人人文库网 > 图纸下载 > 毕业设计 > 掘进机履带行走机构及行走减速器的行星传动设计【优秀毕业设计】【word+3张CAD图纸全套】

轴.dwg

掘进机履带行走机构及行走减速器的行星传动设计【优秀毕业设计】【word+3张CAD图纸全套】

资源目录

掘进机履带行走机构及行走减速器的行星传动设计【优秀毕业设计】【word+3张CAD图纸全套】.rar

轴.dwg---(点击预览)

说明书.doc---(点击预览)

行走减速器.dwg---(点击预览)

掘进机行走部装配图.dwg---(点击预览)

开题报告.doc---(点击预览)

实习总结.doc---(点击预览)

任务书.doc---(点击预览)

压缩包内文档预览：

编号：296520 类型：共享资源大小：1.42MB 格式：RAR 上传时间：2014-07-14 上传人：QQ14****9609 IP属地：陕西

40
积分

版权申诉 word格式文档无特别注明外均可编辑修改；预览文档经过压缩，下载后原文更清晰！ 立即下载

关键词：: 掘进机履带行走机构减速器行星传动设计优秀优良毕业设计 word cad 图纸全套

资源描述：

掘进机履带行走机构的结构设计

掘进机履带行走机构及行走减速器的行星传动设计【优秀毕业设计】【word+3张CAD图纸全套】

【带任务书+开题报告+实习报告】【56页@正文17000字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】

任务书.doc

实习总结.doc

开题报告.doc

掘进机行走部装配图.dwg

行走减速器.dwg

说明书.doc

轴.dwg

任务书

一、设计题目：掘进机履带行走机构的结构设计

二、设计的主要内容：

说明书：1、中英文摘要、中英文目录；2、掘进机行走部方案比较；3、掘进机行走部的总体结构设计4、.减速器的结构设计与计算；5、相关零部件选择及校核。

图纸：1、行走部总装配图A0一张；2、行走部减速器A0一张；3、主要零部件图（手绘图1张）。

四、设计目标：

设计参数：机重40000kg,行走速度6.6m/min,行走部接地长度440cm,行走部接地宽度59.5cm.综合运用知识，多种方案比较，确定方案，满足设计参数要求。

摘要

掘进机是一种较先进的井下掘进设备。行走机构由履带、支重轮、托链轮、引导轮、驱动轮、张紧装置、行星齿轮减速器、液压马达和履带架等部分组成。

按照掘进机行走部及行走减速器的工作原理进行初步设计。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究掘进机行走部的设计及行走减速器的设计原理。设计重点应在于行走部的履带行走机构设计及行走减速器的行星传动设计。首先阐述行走部的履带行走机构的一般结构，简易的叙述总体方案设计，其次对减速器进行细致的设计，包括行星减速器的选择、计算、校核。

通过研究掘进机行走部及行走减速器的基本原理，获得了大量有关设计掘进机行走部及行走减速器的要领。

关键词：掘进机；行走机构；减速器

Abstract

Boring machine is a more advanced underground boring equipment. Travel agencies from the track, supporting wheels, asked sprocket, guide wheel, driving wheel, tensioning device, planetary gear reducer, hydraulic motors and track aircraft components.

In accordance with the driving and walking to walking part reducer preliminary design works. Based on this analysis and through this topic a number of books and ocuments on access, further driving to walking part of the design and running gear reducer design principles. Design should focus on running the Department of Design and crawler running gear reducer planetary transmission design. First, the Department set to walk the general structure of crawler, a simple description of the overall rogram design, followed by a careful design of the reducer, planetary reducer selection, calculation and check.

Department of walking through the tunnel boring machine and the basic principles of running reducer to obtain a lot of walking part of the design driving and walking reducer essentials.

Key words：Boring machine; Travel agencies; Reducer

摘要I

AbstractII

第1章绪论1

1.1 问题的提出1

1.2 国内外发展状况1

1.3 悬臂式掘进机行走机构的发展特点3

1.4 悬臂式掘进机行走机构的发展趋势4

第2章方案论证5

2.1 驱动方式的分析6

2.1.1 液压驱动6

2.1.2 电驱动6

2.2 传动方式分析与选择6

第3章掘进机总体结构设计9

3.1 行走部的工作要求9

3.2 掘进机行走部的组成及行走原理9

3.2.1 掘进机行走部的组成9

3.2.2 掘进机的行走原理10

3.3 行走机构的型式选择11

3.3.1 行走型式的选择11

3.4 行走机构的设计计算11

3.4.1 履带节距的计算11

3.4.2 履带牵引力的计算12

3.5 行走机构各种阻力计算13

3.6 驱动轮各主要参数的确定14

3.7 行走机构液压马达的选择15

3.8 重轮的设计计算17

3.9 张紧装置18

第4章行走减速器的设计计算19

4.1 行走减速器方案的确定19

4.1.1 输出轴的转速计算19

4.1.2 传动比的分配20

4.1.3 圆柱齿轮传动部分的计算21

4.2 一级圆柱齿轮传动圆柱齿轮的设计计算22

4.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数22

4.2.2 按齿面强度设计23

4.2.3 根据弯曲强度设计26

4.2.4 几何尺寸计算28

4.3 行星齿轮传动的设计计算说明29

4.3.1 行星齿轮传动的概述29

4.3.2 行星齿轮传动方式的选择29

4.3.3 传动比的分配30

4.3.4 高速级计算31

4.3.5 低速级计算34

4.4 轴的设计计算38

4.4.1 轴的概述38

4.4.2 轴材料的选择38

4.4.3 各轴的计算39

4.4.4 轴的校核41

4.5 轴承的选择42

4.5.1 滚动轴承类型的选择42

4.5.2 润滑与密封43

4.5.3 滚动轴承的校核计算44

4.6 键的选用45

4.6.1 键的选择45

4.6.2 键的校核46

结论48

致谢49

参考文献50

第1章绪论

1.1 问题的提出

掘进机采用履带行走机构，它支撑机器的自重和牵引转载机行走，当掘进作业时，它承受切割机构的反力、倾覆力矩和动载荷。行走机构的设计对整机正常运行、通过性能和工作稳定性具有

重要作用。通过对掘进机行走结构进行结构研究分析,借鉴国内外先进技术,结合煤矿生产实际,使其满足煤矿高产高效生产的需要。悬臂式掘进机行走机构是煤矿掘进巷道常用设备，它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高[1]。

随着采煤技术的发展、煤矿生产规模的扩大，我国大型煤矿井下大都开始采用全煤巷布置开采方式，此外采煤工作面的推进速度也越来越快，因而使得煤矿井下煤巷掘进工作量大幅度增大，

因而对掘进机的工作效率提出了较高的要求，客观上要求掘进机的工作性能要好，掘进作业的推进速度要快。但是,我国掘进机与国外掘进机相比较,在技术性能和可靠性等方面还有相当大的

差距,需要加快掘进机的整机研究、设计和生产,迎头赶上国际先进水平。鉴于此，我们必须加大对掘进机的研究。

掘进机是具有截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾除尘等功能，以机械方式破落煤岩的掘进设备，有的还具有支护功能。主要结构包括工作机构、装载机构、输送机构、行走机

构和转载机构,根据所掘断面的形状分为全断面掘进机和部分断面掘进机[2]。前者适用于直径一般为2.5—10M的全岩巷道、岩石单轴抗压强度50—350MPa的硬岩巷道，可一次截割出所需断面

，且断面形状多为圆形，主要用于工程涵洞几隧道的岩石掘进；后者一般适用于单轴抗压强度小于60MPa的煤、煤—岩、软岩水平巷道，但大功率掘进机也可用于单轴抗压强度达200MPa的硬岩

巷道，一次仅能截割断面一部分，需要工作机构多次摆动，逐次截割才能掘进所需断面，断面形状可以是矩形、梯形、拱形等多种形状，在煤矿生产中普遍使用悬臂式掘进机[3]。

1.2 国内外发展状况

国内掘进机发展概况与现状

我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。

第一阶段：60年代初期到70 年代末,这一阶段主要是以引进国外掘进机为主,也定型生产了几种机型,在引进的同时进行消化吸收,主要以切割煤的轻机型为主[4]。主要以当时煤炭科学研究总

