掘進(jìn)機(jī)的總體和行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

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1、掘進(jìn)機(jī)的總體和行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 目 錄 第一章概述1 1.1國內(nèi)外懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀1 國外懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀1 國內(nèi)懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀2 國內(nèi)懸臂式掘進(jìn)機(jī)目前存在問題2 1.2懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展趨勢2 1.3懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要組成部分3 1.4 EBJ─120TP型掘進(jìn)機(jī)簡介4 1.4.1 EBJ─120TP概述4 1.4.2 EBJ─120TP主要技術(shù)參數(shù)5 第二章總體設(shè)計(jì)8 2.1總體布置8 2.2掘進(jìn)機(jī)各組成部分基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8 截割部8 裝載部9 刮板輸送機(jī)10 行走部11 機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺11 液壓系統(tǒng)11 電氣系統(tǒng)11 第三

2、章行走部設(shè)計(jì)12 3.1行走部設(shè)計(jì)原理12 3.2行走部基本參數(shù)的確定12 3.3履帶的設(shè)計(jì)13 3.4驅(qū)動元件的選擇13 3.5鏈輪設(shè)計(jì)15 3.6行走架設(shè)計(jì)16 3.7導(dǎo)向張緊裝置設(shè)計(jì)17 第四章減速器設(shè)計(jì)和校核18 4.1傳動類型的選擇18 4.2傳動比計(jì)算18 4.3配齒計(jì)算19 4.4齒輪模數(shù)選擇22 4.5齒輪幾何尺寸和嚙合參數(shù)計(jì)算23 4.6傳動效率計(jì)算25 4.7齒輪強(qiáng)度校核26 齒輪材料熱處理簡介26 齒輪彎曲強(qiáng)度校核27 4.8其它零件校核33 減速器軸校核33 軸承校核41 鍵校核42 第五章檢修及維護(hù)保養(yǎng)45 5.1機(jī)器檢修

3、45 5.2機(jī)器維護(hù)和保養(yǎng)47 機(jī)器日常維護(hù)保養(yǎng)48 機(jī)器定期維護(hù)保養(yǎng)48 潤滑49 5.2.4電氣53 5.3機(jī)器常見故障原因及處理方法:53 結(jié)論58 參考文獻(xiàn)59 英文原文60 中文譯文70 致謝80 摘 要 EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)是一種中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)，主要用于中型煤巷及半煤巖巷的掘進(jìn)作業(yè)。它結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)性好、機(jī)身矮、重心低、操作簡單、檢修方便。本設(shè)計(jì)主要針對掘進(jìn)機(jī)的整機(jī)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)，對行走部進(jìn)行結(jié)構(gòu)及傳動等相關(guān)設(shè)計(jì)。EBJ-120TP型掘進(jìn)機(jī)采用履帶式行走部，驅(qū)動動力由液壓馬達(dá)提供，利用液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動方向變化實(shí)現(xiàn)行走部前進(jìn)、后退和轉(zhuǎn)向。在行走部傳動

4、設(shè)計(jì)中，利用3K(Ⅰ)型行星減速器設(shè)計(jì)的一般原理，設(shè)計(jì)出適合行走部使用的3K(Ⅰ)型行星減速器，并將它和液壓馬達(dá)直接聯(lián)結(jié)，簡化了行走部的傳動布置。本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)：在3K(Ⅰ)型行星減速器中增加了一對增速齒輪，提高制動軸的轉(zhuǎn)速，減小制動轉(zhuǎn)矩，使得采用較小體積的制動器實(shí)現(xiàn)有效地制動。結(jié)構(gòu)上將制動器和液壓馬達(dá)平行布置在減速器的端面，充分利用空間。設(shè)計(jì)中對3K(Ⅰ)型行星減速器進(jìn)行了優(yōu)化配齒，采用高度變位，并做了相應(yīng)的校核，在保證需要的傳動比的情況下，使設(shè)計(jì)的3K(Ⅰ)型行星減速器體積最小。 關(guān)鍵詞：懸臂式掘進(jìn)機(jī)；行走部；行星減速器；制動器 詳細(xì)DWG圖紙請加：三二③1爸爸五四0六 ABSTRA

5、CT The EBJ-120TP tunneling machine is one kind of medium cantilever tunneling machine which is mainly used in the medium coal lane and the half coal crag lane digging the tunnels, its structure compact, the compatibility good, the fuselage short, the center of gravity low, the operation simple, the

6、 overhaul is convenient. This design mainly aims at the tunneling machine’s entire machine to carry on the plan design and aims at walks-organization to carry on the design of its structure and transmission and so on. The EBJ-120TP tunneling machine uses marching walks organization, the actuation po

7、wer provides by the oil motor, using the change of the oil motor’s rotation direction to make the walks-organization advance, retrocede, and turn. In the transmission design of the walks organization, using general principle of the 3K(Ⅰ) planet reduction gear, designing a new 3K(Ⅰ) planet reduction

8、gear which is suitable to the walks organization, and joining it and the oil motor directly, simplified the walks-organization’s transmission. The innovation spot of this design: increase a pair of speed-up gear in the 3K(Ⅰ) planet reduction gear, so it can enhance the rotational speed of the stalk

9、and reduce the brake torque, causes to use a smaller volume brake realizing effectively to apply the brake. In Structure design, the brake and the oil motor parallel are arranged in the reduction gear’s end surface, fully uses the space. In the design, I carried on optimizing the teeth of 3K(Ⅰ) plan

10、et reduction gear and used highly dislodges, and has made the corresponding examination, in the needed velocity ratio, made the volume of the 3K(Ⅰ) planet reduction gear is the smallest. Keywords：Cantilever tunneling machine; Walks-organization; Planet reduction gear; Brake 第一章 概述 1.1國內(nèi)外懸臂式掘進(jìn)機(jī)

11、發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 國外懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 19世紀(jì)70年代，英國為修建海底隧道，生產(chǎn)制造了第一臺掘進(jìn)機(jī)，美國在20世紀(jì)30年代開發(fā)了懸臂式掘進(jìn)機(jī)，并把此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于采礦業(yè)，此后英、德、日等十幾個國家相繼投入了大量的人力、物力、財(cái)力用于掘進(jìn)機(jī)技術(shù)的開發(fā)和研制，經(jīng)過多年的不懈努力，現(xiàn)有20多家公司，先后研制了近百種機(jī)型。 各國早期研制的懸臂式掘進(jìn)機(jī)都是以煤巷為作業(yè)對象。中期產(chǎn)品主要是用于截割各種煤巖的中型掘進(jìn)機(jī)，機(jī)重一般在25t左右?？山馗顜r石硬度系數(shù)f≤6、截割功率為50～100kW。有代表性的機(jī)型有英國的MKⅡA-2400型、奧地利的AM-50型、日本的S1O0型掘進(jìn)機(jī)。近期產(chǎn)品是

