壓縮包內(nèi)含有CAD圖紙和說(shuō)明書(shū),均可直接下載獲得文件,所見(jiàn)所得,電腦查看更方便。Q 197216396 或 11970985
任務(wù)書(shū)
畢業(yè)生
姓名
專業(yè)
指導(dǎo)教師
姓名
類別
學(xué)號(hào)
班級(jí)
職稱
外聘、√本校
一、畢業(yè)設(shè)計(jì)題目
MG400/930-WD電牽引采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)計(jì)算
二、畢業(yè)設(shè)計(jì)提供的原始數(shù)據(jù)資料
截割電機(jī)功率:400KW 截割電機(jī)轉(zhuǎn)速:1480 r/min
滾筒截深:800mm 采高范圍:1.8-3.76m
煤層傾角:Y<45 滾筒轉(zhuǎn)速:27-30 r/min
適應(yīng)煤層硬度:中硬或中硬以上,能截割一定的矸石層
三、畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)完成主要內(nèi)容:
1、說(shuō)明書(shū):
(1)分析說(shuō)明設(shè)備的工作原理;
(2)完成設(shè)備整體設(shè)計(jì)計(jì)算;
(3)完成截割部傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算;
(4)完成關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)計(jì)算;
2、圖紙:
(1)總體設(shè)計(jì)完整、圖紙表達(dá)清晰、標(biāo)注采用國(guó)家最新標(biāo)準(zhǔn);
(2)完成整機(jī)裝配圖紙?jiān)O(shè)計(jì),保證結(jié)構(gòu)方案確定最優(yōu)化;
四、畢業(yè)生應(yīng)提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)資料要求
1、說(shuō)明書(shū):
(1)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)必須打印成冊(cè);
(2)同時(shí)提交電子文檔;
(3)電子文檔的格式是:
① 說(shuō)明書(shū)必須是Word.DOC和EXCEL.Xls
② 圖紙?zhí)峤坏碾娮游臋n資料必須是AUTOCAD.dwg的格式。
(4)郵箱地址(E-Mail):yqgxe @163.com
2、圖紙:
(1)設(shè)備圖:
1) 總裝圖————1張(A0)
2)采煤機(jī)截割部裝配圖————1張(A0)
3)左臂外形圖——————1張(A0)
4)零件圖——————若干張
注意:手工繪圖不得少于三分之一,其余為AUTOCAD.Dwg繪制。
(2)說(shuō)明書(shū)一份————(不少于2萬(wàn)字)
(3)電子文檔資料(全部)
五、設(shè)計(jì)進(jìn)度安排(從第二周起)
序號(hào)
時(shí)間
周次
設(shè)計(jì)任務(wù)完成的內(nèi)容及質(zhì)量要求
1
3月04日~3月11日
第02周
查閱資料,了解采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理
2
3月14日~3月20日
第03周
方案制定,
3
3月21日~3月27日
第04周
各結(jié)構(gòu)元件的選型設(shè)計(jì)
4
3月28日~4月03日
第05周
部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
5
4月04日~4月10日
第06周
草圖繪制
6
4月11日~4月17日
第07周
繪制截割部
7
4月18日~4月24日
第08周
繪制零、部件圖
8
4月25日~5月01日
第09周
設(shè)計(jì)、編寫說(shuō)明書(shū)
9
5月02日~5月08日
第10周
修改說(shuō)明
六、主要參考文獻(xiàn)資料
1、工具書(shū):
(1)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》
(2)《液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》機(jī)械工業(yè)出版社 1987
(3)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》上、中、下
(4)《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》續(xù)編
(5)《液壓和氣壓傳動(dòng)》 冶金工業(yè)出版社
(6)《國(guó)外采煤工作面綜合機(jī)械化設(shè)備》
(7)《煤礦機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》(上、下)上海煤礦機(jī)械研究所
(8)《機(jī)床液壓傳動(dòng)》機(jī)械工業(yè)出版社
2、參考資料:
(1)《煤礦設(shè)備管理使用手冊(cè)》;
(2)零件圖、說(shuō)明書(shū)
(3)MGTY400/900-3.3D電牽引采煤機(jī)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)
(4)MGTY400/900-3.3D電牽引采煤機(jī)圖冊(cè)
(5)《煤礦設(shè)備管理使用手冊(cè)》
七、簽字欄
簽 字 欄
畢業(yè)生
姓名
專業(yè)
班級(jí)
要求設(shè)計(jì)工作起止日期
20xx年03月10日~~~20xx年05月11日
教師審核
指導(dǎo)教師(簽字)
日期
20xx年 月 日
教研室主任審查(簽字)
日期
20xx年 月 日
系主任批準(zhǔn)(簽字)
日期
20xx年 月 日
答辯記錄卡
系 專業(yè) 姓名
答 辯 內(nèi) 容
問(wèn) 題 摘 要
評(píng) 議 情 況
記錄員: (簽名)
摘 要
本文完成了MG400/930一WD電牽引采煤機(jī)的整機(jī)外形的布局設(shè)計(jì),介紹了采煤機(jī)的類型和工作原理,以及目前國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì),從左搖臂、左牽引部、左行走部、左電器控制箱、右電器控制箱、右行走箱、右牽引部、右搖臂的具體布局到各次的特點(diǎn)都有所涉及;重點(diǎn)完成了采煤機(jī)搖臂的設(shè)計(jì)計(jì)算,包括搖臂殼體以及殼體內(nèi)一軸、第一級(jí)惰輪組、二軸、第二級(jí)惰輪組、第三級(jí)惰輪組、中心輪組、第一級(jí)行星減速器、第二級(jí)行星減速器幾乎所有零部件的裝配關(guān)系,各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算,功率的傳遞計(jì)算,第一級(jí) 圓柱直齒齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算,第二級(jí)圓柱直齒齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算,第一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算,第二級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算,各軸的設(shè)計(jì)以及校核,所有軸承支撐處軸承的選擇校核、花鍵連接處花鍵的選用以及校核。
關(guān)鍵詞: 采煤機(jī) ;電牽引;搖臂 ;行星輪減速器
1
目 錄
摘 要 1
第一章 綜述 2
第一節(jié) 對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析 2
一、設(shè)計(jì)思路的提出 2
二、設(shè)計(jì)藍(lán)圖 2
三、選取采煤機(jī)的搖臂完成傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3
四、牽引行走部 4
五、截割部、行走部電機(jī)的選用 4
六、搖臂減速箱 4
第二節(jié) 采煤機(jī)的概況 4
一、采煤機(jī)的類型 4
二、采煤機(jī)的主要組成 5
三、滾筒采煤機(jī)的工作原理 5
四、采煤機(jī)的進(jìn)刀方法 5
