机械毕业设计（论文）-往复式煤炭输送机设计【全套图纸】

山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 1 - 往复式煤炭输送机设计往复式煤炭输送机设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706 目录目录 1 绪论.1 1.1 往复式煤炭输送机的发展史 1 1.2 往复式煤炭输送机的用途 1 1.3 煤炭输送机的结构及其工作原理 2 1.4 往复式煤炭输送机的优越性 2 1.4.1 往复式煤炭输送机的特点 2 1.4.2 往复式煤炭输送机与其他煤炭输送机的比较 2 1.5 设计往复式煤炭输送机的必要性 3 2 往复式煤炭输送机的结构设计 .3 2.1 煤炭输送机箱体尺寸的确定 4 2.2 煤炭输送机整体结构布局 5 2.3 煤炭输送机的箱体设计.5 2.4 底托板的设计及校核 6 2.5 轴承选择与校核 7 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 2 - 2.6 煤炭输送机的受力分析 8 3 往复式煤炭输送机减速器的设计.8 3.1 电动机的选择 8 3.1.1 选择电动机类型 8 3.1.2 选择电动机容量 8 3.1.3 确定电动机转速 9 3.1.4 计算传动装置的运动和动力参数 .10 3.2 齿轮的设计及校核计算 .11 3.2.1 第一对齿轮的设计 .11 3.2.2 第二对齿轮的设计 .18 3.3 轴的设计及校核计算 .24 3.3.1 轴的设计及校核24 3.3.2 轴的设计及校核27 3.3.3 轴的设计及校核31 3.4 轴承的选择与校核计算 .34 3.4.1 轴上的轴承选择与校核34 3.4.2 轴的轴承选择与校核34 3.4.3 轴的轴承选择与校核35 3.5 键的选择与校核计算 .36 3.5.1 轴上键的选择与校核36 3.5.2 轴上键的选择与校核37 3.6 轴系部件的结构设计 .37 3.7 减速器箱体的设计 .38 4 往复式煤炭输送机的改进措施及其发展趋势 40 4.1 往复式煤炭输送机的使用说明 .40 4.2 往复式煤炭输送机的安装说明 .42 4.3 往复式煤炭输送机的维护措施 .42 4.4 往复式煤炭输送机的发展趋势42 结 论 .43 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 3 - 参考文献 .44 致 谢 .45 毕业设计说明书中文摘要毕业设计说明书中文摘要 往复式煤炭输送机设计 摘要：煤炭是我国能源安全的基石。煤炭工业是我国重要的基础产业，我 国的煤炭产量已是世界第一位，是煤炭生产大国，现在我国煤炭工业已具 备了设计、施工、装备及管理千万吨露天煤矿和大中型矿井的能力。但是， 我国煤炭开采技术装备总体水平低，煤炭生产技术装备是机械化、部分机 械化和手工作业并存的多层次结构。技术和装备水平低，严重影响煤炭的 生产效率。 保障煤炭供应是国家加强煤炭工业宏观调控的重点之一，煤炭深加工 更是国家重工业发展的重中之重，输送机设备作为煤矿生产系统的基础设 备,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部位给煤设备的可靠性,直接影响整 个生产系统的正常运行。生产实践证明,现有的往复式给料机的生产能力小、 安装和拆卸不方便、受力不均匀等缺点。 ，随着煤炭工业的发展,煤矿井型 不断地扩大,现有型往复煤炭输送机生产能力小,不能满足大型矿井的要 求，因此,改进和扩大现有型往复煤炭输送机是完全必要的。本设计的往 复式煤炭输送机是在原有的基础上作了一些改进，具有结构简单、维修量 小、性能稳定、噪音低、安装方便等优点。 本文主要介绍了：往复式煤炭输送机的发展历史，用途，组成及工作 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 4 - 原理；往复式煤炭输送机的特点；设计的一般步骤；使用中存在的问题及 改进措施；安装和维护等内容。在本次往复式煤炭输送机的设计过程中， 着重对减速器、传动平台进行了分析和设计。对重要的部件进行了受力分 析、强度的校核，根据其常见失效形式、影响因素及基本设计要求，给出 了重要部件的受力分析、强度和刚度的设计方法。 