机械毕业设计（论文）-SGZ630150型薄煤层刮板输送机设计【全套图纸】 .doc

中国矿业大学2013届毕业设计- 目 录1 概述11.1 用于薄煤层开采的刮板输送机成套设备11.2 刮板输送机的使用范围和主要类型、系列11.3刮板输送机的发展21.4刮板输送机的主要特点：21.5主要技术特征31.6工作原理与结构特征41.7输送机的传动系统及组成5 1.7.1输送机主要零部件的结构特点及作用:52.传动部的设计及计算72.1刮板输送机中部槽的验算72.2运行阻力的计算72.3牵引力及电机功率的验算82.4电动机的选择82.5总传动比及传动比的分配92.5.1刮板输送机的选型计算92.5.2总传动比的确定112.5.3传动比的分配112.6传动部传动计算132.6.1各级传动转速、功率、转矩132.6.2 传动部直齿圆锥齿轮设计计算142.6.3传动部圆柱齿轮设计计算242.6.4传动部行星机构的设计计算292.6.5轴的设计及校核412.7轴承的寿命校核472.8行星轮轴承寿命的计算482.9键的设计与强度校核492.10联轴器的选用532.10.1液力耦合联轴器533刮板输送机的使用和维护543.1润滑及注油543.2重型刮板输送机的安装、运行与维护543.2.1重型刮板输送机的安装与试运转543.2.2刮板输送机的运行注意事项563.2.3常见故障及处理方法573.2.4刮板输送机的常规保养及维护583.2.5刮板输送机上使用的新型传动系统59结 论61参考文献62翻译部分63英文原文63中文译文70致 谢76 第 77 页中国矿业大学2013届毕业设计- 1 概述目前，我国薄煤层开采机械化程度和开采效率均很低，而薄煤层储量较大，有些局矿薄煤层储量比例已高达70%。所以，开发高效薄煤层开采设备势在必行。煤炭部已把提高薄煤层开采效率列为煤炭生产和科研的重点之一。我国薄煤层分布广泛，可采储量约61.5亿吨，约占煤炭总可采储量的19%。随着综采、综放技术在中厚及以上煤层中成功应用，中厚及以上煤层被大量开采，厚、薄煤层开采速度不相适应的矛盾愈来愈突出,薄煤层回采产量占总产量的开采装备,薄煤层开采单产低,生产成本高,经济效益差,使很多煤炭企业放弃薄煤层开采,造成煤炭资源的严重浪费.伴随着现在开采力度的不断加大,中厚及以上煤层出不穷储量日趋减少,薄及极薄煤同层必将成为主采煤层.如何实现薄煤层高产高效开采已经成为目前我国煤炭业面临的重大课题,而工作面综合开采成套设备的是制约薄煤层开采的输送设备,提高薄煤层机械化水平,加快薄煤层资源的开采步伐. 1.1 用于薄煤层开采的刮板输送机成套设备sgz630/ 150sgz630/ 220 型薄煤层系列刮板输送机用于井下薄煤层综采工作面 , 具有长运距长寿命、高可靠性、长寿命维护简便等特点, 适应煤层厚度0. 85 m 1. 55 m,煤层倾角 25。 薄煤层由于其开采空间狭窄, 效率低, 工作面条件差, 机械装备不配套或采煤工艺不完善等技术问题, 难于实现矿井的高效与安全生产。 刮板输送机是矿山运输机械的重要组成部分。刮板输送机的设计制造涵盖了运动转换、动力传输、变速机构、铸锻件结构设计等机械设计与制造工艺内容。经过分析，选择刮板输送机作为我们的毕业设计选题，能够比较全面的运用所学习知识和技能，综合应用机械设计的分析计算、结构选择、绘图技能和机械制造基础知识，对我所学知识进行概括总结，对我的综合应用知识能力进行一次强化训练并获得提升，都是有益的。本设计以煤矿实际运输条件为依据，以训练提高综合设计能力为目的，在设计中尽可能采用新的设计思想和设计方法，选择更加合理的结构和技术参数，力争提高刮板输送机质量，降低生产成本，在充分吸收学习现有的刮板输送机设计经验的基础上，参考有关设计资料，查阅机械设计手册等工具书，按照机械工程设计程序、方法和技术规范进行设计。1.2 刮板输送机的使用范围和主要类型、系列刮板输送机适用于煤层倾角不超过25度的采煤工作面，但对于间作采煤机轨道与机组配合工作的刮板输送机，适用的煤层角度一般不超过10度。煤层倾角大时，要采用防滑措施。