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I采煤機截割部的設(shè)計計算摘要采煤機是一種電牽引大功率采煤機，該機機身矮，裝機功率大，所有電機橫向布置，機械傳動都是直齒傳動，電機、行走箱驅(qū)動輪組件等均可從老塘側(cè)抽出，故傳動效率高，容易安裝和維護。本說明書主要介紹了采煤機截割部的設(shè)計計算。采煤機截割部主要是由四級齒輪傳動組成，截割部電機放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動機輸出的動力經(jīng)由三級直齒圓柱齒輪和一級行星輪系的傳動，最后驅(qū)動滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計，加大了過煤空間，提高了裝煤效果。在設(shè)計過程中，對截割部的軸、傳動齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進行了設(shè)計計算、強度校核和選用。本說明書主要針對主要部件的設(shè)計計算和強度校核進行了敘述和介紹。此外，還對采煤機的使用與維護進行了說明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機的性能，達到最佳工作效果。關(guān)鍵詞：采煤機；截割部；行星輪系；齒輪傳動設(shè)計第一章 緒論1.1 本課題研究意義為了提高工作面的生產(chǎn)效益, 世界主要采煤國均紛紛致力于發(fā)展大型先進的綜采設(shè)備, 取得了顯著的效果, 綜采工作面的生產(chǎn)能力和效益均大幅度提高。我國經(jīng)濟的快速發(fā)展對煤炭需求大幅度增加,年產(chǎn)超 600 萬 t 高產(chǎn)高效工作面得到快速發(fā)展,大功率采煤機的市場需求日益增加。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計算機計術(shù)的飛速發(fā)展,為開發(fā)集電力電子、信息采集、微機控制及智能監(jiān)測系統(tǒng)于一身的大采高重型電牽引采煤機創(chuàng)造了條件。我國在 90 年代初致力發(fā)展高產(chǎn)高效工作面,開發(fā)了日產(chǎn)7000t 綜采成套設(shè)備, 但能真正實現(xiàn)高產(chǎn)高效的工作面依然較少, 主要原因是受采煤機生產(chǎn)能力的限制, 高產(chǎn)高效工作面要求采煤機具有高可靠性、大截割功率、大牽引力、大牽引速度, 并能較快發(fā)現(xiàn)故障和處理故障。大功率采煤機應(yīng)有足夠的強度和良好的散熱條件,并具有靈活的操作性。設(shè)計搖臂要充分考慮結(jié)構(gòu)強度,滾筒要針對采煤工作面地質(zhì)條件進行設(shè)計,具有很強的過斷層能力,電氣設(shè)計必須考慮過斷層強烈沖擊的影響。采煤機要有適當(dāng)?shù)闹亓靠箾_擊;同時要有足夠的牽引力過斷層。采煤機功率大,發(fā)熱量大,必須充分考慮各部件的散熱問題。為了適應(yīng)采煤工況要求,必須實現(xiàn)機載交流變頻,“一拖一”方式平衡牽引,并開發(fā)保護、監(jiān)測功能齊全、運行可靠的程序。為使采煤機可靠運行,必須解決機器聯(lián)結(jié)的松動問題,除部件間用螺栓緊固外,采用多個高強度長螺桿和液壓螺母組合將機身三大段聯(lián)結(jié)起來形成一個剛性整體。根據(jù)國內(nèi)外大功率大采高電牽引采煤機的主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)以及我國厚煤層的開采情況,分析大采高綜采工作面的生產(chǎn)能力和煤質(zhì)硬度與所需的采煤機截割功率、滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速、牽引速度、牽引- 1 -功率、調(diào)高油缸推拉力等采煤機主要性能參數(shù)的關(guān)系,在可行性、可靠性、先進性和經(jīng)濟性等方面進行比較,并考慮與已有采煤機部分元部件的互換,最后確定設(shè)計MG400 /940-WD 型電牽引采煤機?？傮w結(jié)構(gòu)如(圖 1) 。圖 1-a1.2 國內(nèi)電牽引采煤機的技術(shù)特點及發(fā)展趨勢1.2.1 采煤機的技術(shù)特點⑴ 電牽引采煤機已成為國內(nèi)采煤機的研究重點國內(nèi)從 90 年代初已逐步停止研究開發(fā)液壓牽引采煤機將研究重點轉(zhuǎn)向電牽引采煤機;通過交流、直流電牽引采煤機的對比研究，已基本確定以交流變頻調(diào)速電牽引采煤機為今后電牽引采煤機的發(fā)展方向。電牽引替代液壓牽引，交流調(diào)速代替直流調(diào)速已成為國內(nèi)采煤機的發(fā)展方向。