关键词：往复式煤炭输送机 减速器 受力分析 强度校核 毕业设计说明书外文摘要毕业设计说明书外文摘要 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 5 - Reciprocating coal conveyor ABSTRACT Coal is the cornerstone of Chinas energy security. The coal industry is an important basic industries，Chinas coal production is the first in the world, coal producing countries，however, coal mining technology and equipment of our overall low level of，coal production is mechanized equipment, part of both mechanized and manual operation of the multi-level structure. Low level of technology and equipment, seriously affect the efficiency of coal production. To protect the supply of coal is the coal industry to strengthen macro- control of one of the key points，deep processing of coal is the most important national industrial development,coal mine production equipment is the one of the main equipment for coal equipment reliability, Special location is the key to the throat of coal equipment reliability, a direct impact on the entire production system to normal operation. Practice has proved that the existing reciprocating Feeder small production, With the development of coal industry and coal-wells continues to expand, the existing K-type reciprocating coal production capacity of the small plane, unable to meet the requirements of large-scale mine, therefore, improve and expand existing K- type reciprocating to the coal machine is totally necessary. The design of the reciprocating to the coal on the basis of the original made some improvements, it has a simple structure and a small amount of maintenance, stable performance, low noise, the installation is easy. This paper introduced：Reciprocating coal conveyor history of the development, use, composition and physics; Reciprocating to the characteristics of coal; focusing on reducer, transmission platform, crank linkage, strength check, in accordance with its common failure mode, Factors and basic design requirements, is an important component of the stress analysis, strength and stiffness of the design method. Keywords : Reciprocating coal conveyor Reducer Analysis Strength Check 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 6 - 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 7 - 1 绪论绪论 进入 21 世纪，我国煤炭工业快速发展，煤矿深加工产业规模也在飞速扩大,现有煤 炭机械设备生产能力小,不能满足大型加工厂的生成要求。因此,改进和扩大现有煤炭机 械设备是完全必要的。往复式煤炭输送机作为煤炭加工的基础设备， 在我国煤矿广泛 应用几十年。生产实践证明,该设备对煤的品种、粒度、外在水份等适应性强,与其他给 料设备相比,具有运行安全可靠、性能稳定、噪音低、维护工作量少等优点,仍不失推广 使用的价值。 