學(xué) 位 論 文 誠(chéng) 信 聲 明 書本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究（設(shè)計(jì)）工作及取得的研究（設(shè)計(jì)）成果。除了文中加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文（設(shè)計(jì)）中不包含其他人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究（設(shè)計(jì)）成果，也不包含本人或其他人在其它單位已申請(qǐng)學(xué)位或?yàn)槠渌猛臼褂眠^的成果。與我一同工作的同志對(duì)本研究（設(shè)計(jì)）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說明并表示了致謝。申請(qǐng)學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）與資料若有不實(shí)之處，本人愿承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 日期： 學(xué) 位 論 文 知 識(shí) 產(chǎn) 權(quán) 聲 明 書本人完全了解學(xué)校有關(guān)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的規(guī)定，即：在校期間所做論文（設(shè)計(jì)）工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬西安科技大學(xué)所有。學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版。本人允許論文（設(shè)計(jì)）被查閱和借閱；學(xué)校可以公布本學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）的全部或部分內(nèi)容并將有關(guān)內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其它復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。保密論文待解密后適用本聲明。學(xué)位論文（設(shè)計(jì)）作者簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日題目：采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的幾何參數(shù)設(shè)計(jì)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生： （簽名） 指導(dǎo)教師： （簽名） 摘 要采煤機(jī)截割部作為采煤機(jī)最重要的割煤機(jī)構(gòu)，主要作用是保證采煤機(jī)能夠順利的進(jìn)行割煤。在結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)速度以及性能等方面與采煤機(jī)牽引部相匹配。采煤機(jī)截割部系統(tǒng)主要靠齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)減速。采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作主要包含傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的計(jì)算，總傳動(dòng)比和速度的分配，齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度的校核和計(jì)算。還對(duì)采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度進(jìn)行了校核，對(duì)軸上零部件進(jìn)行了選擇。因?yàn)檩S靠箱體的支撐，所以還對(duì)采煤機(jī)截割部箱體進(jìn)行了設(shè)計(jì)。還有整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和配置以及傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)仿真。采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì)合理，不僅可以保證采煤機(jī)連續(xù)作業(yè)，而且對(duì)保證截割部具有可靠的性能也具有非常重要的影響。所以采煤機(jī)截割部的幾何參數(shù)設(shè)計(jì)必須合適，布局必須合理，必須符合采煤機(jī)工況的要求。采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)合理，可以增加采煤效率，減少成本。使采煤機(jī)壽命延長(zhǎng)，增加采煤的可靠性?？梢詽M足我國(guó)對(duì)煤炭的需求，可以推動(dòng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展。關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；截割部；行星輪系；齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)Subject:Geometric parameters design of the transmission system of cutting part of ShearerAbstractShearer cutting department as the most important coal mining mechanism, the main role is to ensure that the coal mining machine can successfully cut coal. In the structure, transmission speed and performance and other aspects of the coal mining machine traction match. The cutting part system of the shearer mainly depends on the gear drive mechanism to realize the reduction. The transmission system of shearer cutting unit design work mainly includes the transmission system transmission ratio calculation, total transmission ratio and velocity distribution, structure parameters of gear design and strength checking and calculating. The structural design and strength of the cutting part axis of the shearer were checked, and the parts of the shaft were selected. Because the shaft depends on the support of the box, it also designs the box of the cutting part of the shearer. The design and configuration of the whole drive system and the motion simulation of the drive system are also designed.The geometric parameters of the transmission system of the shearer cutting part can not only ensure the continuous operation of the shearer, but also have a very important influence on the reliability of