掘进机截割部减速器设计【全套CAD图纸+毕业论文答辩资料】

需要购买对应 咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 目录  第一章  绪论  . 1 进机简介  . 1 进机的前进和发展趋势  . 1 进机切割头的结构  . 1 第二章  传动方案的确定  . 3 计任务  . 3 轮传动的特点  . 3 轮传动的两大类型  . 3 星机构的类型选择  . 4 星机构的类型及特点  . 4 定行星齿轮传动类型  . 6 第三章  设计计算  . 8 齿计算  . 8 步计算齿轮的主要参数  . 9 算高速级齿轮的模数 m . 9 算低速级的齿轮模数 m . 10 啮合参数计算  . 11 速级  . 11 速级  . 11 何尺寸的计算  . 11 速级  . 11 速级  . 12 装配条件的验算  . 13 接条件  . 13 心条件  . 13 装条件  . 14 轮强度的验算  . 14 需要购买对应 咨询 14951605 买对应的 纸  14951605 或 1304139763 触强度的校核  . 14 曲强度的校核  . 16 第四章  结构设计  . 19 的设计  . 19 入轴  . 19 间轴  . 19 出轴  . 19 齿轮的设计  . 20 星齿轮 设计  . 20 臂的设计  . 20 体及前后机盖的设计  . 21 轮联轴器的设计  . 21 准件及附件的选用  . 21 封和润滑  . 22 结  论  . 23 致  谢  . 24 参考文献  . 25 需要购买对应 咨询 14951605 1 第一章  绪论  进机简介  掘进机是用于开凿平直地下巷道的机器。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎 岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。  进机的 前进和 发展趋势  当前，我国已经成为世界最大的掘进机制造基地及应用市场。随着国内城市道交通，铁路，公路，水利，市政工程等建设事业的高速度增长，我国掘进机械也迎来了飞速的发展。我国掘进机械行业已经成为国内高端装备制造业和战略性新兴产业重点支持发展产业。  近年来，随着我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。在煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见中，在全国煤炭工业科学技术大 会上以及国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策中，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。  掘进和回采是煤矿生产的重要生产环节，国家的方针是：采掘并重，掘进先行。煤矿巷道的快速掘进是煤矿保证矿井高产稳产的关键技术措施。采掘技术及其装备水平直接   掘进机 关系到煤矿生产的能力和安全。高效机械化掘进与支护技术是保证矿井实现高产高效的必要条件，也是巷道掘进技术的发展方向。随着综采技术的发展，国内已出现了年产几百万吨级、甚至千万吨级超级工作面，使年消耗回采巷道数量大幅度增加，从而使巷道掘进成为了煤矿高效集约化生产的 共性及关键性技术。  我国煤巷高效掘进方式中最主要的方式是悬臂式掘进机与单体锚杆钻机配套作业线，也称为煤巷综合机械化掘进，在我国国有重点煤矿得到了广泛应用，主要掘进机械为悬臂式掘进机。  悬臂式掘进机是集截割、装运、行走、操作等功能于一体，主要用于截割任意形状断面的井下岩石、煤或半煤岩巷道。现在国内的掘进机设计虽然说离国际先进的技术还有段距离，但是国内的技术水平已能基本满足国内的需求。大中型号的掘进机不断被创新。主要厂家石煤机、三一、佳木斯都以各自特点屹立国内市场。  