1附錄Switched Reluctance Motors Drive for theElectrical Traction in ShearerAbstract—The paper presented the double Switched Reluctance motors parallel drive system for the electrical traction in shearer. The system components, such as the Switched Reluctance motor, the main circuit of the power converter and the controller, were described. The control strategies of the closed-loop rotor speed control with PI algorithm and balancing the distribution of the loads with fuzzy logic algorithm were given. The tests results were also presented. It is shown that the relative deviation of the average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 1 and in the Switched Reluctance motor 2 is within ±10% Keywords- switched reluctance; motor control; shearer; coal mine; electrical drive I. INTRODUCTIONThe underground surroundings of the coal mines are very execrable. One side, it is the moist, high dust and inflammable surroundings. On the other side, the space of roadway is limited since it is necessary to save the investment of exploiting coal mines so that it is difficult to maintain the equipments. In the modern coal mines, the automatization equipments could be used widely. The faults of the automatization equipments could affect the production and the benefit of the coal mines. The shearer is the mining equipment that coal could be cut from the coal wall. The traditional shearer was driven by the hydrostatic transmission system. The fault ratio of the hydrostatic transmission system is high since the fluid in hydrostatic transmission system could be polluted easily. The faults of the hydrostatic transmission system could affect the production and the benefit of the coal mines directly. The fault ratio of the motor drive system is lower than that of the hydrostatic transmission system, but it is difficult to cool the motor drive system in coal mines since the motor drive system should be installed within the flameproof enclosure for safety protection. The motor drive system is also one of the pivotal parts in the automatization equipments. The development of the novel types of the motor drive system had been attached importance to by the coal mines. The Switched Reluctance motor drive could become the main equipments for adjustable speed electrical drive system in coal mines [1], because it has the high operational reliability and the fault tolerant ability [2]. The Switched Reluctance motor drive made up of the double-salient pole Switched Reluctance motor, the unipolar power converter and the controller is firm in the motor and in 2the power converter. There is no brush structure in the motor and no fault of ambipolar power converter in the power converter [3][4]. The Switched Reluctance motor drive could be operated at the condition of lacked phases fault depended on the independence of each phase in the motor and the power converter [5]. There is no winding in the rotor so that there is no copper loss in the loss and there is only little iron loss in the rotor. It is easy to cool the motor since it is not necessary to cool the rotor. The shearer driven by the Switched Reluctance motor drive had been developed. The paper presented the developed prototype. II. SYSTEM COMPONENTSThe developed Switched Reluctance motors drive for the electrical traction in shearer is a type of the double Switched Reluctance motors parallel drive system. The system is made up of two Switched Reluctance motors, a control box installed the power converter and the controller. The adopted two Switched Reluctance motors are all three-phase 12/8 structure Switched Reluctance motor, which were shown in Figure 1. The two Switched Reluctance motors were packing by the explosion-proof enclosure, respectively. The rated output power of one motor is 40 KW at the rotor