《采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)（84頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1 概 述1.1 采煤機(jī)的發(fā)展概況 機(jī)械化采煤開(kāi)始于20世紀(jì)40年代，是隨著采煤機(jī)械的出現(xiàn)而開(kāi)始的。40年代初期，英國(guó)、蘇聯(lián)相繼生產(chǎn)了采煤機(jī)，使工作面落煤、裝煤實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化。但當(dāng)時(shí)的采煤機(jī)都是鏈?zhǔn)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)，能耗大、效率低，加上工作面輸送機(jī)不能自移，所以生產(chǎn)率受到一定的限制。50年代初期，英國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)相繼生產(chǎn)出了滾筒式采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和單體液壓支柱，從而大大推進(jìn)了采煤機(jī)械化技術(shù)的發(fā)展。滾筒式采煤機(jī)采用螺旋滾筒作為截割機(jī)構(gòu)，當(dāng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)并切入煤壁后，通過(guò)安裝在滾筒螺旋葉片上的截齒將煤破碎，并利用螺旋葉片把破碎下來(lái)的煤裝入工作面輸送機(jī)。但由于當(dāng)時(shí)采煤機(jī)上的滾筒是死滾筒，不能實(shí)現(xiàn)調(diào)高，因而限制

2、了采煤機(jī)的適用范圍，我們稱(chēng)這種固定滾筒采煤機(jī)為第一代采煤機(jī)。因此，50年代的各國(guó)采煤機(jī)械化的主流還只是處于普通機(jī)械化水平，雖然在1954年英國(guó)已研制出了自移式液壓支架，但由于采煤機(jī)和可彎曲刮板輸送機(jī)尚不完善，綜采技術(shù)僅僅處驗(yàn)階段。60年代是世界綜采技術(shù)的發(fā)展時(shí)期。第二代采煤機(jī)單搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，解決了采高調(diào)整問(wèn)題，擴(kuò)大了采煤機(jī)的適用范圍。這種采煤機(jī)的滾筒裝在可以上下擺動(dòng)的搖臂上，通過(guò)搖動(dòng)搖臂來(lái)調(diào)節(jié)滾筒的截割高度，使采煤機(jī)適應(yīng)煤層厚度變化的能力得到了大大加強(qiáng)。1964年，第三代采煤機(jī)雙搖臂滾筒采煤機(jī)的出現(xiàn)，進(jìn)一步解決了工作面自開(kāi)切口問(wèn)題。另外，液壓支架和可彎曲輸送機(jī)技術(shù)的不斷完善，把綜采技術(shù)

3、推向了一個(gè)新水平，并在生產(chǎn)中顯示了綜采機(jī)械化采煤的優(yōu)越性高效、高產(chǎn)、安全和經(jīng)濟(jì)，因此各國(guó)競(jìng)相采用綜采。進(jìn)入70年代，綜采機(jī)械化得到了進(jìn)一步的發(fā)展和提高，綜采設(shè)備開(kāi)始向大功率、高效率及完善性能和擴(kuò)大使用范圍等方向發(fā)展，相繼出現(xiàn)了功率為7501000kW的采煤機(jī)，功率為9001000kW、生產(chǎn)能力達(dá)1500t/h的刮板輸送機(jī)，以及工作阻力達(dá)1500kN的強(qiáng)力液壓支架等。1970年采煤機(jī)無(wú)鏈牽引系統(tǒng)的研制成功以及1976年出現(xiàn)的第四代采煤機(jī)電牽引采煤機(jī)，大大改善了采煤機(jī)的機(jī)能，并擴(kuò)大了它的使用范圍。世界上第一臺(tái)直流電牽引（他勵(lì)）采煤機(jī)是由西德艾柯夫公司1976年研制的EDW1502L型采煤機(jī)。該采煤

4、機(jī)首先使用就顯示出電牽引的優(yōu)越性，即效率高、產(chǎn)量大、可靠性高，其故障率只是液壓牽引采煤機(jī)的1/5。同年，美國(guó)Joy公司研制出了1LS直流（串勵(lì)）電牽引采煤機(jī)，以后陸續(xù)改進(jìn)發(fā)展為2LS、3LS、4LS系列；1996年生產(chǎn)的6LS05型采煤機(jī)，其總裝機(jī)功率為1530kW，是當(dāng)時(shí)世界上功率最大的采煤機(jī)。英國(guó)于1984年生產(chǎn)了第一臺(tái)ELECTRA550直流（復(fù)勵(lì)）電牽引采煤機(jī)，其后生產(chǎn)的ELECTRA1000型采煤機(jī)在1994年創(chuàng)下了年產(chǎn)408萬(wàn)t商品煤的世界最高記錄，其截煤牽引速度達(dá)25。在電牽引采煤機(jī)的發(fā)展中，世界上許多國(guó)家先是發(fā)展直流電牽引。1986年日本三井三池制作所研制出世界上第一臺(tái)交流電牽

5、引采煤機(jī)（MCL400DR6868）。直流電牽引技術(shù)能滿(mǎn)足采煤機(jī)牽引特性（恒扭矩恒功率）的要求，調(diào)速平穩(wěn)，能四象限運(yùn)行，適應(yīng)大傾角工作面的運(yùn)行，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，但存在著火花、炭粉、更換電刷和換向器、過(guò)載能力較低以及機(jī)身較寬、較長(zhǎng)等缺點(diǎn)。而交流調(diào)速電牽引采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便，無(wú)電刷和換向器，無(wú)火花和炭粉，耐振動(dòng)、過(guò)載能力大?，F(xiàn)在電牽引采煤機(jī)已是國(guó)際主導(dǎo)機(jī)型，不僅可控硅控制調(diào)速的直流電牽引已發(fā)展成系列產(chǎn)品，而且已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了多款交流調(diào)頻電牽引采煤機(jī)。技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)是電牽引采煤機(jī)將逐步替代液壓牽引采煤機(jī)。電牽引采煤機(jī)既可以實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)要求的工作特性，而且更容易實(shí)

6、現(xiàn)檢測(cè)和控制自動(dòng)化，又可以克服液壓牽引采煤機(jī)加工精度要求高、工作液體易被污染、維修較困難以及工作可靠性較差和傳動(dòng)效率較低等缺點(diǎn)，還便于實(shí)現(xiàn)工況參數(shù)顯示和故障顯示。今后采煤機(jī)械化的發(fā)展方向是：不斷完善各類(lèi)采煤設(shè)備，使之達(dá)到高產(chǎn)、高效、安全、向遙控及自動(dòng)控制發(fā)展，逐步過(guò)渡到無(wú)人工作面采煤；提高單機(jī)的可靠性，并使之系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化；研制厚、薄及急傾斜等難采采煤層的機(jī)械化設(shè)備；解決端頭技術(shù)，研制工作面巷道與工作面端部連接處的設(shè)備等等，以進(jìn)一步提高工作面產(chǎn)量和安全性。1.2 國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)械的技術(shù)特點(diǎn) （1）牽引方式向電牽引方向發(fā)展。傳統(tǒng)的液壓牽引采煤機(jī)在國(guó)外仍然在生產(chǎn)和使用中，但已不占主導(dǎo)地位，由