12、主要以中硬巖和工程隧道為作業(yè)對象的重型、全巖巷道掘進(jìn)機(jī)和掘錨機(jī)組，機(jī)重多在40～100 t，部分機(jī)型機(jī)重超過100 t?？山馗顜r石硬度系數(shù)：縱軸可達(dá)f=8～lO，橫軸可達(dá)f=10～14，截割功率為150～300 kW。比較有代表性的機(jī)型有英國的LH-1300、LH-1400；奧地利的AM75、ATM105、AHM105和日本的S200、S220、S300、S350等機(jī)型以及奧鋼聯(lián)的掘錨機(jī)組等。目前，也有把連續(xù)采煤機(jī)代替掘進(jìn)機(jī)作為巷道掘進(jìn)的，它主要針對半煤巖巷道和軟巖巷道的掘進(jìn)，截割硬度f≤6。 國內(nèi)懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 我國的懸臂式掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展主要經(jīng)歷了三個階段。 第一階段：60年

13、代初期到70年代末，這一階段主要是以引進(jìn)國外掘進(jìn)機(jī)為主，也定型生產(chǎn)了幾種機(jī)型，在引進(jìn)的同時進(jìn)行消化、吸收，為我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的第二階段的發(fā)展打下了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。這一階段掘進(jìn)機(jī)的主要特點(diǎn)是：使用范圍越來越廣，切割能力逐步提高，有切割夾巖和過斷層的能力。 第二階段：70年代末到80年代末，這一階段，我國與國外合作生產(chǎn)了幾種懸臂式掘進(jìn)機(jī)并逐步地實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，其典型的代表是與奧地利、日本合作生產(chǎn)的AM50型及S100型，其后，我國自行設(shè)計(jì)制造了幾種懸臂式掘進(jìn)機(jī)，其典型代表是EMA-30型及EBJ-100型。這一階段懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)是：可靠性較高，已能適應(yīng)我國煤巷掘進(jìn)的需要；半煤巖巷的掘進(jìn)技術(shù)已達(dá)

14、到相當(dāng)?shù)乃?；出現(xiàn)了重型機(jī)。 第三階段：由80年代末至今，重型機(jī)型大批出現(xiàn)，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)與制造水平已相當(dāng)先進(jìn)，可以根據(jù)礦井生產(chǎn)的不同要求實(shí)現(xiàn)部分個性化設(shè)計(jì)，這一階段的代表機(jī)型較多，主要有EBJ型、EL型及EBH型。這一階段懸臂式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)是：設(shè)計(jì)水平較為先進(jìn)，可靠性大幅提高；功能更加完善；功率更大；一些高新技術(shù)已用于機(jī)組的自動化控制并逐步發(fā)展全巖巷的掘進(jìn)。 經(jīng)過三階段的發(fā)展，我國懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用進(jìn)入了一個較高的水平，已跨入國際先進(jìn)行列，可與國外的懸臂式掘進(jìn)機(jī)相媲美。 1.1.3國內(nèi)懸臂式掘進(jìn)機(jī)目前存在問題 懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展速度雖然很快，并且技術(shù)成熟，但隨著煤礦生產(chǎn)

15、工藝的改進(jìn)，高產(chǎn)、高效礦井的建設(shè)，它已不能滿足需要，主要表現(xiàn)在以下幾方面。 （1）錨桿支護(hù)的成功推廣應(yīng)用提高了巷道支護(hù)的可靠性，目前存在掘進(jìn)、支護(hù)不能同步作業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，巷道支護(hù)約占用40％～50％的掘進(jìn)作業(yè)時間，這就使得掘進(jìn)機(jī)的開機(jī)率大大降低，不能有效提高掘進(jìn)速度。 （2）現(xiàn)有機(jī)型偏向于中、重型，雖然有些掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn)了矮型化設(shè)計(jì)，但整體尺寸仍不能有效縮減，對低矮巷道的適應(yīng)性還較差。 （3）內(nèi)噴霧除塵系統(tǒng)使用可靠性和適應(yīng)性較差，而外置機(jī)載除塵系統(tǒng)還比較困難。 （4）使用元部件的可靠性還不高，不能適應(yīng)截割硬煤巖產(chǎn)生的震動及井下惡劣的工作條件。 （5）對于提高截割效率方面的設(shè)計(jì)和設(shè)備配套還不

16、完善。 （6）電子元器件的選型面窄、電子保護(hù)插件的可靠性不高。電控技術(shù)還不能適應(yīng)通用性、靈活性、可擴(kuò)展性、準(zhǔn)確性及響應(yīng)速度快速的需要。 1.2懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展趨勢 1、更加全面的功能與完善的前后配套 為適合各種條件要求以及加快掘進(jìn)速度，提高截割效率，懸臂式掘進(jìn)機(jī)將會逐步發(fā)展掘錨一體化、截割硬度更高、適應(yīng)各種斷面、適應(yīng)坡度范圍更廣的機(jī)型，并會完善前后配套的轉(zhuǎn)載、裝運(yùn)等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)集約化功能，進(jìn)一步發(fā)揮其效能，提高勞動生產(chǎn)率。 2、自動控制技術(shù)的發(fā)展 懸臂式掘進(jìn)機(jī)的自動控制包括截割斷面輪廓尺寸的監(jiān)控、機(jī)組運(yùn)行狀況的監(jiān)測和故障的自動診斷、各種功率的自動調(diào)節(jié)、遙控操作等。要實(shí)現(xiàn)自動控制功能，

17、在電控技術(shù)上必須將聲控、光控、微機(jī)處理數(shù)據(jù)等先進(jìn)技術(shù)融合在一起，實(shí)現(xiàn)電控技術(shù)整體先進(jìn)、準(zhǔn)確、可靠。 3、提高元部件的可靠性和壽命 現(xiàn)在新機(jī)型的關(guān)鍵元部件大都選用國外的知名品牌，這雖然可提高整機(jī)的性能，但使得國產(chǎn)機(jī)型在元部件的配置上高低不一、質(zhì)量不等，為使用、維護(hù)和更新機(jī)型帶來了許多困難，隨著我國在掘進(jìn)機(jī)元部件研究上的突破，這種狀況會很快改變。 4、個性化開發(fā)機(jī)型 煤礦在開采過程中會碰到各種不同的生產(chǎn)條件，如煤層變化、水、瓦斯、煤巖硬度不一等，這些特殊的情況必然要求機(jī)組具有不同的功能和整體參數(shù)的合理匹配，今后的機(jī)型將會根據(jù)不同的要求進(jìn)行不同的性能配置，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)和制造個性化和多元化。 1