1.1 往复式煤炭输送机的发展史 运输机设备是煤矿生产系统的主要设备之一,给煤设备的可靠性,特别是关键咽喉部 位给煤设备的可靠性,直接影响整个生产系统的正常运行。目前,我国煤矿使用的给煤设 备主要是往复式煤炭输送机和电振煤炭输送机。 往复式煤炭输送机最早研制于 20 世 纪 60 年代初,70 年代,在基础上,更换了驱动装置,改为系列,并一直沿用至今。 国外煤炭输送机发展状况也与国内大相径庭,并没有更高的技术含量,但价格却是国内同 类产品的 45 倍。 自 20 世纪 60 年代定型后,我国各大煤矿使用的煤炭输送机主要是 K 系列的往复式 煤炭输送机。 1.2 往复式煤炭输送机的用途 最通用的往复式煤炭输送机为 K 型，一般用于煤或其他磨琢性小、黏性小的松散 粒状物料的给料。往复式煤炭输送机适用于矿井和选煤厂，将煤碳经煤仓均匀地装载 到输送机或其它筛选、贮存装置上。 1.3 煤炭输送机的构造及工作原理 往复式煤炭输送机结构是由电动机、减速器、联轴器、H 形架、连杆、底板(给料 槽)、传动平台、漏斗闸门、托辊等组成。 传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连杆机构拖动倾斜的 底板在托辊上作直线往复运动，当底板正行时,将煤仓和槽形机体内的煤带到机体前端; 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 8 - 底板逆行时,槽形机体内的煤被机体后部的斜板挡住,底板与煤之间产生相对滑动,机体前 端的煤自行落下。将煤均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。该机设有带漏斗、带 调节阀门和不带漏斗、不带调节阀门两种形式。 1.4 往复式煤炭输送机的优越性 1.4.1 往复式煤炭输送机的特点 (1) 结构简单,维修量小 在往复式煤炭输送机中,电动机和减速器均采用标准件,其余大部分是焊接件,易损部件少,用 在煤矿恶劣条件下,其适用性深受使用单位的好评。 (2) 性能稳定 往复式煤炭输送机对煤的牌号,粒度组成,水分、物理性质等要求不严,当来料不均匀,水 分不稳定且夹有大块煤、橡胶带、木头及钢丝等时,仍能正常工作。 (3) 噪音低 往复式煤炭输送机是非振动式给料设备,其噪音发生源只有电动机和减速器,而这两个的 噪音都很低。尤其在井下或煤仓等封闭型场所,噪音无法扩散,这一点是电动给料机所无 法达到的。 (4) 安装方便、高度小 往复式煤炭输送机一般安装在煤仓仓口,不需另外配制仓口闸门溜槽及电动机支座,安装 可一步到位,调整工作量小,而电动煤炭输送机由于不能直接承受仓压,需要另外安放仓口 过渡溜槽,相比之下,往复式煤炭输送机占有高度小,节省了建筑面积和投资。 1.4.2 往复式煤炭输送机与其他煤炭输送机的比较 往复式与振动式煤炭输送机两种给料方式不同点是给料频率和幅值以及运动轨迹 不同。在使用过程中，由于振动式给料机给料频率高，噪声也大；由于它是靠高频振 动给料，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给料量不稳定，给料量的 调整也比较困难；由于是靠振动给料，给料机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下， 但振动参数对底板受力状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给料槽 的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给料高度加大，无法 用于替换目前大量使用的往复式煤炭输送机。 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 9 - 1.5 设计往复式煤炭输送机必要性 随着煤炭工业的迅猛发展,煤矿井型也在不断扩大,现有的往复式煤炭输送机，如 -4 生产能力最大,但也只有 ht590 ，已不能再满足煤矿生产系统的选型要求。正是基 于这个原因,我们在对煤炭输送机使用情况大量调研的基础上,研制了 ht800 、 ht1000 、 ht1200 、 ht1500 、 ht2000 的大型往复式煤炭输送机。 了解往复式煤炭输送机的用途、工作原理以及工作中存在的问题，设计一台单曲柄往 复式煤炭输送机。 设计参数 给料量： ht800 ；往复行程： mm250 。 2 往复式煤炭输送机的结构设计往复式煤炭输送机的结构设计 在确定往复式煤炭输送机整体结构尺寸之前，首先考虑煤炭输送机的容积利用系 数。容积利用系数是煤炭输送机槽体内煤的体积与槽体容积的比值。在煤炭输送机槽 体容积一定的情况下,容积利用系数取值的高低,决定设计给料能力的值就越大,则设计生 产能力大,反之就小。现有型往复煤炭输送机容积利用系数取值为 0.62。为了提高煤 炭输送机的综合性能,通过对 K 型往复煤炭输送机的使用情况进行大量调查和性能测试, 煤炭输送机实际生产能力比设计生产能力偏大约 1020%。