7、于電牽引采煤機(jī)的諸多優(yōu)點(diǎn)，國(guó)外目前新開(kāi)發(fā)的采煤機(jī)，特別是大功率采煤機(jī)基本上都是采用電牽引方式。（2）裝機(jī)總功率不斷增大。為適應(yīng)煤礦生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效，采煤機(jī)的功率在不斷提高，電機(jī)截割功率通常在400kW 以上，牽引電機(jī)功率均在40kW以上，大的甚至達(dá)到125kW?？傃b機(jī)功率通常超過(guò)1000kW，如EL3000型采煤機(jī)總裝機(jī)功率高達(dá)2000kW，7LS5型采煤機(jī)達(dá)1940kW。目前世界上功率最大的電牽引采煤機(jī)在雞西煤礦機(jī)械有限公司成功下線(xiàn)，這標(biāo)志著我國(guó)采煤機(jī)械裝備的自主研發(fā)和生產(chǎn)能力達(dá)到世界先進(jìn)水平。其總裝機(jī)功率達(dá)2400kW，采掘高度為2.86m，可日產(chǎn)原煤2萬(wàn)t，是目前世界上功率最大、體積最大

8、、重量最大、采高最大的智能化采煤機(jī)。牽引速度、牽引力也大幅提高，目前大功率電牽引采煤機(jī)的牽引速度普遍達(dá)到1525，最大牽引速度達(dá)50，牽引力高達(dá)1000kN。牽引速度的加快，支架隨機(jī)支護(hù)的實(shí)現(xiàn)，使工作面頂板空頂時(shí)間縮短，為加大支架步距和滾筒截深創(chuàng)造了條件。采用大截深滾筒已成為提高采煤機(jī)生產(chǎn)能力的重要途徑，目前普遍采用的截深為10001200mm，個(gè)別已達(dá)1500mm。（3）元部件可靠性大幅提高。為提高采煤機(jī)的可靠性，減少故障率，采煤機(jī)齒輪的設(shè)計(jì)壽命已提高到2000h以上，軸承的壽命提高到3000h以上，并且還有進(jìn)一步提高的趨勢(shì)。液壓泵和液壓馬達(dá)的壽命已達(dá)10000h。（4）電牽引方式趨向交流變

9、頻調(diào)速。電牽引采煤機(jī)的牽引方式按牽引電機(jī)的類(lèi)型可分為直流牽引和交流牽引，由于交流變頻調(diào)速電牽引系統(tǒng)具有技術(shù)先進(jìn)可靠、維護(hù)管理簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，近幾年發(fā)展很快。20世紀(jì)90年代中后期研制的大功率電牽引采煤機(jī)均采用交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)。交流牽引正逐步替代直流牽引，成為今后電牽引采煤機(jī)的發(fā)展方向。早期的交流電牽引均采用1個(gè)變頻器拖動(dòng)2臺(tái)牽引電機(jī)，變頻器對(duì)電機(jī)的性能參數(shù)難以準(zhǔn)確檢測(cè)，控制和保護(hù)功能無(wú)法完全發(fā)揮。德國(guó)在開(kāi)發(fā)SL300時(shí)，采用2個(gè)變頻器分別拖動(dòng)2臺(tái)牽引電機(jī)的牽引系統(tǒng)，使?fàn)恳目刂坪捅Ｗo(hù)性能更加完善。這種一拖一的牽引系統(tǒng)也正被逐步采用，成為電牽引技術(shù)發(fā)展的又一個(gè)特點(diǎn)。（5）無(wú)鏈牽引向齒輪

10、一齒軌式演變。隨著牽引力不斷增大，銷(xiāo)輪一齒軌式無(wú)鏈牽引已近淘汰，齒輪一鏈軌式無(wú)鏈牽引已使用不多，正逐步趨向于采用齒輪一齒軌式無(wú)鏈牽引。這是一種從齒輪一銷(xiāo)軌式演變而來(lái)的無(wú)鏈牽引結(jié)構(gòu)，圓柱銷(xiāo)被齒軌所取代，焊接結(jié)構(gòu)改成了整體精密鑄造或鍛造，寬度增大，節(jié)距由125mm增加到175mm。（6）普遍采用中、高壓供電。由于裝機(jī)功率大幅度提高以及工作面的不斷加長(zhǎng)(達(dá)到300m)，整個(gè)工作面供電容量超過(guò)5000kW。為了減少輸電線(xiàn)路損耗，保證供電質(zhì)量和電機(jī)性能，新研制的大功率電牽引采煤機(jī)幾乎都采用中、高壓供電。主要供電等級(jí)有2300，3300，4160，5000V等。（7）監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)的智能化。新型的電牽引采煤

11、機(jī)具有建立在微處理機(jī)基礎(chǔ)上的智能監(jiān)控、監(jiān)測(cè)和保護(hù)系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)交互式人機(jī)對(duì)話(huà)、遠(yuǎn)近控制、無(wú)線(xiàn)電隨機(jī)遙控、工況監(jiān)測(cè)及狀態(tài)顯示、數(shù)據(jù)采集存儲(chǔ)及傳輸、故障診斷及預(yù)警、自動(dòng)控制等多種功能，以保證采煤機(jī)具有最低的維修量和最高的利用率；并可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)滾筒沿工作面煤層自動(dòng)調(diào)節(jié)采高等控制功能。1.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)（1）新設(shè)計(jì)的滾筒采煤機(jī)幾乎都采用多電機(jī)橫向布置；取消底托架；各大部件間采用液壓螺栓、啞鈴銷(xiāo)、偏心鎖緊螺母等聯(lián)接，以構(gòu)成采煤機(jī)的機(jī)身，左、右搖臂通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接在機(jī)身的兩端。（2）大力開(kāi)發(fā)電牽引采煤機(jī)。裝機(jī)功率1000kW 以下的電牽引采煤機(jī)已逐步走向成熟，且形成系列，裝機(jī)功率1800kW以上的電牽引采