第三節(jié) 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 6
第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程 7
第一節(jié) 整機(jī)功率的安排 7
第二節(jié) 搖臂減速器傳動(dòng)比的安排 7
第三節(jié) 搖臂減速箱的具體結(jié)構(gòu) 7
一、殼體 7
二、一軸 7
三、第一級(jí)減速惰輪組 7
四、二軸 7
五、第二級(jí)減速惰輪 7
六、中心齒輪組 8
七、第一級(jí)行星減速器 8
八、第二級(jí)行星減速器 8
九、中心水路 8
十、離合器 8
第四節(jié) 各軸的轉(zhuǎn)速 8
第五節(jié) 各軸的功率 8
第六節(jié) 截割部齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
一、第一級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 9
二、第二級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 16
三、第一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 24
四、第二級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 32
第七節(jié) 截割部軸的設(shè)計(jì)及校核以及軸承的選用和校核 39
一、齒輪軸1 39
二、第一級(jí)惰輪軸 42
三、二軸齒輪 44
四、第二級(jí)惰輪軸 47
五、第三級(jí)惰輪軸(與第二級(jí)惰輪軸相同) 49
六、中心齒輪軸 49
第八節(jié) 截割部花鍵連接強(qiáng)度校核 53
一、電動(dòng)機(jī)輸出軸與齒輪嚙合處的花鍵 53
二、二軸處與齒輪嚙合的花鍵 53
三、中心輪與太陽(yáng)輪嚙合處的花鍵 54
四、第一級(jí)行星減速器機(jī)架與第二級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪嚙合處的花鍵 54
五、方法蘭與第二級(jí)行星減速器機(jī)架嚙合處的花鍵 55
參考文獻(xiàn) 56
致 謝 57
前 言
畢業(yè)設(shè)計(jì)是高校教學(xué)中最后一個(gè)環(huán)節(jié),它是在學(xué)生學(xué)習(xí)了一系列專業(yè)基礎(chǔ)課程和專業(yè)課程,并且在實(shí)習(xí)、實(shí)踐基礎(chǔ)上,利用自己所學(xué)知識(shí),結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際,在老師指導(dǎo)、幫助下,自行設(shè)計(jì)與解決實(shí)際問(wèn)題的過(guò)程。它是學(xué)生三年大學(xué)課程的一次全面總結(jié)和綜合利用,通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅可以鞏固所學(xué)的專業(yè)知識(shí),而且可接觸實(shí)際,發(fā)現(xiàn)不足,開(kāi)拓視野,在實(shí)踐中檢驗(yàn)和豐富所學(xué)知識(shí),增強(qiáng)分析和解決問(wèn)題能力,因此它是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。
隨著社會(huì)主義建設(shè)與改革開(kāi)放的深入,與在當(dāng)前市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下激烈的競(jìng)爭(zhēng),一切企業(yè)必須進(jìn)行深刻改革與創(chuàng)新,更對(duì)我們工程技術(shù)人員提出了嚴(yán)峻要求,我們不僅要有專業(yè)技術(shù)方面的能力,更要有經(jīng)濟(jì)頭腦,我們所設(shè)計(jì)與提供的產(chǎn)品,將是更為輕巧、靈便、美觀、經(jīng)濟(jì)的,所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)中要大膽革新,換新見(jiàn)解、新方案,緊密聯(lián)系所學(xué)知識(shí),向最優(yōu)秀化靠近。
MG400/930-WD電牽引采煤機(jī)截割部
第一章 綜述
第一節(jié) 對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析
一、設(shè)計(jì)思路的提出
在目前的國(guó)內(nèi)采煤機(jī)市場(chǎng),不管從研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造還是使用方面中厚煤層所使用的重型采煤機(jī)都占據(jù)著主導(dǎo)的地位,也正是這種龐大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)使得中厚煤層采煤機(jī)在技術(shù)上日趨成熟,而且有著非常大的改進(jìn)刷新速度,目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這種類型采煤機(jī)的大型企業(yè)有西安煤礦機(jī)械廠、雞西煤礦機(jī)械廠、佳木斯煤礦機(jī)械廠等,其中以西安煤礦機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的MG400/930-WD型交流電牽引采煤機(jī)為典型代表,2004年中國(guó)能源集團(tuán)旗下的進(jìn)出口設(shè)備公司出口俄羅斯的成套綜采設(shè)備中,采煤機(jī)就選用的是西安煤機(jī)廠的MG400/930-WD型交流電牽引采煤機(jī) ,該機(jī)型在國(guó)內(nèi)也有著廣泛的應(yīng)用,其優(yōu)越的性能得到了各大礦的好評(píng)。其成功的設(shè)計(jì)思想和理念給了我很大的震撼,也給我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了一個(gè)基本的框架和藍(lán)圖,所以我的設(shè)計(jì)以此為啟發(fā)、也以此為依據(jù)展開(kāi)。
二、設(shè)計(jì)藍(lán)圖
(1)整機(jī)的設(shè)計(jì)方案
表1-1 主要技術(shù)特征
項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
單位
最大計(jì)算生產(chǎn)能力
2500
t/h
采高
1.80~3.76
m
裝機(jī)功率
2×400+2×55+20
kW
供電電壓
3300
v
滾筒直徑
φ1800, φ2000
mm
截深
800
mm
牽引力
680~410
kN
牽引速度
0~8.3~13.8
m/min
滅塵方式
內(nèi)處噴霧
拖電纜方式
自動(dòng)拖纜
主機(jī)外形尺寸
14400×2292×1535
mm
主機(jī)重量
60
t
最大不可拆卸尺寸
3070×1200×1000
mm
最大不可拆卸重量
7.0
t
(2)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.整機(jī)為多電機(jī)橫向布置,框架式結(jié)構(gòu),機(jī)身由三段組成,無(wú)底托架。三段機(jī)身采用液壓拉杠聯(lián)結(jié),所有部件均可從老塘側(cè)抽出。
2.采用直搖臂,左右可互換,左右牽引部對(duì)稱,結(jié)構(gòu)完全相同。
3.用二臺(tái)交流電機(jī)牽引,電氣拖動(dòng)系統(tǒng)為一拖一。
4.電氣系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行的能力,可用于大傾角工作面。
5.采用水冷式變頻器,技術(shù)領(lǐng)先,可靠性高,體積小。
6.采用PLC控制,全中文液晶顯示系統(tǒng)。
7.具有簡(jiǎn)易智能監(jiān)測(cè),系統(tǒng)保護(hù)功能齊全,查找故障方便。
8.具有手控、電控、遙控操作方式。
(3)用途及適用條件
