采煤機(jī)截割部畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘 要我國(guó)煤炭中薄煤層儲(chǔ)量豐富，對(duì)小功率采煤機(jī)的需求量也比較大。而炮采安全性比較低，生產(chǎn)率也比較低；綜采對(duì)設(shè)備要求較高，而且投資費(fèi)用比較大。所以對(duì)中薄煤層來(lái)說(shuō)開(kāi)發(fā)適應(yīng)高檔普采的采煤機(jī)是非常必要的，而MG132/320-W型采煤機(jī)正是針對(duì)中薄煤層適應(yīng)高普而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。MG132/320W型采煤機(jī)的截割部機(jī)械傳動(dòng)由三級(jí)直齒傳動(dòng)和一級(jí)行星機(jī)傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，且末級(jí)采用太陽(yáng)輪浮動(dòng)形式的行星傳動(dòng)。采取搖臂結(jié)構(gòu)形式以增大滾筒的過(guò)煤空間進(jìn)而提高裝煤效率；為了適應(yīng)不同的采高，通過(guò)更換三軸和四軸相應(yīng)配對(duì)齒輪可實(shí)現(xiàn)三檔變速，所實(shí)現(xiàn)工作轉(zhuǎn)速分別為42.83r/min、49.08r/min、56.05r/min。并對(duì)各級(jí)齒輪

2、及相應(yīng)的傳動(dòng)軸進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算和相應(yīng)的校核，結(jié)果滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞 采煤機(jī) 截割部 行星機(jī)構(gòu)AbstractIn the present coal mine of our country,the thin reserves of coal seam are still rich ,are larger for the demand of the small-power machine of coal mining.And cannon pick safety comparison little,productivity is also low;Zong pick for equipment r

3、equirement higher,and investment cost is compared.So for in thin coal seam development meet the high general machine of coal mining is very necessary.The machine of MG132/320-W model of coal mining only aim at in thin coal seam meet the high general design and that goes on.The section of the machine

4、 of MG132/320-W model of coal mining cut department mechanical transmission from 3 level directly tooth transmission and a level planet machine transmission realization,and end level adopts the planet transmission of the floating form of sun gear.Adopt to rocker arm configuration with the coal space

5、 of increase cylinder and then raising pack coal efficiency;To suit difference pick is 3 files speed changes high,through changing 3 axle and four-axle corresponding mating gear,can realize,realize working rotational speed to part for 42.83 r/min,49.08 r/min and 56.05r/min. And for different levels

6、gear and corresponding power transmission shaft design calculation and corresponding school nucleus,as a result,satisfy design requirement.Key words Shearer Coal cutting part Planet organization 目 錄摘 要IAbstractII第1章 緒論11.1 采煤機(jī)簡(jiǎn)介11.2 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)發(fā)展及使用狀況21.2.1 采煤機(jī)在我國(guó)的使用情況21.2.2 采煤機(jī)在國(guó)外的發(fā)展和使用41.3 采煤機(jī)截割部概述61.4

7、 設(shè)計(jì)意義6第2章 截割部傳動(dòng)總體設(shè)計(jì)72.1 MG132/320-W截割部主要設(shè)計(jì)參數(shù)72.2 總體方案確定72.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選用92.4 截割部傳動(dòng)比分配9第3章 截割部系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)113.1 齒輪設(shè)計(jì)113.1.1 (惰輪)齒輪設(shè)計(jì)與校核113.1.2 大齒輪設(shè)計(jì)與校核203.1.3 齒輪設(shè)計(jì)與校核273.1.4 (惰輪)齒輪設(shè)計(jì)與校核373.1.5 大齒輪設(shè)計(jì)與校核473.1.6 一級(jí)行星齒輪設(shè)計(jì)與校核553.2 軸的設(shè)計(jì)校核及軸承壽命計(jì)算643.2.1 軸的設(shè)計(jì)校核及軸承壽命計(jì)算643.2.2 軸的設(shè)計(jì)校核及軸承壽命計(jì)算703.2.3 軸的設(shè)計(jì)校核及軸承壽命計(jì)算753.2.4

8、行星輪系太陽(yáng)輪軸的設(shè)計(jì)校核及軸承壽命計(jì)算813.2.5 一級(jí)行星輪軸的設(shè)計(jì)校核及軸承壽命計(jì)算843.2.6 一級(jí)行星架支承軸承計(jì)算：87第4章 經(jīng)濟(jì)分析89結(jié) 論91致 謝92參 考 文 獻(xiàn)93附錄195附錄299 103 第1章 緒論1.1 采煤機(jī)簡(jiǎn)介所謂采煤機(jī)就是把煤由煤層中采落下來(lái)的機(jī)械。采煤機(jī)是機(jī)械化采煤作業(yè)的主要機(jī)械設(shè)備，其功能是落煤和裝煤，在工作中能同時(shí)把煤裝入輸送機(jī)運(yùn)出工作面。20世紀(jì)40年代初，英國(guó)和前蘇聯(lián)相繼研制出了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)。這種采煤機(jī)是用截鏈截落煤，在截鏈上安裝有被稱(chēng)為截齒的專(zhuān)用截煤刀具，其工作效率低。同時(shí)德國(guó)研制出了用刨削方式落煤的刨煤機(jī)。50年代初，英國(guó)和德國(guó)相繼研制

9、出了滾筒采煤機(jī)，在這種采煤機(jī)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(shí)現(xiàn)裝煤和落煤。這種采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開(kāi)采機(jī)械化的基礎(chǔ)。這種采煤機(jī)的主要缺點(diǎn)有二，其一是截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整，對(duì)煤層厚度及其變化適應(yīng)性差；其二是截煤滾筒的裝煤效率不佳，限制了采煤機(jī)生產(chǎn)率的提高。進(jìn)入60年代，英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)和前蘇聯(lián)先后對(duì)采煤機(jī)的截割滾筒做出兩項(xiàng)革命性改進(jìn)。其一是截煤滾筒可以在使用中調(diào)整其高度，完全解決對(duì)煤層賦存條件的適應(yīng)性；其二是把圓筒形截煤滾筒改進(jìn)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(xiàng)關(guān)鍵的改進(jìn)是滾筒式采煤機(jī)成為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基