12、煤機(jī)也已經(jīng)研制成功。目前國(guó)內(nèi)使用的交流電牽引采煤機(jī)的電牽引調(diào)速系統(tǒng)主要有3種：即交流變頻調(diào)速系統(tǒng)、電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速系統(tǒng)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng)SRD)。在這3種交流電牽引調(diào)速系統(tǒng)中，交流變頻調(diào)速技術(shù)在采煤機(jī)的應(yīng)用已逐步走向成熟并具有發(fā)展?jié)摿?；電磁轉(zhuǎn)差離合器調(diào)速技術(shù)本身比較成熟，但是在采煤機(jī)的應(yīng)用存在低速性能等問(wèn)題。從目前來(lái)看，交流變頻調(diào)速技術(shù)和SRD技術(shù)應(yīng)該是未來(lái)采煤機(jī)應(yīng)用的主要方向。（3）我國(guó)經(jīng)濟(jì)型綜采和高檔普采的主要機(jī)型為MG200，目前在冊(cè)近千臺(tái)，該機(jī)型由于功率偏小、過(guò)斷層能力差、結(jié)構(gòu)上的局限性等，而需要改進(jìn)以至換代。為此，近年來(lái)進(jìn)行了MG200采煤機(jī)的換代設(shè)計(jì)?，F(xiàn)已完成的MG15

13、0375W型及MG160/375W采煤機(jī)均可作為MG200的換代產(chǎn)品，使用中已取得良好效果。該換代產(chǎn)品在配套尺寸不變的情況下，將裝機(jī)功率由200kW 提高到375kW，其結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，即3個(gè)電機(jī)橫向布置，150(160)kW 的左、右截割電機(jī)分別布置在左、右搖臂內(nèi)，兩段或三段式機(jī)身通過(guò)液壓螺栓聯(lián)為一體，左、右截割部通過(guò)銷(xiāo)軸鉸接在左、右牽引行走箱上，其生產(chǎn)效率、截割能力大大提高，使用更為方便。（4）特殊機(jī)型采煤機(jī)的發(fā)展與應(yīng)用。如天地科技股份有限公司上海分公司開(kāi)發(fā)的MG250/300-NWD型電牽引短壁采煤機(jī)，可用于急傾斜特厚煤層水平分層放頂煤開(kāi)采、“三下一上”采煤、煤柱和邊角煤回收、短壁工作面雙

14、巷或單巷開(kāi)采、長(zhǎng)壁面開(kāi)機(jī)窩、煤巷掘進(jìn)等。再如，新汶礦業(yè)集團(tuán)從烏克蘭引進(jìn)螺旋鉆式采煤機(jī)已成功用于各種難采煤層。1臺(tái)螺旋鉆機(jī)僅需34人在工作面回采巷道內(nèi)操作。月產(chǎn)6000t以上，實(shí)現(xiàn)了真正的無(wú)人工作面安全生產(chǎn)。 但是目前國(guó)內(nèi)外對(duì)電牽引采煤機(jī)的研制絕大部分都是針對(duì)中厚易開(kāi)采煤層，對(duì)于薄煤層采煤機(jī)的研究不多，由于薄煤層采煤空間限制條件大，所以采掘不易，因此研究功率大而且機(jī)身厚度低的采煤機(jī)具有非常重要的意義，在此設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)的截割部就是在MG150/345的基礎(chǔ)上進(jìn)行改良設(shè)計(jì)。2 方 案 確 定2.1設(shè)計(jì)要求采高范圍：0.91.9m煤層傾角：煤質(zhì)硬度：中硬、中硬以下及含少量夾矸煤層裝機(jī)總共率：445kW截

15、割電機(jī)功率：22100kW牽引電機(jī)功率：218.5kW牽引速度：08.5m/min牽引力：300kN牽引方式：開(kāi)關(guān)磁組電機(jī)調(diào)速，齒輪銷(xiāo)排式電牽引配套輸送機(jī):SGZ630/150系列2.2 設(shè)計(jì)方案2.2.1 采煤機(jī)總體布置滾筒式采煤機(jī)常見(jiàn)的總體布置方式有下列幾種：（1）沿軸向（縱向）布置方式有鏈牽引采煤機(jī)的總體布置方式如圖21所示 (a)單滾筒采煤機(jī) （b）雙滾筒采煤機(jī)(c)雙滾筒雙電機(jī)采煤機(jī)圖 21 有鏈牽引采煤機(jī)的總體布置方式1截割部；2電動(dòng)機(jī)；3牽引部；4滾筒無(wú)鏈牽引采煤機(jī)的總體布置方式如圖22所示（a）雙滾筒單電機(jī)采煤機(jī) （b）雙滾筒單電機(jī)（截割合一）采煤機(jī)（c）雙滾筒雙電機(jī)采煤機(jī)（d

16、）雙滾筒雙電機(jī)（截割合一）采煤機(jī)圖 22 無(wú)鏈牽引采煤機(jī)的總體布置方式1截割部；2牽引部；3電動(dòng)機(jī)；4滾筒；5中間箱6牽引行走部；7截割合一截割部（2）多電機(jī)橫向布置方式多電機(jī)采煤機(jī)總體布置方式如圖23所示（a）雙滾筒多電機(jī)采煤機(jī)（有鏈）（b）雙滾筒多電機(jī)采煤機(jī)（無(wú)鏈）圖23 多電機(jī)采煤機(jī)總體布置方式1截割部；2電動(dòng)機(jī)；3牽引部；4滾筒；5中間箱；6牽引行走部本設(shè)計(jì)中采用多電機(jī)橫向布置方案，并且選擇其中的（b）圖即雙滾筒雙電機(jī)（無(wú)鏈）方案。由于多電機(jī)橫向布置方式符合發(fā)展方向，截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，取消了螺旋傘齒輪和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的同軸，大大簡(jiǎn)化了機(jī)身結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)的模塊化設(shè)計(jì)。2.2.2 截

17、割部傳動(dòng)方式確定采煤機(jī)截割部大多采用齒輪傳動(dòng)，主要有以下幾種方式：（1）電動(dòng)機(jī)機(jī)頭減速箱搖臂減速箱滾筒。這種傳動(dòng)方式的特點(diǎn)是傳動(dòng)簡(jiǎn)單，搖臂從機(jī)頭減速箱端部伸出，支撐可靠，強(qiáng)度和剛度好，但搖臂下限位置受輸送機(jī)限制，臥底量較小。（2）電動(dòng)機(jī)機(jī)頭減速箱搖臂減速箱行星齒輪傳動(dòng)滾筒。由于行星齒輪傳動(dòng)比較大，因此可使前幾級(jí)傳動(dòng)比減小，系統(tǒng)得以簡(jiǎn)化，并使行星齒輪的齒輪模數(shù)減小。但行星齒輪的采用使?jié)L筒筒轂尺寸增加，因而這種傳動(dòng)方式適用在中厚煤層以上工作的大直徑滾筒采煤機(jī)。這里搖臂從機(jī)頭減速箱側(cè)面伸出，所以可獲得較大的臥底量。在以上兩種傳動(dòng)方式中都采用搖臂調(diào)高，獲得了好的調(diào)高性能，但搖臂內(nèi)齒輪較多，要增加調(diào)速范

