机械毕业设计（论文）-P-90B耙斗装岩机设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2008届本科生毕业设计 第 85 页1 概述部分全套图纸，斗装岩机的发展与前景111耙斗装岩机图片112型号说明113技术特性本机装岩效率高，应用范围广。设计合理、安全可靠，可用于平巷也可在30度以下的斜巷使用，是提高掘进速度，实现巷道作业机械化的一种理想设备。 P30B(A)、P60B(A)在用于平巷作业时，由于带有风动推力缸矿车装满后可用推车缸将矿车推出，以减轻工人劳动强度和调车时间。114技术参数项目单位装岩机型号P-15BP5B(B)P-30BP30B(A)P-60BP60B(A)P-90B耙斗容积m3O.150.30.60.9生产率m10-2015-2535-5070-10070-11095-140主绳牵引力KN6.3-9,87.2-10.813.2-1812.3-18.523.3-3220-2831-50钢丝绳牵引速度主绳m/s0,9-1.41.05-1.520.85-1.220.97-1.231.06-1.490.97-1.23尾绳m/s1.2-1.41.05-1.521.18-1.901.34-1.81.47-2.071.34-1.8钢丝绳直径mm10-12.512.5-1415.5-1717轨距mm600600(900)600(900)600(900)容绳量m70-6085-7580-7080-70电动机型号YBBll-4AYBBl7-4AYBB30-4AYBB45-4A台数台1lll功率KW11173045电压V380/660380/660380/660380/660外形尺寸长度mm5700550066006110980068008610宽度mm2000120020451305275018502050自轨面算高度mm17501800l9502000222023502745总重量kg250043004700645065009800风动推力缸推力KN6.96.912耙斗式装岩机的概括121 耙斗式装岩机的用途:P、PD型系列耙斗式装岩机主要用于煤矿、冶金矿山、隧道等工程巷道掘进中配以矿车或箕斗进行装载作业。主机部分采用行星轮传动,该系列耙斗装岩机具有装岩效率高、结构简单、可靠性好、操作方便、适用范围广等特点，不仅可以用于平巷，而且可以在30度以下的斜巷使用，是提高掘进速度、实现巷道掘进机械化的一种主要机械设备。PD型耙斗装岩机配有机械化调车盘，加快调车作业，能较好的满足大断面出矸量大的要求，当拆去调车盘后，亦可作P型耙斗装岩机适用。122耙斗装岩机的工作原理：耙斗装岩机是通过绞车的两个滚筒分别牵引主绳、尾绳使耙斗作往返运动把岩石扒进料槽，至卸料槽的卸料口卸入矿车或箕斗内，从而实现装岩作业。 PD型耙斗装岩机带有调车盘，调车盘类似钢板结构的移动式道岔，由调车盘本体、牵引空矿车用的风动调车绞车、空车推车风缸、重车推车风缸及风动操纵系统组成，主机与调车盘之间用铰链连接。 该机主要由固定楔、尾轮、耙斗、台车、绞车、操纵机构、导向轮、料槽（进料槽、中间槽、卸料槽）以及电气部分等组成。123 绞车的组成及工作原理：绞车由电动机、减速器以及两个行星轮传动滚筒及两组制动器和辅助刹车带组成。制动器实际上起着离合器的作用，分别对两个滚筒进行控制。工作时，刹紧工作滚筒上的制动器，使内齿轮停止运转，行星齿轮在中心轮的带动下沿内齿轮滚动，从而借行星轮架带动滚筒转动而缠绕钢丝绳来牵引耙斗，使耙斗在迎头装矸石后沿料槽到卸料口卸料。回程时，松开工作滚筒的制动器，刹紧空程滚筒的制动器，按上述原理尾绳把耙斗牵回迎头。由于两个滚筒中齿轮的齿数不同，两个滚筒的转速也就不同，空程滚筒比工作滚筒有较高的绳速。为了防止停车后滚筒由于惯性仍要转动而引起钢丝绳起圈乱绳，在两个滚筒的边沿上还安有两组辅助刹车，以防止滚筒因惯性而继续转动。