18、.3懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要組成部分 懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要有橫軸式掘進(jìn)機(jī)和縱軸式掘進(jìn)機(jī)。它們的主要組成部件相同，只是截割頭的布置不同。懸臂式掘進(jìn)機(jī)由切割機(jī)構(gòu)、裝運(yùn)機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、除塵噴霧系統(tǒng)等組成 一、 切割機(jī)構(gòu) 切割機(jī)構(gòu)由切割頭、齒輪箱、電動機(jī)、回轉(zhuǎn)臺等組成，具有破碎煤巖功能的機(jī)構(gòu)。 切割頭——裝有截齒，用于破碎煤巖的部件。切割頭是掘進(jìn)機(jī)的工作機(jī)構(gòu)，主要功能是破碎和分離煤巖。通過對煤巖切割過程研究得知，影響切割效果的因素很多，從而使得切割頭設(shè)計(jì)變得復(fù)雜和困難。在切割頭的每一轉(zhuǎn)中，如同時參加切削的各個截齒都從巖石帶中切下同樣大小體積的煤巖，達(dá)到每個刀齒受力相等、磨損相同、運(yùn)動乎

19、穩(wěn)，這是切割頭設(shè)計(jì)的最佳目標(biāo)。尤其在切削硬巖中實(shí)現(xiàn)它更是當(dāng)前國內(nèi)外學(xué)者和專家潛心研究的課題。 回轉(zhuǎn)臺——實(shí)現(xiàn)切割機(jī)構(gòu)水平擺動和支承裝置?；剞D(zhuǎn)臺是懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要組成部件之一，它聯(lián)接左、有機(jī)架、支承切割臂，實(shí)現(xiàn)切割臂的升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動，并承受來自切割頭的復(fù)雜交變的沖擊載荷?；剞D(zhuǎn)臺對整機(jī)工作效率、切割乎穩(wěn)性有重要影響?；剞D(zhuǎn)臺設(shè)計(jì)的基本要求成載能力大、慣性小、能量損耗少；運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、具有足夠的強(qiáng)度和剛度；結(jié)構(gòu)緊湊、回轉(zhuǎn)角度小、重心降低；水平回轉(zhuǎn)時，進(jìn)給力變化較小。 二、裝運(yùn)機(jī)構(gòu) 裝運(yùn)機(jī)構(gòu)由裝載部和刮板輸送機(jī)組成。 懸臂式掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)形式較多。如星輪式、鏈輪鏈條式、蟹爪式等，過去比較多的是運(yùn)用蟹

20、爪式，現(xiàn)在隨著液壓的廣泛運(yùn)用，開始大規(guī)模運(yùn)用液壓馬達(dá)直接帶動轉(zhuǎn)盤的機(jī)構(gòu)了。 刮板輸送機(jī)的目的是將切割下來的煤和巖石運(yùn)出去，要保證在一定的時間中將切割下來的物料全部運(yùn)轉(zhuǎn)到后面的轉(zhuǎn)載機(jī)構(gòu)上。 三、行走機(jī)構(gòu) 掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)主要由履帶部分、減速器和動力輸入裝置（液壓馬達(dá)或電動機(jī)）。 履帶機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求：具有良好的爬坡性能和靈活的轉(zhuǎn)向性能；兩條履帶分別驅(qū)動，其動力可選用液壓馬達(dá)或電動機(jī)；履帶應(yīng)有較小的接近角和離去角。以減少其運(yùn)行阻力；要注意合理設(shè)計(jì)整機(jī)重心位置。使履帶不出現(xiàn)零比壓現(xiàn)象；履帶應(yīng)有可靠的制動裝置，以保證機(jī)器在設(shè)計(jì)的最大坡度工作不會下滑。 四、液壓系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)由統(tǒng)一的泵站給分布在

21、各個地方的液壓缸，液壓泵供液壓油，設(shè)計(jì)中要照顧不同液壓部件的壓力。 五、電氣系統(tǒng) 電器系統(tǒng)是電動機(jī)和控制掘進(jìn)機(jī)的運(yùn)動的電信號控制器等電器元件，在井下工作的時候要注意它的防爆處理，選用的電動機(jī)、電器元件必須符合井下的防爆標(biāo)準(zhǔn)。 六、除塵噴霧系統(tǒng) 除塵噴霧系統(tǒng)內(nèi)噴霧回路、外噴霧回路及冷卻水回路組成。 1.4 EBJ─120TP型掘進(jìn)機(jī)簡介 EBJ─120TP概述 一、產(chǎn)品特點(diǎn) EBJ─120TP型掘進(jìn)機(jī)由煤炭科學(xué)總院分院設(shè)計(jì)制造。該機(jī)為懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)，適應(yīng)巷道斷面9～18m2、坡度±16。、可經(jīng)濟(jì)切割單向抗壓強(qiáng)度≤60MP的煤巖，屬于中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)。該機(jī)的主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊

22、湊、適應(yīng)性好、機(jī)身矮、重心低、操作簡單、檢修方便。 二、主要用途、適應(yīng)范圍 EBJ─120TP型懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要是為煤礦綜采及高檔普采工作面采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)服務(wù)的機(jī)械設(shè)備。主要適用于煤及半煤巖巷的掘進(jìn)，也適用于條件類似的其它礦山及工程巷道的掘進(jìn)。該機(jī)可經(jīng)濟(jì)切割高度3.75m,可掘任意斷面形狀的巷道，適應(yīng)巷道±16。。該機(jī)后配套轉(zhuǎn)載運(yùn)輸設(shè)備可采用橋式膠帶轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮式帶式輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸，以利于機(jī)器效能的發(fā)揮。 三、產(chǎn)品型號、名稱及外型 產(chǎn)品型號、名稱為EBJ─120TP型懸臂式掘進(jìn)機(jī)外型參見圖1.1 四、型號的組成及其代表的意義 圖1.1 EBJ─120TP主要技術(shù)參數(shù) 一

23、、總體參數(shù) 機(jī) 長 8.6m 機(jī) 寬 2.1m 機(jī) 高 1.55m 地 隙 250mm 截割臥底深度 240mm 接地比壓 0.14MPa 機(jī) 重

24、 35t 總 功 率 190kW 可經(jīng)濟(jì)截割煤巖單向抗壓強(qiáng)度 ≤60MPa 可掘巷道斷面 9～18m2 最大可掘高度 3.75m 最大可掘?qū)挾? 5.0m 適應(yīng)巷道坡度 ±16。 機(jī)器供電電壓

25、 660/1140V 二、截割部 電動機(jī) 型 號 YBUS3—120 功 率 120kW 轉(zhuǎn) 速 1470r/min 截割頭 轉(zhuǎn) 速 55r/min 截 齒 鎬形 最大擺動角 上 42。