院太远分院研制的1型2型和3型为代表，为我国悬臂式掘进机第二阶段的发展打下了良好的技术基础。这一阶段掘进机的主要特点是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低，适应煤巷掘进[5]。

第二阶段：70年代末到90年代初,为消化吸收阶段。这一阶段我国不但从英国、奥地利等国引进掘进机进行消化吸收，同时还与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化，其典型的代表是与奥地利、日本合作生产的AM50 型及S100-41型,其后,我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机,其典型代表是EMA -30 型及EBJ -100 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：可靠性较高,已能适应我国煤巷掘进的需要；半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平；出现了重型机，中型掘进机型号日趋齐全[6]。

第三阶段：由90年代初至今,为自主研发阶段。这一阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型机型大批出现,悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进,并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力, 这一阶段的代表机型较多,主要有EBJ 型、EL 型及EBH 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：设计水平较为先进,可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全岩巷的掘进[7,8]。

经过三阶段的发展,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平,已跨入了国际先进行列,可与国外的悬臂式掘进机媲美。

国外掘进机发展概况与现状

早在上世纪30年代，德国、前苏联、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研究。40年代生产了世界上第一台悬臂式掘进机，50年代初现代掘进机雏形出现，代表就是匈牙利研制的采

用履带行走机构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的铲板和星轮转载机构，并采用了刮板运输机转运物料。

二十世纪末期以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采和加工利用技术迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了大功率、高性能的开采与掘进装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程的自动化，实现了矿井的高产高效和集约化生产。

美、澳、英、德等国家研制开发了机电一体化、自动化新型采掘设备。这些设备采用微机监测监控、自动化控制、机电一体化设计等先进技术，在增加传动功率、提高生产能力的同时，设备功能内涵发生重大突破，并在计算机控制技术支持下实现了煤矿生产过程的自动化控制。综采成套设备的生产能力已经达到3000t/h以上，在适宜的煤层条件下，采煤工作面可实现年产5～10Mt，出现了“一矿一面、一个采区、一条生产线”的高效集约化生产模式。发达采煤国家已经实现了从普通综采机械化生产向高产高效集约化生产的过渡[9,10]。1.3 悬臂式掘进机行走机构的发展特点悬臂式掘进机行走机构的发展是紧紧围绕着我国矿井生产的实际条件、现场的需要及设计、制造的工艺水平而不断进行的，其发展主要有以下几个特点。

1. 驱动功率的不断提高

为适应更大范围的工作要求，悬臂式掘进机的驱动功率不断增大,由最初的100 kW以下的轻型机型增加到现在的中型机型的132-200 kW,重型机型可达200kW以上。