⑵ 裝機功率不斷增加- 2 -為了滿足高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤對采煤機的高強度、高性能需要，不論是厚、中厚煤層還是薄煤層采煤機，其裝機功率(包括截割功率和牽引功率)均在不斷加大，最大已達 1020KW，其中截割電機功率達 450KW，牽引電機功率達2×50KW。⑶ 牽引速度和牽引力不斷增大電牽引采煤機最大牽引速度已達 14.5m/min，牽引力已普遍增大到450～600KN。⑷ 電機橫向布置總體結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速近年來，我國基本停止了截割電左尼縱向布置采煤機的研制，新研制的采煤機中已廣泛采用了多電機驅(qū)動橫向布置的總體結(jié)構(gòu)。⑸ 控制系統(tǒng)日趨完善采煤機電氣控制功能逐步齊全，可靠性不斷提高，在通用性互換性和集成化等方面已有較大進步；開發(fā)了可靠的防爆全中文界面的 PLC 控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了運行狀態(tài)的監(jiān)控、監(jiān)測功能，以及故障記憶和診斷功能;研制成功井下無線電離機控制并得到推廣使用。⑹ 滾筒截深不斷增大目前已由 630mm 增至 800mm，預(yù)計今后可能增至 1000mm。⑺ 采煤機的可靠性將成為國產(chǎn)采煤機越來越重要的性能指標(biāo)隨著高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)和發(fā)展，要求采煤工作面逐步達到日產(chǎn) 7000 ～10000t 水平。采煤機及其系統(tǒng)的可靠性將成為影響礦井原煤產(chǎn)量關(guān)鍵因素越來越受到重視，成為中國采煤機越來越重要的綜合性能指標(biāo)。- 3 -1.2.2 采煤機的發(fā)展趨勢電牽引采煤機經(jīng)過 25 年的發(fā)展，技術(shù)已趨成熟。新一代大功率電牽引采煤機已集中采用了當(dāng)今世界最先進的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自動化機電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢可簡要歸結(jié)如下:⑴ 電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。⑵ 結(jié)構(gòu)形式向多電機驅(qū)動橫向布置發(fā)展。⑶ 監(jiān)控技術(shù)向自動化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠程監(jiān)控發(fā)展。⑷ 性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。⑸ 綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。國內(nèi)電牽引采煤機研制方向與國際發(fā)展基本一致經(jīng)過近 15 年的研究，已取得較大進展但離國際先進水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較大差距，必須進行大量的技術(shù)和試驗研究。1.3 總體方案的確定1.3.1 采煤機類型 滾筒采煤機的類型很多，可按滾筒數(shù)目、行走機構(gòu)形式、行走驅(qū)動裝置的調(diào)速傳動方式、行走部布置位置、機身與工作面輸送乳汁機配合導(dǎo)向方式、總體結(jié)構(gòu)布置方式等分類。按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機，其中雙滾筒采煤機應(yīng)用最普遍。按行走機構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機。按行走驅(qū)動裝置的調(diào)速方式- 4 -分機械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機（通常簡稱機械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機） 。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機。按機身與工作面輸送機的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動機縱向布置在搖臂上的采煤機和截割（主）電動機橫向布置在機身上的采煤機、截割電動機橫向布置在搖臂上的采煤機。