10、礎(chǔ)?？烧{(diào)高螺旋滾筒采煤機(jī)或刨煤機(jī)與液壓支架和可彎曲輸送機(jī)配套，構(gòu)成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，使煤炭生產(chǎn)進(jìn)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(jī)械化采煤設(shè)備成為各國(guó)地下開(kāi)采煤礦的發(fā)展方向。自70年代以來(lái)，綜合機(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測(cè)方向發(fā)展，其性能逐漸完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高。工況自動(dòng)監(jiān)測(cè)、故障診斷以及計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機(jī)上得到應(yīng)用。采煤機(jī)按牽引方式可分為鏈牽引和無(wú)鏈牽引。無(wú)鏈牽引的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）取消了工作面的牽引鏈，消除了斷鏈?zhǔn)鹿屎玩溩犹鴦?dòng)傷人的事故；（2）在同一工作面內(nèi)可以同時(shí)使用兩臺(tái)或多臺(tái)采煤機(jī)。從而可以降低生產(chǎn)成本，提高工作面的

11、產(chǎn)量。特別適用于超長(zhǎng)的高產(chǎn)高效的工作面的需要；（3）對(duì)底板起伏、工作面彎曲、煤層不規(guī)則等的適應(yīng)性增強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。目前煤礦井下廣泛使用的采煤機(jī)有兩類(lèi)：滾筒式采煤機(jī)和刨煤機(jī)。由于滾筒式采煤機(jī)的采高范圍大，對(duì)各種煤層適應(yīng)性強(qiáng)，能截割硬煤，并能適應(yīng)較復(fù)雜的頂?shù)装鍡l件，因而得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代采煤機(jī)必須滿(mǎn)足以下要求：(1) 生產(chǎn)率滿(mǎn)足要求。(2) 采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)能適應(yīng)煤層厚度變化而工作。(3) 機(jī)身所占空間較小，對(duì)薄煤層采煤機(jī)尤為重要。(4) 采煤機(jī)可拆成幾個(gè)重要部件，以便下井和運(yùn)輸，也便于拆裝和檢修。(5) 所有電氣設(shè)備都應(yīng)具有防暴性能，采煤機(jī)能在有煤塵瓦斯爆炸危險(xiǎn)的工作面內(nèi)安全工作。(6) 電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)

12、裝置和牽引部應(yīng)具有超負(fù)荷安全保護(hù)裝置。(7) 具有防滑裝置，以防機(jī)器沿斜坡自動(dòng)下滑。(8) 具有內(nèi)外噴霧滅塵裝置。(9) 工作穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)單方便，操作手把或按鈕盡量集中，日常維護(hù)工作少而容易。1.2 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)發(fā)展及使用狀況1.2.1 采煤機(jī)在我國(guó)的使用情況我國(guó)的滾筒式采煤機(jī)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始自行研制，60年代初研制成功第1臺(tái)用于普采工作面的DY150型液壓牽引采煤機(jī)，到60年代我們已經(jīng)有了MG400/920-WD型大功率交流電牽引采煤機(jī)，整個(gè)技術(shù)水平得到了較大發(fā)展。總的看來(lái)，滾筒式采煤機(jī)總體技術(shù)的發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了：牽引方式從液壓牽引到電牽引、驅(qū)動(dòng)方式從單電機(jī)到多電機(jī)、總體結(jié)構(gòu)從縱向布

13、置到橫向布置。采煤機(jī)的電控技術(shù)也隨之逐步發(fā)展，從引進(jìn)仿制到自行設(shè)計(jì)，從分立元件組成到集成化、PLC和微機(jī)控制，逐步走向成熟，趕超國(guó)際同行先進(jìn)水平5。以前，薄煤層采煤機(jī)可選機(jī)型少，可靠性差，功率低，單產(chǎn)低，使我國(guó)薄煤層產(chǎn)量逐年減少，棄采嚴(yán)重，資源浪費(fèi)大，從80年代開(kāi)始，薄煤層采煤機(jī)從無(wú)到有得到穩(wěn)定發(fā)展。隨著薄煤層采煤機(jī)的推廣應(yīng)用，適用工作范圍擴(kuò)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(kāi)采的迫切需要，開(kāi)發(fā)適合國(guó)情的新一代大功率薄煤層采煤機(jī)是非常必要的。目前，哈爾濱煤礦機(jī)械研究所已經(jīng)研制了五種機(jī)型的薄煤層采煤機(jī)，都已投入工作中。以幾種有代表性的機(jī)型BM1100型薄煤層采煤機(jī)，MG150

14、B型薄煤層采煤機(jī)和最新型的MG300BW1型薄煤層采煤機(jī)6。我國(guó)近年來(lái)的攻關(guān)研究主要集中在交流電牽引采煤機(jī)的系列設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)及控制功能的開(kāi)發(fā)上。開(kāi)發(fā)的系列交流電牽引采煤機(jī)，已在國(guó)內(nèi)煤礦逐步推廣使用，取得了比較明顯的經(jīng)濟(jì)效益。波蘭與中國(guó)合作，成功研制了總裝機(jī)功率344KW的KSE-344型薄煤層交流電牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開(kāi)發(fā)了用于薄煤層的KSE-360型、用于中厚煤層的KSE-700型、KSE-800RW/2BP型和KSE-535S/2BP型等交流電牽引采煤機(jī)。美國(guó)JOY公司研制了2LS-6LS型多種多電機(jī)橫向布置直流電牽引采煤機(jī)。德國(guó)開(kāi)發(fā)了多種形式的電牽引采煤機(jī)，有截割電機(jī)縱向布置的EW

