1、太原理工大学阳泉学院毕 业 论 文毕业生姓名 ： 专业 ： 机械设计制造及其自动化学号 ：指导教师所属系（部） ： 机械电子工程系二一四年六月II太原理工大学阳泉学院毕业设计评阅书题目: MGTY400/9003.3D 电牵引采煤机截割部设计 机电 系 机械设计制造及其自动化 专业 姓名 设计时间：2014 年 3 月 24 日2014 年 6 月 15 日评阅意见：成绩：指导教师： （签字）职 务： 201 年 月 日III太原理工大学阳泉学院毕业设计答辩记录卡机电 系 机械设计制造及其自动化 专业 姓名 答 辩 内 容问 题 摘 要 评 议 情 况记录员： （签名）成 绩 评 定指导教师评
2、定成绩 答辩组评定成绩 综合成绩注：评定成绩为 100 分制，指导教师为 30%，答辩组为 70%。专业答辩组组长： （签名）201 年 月 日i摘 要MGTY400/900-3.3D 型采煤机是一种电牵引大功率采煤机，该机机身矮，装机功率大，采用大角度弯摇臂设计，加大了过煤空间，提高了装煤效果，机械传动都是直齿传动，传动效率高，容易安装和维护。本次设计以 MGTY400/900-3.3D 型电牵引型采煤机截割部为设计对象,采煤机截割部主要是由四级齿轮传动组成,电动机输出的动力经由两级直齿圆柱齿轮和双级行星轮系的传动，最后驱动滚筒旋转。设计任务有：一初步确定设计方案；二是通过查找有关资料及设计
3、手册设计计算截割部的传动系统。在设计过程中，对截割部的轴、传动齿轮、轴承和联接用的花键等部件进行了设计计算、强度校核和选用。同时在计算过程中我们应该正确应用设计手册，认真计算每个过程的具体数据，确保设计数据的准确率，达到设计所要求的目的。关键字：采煤机 截割部 减速器 行星轮 齿轮全套图纸加 153893706iiAbstractMGTY400/900-3.3D Shearer is a high-power electric traction shearer with a short body and strong power. And it was designed with a wide
4、-angle rocker arm, so that the space to deliver the coal was expanded, and the coal loading speed was efficiently improved. Mechanical transmission is a straight transmission with high transmission efficiency, easy to install and maintain.This research takes the cutting unit of MGTY400/900-3.3D type
5、 electric traction shearer as the design object. The cutting unit is mainly composed of four - stage of gear transmission. The motors output power passes through two-stage of spur gears transmission and two-stage planetary gear train transmission, finally, rotates the drive rollers .The targets of t
6、he research: first, determine the basic design scheme. Second, design the transmission system of the cutting part by looking up some relevant information. In the process, we will design, choose and check the parts of shearer ,such as axle,transmission gears, bearings, the spline and so on. At the sa