26、 下 31。 左右各39。 三、裝載部 裝載形式 三爪轉(zhuǎn)盤 裝運(yùn)能力 180m3/h 鏟板寬度 2.5m/2.8m 鏟板臥底深度 250mm 鏟板抬起

27、 360mm 轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速 30r/min 四、刮板輸送機(jī) 運(yùn)輸形式 邊雙鏈刮板 槽 寬 510mm 龍門寬度 350mm 鏈 速 0.93m/s 錨鏈規(guī)格

28、 18×64mm 張緊形式 黃油缸張緊 五、行走部 行走形式 履帶式(液壓馬達(dá)分別驅(qū)動) 行走速度 工作3m/min，調(diào)動6m/min 接地長度 2.46m 制動形式 摩擦離合器 履帶板寬度 500mm 張緊形式

29、 黃油缸張緊 六、液壓系統(tǒng) 系統(tǒng)額定壓力： 油缸回路 16MPa 行走回路 16MPa 裝載回路 14MPa 輸送機(jī)回路 14MPa 轉(zhuǎn)載機(jī)回路 14MPa 錨桿鉆機(jī)回路 ≤10MPa 系統(tǒng)總流量

30、 450L/min 泵站電動機(jī)： 型 號 YB250M—4 功 率 55kW 轉(zhuǎn) 速 1470r/min 泵站三聯(lián)齒輪泵流量 50/50/40ml/r 泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 63/40ml/r 錨桿泵站電動機(jī)： 型 號 YB160L—4

31、 功 率 15kW 轉(zhuǎn) 速 1470r/min 錨桿泵站雙聯(lián)齒輪泵流量 32/32ml/r 油箱：有效容積610L 冷卻方式板翅式水冷卻器 油缸數(shù)量： 8個 七、噴霧冷卻系統(tǒng) 滅塵形式 內(nèi)噴霧、外噴霧 供水壓力 3MPa 外

32、噴霧壓力 1.5MPa 流 量 63L/min 冷卻部件 切割電動機(jī)、油箱 八、電器系統(tǒng) 供電電壓 660/1140V 總 功 率 190kW 隔爆形式 隔爆兼本質(zhì)安全型 控 制 箱

33、 本質(zhì)安全型 第二章 總體設(shè)計(jì) 2.1總體布置 機(jī)器的總體布置．關(guān)系到整機(jī)的性能、質(zhì)量和整機(jī)的合理性。也關(guān)系到操作方便、工作安全和工作效率。因此，總體布置是總體設(shè)計(jì)中極為重要的內(nèi)容。 (1)切割機(jī)構(gòu)由懸臂和回轉(zhuǎn)臺組成，位于機(jī)器前上部，懸臂能上下、左右回轉(zhuǎn)； (2)裝載鏟板是在機(jī)器下部前方，后接中間刮板運(yùn)輸機(jī)，兩者組成裝運(yùn)機(jī)構(gòu)，貫穿掘進(jìn)機(jī)的縱向軸線； (3)考慮掘進(jìn)機(jī)的橫向穩(wěn)定平衡，主要部件按掘進(jìn)機(jī)縱向平面對稱布置，電控箱、液壓裝置分別裝在運(yùn)輸機(jī)兩側(cè)； (4)為保證作業(yè)的穩(wěn)定性，履帶位于機(jī)器的下部兩側(cè)，前有落地鏟板，后有穩(wěn)定器支撐，整個

34、機(jī)器的重心在履帶接地面積的形心面積范圍內(nèi)； (5)為了保護(hù)司機(jī)安全，同時又便于觀察、操作，將司機(jī)位置在機(jī)器后部右側(cè)； (6)由于掘進(jìn)機(jī)是地下巷道作業(yè)，所以整個機(jī)器呈長條形，而且機(jī)身越矮機(jī)器越穩(wěn)定。 機(jī)器的整體結(jié)構(gòu)看圖1.1。 2.2掘進(jìn)機(jī)各組成部分基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 截割部 截割部又稱工作機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖2.1所示，主要又截割電機(jī)、叉形架、二級行星減速器、懸臂段、截割頭組成。 圖2.1 截割部為二級行星齒輪傳動。由120kW水冷電動機(jī)輸入動力，進(jìn)齒輪連軸節(jié)傳至二級行星減速器，經(jīng)過懸臂段主軸，將動力傳給截割頭，從而達(dá)到破碎煤巖的目的。 裝載部 裝載部結(jié)構(gòu)如圖2.2，主要由鏟板及左右對

35、稱的驅(qū)動裝置組成，通過低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動三爪轉(zhuǎn)盤向內(nèi)轉(zhuǎn)動，從而達(dá)到裝載煤巖的目的。本次設(shè)計(jì)采用的是2.5m寬的鏟板。 圖2.2 裝載部安裝于機(jī)器的前端。通過一對銷軸和鏟板的左右升降油缸鉸接于主機(jī)架上，在鏟板油缸的作用下，鏟板繞銷軸上下擺動。當(dāng)機(jī)器截割煤巖時，應(yīng)使鏟板前端緊貼底板，以增加機(jī)器的截割穩(wěn)定行。 刮板輸送機(jī) 刮板輸送機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2.3，主要由機(jī)前部、機(jī)后部、驅(qū)動裝置、邊雙鏈刮板、張緊裝置和脫鏈器等組成。 圖2.3 刮板輸送機(jī)位于機(jī)器中部，前端與主機(jī)架和鏟板鉸接，后部托在機(jī)架上。機(jī)架在該處設(shè)有可拆裝的墊片，根據(jù)需要，刮板輸送機(jī)后部可墊高，增加刮板輸送機(jī)的卸載高度。 刮

36、板輸送機(jī)采用低速大扭矩液壓馬達(dá)直接驅(qū)動，刮板鏈條的張緊是通過在輸送機(jī)尾部的張緊脂油缸來實(shí)現(xiàn)的。 行走部 行走部的設(shè)計(jì)見第三章的介紹。 機(jī)架和回轉(zhuǎn)臺 機(jī)架是整個機(jī)器的骨架，它承受來自截割、行走和裝載的各種載荷。機(jī)器中的各個部件均用螺栓、銷軸及止口與機(jī)架聯(lián)接，機(jī)架為組焊件。 回轉(zhuǎn)臺主要用于支承，聯(lián)接并實(shí)現(xiàn)切割機(jī)構(gòu)的升降和回轉(zhuǎn)運(yùn)動?；剞D(zhuǎn)臺座在機(jī)架上，通過大型回轉(zhuǎn)軸承用于止口、36個高強(qiáng)度螺栓與機(jī)架相聯(lián)。工作時，在回轉(zhuǎn)油缸的作用下，帶動切割機(jī)構(gòu)水平擺動。截割機(jī)構(gòu)的升降是通過回轉(zhuǎn)臺支座上左、右耳軸鉸接相連的兩個升降油缸實(shí)現(xiàn)的。 圖2.4 液壓系統(tǒng) 本機(jī)除截割頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動外，其余各部分采用