the cutting part. Therefore, the geometric parameters design of shearer cutting part must be appropriate, layout must be reasonable, and must meet the requirements of coal mining machine condition. The cutting part of the shearer is reasonable, it can increase the coal mining efficiency and reduce the cost. The life of the shearer is prolonged, and the reliability of coal mining is increased. It can meet the demand of coal, and can promote the rapid development of the national economy.Key words: coal mining machine; cutting; planetary gear; gear transmission design目 錄1 緒論11.1本課題研究的意義11.2國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史31.2.1國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)31.2.2國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的研究現(xiàn)狀31.3采煤機(jī)總體方案的確定51.3.1采煤機(jī)的類型51.3.2采煤機(jī)的組成51.4采煤機(jī)截割部的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征61.4.1采煤機(jī)截割部傳動(dòng)方式的確定61.4.2采煤機(jī)截割部的傳動(dòng)方式61.4.3采煤機(jī)截割部傳動(dòng)方式的選擇71.5本章小結(jié)82 采煤機(jī)截割部傳動(dòng)參數(shù)的確定92.1采煤機(jī)截割部總傳動(dòng)比的計(jì)算92.2采煤機(jī)截割部傳動(dòng)比的分配92.3采煤機(jī)截割部各軸的轉(zhuǎn)速n、功率P、轉(zhuǎn)矩T92.3.1采煤機(jī)截割部各軸的轉(zhuǎn)速n92.3.2采煤機(jī)截割部各軸輸入的功率P102.3.3采煤機(jī)截割部各軸輸入的轉(zhuǎn)矩T102.4本章小結(jié)113 采煤機(jī)截割部齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算123.1采煤機(jī)截割部齒輪的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核123.1.1采煤機(jī)截割部一級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算123.1.2采煤機(jī)截割部二級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算163.1.3采煤機(jī)截割部三級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算203.1.4采煤機(jī)截割部一級(jí)減速系統(tǒng)中惰輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算243.1.5采煤機(jī)截割部三級(jí)減速系統(tǒng)中惰輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算263.2采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)293.3采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪參數(shù)303.4本章小結(jié)314 采煤機(jī)截割部軸及軸承的設(shè)計(jì)324.1采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核324.2采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核324.3采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核364.4采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核394.5采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核434.6采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核474.7采煤機(jī)截割部軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其強(qiáng)度校核504.8本章小結(jié)515 三維模擬動(dòng)畫仿真526 結(jié) 論55致 謝56參考文獻(xiàn)58V1 緒論1.1本課題研究的意義我國(guó)土地遼闊，地下煤炭資源非常豐富，需求量大。但是由于采煤技術(shù)條件的局限性，采煤效率常常落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，為了獲得地下煤炭資源，能把地下的資源為人類所用，我國(guó)機(jī)械工程師一直在努力著，研發(fā)各種各樣的機(jī)械，目的就是把埋藏在地下的資源挖出來得以利用，發(fā)揮他應(yīng)有的價(jià)值和作用，采煤機(jī)就是在這樣的情況下被提出來的。人們想設(shè)計(jì)一種大型采煤機(jī)器來代替人們的勞動(dòng)，把地下的煤層運(yùn)送到地表，這樣人們就可以利用了。為了這個(gè)目標(biāo)，我們一直努力奮斗著，不斷研究探索，最后設(shè)計(jì)出來了采煤機(jī)。采煤機(jī)的運(yùn)用加快了煤炭的開采，但是還是不能滿足我國(guó)對(duì)煤炭資源的需求，我國(guó)人口眾多，因此對(duì)煤炭的需求量也大。我國(guó)目前對(duì)于一些中、厚煤層開采比較困難，由于技術(shù)的原因開采不到位，因此不能滿足煤炭行業(yè)的需要。為了滿足人們對(duì)煤炭的需求，我國(guó)抽調(diào)技術(shù)骨干，開始采煤機(jī)的研究開發(fā)，向著大功率采煤機(jī)進(jìn)發(fā)，目的就是為了符合煤礦的要求，大力開采煤炭資源。根據(jù)調(diào)查我國(guó)的煤層大部分都是中厚度的煤層，因此對(duì)中厚度煤層的開采很重要，也是煤炭行業(yè)快速發(fā)展需要解決的問題，為了解決這些問題，工程師就需要研究開發(fā)新的符合要求的采煤機(jī)1。采煤機(jī)就是由電機(jī)帶動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏p速，最后驅(qū)動(dòng)滾筒，滾筒切割煤壁。煤從巖層中掉落在刮板輸送機(jī)上，隨著輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，煤就被裝運(yùn)到地表，然后運(yùn)輸?shù)叫枰牡胤?。采煤機(jī)達(dá)到采高要求，利于采煤和落煤。采煤機(jī)中發(fā)揮關(guān)鍵作用的就是截割部，截割部是采煤機(jī)的靈魂所在，一旦截割部發(fā)生故障，采煤機(jī)就癱瘓了。所以采煤機(jī)截割部是非常重要的一部分，當(dāng)然也不能少了其他零部件的支持，所以要想設(shè)計(jì)好一個(gè)采煤機(jī)，關(guān)鍵就是要設(shè)計(jì)好截割部，使截割部滿足采礦要求，截割部由電動(dòng)機(jī)，減速箱，行星機(jī)構(gòu)，滾筒組成。鉸接在機(jī)身上，可以繞鉸接處上下擺動(dòng)。以便于可以采到更多的煤，增加采煤的收入。截割部的設(shè)計(jì)又要考慮機(jī)身的尺寸，不僅要使整機(jī)看起來美觀大方，而且還要達(dá)到傳動(dòng)的要求。