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采煤 摇臂 毕业设计

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采煤机摇臂毕业设计,采煤,摇臂,毕业设计

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河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）中期检查表指导教师： 韩晓明 职称： 教授 所在院（系）： 机械与动力工程系 教研室（研究室）： 机械与动力工程部 题 目采煤机摇臂设计学生姓名李继钊专业班级08机设4班 学号0828070064一、选题质量：（主要从以下四个方面填写：1、选题是否符合专业培养目标，能否体现综合训练要求；2、题目难易程度；3、题目工作量；4、题目与生产、科研、经济、社会、文化及实验室建设等实际的结合程度）所选题目完全符合专业培养目标，涉及到许多已学过的专业知识。毕业设计是对大学四年的所选专业知识的能力，提高综合素质，以便更好地与实际相接轨。此题目难易程度适中，适合本科生毕业设计的要求。在做毕业设计的过程中翻阅了大量相关知识，对采煤机摇臂方面的知识有了比较系统的了解。2、 开题报告完成情况： 毕业论文设计书已基本完成，大部分资料已找到三、阶段性成果：摇臂整体设计方案以确定各零件的数据已基本完成已开始cad作图四、存在主要问题：一些传动系统的参数还不能确定Cad作图不是很熟悉五、指导教师对学生在毕业实习中，劳动、学习纪律及毕业设计（论文）进展等方面的评语指导教师： （签名） 年 月 日河南理工大学万方科技学院本科毕业设计（论文）开题报告题目名称采煤机摇臂设计学生姓名李继钊专业班级08机设4班学号0828070064一、 选题的目的和意义：采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂。双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机的成功经验，是针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机。采煤机是煤炭工业的重要机械，近几年随着煤炭工业的发展，采煤机向着重型化方向发展。本设计主要是对采煤机摇臂进行设计，从而在实际的设计过程中，不断地发现问题解决问题，使产品性能进一步提高，从而更好的适应煤炭工业的发展。二、 国内外研究综述： 20世纪40年代初，英国和前苏联相继研制出了链式采煤机，这种采煤机是通过截链截落煤，在截链上安装有被称为截齿的专用截煤工具，其工作效率低。同时德国研制出了用刨削方式落煤的刨煤机。50年代初，英国和德国相继研制出了滚筒式采煤机，在这种采煤机上安装有截煤滚筒，这是一种圆筒形部件，其上安装有截齿，用截煤滚筒实现落煤和装煤。这种采煤机与可弯曲输送机配套，奠定了煤炭开采机械化的基础。 这种采煤机的主要缺点有二点：其一是截煤滚筒的高度不能在使用中调整，对煤层厚度及其变化适应性差；其二是截煤滚筒的装煤效果不佳，限制了采煤机生产率的提高。进入60年代，英国、德国、法国和前苏联先后对采煤机的截割滚筒做出革命性改进。其一是截煤滚筒可以在使用中调整其高度，完全解决对煤层赋存条件的适应性；其二是把圆筒形截割滚筒改进成螺旋叶片式截煤滚筒，即螺旋滚筒，极大地提高了装煤效果。这两项关键的改进是滚筒式采煤机称为现代化采煤机械的基础。三、 毕业设计（论文）所用的主要技术与方法：翻阅资料，调查文献，模拟仿真，调查研究四、 主要参考文献与资料获得情况：李昌熙 沈立山 高荣 采煤机.煤炭工业出版社，1988王启广 李炳文. 采掘机械与支护设备.中国矿业大学出版社，2006.4王三民. 机械设计计算手册.化学工业出版社，2009.1濮良贵.机械设计.高等教育出版社，2005.12主要在图书馆和网上查询五、 毕业设计（论文）进度安排（按周说明）第1-2周，实习第3-4周，提交实习报告第5-6周，提交开题报告第7-9周，初步拟定总体设计方案第10-14周，主要设计阶段第15周，完成并修改论文第16周，提交毕业论文六、 指导教师审批意见： 指导教师： （签名）年 月 日 4外文翻译英文翻译Switched Reluctance Motors Drive for the Electrical Traction in ShearerAbstractThe paper presented the double Switched Reluctance motors parallel drive system for the electrical traction in shearer. The system components, such as the Switched Reluctance motor, the main circuit of the power converter and the controller, were described. The control strategies of the closed-loop rotor speed control with PI algorithm and balancing the distribution of the loads with fuzzy logic algorithm were given. The tests results were also presented. It is shown that the relative deviation of the average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 1 and in the Switched Reluctance motor 2 is within 10%.Keywords- switched reluctance; motor control; shearer; coalmine; electrical driveI. INTRODUCTIONThe underground surroundings of the coal mines are very execrable. One side, it is the moist, high dust and inflammable surroundings. On the other side, the space of roadway is limited since it is necessary to save the investment of exploiting coal mines so that it is difficult to maintain the equipments. In the modern coal mines, the automatization equipments could be used widely. The faults of the automatization equipments could affect the production and the benefit of the coal mines. The shearer is the mining equipment that coal could be cut from the coal wall. The traditional shearer was driven by the hydrostatic transmission system. The fault ratio of the hydrostatic transmission system is high since the fluid in hydrostatic transmission system could be polluted easily. The faults of the hydrostatic transmission system could affect the production and the benefit of the coal mines directly. The fault ratio of the motor