7、me time, we should make good use of the design manual when calculating, carefully calculate each specific data, ensure the accuracy of design data, and finally reaches the design requirements.Key words：Coal mining machines Cutting Department Reducer Planetary gear Geariii太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书iv目 录绪 论 1
8、第一章 MGTY400/900 3.3D 型采煤机整机概述 .3第一节 采煤机的组成与特点 .3第二节 采煤机的工作面布置情况及工作过程 .6第三节 采煤机的主要技术特征 .7第二章 采煤机截割部设计的原则和依据 11第一节 采煤机截割部总体设计原则 .11第二节 传动方案设计 13第三节 传动零件的设计计算 17第三章 采煤机附属装置 .79第一节 辅助液压系统作用 79第二节 调高油缸 83第三节 冷却系统 .84第四章 采煤机的运输、操作与检修 .88第一节 运输 88第二节 井上井下检查与运输 89第三节 采煤机的启动、操作和停机 90第四节 采煤机的维护 91结束语 .95参考文献
9、.96英文文献 .97中文翻译 100结 论 103致 谢 104太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书1绪 论一、产品设计的意义改革开放以来，我国煤炭科学技术取得了突飞猛进得发展，开采工艺和装备水平不断提高，机械化程度逐年上升。煤炭工业战线上的技术人员和广大职工，在设计制造矿山机械设备和引进吸收国外先进技术等方面积累了丰富的经验，取得了丰硕的成果。高产高效综采技术的核心是工作面综采设备近 10 年来，工作面三大配套设备采煤机，刮板输送机和液压支架，在设计方法和结构上都有了重大的发展，主要是提高设备生产能力和可靠性，改进操作性能。采煤机技术发展得一个重要突破是采用了多电机电牵引技术，大大简化了机
10、械传动系统。采煤机得模块化设计使机器的维护和监测更加简单，可靠性更高。现代先进采煤机的主要特点是：1. 多电机交流变频调速或直流调速电牵引，牵引速度不断提高，最大牵引速度已达到 30m/min。2. 大功率、高电压、大截深，采煤机装机功率超过 1200kw，最大达到 2285kw。现行 1100V 工作电压已不适应大功率采煤机的要求。美国目前常用电压为2300V，部分工作面采用 4160V 电压；英国、澳大利亚使用 3300V 电压；法国使用 5000V 电压；波兰使用 6000V 电压。采煤机截深达到 11.2m。3. 积木式结构，各单元之间没有机械动力传动，简单可靠。4. 更先进得设备，可
11、实现滚筒自动导向，其关键是煤岩界面探测技术。它能自动识别煤岩界面，并据此自动调节滚筒截割高度。5. 采用煤层控制和故障诊断系统。现阶段，在我国煤炭开采中，机械化采煤的采量占主要地位，其中高档普采、综合机械化采煤占有一定的比例，同时，我国目前生产的滚筒式采煤机的品种并不齐全，主要技术性能还不是很完善，因此我国设计的双滚筒采煤机是适应要求的。二、设计目的 太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书21. 这次毕业设计是所学课程的应用和巩固，也是一次全面性的总结，学习煤矿采掘机械部改装设计的一般方法和步骤，掌握解决煤矿机械化技术问题的初步能力，为以后的工作打下一定基础，适应日趋深奥的科学技术。2. 根据所
12、给定的地质条件，通过拟定传动的结构方案，并结合现有的生产条件等独立完成采煤机的局部改装设计全过程，熟悉正确运用设计资料，加深采煤机的设计正确认识，培养分析和解决问题的能力。太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书3第一章 MGTY400/9003.3D 型采煤机整机概述第一节 采煤机的组成与特点MGTY400/900-3.3D 型交流电牵引采煤机是一种多电机驱动、横向抽屉式布置，采用机载式交流变频调速装置的新型电牵引采煤机。该采煤机型号：MGTY400/900-3.3D型号含义： TY太原M采煤机G滚筒式400/900截割电机功率/装机总功率（kW）3.3电压等级D电牵引采煤机端面及与工作面运输机
