畢業(yè)論文---采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　采煤機(jī)是一種電牽引大功率采煤機(jī)，該機(jī)機(jī)身矮，裝機(jī)功率大，所有電機(jī)橫向布置，機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)，電機(jī)、行走箱驅(qū)動(dòng)輪組件等均可從老塘側(cè)抽出，故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。</p><p>　　本說明書主要介紹了采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)計(jì)算。采煤機(jī)截割部主要是由四級(jí)齒輪傳動(dòng)組成，截割部電機(jī)放在搖臂內(nèi)橫向布置，電動(dòng)機(jī)

2、輸出的動(dòng)力經(jīng)由三級(jí)直齒圓柱齒輪和一級(jí)行星輪系的傳動(dòng)，最后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)。截割部采用四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，減小了結(jié)構(gòu)尺寸，采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大了過煤空間，提高了裝煤效果。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)截割部的軸、傳動(dòng)齒輪、軸承和聯(lián)接用的花鍵等部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算、強(qiáng)度校核和選用。本說明書主要針對(duì)主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核進(jìn)行了敘述和介紹。</p><p>　　此外，還對(duì)采煤機(jī)的使用與

3、維護(hù)進(jìn)行了說明，以便能更好的發(fā)揮該采煤機(jī)的性能，達(dá)到最佳工作效果。</p><p>　　關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；行星輪系；齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　1.1本課題研究意義</p><p>　　為了提高工作面的生產(chǎn)效益, 世界主要采煤國均紛紛致力于發(fā)展大型先進(jìn)的綜采

4、設(shè)備, 取得了顯著的效果, 綜采工作面的生產(chǎn)能力和效益均大幅度提高。我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展對(duì)煤炭需求大幅度增加,年產(chǎn)超600萬t高產(chǎn)高效工作面得到快速發(fā)展,大功率采煤機(jī)的市場(chǎng)需求日益增加。電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)計(jì)術(shù)的飛速發(fā)展,為開發(fā)集電力電子、信息采集、微機(jī)控制及智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于一身的大采高重型電牽引采煤機(jī)創(chuàng)造了條件。我國在90 年代初致力發(fā)展高產(chǎn)高效工作面,開發(fā)了日產(chǎn)7000t 綜采成套設(shè)備, 但能真正實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的工作面依然較少

5、, 主要原因是受采煤機(jī)生產(chǎn)能力的限制, 高產(chǎn)高效工作面要求采煤機(jī)具有高可靠性、大截割功率、大牽引力、大牽引速度, 并能較快發(fā)現(xiàn)故障和處理故障。</p><p>　　大功率采煤機(jī)應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和良好的散熱條件,并具有靈活的操作性。設(shè)計(jì)搖臂要充分考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,滾筒要針對(duì)采煤工作面地質(zhì)條件進(jìn)行設(shè)計(jì),具有很強(qiáng)的過斷層能力,電氣設(shè)計(jì)必須考慮過斷層強(qiáng)烈沖擊的影響。采煤機(jī)要有適當(dāng)?shù)闹亓靠箾_擊;同時(shí)要有足夠的牽引力過斷層。采煤機(jī)

6、功率大,發(fā)熱量大,必須充分考慮各部件的散熱問題。為了適應(yīng)采煤工況要求,必須實(shí)現(xiàn)機(jī)載交流變頻,“一拖一”方式平衡牽引,并開發(fā)保護(hù)、監(jiān)測(cè)功能齊全、運(yùn)行可靠的程序。為使采煤機(jī)可靠運(yùn)行,必須解決機(jī)器聯(lián)結(jié)的松動(dòng)問題,除部件間用螺栓緊固外,采用多個(gè)高強(qiáng)度長(zhǎng)螺桿和液壓螺母組合將機(jī)身三大段聯(lián)結(jié)起來形成一個(gè)剛性整體。根據(jù)國內(nèi)外大功率大采高電牽引采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)和性能指標(biāo)以及我國厚煤層的開采情況,分析大采高綜采工作面的生產(chǎn)能力和煤質(zhì)硬度與所需的采煤機(jī)截

7、割功率、滾筒直徑、滾筒轉(zhuǎn)速、牽引速度、牽引功率、調(diào)高油缸推拉力等采煤機(jī)主要性能參數(shù)的關(guān)系,在可行性、可靠性、先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)性等方面進(jìn)行比較,并考慮與已有采煤機(jī)部分元部件的互換,最后確定設(shè)計(jì)MG400 /940-WD型電牽引采煤機(jī)?？傮w結(jié)構(gòu)如(圖1) 。</p><p><b>　　圖1-a</b></p><p>　　1.2 國內(nèi)電牽引采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)<

8、/p><p>　　1.2.1 采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)</p><p>　?、?電牽引采煤機(jī)已成為國內(nèi)采煤機(jī)的研究重點(diǎn)</p><p>　　國內(nèi)從90年代初已逐步停止研究開發(fā)液壓牽引采煤機(jī)將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向電牽引采煤機(jī);通過交流、直流電牽引采煤機(jī)的對(duì)比研究，已基本確定以交流變頻調(diào)速電牽引采煤機(jī)為今后電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。電牽引替代液壓牽引，交流調(diào)速代替直流調(diào)速已成為國內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)

9、展方向。</p><p>　?、?裝機(jī)功率不斷增加</p><p>　　為了滿足高產(chǎn)高效綜采工作面快速割煤對(duì)采煤機(jī)的高強(qiáng)度、高性能需要，不論是厚、中厚煤層還是薄煤層采煤機(jī)，其裝機(jī)功率(包括截割功率和牽引功率)均在不斷加大，最大已達(dá)1020KW，其中截割電機(jī)功率達(dá)450KW，牽引電機(jī)功率達(dá)2×50KW。</p><p>　　⑶ 牽引速度和牽引力不斷增大<

10、;/p><p>　　電牽引采煤機(jī)最大牽引速度已達(dá)14.5m/min，牽引力已普遍增大到450～600KN。</p><p>　?、?電機(jī)橫向布置總體結(jié)構(gòu)發(fā)展迅速</p><p>　　近年來，我國基本停止了截割電左尼縱向布置采煤機(jī)的研制，新研制的采煤機(jī)中已廣泛采用了多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置的總體結(jié)構(gòu)。</p><p>　?、?控制系統(tǒng)日趨完善</p