15、D-450/1100-L型采煤機(jī)，ESA-300-L型短機(jī)身直流電牽引采煤機(jī)等。日本三井三池制作所研制成功多種截割電機(jī)縱向布置的交流電牽引采煤機(jī)，主要有：MCLE400-DR6868型；MCLE500-DR101101型等。我國(guó)從20世紀(jì)70年代中期開(kāi)始引進(jìn)采煤機(jī)，大體分為以下兩個(gè)階段：80年代為第一階段，以單機(jī)引進(jìn)為主，共引進(jìn)三十二臺(tái)。這些采煤機(jī)在山西、陜西、山東、黑龍江等一些煤礦試驗(yàn)，探索性地使用采煤機(jī)進(jìn)行房柱式采煤法，有些礦井取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，有些礦井的使用效果不好7。由于這些設(shè)備不配套，備件供應(yīng)困難，設(shè)備維護(hù)和技術(shù)管理跟不上等原因，現(xiàn)基本上已停止使用。九十年代以來(lái)為第二階段，以配套引進(jìn)

16、為主，神東公司和黃陵礦區(qū)先后引進(jìn)了27臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)及其配套設(shè)備。1995年大柳塔礦最高月進(jìn)尺就已經(jīng)到達(dá)1051米。2000年以后，運(yùn)用 12CM18-10D 連續(xù)采煤機(jī)和運(yùn)煤車(chē)在182斷面掘進(jìn)中，平均月進(jìn)尺在2000米以上，榆家梁煤礦月進(jìn)尺 2705米，創(chuàng)造了2002年世界記錄。上灣煤礦采用旺格維利采煤法，2002年4月20日，兩套采煤機(jī)日產(chǎn)原煤10220噸。同年，該礦用采煤機(jī)與連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)等設(shè)備配套，在短壁綜采工作面年生產(chǎn)原煤219萬(wàn)噸；用采煤機(jī)與運(yùn)煤車(chē)等設(shè)備配套，在短壁綜采工作面年生原煤101萬(wàn)噸，均創(chuàng)造了同類(lèi)機(jī)型2002年的世界最好成績(jī)，同時(shí)工作面回采率達(dá) 70%以上，節(jié)約了寶貴的煤炭資

17、源。2003年1月，上灣礦使用連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)作為采煤機(jī)的配套設(shè)備實(shí)現(xiàn)煤巷掘進(jìn) 4656 米的好成績(jī)912。在國(guó)內(nèi)，雖然短壁機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)逐漸成熟，采煤機(jī)的使用日益增多，但目前我國(guó)各研究機(jī)構(gòu)和煤機(jī)制造企業(yè)還沒(méi)有開(kāi)發(fā)、研制成功采煤機(jī)，沒(méi)有成套國(guó)產(chǎn)化的采煤機(jī)供煤礦使用。煤炭科學(xué)研究院太原分院初步完成連續(xù)采煤機(jī)的設(shè)計(jì)方案，開(kāi)發(fā)出與采煤機(jī)相配套使用的 XZ7000/24/45 型履帶行走支架、LY1500/865-10型連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)和 GP460/150 型履帶行走式給料破碎機(jī)。這些采煤機(jī)的配套設(shè)備在神東礦區(qū)、兗州礦區(qū)使用時(shí)，有些性能達(dá)到了國(guó)際水平11。我國(guó)煤炭資源分布廣泛，地質(zhì)條件復(fù)雜多樣。經(jīng)過(guò)30多年

18、的綜合機(jī)械化開(kāi)采，適合長(zhǎng)壁開(kāi)采的規(guī)則煤田越來(lái)越少，而“三下”壓煤、殘留煤柱和不規(guī)則煤的煤炭?jī)?chǔ)藏量多達(dá)上百億噸，長(zhǎng)壁開(kāi)采難以進(jìn)行，不開(kāi)采又必將對(duì)我國(guó)煤炭資源造成極大的浪費(fèi)16，17。短壁開(kāi)采技術(shù)能很好的解決這一問(wèn)題，但短壁開(kāi)采所使用的采煤機(jī)及其配套設(shè)備全部需要從國(guó)外進(jìn)口，截齒、滾筒等易磨易損件更需要大量進(jìn)口，這必然要影響生產(chǎn)效率、增加噸煤成本。雖然我國(guó)的普通滾筒采煤機(jī)研制技術(shù)比較成熟，但對(duì)于采煤機(jī)的研制卻處于起步階段，缺乏必要的基礎(chǔ)研究工作。采煤機(jī)通常由截割機(jī)構(gòu)、裝載機(jī)構(gòu)、履帶行走機(jī)構(gòu)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、冷卻噴霧除塵系統(tǒng)及安全保護(hù)裝置等部分組成。其中，截割機(jī)構(gòu)是采煤機(jī)的重要部件之一，一般包括兩

19、個(gè)外滾筒、一個(gè)截割鏈（或中間滾筒）。采煤機(jī)工作在煤或半煤巖條件下，工作面煤巖分布不均、性質(zhì)多變，具有很大的隨機(jī)性。截割機(jī)構(gòu)直接作用在煤巖上，截割時(shí)呈懸臂狀態(tài)，滾筒受力復(fù)雜，截割載荷變化大，容易引起機(jī)器較大的振動(dòng)，從而降低了機(jī)器傳動(dòng)件和連接件的使用壽命，影響了機(jī)器工作的可靠性，并且增加了維修工作量和噸煤成本。因此說(shuō)，對(duì)采煤機(jī)工作機(jī)構(gòu)的研究是整機(jī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)工作機(jī)構(gòu)上載荷狀況的研究，找出其結(jié)構(gòu)參數(shù)及運(yùn)行參數(shù)對(duì)煤炭品質(zhì)、生產(chǎn)效率和載荷波動(dòng)等的影響關(guān)系，搞清連續(xù)采煤機(jī)截割的關(guān)鍵技術(shù)，為建立其工作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)理論和方法，為研發(fā)適合我國(guó)煤層地質(zhì)條件的國(guó)產(chǎn)連續(xù)采煤機(jī)，以及建設(shè)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井和發(fā)展國(guó)