該機(jī)型的采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng),電機(jī)橫向布置,交流變頻調(diào)速無(wú)鏈 雙驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī).總裝機(jī)功率930kW,機(jī)面高度1535mm,適用于采高1.80~3.76m,煤層傾角≤40°的中厚煤層綜采工作面,要求煤層頂板中等穩(wěn)定,底板起伏不大,不過(guò)于松軟,煤質(zhì)硬或中硬,能截割一定的矸石夾層.工作面長(zhǎng)度以150~200m為宜。
三、選取采煤機(jī)的搖臂完成傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
(1)搖臂處其動(dòng)力通過(guò)兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速和兩級(jí)行星齒輪減速傳給輸出軸,再由方法蘭驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn),搖臂減速箱設(shè)有離合裝置、冷卻裝置、潤(rùn)滑裝置、噴霧降塵裝置等,搖臂減速箱殼體與一連接架鉸接后再與牽引部機(jī)殼鉸接,搖臂和滾筒之間采用方榫連接。
(2)截割部的機(jī)械傳動(dòng)
截割電機(jī)的空心軸通過(guò)扭矩軸花鍵與一軸軸齒輪連接,將動(dòng)力傳入搖臂減速箱,在通過(guò)二級(jí)圓柱直齒齒輪和三級(jí)惰輪組傳遞到二級(jí)行星減速器,末級(jí)的行星減速器的行星架出軸漸開(kāi)線花鍵連接驅(qū)動(dòng)滾筒。
(3)搖臂傳動(dòng)系統(tǒng)圖
圖1-1搖臂傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖
四、牽引行走部
牽引行走部包括固定箱和型走箱兩大部分組成。固定箱內(nèi)有三級(jí)直齒傳動(dòng)和一級(jí)行星傳動(dòng)。行走箱內(nèi)有驅(qū)動(dòng)輪、行走輪和導(dǎo)向滑靴。牽引電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)減速后,傳到行走箱的行走輪,與刮板輸送機(jī)銷軌相嚙合,使采煤機(jī)行走。導(dǎo)向滑靴通過(guò)銷軌對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行導(dǎo)向,保證行走輪與銷軌正常嚙合。
為使采煤機(jī)能在較大傾角條件下安全工作,在固定箱內(nèi)設(shè)有液壓制動(dòng)器,能可靠防滑。該牽引行走部有如下特點(diǎn):
(1)采用銷軌牽引,承載能力大,導(dǎo)向好,拆裝、維修方便;
(2)采用雙浮動(dòng)、四行星輪行星減速機(jī)構(gòu),軸承壽命和齒輪的強(qiáng)度裕度大,可靠性高;
(3)導(dǎo)向滑靴回轉(zhuǎn)中心與行走輪中心同軸,保證行走輪與銷軌的正常嚙合。
五、截割部、行走部電機(jī)的選用
截割部:選取型號(hào)為YBCS3—400(A)的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。
行走部:選取型號(hào)為YB280M-4的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。
六、搖臂減速箱
有殼體、一軸、第一級(jí)減速惰輪組、二軸、第二級(jí)惰輪組、中心齒軸輪組、第一級(jí)行星減速器、第二級(jí)行星減速器、中心水路、離合器等組成。
第二節(jié) 采煤機(jī)的概況
一、采煤機(jī)的類型
采煤機(jī)有不同的分類方法,按工作機(jī)構(gòu)可分為滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī);按牽引部位置可分為內(nèi)牽引和外牽引;按牽引部動(dòng)力可分為機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引;按工作機(jī)構(gòu)位置可分為額面式和側(cè)面式;還可以按層厚、傾角來(lái)進(jìn)行分類。
二、采煤機(jī)的主要組成
電動(dòng)機(jī)是采煤機(jī)的動(dòng)力部分,它通過(guò)兩端出軸驅(qū)動(dòng)滾筒和牽引部。牽引部通過(guò)其主動(dòng)輪與固定在工作面前方的軌道相嚙合,使采煤機(jī)沿工作面移動(dòng),因此牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu);左、右截割部減速箱將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速傳到搖臂的齒輪,以驅(qū)動(dòng)滾筒;滾筒式采煤機(jī)直接進(jìn)行落煤和裝煤的機(jī)構(gòu),稱為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)。滾筒上焊接有端盤及螺旋葉片,其上裝有截煤用的截齒,由螺旋葉片將落下的煤裝到刮板輸送機(jī)種,為了提高螺旋滾筒的裝煤效果,滾筒側(cè)裝有弧形擋煤板,它可以根據(jù)不同的采煤方向來(lái)回翻轉(zhuǎn)180°;底托架用來(lái)固定整個(gè)采煤機(jī),底托架內(nèi)的調(diào)高油缸用來(lái)使搖臂升降,以調(diào)整采煤機(jī)的采高;采煤機(jī)的電纜和供水管靠托纜裝置來(lái)夾持,并由采煤機(jī)托著在工作面輸送機(jī)的電纜槽中移動(dòng);電氣控制箱內(nèi)裝有各種電控元件,以實(shí)現(xiàn)各種控制及電氣保護(hù);為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度來(lái)提供噴霧降塵用水,采煤機(jī)上還設(shè)有專門的供水系統(tǒng)和內(nèi)噴霧系統(tǒng)。
三、滾筒采煤機(jī)的工作原理
單滾筒采煤機(jī)的滾筒一般位于采煤機(jī)下端,以使?jié)L筒割落下來(lái)的煤不經(jīng)機(jī)身下部運(yùn)走,從而可降低采煤機(jī)機(jī)面高度,單滾筒采煤機(jī)上行工作時(shí),滾筒割頂部煤并把落下的煤裝入刮板輸送機(jī),同時(shí)跟機(jī)懸掛鉸接頂梁,割完工作面全長(zhǎng)后,將弧形擋煤板翻轉(zhuǎn)180°;接著,機(jī)器下行工作,滾筒割底部煤及裝煤,并隨之推移工作面輸送機(jī)。這種采煤機(jī)沿工作面往返一次進(jìn)一刀的采煤法叫單向采煤機(jī);雙滾筒采煤機(jī)工作時(shí),前滾筒割頂部煤,后滾筒割底部煤,因此雙滾筒采煤機(jī)沿工作面牽引一次,可以進(jìn)一刀,返回時(shí),又可以進(jìn)一刀,即采煤機(jī)往返一次進(jìn)二刀,這種采煤法稱為雙向采煤法;必須指出,為了使?jié)L筒落下的煤能裝入刮板輸送機(jī),滾筒上螺旋葉片的螺旋方向必須與滾筒旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng);對(duì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒,螺旋葉片方向必須右旋;逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒,其螺旋葉片方向必須左旋。或者形象地歸結(jié)為“左轉(zhuǎn)左旋,右轉(zhuǎn)右旋”,即人站在采空區(qū)側(cè)從上面看滾筒,截齒向左的用左旋滾筒,向右的用右旋滾筒。
四、采煤機(jī)的進(jìn)刀方法
(1)端部斜切法
(2)中部斜切法
(3)正切進(jìn)刀法
第三節(jié) 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
電牽引采煤機(jī)仍然是采煤機(jī)的發(fā)展方向,液壓牽引采煤機(jī)制造進(jìn)度高,在井下易被污染,因而維修困難,使用費(fèi)用高,效率和可靠性則較低。德國(guó)Eickhoff公司于1976年制造出了世界上第一臺(tái)電牽引采煤機(jī),在隨后的20年中,美國(guó)、日本、法國(guó)、英國(guó)等都大力研制并發(fā)展了電牽引采煤機(jī)。電牽引采煤機(jī)具有良好的牽引特性、可用于大傾角煤層、運(yùn)行可靠、適用壽命長(zhǎng)、反應(yīng)靈敏、動(dòng)態(tài)特性好、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有完善的檢測(cè)和顯示系統(tǒng)。因此,電牽引采煤機(jī)是今后的發(fā)展方向,近年來(lái)綜采高產(chǎn)高效的世界記錄都是由電牽引采煤機(jī)創(chuàng)造的。