绞车传动系统图如下:1.3 绞车传动系统图1、减速器齿轮 2、内齿轮 3、行星齿轮 4、中心轮 5、空程滚筒 6、工作滚筒7、辅助刹车 8、制动闸带1.4 型号比较随生产发展的需要，耙斗装岩机（以下简称耙装机）已初步形成系列。可以根据巷道规格大小，选用不同类型的耙装机。10平方米左右平巷或斜井可选用DYP30型大断面平斜两用耙斗装岩机。耙斗容量0.7立方米，生产率每小时80120立方米。8平方米左右平巷或斜井可选用ZYP17型平斜两用耙斗装岩机。耙斗容量0.3立方米，生产率每小时3550立方米。4平方米左右平巷可选用SBZ11型耙斗装岩机。耙斗容量0.15立方米，生产率每小时15立方米。上述三种规格耙装机的结构基本相同。机型 P-15B 生产能力（m3/h) 15-30，耙斗容积（m3） 0.15，主绳牵引力（KN) 6.3-12.0，绞车型式：行星齿轮双滚筒，轨距（mm) 600/720/900，电动机型号：YB160M-4，电动机功率，11（KW) ，电动机电压：(V) 380/660 ，钢丝绳直径（mm） 9.3， 质量(t) 2.2 ，外形尺寸（长宽高）：(mm) 470010401750 。P、PD、YPD系列耙斗装岩机适用于各种金属矿、非金属矿、煤矿、铁路涵洞、水利等建设工程在巷道掘进中配备矿车或箕斗进行装岩作业。它不仅可以在平巷中使用，而且可以在倾角小于30度的斜巷或拐弯及拐弯角度达到90度的巷道中使用，并且还能同时进行掘进工序的平行作业，提高掘进速度。 主机绞车采用行星齿轮滚筒式改进了内涨式的缺点，是内涨式的换代产品，该设备结构紧凑，运转平稳，操作灵活，便于维修，其中PD型带有调车盘，（A）型带有气动推车缸，矿车装满后可将重车调出式推出，缩短调车时间，提高掘进速度，减轻工人的劳动强度。 电气设备具有防爆性能，可用于有煤尘及瓦斯的矿井中。其中P-15B、P-15B(B)型耙斗装岩机可适用于净高2米以上（净断面4.5平方米以上）的巷道选用。P-30B、P-30B(A)型耙斗装岩机可适用于净高2米以上（净断面6平方米以上）的巷道选用。P-60B、P-60B(A)型耙斗装岩机可适用于净高2.4米以上（净断面8平方米以上）的巷道选用。P-90B、P-90B(A)型耙斗装岩机可适用于净高3米以上（净断面12平方米以上）的巷道选用，P-120B、P-120B(A)型耙斗装岩机可适用于净高3米以上（净断面16平方米以上）的巷道选用。1.5主要用途耙斗装岩机用在岩巷掘进中配以1.1M3矿车或箕斗进作装载，作业适于净高P15B、P15B(B)、P30B、P30B(A)大于2M、P60B、P60B(A)大于.4M1、净断面lPl5B(B)4.5M、P30B(A)6孵、P60B(A)9M2以上的巷道。16各种装岩机的比较161耙斗式装煤（岩）机该机适用于矿山平巷和倾角30以下的斜井巷道和拐弯巷道，也适用于巷道断面816平方米的双轨道巷道，装载能力一般为15200，配以矿车或箕斗进行装煤(岩)。按驱动方式可分为电动、气动和液动。按装载方式分为料槽式、刮板装载机式。按行走方式分为轨轮式、履带式和雪橇式。工作时，用于平巷中，耙斗斗齿插入物料的耙角一般为5055用于倾角小于20斜井时，耙角约为6575；用于倾角大于20斜井时，耙角约为7075。特点：耙斗式装岩机，适用性强，具有良好的工艺性。能进行平行作业，打眼和装岩两道工序可以同时进行。价格低、装载效率高。缺点：使用耙斗装岩机的工作面一般很杂乱且具有较大的人工辅助工作量，装岩机及调车盘的移动也费时费力。该机不能与先进的液压钻车相配套，造成钻眼机械化程度不高，钻眼工序劳动强度大。耙爪装在装煤机铲板的两侧，由于铲板的尺寸小，安装空间的限制，考虑到结构紧凑，运动轨迹理想，机构不出现死点三方面因素，将耙爪机构设计成由四杆机构转化的具有直线导槽的耙爪机构。机构运转平稳，耙爪装载能力强。162星轮式装煤机1、该机式一种集装载、运输、行走于一体的全液压装载设备。