13、配套尺寸见图 1-1 采煤机端面配套图。采煤机由左、右摇臂，左、右螺旋滚筒，牵引传动箱，外牵引，泵站，控制箱，牵引调速装置，调高油缸，主机架，辅助部件，电器系统及附件等部件组成。见图 1-2 交流电牵引采煤机。采煤机主要特点是总体结构为多电机横向布置，牵引方式为机载式交流变频调速-销轨式无链牵引，电源电压为 3300 伏，采用单电缆供电，以计算机操作、控制并能中文显示运行状态、故障检测。下面是该机型一些与其它机型不同之处以及其本身的特点：1. 主机架为整体铸焊结构，其强度大、刚性好，各部件的安装均可单独进行，部件间没有动力传递和连接，该机上所有切割反力、牵引力、采煤机的限位、导向作用力均由主机
14、架承受。2. 摇臂为悬挂铰接与主机架相联接，无回转轴承及齿轮啮合环节，摇臂功率大，输出轴转速低。3. 牵引采用强力链轨式无链牵引系统，牵引力大，工作平稳可靠，使采煤机能适应底板起伏较大的工作面。4. 采用镐型截齿强力滚筒，减少了截齿的消耗，提高了滚筒的使用寿命，并且太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书4提高块煤率。5. 采煤机电源电压等级为 3300 伏，减小了电缆直径；单电缆供电使采煤机拖移电缆方便自如，减小工作面电缆故障。6. 采用机载式交流变频调速系统，提高了牵引速度和牵引力。7. 采用计算机控制，系统简单可靠，对运行状态随时检测显示，显示内容全部中文显示，适应国内煤矿使用。8. 液压系
15、统和水路系统的主要元件都是集中在集成块上，管路连接点少，维护简单。图 1-1 采煤机配套图1.截割滚筒 2.摇臂 3.电气系统及其附件 4.外牵引 5.牵引传动箱6泵站7辅助部件8高压控制箱 9.牵引控制箱10主机架1调高油缸 图1-MG40/-3D交流电牵引采煤机总图太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书5第二节 采煤机的工作面布置情况及工作过程一、 工作面布置如图 13图 1-3 工作面布置图1、7-端头支架 2-液压安全铰车 3-喷雾泵站 4-液压支架 5-刮板输送机；6-双滚筒采煤机 8-集中控制台 9-配电箱 10-乳化液泵站 11-移动变电站；12-轨道 13-带式输送机 14-转载
16、机二、工作过程MGTY400/900-3.3D 交流电牵引采煤机适用于较倾斜、中硬煤层长壁式综采工作面，采高范围为 2.53.5 米(根据配置可以改变采高)。可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化物、二氧化碳等不超过煤矿安全规程中所规定的安全含量的矿井中使用；该电气系统应用两台 DTC 变频器采用光缆通讯技术，一拖一的牵引方式。该机主要与工作面输送机、液压支架、皮带运输机等配套使用，可实现采、装、运的机械化，达到综采的高产高效。综合机械化采煤工艺过程如下：太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书61、 采煤机自工作面一端开始向另一端采煤；2、 随着采煤机的移动，紧接着移动液压支架以便及时的支护底板；3、
17、 在采煤机后面的一定距离处，推移工作面输送机；当采煤机移动到工作面的另一端，各工序也都相应的完成之后，就实现了一完整的采煤循环过程。第三节 采煤机的主要技术特征序 号 名 称 参 数1 采高范围 m 2.23.52 机面高度 mm 15933 主机架长度 mm 76704 适应煤层倾角 255 适应煤层硬度 f46 装机总功率 kW 9007 供电源电压 V 3300摇臂长度 mm 2168摇臂回转中心距 mm 7520摇臂水平时最大长度 mm 13648上摆角度 30.78 摇臂摇臂摆角 下摆角度 28.88功率 kW 400转速 r/min 1480电压 V 3300截割电机 冷却方式 水
18、冷滚筒转速 r/min 32.7截割速度 m/s 3.1滚筒直径 mm 1800滚筒截深 mm 8009截割部喷雾方式 内、外喷雾功率 kW 240转速 r/min 014722455电压 V 380牵引电机 冷却方式 水 冷牵引形式 机载式交流变频调速频率范围 Hz 35083牵引传动比 258.58牵引速度 m/min 07.712.8牵引力 kN 30050011牵引部牵引中心距 mm 597012 泵 泵 功率 kW 20太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书7序 号 名 称 参 数转速 r/min 1465电压 V 3300站电机 冷却方式 水冷调高泵额定压力 MPa 20调高泵排量
