摘 要刮板輸送機是為采煤工作面和采區(qū)巷道運煤的機械。它具有適應(yīng)性好，協(xié)作性好，耐磨性好，可彎曲性好，機身的強度和剛度高，能承受碰撞和沖擊等優(yōu)點，成為綜采設(shè)備中最主要的設(shè)備之一，是煤炭裝運的第一個環(huán)節(jié)，在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。主要對邊雙鏈型刮板輸送機機頭傳動部進行設(shè)計。整體式鏈輪組件在運轉(zhuǎn)過程中經(jīng)常存在維修不便的問題，經(jīng)常拆卸影響傳動裝置的可靠性。針對這一問題，本設(shè)計將鏈輪組件設(shè)計為剖分式。對于刮板輸送機的其他部件如機頭架、過渡槽、鏈輪、閘盤緊鏈器等，綜合已有的多種結(jié)構(gòu)進行最佳設(shè)計，進而完成輸送機的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。從電動機的選擇開始設(shè)計，經(jīng)減速器設(shè)計、鏈輪組件設(shè)計、閘盤緊鏈器的選擇，最終確定機頭部整體結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞 刮板輸送機 鏈輪 減速器 機頭部 IAbstractScraper conveyor for the coal face and the coal mining area roadway machinery. It has a good adaptability, collaboration and good, wear resistance, and can bend a good body of high strength and stiffness, can withstand the impact of the collision and the advantages of a fully mechanized coal mining equipment in one of the most important equipment, coal The shipment of the first session, to a large extent determine the coal face of production capacity and efficiency. Mainly on the edge of double-stranded nose scraper conveyor transmission of the design. - Sprocket component in the overall functioning of the process of inconvenience to the regular maintenance of existing problems, often the demolition of the impact of transmission reliability. In response, the design of components designed to be sprocket-style subdivision. The scraper conveyor components such as the nose of the other planes, the transition slot, sprocket, the gate was tight chain, etc., have integrated the best design for a variety of structures, thereby completing the overall structure of conveyor design. Motor start from the choice of design, the reducer design, sprocket component design, gate-tight chain's choice, ultimately determine the overall structure of the head.Key words scraper conveyor sprocket reducer machine head目錄摘 要 ..........................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................II第 1 章 緒論 ...............................................................................................................11.1 國內(nèi)外發(fā)展情況 ..........................................................................................11.1.1 國外刮板輸送機發(fā)展概況 ...............................................................11.1.2 我國刮板輸送機發(fā)展現(xiàn)狀 ...............................................................11.1.3 我國刮板輸送機的技術(shù)改進方向 ...................................................21.2 研究目的和意義 ..........................................................................................31.3 設(shè)計方案 ......................................................................................................3第 2 章 電動機和液力耦合器的選擇計算 ...............................................................62.1 運行阻力計算和驅(qū)動電動機選擇 ..............................................................62.1.1 運行阻力計算 ...................................................................................62.1.2 電動機的選擇 ...................................................................................92.2 液力耦合器的選擇 ....................................................................................10第 3 章 減速器的設(shè)計計算 .....................................................................................123.1 傳動比的分配和傳動效率的選擇 ............................................................123.1.1 傳動比的分配 .................................................................................123.1.2 傳動效率的選擇 .............................................................................123.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 ............................................................133.2.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算 .............................................................................133.2.2 各軸輸入功率的計算 .....................................................................143.2.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計算 .....................................................................143.3 錐齒輪傳動的設(shè)計 .....................................................................................153.3.1 選精度等級、材料及齒數(shù) .............................................................153.3.2 按接觸強度進行初步設(shè)計 .............................................................153.3.3 幾何尺寸的計算 .............................................................................163.3.4 校核接觸強度 .................................................................................193.3.5 齒根彎曲強度校核 .........................................................................223.4 斜齒齒輪傳動設(shè)計 ....................................................................................24I3.4.1 精度等級、材料及齒數(shù)確定 .........................................................243.4.2 按齒面接觸強度設(shè)計 .....................................................................243.4.3 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 .............................................................273.4.4 幾何尺寸計算 .................................................................................283.5 直齒齒輪傳動設(shè)計 ....................................................................................293.5.1 選定精度、材料及齒數(shù) .................................................................293.5.2 按齒面接觸強度設(shè)計 .....................................................................293.6 軸的設(shè)計 ....................................................................................................333.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 .....................................................333.