进机 切割头 的结构  需要购买对应 咨询 14951605 2 掘进机截割部主要 由 截割电动机、截割机构减速器、截割头、悬臂筒组成。是掘进机直接截割煤岩的装置，其结构型式、截割能力、运转情况直接影响掘进机的生产能力、掘进效率和机体的稳定性，是衡量掘进机性能的主要因素和指标。 本次设计主要针对截割机构减速器进行设计。  1 2 3 4图 1轴式截割部  需要购买对应 咨询 14951605 3 第 二 章  传动方案的确定  计任务  设计一个 设计 掘进 机截割部传动装置 的行星齿轮减速器 ， 即： 二级 行星齿轮传动减速器。  原始条件和数据：  功率 120速 1470r/割头转速  50r/许传动比偏差  ,中等冲击 ,使用寿命 10 年；且要求该行星齿轮减速器传动结构紧凑，外廓尺寸较小和传动效率高 。  轮传动的特点  齿轮传动与其它传动比较，具有瞬时传动比恒定、工作可靠、寿命长、效率高、可实现平行轴任意两相交轴和交错轴之间的传动，适应的圆周速度和传动功率范围大，但齿轮传动的制造成本高，低精度齿轮传动时噪声和振动较大，不适宜于两轴间距离较大的传动。  齿轮传动是以主动轮的轮齿依次推动从动轮来进行工作的，是是现代机械中应用十分广泛的一 种传动形式。齿轮传动可按一对齿轮轴线的相对位置来划分，也可以按工作条件的不同来划分。  随着行星传动技术的迅速发展，目前，高速渐开线行星齿轮传动装置所传递的功率已达到 20000出转矩已达到 4500kN m 。据有关资料介绍，人们认为目前行星齿轮传动技术的发展方向如下。  （ 1）  标准化、多品种  目前世界上已有 50多个渐开线行星齿轮传动系列设计；而且还演化出多种型式的行星减速器、差速器和行星变速器等多品种的产品。  （ 2）  硬齿面、高精度  行星传动机构中的齿轮广泛采用 渗碳和氮化等化学热处理。齿轮制造精度一般均在 6级以上。显然，采用硬齿面、高精度有利于进一步提高承载能力，使齿轮尺寸变得更小。  （ 3）  高转速、大功率  行星齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮中已获得日益广泛的应用，其传动功率也越来越大。  （ 4）  大规格、大转矩  在中低速、重载传动中，传递大转矩的大规格的行星齿轮传动已有了较大的发展。  轮传动的两大类型  轮系可由各种类型的齿轮副组成。由锥齿轮、螺旋齿轮和蜗杆涡轮组成的轮系，称为空间轮系；而由圆柱齿轮组成的轮系，称为平面轮系。  需要购买对应 咨询 14951605 4 根据齿轮系运转时各 齿轮的几何轴线相对位置是否变动，齿轮传动分为两大类型。  （ 1）普通齿轮传动（定轴轮系）  当齿轮系运转时，如果组成该齿轮系的所有齿轮的几何位置都是固定不变的，则称为普通齿轮传动（或称定轴轮系）。在普通齿轮传动中，如果各齿轮副的轴线均相互平行，则称为平行轴齿轮传动；如果齿轮系中含有一个相交轴齿轮副或一个相错轴齿轮副，则称为不平行轴齿轮传动（空间齿轮传动）。  （ 2）行星齿轮传动（行星轮系）  当齿轮系运转时，如果组成该齿轮系的齿轮中至少有一个齿轮的几何轴线位置不固定，而绕着其他齿轮的几何轴线旋转，即在该齿轮系中，至 少具有一个作行星运动的齿轮，则称该齿轮传动为行星齿轮传动，即行星轮系。  星机构的类型选择  星机构的类型及特点  行星齿轮传动与普通齿轮传动相比较，它具有许多独特的优点。行星齿轮传动的主要特点如下：  （ 1）体积小，质量小，结构紧凑，承载能力大。一般，行星齿轮传动的外廓尺寸和质量约为普通齿轮传动的 5121 （即在承受相同的载荷条件下）。  （ 2）传动效率高 。 在传动类型选择恰当、结构布置合理的情况下，其效率值可达 ， 99。  （ 3）传动比较大 。 可以实现 运动的合成与分解。只要适当选择行星齿轮传动的类型及配齿方案，便可以用少数几个齿轮而获得很大的传动比。在仅作为传递运动的行星齿轮传动中，其传动比可达到几千。应该指出，行星齿轮传动在其传动比很大时，仍然可保持结构紧凑、质量小、体积小等许多优点。  （ 4）运动平稳、抗冲击和振动的能力较强。