第二章 設(shè)計(jì)過(guò)程
第一節(jié) 整機(jī)功率的安排
設(shè)計(jì)機(jī)型的總裝機(jī)功率為930KW,其中左右搖臂處各設(shè)一個(gè)功率為400KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī),左右牽引部各設(shè)一個(gè)功率為55KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī),液壓部分的泵用電機(jī)采用一個(gè)功率為20KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī) 。
第二節(jié) 搖臂減速器傳動(dòng)比的安排
根據(jù)采煤機(jī)械手冊(cè),總裝機(jī)功率在900KW左右的重型采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速?zèng)]有一個(gè)確定的數(shù)值,只要在20~35r/min之間都可以滿足所需的要求,再根據(jù)搖臂減速箱的結(jié)構(gòu)安排,參考西安煤礦機(jī)械廠的MG400/930-WD型交流電牽引采煤機(jī)選取總的傳動(dòng)比為53,當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1470r/min時(shí),滾筒的轉(zhuǎn)速為:
n=1470÷53
=27.73
符合要求
第三節(jié) 搖臂減速箱的具體結(jié)構(gòu)
一、殼體
采取直搖臂形式,用ZG25Mn材料鑄造成整體,并在殼體內(nèi)腔殼體表面設(shè)置有八組冷卻水管。
二、一軸
軸齒輪、軸承、端蓋、密封座、銅套、密封件等組成,與截割電機(jī)空心軸以花鍵軸聯(lián)接的扭矩軸通過(guò)INT/E×T16Z×5m×30p×6H/6h花鍵與一軸軸齒輪相聯(lián)。
三、第一級(jí)減速惰輪組
齒輪、軸承、距離墊、擋圈組成,先成組裝好,再與惰輪軸一起裝入殼體。
四、二軸
軸齒輪、齒輪、軸承、端蓋、距離墊、密封圈等組成。
五、第二級(jí)減速惰輪
由齒輪、軸承、擋圈、墊等組成,先成組裝好,再與惰輪軸一起裝入殼體。
六、中心齒輪組
由軸齒輪、太陽(yáng)輪、兩個(gè)軸承座、兩個(gè)NCF2940V軸承和四個(gè)骨架油封等組成,太陽(yáng)輪通過(guò)花鍵與軸齒輪相聯(lián)并將動(dòng)力傳給第一級(jí)行星減速器。
七、第一級(jí)行星減速器
內(nèi)齒圈、行星架、太陽(yáng)輪、行星輪及輪軸、行星輪軸承、兩個(gè)距離墊,該行星減速器為三個(gè)行星輪結(jié)構(gòu),太陽(yáng)輪浮動(dòng),行星架靠?jī)蓚€(gè)銅質(zhì)距離墊軸向定位,徑向有一定的配合間隙,因而行星架徑向也有一定的浮動(dòng)量。
八、第二級(jí)行星減速器
行星架、內(nèi)齒圈、行星輪、行星輪軸及軸承、支承行星輪的兩個(gè)軸承、軸承座、聯(lián)接法蘭、滑動(dòng)密封圈、及一些輔助材料和密封件組成,該行星減速器為四行星輪結(jié)構(gòu),太陽(yáng)輪浮動(dòng),行星架一端通過(guò)軸承HM266449/HM266410和軸承座支承與殼體上,另一端通過(guò)軸承M268749/M268710支承與軸承杯上,軸承杯、內(nèi)齒圈通過(guò)螺栓、銷子和殼體緊固為一體。
九、中心水路
有水管和一些接頭組成。
十、離合器
離合手把、壓蓋、轉(zhuǎn)盤、推桿軸、扭矩軸等組成。
第四節(jié) 各軸的轉(zhuǎn)速
一軸齒輪的轉(zhuǎn)速:由于與電機(jī)相連所以
二軸的轉(zhuǎn)速:
中心輪組的轉(zhuǎn)速:
第二級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速:
第五節(jié) 各軸的功率
一軸齒輪的功率:
二軸齒輪的功率:
中心輪組的功率:
第二級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪的功率:
第六節(jié) 截割部齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
一、第一級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇齒輪材料
查機(jī)械手冊(cè):小齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
惰輪選用20CrMnTi調(diào)質(zhì)
大齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí),按vt=(0.013~0.022) n11估計(jì)圓周速度vt=17.15m/s,參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)【1】中的表8-14,表8-15選取
小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得
齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得,按齒輪相對(duì)軸承為對(duì)稱布置,取=0.4
小輪齒數(shù)Z1 在推薦值20~40中選Z1=28
大輪齒數(shù)Z2 Z2=i·Z1=1.43×28=40.04圓整取Z2=40
齒數(shù)比u= Z2/ Z1=40/28
傳動(dòng)比誤差△u/u △u/u=(1.43-1.428)/1.43=0.001誤差在±5%范圍內(nèi),所以符合要求
小輪轉(zhuǎn)矩T1 由公式得T1=9550P/n
=9550×392.04/1470
=2546.926KN·m
載荷系數(shù)K 由公式得
使用系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2
動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.3
齒向載荷分布系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1
齒間載荷分配系數(shù) 由公式及β=0得
εγ=εα=
=
=1.68
查表并插值得=1.1
則載荷系數(shù)的初值 =
=2.0×1.3×1×1.1
=2.86
彈性系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得(β=0,x1=0.2568、x2=0.2529)=2.4
重合度系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得()=1.0
許用接觸應(yīng)力 由公式得
接觸疲勞極限應(yīng)力根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1650N/mm2
=1300 N/mm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得:N1=60njLh
=60×1470×1×(24×300×8)
=5.08×109
N2=N1/u
=5.08×109/1.428
=3.56×109
則根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、(不允許有點(diǎn)蝕)
==1
硬化系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得及說(shuō)明得
=1
按接觸強(qiáng)度安全系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ,按較高可靠強(qiáng)度=1.25~1.3取
=1.2
則 =1650×1×1/1.2
=1375 N/mm2
=1300×1×1/1.2
=1083 N/mm2
d1的設(shè)計(jì)初值d1t為
≥223.578mm
齒輪模數(shù)m m=d1t/Z1
=223.578/28
=7.89
查表取m=8
小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=Z1m
=28×8
=224mm
圓周速