而且還要適應(yīng)不同的工作面和不同的煤層。截割部的傳動(dòng)而且受滾筒震動(dòng)、沖擊的影響比較大。所以在設(shè)計(jì)的時(shí)候要考慮震動(dòng)和沖擊，所以要對(duì)各類軸零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度、彎曲強(qiáng)度的校核。而且對(duì)于行星結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)不僅要考慮尺寸的大小，而且要考慮合適的傳動(dòng)比、以及強(qiáng)度和剛度。采煤機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)分為牽引部分和截割部分，可見采煤機(jī)截割部對(duì)于采煤機(jī)來說是至關(guān)重要的一部分，采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)的是否合理，是否達(dá)到相應(yīng)的要求，直接影響整個(gè)采煤機(jī)的利用價(jià)值。所以采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)要符合綜采工作面的要求，而且還要適合采煤機(jī)本身的性能要求。而且各個(gè)尺寸還要符合整機(jī)的美觀大方。采煤機(jī)的作用就是把煤層中大塊大塊的煤從煤壁上分離下來，然后運(yùn)到輸送的機(jī)器上。隨著對(duì)截割部設(shè)計(jì)的完善，采煤機(jī)才能更好的符合要求，才能根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況發(fā)揮更大的作用，但是截割部的設(shè)計(jì)不是一件簡(jiǎn)單的事。所以更需要我們結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)真的去設(shè)計(jì)、校核和計(jì)算2。大功率采煤機(jī)應(yīng)該有足夠的強(qiáng)度和剛度，保證工作面的安全性，并且要求操作簡(jiǎn)單靈活。在設(shè)計(jì)搖臂時(shí)不僅要考慮他所能完成的目的還要考慮他的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度是否符合要求。因?yàn)闈L筒受到?jīng)_擊載荷，所以采煤機(jī)減速機(jī)構(gòu)要考慮到?jīng)_擊載荷以及震動(dòng)等特殊要求。采煤機(jī)截割部的功率大，消耗能量多，并伴隨著發(fā)熱等一系列問題。為了適應(yīng)采煤工況的要求，截割部采用防爆型電動(dòng)機(jī)，運(yùn)用減速箱減速，減速箱中使用直齒圓柱齒輪，可以增加強(qiáng)度，符合設(shè)計(jì)要求。減速箱分為四級(jí)，其中有一級(jí)是行星系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)把動(dòng)力傳給減速箱，經(jīng)過減速箱減速，得到一個(gè)適合的速度，然后傳給滾筒，滾筒在減速箱的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，然后采煤落煤，這套系統(tǒng)看似簡(jiǎn)單，但是讓你真正的設(shè)計(jì)出來是一件非常困難的事，需要幾百個(gè)零部件的選擇和設(shè)計(jì)，還必須考慮實(shí)際和組裝要求。因此這個(gè)工程的任務(wù)量是非常大的，自從我拿到題目就開始查資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)。他的形狀和結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。圖1-1采煤機(jī)形狀結(jié)構(gòu)圖1.2國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的發(fā)展歷史1.2.1國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)由于采煤機(jī)的引入，煤炭行業(yè)在近半個(gè)世紀(jì)中得到快速發(fā)展，大多數(shù)都是以電牽引采煤機(jī)為主，我國(guó)至于發(fā)展大功率高性能智能化的大型采煤設(shè)備，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)研究的重點(diǎn)。為了提高采煤機(jī)的效率，不斷增加裝機(jī)功率，在目前來看最大的采煤機(jī)功率已經(jīng)突破一千了，牽引電動(dòng)機(jī)的功率也達(dá)到了幾十11。牽引速度更加快速，牽引力越來越大。經(jīng)過電機(jī)總體布置的反復(fù)討論推敲，最后發(fā)現(xiàn)電機(jī)橫向更符合要求，所以后面研發(fā)的采煤機(jī)大多都用這種結(jié)構(gòu)。滾筒的直徑和截割深度不斷增大。采煤機(jī)的可靠性將成為國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)越來越重要的性能指標(biāo)。1.2.2國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的研究現(xiàn)狀采煤機(jī)是采煤的一種大型機(jī)器，使用采煤機(jī)采煤可以大大提高生產(chǎn)效率，增加利潤(rùn)，安全性比較高，產(chǎn)量高，消耗低。采煤機(jī)一般情況下有四種類型,分別是鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式。采煤機(jī)零件結(jié)構(gòu)多，系統(tǒng)復(fù)雜，所以設(shè)計(jì)起來比較困難，而且采煤機(jī)在采煤的過程中發(fā)揮及其重要的作用。一旦出現(xiàn)故障，采煤系統(tǒng)將出現(xiàn)癱瘓。可能會(huì)造成巨大的損失，所以對(duì)采煤機(jī)的可靠性要求也很高。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，各種各樣的的采煤機(jī)被設(shè)計(jì)出來，適合不同的環(huán)境，符合不同煤礦的要求，所以采煤機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)也很激烈。主要的發(fā)展趨勢(shì)是向大功率采煤機(jī)進(jìn)發(fā)，采煤機(jī)的功能越來越多，但是設(shè)計(jì)和制造越來越復(fù)雜。根據(jù)我國(guó)煤炭行業(yè)的狀況，針對(duì)我國(guó)的具體國(guó)情，機(jī)械工程人員不斷努力著，目的是可以設(shè)計(jì)出適合薄煤層采煤的大功率采煤機(jī)12。所以，我國(guó)工程師一直努力奮斗著。(1)國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的發(fā)展情況從上世紀(jì)開始，我國(guó)煤炭行業(yè)迅速發(fā)展，采煤機(jī)越來越多得到人們的重視，眾所周知采煤機(jī)代表一個(gè)國(guó)家煤炭行業(yè)的發(fā)展水平，在借鑒和吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)后，我國(guó)機(jī)械工程師致力于技術(shù)研究，先后解決眾多困難，攻破各種技術(shù)難關(guān)，在失敗中成長(zhǎng)，隨著一次又一次的失敗，我國(guó)的采煤機(jī)技術(shù)也越來越高，但是采煤機(jī)的研究和開發(fā)是沒有停止的，我國(guó)形成了集研發(fā)，制造，銷售為一體的眾多大型采煤機(jī)公司。采煤機(jī)的使用范圍不斷擴(kuò)大，最早采用無鏈牽引13，無鏈牽引采煤機(jī)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是也存在不足，效率比較低，為了提高效率，漸漸地采用電牽引技術(shù)，為了完善采煤機(jī)的布局，也開始采用電機(jī)橫向布置，這種類型的采煤機(jī)成為了重點(diǎn)研究的對(duì)象。為了提高了生產(chǎn)效率。