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................................................................343.6.3 軸的校核 .........................................................................................373.7 鍵的選擇和校核 ........................................................................................423.8 滾動軸承的選擇與校核 ............................................................................433.8.1 滾動軸承的選擇 .............................................................................433.8.2 滾動軸承的校核 .............................................................................44第 4 章 鏈輪組件的計算及閘盤緊鏈器的選擇 .....................................................464.1 鏈輪設(shè)計計算 ............................................................................................464.2 花鍵軸和盲軸的計算 ................................................................................484.2.1 花鍵軸計算 .....................................................................................484.2.2 盲軸計算 .........................................................................................514.3 閘盤緊鏈器的選擇 ....................................................................................51結(jié)論 ...........................................................................................................................53致謝 ...........................................................................................................................54參考文獻 ...................................................................................................................55附錄 1 ........................................................................................................................57附錄 2 ........................................................................................................................620第 1 章 緒論1.1 國內(nèi)外發(fā)展情況1.1.1 國外刮板輸送機發(fā)展概況鎧裝工作面刮板輸送機(Armonred Face Conveyor)是 年德國人發(fā)明1940的。 年代中期,工作面刮板輸送機在液壓支架在英國研制成功后, 與滾筒采50煤機一起, 形成采、支、運三機配套的綜采設(shè)備 [1]。自世界上第一臺刮板輸送機誕生以來，經(jīng)歷了半個多世紀的不斷研究、試驗、改進，刮板輸送機已成為煤礦運輸?shù)闹饕O(shè)備。目前世界上生產(chǎn)刮板輸送機的國家主要有德國、美國、英國、澳大利亞、日本等。機型從輕型、中型到重型、超重型．裝機功率已發(fā)展到 。保護形式有：彈性聯(lián)軸器、限kW703?矩型液力耦合器、雙速電機、調(diào)速型液力耦合器、軟啟動(CST可控傳動裝置、閥控調(diào)速型液力耦合器、交流電機變頻調(diào)速技術(shù)三種軟啟動裝置)等等。1.1.2 我國刮板輸送機發(fā)展現(xiàn)狀我國綜采機械化的應(yīng)用始于 世紀 年代末，經(jīng)過 多年的發(fā)展．目前20720我國中、小功率刮板輸送機已具備成型技術(shù)。并有成熟的制造能力，完全能夠滿足國內(nèi)市場的需求。大功率刮板輸送機通過成套引進國外的裝備和技術(shù)，成功地進行了國產(chǎn)化研制工作．并相繼推出了一些產(chǎn)品 [2]。從總體水平上看．我國刮板輸送機發(fā)展現(xiàn)狀與國外相比還存在一些差距，主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)研究薄弱。缺少強有力的理論支持，計算少，靠經(jīng)驗取值多，缺乏專門的開發(fā)分析軟件；受基礎(chǔ)工業(yè)水平的制約，國產(chǎn)輸送機制造質(zhì)量不穩(wěn)定。元部件的可靠性還有待提高：大功率刮板輸送機的關(guān)鍵部件仍需進口，有待進一步研發(fā)并國產(chǎn)化；安全性和可靠性的不穩(wěn)定。直接制約了煤礦的生產(chǎn)效率，從而不能從根本上降低使用成本；煤礦管理水平落后，資金不足。礦工不按操作規(guī)程操作等，也間1接增加了輸送機發(fā)生故障的機會．從而不能最大限度地發(fā)揮設(shè)備的設(shè)計能力 [3]。1.1.3 我國刮板輸送機的技術(shù)改進方向1．技術(shù)先進性 隨著科學技術(shù)的進步和市場的發(fā)展，輸送機的國際競爭將越來越激烈，對輸送機的設(shè)計水平和生產(chǎn)能力要求也越來越高，不僅要求造型科學、配套合理，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善，去適應(yīng)不斷變化著的使用條件，而且關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、保護裝置等)的設(shè)計或選用，要求與國際接軌，實現(xiàn)標準化。2．性能可靠性設(shè)備的可靠性是進行高效作業(yè)的根本保證。井下受場地、燈光等條件的限制，維修條件較差．