18、圍必須增加齒輪數(shù)。由于滾筒上受力大，搖臂及其與機(jī)頭減速箱的支撐比較薄弱，所以支撐距離加大才能保證搖臂的強(qiáng)度和剛度。（3）電動(dòng)機(jī)機(jī)頭減速箱滾筒。這種傳動(dòng)方式取消了搖臂，而靠由電動(dòng)機(jī)、機(jī)頭減速箱和滾筒組成的截割部調(diào)高，使齒輪數(shù)大大減少，機(jī)殼的強(qiáng)度、剛度增大，可獲得較大的調(diào)高范圍，還可使采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度大大縮短，有利于采煤機(jī)開(kāi)切口等工作。（4）電動(dòng)機(jī)搖臂行星齒輪傳動(dòng)滾筒。這種傳動(dòng)方式主電機(jī)采用橫向布置，使電動(dòng)機(jī)軸與滾筒軸平行，取消了承載大、易損壞的錐齒輪，使截割部更為簡(jiǎn)化。采用這種傳動(dòng)方式可獲得較大的調(diào)高范圍，并使采煤機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度進(jìn)一步縮短。本采煤機(jī)截割部傳動(dòng)方式選擇第（4）種傳動(dòng)方式即電動(dòng)機(jī)搖臂行星齒

19、輪傳動(dòng)滾筒。其傳動(dòng)方式如圖24所示圖 24 搖臂傳動(dòng)結(jié)構(gòu)圖1截割部殼體；2電機(jī)；3三級(jí)直齒輪減速機(jī)構(gòu)；4行星減速機(jī)構(gòu) 3 主要零部件的選擇及計(jì)算3.1 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇由于井下環(huán)境惡劣，存在煤塵、瓦斯等易燃、易爆物，所以電機(jī)應(yīng)選擇防爆電機(jī)。本采煤機(jī)截割部選擇YBCS系列防爆型異步電動(dòng)機(jī)，根據(jù)截割部功率2100KW選擇YBCS100型防爆異步電機(jī)（定做）。（1）性能及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：YBCS系列電動(dòng)機(jī)具有效率高、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、隔爆結(jié)構(gòu)先進(jìn)合理、溫升裕度大、安全可靠、性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，并且體積小、重量輕、外形美觀(guān)。此系列電動(dòng)機(jī)采用封閉自扇冷式防護(hù)結(jié)構(gòu)。（2）適用范圍：適用于正?；虿徽Ｇ闆r下都能形成爆炸性混

20、合物的場(chǎng)所。（3）該電動(dòng)機(jī)主要技術(shù)參數(shù) 功率/KW：100電流/A：68.4額定電壓/V：1140轉(zhuǎn)速/r.min：1470額定頻率/Hz：50工作定額：S1絕緣等級(jí)：H冷卻水壓/MPa：1.0冷卻方式：ICW37外形尺寸/mm：1040x405x428熱元件：PT-1003.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.1 傳動(dòng)比分配電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)速,滾筒轉(zhuǎn)速,則截割部總傳動(dòng)比為：。一般采用35級(jí)齒輪減速。由于采煤機(jī)機(jī)身高度受到嚴(yán)格限制，所以各級(jí)傳動(dòng)比不能平均分配，一般前級(jí)傳動(dòng)比較大，而后級(jí)逐漸減小，以保持尺寸均勻。各圓柱、圓錐齒輪傳動(dòng)比一般不大于34，當(dāng)末級(jí)采用行星齒輪傳動(dòng)時(shí)，其傳動(dòng)比可達(dá)46。該采煤機(jī)采用3級(jí)

21、直齒輪傳動(dòng)加1級(jí)行星齒輪傳動(dòng)（傳動(dòng)方案如圖31所示），首先確定行星齒輪傳動(dòng)比取4.59，則其余三級(jí)傳動(dòng)比。其余三級(jí)傳動(dòng)比初步設(shè)計(jì)時(shí)可按計(jì)算，本設(shè)計(jì)中采用，經(jīng)計(jì)算得,。估算齒數(shù)及中心距，考慮到大齒輪的尺寸基本相同，再考慮箱體的壁厚等，發(fā)現(xiàn)第一級(jí)大齒輪始終過(guò)大而且容易和第三級(jí)的小齒輪發(fā)生干涉；另外為了保證足夠的采高，必須在第三級(jí)中加入惰輪，但是第三級(jí)傳動(dòng)比較小，為了達(dá)到采高要求，必須適當(dāng)加大惰輪尺寸，因此容易造成惰輪尺寸過(guò)大，而產(chǎn)生第三級(jí)中先增速后減速的現(xiàn)象，容易造成惰輪過(guò)度磨損，從而降低了截割部的可靠性。因此參考有關(guān)采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)和計(jì)算中遇到的具體問(wèn)題，保持模數(shù)不變，而為了避免第一級(jí)大齒輪和

22、第三級(jí)小齒輪發(fā)生干涉，適當(dāng)增加第二級(jí)傳動(dòng)的中心距，適當(dāng)減小第一級(jí)的傳動(dòng)比；另外為了防止第三級(jí)中的先增速后減速和保證惰輪尺寸，適當(dāng)增加第三級(jí)的傳動(dòng)比。估算出各級(jí)直齒輪傳動(dòng)和行星機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比分別為，,。3.2.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算1）各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算1）各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算，。第和第軸轉(zhuǎn)速 第軸轉(zhuǎn)速 第軸轉(zhuǎn)速 第軸轉(zhuǎn)速 滾筒轉(zhuǎn)速 2）各軸功率計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率 第軸功率 第軸功率 第軸功率 第軸功率 式中 花鍵效率（0.99）； 滾子軸承效率（0.98）； 圓柱齒輪傳動(dòng)效率（0.98）；3）各軸扭矩計(jì)算第軸扭矩 第軸扭矩 第軸扭矩 第軸扭矩 3.2.3傳動(dòng)計(jì)算的說(shuō)明齒輪設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)3。齒輪承受較大沖