speed 1155 r/min, and the adjustable speed range is from 100 r/min to 1500r/min. Figure 1.Photograph of the two three-phase 12/8 structure Switched Reluctance motorThe power converter consists of two three-phase asymmetric bridge power converter in parallel. The IGBTs were used as the main switches. Three-phase 380V AC power source was rectificated and supplied to the power converter. The main circuit of the power converter was shown in Figure 23Figure 2. Main circuit of the power converter. In the controller, there were the rotor position detection circuit, the commutation circuit, the current and voltage protection circuit, the main switches’ gate driver circuit and the digital controller for rotor speed closed-loop and balancing the distribution of the loads. III. CONTROL STRATEGYThe two Switched Reluctance motor could all drive the shearer by the transmission outfit in the same traction guide way so that the rotor speed of the two Switched Reluctance motors could be synchronized.The closed-loop rotor speed control of the double Switched Reluctance motors parallel drive system could be implemented by PI algorithm. In the Switched Reluctance motor 1, the triggered signals of the main switches in the power converter are modulated by PWM signal, the comparison of the given rotor speed and the practical rotor speed are made and the duty ratio of PWM signal are regulated as follows, where, is the given rotor speed, is the practical rotor speed, is the difference of the rotor speed, is the increment of the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 1 at k time, is the integral coefficient, is the proportion coefficient, ek is the difference of the rotor speed at k time, ek-1 is the difference of the rotor speed at k-1 4time, D1(k) is the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 1 at k time, and D1(k-1) is the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 1 at k-1 time. The output power of the Switched Reluctance motor drive system is approximately in proportion to the average DC supplied current of the power converter as follows, where, P2 is the output power of the Switched Reluctance motor drive system, Iin is the average DC supplied current of the power converter.In the Switched Reluctance motor 2, the triggered signals of the main switches in the power converter are also modulated by PWM signal. The balancing the distribution of the loads between the two Switched Reluctance motors could be implemented by fuzzy logic algorithm. In the fuzzy logic regulator, there are two input control parameters, one is the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors, and the other is the variation of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors. The output control parameter is the increment of the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2. The block diagram of the double Switched Reluctance motors parallel drive system for the electrical traction in shearer was shown in Figure 3. Figure 3. Block diagram of the double Switched Reluctance motors parallel drive system for the electrical traction in shearerThe deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors at the moment of ti is 5where, Iin1 is the practical average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 1 at the moment of ti, Iin2 is the practical average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 2 at the moment of ti. The variation of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors at the moment of ti is where, ei-1 is the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors at the moment of ti-1. The duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the moment of ti is where, ΔD2(i) is the increment of the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the moment of ti and D2(i-1) is