有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會嚴重影響安全生產(chǎn) [4]。因此，輸送機各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動方式、使用材料等，不僅要求設(shè)計合理，還要建立在實踐驗證的基礎(chǔ)上。3．設(shè)備安全性安全性是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。是所有設(shè)備必須具備的性能，同樣也貫穿在輸送機的設(shè)計、制造、使用過程中。目前國家高度重視煤礦安全生產(chǎn)，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎?[5]。設(shè)備事故也會引起人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，輸送機各部件的防護裝置應(yīng)設(shè)計合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強防護．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。4．機電液一體化趨勢明顯隨著實用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機控制系統(tǒng)與保護裝置的機電液一體化趨勢越來越明顯。主要表現(xiàn)為：機頭部與機尾部功率分配、順序啟動，電機保護除過流保護、過熱保護外．增加過壓保護，閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù)的實現(xiàn)與應(yīng)用尚需時日，但輸送機機電液一體化的發(fā)展趨勢不會變。隨著當今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn)，大功率刮板輸送機的研制與開發(fā)已勢在必行，要加強計算機輔助設(shè)計、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對此，應(yīng)該抓緊機遇．一方面提高現(xiàn)有機型的可靠性、安全性，2降低事故發(fā)生率；另一方面要研制開發(fā)國產(chǎn)大功率刮板輸送機．盡快投入市場，提高與國外同類產(chǎn)品的競爭力，以適應(yīng)我國煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要 [6]。1.2 研究目的和意義隨著我國能源問題的突出，在我國又是以煤炭為主要能源，這標志著煤炭事業(yè)必定蓬勃發(fā)展，目前煤礦工作面使用的多為雙邊鏈結(jié)構(gòu)型式的刮板輸送機。在我國大部分中小煤礦炮采工作面上主要使用的是輕型型刮板輸送機，這也是我國最早研制開發(fā)的工作面輸送設(shè)備之一，主要應(yīng)用在年產(chǎn)量為 萬噸60~3的礦井中 [7]。通過近幾年來輕型刮板輸送機在各中小煤礦、特別是在我省各地方中小煤礦的應(yīng)用普遍反應(yīng)良好。電動機的事故率下降了 ，斷鏈事故率下降了%90，大大降低了煤礦的設(shè)備維護費用，降低了噸煤成本，提高了生產(chǎn)效率。%95由于現(xiàn)在大多企業(yè)著力生產(chǎn)大功率刮板輸送機，輕型刮板輸送機略被忽視。但我國許多煤礦仍屬薄煤層煤礦，生產(chǎn)需要大量輕型刮板輸送機。并且，炮采依然存在，也需要使用輕型刮板輸送機。機頭部是刮板輸送機最重要的部分，是將電動機的動力傳遞給刮板鏈的裝置，是刮板輸送機最難設(shè)計的部分。本設(shè)計以機頭部為主。1.3 設(shè)計方案該方案如圖1-1所示。機頭傳動裝置由電動機、液力耦合器、減速器、機頭架、鏈輪組件、盲軸、推移梁、壓鏈塊等組成。電機功率 配液力偶合kW5器。采用液力偶合器，減速器可不設(shè)防電機過載裝置。井下使用的液力偶合器其工作介質(zhì)現(xiàn)在都改為水或是高含水難燃液，其平均無故障工作時間不得少于2000h。與輕型刮板輸送機配套的液力偶合器已經(jīng)系列化，其結(jié)構(gòu)為限矩型動壓泄液式，通過設(shè)置易熔塞、易爆塞來防止電機過載。3圖 1-1 刮板輸送機機頭部簡圖1—電動機； 2—液力耦合器；3—減速器；4—鏈輪組件；5—盲軸；6—刮板鏈。機頭傳動裝置為并列式布置，電機軸與傳動鏈輪軸垂直，采用三級圓錐(第一級)—圓柱(第二、三級)齒輪減速器。第一對齒輪為收縮齒圓弧錐齒輪(以往有用直齒錐齒輪)。第二對和第三對齒輪均為斜齒圓柱齒輪，根據(jù)需要更換第二對齒輪，可使刮板鏈獲得兩種不同的鏈速。減速器靠空氣自然冷卻和齒輪帶動箱內(nèi)油液飛濺潤滑軸承。減速器上、下箱體為對稱結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)左、右工作面和機頭、機尾使用。箱體側(cè)幫上有四個孔，用方頭螺栓將減速器固定到機頭架側(cè)板上 [8]。減速器靠輸入軸一端箱體上有法蘭盤，用螺栓連接聯(lián)軸節(jié)的聯(lián)接罩。聯(lián)接罩另一端用螺栓連接電機，使整個傳動裝置懸掛在機頭上。減速器第二軸不靠機頭架端設(shè)有緊鏈器。減速器第四軸出軸聯(lián)結(jié)方式為花鍵加平鍵， 邊雙鏈刮板機減速器常用，鏈輪kW5~2組件由鏈輪、剖分式滾筒組成。鏈輪內(nèi)圈為花鍵孔，兩端鏈輪分別為減速器輸出軸及盲軸用花鍵連接。兩個半滾筒用螺栓連成一體。滾筒兩端扣環(huán)分別扣在兩個鏈輪的環(huán)槽內(nèi)，防止軸向串動，并起密封作用 [9]。滾筒通過平鍵分別與減速器輸出軸及盲軸連接，使鏈輪組件連成一個整體，滾筒與鏈輪同步旋轉(zhuǎn)。設(shè)計時必須保證兩個鏈輪各對應(yīng)輪齒在相同的相位角上，以保證與刮板鏈正常嚙合運行。4盲軸安裝在無傳動裝置一側(cè)的機頭架側(cè)板上，由軸承座、調(diào)心軸承、花鍵軸、端蓋等組成。花鍵軸一端用調(diào)心軸承支承，中間用花鍵同鏈輪相聯(lián)，另一端結(jié)構(gòu)同匹配減速器第四軸輸出端一樣 [10]。5第 2 章 電動機和液力耦合器的選擇計算2.1 運行阻力計算和驅(qū)動電動機選擇 2.1.1 運行阻力計算1. 運行的總阻力在重段直線段運行的總阻力為（由文獻 [11]式 3-9）： ???sin)(cos)( LgqLgqWllZh ????在空段直線段運行的總阻力為（由文獻 [11]式 3-10）：)si(?llk式中 —中部槽單位長度上的裝煤量， ;qkg/m按 kg/7210?rF?