主要用于煤矿井下在坡度不大于16的煤及半煤岩巷道中工作，可与矿车、刮板运输机和带式运输机配套使用。也可以用于地面煤场做装载。适合在又瓦斯、煤尘或其他爆炸性混合气体的巷道中作业，也适用于其他工程巷道中。一般生产能力为200。2、特点：装载部采用液压马达直接驱动，取消了装载部的减速器，使装载部结构紧凑，布置方便，减少了故障。星轮式机构零件数少，制造工艺简单，成本低，维修方便，由于转速恒定，工作状态具有连续性，冲击载荷相对较小，可靠性提高，装载能力大。缺点：铲板宽度部、不允许改变，当煤岩装载条件差或有水时，装载能力会下降，适用能力差。163 铲斗装煤（岩）机1、适用于有瓦斯、煤尘爆炸危险的矿井中掘进平巷时进行装煤（岩）要求巷道的高度不小于2.5m，宽度在3m以上。用于中小断面巷道掘进的装载作用，生产能力一般为15140。2、按装卸方式不同分为后卸式、前卸式和侧卸式三种。后卸式和侧卸式使用较多，按装载方式分为直接装载和带装载机式两种，煤矿主要使用直接卸载式。前者体积小、机动灵活，使用方便。后者装载机下方可容纳大吨位矿车。3、结构主要由行走机构、提升机构、回转机构、工作机构、操纵机构、电气机构等组成。这种机型研制较早、使用广泛。其工作机构多为气动和振动。缺点：噪声大，装载宽度受到限制，装载宽度以外的煤，要靠手工清理、劳动强度大；装载方式多为抛卸式，装载动作耗能多，且为间歇装载，效率低。这种机械的工作原理不够合理，调车、铺轨等辅助作业多，所以国内外这类装载机的发展处于停滞状态。164 侧卸式装煤机1、主要用于矿山平巷和倾角18以下的斜巷，适合低矮巷道中使用，以及其他矿山工程中铲装破落的松散岩石，也可作为材料和设备的短途运输设备。侧卸式装载机适用的巷道断面，取决于机器自身的最大宽度、卸载时的最大高度以及配套设备，与刮板输送机等转载设备配套使用，最小适用断面约为6平方米，与矿车配套时，巷道断面不小于10平方米。2、按行走驱动方式分为气动、电动和电液动三种，按铲斗臂的结构形式分为固定斗臂、伸缩斗臂和摆动斗臂，大多数侧卸式装岩机采用固定式斗臂结构。3、特点：铲斗容量大，装岩效率高，调动灵活，耗能少装载宽度不受限制，能适应底板的高低不平，并能产生较大的推力，可以装岩不留死角，铲斗的升降和翻转行程较短，有利于提高生产率，安全可靠，铲斗可用于处理危石、安装锚杆和运转材料，实现一机多用。制造简单、成本低，维修方便，应用范围广。165 蟹爪（扒爪）式装煤机1、主要用于巷道掘进中装载爆落的煤岩，装载能力一般为35200适用于断面5平方米、高度1.3m以上、倾角小于12的巷道中，不适合装载中硬以上的岩石。2、特点：能够连续装载，生产效率高，机器高度低，履带行走机构灵活，装载面宽。装岩块度在100mm以内时，机器的装载效率最高，煤岩块度不能超过300mm，否则会影响机器的生产效率。 缺点：虽然装煤块效果好，但岩石过硬蟹臂容易折断，可靠性差，属于上世纪70年代的技术。装硬岩时运输机常被卡住，式刮板变形弯曲、链条崩断或扒爪曲柄轴因漏进岩粉而过早磨损。3、扒爪装煤机按转载运输机形式分为整体式（多为刮板输送机）和分段式（前段是多为刮板输送机，后段多为带式输送机）两种。166装载机械的发展过程、发展方向和趋势由于装载作业的工作环境恶劣，任务繁重，机器的有效利用率较低，生产不高，还有很大部分繁重的手工劳动，所以，如何有效提高现有的装载机械的生产能力，缩短装载作业时间，提高装载作业的机械化程度，研制并推广新的高效的先进装载机械，无疑对加快采掘速度，提高采矿生产效率，降低成本，改善劳动条件，有着很重要的作用。装载作业是整个采掘过程中最繁重、最费工时的工序。装载机械化的水平，将直接影响采矿生产效率和矿石的开采成本，也关系到工人的劳动强度、作业条件及安全。世界各国都很重视井下矿用装载机的研究和发展。20世纪初，美英等国开始使用装载机代替手工作业，50年代，装载机以大量推广并发展成若干品种。比如：后卸式装载机和扒爪装载机。70年代后，随着巷道断面的增大，侧卸式装载机迅速发展。