19、ml/r 20.9站制动器压力 MPa 2内径 mm 200外径 mm 12013 调高油缸活塞杆行程 mm 71414 最大卧底量 mm 25015 总重 kg 5153516 整机尺寸（长宽高） 1364821281593一. 采煤机理论生产率它是采煤机的最大生产率，是在所给工作面条件下，以最大参数运行时的生产率，其计算公式为 60(/)tqQHBvth其中 H 为工作面的平均采高，单位 m ；B 为滚筒的有效截深，单位 m； 为在qv所给工作面条件下可能的最大工作牵引速度，m/min； 为煤的实体密度，一般为1.31.4t/ 。采煤机的理论生产率是选择与采煤机配套的工作面输送机、转载机、
20、带3m式输送机生产能力的依据。一般工作面输送机的生产率应略大于采煤机的理论生产率。二. 采煤机技术生产率它指在除去采煤机必要的辅助工作（如调动机器、检查机器、更换截齿、自开缺口等）和排除故障所占用的时间外的生产率。其计算公式为式中， 为采煤机技术上的可靠性和完备性有关的参数，一般为 0.50.7。1K三. 采煤机实际生产率它是采煤机工作面每小时的实际产量，其计算公式为1(/)tQKh2(/)mQKth太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书8式中， 为考虑由于工作面其他配套设备的影响（如采空区运输系统衔接不良、2K输送机和支护设备出现故障等） 、处理顶底板事故、劳动组织不周等原因造成的采煤机被迫停
21、机所占用时间的系数，一般为 0.60.65。四. 滚筒直径与截深滚筒直径是指中心到截齿齿尖的直径，滚筒直径大小应按煤层厚度来选取。双滚筒采煤机一般都是一次采全高，即上行或下行各进一刀，各完成一个循环，故滚筒直径应稍大于最大采高的一半。滚筒直径已经系列化：0.6 m、0.65 m、0.7 m、0.8 m、0.9 m、1.0 m、1.25 m、1.4 m、1.6 m、1.8 m、2.0 m、2.3 m、2.6 m 。滚筒宽度即截深，是指滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离，即一次截割的深度。一般取 0.751.0m 。五. 采高、卧底量及机面高度本采煤机适用于 2.23.5 米的中厚煤层，滚筒直径采用
22、 D=1.8 米，该采煤机滚筒直径选用时按下原则进行：1. 保证满足最大采高和卧底量需求，且经济合理。2. 保证能把所采煤全部装入刮板输送机。3. 保证上摆角不大于 65 度（因为上摆角大于 65 度，摇臂受力不好，其稳定性差、刚性很差，同时，调高油缸的受力恶劣） 。如图 1-4，该方案设计的摇臂长度 L=2168mm，机面高度 A=1593mm，KmaxC HmaxLDShAU太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书9图 3-1 截割高度与采煤机尺寸关系最大采高 maxmaxsin22hDHAL最小采高 ini最大卧底量 maxmaxsK最小卧底量 inin22hDAL式中 h 为电动机高度，经
23、计算得：上摆角 max30.7上摆角 28最大卧底量 max5K太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书10第二章 采煤机截割部设计的原则和依据第一节 采煤机截割部总体设计原则机械传动的方案的优势对整台机器的工作能力和外廓尺寸有着极大的影响，因此，设计时因遵循以下原则：1. 确定机械传动的方案应满足机器生产过程或工艺对机械传动系统的要求，既要做到先进又要符合我国目前生产能力和技术水平，要求截割部结实可靠，结构紧凑，密封性能好这是由于井下空间所限制和特殊的工作条件所要求的。2. 机械传动系统应简单，传动级数要尽可能的少，级数减少可以减少零件数目和机器的外廓尺寸，降低制造成本，便于使用和维护，同时也减
24、少了传动零件的积累误差，提高传动系统的运动精度，但在某些情况下，传动级数的减少反而会增大传动的外廓尺寸。设计时要进行方案比较，做到统筹兼顾，合理安排。3. 拟订传动系统时，要注意整机性能和尺寸，同时要注意和主要设备的配合尺寸等。一. 传动比的分配原则1. 各级传动比不应超过其总传动比的最大值。2. 使所设计的传动系统的各传动机构具有最小的外廓尺寸。3. 使各级大齿轮的浸油深度大致相等，以便实现喷油润滑。4. 使各级圆柱齿轮传动中心距保持一定的比例。5. 摇臂箱中的传动比不能过大，否则使摇臂厚度加大，对装煤不利特别是薄煤层。二. 齿轮设计原则(一) 齿数比齿数比 ,对于一般减速器传动，取 u=6