與估計(jì)值vt=17.15m/s 很相近,對(duì)值影響不大,不必修正
=t=1.3,
小齒輪分度圓直徑
大齒輪分度圓直徑
中心矩
齒寬
大齒輪齒寬
小齒輪齒寬
(3)考慮到搖臂的長(zhǎng)度以及大小齒輪的直徑,在大小齒輪間加一級(jí)惰輪組
由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩,所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取8,惰輪的齒數(shù)按推薦值取,變位系數(shù)取,也采用圓柱直齒漸開(kāi)線齒形。
(4)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由公式
齒形系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 2.3
大輪 2.2
應(yīng)力修正系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 =1.725
大輪 =1.755
重合度系數(shù) 由公式
=
許用彎曲應(yīng)力 由式
彎曲疲勞極限 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1100N/mm2
=660 N/mm2
彎曲壽命系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得==1
尺寸系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1
安全系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.6
則 =1100×1×1/1.6=687.5
=660×1×1/1.6=412.5
故 287.96 N/mm2≤
193.16N/mm2≤
所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠
(5)其他尺寸的計(jì)算
已知參數(shù):
計(jì)算參數(shù):嚙合角 按如下公式計(jì)算
中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
中心矩 按如下公式計(jì)算
齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
齒頂高 按如下公式計(jì)算
齒根高 按如下公式計(jì)算=(+-x)m
齒全高 =(2+-)m
齒頂圓直徑 =d1±2
齒根圓直徑 =d1-2
一齒輪軸與第一級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值:
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) =0.5025
中心矩 =272.02mm
齒高變動(dòng)系數(shù) =0.0243
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 =208.10mm
大齒輪與第一級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值:
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.4963
中心矩 = 319.97mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0266
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 = 304.22mm 注:其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。
(6)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):考慮到齒輪直接和電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連,因此采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動(dòng)機(jī)的扭矩軸連接,
圖2-1小齒輪結(jié)構(gòu)圖
大齒輪的結(jié)構(gòu):
圖2-2大齒輪結(jié)構(gòu)圖
第一級(jí)惰輪的結(jié)構(gòu):
圖2-3第一級(jí)惰輪結(jié)構(gòu)圖
二、第二級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇齒輪材料
查機(jī)械手冊(cè):小齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
大齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí),按vt=(0.013~0.022) 估計(jì)圓周速度=14.26m/s,參考《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)》【1】中的表8-14,表8-15選取齒輪的公差組為7級(jí)
小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得
齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置,取=0.3
小輪齒數(shù)Z3 在推薦值20~40中選Z3=27
大輪齒數(shù)Z4 Z4=i·Z3=1.45×27=39.15圓整取Z4=40
齒數(shù)比u= Z2/ Z1=40/27
傳動(dòng)比誤差△u/u △u/u=(1.48-1.45)/1.48=0.020誤差在±5%范圍內(nèi),所以符合要求。
小輪轉(zhuǎn)矩T3 由公式得T3=9550P/n3
=9550×376.476/1029
=3494.019KN·mm
載荷系數(shù)K 由公式得
使用系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2.2
動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.4
齒向載荷分布系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.08
齒間載荷分配系數(shù) 由公式及β=0得
εγ=εα=
=
=1.68
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得并插值得=1.1
則載荷系數(shù)的初值 =
=2.2×1.4×1.08×1.1
=3.65
彈性系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得(β=0,x3=0.2662、x4=0.2611)=2.35
重合度系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得()=0.856
許用接觸應(yīng)力 由公式得
接觸疲勞極限應(yīng)力根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1650N/mm2
=1300 N/mm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得:N3=60njLh
=60×1029×1×(24×300×8)
=3.56×109
N4=N3/u
=3.56×109/1.48
=2.41×109
則查表得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、(不允許有點(diǎn)蝕)
==1
硬化系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得及說(shuō)明得
=1
按接觸強(qiáng)度安全系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得,按較高可靠強(qiáng)度=1.25~1.3取
=1.2
則 =1650×1×1/1.2
=1375 N/mm2
=1300×1×1/1.2
=1083 N/mm2
D3的設(shè)計(jì)初值d3t為
≥267.46mm
齒輪模數(shù)m m=d3t/Z3
=267.46/27
=9.906
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得取m=10