the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the moment of ti-1. The fuzzy logic algorithm could be expressed as follows, where, E is the fuzzy set of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors, EC is the fuzzy set of the variation of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors, and U is the fuzzy set of the increment of the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2. The continuous deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors could be changed into the discrete amount at the interval [-5, +5], based on the equations as follows, The continuous variation of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors could also be changed into the discrete amount at the interval [-5, +5], based on the equations as follows, The discrete increment of the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the interval [-5, +5] could be changed into the continuous amount at the interval [-61.0%, +1.0%], based on the equations as follows, There is a decision forms of the fuzzy logic algorithm based on the above principles, which was stored in the programme storage cell of the controller. While the difference of the distribution of the loads between the two Switched Reluctance motors could be got, the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 will be regulated based on the decision forms of the fuzzy logic algorithm and the distribution of the loads between the two Switched Reluctance motors could be balanced. IV. TESTED RESULTSThe developed double Switched Reluctance motors parallel drive system prototype had been tested experimentally. Table I gives the tests results, where σ is the relative deviation of the average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 1, σ is the relative deviation of the average DC2 supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 2, and, TABLE I.TESTS RESULTS OF PROTOTYPEIt is shown that the relative deviation of the average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 1 and in the Switched Reluctance motor 2 is within ±10% . 7中文譯文電牽引采煤機的開關(guān)磁阻電動機摘要：本章介紹了電牽引采煤機雙重開關(guān)磁阻電動機的并聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)。該系統(tǒng)由開關(guān)磁阻電動機，功率變換器電路和控制器組成。給出了由通過采用比例積分算法的調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子速度的閉環(huán)回路和模糊邏輯算法實現(xiàn)的負荷的均衡分布組成的控制策略。介紹了實驗結(jié)果。開關(guān)磁阻電動機 1 和開關(guān)磁阻電動機 2 的功率變換器的平均直流的相對誤差為 。10%?關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻；電動控制；采煤機；煤礦；電傳動Ⅰ.介紹煤礦的地下環(huán)境是非常惡劣的。一方面由于它是潮濕的,高粉塵的,和易燃的環(huán)境。另一方面，為了節(jié)約開采成本，巷道空間是有限，以至于設(shè)備很難維護。自動化設(shè)備在現(xiàn)代化煤礦已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。自動化設(shè)備的故障會直接影響到煤礦的產(chǎn)量和效益。采煤機是采煤的主要礦山設(shè)備。傳統(tǒng)的滾筒采煤機是通過液壓傳動系統(tǒng)傳動的。液壓傳動系統(tǒng)的故障率很高，因為液壓傳動系統(tǒng)的液體很容易受環(huán)境污染。液壓傳動系統(tǒng)的故障直接影響到煤礦的產(chǎn)量和效率。電傳動系統(tǒng)比液壓傳動系統(tǒng)的故障率低。但是，礦井中電機傳動系統(tǒng)的散熱性差，是因為為了煤礦安全，電機傳動系統(tǒng)被封裝在防爆的外殼內(nèi)。電機傳動系統(tǒng)是自動化設(shè)備的重要組成部分。電機傳動系統(tǒng)的小說類型的發(fā)展對煤礦很重要。開關(guān)磁阻電動機傳動是煤礦調(diào)速傳動系統(tǒng)的主要設(shè)備，由于它的高工作可靠性和高容錯能力。由雙極點開關(guān)磁阻電動機，單級功率變換器和控制器組成的開關(guān)磁阻電動機傳動是電動機和功率變換器的核心。電動機沒有毛刷，功率變換器沒有雙極功率變換器的故障。開關(guān)磁阻電動機傳動可以在缺相的情況下運行，它是依靠電動機和功率變換器相位獨立性來實現(xiàn)的。轉(zhuǎn)子上沒有繞組，以至于轉(zhuǎn)子上沒有銅損和很小的鐵損。因為不需要冷卻轉(zhuǎn)子，所以很容易冷卻電動機。由開關(guān)磁阻電動機傳動的采煤機正在不斷發(fā)展。本章介紹了發(fā)展的樣機。Ⅱ系統(tǒng)組成電牽引采煤機的開關(guān)磁阻電動機傳動是一個雙重開關(guān)磁阻電動機并聯(lián)傳動系統(tǒng)。這個系統(tǒng)是由兩個開關(guān)磁阻電動機，一個控制箱，這個控制箱是安裝在功率變換器和控制器上。采用的開關(guān)磁阻電動機是三相 12/8 結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電動機，如圖一所示。雙重開關(guān)磁阻電動機分別包裝在防爆外殼內(nèi)。電動機的額定功率是 40KW，轉(zhuǎn)速是 1155r/min，調(diào)速范圍是 100r/min~1500r/min。8圖一：三相 12/8 結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電動機功率變換器是由兩個三相不對稱橋式變換器并列組成。IGBTs 是電路的主要開關(guān)元件。經(jīng)整流后三相交流 380V 電源提供給功率變換器。功率變換器的主要電路如圖二所示。