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中國礦業(yè)大學(xué)2007屆本科生畢業(yè)設(shè)計 第 82頁
緒論
1.1引言
我國是產(chǎn)煤大國，煤炭也是我國最主要的能源，是保證我國國民經(jīng)濟飛速增長的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。煤炭工業(yè)的機械化是指采掘、支護、運輸、提升的機械化。其中采掘包括采煤和掘進巷道。隨著采煤機械化的發(fā)展，采煤機是現(xiàn)在最主要的采煤機械。
1.2采煤機械概述
1.2.1采煤機械化的發(fā)展
20世紀(jì)40年代初，英國和蘇聯(lián)相繼研制出來了鏈?zhǔn)讲擅簷C。這種采煤機是用截鏈落煤，在截鏈上安裝有被稱為截齒的專用截煤工具，其工作效率低。同時德國研制出了用刨削方式落煤的刨煤機。50年代初，英國和德國相繼研制出了滾筒采煤機，在這種采煤機上安裝有截煤滾筒，這是一種圓筒形部件，其上裝有截齒，用截煤滾筒實現(xiàn)裝煤和落煤。這種采煤機與可彎曲輸送機配套，奠定了煤炭開采機械化的基礎(chǔ)。這種采煤機的主要缺點有二，其一是截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整，對煤層厚度及其變化適應(yīng)性差；其二是把圓筒形截煤滾筒改進成螺旋葉片式截煤滾筒，即螺旋滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項關(guān)鍵的改進是滾筒式采煤機成為現(xiàn)代化采煤機械的基礎(chǔ)。
可提高螺旋滾筒采煤機或刨煤機與液壓支架和可彎曲輸送機配套，構(gòu)成綜合機械化采煤設(shè)備，使煤炭生產(chǎn)進入高產(chǎn)、高效、安全和可靠的現(xiàn)代化發(fā)展階段。從此，綜合機械化采煤機采煤設(shè)備成為各國地下開采煤礦的發(fā)展方向。自70年代以來，綜合機械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測方向發(fā)展，其性能日益完善，生產(chǎn)率和可靠性進一步提高。工礦自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機上得到應(yīng)用。
1.2.2機械化采煤的類型
長壁采煤工作面的采煤過程主要包括：落煤、裝煤、工作面運煤、頂板支護及處理采空去五個工序，按照這些工序來分有兩種機械化采煤方式：
1） 普通機械化采煤（普采）：利用采煤機械（刨煤機或采煤機）來實現(xiàn)
落煤和裝煤，工作面輸送機運煤，并用單體液壓（或金屬磨擦）支柱及金屬鉸接梁來支護頂板的采煤法稱普通機械化采煤。
2） 綜合機械化采煤（綜采）：用大功率采煤機來實現(xiàn)落煤裝煤，刮板輸
送機運煤，自移式液壓支架來支護頂板而使工作面采煤過程完全實現(xiàn)機械化的采煤法稱綜合機械化采煤。綜采工作面主要是三機配合：如下圖1-1所示：
1.3采煤機簡述
1.3.1采煤機的分類和組成
采煤機有不同的分類方法，一般我們按照工作機構(gòu)的形式進行分類，可分為：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C；現(xiàn)在我們所說的采煤機主要是指滾筒采煤機，這種采煤機適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在有很廣泛的使用。
滾筒采煤機的組成如圖1-2 所示：
1.3.2滾筒采煤機的工作原理
第四代采煤機研發(fā)成功后，現(xiàn)在采煤機的設(shè)計基本上傳承了他們的特點，隨著機械電子的飛速發(fā)展，對采煤機產(chǎn)生了很大的影響，現(xiàn)在采煤機是集電子系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，機械傳動系統(tǒng)于一身的復(fù)雜的系統(tǒng)。在機械傳動部分現(xiàn)代的采煤機去掉了以前采煤機的的托架，全部采用雙滾筒設(shè)計。
1.3.3滾筒采煤機的特點
1.使用范圍廣 滾筒采煤機對煤層地質(zhì)條件的要求較低，對于地板起伏
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、監(jiān)測系統(tǒng)
5．向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展。
但是滾筒采煤機也有其缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴；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。
1.3.4采煤機與刨煤機的比較
刨煤機是僅次于滾筒采煤機而應(yīng)用的較多的一種采煤機械。
它們兩者的特點區(qū)別在于：
1、刨煤機較采煤機截深淺，它能有效的利用煤壁的壓酥作用，刨下的煤塊大，能耗低，產(chǎn)生的粉塵少，但是也正因為如此它的產(chǎn)量較采煤機而言低了很多；