小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=Z3m
=27×10
=270mm
圓周速
與估計(jì)值vt=14.26m/s 很相近,對(duì)值影響不大,不必修正
=t=1.4,
小齒輪分度圓直徑mm
大齒輪分度圓直徑mm
中心矩a
齒寬
考慮到受內(nèi)部花鍵的影響取
大齒輪齒寬mm
小齒輪齒寬mm
(3)考慮到搖臂的長(zhǎng)度以及大小齒輪的直徑,在大小齒輪間加二級(jí)惰輪組
由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩,所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取10,惰輪的齒數(shù)按推薦值取,變位系數(shù)取,也采用圓柱直齒漸開(kāi)線齒形。
(4)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由公式
齒形系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 2.1
大輪 2.063
應(yīng)力修正系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 小輪 =1.85
大輪 =1.855
重合度系數(shù) 由公式
=
許用彎曲應(yīng)力 由式
彎曲疲勞極限根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1100N/mm2
=660 N/mm2
彎曲壽命系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得==1
尺寸系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =1
安全系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =1.6
則 =1100×1×1/1.6=687.5
=660×1×1/1.6=412.5
故 241.44N/mm2≤
164.99N/mm2≤
所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠
(5)其他尺寸的計(jì)算
已知參數(shù):
計(jì)算參數(shù):嚙合角 按如下公式計(jì)算
中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
中心矩 按如下公式計(jì)算
齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
齒頂高 按如下公式計(jì)算
齒根高 按如下公式計(jì)算=(+-x)m
齒全高 =(2+-)m
齒頂圓直徑 =d1±2
齒根圓直徑 =d1-2
二齒輪軸與第二級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值:
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.5069
中心矩 = 305.06mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0229
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 = 254.10mm
第三級(jí)惰輪與第二級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值:
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.4926
中心矩 = 334.926mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0346
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
中心齒輪與第三級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值:
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.5055
中心矩 = 370.055mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0192
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 = 380.22mm
注:其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。
(6)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):考慮到齒輪直接和電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連,因此采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動(dòng)機(jī)的扭矩軸連接,
二軸齒輪
圖2-4二軸齒輪圖
中心輪組齒輪結(jié)構(gòu):
圖2-5中心輪組齒輪結(jié)構(gòu)圖
第二級(jí)惰輪的結(jié)構(gòu):
圖2-6第二級(jí)惰輪機(jī)構(gòu)圖
三、第一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇行星傳動(dòng)的類型為2K-H[A]。
(2)選擇齒輪的材料及熱處理
太陽(yáng)輪和行星輪均選用18Cr2Ni4WA,滲碳淬火,齒面硬度為:太陽(yáng)輪aHRC=60;行星輪Ghrc=58。內(nèi)齒圈b選用40Cr調(diào)質(zhì),硬度為HB=256。
(3)此傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪,精度等級(jí)為8-7-7,齒面光潔度為△7。
(4)采用太陽(yáng)輪a浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu),各行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)KP的數(shù)值取為:KPH=1.1(計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí));KPF=1.15(計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí))
(5)行星輪個(gè)數(shù)的確定:由公式得,=1-5.36=-4.36,,由此根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得此取行星輪的個(gè)數(shù)為np=3.
(6)確定各輪的齒數(shù)Za 、Zg 、Zb:
首先試選太陽(yáng)輪a的齒數(shù)Za=19,則 Zb=pZa=4.36×19=82.84
同時(shí)考慮“轉(zhuǎn)配條件”,故取Zb=83,即
中心齒輪圓整后數(shù),其傳動(dòng)誤差△i甚少,僅為0.2%,對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)完全合用;
其次計(jì)算行星輪g的名義吃數(shù)值
取,選取高變位齒輪傳動(dòng),所以
(7)強(qiáng)度計(jì)算
(a)外齒輪副a-g的強(qiáng)度計(jì)算
A. 計(jì)算中心距
根據(jù)公式 式中各參數(shù)的數(shù)值計(jì)算如下:
齒數(shù)比
齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得取為:
材料系數(shù)ZE 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得取ZE =189.8
節(jié)點(diǎn)嚙合系數(shù)ZH 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得ZH=2.5
轉(zhuǎn)矩T1 根據(jù)公式
=9.55×106
=2.02×106 Nmm
載荷系數(shù)
工作情況系數(shù)KA根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得KA=1