参考文献

1 毛君，吴常田，谢苗.浅谈悬臂式掘进机的发展及趋势[J].中国工程机械学报,2002.2:37

2 王运敏.中国采矿设备手册[M].科学技术出版社,2007.9：1425

3 马跃.谈我国悬臂式掘进机的发展及趋势[J].煤,2006.2：137

4 吴翠艳,黄世功.悬臂式掘进机发展与展望[J].水力采煤与管道运输，1997.3：12

5 李建英.臂式掘进机在我国铁路隧道施工中的应用前景[J].铁道建筑技术，2001.2：6

6 汪昌龄,韩崎.我国掘进机发展分析[J].煤矿机械，1997.2：94-102

7 煤炭科学研究院太原分院编.国外掘进机[M].煤炭工业出版社,1982：35

8 宁仲良.悬臂式掘进机巷道自动成形控制初探[J].煤矿机电，2004.1：7

9 陶驰东.采掘机械[M].北京：煤炭工业出版社，1993.4：1-2

10 李春海.掘进机履带式行走机构的研究[J].科学之友. 2008.3：16

11 徐灏.机械设计手册第四册[M].机械工业出版社.1993.8

12 黄口恒.悬臂掘进机[M].北京:中国矿业大学出版社，1996

13 江耕华,陈启松等.机械传动设计手册[M].煤炭工业出版社,1990.10

14 从晓霞,付宇.论齿轮传动的发展[J].河南职业技术师范学院学报,1999.4

15 徐灏.新编机械设计手册[M].机械工业出版社.1995年4月：10-154

16 曹金海.矿山机械底盘设计[M].机械工业出版社.1986年7月：96

17 濮良贵，纪名刚.机械设计[M]. 2001年第七版.高等教育出版社.2001年6月：187-208，353-362

18 徐澋.机械设计手册[M]. 2000年1月第3卷.机械工业出版社.2000.1

360桌面截图20140714185726.gif

360桌面截图20140714185927.gif

行走减速器.gif

掘进机行走部装配图.gif

轴.gif

内容简介：: 黑龙江科技学院毕业设计任务书学生姓名：王刚任务下达日期： 2009 年 9 月 28 日设计开题日期： 2010 年 3 月 29 日设计开始日期： 2010 年 3 月 30 日中期检查日期： 2010 年 5 月 4 日设计完成日期： 2010 年 6 月 16 日一、设计题目：掘进机行走机构的结构设计二、设计的主要内容：说明书：1、中英文摘要、中英文目录；2、掘进机行走部方案比较；3、掘进机行走部的总体结构设计4、.减速器的结构设计与计算；5、相关零部件选择及校核。图纸：1、行走部总装配图A0一张；2、行走部减速器A0一张；3、主要零部件图（手绘图1张）。四、设计目标：设计参数：机重40000kg,行走速度6.6m/min,行走部接地长度440cm,行走部接地宽度59.5cm.综合运用知识，多种方案比较，确定方案，满足设计参数要求。指导教师：院（系）主管领导：年月日实习总结专业：机械设计制造及其自动化 (定向) 性质：毕业实习学年： 2009-2010 班级：机电061班姓名：王刚学号： 0603060102 机械工程学院毕业实习总结一、实习目的：通过完成毕业实习过程，结合毕业设计题目在校查找资料并深入工厂企业实地参观与调查，达到了解掘进机的结构与工作原理，特别是对行走部结构设计的了解，把所学的专业理论知识与实践紧密结合起来，提高实际工作能力与分析能力，以达到学以致用的目的。二、实习日期：2010年3月8日2010年3月28日三、实习单位：黑龙江科技学院、佳木斯煤矿机械有限公司佳木斯煤矿机械有限公司简介：佳木斯煤机厂从1957年建厂一直被誉为“中国掘进机摇篮”的国有独资企业转变为外商独资企业。企业一直以研发和生产煤矿巷道掘进机、单体液压支柱系列产品为主业，向矿山用工程掘进机、煤矿用装煤岩机、煤矿用掘锚机、液压钻车等系列产品拓展的高新技术企业。公司一直以超前的设计理念，先进的技术水平、先进的设计手段，科学的设计方法，先进的工艺制造水平占据着“中国最大的掘进机生产研发基地”的地位，始终是中国掘进机产业界的倡导者和领跑者。公司厂区占地面积28万平方米，现有员工1287人，工程技术人员277人。设有铸造、锻造、铆焊、热处理、机加、电器、装配等13个生产车间,设有煤矿机械装备设计研究院和工艺研究院2大新产品研发部门，不断有技术领先的新产品推出；设有市场部、业务部、客服、技术支持部等销售部门，全方位为客户提供服务；设有供应采购部、质量保障部、生产部、人力资源部、财务部、安全环保、IT信息部等业务职能部门，是一个设备先进管理精干的现代化煤矿机械制造企业.企业有日本、俄罗斯、台湾进口的加工中心、德国数控镗铣床、德国磨齿机、有各种落地镗铣床、数控卧式车床、龙门铣床、电火花成型机、坐标钻床、数控渗碳炉、数控氮化炉和数控切割机等先进设备640余台，其中高、精、尖设备件85台。现年生产能力达400台，制造、装备水平达到国内同行业先进水平。2007年公司又投资新建约6400的新型钢架式现代化装配车间。使佳煤机的整体装配能力和水平又迈上了一个新的台阶。2006年实现销售额5.85亿元，2007年实现销售额6亿元，2010年将成为世界掘进机设备最强的制造商和首选品牌。四、实习主要内容：掘进机分为两种：开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。用于开凿平直地下巷道的机器。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。由西安科技大学惠兴田教授发明的盾架式顺槽掘锚机组可以实现掘进支护同时进行。施工速度是现有掘进机的一倍。当前国内外掘进机研究水平的状况近年来，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。我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于20 世纪60 年代，以3050kW 的小功率掘进机为主，研究开发和生产使用都处于试验阶段。80 年代初期，我国淮南煤机厂（现重组为凯盛重工）引进了奥地利奥钢联公司AM50 型掘进机、佳木斯煤机厂（现隶属于国际煤机）引进了日本三井三池制作所S-100 型掘进机，通过对国外先进技术的引进、消化、吸收，推动了我国综掘机械化的发展。但当时引进的掘进机技术属于70 年代的水平，设备功率小、机重轻、破岩能力低及可靠性差，仅适合在条件较好的煤巷中使用，加之国产机制造缺陷，在使用中暴露了很多问题。国内进一步加强对引进机型的消化吸收工作，积极研制开发了适合我国地质条件和生产工艺的综合机械化掘进装备。经过近30 年的消化吸收和自主研发，目前，我国已形成年产1000 余台的掘进机加工制造能力，研制生产了20 多种型号的掘进机，其截割功率从30kW 到200kW ，初步形成系列化产品，尤其是近年来，我国相继开发了以EBJ-120TP 型掘进机为代表的替代机型，在整体技术性能方面达到了国际先进水平。基本能够满足国内半煤岩掘进机市场的需求，半煤岩掘进机以中型和重型机为主，能截割岩石硬度为f68，截割功率在120kW 以上，机重在35t 以上。煤矿现用主流半煤岩巷悬臂式掘进机以煤科总院太原研究院院生产的EBJ-120TP 型、EBZ160TY 型及佳木斯煤机厂生产的S150J 型三种机型为主，占半煤岩掘进机使用量的80以上。然而，国内目前岩巷施工仍以钻爆法为主，重型悬臂式掘进机用于大断面岩巷的掘进在我国处于试验阶段，但国内煤炭生产逐步朝向高产、高效、安全方向发展，煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展，新集能源股份公司、新汶矿业集团、淮南矿业集团及平顶山煤业集团公司等企业先后引进了德国WAV300、奥地利AHM105、英国MK3 型重型悬臂式掘进机。全岩巷重型悬臂式掘进机代表了岩巷掘进技术今后的发展方向。机器在设计上有下列优点：截割头可以伸缩；有提高机器稳定性的支撑装置；装运部、行走部等用液压驱动；截割功率显示，截割电机为双速电机，有热敏保护；内外喷雾等。该机截割能力大、机器稳定性好、粉尘少、操作与维护方便、运行安全可靠，是我国重点推广使用的掘进机，该机也可以在铁路、公路、上下水道等隧道中使用。并且重点了解了我所需设计的行走部结构，了解到S135型掘进机采用履带行走机构，该行走部是由行走架、驱动轮、张紧轮、支重轮、履带链、张紧油缸、张紧弹簧、减速器、马达等组成。该行走部是以液压马达驱动，通过行星减速机构实现行走。履带张紧装置由弹簧和油缸组成，弹簧可以缓冲和吸收其冲击力，用油缸调整履带的张紧程度。五、实习心得：通过此次实习，让我学到了很多课堂上更本学不到的东西，仿佛自己一下子成熟了，懂得了做人做事的道理，也懂得了学习的意义，时间的宝贵，人生的真谛。明白人世间一生不可能都是一帆风顺的，只要勇敢去面对人生中的每个驿站！这让我清楚地感到了自己肩上的重任，看清了自己的人生方向，也让我认识到了工作时应保持仔细认真的工作态度，要有一种平和的心态和不耻下问的精神，不管遇到什么事都要总要去思考，多听别人的建议，不要太过急燥，要对自己所做事去负责，不要轻易的去承诺，承诺了就要努力去兑现。单位也培养了我的实际动手能力，增加了实际的操作经验，对实际的工作的有了一个新的开始，更好地为我们今后的工作积累经验。我知道工作是一项热情的事业，并且要持之以恒的品质精神和吃苦耐劳的品质。我觉得重要的是在这段实习期间里，我第一次真正的融入了社会，在实践中了解社会掌握了一些与人交往的技能，并且在次期间，我注意观察了前辈是怎样与上级交往，怎样处理之间的关系。利用这次难得的机会，也打开了视野，增长了见识，为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础。实习期间，我从末出现无故缺勤。我勤奋好学. 谦虚谨慎，认真听取老同志的指导，对于别人提出的工作建议虚心听取。并能够仔细观察、切身体验、独立思考、综合分析，并努力学到把学样学到的知道应用到实际工作中，尽力做到理论和实际相结合的最佳状态，培养了我执着的敬业精神和勤奋踏实的工作作风。