国外发展较早，种类很多，有17种基本类型，近5000多种型号及规格。广泛使用的有15种形式，大致有蟹爪式、铲斗式、耙斗式、星轮式、滚筒式等。近年来大都集中发展耙斗式、铲斗后卸式、侧卸式及星轮式。德国是生产装载机械的主要国家。沙土基打（salzgiter）公司的侧卸式装煤（岩）机品种最多，共16种，有气动系列、EL系列电动系列、TL电动伸缩系列，其最大斗容量1.8立方米，最大卸载高度2m，该公司还生产7种规格的HL、EL系列铲斗式装载机；日本生产铲斗式装（煤）岩机较多，有13个系列45种规格。太空机械株式会社生产的太空型装岩机有500、600、700、800、950系列14个规格；英国以生产扒爪式装载机最多，计39种规格，Anderson Mavor公司生产SM7、MC3LT等9种规格，JOY公司生产12BU型计20多种蟹爪式装岩机；法国是制造和使用耙斗式装煤机较多的国家，SACE公司生产C2型，SA-BES公司生产SABE型，SAMiiA公司生产TS型，法国也是铲运机的主要国家；瑞典是生产立爪式装岩机的主要国家，赫格隆德公司生产7HR等型号的立爪式装岩机；俄罗斯生产的转载机械较多。亚斯诺格尔斯基机械制造厂生产HB-3K型扒爪式装岩苏联矿山机械科学设计所研究的铲运机耙斗装岩机、振动装岩机、铲斗式装岩机等。近年来，各国主要生产和使用的有铲斗（后卸）式、铲斗侧卸式、扒爪式（包括蟹爪式、立爪式）、耙斗式和铲运机。我国于50年代初期使用侧卸式装载机和扒爪装载机，60年代研制耙斗装载机，70年代初，研制成功侧卸式装载机构，与凿岩台车配套使用。装载机的发展与掘进断面的大小及被装物料的特性密切相关。跟随着掘进断面的增大，在大断面的巷道中，多采用侧卸式铲斗装载机；且有大功率、大容量的方向发展，对于中小断面掘进的装载机，则着眼于提高其机械性能和工作可靠性，并使其更方便灵活。此外，正在探索装载机械向一机多能方向发展，如：在装煤机上增加钻臂，铲斗臂上增设可拆卸工作台。提高煤矿的机械化程度是首要问题，但煤矿施工最重要的式安全，但是现在的煤矿作业的特点式多工种，多电作业，战线长，没有保护措施是不行的，未来的装煤机械应具有高可靠性，便于维护、操作，各项费用降到最低，成本低，具有良好的配套性，便于其他高新技术配合使用，有效提高生产率。2 总体方案设计21 耙斗装岩机的总体结构布置机器的总体布置关系到整机的性能、质量和整机的合理性。也关系到操作方便、工作安全和工作效率。因此，总体布置是总体设计中极为重要的内容。(1).固定楔、尾轮、耙斗、台车、绞车、操纵机构、导向轮、料槽、电气部分等。(2).绞车由电动机、减速器以及两个行星传动滚筒及两组制动器和辅助刹车带组成。工作时，刹紧工作滚筒上的制动器，使内齿轮停止运转，行星齿轮在中心轮的带动下沿内齿轮滚动，从而借行星轮架带动滚筒转动而缠绕钢丝绳来牵引耙斗，使耙斗在迎头装矸石后沿料槽到卸料口卸料。(3).回程时，松开工作工作滚筒的制动器，刹紧空程滚筒的制动器，按上述原理尾绳把耙斗牵回迎头。(4).为保证作业的稳定性，履带位于机器的下部两侧，前有落地铲板，后有稳定器支撑，整个机器的重心在履带接地面积的形心面积范围内；(5).为了保护司机安全，同时又便于观察、操作，将司机位置在机器后部右侧；2.2 耙斗装岩机的各组成部分基本结构设计2.2.1 耙斗装岩机的电动机的选择耙斗装岩机工作过程中，平均负荷不大，而瞬间负荷很大。为了适应这种特点，要求电机最大转矩为额定转矩的2.8倍。考虑煤矿特点设计成防爆型结构，可在有瓦斯和煤尘爆炸的矿井中使用。此次设计的耙斗装岩机选用的电机型号为YBK2-225M-4，功率为45KW，额定转速为1480转/分钟，采用带法兰盘连接方式。2.2.2 耙斗装岩机的减速器的设计由箱体、齿轮、轴承、轴、盖等组成。是一个二级减速器，将电动机的旋转运动传到最后一级齿轮的花键轴上，速比是i=3.78，为了使进轴与出轴之间有足够的距离，故在第二级中加一过度齿轮。