動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.3
載荷分布系數(shù)
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ,
故
許用接觸應(yīng)力 按下式計(jì)算:
(N/mm2)
齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得有 =23HRC
對(duì)太陽(yáng)輪a =23×60=1380(N/mm2)
對(duì)行星輪g =23×58=1334(N/mm2)
安全系數(shù)取為 =1.2
齒面光潔度系數(shù) =1.0
速度系數(shù) =1
接觸壽命系數(shù)
其中應(yīng)力循環(huán)系數(shù) =30HB2.4
對(duì)太陽(yáng)輪a =30×6142.4=1.47×108
對(duì)行星輪g =30×5782.4=1.28×108
齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算
對(duì)太陽(yáng)輪a為
對(duì)行星輪g為
按每天工作24小時(shí),每年工作300天,使用壽命10年,計(jì)算t=24×300×10=72000 (h)
根據(jù)傳動(dòng)比 及
可計(jì)算出
∵
∴
故太陽(yáng)輪a的循環(huán)次數(shù)為
行星輪g的循環(huán)次數(shù)為
因,故取
于是有太陽(yáng)輪a的許用接觸應(yīng)力為
行星輪g的許用接觸應(yīng)力為
計(jì)算時(shí)應(yīng)取較小的
將以上各值代入按接觸強(qiáng)度計(jì)算的中心
圓整中心距,取工作中心距
B. 確定齒輪模數(shù)m
根據(jù)BG1357-87,取m=7
C. 確定變位系數(shù)、
因工作中心距=180(mm)
標(biāo)準(zhǔn)中心距
比較,故外齒輪副a-g要采用變位齒輪傳動(dòng)(正傳動(dòng))
按下式計(jì)算嚙合角和
計(jì)算得嚙合角.38°
總變位系數(shù)
按滾切的外齒輪副變位系數(shù)的線圖差得各齒輪變位系數(shù)的分配
,
D. 校核接觸強(qiáng)度
根據(jù)公式有
按,根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得2.1
小齒輪分度圓直徑 (mm)
根據(jù)
所以重新取 ,那么
將所求的各值代入接觸強(qiáng)度校核公
所以滿足接觸強(qiáng)度
E. 校核彎曲強(qiáng)度
彎曲強(qiáng)度的校核公式為
許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =750(N/mm2)
因行星輪g在此傳動(dòng)中是公用齒輪系雙向受載荷,故應(yīng)取=750×0.8=600(N/mm2)
安全系數(shù)取為 =1.75 尺寸系數(shù)=1
彎曲壽命系數(shù)
因齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl均大于4×106,故取YN=1
對(duì)太陽(yáng)輪a
對(duì)行星輪g
根據(jù)載荷分布系數(shù)
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 , =1.2
故
從而載荷系數(shù)
轉(zhuǎn)矩(Nmm)
齒行系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 太陽(yáng)輪a =2.08
行星輪g =1.98
齒根應(yīng)力集中系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得太陽(yáng)輪a =1.83
行星輪g =1.97
將求得的各值代入彎曲強(qiáng)度校核公式有
太陽(yáng)輪a的齒根彎曲應(yīng)力
行星輪g的齒根彎曲應(yīng)力
所以都滿足彎曲強(qiáng)度
(b)內(nèi)齒輪副g-b的強(qiáng)度計(jì)算
A. 變位系數(shù)的確定
標(biāo)準(zhǔn)中心距
a> aw=180(mm) 故應(yīng)采用變位齒輪傳動(dòng)(負(fù)傳動(dòng))
再按下式計(jì)算嚙合角和
得°10、12〃,總變位系數(shù)0.00438
已有 xg=0.2730 所以xb=0.2686
B. 校核接觸強(qiáng)度
根據(jù)校核的公式
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8
按,根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2.5
齒數(shù)比=2.677
小齒輪分度圓直徑 =7×31=217(mm)
齒寬系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)取=0.315
轉(zhuǎn)矩 =2.02×106×=3.296×106(Nmm)
根據(jù)=0.238 ,根據(jù)機(jī)械手冊(cè)取
根據(jù)
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)有 0.3
=1+(1.02-1)×0.3=1
1.4×1=1.4
許用接觸應(yīng)力
對(duì)于內(nèi)齒圈b,齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度疲勞極限
查表有 =2HB+70=2×265+70=600(N/mm2)
因內(nèi)齒輪副的實(shí)際承載能力低于計(jì)算結(jié)果,當(dāng)Zb/Zg=83/31=2.677>2時(shí)應(yīng)將降低8%,即內(nèi)齒輪b的接觸疲勞。
極限=600×0.92=552(N/mm2)
安全系數(shù) 取為=1.1,ZR=1.2,ZV=1
內(nèi)齒輪b的應(yīng)力循環(huán)基數(shù)
內(nèi)齒輪b輪齒的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算
129.392×3×72000=1.677×109
因Nl〉N0,故ZN=1
于是內(nèi)齒輪b的許用接觸應(yīng)力
將求得的個(gè)值代入接觸強(qiáng)度的校核公式有<
C. 校核彎曲強(qiáng)度
彎曲強(qiáng)度的校核公式為
許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算
查表齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =1.8HB=1.8×265=477(N/mm2)
YN=1,YX=1,SF=1.75,
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ,
于是
扭矩
取內(nèi)齒輪b的齒形系數(shù) YF=1.96
應(yīng)力集中系數(shù) YS=1.97
行星輪的齒根彎曲應(yīng)力 <
內(nèi)齒輪b的齒根彎曲應(yīng)力
〉
但未超過(guò)5%,所以滿足彎曲強(qiáng)度
校核結(jié)果表明,此傳動(dòng)的承載能力滿足要求。
四、第二級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
(1)選擇行星傳動(dòng)的類型為2K-H[A]。
(2)選擇齒輪的材料及熱處理
太陽(yáng)輪和行星輪均選用18Cr2Ni4WA,滲碳淬火,齒面硬度為:太陽(yáng)輪aHRC=60;行星輪Ghrc=58。內(nèi)齒圈b選用40Cr調(diào)質(zhì),硬度為HB=256。
(3)此傳動(dòng)采用直齒圓柱齒輪,精度等級(jí)為8-7-7,齒面光潔度為△7。
采用太陽(yáng)輪a浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu),各行星輪間載荷分配不均勻系數(shù)KP的數(shù)值取為:KPH=1.1(計(jì)算接觸強(qiáng)度時(shí));KPF=1.15(計(jì)算彎曲強(qiáng)度時(shí))
(4)行星輪個(gè)數(shù)的確定:由公式得,=1-4.66=-3.66,,由此根據(jù)機(jī)械手冊(cè)取行星輪的個(gè)數(shù)為np=4.