隨著研究的不斷進(jìn)行，技術(shù)難題不斷被攻克，采煤機(jī)技術(shù)越來越成熟了，不斷開發(fā)新的產(chǎn)品，適應(yīng)煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，我國(guó)機(jī)械工程師致力于開發(fā)高產(chǎn)高效礦井綜合配套設(shè)備。大功率的采煤機(jī)不斷被研究開發(fā)出來，迅速投入到生產(chǎn)中。提高了采煤效率，增加煤炭行業(yè)效益。煤炭行業(yè)因此也迅速發(fā)展，達(dá)到了一個(gè)高峰期。一些世界前沿的高端技術(shù)也被引進(jìn)或者被突破，迅速應(yīng)用到采煤機(jī)中，采煤機(jī)的功能越來越多，安全性越來越高，速度更快，效率更高。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了變頻調(diào)速技術(shù)，遠(yuǎn)程無線操作，故障診斷和記憶功能，設(shè)計(jì)更加完美14。但是這遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到世界先進(jìn)水平，我國(guó)還將致力于大功率、大截割電牽引采煤機(jī)的進(jìn)一步研究，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)更大的突破，對(duì)于大功率采煤機(jī)的工況監(jiān)視，還大力研究開發(fā)故障診斷系統(tǒng)，目的為了更加快速的進(jìn)行故障診斷和處理，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)故障自動(dòng)排除或者處理，為最大限度的利用我國(guó)能源，著力研制發(fā)展薄煤層采掘機(jī)械，使我國(guó)煤炭行業(yè)再創(chuàng)輝煌，以便更好地服務(wù)我國(guó)煤炭行業(yè)。我國(guó)在采煤機(jī)的研究領(lǐng)域，雖然取得了一些成果，有的技術(shù)也達(dá)到世界先進(jìn)水平。但是和其他發(fā)達(dá)國(guó)家還存在很大差距。因此我們還要不斷努力研究開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，力爭(zhēng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。(2）國(guó)外采煤機(jī)的發(fā)展情況按照采煤機(jī)的機(jī)構(gòu)來劃分，采煤機(jī)的發(fā)展歷史大體經(jīng)歷三個(gè)階段：第一階段，20世紀(jì)40年代中期，出現(xiàn)了截鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)，這是采煤機(jī)的初級(jí)階段，主要用于開采煤炭，礦石等。這種采煤機(jī)技術(shù)落后，生產(chǎn)效率低，只是把人從勞動(dòng)力中解放出來，而且結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，操作不夠智能化，裝煤效果也不理想。但是他為后面采煤機(jī)的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。為后續(xù)的研究發(fā)展提供了一個(gè)參考。第二階段，50年代，出現(xiàn)了擺動(dòng)式截割頭采煤機(jī)，這種采煤機(jī)比之前的先進(jìn)了許多，生產(chǎn)能力有所提高，功能增加了，采煤效果也非常好，效率也提高了，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作系統(tǒng)也比較簡(jiǎn)單，但是機(jī)器在運(yùn)行的過程中振動(dòng)比較大，噪聲也比較大，而且維護(hù)的費(fèi)用也高。第三階段就是60年代初到現(xiàn)在，滾筒式采煤機(jī)的出現(xiàn)，由無鏈牽引發(fā)展到電牽引，效率，功率，截割深度和速度不斷被突破15。采煤機(jī)也形成了一系列的產(chǎn)品，采煤機(jī)技術(shù)也日趨成熟。使采煤機(jī)適應(yīng)不同的煤礦，操作也越來越簡(jiǎn)單方便，安全性也越來越高。滾筒采煤機(jī)配合液壓支架，刮板輸送機(jī)等配套設(shè)施效率越來越高，逐漸達(dá)到了一個(gè)很高的水平。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，更多控制系統(tǒng)，電子產(chǎn)品也被應(yīng)用到采煤機(jī)中。計(jì)算機(jī)智能化操作，便于信息管理和儲(chǔ)存，人機(jī)關(guān)系更加合理更加簡(jiǎn)單方便。性能越來越好，可靠性安全性越來越高。自動(dòng)化程度也越來越高，靈敏度和故障診查和處理功能越來越強(qiáng)大。1.3采煤機(jī)總體方案的確定1.3.1采煤機(jī)的類型采煤機(jī)的類型多種多樣，可以按不同的要求來進(jìn)行劃分。其中最普遍的劃分方式就是按采煤機(jī)的滾筒數(shù)目劃分，有單滾筒采煤機(jī)，還有雙滾筒采煤機(jī)，雙滾筒采煤機(jī)比單滾筒采煤機(jī)多了一個(gè)滾筒，當(dāng)然也多了一個(gè)搖臂。但是開采效率增加了一倍。還可以按行走機(jī)構(gòu)劃分，有鏈?zhǔn)綘恳碗姞恳?，現(xiàn)在基本上都采用電牽引。電牽引有很多優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)行速度控制。還根據(jù)采煤機(jī)的特征，性能以及功率，適用不同的環(huán)境。采煤機(jī)劃分不同的系列，采煤機(jī)由于效率高，所以大量的被投入煤炭的開采工作中。所以現(xiàn)在制造生產(chǎn)出來的采煤機(jī)大多數(shù)采用橫向布置，分為幾個(gè)模塊，便于安裝和維修。還有不同的劃分方法這里就不一一例舉出來了。1.3.2采煤機(jī)的組成采煤機(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1-2所示。1-電動(dòng)機(jī)；2-牽引部；3-牽引鏈；4-截割部減速箱；5-搖臂；6-滾筒；7-弧形擋煤板；8-底托架；9-滑靴；10-調(diào)高油缸；11-調(diào)斜油缸；12-拖纜裝置；13-電氣控制箱。圖1-2 雙滾筒采煤機(jī)結(jié)構(gòu)圖電動(dòng)機(jī)是采煤機(jī)的動(dòng)力來源，驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)行走，驅(qū)動(dòng)滾筒截割煤層。一般大型采煤機(jī)有四個(gè)電動(dòng)機(jī)，左右各一個(gè)牽引電機(jī)和一個(gè)截割電機(jī)。分別完成左右截割和行走功能，而且相互獨(dú)立，這樣便于維修。牽引部由牽引電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)左右行走，速度可以控制，一般情況下，左右牽引部只有一個(gè)在進(jìn)行工作，要么左，要么右，不會(huì)同時(shí)工作的。截割部的主要作用就是將截割電機(jī)的動(dòng)力傳給滾筒，使?jié)L筒旋轉(zhuǎn)起來，滾筒就相當(dāng)于是切割煤層的刀具，在滾筒的作用下，煤層被切成塊狀，掉落在輸送機(jī)運(yùn)出煤礦。其他一些附屬裝置就不一一介紹了。1.4采煤機(jī)截割部的結(jié)構(gòu)及技術(shù)特征1.4.1采煤機(jī)截割部傳動(dòng)方式的確定截割部的作用就是驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，那么怎樣滾筒才能旋轉(zhuǎn)呢？滾筒旋轉(zhuǎn)需要一個(gè)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，所以截割電機(jī)就給滾筒提供動(dòng)力來源，但是電機(jī)提供的轉(zhuǎn)速過高，轉(zhuǎn)矩偏小，所以不能直接傳遞給滾筒，因此需要一個(gè)中間變量把電機(jī)的高速度低轉(zhuǎn)矩變化為低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩。這個(gè)中間變量的過程就是由減速箱來完成的，在采煤機(jī)中減速箱的尺寸不能太大，不然的話不利于采煤機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，而且造成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，所以截割部在設(shè)計(jì)中必須具有合適的尺寸，但是還必須滿足強(qiáng)度和其他方面的要求。所以截割部的設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。所以在零部件選用上要格外注意，不僅要符合要求，還必須在一定的尺寸范圍內(nèi)才行。采煤機(jī)截割部是整個(gè)采煤機(jī)的關(guān)鍵，消耗了采煤機(jī)大部分功率，因此對(duì)傳動(dòng)裝置要求很高。在機(jī)體的設(shè)計(jì)過程中要滿足強(qiáng)度和剛度，還必須滿足一定的可靠性，當(dāng)然在裝配的過程中還需要考慮到配合的一些問題，所以對(duì)尺寸的要求極高，一不小心一個(gè)尺寸的錯(cuò)誤就可能導(dǎo)致最后生產(chǎn)出來的采煤機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，或者裝配的時(shí)候發(fā)生干涉，不能正常配裝。在這些嚴(yán)格的要求下，截割部中零部件的幾何尺寸要反復(fù)修改，力爭(zhēng)在滿足各種條件的要求下盡可能使尺寸保持在合適的范圍內(nèi)。1.4.2采煤機(jī)截割部的傳動(dòng)方式采煤機(jī)截割部常見的傳動(dòng)方式有以下四種1如圖1-3所示。截割部傳動(dòng)的方式大概就分為這四種，每種方式有各自的特點(diǎn)。但也有共同的特點(diǎn)，都是電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力源，由減速系統(tǒng)減速，最后輸出給滾筒，進(jìn)行切割煤層。在四種方式里最簡(jiǎn)單的是第三種，由電動(dòng)機(jī)把動(dòng)力傳給減速箱，在經(jīng)減速箱傳給滾筒，尺寸鏈短小，簡(jiǎn)單。第一種比第三種多了一個(gè)搖臂，搖臂可以調(diào)節(jié)滾筒高度，從而適合切割不同的煤層。第二種比第一種多了行星齒輪傳動(dòng)。行星齒輪設(shè)計(jì)相對(duì)比較復(fù)雜一點(diǎn)，但是他有不可替代的一些優(yōu)點(diǎn)，尺寸小，減速大，所以一直被人們所青睞。第四種比第二種少了一個(gè)固定的減速箱，從而縮短了傳動(dòng)的距離，效率更高。這四種方式有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在選擇的時(shí)候要根據(jù)具體的環(huán)境和設(shè)計(jì)要求，選擇最合適的一個(gè)，在不同工作面，不同的礦井中，對(duì)采煤機(jī)的要求不一樣。當(dāng)然在設(shè)計(jì)上可能就采用不同的傳動(dòng)方式，視具體情況具體對(duì)待，不可以形成固定的慣性思維，適當(dāng)?shù)臅r(shí)候還要突破常規(guī)，勇于創(chuàng)新，那樣才會(huì)取得更大的成就。 圖1-3 采煤機(jī)截割部四種傳動(dòng)方式1.4.3采煤機(jī)截割部傳動(dòng)方式的選擇對(duì)以上傳動(dòng)方式進(jìn)行認(rèn)真分析，分析其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，再根據(jù)我設(shè)計(jì)的題目，經(jīng)過認(rèn)真的討論和商議，最后我選擇的傳動(dòng)方式是:電動(dòng)機(jī)搖臂行星齒輪傳動(dòng)滾筒（如圖1-4）。該截割部通過銷鉸接在機(jī)身上，可以實(shí)現(xiàn)搖臂的擺動(dòng)，因此可以使?jié)L筒達(dá)到不同的高度，有利于采煤。搖臂和機(jī)身是鉸接關(guān)系，沒有其他動(dòng)力的傳遞，這樣可以提高安全性和可靠性，可以最大程度擴(kuò)大采煤空間，他的電機(jī)橫向布置于搖臂上，這樣便于減小尺寸，增加可靠性和強(qiáng)度，使得截割部在布局上顯得結(jié)構(gòu)緊湊合理。減速箱內(nèi)都采用的是標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。直齒圓柱齒輪有很多優(yōu)點(diǎn)，例如：強(qiáng)度高，傳遞動(dòng)力平穩(wěn)，機(jī)械效率高，因?yàn)槭菢?biāo)準(zhǔn)件，一旦某一個(gè)零件發(fā)生故障了，可以及時(shí)更換零部件，使用標(biāo)準(zhǔn)件也可以減小復(fù)雜的加工程序，降級(jí)成本，增加收益。便于安裝和維護(hù)。在控制方面，截割電機(jī)使用的是旋轉(zhuǎn)開關(guān)，操作簡(jiǎn)單方便。在控制上截割部還需要對(duì)牽引速度進(jìn)行控制，不能過高也不能過低，要符合實(shí)際的工作要求。一般情況下還需要進(jìn)行調(diào)高控制，搖臂不能在一個(gè)高度一直工作，他必須伴隨著采煤機(jī)的行進(jìn)而上下擺動(dòng)，這樣才能切割不同高度的煤層，當(dāng)采煤機(jī)發(fā)生不能扭轉(zhuǎn)的故障時(shí)，要求他必須立刻停止工作，因此必須有一個(gè)緊急制動(dòng)的開關(guān)，在一些突發(fā)的情況下，可以立即讓機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)，以免造成更大的傷害。在液壓系統(tǒng)當(dāng)中，絕不能出現(xiàn)漏油等現(xiàn)象，所以各種管路連接必須可靠，控制閥要便于操作，管路不能隨意安放，所以在設(shè)計(jì)中要格外注意。減速器中還有一個(gè)非常重要組件設(shè)計(jì)，那就是行星系統(tǒng)，有的采煤機(jī)使用多級(jí)行星系統(tǒng)，最少也采用單級(jí)行星系統(tǒng)。在采煤機(jī)截割部使用行星系統(tǒng)的目的在于減少結(jié)構(gòu)尺寸。因?yàn)樾行菣C(jī)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn)，行星機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力大，機(jī)械效率高。所以行星機(jī)構(gòu)被應(yīng)用采煤機(jī)中，但是行星機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，加工困難，技術(shù)要求高，所以設(shè)計(jì)行星機(jī)構(gòu)顯得異常重要。在符合強(qiáng)度、剛度、安全性、可靠性的前提條件下，盡量減小尺寸，以滿足設(shè)計(jì)的需求。圖1-4所示表示采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖。圖1-4采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖1.5本章小結(jié)本章簡(jiǎn)述了采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)幾何參數(shù)設(shè)計(jì)的意義，以及國(guó)內(nèi)外采煤機(jī)的發(fā)展?fàn)顩r，技術(shù)特點(diǎn)，研究現(xiàn)狀。敘述了采煤機(jī)的分類方法以及采煤機(jī)機(jī)構(gòu)的組成。敘述了四種主要的傳動(dòng)方式，并分析了每種方式的特點(diǎn)與不同。在了解采煤機(jī)傳動(dòng)方式的基礎(chǔ)上，對(duì)采煤機(jī)截割部傳動(dòng)方式進(jìn)行了選擇。2 采煤機(jī)截割部傳動(dòng)參數(shù)的確定2.1采煤機(jī)截割部總傳動(dòng)比的計(jì)算采煤機(jī)選用的是隔爆型三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)的功率為400KW，額定轉(zhuǎn)速，滾筒轉(zhuǎn)速為。根據(jù)上述條件就可以求出總的傳動(dòng)比。此傳動(dòng)比較大，不能直接傳遞，所以要分級(jí)傳動(dòng)，最后采用四級(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)比的乘機(jī)等于總傳動(dòng)比8。