37、液壓傳動。系統(tǒng)原理圖見圖2.4 電氣系統(tǒng) 電氣系統(tǒng)由前級饋電開關(guān)、KXJ250/1140EB型隔爆兼本質(zhì)安全型掘進(jìn)機(jī)用電控箱、CZD14/8型礦用隔爆型掘進(jìn)機(jī)電控箱用操作箱、XEFB—36/150隔爆型蜂鳴器、DGY—60/36型隔爆照明燈、LA810—1型隔爆急停按鈕、KDD2000型瓦斯斷電儀以及驅(qū)動掘進(jìn)機(jī)各工作機(jī)構(gòu)的防爆電動機(jī)和連接電纜組成。 第三章 行走部設(shè)計(jì) 3.1行走部設(shè)計(jì)原理 掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的工作原理:液壓馬達(dá)依靠液壓泵送來的高壓油旋轉(zhuǎn),與其聯(lián)接的減速機(jī)構(gòu)減速得到低轉(zhuǎn)速大扭矩, 液壓馬達(dá)、減速機(jī)構(gòu)和鏈輪做成一個整體，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動帶動驅(qū)動輪(鏈輪) 旋轉(zhuǎn), 鏈輪的輪齒和

38、履帶的鏈軌銷咬合, 從而實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)在履帶上爬行。同時導(dǎo)向輪起到導(dǎo)向作用, 導(dǎo)向輪和張緊油缸一起作用對履帶的松緊進(jìn)行調(diào)節(jié), 支重輪起到對車身支撐作用, 拖輪主要是支撐履帶。在設(shè)計(jì)和裝配過程中, 必須保證驅(qū)動輪、引導(dǎo)輪、支重輪、拖輪四輪一線。懸臂式巷道掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu), 需要滿足驅(qū)動機(jī)體前進(jìn)、后退以及左右轉(zhuǎn)彎調(diào)動的工作要求,所以履帶式行走機(jī)構(gòu)的左、右履帶裝置都采用分別單獨(dú)驅(qū)動的傳動方式。掘進(jìn)機(jī)行走速度的調(diào)節(jié)是通過兩液壓泵的合流與否來實(shí)現(xiàn)的。掘進(jìn)機(jī)前進(jìn)、后退時,左、右液壓馬達(dá)同時驅(qū)動鏈輪帶動履帶運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)掘進(jìn)機(jī)要轉(zhuǎn)彎時,可以單獨(dú)驅(qū)動轉(zhuǎn)彎方向的另外一側(cè)液壓馬達(dá),而使轉(zhuǎn)彎一側(cè)的液壓馬達(dá)停止運(yùn)轉(zhuǎn),或者可以采

39、用以相反方向分別驅(qū)動左右液壓馬達(dá)的方法,使機(jī)體急轉(zhuǎn)彎。 本次的設(shè)計(jì)采用的是液壓馬達(dá)驅(qū)動，由液壓馬達(dá)直接連接3K行星減速器，所以采用的液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速相對要低一些。 3.2行走部基本參數(shù)的確定 （1）履帶板寬度b （3.1） 式中 ——掘進(jìn)機(jī)總質(zhì)量，t； = 612752 mm 為了使接地比壓不至于過小而浪費(fèi)材料，取 。 （2）左右履帶中心距離B （3.2） =17502250 mm 取 B=2000 mm。 （3）單側(cè)履帶接地長度L

40、 （3.3） = 32004400 mm 取 L=2460 mm。 (6)履帶板平均接地比壓p （3.4） 式中 ——掘進(jìn)機(jī)總重量，kN； Pa =0.14MPa (7)行走速度 工作速度為0.05m/s，調(diào)動速度為0.1m/s。 3.3履帶的設(shè)計(jì) 圖3.1 如圖3.1，選取履帶板的節(jié)距p=160 mm，所以接地履帶板個數(shù)為： 取n=16，即意味著和地接觸的履帶板為16。 3.4驅(qū)動元件的選擇 （1）單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的計(jì)算確定。 履帶行走機(jī)構(gòu)的最小牽引

41、力應(yīng)滿足掘進(jìn)機(jī)在最大設(shè)計(jì)坡度上作業(yè)、爬坡和在水平路面上轉(zhuǎn)彎等工況的要求，最大牽引力應(yīng)小于在水平路面履帶的附著力。一般情況下，履帶行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)彎不與掘進(jìn)機(jī)作業(yè)、爬坡同時進(jìn)行，而掘進(jìn)機(jī)在水平地面轉(zhuǎn)彎時，單側(cè)履帶的牽引力為最大，故單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力的計(jì)算以此為依據(jù)。 （3.5） （3.6） 式中 T1——單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力，kN； R1——單側(cè)履帶對地面的滾動阻力，kN； f——履帶與地面之間滾動阻力因數(shù)，0.08～0.1，按較大值選?。? μ——履帶與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力因數(shù)，0.8～1.0，按較大值選?。? n——掘進(jìn)機(jī)重心與履帶行走機(jī)構(gòu)接地形心的縱向偏心距離，取n,mm

42、； G1——單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)承受的掘進(jìn)機(jī)的重力，kN。 f取0.1時，由公式（3.4）： μ取1.0，n取時，由公式（3.5）： 根據(jù)單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力心須大于或等于各阻力之和，但應(yīng)小于或等于單側(cè)履帶與地面之間的附著力。，附著系數(shù)值選取0.8。 符合。 （2）單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率的計(jì)算確定 （3.7） 式中P——單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率，kW； V——履帶行走機(jī)構(gòu)工作時的行走速度，m／s； η1——履帶鏈的傳動效率。有支重輪時取0．89～0．92，無支重輪時取0．71～0．74； η2——驅(qū)動裝置減速器的傳動效率，％。 在最大速度的情況下計(jì)算，V=6m/mi

43、n=0.1m/s，η1取0.9，η2取0.8，根據(jù)公式（3.7）： （3）液壓馬達(dá)選型 選取液壓馬達(dá)型號為JMDG—2—150，寧波中意液壓馬達(dá)生產(chǎn)。 液壓馬達(dá)的技術(shù)參數(shù)為： 排量V：157 ml/r； 連續(xù)壓力p：25 MPa； 額定扭矩T：581 N.m； 轉(zhuǎn)速范圍S：10～1000 r/min； 最大輸出功率P：25 kW； 重量W：27 kg。 （3）泵站電機(jī)的功率選擇 行走需要電動機(jī)的功率為Pn Pn=2P/ηv1ηv2ηj（3.8） 式中 P——單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率，kW； ηv1——液壓馬達(dá)的效率，%； ηv2——液壓泵的效