—貨載最大橫斷面積， ，如圖 2-1 所示 ； 2260222612 m048.15tan4tan.m960. ????????bFh圖 2-1 中部槽截面圖—貨載在溜槽中的動堆積角， ，取 。? 03~2??025??—貨載的裝滿系數(shù)， ，取 ；?9.06.?8.?6—煤的松散容重， ，取 。0r 30t/m.1~85.?r 30t/9.?r—刮板鏈單位長度的質(zhì)量， ； lq kg6.lq—刮板輸送機的長度， ；LL—煤在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)，取 ；?7.0??—刮板鏈在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)，取 ；lw3l—傾斜角度， ；?01???“+”， “-”號的選取，該段向上運行的取“+” ，向下取“-” 。故： ???sin)(cos)( LgqLgqWllZh ???N8.1375.502??768.7)sinco(?llkgq2.張力計算是最小張力點張力如圖 2-2 所示，對于刮板輸送機1S，取 。kg60~4min?N490kg51?S圖 2-2 驅(qū)動裝置受力點 N7.42012??ZhWS7)(32123SkS??整理得： 213?kZhkWSS???)(13432?為刮板鏈繞經(jīng)機尾從動鏈輪時的阻力，包括鏈環(huán)彎曲時的摩擦阻力和32?W軸承阻力，一般按下式計算： 232)0.~5.(S??8因此，取 06.1?k??N1.45389.78).316490(.4 ???S所以刮板鏈的最大張力為 。N.58牽引力用下式計算 ??lyllySkSP??式中 —牽引力，—牽引構(gòu)件與驅(qū)動輪相遇點的張力，yS N1.45389?y—牽引構(gòu)件與驅(qū)動輪分離點的張力，l 01Sl—牽引構(gòu)件繞經(jīng)驅(qū)動鏈輪的阻力系數(shù)，lk 4.lk??N5.429????lyllySkSP2.1.2 電動機的選擇1.驅(qū)動功率的計算 kW2.39.018654290????PvN選取 DSB-40 型電動機。2.電動機功率的驗算輸送機電動機功率的大小要根據(jù)工作面傾角、輸送機鋪設(shè)長度和輸送量的大小等具體條件決定 [12]。其關(guān)系式為： ?????????10cos2sinco'0210 LvqqKN????式中 —貨載每米重力， ，按下式計算q/mvgQq6.3??9—刮板鏈每米重力，0qN/m68.40?q—輸送量，Qt/h15—電動機功率備用系數(shù)，取K2.1K—刮板鏈繞過兩端鏈輪時的附加阻力系數(shù)，1 1.?K—輸送機水平彎曲時的附加阻力系數(shù)，2 .2—刮板輸送機安裝傾角，??10???—刮板輸送機鋪設(shè)長度，LmL—鏈速，v/s86.0?v—貨載在溜槽中運行阻力系數(shù)，?7.?—刮板鏈在溜槽中運行阻力系數(shù)，' 30'?—傳動效率，?93.???????10cos2sinco'0210 LvqqKN????4kW6.39?所選電動機滿足要求。2.2 液力耦合器的選擇根據(jù)相關(guān)參數(shù)具體化，根據(jù)所選電動機功率的大小 40kW，選取液力偶合器型號，本設(shè)計選擇型號為：YOXD450（水介質(zhì)） 。其技術(shù)參數(shù)如下：1.主要匹配電動機參數(shù)：（1） 型號 DSB-40；（2） 功率 40kW；10（3） 轉(zhuǎn)速 1470r/min（4） 額定扭矩 555N·m（5） 最大扭矩 887N·m；2.傳動介質(zhì)：水；3.充液量：9.3L；4.啟動扭矩：832N·m；5. ；34.2?額 定 轉(zhuǎn) 矩啟 動 轉(zhuǎn) 矩6.額定工況傳動比： ；%967.重量： ；kg5.28.重要說明：每次更換水時應(yīng)按 濃度加入“一號添加藥劑” ，對于3.0YOXD450 型應(yīng)加 。如果情況緊急，來不及添加藥劑，可 天后補加。40 511第 3 章 減速器的設(shè)計計算3.1 傳動比的分配和傳動效率的選擇根據(jù)電動機的轉(zhuǎn)速和鏈條的速度確定傳動比。已經(jīng)選定的 DSB-40 型電動機，正常工作時輸出功率: ，轉(zhuǎn)速： 。 kW40r/min17403.1.1 傳動比的分配由于鏈條的速度為 ，而鏈輪的節(jié)圓直徑為 ，因此花鍵軸角m/s86.0294速度： rad/s85.ra294.??RV機 頭?機頭軸的轉(zhuǎn)速： r/in9.60??機 頭機 頭n機頭軸與減速器的輸出軸兩者轉(zhuǎn)速相同，即： 。而減速器的輸轉(zhuǎn) 速機 頭 ?入軸是通過液力耦合器與電動機主軸聯(lián)接，兩者轉(zhuǎn)速也相同，即：。輸 入電 機 主 軸 n?因此減速器的總傳動比： 3.2689.51470??輸 出輸 入ni選錐齒輪傳動比 ，斜齒輪傳動比 ，直齒輪傳動比 。5.21i 23i 5.34?i123.1.2 傳動效率的選擇液力耦合器 ，錐齒輪傳動效率 ，斜齒輪傳動效率9.0??93.01??，直齒輪傳動效率 （如圖 3-1 所示） 。95.02??5.3圖 3-1 減速器簡圖3.2 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算3.2.1 各軸轉(zhuǎn)速的計算電動機輸出軸轉(zhuǎn)速 r/min1470?nr/i14701?n13r/min5812?inr/i9623ir/min534?in3.2.2 各軸輸入功率的計算電動機輸出功率： kW40?Pk6.39.1??82 .45.08363??Pk21.39.44??3.2.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計算電動機輸出轉(zhuǎn)矩： mN86.2591470950 ?????nPT3.6.3951 ???14mN7.5958.36902 ?????nPT4.103196.453 ??mN8.5652.3094 ?????nPT3.3 錐齒輪傳動的設(shè)計3.3.1 選精度等級、材料及齒數(shù)1.按實際工作要求，選用直齒錐齒輪傳動。2.運輸機一般為工作機器，速度不高，故選用 級精度。73.材料選擇由文獻 [16]表 10-1，選擇大、小錐齒輪材料為 (滲碳、淬Cr20火)，硬度為 56～62HC。按硬度的下限值，由文獻 [2]圖 8-3-8 查得， 。MPa1502lim1li?H?Pa46lim?F?4.初選小錐齒輪齒數(shù)為 ，大錐齒輪齒數(shù) 。z 512iz3.3.2 按接觸強度進行初步設(shè)計 ??3 22211 )5.0(965HRmuKTCd?????