11、><p>　　采煤機(jī)電氣控制功能逐步齊全，可靠性不斷提高，在通用性互換性和集成化等方面已有較大進(jìn)步；開發(fā)了可靠的防爆全中文界面的PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控、監(jiān)測(cè)功能，以及故障記憶和診斷功能;研制成功井下無線電離機(jī)控制并得到推廣使用。</p><p>　?、?滾筒截深不斷增大</p><p>　　目前已由630mm增至800mm，預(yù)計(jì)今后可能增至1000mm。&

12、lt;/p><p>　?、?采煤機(jī)的可靠性將成為國產(chǎn)采煤機(jī)越來越重要的性能指標(biāo)</p><p>　　隨著高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)和發(fā)展，要求采煤工作面逐步達(dá)到日產(chǎn)7000 ～10000t水平。采煤機(jī)及其系統(tǒng)的可靠性將成為影響礦井原煤產(chǎn)量關(guān)鍵因素越來越受到重視，成為中國采煤機(jī)越來越重要的綜合性能指標(biāo)。</p><p>　　1.2.2 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)</p>&l

13、t;p>　　電牽引采煤機(jī)經(jīng)過25年的發(fā)展，技術(shù)已趨成熟。新一代大功率電牽引采煤機(jī)已集中采用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)可簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)如下:</p><p>　?、?電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。</p><p>　?、?結(jié)構(gòu)形式向多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置發(fā)展。</p><p>　?、?監(jiān)控技術(shù)向自

14、動(dòng)化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。</p><p>　?、?性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。</p><p>　?、?綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。</p><p>　　國內(nèi)電牽引采煤機(jī)研制方向與國際發(fā)展基本一致經(jīng)過近15年的研究，已取得較大進(jìn)展但離國際先進(jìn)水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較大差距，必須進(jìn)行大量的技術(shù)和試驗(yàn)研究。</p>

15、<p>　　1.3 總體方案的確定</p><p>　　1.3.1 采煤機(jī)類型 </p><p>　　滾筒采煤機(jī)的類型很多，可按滾筒數(shù)目、行走機(jī)構(gòu)形式、行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速傳動(dòng)方式、行走部布置位置、機(jī)身與工作面輸送乳汁機(jī)配合導(dǎo)向方式、總體結(jié)構(gòu)布置方式等分類。</p><p>　　按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機(jī)，其中雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)用最普遍。按行走機(jī)構(gòu)形式

16、分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機(jī)。按行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速方式分機(jī)械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機(jī)（通常簡(jiǎn)稱機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機(jī)）。按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機(jī)。按機(jī)身與工作面輸送機(jī)的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機(jī)。按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動(dòng)機(jī)縱向布置在搖臂上的采煤機(jī)和截割（主）電動(dòng)機(jī)橫向布置在機(jī)身上的采煤機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)橫向布置在搖臂上的采煤機(jī)。按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機(jī)。按

17、適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機(jī)。</p><p>　　1.3.2 采煤機(jī)的組成 </p><p>　　采煤機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖1-b）。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)：是滾筒采煤機(jī)的動(dòng)力部分，它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)截割部和牽引部。采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)都是防爆的，而且通常都采用定子水冷，以縮小電動(dòng)機(jī)的尺寸。</p&

18、gt;<p>　　牽引部：通過其主動(dòng)鏈輪與固定在工作面輸送機(jī)兩端的牽引鏈3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)。</p><p>　　左、右截割部減速箱：將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂5的齒輪，驅(qū)動(dòng)滾筒6旋轉(zhuǎn)。</p><p>　　圖1-b 雙滾筒采煤機(jī)</p><p>　　滾筒：是采煤機(jī)落煤和裝煤的工作機(jī)構(gòu)，滾筒上焊有端盤

19、及螺旋葉片，其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機(jī)中。為提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來回翻轉(zhuǎn)180°。</p><p>　　底托架：是固定和承托整臺(tái)采煤機(jī)的底架，通過其下部四個(gè)滑靴9將采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個(gè)滑靴套在輸送機(jī)的導(dǎo)向管上，以保證采煤機(jī)的可靠導(dǎo)向。</p><p>　　調(diào)高油缸：可使搖臂連同

20、滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機(jī)的采高。</p><p>　　調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機(jī)的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時(shí)的截割要求。</p><p>　　電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機(jī)的各種電氣控制和保護(hù)。</p><p>　　此外，為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機(jī)設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機(jī)的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機(jī)拉

21、動(dòng)在工作面輸送機(jī)的電纜槽中卷起或展開。 </p><p>　　1.4截割部結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征</p><p>　　1.4.1截割部傳動(dòng)方式確定</p><p>　　截割部傳動(dòng)裝置的功用：是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞到滾筒上，以滿足滾筒工作的需要。同時(shí)，傳動(dòng)裝置還應(yīng)適應(yīng)滾筒調(diào)高的要求，使?jié)L筒保持適當(dāng)?shù)墓ぷ鞲叨取Ｓ捎诮馗钕牟擅簷C(jī)總功率的80％～90％，因此要求設(shè)計(jì)出的截割部傳動(dòng)

22、裝置具有高的強(qiáng)度、剛度和可靠性，良好的潤(rùn)滑密封、散熱條件和高的傳動(dòng)效率。</p><p>　　采煤機(jī)截割部都采用齒輪傳動(dòng)，常見的傳動(dòng)方式有以下幾種(圖1-c)：</p><p>　　圖1-c 截割部傳動(dòng)方式</p><p>　　1－電動(dòng)機(jī)；12－固定減速箱；3－搖臂；4－滾筒；</p><p>　　5－行星齒輪傳動(dòng)； 6－泵箱；7－機(jī)身及牽