25、8。21Zu(二) 齿数太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书11当中心距一定时，齿数取的越多，则重合度增大，改善了传动的平稳性。同时，齿数多则模数小，齿顶圆直径小，可使滑动比减小，因此磨损小，胶合的危险性小，并且又能减小金属切削量，节省材料，降低加工成本。但是齿数增多则模数减小，轮齿的抗弯强度降低，因此，在满足抗弯强度的条件下，宜取较多的齿数。通常取齿数小于等于 1830，闭式传动，硬度小于 350HBS,过载不大，宜取较大值；硬度大于 350HBS,过载大，宜取较小值；开式传动宜取较小值。对载荷平稳、不重要的手动机构甚至可取 1012，而对高速胶合危险性大的传动，用大于等于2527，一般减速
26、器中常取 =100200。12Z(三) 模数 m模数由强度计算或结构设计确定，要求圆整为标准值，传递动力的传动齿轮模数m2。初步确定模数时，一般对于软齿面齿轮（齿面硬度350HBS）外啮合传动，m =（0.0070.02）a ；对硬齿面齿轮（齿面硬度350HBS）外啮合传动m =（0.0160.0315）a； 载荷平稳，中心距大的取小值，反之取大值。(四) 齿宽系数 d由齿轮的强度公式 可知，轮齿越宽，承载能力也愈高，因而轮10.5abdu齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为；所以对
27、于外啮合齿轮传动 的值规定为110.5dabua0.2，0.25，0.30，0.40，0.50，0.60，0.80，1.0，1.2。运用设计计算公式时，对于标准减速器，可先选定再用上式计算出相应的 值 。d表 2-1 圆柱齿轮的齿宽系数装置状况两支撑相对小齿轮作对称布置两支撑相对小齿轮作不对称布置小齿轮作悬臂布置d0.91.4（1.21.9）0.71.15（1.11.65）0.40.6注：1）大、小齿轮皆为硬齿面时 应取表中偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮d太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书12为软齿面时 可取表中偏上限的数值； d2)括号内的数值用于人自齿轮，此时 b 为人字齿轮的总宽
28、度； 3)金属切削机床的齿轮传动，若传递的功率不大时， 可小到 0.2； d4)非金属齿轮可取 0.51.2。 d三. 轴承类型的选取本方案设计时所用的轴承均从机械工业出版社的机械设计手册一书中的第四版第二卷查取。本方案设计时，所用轴承多为圆柱调心滚子轴承，该轴承有如下优点：1. 具有两列滚子，主要承受径一载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。2. 有高的径向载荷能力，特别适用于重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。3. 该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，允许内外圈相错一定角度，能补偿同轴度误差。4. 对于制造偏差及冲击载荷的作用，基本不影响轴承的正常工作。5. 在相同尺寸大小
29、的条件下，它比同类轴承承载能力大寿命长。第二节 传动方案设计一. 确定传动类型根据采煤机的总体设计原则，本机在设计前考虑过两种方案。方案一：如图 2-1，采用四级传动，第一级采用直齿轮传动，第二级采用圆弧锥齿轮传动，三、四级采用直齿轮传动。方案一的特点：这种传动方式改装较为方便，箱体结构简单，易铸造，侧面摇臂突出在采煤机身宽度外面，所以滚筒离运输机较远，对装煤效果和工作稳定性都不利。侧面摇臂的支承呈悬臂结构，支承间距一般较小，故支承刚度差。但是，侧面摇臂不影响大块煤的通过和滚筒的卧底，有利于扩大采煤机的工作行程。当采高较大时，采落的块度较大，因而需要在截割部端头设破碎器时，只能用侧面摇臂。而且
30、锥齿轮容易损坏，机身长度较大。图 2-1方案二: 如图 2-2 所示，采用四级传动，第一级采用直齿轮传动，第二级采用直太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书13齿轮传动，三、四级采用行星齿轮传动。方案二的特点：这种传动方式的电动机轴和滚筒轴平行，取消了容易损坏的锥齿轮，使传动更加简单，而且调高范围大，机身长度小，承载能力大，工作平稳；但传动结构较复杂，要求制造精度高。由安装在摇臂端部的交流电机（1）的动力通过与电机输出轴联接的第一传动轴（）带动与第一传动轴用花键联接的变速齿轮（j） ，变速齿轮（j）带动变速齿轮（g） ，变速齿轮（g）通过与之联接的齿轮轴（h）传递给一系列惰轮（f） 、 （e）