此外，在采煤工作面下顺槽和联络眼都可以使用刮板输送机运送煤炭。刮板输送机的电动机功率从7.5kw-1000kw输送能力从30t/h-3000t/h之间，常用的分类方式有以下几种：（1）按牵引的条数和布置方式，可分为单中链、边双联和中双链及三链型刮板输送机。（）按溜槽的布置方式，可分为重叠式和并列式溜槽刮板输送机。（）按溜槽的结构，可分为开底式和封底式溜槽刮板输送机。（）按卸载方式，可分为端卸式和侧卸式刮板输送机。（）按功率大小，可分为轻型（单电动机额定功率小于或等于kw）、中型（大于kw,小于等于kw）和重型（大于kw）刮板输送机。1.3刮板输送机的发展刮板输送机的发展大致经历了三个阶段，第一阶段：二十世纪初叶，在英国常壁式采煤工作面首先使用单链刮板输送机，由于适应工作面的运输条件而得到很大的发展和广泛的使用。第二阶段：四十年代初，德国制造了可弯曲刮板输送机与刨煤机或深截式采煤机配合工作，使工作面实现了机械落煤、装煤和运煤，进入了机械化采煤的新阶段。可弯曲刮板输送机可作为采煤机的运行轨道，能沿垂直和水平方向有小角度（2-4*）弯曲。随着采煤机的工作和移动，刮板输送机及时推移到紧靠煤壁处，为采煤机下一循环截落煤准备好机道，并缩短控顶距，有利于顶板管理。第三阶段：五十年代初，由于机械化采煤工作面运输量大大增加，要求提高刮板输送机牵引链强度和电动机功率，出现了双链牵引和多电动机传动；也相应的使用了适应多电动机传动的液力耦合器，中部槽也有了较大的改进。随着综合机械化采煤生产能力的不断提高，刮板输送机主要的发展趋势是：1）大输送量。世界上已出现日产12000吨的综合工作面，刮板输送机的生产能力已达到每小时2000吨。2）长输送距离，为了加长采区阶段开采，刮板输送机的长度已打30米。3）大直径圆环链。为了增加刮板链的强度，已制出38*137mm的圆链其破断强度达1820kn。4）大中部槽，边双链中部槽高度为268mm，中单链和中双链中部槽高度为255mm，槽宽达9301030mm，中板厚度达30mm，槽间联结强度达3000kn。长使用寿命：大运量（600吨/时）。中部槽的过煤量在200万吨以上，中运量（300600）吨/时中部槽的过煤量为150万吨左右，减速器设计寿命10000小时，整机大修寿命3年以上（采用封底）和可更换中板及上链道的中部槽.1.4刮板输送机的主要特点：1、优点由于它机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适应采煤工作面较恶劣的工作条件，并可作为采煤机运行轨道，有时还作为移置液压支架的支点：在推移刮板输送机时，铲煤板可自动清扫机道浮煤；挡煤板后面有安全电缆、水管的槽架，并对电缆、水管起保护作用，推移输送机时，电缆、水管随着同时移动。所以刮板输送机现在仍是缓倾斜长臂式采煤工作面唯一的煤炭运输设备。2、缺点运行阻力大，耗电量高，溜槽磨损严重；使用维护不当时易出现掉链、漂链、卡链、甚至断链等事故，影响正常运行。我设计的是sgz630/150型刮板输送机，介绍如下：1.用途：sgz630/150c型输送机适用于煤矿井下缓倾斜高档普采工作面。用于输送采煤机采下的煤炭，并将煤炭运输到顺槽转载机上。同时作为采煤机的行走基础和推溜器的连接支撑，实现采煤过程的综合机械化。2.特点：本机采用中双链传动，具有结构紧凑，输送能力大，抗过载能力强的特点。本输送机主要用于薄煤层，当更换挡板、铲板和机头推移梁方向后，使用煤层厚度范围是0.81.3m。但必须保证所有中部槽连接销方向朝向机尾，便于刮板链在其中运行平稳及减少发生与中部槽的拌、卡现象，所有所需备件均可适应左右工作面或有必要更换部件。 3.使用条件：本机在电机温度不高于85，减速器温度不高于70条件下，均能正常使用。 4.刮板输送机下列配套件应具备有效期内的安标证。