这说明原设计容积利用系 数取值偏低。在该往复煤炭输送机设计中,我们将容积利用系数提高到 0.7-0.8,这就意味 着,与原设计比较,在相同设计生产能力条件下,煤炭输送机槽体容积可以缩小 13%。煤 炭输送机的实际生产能力与煤的粒度、水份有较大关系。同样一台煤炭输送机,煤的流 动性好,则实际生产能力大;煤的流动性差,则实际生产能力就小。现有型往复煤炭输送 机之所以适应范围广,除其它性能以外,就在于设计时余量较大,即容积利用系数取值较低。 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 10 - 2.1 煤炭输送机箱体尺寸的确定 根据已知参数（给料量： ht800 ；往复行程： mm250 ） ，初步设定曲柄的转数为 min60r ，箱体的有效高度和宽度，高度为 mm730 ，宽度为 mm1000 。给料量可表示为 nlBHQ60 12 式中 Q煤炭输送机给料量， ht ； H给料机箱体高度，m； B给料机箱体宽度，m； l 给料机行程，m； 煤的密度， 3 2 . 1mt ； n给料机箱体高度， minr ； 工况系数， 2 . 1 。 因此，由式 12 可求出给料量 nlBHQ60 2 . 1602 . 125 . 0 173 . 0 60 ht946 由上式结果可得出，箱体尺寸满足给料要求。 2.2 煤炭输送机整体结构布局 图 2-1 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 11 - 煤炭输送机整体结构布局图 2.3 煤炭输送的箱体设计 煤炭输送机的箱体、机架是由钢板(材料：Q235)和角钢用螺栓或焊接的方式联接 在一起，具体尺寸查参考文献6。根据已知参数（给料量： ht800 ；往复行程： mm250 ） ，初步确定箱体、机架的基本形状和尺寸。设定箱体的有效高度和宽度，高度 为 mm730 ，宽度为 mm1000 。其结构简图如图 4-1 所示： 图 4-1 给料机的结构简图 参考文献6，初定侧板的厚度为 10mm,底版的厚度为 16mm。本设计主要对底托板、 托辊进行详细的说明外，其余的角钢、槽钢、螺栓等，则参考文献6上的标准型号和 尺寸，故不再赘述。 2.4 底托板的设计及校核 如图 4-2 所示 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 12 - 1角钢 1 2角钢 2 3底托板 4钢板 图 4-2 底托板示意图 底托板是给料机的承压部件，它长期处于高压受力状态，所以，应具有足够的强度和 刚度。由(2-4)可知, 1 m 为煤炭输送机槽体内煤的质量，则 NgmF16758108 . 971 . 1 3 11 。根据计算简图作出剪力图、弯矩图，B 截面的弯 矩最大，是底托板的危险截面。 底托板的结构受力分析 1) 惯性矩： 4 3 67.354986 12 161040 12 mm bh J 2) 支反力 垂直力 NFa 7 . 8251 ， NFb 7 . 8251 水平力 NFF H 291010sin16758sin 11 3) 弯矩： mmNMb4464170541 7 . 8251 4) 弯曲应力： Y J Mb max a MP20116 67.354986 44644170 选取底托板的材料为 235Q ，参考文献4表 4-1，查得 2 225mmN S ， 所以底托板的弯曲强度校核满足设计要求。 2.5 轴承选择与校核 根据轴的结构尺寸，参考文献6表 24.2-15 可得知，选用 30212 型圆锥滚子轴承轴 承，该轴承的主要性能参数为：基本额定动载荷 NCr102000 ；基本额定静载荷 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 13 - NCor130000 ， 4 . 0e ， 5 . 1Y 。 根据以上轴的载荷计算，得知： (1) 轴承的支反力： 水平支反力 NFbH1455 ， NFcH1455 垂直支反力 NFbV4802 ， NFcV4802 合成支反力 NFFR bVbH 59.501748021455 22 22 1 NFFR cVcH 59.501748021455 22 22 2 (2) 轴承所承受的轴向载荷： 参考文献5,由式 5-9 NYRSA15686 . 1259.50172 111 NYRSA15686 . 1259.50172 222 (3) 轴承的当量载荷 两对轴承结构对称，尺寸相同，所以当量载荷也相同。 因 4 . 031. 050171568 11 RA ，参考文献5查表 5-12 得: 1 1 X ， 5 . 1 1 YY NAYRXPP rr 59.736915685 . 159.50171 111121 (4) 轴承的寿命 因 21rr PP ,由表 3-1、表 3-2 查得 5 . 1 p f ， 1 t f h Pf Cf n L rp rt h 228851 59.73695 . 