由于采用了数个结构相同的行星轮，均匀地分布于中心轮的周围，从而可使行星轮与转臂的惯性力相互平衡。同时，也使参与啮合的齿数增多，故行星齿轮传动的运动平稳，抵抗冲击和振动的能力较强，工作较可靠。  最常见的行星齿轮传动机构是 动机构。行星齿轮传动的型式可按两种方式划分：按齿轮啮合方式不同分有 等类型。按基本结构的组成情况不同有 23Z、  行星齿轮传动最显著的特点是：在传递动力时它可进行功率分流；同时，其输入轴与输出轴具有同轴性，即输入轴与输出轴均设置在同一主轴线上。所以，行星齿轮需要购买对应 咨询 14951605 5 传动现已被人们用来代替普通齿轮传动，而作为各种机械传动系统的中的减速器、增速器和变速装置。尤其是对于那些要求体积小、质量小、结构紧凑和传动效率高的航空发动机、起重运输、石油化工和兵器等 的齿轮传动装置以及需要变速器的汽车和坦克等车辆的齿轮传动装置，行星齿轮传动已得到了越来越广泛的应用，表 1 表 1传动  形式  简图  性能参数  特点  传动比  效率  最大功率 /2号机构）   限  效率高，体积小，重量轻，结构简单，制造方便，传递公路范围大，轴向尺寸小，可用于各个工作条 件，在机械传动中应用最广。单级传动比范围较小，耳机和三级传动均广泛应用  2 150推荐 721 效率高，径向尺寸比动比范围较 用于各种工作条件。但双联行星齿轮制造、安装较复杂，故 | 7时不宜采用  2 推荐值：  830 效率较低， 40 传动比打，效率较低，适用于短期工作传动。当行星架 动比 |i |大于某一值后，机构将发生自锁  2 千  |时，.7，i >5 以后 i |增加徒降   20 传动比范围大，但外形尺寸及重量较大，效率很低，制造困难，一般不用与动力传动。运动精度低也不用于分度机构。当行星架 |i |从某一数值起会发生自锁。常用作差速器；其传动比取值为需要购买对应 咨询 14951605 6 ，最佳值为2，此时效率可达 ）型（ 3Z）  小功率 传动 500；推荐：20100 加而下降  短期工作 120，长期工作 10 结构紧凑，体积小，传动比范围大，但效率低于 艺性差，适用于中小功率功率或短期工作。若中 心轮 |i |大于某一数值时会发生自锁   ）型（ 3Z）  60500推荐：64300 短期工作 120，长期工作 10 结构更紧凑，制造 ，安装比上列 型传动方便。由于采用单齿圈行星轮，需角度变为才能满足同心条件。效率较低，宜用于短期工作。传动自锁情况同上  定行星齿轮传动类型  根据上述设计要求可知，该行星齿轮减速器传递功率高、传动比较大、工作环境恶劣等特点。故采用双级行星齿轮传动。 2造方便，适用于任何工况下的大小功率的传动。选用由两个 2行星齿轮传动串联而成的双级行星齿轮减速器较为合理。  总的传动比： 1 4 7 0 / m i n 2 9 . 45 0 / m i   因此名义传动比可分为1 ,2 5进行传动。传动简图如图 1所示：  图 1 二级行星齿轮减速器传动简图  需要购买对应 咨询 14951605 7 行星减速器主要由箱体、减速齿轮、二级行星轮架、输入、输出轴构成。太阳轮与行星轮相啮合，此行星轮通过两个轴承装在星轮轴上，两端装有孔用弹性挡圈，星轮装在第一级行星架相应的轴孔内，内轮与箱体组成一体并与行星轮啮合带动第一级行星架，实现第一级减速 7。  第二级的太阳轮与第一级行星架为渐开县花键联结，太阳轮与第二行星轮啮合，此行星轮装在第二级的轮轴，此轮轴装在第 二级行星架相应轴孔内。这里内轮与减速器壳体组成一体与行星轮啮合，此星轮不仅自转还绕太阳轮公转，从而实现第二级减速器。  需要购买对应 咨询 14951605 8 第三章  设计计算  齿计算  根据 2行星齿轮传动比得第一级传动的内齿轮1b,行星齿轮1 现考虑到该行星齿轮传动的外廓尺寸 ， 故选取第一级中心齿轮 ：1 17选取 行星齿轮数为 ：1 3。  根据内齿轮 111 1则：   1 5 . 8 8 1 1 7 8 2 . 9 6 8 3 再考虑到其安装条件为： 111 （整数）， 取 1 85  对内齿轮齿数进行圆整后，此时实际的 P 值与给定的 是 必须控制在其传动比误差范围内。