也培养了我的耐心和素质。能够做到服从指挥，与同事友好相处，尊重领导，工作认真负责,责任心强，能保质保量完成工作任务。并始终坚持一条原则：要么不做，要做就要做最好。回想自己在这期间的工作情况，不尽如意。对此我思考过，学习经验自然是一个因素，然而更重要的是心态的转变没有做到位。现在发现了这个不足之处，应该还算是及时吧，因为我明白了何谓工作。在接下来的日子里，我会朝这个方向努力，我相信自己能够把那些不该再存在的“特点”抹掉。感谢老师们在这段时间里对我的指导和教诲，我从中受益非浅。本科毕业设计开题报告题目：掘进机行走机构设计院（系）：机械工程学院班级：机电06-1班姓名：王刚学号： 0603060102 指导教师：赵汗青教师职称：副教授黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目掘进机行走机构设计来源工程实际1、研究目的和意义掘进机采用履带行走机构，它支撑机器的自重和牵引转载机行走，当掘进作业时，它承受切割机构的反力、倾覆力矩和动载荷。行走机构的设计对整机正常运行、通过性能和工作稳定性具有重要作用。通过对掘进机行走结构进行结构研究分析,借鉴国内外先进技术,结合煤矿生产实际,使其满足煤矿高产高效生产的需要。悬臂式掘进机行走机构是煤矿掘进巷道常用设备，它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高。2、国内外发展情况(文献综述)（1）国内掘进机发展概况与现状我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。第一阶段：60 年代初期到70 年代末,这一阶段主要是以引进国外掘进机为主,也定型生产了几种机型,在引进的同时进行消化吸收,主要以切割煤的轻机型为主1。主要以当时煤炭科学研究总院太原分院研制的1型2型和3型为代表，为我国悬臂式掘进机的第二阶段的发展打下了良好的技术基础。这一阶段掘进机的主要特点是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低、适应与煤巷掘进2。第二阶段：70年代末到90年代初，为消化吸收阶段。这一阶段我国不但从英国、奥地利等国引进掘进机进行消化吸收，同时还与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化,其典型的代表是与奥地利、日本合作生产的AM50 型及S100-41型,其后,我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机,其典型代表是EMA -30 型及EBJ -100 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是:可靠性较高,已能适应我国煤巷掘进的需要;半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平；出现了重型机，中型掘进机型号日趋齐全3 4。第三阶段:由90 年代初至今,为自主研发阶段。这一阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型机型大批出现,悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进,并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力, 这一阶段的代表机型较多,主要有EBJ 型、EL 型及EBH 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是:设计水平较为先进,可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全岩巷的掘进。经过三阶段的发展,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平,已跨入了国际先进行列,可与国外的悬臂式掘进机媲美5 6 。(2)国外掘进机发展概况与现状早在上世纪30年代，德国、前苏联、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研究。40年代生产了世界上第一台悬臂式掘进机，50年代初现代掘进机雏形出现，代表就是匈牙利研制的采用履带行走机构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构外，还采用了铲板和星轮转载机构，并采用了刮板运输机转运物料7。二十世纪末期以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采和加工利用技术迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了大功率、高性能的开采与掘进装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程自动化，实现了矿井的高产高效和集约化生产。美、澳、英、德等国家研制开发了机电一体化、自动化新型采掘设备。这些设采用微机监测监控、自动化控制、机电一体化设计等先进技术，在增加传动功率、提高生产能力的同时，设备功能内涵发生重大突破，并在计算机控制技术支持下实现了煤矿生产过程的自动化控制。综采成套设备的生产能力已经达到3000t/h以上，在适宜的煤层条件下，采煤工作面可实现年产510Mt，出现了“一矿一面、一个采区、一条生产线”的高效集约化生产模式。发达采煤国家已经实现了从普通综采机械化生产向高产高效集约化生产的过渡 8 9 10。3、研究/设计的目标：设计参数：机重40000kg,行走速度6.6m/min,行走部接地长度440cm,行走部接地宽度59.5cm.综合运用知识，多种方案比较，确定方案。完成A0号图纸3张。其中1张图必须徒手画。设计说明书一份。行走机构通常采用履带形式，履带行走机构是掘进机整机的支承座,用来支承掘进机的自重、承受切割机构在工作过程中所产生的力,并完成掘进机在切割、装运及调动时的移动。 4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：1、设计方法查阅相关资料，拟订设计方案方案图1所示：图11.导向轮； 2.涨紧装置； 3.履带架； 4.支重轮； 5.履带链； 6.驱动装置掘进机行走部的动力源是液压马达，液压马达经过减速器将运动传递给驱动轮，驱动轮通过轮齿与履带相啮合，而履带通过履带板与地相接触，为了增加履带与地面的摩擦，用支重轮将机身的重量加在履带上。张紧轮的作用是张紧履带，以及导向。2、计算、实验方法和步骤（1）行走部的结构分析与确定；（2）行走部的设计计算（履带参数计算和液压马达的选择）；（3）行走部减速器结构设计方案的拟定；（4）行走部总装配图、行走部各零件图、组件图的确定；5、方案的可行性分析：掘进机采用履带式行走机构，具有良好的爬坡性能和灵活的转向性能，两条履带分别驱动，履带有较小的接近角和离去角以减小其运行阻力，合理的设计整机重心位置，使履带不出现零比压现象。履带设有可靠的制动装置以保证机器在设计的最大坡度上工作不会下滑。6、该设计的创新之处由于采用了二级行星齿轮减速器用很少的齿轮就能实现大的传动比，大大简化了结构，降低了成本，同时由于采用合理的减速比，使其能在满足承载能力的前提下占用空间小，效率高，机器机动性能好等优点，使掘进机更适应井下掘进工作。7、设计产品的主要用途和应用领域：掘进机适用于煤巷、半煤岩巷的巷道掘进，也可在铁路、公路、水利工程等隧道中使用。8、时间进程第5周: 确定具体方案，写开题报告及实习总结；第6周: 对设计的主要结构进行计算；第7周: 各零部件结构设计计算；第8周：总体草图的绘制；第9周：总图及部件图的绘制；第10周：总图及部件图的绘制；第11周：总图及部件图的绘制；第12周：总图及部件图的绘制；第13周：整理说明书；第14周：对论文及图纸进行修改；第15周：准备毕业设计答辩。9、参考文献1 毛君，吴常田，谢苗.浅谈悬臂式掘进机的发展及趋势J.中国工程机械学报,2002.2:372 王运敏主编.中国采矿设备手册M.科学技术出版社,2007.9:14253 马跃.谈我国悬臂式掘进机的发展及趋势M.煤,2006.2:1374 吴翠艳,黄世功.悬臂式掘进机发展与展望J.水力采煤与管道运输，1997.3:125 李建英等.臂式掘进机在我国铁路隧道施工中的应用前景J.铁道建筑技术，2001.2:66 汪昌龄,韩崎.我国掘进机发展分析M.煤矿机械，1997.2:94-1027 煤炭科学研究院太原分院编.国外掘进机M.煤炭工业出版社,1982:358 宁仲良等.悬臂式掘进机巷道自动成形控制初探J.煤矿机电，2004.1:79 陶驰东.采掘机械M.北京：煤炭工业出版社，1993.4:1-210 李春海.掘进机履带式行走机构的研究J.科学之友. 2008.3:1611 徐灏主编.机械设计手册第四册M.机械工业出版社.1993.812 黄口恒.悬臂掘进机M.北京:中国矿业大学出版社，199613 江耕华,陈启松等主编.机械传动设计手册M.煤炭工业出版社 , 1990.1014 从晓霞,付宇.论齿轮传动的发展J.河南职业技术师范学院学报,1999.4指导教师意见教师签字：年月日开题答辩小组意见：组长签字：成员签字：年月日毕业设计领导小组意见: 组长签字：年月日摘要掘进机是一种较先进的井下掘进设备。行走机构由履带、支重轮、托链轮、引导轮、驱动轮、张紧装置、行星齿轮减速器、液压马达和履带架等部分组成。按照掘进机行走部及行走减速器的工作原理进行初步设计。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究掘进机行走部的设计及行走减速器的设计原理。设计重点应在于行走部的履带行走机构设计及行走减速器的行星传动设计。首先阐述行走部的履带行走机构的一般结构，简易的叙述总体方案设计，其次对减速器进行细致的设计，包括行星减速器的选择、计算、校核。