减速器之两端分别与电动机及工作滚筒相连接，在减速器与电动机连接处装有橡胶油封（725012毫米）及“O”形密封圈（1465），以防止箱体内润滑油渗入电动机内。2.2.3 耙斗装岩机的工作滚筒的设计由卷筒、中心轮、行星齿轮、内齿轮、行星轮架及轴承等组成。在行星轮架上装有三个行星齿轮，行星齿轮既与中心轮相啮合，又与内齿轮啮合，行星轮架上的轴用键与卷筒内孔固定。当花键轴旋转后通过中心轮上的花键孔带动中心轮旋转，中心轮带动行星齿轮，在由行星齿轮带动内齿轮旋转。内齿轮本身是一个闸轮，外面装有刹车闸带，放松刹车闸带则行星齿轮自转，带动内齿轮转动。刹紧刹车闸带，则内齿轮不转，这是行星齿轮除自转外还要绕中心轮公转，这样就带动行星架转动。由于卷筒固定在行星轮架的轴上，所以卷筒转动将钢丝绳卷入。2.2.4 耙斗装岩机的空程滚筒的设计其结构与工作滚筒一样。有许多零件可以互相通用。由于中心轮、行星齿轮的齿数不同，所以卷同转速也不相同。2.2.5 耙斗装岩机的刹车闸带的设计由钢带、石棉带、铆钉等组成。主要考虑调换方便分左右两半，中间用圆头销固定。石棉带磨损后要即使调换。工作滚筒和空成滚筒各有一付刹车闸带，尺寸相同。2.2.6 耙斗装岩机的辅助刹车的设计耙斗装岩机工作靠两个行星滚筒旋转带动耙斗来回取岩石。刹车闸带刹紧时，滚筒开始转动，放松时滚筒停止转动，但由于惯性作用，滚筒实际还要转动，这样盘绕在滚筒上的钢丝绳容易乱绳，直至很快损坏。辅助刹车就用以阻止因惯性而引起的滚筒旋转，防止钢丝绳乱剩和压绳，引起保护钢丝绳的作用。使用时要经常调整。如挂尾轮需要用人工来拉钢丝绳时，应松快把手，逆时针旋转，去除弹簧对闸瓦的压紧力。挂好尾轮后又要及时调整到原来位置。由把手、套筒、闸瓦等组成。弹簧用来调节压紧力。3 减速器的计算及校核3.1电动机的选择3.1.1输送机主轴效率功率： Kw3.1.2 输送机主轴转速： r/min3.1.3传动装置总效率： 选取 齿轮效率： 行星齿轮传动效率： 滚筒效率： 轴承全部滚动轴承： 总效率： =0. 873.2 电动机输出功率： 所以：选择电动机型号为:YBK-225m-4型。电动机的转速 r/min。 3.3 总传动比分配：3.3.1 工作滚筒与电动机的总传动比：3.3.2空程滚筒电动机的总传动比： 3.3.3 分配传动比工作滚筒：空程滚筒: 减速器:= /=/取中间值：=（+ ）=3.78总传动比： 3.4 传动装置的运动和动力参数计算：3.4.1计算各轴转速： r/min r/min r/min r/min3.4.2计算各轴输入功率： 3.4.3计算各轴输入转矩： Nm Nm Nm Nm将上述结果列于表中：（见表2）轴号转 速功 率转 矩11480r/min43.93Kw283.47Nm2643.5r/min43.1Kw639.63Nm3392.4r/min42.24Kw1028Nm4392.4r/min38.33Kw936.2 Nm3.5齿轮的计算：3.5.1高速级：选择齿轮的材料，确定许用应力： 由表选 小齿轮选用20CrMnTi表面淬火 大齿轮选用40r调质许用接触应力由式=接触疲劳极限查图 接触寿命系数 应力循环次数由式： = 则：查表 得，（不允许有点蚀） 则： 许用弯曲应力 则： 接触强度最小安全系数 取： 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力, 查图6-7得,双向传动乘0.7： 弯曲强度寿命系数,查图6-8得,弯曲强度尺寸系数,查图6-9(设模数m小于5),弯曲强度最小安全/系数, 则： 齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级，按估计齿宽中点分度圆上的圆周速度。查表6.7、6.8取组公差7级。小轮大端分度圆由式： 计算：齿宽系数 按齿轮相对轴承为非对称布置：=0.8小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 在范围内，合适!