20、民經(jīng)濟(jì)具有重要意義13。1.2.2 采煤機(jī)在國(guó)外的發(fā)展和使用20世紀(jì)40年代末，美國(guó)利諾斯（LEE-NORSE）公司首先在裝煤機(jī)機(jī)身上安裝了一個(gè)可擺動(dòng)的落煤截割頭，實(shí)現(xiàn)了割煤、落煤和裝煤工序的機(jī)械化連續(xù)作業(yè)，這就形成了采煤機(jī)的雛形14。歷經(jīng)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，采煤機(jī)已經(jīng)日臻完善，其采掘工藝也走向成熟，不僅在美國(guó)，而且世界許多國(guó)家，在房柱式采煤、回收邊角煤以及長(zhǎng)壁開(kāi)采的煤巷快速掘進(jìn)中得到了廣泛應(yīng)用，其單產(chǎn)、單進(jìn)作業(yè)創(chuàng)造出前所未有的水平，為采煤界所公認(rèn)15。按照落煤機(jī)構(gòu)來(lái)劃分，采煤機(jī)的發(fā)展大體經(jīng)歷三個(gè)階段：第一階段，20世紀(jì) 40年代，以利諾斯公司的 CM28H 型和久益機(jī)械制造公司（JOY MAN

21、UFACTURING COMPANY）的 3JCM 型和 6CM型為代表的截鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)，主要用于開(kāi)采煤炭、鉀堿礦、鋁土礦、頁(yè)巖以及永凍土等。采煤機(jī)的生產(chǎn)能力低，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝煤效果差。第二階段，50年代，以久益公司的8CM 型為代表的擺動(dòng)式截割頭采煤機(jī)，生產(chǎn)能力較高，裝煤效果較好，但機(jī)器工作時(shí)振動(dòng)大，維護(hù)費(fèi)用高。第三階段，60年代至今，滾筒式連續(xù)采煤機(jī)高速發(fā)展，并日趨成熟。從80年代開(kāi)始，隨著開(kāi)采工藝的發(fā)展和開(kāi)采條件的提高，采煤機(jī)不斷向大功率、多功能、系列化和自動(dòng)化方向發(fā)展，使其適用性和智能性增強(qiáng)，逐漸成為先進(jìn)產(chǎn)煤大國(guó)的主要采煤設(shè)備。第三代滾筒式連續(xù)采煤機(jī)，集破煤、落煤、裝運(yùn)、行走、電液系統(tǒng)及

22、輔助裝置為一體，達(dá)到了很高的制造水平，其中久益公司的12CM型、14CM型及17CM型系列產(chǎn)品代表了當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)水平。90年代初期，塔姆洛克奧鋼聯(lián)研制出了集安全、環(huán)保和人類(lèi)工程學(xué)于一體的ABM20 型帶有錨桿機(jī)的連續(xù)采煤機(jī)。2000年久益公司開(kāi)發(fā)的連續(xù)采煤機(jī)加大了機(jī)器的質(zhì)量和功率，改進(jìn)了技術(shù)性能，使其強(qiáng)度增加，同時(shí)提高了運(yùn)行速度，降低了噸煤成本。這種采煤機(jī)帶有故障診斷裝置并且具有標(biāo)準(zhǔn)的部件結(jié)構(gòu)，有助于在生產(chǎn)過(guò)程中使停工事故降到最低程度。2003年美國(guó)菲爾奇公司又開(kāi)發(fā)了一種525型連續(xù)采煤機(jī)錨桿機(jī)，集采、掘、落、裝、行、鉆眼和支護(hù)等功能于一體，使采煤機(jī)的應(yīng)用有了重大突破。國(guó)外十大煤炭企業(yè)中有美國(guó)

23、的阿齊煤炭公司（美國(guó)第二大煤炭公司）、英國(guó)的 RJB 采礦有限公司（歐洲最大的煤炭公司）和南非的英格威煤炭公司等三家公司使用不同型號(hào)的采煤機(jī)進(jìn)行開(kāi)采，產(chǎn)煤量約占總產(chǎn)量的五分之一以上。美國(guó)是使用采煤機(jī)最多、使用效果最好的國(guó)家。全國(guó)各大煤炭公司共有2000多臺(tái)采煤機(jī)，其采用短壁機(jī)械化采煤法的產(chǎn)量在井工采煤中一直處于領(lǐng)先地位16-19，80年代中期占井工產(chǎn)量的70%以上。近年來(lái)，由于長(zhǎng)壁綜采的發(fā)展，采煤機(jī)開(kāi)采的產(chǎn)量有所回落，但1999年產(chǎn)煤量為2.21億噸，仍占井工煤炭總產(chǎn)量的53%7。在美國(guó)，采煤機(jī)掘進(jìn)平均班進(jìn)尺60米，日產(chǎn)煤2000噸，有些高產(chǎn)工作面日進(jìn)尺可達(dá)100米，月產(chǎn)量達(dá)10萬(wàn)噸。英國(guó)井工

24、開(kāi)采一直以長(zhǎng)壁為主，巷道掘進(jìn)主要靠懸臂式掘進(jìn)機(jī)，但自從80年代后期使用連續(xù)采煤機(jī)開(kāi)采取得良好的效益以來(lái)，用采煤機(jī)掘進(jìn)已經(jīng)成為英國(guó)煤巷掘進(jìn)的主要方法之一，約占總掘進(jìn)量的65。南非和澳大利亞兩國(guó)根據(jù)各自的煤層地質(zhì)條件，在傳統(tǒng)的房柱式開(kāi)采基礎(chǔ)上成功地開(kāi)發(fā)出了旺格維利和西格瑪兩種短壁采煤方法8，9，擴(kuò)大了采煤機(jī)的應(yīng)用范圍，提高了資源回收率。其中，南非全國(guó)約有230多臺(tái)采煤機(jī)用于房柱式開(kāi)采，其產(chǎn)量約占井工總產(chǎn)量的9010。德國(guó)使用采煤機(jī)在海底煤層開(kāi)采已有40多年的歷史，效果顯著，其中有5個(gè)工作面一直保持200 萬(wàn)噸的年產(chǎn)量。另外，印度和加拿大等國(guó)家使用采煤機(jī)進(jìn)行短壁開(kāi)采，也取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。1.3