序号配套产品名称型号1输送机隔爆型三相异步电动机dsb75-42刮板输送机用减速器js753液力偶合器yoxd4504矿用高强度圆环链 26925矿用圆环链用开口式连接环26921.5主要技术特征项目主要参数备注输送量（t/h）250设计长度（m）150链速（m/s）0.86电机型号dsb-752台额定功率（kw）75额定转速（r/min）1480额定电压（v）660/1140液力偶合器型号yoxd4502台额定传递功率（kw）75额定转速（r/min）1500工作介质水充液量（l）13减速器型号js75速比36刮板链型式中双链圆环链规格2692刮板间距（mm）1024链条中心距（mm）120中部槽长宽高（mm6工作原理与结构特征1、工作原理：本机动力由电动机 、 液力偶合器 、 减速器带动链轮转动、 刮板链在中部槽上、下槽中，在机头和机尾处绕过链轮和机尾滚筒，构成封闭的无极链，链轮转动带动刮板链在中部槽中运动完成输送煤工作。2、结构特征：本机型由传动装置、过渡槽、中部槽、刮板链、机尾等组成。1、传动装置由电动机、液力偶合器、减速器、链轮、机头架、盲轴等组成。a、电动机采用防爆电机，适用于煤矿井下工作面使用。b、减速器由一对直齿锥齿轮、一对圆柱直齿轮和一行星轮组成三级减速，减速器的箱体结构为上下对称可翻转180使用，适应煤矿左右工作面安装需要。在翻转使用时，应将上部油盖上安装透气盖，下部油盖上安装油塞。c、盲轴是由轴、轴承座、滚动轴承等组成，对链轮起支承作用，通过半滚筒实现两侧链轮同步转动。d、电机与减速器之间采用液力偶合器连接，实现过载保护。2、过渡槽、机头连接槽是机头和中部槽过渡联接装置，过渡槽由板焊接而成，机头连接槽由两“”型槽帮钢和中板焊接而成，槽内焊接固定铲挡板的支座。3、中部槽由“”型槽帮钢、中板等组成，安装时可水平、垂直方向偏转34，适应整体移溜需要。4、刮板链由圆环链、联接环、刮板及连接螺栓组成，刮板为轧制型钢，带有斜面的一侧与中板接触，并安装时保证直角面朝煤运输方向，起刮煤作用。5、机尾是刮板链条的导向装置，它由机尾架和机尾轴等部件组成。1.7输送机的传动系统及组成输送机的传动系统包括单速电动机、阀控充液式液力偶合器，液压张紧装置、减速器等，单速电动机通过阀控充液式液力偶合器将动力传递给减速器输入轴；再由减速器输出轴传递给链轮组件；链轮驱动封闭的刮板链按需要的方向运行，完成输送煤炭的任务。1.7.1输送机主要零部件的结构特点及作用: 1)机头传动部机头传动部与机尾部为输送机的驱动装置。机头传动部主要由机头架、齿轮联轴器、联接垫架、传动装置、链轮组件、拨链器、舌板组件等组成。a.机头架该机所采用的机头架为交叉侧卸式，是用来安装、支撑传动装置、链轮组件、舌板组件、拨链器等部件的架体；两侧均安装传动装置。中板组件及下中板等形成了输送机与转载机相互独立的刮板链运行轨道。机头架为左、右对称结构，以适应左、右工作面的互换。机头架上面设有可拆卸的机头盖板，前端设有可拆卸的前端板。在机头盖板、端面板上所设的孔是用来联接犁煤板、转载机尾过渡挡板的。在前端板上设盖板，以观察链轮与链条的运行状况。b.机头传动装置平行布置的传动装置，减速器由自己设计，抚顺ybsds75型电动机、福伊特阀控高速型液力偶合器，液压张紧装置等组成。c.机头链轮组件链轮组件安装于机头架上，链轮组件采用从机头架一侧穿入的安装方法。链轮组件为双伸结构，两侧均通过齿轮联轴器和传动装置联接。链轮组件采用远程注油方式，润滑油为gb59031995工业闭式齿轮油lckd等品220，油箱注满为止，每季更换润滑油一次。拆卸链轮组件可在不拆传动装置的情况下进行。八齿链轮与轴通过渐开线花键连接，构成链轮轴。链轮由优质合金钢锻造而成，齿形部分经电解加工成型，链窝及齿形表面经淬火处理。滚筒上的内花键用来与减速器输出轴联接。链轮轴上的轴承、轴承座、套及密封装置为对称布置。在传动部一侧安装左透盖、左端盖和一组浮封环，在另一侧安装右透盖和一组浮封环。d.拨链器安装拨链器时拨叉插入链轮齿的沟槽内，由舌板组件将其固定在安装位置，当需要更换拨链器时，拆卸舌板组件，即可更换。拨链器的作用是：使刮板链的链条与链轮能顺利的啮合和分离，当链轮组件与啮合的圆环链脱开时，防止链环卡在链轮沟槽内而不能在正常分离点脱开。(2)转载机尾本输送机为端卸式，故转载机尾安装于输送机机头架上。