1 1020001 12060 10 60 10 310 6 310 2 6 满足使用要求。 2.6 煤炭输送机的受力分析 往复式煤炭输送机运行时，电动机功率主要消耗在克服下列阻力上。 正行时：底板在托滚上的运动阻力 1 F 和煤与固定侧板的摩擦阻力 2 F 。 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 14 - 逆行时：底板在托滚上的运动阻力 1 F 和煤与底板的摩擦阻力 3 F 。 此外，还有一些能量消耗在克服底板加速运动时的运行阻力上。 往复式煤炭输送机正行时的功耗是有效功耗，逆行时的功耗是无效功耗。 3 往复式煤炭输送机减速器的设计往复式煤炭输送机减速器的设计 3.1 电动机的选择 3.1.1 选择电动机类型 本设计中的往复式煤炭输送机工作于井下煤仓。井下煤尘多、瓦斯浓度较大、易 发生爆炸。根据工作环境要求，参考文献2表 23-1-101,选择 YB 系列隔爆型三相异步 电动机。 3.1.2 选择电动机容量 电动机所需工作功率为 w d P P 即 kW Fv Pd 1000 13 传动装置的总效率为 54 2 3 3 21 23 参考文献3，查表 2-3 确定各部分效率为：联轴器效率 99 . 0 1 ，滚动轴承传动效率 （一对） 99. 0 2 ，闭式齿轮传动效率 97 . 0 3 ，曲柄连杆的传动效率 99. 0 4 ，槽 摩擦传动效率 9 . 0 5 代入 23 式得 83 . 0 9 . 099 . 0 97 . 0 99 . 0 99 . 0 23 。 有式 3-1 求出，所需电动机功率为 kW Fv Pd92 . 8 83 . 0 1000 785 . 0 9594 1000 因载荷有轻微冲击，故电动机额定功率 ed P 要大于 d P 即可。参考文献2,YB 系列电动 机技术数据，选用电动机的功率 ed P 为 kW11 。 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 15 - 3.1.3 确定电动机转速 连杆所需的转速 min60rnw 二级圆柱齿轮减速器的传动比常用的范围为 408i ，故电动机转速的可选范围为 min240048060408rnw 符合这一范围的同步转速有很多，参考文献2的表 23-1-101，经过比较决定选取： min970rnm 参考文献2，选用 YB160L1-6 型电动机。 3.1.3 传动装置的总传动比及其分配 （1）总传动比 16.16 60 970 w m n n i 33 （2）分配传动装置各级传动比 参考文献3表 2-1，取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 对于展开式二级圆柱齿轮减速器，在两极齿轮配对材料、性能及齿宽系数大致相 同的情况下，即齿面接触强度大致相等时，两极齿轮的传动比可按下式分配： 2 1 4 . 13 . 1ii 即 ii4 . 13 . 1 1 代入式 33 得 583 . 4 16.163 . 13 . 1 1 ii 526 . 3 583 . 4 16.16 1 2 i i i 3.1.4 计算传动装置的运动和动力参数 各轴的转速根据电动机的满载转速 m n 及传动比进行计算;传动装置各部分的功率和 转矩。 计算各轴时将传动装置中各轴从高速轴到低速轴依次编号，定 0 轴（电动机轴） ， 1 轴，2 轴，3 轴，4 轴；相邻两轴间的传动比表示为 12 i ， 23 i ；各轴的输出功率为 0 p ， 1 p ， 2 p ， 3 p ；各轴的输出转矩为 0 T ， 1 T ， 2 T ， 3 T 。 各轴的输出功率 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 16 - 0 轴（电动机轴） kWPP d 92 . 8 0 1 轴（高速轴） kWPP d 83 . 8 99 . 0 92 . 8 11 2 轴（中间轴） kWPP48 . 8 97 . 0 99 . 0 83 . 8 2112 3 轴（低速轴） kWPP14 . 8 97 . 0 99 . 0 48 . 8 3223 各轴的输出转速 0 轴（电动机轴） min970 0 rnn m 1 轴（高速轴） min970 01 rnn 2 轴（中间轴） min65.211 583 . 4 970 12 1 2 r i n n 3 轴（低速轴） min03.60 526 . 3 65.211 23 2 3 r i n n 各轴的输出转矩 0 轴（电动机轴） mN n P TT w d d 82.87 970 92 . 8 95509550 0 1 轴（高速轴） mNTT94.8699 . 0 82.87 101 2 轴（中间轴） 97 . 0 99 . 0 583 . 4 94.86 321212 iTT mN 63.382 3 轴（低速轴） 97 . 0 99 . 0 526 . 