通过研究掘进机行走部及行走减速器的基本原理，获得了大量有关设计掘进机行走部及行走减速器的要领。关键词：掘进机；行走机构；减速器AbstractBoring machine is a more advanced underground boring equipment. Travel agencies from the track, supporting wheels, asked sprocket, guide wheel, driving wheel, tensioning device, planetary gear reducer, hydraulic motors and track aircraft components. In accordance with the driving and walking to walking part reducer preliminary design works. Based on this analysis and through this topic a number of books and documents on access, further driving to walking part of the design and running gear reducer design principles. Design should focus on running the Department of Design and crawler running gear reducer planetary transmission design. First, the Department set to walk the general structure of crawler, a simple description of the overall program design, followed by a careful design of the reducer, planetary reducer selection, calculation and check. Department of walking through the tunnel boring machine and the basic principles of running reducer to obtain a lot of walking part of the design driving and walking reducer essentials.Key words：Boring machine; Travel agencies; ReducerII目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 问题的提出11.2 国内外发展状况11.3 悬臂式掘进机行走机构的发展特点31.4 悬臂式掘进机行走机构的发展趋势4第2章方案论证52.1 驱动方式的分析62.1.1 液压驱动62.1.2 电驱动62.2 传动方式分析与选择6第3章掘进机总体结构设计93.1 行走部的工作要求93.2 掘进机行走部的组成及行走原理93.2.1 掘进机行走部的组成93.2.2 掘进机的行走原理103.3 行走机构的型式选择113.3.1 行走型式的选择113.4 行走机构的设计计算113.4.1 履带节距的计算113.4.2 履带牵引力的计算123.5 行走机构各种阻力计算133.6 驱动轮各主要参数的确定143.7 行走机构液压马达的选择153.8 重轮的设计计算173.9 张紧装置18第4章行走减速器的设计计算194.1 行走减速器方案的确定194.1.1 输出轴的转速计算194.1.2 传动比的分配204.1.3 圆柱齿轮传动部分的计算214.2 一级圆柱齿轮传动圆柱齿轮的设计计算224.2.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数224.2.2 按齿面强度设计234.2.3 根据弯曲强度设计264.2.4 几何尺寸计算284.3 行星齿轮传动的设计计算说明294.3.1 行星齿轮传动的概述294.3.2 行星齿轮传动方式的选择294.3.3 传动比的分配304.3.4 高速级计算314.3.5 低速级计算344.4 轴的设计计算384.4.1 轴的概述384.4.2 轴材料的选择384.4.3 各轴的计算394.4.4 轴的校核414.5 轴承的选择424.5.1 滚动轴承类型的选择424.5.2 润滑与密封434.5.3 滚动轴承的校核计算444.6 键的选用454.6.1 键的选择454.6.2 键的校核46结论48致谢49参考文献50CONTENTSAbstract .I Chapter1 Introduction .1 1.1 Overview and issues raised.1 1.2 Domestic and international development.1 1.3 Roadheader walking characteristics of the development agencie.3 1.4 Roadheader trend walking mechanism.4 Chapter2 Demonstration.5 2.1 Analysis of driving mode .6 2.1.1 Hydraulic drive.6 2.1.2 Electric drive .6 2.2 Transmission mode and select .6 Chapter3 The overall structural design of tunnel boring machine 9 3.1 The department requirements for the workto walk .9 3.2 Composition of the department of boring machine running .and walking principle .9 3.2.1 Department of the composition of the boring machine running .9 3.2.2 Principles to walk TBM.10 3.3 Type Selection travel agencies .11 3.3.1 Choose the type of walking .11 3.4 Design and calculation of travel agencies .11 3.4.1 Calculation of track pitch .11 3.4.2 Calculation of traction track .12 3.5 Calculation of travel organizations of various resistanc. .13 3.6 Determination of main parameters driving wheel. .14 3.7 The choice of running gear hydraulic motor .15 3.8 Design and calculation of roller.17 3.9 Tensioning device .18 Chapter4 Design and Calculation of walking speed reducer .19 4.1 Program to determine walking speed reducer.19 4.1.1 Calculation of the output shaft rotational speed .19 4.1.3 Calculation of gear transmission part.21 4.2 A cylindrical gear design and calculation.22 4.2.1 The sele allocation of transmission ratiocted gear type, precision grade, material and number of teeth.22 4.2.2 Design of according to tooth surface strength.23 4.2.3 According to the design bending strength of .26 4.2.4 Calculation of the geometric dimensions of .28 4.3 Calculation of planetary gear design description .29 4.3.1 Overview planetary gear.29 4.3.2 Planetary gear transmission to the choice. .29 4.3.3 The allocation of transmission ratio.30 4.3.4 Calculation of high-level.31 4.3.5 Calculation of low-level.34 4.4 Shaft design calculation .38 4.4.1 Overview of shaft.38 4.4.2 Shaft material selection . .38 4.4.3 The calculation of the shaft .39 4.4.4 Check of shaft.41 4.5 Bearing selection .42 4.5.1 Bearing type selection .42 4.5.2 Lubrication engineering. .43 4.5.3 Check calculation of bearing. .44 4.6 Selection of key.45 4.6.1 Key selection.45 4.6.2 Checking key.46 Conclusion .48 Thanks .49 References.50第1章绪论1.1 问题的提出掘进机采用履带行走机构，它支撑机器的自重和牵引转载机行走，当掘进作业时，它承受切割机构的反力、倾覆力矩和动载荷。