2、刨煤機傳動裝置位于輸送機兩端，刨頭靠輸送機導(dǎo)向，因此包頭可做的很矮，適合在薄煤層開采；
3、刨煤機的使用條件壁采煤機高，故使用范圍受到一定限制，特別是硬煤，粘煤不宜用刨煤機；
4、刨煤機調(diào)整采高較困難，因為刨頭高度不能隨時調(diào)整，所以要求不能粘頂及厚度不能過大；
5、刨煤機不能自開缺口，工作面兩端需人工開缺口，工作量大；
6、刨煤機消耗在刨頭與輸送機及底板之間的摩擦功率大，用于采煤的有效功率占采煤機械總功率較小。
滾筒式采煤機正是因為它的適應(yīng)性強，生產(chǎn)產(chǎn)量大，機械化程度高，截割效率高等等優(yōu)點得到了飛躍的發(fā)展。
1.4 MG180/435－W型采煤機
1.4.1MG180/435－W型薄煤層液壓牽引采煤機（以下簡稱MG180/435-W采煤機），為多電機橫向布置液壓無鏈牽引采煤機，該機裝機總功率435KW，截割功率2 X 180KW，牽引功率45KW，采用液壓無級調(diào)速系統(tǒng)來控制采煤機牽引速度。
MG180/435－W采煤機，主機身采用整體結(jié)構(gòu)形式，取消了長螺柱及傳統(tǒng)意義上的螺栓聯(lián)接。此結(jié)構(gòu)簡單、可靠，且尺寸小，大大的降低了采煤機的機身高度，適用薄煤層開采。多電機驅(qū)動采用橫向布置形式，拆裝方便。在主機箱中部橫向裝有牽引電機，通過牽引機構(gòu)為采煤機提供300KN的牽引力。主機箱分為四個隔腔，從左到右分別為左固定箱、電控部分、液壓泵箱和右固定箱。采煤機控制面板位于電控隔腔內(nèi)，除油馬達(dá)外，所有液壓元件都安裝在液壓泵箱內(nèi)。液壓調(diào)高手把設(shè)在主機箱右側(cè)，控制采煤機左、右搖臂的升降。
1.4.2主要用途及適用范圍
MG180/435－W型薄煤層液壓牽引采煤機適用于采高0.85-2.0m，傾角小于或等于35度，煤質(zhì)中硬或中硬以下，含有少量夾矸的長壁式工作面。
1.4.3型號的組成及其代表的含義
1.4.4使用環(huán)境條件
1、 可在周圍空氣中的甲烷、煤塵、硫化氫、二氧化碳等不超過《煤礦安
全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量的礦井中使用。
2、 海拔高度小于200m。
3、 周圍介質(zhì)溫度不超過＋40攝氏度、不低于-10攝氏度。
4、 環(huán)境溫度為＋25攝氏度時，周圍空氣濕度不大于97％。
5、 周圍介質(zhì)中無足以腐蝕和破壞絕緣的氣體和導(dǎo)電塵埃。
1.4.4.5安全警示
1、該產(chǎn)品必須取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志后方可下井使用。
2、該產(chǎn)品的電控腔急接線腔的箱蓋嚴(yán)禁在帶電的情況下打開。該產(chǎn)品在箱蓋的顯著位置已標(biāo)有“嚴(yán)禁帶電開蓋”的字樣。
3、用的隔離開關(guān)“QS”嚴(yán)禁帶電離合。
4、該產(chǎn)品的電路嚴(yán)禁亂拆亂調(diào)。
5、該產(chǎn)品開機前必須先通水，后開機，當(dāng)噴霧泵站停止供水時，應(yīng)立即停止電機運行。
6、隨時注意冷卻水路中的安全閥，如產(chǎn)生釋放現(xiàn)象，應(yīng)及時檢查原因。
7、定期檢查清洗水閥內(nèi)的過濾器。
8、隨時注意各噴嘴運行情況，如有堵塞，應(yīng)及時疏通。
9、定期檢查噴霧泵站至采煤機輸水管各連接口是否密合，不得有滲透水現(xiàn)象。
采煤機截割部的設(shè)計
1、截割電動機的選擇
電機型號： YBC－180
額定功率（kw）： 180 kw
額定電壓（V）： 1140 V
額定電流（A）： 112 A
額定轉(zhuǎn)速（r.p.m）： 1480 r.p.m
外形尺寸（mm）： 693×550×615
電動機的轉(zhuǎn)距： T＝=
2、傳動比分配
2.1、總傳動比。
總傳動比等于截割電動機的轉(zhuǎn)速與滾筒的轉(zhuǎn)速比值:
電動機轉(zhuǎn)速： 1460轉(zhuǎn)/分
滾筒轉(zhuǎn)速： 45-50轉(zhuǎn)/分
總傳動比：
即：總傳動比在 32.44---29.2 之間
2.2、傳動比分配。
對于采煤機結(jié)構(gòu)的特殊性（如機厚及其約束），MG1中厚煤層型采煤機一般使用3級圓柱直齒輪減速，帶2K－H負(fù)號行星齒輪減速。行星齒輪傳動安排在最后一級較合理，既可利用滾筒滾轂
內(nèi)的空間，又可減少前面圓柱直齒輪的傳動比和尺寸。采煤機機身高度受到嚴(yán)格限制，每級圓柱直齒輪傳動比一般為，行星齒輪。
行星齒輪減速級傳動比：
初步估算行星齒輪減速級傳動比為.5
查表得可?。海?4，＝64，＝25，
三級圓柱齒輪傳動系總傳動比：
即：傳動比在 5.24---5.823 之間
為有效利用空間，同時盡可能使所設(shè)計的采煤機機身高度較小，傳動比應(yīng)從高速級向低速級遞增，在初步設(shè)計時可按
由公式：
，，
3 、直齒輪模數(shù)齒數(shù)
第一級直齒輪傳動：
由：T<2000 根據(jù)劉春生著《滾筒式采煤機理論涉及基礎(chǔ)》第104頁中齒輪模數(shù)的選擇，第一級齒輪模數(shù)為 :
＝6
?。?