圖二：功率變換器的主要電路控制器由轉(zhuǎn)子位置檢測電路，整流電路，電流和電壓保護電路，主要開關(guān)的門極驅(qū)動電路和閉環(huán)調(diào)速數(shù)字控制器和負荷均衡分配組成。Ⅲ.控制方法采用同一個牽引方法，雙重開關(guān)磁阻電動機通過傳送設(shè)備用來驅(qū)動采煤機，來確保雙重開關(guān)磁9阻電動機的轉(zhuǎn)子速度同步運行。并聯(lián)驅(qū)動的雙重開關(guān)磁阻電動機的閉環(huán)轉(zhuǎn)子調(diào)速回路可以通過比例積分算法來實現(xiàn)。在開關(guān)磁阻電動機 1 中，功率變換器主要開關(guān)的觸發(fā)信號是通過 PWM 信號調(diào)制的。比較給定的轉(zhuǎn)子速度和實際的轉(zhuǎn)子速度，PWM 的占空比調(diào)節(jié)如下：其中， 是給定的轉(zhuǎn)子速度， 是實際的轉(zhuǎn)子速度， 是轉(zhuǎn)子速度的差。 在 k 時刻內(nèi)，開關(guān)磁阻電動機 1PWM 信號占空比的增量。 是積分系數(shù)， 比例系數(shù)， 轉(zhuǎn)子速度在 K 時間內(nèi)的差。 轉(zhuǎn)子速度在 K-1 時間內(nèi)的差， 在 k 時刻內(nèi)，開關(guān)磁阻電動機 1PWM 信號占空比，在 k-1 時刻內(nèi)，開關(guān)磁阻電動機 1PWM 信號占空比。開關(guān)磁阻電動機傳動系統(tǒng)的輸出功率和功率變換器的電流成正比，如下所示：其中， 是開關(guān)磁阻電動機傳動系統(tǒng)的輸出功率， 功率變換器的平均直流電流。在開關(guān)磁阻電動機 2 中，功率變換器主要開關(guān)的觸發(fā)信號是通過 PWM 信號調(diào)制的。雙重開關(guān)磁阻電動機之間的負荷均衡分布是通過模糊邏輯算法來實現(xiàn)的。在模糊邏輯調(diào)節(jié)器中有兩個輸入控制參數(shù)，一個是雙重開關(guān)磁阻電動機之間的功率變換器的平均電流的偏差，另一個是雙重開關(guān)磁阻電動機之間的功率變換器的平均直流電流的偏差的變化。輸出控制參數(shù)是開關(guān)磁阻電動機 2 PWM 信號占空比的增量。電牽引采煤機雙重開關(guān)磁阻電動機并列傳動系統(tǒng)的方框圖見圖三示10圖三： 電牽引采煤機并列傳動系統(tǒng)的方框圖功率變換器平均直流電流在雙重開關(guān)磁阻電動機之間的偏差在 時刻為：其中， 在 時刻，功率變換器在開關(guān)磁阻電動機 1 中實際平均直流電流， 在 時刻，功率變換器在開關(guān)磁阻電動機 2 中實際平均直流.雙重開關(guān)磁阻電動機在 時刻的功率變換器平均直流電流的偏差的變量為：其中， 是雙重開關(guān)磁阻電動機在 時刻的功率變換器平均電流的偏差。開關(guān)磁阻電動機 2 在 時的 PWM 信號的占空比為：其中， 在 時刻的 PWM 信號占空比的增量， 是開關(guān)磁阻電動機 2 在 時刻的 PWM 信號的占空比。模糊邏輯算法用以下來表示：其中， 為模糊集合開關(guān)磁阻電動機間的功率變換器的平均直流電流的相對誤差， 為模糊集合開關(guān)磁阻電動機間的功率變換器的平均直流電流的相對誤差的變量， 為模糊集合中開關(guān)磁阻電動機 2 PWM 信號占空比的增量。開關(guān)磁阻電動機間的功率變換器的平均直流電流的相對誤差在［-５，+５］區(qū)間內(nèi)的連續(xù)偏差可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⑵?。公式如下：開關(guān)磁阻電動機間的功率變換器的平均直流電流的相對誤差在區(qū)間內(nèi)的連續(xù)變量可以轉(zhuǎn)變?yōu)榉稚⒆兞?。公式如下：在區(qū)間［-５，+５］內(nèi)，開關(guān)磁阻電動機２的功率變換器ＰＷＭ信號的占空比的分散增量可以轉(zhuǎn)變?yōu)樵趨^(qū)間［-１.０％，+１.０％］內(nèi)的連續(xù)增量，公式如下：根據(jù)上面的原理，這里是模糊邏輯算法的一個判定形式。模糊邏輯算法是存儲在控制器的程序存儲單元內(nèi)。當(dāng)檢測到雙重開關(guān)磁阻電動機負荷分配差異的時候，開關(guān)磁阻電動機２中的ＰＷＭ占空比將被調(diào)節(jié)，這是根據(jù)模糊邏輯算法的判定形式，從而，雙重開關(guān)磁阻電動機負荷分配將會達到平衡狀態(tài)。11Ⅳ.實驗結(jié)果發(fā)展的雙重開關(guān)磁阻電動機并聯(lián)傳動系統(tǒng)樣機已經(jīng)通過實驗測量得到了。表一給出了測試結(jié)果，其中 為開關(guān)磁阻電動機１的功率變換器的平均直流電流的相對誤差， 為開關(guān)磁阻電動機２的功率變換器的平均直流電流的相對誤差，即：表一：樣機的實驗結(jié)果該表顯示了開關(guān)磁阻電動機 1 和開關(guān)磁阻電動機 2 的功率變換器的平均直流的相對誤差為 10%? 本科生實習(xí)報告書教學(xué)單位 專 業(yè) 班 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 四年的大學(xué)生活一晃而過，此時的我正面臨著畢業(yè)設(shè)計這一階段，所以畢業(yè)實習(xí)是我們機械專業(yè)學(xué)習(xí)的一個重要環(huán)節(jié)，是將課堂上學(xué)到的理論知識與實際相結(jié)合的一個很好的機會，對強化和運用我們所學(xué)到的知識都有很好的幫助。為了更好使自己的理論與實際相結(jié)合！以便能夠更好的完成畢業(yè)設(shè)計。在畢業(yè)設(shè)計開始的前四周我參觀了我校的實習(xí)工廠。 通過參觀和老師現(xiàn)場，使我們對機械制造有了較深入的理解，實習(xí)過程中，加深了我們對工序的認識，同時也對所學(xué)知識的一種升華、理論應(yīng)用于實際、加深了知識的掌握。雖然這次的實習(xí)時間比較短暫，但是我認為我們還是學(xué)到了許多從書本上學(xué)不到的東西的，對本次的畢業(yè)設(shè)計和今后工作中的實際應(yīng)用都得到了進一步的提高。在這里，我們應(yīng)該感謝老師為我們安排了這次實習(xí)，使我們充分認識到了光在書本上學(xué)習(xí)是遠遠不夠的，理論與生產(chǎn)實際相結(jié)合，聯(lián)系起來才會發(fā)揮作用，產(chǎn)生效益，讓我深深知道在以后的工作中不僅要扎實掌握專業(yè)知識，更要將設(shè)計和應(yīng)用相結(jié)合，同時還要關(guān)注實際的生產(chǎn)過程。這次實習(xí)對于我們來說，對我們以后的學(xué)習(xí)和工作都有很大的幫助，在短暫的四周學(xué)習(xí)和參觀中讓我們學(xué)到了更多的知識，在這里我要感謝對我諄諄教誨的指導(dǎo)老師，讓我們通過這次實習(xí)去了解更多的專業(yè)知識和寶貴的經(jīng)驗，對我做畢業(yè)設(shè)計提供了很多有價值的資料。指導(dǎo)教師意見成績評定： 指導(dǎo)教師簽字：年 月 日 實習(xí)單位意見 負責(zé)人簽字：（單位蓋章）年 月 日備注注：實習(xí)結(jié)束時，由實習(xí)學(xué)生填寫本表后，交指導(dǎo)教師和實習(xí)單位簽署意見，最后交所在教學(xué)單位歸檔保管。I摘 要電牽引采煤機具有機電一體化程度高,裝機功率愈來愈大,牽引速度成倍提高,而且牽引部調(diào)速系統(tǒng)具有節(jié)能、傳動效率高等優(yōu)點。本次設(shè)計的采煤機正為適合中厚煤層使用的無鏈電牽引采煤機，主要設(shè)計內(nèi)容為電牽引采煤機的牽引部結(jié)構(gòu)設(shè)計，牽引速度為 0~7m/s，電動機采用橫向布置，通過二級直齒與二級行星減速器完成變速。