小轮转矩 载荷系数 使用系数 查 得：动载荷系数 查 得：齿向载荷分布系数 查 得: 齿间载荷分布系数 由推荐值 材料弹性/系数 查表得：节点区域系数 查表得： 重合度系数 由推荐值0.850.92 取 故：的值为： 齿轮模数 圆整： 圆周速度 与估取接近！标准中心矩： 齿宽b b= 圆整: 大轮齿宽小轮齿宽 齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 重合度系数 =1.71 所以： 齿轮的其他主要尺寸计算小轮分度圆直径： 大轮分度圆直径: 根圆直径 = =顶圆直径 3.5.2 低速级:选择齿轮的材料,确定许用应力： 查表： 小齿轮选用20CrMnTi表面淬火 小齿轮选用40Cr调质 许用接触应力 接触疲劳极限应力 N/mm N/mm接触寿命系数,应力循环次数由式： 则：查表 得接触寿命系数 接触强度最小安全系数 取： 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力, 查图6-7得,双向传动乘0.7： 弯曲强度寿命系数,查图6-8得,弯曲强度尺寸系数,查图6-9(设模数m小于5),弯曲强度最小安全/系数, 则： 按齿面接触疲劳强度设计计算：确定齿轮精度等级，按， 估取圆周速度。查表取：组公差8级。 齿宽系数 按齿轮相对轴承非对称布置，取： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 误差在范围内： 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数值 查 得： 齿向载荷分布系数 查 表： 载荷系数的初值 弹性系数 查表得： 节点影响系数（ 查表得： 重合度系数 （） 查表得： 计算： 齿轮模数 圆整：小轮分度圆直径的值为：圆周速度 与估取接近！标准中心距 齿宽大轮齿宽 小轮齿宽齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 齿形系数 查表得： 小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 重合度系数 = =1.68 许用弯曲应力 齿轮的其他主要尺寸计算与结构图 大轮分度圆直径 顶圆直径 = = 根圆直径 = =3.6轴的结构设计:3.6.1输入轴的结构设计和强度计算：轴的结构设计：确定轴的结构方案：（图2）高速轴（电机轴）的轴承分别从两端装入，由轴端挡圈定位。结构如图：图2 初步估算轴的直径选取45号钢作为轴的材料，调质处理。 由式 计算轴的最小直径并加大3%，以考虑键槽的影响，查表得A=118，则 取。以便制出轴肩，易于装拆齿轮，故。轴的长度应该略大于齿轮的宽度，以便齿轮的轴的定位，为了防止与轴承端盖摩擦，取。毂孔长度93mm,短14 mm,作为(1)段长度轴端为倒角形式轴承选择: 6412 D=150 B=35 3.6.2 中间轴的结构设计：轴的结构设计：(齿轮轴)确定轴的结构方案：（见图3）该轴（中间轴）左端齿轮轴，大圆柱齿轮从右端装入，然后分别自两端装入挡油板和轴承。结构如图：图3初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。 查表取A=118则：，取。确定各轴段的直径和长度：轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为6410深沟球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。所以，确定轴段直径为，长度为。轴段：为联接齿轮。所以，确定轴段直径为mm，根据需要去轴端长度为。轴段：用于安装圆柱齿轮，直径略大于轴端的直径，以便制出轴肩，取轴端的直径为，宽度小于齿轮的宽度，取。