drive system is lower than that of the hydrostatic transmission system, but it is difficult to cool the motor drive system in coal mines since the motor drive system should be installed within the flameproof enclosure for safety protection. The motor drive system is also one of the pivotal parts in the automatization equipments. The development of the novel types of the motor drive system had been attached importance to by the coal mines. The Switched Reluctance motor drive could become the main equipments for adjustable speed electrical drive system in coal mines 1, because it has the high operational reliability and the fault tolerant ability 2. The Switched Reluctance motor drive made up of the double-salient pole Switched Reluctance motor, the unipolar power converter and the controller is firm in the motor and in the power converter. There is no brush structure in the motor and no fault of ambipolar power converter in the power converter 34. The Switched Reluctance motor drive could be operated at the condition of lacked phases fault depended on the independence of each phase in the motor and the power converter 5. There is no winding in the rotor so that there is no copper loss in the loss and there is only little iron loss in the rotor. It is easy to cool the motor since it is not necessary to cool the rotor. The shearer driven by theSwitched Reluctance motor drive had been developed. The paper presented the developed prototype.II. SYSTEM COMPONENTSThe developed Switched Reluctance motors drive for the electrical traction in shearer is a type of the double Switched Reluctance motors parallel drive system. The system is made up of two Switched Reluctance motors, a control box installed the power converter and the controller. The adopted two Switched Reluctance motors are all three-phase 12/8 structure Switched Reluctance motor, which were shown in Figure 1. Figure 1. Photograph of the two three-phase 12/8 structure Switched Reluctance motorThe two Switched Reluctance motors were packing by the explosion-proof enclosure, respectively. The rated output power of one motor is 40 KW at the rotor speed 1155 r/min, and the adjustable speed range is from 100 r/min to 1500r/min. The power converter consists of two three-phase asymmetric bridge power converter in parallel. The IGBTs were used as the main switches. Three-phase 380V AC power source was rectificated and supplied to the power converter. The main circuit of the power converter was shown in Figure 2.In the controller, there were the rotor position detection circuit, the commutation circuit, the current and voltage protection circuit, the main switches gate driver circuit and the digital controller for rotor speed closed-loop and balancing the distribution of the loads.III. CONTROL STRATEGYThe two Switched Reluctance motor could all drive the shearer by the transmission outfit in the same traction guide way so that the rotor speed of the two Switched Reluctance motors could be synchronized. The closed-loop rotor speed control of the double Switched Reluctance motors parallel drive system could be implemented by PI algorithm. In the Switched Reluctance motor 1, the triggered signals of the main switches in the power converter are modulated by PWM signal, the comparison of the given rotor speed and the practical rotor speed are made and the duty ratio of PWM signal are regulated as follows,where, ng is the given rotor speed, nf is the practical rotorspeed, e is the difference of the rotor speed, is the increment of the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 