44、率，%； ηj——功率傳輸?shù)膿p失，%； ηv1、ηv1取0.9，ηj取0.95,根據(jù)公式（3.8）： 考慮還有其它的液壓泵需要功率，所以選取電動機(jī)型號為YB250M—4，功率為55kW,轉(zhuǎn)動速度為1470r/min。 3.5鏈輪設(shè)計(jì) 按照經(jīng)驗(yàn)公式：驅(qū)動鏈輪分度圓直徑 （3.9） 由公式（3.9）得d=（324368）mm，為滿足結(jié)構(gòu)布置，取 d=368 mm 而（3.10） （3.11） （3.12） 式中 d——分度圓直徑，mm； z——鏈輪的齒數(shù)； da——齒頂圓直徑，mm； df——齒根圓直徑，mm； d1——兩個履帶的厚度，mm。 將p=160

45、帶入（3.6）、（3.7）、（3.8）三個公式： ； ； 圓整為，，。 3.6行走架設(shè)計(jì) 行走架的地板長度要能保證15～16個履帶板和地面接觸，在這個設(shè)計(jì)中行走架是承擔(dān)了負(fù)重輪的功能的。行走架要保證導(dǎo)向輪和傳動鏈輪的安裝以及保證履帶能在上面運(yùn)動。行走架見圖3.2。 圖3.2 3.7導(dǎo)向張緊裝置設(shè)計(jì) 張緊裝置行程的推薦范圍為0.751.25個履帶鏈節(jié)距,前文提到取履帶鏈節(jié)距取160mm，因此取張緊行程為120 mm。導(dǎo)向張緊裝置是用來保證掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎和調(diào)整履帶松緊程度的一種裝置，其設(shè)計(jì)如圖3.3： 圖3.3 第四章 減速器設(shè)計(jì)和校核 4.1傳動類型的選擇 根據(jù)掘進(jìn)機(jī)的工作特

46、點(diǎn)，它每天的工作時間較少，且為短期間斷的工作方式，以及礦井下空間狹小的工況，因此該減速器的特點(diǎn)應(yīng)為：短期間斷工作、重量輕、傳動效率高。而3K(I)型行星齒輪傳動較適合于短期間斷的工作，其傳動比大、結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕，故選用3K(I)型行星齒輪傳動，其傳動系統(tǒng)如圖4.1所示。 圖4.1 4.2傳動比計(jì)算 （1）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的計(jì)算 在高速行走的時候，液壓馬達(dá)由63液壓泵和50液壓泵提供液壓油，液壓泵的轉(zhuǎn)動速度和泵站電動機(jī)的轉(zhuǎn)動速度相同。 （4.1） ，，，帶入（4.1）： 液壓馬達(dá)有 （4.2） ，帶入（4.2） （2）鏈輪的轉(zhuǎn)動速度的計(jì)算 鏈輪的轉(zhuǎn)動速度與前進(jìn)速度有關(guān)系，前面

47、已經(jīng)提到用調(diào)動的速度即。 （4.3） 式中 V——機(jī)器的調(diào)動速度，m/min； z——鏈輪的齒數(shù)； p——履帶節(jié)距，mm。 將，，帶入公式（4.3），則得 （3）減速比計(jì)算 減速比計(jì)算公式為： （4.4） 由前面可以知道，，帶入公式（4.4），則得 4.3配齒計(jì)算 根據(jù)3K(Ⅰ）傳動的傳動比公式 （4.5） 和安裝條件： （4.6） （4.7） 式中 將公式（4.6）－（4.7），可得齒差數(shù) （4.8） 令，則得 （4.9） 式中。 所以 （4.10） 其同心條件為 即有 （4.11） 所以 （4.12） 再按同心條件： 則得

48、 （4.13） 將公式（4.10），（4.12）和（4.13）代入傳動比公式（4.5），經(jīng)整理化簡后可得齒數(shù)的一元二次方程 （4.14） 則可結(jié)得 （4.15） 則由公式（4.10）可求得，即 如果為偶數(shù)，則可按公式（4.13）計(jì)算，即 由上面的式子所求得的值只適合用于非變位或高度變位的行星傳動。 如果為奇數(shù)，即在采用角度變位的行星傳動中，則可按下面的公式計(jì)算 （4.16） 按公式（4.13）、（4.16）所確定的值是不相同的，所以它們所對應(yīng)的實(shí)際傳動比也是不相同的。 當(dāng)選取行星輪數(shù)時，即可取。從而，可以獲得許多組不同齒數(shù)的3K（Ⅰ）型傳動方案。但必須驗(yàn)算傳動比，允許其傳

49、動誤差為 （4.17） 式中； ； 。 按照上述公式（4.15）、（4.10）、（4.13）或（4.16）和（4.12），可以根據(jù)給定的傳動比確定各個齒輪的齒數(shù)。 本次設(shè)計(jì)的齒輪模數(shù)比較大，高度比較小，所以采用的齒輪的齒數(shù)不能太多，如果齒數(shù)太多的話就會造成減速器與地面接觸。 ，分別取等數(shù)據(jù)，帶入公式，可得到一組解見表4.1： 84.882 15 120 111 52 43 84.891 15 72 69 28 25 84.960 18 183 165 83 65 84.988 21 162 150 71 59

50、 85.000 18 108 102 45 39 表4.1 通過比較發(fā)現(xiàn)傳動比為84.891的時候，表4.1有一組齒數(shù)比較合適。這組解齒數(shù)也比較少，而且只需要高度變位就可以了，比較合適在小空間上使用大模數(shù)的3（K）減速器。 84.891 15 72 69 28 25 表4.2 參數(shù)帶入公式（4.5） 傳動比。 現(xiàn)在考慮的是在傳動比為89.891的情況下速度的增加情況，利用公式（4.4）， 事實(shí)上的速度增加非常小，工程誤差一般在5%左右，這樣的誤差合乎要求。 4.4齒輪模數(shù)選擇 根據(jù)空間的情況和該減速器的重載情況，該行星減速器的齒

51、輪材料全部采用合金鋼，表面淬火，其中行星輪和外嚙合齒輪才用滲碳淬火。 按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式： （4.18） 式中--齒輪材料許用接觸應(yīng)力，查表取577 --齒寬系數(shù)，查表取0.8； --太陽輪a承受的轉(zhuǎn)矩，N·mm； u--齒數(shù)比，； K--載荷系數(shù)，； --使用系數(shù)，查表取1.5； --動載系數(shù)，推薦值1.051.4； --齒間載荷分配系數(shù)，推薦值1.01.2； --齒向載荷分配系數(shù)，推薦值1.01.2； --材料彈性系數(shù)，查表取189.8； --節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，查表取2.5； --重合度系數(shù)，推薦值0.850.92； 所以 K= =2.59 而3K