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機。1.3.2 采煤機的組成 采煤機主要由電動機、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖 1-b） 。電動機：是滾筒采煤機的動力部分，它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動兩個截割部和牽引部。采煤機的電動機都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動機的尺寸。牽引部：通過其主動鏈輪與固定在工作面輸送機兩端的牽引鏈 3 相嚙合，使采煤機沿工作面移動，因此，牽引部是采煤機的行走機構(gòu)。左、右截割部減速箱：將電動機的動力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂 5 的齒輪，驅(qū)動滾筒 6 旋轉(zhuǎn)。圖 1-b 雙滾筒采煤機- 5 -滾筒：是采煤機落煤和裝煤的工作機構(gòu)，滾筒上焊有端盤及螺旋葉片，其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機中。為提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板 7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來回翻轉(zhuǎn) 180°。底托架：是固定和承托整臺采煤機的底架，通過其下部四個滑靴 9 將采煤機騎在刮板輸送機的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個滑靴套在輸送機的導(dǎo)向管上，以保證采煤機的可靠導(dǎo)向。調(diào)高油缸：可使搖臂連同滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機的采高。調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時的截割要求。電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機的各種電氣控制和保護。此外，為降低電動機和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機拉動在工作面輸送機的電纜槽中卷起或展開。 1.4 截割部結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征1.4.1 截割部傳動方式確定截割部傳動裝置的功用：是將電動機的動力傳遞到滾筒上，以滿足滾筒工作的需要。同時，傳動裝置還應(yīng)適應(yīng)滾筒調(diào)高的要求，使?jié)L筒保持適當(dāng)?shù)墓ぷ鞲叨?。由于截割消耗采煤機總功率的 80％～90％，因此要求設(shè)計出的截割部傳動裝置具有高的強度、剛度和可靠性，良好的潤滑密封、散熱條件和高的傳動效率。采煤機截割部都采用齒輪傳動，常見的傳動方式有以下幾種(圖 1-c)：- 6 -圖 1-c 截割部傳動方式1－電動機；12－固定減速箱；3－搖臂；4－滾筒；5－行星齒輪傳動； 6－泵箱；7－機身及牽引部⑴ 電動機—固定減速箱—搖臂—滾筒(圖 1-c(a))。這種傳動方式的特點是傳動簡單，搖臂從固定減速箱端部伸出，支承可靠，強度和剛度好。但搖臂下降的最低位置受輸送機限制，故臥底量較小。DY-150、BM-100 型采煤機均采用這種傳動方式。⑵ 電動機—固定減速箱—搖臂—行星齒輪傳動—滾筒(圖 1-c(b))。這種方式在滾筒內(nèi)裝了行星傳動，故前幾級傳動比減小，簡化了傳動系統(tǒng)，但筒殼尺寸卻增大了，故這種傳動方式適用于中厚煤層采煤機，如在 MLS3 -170、MXA-300、AM-500 和 MG 系列等型采煤機中采用。⑶ 電動機—減速箱—滾筒(圖 1-c(c))。這種傳動方式取消了搖臂，靠由電動機、減速箱和滾筒組成的截割部來調(diào)高(稱為機身調(diào)高)，使齒輪數(shù)大大減少，機殼的強度、剛度增大，且調(diào)高范圍大，采煤機機身也可縮短，有利于采煤機開缺口工作。⑷ 電動機—搖臂—行星齒輪傳動—滾筒(圖 1-c(d))。這種傳動方式的電動機- 7 -軸與滾筒軸平行，取消了容易損壞的錐齒輪，使傳動更加簡單，而且調(diào)高范圍大，機身長度小。新的電牽引采煤機都采取這種傳動方式。對比以上傳動方式，我設(shè)計的截割部傳動方式為:電動機—搖臂—行星齒輪傳動—滾筒（如圖 1-d） 。