1 at k time, Ki is the integral coefficient, Kp is the proportion coefficient, ek is the difference of the rotor speed at k time, ek-1 is the difference of the rotor speed at k-1 time, D1(k) is the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 1 at k time, and D1(k-1) is the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 1 at k-1 time.The output power of the Switched Reluctance motordrive system is approximately in proportion to theaverage DC supplied current of the power converter asfollows, where, P2 is the output power of the Switched Reluctance motor drive system, Iin is the average DC supplied current of the power converter. In the Switched Reluctance motor 2, the triggered signals of the main switches in the power converter are also modulated by PWM signal. The balancing the distribution of the loads between the two Switched Reluctance motors could be implemented by fuzzy logic algorithm. In the fuzzy logic regulator, there are two input control parameters, one is the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors, and the other is the variation of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors. The output control parameter is the increment of the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2. The block diagram of the double Switched Reluctance motors parallel drive system for the electrical traction in shearer was shown in Figure 3.The deviation of the average DC supplied current ofthe power converter between the two Switched Reluctance motors at the moment of ti is:where, ei-1 is the deviation of the average DC suppliedcurrent of the power converter between the two SwitchedReluctance motors at the moment of ti-1. The duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the moment of ti iswhere, is the increment of the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the moment of ti and D2(i-1) is the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the moment of ti-1.The fuzzy logic algorithm could be expressed asfollows,if and then U = i = 1,2, m, j = 1,2, ,nwhere, E is the fuzzy set of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors, EC is the fuzzy set of the variation of the deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors, and U is the fuzzy set of the increment of the duty ratio of the PWM signal of the Switched Reluctance motor 2.The continuous deviation of the average DC supplied current of the power converter between the two Switched Reluctance motors could be changed into the discrete amount at the interval -5, +5, based on the equations as follows, The discrete increment of the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 at the interval -5, +5 could be changed into the continuous amount at the interval -1.0%, +1.0%, based on the equations as follows,There is a decision forms of the fuzzy logic algorithm based on the above principles, which was stored in the programme storage cell of the controller.While the difference of the distribution of the loads between the two Switched Reluctance motors could be got, the duty ratio of PWM signal of the Switched Reluctance motor 2 will be regulated based on the decision forms of the fuzzy logic algorithm and the distribution of the loads between the two Switched Reluctance motors could be balanced.IV. TESTED RESULTSThe developed double Switched Reluctance motors parallel drive system prototype had been tested experimentally. Table I gives the tests results, where is the relative deviation of the average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 1, is