2.2采煤機(jī)截割部傳動(dòng)比的分配表2-1采煤機(jī)截割部傳動(dòng)比數(shù)值表級(jí)數(shù)一級(jí)傳動(dòng)比二級(jí)傳動(dòng)比三級(jí)傳動(dòng)比四級(jí)傳動(dòng)比如表2-1所示，對(duì)采煤機(jī)截割部總傳動(dòng)比進(jìn)行分配，采煤機(jī)截割部實(shí)際分配后的總傳動(dòng)比為：32.3采煤機(jī)截割部各軸的轉(zhuǎn)速n、功率P、轉(zhuǎn)矩T2.3.1采煤機(jī)截割部各軸的轉(zhuǎn)速n2.3.2采煤機(jī)截割部各軸輸入的功率P式中：表示的是齒輪的嚙合效率；。2.3.3采煤機(jī)截割部各軸輸入的轉(zhuǎn)矩T2.4本章小結(jié)本章主要確定了采煤機(jī)截割部主要的傳動(dòng)參數(shù)。計(jì)算了采煤機(jī)截割部的總傳動(dòng)比，并按照傳動(dòng)比分配的原則把總傳動(dòng)比劃分為四級(jí)傳動(dòng)。三級(jí)圓柱直齒輪傳動(dòng)，一級(jí)行星機(jī)構(gòu)，并確定了每一級(jí)的傳動(dòng)比。根據(jù)傳動(dòng)比計(jì)算出每級(jí)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速，功率以及轉(zhuǎn)矩。為后面的幾何設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。3 采煤機(jī)截割部齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算3.1采煤機(jī)截割部齒輪的初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核采煤機(jī)截割部采用的是直齒圓柱齒輪，直齒圓柱齒輪有很多優(yōu)點(diǎn)，強(qiáng)度和剛度高，安全可靠，在齒輪的選擇上要滿足一定的條件，不能隨便的使用，必須經(jīng)過計(jì)算，而且達(dá)到相應(yīng)的要求之后才可以使用，不然的話設(shè)計(jì)有可能就會(huì)出現(xiàn)麻煩，所有的工作就會(huì)前功盡棄，無法挽回，在生產(chǎn)中會(huì)存在很大的安全隱患問題，所以在設(shè)計(jì)之初，就要保證齒輪尺寸達(dá)到要求，硬度與強(qiáng)度達(dá)到合格，還要注意精度的考慮，生產(chǎn)過程中必須嚴(yán)格按照?qǐng)D紙技術(shù)要求，達(dá)到每一項(xiàng)要求，裝配也必須不拘一格9。3.1.1采煤機(jī)截割部一級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級(jí)的確定采煤機(jī)傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩，采煤機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學(xué)性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經(jīng)過滲碳淬火處理后，因其心部強(qiáng)度比較低。但是強(qiáng)度和硬度都比較高，基本上符合采煤機(jī)的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料10。在截割部齒輪傳動(dòng)過程中，對(duì)齒輪精度沒有特別嚴(yán)格的要求，所以選擇齒輪精度等級(jí)為7級(jí)精度。對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)速比較高的情況下，為了保證工作過程中運(yùn)行平穩(wěn)，減少動(dòng)載荷，選用齒數(shù)多一點(diǎn)的比較好，在傳動(dòng)過程中一般取齒數(shù)為比較好，取齒輪一齒數(shù)為，由于傳動(dòng)比為，則，進(jìn)行圓整后為。2.一級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1） 一級(jí)減速齒輪的初步計(jì)算軸一的轉(zhuǎn)矩： 取齒輪的齒寬系數(shù)為：取 齒輪的接觸疲勞極限：初步計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力： ：取計(jì)算小齒輪的直徑 取初步確定齒輪的齒寬： 2） 一級(jí)齒輪的校核計(jì)算過程齒輪一的圓周速度： 齒輪的精度等級(jí)選擇7級(jí)精度小齒輪的齒數(shù)z和模數(shù)m：初取齒數(shù)， 進(jìn)行圓整后：取模數(shù) 齒輪一的齒數(shù) 齒輪三的齒數(shù)： 圓整后查的齒輪的使用系數(shù) 查的齒輪的動(dòng)載系數(shù) 計(jì)算齒輪齒間載荷分配系數(shù)：先求 計(jì)算齒向載荷分布系數(shù)： 計(jì)算齒輪載荷系數(shù)： 查的齒輪的彈性系數(shù)：查的齒輪的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查的齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計(jì)算總工作時(shí)間： 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為 由計(jì)算結(jié)果得原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確 查的齒輪的接觸壽命系數(shù)：，計(jì)算許用接觸應(yīng)力： 驗(yàn)算： 由計(jì)算結(jié)果可知，接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。3） 確定齒輪傳動(dòng)的主要尺寸計(jì)算分度圓直徑： 計(jì)算兩個(gè)齒輪的中心距： 計(jì)算齒寬： 取，根據(jù)齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算：計(jì)算齒輪重合度系數(shù)： 計(jì)算齒間載荷分配系數(shù)： 計(jì)算齒向載荷分布系數(shù)： 計(jì)算載荷系數(shù)： 查的齒輪的齒形系數(shù)：，查的齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)：，查的齒輪的彎曲疲勞極限：查的齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：查的齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查的齒輪的尺寸系數(shù)：計(jì)算齒輪的許用彎曲應(yīng)力： 對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算： 在一級(jí)減速齒輪傳動(dòng)的過程中沒有嚴(yán)重過載，所以不進(jìn)行靜強(qiáng)度校核3.1.2采煤機(jī)截割部二級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級(jí)的確定采煤機(jī)傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩，采煤機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學(xué)性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經(jīng)過滲碳淬火處理后，因其心部強(qiáng)度比較低。但是強(qiáng)度和硬度都比較高，基本上符合采煤機(jī)的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動(dòng)過程中，對(duì)齒輪精度沒有特別嚴(yán)格的要求，所以選擇齒輪精度等級(jí)為7級(jí)精度。對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)速比較高的情況下，為了保證工作過程中運(yùn)行平穩(wěn)，減少動(dòng)載荷，選用齒數(shù)多一點(diǎn)的比較好，在傳動(dòng)過程中一般取齒數(shù)為比較好，取齒輪四齒數(shù)為，由于傳動(dòng)比為，則，進(jìn)行整后為。