該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，截割電機橫向布置在搖臂上，搖臂和機身連接沒有動力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅴ Ⅵ圖 1-d 截割部傳動系統(tǒng)圖該截割部有以下特點：1) 電機橫向布置,機械傳動都是直齒傳動故傳動效率高，容易安裝和維護。2) 截割電機采用旋轉(zhuǎn)開關(guān)控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、方向設(shè)定、左右搖臂的升降，急停等操作均由設(shè)在機身兩端操作站的按鈕進行控制，操作簡單、方便。- 8 -3) 液壓系統(tǒng)設(shè)計合理，采用集成閥塊結(jié)構(gòu)，管路少，連接可靠；經(jīng)常調(diào)整的閥設(shè)在液壓箱體外，便于檢修和更換。4) 截割機械傳動鏈設(shè)有扭矩軸過載保護裝置，并可設(shè)有強制潤滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動件，支承件的使用壽命。5) 截割部采用四行星單浮動結(jié)構(gòu)，承載能力大，減小了結(jié)構(gòu)尺寸。采用大角度彎搖臂設(shè)計，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大6) 調(diào)高油缸與調(diào)高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內(nèi)，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調(diào)高油缸、液壓鎖等維修工作。 1.4.2 電動機的選擇由設(shè)計要求知，截割部功率為 400KW，根據(jù)礦井電機的具體工作環(huán)境情況，電機必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全，而且電機工作要可靠，啟動轉(zhuǎn)矩大，過載能力強，效率高。所以選擇三相鼠籠異步防爆電動機，型號為 YBCS4─400,其主要參數(shù)如下：額定功率：400KW； 額定電壓：3300V ；滿載電流：98A； 額定轉(zhuǎn)速： 1470r/min；滿載效率：0.915； 絕緣等級： H；滿載功率因數(shù)：0.85； 接線方式：Y；質(zhì)量： 1150Kg； 冷卻方式：外殼水冷該電動機輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機將輸出的動力傳遞給搖臂的齒輪減速機構(gòu)。- 9 -第二章 傳動參數(shù)的確定2.1 總傳動比的計算本次設(shè)計選用 YBCS4-400(帶離合)防爆型異步電動機，電機功率為 400KW，轉(zhuǎn)速 ，滾筒轉(zhuǎn)速 。根據(jù)上述就可以求出總的傳動比1470mn?/inr35wn?/minr。傳動比較大時通常采用多級傳動，若傳動裝1470/i235ri?總 電 機 輸 入 轉(zhuǎn) 速滾 筒 輸 出 轉(zhuǎn) 速置由多級串聯(lián)而成，則必須使各級傳動比的乘積和總傳動比相等。2.2 傳動比的分配1．分配原則1）由高速級至低速級逐漸增大傳動比。由于該截割部要求傳動比大，空間體積小，如果在高速級分配較大傳動比，隨著傳動比和模數(shù)的增大，齒輪的直徑將變得很大，不宜滿足空間體積的要求。2）通過總體預(yù)算具體分配各級傳動比。由于分配傳動比時首先要考慮總體設(shè)計結(jié)構(gòu)，然后在給定的中心矩范圍內(nèi)分配各級傳動比，因而必須先進行總體預(yù)算，并經(jīng)過不斷的調(diào)整，最后得到合適的傳動比。2．傳動比數(shù)值表級數(shù) 一級 二級 三級 四級傳動 13.7i?341.76i?452.i?6i?行 星- 10 -比 i實際分配后的總傳動比： 1.762.41.9i???總2.3 確定各軸的轉(zhuǎn)速 n、功率 P、轉(zhuǎn)矩 T1）確定各軸轉(zhuǎn)速 n 1470 r/mi?電 機2nn31/470/.83 r/ini?42.62 mn?5=7 r/in63.821 r/inni?7//635 ?行 星2）確定各軸輸入功率 P 140 kW2 ?31240.97384 kWP????438.69 569 kW?61230.79354 kP????74 k式中： - 11 -－齒輪嚙合效率， ;1?10.97??－軸承效率， .223）確定各軸輸入轉(zhuǎn)矩 T1140950259 Nm7PTN????21 ?3384950379 0T????4465 Nm2PN?5470T??663549160 2???77509 NmPTN??