the relative deviation of the average DC supplied current of the power converter in the Switched Reluctance motor 2, and, It is shown that the relative deviation of the average DC supplied current of the power converter in the SwitchedReluctance motor 1 and in the Switched Reluctance motor2 is within V. CONCLUSIONThe paper presented the double Switched Reluctance motors parallel drive system for the electrical traction in shearer. The novel type of the shearer in coal mines driven by the Switched Reluctance motors drive system contributes to reduce the fault ratio of the shearer, enhance the operational reliability of the shearer and increase the benefit of the coal mines directly. The drive type of the double Switched Reluctance motors parallel drive system could also contribute to enhance the operational reliability compared with the drive type of the single Switched Reluctance motor drive system.中文译文开关磁阻电动机驱动电牵引采煤机摘要-本文介绍了双开关磁阻电动机并联传动系统控制驱动电牵引采煤机。 本文介绍了系统的各个组件，如开关磁阻电机，主电路中的功率变换器和控制器等。 这里给出了它的控制原理，它主要是用PI算法和载荷均匀分布的模糊算法获得信号来控制电机转速这样一个闭环系统。 这里也列出了它的测试结果。测试结果表明，在磁阻电动机1上供应的平均直流电流于在磁阻电动机2上的相对误差在10以内。 关键词：开关磁阻； 电机控制； 采煤机； 煤矿；电牵引。 1、导言地下矿井周围的环境是相当恶劣的。 一方面，它非常潮湿和高粉尘并且属于易燃易爆环境。 而在另一方面，井下的空间是非常有限的，因为它要节约开采矿井的投资，所以这些给井下设备的维护带来了很大的困难。 在现代煤矿开采过程中，自动化设备得到了广泛的使用，但是自动化设备的故障，可以影响到煤矿的正常生产和生产效益。 采煤机是可以将煤从煤壁中开采下来的采矿设备。传统的采煤机是用液压传动系统驱动的，但是由于液压系统中的油液很容易被污染所以导致液压系统的故障率很高。液压传动系统的故障可能直接影响矿井的生产和效益。电机驱动系统的故障率相对液压传动系统是比较低的，但是由于电机安装在防暴外壳中所以给电机的冷却带来了困难。 电机驱动系统也自动化设备是其中的关键部件，所以发展新型电动机调速系统一直是煤矿开采重视的问题。 开关磁阻电机驱动之所以能成为煤矿主要设备的调速电气传动系统，1 因为它具有较高的运行可靠性和容错能力2 。 开关磁阻电机驱动由双凸极开关磁阻电机，单极功率变换器和控制器组成，它们被固定在电机和电力变换器中。 在电机中没有电刷结构，并且双极功率变换器的功率变换器的故障率比较低。 开关磁阻电动机可以用在电机和功率变换器相故障少，而且每种相故障取决于其本身的情况下。开关磁阻电机中没有绕组转子等，所以没有铜损的损失，只有在转动过程中很少的铁损。这样开关磁阻电机就很容易冷却了，因为它没有必要冷却转子。 采煤机用的开关磁阻电机驱动已经研制成功。 文章中给出了样机。 二、系统组件研制成功的驱动电牵引采煤机的开关磁阻电机驱动是一种双重开关磁阻电动机并联驱动的系统。 该系统是由两个开关磁阻电动机和一个安装功率变换器和控制器的控制箱。 通过两个开关磁阻电动机都是三相12 / 8结构。开关磁阻电机如图1所示。 两个开关磁阻电动机都分别包在防爆外壳中。其中电机额定功率40千瓦，额定转速1155转/分钟，调速范围从100转/分钟到1500r/min 。功率转换包括两个三相对称桥功率转换器并联。 该IGBT的则作为主开关。 三相380V交流电源被整流并供应给电源转换器。主电路中的功率变换器如图2所示。IGBTS是主要使用的开关磁阻电机。在控制器中，有转子位置检测电路，整流电路，电压和电流的保护电路，主开关的栅极驱动电路和闭环转速，负荷平衡分布的数字控制器。 三 控制策略这两个开关磁阻电机都可以在相同的牵引导轨上驱动所有采煤机的输电装备，因此这两个开关磁阻电动机转子的转速就可以达到同步。这个以闭环系统控制转速的双重开关磁阻电动机驱动系统时可以采用PI算法。 在开关磁阻电动机1中，功率变换器中主开关的触发信号是通过调制PWM信号来给定的，当比较给定转速和实际转速时，所用占空比的PWM 信号，其规定如下：在上式中，ng表示给定的转速，nf表示实际的速度，e表示给定和实际转速之间的偏差，表示开关磁阻电动机1在K时刻时PWM信号占空比的变化量，Ki表示积分系数，Kp是比例系数，ek表示在k时刻时转子转速的差值，ek1表示在k1时刻时转子转速的差别，D1(k)表示k时刻时开关磁阻电机1上PWM的占空比，D1(K-1)表示k1时刻时开关磁阻电机1上PWM的占空比。开关磁阻电动机调速系统的输出功率是与所供应的直流电流成比例的，其转换关系如下： 在此式中，P2是开关磁阻电动机调速系统的输出功率，表示电源转换器所供应的直流电流的平均值。图2 主电路中的功率转换器 在开关磁阻电动机2 中，电源转换中主开关的触发信号也是通过PWM信号所给定的。 这两开关磁阻电动机可以通过模糊逻辑算法来平衡其所承受的载荷。 在模糊逻辑算法的调节中，有两个输入控制参数，一个是电力转换器供应这两个开关磁阻电动机的直流电流平均值之间的偏差，另一个是电力转换器供应这两个开关磁阻电动机的直流电流平均值之间偏差的变化。 输出参数是开关磁阻电动机 2的PWM信号占空比的增量。在图3的方框图中给出了电牵引采煤机中双重开关磁阻电动机的并联驱动系统。在Ti时刻电力转换器供应给这两个开关磁阻电动机的直流电流的平均值的偏差为： 上式中，ei-1表示在ti1时刻电力转换器供应给这两个磁阻电动机开关的平均直流电流的偏差。在ti时刻开关磁阻电机2的PWM信号的占空比为：上式中， 表示在ti时刻时开关磁阻电机2的PWM信号占空比的增量，表示在ti1时刻时开关磁阻电机2的PWM信号的占空比。图3 电采煤机中的双磁阻开关并联系统方块图这种模糊逻辑算法可以表示成如下形式：if and then U = i = 1,2, m, j = 1,2, ,n上式中，表示电源转换器供应给这一对开关磁阻电动机的平均直流电流的偏差的模糊值，表示电源转换器供应给这两个开关磁阻电动机的平均直流电流偏差的变化的模糊值，表示开关磁阻电动机2的PWM信号占空比增量的模糊值。电力转换器供应给这两个开关磁阻电动机的平均直流电流之间的连续偏差可以在区间 -5 ，+5 的范围内变化，其理论根据如下： 在区间-5 ，+5范围内，开关磁阻电动机2的PWM信号占空比的离散增量可以表示成在区间-1.0%, +1.0%内的连续变化，其理论根据如下：基于上述原则模糊逻辑算法就形成了既定形式，这将被储存在控制器的存储空间中。当这两个开关磁阻电动机之间负载有差异时，基于模糊逻辑算法的既定形式开关磁阻电机2的PWM信号的占空比能够得到调整，从而这两个开关磁阻电动机上的负载便可以达到平衡。 四、测试结果研制成功的双开关磁阻电机并联驱动系统样机已经进行了测试实验。 表一给出了测试结果，其中是开关磁阻电动机1中，供应给电源转换开关的平均直流电流相对误差，是开关磁阻电动机2中，供应给电源转换开关的平均直流电流相对误差。测试结果表明，磁阻开关电动机中供给电源转换开关的电流偏差在之内。五、结论文中描述了电牵引采煤用的双开关磁阻电动机并联传动系统。 