实际传动比为 ：  i 1 1 61传动比误差 i ip 2  根据同心条件可求得行星齿轮   1 1 1 2 3 4c b az z z  所求得的1 第二级传动比2 5， 根据 2得第二级传动的内齿轮2b,行星齿轮2 需要购买对应 咨询 14951605 9 现考虑到该行星齿轮传动的外廓尺寸， 选择 第二级中心齿轮齿数：2 23；  行星齿轮数目为 ：2 3。  根据内齿轮 2 2 21b p az i z则：   2 5 1 2 3 9 2 再考虑到其安装条件 ： 222 （整数）， 取 2 91  根据同心条件可求得行星齿轮   2 2 2 2 3 4c b az z z 实际传动比为               i 1  其传动比误差                  i ip 8  步计算齿轮的主要参数  齿轮材料和热处理的选择：中心齿轮 中心齿轮 及行星齿轮  0种材料适合高速，中载、承受冲击和耐磨的齿轮及齿面较宽的齿轮 , 故 且 满 足 需 要 。 齿 面 硬 度 为 58 根 据 图 二 可 知 ， 取=1400 2N  =340 2N 中心齿轮加工精度为六级，高速级与低速级的内齿轮均采用 42种材料经过正火和调质处理，以获得相当的强度和硬度等 力 学 性 能 。 调 质 硬 度 为 217 根 据 图 三 可 知 ， 取=780 2N  =420 2N   级。  算高速级齿轮的模数 m 按弯曲强度的初算公式，为 ：  需要购买对应 咨询 14951605 10 113 2l i  P F F  K K   现已知1 17, =3402心齿轮   11111209 5 5 0 9 5 5 0 2 5 9 . 8 63 1 4 7 0 取算式系数 ， 按表 6;  按表 6取接触强度计算的行星齿轮间载荷分布不均匀系数 ；  由公式可得 ： 1 1 . 6 1 1 1 . 6 1 . 2 1 1 . 3 2f p h ；  由表查得齿 形系数1 ；由表查的齿宽系数 ；  则所得的模数 ：3 22 5 9 . 8 6 1 . 6 1 . 8 1 . 3 2 2 . 6 71 2 . 1 3 . 90 . 8 1 7 3 4 0m m m 取齿轮模数为 ： 4m   算低速级的齿轮模数 m 按弯曲强度的初算公式，计低速级齿轮的模数   2132 l i  P F F  K K  现已知2 23，4202心齿轮   1 1 1222 2 2 11 2 0 0 . 9 8 5 . 8 89 5 5 0 9 5 5 0 9 5 5 0 1 4 9 7 . 4 43 1 4 7 0 mn n n n 需要购买对应 咨询 14951605 11 取算式系数 ， 按表 6; 按表 6接触强度计算的行星齿轮间载荷分布不均匀系数 ，由公式可得 1 1 . 6 1 1 1 . 6 1 . 2 1 1 . 3 2f p h ；由表查得齿形系数 1  ；由表查的齿宽系数 ；则所得的模数 m 为  3 21 4 9 7 . 4 4 1 . 6 1 . 8 1 . 3 2 2 . 4 21 2 . 1 5 . 6 80 . 6 2 3 4 2 0m m m 取齿轮模数为 6m  啮合参数计算  速级  在两个啮合齿轮副中 11， 11中，其标准中心距 111111 4 1 7 3 4 1 0 222ma 1111 11 4 8 5 3 4 1 0 222ma 速级  在两个啮合齿轮副中 22， 22中，其标准中心距 2222 11 6 2 3 3 4 1 7 122ma 2222 11 6 9 1 3 4 1 7 122ma 由此可见，高速级和 低速级的标准中心距均相等。因此该行星齿轮传动满足非变位的同心条件 因此取变位系数为： 0c b ax x x 。  