25、采煤機(jī)截割部概述采煤機(jī)截割部主要由箱體、原電機(jī)、輸出軸、減速部分、除塵及冷卻系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。采煤機(jī)截割部減速器主要由固定減速器和搖臂行星減速起兩部分組成，截割部承擔(dān)截煤和裝煤任務(wù)，是采煤機(jī)的主要部件之一。一個(gè)完善的工作機(jī)構(gòu)應(yīng)滿(mǎn)足以下要求：(1)能適應(yīng)不同的煤層和有關(guān)地質(zhì)條件。(2)能充分利用煤壁的壓張效應(yīng)，降低能耗，提高塊煤率，減少煤塵。(3)能裝煤和自開(kāi)缺口。(4)載荷均勻分布，機(jī)械效率高。(5)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，拆裝維修方便。采煤機(jī)的絕大部分功率是通過(guò)截割部減速器傳遞的。截割部工作載荷大，條件惡劣，外形尺寸受到嚴(yán)格限制，可靠性要求很高。而滾筒式采煤機(jī)的采高范圍大，對(duì)各種煤層適應(yīng)性強(qiáng)

26、，能截割硬煤，并能適應(yīng)較復(fù)雜的頂?shù)装鍡l件，因而得到了廣泛的應(yīng)用。1.4 設(shè)計(jì)意義隨著現(xiàn)在我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，對(duì)能源的需求量日益增加，作為三大傳統(tǒng)能源的煤已成為推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康發(fā)展的重要能源保障。而我國(guó)目前煤礦大部分都已經(jīng)經(jīng)過(guò)了多年的開(kāi)采，由于技術(shù)的原因我們一直以來(lái)對(duì)薄煤層的開(kāi)采還不到位，還是有很大的潛力的，對(duì)小功率采煤機(jī)的需求量比會(huì)增加。所以說(shuō)開(kāi)發(fā)小功率采煤機(jī)有著長(zhǎng)遠(yuǎn)的社會(huì)效益和良好的經(jīng)濟(jì)效益。而我國(guó)目前薄煤層采煤機(jī)的雖然有一些種類(lèi)的產(chǎn)品，但遠(yuǎn)未成形系列化，而且目前的薄煤層采煤機(jī)不能滿(mǎn)足實(shí)際工況的需要，而MG132/320-W型采煤機(jī)正是針對(duì)中薄煤層的開(kāi)采進(jìn)行的設(shè)計(jì)，它的設(shè)計(jì)將有著重大的意

27、義第2章 截割部傳動(dòng)總體設(shè)計(jì)2.1 MG132/320-W截割部主要設(shè)計(jì)參數(shù)采煤高度 適應(yīng)傾角 適應(yīng)煤層硬度 f4 機(jī)面高度 牽引力 牽引速度 總功率 左右截割功率 2.2 總體方案確定MG132/320-W型采煤機(jī)吸收了國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的成熟的先進(jìn)結(jié)構(gòu)，集可靠性和先進(jìn)性于一體，具有適應(yīng)我國(guó)的國(guó)情，故障率低，方便維修保養(yǎng)，提高開(kāi)機(jī)率，適用范圍廣的特點(diǎn)，能夠提高高檔普采工作面的單機(jī)效率。采高范圍：1.33.2米；適應(yīng)傾角: 3035°；適應(yīng)煤層硬度: f4。MG132/320-W型采煤機(jī)主要用于中薄煤層的高普或綜采工作面，可采較硬煤質(zhì)。是較薄煤層建設(shè)高產(chǎn)高效工作面的理想機(jī)型。根據(jù)采煤機(jī)截

28、割部工作原理設(shè)計(jì)，電機(jī)功率132kW，轉(zhuǎn)速1455r/min，輸出轉(zhuǎn)速為40-60轉(zhuǎn)/每分的采煤機(jī)的截割部。為了確定MG132/320-W型采煤機(jī)的方案及滿(mǎn)足截割部的設(shè)計(jì)要求，我們的畢業(yè)指導(dǎo)老師特意帶我們?nèi)チ穗u西煤機(jī)廠進(jìn)行實(shí)地實(shí)習(xí)了解，并對(duì)采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。根據(jù)我國(guó)目前煤炭生產(chǎn)現(xiàn)狀，結(jié)合制造及使用技術(shù)水平，確定本采煤機(jī)的設(shè)計(jì)方向是：(1) 采煤機(jī)的絕大部分功率是通過(guò)截煤部減速器傳遞的。截煤部工作載荷大，條件惡劣，外形尺寸受到嚴(yán)格限制，可靠性要求很高。截煤部的總傳動(dòng)比一般為2040，減速級(jí)數(shù)為35級(jí)。(2) 為滿(mǎn)足電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和變速要求，截煤部傳動(dòng)系統(tǒng)中須有一對(duì)變速齒輪。(3) 為了保證搖臂

29、有適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度，搖臂減速器中都裝有若干個(gè)惰輪。(4) 在滿(mǎn)足上述各項(xiàng)要求的同時(shí)，務(wù)使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱方便，盡可能貫徹標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。設(shè)計(jì)目標(biāo)： 截割部裝機(jī)功率：132kW；采高：1.33.2m；搖臂形式：彎搖臂；工作轉(zhuǎn)速：4060r/min；截深：0.6 m ；滾筒變速檔位：三檔；最大滾筒直徑：1.8m。設(shè)計(jì)時(shí)采用一級(jí)行星減速機(jī)構(gòu)，行星減速器的工作原理為：當(dāng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)行星輪沿本身軸線(xiàn)自轉(zhuǎn)，因?yàn)辇X圈固定不轉(zhuǎn)，所以迫使行星架沿其軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)。行星架通過(guò)花鍵和方形聯(lián)接套聯(lián)接，將輸出轉(zhuǎn)矩傳遞到滾筒。行星齒輪是由四個(gè)行星輪同時(shí)嚙合傳動(dòng)，可以使功率分流，即增大了傳遞功率，又縮小了行星機(jī)構(gòu)的體積。齒輪和太陽(yáng)