在矿区使用的开关磁阻电动机调速系统驱动的新型采煤机大大降低了采煤机的故障率，提高采煤机的运行可靠性能直接提高煤矿的经济效益。 驱动型的双重开关磁阻电动机并联驱动系统相比驱动型的单一开关磁阻电动机调速系统也有助于提高运行可靠性。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文摘 要MG160/390-WD型采煤机是中等功率低采高的电牵引采煤机，用于煤层厚度1.52.92m的中厚煤层开采,采高1.33.0 m，煤层倾角小于35,可采较硬煤质。本论文完成了采煤机摇臂的设计，包括摇臂减速器的布局设计及三维建模。文中主要介绍了目前国内外采煤机的研究现状及未来发展趋势，同时介绍了采煤机的类型、工作原理和主要组成，还介绍了采煤机摇臂的具体结构。 在设计过程中，重点完成了对减速器传动方案的确定和相关组件的计算和设计。首先，完成了对摇臂减速器的传动比分配，转速及传递功率的计算，其次，完成了采煤机摇臂壳体内一轴、二轴、三轴、四轴、五轴和各轴传动齿轮的设计及校核，简单介绍了行星轮系的装配关系确定和强度校核。再次，完成了轴承和联接花键的选择及校核。最后，对采煤机摇臂进行了三维建模。关键词：采煤机；摇臂；齿轮 ABSTRACTThe MG160/390-WD shearer is a medium-low power electric haulage shearers mining medium-thick seam, for coal seam thickness of 1.52.92m, mining height 1.33.0m,coal bed pitch less than 35, it can be used for hard coal mining. Double drum coal shearer。A mining full-seam mining machine, one at each end of the drum. Front roller in cutting top coal, after cutting drum in under ground coal. Two roller are generally dorsal rotation, the driver left drum left spiral, the driver right right helical drum. Can also rotate in the opposite direction, the driver on the left with the right spiral drum, the drum with a left screw driver. Generally use the two-way mining, advanced shift after the head of the oblique cutting knife; also can be used to feed at the same time shift head tangent feeding mode. This paper completed the design of shearer rocker arm, including the layout and three-dimensional modeling of speed reducer, it described the current status of domestic and international coal mining research and future development trends, the type of shearer, working principles and main components，it also introduced the specific structure of shearer rocker.In the design process, completed the calculation and design of the reducer drive scheme and related components. First, completed the rocker reducer transmission ratio , speed and transfer power distribution calculation. Secondly, the completion of the design and check of five shafts and the shaft driving gears inside the rocker arm shell,simply introduced the assembly relationships and intensity checking of the planetary gear train. Thirdly, the completion of the selection and check the spline for connection. Finally, the three-dimensional modeling.Keyword: shearer; rocker arm; gear目录1 绪论11.1 设计思路的提出11.2 采煤机概述21.2.1 采煤机分类及组成21.2.2 滚筒采煤机工作原理31.3 采煤机械化的发展与趋势42 摇臂整体方案确定51.4 本章小结52.1 MG160/390-WD型采煤机简介52.1.1主要技术参数62.1.2 MG160/390-WD 型电牵引采煤机截割部组成72.1.3 截割部电动机的选择72.2 摇臂具体结构设计方案的确定82.3 传动方案的确定92.3.1 传动方式确定92.3.2 传动比的确定102.4 传动比的分配112.5 传动效率选择122.6 本章小结133 传动系统设计143.1 各级传动转速、功率、转矩的确定143.2 齿轮设计及强度效核153.2.1 齿轮2（惰轮）和齿轮3的设计及强度效核163.2.1 齿轮4和齿轮5的设计及强度效核163.2.3 齿轮6和齿轮7（惰轮）设计及强度校核203.2.4 验算齿轮3和齿轮6是否干涉223.2.5 行星齿轮设计及强度校核223.3 轴的设计及强度效核333.3.1 轴的设计及强度效核333.3.2 轴的设计及强度效核383.3.3 惰轮轴的设计及强度效核433.3.4 惰轮轴的设计及强度效核473.4 轴承的寿命校核533.4.1 轴轴承的寿命校533.4.2 轴轴承的寿命校核543.4.3 轴轴承的寿命校核553.4.4 轴轴承的寿命校核563.5 花键的选择与强度校核573.5.1 轴花键的强度校核573.5.2 轴花键的强度校核583.6 摇臂的润滑与维护12 3.7 本章小结594 摇臂的三维建模604.1 基于PRO/E的参数原理604.2 基于PRO/E的模拟仿真604.3 减速器参数化设计及仿真的总体方案及技术路线604.4 摇臂三维实体建模624.5 本章小结645 致 谢606 外文翻译 664河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1 绪论1.1 设计思路的提出在目前国内采煤机市场，中厚煤层重型采煤机在研发、设计、制造和使用方面中占据着主导地位，中厚煤层采煤机技术日益成熟，有着广阔的提升空间。目前国内生产这类型采煤机的大型企业有西安煤矿机械厂、鸡西煤矿机械厂、佳木斯煤矿机械厂等，其中以鸡西煤矿机械厂设计生产的MG160/390-WD型电牵引采煤机也是典型代表，该机在国内有着广泛的应用，得到众多煤矿的好评。本设计是在其成功的设计思想和理念基础上，着重对其摇臂进行设计与三维建模。1.2 采煤机概述 1.2.1 采煤机分类及组成 采煤机有不同的分类方法：按工作机构形式可分为滚筒式、钻削式和链式采煤机；按牵引方式可分为链牵引和无链牵引采煤机；按牵引部位置可分为内牵引和外牵引；按牵引部动力可分为机械牵引、液压牵引与电牵引；按工作机构位置可分为额面式与侧面式；还可以按层厚和倾角来分类。现在我们所说的采煤机主要是指滚筒采煤机，这种采煤机适用范围广，可靠性高，效率高，所以现在使用很广泛。