23、擊，設(shè)計(jì)為每天2班，每班8小時(shí)，每年300天，預(yù)期壽命為5年。齒輪材料是綜合考慮了強(qiáng)度、韌性和加工工藝性，選用20CrMnTi，熱處理及加工過(guò)程為：鍛-正火-高溫回火、出爐空冷-機(jī)加工-滲碳-高溫回火、出爐空冷-淬火-低溫回火。為了減小結(jié)構(gòu)尺寸、提高承載能力和加工維修性，因此采煤機(jī)的齒輪一般進(jìn)行變位。計(jì)算過(guò)程是先按未變位的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在進(jìn)行齒輪的變位后再對(duì)部分系數(shù)進(jìn)行修正，進(jìn)行接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度校核。行星機(jī)構(gòu)工作載荷平穩(wěn)，使用壽命10年，每年工作300天，每天工作2班，每班8小時(shí)。太陽(yáng)輪和行星輪材料選用18Cr2Ni4WA，滲碳淬火；行星架采用框架結(jié)構(gòu)，用ZG40Cr

24、整體鑄造，經(jīng)退火和調(diào)質(zhì)處理后，花鍵部分進(jìn)行中頻淬火；內(nèi)齒圈材料選用42CrMo，調(diào)質(zhì)后氮化處理。行星機(jī)構(gòu)的各個(gè)齒輪也要進(jìn)行變位處理。其設(shè)計(jì)主要參考文獻(xiàn)11。軸的設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)4，普通惰輪軸選用45鋼，而有些做成了齒輪軸，則參考齒輪的材料選用。軸一般確定最小直徑后，根據(jù)裝配條件，確定其它軸段的直徑和長(zhǎng)度，設(shè)計(jì)后一般要進(jìn)行強(qiáng)度校核。參考文獻(xiàn)7，軸承的設(shè)計(jì)壽命為5000h。3.2.4 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算（1）第一對(duì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（參考文獻(xiàn)3）1）選擇齒輪材料:查表817 大小齒輪均選用20CrMnTi 滲碳淬火 HRC5662 2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按估取圓周速度 參考表814，

25、815選取公差組6級(jí)齒輪模數(shù)m由式（868）得 齒寬系數(shù)查表823按齒輪相對(duì)軸承為對(duì)稱(chēng)布置，取小輪齒數(shù) 取 23 即 大輪齒數(shù) 圓整取 齒數(shù)比 傳動(dòng)比誤差 誤差在5范圍內(nèi)，合適小輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) 由式（854）得使用系數(shù) 查圖820 較大沖擊 動(dòng)載荷系數(shù) 查圖857得初值 齒向載荷分布系數(shù) 查圖860得 齒間載荷分配系數(shù) 由式（855）及0得查表821并插值 則載荷系數(shù)的初值 齒形系數(shù) 查圖867得 重合度系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖868得 許用彎曲疲勞應(yīng)力 彎曲疲勞極限應(yīng)力查圖872得 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由式（870）得 則查圖873得彎曲疲勞強(qiáng)度的壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 查圖874得安全系數(shù) 查表82

26、7得（較高可靠度） 故模數(shù)的設(shè)計(jì)初值為 整取=7因此取 齒輪1，3中間的惰輪齒數(shù)取 ,第一個(gè)電動(dòng)機(jī)上的齒輪選擇參數(shù)與齒輪1參數(shù)相同模數(shù)為7齒數(shù)為19，兩電動(dòng)機(jī)中間的惰輪根據(jù)電機(jī)的安裝尺寸選擇齒數(shù)為393）齒輪變位系數(shù)的選擇計(jì)算（參考文獻(xiàn)6第四卷） 選擇齒根及齒面承載能力較高區(qū)的線(xiàn) 按 初選 變位后齒輪中心距 查表32.117得 取定 計(jì)算出總變位系數(shù) 在圖32.15中找出 和 決定的點(diǎn)。由此點(diǎn)按射線(xiàn)的方向引一輔助射線(xiàn)，在此射線(xiàn)上按， 選定 ，。計(jì)算嚙合角取 ， 變位系數(shù)選擇：已知，2330 中心距變動(dòng)系數(shù) 中心距 齒高變動(dòng)系數(shù) 4）主要幾何尺寸計(jì)算 齒數(shù)比 分度圓直徑 ， 節(jié)圓直徑 ， 齒頂高

27、 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑的 小齒輪分度圓直徑 d719133mm 圓周速度 與估取值很相近，對(duì)k 影響不大，不必修正 中心距 齒寬b 惰輪齒寬 小齒輪齒寬 大齒輪齒寬 5）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 齒形系數(shù) 查圖867得 小輪 惰輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖868得 小輪 惰輪 大輪重合度系數(shù) 端面重合度 齒頂圓壓力角 小輪惰輪大輪許用彎曲應(yīng)力 由式（871） 彎曲疲勞應(yīng)力 彎曲壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 安全系數(shù) 故齒根彎曲強(qiáng)度足夠。6）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 彈性系數(shù) 由表8-22查取 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 由圖8-64查取 重合度系數(shù) 由圖8-65查取 , 許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限應(yīng)力 由圖

28、8-69查取 安全系數(shù) 由表8-27查取 按較高可靠度選取 壽命系數(shù) 由圖8-70查取 硬化系數(shù) 則有 齒面接觸強(qiáng)度足夠。（2）第二對(duì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（參考文獻(xiàn)3） 1）選擇齒輪材料:查表817 大小齒輪均選用20CrMnTi 滲碳淬火 HRC5662 2) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按 估取圓周速度 參考表814、815選取公差組7級(jí) 齒輪模數(shù)m由式（868）得 齒寬系數(shù)查表823按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置，取0.36小輪齒數(shù) 取 大輪齒數(shù) 圓整取齒數(shù)比 傳動(dòng)誤差 小輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) 由式（854）得 使用系數(shù) 查圖820 較大沖擊 動(dòng)載荷系數(shù) 查圖857得初值 齒向載荷

29、分布系數(shù) 查圖860得 齒間載荷分配系數(shù) 由式（855）及0得 查表821并插值得 則載荷系數(shù)初值 齒形系數(shù) 查圖867得 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖868得 重合度系數(shù) 許用彎曲疲勞應(yīng)力 彎曲疲勞極限應(yīng)力 查圖872得 壽命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查圖873得 尺寸系數(shù) 查圖874得 安全系數(shù) 查表827 取較高可靠度 則 故 m 的設(shè)計(jì)初值為 所以取 m7 即可 小輪分度圓直徑 圓周速度 與估取9很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正。 大輪分度圓直徑 中心距 齒寬 大輪齒寬 小輪齒寬 3）變位系數(shù)的選擇：（參考文獻(xiàn)6第四卷）選擇齒根及齒面承載能力較高區(qū)的P線(xiàn) 按 初選取 變位后齒輪中心距 取定 計(jì)算出總變

