角 等變位齒輪傳動(dòng)嚙合角 齒頂高 m =1.065×8 =8.52 mm h m =0.935×8 =7.48 mm 齒根高 =（1+0.25-0.065）×8 =9.48 mm =（1+0.25+0.065）×8 =10.52 mm 齒頂圓直徑 =128+2×8.52 =145.04 mm =176+2×7.48 =190.96 mm 齒根圓直徑 =128-2×9.48 =109.04 mm =176-2×10.52 =154.96 mm 中心距 a = =152 mm 中心距變動(dòng)系數(shù) 等變位齒輪傳動(dòng)，中心距變動(dòng)系數(shù)y=0 齒頂高變動(dòng)系數(shù) 等變位齒輪傳動(dòng)，齒頂高變動(dòng)系數(shù) 3.4.4.2 內(nèi)齒圈的校核與c—b傳動(dòng)的變位計(jì)算 （1）、已知參數(shù)：m=8mm,Z12=60, ,d12=480mm 。 材料：20CrMnMo，滲碳淬火，58~62HRC （2）、按齒面接觸強(qiáng)度校核 校核公式: 由表10—6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze=189.8 MPa 載荷系數(shù)K，K= Kv 由圖10—8查得動(dòng)載荷系數(shù)Kv=1.03 直齒輪齒間載荷分布系數(shù)KHα=KF =1 由表10—2查得使用系數(shù)KA=1.75 由表10—4查得齒輪非對(duì)稱布置時(shí)齒向載荷分布系數(shù)KHβ=1.336 由圖10—13KFβ=1.25 K=Kv=1.03×1.75×1.336×1=2.4814 內(nèi)齒圈傳遞的名義轉(zhuǎn)矩Tc=(9.55×106×) =8.806×106 Ft= 取齒寬系數(shù)=1 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N9=60n3jLh=60×186.51×1×（2×8×300×1）=5.37×107 由圖10—19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN9=0.98 由圖10—21d按齒面強(qiáng)度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限lim=1480MPa。 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，則 【】= =2.5189.8 因此，校核合格。 （3）按彎曲強(qiáng)度校核 校核公式 查表10—5，齒形系數(shù)YFa9=2.28，應(yīng)力校正系數(shù)YFa9=1.73。 內(nèi)齒圈傳遞的名義轉(zhuǎn)矩Tc=8.806×106， 彎曲強(qiáng)度極限 取安全系數(shù)S=1.25 由圖10—18取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN12=0.98 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 載荷系數(shù)K=KAKvKFαKFβ=1.75×1.03×1.25×1=2.253 因此，校核合格。 （4）c—b傳動(dòng)的變位計(jì)算 采取等變位齒輪傳動(dòng)，由前面計(jì)算可知變位系數(shù)=-0.065。 節(jié)圓直徑 嚙合角 等變位齒輪傳動(dòng)嚙合角 齒頂高 h m =0.935×8 =7.48 mm m =1.065×8 =8.52 mm 齒根高 =（1+0.25+0.065）×8 =10.52 mm =（1+0.25-0.065）×8 =9.48 mm 齒頂圓直徑 =176+2×7.48 =190.96 mm =480－2×8.52 =462.96 mm 齒根圓直徑 =176-2×10.52 =154.96 mm =480＋2×9.48 =498.96 mm 中心距 a = =152 mm 中心距變動(dòng)系數(shù) 等變位齒輪傳動(dòng)，中心距變動(dòng)系數(shù)y=0 齒頂高變動(dòng)系數(shù) 等變位齒輪傳動(dòng)，齒頂高變動(dòng)系數(shù) 3.5軸及軸承的設(shè)計(jì)及校核 3.5.1 軸1 （1）確定軸的最小直徑 該軸為傳動(dòng)軸，主要載荷為扭矩，可直接按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸頸而不再按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。選取軸的材料為40CrNi，調(diào)質(zhì)處理。參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》表19.3—2取 A=110，則： ==56.61 取dmin=59。 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的各段長(zhǎng)度如圖3—2所示，兩端為花鍵m=3，Z=21。 圖3—2 1軸結(jié)構(gòu)圖 3.5.2 2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 （1）確定軸的最小直徑 2 軸為心軸，只承受彎矩，可先按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸頸再按彎扭合成強(qiáng)度條件進(jìn)行校核。 選取軸的材料為45鋼，參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》表19.3—2取 A=115，則 =115=67.98 取d=70 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 軸的各段直徑和長(zhǎng)度如圖3—3所示： 圖3—3 2軸結(jié)構(gòu)圖 軸上齒輪的載荷 圓周力： Ft= 徑向力： =6639.09 支反力：水平面 RH1=8716.81 RH2=9523.93 垂直面 RV1=3172.66 RV2=3466.43 彎矩圖如圖3—4所示： 圖3—4 2軸彎矩圖 彎矩： 水平面 MH=1.0285×106N·mm 垂直面 Mv=374373.88N·mm 合成彎矩 M==1094517.27 N·mm 查得45鋼的許用彎曲應(yīng)力 =17.82≤ 綜上，強(qiáng)度校核合格。 3.5.3 3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 （1）確定軸的最小直徑 該軸為空心軸，材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理許用彎曲應(yīng)力。 參考《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 3》表19.3—2取 A=115，根據(jù)圖19.3—1取=0.6,查得=1.05.則： ==70.01mm 取d=88 （2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核 軸的各段直徑和長(zhǎng)度如圖3—5所示： 圖3—5 3軸結(jié)構(gòu)圖 軸上齒輪的載荷 圓周力： Ft1=