3 63.382 322323 iTT mN 59.1295 3.2 齿轮的设计及校核计算 3.2.1 第一对齿轮的设计 (1) 选择齿轮材料 参考文献4查表 8-17 小齿轮选用 r C40 调质并表面淬火 5548 1 HRC 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 17 - 大齿轮选用 r C40 调质并表面淬火 5548 2 HRC (2) 按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按 3 11 022 . 0 013 . 0 nPvt 估取圆周速度 t v ; smvt05 . 3 97092 . 8 970015 . 0 3 参考文献4表 8-14，表 8-15 选取 公差组 8 级 小轮分度圆直径 d1，参考文献4，由式（8-64）求得 3 2 1 1 12 H HE d ZZZ u uKT d 齿宽系数 d 参考文献4，查表 823 按齿轮相对轴承为非对称布置，取 6 . 0 d 小齿轮齿数 1 Z , 在推荐值 20-40 中选 24 1 Z 大齿轮齿数 2 Z 11024583 . 4 1122 ZiZ ，圆整取 110 2 Z 齿数比u 58 . 4 24110 12 ZZu 传动比误差 uu/ 001 . 0 58 . 4 583 . 4 58 . 4 /uu 误差在 %5 范围内。合适 小齿轮转矩 1 T 参考文献4，由式（8-53）求得 1 6 1 1055 . 9 nPT mmN 62.8782097092 . 8 1055 . 9 6 载荷系数 K 参考文献4，由式（8-54）得 aVA KKKKK 使用系数 A K 参考文献4，查表 8-20 25 . 1 A K 动载荷系数 V K 参考文献4，查图 8-57 得初值 Vt K 18 . 1 Vt K 齿向载荷分布系数 K 参考文献4，查图 8-60 07 . 1 K 齿间载荷分配系数 K 参考文献4，由式（8-55）及 0 得 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 18 - cos 11 2 . 388 . 1 21 ZZ a 110 1 24 1 2 . 388 . 1 72 . 1 参考文献4，查表 218 并插值 15 . 1 K 则载荷系数 K 的初值 t K 81 . 1 15 . 1 07 . 1 18 . 1 25 . 1 t K 弹性系数 E Z 参考文献4，查表 8-22 得 2 8 . 189mmNZE 节点影响系数 H Z 参考文献4，查图 8-64 0, 0 21 xx 得 5 . 2 H Z 重合度系数 Z 参考文献4，查图 865 0 得 87. 0Z 许用接触应力 H 参考文献4，由式（869）得 HWNHH SZZ lim 接触疲劳极限应力 1limH 、 2limH 参考文献4，查图 869 2 1lim 1330mmN H 2 2lim 1020mmN H 参考文献4，应力循环次数由式(870) 预设煤炭输送机每天工作 20 小时，每年工作 350 天，预期寿命为 10 年 102035019706060 1 h njLN 9 101 . 4 uNN 12 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 19 - 89 109 . 8619 . 4 101 . 4 则参考文献4，查图 8-70 得接触强度的寿命系数 1 N Z 、 2 N Z （不允许有点蚀） 1 21 NN ZZ 硬化系数 W Z 参考文献4，查图 8-71 及说明 1 W Z 接触强度安全系数 H S 参考文献4，查图 8-27，按一般可靠度查 1 . 10 . 1 lim H S 取 1 . 1 H S HWNHH SZZ 1lim1 1 . 1111330 2 1209mmN HWNHH SZZ 2lim2 1 . 1111020 2 927mmN 故 1 d 的设计初值 t d1 为 3 2 1 1 12 H HE d t ZZZ u uKT d 3 2 927 87 . 0 5 . 2 8 . 189 58 . 4 158. 4 6 . 0 62.8782081 . 1 2 mm41.50 齿轮模数m mmZdm t 02. 22541.50 111 参考文献4，查表 83 取 mmm5 . 2 1 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 20 - 小轮分度圆直径的参数圆整值 1t d mmmZd t 605 . 224 11 1 圆周速度v smndv t 05 . 3 600009706060000 1 1 与估计取 25 . 3 t v 有差距，对 V K 取值影响不大，不需修正 V K 参考文献4，查图 8-57 81 . 1 ,18 . 