行走机构的设计对整机正常运行、通过性能和工作稳定性具有重要作用。通过对掘进机行走结构进行结构研究分析,借鉴国内外先进技术,结合煤矿生产实际,使其满足煤矿高产高效生产的需要。悬臂式掘进机行走机构是煤矿掘进巷道常用设备，它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高1。随着采煤技术的发展、煤矿生产规模的扩大，我国大型煤矿井下大都开始采用全煤巷布置开采方式，此外采煤工作面的推进速度也越来越快，因而使得煤矿井下煤巷掘进工作量大幅度增大，因而对掘进机的工作效率提出了较高的要求，客观上要求掘进机的工作性能要好，掘进作业的推进速度要快。但是,我国掘进机与国外掘进机相比较,在技术性能和可靠性等方面还有相当大的差距,需要加快掘进机的整机研究、设计和生产,迎头赶上国际先进水平。鉴于此，我们必须加大对掘进机的研究。掘进机是具有截割、装载、转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾除尘等功能，以机械方式破落煤岩的掘进设备，有的还具有支护功能。主要结构包括工作机构、装载机构、输送机构、行走机构和转载机构,根据所掘断面的形状分为全断面掘进机和部分断面掘进机2。前者适用于直径一般为2.510M的全岩巷道、岩石单轴抗压强度50350MPa的硬岩巷道，可一次截割出所需断面，且断面形状多为圆形，主要用于工程涵洞几隧道的岩石掘进；后者一般适用于单轴抗压强度小于60MPa的煤、煤岩、软岩水平巷道，但大功率掘进机也可用于单轴抗压强度达200MPa的硬岩巷道，一次仅能截割断面一部分，需要工作机构多次摆动，逐次截割才能掘进所需断面，断面形状可以是矩形、梯形、拱形等多种形状，在煤矿生产中普遍使用悬臂式掘进机3。1.2 国内外发展状况国内掘进机发展概况与现状我国的悬臂式掘进机的发展主要经历了三个阶段。第一阶段：60年代初期到70 年代末,这一阶段主要是以引进国外掘进机为主,也定型生产了几种机型,在引进的同时进行消化吸收,主要以切割煤的轻机型为主4。主要以当时煤炭科学研究总院太远分院研制的1型2型和3型为代表，为我国悬臂式掘进机第二阶段的发展打下了良好的技术基础。这一阶段掘进机的主要特点是重量轻、体积小、截割能力弱、技术含量偏低，适应煤巷掘进5。第二阶段：70年代末到90年代初,为消化吸收阶段。这一阶段我国不但从英国、奥地利等国引进掘进机进行消化吸收，同时还与国外合作生产了几种悬臂式掘进机并逐步地实现了国产化，其典型的代表是与奥地利、日本合作生产的AM50 型及S100-41型,其后,我国自行设计制造了几种悬臂式掘进机,其典型代表是EMA -30 型及EBJ -100 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：可靠性较高,已能适应我国煤巷掘进的需要；半煤岩巷的掘进技术已达到相当的水平；出现了重型机，中型掘进机型号日趋齐全6。第三阶段：由90年代初至今,为自主研发阶段。这一阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型机型大批出现,悬臂式掘进机的设计与制造水平已相当先进,并且具备了根据矿井条件实现个性化设计的能力, 这一阶段的代表机型较多,主要有EBJ 型、EL 型及EBH 型。这一阶段悬臂式掘进机的特点是：设计水平较为先进,可靠性大幅提高，功能更加完善，功率更大，一些高新技术已用于机组的自动化控制并逐步发展全岩巷的掘进7,8。经过三阶段的发展,我国悬臂式掘进机的设计、生产、使用进入了一个较高的水平,已跨入了国际先进行列,可与国外的悬臂式掘进机媲美。国外掘进机发展概况与现状早在上世纪30年代，德国、前苏联、英国、美国等就开始了煤矿巷道掘进机的研究。40年代生产了世界上第一台悬臂式掘进机，50年代初现代掘进机雏形出现，代表就是匈牙利研制的采用履带行走机构的F4型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的铲板和星轮转载机构，并采用了刮板运输机转运物料。二十世纪末期以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采和加工利用技术迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了大功率、高性能的开采与掘进装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程的自动化，实现了矿井的高产高效和集约化生产。美、澳、英、德等国家研制开发了机电一体化、自动化新型采掘设备。这些设备采用微机监测监控、自动化控制、机电一体化设计等先进技术，在增加传动功率、提高生产能力的同时，设备功能内涵发生重大突破，并在计算机控制技术支持下实现了煤矿生产过程的自动化控制。综采成套设备的生产能力已经达到3000t/h以上，在适宜的煤层条件下，采煤工作面可实现年产510Mt，出现了“一矿一面、一个采区、一条生产线”的高效集约化生产模式。发达采煤国家已经实现了从普通综采机械化生产向高产高效集约化生产的过渡9,10。1.3 悬臂式掘进机行走机构的发展特点悬臂式掘进机行走机构的发展是紧紧围绕着我国矿井生产的实际条件、现场的需要及设计、制造的工艺水平而不断进行的，其发展主要有以下几个特点。1. 驱动功率的不断提高为适应更大范围的工作要求，悬臂式掘进机的驱动功率不断增大,由最初的100 kW以下的轻型机型增加到现在的中型机型的132-200 kW,重型机型可达200kW以上。2. 在行走方面的发展方向（1）液压发展方向早期的悬臂式掘进机的行走部的传动绝大多数采用液压方式，这是因为液压传动具有控制简单，易于实现自动化，工作简便省力，可以方便实现过载保护;易于实现无级调速，调速范围大，液压马达与电机相比质量轻、体积小等优点，可以满足装载、行走的要求。而那时的电气设备在使用可靠性、元器件的质量及性能上都较低，且元器件体积较大，不易实现上述的要求制约了它的发展，液压传动成为这一时其主流发展方向11。（2）电动发展方向液压传动方式虽然发展较快，但由于煤矿井下工作条件恶劣，粉尘大、空气潮湿、油脂极易被污染，对油脂污染很敏感的液压件易损坏，液压件成本高、故障诊断困难等原因而使其发展应用减缓，这一时期的电子技术的高速发展为电动发展提供了有利条件，大容量集成化、变频调速、PLC控制等一些新技术不断应用到掘进机的设计制造上，使得监控、监测的自动化程度极大提高。电子产品质量高、体积小、功能齐全的优势使电动发展加速，成为另一主要发展方向。液压与电动都有优、缺点，但随着科技的进步，它们的缺点在不断地被弥补、改进，目前悬臂式掘进机在电、液两方面发展速度很快，在行走方面都采用液压传动的如EBJ-160 SH型等，也有全部采用电动方式的如AM-50型等，大多数的机型还是采用电液混合方式，总之这两种方式互相取长补短，在今后很长一段时一间内将共同并存、相互融汇12。 1.4 悬臂式掘进机行走机构的发展趋势1. 更加全面的功能与完善的前后配套为适合各种条件要求以及加快掘进速度，悬臂式掘进机将会逐步发展掘锚一体化、适应各种断面、适应坡度范围更大的行走机构，并会完善前后配套的转载、装运等设备，实现集约化功能，进一步发挥其效能，提高劳动生产率。2. 提高元部件的可靠性和寿命现在新机型行走机构的关键元部件大都选用国外的知名品牌，这虽然可提高整机的性能，但使得国产机型在元部件的配置上高低不一、质量不等，为使用、维护和更新机型带来了许多困难，随着我国在掘进机元部件研究上的突破，这种状况会很快改变。3. 个性化开发机型煤矿在开采过程中会碰到各种不同的生产条件，如煤层变化、水、瓦斯、煤岩硬度不一等，这些特殊的情况必然要求机组具有不同的功能和整体参数的合理匹配，今后的机型将会根据不同的要求进行不同的性能配置，实现设计和制造个性化和多元化12。第2章方案论证方案：采用液压马达驱动一级直齿圆柱齿轮及二级行星齿轮传动如图2-1所示图2-1 方案方案：采用电动机驱动直齿圆柱齿轮及一级行星齿轮传动如图2-2所示图2-2 方案2.1 驱动方式的分析2.1.1 液压驱动液压驱动行走机构的特点是：统一了动力源，液压马达体积小，驱动机构便于合理布置，适合与行走部的频繁启动。目前，掘进机行走机构液压驱动形式通常又分为中，高速马达带减速器驱动和低速液压马达直接驱动三种形式。1. 高速马达减速器驱动这种驱动形式的马达多采用齿轮马达。其优点是：结构简单，工作可靠，抗污染性强，价格低廉等。但它最大的缺点是运转一段时间后，其内部摩擦副磨损严重，间隙增大，效率很快下降，而且与之配套的减速器要求传动比要大，结构也相应复杂，所以这种形式应用极少。2. 中速马达减速器驱动这种驱动形式的马达多采用柱塞马达。中速马达具有体积小，效率高，寿命长，售价低等特点，且减速器的机构形式国内外以趋于系列化，因此这种驱动形式应用很多。3. 低速液压马达直接驱动该驱动形式的马达输出轴直接带动主链轮，从而达到驱动履带的目的。马达大都采用多作用内曲线径向柱塞式液压马达。其特点是：结构形式简单、成本低、传动扭矩大、低速稳定性好、启动效率高。但马达体积大，难以保证地隙，制动装置不易处理，只适合与中、小型掘进机。 2.1.2 电驱动行走机构采用电驱动的特点是：启动力矩大、效率高、维修简单、运行可靠。液压驱动由于液压元件制造精度要求较高，加工工艺复杂，维修较困难，使用当中“跑、冒、滴、漏”现象屡有发生，增加了液压用油量，而采用电驱动可明显降低材料消耗量。但电驱动形式结构庞大，电动机易潮湿，且频繁启动增加了电动机及其供电系统的故障率。2.2 传动方式分析与选择根据国内外以往掘进机设计的经验来看，行走机构的传动形式大多数都为行星齿轮传动，与定轴传动相比,行星齿轮传动具有体积小、质量轻、承载能力大和效率高等优点。