第三章 齒輪嚙合參數(shù)及強度計3.1 齒輪的初步設(shè)計及強度校核本截割部所用的齒輪為漸開線直齒圓柱齒輪，可根據(jù)彎曲強度計算確定模數(shù)來進行初步設(shè)計計算，參考文獻[1]來進行計算及校核。3.1.1 第一級減速齒輪傳動設(shè)計計算及強度校核1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)- 12 -考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，由表 6-2，選齒輪材料用 ，表面滲碳淬火，齒面硬度 。20CrMnTi 56~2HRC煤礦機械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為 7 級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉(zhuǎn)速較高，為提高傳動平穩(wěn)性，降低動載荷，以齒輪較多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為 ，現(xiàn)取 ，傳動比 ，則204:12z?13.7i?，則取整為31.7238.94zi???39z2．設(shè)計計算閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強度，故先按彎曲強度設(shè)計，驗算接觸強度。由式（6-15）有 ??132FaSdKTYmz??????????:確定式中各項數(shù)值：因載荷有較重沖擊，由表 6-3 查得 ，故選初載荷系數(shù)1.5A?2tK?66611 409.509.52.97pTn?????Nm?由式（6-7） ， ，計算端面重合度13.8cosz????????????????? 1.65???由式（6-13） ， 0.750.75.2.2.6Y????由表 6-6，選取 .6d?由圖 6-19，由圖 6-20 查得12.7FaY?1.57SaY?3.93.6由式（6-12）有- 13 -??916014702830156.0hNnjL?????9931.5.i?由圖 6-21 查得 ， ；10.8NY3.6N取 min.25FS?由圖 6-22d 按齒面硬度均值 60HRC，在 ML 線上查得 lim1li352F??Mpa??lim11n0.85372FNYMpaS???li33mn.69.F?pa??12.7150.2aSFY???:2.396.aS取 ，設(shè)計齒輪模數(shù)：??140.2FaSY??:將確定后的各項數(shù)值代入設(shè)計公式，求得： ??611332 22.5910.7126.9tFaStdKTYmz??????????????: m修正 ：t16.921470.3260tznv????/ms由圖 6-7 查得 .vK?由圖 6-10 查得 1.2?由表 6-4 查得 .?則 1.59.21.39AvK????- 14 -332.96.7.1ttKm???m由表 6-1，選取第二系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 7齒輪主要幾何尺寸： 172154dmz??m393????13721.52az???，取 10.6549.db??m39Bm196?3.校核齒面接觸疲勞強度 ??12HEHKTuZbd??????:由表 6-5 查得 188E?Mpa由圖 6-14 查得 2.5HZ由圖 6-13 查得 0.89?由圖 6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得 10.87NZ?30.89NZ?由圖 6-16e，按齒面硬度均值 60HRC，在 MQ 和 ML 線中間查出1400lim1H??li3Mpa取 inS則 ??lim1li1n28HNZ?:pali3li3mn46HS?M將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得- 15 -??62.39510.7182.507124H H? ????????接觸強滿足。4.校核齒跟彎曲疲勞強度計算應(yīng)力 61112 2.39510.721.537.6FFasKTYbmz???????Mpa61332 2.9510.72391.68.93FFasYbz? ??pa計算彎曲應(yīng)力??limn520.83571FNYS???Mpa由圖 6-22（d）查得 lim2F?彎曲疲勞強度滿足。3.1.2 第二級減速齒輪傳動設(shè)計計算及強度校核1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，由表 6-2，選齒輪材料用 ，表面滲碳淬火，齒面硬度 。