23、引部</p><p>　?、?電動(dòng)機(jī)—固定減速箱—搖臂—滾筒(圖1-c(a))。這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是傳動(dòng)簡(jiǎn)單，搖臂從固定減速箱端部伸出，支承可靠，強(qiáng)度和剛度好。但搖臂下降的最低位置受輸送機(jī)限制，故臥底量較小。DY-150、BM-100型采煤機(jī)均采用這種傳動(dòng)方式。</p><p>　?、?電動(dòng)機(jī)—固定減速箱—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒(圖1-c(b))。這種方式在滾筒內(nèi)裝了行星傳動(dòng)，故前幾級(jí)傳

24、動(dòng)比減小，簡(jiǎn)化了傳動(dòng)系統(tǒng)，但筒殼尺寸卻增大了，故這種傳動(dòng)方式適用于中厚煤層采煤機(jī)，如在MLS3 -170、MXA-300、AM-500和MG系列等型采煤機(jī)中采用。</p><p>　?、?電動(dòng)機(jī)—減速箱—滾筒(圖1-c(c))。這種傳動(dòng)方式取消了搖臂，靠由電動(dòng)機(jī)、減速箱和滾筒組成的截割部來調(diào)高(稱為機(jī)身調(diào)高)，使齒輪數(shù)大大減少，機(jī)殼的強(qiáng)度、剛度增大，且調(diào)高范圍大，采煤機(jī)機(jī)身也可縮短，有利于采煤機(jī)開缺口工作。&

25、lt;/p><p>　?、?電動(dòng)機(jī)—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒(圖1-c(d))。這種傳動(dòng)方式的電動(dòng)機(jī)軸與滾筒軸平行，取消了容易損壞的錐齒輪，使傳動(dòng)更加簡(jiǎn)單，而且調(diào)高范圍大，機(jī)身長(zhǎng)度小。新的電牽引采煤機(jī)都采取這種傳動(dòng)方式。</p><p>　　對(duì)比以上傳動(dòng)方式，我設(shè)計(jì)的截割部傳動(dòng)方式為:電動(dòng)機(jī)—搖臂—行星齒輪傳動(dòng)—滾筒（如圖1-d）。該截割部采用銷軸與牽引部聯(lián)結(jié)，截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂和

26、機(jī)身連接沒有動(dòng)力傳遞，取消了縱向布置結(jié)構(gòu)中的螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的通軸。</p><p>　　圖1-d 截割部傳動(dòng)系統(tǒng)圖</p><p>　　該截割部有以下特點(diǎn)：</p><p>　　1) 電機(jī)橫向布置,機(jī)械傳動(dòng)都是直齒傳動(dòng)故傳動(dòng)效率高，容易安裝和維護(hù)。</p><p>　　2) 截割電機(jī)采用旋轉(zhuǎn)開關(guān)控制外，其余控制如牽引速度調(diào)整、方向設(shè)定、

27、左右搖臂的升降，急停等操作均由設(shè)在機(jī)身兩端操作站的按鈕進(jìn)行控制，操作簡(jiǎn)單、方便。</p><p>　　3) 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，采用集成閥塊結(jié)構(gòu)，管路少，連接可靠；經(jīng)常調(diào)整的閥設(shè)在液壓箱體外，便于檢修和更換。</p><p>　　4) 截割機(jī)械傳動(dòng)鏈設(shè)有扭矩軸過載保護(hù)裝置，并可設(shè)有強(qiáng)制潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)，提高了傳動(dòng)件，支承件的使用壽命。</p><p>　　5) 截割部采用

28、四行星單浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，承載能力大，減小了結(jié)構(gòu)尺寸。采用大角度彎搖臂設(shè)計(jì)，加大過煤空間，提高裝煤效果，臥底量大</p><p>　　6) 調(diào)高油缸與調(diào)高液壓鎖采用分離布置，液壓鎖置于殼體空腔內(nèi)，打開蓋板即可取出液壓鎖，方便井下查找故障和更換調(diào)高油缸、液壓鎖等維修工作。 </p><p>　　1.4.2 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　由設(shè)計(jì)要求知，截割部功率為400KW

29、，根據(jù)礦井電機(jī)的具體工作環(huán)境情況，電機(jī)必須具有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險(xiǎn)的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對(duì)安全，而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為YBCS4─400,其主要參數(shù)如下：</p><p>　　額定功率：400KW； 額定電壓：3300V；</p><p>　　滿載電流：98A； 額定轉(zhuǎn)速：1

30、470r/min；</p><p>　　滿載效率：0.915； 絕緣等級(jí)： H；</p><p>　　滿載功率因數(shù)：0.85； 接線方式：Y；</p><p>　　質(zhì)量： 1150Kg； 冷卻方式：外殼水冷</p><p>　　該電動(dòng)機(jī)輸出軸上帶有漸開線花鍵，通過該花鍵電機(jī)將輸出的動(dòng)力傳遞給搖臂的齒輪減速

31、機(jī)構(gòu)。</p><p>　　第二章 傳動(dòng)參數(shù)的確定</p><p>　　2.1總傳動(dòng)比的計(jì)算</p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用YBCS4-400(帶離合)防爆型異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率為400KW，轉(zhuǎn)速，滾筒轉(zhuǎn)速。根據(jù)上述就可以求出總的傳動(dòng)比。傳動(dòng)比較大時(shí)通常采用多級(jí)傳動(dòng)，若傳動(dòng)裝置由多級(jí)串聯(lián)而成，則必須使各級(jí)傳動(dòng)比的乘積和總傳動(dòng)比相等。</p><

32、;p><b>　　2.2傳動(dòng)比的分配</b></p><p><b>　　1．分配原則</b></p><p>　　1）由高速級(jí)至低速級(jí)逐漸增大傳動(dòng)比。由于該截割部要求傳動(dòng)比大，空間體積小，如果在高速級(jí)分配較大傳動(dòng)比，隨著傳動(dòng)比和模數(shù)的增大，齒輪的直徑將變得很大，不宜滿足空間體積的要求。</p><p>　　2）通過