30、輪浮動(dòng)，行星架通過(guò)兩端支承軸承定位在殼體上，形成雙浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以消除制造誤差對(duì)載荷分配不均勻的影響。太陽(yáng)輪與行星架有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此在太陽(yáng)輪與行星架接觸面間裝有聚四氯乙烯墊塊，用以限制太陽(yáng)輪的軸向竄動(dòng)。以上是本采煤機(jī)截割部的指導(dǎo)思想，如圖1-1。 圖1-1 截割部傳動(dòng)方式1、電動(dòng)機(jī) 2、搖臂 3、行星齒輪機(jī)構(gòu) 4、滾筒 5、機(jī)身及牽引部2.3 截割部電動(dòng)機(jī)的選用依照給定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)MG132/320-W中的132表示為每個(gè)電機(jī)功率為132kw，通過(guò)查閱資料進(jìn)行計(jì)算分配，根據(jù)撫順電機(jī)廠的技術(shù)資料查得其主要技術(shù)參數(shù)如下表2.11 電機(jī)特征：表2.11 電機(jī)特征電機(jī)型號(hào)功率(kw)轉(zhuǎn)速(n/min)電壓

31、（V）YBCS2132132145511402.4 截割部傳動(dòng)比分配由型號(hào)為MG132/320-W的采煤機(jī)的截割機(jī)構(gòu)可知：該機(jī)構(gòu)主要由箱體，原電機(jī)，輸出軸，減速部分，除塵及冷卻系統(tǒng)，潤(rùn)滑系統(tǒng)等組成。電動(dòng)機(jī)功率132kw，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速1455r/min，傳動(dòng)比，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，欲把滾筒輸出轉(zhuǎn)速控制在50r/min左右，所以，根據(jù)傳動(dòng)比的分配原則分配傳動(dòng)比。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)采用三級(jí)直齒傳動(dòng)和一級(jí)行星傳動(dòng)，行星傳動(dòng)的作用是使速度在很短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到快速降速的目的。所以傳動(dòng)比最大處在行星減速器上，這里取行星減速器的傳動(dòng)比為4.94，三級(jí)直齒傳動(dòng)比分別為1.78、1.296或1.48或1.696、2.278。根據(jù)確

32、定的傳動(dòng)比預(yù)選取齒數(shù)如下：第一級(jí)；第二級(jí)或 或 (變速齒輪)；第三級(jí)；第四級(jí)。則總傳動(dòng)比： 高速；中速；低速。傳動(dòng)方案基本上滿(mǎn)足要求。所以輸出轉(zhuǎn)速（即滾筒轉(zhuǎn)速）: 高速 中速 低速 輸出轉(zhuǎn)矩: 高速 中速 低速 下面將分別介紹各個(gè)部件設(shè)計(jì)計(jì)算及其校核過(guò)程。第3章 截割部系統(tǒng)傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 齒輪設(shè)計(jì)3.1.1 (惰輪)齒輪設(shè)計(jì)與校核1.初步確定主要參數(shù)在初步設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，齒輪材料初定為20CrMnTi（滲碳+淬火+低溫回火），硬度62HRC。根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度，可按下列公式估算齒輪傳動(dòng)的尺寸： （3-1） （3-2）式中 K載荷系數(shù)常用值；、 剛對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副的值 查1表13-1-75得 直齒輪

33、、；對(duì)中心矩的齒寬系數(shù)按表13-1-77圓整，取對(duì)分度圓直徑的尺寬系數(shù)=0.4。則=0.29，圓整??；許用接觸應(yīng)力，推薦 ； 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限， 見(jiàn)1圖13-1-23(b) ， 取較小值；將以上系數(shù)代入式（3-1）、（3-2）得：，取，初選， 由公式，取， 取。2.計(jì)算Z1，Z2齒的幾何尺寸(1) 嚙合角：，得 。(2) 實(shí)際中心距：。 (3) 分度圓分離系數(shù)y：。(4) 齒頂高變動(dòng)系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸：(6) 計(jì)算齒頂圓壓力角： 3.齒面接觸強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算接觸應(yīng)力：小輪： (3-3) 大輪： (3-4) 式中 使用系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-82、表13-1-81原動(dòng)機(jī)工

34、作特性示例及表13-1-83工作機(jī)工作特性示例，； 動(dòng)載系數(shù)，由1圖13-1-84，根據(jù)v查得，；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-98， ；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)表13-1-102查得；小輪及大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-102， 取 ； 取 。節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值（）， 計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值: ； （3-5）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)（），見(jiàn)表13-1-105 ；重合度系數(shù)； 螺旋角系數(shù)； Ft 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（）；工作齒寬（）； 法向模數(shù)（）； 將以上系數(shù)帶入（3-5）式得： 將以上結(jié)果帶入（3-3）、（3-4）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （

35、3-6）式中 計(jì)算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）； ， 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，工作壽命2萬(wàn)小時(shí)計(jì)算；應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：見(jiàn)圖13-1-26查得：， 根據(jù)公式計(jì)算得： ，潤(rùn)滑劑系數(shù)，速度系數(shù)，粗糙度系數(shù)；見(jiàn)表13-1-108 持久強(qiáng)度， 工作硬化系數(shù)；，接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，滲碳淬火鋼；將以上系數(shù)帶入（3-6）式得：(3) 計(jì)算安全系數(shù)： 最小安全系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-110，取。所以 齒面接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。4.輪齒彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算齒根應(yīng)力： （3-7）式中 ，使用系數(shù)，動(dòng)載荷系數(shù)同齒面接觸強(qiáng)度中的值； ?。?彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷

36、分配系數(shù)，；齒根應(yīng)力的基本值（）。計(jì)算齒根應(yīng)力的基本值: （3-8） 式中 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，按圖113-1-38可查：時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，；載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，按1圖13-1-43可查：時(shí)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；重合度系數(shù)， =0.25+=0.7；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時(shí)，。將以上系數(shù)帶入式（3-8）得：將以上結(jié)果帶入式（3-7）得：(2) 許用齒根應(yīng)力： （3-9）式中 計(jì)算齒輪的彎曲極限應(yīng)力（）；試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限（），；試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，見(jiàn)1圖13-1-55查得： ， ；相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，見(jiàn)圖13-1-57查得；相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，

37、見(jiàn)1圖13-1-58查得；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，由1表13-1-119得。將以上系數(shù)帶入（3-9）式得：(3) 計(jì)算安全系數(shù)：最小安全系數(shù)，見(jiàn)表13-1-110。按較高可靠度取=1.6。所以齒彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。3.1.2 大齒輪設(shè)計(jì)與校核1確定基本參數(shù)為減速器大齒輪，所以材料初定為18Cr2Ni4WA。齒輪嚙合由于傳動(dòng)比選定i=1.739，因?yàn)闉槎栎?，齒輪嚙合由于傳動(dòng)比已選定i=1.78。所以齒輪嚙合傳動(dòng)比。 計(jì)算得：，取 Z3=41。2.計(jì)算齒的幾何尺寸(1) 嚙合角：得。(2) 實(shí)際中心距（）：。(3) 分度圓分離系數(shù)：。(4) 齒頂高變動(dòng)系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸：(6) 計(jì)算齒頂

38、圓壓力角：3.齒面接觸強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算接觸應(yīng)力：大輪： （3-10）式中 使用系數(shù)，見(jiàn)表113-1-81；表13-1-82原動(dòng)機(jī)工作特性 示例及1表13-1-83工作機(jī)工作特性示例，；動(dòng)載系數(shù)，由圖13-1-14查得；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)表13-1-99； ， 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-102查得：；大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-104；。 取 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值（）； 計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值: （3-11）式中 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)（）。見(jiàn)表13-1-10 ；重合度系數(shù) ；螺旋角系數(shù) ；端面內(nèi)分度圓上的切向力（）。其中 ；工作齒寬，

39、；法向模數(shù)，。將以上系數(shù)帶入（3-11）式得：將以上結(jié)果帶入（3-10）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （3-12）式中 計(jì)算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）；接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)。工作壽命2萬(wàn)小時(shí)計(jì)算；見(jiàn)圖13-1-26查得：或根據(jù)公式，見(jiàn)圖13-1-16查得所以潤(rùn)滑劑系數(shù)，速度系數(shù)，粗糙度系數(shù)，見(jiàn)表13-1-108持久強(qiáng)度； ；工作硬化系數(shù) ，；接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)；將以上系數(shù)帶入（3-12）式得：(3) 計(jì)算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見(jiàn)表13-1-110，取。所以 齒面接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。4.輪齒彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算齒根應(yīng)力： （3-13）式中 ，使用系數(shù)，動(dòng)

40、載荷系數(shù)同齒面接觸強(qiáng)度中的值， 取 ，；彎曲強(qiáng)度計(jì)的齒向載荷分布系數(shù)， 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，齒根應(yīng)力的基本值， 計(jì)算齒根應(yīng)力的基本值: （3-14）式中 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（），工作齒寬， 法向模數(shù)， 時(shí)，齒形系數(shù)按圖13-1-38當(dāng)時(shí)，；時(shí)，應(yīng)力修正系數(shù)按圖13-1-43當(dāng)時(shí)，；重合度系數(shù)， ；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時(shí)，；將以上系數(shù)帶入（3-14）式得： 將以上結(jié)果帶入（3-13）得：(2) 許用齒根應(yīng)力： （3-15）式中 計(jì)算齒輪的彎曲極限應(yīng)力（）；試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限（），；試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，??；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，見(jiàn)1圖13-1-55 ；相對(duì)齒根圓角敏感

41、系數(shù)，見(jiàn)1圖13-1-57查得；相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，見(jiàn)1圖13-1-58查得；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，由1表13-1-119得。將以上系數(shù)帶入（3-15）式得：(3) 計(jì)算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見(jiàn)表13-1-110。取，所以 齒彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。3.1.3 齒輪設(shè)計(jì)與校核1初步確定主要參數(shù)在初步設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，齒輪材料初定為40Cr，20CrMnTi。根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度，可按下列公式估算齒輪傳動(dòng)的尺寸： （3-16） （3-17）式中 載荷系數(shù)常用值，；、剛對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副的值，查1表13-1-75得 直齒輪、；齒寬系數(shù)按表13-1-77圓整；其中：取 。則；許用接觸應(yīng)力，推薦 試就驗(yàn)齒輪

42、的接觸疲勞極限；見(jiàn)圖13-1-24(b)，取較小值小齒輪傳遞扭矩： 將以上系數(shù)代數(shù)式（3-16）（3-17）得：取初選， ， 取。2.計(jì)算齒輪的幾何尺寸(1) 嚙合角：得：。(2) 實(shí)際中心距（）：。(3) 分度圓分離系數(shù)：。(4) 齒頂高變動(dòng)系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸：(6) 計(jì)算齒頂圓壓力角：3.齒面接觸強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算接觸應(yīng)力：小輪： (3-18)大輪： (3-19)式中 使用系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-81，表13-1-82原動(dòng)機(jī)工作特性示例及表13-1-83工作機(jī)工作特性示例。 ；動(dòng)載系數(shù)，由圖13-1-14查得；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)表13-1-98； ，接觸強(qiáng)度

43、計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-102查得：；小輪及大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-104； 取 取 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值（）； 計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值: （3-20）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)，。見(jiàn)1表13-1-10 ；重合度系數(shù) ；螺旋角系數(shù) ；端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（）；工作齒寬（）， ；法向模數(shù)（），；將以上系數(shù)帶入（3-20）式得：將以上結(jié)果帶入（3-18）、（3-19）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （3-21）式中 計(jì)算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）；，接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)。工作壽命2萬(wàn)小時(shí)計(jì)算，見(jiàn)1圖13-1-26查得 ，；潤(rùn)滑劑系數(shù)，速度系數(shù)