行星齿轮传动机构的常用类型有2K-H型、3K型、K-H-V型。其中2K-H型加工装配工艺较简单,传动功率范围不受限制,在采掘机械传动系统中应用最为广泛。其传动比范围为2.8-12.5,传动效率可达0.79-0.99。1. 传动原理采用2KH(NGW)型负号机构的行星齿轮传动,当高速轴由液压马达驱动时,便带动太阳轮回转,于是带动行星轮转动,由于内齿圈固定不动,便驱动行星架作输出运动,行星轮在行星架上既作自转又作公转的行星传动,就以此同样的结构组成两级、三级或多级的串联行星齿轮传动。2. 组成由太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架所组成。以啮合方式命名为NGW型(其中N为内啮合、G公用齿轮、W外啮合)。以基本构件命名,即为2K-H型行星齿轮传动。所谓基本构件,在行星齿轮传动的各构件中,凡是轴线与定轴线重合,且承受外力矩的构件称为基本构件。因此传动是由两个中心轮2K和行星架H等三个基本构件组成,因而称为2K-H型行星齿轮传动。1.行星轮 2.内齿圈 3.行星轮架4.太阳轮 5.输入轴 6.输出轴图2-3 行星齿轮结构原理通过以上的各种分析，综合掘进机的性能要求及工作环境，此次设计的掘进机行走机构采用方案即：选用液压驱动，一级直齿圆柱齿轮及二级行星齿轮传动组合而成（见图2-1）,其特点是运用了太阳轮浮动均载机构,使多个行星轮受力均衡,同时还可以通过调节螺杆与弹簧来改变太阳轮的轴向位置,操纵太阳轮与行星轮的离合,以便实现掘进机的快速拖拽。第3章掘进机总体结构设计3.1 行走部的工作要求作为大型掘进机的行走部，本次设计的要求是实现掘进机的既定参数：机重（t）40履带行走速度（m/min）6.6行走部接地长度（cm）440 行走部接地宽度(cm) 59.53.2 掘进机行走部的组成及行走原理3.2.1 掘进机行走部的组成一般巷道掘进机的行走部主要是由履带组、履带架、履带护板、驱动轮、底盘压板、底盘盖板、张紧轮组、张紧轮托架、张紧座、侧盖板、液压马达、行走减速器，以及各种联接件组成。其示意图如下图3-1：1. 张紧轮组 2. 张紧座 3. 张紧轮托架 4. 底盘盖板 5. 侧盖板6. 底盘压板 7. 履带组 8. 履带架 9. 履带护板 10. 液压马达11. 行走减速器 12. 驱动轮图3-1 掘进机行走部组成示意图3.2.2 掘进机的行走原理如图3-2所示，掘进机行走部的动力源是液压马达4，液压马达经过减速器3将运动传递给驱动轮2，驱动轮通过轮齿与履带6相啮合，而履带通过履带板与地相接触，为了增加履带与地面的摩擦，用支重轮将机身的重量加在履带上。张紧轮1的作用是张紧履带，以及导向。1.张紧轮2.驱动轮3.减速器4.液压马达5.支重轮6.履带组图3-2 掘进机行走部3.3 行走机构的型式选择3.3.1 行走型式的选择掘进机的行走机构有迈步式、导轨式和履带式几种。1. 迈步式该种行走机构是利用液压迈步装置来工作的。采用框架结构，使人员能自由进出工作面，并可越过装载机构到达机器的后面。使用支撑装置可起到掩护顶板、临时支护的作用。但由于向前推进时，支架反复交替地作用于顶板, 掘进机对顶板的稳定性要求较高，局限性较大，所以这种行走机构主要用于岩巷掘进机, 在煤巷、半煤岩巷中也有应用。2. 导轨式将掘进机用导轨吊在巷道顶板上，躲开底板，达到冲击破碎岩石的目的。这就要求导轨具有较高的强度。这种行走机构主要用于冲击式掘进机。3. 履带式适用于底板不平或松软的条件，不需修路铺轨。具有牵引能力大，机动性能好、工作可靠、调动灵活和对底板适应性好等优点。但其结构复杂、零部件磨损较严重8。掘进机大多数都采用履带行走机构，其优点是接地压比小，对巷道底板适应性强，牵引力和爬坡能力大，调节灵活。在传动方式上有液压传动和机械传动两种9。本设计采用的是履带式结构，因为其机身重量比较大，工作阻力比较大，需要大功率的行走机构配合其在煤巷中的掘进行走。3.4 行走机构的设计计算3.4.1 履带节距的计算式中：为机器自重，400。因此 t0=mm 根据国家煤炭行业标准MT/T5791996中相关规定及节距范围，选择标准节距为173mm的履带。3.4.2 履带牵引力的计算每条履带的驱动力 =+(kN) 式中：履带滚动阻力系数，煤底板取0.08；机器重量,400000N；转向阻力系数，煤底板取0.6；履带接地长度,4400m；e机器重心的纵向偏移距离，=m B履带接地宽度，595mm。带入公式得=kN3.4.3 履带功率计算每条履带的功率 =（kW）式中：工作条件恶劣补偿系数，一般取1.2；行走减速器效率，为0.97；履带传动效率，取为0.92；V履带行走速度6.6m/min。带入公式得 =kW3.4.4 接地公称比压式中： G机器重量400000N； L行走部接地长度440cm； b行走部接地宽度59.5cm。N/cm23.4.5 接地最大比压 Pmax= 式中： B两履带中心距160cm； n履带纵向偏心距60cm。 Pmax=N/cm23.5 行走机构各种阻力计算1. 掘进机在平巷行走阻力R= 式中：滑动阻力系数对煤底板和碎石底板取0.85则 R=4000000.85=340000N2. 掘进机在爬450坡时的阻力R0R0=4000000.85cos450+400000sin450=523259N3. 掘进机静止在斜坡上时的下滑力RxRx=GSin=400000sin45=282843N4. 掘进机在斜坡上时的下正压力RyRy=GCos=400000cos45=282843N3.6 驱动轮各主要参数的确定1. 驱动齿数卷绕在驱动轮上履带板数目增加，使履带运动速度均匀性好，铰链磨擦损失减少，使驱动轮直径增大，引起底盘高度及重量增加。一般在1215之间，可为整数，也可以为0.5的倍数。为增加驱动轮的使用寿命，一般，当齿数为偶数时，驱动轮上有一半不参加啮合，待齿面磨损严重后，拆下重装，使未参加啮合的齿开始工作，以增加使用寿命。当齿数为奇数时，则驱动轮上各齿轮流与节销啮合同样可增加使用寿命。可选取齿数为2310。2. 驱动轮节圆半径取3. 驱动轮的齿形设计按齿面形状，驱动轮齿形可分为凸形，直线形和凹形三种。对驱动轮齿形的要求为：（1）使履带节销顺利地进入和退出啮合，减少接触面的冲击力；（2）齿面接触应力应小，以减少磨损；（3）履带节距因磨擦而增大时，履带节销与驱动轮齿仍能保持工作，不致脱链。驱动轮齿的工作面是履带节销和齿面接触面的部位，为减少接触应力，工作面最好是凹形。当履带节距随磨损而增大时，节销将沿齿面向上爬，为保证此时仍能啮合，轮齿应有一定的高度。节圆直径齿谷半径式中节销（销套）直径，为55mm。根圆直径顶圆直径齿谷距离4. 驱动轮强度计算：式中：挤压应力，；机器重量，400000N ；齿宽，与履带槽宽一样；销套直径，55；许用挤压应力，。MPa经过比较驱动轮能够满足设计要求。 3.7 行走机构液压马达的选择3.7.1 输出扭矩计算式中： F每台液压马达分担的最大牵引力，450.9kN；行走机构的驱动轮直径，656mm；液压马达输出轴至齿轮的总传动比，柱塞初选传动比=45；液压马达输出轴至齿轮的总传动效率，取为0.92；牵引机构啮合的效率，取为0.967。则马达的输出转矩,带入公式得Nm3.7.2 液压马达排量计算式中：液压马达的有效工作压力，MPa；液压马达进口压力，Mpa；取=15 MPa；液压马达出口压力，Mpa；取=1 MPa；液压马达的机械效率，一般柱塞液压马达为，取=0.9；带入数值得： =ml/r根据，，上述要求选择XM-F1500-1型液压马达。查阅有关资料，XM-F1500-1型液压马达的技术参数如下，见表3-1。表3-1 液压马达技术参数型号排量ml/r额定压力Mpa峰值压力Mpa额定扭矩Nm额定转矩r/min最高转速r/min最大功率kW重量kgXM-F1500-115002025357725032087180液压马达最大实际转速=r/min根据液压马达的实际输出扭矩确定实际压差。MPa 3.8 重轮的设计计算目前国内外履带工程机械支重轮结构形式主要有直轴式和凸肩式两种，直轴式结构简单，零件少，工艺性好，但承受轴向力稍差；凸肩式能承受较大的轴向力和冲击载荷，但结构较前者复杂。本设计采用的直轴式。由四轮一带统图可以选择支重轮的参数如下：支重轮凸缘工作宽度支重轮轴长300mm，允许制造0.5误差，与履带接触轮宽82，支重轮直径180，支重轮个数10个，其安装尺寸见参考资料101. 支重轮强度计算为减少支重轮的磨损，轮缘对履带的接触应力按下式计算：式中：轮缘对履带的接触应力,；支重轮轮缘工作宽度，；支重轮半径，；支重轮个数，10；许用接触应力，。MPa100N/mm经过比较符合设计要求。4.3 行星齿轮传动的设计计算说明4.3.1 行星齿轮传动的概述行星齿轮传动是一种具有动轴线的齿轮传动，可用于减速、增速和差动装置。它一般是由太阳轮（也称中心轮）、内齿圈、行星轮和行星架等组成。传动时，内齿圈固定，太阳轮主动，行星架上的行星轮一面绕自身的轴线转动，同时绕太阳轮的轴线传动，从而驱使行星架回转，实现减速。传动过程中，行星轮的轴线是运动的。行星齿轮传动和普通齿轮传动相比具有重量轻、体积小、传动比大、效率高等优点；缺点是结构复杂、精度要求较高。行星齿轮传动不仅可做定传动比传动（减速器），也可发作为速度合成或分解的装置（差速器）。其应用日益广泛。4.3.2 行星齿轮传动方式的选择行星齿轮传动的类型主要有（按齿轮啮合方式划分）：NGW型、WW型、NW型、NN型、N型、NGWN型及ZUWGW型。其符号意义如下：N内啮合、W外啮合、G公用齿轮、ZU锥齿轮。特点及用途：（1） NGW型：效率高、体积小、重量轻、结构简单、制造方便、传递功率范围大，可用于种工作条件，在机械传动中应用最广。（2） NW型：效率高径向尺寸比NGW型小，传动比范围较NGW型大，可用于各种工作条件，但由于双联行星齿轮同时与两个中心轮相啮合，制造工艺较复杂，因此在同样能够满足传动比的情况下，应优先选择NGW型，而不用NW型。（3） WW型：传动比范围大，但外型尺寸及重量较大，效率低，制造困难，一般不用作动力传动。