31、、 （d） ，把动力传递给双行星减速装置的太阳轮（a） ，通过太阳轮（a）上齿轮传递给安装在图 2-21.电动机 2.双级行星减速器 3.滚筒安装盘行星架（H）上的 3 个行星齿轮（c） ，行星齿轮（c）又与一个固定的内齿轮（b）相啮合，这样就带动行星架（H）转动，行星架（H）上的齿又传动第二级行星减速机构，行星架（H）上的齿带动安装于二级行星架（H）上的二级行星齿轮（C） ，行星齿轮（C）又与固定的内齿轮（b）相啮合，这样就带动二级行星架（H）转动，滚筒座（3）用花键连接在二级行星架（H）上，行星架（H）的转动就带动滚筒座旋转。滚筒是通过本身的锥形法兰结构安装在摇臂的滚筒座上。各级传动的特点
32、：第一级采用直齿轮传动，与轴通过矩形花键连接，可拆换以改变滚筒转速。第二级采用直齿轮传动，为增强齿轮的接触强度，提高两轮的齿根弯曲强度，采用正角度变位。太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书14第 3、四级采用采用双行星机构，行星齿轮传动具有体积小，重量轻，承载能力大、效率高和工作平稳等优点。为使行星架减速传动的行星轮载荷分配均匀，补偿制造误差，本机双行星减速设计有均载机构，第一级行星减速为中心轮柔动与行星架浮动，其噪音低，浮动效果好，工作可靠。第二级行星减速为中心轮浮动。为抗振需要，内齿圈设计成薄壁构件，以增加柔性。方案三：如图 2-3 因截割部输入功率较大（输入功率为 400kw）为提高稳定
33、性，同时为使整体结构更加紧凑，而且有效的摇臂长度，在第一级和第三级传动的大小齿轮之间各加以惰轮。因电机功率较大，若采用单电机驱动，电机尺寸过大，影响截煤，而且不适于在采煤面的狭窄空间中工作，所以拟采用双电机驱动，为使两电机转向相同，用一惰轮把两电机串联起来图 2-3 1、电动机 2、摇臂 3、行星齿轮机构 4、滚筒 截割部的传动方式为：电动机摇臂行星齿轮传动滚筒，采用纵向出轴的两个电动机，使电动机轴与滚筒轴平行。采用独立摇臂，其本身就是个单独的减速箱，进出油口都密封。截割部的减速器用飞溅润滑。从整体上看，方案二较方案一,方案三好，因此，本截割部传动按系统方案二设计。如图 2-2 所示，图为 M
34、GTY400/900-3.3D 电牵引采煤机截割部传动系统图。二. 确定电动机类型及转速选择 YBC-400G(防爆型)电动机，输出功率 400KW，转速 1480r/m。太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书15三. 分配传动比传动装置总传动比 由选定的电动机满载转速 和工作机主动轴转速 确定,即i mnwn26.457.3180wmni设第一级直齿传动比为 ，第二级直齿传动比为 ，第三级两级行星齿轮传动比1i 2i。取第一级直齿传动比为 =1.3，第二级直齿传动比为 =2.15，则第三级双行星齿3i轮传动比 =16.176。 根据各级传动机构传动比选择合适的齿数:3i=39, =30 , =
35、27 , = = =58iZjhZfeZd=1.32.14816.19256=45.219205实传动比误差= =0.0038%5% 合格。i实四. 计算传动装置的运动参数(一) 计算各轴的转速轴：1480r/m轴： min/46.138.012 rin轴、轴、轴、轴： min/5301.24683ri轴： n/7.19256.034 rin(二) 计算各轴功率滚动轴承效率 =0.98，圆柱直齿齿轮效率 =0.97，双 NGW 型效率 =0.95。123轴: =400kwP轴: = =380.24kw212轴: = =361.46kw3轴: = =343.60kw4P21轴: = =326.6
36、3kw5轴: = =310.49kw612太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书16轴： = =294.97kw7P63(三) 计算各轴的输入转矩计算公式：T=9550 nP将以上计算结果列表如下：轴名 功率(kw) 转矩（ ）mN/转速(r/min) 传动比 效率轴 400 2581.1 14801.3 0.95轴 380.24 3189.7 1138.462.15 0.95轴 361.46 6504.8 530.01 0.95轴 343.60 6191.3 530.01 0.95轴 326.63 5885.5 530.01 0.95轴 310.49 20293.3 530.0轴 294.97