44、，粗糙度系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-108，持久強(qiáng)度，；工作硬化系數(shù) ， ，；接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)。 將以上系數(shù)帶入式（3-21）得：(3) 計(jì)算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-110。取，所以 齒面接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。4.輪齒彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算齒根應(yīng)力： （3-22）式中 ，使用系數(shù)，動(dòng)載荷系數(shù)同齒面接觸強(qiáng)度中的值， 取，；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)； 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，；齒根應(yīng)力的基本值（）； 計(jì)算齒根應(yīng)力的基本值: （3-23）式中 端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（）；工作齒寬， ；法向模數(shù)， ；載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)， 按圖13-1-38可查： 時(shí)，

45、當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，；載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，按圖13-1-43可查： 時(shí)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，；重合度系數(shù)， ；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時(shí)，；將以上系數(shù)帶入（3-23）式得：將以上結(jié)果帶入（3-22）得： (2) 許用齒根應(yīng)力： （3-24）式中 計(jì)算齒輪的彎曲極限應(yīng)力（）；試取齒輪的齒根彎曲疲勞極限（）； 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)，取彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)，見(jiàn)1圖13-1-55查得 ，；相對(duì)齒根圓角敏感系數(shù)，見(jiàn)1圖13-1-57查得；相對(duì)齒根表面狀況系數(shù)，見(jiàn)1圖13-1-58查得；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)，由1表13-1-119得；將以上系數(shù)帶入（3-24）式得：(3) 計(jì)算安全系數(shù)： 式中 最小安全系數(shù)，

46、見(jiàn)表13-1-110。取。所以 齒彎曲強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。3.1.4 (惰輪)齒輪設(shè)計(jì)與校核1.初步確定主要參數(shù)在初步設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，齒輪材料初定為20CrMnTi（滲碳+淬火+低溫回火），硬度58-62HRC。根據(jù)齒面接觸強(qiáng)度，可按下列公式估算齒輪傳動(dòng)的尺寸： （3-25） （3-26）式中 K載荷系數(shù)常用值K=2、剛對(duì)鋼配對(duì)的齒輪副的值 查1表13-1-75得： 直齒輪 、；對(duì)中心矩的齒寬系數(shù)按表13-1-77圓整，取對(duì)分度圓直徑的尺寬系數(shù)；則，圓整?。辉S用接觸應(yīng)力，推薦 ； 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 ；見(jiàn)1圖13-1-23(b) ， 取較小值，將以上系數(shù)代入式（2-25）（3-26） 得：，取初選，

47、 由公式，取， 取。2.計(jì)算齒的幾何尺寸 (1) 嚙合角：得 。 (2) 實(shí)際中心距（mm）：。 (3) 分度圓分離系數(shù)：。(4) 齒頂高變動(dòng)系數(shù)：。(5) 齒輪的幾何尺寸： (6) 計(jì)算齒頂圓壓力角： 3.齒面接觸強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算接觸應(yīng)力：小輪： (3-27) 大輪： (3-28)式中 使用系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-82；表13-1-81原動(dòng)機(jī)工作特性示例及表113-1-83工作機(jī)工作特性示例。；動(dòng)載系數(shù)，由1圖13-1-84，根據(jù)v查得；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)，見(jiàn)1表13-1-98；接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，見(jiàn)表113-1-102查得：；小輪及大輪單對(duì)齒嚙合系數(shù)，見(jiàn)表13

48、-1-102。 取 ； 取 節(jié)點(diǎn)處計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值（）， 計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值: （3-29）式中 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；彈性系數(shù)（）。見(jiàn)1表13-1-105 ；重合度系數(shù)， ；螺旋角系數(shù)， ；端面內(nèi)分度圓上的名義切向力（N）；工作齒寬（mm）， ；法向模數(shù)（mm），；將以上系數(shù)帶入式（3-29）得：將以上結(jié)果帶入式（3-27）、（3-28）得：(2) 許用接觸應(yīng)力： （3-30）式中 計(jì)算齒輪的接觸極限應(yīng)力（）；試取齒輪的接觸疲勞極限（）； 接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)。工作壽命2萬(wàn)小時(shí)計(jì)算， 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：見(jiàn)1表13-1-26查得 根據(jù)公式計(jì)算得 ，；潤(rùn)滑劑系數(shù)，速度系數(shù)，粗糙度系數(shù)。見(jiàn)表113-

49、1-108 持久強(qiáng)度： ； 工作硬化系數(shù) ， ，； 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)：滲碳淬火鋼將以上系數(shù)帶入式（3-30）得： (3) 計(jì)算安全系數(shù)：式中 最小安全系數(shù)，見(jiàn)表13-1-110。取。所以 齒面接觸強(qiáng)度滿(mǎn)足要求。4.輪齒彎曲強(qiáng)度校核計(jì)算(1) 計(jì)算齒根應(yīng)力： （3-31）式中 ，使用系數(shù)，動(dòng)載荷系數(shù)同齒面接觸強(qiáng)度中的值， 取 ，；彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù)； 彎曲強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分配系數(shù)，；齒根應(yīng)力的基本值（）； 計(jì)算齒根應(yīng)力的基本值: （3-32）式中 載荷作用于齒頂時(shí)的齒形系數(shù)，按圖113-1-38可查：時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，；載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，按1圖13-1-43可查：時(shí)，當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)， ；重合度系數(shù)， =0.25+=0.7；螺旋角系數(shù)， 當(dāng)時(shí)，將以上系數(shù)代入（3-32）式得： 將以上結(jié)果帶入（3-31）得：(2) 許用齒根應(yīng)力： （3-33）式中 計(jì)算齒輪的彎曲極限應(yīng)力試取齒輪的齒根彎曲疲勞極