式中 —配對材料修正系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-28 查m?m得）15—載荷系數(shù)，取 （由文獻 [16]表 8-3-31 查得）K4.2?K—齒數(shù)比，u51iu—齒寬系數(shù)， （見文獻 [16]表 8-3-98）R?3.0R?—許用接觸應(yīng)力，??H?MPa150a59..0lim???m5.83.).01(5.22749631 ????d3.3.3 幾何尺寸的計算分錐角： ?8.215.arctn1rt1 ??u????.69012??模數(shù)： ，取整m6.35.801??zdm41?分度圓直徑： 8241?z052d齒寬中點分度圓直徑： m8.74)3.(8).0(1 ?????Rm?1.05125.2 ?d外錐距： 48.8.sini1????16中錐距： m7.10)3.501(48.)5.01( ??????Rm?齒寬： 4..3.?b齒頂高： 14)(1?xham12?ah齒根高： 8.48.4.)(121???ffhx頂圓直徑： m43.958.21coscos111 ??????aad 7.2.642022 ???h齒根角： ?3.8.1arctnarct11Rhff??3212ff?齒頂角： ?.21?fa?3.12f?頂錐角： ???12.4.811 ?aa????5.703.622 ???根錐角： ???48.192.811 ?ff????.653.6822 ??ff??17冠頂距： m51.08.21sin40sin2111 ?????????akhdA 29.4.68222? ?k安裝距：考慮齒輪結(jié)構(gòu)情況以及輪冠距的測量方便，取 ，51.31A。29.0?A輪冠距： m5)18513(1 ????kH0.4.22k分度圓齒厚： 28.6)tan(111 ?????txmS8.62?S分度圓弦齒厚： m75.)(11?d29.6)(22??S分度圓弦齒高： m104.84.cos.4cos2121 ?????dSha?726ss222 ...δa ?????當量齒數(shù)： ，4cos11?zv 148cos22?zv18當量齒輪分度圓直徑： 80.56m.21cos7411 ????mvd.38.6sco22??vd齒寬中點齒頂高： m27..2tan14tan111 ?????ambh?.3.36222 ???當量齒頂圓直徑： 1.87)2.5.80(111 ????amvahd m0.5.4.22?v齒寬中點模數(shù)： 4.38.17Rm當量齒輪基圓直徑： 7.02cos56.0cos11 ???? ??vbdm1.434.322? ?v式中 —齒形角， （由文獻 [16]表 8-3-97）??嚙合線長度： 8.20sin2)(5.012221 ??????? ?vvavvavva dddg端面重合度： 07.2cos14.380cos??????mvavag193.3.4 校核接觸強度1.強度條件 ??H??2.計算接觸應(yīng)力 ????? HVAeHmtKEH KubdFzz211?????式中 —節(jié)點區(qū)域系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-36）5.?—彈性系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-34）Ez aEMPz8.9—重合度系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-12）? 2.0?—螺旋角系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-13）?z98.??z—表面粗糙度等級， （由文獻 [16]表 8-3-102）K 5.0K—齒寬中點分度圓切向力，mtF（由文獻 [16]N7.689.74325021 ???mtdT8-3-102）—有效齒寬， （由文eHb m6.305.0.beH獻 [16]表 8-3-102）—使用系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-31）AK1?AK—動載系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-103）V??NV20—臨界轉(zhuǎn)速，N1084.21??uvzNmt5.7.. 2?9.0?—臨界轉(zhuǎn)速， （由文獻 [16]表 8-3-mtv m/s7.16??ndvmt?103）47.0.5.067.894)2()(312' ???????VeHmtAaPCbFKyf—齒距極限偏差， （由文獻 [16]表 8-3-112）Ptf μm?Ptf—跑合量， （由文獻 [16]圖 8-3-35）ay2ay—單位齒寬的剛度， （由文獻 [16]表 8-3-'Cμ)(N14' ?C103） 5.037.2.012 ????vrV?.6.93vr82?47.1.09????VK85.2.5.1beH??(由文獻 [16]表 8-3-102 和表 8-3-104).??HK21（由文獻 [16]表 8-3-105） 1.8754.15.26.3087495.0982.15.2 ??????H?MPa4.03.計算接觸應(yīng)力 ??RVLXHzzS???minl?式中 —尺寸系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-23）Xz1Xz—潤滑劑系數(shù)， （選 100 號齒輪油，運動黏度L975.0?L由文獻 [16]圖 8-3-19）/sm1024?v—速度系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-20）Vz948.Vz—粗糙度系數(shù)， （按 由文獻 [16]圖 8-3-R7.0?Rmn?8.0?21）—最小安全系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-102） 。minHS1minHS則 ?? MPa86.34Pa97.048.975.01?????結(jié)論： 滿足接觸強度。H?3.3.5 齒根彎曲強度校核1.強度條件 ??F??222.計算齒根應(yīng)力 KSaFmneFtFVAF YYbK???????????