33、總體預(yù)算具體分配各級(jí)傳動(dòng)比。由于分配傳動(dòng)比時(shí)首先要考慮總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，然后在給定的中心矩范圍內(nèi)分配各級(jí)傳動(dòng)比，因而必須先進(jìn)行總體預(yù)算，并經(jīng)過不斷的調(diào)整，最后得到合適的傳動(dòng)比。</p><p><b>　　2．傳動(dòng)比數(shù)值表</b></p><p>　　實(shí)際分配后的總傳動(dòng)比：</p><p>　　2.3確定各軸的轉(zhuǎn)速n、功率P、轉(zhuǎn)矩T</p&g

34、t;<p>　　1）確定各軸轉(zhuǎn)速 n</p><p>　　2）確定各軸輸入功率 P</p><p><b>　　式中： </b></p><p><b>　?。X輪嚙合效率，;</b></p><p><b>　?。S承效率，.</b></p>&l

35、t;p>　　3）確定各軸輸入轉(zhuǎn)矩T</p><p>　　第三章 齒輪嚙合參數(shù)及強(qiáng)度計(jì)</p><p>　　3.1齒輪的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核</p><p>　　本截割部所用的齒輪為漸開線直齒圓柱齒輪，可根據(jù)彎曲強(qiáng)度計(jì)算確定模數(shù)來進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算，參考文獻(xiàn)[1]來進(jìn)行計(jì)算及校核。</p><p>　　3.1.1第一級(jí)減速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及

36、強(qiáng)度校核</p><p>　　1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)</p><p>　　考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，由表6-2，選齒輪材料用，表面滲碳淬火，齒面硬度。</p><p>　　煤礦機(jī)械齒輪傳動(dòng)，對(duì)齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級(jí)精度。</p><p>　　對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)速較高，

37、為提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，降低動(dòng)載荷，以齒輪較多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為，現(xiàn)取，傳動(dòng)比，則，則取整為</p><p><b>　　2．設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。由式（6-15）有</p><p><b>　　確定式中各項(xiàng)數(shù)值：</b>&l

38、t;/p><p>　　因載荷有較重沖擊，由表6-3查得，故選初載荷系數(shù)</p><p>　　由式（6-7），，計(jì)算端面重合度</p><p><b>　　由式（6-13），</b></p><p><b>　　由表6-6，選取</b></p><p>　　由圖6-19，由圖6-2

39、0查得</p><p><b>　　由式（6-12）有</b></p><p>　　由圖6-21查得，；</p><p><b>　　取</b></p><p>　　由圖6-22d按齒面硬度均值60HRC，在ML線上查得</p><p><b>　　取，設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)

40、：</b></p><p>　　將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求得：</p><p><b>　　修正：</b></p><p><b>　　由圖6-7查得 </b></p><p>　　由圖6-10查得 </p><p>　　由表6-4查得 <

41、/p><p><b>　　則 </b></p><p>　　由表6-1，選取第二系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) </p><p><b>　　齒輪主要幾何尺寸：</b></p><p><b>　　，取 </b></p><p>　　3.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p&

42、gt;<p>　　由表6-5查得 188</p><p>　　由圖6-14查得 </p><p>　　由圖6-13查得 </p><p>　　由圖6-15,按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得 </p><p>　　由圖6-16e，按齒面硬度均值60HRC，在MQ和ML線中間查出</p><p>&l

43、t;b>　　1400</b></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得</p><p><b>　　接觸強(qiáng)滿足。</b></p><p&g

44、t;　　4.校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　計(jì)算應(yīng)力 </b></p><p><b>　　計(jì)算彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　由圖6-22（d）查得 </p><p><b>　　彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。</b></p><

45、;p>　　3.1.2 第二級(jí)減速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及強(qiáng)度校核</p><p>　　1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)</p><p>　　考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，由表6-2，選齒輪材料用，表面滲碳淬火，齒面硬度。</p><p>　　煤礦機(jī)械齒輪傳動(dòng)，對(duì)齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級(jí)精度。</p>

46、<p>　　對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)速較高，為提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，降低動(dòng)載荷，以齒輪較多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為，現(xiàn)取，傳動(dòng)比，則。 </p><p>　　2. 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。由式（6-15）有</p><p><b>　　確定式中各項(xiàng)數(shù)值：</b></p><p>　

47、　因載荷有較重沖擊，由表6-3查得，故選初載荷系數(shù)</p><p>　　由式（6-7），，計(jì)算端面重合度</p><p><b>　　由式（6-13），</b></p><p><b>　　由表6-6，選取</b></p><p>　　由圖6-19，由圖6-20查得</p><p

48、><b>　　由式（6-12）有</b></p><p>　　由圖6-21查得，；</p><p><b>　　取</b></p><p>　　由圖6-22d按齒面硬度均值60HRC，在ML線上查得</p><p><b>　　取，設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)：</b></p>

49、;<p>　　將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求得：</p><p><b>　　修正：</b></p><p><b>　　由圖6-7查得 </b></p><p>　　由圖6-10查得 </p><p>　　由表6-4查得 </p><p><

50、;b>　　則 </b></p><p>　　由表6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) </p><p><b>　　齒輪主要幾何尺寸：</b></p><p><b>　　，取 </b></p><p>　　3. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p>　　由表6

51、-5查得 188</p><p>　　由圖6-14查得 </p><p>　　由圖6-13查得 </p><p>　　由圖6-15,按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得 </p><p>　　由圖6-16e，按齒面硬度均值60HRC，在MQ和ML線中間查出</p><p><b>　　1400</b

52、></p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得</p><p><b>　　接觸強(qiáng)滿足。</b></p><p>　　4.校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度<

53、;/p><p><b>　　計(jì)算應(yīng)力 </b></p><p><b>　　計(jì)算彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　由圖6-22（d）查得 </p><p><b>　　彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。</b></p><p>　　3.1.3 三級(jí)減速齒

54、輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)及計(jì)算</p><p>　　1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)</p><p>　　考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，由表6-2，選齒輪材料用，表面滲碳淬火，齒面硬度。</p><p>　　煤礦機(jī)械齒輪傳動(dòng)，對(duì)齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級(jí)精度。</p><p>　　對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)

55、速較高，為提高傳動(dòng)平穩(wěn)性，降低動(dòng)載荷，以齒輪較多為好，一般取小齒輪齒數(shù)為，現(xiàn)取，傳動(dòng)比，則，圓整為。</p><p>　　2. 閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。由式（6-15）有</p><p><b>　　確定式中各項(xiàng)數(shù)值：</b></p><p>　　因載荷有較重沖擊，由表6-3查得，故選初