双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机的成功经验，是针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机。采煤机主要技术参数1、适用煤层 采高0.85-1.6m 倾角30 煤质硬度f3 2、生产能力 最大理论生产能力528t/h 经济生产能力249t/h 3、截割部 滚筒转速：75.62rpm 滚筒直径：850、1000、1200 调高方式：液压调高4、牵引部 牵引方式：液压无级调速、摆线齿轮、销排无链牵引 最大牵引力：20t 牵引速度：0-5.5m/min 5、电动机 牵引电机。滚筒采煤机的组成如图1.1 所示。现代采煤机基本上都使用模块化设计，采用多电机横向布置，结构取消了螺旋伞齿轮，各主要部件通过高强度液压螺栓联接，之间没有动力传递，结构简单，传动效率高，传动可靠，维修和检查方便；采煤机的牵引部分也采用了无链牵引，牵引啮合效率高，不会出现断链事故工作更安全。图1.1 双滚筒采煤机 1.2.2 滚筒采煤机工作原理双滚筒采煤机工作时，前滚筒割顶煤，后滚筒割底部煤并清理浮煤。（双滚筒采煤机的工作原理如图1.2所示）因此双滚筒采煤机沿工作面牵引一次，可以进一次刀；返回时，又可以进一刀，即采煤机往返一次进两次刀，这种采法称为双向采煤法。 图1.2 双滚筒采煤机工作原理为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上的螺旋叶片螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应：对顺时针旋转（人站在采空侧看）的滚筒，螺旋叶片方向必须右旋；逆时针旋转的滚筒，其螺旋叶片方向必须左旋。或者形象的归结为“左转左旋；右转右旋”，即人站在采空区从上面看滚筒，截齿向左的用左旋滚筒，向右的用右旋滚筒。双滚筒采煤机有自开缺口的能力，当采煤机割完一刀后，需要重新将滚筒切入一个截深，这一过程称为进刀。常用的进刀方式有两种：1端部斜切法利用采煤机在工作面两端约2530m的范围内斜切进刀称端部斜切进刀法；2中部斜切法（半工作面法）利用采煤机在工作面中部斜切进刀称为中部斜切法。1.3 采煤机械化的发展与趋势 机械化采煤开始于上世纪40年代，是随着采煤机械（采煤机和刨煤机）的出现而开始的。40年代初期，英国、苏联相继生产了采煤机，联邦德国生产了刨煤机，使工作面落煤，装煤实现了机械化。但是当时的采煤机都是链式工作机构，能耗大、效率低，加上工作面输送机不能自移，所以生产率受到一定的限制。50年代初期，英国、联邦德国相继生产了滚筒采煤机、可弯曲刮板输送机和单体液压支柱，大大推进了采煤机械化的发展。由于当时采煤机上的滚筒是死滚筒，不能实现调高，因而限制了采煤机械的适用范围，我们称这种固定滚筒的采煤机为第一代采煤机。因此，50年代各国的采煤机械化的主流还只是处于普通水平。虽然在1954年英国已经研制出了液压自移式支架，但是由于采煤机和可弯曲刮板输送机尚不完善，综采技术仅仅处于开始试验阶段。60年代是世界综采技术的发展时期。第二代采煤机单摇臂滚筒采煤机的出现，解决了采高调整的问题，扩大了采煤机的适用范围；特别是1964年第三代采煤机双摇臂采煤机的出现，进一步解决了工作面自开缺口问题；再加上液压支架和可弯曲刮板输送机的不断完善，滑行刨的研制成功等，把综采技术推向了一个新水平，并在生产中显示了综合机械化采煤的优越性高效、高产 、安全和经济，因此各国竞相采用综采技术。进入70年代，综采机械化得到了进一步发展和提高，综采设备开始向大功率、高效率及完善性能和扩大使用范围等方向发展，相继出现了功率为7501000KW，生产率达1500T/H的刮板输送机，以及工作阻力达1500KN的强力液压支架等。1970年采煤机无链牵引系统的研制成功以及1976年出现的第四代采煤机电牵引采煤机，大大改善了采煤机的性能，并扩大了它的使用范围。目前，各主要产煤国家已基本上实现了采煤机械化。衡量一个国家采煤机械化水平的指标是采煤机械化程度和综采机械化程度。采煤机械化的发展方向是：不断完善各类采煤设备，使之达到高效、高产、安全、经济；向遥控及自动控制发展，并逐步过渡到无人工作面采煤；提高单机的可靠性，并使之系列化、标准化和通用化；研制厚、薄及急倾斜等难采煤层的机械设备。1.4 本章小结 本章为论文的绪论部分，主要是对设计题目的分析,重点介绍了采煤机的分类、组成、工作原理、进刀方式、发展及趋势。2 摇臂整体方案确定2.1 MG160/390-WD型采煤机简介MG160/390-WD 无链电牵引采煤机，装机总功率390KW，截割功率 2160KW，牵引功率230KW。MG160/3900-WD无链电牵引采煤机，采用多电机驱动横向布置形式，截割摇臂用销轴与牵引部联接，左、右牵引部及中间箱，采用高强度液压螺栓联接。在牵引减速箱内横向装有开关磁阻电机，通过牵引机构为采煤机牵引力，中间控制箱装有调高油缸，电控、变压器、水阀，每个主要部件可以从老塘侧抽出，易维修，易更换。其主要用途及适用范围：MG160/390WD无链电牵引采煤机一般适用于中厚煤层的开采，倾角小于35度，煤质中硬或中硬以上，含有少量夹矸的长壁式工作面。 2.1.1主要技术参数该机的主要技术参数如下表2.1：表2-1采煤机主要技术参数采高m1.3-3.0截深m0.6适应倾角 35 适应煤质硬度f4滚筒转速r/min 46，52滚筒直径mm1250,1400,1600摇臂形式整体弯摇臂摇臂长度mm 1700摇臂回转中心距mm5813 摇臂摆角42，-19.7牵引速度m/min 0-7牵引型式交流变频调速无链牵引机面高度mm 1100最小卧底量mm 410灭尘方式内外喷雾装机功率KW 391电压v 1140 2.1.2 MG160/390-WD 型电牵引采煤机截割部组成截割部主要完成截煤和装煤作业，主要组成部分有：截割电动机、摇臂减速箱、内外喷雾系统和截割滚筒等。截割部为整体弯摇臂结构，即截割电机、减速器均设在截割机构减速箱上，与牵引部铰接和调高油缸铰接，油缸的另一端铰接在牵引部上，当油缸伸缩时，实现摇臂升降。支承组件固定在左、右牵引部上，与行走箱上的导向滑靴一起承担整机重量。 摇臂减速箱主要由壳体、输入轴部件、惰轮、行星齿轮减速器、滚筒联接装置及内外喷雾等装置组成。摇臂的作用是将截割电动机的动力传递到滚筒使之旋转采煤，同时通过调高油缸的行程控制滚筒的升降。 2.1.3 截割部电动机的选择由设计要求知，截割部功率为2160KW，即每个截割部功率为160KW。根据矿下电机的具体工作情况，要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。据三相鼠笼异步防爆电动机YBCS4-160（B）, 其主要参数如下： 表2-2 YBCS4-160(B)主要技术参数额定功率：400KW；额定电压：1140V额定转速：1470P/m接线方式：Y额定频率：50HZ;冷却方式：外壳水冷该电机总体呈圆形, 其电动机输出轴上 带有渐开线花键，通过该花键电机将输出的动力传递给摇臂的齿轮减速机构。2.2 摇臂具体结构设计方案的确定 系列化、标准化和通用化是采掘机械发展的必然趋势。所以，这里把左右摇臂设计成对称结构，摇臂减速箱完全互换，只是摇臂壳体分左右。为加长摇臂，扩大调高范围，摇臂内常装有若干惰轮，致使截割部齿数较多。同时由于行星齿轮为多齿啮合，传动比大，效率高，可减小齿轮模数，故末级采用行星齿轮传动可简化前几级传动。（1） 壳体：采取直臂形式，用ZG25Mn材料铸造，并在壳体内腔表面设置有八组冷却水管。（2） 轴 ：轴齿轮，轴承，端盖，密封座，套筒，密封件组成，通过以花键联接的扭矩轴与截割电机联接。（3） ：为惰轮组，轴齿轮，轴承，端盖，密封件，密封座组组成。（4） 轴：齿轮，轴承，端盖，密封座，套筒，密封件组成。（5） 轴：齿轮，轴承，端盖，密封座，套筒，密封件组成。（6） 轴：齿轮，轴承，端盖，密封座，套筒，密封件组成。（7） 轴：惰轮组，轴齿轮，轴承，端盖，密封件，密封座组组成。太阳轮通过花键联接将动力传递给行星减速器。（8） 行星减速器：太阳轮，行星轮，内齿圈，行星架和轮轴，轴承，套筒组成。该行星减速器有三个行星轮系，太阳轮浮动，行星架靠两个套筒轴向定位，径向有一定的配合间隙。（9） 中心水路：水管和接头组成。（10） 离合器：离合手把，压盖，转盘，推杆轴，扭矩轴等组成。