式中 —齒向載荷分布系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-?H875.1??H3-102）—齒間載荷分配系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-105）?FK.?FK—有效齒寬， （由文獻 [16]表 8-3-107）eb6.3085.?beF—齒形系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-37）FaY1.2,.1FaaY—應(yīng)力修正系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-S 96.,.SS38）—重合度系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-39）?Y67.0??Y—螺旋角系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-14）?1?—錐齒輪系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-106）KKm4.3)5.01(???Rm?則 67.02185.26.79.87.411 ????F?MPa62.5 MPa9.185.4212 ???SaFFY3.許用接觸應(yīng)力23??XrelTrlFSTYY????21minl ??式中 —齒根彎曲疲勞極限，limF?MPa460li?—最小安全系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-106）inS.1minFS—應(yīng)力修正系數(shù)， （由文獻 [16]表 8-3-106）tY0.2tY—齒根圓角敏感系數(shù)， （由文獻 [16]1retT? 02.1,9.1?retTretTY??圖 8-3-25）—尺寸系數(shù)， （由文獻 [16]圖 8-3-24）XY?XY則 ??MPa58.6302.194.160?F?結(jié)論 滿足齒根彎曲強度F?21,3.4 斜齒齒輪傳動設(shè)計3.4.1 精度等級、材料及齒數(shù)確定1.按傳動方案要求，選用些齒圓柱齒輪傳動；2.運輸機為工作機器、速度不高，故選用 級精度；73.材料選擇，由表 10-1，選擇大、小齒輪材料為 (調(diào)質(zhì)后表面淬火)Cr40硬度為 ；HRC548?4.選小齒輪齒數(shù)為 ，大齒輪齒數(shù) ；21?z 62123????zi5.選取螺旋角，初選螺旋角 。?4?243.4.2 按齒面接觸強度設(shè)計1.按文獻 [17]式（10-21）試算 ??3 211 )(2HEdtt zuTK????????式中 —載荷系數(shù)，試選tK6.?t—區(qū)域系數(shù)， （由文獻 [17]圖 10-30）Hz43.2Hz—標準端面重合度， （由?? 625.18.0765.21?????文獻 [17]圖 10-26）—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1TmN1097.5.59751 ????N—齒寬系數(shù)， （由文獻 [17]表 10-7）d?8.0d?—材料的彈性影響系數(shù)， （由文獻 [17]表 10-Ez 21MPa8.9?Ez6） —接觸疲勞強度極限， 、limH?H01lim?（由文獻 [17]圖 10-21） ；Pa102li?—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)1N8107.2)10382(1560????hnjL25；7231056.??iN—接觸疲勞許用應(yīng)力， 取失效概率為 ，安全系數(shù)??H?%1，由文獻 [17]式（10-12）得：1?S MPa045a195.01lim????KHN??? 788.2li22?SH；??a5.1061?H由文獻 [17]圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 98.,.21?HNHNK—小齒輪分度圓直徑，由計算公式得td1；m87.1)5.106943.2(625.801973 21 ????t2.計算圓周速度 ；/s2.87.1???ndVt3. 計算齒寬 及模數(shù)bntmm496.578.701?td?1.32cos.cos1???ztnt?.71.352. ?ntmh26；06.813.7495?hb4.計算縱向重合度 ??；395.14tan28.0.tan318.0 ???????zd5.計算載荷系數(shù) K根據(jù) ， 級精度。由 文獻 [17]圖 10-8 查得動載系數(shù) ；smv/2.7 1.VK由文獻 [17]表 10-3 查得 ，從表 10-4 中的硬齒面齒輪欄查得小2.1??FH齒輪相對支撐非對稱布置， 級精度， 時634.??HK289.106.).01(2.5. 32??????bKdH??考慮齒輪為 級精度，取 ，故載荷系數(shù)795.?H709.125.1.??VAK另由文獻 [17]圖 10-1 查得 ；26.?F6.按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑；m278.46.17098.31 ???ttKd7.計算模數(shù) nm；276.3214cos78.cos1 ????zdn?273.4.3 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 ??321cosFSdYzKT???????式中 —載荷系數(shù) 63.12..??????FVA—齒輪的彎曲疲勞強度極限， ，由FE? MPa021FE?文獻 [17]圖 10-20d 查得—彎曲疲勞壽命系數(shù)， ，由文獻 [17]FNK8.,5.021?FNFNK圖 10-18 查得—彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)??F? 4.1S?? MPa7.389a4.162084.6.5211???SKFENF—齒形系數(shù)， （由文獻 [17]表 10-5）aY.,72FaaY—應(yīng)力校正系數(shù)， （由文獻 [17]表S 764.1,5.1SS10-5）計算大、小齒輪的 并加以比較??FSaY?28??0123.7.389642..521???FSaFY?經(jīng)比較小齒輪數(shù)值大。設(shè)計計算 m1.304.625.18.0)(cos97563.123 2??????nm對此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 與由齒根彎曲疲n勞強度計算的法面模數(shù)相差不大，取標準值 ，取分度圓直徑4?nm。