56、載荷系數(shù)</p><p>　　由式（6-7），，計(jì)算端面重合度</p><p><b>　　由式（6-13），</b></p><p><b>　　由表6-6，選取</b></p><p>　　由圖6-19，由圖6-20查得</p><p><b>　　由式（6-1

57、2）有</b></p><p>　　由圖6-21查得，；</p><p><b>　　取</b></p><p>　　由圖6-22d按齒面硬度均值60HRC，在ML線上查得</p><p><b>　　取，設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)：</b></p><p>　　將確定后的各項(xiàng)

58、數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求得：</p><p><b>　　修正：</b></p><p><b>　　由圖6-7查得 </b></p><p>　　由圖6-10查得 </p><p>　　由表6-4查得 </p><p><b>　　則 </b>&

59、lt;/p><p>　　由表6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) </p><p><b>　　齒輪主要幾何尺寸：</b></p><p><b>　　，取 </b></p><p>　　3. 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p>　　由表6-5查得 188</p>

60、<p>　　由圖6-14查得 </p><p>　　由圖6-13查得 </p><p>　　由圖6-15,按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得 </p><p>　　由圖6-16e，按齒面硬度均值60HRC，在MQ和ML線中間查出</p><p><b>　　1400</b></p><p

61、><b>　　取</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得</p><p><b>　　接觸強(qiáng)滿足。</b></p><p>　　4.校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><

62、;b>　　計(jì)算應(yīng)力 </b></p><p><b>　　計(jì)算彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　由圖6-22（d）查得 </p><p><b>　　彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。</b></p><p>　　3.1.4 一級(jí)減速中惰輪軸的齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核</p&g

63、t;<p>　　1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)</p><p>　　考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，由表6-2，選齒輪材料用，表面滲碳淬火，齒面硬度。</p><p>　　煤礦機(jī)械齒輪傳動(dòng)，對(duì)齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級(jí)精度。</p><p>　　已知惰輪齒數(shù)為39，且與齒輪1嚙合，因此其模數(shù)m＝7。惰

64、輪所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，且,。</p><p><b>　　則</b></p><p>　　2.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p>　　由4.1.1的計(jì)算可知,,，，，，</p><p>　　由表6-5查得 188</p><p>　　由圖6-14查得 </p><p

65、>　　由圖6-13查得 </p><p>　　由圖6-15,按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得 </p><p>　　由圖6-16e，按齒面硬度均值60HRC，在MQ和ML線中間查出</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則</b></p><p&

66、gt;　　將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得</p><p><b>　　接觸強(qiáng)滿足。</b></p><p>　　4.校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　計(jì)算應(yīng)力</b></p><p>　　由4.1.1的計(jì)算可知,,</p><p><b>

67、;　　計(jì)算彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　由圖6-22（d）查得 </p><p><b>　　彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。</b></p><p>　　3.1.5 三級(jí)減速中惰輪軸的齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核</p><p>　　1. 選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)</p><p&

68、gt;　　考慮到傳遞功率較大，并且是井下設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)緊湊，使用壽命長(zhǎng)，由表6-2，選齒輪材料用，表面滲碳淬火，齒面硬度。</p><p>　　煤礦機(jī)械齒輪傳動(dòng)，對(duì)齒輪精度無特別要求，選齒輪為7級(jí)精度。</p><p>　　已知惰輪齒數(shù)為40，且與齒輪6嚙合，因此其模數(shù)m＝10。惰輪所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，且,。</p><p><b>　　則</b&g

69、t;</p><p>　　2.校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度</p><p>　　由4.1.3的計(jì)算可知,,,, ,,</p><p>　　由表6-5查得 188</p><p>　　由圖6-14查得 </p><p>　　由圖6-13查得 </p><p>　　由圖6-15,按不允許出現(xiàn)

70、點(diǎn)蝕，查得 </p><p>　　由圖6-16e，按齒面硬度均值60HRC，在MQ和ML線中間查出</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　則 </b></p><p>　　將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得</p><p><b&

71、gt;　　接觸強(qiáng)滿足。</b></p><p>　　4.校核齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　　計(jì)算應(yīng)力</b></p><p>　　由4.1.3的計(jì)算可知,,</p><p><b>　　計(jì)算彎曲應(yīng)力</b></p><p>　　由圖6-22（d）查得

72、 </p><p><b>　　彎曲疲勞強(qiáng)度滿足。</b></p><p>　　3.2 行星減速機(jī)構(gòu)的齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算及校核</p><p>　　行星傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)比較具有重量輕、體積小、傳動(dòng)比大及效率高等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造比困難。行星減速器的重量與體積僅為普通減速器的。由于行星傳動(dòng)具有一些獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用日益廣泛。</

73、p><p>　　本次設(shè)計(jì)選用NGW型行星傳動(dòng)，簡(jiǎn)圖如下圖所示：</p><p>　　本行星輪設(shè)計(jì)、校核和結(jié)構(gòu)均參考文獻(xiàn)[2]、[3]</p><p><b>　　1. 齒數(shù)的選擇</b></p><p>　　由式(16-6) （，）代入上式得 </p><p>　　則，為2的倍數(shù)，即可

74、為整數(shù)，今取 </p><p>　　按式（16-7）,行星輪預(yù)選齒數(shù)</p><p>　　2. 齒輪傳動(dòng)主要尺寸的確定</p><p>　　為減小傳動(dòng)的尺寸，采用角變位。</p><p>　　由，查圖12-6，取</p><p>　　按式（16-15） 取</p><p><b&

75、gt;　　按式（16-14）</b></p><p>　　根據(jù)及查圖12-3得齒高變動(dòng)系數(shù)</p><p><b>　　中心距變動(dòng)系數(shù) </b></p><p><b>　　中心距 （?。?lt;/b></p><p><b>　　嚙合角 </b></p&

76、gt;<p>　　由及按圖12-7查得</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　太陽輪的尺寸</b></p><p><b>　　行星輪的尺寸</b></p><p>　　齒輪寬度 </p><p>