20CrMnTi 56~2HRC煤礦機械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為 7 級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉(zhuǎn)速較高，為提高傳動平穩(wěn)性，降低動載荷，以齒輪較多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為 ，現(xiàn)取 ，傳動比 ，則204?425z?341.76i?。 541.76254zi???2. 閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強度，故先按彎曲強度設(shè)計，- 16 -驗算接觸強度。由式（6-15）有 ??324FaSdKTYmz??????????:確定式中各項數(shù)值：因載荷有較重沖擊，由表 6-3 查得 ，故選初載荷系數(shù)1.5AK?2tK?66633 3849.5109.510.790pTn?????Nm?由式（6-7） ， ，計算端面重合度45.2cosz????????????????? 1.68???由式（6-13） ， 0.70.7.5168Y????由表 6-6，選取 .4d?由圖 6-19，由圖 6-20 查得42.6FaY?41.59SaY?5.3.67由式（6-12）有 ??9436080123015.80hNnjL?????99547i?由圖 6-21 查得 ， ；40.8NY50.N取 min1.25FS?由圖 6-22d 按齒面硬度均值 60HRC，在 ML 線上查得 lim4li52F??Mpa??lim644n0.8937.8125FNYMpaS???pali55mn.F?- 17 -??42.61570.934FaSY???:58aSF取 ，設(shè)計齒輪模數(shù)：??40.19aSY??:將確定后的各項數(shù)值代入設(shè)計公式，求得： ??63432 224.7910.1098.5tFaStdKTYmz??????????????: m修正 ：t438.125308.1606tznv????/ms由圖 6-7 查得 .7vK由圖 6-10 查得 1.03??由表 6-4 查得 .2?則 1.57.0312.AvK????338.8.2ttmm由表 6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 8?齒輪主要幾何尺寸： 48250dmz??m543????4582762az???，取 40.db??m58Bm480?3. 校核齒面接觸疲勞強度- 18 -??21HEHKTuZbd??????:由表 6-5 查得 188E?Mpa由圖 6-14 查得 2.5HZ由圖 6-13 查得 0.87?由圖 6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得 40.86NZ?50.8NZ?由圖 6-16e，按齒面硬度均值 60HRC，在 MQ 和 ML 線中間查出1400lim4H??li5取 in1S則 ??lim4li4n123HNZ?:Mpali5li5mn6HS?將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得 62.1437901.182.50727138H????????Mpa接觸強滿足。4.校核齒跟彎曲疲勞強度計算應(yīng)力 63442 2.143790.21.579.685FFasKTYbmz???????Mpa63552 2.143790.231.6725.8FFasYbz? ??pa計算彎曲應(yīng)力- 19 -??limn520.8937.1FNYS????Mpa由圖 6-22（d）查得 lim52F?彎曲疲勞強度滿足。3.1.3 三級減速齒輪傳動設(shè)計及計算1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，由表 6-2，選齒輪材料用 ，表面滲碳淬火，齒面硬度 。20CrMnTi 56~2HRC煤礦機械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為 7 級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉(zhuǎn)速較高，為提高傳動平穩(wěn)性，降低動載荷，以齒輪較多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為 ，現(xiàn)取 ，傳動比 ，則204?621z?462.i?，圓整為 。862.3146.98zi???7z2. 閉式硬齒面齒輪傳動，承載能力一般取決于彎曲強度，故先按彎曲強度設(shè)計，驗算接觸強度。