1 tVtV KKKK 小轮分度圆直径 11t dd mmd60 1 大轮分度圆直径 mmZmd2751105 . 2 212 中心距a mm ZZm a 5 . 167 2 )11024(5 . 2 2 )( 211 12 齿宽b mmdb td 24.3041.506 . 0 min1 ， 取大轮齿宽 mmbb50 2 小轮齿宽 mmbb588508 1 (3) 齿根弯曲疲劳强度校核计算 2 1 1 FSaFaF YYY mbd KT 63 齿形系数 Fa Y 参考文献4，查图 8-67 小轮 62 . 2 1 Fa Y 大轮 16 . 2 2 Fa Y 应力修正系数 Sa Y 参考文献4，查图 8-68 小轮 54 . 1 1 Sa Y 大轮 79 . 1 2 Sa Y 重合度系数 Y 参考文献4，由式（8-67） 69 . 0 72 . 1 /75 . 0 25 . 0 75 . 0 25 . 0 Y 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 21 - 许用弯曲应力 F 参考文献4，由式（8-71） FxNFF SYY/ lim 弯曲疲劳极限 lim F 参考文献4，查图 8-72 2 720 1lim mmN F 2 600 2lim mmN F 弯曲寿命系数 N Y 参考文献4，查图 8-73 1 21 NN YY 尺寸系数 x Y 参考文献4，查图 8-74 1 x Y 安全系数 F S 参考文献4，查表 8-27 3 . 1 F S 则 2 5543 . 1/11720/ 111lim1 mmNSYY FxNFF 2 4623 . 1/11600/ 222lim2 mmNSYY FxNFF 故 /92.12769 . 0 54 . 1 62 . 2 36336 62.8782078 . 1 2 11 2 FF mmN 齿根弯曲强度足够。 (4) 齿轮其他尺寸计算与结构设计(参考文献4表 8-4) 1) 小齿轮的相关尺寸 分度圆直径 mmZmd605 . 224 11 齿顶高 mmmhh aa 5 . 25 . 21 1 * 1 齿根高 mmmchh af 125 . 3 5 . 225 . 0 1 1 * 1 齿全高 mmmchh a 625 . 5 5 . 225 . 0 122 1 * 1 齿顶圆直径 mmmhZd aa 655 . 212242 1 * 11 根圆直径 mmmchZd af 75.535 . 225 . 0 2122422 1 * 11 基圆直径 mmZmdb38.5620cos245 . 2cos 111 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 22 - 齿距 mmmp85. 75 . 2 11 齿厚 mmms93. 325 . 22 11 齿槽宽 mmme93 . 3 25 . 22 11 基圆齿距 mmppb38 . 7 20cos85 . 7 cos 11 法向齿距 mmppn38 . 7 20cos85 . 7 cos 11 顶隙 mmmcc625 . 0 5 . 225 . 0 1 * 1 中心距 mm ZZm a 5 . 167 2 )11425(3 2 )( 211 12 传动比 58 . 4 25 114 1 2 2 1 12 Z Z i 2) 大齿轮的相关尺寸 分度圆直径 mmZmd2755 . 2110 12 齿顶高 mmmhh aa 5 . 25 . 21 1 * 2 齿根高 mmmchh af 125 . 3 5 . 225 . 0 1 1 * 2 齿全高 mmmchh a 625 . 5 5 . 225 . 0 22 1 * 2 齿顶圆直径 mmmhZd aa 2805 . 2121102 1 * 22 齿根圆 mmmchZd af 75.2685 . 225 . 0 21211022 1 * 22 基圆直径 mmZmdb11.26320cos1105 . 2cos 212 齿距 mmmp85 . 7 5 . 2 12 齿厚 mmms93 . 3 232 12 齿槽宽 mmme93 . 3 232 12 基圆齿距 mmppb38 . 7 20cos85 . 7 cos 22 法向齿距 mmppn38 . 7 20cos85 . 7 cos 22 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 23 - 顶隙 mmmcc625 . 0 5 . 225 . 0 1 * 2 中心距 mm ZZm a 5 . 167 2 )11024(3 2 )( 211 12 传动比 58 . 4 24 110 1 2 2 1 12 Z Z i 参考文献4表 8-31 得知，当 mmda500200 ，选用腹板式的结构 375 . 9 625 . 5 5 . 26,65 1 hmn 取 10 1 应大于 mm10 ，h为齿全高 mmddd ak 9 . 36 4 . 10215228025 . 0 225 . 