（4） NN型：传动比范围大，效率虽比WW型高，但仍然较低，可用于短期工作。（5） N型：传动比范围较大，结构紧凑，行星轮的中心轴承受径向较大，适用于小功率短期工作。（6） NGWN型：结构紧凑、体积小、传动比范围大，但效率低于NGW型。工艺性差，适用于中小功率，短期工作。（7）双级NGW型：由NGW串联，传动比范围大，并具有NGW型特点。（8） ZUNGW型：主要用于差动装置。故行星传动部分的传动方式被选NGW型或是两级NGW型较为合理。因为本设计的行星部分总传动比为28.6，为求减速器结构简单与紧凑，选两级NGW型传动。4.3.3 传动比的分配用角标表示两级NGW行星传动中高速级参数，用角标表示低速级参数。设高速级与低速级的外啮合齿轮材料、齿面硬度相同，则，取，所以式中：行星轮数；齿宽系数；载荷不均匀系数；接触强度的齿向载荷分布系数；动载系数；接触强度的寿命系数；工作硬化系数；计算齿轮的接触疲劳极限。查得高速级传动比 18则低速级传动比 4.3.4 高速级计算1. 配齿计算选择行星轮数目，取确定各齿数，按如下配齿方法进行计算：适当调整使C30则由于，查资料18可知此组合的齿数组合为标准齿数组合，采用非变位齿轮。2. 按接触强度计算a-c 传动的中心距和模数（1）输入扭矩 Nm设载荷不均匀系数，在一对a-c传动中，太阳轮传动的扭矩Nm查得接触使用系数18 齿数比（2）太阳轮和行星轮的材料都用渗碳后淬火，齿面硬度HRC5660，内齿轮用35CrMo调质，齿面硬度250280HBS。（3）选取，取齿宽系数18 （4）计算中心距mm则模数取。3. 计算各轮尺寸（1）分度圆直径：太阳轮：内齿圈：行星轮：（2）齿顶圆直径：太阳轮：内齿圈：行星轮：（3）齿根圆直径：太阳轮：内齿圈：行星轮：4. 校核计算应力循环次数设掘进机的工作寿命15年（每年按300天算），两班制，则则可查得接触疲劳寿命系数17N/mm 式中：安全系数；试验齿轮的接触疲劳极限，N/mm；接触强度计算的寿命系数0.88；润滑油膜影响系数0.85；工作硬化系数1.13；接触强度计算的尺寸系数1.0；计算接触应力，N/mm；接触强度最小安全系数，取为1。经过比较符合设计要求。由于传动中，b-c是内啮合，承载能力高于内啮合，故不再校核。4.3.5 低速级计算1. 配齿计算选择行星轮数目，取确定各齿数，按如下所述配齿方法进行计算：适当调整,使C34，则由于，由资料18可知此组合的齿数组合为标准齿数组合采用非变位齿轮。2. 按接触强度计算a-c 传动的中心距和模数（1）输入扭矩 Nm设载荷不均匀系数，在一对a-c传动中，太阳轮传动的扭矩Nm查得接触使用系数18，齿数比（2）太阳轮和行星轮的材料都用渗碳后淬火，齿面硬度HRC5660，内齿轮用35CrMo调质，齿面硬度250280HBS。（3）选取 MPa，取齿宽系数 18（4）计算中心距mm则模数取。3. 计算各轮尺寸（1）分度圆直径：太阳轮：mm内齿圈：行星轮：（2）齿顶圆直径：太阳轮：内齿圈：行星轮：（3）齿根圆直径：太阳轮：内齿圈：行星轮： 4. 校核计算应力循环次数设掘进机的工作寿命15年（每年按300天算），两班制，则则可查得接触疲劳寿命系数N/mm17 式中：安全系数；试验齿轮的接触疲劳极限，N/mm；接触强度计算的寿命系数0.88；润滑油膜影响系数0.85；工作硬化系数1.13；接触强度计算的尺寸系数1；计算接触应力， N/mm；接触强度最小安全系数，取为1。经过比较符合设计要求。4.4 轴的设计计算4.4.1 轴的概述轴是组成机器的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件（如齿轮、蜗杆）等，都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支承回转零件及传递运动和动力。按承受载荷的不同，轴可以分为转轴、心轴和传动轴三类。工作中既能承受弯矩又能承受扭矩的轴称为转轴，这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴称为心轴。心轴以分为转动心轴和固定心轴两种。只承受扭矩而不承受弯矩的轴称为传动轴。轴还可按轴的形状的不同，分为曲轴和直轴两大类。直轴根据外形的不同，可以分为光轴和阶梯轴两种。光轴形状简单，加工容易，应力集中源少，但轴上零件不易装配及定位；阶梯轴与之正好相反。因此，光轴主要用于心轴和传动轴，阶梯轴则学用于转轴。4.4.2 轴材料的选择轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢，有的则直接用圆钢。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，故采用碳钢制造轴尤为广泛，其中最为常用的是45钢。合金钢比碳钢更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴颈的耐磨性，以及处于高温或低温条件下的轴，学采用合金钢。以下是轴的常用材料及其应用场合：（1） Q235-A ,主要用于不重要及爱载荷不大的轴；（2） 45钢，应用最广泛；（3） 40Cr，用于载荷较大，而无很大冲击的重要轴；（4） 40CrNi，用于很重要的轴；（5） 38SiMnMo，用于重要的轴，性能接近于40CrNi；（6） 38CrMoAlA，用于要求高耐磨性高强度且热处理变形很小的轴；（7） 20Cr，用于要求强度高及韧性均较高的轴；（8） 3Cr13，用于腐蚀条件下的轴；（9） QT600-3和QT800-2，可用于制造复杂外形的轴。故轴的材料选择为40Cr，调质处理，241286HBS。4.4.3 各轴的计算轴的直径取17（1）轴2（即一级圆柱齿轮传动的齿轮轴）mm轴肩 mm则第二级行星传动中装太阳轮的轴mm取mm。（2）第三级行星轮传动中装太阳轮的轴r/minmm取mm阶梯轴 mm（3）第三级行星轮传动中，输出轴kWr/minmm取mm轴肩取 mm4.4.4 轴的校核由以上计算，以及传动方案的特点，可以看出第三级太阳轮轴传递的扭矩大，轴径小，故此处应为危险截面。式中：太阳轮传递的转矩；太阳轮节圆直径，对标准齿轮即分度圆直径；啮合角，。NNN由于此时太阳轮是浮动的，而其轴段长小于齿轮的厚度，故在弯曲方面没有危险。抗扭截面系数轴最大切应力 MPa800MPa经过比较符合设计要求。4.5 轴承的选择4.5.1 滚动轴承类型的选择滚动轴承类型多种多样，选用时可考虑以下方面因素，从而进行选择。1. 载荷的大小、方向球轴承适于承受轻载荷，滚子轴承适于承受重载荷及冲击载荷。当滚动轴承受纯轴向载荷时，一般选用推力轴承；当滚动轴承受纯径向载荷时，一般选用深沟球轴承或短圆柱滚子轴承；当滚动轴承受纯径向载荷的同时，还有不大的轴向载荷时，可选用深沟球轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承及调心球或调心滚子轴承；当轴向载荷较大时，可选用接触角较大的角接触球轴承及圆锥滚子轴承，或者选用向心轴承和推力轴承组合在一起，这在极高轴向载荷或特别要求有较大轴向刚性时尤为适应宜。2. 轴承工作转速因轴承的类型不同有很大的差异。一般情况下，摩擦小、发热量少的轴承，适于高转速。设计时应力求滚动轴承在低于其极限转速的条件下工作。3. 轴承的刚性轴承承受负荷时，轴承套圈和滚动体接触处就会产生弹性变形，变形量与载荷成比例，其比值决定轴承刚性的大小。一般可通过轴承的预紧来提高轴承的刚性；此外，在轴承支承设计中，考虑轴承的组合和排列方式也可改善轴承的支承刚度。4. 调心性能和安装误差轴承装入工作位置后，往往由于制造误差造成安装和定位不良。此时常因轴产生捞度和热膨胀等原因，使轴承承受过大的载荷，引起早期的损坏。自动调心轴承可自行克服由安装误差引起的缺陷，因而是适合此类用途的轴承。5. 安装和拆卸装卸频繁时，可选用分离型轴承，或选用内圈为圆锥孔的、带紧定套或退卸套的调心滚子轴承、调心球轴承。6. 市场性即使是列入产品目录的轴承，市场上不一定有销售；反之，未列入产品目录的轴承有的却大量生产。因而，应清楚所用轴承是否易购得。7. 摩擦力矩需要低摩擦力矩的机械，应尽量采用球轴承，还应避免采用接触式密封轴承。此设计选择6019 、6020、61908GB/272-93深沟球轴承和7010C、7232C GB/T292-94 角接触球轴承。4.5.2 润滑与密封1. 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑主要是为了降低摩擦阻力和减轻磨损，同时也有吸振、冷却、防锈和密封等作用。合理的润滑对提高轴承性能，延长轴承的使用寿命有重要意义。滚动轴承的润滑材料有润滑油、润滑脂及固体润滑剂，具体润滑方式可根据速度因素dn值，参考表4-1，d为轴颈直径，mm；n为工作转速，r/min。为了充分发挥轴承的性能，要防止润滑剂中脂或油的泄漏，而且还要防止有害异物从外部侵入轴承内，因而有必要尽可能采用完全密封。密封装置是轴承系统的重要设计环节之一。设计要求应能达到长期密封和防尘作用；摩擦和安装误差都要小；拆卸、装配方便且保养简单。本设计采用的润滑方式是浸油、飞溅润滑。2. 轴承的密封密封按照其原理不同可分为接触式密封和非接触式密封两大类。非接触式密封不受速度限制。接触式密封只能用在线速度较低的场合，为保证密封的寿命及减少轴的磨损，轴接触部分的硬度应在HRC40以上，表面粗糙度宜小于Ra1.60mRa0.80m。本设计采用了O型密封圈、浮动密封以及毡圈密封这三种密封形式。表4-1 滚动轴承润滑方式的选择轴承类型Dn(mmf/min)浸油、飞溅润滑滴油润滑喷油润滑油物润滑脂润滑深沟球轴承角接触球轴承圆柱滚子轴承2.5105410561056105（2-3）105圆锥滚子轴承1.

温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。

人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。