2.采煤機(jī)截割部二級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1）采煤機(jī)截割部二級(jí)齒輪的初步計(jì)算采煤機(jī)軸三的轉(zhuǎn)矩： 查的齒輪的齒寬系數(shù)：取 查的齒輪的接觸疲勞極限：初步計(jì)算的齒輪的許用接觸應(yīng)力： ：取計(jì)算小齒輪的直徑： 取計(jì)算齒輪齒寬： 2）采煤機(jī)二級(jí)齒輪的校核計(jì)算計(jì)算齒輪的圓周速度： 齒輪的精度等級(jí)選擇7級(jí)精度計(jì)算齒輪的齒數(shù)z和模數(shù)m：初取齒數(shù)； 則取 進(jìn)行圓整后查的齒輪的使用系數(shù)：查的齒輪的動(dòng)載系數(shù)：計(jì)算齒間載荷分配系數(shù)： 計(jì)算齒輪齒向載荷分布系數(shù)： 計(jì)算齒輪的載荷系數(shù)： 查的齒輪的彈性系數(shù)：查的齒輪的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查的齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計(jì)算總工作時(shí)間： 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：估計(jì)齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù),查得 由結(jié)果可知原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確 查的齒輪的接觸壽命系數(shù)：，計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力： 對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算： 由計(jì)算結(jié)果可知，接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。3）確定齒輪傳動(dòng)的主要尺寸計(jì)算分度圓直徑： 計(jì)算兩個(gè)齒輪的中心距： 計(jì)算齒寬： 取，根據(jù)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算：計(jì)算齒輪重合度系數(shù)： 計(jì)算齒輪齒間載荷分配系數(shù)： 計(jì)算齒輪齒向載荷分布系數(shù)： 計(jì)算齒輪載荷系數(shù)： 查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)：，查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：計(jì)算齒輪的許用彎曲應(yīng)力： 對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算： 在二級(jí)減速齒輪傳動(dòng)過程中沒有嚴(yán)重過載，所以不進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。3.1.3采煤機(jī)截割部三級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級(jí)的確定采煤機(jī)傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩，采煤機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學(xué)性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經(jīng)過滲碳淬火處理后，因其心部強(qiáng)度比較低。但是強(qiáng)度和硬度都比較高，基本上符合采煤機(jī)的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動(dòng)過程中，對(duì)齒輪精度沒有特別嚴(yán)格的要求，所以選擇齒輪精度等級(jí)為7級(jí)精度。對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)速比較高的情況下，為了保證工作過程中運(yùn)行平穩(wěn)，減少動(dòng)載荷，選用齒數(shù)多一點(diǎn)的比較好，在傳動(dòng)工程中一般取齒數(shù)為比較好，取齒輪六齒數(shù)為，由于傳動(dòng)比為，那么，進(jìn)行圓整后為。2.三級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1）三級(jí)減速齒輪的初步計(jì)算軸四的轉(zhuǎn)矩： 取齒輪的齒寬系數(shù)為：取 查得齒輪的接觸疲勞極限：初步計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力： ：取計(jì)算小齒輪直徑： 取初步確定齒輪的齒寬： 2）三級(jí)齒輪的校核計(jì)算過程齒輪六的圓周速度： 齒輪的精度等級(jí)選擇7級(jí)精度計(jì)算齒輪的齒數(shù)z和模數(shù)m：初取齒數(shù)； 則取 進(jìn)行圓整后查得齒輪的使用系數(shù)：查得齒輪的動(dòng)載系數(shù)：計(jì)算齒輪的齒間載荷分配系數(shù)：先求 計(jì)算齒輪的齒向載荷分布系數(shù)： 計(jì)算齒輪的載荷系數(shù)： 查得齒輪的彈性系數(shù)：查得齒輪的節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查得齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計(jì)算總工作時(shí)間： 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：估計(jì)應(yīng)力玄幻次數(shù),則指數(shù) 由計(jì)算結(jié)果得原估計(jì)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)正確 查得齒輪的接觸壽命系數(shù)：，計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力： 驗(yàn)算 由計(jì)算結(jié)果可知，接觸疲勞強(qiáng)度符合要求。3）確定齒輪傳動(dòng)的主要尺寸計(jì)算分度圓直徑 計(jì)算兩個(gè)齒輪的中心距： 計(jì)算齒寬： 取，根據(jù)齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算：計(jì)算齒輪重合度系數(shù)： 計(jì)算齒輪齒間載荷分配系數(shù)： 計(jì)算齒輪齒向載荷分布系數(shù)： 計(jì)算齒輪載荷系數(shù)： 查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)：，查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：計(jì)算齒輪許用彎曲應(yīng)力： 對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算： 在三級(jí)減速齒輪傳動(dòng)的過程中沒有嚴(yán)重過載，所以不進(jìn)行靜強(qiáng)度校核3.1.4采煤機(jī)截割部一級(jí)減速系統(tǒng)中惰輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級(jí)的確定采煤機(jī)傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩，采煤機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學(xué)性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經(jīng)過滲碳淬火處理后，因其心部強(qiáng)度比較低。