77、　　3. 齒輪傳動(dòng)主要尺寸的確定</p><p>　　未變位的中心距 </p><p>　　中心距變動(dòng)系數(shù) </p><p>　　按及，查圖12-2得</p><p>　　變位系數(shù)和 </p><p><b>　　內(nèi)齒輪變位系數(shù) </b></p><p&g

78、t;<b>　　嚙合角 </b></p><p><b>　　內(nèi)齒輪的尺寸 </b></p><p><b>　　或 </b></p><p><b>　　式中</b></p><p><b>　　則</b></p>

79、<p><b>　　應(yīng)取</b></p><p>　　4．太陽輪的材料為，滲碳后表面淬火，行星輪的材料與熱處理同太陽輪。試驗(yàn)齒輪的接觸極限接觸應(yīng)力，試驗(yàn)齒輪的彎曲疲勞極限應(yīng)力。</p><p>　　按表12-19中的接觸強(qiáng)度校核公式：</p><p><b>　　式中</b></p><p&

80、gt;<b>　　取</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p>　　及7級(jí)精度，查圖12-15得</p><p>　　根據(jù)，查圖12-16a得</p><p>　　按7級(jí)精度查表12-21得</p><p>　　兩輪皆為鑄鋼，查表12-22得</

81、p><p>　　按及查圖12-17得</p><p>　　按，及查圖12-11得，，于是，，則；再按及查圖12-18得</p><p>　?。▋奢喗杂昌X面;按長(zhǎng)期工作考慮;高可靠性，查表12-23得）將上述數(shù)據(jù)代入公式得</p><p>　　5．齒輪彎曲強(qiáng)度校核</p><p>　　按表12-19中的彎曲強(qiáng)度校核公式<

82、;/p><p>　　式中根據(jù)及查圖12-22得</p><p>　　及查圖12-22得，兩輪材料一樣，應(yīng)計(jì)算中心論。</p><p><b>　　因,</b></p><p>　　根據(jù)查圖12-23得</p><p>　　(長(zhǎng)期工作；按及滲碳淬火鋼，查圖12-27得；按，及滲碳淬火鋼，查圖12-28得

83、； 按高可靠率查表12-23得)</p><p>　　將上述數(shù)據(jù)，同已知數(shù)據(jù)代入公式</p><p>　　內(nèi)齒輪采用調(diào)質(zhì)的，齒輪是內(nèi)嚙合傳動(dòng)，承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過外嚙合傳動(dòng)，無需校核其強(qiáng)度。</p><p>　　第四章 軸及軸承的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核</p><p>　　軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及

84、其強(qiáng)度校核中所列出的公式均參考文獻(xiàn)[1]</p><p>　　4.1.1 Ⅰ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核</p><p>　　1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進(jìn)行分析比較，選用下圖所示的裝配方案。</p><p><b>　　圖4-1-a</b></p><p><b>　　

85、2. 選擇軸的材料</b></p><p>　　軸的材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表8-1查得，，， ，。根據(jù)表8-3，取。</p><p>　　3. 求軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由2.2可知: </p><p>　　4. 初步估算軸的直徑</p><p>　　由式（8-2）初

86、步估算軸的最小直徑為</p><p>　　軸的最小直徑是按安裝軸承處的直徑，為了使軸與所選用的滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈直徑相適應(yīng)，且根據(jù)軸的受力情況，選用滾動(dòng)軸承NJ224E，其基本尺寸為。則軸的最小直徑取80mm。</p><p>　　5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如圖4-1-a)</p><p>　　6. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算</p><p>　　由所確定

87、的結(jié)構(gòu)圖（4-1-a）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離，.據(jù)此求出齒輪寬度所在的中點(diǎn)所在的截面的、、值。</p><p>　　(1) 畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖4-1-b）</p><p>　　為計(jì)算方便，將軸上的作用力分解到水平面和垂直面內(nèi)計(jì)算。取集中力作用于軸上零件的中點(diǎn)。</p><p>　　(2) 計(jì)算軸上外力</p><p><b>

88、　　齒輪的圓周力</b></p><p><b>　　齒輪的徑向力</b></p><p><b>　　(3) 求支反力</b></p><p><b>　　水平面內(nèi)支反力</b></p><p><b>　　垂直面支反力</b></p&

89、gt;<p>　　(4) 計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖</p><p><b>　　水平面彎矩 </b></p><p><b>　　垂直面彎矩 </b></p><p>　　合成彎矩 </p><p>　　(5) 畫轉(zhuǎn)矩圖（圖4-1-b）</p>&l

90、t;p><b>　　圖4-1-b</b></p><p>　　(6) 計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖</p><p>　　轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取得：</p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面的強(qiáng)度。由式（8-4）得 </p><p>　?。ㄓ捎诖颂帪辇X輪軸，因此取齒輪1的齒根圓直徑，因?yàn)槭侵饼X

91、圓柱齒輪，正常齒制，，，則）</p><p><b>　　所以軸的強(qiáng)度足夠。</b></p><p>　　7. 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算</p><p>　　(1) 判斷危險(xiǎn)截面</p><p>　　危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在統(tǒng)一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力

92、集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面處有齒輪與花鍵配合引起的應(yīng)力集中，都應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算，以該截面處進(jìn)行校核。</p><p>　　(2) 在較細(xì)軸的一端截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核</p><p>　　抗彎截面系數(shù) </p><p>　　抗扭截面系數(shù) </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅 &

93、lt;/p><p>　　彎曲平均應(yīng)力 </p><p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算）</p><p>　　扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力 </p><p><b>　　按附圖、按附圖查得</b></p><p><b>　　， </b></p&g

94、t;<p>　　由，按附圖5查得尺寸系數(shù) ， </p><p>　　由于軸精車加工， 按附圖8查得表面質(zhì)量系數(shù)。</p><p>　　按式（2-7a）和式（2-7b）計(jì)算可得綜合影響系數(shù)值為</p><p>　　軸材料是45鋼，查表8-1取彎曲等效系數(shù)，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù)。</p><p>　　只考慮彎矩作用的安全系數(shù)，由式（8-7）