由式（6-15）有 ??4326FaSdKTYmz??????????:確定式中各項數(shù)值：因載荷有較重沖擊，由表 6-3 查得 ，故選初載荷系數(shù)1.5AK?2tK?66644 399.510.5107.042pTn?????Nm?由式（6-7） ， ，計算端面重合度68.8cosz????????????????? 1.6???由式（6-13） ， 0.750.75.2.2.1Y????- 20 -由表 6-6，選取 0.6d??由圖 6-19，由圖 6-20 查得62.75FaY?61.5SaY8.348.?由式（6-12）有 ??9640672130152.40hNnjL?????98838i?由圖 6-21 查得 ， ；60.NY80.9N取 min1.25FS?由圖 6-22d 按齒面硬度均值 60HRC，在 ML 線上查得 lim6li852F??Mpa??lim66n0.8937.8125FNYMpaS???pali88mn.F???62.75160.534aSFY???:838aS取 ，設(shè)計齒輪模數(shù)：??60.15FaSY??:將確定后的各項數(shù)值代入設(shè)計公式，求得： ??646332 27.510.159.7tFaStdKTYmz??????????????:修正 ：t- 21 -639.72145.03010tmZnv????/ms由圖 6-7 查得 .vK由圖 6-10 查得 1.6??由表 6-4 查得 .2?則 1.54.0612.8AvK????3389.79.2ttm?由表 6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) 10m?齒輪主要幾何尺寸： 6102dmz???847m????681023402az???，取 6.6db??8126Bm6130?3. 校核齒面接觸疲勞強度 ??321HEHKTuZbd??????:由表 6-5 查得 188E?Mpa由圖 6-14 查得 2.5HZ由圖 6-13 查得 0.87?由圖 6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得 60.95NZ?81.03NZ?由圖 6-16e，按齒面硬度均值 60HRC，在 MQ 和 ML 線中間查出1400lim6H??li8Mpa- 22 -取 min1HS?則 ??li6li6mn130NHZ??:Mpali8li8n42HS?將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得 62.18750.381182.50703H????????Mpa接觸強滿足。4.校核齒跟彎曲疲勞強度計算應(yīng)力 64662 2.18750.751.639.73FFasKTYbmz???????Mpa64882 2.1750.341.659.2FFasYbz? ??pa計算彎曲應(yīng)力??limn520.8937.1FNYS???Mpa由圖 6-22（d）查得 lim52F?彎曲疲勞強度滿足。3.1.4 一級減速中惰輪軸的齒輪設(shè)計計算及校核1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，由表 6-2，選齒輪材料用 ，表面滲碳淬火，齒面硬度 。20CrMnTi 56~2HRC- 23 -煤礦機械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為 7 級精度。已知惰輪齒數(shù)為 39，且與齒輪 1 嚙合，因此其模數(shù) m＝7。惰輪所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，且 , 。240P?KW2470n?/minr則 739admz?????12213.5????2.校核齒面接觸疲勞強度 ??21HEHKTuZbd??????:由 4.1.1 的計算可知 , , ， ，.39?62.510?.7u?96bm154d?， ，m.65???21.N由表 6-5 查得 188EZMpa由圖 6-14 查得 .5H?由圖 6-13 查得 0.89?由圖 6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得 20.89NZ?由圖 6-16e，按齒面硬度均值 60HRC，在 MQ 和 ML 線中間查出lim2140H??Mpa取 inS則??lim22n146HNZS??:pa將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得 ??62.39510.7182.5071204H H? ????????- 24 -接觸強滿足。4.校核齒跟彎曲疲勞強度計算應(yīng)力由 4.1.1 的計算可知 , ,0.7Y??2.Fa21.57SaY?622223950.208.FFasKTbmz????? Mpa計算彎曲應(yīng)力??limn520.83571FNYS???Mpa由圖 6-22（d）查得 lim2F?