转载机尾包括机尾架、链轮组件、舌板组件、盖板组件、端板、卡板、销轴等。机头架是支撑链轮组件的架体。将转载机机尾架上的联接耳插入输送机机头架的槽内，并通过圆柱销将转载机尾和输送机机头架联为一体。（3)机尾传动部主要由机尾传动装置、伸缩机尾架、伸缩油缸、链轮组件、舌板组件、拨链器和机尾左、右油缸护罩等组成。1）传动装置机尾传动部为平行布置，机尾传动部中除机尾架、减速器、左、右压链块、联接垫板、盖板外，其余零部件均与机头传动部相同。2）机尾架机尾架由左、右侧板、中板组件等焊接而成。机尾架上用于安装链轮组件、舌板、拨链器以及和过渡槽联接的结构与机头架相同。3）伸缩机尾架、机尾伸缩液压控制系统伸缩机尾架由固定架体和活动机架组成，活动架体主要用来安装、支撑传动装置、链轮组件、舌板、拨链器等部件，固定架体、活动机架通过伸缩油缸联为一体。伸缩油缸工作的作用是使机尾架活动机架伸出或缩回。操纵机尾伸缩液压控制系统使伸缩油缸动作以实现机尾架活动机架的伸出或缩回，配合液压张紧装置完成输送机刮板链的张紧。伸缩机尾辅助紧链可有效地减少输送机紧链次数，工作过程：当输送机刮板链松驰时，操纵机尾伸缩液压控制系统将伸缩油缸缸体伸出（机尾架活动机架伸出），液压锁自动锁定，完成伸缩机尾的伸出动作；当油缸行程达到时或机尾架活动机架需要缩回时，操纵液控系统将伸缩油缸缸体缩回（伸缩机尾活动架体缩回），操纵输送机液压张紧装置及阻链器等，张紧输送机刮板链。4）机尾左、右油缸护罩机尾左、右油缸护罩用于井下输送机运行时保护油缸及和油缸相联接的接头和高压软管等。5）机尾链轮组件链轮组件安装于机尾架上，结构等和机头链轮组件一样。（3）中部槽、变线槽（抬高槽）本输送机采用铸焊封底式溜槽，槽间采用锻造哑铃销联接。本输送机机头部分、机尾部分各设有4节抬高变线槽，保证输送机的卸载高度及采煤机的卧底量，便于采煤机自开缺口、沿工作面顺利落煤。（4）刮板链输送机刮板链为2692紧凑型中双链；刮板通过螺栓固定在圆环链的平环上；链段之间用接链环联接，接链环必须远离刮板。刮板链出厂发货时除整条圆环链外，还带3、5、7、9环长的链条，用以调节输送机整链的长度。圆环链出厂时经过严格的配对，安装时必须配对组件，不得混装。 2.传动部的设计及计算刮板输送机是综采工作面中工况条件恶劣、负载状况复杂的关键运输设备。由于难起动，负载变化剧烈，多机驱动中各电机负载分配失衡和负载振荡等问题，造成刮板输送机传动系统和链条组件中应力过大，受冲击厉害使溜槽磨损严重甚至电机烧毁损坏，直接影响刮板输送机的可靠性及寿命。驱动装置是刮板输送机的心脏，其性能的好坏和功能的完善程度与刮板输送机整机的运行品质、可靠性和寿命密切相关。我国综采工作面刮板输送机自70年代中期开发以来，取得了长足的进步，其驱动装置从性能和可靠性等各方面都有了大幅度的提高。80年代后期，我国成功地开发研制了双速电机驱动装置，有效地解决了刮板输送机难起动的问题，降低了链条、链轮及溜槽的磨损，延长了刮板输送机的使用寿命。但是，与国外先进水平相比，还存在着很大差距。近十年来，国外各先进的采煤国家，为适应国际市场的需要，不断加大刮板输送机的功率，改进驱动技术，完善了双速电机驱动装置，并开始采用可控软起动技术，使刮板输送机的输送能力不断增加，技术性能日趋完善，可靠性及寿命大幅度提高。鉴于国产刮板输送机驱动装置技术性能还比较落后，功能还不够完善，严重制约着我国刮板输送机整机性能的提高。因此。结合我国国情和需要，找出差距，充分吸收、借鉴国外先进技术，尽快完善现有技机研究开发中的重要任务。2.1刮板输送机中部槽的验算已知中部槽装煤的动堆积角为，煤的散碎密度为900kg/m3，则装运煤的断面积 式中：a货载最大横断面积， 货载的装满系数， 货载的散集容重，对原煤 刮板输送机链速，根据所选链型，查刮板输送机中部槽尺寸系列，得中部槽尺寸：1500x630x190mm。2.2运行阻力的计算1)重段阻力2)空段阻力 链单位长度质量 查表得18.8kg/m 则 2.3牵引力及电机功率的验算牵引力估算则电机功率加15%20%的余量得 取整得80kw所以，选择yb 系列隔爆型三相异步电动机 ybsds-75型号 两台75kw电动机。