95、得</p><p>　　由式（8-6）計(jì)算安全系數(shù)</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　，所以該截面安全。</b></p><p>　　4.1.2 Ⅱ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核</p><p>　　1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案整體布局，擬定軸上零件的裝

96、配方案。擬定不同裝配</p><p>　　案進(jìn)行分析比較，選用下圖所示的裝配方案。</p><p><b>　　2. 選擇軸的材料</b></p><p>　　軸的材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表8-1查得，，， ，。根據(jù)表8-3，取。</p><p><b>　　圖4-2-a</b><

97、/p><p>　　3. 求軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由2.2可知: </p><p>　　4. 初步估算軸的直徑</p><p>　　由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為</p><p>　　5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖4-2-a）</p><p>　　6. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)

98、算</p><p>　　此軸為惰輪軸，通過軸承與齒輪相連，只起傳動(dòng)作用。這里為安全起見，假設(shè)齒輪上的力傳動(dòng)到軸上，對(duì)起進(jìn)行受力分析計(jì)算和強(qiáng)度校核。</p><p>　　由所確定的結(jié)構(gòu)圖（圖4-2-a）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離，，據(jù)此求出齒輪寬度所在的中點(diǎn)所在的截面的、、值。</p><p>　　(1) 畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖4-2-b）</p><

99、;p>　　為計(jì)算方便，將軸上的作用力分解到水平面和垂直面內(nèi)計(jì)算。取集中力作用于軸上零件的中點(diǎn)。</p><p>　　(2) 計(jì)算軸上外力</p><p><b>　　齒輪的圓周力</b></p><p><b>　　齒輪的徑向力</b></p><p><b>　　(3) 求支反力&

100、lt;/b></p><p><b>　　水平面內(nèi)支反力</b></p><p><b>　　同理： </b></p><p><b>　　垂直面支反力</b></p><p><b>　　同理: </b></p><

101、p>　　(4) 計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖</p><p><b>　　水平面彎矩 </b></p><p><b>　　垂直面彎矩 </b></p><p>　　合成彎矩 </p><p>　　(5) 畫轉(zhuǎn)矩圖（圖4-2-b）</p><p>&l

102、t;b>　　圖4-2-b</b></p><p>　　(6)進(jìn)行強(qiáng)度校核 </p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面的強(qiáng)度。由式（8-4）得 </p><p><b>　　所以軸的強(qiáng)度足夠。</b></p><p>　　7. 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算</p&g

103、t;<p>　　(1) 判斷危險(xiǎn)截面</p><p>　　危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在統(tǒng)一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，靠齒輪右邊的截面上彎矩最大，截面處有齒輪配合和花鍵引起的應(yīng)力集中，都應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算，以截面處進(jìn)行校核。</p><p>　　(2) 在較細(xì)軸

104、的一端截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核</p><p>　　抗彎截面系數(shù) </p><p>　　抗扭截面系數(shù) </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅 </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力 </p><p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算）</p><

105、p>　　扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力 </p><p><b>　　按附圖、按附圖查得</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　由 ，按附圖5查得尺寸系數(shù) ， </p><p>　　由于軸精車加工， 按附圖8查得表面質(zhì)量系數(shù)。</p><p>

106、　　按式（2-7a）和式（2-7b）計(jì)算可得綜合影響系數(shù)值為</p><p>　　軸材料是45鋼，查表8-1取彎曲等效系數(shù)，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù)。</p><p>　　只考慮彎矩作用的安全系數(shù)，由式（8-7）得</p><p>　　由式（8-6）計(jì)算安全系數(shù)</p><p><b>　　取</b></p><

107、p><b>　　，所以該截面安全。</b></p><p>　　4.1.3 Ⅲ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核</p><p>　　1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進(jìn)行分析比較，選用如圖（4-2-a）所示的裝配方案。</p><p><b>　　2. 選擇軸的材料</b></p&

108、gt;<p>　　軸的材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表8-1查得，，， ，。根據(jù)表8-3，取。</p><p>　　3. 求軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由2.2可知: </p><p><b>　　圖4-3-a</b></p><p>　　4. 初步估算軸的直徑</p>

109、;<p>　　由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為</p><p>　　軸的最小直徑是按安裝軸承處的直徑，為了使軸與所選用的滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈直徑相適應(yīng)，且根據(jù)軸的受力情況，選用滾動(dòng)軸承22222C，其基本尺寸為。則軸的最小直徑取110mm。</p><p>　　5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(圖4-3-a)</p><p>　　6. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算</

110、p><p>　　由所確定的結(jié)構(gòu)圖（圖4-3-a）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離，，.據(jù)此求出齒輪寬度所在的中點(diǎn)所在的截面的、、值。</p><p>　　(1) 畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（如圖4-3-b）</p><p>　　為計(jì)算方便，將軸上的作用力分解到水平面和垂直面內(nèi)計(jì)算。取集中力作用于軸上零件的中點(diǎn)。</p><p>　　(2) 計(jì)算軸上外力</p

111、><p><b>　　齒輪的圓周力</b></p><p><b>　　齒輪的徑向力</b></p><p><b>　　(3) 求支反力</b></p><p><b>　　水平面內(nèi)支反力</b></p><p><b>　

112、　同理： </b></p><p><b>　　垂直面支反力</b></p><p><b>　　同理: </b></p><p>　　(4) 計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖（圖4-3-b）</p><p><b>　　水平面彎矩 </b></p&

113、gt;<p><b>　　垂直面彎矩 </b></p><p>　　合成彎矩 </p><p>　　(5) 畫轉(zhuǎn)矩圖（圖4-3-b）</p><p>　　(6) 計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖（圖4-3-b）</p><p>　　轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取得：</p><p>　

114、　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面的強(qiáng)度。由式（8-4）得 </p><p>　?。ㄓ捎诖颂帪辇X輪軸，因此取齒輪4的齒根圓直徑，因?yàn)槭侵饼X圓柱齒輪，正常齒制，，，則）</p><p><b>　　所以軸的強(qiáng)度足夠。</b></p><p><b>　　圖4-3-b</b></p><p