大體內(nèi)容：首先是不同方案的對比分析與確定，其次是各部結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計計算，最后對齒輪及相應(yīng)的傳動軸進行了強度校核，設(shè)計計算結(jié)果滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：采煤機；電牽引；牽引部；IIAbstractElectric traction shearer.two machine has a high degree of mechatronics, increasing the installed power, speed, and doubled traction control system of energy saving, high transmission efficiency.The design of the coal mining machine is suitable for use in thick coal seam no chain electric haulage shearer main content, design for electric haulage shearer traction of structure design, drawing speed for 0 ~ 7m/s, motor adopts horizontal layout, through the second straight tooth planetary reducer with 2 completed. Content: the first is in different scheme comparison analysis and determination, followed by each structure size of design calculation, and finally to gear and the intensity of the transmission design and calculation results and meet the design requirements.Keywords： coal winning machine, Electric traction, Traction,1目 錄摘要 IABSTRACT.II第 1 章 緒論 .11.1 采煤機簡介 .11.2 國內(nèi)外采煤機發(fā)展及使用狀況 .21.3 采煤機牽引部概述 .31.4 設(shè)計目的及意義 .3第 2 章 機械系統(tǒng)傳動總設(shè)計 .52.1 采煤機設(shè)計參數(shù) .52.2 采煤機牽引部總體方案確定 .52.3 牽引部電動機的選用 .72.4 牽引部傳動比分配 .8第 3 章 牽引部系統(tǒng)各軸組件設(shè)計 .113.1 齒輪設(shè)計 .113.1.1 高速級直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 .113.1.2 低速級直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算 .203.1.3 一級行星齒輪的 初步設(shè)計及強度校核 .283.1.4 二級行星齒輪的初步設(shè)計及強度校核 .383.2 軸的設(shè)計計算及軸承的選擇 .463.2.1 Ⅱ軸的設(shè)計計算 .463.2.2 一級行星輪軸初步設(shè)計及強度校核及軸承壽命計算 .573.2.3 二級行星輪軸初步設(shè)計及強度校核及軸承壽命計算 .60結(jié)論 .62致謝 .63參考文獻 .642CONTENTSAbstract． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ．IChapter 1 Introduction． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．11.1 Introduction Shearer． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．1 1.2 The development and use status at home and abroad Shearer． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．21.3 Overview of Shearer． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．31.4 The design purpose and meaning ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．3Chapter 2 General Design of the mechanical system drive． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.． ． ． ． ． ． ．52.1 Shearer parameters． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．52.2 Determine the overall plan of Shearer． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．52.3 Selection of Motor Traction． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．72.4 The allocation of transmission ratio Traction． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．8Chapter 3 axis components of the haulage system design． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．113.1 Gear design． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．113.1.1 High-level design of spur gear calculation． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．113.1.2 Low-level design of spur gear 3calculation． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．203.1.3 Aplanetary gear of the preliminary design and strength check． ． ． ． ． ． ． ． ． ．283.1.4 The secondary planet gear preliminary design and intensity． ． ． ． ． ．.． ． ． ． ．383.2 Shaft and bearing design and calculation of the choice of． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.．.． ． ． ． ．463.2.1 Ⅱ axle design calculation ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．463.2.2 Preliminary Design of a planetary axle and bearing life and strength check calculation． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ．573.2.3 Stage Planetary preliminary design and strength check of axle and bearing life calculation． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．．60Conclusion． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.． ． ． ． ． ．． ． ． ． ． ．62Thanks． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．． ． ． ． ．63References． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．.． ． ．． ． ． ． ．641第 1 章 緒 論1.1 采煤機簡介采煤機是一個集機械、電氣和液壓為一體的大型復(fù)雜系統(tǒng),工作環(huán)境惡劣,如果出現(xiàn)故障將會導(dǎo)致整個采煤工作的中斷,造成巨大的經(jīng)濟損失 .隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展,采煤機的功能越來越多,其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。采 煤 機 是 實 現(xiàn) 煤 礦 生 產(chǎn) 機 械 化 和 現(xiàn) 代 化 的 重 要 設(shè) 備 之 一 。 機 械 化 采 煤可 以 減 輕 體 力 勞 動 、 提 高 安 全 性 ， 達 到 高 產(chǎn) 量 、 高 效 率 、 低 消 耗 的 目 的 。采 煤 機 分 鋸 削 式 、 刨 削 式 、 鉆 削 式 和 銑 削 式 四 種 。采煤機總體技術(shù)的發(fā)展過程經(jīng)歷了：牽引方式從液壓牽引到電牽引、驅(qū)動方式從單電機到多電機、總體結(jié)構(gòu)從縱向布置到橫向布置。采煤機的電控技術(shù)也隨之逐步發(fā)展，從引進仿制到自行設(shè)計，從分立元件組成到集成化、PLC和微機控制，逐步走向成熟，趕超國際同行先進水平 。[7]以前，薄煤層采煤機可選機型少，可靠性差，功率低，單產(chǎn)低，使我國薄煤層產(chǎn)量逐年減少，棄采嚴重，資源浪費大，薄煤層采煤機的機身應(yīng)當(dāng)矮一些，要有足夠的功率，通常功率不應(yīng)低于 100-200kW，機身盡量短，以適應(yīng)煤層的波狀起伏；結(jié)構(gòu)簡單、可靠，便于維護和安裝。從 80 年代開始，薄煤層采煤機從無到有得到穩(wěn)定發(fā)展。隨著薄煤層采煤機的推廣應(yīng)用，適用工作范圍擴大，也暴露了許多缺陷和不足，限制了使用效果。根據(jù)薄煤層開采的迫切需要，開發(fā)適合國情的新一代大功率薄煤層采煤機是非常必要的。由 MG375-W 型液壓采煤機演變的 MG375-AW 采煤機，基本實現(xiàn)了大功率薄煤層采煤機這一目標(biāo)。目前，哈爾濱煤礦機械研究所已經(jīng)研制了五種機型的薄煤層采煤機，都已投入工作中。以幾種有代表性的機型 BM1—100 型薄煤層采煤機，MG150B型薄煤層采煤機和最新型的 MG300—BW1 型薄煤層采煤機 。對于薄煤層，[7]仍存在由于設(shè)備的不成熟和技術(shù)的不合理等問題，很難滿足高產(chǎn)高效和可持續(xù)發(fā)展的要求。我國從 20 世紀(jì) 70 年代中期開始引進采煤機，大體分為以下兩個階段：802年代為第一階段，以單機引進為主，九十年代以來為第二階段，以配套引進為主 。[7]波蘭中國合作，成功研制了總裝機功率 344KW 的 KSE-344 型薄煤層交流電牽引采煤機的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)了用于薄煤層的 KSE-360 型。英國在 80 年代中期研制第一臺直流電牽引采煤機，在美國使用成功后，又研制出Electra1000 和 Electra 薄煤層電牽引采煤機。搞清連續(xù)采煤機截割關(guān)鍵技術(shù)，為建立其工作機構(gòu)設(shè)計理論和方法，研發(fā)適合我國煤層地質(zhì)條件的國產(chǎn)采煤機，及建設(shè)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井和發(fā)展國民經(jīng)濟具有重要意義 。[18]1.2 國內(nèi)外采煤機發(fā)展及使用狀況在國內(nèi)，我國的滾筒式采煤機從 60 年代開始自行研制，70 年代初研制成功第 1 臺用于普采工作面的 DY150 型液壓牽引采煤機，到 90 年代我們已經(jīng)有了 MG400/920-WD 型大功率交流電牽引采煤機 ,整個技術(shù)水平得到了較大發(fā)展。總的看來,滾筒式采煤機總體技術(shù)的發(fā)展過程經(jīng)歷了牽引方式從液壓牽引[7]到電牽引、驅(qū)動方式從單電機到多電機、總體結(jié)構(gòu)從縱向布置到橫向布置。采煤機的電控技術(shù)也隨之逐步發(fā)展，從引進仿制到自行設(shè)計，從分立元件組成到集成化、PLC 和微機控制，逐步走向成熟，趕超國際同行先進水平 。[1]從上世紀(jì)八十年代開始，我國進入了采煤機發(fā)展的興旺時期，在廣泛吸取國外先進技術(shù)的同時，不斷實踐創(chuàng)新，銳意進取，重視采煤機成系列的開發(fā)，不斷擴大使用范圍，同時推廣使用無鏈牽引，使采煤機工作更平穩(wěn)，使用更安全。電牽引技術(shù)逐步成熟，多電機驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)成為電牽引采煤機發(fā)展的主流 。[7]20 世紀(jì) 90 年代，國產(chǎn)電牽引采煤機雖然發(fā)展很快，但在性能和可靠上與世界先進國家相比還存在較大的差距。近 10 年開發(fā)的系列電牽引采煤機在國內(nèi)已推廣使用并取得了明顯的經(jīng)濟效益。與目前國外的電牽引采煤機相比，國內(nèi)電牽引采煤機在總體參數(shù)性能、加工制造和材質(zhì)性能等尚有不足。隨著科技的進步，開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套設(shè)備已成為我國煤炭科技發(fā)展的主流：大功率，大截深電牽引采煤機被廣泛的開發(fā)和使用，一些世界前沿的先進技術(shù)也被用到了采煤機的開發(fā)應(yīng)用中，如變頻調(diào)速技術(shù)，遠程監(jiān)控，無3線遙控等等，為更好的服務(wù)我國煤礦事業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ) 。[8]在國外，20 世紀(jì) 40 年代初期，英國、前蘇聯(lián)和德國相繼生產(chǎn)了用于長壁采煤的鏈?zhǔn)讲擅簷C和刨煤機，實現(xiàn)了工作面落煤、裝煤的機械化。至 50 年代初期，英國和德國相繼生產(chǎn)出滾筒采煤機。60 年代是世界綜采技術(shù)的成熟時期，英國、德國出現(xiàn)了單搖臂滾筒式采煤機，解決了采高調(diào)整問題，擴大了采煤機的適用范圍。1964 年又制成了雙搖臂滾筒采煤機，解決了工作面自開切口問題。進入 70 年代，綜采機械化得到了進一步發(fā)展和提高，相繼出現(xiàn)功率達 800～1000kW 的無鏈牽引采煤機。 80 年代，德國、美國、英國都開發(fā)成功各種交、直流電牽引采煤機，同時把計算機控制系統(tǒng)用在采煤機上 [18]。90 年代，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)出集電力電子、微電子、信息管理及計算機智能技術(shù)與一體的大功率電牽引采煤機。如美國的 JOYU 公司的系列，英國的 Long-Airdox 公司的 Anderson Eletra、Anderson EL 系列，德國的 Eickhoff公司的 EDW 系列、SL 系列，日本三井三池制作的 MLCE-DR 系列等電牽引采煤機 。[9]1.3 采煤機牽引部概述采煤機牽引部主要由箱體、原動機、輸出軸、減速器等部分組成。采煤機的牽引部承擔(dān)牽引和行走任務(wù)，是采煤機的主要部件之一。一個完善的工作機構(gòu)應(yīng)滿足以下要求：(1)結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，拆裝維修方便。(2)能降低能耗，提高塊煤率，減少煤塵。(3)能牽引行走。(4)載荷均勻分布，機械效率高。(5)能適應(yīng)不同的煤層和有關(guān)地質(zhì)條件。1.4 設(shè)計目的和意義我國經(jīng)濟發(fā)展對煤炭的需求量逐年增加，良好的采煤設(shè)備對于提高煤炭的生產(chǎn)率起到非常關(guān)鍵的作用。目前，煤礦生產(chǎn)的安全性要求日益受到國家安全生產(chǎn)管理局的重視。因此，大力發(fā)展“綜采設(shè)備” 是當(dāng)前和今后的主流。設(shè)計和4生產(chǎn)經(jīng)濟合理的滾筒采煤機不但保證煤炭生產(chǎn)率，而且保證安全生產(chǎn)的重要方面。牽引部傳動箱內(nèi)部的損壞主要取決于行星齒輪和直齒齒輪傳動比分配是否合理。另有對于牽引部的行走速度、行走穩(wěn)定性都由傳動比的分配是否合理所影響。對于牽引部來說有很多方面的問題有待于提高完善。我國中厚煤層正向大功率綜合機械化，智能化采煤的方向發(fā)展。由于采煤機愈來愈大，采煤機本身的穩(wěn)定性就應(yīng)該受到更深入的關(guān)注。而影響機身的穩(wěn)定性，其中一條就是行走的穩(wěn)定性。