2.3 传动方案的确定 2.3.1 传动方式确定 其传动系统如图2.1，建模如图2.2：图2-1 传动系统图表2.3传动系统图明细表序号名称序号名称序号名称1电动机8齿轮415太阳轮2轴9齿轮516转臂3齿轮110轴17内齿圈4轴惰轮11齿轮618齿轮85齿轮212轴 惰轮19轴 惰轮6轴13齿轮720箱体7齿轮314行星轮图2-2 摇臂三维建模 2.3.2 传动比的确定 总传动比 电动机转速 r/min 滚筒转速 r/min2.4 传动比的分配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。采煤机一般需要34级减速，对于中厚煤层采煤机采用2K-H(NGW)负号行星齿轮传动时，行星齿轮安在最后一级比较合理。采煤机每级传动比一般为34（行星齿轮传动可达56），传动比应从高速级向低速级递减。在初步设计时可按/=20%30%。本次设计采用NWG型行星减速装置，其原理如图2.3所示：图2-3 NWG型行星减速装置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。查阅文献4,采煤机截割部行星减速机构的传动比一般为2.89。这里定行星减速机构传动比，则其他三级减速机构总传动比：31.965=6.39。由于采煤机机身高度受到严格限制，每级传动比一般为根据前述多级减数齿轮的传动比分配原则和摇臂的具体结构，据文献8，、分别为高速级和低速级的传动比。初定各级传动比为： ，;以此计算三级减速传动比的总误差=（31.69-2.411.851.425)/31.69=2.71%，在误差允许范围5内，合适。2.5 传动效率选择 圆柱齿轮传动选择8级传动，传动效率0.97；扭矩轴0.99；滚动轴承0.98（一对），行星齿轮传动0.98。2.6 本章小结 本章是论文的整体方案确定部分，主要包括采煤机截割电机的选择、摇臂的具体结构设计、传动方案选择、传动比分配、传动效率确定、及润滑方式的选择，进而在此基础上进行传动系统的设计和校核.3 传动系统设计3.1 各级传动转速、功率、转矩的确定各轴转速计算：从电动机出来，各轴依次命名为、轴。轴 min轴 min轴 14702.42=607.44轴 609.96/1.84=330.13轴 轴 各轴功率计算：轴 1600.99=158.4轴 158.40.970.98=150.58轴 150.580.970.98=143.14轴 143.140.970.98=136.07轴 136.070.970.98=129.35轴 129.350.970.98=122.96各轴扭矩计算:轴 轴 978.26轴 = 2250.41 轴 =3936.23轴 =5350.83轴 =5086.49将上述计算结果列入下表,供以后设计计算使用表3-1 传动系统的运动和动力参数表轴号功率/kW转速n/(rmin)转矩T/(Nm)轴158.414701029.06轴150.581470978.26轴143.14607.442250.41轴136.07330.133936.23轴129.35230.865350.83轴122.96230.865086.493.2 齿轮设计及强度效核这里主要是根据查阅的相关书籍和资料，借鉴以往采煤机截割部传动系统的设计经验,思路如下：初步确定各级传动中齿轮的齿数、转速、传动的功率、转矩以及各级传动的效率，进而对各级齿轮模数进行初步确定。截割部齿轮的设计及强度效核，具体计算过程及计算结果如下： 3.2.1 齿轮2（惰轮1）和齿轮3的设计及强度效核（1）选择齿轮材料及热处理查文献5表16.2-59、60、61，大齿轮选用20GrMnTi渗碳淬火，齿面硬度59HRC；大齿轮用20Gr渗碳淬火，齿面硬度59HRC。由图16.2-17及图16.2-26，按MQ级质量要求取值=1450（2)按齿面弯曲强度设计计算齿宽系数取0.4载荷系数取K=1.6 小轮转矩=978.26许用接触应力，按表16.2-33，取1.2查图6-8 ，1.5=246.67取齿数=30=301.42=72.3 取=73，实际传动比（即齿数比）=2.43查图6-7得齿形系数2.59，2.270.0105，0.0092，取较大者，即前者模数m，代入数据得m3.6,取m=4中心距 齿宽 b=0.4206=82.4小齿轮一般比大齿轮齿宽多5-10mm，取， 83（3)验算齿面接触强度，代入数据得910.05 （4)齿轮几何尺寸计算 分度圆直径 =m=430=120， =473=292 齿顶高 齿根高 =6 齿顶圆直径 =128 =300 齿根圆直径 =282 =110 齿宽b ,83 中心距 =206 3.2.2 齿轮4和齿轮5设计及强度效核（1）选择齿轮材料 小齿轮4选用20GrMnTi渗碳淬火，齿面硬度59HRC；大齿轮5用20Gr渗碳淬火，齿面硬度59HRC （2)按齿面弯曲强度设计计算齿宽系数取0.4载荷系数取K=1.6 小轮转矩=2250.41许用接触应力按表16.2-33，取1.2查图6-8 ，1.5=246.67取齿数=40=301.85=74 取=74实际传动比（即齿数比）=1.85查图6-7得齿形系数2.45，2.260.0093，0.0092取较大者，即前者模数m代入数据得m4.2,取m=5中心距 齿宽 b=0.4285=114小齿轮一般比大齿轮齿宽多5-10mm取 （3)验算齿面接触强度,代入数据得737.43 （4)齿轮几何尺寸计算 分度圆直径 =m=540=200 =574=370 齿顶高 齿根高 =6.25 齿顶圆直径 =210 =380 齿根圆直径 =187.5 =357.5 齿宽b , 中心距 =285 3.2.3 齿轮6和齿轮7（惰轮）设计及强度校核（1）选择齿轮材料 小齿轮6选用20GrMnTi渗碳淬火，齿面硬度59HRC；大齿轮7用20Gr渗碳淬火，齿面硬度59HRC （2)按齿面弯曲强度设计计算齿宽系数取0.4载荷系数取K=1.6 小轮转矩=3936.23许用接触应力按表16.2-33，取1.2查图6-8 ，1.5=246.67取齿数=37=371.42=52.54 取=53实际传动比（即齿数比）=1.43查图6-7得齿形系数2.54，2.260.0103，0.0096取较大者，即前者模数m,代入数据得m5.8,取m=6中心距 齿宽 b=0.4240=96, 取 （3）验算齿面接触强度,代入数据得1133.23 （4)齿轮几何尺寸计算 分度圆直径 =m=637=222, =653=318 齿顶高 齿根高 =7.5 齿顶圆直径 =234, =330 齿根圆直径 =192 =288齿宽b , 中心距 =240 3.2.4 验算齿轮3和齿轮6是否干涉轴和轴中心距=285257285故齿轮3和齿轮6是不干涉 3.2.5 行星齿轮设计及强度校核（1）行星传动类型为2K-H（A）。（2）齿轮材料及热处理太阳轮和行星轮的材料为20GrMnTi，表面渗碳淬火处理，加工精度等级6级，表面硬度为：太阳轮60HRC，行星轮5662 HRC。据文献9图6-12和图6-27，取=1450和=370。内齿圈选用20Cr调质，加工精度等级7级，硬度。=1450和=370（3）确定主要参数1）行星机构总传动比=4.97。2）行星轮数目：根据文献9表3-2，取=3。3)载荷不均衡系数： 采用太阳轮浮动和行星架浮动的均载机构，取=1.154)配齿计算根据文献9表3-2及传动比，选择太阳轮齿数=17行星轮齿数 =25，内齿圈齿数=67,实际传动比i=4.94。其传动误，传动合适。（4）初步计算齿轮的主要参数文献9按弯曲强度公式6-50计算齿轮模数m:式中相关系数如下：名义转矩，算式系数，对于直齿轮为=12.1。综合系数，由表6-5查得=1.8使用系数由表6-7查得=1.5行星齿轮间载荷分布不均匀系数，=1.15小齿轮齿形系数，由图6-22得=2.58试验齿轮弯曲疲劳极限， 齿宽系数，=0.7 小齿轮齿数，=17将上列数据带入公式得：故取齿轮模数为8。5啮合参数计算两个啮合齿轮副a-c和b-c中，其标准中心距分别为：由此可见, 满足非变位同心条件。6.几何尺寸计算 表3-2星星轮系尺寸表 单位/mm项目计算公式太阳轮a行星轮c内齿圈b 分度圆直径136200536齿顶高 888齿根高 101010齿顶圆直径 外啮合152216 内啮合520齿根圆直径df 外啮合116180 内啮合556齿宽b9696967条件验算（1） 邻接条件 按文献9公式3-7验算，即和 式中：装配行星轮的齿顶圆的半径，。装配行星轮的齿顶圆的直径，。行星轮个数，。为a,c齿轮啮合中心距，。-相邻两行星齿轮中心距，。，故满足邻接条件。（2）同心条件 由上知满足同心条件。（3）安装条件 按文献9公式3-20验算，即（整数） 条件满足。 8.齿轮副强度验算（1）齿面接触应力 1）据文献9公式6-53，基本接触应力 式中：节点区域系数 查图6-9得。弹性系数 查表6-10得。重合度系数 查图6-10得=0.9螺旋角系数，直齿轮，=1端面分度圆上的名义切向力， 小齿轮分度圆直径，=136小齿轮工作齿宽，=96 齿数比，接触应力基本值， 2）齿面接触应力据文献9公式6-51，齿面接触应力 （6-51） 使用系数 查表6-7取=1.5动载系数 公式6-58 式中 ， ， 为传动精度系数，。 为小齿轮相对转臂节点的速度 。 代入公式得1.01齿向载荷分布系数，内齿圈的齿宽与行星轮分度 圆的直径比值小于1，取=1齿间载荷分布系数，查表6-9，取=1.0计算接触强度时行星轮间载荷分布不均匀系数 ,=1.1，齿面接触应力，（2）许用接触应力 据文献9公式6-54，许用接触应力 （6-54）试验齿轮接触疲劳极限，=1450接触强度最小安全系数，查表6-11，=1.2 计算接触强度的寿命系数，应力循环次数：按每天工作20小时，一年工作300天，使用寿命为8年太阳轮:行星轮:按表6-12，公式（9）计算得：， 润滑剂系数，查图6-17得=1.05 速度系数，查图6-18得=0.9 粗糙度系数，查图6-19得=0.89 工作硬化系数，=1.2 接触强度计算的尺寸系数，按表6-15公式（3）强度条件 （ 6-55） 故齿轮副满足接触强度条件。9. 齿轮副强度验算在内啮合齿轮副中只需校核内齿圈b的接触强度。（1）齿面接触应力 1）接触应力基本 式中：节点区域系数 查图6-9得。弹性系数 查表6-10得。重合度系数,查图6-10得=0.9螺旋角系数，直齿轮，=1端面分度圆上的名义切向力， 。小齿轮分度圆直径，=200小齿轮工作齿宽，=92齿数比，接触应力基本值，2）齿面接触应力 （6-52） 使用系数 查表6-7取=1.5动载系数 公式6-58 ，式中 ， ， 为传动精度系数，。 为小齿轮相对转臂节点的速度 。 代入公式得1.01齿向载荷分布系数，内齿圈的齿宽与行星轮分度 圆的直径比值小于1，取=1齿间载荷分布系数，查表6-9，取=1.1计算接触强度时行星轮间载荷分布不均匀系数 =1.1齿面接触应力，（2）许用接触应力 (6-54) 试验齿轮接触疲劳极限，=780接触强度最小安全系数，查表6-11，=1.2计算接触强度的寿命系数，应力循环次数：按每天工作20小时，一年工作300天，使用寿命为8年太阳轮行星轮内齿圈按表6-12，公式（9）计算得：， ， ，查表6-14，简化计算的总值为（）=0.85工作硬化系数 接触强度计算的尺寸系数，按表6-15公式 （3）强度条件 (6-55) 故齿轮副满足接触强度条件。3.3 轴的设计及强度效核 3.3.1 轴的设计及强度效核（1） 选择轴的材料选取轴的材料为45钢，调质处理.查文献6表7-1，材料强度极限， 取 (2)轴径的初步估算由文献6表7-11取C107， 可得(3)求作用在齿轮上的力 轴上大齿轮5分度圆直径为： 圆周力，径向力和轴向力的大小如下 小轮6分度圆直径为: (4)轴的结构设计图3-1 轴结构设计取较宽齿轮距箱体内壁距离轴承距箱体内壁相邻 齿轮轴向距离10mm,安装齿轮处轴段长比轮毂宽少2 mm。 1)拟定轴向定位要求确定各轴段直径和长度 段安装圆柱滚子轴承。取轴段直径，轴承型号N418，尺寸 段安装齿轮，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位，取轴段直径，轴段长度(比齿轮6轮毂宽少2mm)。段取齿轮右端轴肩高度,取轴环直径110+29=128轴环宽度=10.78mm，段长段用于装齿轮5，左端用轴肩定位，右端采用套筒定位。轴段直径，轴段长(比齿轮5轮毂宽少2mm)。段安装圆柱滚子轴承,轴承型轴承型号N418，尺寸，轴段直径,（齿轮4距离箱体内壁为10mm,齿轮6距内壁为13mm)。 2）轴上零件的周向定位两个齿轮均采用渐开线花键联结，花键适用于载荷较大和定心精度要求较高的静联接和动联接，它的键齿多，工作面总接触面积大，承载能力高，它的键布置对称，轴、毂受力均匀，齿槽浅，应力集中较小，对轴和轮毂的消弱小， 轴端倒角。 (5） 轴的强度效核：1）首先根据轴的结构图作出轴的计算简图：图3-2 轴计算简图2） 求支反力：水平面： 垂直面： 3） 计算弯矩 水平弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 4) 扭矩： 5） 计算当量弯矩 显然B处为危险截面，故只对该处进行强度效核 轴的材料为45钢，调质处理，查表41得由得 取 3.3.2 轴的设计及强度效核 (1)选择轴的材料选取轴的材料为45钢，调质处理.查表7-1，材料强度极限， 取 (2)轴径的初步估算由文献表7-11取C107， 可得 (3)求作用在齿轮上的力轴上大齿轮4分度圆直径为： 圆周力，径向力和轴向力的大小如下 小轮3分度圆直径为： (4)轴的结构设计 图3-3 轴结构设计 1）拟定轴向定位要求确定各轴段直径和长度段安装圆柱滚子轴承。取轴段直径，轴承型号N420，尺寸；段安装齿轮3，齿轮左端采用套筒定位，右端使用轴肩定位，取轴段直径轴段长度(比齿轮3轮毂宽少2mm)段考虑相邻齿面干涉距离，取其长度为，取齿轮右端轴肩高度,取轴环直径120+29=138。段用于安装齿轮4，左端用轴肩定位，右端采用套筒定位。轴段直径，轴段长。段安装圆柱滚子轴承。取轴段直径，轴承型号 N420，尺寸,取轴段直径,2）轴上零件的周向定位同轴相同，两个齿轮均采用渐开线花键联结。 (5)轴的强度效核：1）首先根据轴的结构图作出轴的计算简图：图3-4 轴计算简图2） 求支反力：水平面： 垂直面： 3） 计算弯矩水平弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 4) 扭矩： 5） 计算当量弯矩,显然C处为危险截面，进行强度效核 轴的材料为45钢，调质处理，强度校核合格3.3.3 惰轮轴的设计及强度效核 由于心轴不传递转矩,转矩法估算直径在这里不再适用,采用经验法估算心轴的直径,轴径与中心距的关系为: 初取,经受力分析在确定轴的直径.该心轴分三段,从右端起: 轴段1:该轴段直接安装在摇臂壳体上,起支撑作用.取其直径,为使该轴有足够的支撑强度,取其长度。 轴段2:该段安装轴承,轴承外圈支承着惰轮。取其直径,这里选择调心滚子轴承21320*,以使其自动补偿轴和外壳中心线的相对偏斜,轴承的主要尺寸为:两轴间有一长为10的距离套对其进行周向定位,该轴的长度。 轴段3:为了对轴承进行定位,取其直径,由于箱体的厚度,为了保证惰轮与截一轴的齿轮正确啮合,取该段的长度。1.轴的受力分析,因为此轴为心轴,仅受弯矩作用.圆周力: 选用45钢调质处理HBS=，因为心轴只受弯矩作用，其危险截面在轴的中间，的双支点梁，可以认为轴沿整个跨度承受均布载荷因为相差无几，其径向力抵消后与圆周力相比可以忽略，所以弯矩为：抗弯截面模量：许用弯曲应力所以该轴强度合格。 3.3.4 惰轮轴的设计及强度效核 采用经验法估算心轴的直径,轴径与中心距的关系为: 初取,经受力分析在确定轴的直径.该心轴分三段,从右端起: 轴段1:该轴段直接安装在摇臂壳体上,起支撑作用.取其直径,为使该轴有足够的支撑强度,取其长度。 轴段2：L2=5.7 轴段3：该轴段用于轴承定位 轴段4:该段安装轴承,轴承外圈支承着惰轮。取其直径,这里选择调心滚子轴承21320*,以使其自动补偿轴和外壳中心线的相对偏斜,轴承的主要尺寸为:两轴间有一长为10的距离套对其进行周向定位,该轴的长度。 轴段5：L5=29.3 轴段7：L7=35 1.轴的受力分析,因为此轴为心轴,仅受弯矩作用.圆周力: 选用45钢调质处理HBS=，因为心轴只受弯矩作用，其危险截面在轴的中间，的双支点梁，可以认为轴沿整个跨度承受均布载荷因为相差无几，其径向力抵消后与圆周力相比可以忽略，所以弯矩为：抗弯截面模量：许用弯曲应力所以该轴强度合格。 3.4 轴承的寿命校核 3.4.1 轴轴承的寿命校对轴的圆柱滚子轴承N418进行寿命计算（1)查文献8表8-24圆柱滚子轴承N418的主要性能参数：,（2）采