式中：牵引力 n中部槽单位长度上的装煤量 kg/m刮板链单位长度的质量 kg/m重段直线段的总阻力 n空段直线段的总阻力 n煤在槽内运行的阻力系数刮板链在槽内运行的阻力系数煤层倾斜角度 2.4电动机的选择设计要求传动部功率为275kw，根据矿井电机的具体工作环境情况，电机必须具有防爆和电火花的安全性，以保证在有爆炸危险的含煤尘和瓦斯的空气中绝对安全，而且电机工作要可靠，启动转矩大，过载能力强，效率高。所以选择由抚顺厂生产的三相异步防爆电动机，型号为ybsds-75 ；其主要参数如下：额定功率：75kw；额定电压：1140v；额定转速：1480r/min；满载效率：0.868；绝缘等级： h；接线方式：y；冷却方式：外壳水冷该电动机输出轴连接阀控充液式力偶合器将动力传递给减速器输入轴；再由减速器输出轴传递给链轮组件。2.5总传动比及传动比的分配2.5.1刮板输送机的选型计算1）估算减速器的输出转速 已知 、式中： 链轮节圆的半径； 链轮旋转的角速度； 相遇点轮齿的圆周速度； 水平线的夹角； 链条水平运动的瞬时速度。角的大小等于相遇点轮齿的半径与链轮纵轴线的夹角，这个夹角随链轮的旋转而变化，从相遇点刚开始啮合时的逐渐减小到0，再逐渐增加到。链轮继续旋转，另一个轮齿在相遇点与链轮条啮合，链条的速度就随这个新的相遇点轮齿的运动而变化。据此，式中的变化范围为式中：为一个链节所对应的链轮圆心角。链速的变化范围为： 由链轮的几何关系式得： 链节距故 2）减速器的选用设计本设计是中双链刮板输送机，传动部所用的减速器为圆锥圆柱行星轮减速器，这种传动装置承载能力大，结构紧凑，体积小，重量轻，传动比大，效率高，传动平稳，噪音小，便于实现大功率传动，亦利于运输巷道布置及工作面端头顶板维护，且易于实现工作面刮板输送机机头架与运输巷转载机整体快速推移。 2.5.2总传动比的确定滚筒上截齿的切线速度，称为截割速度，它可由滚筒的转速和直径计算而得，为了减少滚筒截割产生的细煤和粉尘，增大块煤率，滚筒的转速出现低速化的趋势。滚筒转速对滚筒截割和装载过程影响都很大；但对粉尘生成和截齿使用寿命影响较大的是截割速度而不是滚筒转速。总传动比电动机满载转速 r/min链轮转速 r/min2.5.3传动比的分配在进行多级传动系统总体设计时，传动比分配是一个重要环节，能否合理分配传动比，将直接影响到传动系统的外阔尺寸、重量、结构、润滑条件、成本及工作能力。多级传动系统传动比的确定有如下原则：1）各级传动的传动比一般应在常用值范围内，不应超过所允许的最大值，以符合其传动形式的工作特点，使减速器获得最小外形。2）各级传动间应做到尺寸协调、结构匀称；各传动件彼此间不应发生干涉碰撞；所有传动零件应便于安装。3）使各级传动的承载能力接近相等，即要达到等强度。4）使各级传动中的大齿轮进入油中的深度大致相等，从而使润滑比较方便。由于刮板运输机在工作过程中常有过载和冲击载荷，维修比较困难，空间限制又比较严格，故对行星齿轮减速装置提出了很高要求。因此，这里先确定行星减速机构的传动比。设计采用ngw型行星减速装置，其工作原理如下图所示（图2.1）： a太阳轮 b内齿圈 c行星轮 图2.1 ngw型行星机构简图该行星齿轮传动机构主要由太阳轮a、内齿圈b、行星轮c、行星架x等组成。传动时，内齿圈b固定不动，太阳轮a为主动轮，行星架x上的行星轮c绕自身的轴线oxox转动，从而驱动行星架x回转，实现减速。运转中，轴线oxox是转动的。这种型号的行星减速装置，效率高、体积小、重量轻、结构简单、制造方便、传动功率范围大，可用于各种工作条件。因此，它用在采煤机截割部最后一级减速是合适的，该型号行星传动减速机构的使用效率为0.970.99,传动比一般为2.113.7。当内齿圈b固定，以太阳轮a为主动件，行星架c为从动件时，传动比的推荐值为2.79。所以这里先定行星减速机构传动比： 则其他两级减速机构总传动比： 根据前述多级减速齿轮的传动比分配原则及齿轮不发生根切的最小齿数为17为依据，另参考刮板运输机传动部各齿轮齿数分配原则，初定齿数及各级传动比为：2.6传动部传动计算2.6.1各级传动转速、功率、转矩各轴转速计算：从电动机出来，各轴依次命名为、轴。