30、位系數(shù) 在圖32.15中找 和 決定的點(diǎn)，由此點(diǎn)按 L的射線(xiàn)方向引一輔助射線(xiàn)，在此射線(xiàn)上按，取，。 取 齒高變動(dòng)系數(shù)4）主要幾何尺寸計(jì)算模數(shù) 齒數(shù)比 分度圓直徑 節(jié)圓直徑 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 5）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 齒形系數(shù) 查圖867得小輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖868得小輪 大輪 重合度系數(shù) 0.250.75/端面重合度 齒頂圓壓力角 小輪 大輪 1.4許用彎曲應(yīng)力 由式（871） 彎曲疲勞應(yīng)力 彎曲壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 安全系數(shù) 齒根彎曲強(qiáng)度足夠。6）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算彈性系數(shù) 由表8-22查取 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 由圖8-64查取 重合度系數(shù) 由圖8-65查取

31、 許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限應(yīng)力 由圖8-69查取 安全系數(shù) 由表8-27查取 按較高可靠度選取 壽命系數(shù) 由圖8-70查取 硬化系數(shù) 則有 齒面接觸強(qiáng)度足夠。（3）第三對(duì)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（參考文獻(xiàn)3）1）選擇齒輪材料:查表817 大小齒輪均選用20CrMnTi 滲碳淬火 HRC5662。2）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按（0.0130.022）n估取圓周速度 5.63m/s 參考表814，815選取公差組7級(jí)齒輪模數(shù)m由式（868）得 齒寬系數(shù)查表823按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置，取0.5小輪齒數(shù) 取 大輪齒數(shù) 圓整取齒數(shù)比 傳動(dòng)誤差 誤差在范圍內(nèi)小輪轉(zhuǎn)矩 載荷系數(shù) K 由

32、式（854）得 使用系數(shù) 查表820得 動(dòng)載荷系數(shù) 查圖857得 齒向載荷分布系數(shù) K 查圖860得 齒間載荷分配系數(shù) 由式（855）及0得 查表821并插值得 則載荷系數(shù)初值 齒形系數(shù) 查圖867得 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖868得 重合度系數(shù) 許用彎曲疲勞應(yīng)力 彎曲疲勞極限應(yīng)力 查圖872得 壽命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查圖873得 尺寸系數(shù) 查圖874得 安全系數(shù) 查表827 取較高可靠度 則 故 m 的設(shè)計(jì)初值為 取 m8小輪分度圓直徑 圓周速度 與估取5.63很相近，對(duì)取值影響不大，不必修正。 大輪分度圓直徑 中間惰輪取 惰輪分度圓直徑 齒寬 取 惰輪齒寬 大輪齒寬 小輪齒寬 3）齒輪變位系數(shù)

33、的選擇計(jì)算（參考文獻(xiàn)6第四卷） 和變位系數(shù) 選擇齒根及齒面承載能力較高區(qū)的P線(xiàn) 按 初選取 變位后齒輪中心距 查表32.117 取定 計(jì)算出總變位系數(shù) 在圖32.15中找 和 決定的點(diǎn)由此點(diǎn)按 L的射線(xiàn)方向引一輔助射線(xiàn)，在此射線(xiàn)上按，取，和變位系數(shù) 已知 和 中心距 4）主要幾何尺寸計(jì)算 模數(shù) 齒數(shù)比 分度圓直徑 節(jié)圓直徑 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 5）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 齒形系數(shù) 查圖867得 小輪 惰輪 大輪 應(yīng)力修正系數(shù) 查圖868得 小輪1.56 惰輪1.64 大輪1.67重合度系數(shù)0.250.75/端面重合度齒頂圓壓力角 小輪 惰輪 大輪許用彎曲應(yīng)力 由式（871

34、） 彎曲疲勞應(yīng)力 彎曲壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 安全系數(shù) 齒根彎曲強(qiáng)度足夠。6）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 彈性系數(shù) 由表8-22查取 節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 由圖8-64查取 重合度系數(shù) 由圖8-65查取 , 許用接觸應(yīng)力 接觸疲勞極限應(yīng)力 由圖8-69查取 安全系數(shù) 由表8-27查取 按較高可靠度選取 壽命系數(shù) 由圖8-70查取 硬化系數(shù) 則有 齒面接觸強(qiáng)度足夠3.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核（參考文獻(xiàn)4）3.3.1 截一軸設(shè)計(jì)計(jì)算與軸承選型 截一軸與截二軸結(jié)構(gòu)相同，因截二軸傳遞功率大，所以設(shè)計(jì)截二軸后截一軸選擇相同的參數(shù)就行。截二軸輸入轉(zhuǎn)速，傳遞功率，設(shè)計(jì)為空心軸，中間為內(nèi)花鍵，與扭矩軸的外花鍵聯(lián)結(jié)，用來(lái)傳遞扭

35、矩，軸的兩肩對(duì)稱(chēng)的布置兩個(gè)支撐軸承。由于第一級(jí)傳動(dòng)中的小齒輪尺寸比較小，因此截二軸設(shè)計(jì)成齒輪軸。（1）求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 （2）求作用在齒輪上的力輸出軸上齒輪節(jié)圓直徑為 圓周力 徑向力 （3）確定軸的最小直徑軸材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。初估軸的最小直徑，A為考慮了彎矩影響的設(shè)計(jì)參數(shù)，查表42取A105，為軸的內(nèi)外徑之比，通常取，取，可得 考慮到工作條件比較惡劣，將軸徑加大，取最小軸徑為70mm。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示截二軸結(jié)構(gòu)圖2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段1 取最小軸徑,此段主要用來(lái)安裝唇形密封圈和軸承端蓋,取長(zhǎng)度。 軸段2 主要用于安裝

36、軸承，根據(jù)軸徑選取圓柱滾子軸承NJ2216,尺寸為，因此該軸段長(zhǎng)度 軸段3 為齒輪部分，齒輪齒寬為69mm，兩端有露出軸徑用于軸承軸向定位，取軸肩高度為8.5mm， 軸段4 主要用于安裝軸承，選取圓柱滾子軸承NJ218E ，尺寸， 孔的內(nèi)徑的確定：漸開(kāi)線(xiàn)花鍵分度圓直徑取，模數(shù)，齒數(shù)，為便于花鍵加工，兩端孔徑應(yīng)稍大，因此取花鍵兩端直徑為，最左邊一段主要用于擋圈定位扭轉(zhuǎn)軸的定位孔，取直徑為。 孔的長(zhǎng)度確定：首先確定花鍵的長(zhǎng)度，由花鍵的強(qiáng)度校核公式得：其中： 為載荷分布不均勻系數(shù)，??；Z為花鍵齒數(shù)；h為花鍵側(cè)面的工作高度，對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)花鍵；為花鍵半徑，對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)花鍵（為花鍵分度圓直徑）；花鍵齒面經(jīng)過(guò)熱