考慮到齒輪直徑的大小需加一惰輪 ?。?
第二級直齒輪傳動：
由于
取 m=7
取：
第三級直齒輪傳動：
由于
取 m=8
?。?
考慮到齒輪直徑的大小需加一惰輪 ：?。?
即： 第一級： m=6
第二級： m=7
第三級： m=8
行星齒輪：＝14，＝64，＝25
4 、 傳動裝置的運動參數(shù)計算
4.1、各軸轉(zhuǎn)速的計算。
第一軸的轉(zhuǎn)速：
第二軸的轉(zhuǎn)速：
第三軸的轉(zhuǎn)速：
第五軸的轉(zhuǎn)速：
第六軸的轉(zhuǎn)速：
4.2、各軸的扭矩。
電機軸的扭矩：
第一軸的扭矩：
第二軸的扭矩：
第三軸的扭矩：
第四軸的扭矩：
第五軸的扭矩：
第六軸的扭矩：
行星齒輪單獨計算、校核
5 、 圓柱直齒齒輪設(shè)計及校核
5.1．圓柱直齒齒輪1設(shè)計及校核
已知參數(shù)： m=6
B=(8—12)m?。築=72 材料為 淬火滲碳
5.1.1接觸疲勞強度計算、校核
校核公式：
彈性系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-64
?。?
節(jié)點影響系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-65
?。?
重合度系數(shù) ，（）
=0.87
載荷系數(shù) K，
使用系數(shù),查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-20
?。?1.75
齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-21
?。?1.15
動載荷系數(shù)， 查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-57
?。?1.05
齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-60
?。?1.02
K=1.75*1.15*1.05*1.02=2.324
=
=926.6
校核公式：
齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，
查表得：
齒面接觸強度的安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-27 取 ：＝1.1
齒面接觸強度的壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-70
?。? ＝1
齒面工作硬化系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-71
?。? ＝1
＝1318N/mm
顯然：<
5.1.2 齒根彎曲疲勞強度的計算、校核
校核公式：
齒形系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-67
?。? ＝2.68
應(yīng)力修正系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-68
?。? ＝1.58
重合度系數(shù),由式8-67
=
=347.83
許用彎曲應(yīng)力，由式8-71
彎曲疲勞極限，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-72
取：=600
彎曲壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-73
取： =1
尺寸系數(shù) ，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-74
取： = 0.98
安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-27
?。?
則
即<
合格
5.2．圓柱直齒齒輪2設(shè)計及校核
已知參數(shù)： m=6
B=(8—12)m?。築=72材料為 淬火滲碳
5.2.1接觸疲勞強度計算、校核
校核公式：
彈性系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-64
?。?
節(jié)點影響系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-65
?。?
重合度系數(shù) ，（）
=0.86
載荷系數(shù) K，
使用系數(shù),查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-20
?。?1.75
齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-21
?。?1.15
動載荷系數(shù)， 查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-57
?。?1.05
齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-60
?。?1.02
K=1.75*1.15*1.05*1.02=2.324
=
=811.1
校核公式：
齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，
查表得：
齒面接觸強度的安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-27 取 ：＝1.1
齒面接觸強度的壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-70 ?。? ＝1.1
齒面工作硬化系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-71?。? ＝1
＝1450N/mm
顯然：<
5.2.2齒根彎曲疲勞強度的計算、校核
校核公式：
齒形系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-67
取： ＝2.45
應(yīng)力修正系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-68
?。? ＝1.65
重合度系數(shù),由式8-67
=
=302.8
許用彎曲應(yīng)力，由式8-71
彎曲疲勞極限，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-72
?。?600
彎曲壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-73
?。? =1
尺寸系數(shù) ，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-74
?。?= 0.98
安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-27
?。?