但是強(qiáng)度和硬度都比較高，基本上符合采煤機(jī)的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動(dòng)過程中，對(duì)齒輪精度沒有特別嚴(yán)格的要求，所以選擇齒輪精度等級(jí)為7級(jí)精度。對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)速比較高的情況下，為了保證工作過程中運(yùn)行平穩(wěn)，減少動(dòng)載荷，選用齒數(shù)多一點(diǎn)的比較好，在傳動(dòng)工程中一般取小齒輪齒數(shù)為比較好，因?yàn)槎栎?，不影響傳?dòng)比只改變齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，齒數(shù)可以任意，最好大于小于等于。現(xiàn)選取，且與齒輪一嚙合，所以模數(shù)為。惰輪所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，且,。則。計(jì)算齒輪中心距： 2.采煤機(jī)一級(jí)減速系統(tǒng)中惰輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1)齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力：查得齒輪的接觸疲勞極限：查得齒輪的接觸壽命系數(shù)：，查得齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力： 對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算：由3.1.1的計(jì)算可知，。 接觸疲勞強(qiáng)度合格2)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算齒輪的許用彎曲應(yīng)力：查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：計(jì)算齒輪許用彎曲應(yīng)力： 驗(yàn)算：由3.1.1的計(jì)算可知，。查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)：，計(jì)算彎曲應(yīng)力 在一級(jí)減速系統(tǒng)中惰輪的傳動(dòng)過程中沒有嚴(yán)重過載，所以不進(jìn)行靜強(qiáng)度校核3.1.5采煤機(jī)截割部三級(jí)減速系統(tǒng)中惰輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級(jí)的確定采煤機(jī)傳遞大功率和大轉(zhuǎn)矩，采煤機(jī)工作環(huán)境復(fù)雜，因此必須保證可靠性和全性。由表查得齒輪常用材料及其力學(xué)性能，選齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經(jīng)過滲碳淬火處理后，因其心部強(qiáng)度比較低。但是強(qiáng)度和硬度都比較高，基本上符合采煤機(jī)的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動(dòng)過程中，對(duì)齒輪精度沒有特別嚴(yán)格的要求，所以選擇齒輪精度等級(jí)為7級(jí)精度。對(duì)閉式齒輪傳動(dòng)，高速級(jí)轉(zhuǎn)速比較高的情況下，為了保證工作過程中運(yùn)行平穩(wěn)，減少動(dòng)載荷，選用齒數(shù)多一點(diǎn)的比較好，在傳動(dòng)工程中一般取小齒輪齒數(shù)為比較好，因?yàn)槎栎啠挥绊憘鲃?dòng)比只改變齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向，齒數(shù)可以任意，最好大于小于等于?，F(xiàn)選取，且與齒輪六嚙合，所以模數(shù)為。惰輪所受應(yīng)力為交變應(yīng)力，且,。則。計(jì)算齒輪中心距： 2.采煤機(jī)截割部惰輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1)計(jì)算齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力：查得齒輪的接觸疲勞極限：查得齒輪的接觸壽命系數(shù)：，查得齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計(jì)算齒輪的許用接觸應(yīng)力： 對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算：由3.1.3的計(jì)算可知，。 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。否則，尺寸調(diào)整后還應(yīng)在進(jìn)行驗(yàn)算。2) 計(jì)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的許用彎曲應(yīng)力：查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：計(jì)算齒輪許用彎曲應(yīng)力： 對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算：由3.1.3的計(jì)算可知，。查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)：，計(jì)算彎曲應(yīng)力： 在三級(jí)減速系統(tǒng)中惰輪的傳動(dòng)過程中沒有嚴(yán)重過載，所以不進(jìn)行靜強(qiáng)度校核3.2采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)行星齒輪減速器的最大特點(diǎn)是傳動(dòng)效率可以很高（單級(jí)達(dá)到98%99%），傳動(dòng)比范圍廣，傳動(dòng)功率可從12W至50000KW,體積和重量比普通齒輪、蝸桿減速器小得多。優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)可以很大大、結(jié)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上比較緊湊、相對(duì)體積比較小。缺點(diǎn)是：加工制造工藝流程多，加工過程相對(duì)來說比較復(fù)雜、對(duì)加工精度要求相對(duì)來說較高。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。本次設(shè)計(jì)選用2K-H傳動(dòng)NGW型行星傳動(dòng)，簡(jiǎn)圖如下圖所示：（K-代表中心輪，H-代表轉(zhuǎn)臂，N-代表內(nèi)嚙合，G-代表公用的行星輪，W-代表外嚙合） 圖3-1行星機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖本行星輪設(shè)計(jì)、校核和結(jié)構(gòu)均參考文獻(xiàn)機(jī)械原理第二版4在確定了輪系所采用的結(jié)構(gòu)類型之后，就要確定輪系中各個(gè)齒輪的齒數(shù)和行星輪的個(gè)數(shù)。在此設(shè)計(jì)階段中，必須滿足齒數(shù)條件。齒數(shù)條件包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容:（1） 傳動(dòng)比條件 必須保證能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)要求的傳動(dòng)比；（2） 同心條件 必須保證所有太陽輪的軸心線與系桿的軸心線重合；（3） 裝配條件 必須保證各行星輪能夠均勻地分布在太陽輪的周圍；（4） 鄰接條件 必須保證相鄰的兩個(gè)行星輪不會(huì)發(fā)生干涉和碰撞現(xiàn)象；由于所有齒輪都是標(biāo)準(zhǔn)的直齒圓柱齒輪，并且保證正確安裝，所以，齒輪分度圓半徑之間的關(guān)系即，再根據(jù)齒輪的正確嚙合條件，可以得到同心條件為：為了將所有的行星輪安裝進(jìn)太陽輪a、b之間，角度應(yīng)該是的整數(shù)倍，即式中k為整數(shù)，這就是裝配條件。鄰接條件是保證相鄰的兩個(gè)行星輪的齒頂圓不發(fā)生相切或相割。其數(shù)學(xué)表示為: