摘 要刮板輸送機(jī)是為采煤工作面和采區(qū)巷道運(yùn)煤的機(jī)械。它具有適應(yīng)性好，協(xié)作性好，耐磨性好，可彎曲性好，機(jī)身的強(qiáng)度和剛度高，能承受碰撞和沖擊等優(yōu)點(diǎn)，成為綜采設(shè)備中最主要的設(shè)備之一，是煤炭裝運(yùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)，在很大程度上決定了采煤工作面的生產(chǎn)能力和效率。主要對(duì)邊雙鏈型刮板輸送機(jī)機(jī)頭傳動(dòng)部進(jìn)行設(shè)計(jì)。整體式鏈輪組件在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中經(jīng)常存在維修不便的問(wèn)題，經(jīng)常拆卸影響傳動(dòng)裝置的可靠性。針對(duì)這一問(wèn)題，本設(shè)計(jì)將鏈輪組件設(shè)計(jì)為剖分式。對(duì)于刮板輸送機(jī)的其他部件如機(jī)頭架、過(guò)渡槽、鏈輪、閘盤緊鏈器等，綜合已有的多種結(jié)構(gòu)進(jìn)行最佳設(shè)計(jì)，進(jìn)而完成輸送機(jī)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。從電動(dòng)機(jī)的選擇開始設(shè)計(jì)，經(jīng)減速器設(shè)計(jì)、鏈輪組件設(shè)計(jì)、閘盤緊鏈器的選擇，最終確定機(jī)頭部整體結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞 刮板輸送機(jī) 鏈輪 減速器 機(jī)頭部 IAbstractScraper conveyor for the coal face and the coal mining area roadway machinery. It has a good adaptability, collaboration and good, wear resistance, and can bend a good body of high strength and stiffness, can withstand the impact of the collision and the advantages of a fully mechanized coal mining equipment in one of the most important equipment, coal The shipment of the first session, to a large extent determine the coal face of production capacity and efficiency. Mainly on the edge of double-stranded nose scraper conveyor transmission of the design. - Sprocket component in the overall functioning of the process of inconvenience to the regular maintenance of existing problems, often the demolition of the impact of transmission reliability. In response, the design of components designed to be sprocket-style subdivision. The scraper conveyor components such as the nose of the other planes, the transition slot, sprocket, the gate was tight chain, etc., have integrated the best design for a variety of structures, thereby completing the overall structure of conveyor design. Motor start from the choice of design, the reducer design, sprocket component design, gate-tight chain's choice, ultimately determine the overall structure of the head.Key words scraper conveyor sprocket reducer machine head目錄摘 要 ..........................................................................................................................IAbstract.....................................................................................................................II第 1 章 緒論 ...............................................................................................................11.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況 ..........................................................................................11.1.1 國(guó)外刮板輸送機(jī)發(fā)展概況 ...............................................................11.1.2 我國(guó)刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀 ...............................................................11.1.3 我國(guó)刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方向 ...................................................21.2 研究目的和意義 ..........................................................................................31.3 設(shè)計(jì)方案 ......................................................................................................3第 2 章 電動(dòng)機(jī)和液力耦合器的選擇計(jì)算 ...............................................................62.1 運(yùn)行阻力計(jì)算和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇 ..............................................................62.1.1 運(yùn)行阻力計(jì)算 ...................................................................................62.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 ...................................................................................92.2 液力耦合器的選擇 ....................................................................................10第 3 章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................................................................123.1 傳動(dòng)比的分配和傳動(dòng)效率的選擇 ............................................................123.1.1 傳動(dòng)比的分配 .................................................................................123.1.2 傳動(dòng)效率的選擇 .............................................................................123.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 ............................................................133.2.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 .............................................................................133.2.2 各軸輸入功率的計(jì)算 .....................................................................143.2.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 .....................................................................143.3 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .....................................................................................153.3.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) .............................................................153.3.2 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) .............................................................153.3.3 幾何尺寸的計(jì)算 .............................................................................163.3.4 校核接觸強(qiáng)度 .................................................................................193.3.5 齒根彎曲強(qiáng)度校核 .........................................................................223.4 斜齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ....................................................................................24I3.4.1 精度等級(jí)、材料及齒數(shù)確定 .........................................................243.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) .....................................................................243.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) .............................................................273.4.4 幾何尺寸計(jì)算 .................................................................................283.5 直齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) ....................................................................................293.5.1 選定精度、材料及齒數(shù) .................................................................293.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) .....................................................................293.6 軸的設(shè)計(jì) ....................................................................................................333.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 .....................................................333.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................343.6.3 軸的校核 .........................................................................................373.7 鍵的選擇和校核 ........................................................................................423.8 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 ............................................................................433.8.1 滾動(dòng)軸承的選擇 .............................................................................433.8.2 滾動(dòng)軸承的校核 .............................................................................44第 4 章 鏈輪組件的計(jì)算及閘盤緊鏈器的選擇 .....................................................464.1 鏈輪設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................464.2 花鍵軸和盲軸的計(jì)算 ................................................................................484.2.1 花鍵軸計(jì)算 .....................................................................................484.2.2 盲軸計(jì)算 .........................................................................................514.3 閘盤緊鏈器的選擇 ....................................................................................51結(jié)論 ...........................................................................................................................53致謝 ...........................................................................................................................54參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................55附錄 1 ........................................................................................................................57附錄 2 ........................................................................................................................620第 1 章 緒論1.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況1.1.1 國(guó)外刮板輸送機(jī)發(fā)展概況鎧裝工作面刮板輸送機(jī)(Armonred Face Conveyor)是 年德國(guó)人發(fā)明1940的。 年代中期,工作面刮板輸送機(jī)在液壓支架在英國(guó)研制成功后, 與滾筒采50煤機(jī)一起, 形成采、支、運(yùn)三機(jī)配套的綜采設(shè)備 [1]。自世界上第一臺(tái)刮板輸送機(jī)誕生以來(lái)，經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的不斷研究、試驗(yàn)、改進(jìn)，刮板輸送機(jī)已成為煤礦運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。目前世界上生產(chǎn)刮板輸送機(jī)的國(guó)家主要有德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞、日本等。機(jī)型從輕型、中型到重型、超重型．裝機(jī)功率已發(fā)展到 。保護(hù)形式有：彈性聯(lián)軸器、限kW703?矩型液力耦合器、雙速電機(jī)、調(diào)速型液力耦合器、軟啟動(dòng)(CST可控傳動(dòng)裝置、閥控調(diào)速型液力耦合器、交流電機(jī)變頻調(diào)速技術(shù)三種軟啟動(dòng)裝置)等等。1.1.2 我國(guó)刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)綜采機(jī)械化的應(yīng)用始于 世紀(jì) 年代末，經(jīng)過(guò) 多年的發(fā)展．目前20720我國(guó)中、小功率刮板輸送機(jī)已具備成型技術(shù)。并有成熟的制造能力，完全能夠滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。大功率刮板輸送機(jī)通過(guò)成套引進(jìn)國(guó)外的裝備和技術(shù)，成功地進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化研制工作．并相繼推出了一些產(chǎn)品 [2]。從總體水平上看．我國(guó)刮板輸送機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與國(guó)外相比還存在一些差距，主要表現(xiàn)在：基礎(chǔ)研究薄弱。缺少?gòu)?qiáng)有力的理論支持，計(jì)算少，靠經(jīng)驗(yàn)取值多，缺乏專門的開發(fā)分析軟件；受基礎(chǔ)工業(yè)水平的制約，國(guó)產(chǎn)輸送機(jī)制造質(zhì)量不穩(wěn)定。元部件的可靠性還有待提高：大功率刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵部件仍需進(jìn)口，有待進(jìn)一步研發(fā)并國(guó)產(chǎn)化；安全性和可靠性的不穩(wěn)定。直接制約了煤礦的生產(chǎn)效率，從而不能從根本上降低使用成本；煤礦管理水平落后，資金不足。礦工不按操作規(guī)程操作等，也間1接增加了輸送機(jī)發(fā)生故障的機(jī)會(huì)．從而不能最大限度地發(fā)揮設(shè)備的設(shè)計(jì)能力 [3]。1.1.3 我國(guó)刮板輸送機(jī)的技術(shù)改進(jìn)方向1．技術(shù)先進(jìn)性 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場(chǎng)的發(fā)展，輸送機(jī)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)將越來(lái)越激烈，對(duì)輸送機(jī)的設(shè)計(jì)水平和生產(chǎn)能力要求也越來(lái)越高，不僅要求造型科學(xué)、配套合理，在技術(shù)上不斷創(chuàng)新、完善，去適應(yīng)不斷變化著的使用條件，而且關(guān)鍵部件(如刮板鏈、減速器、保護(hù)裝置等)的設(shè)計(jì)或選用，要求與國(guó)際接軌，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。2．性能可靠性設(shè)備的可靠性是進(jìn)行高效作業(yè)的根本保證。井下受場(chǎng)地、燈光等條件的限制，維修條件較差．有些高瓦斯礦井基本不具備現(xiàn)場(chǎng)維修的條件，一旦出現(xiàn)故障就會(huì)嚴(yán)重影響安全生產(chǎn) [4]。因此，輸送機(jī)各部分的結(jié)構(gòu)型式、傳動(dòng)方式、使用材料等，不僅要求設(shè)計(jì)合理，還要建立在實(shí)踐驗(yàn)證的基礎(chǔ)上。3．設(shè)備安全性安全性是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。是所有設(shè)備必須具備的性能，同樣也貫穿在輸送機(jī)的設(shè)計(jì)、制造、使用過(guò)程中。目前國(guó)家高度重視煤礦安全生產(chǎn)，引起煤礦井下事故的除了瓦斯爆炸、透水、冒頂?shù)戎?[5]。設(shè)備事故也會(huì)引起人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此，輸送機(jī)各部件的防護(hù)裝置應(yīng)設(shè)計(jì)合理、安裝完備，在易發(fā)生事故的部位尤其要加強(qiáng)防護(hù)．防止因斷鏈、飛濺、高溫等引發(fā)人員傷亡事故。4．機(jī)電液一體化趨勢(shì)明顯隨著實(shí)用型新技術(shù)的發(fā)展，大功率輸送機(jī)控制系統(tǒng)與保護(hù)裝置的機(jī)電液一體化趨勢(shì)越來(lái)越明顯。主要表現(xiàn)為：機(jī)頭部與機(jī)尾部功率分配、順序啟動(dòng)，電機(jī)保護(hù)除過(guò)流保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)外．增加過(guò)壓保護(hù)，閥控充液型液力耦合器的推廣使用。鏈條張力監(jiān)控及工況檢測(cè)和故障診斷等。雖然還有部分技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用尚需時(shí)日，但輸送機(jī)機(jī)電液一體化的發(fā)展趨勢(shì)不會(huì)變。隨著當(dāng)今世界綜采技術(shù)的發(fā)展和設(shè)計(jì)思路的不斷創(chuàng)新、高產(chǎn)高效工作面的相繼投產(chǎn)，大功率刮板輸送機(jī)的研制與開發(fā)已勢(shì)在必行，要加強(qiáng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、模擬工況、仿真等技術(shù)的應(yīng)用。對(duì)此，應(yīng)該抓緊機(jī)遇．一方面提高現(xiàn)有機(jī)型的可靠性、安全性，2降低事故發(fā)生率；另一方面要研制開發(fā)國(guó)產(chǎn)大功率刮板輸送機(jī)．盡快投入市場(chǎng)，提高與國(guó)外同類產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，以適應(yīng)我國(guó)煤炭工業(yè)迅猛發(fā)展的需要 [6]。1.2 研究目的和意義隨著我國(guó)能源問(wèn)題的突出，在我國(guó)又是以煤炭為主要能源，這標(biāo)志著煤炭事業(yè)必定蓬勃發(fā)展，目前煤礦工作面使用的多為雙邊鏈結(jié)構(gòu)型式的刮板輸送機(jī)。在我國(guó)大部分中小煤礦炮采工作面上主要使用的是輕型型刮板輸送機(jī)，這也是我國(guó)最早研制開發(fā)的工作面輸送設(shè)備之一，主要應(yīng)用在年產(chǎn)量為 萬(wàn)噸60~3的礦井中 [7]。通過(guò)近幾年來(lái)輕型刮板輸送機(jī)在各中小煤礦、特別是在我省各地方中小煤礦的應(yīng)用普遍反應(yīng)良好。電動(dòng)機(jī)的事故率下降了 ，斷鏈?zhǔn)鹿事氏陆盗?90，大大降低了煤礦的設(shè)備維護(hù)費(fèi)用，降低了噸煤成本，提高了生產(chǎn)效率。%95由于現(xiàn)在大多企業(yè)著力生產(chǎn)大功率刮板輸送機(jī)，輕型刮板輸送機(jī)略被忽視。但我國(guó)許多煤礦仍屬薄煤層煤礦，生產(chǎn)需要大量輕型刮板輸送機(jī)。并且，炮采依然存在，也需要使用輕型刮板輸送機(jī)。機(jī)頭部是刮板輸送機(jī)最重要的部分，是將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞給刮板鏈的裝置，是刮板輸送機(jī)最難設(shè)計(jì)的部分。本設(shè)計(jì)以機(jī)頭部為主。1.3 設(shè)計(jì)方案該方案如圖1-1所示。機(jī)頭傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、液力耦合器、減速器、機(jī)頭架、鏈輪組件、盲軸、推移梁、壓鏈塊等組成。電機(jī)功率 配液力偶合kW5器。采用液力偶合器，減速器可不設(shè)防電機(jī)過(guò)載裝置。井下使用的液力偶合器其工作介質(zhì)現(xiàn)在都改為水或是高含水難燃液，其平均無(wú)故障工作時(shí)間不得少于2000h。與輕型刮板輸送機(jī)配套的液力偶合器已經(jīng)系列化，其結(jié)構(gòu)為限矩型動(dòng)壓泄液式，通過(guò)設(shè)置易熔塞、易爆塞來(lái)防止電機(jī)過(guò)載。3圖 1-1 刮板輸送機(jī)機(jī)頭部簡(jiǎn)圖1—電動(dòng)機(jī)； 2—液力耦合器；3—減速器；4—鏈輪組件；5—盲軸；6—刮板鏈。機(jī)頭傳動(dòng)裝置為并列式布置，電機(jī)軸與傳動(dòng)鏈輪軸垂直，采用三級(jí)圓錐(第一級(jí))—圓柱(第二、三級(jí))齒輪減速器。第一對(duì)齒輪為收縮齒圓弧錐齒輪(以往有用直齒錐齒輪)。第二對(duì)和第三對(duì)齒輪均為斜齒圓柱齒輪，根據(jù)需要更換第二對(duì)齒輪，可使刮板鏈獲得兩種不同的鏈速。減速器靠空氣自然冷卻和齒輪帶動(dòng)箱內(nèi)油液飛濺潤(rùn)滑軸承。減速器上、下箱體為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)左、右工作面和機(jī)頭、機(jī)尾使用。箱體側(cè)幫上有四個(gè)孔，用方頭螺栓將減速器固定到機(jī)頭架側(cè)板上 [8]。減速器靠輸入軸一端箱體上有法蘭盤，用螺栓連接聯(lián)軸節(jié)的聯(lián)接罩。聯(lián)接罩另一端用螺栓連接電機(jī)，使整個(gè)傳動(dòng)裝置懸掛在機(jī)頭上。減速器第二軸不靠機(jī)頭架端設(shè)有緊鏈器。減速器第四軸出軸聯(lián)結(jié)方式為花鍵加平鍵， 邊雙鏈刮板機(jī)減速器常用，鏈輪kW5~2組件由鏈輪、剖分式滾筒組成。鏈輪內(nèi)圈為花鍵孔，兩端鏈輪分別為減速器輸出軸及盲軸用花鍵連接。兩個(gè)半滾筒用螺栓連成一體。滾筒兩端扣環(huán)分別扣在兩個(gè)鏈輪的環(huán)槽內(nèi)，防止軸向串動(dòng)，并起密封作用 [9]。滾筒通過(guò)平鍵分別與減速器輸出軸及盲軸連接，使鏈輪組件連成一個(gè)整體，滾筒與鏈輪同步旋轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)時(shí)必須保證兩個(gè)鏈輪各對(duì)應(yīng)輪齒在相同的相位角上，以保證與刮板鏈正常嚙合運(yùn)行。4盲軸安裝在無(wú)傳動(dòng)裝置一側(cè)的機(jī)頭架側(cè)板上，由軸承座、調(diào)心軸承、花鍵軸、端蓋等組成。花鍵軸一端用調(diào)心軸承支承，中間用花鍵同鏈輪相聯(lián)，另一端結(jié)構(gòu)同匹配減速器第四軸輸出端一樣 [10]。5第 2 章 電動(dòng)機(jī)和液力耦合器的選擇計(jì)算2.1 運(yùn)行阻力計(jì)算和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)選擇 2.1.1 運(yùn)行阻力計(jì)算1. 運(yùn)行的總阻力在重段直線段運(yùn)行的總阻力為（由文獻(xiàn) [11]式 3-9）： ???sin)(cos)( LgqLgqWllZh ????在空段直線段運(yùn)行的總阻力為（由文獻(xiàn) [11]式 3-10）：)si(?llk式中 —中部槽單位長(zhǎng)度上的裝煤量， ;qkg/m按 kg/7210?rF?—貨載最大橫斷面積， ，如圖 2-1 所示 ； 2260222612 m048.15tan4tan.m960. ????????bFh圖 2-1 中部槽截面圖—貨載在溜槽中的動(dòng)堆積角， ，取 。? 03~2??025??—貨載的裝滿系數(shù)， ，取 ；?9.06.?8.?6—煤的松散容重， ，取 。0r 30t/m.1~85.?r 30t/9.?r—刮板鏈單位長(zhǎng)度的質(zhì)量， ； lq kg6.lq—刮板輸送機(jī)的長(zhǎng)度， ；LL—煤在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，取 ；?7.0??—刮板鏈在槽內(nèi)運(yùn)行的阻力系數(shù)，取 ；lw3l—傾斜角度， ；?01???“+”， “-”號(hào)的選取，該段向上運(yùn)行的取“+” ，向下取“-” 。故： ???sin)(cos)( LgqLgqWllZh ???N8.1375.502??768.7)sinco(?llkgq2.張力計(jì)算是最小張力點(diǎn)張力如圖 2-2 所示，對(duì)于刮板輸送機(jī)1S，取 。kg60~4min?N490kg51?S圖 2-2 驅(qū)動(dòng)裝置受力點(diǎn) N7.42012??ZhWS7)(32123SkS??整理得： 213?kZhkWSS???)(13432?為刮板鏈繞經(jīng)機(jī)尾從動(dòng)鏈輪時(shí)的阻力，包括鏈環(huán)彎曲時(shí)的摩擦阻力和32?W軸承阻力，一般按下式計(jì)算： 232)0.~5.(S??8因此，取 06.1?k??N1.45389.78).316490(.4 ???S所以刮板鏈的最大張力為 。N.58牽引力用下式計(jì)算 ??lyllySkSP??式中 —牽引力，—牽引構(gòu)件與驅(qū)動(dòng)輪相遇點(diǎn)的張力，yS N1.45389?y—牽引構(gòu)件與驅(qū)動(dòng)輪分離點(diǎn)的張力，l 01Sl—牽引構(gòu)件繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)鏈輪的阻力系數(shù)，lk 4.lk??N5.429????lyllySkSP2.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇1.驅(qū)動(dòng)功率的計(jì)算 kW2.39.018654290????PvN選取 DSB-40 型電動(dòng)機(jī)。2.電動(dòng)機(jī)功率的驗(yàn)算輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)功率的大小要根據(jù)工作面傾角、輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度和輸送量的大小等具體條件決定 [12]。其關(guān)系式為： ?????????10cos2sinco'0210 LvqqKN????式中 —貨載每米重力， ，按下式計(jì)算q/mvgQq6.3??9—刮板鏈每米重力，0qN/m68.40?q—輸送量，Qt/h15—電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，取K2.1K—刮板鏈繞過(guò)兩端鏈輪時(shí)的附加阻力系數(shù)，1 1.?K—輸送機(jī)水平彎曲時(shí)的附加阻力系數(shù)，2 .2—刮板輸送機(jī)安裝傾角，??10???—刮板輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度，LmL—鏈速，v/s86.0?v—貨載在溜槽中運(yùn)行阻力系數(shù)，?7.?—刮板鏈在溜槽中運(yùn)行阻力系數(shù)，' 30'?—傳動(dòng)效率，?93.???????10cos2sinco'0210 LvqqKN????4kW6.39?所選電動(dòng)機(jī)滿足要求。2.2 液力耦合器的選擇根據(jù)相關(guān)參數(shù)具體化，根據(jù)所選電動(dòng)機(jī)功率的大小 40kW，選取液力偶合器型號(hào)，本設(shè)計(jì)選擇型號(hào)為：YOXD450（水介質(zhì)） 。其技術(shù)參數(shù)如下：1.主要匹配電動(dòng)機(jī)參數(shù)：（1） 型號(hào) DSB-40；（2） 功率 40kW；10（3） 轉(zhuǎn)速 1470r/min（4） 額定扭矩 555N·m（5） 最大扭矩 887N·m；2.傳動(dòng)介質(zhì)：水；3.充液量：9.3L；4.啟動(dòng)扭矩：832N·m；5. ；34.2?額 定 轉(zhuǎn) 矩啟 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩6.額定工況傳動(dòng)比： ；%967.重量： ；kg5.28.重要說(shuō)明：每次更換水時(shí)應(yīng)按 濃度加入“一號(hào)添加藥劑” ，對(duì)于3.0YOXD450 型應(yīng)加 。如果情況緊急，來(lái)不及添加藥劑，可 天后補(bǔ)加。40 511第 3 章 減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 傳動(dòng)比的分配和傳動(dòng)效率的選擇根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和鏈條的速度確定傳動(dòng)比。已經(jīng)選定的 DSB-40 型電動(dòng)機(jī)，正常工作時(shí)輸出功率: ，轉(zhuǎn)速： 。 kW40r/min17403.1.1 傳動(dòng)比的分配由于鏈條的速度為 ，而鏈輪的節(jié)圓直徑為 ，因此花鍵軸角m/s86.0294速度： rad/s85.ra294.??RV機(jī) 頭?機(jī)頭軸的轉(zhuǎn)速： r/in9.60??機(jī) 頭機(jī) 頭n機(jī)頭軸與減速器的輸出軸兩者轉(zhuǎn)速相同，即： 。而減速器的輸轉(zhuǎn) 速機(jī) 頭 ?入軸是通過(guò)液力耦合器與電動(dòng)機(jī)主軸聯(lián)接，兩者轉(zhuǎn)速也相同，即：。輸 入電 機(jī) 主 軸 n?因此減速器的總傳動(dòng)比： 3.2689.51470??輸 出輸 入ni選錐齒輪傳動(dòng)比 ，斜齒輪傳動(dòng)比 ，直齒輪傳動(dòng)比 。5.21i 23i 5.34?i123.1.2 傳動(dòng)效率的選擇液力耦合器 ，錐齒輪傳動(dòng)效率 ，斜齒輪傳動(dòng)效率9.0??93.01??，直齒輪傳動(dòng)效率 （如圖 3-1 所示） 。95.02??5.3圖 3-1 減速器簡(jiǎn)圖3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3.2.1 各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出軸轉(zhuǎn)速 r/min1470?nr/i14701?n13r/min5812?inr/i9623ir/min534?in3.2.2 各軸輸入功率的計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出功率： kW40?Pk6.39.1??82 .45.08363??Pk21.39.44??3.2.3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩： mN86.2591470950 ?????nPT3.6.3951 ???14mN7.5958.36902 ?????nPT4.103196.453 ??mN8.5652.3094 ?????nPT3.3 錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)3.3.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1.按實(shí)際工作要求，選用直齒錐齒輪傳動(dòng)。2.運(yùn)輸機(jī)一般為工作機(jī)器，速度不高，故選用 級(jí)精度。73.材料選擇由文獻(xiàn) [16]表 10-1，選擇大、小錐齒輪材料為 (滲碳、淬Cr20火)，硬度為 56～62HC。按硬度的下限值，由文獻(xiàn) [2]圖 8-3-8 查得， 。MPa1502lim1li?H?Pa46lim?F?4.初選小錐齒輪齒數(shù)為 ，大錐齒輪齒數(shù) 。z 512iz3.3.2 按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì) ??3 22211 )5.0(965HRmuKTCd?????式中 —配對(duì)材料修正系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-28 查m?m得）15—載荷系數(shù)，取 （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-31 查得）K4.2?K—齒數(shù)比，u51iu—齒寬系數(shù)， （見文獻(xiàn) [16]表 8-3-98）R?3.0R?—許用接觸應(yīng)力，??H?MPa150a59..0lim???m5.83.).01(5.22749631 ????d3.3.3 幾何尺寸的計(jì)算分錐角： ?8.215.arctn1rt1 ??u????.69012??模數(shù)： ，取整m6.35.801??zdm41?分度圓直徑： 8241?z052d齒寬中點(diǎn)分度圓直徑： m8.74)3.(8).0(1 ?????Rm?1.05125.2 ?d外錐距： 48.8.sini1????16中錐距： m7.10)3.501(48.)5.01( ??????Rm?齒寬： 4..3.?b齒頂高： 14)(1?xham12?ah齒根高： 8.48.4.)(121???ffhx頂圓直徑： m43.958.21coscos111 ??????aad 7.2.642022 ???h齒根角： ?3.8.1arctnarct11Rhff??3212ff?齒頂角： ?.21?fa?3.12f?頂錐角： ???12.4.811 ?aa????5.703.622 ???根錐角： ???48.192.811 ?ff????.653.6822 ??ff??17冠頂距： m51.08.21sin40sin2111 ?????????akhdA 29.4.68222? ?k安裝距：考慮齒輪結(jié)構(gòu)情況以及輪冠距的測(cè)量方便，取 ，51.31A。29.0?A輪冠距： m5)18513(1 ????kH0.4.22k分度圓齒厚： 28.6)tan(111 ?????txmS8.62?S分度圓弦齒厚： m75.)(11?d29.6)(22??S分度圓弦齒高： m104.84.cos.4cos2121 ?????dSha?726ss222 ...δa ?????當(dāng)量齒數(shù)： ，4cos11?zv 148cos22?zv18當(dāng)量齒輪分度圓直徑： 80.56m.21cos7411 ????mvd.38.6sco22??vd齒寬中點(diǎn)齒頂高： m27..2tan14tan111 ?????ambh?.3.36222 ???當(dāng)量齒頂圓直徑： 1.87)2.5.80(111 ????amvahd m0.5.4.22?v齒寬中點(diǎn)模數(shù)： 4.38.17Rm當(dāng)量齒輪基圓直徑： 7.02cos56.0cos11 ???? ??vbdm1.434.322? ?v式中 —齒形角， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-97）??嚙合線長(zhǎng)度： 8.20sin2)(5.012221 ??????? ?vvavvavva dddg端面重合度： 07.2cos14.380cos??????mvavag193.3.4 校核接觸強(qiáng)度1.強(qiáng)度條件 ??H??2.計(jì)算接觸應(yīng)力 ????? HVAeHmtKEH KubdFzz211?????式中 —節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-36）5.?—彈性系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-34）Ez aEMPz8.9—重合度系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-12）? 2.0?—螺旋角系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-13）?z98.??z—表面粗糙度等級(jí)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-102）K 5.0K—齒寬中點(diǎn)分度圓切向力，mtF（由文獻(xiàn) [16]N7.689.74325021 ???mtdT8-3-102）—有效齒寬， （由文eHb m6.305.0.beH獻(xiàn) [16]表 8-3-102）—使用系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-31）AK1?AK—?jiǎng)虞d系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-103）V??NV20—臨界轉(zhuǎn)速，N1084.21??uvzNmt5.7.. 2?9.0?—臨界轉(zhuǎn)速， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-mtv m/s7.16??ndvmt?103）47.0.5.067.894)2()(312' ???????VeHmtAaPCbFKyf—齒距極限偏差， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-112）Ptf μm?Ptf—跑合量， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-35）ay2ay—單位齒寬的剛度， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-'Cμ)(N14' ?C103） 5.037.2.012 ????vrV?.6.93vr82?47.1.09????VK85.2.5.1beH??(由文獻(xiàn) [16]表 8-3-102 和表 8-3-104).??HK21（由文獻(xiàn) [16]表 8-3-105） 1.8754.15.26.3087495.0982.15.2 ??????H?MPa4.03.計(jì)算接觸應(yīng)力 ??RVLXHzzS???minl?式中 —尺寸系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-23）Xz1Xz—潤(rùn)滑劑系數(shù)， （選 100 號(hào)齒輪油，運(yùn)動(dòng)黏度L975.0?L由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-19）/sm1024?v—速度系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-20）Vz948.Vz—粗糙度系數(shù)， （按 由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-R7.0?Rmn?8.0?21）—最小安全系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-102） 。minHS1minHS則 ?? MPa86.34Pa97.048.975.01?????結(jié)論： 滿足接觸強(qiáng)度。H?3.3.5 齒根彎曲強(qiáng)度校核1.強(qiáng)度條件 ??F??222.計(jì)算齒根應(yīng)力 KSaFmneFtFVAF YYbK???????????式中 —齒向載荷分布系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-?H875.1??H3-102）—齒間載荷分配系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-105）?FK.?FK—有效齒寬， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-107）eb6.3085.?beF—齒形系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-37）FaY1.2,.1FaaY—應(yīng)力修正系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-S 96.,.SS38）—重合度系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-39）?Y67.0??Y—螺旋角系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-14）?1?—錐齒輪系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-106）KKm4.3)5.01(???Rm?則 67.02185.26.79.87.411 ????F?MPa62.5 MPa9.185.4212 ???SaFFY3.許用接觸應(yīng)力23??XrelTrlFSTYY????21minl ??式中 —齒根彎曲疲勞極限，limF?MPa460li?—最小安全系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-106）inS.1minFS—應(yīng)力修正系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]表 8-3-106）tY0.2tY—齒根圓角敏感系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]1retT? 02.1,9.1?retTretTY??圖 8-3-25）—尺寸系數(shù)， （由文獻(xiàn) [16]圖 8-3-24）XY?XY則 ??MPa58.6302.194.160?F?結(jié)論 滿足齒根彎曲強(qiáng)度F?21,3.4 斜齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.4.1 精度等級(jí)、材料及齒數(shù)確定1.按傳動(dòng)方案要求，選用些齒圓柱齒輪傳動(dòng)；2.運(yùn)輸機(jī)為工作機(jī)器、速度不高，故選用 級(jí)精度；73.材料選擇，由表 10-1，選擇大、小齒輪材料為 (調(diào)質(zhì)后表面淬火)Cr40硬度為 ；HRC548?4.選小齒輪齒數(shù)為 ，大齒輪齒數(shù) ；21?z 62123????zi5.選取螺旋角，初選螺旋角 。?4?243.4.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.按文獻(xiàn) [17]式（10-21）試算 ??3 211 )(2HEdtt zuTK????????式中 —載荷系數(shù)，試選tK6.?t—區(qū)域系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]圖 10-30）Hz43.2Hz—標(biāo)準(zhǔn)端面重合度， （由?? 625.18.0765.21?????文獻(xiàn) [17]圖 10-26）—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 1TmN1097.5.59751 ????N—齒寬系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表 10-7）d?8.0d?—材料的彈性影響系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表 10-Ez 21MPa8.9?Ez6） —接觸疲勞強(qiáng)度極限， 、limH?H01lim?（由文獻(xiàn) [17]圖 10-21） ；Pa102li?—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)1N8107.2)10382(1560????hnjL25；7231056.??iN—接觸疲勞許用應(yīng)力， 取失效概率為 ，安全系數(shù)??H?%1，由文獻(xiàn) [17]式（10-12）得：1?S MPa045a195.01lim????KHN??? 788.2li22?SH；??a5.1061?H由文獻(xiàn) [17]圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) 98.,.21?HNHNK—小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得td1；m87.1)5.106943.2(625.801973 21 ????t2.計(jì)算圓周速度 ；/s2.87.1???ndVt3. 計(jì)算齒寬 及模數(shù)bntmm496.578.701?td?1.32cos.cos1???ztnt?.71.352. ?ntmh26；06.813.7495?hb4.計(jì)算縱向重合度 ??；395.14tan28.0.tan318.0 ???????zd5.計(jì)算載荷系數(shù) K根據(jù) ， 級(jí)精度。由 文獻(xiàn) [17]圖 10-8 查得動(dòng)載系數(shù) ；smv/2.7 1.VK由文獻(xiàn) [17]表 10-3 查得 ，從表 10-4 中的硬齒面齒輪欄查得小2.1??FH齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置， 級(jí)精度， 時(shí)634.??HK289.106.).01(2.5. 32??????bKdH??考慮齒輪為 級(jí)精度，取 ，故載荷系數(shù)795.?H709.125.1.??VAK另由文獻(xiàn) [17]圖 10-1 查得 ；26.?F6.按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑；m278.46.17098.31 ???ttKd7.計(jì)算模數(shù) nm；276.3214cos78.cos1 ????zdn?273.4.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) ??321cosFSdYzKT???????式中 —載荷系數(shù) 63.12..??????FVA—齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限， ，由FE? MPa021FE?文獻(xiàn) [17]圖 10-20d 查得—彎曲疲勞壽命系數(shù)， ，由文獻(xiàn) [17]FNK8.,5.021?FNFNK圖 10-18 查得—彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)??F? 4.1S?? MPa7.389a4.162084.6.5211???SKFENF—齒形系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表 10-5）aY.,72FaaY—應(yīng)力校正系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表S 764.1,5.1SS10-5）計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較??FSaY?28??0123.7.389642..521???FSaFY?經(jīng)比較小齒輪數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算 m1.304.625.18.0)(cos97563.123 2??????nm對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 與由齒根彎曲疲n勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)相差不大，取標(biāo)準(zhǔn)值 ，取分度圓直徑4?nm。