所以本設(shè)計著重考慮了牽引部傳動箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性，本設(shè)計可用在硬煤質(zhì)、中厚煤層的雙高綜合機械化工作面?？稍谟型咚箽怏w或煤塵爆炸危險礦井中使用。整體為多部電機橫向布置。5第 2 章 機械系統(tǒng)傳動總設(shè)計2.1 采煤機設(shè)計參數(shù)機面高度 1.3～1.6m牽引力 kN620F?牽引速度 0～7m/min2.2 采煤機牽引部總體方案確定設(shè)計目標(biāo)：在滿足最大牽引力大于 kN；牽引速度 0～7m/s；機面620F?高度 1.3～1.6mm；無鏈牽引方式條件下進行采煤機牽引部結(jié)構(gòu)設(shè)計，在結(jié)構(gòu)上要求能夠?qū)崿F(xiàn)電牽引，且能與 SGD880/800W 輸送機配套。為了確保本次設(shè)計滿足采煤機的設(shè)計要求，經(jīng)多方考察，確定本采煤機牽引部的設(shè)計方向：(1)采煤機的部分功率是通過牽引部減速器傳遞的。牽引部工作條件惡劣，外形尺寸受到嚴格限制，可靠性要求很高。牽引部的總傳動比一般在 200 左右，減速級數(shù)為 3—5 級；(2)為了保證牽引部有適當(dāng)?shù)拈L度，牽引部中可裝有若干個惰輪。(3)在滿足上述各項要求的同時，務(wù)使結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，盡可能貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。根據(jù)以上的指導(dǎo)思想，設(shè)計方案機構(gòu)簡圖如下：方案一：61 電動機 2 齒輪 3 單行星減速器圖 2-1 牽引部傳動機構(gòu)簡圖由電動機 1 經(jīng)齒輪傳動系 2 至單行星減速器 3，最后到達行走部。方案二：1 電動機 2 齒輪 3 雙行星減速器圖 2-2 牽引部傳動機構(gòu)簡圖7由電動機 1 經(jīng)齒輪傳動系 2 至雙行星減速器 3，最后到達行走部。方案 1 的傳動機構(gòu)經(jīng)過四級傳動速比分配較均勻，但結(jié)構(gòu)有點復(fù)雜在檢修與拆裝時會有不便，在生產(chǎn)采煤機時相應(yīng)箱體的設(shè)計會有一定困難，且這種結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致傳動箱體積過大，在實際生產(chǎn)中會有很多麻煩。方案 2 是兩級齒輪傳動與雙行星減速器共四級減速既可以達到預(yù)定的速比結(jié)構(gòu)又簡單，同時行星機構(gòu)體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力大、傳動效率高、運動平穩(wěn)、抗沖擊和振動的能力較強、且可以減少傳動級數(shù)。綜合結(jié)構(gòu)特性以及經(jīng)濟效益考慮，因此方案 2 為此次設(shè)計的最終選用方案。2.3 牽引部電動機的選用1. 電動機的選擇按設(shè)計要求及工作條件選用 YB 系列三相異步電動機，臥式封閉結(jié)構(gòu)，且左右截割部各一臺電動機。根據(jù)已知條件由計算可知工作機所需有效功率kW17.36012601?????Fvpw由手冊查得:閉式圓柱齒輪傳動效率 .97g?對滾動軸承效率 0.b?行星機構(gòu)的效率 .98x 則各軸之間的傳動效率計算如下： 120603gb????同樣 34567.9?雙行星機構(gòu)傳動效率8220.98.64sx??由此可得牽引部總效率 12356740.9.08s??工作機所需電動機功率kW2.4167.0WrP由以上計算初選型號為 YB315L1-4 型礦用隔爆三相異步電動機，有關(guān)技術(shù)參數(shù)列于下表：表 2-1電機型號 功率(kW) 轉(zhuǎn)速(n/min) 電流（A）YB250M-4 55 1480 289.12.4 牽引部傳動比分配本設(shè)計方案的驅(qū)動方式采用無鏈電牽引，初步確定行走輪直徑 ，=320mxd令牽引速度約為 7m/min，則輸出軸轉(zhuǎn)速 r/min7103.42wxvnd????所以本設(shè)計結(jié)構(gòu) 43.21780?wni采用二級直齒傳動和二級行星傳動：按傳動方案傳動箱需要兩級齒輪減速和兩級行星齒輪減速，且受機身高度限制，每級傳動比一般為 i?～ （行星齒輪可達 5～6） 。為有效利用空傳動比從高速向低速遞減，故初步估算 ，雙行星機構(gòu)傳動比為 ，123.i?24.5si?輸出輪傳動比預(yù)設(shè)為 1.41。9由 19.243.21.548.33???iiis行 走所以傳動系統(tǒng)各級傳動比分別為8.12i.23i5.24?si當(dāng)牽引速度變小牽引部的總傳動比減小，傳動箱的傳動比也減小。2.5 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計算如下：Ⅰ軸（電動機軸） min1480rn?mNTkwPR???73.285.951Ⅱ軸（第一級減速軸）mNiTkwprin ????28.76903.8273.55464in012212?Ⅲ軸（雙行星機構(gòu)高速級太陽輪花鍵軸） mNiTkwprin ????73.16590.128.7643054in.9.231323?Ⅳ軸（雙行星機構(gòu)低速級太陽輪花鍵軸） .4.0434sp108.93.068573.134 ???siT?將上述結(jié)果匯總見下表:表 2-2軸號 Ⅰ軸 Ⅱ軸 Ⅲ軸 Ⅳ軸轉(zhuǎn)速 n(r/min) 1480 528.57 241.36功率 p(kw) 44.28 42.52 40.83 40.01轉(zhuǎn)矩 T（N·M ） 285.73 768.28 1615.73 8993.811第 3 章 牽引部系統(tǒng)各軸組件設(shè)計3.1 齒輪設(shè)計3.1.1 高速級直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算1. 選擇齒輪材料小齒輪：20Cr2Ni4W, 滲碳＋淬火，硬度：表 HRC ?60，心 341～367HB大齒輪：20Cr2Ni4W, 滲碳＋淬火，硬度：表 HRC 60，心 341～367HB由圖 14-1-24 和 14-1-53 按 ME 級質(zhì)量要求取值，[3][3]得接觸疲勞極限 ，2lim1li2650NmH??彎曲疲勞極限 liliF2. 初步確定主要參數(shù)（1） 按接觸強度初步確定中心距由公式 132()aHPkTaA?????式中 Aa——系數(shù)。由表 14-1-75 選 Aa＝483，選載荷系數(shù) k=1.8；[3]μ——理論傳動比。μ＝ ＝2.8； 12i——齒寬系數(shù)。 由表 14-1-79 取a?0.5()da????[3]經(jīng)圓整后取 。0.9d?.451?0.4a?所以 12m79.12023.1698.475)8(433???取 130ma?（2） 按接觸強度確定許用接觸應(yīng)力 HP?由表 14-1-80 中公式[3] minGPHS?式中 minHs——接觸強度最小安全系數(shù)。由表 14-1-110 取 ＝1.3；[3]minHSG?——計算齒輪的接觸極限應(yīng)力； HGLimNTVRwxZ??式中 Lz——潤滑劑系數(shù)，v——速度系數(shù)，Rz——粗糙度系數(shù)。由表 14-1-107 取 ；[3]LVRZ?w——工作硬化系數(shù)。由圖 14-1-30 取 ；[]1wxz——接觸強度計算的尺寸系數(shù)。尺寸系數(shù)是考慮尺寸增大使材料強度降低的尺寸效應(yīng)因素的系數(shù)。由表 14-1-109 取 。[3]1xZ?故 12650269.3.3HPHP???（3） 初步確定模數(shù)、齒數(shù)、齒寬、變位系數(shù)、分度圓直徑等幾何參數(shù)模數(shù)○ 113由表 14-1-31 中公式[3] 095.4~8.213)16(??am按工作要求取 m=4齒數(shù) 1z和 2○ 2；2.608.521).(4321??????z圓整后取 ；1z；62?實際傳動比 7.1212zi?傳動比誤差 ?07.26?????3在誤差范圍內(nèi)分度圓直徑 和○ 3 1d2 2461821???mzd齒寬 和○ 4 1b2148.9273211??dba?變位系數(shù)○ 5取齒形角 20???故 9526.07.12834)(cos1????zam?所以 ；2417?????采用高變位，由圖 14-1-14 取 [3]1.x2.37x?3． 按齒面接觸強度設(shè)計 HLimNTVRWXPZS??