115、>　　7. 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算</p><p>　　(1) 判斷危險(xiǎn)截面</p><p>　　危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在統(tǒng)一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，靠大齒輪左邊截面處彎矩最大，截面處有齒輪配合和花鍵引起的應(yīng)力集中，都應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算，以截面處進(jìn)行校核。

116、</p><p>　　(2) 在較細(xì)軸的一端截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核</p><p>　　抗彎截面系數(shù) </p><p>　　抗扭截面系數(shù) </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅 </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力 </p><p>　　扭轉(zhuǎn)切

117、應(yīng)力幅（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算）</p><p>　　扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力 </p><p><b>　　按附圖、按附圖查得</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　由 ， 按附圖5查得尺寸系數(shù) ， </p><p>　　由于軸精車加工， 按附

118、圖8查得表面質(zhì)量系數(shù)。</p><p>　　按式（2-7a）和式（2-7b）計(jì)算可得綜合影響系數(shù)值為</p><p>　　軸材料是45鋼，查表8-1取彎曲等效系數(shù)，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù)。</p><p>　　只考慮彎矩作用的安全系數(shù)，由式（8-7）得</p><p>　　由式（8-6）計(jì)算安全系數(shù)</p><p><b&

119、gt;　　取</b></p><p><b>　　，所以截面安全。</b></p><p>　　4.1.4 Ⅳ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核</p><p>　　1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進(jìn)行分析比較，選用下圖所示的裝配方案。</p><p><b>　　圖4

120、-4-a</b></p><p><b>　　2. 選擇軸的材料</b></p><p>　　軸的材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表8-1查得，，， ，。根據(jù)表8-3，取。</p><p>　　3. 求軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由2.2可知: </p><p&g

121、t;　　4. 初步估算軸的直徑</p><p>　　由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為</p><p>　　軸的最小直徑是按安裝軸承處的直徑，為了使軸與所選用的滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈直徑相適應(yīng)，且根據(jù)軸的受力情況，選用調(diào)心滾子軸承，其基本尺寸為。則軸的最小直徑取120mm。</p><p>　　5. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(如圖所示)</p><p><

122、;b>　　圖4-4-b</b></p><p>　　6. 按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算</p><p>　　由所確定的結(jié)構(gòu)圖（圖4-4-b）可確定出簡(jiǎn)支梁的支撐距離，，.據(jù)此求出齒輪寬度所在的中點(diǎn)所在的截面的、、值。</p><p>　　(1) 畫出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖4-4-b）</p><p>　　為計(jì)算方便，將軸上的作用力分解到

123、水平面和垂直面內(nèi)計(jì)算。取集中力作用于軸上零件的中點(diǎn)。</p><p>　　(2) 計(jì)算軸上外力</p><p><b>　　齒輪的圓周力</b></p><p><b>　　齒輪的徑向力</b></p><p><b>　　(3) 求支反力</b></p><

124、;p><b>　　水平面內(nèi)支反力</b></p><p><b>　　垂直面支反力</b></p><p>　　(4) 計(jì)算軸的彎矩，并畫彎矩圖（如圖4-4-b）</p><p><b>　　水平面彎矩 </b></p><p><b>　　垂直面彎矩

125、 </b></p><p>　　合成彎矩 </p><p>　　(5) 畫轉(zhuǎn)矩圖（如圖4-4-b）</p><p>　　(6) 計(jì)算并畫當(dāng)量彎矩圖（如圖4-b）</p><p>　　轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取得：</p><p>　　進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面的強(qiáng)度。由式

126、（8-4）得</p><p>　?。ㄓ捎诖颂帪辇X輪軸，因此取齒輪6的齒根圓直徑，因?yàn)槭侵饼X圓柱齒輪，正常齒制，，，則）</p><p><b>　　所以軸的強(qiáng)度足夠。</b></p><p><b>　　圖4-4-b</b></p><p>　　7. 按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算</p>

127、<p>　　(1) 判斷危險(xiǎn)截面</p><p>　　危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)是彎矩和轉(zhuǎn)矩較大及截面面積較小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。當(dāng)在同一截面處有幾個(gè)應(yīng)力集中源時(shí)，取各源所引起的應(yīng)力集中的最大值。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖，截面Ⅲ和Ⅳ中間的齒輪軸上彎矩最大，截面處有齒輪配合和花鍵引起的應(yīng)力集中，都應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)計(jì)算，以截面處進(jìn)行校核。</p><p>　　(2) 在較細(xì)

128、軸的一端截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核</p><p>　　抗彎截面系數(shù) </p><p>　　抗扭截面系數(shù) </p><p>　　彎曲應(yīng)力幅 </p><p>　　彎曲平均應(yīng)力 </p><p>　　扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅（按脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算）</p><p&g

129、t;　　扭轉(zhuǎn)平均切應(yīng)力 </p><p><b>　　按附圖、按附圖查得</b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　由 ， 按附圖5查得尺寸系數(shù) ， </p><p>　　由于軸精車加工， 按附圖8查得表面質(zhì)量系數(shù)。</p><p>　　按

130、式（2-7a）和式（2-7b）計(jì)算可得綜合影響系數(shù)值為</p><p>　　軸材料是45鋼，查表8-1取彎曲等效系數(shù)，扭轉(zhuǎn)等效系數(shù)。</p><p>　　只考慮彎矩作用的安全系數(shù)，由式（8-7）得</p><p>　　由式（8-6）計(jì)算安全系數(shù)</p><p><b>　　取</b></p><p&g

131、t;<b>　　，所以截面安全。</b></p><p>　　4.1.5 Ⅴ軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核</p><p>　　1. 根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案整體布局，擬定軸上零件的裝配方案。擬定不同裝配方案進(jìn)行分析比較，選用下圖所示的裝配方案。</p><p><b>　　2. 選擇軸的材料</b></p><p&

132、gt;　　軸的材料選45鋼，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表8-1查得，，， ，。根據(jù)表8-3，取。</p><p>　　3. 求軸的功率，轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩</p><p>　　由2.2可知: </p><p>　　4. 初步估算軸的直徑</p><p>　　由式（8-2）初步估算軸的最小直徑為</p><p>　　5. 軸