則
即<
合格
5.3．圓柱直齒齒輪3設(shè)計及校核
已知參數(shù)： m=6
B=(8—12)m?。築=72 材料為 淬火滲碳
5.3.1接觸疲勞強度計算、校核
校核公式：
彈性系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-64
?。?
節(jié)點影響系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-65
?。?
重合度系數(shù) ，（）
=0.86
載荷系數(shù) K，
使用系數(shù),查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-20
?。?1.75
齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-21
?。?1.15
動載荷系數(shù)， 查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-57
?。?1.0
齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-60
?。?1.02
K=1.75*1.15*1.05*1.02=2.324
=
=766.8
校核公式：
齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，
查表得：
齒面接觸強度的安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-27
取 ：＝1.1
齒面接觸強度的壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-70
取： ＝1.1
齒面工作硬化系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-71
?。? ＝1
＝1450N/mm
顯然：<
5.3.2 齒根彎曲疲勞強度的計算、校核
校核公式：
齒形系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-67
?。? ＝2.35
應(yīng)力修正系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-6
?。? ＝1.65
重合度系數(shù),由式8-67
=
=290.4
許用彎曲應(yīng)力，由式8-71
彎曲疲勞極限，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-72
?。?600
彎曲壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-73
?。? =1
尺寸系數(shù) ，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-74
?。?= 0.98
安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-27
?。?
則
即<
合格
5.4圓柱直齒齒輪4設(shè)計及校核
已知參數(shù)： m=7
B=(8—12)m取：B=84 材料為淬火滲碳
5.4.1接觸疲勞強度計算、校核
校核公式：
彈性系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-64
取：
節(jié)點影響系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-65
?。?
重合度系數(shù) ，（）
載荷系數(shù) K，
使用系數(shù),查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-20
取：=1.75
齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-21
取：=1.15
動載荷系數(shù)， 查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-57
?。?1.0
齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-60
?。?1.02
K=1.75*1.15*1.05*1.02=2.324
=
=1016.7
校核公式：
齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，
查表得：
齒面接觸強度的安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-27
取 ：＝1.1
齒面接觸強度的壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-70
?。? ＝1.0
齒面工作硬化系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-71
取： ＝1
＝1318N/mm
顯然：<
5.4.2 齒根彎曲疲勞強度的計算、校核
校核公式：
齒形系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-67
取： ＝2.65
應(yīng)力修正系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-68
?。? ＝1.58
重合度系數(shù),由式8-67
=
=357.1
許用彎曲應(yīng)力，由式8-71
彎曲疲勞極限，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-72
取：=600
彎曲壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-73
?。? =1
尺寸系數(shù) ，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-74
取： = 0.98
安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-27
取：
則
即< 合格
5.5．圓柱直齒齒輪5設(shè)計及校核
已知參數(shù)： m=6
B=(8—12)m?。築=90mm 材料為 淬火滲碳
5.5.1接觸疲勞強度計算、校核
校核公式：
彈性系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-64
?。?
節(jié)點影響系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-65
?。?
重合度系數(shù) ，（）
載荷系數(shù) K，
使用系數(shù),查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-20
取：=1.75
齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-21
?。?1.15
動載荷系數(shù)， 查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-57
?。?1.0
齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-60
?。?1.02
K=1.75*1.15*1.05*1.02=2.324
=
=758.5
校核公式：
齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，
查表得：
齒面接觸強度的安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-27
取 ：＝1.1
齒面接觸強度的壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-70
?。? ＝1.1
齒面工作硬化系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-71?。? ＝1
＝1450N/mm
顯然：<
5.5.2 齒根彎曲疲勞強度的計算、校核
校核公式：
齒形系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-67
取： ＝2.65
應(yīng)力修正系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-68
?。? ＝1.58
重合度系數(shù),由式8-67
=
=357.4
許用彎曲應(yīng)力，由式8-71
彎曲疲勞極限，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-72
?。?600
彎曲壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-73
取： =1
尺寸系數(shù) ，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-74
?。?= 0.98
安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-27
?。?
則
即<
合格
5.6．圓柱直齒齒輪6設(shè)計及校核
已知參數(shù)： m=8
B=(8—12)m?。築=100 材料為 淬火滲碳
5.6.1接觸疲勞強度計算、校核
校核公式：
彈性系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-64
?。?
節(jié)點影響系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-65
?。?