0 2 2 mmbc15503 . 03 . 0 mmmn n 25 . 1 5 . 25 . 05 . 0 mmdd k 4 . 102646 . 16 . 1 1 2 mmddd a 2 . 176 4 . 1021522805 . 025 . 0 20 mmr5 3.2.2 第二对齿轮的设计 参考文献4 (1) 选择齿轮材料 查表 8-1 小齿轮选用 r C40 调质表面淬火 5548 1 HRC 大齿轮选用 r C40 调质表面淬火 5548 2 HRC (2) 按齿面接触疲劳强度设计计算 确定齿轮传动精度等级，按 3 22 022 . 0 013 . 0 nPvt 估取圆周速度 t v ; smvt01 . 1 65.21148 . 8 65.211014 . 0 3 参考表 8-14，表 8-15 选取 公差组 8 级 小轮分度圆直径 d1，由式（8-64）得 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 24 - 3 2 2 1 12 H HE d ZZZ u uKT d 齿宽系数 d 查表 823 按齿轮相对轴承为非对称布置，取 6 . 0 d 小齿轮齿数 3 Z , 在推荐值 20-40 中选 28 3 Z 大齿轮齿数 4 Z 72.9828526 . 3 4344 ZiZ ，圆整取 99 2 Z 齿数比u 35362899 34 ZZu 传动比误差 uu/ 002. 0536. 3526. 3536 . 3 /uu 误差在 %5 范围内。合适 小齿轮转矩 2 T 由式（8-53）得 22 6 2 1055 . 9 nPT mmNT 7 . 38263165.21148 . 8 1055 . 9 6 载荷系数 K 由式 8-54 得 aVA KKKKK 使用系数 A K 查表 8-20 25 . 1 A K 动载荷系数 V K 查图 8-57 得 初值 Vt K 18 . 1 Vt K 齿向载荷分布系数 K 查图 8-60 07 . 1 K 齿间载荷分配系数 K 由式（8-55）及 0 得 cos 11 2 . 388 . 1 21 ZZ a 99 1 28 1 2 . 388 . 1 73 . 1 查表 218 并插值 15 . 1 K 则载荷系数 K 的初值 t K 81 . 1 15 . 1 07 . 1 18 . 1 25 . 1 t K 弹性系数 E Z 查表 8-22 得 2 8 . 189mmNZE 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 25 - 节点影响系数 H Z 查图 8-64 0, 0 21 xx 得 5 . 2 H Z 重合度系数 Z 查图 865 0 得 87. 0Z 许用接触应力 H 由式（869）得 HWNHH SZZ lim 接触疲劳极限应力 1limH 、 2limH 查图 869 2 1lim 1330mmN H 2 2lim 1020mmN H 应力循环次数由式(870) 预设煤炭输送机每天工作 20 小时，每年工作 350 天，预期寿命为 10 年 102035019706060 1 h njLN 9 101 . 4 uNN 12 89 109 . 8619 . 4 101 . 4 则 查图 8-70 得接触强度的寿命系数 1 N Z 、 2 N Z （不允许有点蚀） 1 21 NN ZZ 硬化系数 W Z 查图 8-71 及说明 1 W Z 接触强度安全系数 H S 查图 8-27，按一般可靠度查 1 . 10 . 1 lim H S 取 1 . 1 H S HWNHH SZZ 1lim1 郝生全：往复式煤炭输送机设计 - 26 - 1 . 1111330 2 1209mmN HWNHH SZZ 2lim2 1 . 1111020 2 927mmN 故 1 d 的设计初值 t d1 为 3 2 1 3 12 H HE d t ZZZ u uKT d 3 2 927 87 . 0 5 . 2 8 . 189 536 . 3 1536 . 3 6 . 0 7 . 38263181 . 1 2 mm74.83 齿轮模数 2 m mmZdm t 99 . 2 2874.83 332 查表 83 取 mmm3 2 小轮分度圆直径的参数圆整值 3t d mmmZd t 84328 3 3 圆周速度v smndv t 93 . 0 6000065.21174.8360000 2 3 与估计取 01 . 1 t v 有差距，对 V K 取值影响不大，不需修正 V K 查图 8-57 81 . 1 ,07 . 1 tVtV KKKK 小轮分度圆直径 33t dd 大轮分度圆直径 mmZmd297993 424 中心距a 山西农业大学工程技术学院毕业论文 - 27 - mm ZZm a 5 . 190 2 )9928(3 2 )( 43 23 齿宽b mmdb td 23.5074.836 . 0 min1 ， 取大轮齿宽 mmbb68 4 小轮