(5)確定各輪的齒數(shù)Za 、Zg 、Zb:
首先試選太陽(yáng)輪a的齒數(shù)Za=18,則 Zb=pZa=3.66×18=65.88
同時(shí)考慮“轉(zhuǎn)配條件”,故取Zb=66,即
中心齒輪圓整后數(shù),其傳動(dòng)誤差△i甚少,僅為0.2%,對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)完全合用;
其次計(jì)算行星輪g的名義吃數(shù)值
取,選取高變位齒輪傳動(dòng),所以
(6)強(qiáng)度計(jì)算
(a)外齒輪副a-g的強(qiáng)度計(jì)算
A. 計(jì)算中心距
根據(jù)公式 式中各參數(shù)的數(shù)值計(jì)算如下:
齒數(shù)比
齒寬系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)為:
材料系數(shù)ZE根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得ZE=189.8
節(jié)點(diǎn)嚙合系數(shù)ZH 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得ZH=2.5
轉(zhuǎn)矩T1 根據(jù)公式
=9.55×106
=6.827×106 Nmm
載荷系數(shù)
工作情況系數(shù)KA根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得KA=1
動(dòng)載荷系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=1.3
載荷分布系數(shù)
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得,
故
許用接觸應(yīng)力 按下式計(jì)算:
(N/mm2)
齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =23HRC
對(duì)太陽(yáng)輪a =23×60=1380(N/mm2)
對(duì)行星輪g =23×58=1334(N/mm2)
安全系數(shù)取為 =1.2
齒面光潔度系數(shù) =1.0
速度系數(shù) =1
接觸壽命系數(shù)
其中應(yīng)力循環(huán)系數(shù) =30HB2.4
對(duì)太陽(yáng)輪a =30×6142.4=1.47×108
對(duì)行星輪g =30×5782.4=1.28×108
齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算
對(duì)太陽(yáng)輪a為
對(duì)行星輪g為
按每天工作24小時(shí),每年工作300天,使用壽命10年,計(jì)算出t=24×300×10=72000 (h)
根據(jù)傳動(dòng)比 及
可計(jì)算出
∵
∴
故太陽(yáng)輪a的循環(huán)次數(shù)為
行星輪g的循環(huán)次數(shù)為
因,故取
于是有太陽(yáng)輪a的許用接觸應(yīng)力為
行星輪g的許用接觸應(yīng)力為
計(jì)算時(shí)應(yīng)取較小的
將以上各值代入按接觸強(qiáng)度計(jì)算的中心距
圓整中心距,取工作中心距
B. 確定齒輪模數(shù)m
根據(jù)BG1357-87,取m=11
C. 確定變位系數(shù)、
因工作中心距=228(mm)
標(biāo)準(zhǔn)中心距
比較,故外齒輪副a-g要采用變位齒輪傳動(dòng)(正傳動(dòng))
按下式計(jì)算嚙合角和
計(jì)算得嚙合角.38°
總變位系數(shù)
按滾切的外齒輪副變位系數(shù)的線圖差得各齒輪變位系數(shù)的分配
,
D. 校核接觸強(qiáng)度
根據(jù)公式有
按,根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得2.24
小齒輪分度圓直徑 (mm)
根據(jù)
所以
將所求的各值代入接觸強(qiáng)度校核公式所以滿足接觸強(qiáng)度
E. 校核彎曲強(qiáng)度
彎曲強(qiáng)度的校核公式為
許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算
查表齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =750(N/mm2)
因行星輪g在此傳動(dòng)中是公用齒輪系雙向受載荷,故應(yīng)取=750×0.8=600(N/mm2)
安全系數(shù)取為 =1.75 尺寸系數(shù)=1
彎曲壽命系數(shù)
因齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Nl均大于4×106,故取YN=1
對(duì)太陽(yáng)輪a
對(duì)行星輪g
根據(jù)載荷分布系數(shù)
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 , =1.2
故
從而載荷系數(shù)
轉(zhuǎn)矩(Nmm)
齒行系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 太陽(yáng)輪a =2.08
行星輪g =1.98
齒根應(yīng)力集中系數(shù)根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得太陽(yáng)輪a =1.83
行星輪g =1.97
將求得的各值代入彎曲強(qiáng)度校核公式有
太陽(yáng)輪a的齒根彎曲應(yīng)力
行星輪g的齒根彎曲應(yīng)力
所以都滿足彎曲強(qiáng)度
(b)內(nèi)齒輪副g-b的強(qiáng)度計(jì)算
F. 變位系數(shù)的確定
標(biāo)準(zhǔn)中心距
a>aw=228(mm) 故應(yīng)采用變位齒輪傳動(dòng)(負(fù)傳動(dòng))
再按下式計(jì)算嚙合角和
得°54、,總變位系數(shù)0.0011
已有 xg=0.2590 所以xb=0.2579
G. 校核接觸強(qiáng)度
根據(jù)校核的公式
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=189.8
按,根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=2.52
齒數(shù)比=2.869
小齒輪分度圓直徑 =11×23=253(mm)
齒寬系數(shù) 根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得=0.315
轉(zhuǎn)矩 =6.827×106×=8.723Nmm)
根據(jù)=0.238根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得,
根據(jù)
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得0.3
=1+(1.02-1)×0.3=1
1.3×1=1.3
許用接觸應(yīng)力
對(duì)于內(nèi)齒圈b,齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度疲勞極限
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 =2HB+70=2×265+70=600(N/mm2)
因內(nèi)齒輪副的實(shí)際承載能力低于計(jì)算結(jié)果,當(dāng)Zb/Zg=66/23=2.869>2
時(shí)應(yīng)將降低8%,即內(nèi)齒輪b的接觸疲勞 極限=600×0.92
=552(N/mm2)
安全系數(shù) 取為=1.1,ZR=1.2,ZV=1
內(nèi)齒輪b的應(yīng)力循環(huán)基數(shù)
內(nèi)齒輪b輪齒的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)按下式計(jì)算
79.533×4×72000=1.374×109
因Nl〉N0,故ZN=1
于是內(nèi)齒輪b的許用接觸應(yīng)力
將求得的個(gè)值代入接觸強(qiáng)度的校核公式有<
H. 校核彎曲強(qiáng)度
彎曲強(qiáng)度的校核公式為
許用彎曲應(yīng)力安下式計(jì)算
查表齒根彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =1.8HB=1.8×265=477(N/mm2)
YN=1,YX=1,SF=1.75,
根據(jù)機(jī)械手冊(cè)得 ,
于是
扭矩
取內(nèi)齒輪b的齒形系數(shù) YF=1.96
應(yīng)力集中系數(shù) YS=1.97
行星輪的齒根彎曲應(yīng)力 <
內(nèi)齒輪b的齒根彎曲應(yīng)力
<
所以滿足彎曲強(qiáng)度
校核結(jié)果表明,此傳動(dòng)的承載能力滿足要求。
第七節(jié) 截割部軸的設(shè)計(jì)及校核以及軸承的選用和校核
一、齒輪軸1
(1)確定軸的最小直徑
選取軸的材料為,淬火滲碳處理。按《機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)2》4-2查表取 A=107可得:
考慮到軸中空?。篸=120mm
(2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
裝配方案如圖:
圖2-7軸結(jié)構(gòu)裝配方案圖
軸段1 裝配軸承 ,=d=120mm選圓柱滾子軸承NJ224E
軸段 2 為了給軸承定位,根據(jù)軸承的定位尺寸取=150mm,考慮到齒輪與箱體的間隔 取
軸段 3 此段為軸齒輪,=224mm,
軸段 4 此段和軸段 2一樣給軸承定位,齒輪與箱體的間隔。取 =150mm,
軸段 5 此段和軸段 1一樣裝配軸承,選圓柱滾子軸承NJ224E 但考慮到內(nèi)花鍵的影響取
(3)軸的強(qiáng)度校核
(a)軸的載荷 圓周力:
軸向力:
支反力:水平面
垂直面
彎矩: 水