m801?d 1.94cos80cs1???ndz?取 則 。,201?z62312?iz3.4.4 幾何尺寸計(jì)算1.計(jì)算中心距 m89.164cos2)60(cos2)(1 ???????nmza將中心距圓整為 。652.按圓整后的中心距修正螺旋角 ???14.6520arcs2)(arcs1 ??zn因 值改變不多，故參數(shù) 等不必修正。?Hz、、 ???293.計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 m5.8214.cos201?????nmzd.7.621?4.計(jì)算齒輪寬度 65.8201???db?圓整后： 。m6,7021?B3.5 直齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.5.1 選定精度、材料及齒數(shù)1.運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用 級(jí)精度（ GB/0095-88） ；72.材料選擇，由文獻(xiàn) [17]表 10-1 選擇大、小齒輪材料均為 （調(diào)制后Cr40表面淬火） ，硬度為 ；HRC548?3.選小齒輪齒數(shù)為 ，大齒輪齒數(shù)21?z。725.314??zi3.5.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.由文獻(xiàn) [17]設(shè)計(jì)計(jì)算公式 10-9a 進(jìn)行試算 ??32112. ?????????HEdtt zuTKd??30式中 —載荷系數(shù)，試選tK3.1?tK—小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3T mN10734.N4.17036???—齒寬系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表 10-7）d??d?—材料的彈性影響系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表 10-Ez 21MPa8.9Ez6）—接觸疲勞強(qiáng)度極限， 、limH?H01lim??（由文獻(xiàn) [17]圖 10-21）Pa102li?—應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 81 10645.)10382(19606 ????hjLn由文獻(xiàn) [17]式（10-13）8342.?i—接觸疲勞壽命系數(shù)1HNK96.0,3.21?HNHNK（由文獻(xiàn) [17]圖 10-19 查得）—接觸疲勞許用應(yīng)力， 取失效概率為 ，安全系數(shù)???%1023MPaa93.01lim1 ???SHNH?? 566.2li2?K2.計(jì)算小齒輪分度圓直徑 ，代td1入 中的較小的值??H?31；m96.10)10238.9(5.31074.32. 61 ?????td3.計(jì)算圓周速度 v /s./6..061??ndt?4.計(jì)算齒寬 b m96.10.1??td?5.計(jì)算齒寬與齒高之比 h模數(shù) 86.429.106??zdmtt齒高 m.5.th78.94.106??b3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn) [17]式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 ??321???????FSadYzKTm??式中 —齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限， ，由FE? MPa6201?FE文獻(xiàn) [17]圖 10-20d 查得—彎曲疲勞系數(shù)， ，由文獻(xiàn) [17]圖 10-FNK8.,5.021?FNFNK18 查得—彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)??F? 4.1?S32?? MPa43.76a4.16208511 ???SKFENF?1.89.22—載荷系數(shù)， ；57.34.07.????FVAK—齒形系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表 10-5） ；FaY2.,7.21?aFaY—應(yīng)力校正系數(shù)， （由文獻(xiàn) [17]表 10-5） ；S 7.1,5.SS計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較??FSaY???018.7.389234.4.6521??FSaY?經(jīng)比較小齒輪數(shù)值大。設(shè)計(jì)計(jì)算 m01.50134.201734.9.57.23 6????m對(duì)此計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 。按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑m6?n。9.17?d 5.19.71dz取 則 。,201z 025.312??iz334.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 m1206201???mzd47（2）計(jì)算中心距。7221?a（3）計(jì)算齒輪寬度 m101???db?取 。m20,10?B3.6 軸的設(shè)計(jì)3.6.1 軸的材料選擇和最小直徑估算根據(jù)工作條件，初選軸的材料為 ，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最Cr40小直徑的估算，即： 。初算軸徑時(shí)，若最小直徑軸段開有鍵槽，30minNPAd?還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)， 增大d，兩個(gè)鍵槽時(shí)， 增大 。 值由文獻(xiàn) [18]表 15-3 確定：軸%7~5 %15~0A1 ，軸 2 ，軸 3 ，軸 4 。0?A10?A0?1?軸 1： ，因?yàn)檩S 1 處有一個(gè)鍵m57.3176.923310min' ?Pd槽，則： 。36%)(in1'in1???d34軸 2： ，設(shè)有兩個(gè)鍵槽，則：m67.4358.103320min' ???PAd，取整 。.49%)1(in2'min2?? 0in2d軸 3： ，設(shè)有兩個(gè)鍵槽，則：1.5916.340530min' ???PAd，取整 。78.6)1(in3'min3?? m70in3d軸 4： ，因?yàn)檩S 4 處有一個(gè)鍵845621.03340min' ???PAd槽，則： ，取整為 。.89%)61(in'in4?90min4d3.6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.軸 1 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）各軸段直徑的確定：：最小直徑，錐齒輪軸外伸軸段，取 。d m501?d：根據(jù)齒輪軸的軸向定位要求，定位高度 ，取2 ??1.~7.dh。m581?：螺母定位軸段，取 。3 631?d：滾動(dòng)軸承段， ，滾動(dòng)軸承選取 30313，其尺寸為14dm54。06????BTD：過(guò)渡軸段，取 。15 15d：滾動(dòng)軸承段， ，滾動(dòng)軸承選取 30313，其尺寸為6d1635。m36140m65????BTDd（2）各軸段長(zhǎng)度的確定：：考慮到所選液力耦合器的配合，取 。1L 1?L：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定， 。52：由定位螺母確定， 。13 2