（1） 公度圓上名義切向力 tFN86.49387.25021???dTt（2） 使用系數(shù) AK由表 14-1-81 原動機為電動機，均勻穩(wěn)定，工作機為齒輪，傳動時有中[3]等沖擊。因此取 1.25A?（3） 動載系數(shù) VK由表 10-4 查得精度等級為 7 級，由圖 10－8 查得動載系數(shù)[4] 1.8VK?15（4） 齒向載荷分布系數(shù) HK?由表 14-1-98 裝配時非對稱支承的齒輪精度等級為 7 級[3]則 35.1 8.73102.)8.73(]).(6.0[8.2 .1.2 3211? ?????bdbKH?（5） 齒間載荷分配系數(shù) HK?N/min28.178.73649251???bFkAH?由表 14-1-102 得，[3]（6） 彈性系數(shù) EZ由表 14-1-105 ，取[3] 2189Nm?（7） 重合度系數(shù) ?由公式計算重合度得 68.1cos)]5812(.3[.2?????za由表 14-1-19 取重合度系數(shù)[3] 0.Z?（8） 壽命系數(shù) NT應(yīng)力循環(huán)系數(shù)16812 81049.210.60?????NLtn由表 14-1-106 公式計算[3] 082.1)49.210( 06.)(57.8057.9.91???NTZ（9） 潤滑油膜影響系數(shù) LVRZ由表 14-1-107 ，取 [3] 1?（10） 齒面工作硬化系數(shù) ZW 由圖 14-1-30 ，取 ZW=1[3]（11） 尺寸系數(shù) ?尺寸系數(shù)是考慮因尺寸增大使材料強度降低的尺寸效應(yīng)因素的系數(shù)，由表 14-1-109 ，取 [3]1XZ?（12） 安全系數(shù) HS407.123.698150 308.12.169052 11??? ???HPXWRVLNTLimSZ?均超過當(dāng)初選定的最小安全系數(shù) ＝1.3，故齒面接觸強度核算通1 minHS過。4. 按輪齒彎曲強度校核（1） 齒向載荷分布系數(shù) FK?17()NFHK??21()bh?82.0)9.73(8.145.2. 2????Nmh158.0?FK（2） 齒向載荷分配系數(shù) ?1FaH?（3） 齒形系數(shù) FY?由于當(dāng)量齒數(shù) 21?Zn62由圖 14-1-38 ，取[3] 1.7FaY?2.6（4） 應(yīng)力修正系數(shù) S?由圖 14-1-43 ，取[3] 1.56SaY?1821.7SaY?（5） 重合度系數(shù) ?0.5.2an??1.68an?故 0.75.2.Y??（6） 計算齒根應(yīng)力因 由表 14-1-111 中方法二1.82a???[3]tFFaSAVFanYKbm?????式中 ——螺旋角系數(shù)。由于是直齒輪取 ＝1。Y? ?所以 19.203 31.8.1257.0126.48.6 .5738491? ????FF?（7） 試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) STY由表 14-1-111 ，取 ＝2.0[3]STY（8） 壽命系數(shù) N19由 14-1-118 [3] 02.6)13(LNTY??60.218()9T15.49.3.2???NY（9） 相對齒根敏感系數(shù) relt?由文獻圖 16.2-23 知齒根圓角參數(shù) , .查表 16.2-48 知[2] 1.5sq?2s12reltreltY??（10） 相對齒根表面狀況系數(shù) RreltY由表 16.2-71 ，齒面粗糙度 ，按式 16.2-22 可得[2] 123.μma?[2]＝0.9RreltY（11） 尺寸系數(shù) XY由表 14-1-119 的公式得[3] 01.4.051.051??????nXM（12） 彎曲強度安全系數(shù) FS202.519.2030.553.6821 ????FFXRreltltNTSFLimSYY?故 ， 均達到表 14-1-111 規(guī)定的高可靠度 的要求，輪齒1F[] .0FLimS彎曲強度核算通過。3.1.2 低速級直齒圓柱齒輪的設(shè)計計算1.選擇齒輪材料小齒輪：20Cr2Ni4W ，滲碳淬火，表面硬度： HRc?60大齒輪：20Cr2Ni4W ，滲碳淬火，表面硬度： HRc 60由圖 14-1-24 和 14-1-53 ，按 ME 級質(zhì)量要求取值[3][3]得接觸疲勞極限，2lim1li2650NmH??彎曲疲勞極限。2li1li2F2. 初步確定主要參數(shù)（1） 由接觸強度疲勞極限計算許用接觸應(yīng)力 HP?由表 14-1-80 中公式[3] HGPLimS??式中 HLimS——接觸強度最小安全系數(shù)。由表 14-1-110 取 ；[3]1.3HLimS?21HG?——計算齒輪的接觸極限應(yīng)力 ， 。2NmHGLimTVRWXZ??式中 ——潤滑劑系數(shù)LZ——速度系數(shù)，V——粗糙度系數(shù)。由文獻表 14-1-107 取 ＝ ＝ ＝1 ；R [3]LZVR——齒面工作硬化系數(shù)。由文獻表 14-1-30 取 ＝1；WZ []W——接觸強度計算尺寸系數(shù)。由文獻表 14-1-109 取 ＝1。? [3]?123650129.3MPaHPn????（2） 按接觸強度確定中心距并初步確定主要參數(shù)按直齒輪從表 14-1-175 選取 Aa＝483，按齒輪不對稱布置、[3]速度較緩、沖擊載荷較小，初選載荷系數(shù) K＝1.5，由公式 32(1)aHPTaA?????理論傳動比 ；9.223?i大齒輪轉(zhuǎn)矩 T4＝1615.73N m?齒寬系數(shù) 由表 14-1-175 ，取 ＝0.5，0.5(1)da???[3]d?經(jīng)圓整后取 0.3131.09.5??a?所以 22；75.1923.619.2307519.483????a（3） 初步確定模數(shù)、齒數(shù)、齒寬等幾何參數(shù)模數(shù)○ 1由表 14-1-3 公式[] 17.6~3.75.19)03.~16.(???m取 4.0?齒數(shù) 和○ 2 3Z19.67.283019.2475.3????Z經(jīng)圓整后取 643實際傳動比；193.284323??Zi?傳動比誤差 ?.0193.2??在傳動比誤差范圍內(nèi)分度圓直徑 和○ 3 3d427681434???mZ齒寬 和○ 4 3b423340.5124678dab????3. 按齒面接觸強度核算（1） 分度圓上名義切向力 tFN6.123948.76203???dTt（2） 使用系數(shù) AK由表 14-1-81 取[3]1.25?（3） 動載系數(shù) V由 10-4 查得精度等級為 7 級，由圖 10-8 查得[4] [4]1.2VK?（4） 齒向載荷分布系數(shù) HK?由表 14-1-98 齒輪裝配時非對稱支承，精度等級為 7 級時[3]186. 62103.)1246(])(.0[.21 32? ?????bdbkH?（5） 齒間載荷分配系數(shù) HK?6.378.45129???bFtAH?24由表 14-1-102 得[3]1.HK??（6） 彈性系數(shù) EZ由表 14-1-105 取[3] 2189.Nm（7） 重合度系數(shù) ?計算重合度 73.10cos)]6831(2.8[cos)]1(2.381[4 ?????????Za由圖 14-1-19 取重合度系數(shù) ＝0.86[4] ?（8） 命系數(shù) NT應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 83 107.31057.286????L4 450由表 14-1-106 公式計算得[4] 12.)045.1(7.7.35.8920.1???NTZ（9） 齒面工作硬化系數(shù) W由表 14-1-30 取[4]（10） 尺寸系數(shù) XZ由表 14-1-109 取[4]1?25（11） 安全系數(shù) HS33 1650.71.3929LimNTVRWXZZ?????44 46HiLS， 均達到當(dāng)初選定的最小安全系數(shù) ，故齒面接觸強度3H 1.3HLimS核算通過。4. 輪齒彎曲強度校核（1） 齒向載荷分布系數(shù) FK?()NH??21()bh?945???nmh所以 3.1)6.(86.0921)(8.0???FKN（2） 齒向載荷分配系數(shù) F?1.aHa?（3） 齒形系數(shù) FaY當(dāng)量齒數(shù)