重合度系數(shù) ，（）
載荷系數(shù) K，
使用系數(shù),查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-20
?。?1.75
齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-21
?。?1.15
動載荷系數(shù)， 查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-57
?。?1.0
齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-60
取：=1.1
K=1.75*1.15*1.05*1.02=2.424
=
=979.8
校核公式：
齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，
查表得：
齒面接觸強度的安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-27
取 ：＝1.1
齒面接觸強度的壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-70
取： ＝1.1
齒面工作硬化系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-71
?。? ＝1
＝1450N/mm
顯然：<
5.6.2齒根彎曲疲勞強度的計算、校核
校核公式：
齒形系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-67
?。? ＝2.64
應(yīng)力修正系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-68
?。? ＝1.60
重合度系數(shù),由式8-67
=
=453.6
許用彎曲應(yīng)力，由式8-71
彎曲疲勞極限，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-72
?。?600
彎曲壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-73
?。? =1
尺寸系數(shù) ，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-74
?。?= 0.98
安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-27
?。?
則
即<
合格
5.7．圓柱直齒齒輪7為惰輪 可直接校核齒輪8
5.8．圓柱直齒齒輪8設(shè)計及校核
已知參數(shù)： m=8
B=(8—12)m?。築=110mm材料為 淬火滲碳
5.8.1接觸疲勞強度計算、校核
校核公式：
彈性系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-64
?。?
節(jié)點影響系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-65
?。?
重合度系數(shù) ，（）
載荷系數(shù) K，
使用系數(shù),查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-20
?。?1.75
齒間載荷分配系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-21
?。?1.15
動載荷系數(shù)， 查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-57
?。?1.05
齒向載荷分布系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-60
?。?1.02
K=1.75*1.15*1.05*1.02=2.324
=
=712.35
校核公式：
齒面接觸疲勞極限應(yīng)力，
查表得：
齒面接觸強度的安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》表8-27 取 ：＝1.1
齒面接觸強度的壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-70 取： ＝1.1
齒面工作硬化系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-71?。? ＝1
＝1450N/mm
顯然：<
5.8.2 齒根彎曲疲勞強度的計算、校核
校核公式：
齒形系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-67
?。? ＝2.4
應(yīng)力修正系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-68
?。? ＝1.67
重合度系數(shù),由式8-67
=
=406.7
許用彎曲應(yīng)力，由式8-71
彎曲疲勞極限，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-72
取：=600
彎曲壽命系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-73
?。? =1
尺寸系數(shù) ，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-74
取： = 0.98
安全系數(shù)，查《機械設(shè)計工程學(xué)》圖8-27
取：
則
即<
合格
6 、 軸及軸承的設(shè)計及校核
6.1．齒輪軸1
6.1.1確定軸的最小直徑
選取軸的材料為，淬火滲碳處理。按《機械設(shè)計工程學(xué)2》4-2查表取 A=115可得：
考慮到軸中空取：d=65mm
6.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）裝配方案如圖：
軸段1 裝配軸承 ，=d=65mm選圓柱滾子軸承NF313E
軸段 2 為了給軸承定位，根據(jù)軸承的定位尺寸取=72mm，考慮到齒輪與箱體的間隔 取
軸段 3 此段為軸齒輪，=144mm，
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 =72mm，
軸段 5 此段和軸段 1一樣裝配軸承，選圓柱滾子軸承NF313E =65mm
軸段 6 軸段6與電動機配合，考慮到電動機的尺寸以及密封圈的尺度 取 =62mm
6.1.3軸的強度校核
6.1.3.1軸的載荷 圓周力：
軸向力：
支反力：水平面
垂直面
彎矩： 水平面
垂直面
合成彎矩：
當(dāng)量彎矩：
6.1.3.2校核軸的強度
軸的材料為，淬火滲碳。由表4-1查得，則[]=0.09-0.1，即58-65，取[]=60，軸的計算應(yīng)力為
強度滿足
6.1.3.3軸承強度的校核
1）查《機械設(shè)計手冊》圓柱滾子軸承NF313E的主要性能參數(shù)：
2）計算軸承支反力
1．水平支反力
2．垂直支反力
3．合成支反力
3）軸承的當(dāng)量載荷
即：
6.1.3.4軸承的壽命
因為=，固都可以，由《機械設(shè)計工程學(xué)2》表5-9 ，5-10 查得：
按式5-5
采煤機的軸承壽命要求為：10000-30000
顯然 合格
6.2．惰軸 2
6.2.1確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按《機械設(shè)計工程學(xué)2》4-2查表取 A=115可得：
考慮到軸為心軸：取 d=75mm
6.2.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）裝配方案如圖
軸段1 裝配箱體 ，=d=75mm考慮到箱體的厚度，以及與齒輪的間隔取：
軸段 2 為了方便裝配軸承，根據(jù)選取的軸承的尺寸取=80mm，選取的軸承為：兩個調(diào)心滾子軸承22216c/w33
考慮到軸段1次段應(yīng)該縮進4mm 取
軸段 3 此段為裝配箱體，考慮調(diào)心滾子軸承22216c/w33的裝配尺寸?。?90mm 跟軸段1考慮到箱體的厚度，以及與齒輪的間隔?。?