第一轴的转速 第二轴的转速 第三轴的转速 第四轴的转速 各轴功率计算：第一轴的功率 第二轴的功率 第三轴的功率 第四轴的功率式中 联轴器效率 =0.97齿轮效率 =0.98轴承效率 =0.99各轴转矩计算:第一轴的转矩 第二轴的转矩 第三轴的转矩 第四轴的转矩 将上述计算结果列入下表：轴号输出功率p（kw）转速n(r/min)输出转矩t/(nm)传动比轴 70.51480454.92.8轴66.35528.571198.83.15轴62.44167.8 3553.64轴 58.7641.95 13376.82.6.2 传动部直齿圆锥齿轮设计计算具体设计参数及结果见下表，介绍齿轮传动部分的设计方法和步骤。设计项目及说明结果采用格里森齿形制，查手册表13-3-2a、高速级直齿锥齿轮传动设计齿形角， 齿顶高系数，顶隙系数 ，高-切变位方式，等顶隙收缩齿 两锥齿轮轴交角， 小齿轮悬臂布置，大齿轮两端支承，长期工作。1)选择材料、热处理方法、定精度等级大齿轮 40cr 调质处理小齿轮 45 正火处理 由图查得，采用6级精度，即6cgb11365，齿面粗糙度应力循环次数次， 次 （2）初步估算选用直齿圆锥齿轮，按接触强度进行初步设计，即载荷系数 得齿数比 齿宽系数 取材料配对系数 估算大端分度圆直径 （3）主要几何尺寸计算齿数， 取实际齿数比 分锥角 大端模数按标准取 分度圆直径变位系数 齿宽中点分度圆直径 外锥矩 中锥距 齿宽大端齿顶高大端齿根高大端齿顶圆直径: 齿根角齿顶角顶锥角根锥角冠顶距安装距，考虑齿轮结构情况，以及轮冠距h的测量方便，取轮冠距， 大端分度圆齿厚 大端分度圆弦齿厚 大端分度圆弦齿高 当量齿数，当量齿轮分度圆直径,齿宽中点齿顶高,当量齿轮顶圆直径,齿宽中点模数当量齿轮基圆直径,啮合线长度端面重合度（4）校核接触强度强度条件计算接触应力式中： (查图8-3-36) （查图8-3-34） （查图8-3-13） （查图8-3-13） （见表8-3-102）（见表8-3-102） (见表8-3-102) （查表8-3-31） （见表8-3-103）式中： 此式中： （查表8-3-112） (查图8-3-35) （见表8-3-103）则 （见表8-3-102和8-3-104）则许用接触应力式中： （查图8-3-23） （选100号轮油，运动黏度，查图8-3-19） （查图8-3-20） （查图8-3-21） （查表8-3-102）则结论：，满足接触强度（5）齿根弯曲强度校核强度条件计算齿根应力式中： （见表8-3-102）（见表8-3-105） （见表8-3-102） （查图8-3-37） （查图8-3-38） （查图8-3-39） （查图8-3-14） （查图8-3-106）则 许用接触应力式中： （见表8-3-106） （见表8-3-106）（查图8-3-26） （查图8-3-24）则：结论：，满足齿根弯曲强度。次次圆整成整数满足齿根弯曲强度2.6.3传动部圆柱齿轮设计计算具体设计参数及结果见下表，介绍齿轮传动部分的设计方法和步骤。设计项目及说明结果已知参数如下： （1） 选择齿轮材料,确定和及精度等级参考表8-3-24和表8-3-25选择两齿轮材料： 大齿轮采用20crmnti，渗碳淬火 ,精度等级为6级。 小齿轮采用40cr,调质处理，,精度等级为6级。 （2）按齿面接触强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按 估取圆周速度 小轮分度圆直径，由式得: 齿宽系数 查表6.9按齿轮相对轴承为非对称布置，取=0.6（硬齿面）小轮齿数 在推荐值2040中选取=27大轮齿数, 齿数比 传动比误差 误差在5%范围内，合适小轮转矩 ,得 载荷系数 , 使用系数，查表6-3，得 动载荷系数，由推荐值1.051.4，得初值齿向载荷分布系数，由推荐值1.01.2，得齿向载荷分布系数，由推荐值1.01.2，得载荷系数 弹性系数, 查表6.4 