52、（Ⅰ）型傳動有三個嚙合齒輪副：，，。在這里先按照高速級齒輪副進(jìn)行模數(shù)的初算。 （4.19） 將，代入公式（4.19） 又有 將上面得到的數(shù)據(jù)代入公式（4.18），可以得到： 齒輪模數(shù)m== 72.4/15 = 4.83mm 考慮到減速器使用在惡劣的環(huán)境下，圓整取模數(shù)為m=5mm。 4.5齒輪幾何尺寸和嚙合參數(shù)計(jì)算 如前所述，該行星減速器具有四個嚙合齒輪副：，，和增速齒輪副。 齒輪變位方式的選用，主要根據(jù)以下幾個因素： （1）各個齒輪嚙合副中小齒輪的齒數(shù)的多少； （2）各個齒輪嚙合副中的齒輪齒數(shù)之和值的大小； （3）各個齒輪嚙合副中的非變位中心距a與變位后的實(shí)際中心距的關(guān)

53、系，a<或a=。 各齒輪副的標(biāo)準(zhǔn)中心距為 mm mm mm 增速齒輪副為210 mm。 前面三對是減速器行星齒輪部分，其中心距相等，因?yàn)樾↓X輪少于17個齒，所以進(jìn)行變位，但是不可以進(jìn)行角度變位，只好進(jìn)行高度變位。因?yàn)榕ca有關(guān)系的只有c和e，所以只對，變位，沒有必要變位。 經(jīng)計(jì)算，各個齒輪的主要參數(shù)見表4.3： 表4.3 名稱 齒數(shù) 模數(shù) (mm) 分度圓 直徑(mm) 變位系數(shù) x 齒頂圓 直徑(mm) 齒根圓 直徑(mm) 中心輪a 15 5 75 0.2 87 64.5 行星輪c 28 5 140 -0.2 148

54、125.5 行星輪d 25 5 125 0 135 112.5 內(nèi)齒圈b 72 5 360 -0.2 349.4 370.5 內(nèi)齒輪e 69 5 345 0 335 357.5 增速大齒輪 63 5 315 0 325 302.5 增速小齒輪 21 5 105 0 115 92.5 內(nèi)齒圈和減速器設(shè)計(jì)圖分別見圖4.2和圖4.3： 圖4.2 圖4.3 減速器 4.6傳動效率計(jì)算 由上面的幾何尺寸結(jié)果可以知道，b的分度圓直徑大于e的分度圓直徑，所以，該3K（Ⅰ）型行星減速器的傳動效率可采用下面的公式計(jì)算 （

55、4.20） 已知：和 嚙合損失系數(shù)為 （4.21） 當(dāng)重合度時，則有 （4.22） 式中——齒輪副中的小齒輪齒數(shù)； ——齒輪副中的大齒輪齒數(shù)； ——嚙合摩擦系數(shù)，一般?。蝗绻X面經(jīng)過跑合，可取； 正號“+”為外嚙合，負(fù)號“-”為內(nèi)嚙合。按照公式（4.22） 將，代入（4.21），可以得到 將，和代入公式（4.20），有 再考慮軸承等的摩擦損失，可得到該3K（Ⅰ）型行星減速器的傳動效率為 4.7齒輪強(qiáng)度校核 齒輪材料熱處理簡介 根據(jù)該行星減速器的短期間斷工作特點(diǎn)以及結(jié)構(gòu)緊湊、外廓尺寸較小和傳動比較大的要求，分別選用各齒輪的材料和熱處理及其硬度見表4.4。 表4.4

56、 名稱 材料牌號 熱處理 硬度 HRC 抗拉強(qiáng)度 屈服極限 中心輪a 35CrMo 調(diào)質(zhì)淬火 46～55 735 539 行星輪c、d 40Cr 調(diào)質(zhì)淬火 48～55 735 539 內(nèi)齒輪b 40Cr 調(diào)質(zhì)淬火 48～55 735 539 內(nèi)齒輪e 40Cr 調(diào)質(zhì)淬火 48～55 735 539 增速大齒輪 35CrMo 調(diào)質(zhì)淬火 46～55 735 539 增速小齒輪 35CrMo 調(diào)質(zhì)淬火 46～55 735 539 齒輪彎曲強(qiáng)度校核 國家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T3480—1997）是以載荷作用側(cè)的齒

57、輪廓根部的最大拉應(yīng)力作為名義彎曲應(yīng)力，并經(jīng)過相應(yīng)的系數(shù)修正后作為計(jì)算齒根應(yīng)力。 考慮到使用條件、要求以及尺寸的不同，標(biāo)準(zhǔn)將修正后的試件彎曲疲勞極限作為許用應(yīng)力。給出的輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算公式適用于齒根以內(nèi)輪緣厚度不小于3.5mn的圓柱齒輪。 對于短期間斷工作特點(diǎn)的3K（Ⅰ）型行星傳動，只需要校核齒根彎曲強(qiáng)度，按下列公式驗(yàn)算 （4.23） （4.24） 式中——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的使用系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的動載荷系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒向載荷分布系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的齒間載荷分配系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)； ——齒

58、根應(yīng)力的基本值，N/mm2,大小齒輪應(yīng)分別確定； ——尺寸系數(shù)，按模數(shù)查表； ——載荷作用于齒頂時的齒形系數(shù)； ——載荷作用于齒頂時的應(yīng)力修正系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的重合度系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)； ——工作齒寬，mm；如果大小齒輪寬度不同時，寬齒輪的計(jì)算工作齒寬不應(yīng)大于窄輪齒寬在加上一個模數(shù)mn； ——模數(shù)，mm； 許用齒根應(yīng)力可按下式計(jì)算，對大小齒輪要分別確定 （4.25） 式中——試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限，N/mm2； ——試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的壽命系數(shù)； ——相對齒根圓角敏感系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的尺寸系數(shù)； ——相

59、對齒根表面狀況系數(shù)； ——計(jì)算彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)。 現(xiàn)在分別校核四個嚙合齒輪副：，，，增速齒輪副。 （1）齒輪副 名義切向力Ft 前面我們已經(jīng)得到。 (N) 相關(guān)系數(shù) a.使用系數(shù) 使用系數(shù)按中等沖擊取 b.動載荷系數(shù) 先要計(jì)算a輪相對于轉(zhuǎn)臂的速度，可由下式得到 （4.26） 式中 ——小齒輪的分度圓直徑，mm； ——小齒輪的轉(zhuǎn)動速度，r/min； ——轉(zhuǎn)臂H的轉(zhuǎn)動速度，r/min。 式中（r/min）。 將mm，(r/min)，（m/s）代入公式（4.26） （m/s） 中心輪和行星輪均為7級精度，即精度系數(shù)C=7；按下式計(jì)算動載系數(shù) （