37、處理，取許用擠壓應(yīng)力。 所以，由可靠性分析，適當(dāng)增加鍵的安全系數(shù)，取。最左端孔根據(jù)密封塊和定位塊的長(zhǎng)度確定為14mm，第二部分孔的長(zhǎng)度根據(jù)密封塊得長(zhǎng)度定為30.5mm，因此最右端孔長(zhǎng)度由軸的總長(zhǎng)減去前兩孔長(zhǎng)得63mm。3）軸上零件的周向定位 圓柱滾子軸承的周向定位是采用過(guò)盈配合來(lái)保證的，因此軸段直徑尺寸公差查表得k6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸 齒輪兩端圓角取為5mm，安裝軸承處軸肩圓角根據(jù)手冊(cè)查取2mm， 軸段倒角取。（5）軸的強(qiáng)度校核1）求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖所示，截二軸計(jì)算簡(jiǎn)圖從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處

38、的的數(shù)值如下：支反力 水平面 垂直面 彎矩和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩 當(dāng)量彎矩 軸的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。由表查得 則，即97.2108，取 軸的計(jì)算應(yīng)力為 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。（6）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 1）判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面應(yīng)該是應(yīng)力較大，同時(shí)應(yīng)力集中較嚴(yán)重的截面。從受載情況觀(guān)察，截面B上最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸徑最大，故截面B不必校核。從應(yīng)力集中對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度削弱程度觀(guān)察，軸段2軸肩處應(yīng)力集中嚴(yán)重，分析可知軸段2軸肩處為危險(xiǎn)截面。 2）計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力 截面彎矩M為 截面上的扭矩為 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的

39、扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 彎曲應(yīng)力幅 彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅于平均應(yīng)力相等，即 3）確定影響系數(shù) 軸的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。由表查得 ， 軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)。根據(jù) ，由表45經(jīng)插值后得，。 尺寸系數(shù) 、 根據(jù)軸截面為圓截面查圖、 表面質(zhì)量系數(shù) 、 根據(jù)和表面加工方法為磨削，查圖得 材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、 取、 由上面結(jié)果可得 查表中的許用安全系數(shù)值，可知該軸安全（7）軸承壽命計(jì)算 軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，； 當(dāng)量動(dòng)載荷，N； 軸承額定載荷，； 溫度系數(shù)，； 載荷系數(shù)，； 壽命指數(shù)， 3.3.2 惰一軸和墮二軸設(shè)計(jì)計(jì)算與軸承選型 惰一軸與墮二軸結(jié)構(gòu)尺寸相同，設(shè)計(jì)墮二軸后墮

40、一軸選擇相同尺寸就行，設(shè)計(jì)輸入轉(zhuǎn)速，傳遞功率，該軸兩端固定，中間安裝軸承。（1）求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 （2）求作用在齒輪上的力 齒輪節(jié)圓直徑 圓周力 徑向力 由截二軸計(jì)算中可知，惰二軸與截二軸之間的力大小相等，方向相反。 圓周力 徑向力 （3）確定軸的最小直徑 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。取，可得 取最小直徑為。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案如圖下圖所示，從右到左分別為軸端1，2，3。惰二軸結(jié)構(gòu)圖 2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段1 取最小軸徑，主要用于固定聯(lián)接，取長(zhǎng)度 。 軸段 2 主要用于安裝兩個(gè)支撐軸承，取軸肩為，則 根據(jù)軸徑選取調(diào)心滾子軸承22216C,尺寸，兩

41、軸承之間裝有3mm距離套，為了定位軸承，該軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于軸承寬度和軸套長(zhǎng)度之和，取縮進(jìn)，該軸段長(zhǎng)度為。 軸段 3 主要用于軸的固定聯(lián)接，取軸肩為6.5mm，則，。 3）軸上零件的軸向定位 軸承的周向定位采用過(guò)盈配合，軸段直徑尺寸公差取k6。 4）確定軸上圓角和倒角的尺寸 軸端倒角為，安裝軸承處圓角半徑為3mm。（5）軸的強(qiáng)度校核 1）求軸的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖畫(huà)出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖如圖所示。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處的、及的數(shù)值如下。惰二軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 支反力 水平面 垂直面 彎矩和 水平面

42、 垂直面 合成彎矩 當(dāng)量彎矩 2）校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表得，則 ，即5865,取，軸的計(jì)算應(yīng)力為 由計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。（6）軸承壽命計(jì)算 軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，； 當(dāng)量動(dòng)載荷，N； 軸承額定載荷，； 溫度系數(shù)，； 載荷系數(shù)，； 壽命指數(shù)， 3.3.3 截三軸設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承選型 截三軸輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，因?yàn)榻厝S部分要裝離合器，所以將截三軸分為兩部分，而且兩部分都做成空心軸，其中第一段軸通過(guò)外花鍵與齒輪配合，第二段做成空心齒輪軸（1）求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 （2）求作用在齒輪上的力齒輪的節(jié)圓直徑為 圓周力 徑向力 齒輪的節(jié)圓直徑為 圓周力 徑向力 （3）確定軸的

43、最小直徑軸材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。初估軸的最小直徑，A為考慮了彎矩影響的設(shè)計(jì)參數(shù)，查表42取A105，為軸的內(nèi)外徑之比，通常取，取，可得 ，考慮到中間扭矩軸的尺寸最小直徑取100mm。（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 截三軸上第一段軸的設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示，從右往左分別為軸段1,2,3.截三軸第一段軸結(jié)構(gòu)圖 2）按軸向定位要求確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 軸段1 取最小軸徑，用于安裝支撐軸承和定位塊，選軸承型號(hào)為圓柱滾子軸承NJ220E，主要尺寸為，定位塊寬為14mm，因此取長(zhǎng)度。 軸段2 加工為漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，傳遞扭矩，花鍵模數(shù)為5mm的30平齒漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，分度圓直徑，花鍵齒數(shù)為2

44、2，花鍵長(zhǎng)度取。 軸段3 和第一段軸尺寸一樣， ，。軸承型號(hào)與第一段軸相同 孔的內(nèi)徑的確定：根據(jù)內(nèi)花鍵漸開(kāi)線(xiàn)花鍵分度圓直徑取，模數(shù)，齒數(shù)，為便于花鍵加工，兩端孔徑應(yīng)稍大，因此取花鍵兩端直徑為。 孔的長(zhǎng)度確定：首先確定花鍵的長(zhǎng)度，由花鍵的強(qiáng)度校核公式得：其中： 為載荷分布不均勻系數(shù)，??；Z為花鍵齒數(shù)；h為花鍵側(cè)面的工作高度，對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)花鍵；為花鍵半徑，對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)花鍵（為花鍵分度圓直徑）；花鍵齒面經(jīng)過(guò)熱處理，取許用擠壓應(yīng)力。 所以，由可靠性分析，適當(dāng)增加鍵的安全系數(shù)，取。剩下兩段根絕整體結(jié)構(gòu)確定花鍵左端孔為36.5，右端孔長(zhǎng)為47.53）軸上零件的周向定位 圓柱滾子軸承與軸的軸向定位采用過(guò)盈配合保