节点影响系数 查图6-3 重合度系数 由推荐值0.850.92 许用接触应力 得 接触疲劳极限应力 查图6-4接触强度的寿命系数 ，应力循环次数n 由式6-7预设刮板输送机每天工作15小时，每年工作300天，预期寿命为10年 查图6-5 得 接触强度最小安全系数 按一般可靠度查=1.01.1，取 故的设计初值为： 齿轮模数, 查表8-3 取 小轮分度圆直径的参数圆整值 圆周速度： 与估取 相差不大，对取值影响很小，不需要修正小轮分度圆直径: 大轮分度圆直径: 中心距: 齿宽 大轮齿宽 小轮齿宽 mm（3）齿根弯曲疲劳强度校核计算由式 齿形系数 查图6.5 小轮 大轮 应力修正系数 查图6.5 小轮 大轮 重合度重合度系数许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查图6-7 ，弯曲寿命系数， 查图6-8 尺寸系数 查图6-9 安全系数 查图8-27 则： 故 该对齿轮齿根弯曲强度能够满足要求。（4）齿轮的几何尺寸计算：已知：齿顶高系数，顶隙系数小齿圆柱齿轮的几何尺寸分度圆直径： 齿顶高： 齿根高： 齿顶圆直径： 齿顶圆直径 ： 齿根圆直径： 基圆直径 分度圆齿距 基圆齿距 分度圆齿厚 分度圆齿槽宽 顶隙 标准中心距 大齿圆柱齿轮的几何尺寸分度圆直径： 齿顶高： 齿根高： 齿顶圆直径： 齿顶圆直径 齿根圆直径： 基圆直径 分度圆齿距 基圆齿距 分度圆齿厚 分度圆齿槽宽 =0.6圆整圆整2.6.4传动部行星机构的设计计算 配齿计算取行星轮数目，过多会使其载荷均衡困难，过少又发挥不了行星齿轮传动的优点。各轮齿数按公式 进行配齿计算，计算中根据并适当调整，使c等于整数，再求出，应尽可能取质数，并使。适当调整，使c为整数。所以 这些符合取质数，整数，整数，且及无公约数，整数的ngw型配齿要求。初步计算齿轮的主要参数输入转距因传动中有一个或两个基本构件浮动动作为均载机构，且齿轮精度低于6级，所以取载荷不均匀系数。在一对a-c传动中，小齿轮（太阳轮）传递的扭矩 太阳轮a和行星轮c的材料均采用20crni2moa调质，渗碳淬火，齿面硬度5761hrc，据图查得和，太阳轮a和行星轮c的加工精度为6级；内齿轮b采用42crmo，调质，表面淬火，硬度 262293hb，内齿轮b的加工精度为7级。1） 按齿面接触强度，计算太阳轮分度圆直径，进行计算代号名称说明取值使用系数均匀平稳1行星轮间载荷分配系数,行星架浮动，6级精度1.15综合系数，高精度硬度齿面，静定结构，降低取值2.6取768，则太阳轮分度直径，由表7.2-3确定齿宽系数太阳轮分度圆直径 2）按弯曲强度初算模数，按式（7.3-6）进行计算。式中、同前，其余系数见下式 算式系数 行星轮间载荷不均衡系 （ ）综合系数 齿轮齿形系数 则有：若取,则太阳轮分度圆直径，与接触强度初算结果接近，初定，进行接触弯曲疲劳强度计算 计算a-c传动的实际中心距和啮合角取模数，则实际中心距 因为直齿轮高变位，则 所以 计算c-b传动的中心距和啮合角实际中心距： 因为中心距变动系数，所以啮合角几何尺寸计算该行星齿轮采用正角度变位：使 1)根据选择齿数条件，确定太阳轮齿数，内齿轮齿数和行星齿轮齿数2）从提高接触强度出发或视其具体设计条件，按图2.2-9初选啮合副的变位系数和，在图2.2-9的横坐标上找到的点处向上引垂线，与线图的上边界交于点，点处的啮合角值，即为时的最大许用啮合角。取啮合角为。 点的纵坐标值即为所求的总变位系数（若须圆整中心距，可以适当调整总变位系数）。 由于齿数比，故应按斜线分配变位系数。自点做水平线与斜线交于点，则点的横坐标值即为，得。 故。中心距变动系数 中心距为 齿顶高变动系数齿顶高变动系数分度圆直径 齿顶高 。齿根高 齿高 齿顶圆直径 为了避免小齿轮过渡曲线干涉，应满足下式，即 式中 即 满足条件齿根圆直径 (5)装配条件的验算对于所设计的上述行星齿轮传动应满足如下的装配条件。邻接条件 按公式验算其邻接条件，即 将已知的、和值代入上式，则得 即满足邻接条件。