m801?d 1.94cos80cs1???ndz?取 則 。,201?z62312?iz3.4.4 幾何尺寸計算1.計算中心距 m89.164cos2)60(cos2)(1 ???????nmza將中心距圓整為 。652.按圓整后的中心距修正螺旋角 ???14.6520arcs2)(arcs1 ??zn因 值改變不多，故參數(shù) 等不必修正。?Hz、、 ???293.計算大、小齒輪的分度圓直徑 m5.8214.cos201?????nmzd.7.621?4.計算齒輪寬度 65.8201???db?圓整后： 。m6,7021?B3.5 直齒齒輪傳動設(shè)計3.5.1 選定精度、材料及齒數(shù)1.運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用 級精度（ GB/0095-88） ；72.材料選擇，由文獻 [17]表 10-1 選擇大、小齒輪材料均為 （調(diào)制后Cr40表面淬火） ，硬度為 ；HRC548?3.選小齒輪齒數(shù)為 ，大齒輪齒數(shù)21?z。725.314??zi3.5.2 按齒面接觸強度設(shè)計1.由文獻 [17]設(shè)計計算公式 10-9a 進行試算 ??32112. ?????????HEdtt zuTKd??30式中 —載荷系數(shù)，試選tK3.1?tK—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3T mN10734.N4.17036???—齒寬系數(shù)， （由文獻 [17]表 10-7）d??d?—材料的彈性影響系數(shù)， （由文獻 [17]表 10-Ez 21MPa8.9Ez6）—接觸疲勞強度極限， 、limH?H01lim??（由文獻 [17]圖 10-21）Pa102li?—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 81 10645.)10382(19606 ????hjLn由文獻 [17]式（10-13）8342.?i—接觸疲勞壽命系數(shù)1HNK96.0,3.21?HNHNK（由文獻 [17]圖 10-19 查得）—接觸疲勞許用應(yīng)力， 取失效概率為 ，安全系數(shù)???%1023MPaa93.01lim1 ???SHNH?? 566.2li2?K2.計算小齒輪分度圓直徑 ，代td1入 中的較小的值??H?31；m96.10)10238.9(5.31074.32. 61 ?????td3.計算圓周速度 v /s./6..061??ndt?4.計算齒寬 b m96.10.1??td?5.計算齒寬與齒高之比 h模數(shù) 86.429.106??zdmtt齒高 m.5.th78.94.106??b3.按齒根彎曲強度設(shè)計由文獻 [17]式（10-5）得彎曲強度的設(shè)計公式為 ??321???????FSadYzKTm??式中 —齒輪的彎曲疲勞強度極限， ，由FE? MPa6201?FE文獻 [17]圖 10-20d 查得—彎曲疲勞系數(shù)， ，由文獻 [17]圖 10-FNK8.,5.021?FNFNK18 查得—彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)??F? 4.1?S32?? MPa43.76a4.16208511 ???SKFENF?1.89.22—載荷系數(shù)， ；57.34.07.????FVAK—齒形系數(shù)， （由文獻 [17]表 10-5） ；FaY2.,7.21?aFaY—應(yīng)力校正系數(shù)， （由文獻 [17]表 10-5） ；S 7.1,5.SS計算大、小齒輪的 并加以比較??FSaY???018.7.389234.4.6521??FSaY?經(jīng)比較小齒輪數(shù)值大。設(shè)計計算 m01.50134.201734.9.57.23 6????m對此計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，圓整為標準值 。按接觸強度算得分度圓直徑m6?n。9.17?d 5.19.71dz取 則 。,201z 025.312??iz334.幾何尺寸計算（1）計算大、小齒輪的分度圓直徑 m1206201???mzd47（2）計算中心距。7221?a（3）計算齒輪寬度 m101???db?取 。m20,10?B3.6 軸的設(shè)計3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 ，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強度法進行最Cr40小直徑的估算，即： 。初算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，30minNPAd?還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時， 增大d，兩個鍵槽時， 增大 。 值由文獻 [18]表 15-3 確定：軸%7~5 %15~0A1 ，軸 2 ，軸 3 ，軸 4 。0?A10?A0?1?軸 1： ，因為軸 1 處有一個鍵m57.3176.923310min' ?Pd槽，則： 。36%)(in1'in1???d34軸 2： ，設(shè)有兩個鍵槽，則：m67.4358.103320min' ???PAd，取整 。.49%)1(in2'min2?? 0in2d軸 3： ，設(shè)有兩個鍵槽，則：1.5916.340530min' ???PAd，取整 。78.6)1(in3'min3?? m70in3d軸 4： ，因為軸 4 處有一個鍵845621.03340min' ???PAd槽，則： ，取整為 。.89%)61(in'in4?90min4d3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）各軸段直徑的確定：：最小直徑，錐齒輪軸外伸軸段，取 。d m501?d：根據(jù)齒輪軸的軸向定位要求，定位高度 ，取2 ??1.~7.dh。m581?：螺母定位軸段，取 。3 631?d：滾動軸承段， ，滾動軸承選取 30313，其尺寸為14dm54。06????BTD：過渡軸段，取 。15 15d：滾動軸承段， ，滾動軸承選取 30313，其尺寸為6d1635。m36140m65????BTDd（2）各軸段長度的確定：：考慮到所選液力耦合器的配合，取 。1L 1?L：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定， 。52：由定位螺母確定， 。13 2