何尺寸的计算  对于双级的 2型的行星齿轮传动按公式进行其几何尺寸的计算，各齿轮副的几何尺寸的计算结果如下表：  速级  项目  计算公式  11齿轮副  11齿轮副  分度圆直径  1 1 1d m z  1 68d  1 136d  需要购买对应 咨询 14951605 12 2 1 2d m z  2 136d  2 340d  基圆直径  112co sb  2 1 2 速级  项目  计算公式  11齿轮副  11齿轮副  分度圆直径  1 1 1d m z  2 1 2d m z  1 138d  2 204d  1 204d  2 546d  基圆直径  112 2 1 2 顶圆  直径1 1 1 12a m ad d 2 2 22a m ad d 1 761 144内啮  合   2 2 22a m ad d 2 2 32a m ad d 21 22af d c 插 齿 1144  2 332齿根圆直径 1 1 12f d c   2 1 22f d c   1 582 126内啮  合   1 1 22f d c   2 0 0 22d a 插 齿 1 1262 350需要购买对应 咨询 14951605 13 装配条件的验算  对于所设计的双级 2接条件  按公式验算其邻接条件，即  2 s i na c a n    已知高速级的 144 ， 102 和 3 代入上式  则得 :1 4 4 2 1 0 2 s i n 1 7 6 . 6 73   满足邻接条件  将低速级的 216， 171和 3代入，则得  2 1 6 2 1 7 1 s i n 2 9 6 . 23   满足邻接条件  心条件  按公式对于高度变位有 2a c bz z z已知高速级 17， 3485满足公式则满足同心条件。  已知低速级 23， 3491也满足公式则满足同心条件。  齿顶圆  直径1合   1 1 12a m ad d 2 2 22a m ad d 1 1502 216内 啮  合   2 2 22a m ad d 2 2 32a m ad d 21 22af d c 插 齿 2 2162 534齿 根 圆 直 径 1 1 12f d c   2 1 22f d c   1 1232 189内啮  合   1 1 22f d c   2 0 0 22d a 插 齿 1 1892 561需要购买对应 咨询 14951605 14 装条件  按公式验算其安装条件，即得   111 整 数   222 整 数 1111 7 8 5 343（高速级满足装配条件）  2222 3 9 1 383 （低速级满足装配条件）    轮强度的验算  校核齿面接触应力的强度计算，大小齿轮的计算接触应力中的较大 H 值均小于其相应的许用接触应力 ，即 H  触强度的校核  考虑到由齿轮啮合外部因素引起的附加动载荷影响的系数，它与原动机和工作机的特性，轴和连轴器系统的质量和刚度以及运行状态有关，原动机工作平稳，为中等冲击 8。故选工作机的环境恶劣，属于严重冲击 9。故选） 动载荷系数转速度对轮齿内部附加动 载荷影响的系数，查表可得） 齿向载荷分布系数  考虑沿齿宽方向载荷分布不均匀对齿面接触应力影响的系数，该系数要与齿轮加工误差，箱体轴孔偏差，啮合刚度，大小齿轮轴的平行度，跑合情况等有关。   11H b   查表可得 ， 3H  则 1 1 . 1 2 1 3 1 . 3 6 2 3） 齿间载荷分配系数  齿间载荷分配系数是考虑同时啮合的各对齿轮间载荷分布不均匀影响的系数。它与齿轮的制造误差，齿廓修形，重合度等因素有关。查表可得 ， 需要购买对应 咨询 14951605 15 4） 行星齿轮间载荷分配不均匀系数 考虑在各个行星齿轮间载荷分配不均匀对齿接触应力影响的系数。它与转臂 X 和齿轮及箱体精度，齿轮传动的结构等因素有关。查表取   ） 节点区域系数 考虑到节点处齿廓曲率对接触应力的影响。并将分度圆上的切向力折算为节圆上的法向力的系数。根据22 c o s c o ss i nc o ，取  ） 弹性系数 考虑材料弹性模量  对接触应力影响的系数，查表可得） 重合度系数 Z  考虑重合度对单位齿宽载荷使计算接触应力减小的系43   ，故取 ） 螺旋角 系数 Z  考虑螺旋角造成的接触线倾斜对接触应力影响的系数。 ，取 Z为 1 9） 最小安全系数  考虑齿轮工作可靠性的系数，齿轮工作的可靠性要求应根据重要程度，使用场合等。取 10） 接触强度计算的寿 命系数 考虑齿轮寿命小于或大于持久寿命条件循环次数时，它与一对相啮合齿轮的材料，热处理，直径，模数和使用润滑剂有关。  取11） 润滑油膜影响系数   齿面间的润滑 油膜影响齿面的承载能力。查表可得，需要购买对应 咨询 14951605 16 2） 齿面工作硬化系数 接触强度尺寸系数 考虑到经光整加工的硬齿面的小齿轮在运转过程中对调质刚的大齿轮产生冷作硬化。还考虑因尺寸增大使材料强度降低的尺寸效应因素的系数。故选， 根据公式计算高速级外啮合齿轮副中许用接触应力10，即中心齿轮    m i nl i mN t L V R W H Z Z Z Z Z   =1422 星齿轮 i nl i mN t L V R W H Z Z Z Z Z   =1486  啮 合 齿 轮 副 中 齿 面 接 触 应 力 的 计 算 中12，则1110 A U H H a H  K K K K011 Z Z ，经计算可得 12987 111422H H p21486H H P 曲强度的校核  1） 名义切向力 已知 2 5 9  ，和68得  2000 2 0 0 0 2 5 9 . 8 6 2 5 4 7 . 63 6 8 使用系数动载系数 2） 齿向载荷分布系数   齿向载荷分布系数公式计算，即 11F b   由图可知 F =1， ，则） 齿间载荷分配系数 需要购买对应 咨询 14951605 17 齿间载荷分配系数） 行星齿轮间载荷分配系数 行星齿轮间载荷分配系数 1 1 . 6 1 . 2 1 1 . 3 2 5） 齿形系数 查表可得，12） 应力修正系数 查表可得12） 重合度系数 Y  查表可得10 . 7 50 . 2 5 0 . 7 2 31 . 5 8Y 8） 螺旋角系数 1Y  9） 计算齿根弯曲应力 f  11 t F a A V F F a F PF  Y Y K K K K K =187 2 t F a A V F F a F PF  Y Y K K K K K =189 0） 计算许用齿根应力  m i nm i  N t r e l T R r e l T  Y Y 已知齿根弯曲疲劳极限 =400 2N  查得最小安全系数中各系数TY， 查表， 系 数=0 6310=1 查表齿根圆角敏感系数11，  2 0  相对齿根表面状况系 0 . 11 1 . 6 7 4 0 . 5 2 9 1R r e l T  =要购买对应 咨询 14951605 18 0 . 12 1 . 6 7 4 0 . 5 2 9 1R r e l T  =用应力16942 474 12F 2   需要购买对应 咨询 14951605 19 第四章  结构设计  的设计  入 轴  根据 递功率的大小和转速的高低情况，首先确定中心齿轮 结构，因为它的直径较小， 1 68d 所以 将中心齿轮  输入功率1 120P 转速1 1 4 7 0 / m 公式30 m in pc  3 1201 1 2 4 8 . 61470按照 3 大，试取为 50时进行轴的结构设计 3，为了便于轴上的零件的装拆，将轴做成阶梯形。  带有单键槽的输入轴直径确定为 50过台阶15足密封元件的孔径要求。轴环用于轴承的轴向定位和固定。设20度为 10据轴承的选择确定30称安装轴承，试确定其他各段等。  间轴  输入功率21 1 2 0 0 . 9 4 3 1 1 3 . 1 6P P k w ,转速 1211470 2 4 5 / m i 根据32 m in pc =112 2328 6 .6  ，带有双键槽4，按照 3 大，试取为 90相连作为输出轴。取10择 63到台阶2出连接轴为 90择 70 出 轴  输入功率21 1 2 0 0 . 9 0 1 1 0 8 . 1 2P P k w ,转速2 5 0 / m i