同心条件 按公式验算该公式2kh型行星传动的同心条件，即各齿轮副的啮合为和，且，和。代入上式，即得则满足同心条件。安装条件验算 按公式验算其安装条件，即得所以，满足其安装条件。（6）验算a-c传动的接触强度和弯曲强度强度计算所用公式同定轴线齿轮传动，但确定和所用的圆周速度用相对于行星架的圆周速度 则 动载系数速度系数由表6-11查得 确定计算公式中的其他系数使用系数使用系数按轻微冲击得行星轮间载荷不均匀系数 查表7.8-2 =1.1 齿间载荷分布系数，：弯曲强度计算时，接触强度计算是，式中 及齿轮相对于行星架的圆周速度及大齿轮齿面硬度对，的影响系数，按表选取齿宽和行星轮数目对，的影响系数。对于圆柱直齿传动，如果行星架刚性好，行星轮对称布置或者行星轮采用调位轴承，则使太阳轮和行星轮的轴线偏斜可以忽略不计，值可由图6-10查取。由图查得=1.35，代入上式，则得求齿间载荷分配系数，。先求端面重合度式中 则 因为是直齿齿轮，总重合度=所以 =节点区域系数： 查表得节点区域系数弹性系数：接触强度计算的重合度系数：接触强度计算的螺旋角系数：接触强度计算的寿命系数因为当量循环次数，则 。最小安全系数：取=1.25润滑剂系数，考虑用220号中载荷极压油，查图2.5-16，取=1.06。粗糙度系数，按，由表2.5-36公式计算查图2.5-18，取=0.99。齿面工作硬化系数：取=1。接触强度计算的尺寸系数两齿面均为硬齿面，查图2.5-20，=1 a-c传动接触强度验算计算接触应力，由式（6-6）按式（6-7）许用接触应力 计算结果，a-c接触强度通过。用20crni2moa调质后渗碳淬火，安全可靠。 a-c传动弯曲强度验算1）按式（6-15）齿根应力为式中 -行星轮间载荷分配不均匀系数，查表得 -齿形系数，由图2.5-27查取 ， -应力修正系数，由图2.5-36查取，-弯曲强度计算的重合度系数-弯曲强度计算的螺旋角系数，因为是直齿，取=12）许用齿根应力式中 试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限，n/mm2 试验齿轮的应力修正系数，采用本书的值时，取=2.0；计算弯曲强度的寿命系数，取=1.1；相对齿根圆角敏感系数，查图2.5-46，取=1；相对齿根表面强度的尺寸状况系数，查图2.5-47， 故 取。由强度条件 故 20crni2moa调质、渗碳淬火，。a-c的材质通过弯曲强度验算。7）验算c-b传动的接触强度和弯曲强度根据a-c传动的来确定c-b传动的接触应力，因为c-b传动为内啮合，所以核算内齿轮材料的接触疲劳验算由，按式6-13有40crmo调质，表面淬火，则内齿轮用40crmo调质材料，接触强度符合要求。3）弯曲强度的验算只对内齿轮进行验算，按式6-15计算齿根应力，其大小和a-c传动的外啮合一样，即 2）许用齿根应力由强度条件 40crmo调质材料，所以c-b传动中的内齿轮弯曲强度符合要求。2.6.5轴的设计及校核运动的零件都必须安装在轴上，才能进行运动和动力的传递。因此轴的功能是支承旋转零件及传递运动和动力。轴的材料种类很多，要根据强度、刚度和耐磨性等要求，选择材料种类和热处理方式。轴的常用材料是碳素钢和合金钢。碳素钢价格较低，对应力集中敏感性小，通常使用碳素钢，最常用的是45号钢，不太重要或受力较小的轴可以使用q235等钢材。合金钢比碳素钢具有更高的机械强度和优良的热处理性能，但对应力集中较为敏感，对于受力较大又要减小轴的尺寸和重量，或者需要提高轴颈的耐磨性，或者在高温、腐蚀等条件下工作的轴，可以采用合金钢。在低于200的工作温度下，合金钢和碳素钢的弹性模量相差不大，因此，使用合金钢代替碳素钢并不能提高轴的刚度。热处理可以明显提高轴的强度（特别是疲劳强度）和耐磨性，因此要根据工作条件选用合适的热处理方式。轴的结构设计是根据轴上零件的安装、定位及制造工艺等方面的要求，合理地确定轴的结构形状和尺寸。工作能力计算是通过强度、刚度和振动稳定性计算，保证轴具有足够的工作能力和可靠性。大多数的轴只需进行强度计算，防止断裂和塑性变形；对于刚度要求较高的轴（如机床主轴）才进