45、證，因此軸段直徑尺寸公差取為k6。為了保證花鍵的嚙合，選取花鍵的配合為6H/6d。另外為了保證齒輪與軸的良好對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為H7/f6。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 軸端倒角取。5）軸的強(qiáng)度校核 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處的、 和的數(shù)值如下：截三軸第一段軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖支反力 水平面 垂直面 彎矩和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩 當(dāng)量彎矩 軸的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。由表查得 則，即97.2108，取 軸的計(jì)算應(yīng)力為 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿(mǎn)足

46、強(qiáng)度要求。6）軸承壽命計(jì)算 軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，； 當(dāng)量動(dòng)載荷，N； 軸承額定載荷，； 溫度系數(shù)，； 載荷系數(shù)，； 壽命指數(shù)， 截三軸上第一段軸的設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示，從左往右分別為軸段1,2,3. 截三軸第二段軸結(jié)構(gòu)圖 2）按軸向定位要求確定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 軸段1 取最小軸徑，用于安裝支撐軸承和定位塊，選軸承型號(hào)為圓柱滾子軸承NJ220E，主要尺寸為，因此取長(zhǎng)度。 軸段2 加工為齒輪軸，齒寬為68mm，兩端給軸承定位，軸肩高為5mm，寬為7mm,所以此段長(zhǎng)度為82mm。 軸段3 此段安裝軸承，軸承型號(hào)為圓柱滾子軸承NJ226E，主要尺寸為，40mm 孔的內(nèi)徑的確定：

47、根據(jù)內(nèi)花鍵漸開(kāi)線(xiàn)花鍵分度圓直徑取，模數(shù)，齒數(shù)，為便于花鍵加工，兩端孔徑應(yīng)稍大，因此取花鍵兩端直徑為。 孔的長(zhǎng)度確定：首先確定花鍵的長(zhǎng)度，由花鍵的強(qiáng)度校核公式得：其中： 為載荷分布不均勻系數(shù)，??；Z為花鍵齒數(shù)；h為花鍵側(cè)面的工作高度，對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)花鍵；為花鍵半徑，對(duì)于漸開(kāi)線(xiàn)花鍵（為花鍵分度圓直徑）；花鍵齒面經(jīng)過(guò)熱處理，取許用擠壓應(yīng)力。 所以，由可靠性分析，適當(dāng)增加鍵的安全系數(shù)，取。剩下兩段根絕整體結(jié)構(gòu)確定花鍵左端孔為41，右端孔長(zhǎng)為453）軸上零件的周向定位 圓柱滾子軸承與軸的軸向定位采用過(guò)盈配合保證，因此軸段直徑尺寸公差取為k6。為了保證花鍵的嚙合，選取花鍵的配合為6H/6d。另外為了保證齒輪與

48、軸的良好對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為H7/f6。 4）確定軸上圓角和倒角尺寸 軸端倒角取。5）軸的強(qiáng)度校核 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖所示。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖可以看出，B截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。B截面處的、 和的數(shù)值如下：截三軸第二段軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖支反力 水平面 垂直面 彎矩和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩 當(dāng)量彎矩 軸的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。由表查得 則，即97.2108，取 軸的計(jì)算應(yīng)力為 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。6）軸承壽命計(jì)算 軸承內(nèi)外圈的相對(duì)轉(zhuǎn)速，； 當(dāng)量動(dòng)載荷，N； 軸承額定載荷，； 溫度系數(shù)，

49、； 載荷系數(shù)，； 壽命指數(shù)， 3.3.4 截四軸設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承選型截四軸輸入功率，輸入轉(zhuǎn)速，設(shè)計(jì)為實(shí)心軸，有一段通過(guò)外花鍵與齒輪聯(lián)接，傳遞扭矩，軸的兩端非對(duì)稱(chēng)布置兩個(gè)支撐軸承。軸上有兩個(gè)齒輪和，由于尺寸較小，因此截三軸設(shè)計(jì)成齒輪軸。，在此僅確定軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，而軸的校核和軸承壽命計(jì)算在說(shuō)明書(shū)以外進(jìn)行。（1）求軸的轉(zhuǎn)矩 （2）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為20CrMnTi，滲碳淬火處理。初估軸的最小直徑，A為考慮了彎矩影響的設(shè)計(jì)參數(shù)查表42取A105，可得 ，取最小軸徑為85mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度從左往右依次為軸段1,2

50、,3,4,5,6,7。 軸段1 取軸的最小值，此段主要安裝支撐軸承，選擇圓柱滾子軸承NJ317E，主要尺寸為，因此。軸段2 定位軸承，取，。 軸段3加工為齒輪，齒輪寬為 截四軸的結(jié)構(gòu)圖 軸段4 根據(jù)整體結(jié)構(gòu)選取，取。 軸段5加工成漸開(kāi)線(xiàn)花鍵退刀槽，。 軸段6加工成漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，傳遞扭矩?；ㄦI模數(shù)為3mm的平齒漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，分度圓直徑為，花鍵齒數(shù)為38，花鍵長(zhǎng)度取。 軸段7 此段主要安裝支撐軸承和定位塊，定位塊寬11mm,選擇調(diào)心滾子軸承22220C，主要尺寸為，因此，。 3）軸上零件的周向定位 軸承的周向定位采用過(guò)盈配合來(lái)保證，因此軸段直徑尺寸公差取為k6；花鍵配合為6d。為了保證齒輪的嚙合和與軸

51、的良好對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為H7/f6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸 各軸肩處的圓角半徑見(jiàn)零件圖.3.3.5 惰三軸設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承選型輸入轉(zhuǎn)速，傳遞功率為，該軸兩端固定聯(lián)接，中間安裝支撐軸承。（1）求輸出軸上的轉(zhuǎn)矩 （2）確定軸的最小直徑 選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。初估軸的最小直徑，取，可得 ，取最小軸徑為65mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案如圖所示，從右邊往左邊分別是軸1,2,3。2）按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度軸段1 此段主要用于固定聯(lián)接，取最小軸徑，； 軸段2 主要用于安裝支撐軸承，取，根據(jù)軸徑選取調(diào)心滾子軸承21318C，主要尺寸為，兩軸承間加一距離套用于軸承軸向定位，??； 軸段3 主要用于軸的固定聯(lián)接，取軸肩高度為5mm，因此，取。 3）軸上零件的周向定位圓柱滾子軸承的周向定位是采用過(guò)渡配合來(lái)保證的，因此軸段的直徑