6.2.3軸的強度校核
6.2.3.1軸的載荷
圓周力：
軸向力：
支反力：水平面
垂直面
彎矩： 水平面
垂直面
合成彎矩：
當(dāng)量彎矩：
6.2.3.2校核軸的強度
軸的材料為45鋼，淬火滲碳。由表4-1查得
則[]=0.09-0.1，即58-65，取[]=60，軸的計算應(yīng)力為
強度滿足
6.2.3..3軸承強度的校核
1）查《機械設(shè)計手冊》調(diào)心滾子軸承22216c/w33的主要性能參數(shù)：
2）計算軸承支反力
1．水平支反力
2．垂直支反力
3．合成支反力
3）軸承的當(dāng)量載荷
即：
4）軸承的壽命
因為=，固都可以，由《機械設(shè)計工程學(xué)2》表5-9 ，5-10 查得：
按式5-5
采煤機的軸承壽命要求為：10000-30000
顯然 合格
6.3．軸3
6.3.1確定軸的最小直徑
選取軸的材料為，淬火滲碳處理。按《機械設(shè)計工程學(xué)2》4-2查表取 A=115可得：
考慮到軸承的承受能力 ?。篸=100mm
6.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）裝配方案如圖
軸段1 裝配軸承 ，=d=100mm選圓柱滾子軸承N220E
軸段 2 為了給離合器定位，根據(jù)軸承的定位尺寸取=120mm，考慮到齒輪與箱體的間隔 取
軸段 3 此段裝配齒輪4，考慮到離合器需要的空間及齒輪4的承受能力?。?112mm，
軸段 4 此段和軸段 2一樣給軸承定位，選取取圓拄滾子軸承N222 110x200x38 =110mm，
軸段 5 此段和軸段 1一樣裝配軸承，選圓柱滾子軸承N220E =100mm
6.3.3軸的強度校核
6.3.3.1軸的載荷
圓周力：
軸向力：
支反力：水平面
垂直面
彎矩： 水平面
垂直面
合成彎矩：
當(dāng)量彎矩：
6.3.3.2校核軸的強度
軸的材料為45鋼，淬火滲碳。由表4-1查得
則[]=0.09-0.1，即58-65，取[]=60，軸的計算應(yīng)力為
強度滿足
6.3.4軸承強度的校核
6.3.4.1查《機械設(shè)計手冊》圓拄滾子軸承N222 110x200x38的主要性能參數(shù)：
計算軸承支反力
1．水平支反力
2．垂直支反力
3．合成支反力
1.3）軸承的當(dāng)量載荷
即：
1.4）軸承的壽命
因為=，固都可以，由《機械設(shè)計工程學(xué)2》表5-9 ，5-10 查得：
按式5-5
采煤機的軸承壽命要求為：10000-30000
顯然 合格
6.3.4.2查《機械設(shè)計手冊》圓柱滾子軸承N220E 的主要性能參數(shù)：
計算軸承支反力
1．水平支反力
2．垂直支反力
3．合成支反力
軸承的當(dāng)量載荷
即：
軸承的壽命
因為=，固都可以，由《機械設(shè)計工程學(xué)2》表5-9 ，5-10 查得：
按式5-5
采煤機的軸承壽命要求為：10000-30000
顯然 合格
6.4．軸4
6.4.1確定軸的最小直徑
選取軸的材料為4，淬火滲碳處理。按《機械設(shè)計工程學(xué)2》4-2查表取 A=115可得：
考慮到軸承的承受能力 ?。篸=110mm
6.4.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
裝配方案如圖：
軸段1 裝配軸承 ，=d=110mm選圓柱滾子軸承22322
軸段 2 根據(jù)軸承的定位尺寸取=120mm，考慮到齒輪與箱體的間隔 取
軸段 3 此段為軸齒輪，?。?，
軸段4 此段考慮到離合器需要的空間， =130mm，
軸段5 此段和裝配齒輪， =115mm 考慮到離合器需要的空間與上一軸匹配
軸段6 裝配軸承跟軸段1一樣，=d=110mm選圓柱滾子軸承
22322
6.4.3軸的強度校核
軸的載荷 圓周力：
軸向力：
支反力：水平面
垂直面
彎矩： 水平面
垂直面
合成彎矩：
當(dāng)量彎矩：
校核軸的強度
軸的材料為4，淬火滲碳處理。由表4-1查得
則[]=0.09-0.1，即58-65，取[]=60，軸的計算應(yīng)力為
顯然 合格
6.4.3軸承強度的校核
6.4.3.1查《機械設(shè)計手冊》圓柱滾子軸承22322 的主要性能參數(shù)：
計算軸承支反力
1．水平支反力
2．垂直支反力
3．合成支反力
軸承的當(dāng)量載荷
即：
軸承的壽命
因為=，固都可以，由《機械設(shè)計工程學(xué)2》表5-9 ，5-10 查得：
按式5-5
采煤機的軸承壽命要求為：10000-30000
顯然 合格
6.5．惰軸 5
6.5.1確定軸的最小直徑
選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。按《機械設(shè)計工程學(xué)2》4-2查表取 A=115可得：
取 d=100mm
6.5.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計
1）裝配方案如圖
軸段1 裝配箱體 ，=d=100mm考慮到箱體的厚度，以及與
齒輪的間隔取：
軸段 2 為了方便裝配軸承，根據(jù)選取的軸承的尺寸取=110mm，選取的軸承為：兩個調(diào)心滾子軸承22222 110x200x53
考慮到軸段1次段應(yīng)該縮進4mm 取
軸段 3 此段為裝配箱體，考慮調(diào)心滾子軸承的裝配尺寸取：=122mm 跟軸段1考慮到箱體的厚度，以及與齒輪的間隔?。?