37、 86145.7 32.7 16.193 0.95第三节 传动零件的设计计算一. 第一级圆柱直齿齿轮传动的设计计算(一) 选择材料、齿轮精度等级、齿数等由表 选择469-小齿轮： 20CrMnTi, 渗碳淬火，硬度：HRC 59， =1475 Mpa， 850 MpaBS大齿轮： 20CrMnTi，渗炭淬火，硬度：HRC 59, =1475 MPa， 830 MPaBS根据表 得：83-12 215.np)02.13.(3 V太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书17精度等级：估算圆周速度约为 15m/s，选择 7 级精度。齿 数： =30 , =39。1Z2(二) 按弯曲疲劳强度设计计算项目
38、计算说明及过程 计算结果初步确定小齿轮模数m由公式 9-174132FaSdYKTmz输入转矩 1T=9.55 N16021nP=2.58 N1T60齿宽系数 d由表 9-12 ，硬齿面、齿轮对称4安装 =0.6d使用系数 AK由表 9-7 ，电动机平稳、严重冲击特性 =1.75AK动载系数 V由图 9-10 ，设 v=15m/s4 =1.4V齿向载荷分布系数 由弯曲强度图 9-15 ，4 =1.02齿间载荷分布系数 K由表 9-9 ，直齿，4设 ,7 级精度mNbFKtA/10=1.1K载荷系数 由公式 = VKA=2.75齿根弯曲疲劳应力 F=FFSaFYmbdT12 5.21FaY齿轮齿
39、形系数 FaY由图 9-21 查得变位为40x46.1Sa由图 9-22 查得4 52Y齿轮应力修正系数 Sa重合度 由图 12-4 8.0185.2=1.69重合度系数 Y75Y=0.68太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书18计算项目 计算说明及过程 计算结果167FMPa许用齿根弯曲疲劳应力 F由公式 9-194FXNSYlim2pa041limF齿轮弯曲疲劳极限应力 limF由图 12-23 查得8 2li=0.8631NY寿命系数 NY由表 9-144图 9-24 02.613NY=0.8632尺寸系数 X由图 9-25 查取4 =0.98X应力修正系数 STY由式 12-21 算取
40、8 =2.0STY弯曲疲劳强度安全系数 F由表 9-13 查取4 =1.25F比较选择齿轮校核弯曲疲劳强度 120.60.57aSFaSY小齿轮0.0062较大按小齿轮计算计算模数 m 由（6-20） m=7.6464 取m=8mm中心距 a a = 21zma = 276=240mm1d齿轮分度圆直径 d=240mm1d=312mm2z=312mm2小齿轮齿宽 1bb= =145 取 =145d11b=1451b大齿轮齿宽 2= 52b =1402(三) 按齿面疲劳强度校核计算项目 计算说明及过程 计算结果太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书19计算项目 计算说明及过程 计算结果齿面接触应力
41、 H21dbKTuZHE pa5.1342MH动载系数 VKsmndV/58.106由图 9-10 得4=1.41V齿间载荷分布系数 KNdTFt251,mbKtA/0/9.3原假设合理=1.1K载荷系数 = VA =2.76节点区域系数 HZ由图 9-17 4 =2.5HZ重合度系数 由图 12-11 8 =0.9弹性系数 E由 9-11 得4 pa8.19ME齿面接触许用应力H=HlimNZwS小齿轮接触疲劳极限应力 lim1H由图 15-225 paH160lim大齿轮接触疲劳极限应力 li2H由图 15-225 MH2li小齿轮寿命系数 1NZ由表 15-35 ，允许有一定点蚀，5 1
42、NZ大齿轮寿命系数 2由表 15-35 ，允许由一定点蚀，5 2工作硬化系数 wZ由图 15-37 查取5 =1.1wZ安全系数 HS由表 15-31 得 =1.25HS太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书20计算项目 计算说明及过程 计算结果小齿轮齿面接触许用应力 1H25.1601lim1 HwNSZpa1408MH大齿轮齿面接触许用应力 2H25.1601lim1HwNSpa14082H齿面接触许用应力HMpaH5.342 MpaH5.134校核 .1pa1408H符合条件(四) 主要几何尺寸计算项目 小齿轮 大齿轮模数 m 8压力角 20中心距 a 276传动比 u 1.3重合度 1.