60、4.27） 式中 A=50+56(1-B)=50+56×(1-0.4)=83.6 代入公式（4.27），可得 所以中心輪a和行星輪g的動載系數(shù)為0.5 c.齒向載荷分布系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù)可按下式計(jì)算 （4.28） 上式中，查相關(guān)圖可以得到=1，由于沒有變位，φd=0.5，由此可查圖可以得到θb=1.15，代入（4.28），則得 d.齒間載荷分配系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù)查表可得=1.1 e.行星輪間載荷分配不均勻系數(shù) 行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)按下式計(jì)算 （4.29） 上式中，行星輪間載荷分布不均勻系數(shù)KHp取1.2，代入公式（4.29），則得 f.齒形系數(shù) 齒

61、形系數(shù)由圖可得， g.應(yīng)力修正系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù)由圖可得, h.重合度系數(shù) 重合度系數(shù)可按下面的公式計(jì)算 （4.30） 取εac=1.5，代入（4.30），則得 i.螺旋角系數(shù) 螺旋角系數(shù)查相關(guān)圖為=1 j.齒寬b 從前面可有得到b=40 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力 取彎曲應(yīng)力為155N/mm2。 計(jì)算許用齒根應(yīng)力 按公式（4.25）計(jì)算許用齒根應(yīng)力，即 已經(jīng)知道=340 N/mm2 查表查得最小安全系數(shù)=2.0。 應(yīng)力系數(shù)，按給定的區(qū)域圖取時，取=2。 壽命系數(shù)由NL確定，NL由下式確定 （4.31） 根據(jù)要求，減速器的壽命為t=2000 h，代入（4.31），

62、可得 由下式計(jì)算 齒根圓角敏感系數(shù)查得為=1 相對齒根表面狀況系數(shù)按照下式計(jì)算 （4.32） 取齒根表面微觀不平度Rz=12.5μm，代入式（4.32），可得 尺寸系數(shù)=1.05-0.01m×5=1 將上面的所得的數(shù)據(jù)代入公式（4.25），則得 因?yàn)辇X根應(yīng)力N/mm2小于許用應(yīng)力 N/mm2，即。所以，齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 （2）齒輪副 在內(nèi)嚙合齒輪副中只需要校核內(nèi)齒輪b的彎曲強(qiáng)度，即仍按前面的公式計(jì)算其齒根彎曲應(yīng)力和許用應(yīng)力，已經(jīng)知道zb=75，=440N/mm2（參考[13]171～174頁）。 仿照上面的計(jì)算過程，通過查表或采用相同的公式計(jì)算，可以得到一系列

63、取值：，，，=1.1，=1，，，，=1，b=40，，=1.03，，=1。 取 可見。所以，齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 （3）齒輪副 在內(nèi)嚙合齒輪副中需要校核內(nèi)齒輪e和d的彎曲強(qiáng)度，即仍按前面的公式計(jì)算其齒根彎曲應(yīng)力和許用應(yīng)力，已經(jīng)知道Ze=72,Zf=27，=440N/mm2（參考[13]171～174頁）。 仿照上面的計(jì)算過程，通過查表或采用相同的公式計(jì)算，可以得到一系列取值：，，，=1，=1.1，，,，，，=1，b=40，，=1.03，，=1。 此時，F(xiàn)t1=30/27Ft=2648×30/27=2942 （N） 取 可見。所以，齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 （4）增

64、速齒輪副 前面我們已經(jīng)得到。 (N) 在增速齒輪副中需要校核大齒輪和小齒輪的彎曲強(qiáng)度，即仍按前面的公式計(jì)算其齒根彎曲應(yīng)力和許用應(yīng)力，已經(jīng)知道大小齒輪齒為Z大=63，Z小=21，=440N/mm2（參考[13]171～174頁） 仿照上面的計(jì)算過程，通過查表或采用相同的公式計(jì)算，可以得到一系列取值：，，，=1，=1.1，，,，，，=1，b=40，，=1.03，，=1。 代入公式有 取 N/mm2，前面已經(jīng)知道 N/mm2。 因?yàn)辇X根應(yīng)力N/mm2小于許用應(yīng)力 N/mm2，即。所以，齒輪副滿足齒根彎曲強(qiáng)度條件。 4.8其它零件校核 減速器軸校核 （1）行星輪支承軸校核 a

65、.受力分析 行星輪支承關(guān)系見圖4.8 圖4.8 根據(jù)關(guān)系圖可以畫出受力示意圖如圖4.9和圖4.10： 圖4.9 垂直平面 圖4.10 水平平面 Fag、Fbg、Fef可以通過下面的公式計(jì)算 （4.33） （4.34） （4.35） 當(dāng)時，則 對于，前面已經(jīng)知道了，=75mm，代入（4.33） N 對于，先要知道，可以按照下面的公式計(jì)算 （4.36） 前面已經(jīng)知道了，，代入（4.36），則有 N·mm 代入（4.35），有 對于，先要知道，可以按照下面的公式計(jì)算 （4.37） 前面已經(jīng)知道了，，代入（4.37），則有 N·mm 代入（4.34

66、），有 的計(jì)算可以按照下面的公式計(jì)算 （4.38） 將上面得到的數(shù)據(jù)代入（4.38），則得 (N) (N) (N) 根據(jù)受力示意圖如圖，有 （4.39） （4.40） 將上面所得到的數(shù)據(jù)代入（4.39），（4.40），有 通過計(jì)算得到 畫出受力圖、彎矩圖，如圖4.10 圖4.11 垂直平面 圖4.12 水平平面 b.強(qiáng)度校核 根據(jù)材料力學(xué)第三強(qiáng)度理論，按下式計(jì)算出當(dāng)量彎矩，很明顯強(qiáng)度最大的部位在c齒輪的中部的那個地方的軸。只要這個地方通過了。其它的也沒有問題。 N·mm （4.41） 從受力圖上我們可以看到，這個軸上的扭矩剛好全部抵消，所以只需要將彎矩代入計(jì)算，則得 行星輪心軸選用37SiMn2MoV合金鋼進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，當(dāng)直徑小于200mm的時候，σb=863N·mm2（參考[13]151頁）， N·mm2。 行星輪心軸直徑選取65，按照下式進(jìn)行強(qiáng)度校核 N·mm2（4.42） 將，d=50 mm代入（4.42），則得 N·mm2 很顯然有，所以通過校核。 （2）功率輸入軸校核 a.受力分析