6.5.3軸的強度校核
軸的載荷圓周力：
軸向力：
支反力：水平面
垂直面
彎矩： 水平面
垂直面
合成彎矩：
當(dāng)量彎矩：
2）校核軸的強度
軸的材料為45鋼，淬火滲碳。由表4-1查得
則[]=0.09-0.1，即58-65，取[]=60，軸的計算應(yīng)力為
強度滿足
6.5.4軸承強度的校核
6.5.4.1查《機械設(shè)計手冊》調(diào)心滾子軸承22222 110x200x53的主要性能參數(shù)：
2）計算軸承支反力
1．水平支反力
2．垂直支反力
3．合成支反力
軸承的當(dāng)量載荷
即：
軸承的壽命
因為=，固都可以，由《機械設(shè)計工程學(xué)2》表5-9 ，5-10 查得：
按式5-5
采煤機的軸承壽命要求為：10000-30000
顯然 合格
6.6．軸 6
6.6.1確定軸的最小直徑
選取軸的材料為，淬火滲碳處理。按《機械設(shè)計工程學(xué)2》4-2查表取 A=100可得：
考慮到中空 取 d=90mm
因為此軸與行星齒輪相關(guān)聯(lián)所以校核到行星齒輪中
7 、 行星齒輪設(shè)計及校核
太陽輪和行星輪：材料為 表面滲碳淬火
硬度 57-61HRC
面接觸疲勞極限
齒輪齒根彎曲疲勞極限：太陽輪
行星輪
內(nèi)齒輪：材料為 表面滲碳淬火
硬度 262-302HBS
＝14，＝64，＝25 =3
7.1初步計算齒輪的主要參數(shù)
最少齒輪的模數(shù)m 為：
算試系數(shù) 根據(jù)設(shè)計手冊應(yīng)?。?
=12.1
小齒名義轉(zhuǎn)距 =T/=7041.11/3=2347
使用系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》表5-6
?。?1.75
齒寬系數(shù) ?。?0.6
齒形系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》?。? =2.67
綜合系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》表5-7
?。?1.8
載荷分配系數(shù) 取：=1.20
=1+1.5（-1）=1.3
6.924
?。簃=7
捏合參數(shù)： 取：a=140 mm
?。篵=60mm
7.1.1計算變位系數(shù)：
1）a-g傳動
嚙合角 因為 ：
所以：=23.6232345
變位系數(shù)和：
中心距變位系數(shù)y：
齒頂降低系數(shù)：：
分配變位系數(shù)：=0.56>0.5 取
2）g-b傳動
嚙合角 因為 ：
所以：==23.6232345
變位系數(shù)和：
中心距變位系數(shù)y：
齒頂降低系數(shù)：：
分配變位系數(shù)：=0.56>0.5 取:
7.1.2 幾何尺寸計算
分度圓：
齒頂圓：
基圓直徑：
齒頂系數(shù)：太陽、行星輪 =1 內(nèi)齒輪=0.8
頂隙系數(shù)：內(nèi)齒輪 =0.25
太陽輪：
行星輪：
內(nèi)齒輪：
齒寬：b=60mm
7.1.3嚙合要素驗算
1、a-g傳動端面重合度
1）頂圓齒形曲率半徑 =
太陽輪：
行星輪：
2）端面嚙合長度
端面節(jié)圓嚙合角
直齒輪：==23.6232345
端面重合度
=
7.1.3.2．g-b傳動端面重合度
1）頂圓齒形曲率半徑 =
太陽輪：
行星輪：
2）端面嚙合長度
端面節(jié)圓嚙合角
直齒輪：==23.6232345
端面重合度
=
7.1.4齒輪強度驗算：
1．a(chǎn)-g傳動
1）確定計算負(fù)荷 名義轉(zhuǎn)距： T=2347
名義圓周力：
2）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
3）確定強度計算中的各種系數(shù)
使用系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》表5-6
?。?1.75
動負(fù)荷系數(shù)
?。?1.05
齒向載荷分布系數(shù)：
計算接觸強度時運轉(zhuǎn)初期 查 《行星齒輪設(shè)計》圖5-2
取：=1.1
計算接觸強度時跑合影響系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》圖5-5
?。?0.60
計算彎曲強度時運轉(zhuǎn)初期齒向載荷分布系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》圖5-4
?。?1.10
計算彎曲強度時跑合影響系數(shù)查《行星齒輪設(shè)計》圖5-5
取：=0.9
與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù) =0.7
與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù) =0。85
齒間載荷分布系數(shù) 及
因為：
精度 六級
查《行星齒輪設(shè)計》表 5-5
取：==1.0
節(jié)點區(qū)域系數(shù) 可查《行星齒輪設(shè)計》表 5-5
彈性系數(shù)可查《行星齒輪設(shè)計》表 5-13
由=14