43、69齿顶高 ah mha8齿根高 f cf 10全齿高 h 18齿数 z 30 39齿顶圆直径 ad256 328齿根圆直径 220 292太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书21项目 小齿轮 大齿轮分度圆直径 d 240 312齿宽 b 145 140二. 第二级圆柱直齿齿轮传动设计计算(一) 选择材料、齿轮精度等级、齿数等由表 9-6 选择4小齿轮： 20CrMnTi, 渗炭淬火，硬度：HRC 59， =1475 MPa， 830 MpaBS大齿轮： 20CrMnTi，渗炭淬火，硬度：HRC 59, =1475 MPa， 830 MPaBS精度等级：估算圆周速度约为 15m/s，选择 7
44、级精度。齿 数： =27 , =58。1Z2(二) 按弯曲疲劳强度设计计算项目 计算说明及过程 计算结果初步确定小齿轮模数m由公式 9-17 得4231FaSdYKTmz输入转矩 2T=9.55 Nmm2602nP=3.19 N2T610齿宽系数 d由表 9-12 ，软齿面、齿轮对称安装4 =0.6d使用系数 AK由表 9-7 ，电动机、严重冲击 =1.75AK动载系数 V由图 9-10 ，设 v=10m/s4 =1.2V齿向载荷分布系数 由图 9-15 ，硬齿面、 =0.6 d=1.0齿间载荷分布系数 K由表 9-9 ，齿面硬化，直齿，4设 ,7 级精度mNbFKtA/10=1.1K太原理工
45、大学阳泉学院-毕业设计说明书22计算项目 计算说明及过程 计算结果载荷系数 K= KVA =2.31K齿根弯曲疲劳应力 F=F21FaSFTYbdm54.21FaY齿轮齿形系数 FaY由图 9-21 查得 变位为40x86.2Sa齿轮应力修正系数 SaY 由图 9-22 查得04 731Y重合度 由 12-4 得8 =1.725重合度系数 75.02.Y =0.68MpaF104lim齿轮弯曲疲劳极限应力 limF由图 12-23 查得8 2li=0.8631NY寿命系数 NY由表 9-14 4图 9-24 02.613NY=0.8632尺寸系数 X由图 9-25 查取4 =0.98X应力修正
46、系数 ST由式 12-21 查取8 =2.0STY弯曲疲劳强度安全系数 FS由表 6-13 查取4 =1.25F1703.6MPa许用齿根弯曲疲劳应力 FXNSYlim 2F比较选择齿轮弯曲疲劳强度 120.580.56FaaSF小齿轮0.0058较大按小齿轮设计计算模数 m 由（6-20） m=7.23 第二系列4 取m=7m=189mm1d齿轮分度圆直径 d=189mmz=406mm2m=406mm2小齿轮宽度 1bb= =116 取 =116d11b=1161b大齿轮宽度 2= 2b =2中心距 a a = 21za = 297.5太原理工大学阳泉学院-毕业设计说明书23计算项目 计算说
47、明及过程 计算结果变位后中心距 a强度不足，调整中心距，采用正变位齿轮提高齿轮强度 =300a啮合角 变位后啮合角由表 6-24cossa=211624=0.3821x=0.28确定变位系数 21x查图 15-2 ，按 的 58Z1x2=0.12x小齿轮节圆直径 1d11cosd =190.591d大齿轮节圆直径 21 =409.412(三) 按齿面疲劳强度校核计算项目 计算说明及过程 计算结果齿面接触应力 HubdKTZHE12 pa1390MH动载系数 VKv= =11.35m/s106n=1.22VK齿间载荷分布系数 ， ,213475tTFNdmbFKtA/10原假设合理=1.1载荷系数 K= KVA =2.35K节点区域系数 HZ由图 9-17 得043.21zx4=2.4HZ重合度 由图 12-4 得887.5.21 72.1