彎曲疲勞強度滿足。3.1.5 三級減速中惰輪軸的齒輪設(shè)計計算及校核1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長，由表 6-2，選齒輪材料用 ，表面滲碳淬火，齒面硬度 。20CrMnTi 56~2HRC煤礦機械齒輪傳動，對齒輪精度無特別要求，選齒輪為 7 級精度。已知惰輪齒數(shù)為 40，且與齒輪 6 嚙合，因此其模數(shù) m＝10。惰輪所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，且 , 。5369P?KW5472n?/minr則 710admz?????603522????2.校核齒面接觸疲勞強度- 25 -??21HEHKTuZbd??????:由 4.1.3 的計算可知 , , , , .8?647.510?Nm:2.38u?10b, ,6102d??m.6??962.由表 6-5 查得 188EZMpa由圖 6-14 查得 2.5H?由圖 6-13 查得 0.89?由圖 6-15,按不允許出現(xiàn)點蝕，查得 20.95NZ?由圖 6-16e，按齒面硬度均值 60HRC，在 MQ 和 ML 線中間查出lim2140H??Mpa取 inS則 ??lim72n130HNZ?:pa將確定出的各項數(shù)值代入接觸強度校核公式，得 ??652 2 241.18750.38182.50743HE HKTuZbd?? ?????? ??: :接觸強滿足。4.校核齒跟彎曲疲勞強度計算應(yīng)力由 4.1.3 的計算可知 , ,0.7Y??2.5Fa21.6SaY?652721807.594.84FFasKTbmz????? Mpa計算彎曲應(yīng)力- 26 -??limn520.83571FNYS????Mpa由圖 6-22（d）查得 lim2F?彎曲疲勞強度滿足。3.2 行星減速機構(gòu)的齒輪設(shè)計計算及校核行星傳動與普通齒輪傳動比較具有重量輕、體積小、傳動比大及效率高等優(yōu)點;缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造比困難。行星減速器的重量與體積僅為普通減速器的。由于行星傳動具有一些獨特的優(yōu)點，應(yīng)用日益廣泛。1/26:本次設(shè)計選用 NGW 型行星傳動，簡圖如下圖所示：本行星輪設(shè)計、校核和結(jié)構(gòu)均參考文獻[2]、[3]1. 齒數(shù)的選擇由式(16-6) （ ， ）代入上式得 baxizCS??6baxi4S?624azC??則 ， 為 2 的倍數(shù)， 即可為整數(shù)，今取 2azC?aZ 1az(61)5470b??- 27 -按式（16-7 ）,行星輪預(yù)選齒數(shù) ' 7014282bacz???2. 齒輪傳動主要尺寸的確定ac?為減小傳動的尺寸，采用角變位。由 ，查圖 12-6，取' '1428acz????0.8x??按式（16-15 ） 取021x????按式（16-14 ） '87cz?142ac???根據(jù) 及 查圖 12-3 得齒高變動系數(shù)0.8x?Z0.8y??中心距變動系數(shù) 0.8.72yx???中心距 （取 ）41' .1.22zma?????m10?嚙合角 ' ' 246rcos[]arcos[cs0]24.85.a????由 及 按圖 12-7 查得20.5z??.4x?，.a 0.84.cax????太陽輪 的尺寸140adzm??*2()1402(.408)16.4ayhx?????????行星輪 的尺寸c2710cdzm??*()270(1.408)1296.4acacyhx?????????齒輪寬度 0.53dcb?m- 28 -3. 齒輪傳動主要尺寸的確定bc?未變位的中心距 702152bczam????m中心距變動系數(shù) ' 8y?按 及 ，查圖 12-2 得41Z??0.28?0.15y??變位系數(shù)和 .28.26yx?????內(nèi)齒輪變位系數(shù) 0.65.40135bc?嚙合角 ' 'arcosaroscs27.8.b???????????????????內(nèi)齒輪 的尺寸 701bdzm???m*2()702(1.350.1)682.4aabyhx????????m或 minsi)abbbcdr????式中 70os238.92b????min0.17.941cczx???????.2.0.1??8.6則 ??223.91.sin7.8.683.4abd????? m應(yīng)取 68.4abm4．太陽輪 的材料為 ，滲碳后表面淬火 ，行星輪 的20CrMnTi 58~62HRC?c