查《行星齒輪設(shè)計》表 5-8 圖 5-11
?。?2.2
載荷作用與齒頂?shù)膽?yīng)力修正系數(shù)
取：=1.6
重合度系數(shù)
螺旋角系數(shù)
?。?1 =1
4）齒數(shù)比
5）計算接觸應(yīng)力基本值 ：
6）接觸應(yīng)力：
7）彎曲應(yīng)力的基本值：
8）彎曲應(yīng)力：
9）確定計算許用接觸應(yīng)力時各種參數(shù)
壽命系數(shù)
查《行星齒輪設(shè)計》圖 5-19
潤滑系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖 5-14
?。?1.03
速度系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-15
?。?0.9
粗糙度系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-16
取：=0.90
工作硬化系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-17
?。?1
尺寸系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-18
?。?0.96
10）許用接觸應(yīng)力
11）接觸強度安全系數(shù)
12）確定計算許用彎曲應(yīng)力的各種參數(shù)
試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)
壽命系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-19
?。?
相對齒跟圓角敏感系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-19
?。?
齒面表面狀況系數(shù)=0.925
尺寸系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-24
取：
13）許用彎曲應(yīng)力：
彎曲強度安全系數(shù)
合格
7.2．g-b傳動
1）確定計算負(fù)荷
名義圓周力：
2）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
3）確定強度計算中的各種系數(shù)
使用系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》表5-6
?。?1.75
動負(fù)荷系數(shù)
取：=1.05
齒向載荷分布系數(shù)：
計算接觸強度時運轉(zhuǎn)初期 查 《行星齒輪設(shè)計》圖5-2
?。?1.2
計算接觸強度時跑合影響系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》圖5-5
取：=0.31
計算彎曲強度時運轉(zhuǎn)初期齒向載荷分布系數(shù) 查《行星齒輪設(shè)計》圖5-4
?。?1.10
計算彎曲強度時跑合影響系數(shù)查《行星齒輪設(shè)計》圖5-5
取：=0.5
與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù) =0.7
與均載系數(shù)有關(guān)的系數(shù) =0。85
齒間載荷分布系數(shù) 及
因為：
精度 六級
查《行星齒輪設(shè)計》表 5-5
?。?=1.0
節(jié)點區(qū)域系數(shù) 可查《行星齒輪設(shè)計》表 5-5
彈性系數(shù)可查《行星齒輪設(shè)計》表 5-13
由=14
查《行星齒輪設(shè)計》表 5-8 圖 5-11
?。?2.053
載荷作用與齒頂?shù)膽?yīng)力修正系數(shù)
?。?2.75
重合度系數(shù)
螺旋角系數(shù)
?。?1 =1
4）齒數(shù)比
5）計算接觸應(yīng)力基本值 ：
6）接觸應(yīng)力：
7）彎曲應(yīng)力的基本值：
8）彎曲應(yīng)力：
9）確定計算許用接觸應(yīng)力時各種參數(shù)
壽命系數(shù)
查《行星齒輪設(shè)計》圖 5-19
潤滑系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖 5-14
?。?1.04
速度系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-15
?。?0.92
粗糙度系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-16
取：=0.80
工作硬化系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-17
?。?1.11
尺寸系數(shù)：查《行星齒輪設(shè)計》圖5-18
?。?0.96
10）許用接觸應(yīng)力
11）接觸強度安全系數(shù)
12）確定計算許用彎曲應(yīng)力的各種參數(shù)
試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)
壽命系數(shù)：查《