轴段：为支撑轴颈，同一轴上的结构尺寸通常与轴段的完全相同。3.6.3 低速轴（输出轴）的结构设计：.轴的结构设计：确定轴的结构方案：（见图4） 该轴（输出轴）第二段装入大圆柱齿轮。联轴器将在传动系统装配时安装，减速器装配过程中不应装配。结构如图：图4.初步估算轴的直径：选取45号钢作为轴的材料，调质处理根据公式计算轴的最小直径，并加大3%以考虑键槽的影响。查表取A=118，计算后取确定各轴段的直径和长度： 轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为6410深沟球轴承。确定轴段直径为，长度为。轴段：用于安装大圆柱齿轮，所以轴端的直径应略大于轴毂的直径，以便制出轴肩，易于齿轮的装拆，故有，长度应小于齿轮宽度以便齿轮轴向定位，取。轴段：，用于齿轮与轴承的轴向定位，轴肩高度h应大些，2h=5mm,其直径为,长度为。轴段为支撑轴颈，同一轴上的结构尺寸通常与轴段的完全相同。故取，宽度为所配合的轴承的宽度，取，不考虑齿轮端面与箱壁距离。3.7轴的校核：对第三根轴的校核3.7.1计算作用在齿轮上的力： 转矩： =轴上齿轮分度圆直径圆周力： 径向力： = =3.7.2绘制轴的弯矩图和扭矩图：首先根据轴的结构作出轴的计算简图，再确定轴承的支点位置时，从手册中查取值。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图、扭矩图和当量弯矩图。从轴的结构图和当量图中可以看书，B和C截面的当量弯矩最大，是轴最危险的截面，其数值、及的计算如下图5：(1)求水平支反力：（设A点是） N则： N垂直支反力： N N(2) 弯矩 (3) 合成弯矩M (4) 按弯矩合成强度校核轴的强度当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处的当量弯矩 轴的材料为45号钢，调质处理，由表8-2查的，由表8-9查的材料许用应力。 由式8-4的轴的计算应力为： 根据计算结果可知，该轴满足强度要求。 图53.8轴承与键的选择3.8.1低速轴()用轴承:由轴的直径选用轴型6410,主要性能参数为:KN,KN,水平支反力: 垂直支反力: 合成支反力: 轴承所受当量载荷;轴承工作时有中等冲击，载荷系数 计算轴承寿命：对于中速运转的轴承，其主要失效形式是疲劳点蚀，应按疲劳寿命进行校核计算。查设计手册，所选深沟球轴承6410的主要性能参数为：额定动载荷，额定静载荷 因，故应按计算，取温度系数 故= 所以由以上计算可知，该轴承满足要求。3.8.2高速轴的轴承:由轴的直径选用轴型6412，中间轴的轴承选用轴型6410。3.8.3键的选择：（平键）与校核。（见图6） 根据高速轴的直径，参考文献3，选取键的尺寸为： （C型） 由中间轴的直径，选取键的尺寸为：（A型） 由低速轴的直径，选取键的尺寸为：（A型）.低速轴上键的校核：图6 假设载荷在键的工作面上均匀分布的，此时键的强度条件是：式中：T传递的扭矩N.m K键与轮毂键槽的接触高度，k=0.5h,h为键高，mm L键的工作长度，mm圆头平键（A键） l=L-b,L为键的公称长度，mm，b为键的宽度，mm d轴的直径，mm 许用挤压应力，mpa，键的材料一般采用45钢，查文献4表6-1取=70mpa代入上式得：L=80-9=71由上计算可知：健的选用满足强度要求。3.9减速器箱体及主要零部件的设计3.9.1减速器箱体结构：减速器铸造箱体主要结构尺寸关系参考文献 表15-1箱座壁厚：箱盖壁厚： 箱座上部凸缘厚度 b= 箱盖凸缘厚度 箱座底凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 n(a250mm) 轴承旁联接螺栓直径 盖与座联接螺栓直径 联接螺栓间距l 轴承端盖螺钉直径 检查孔盖螺钉直径 定位销直径 齿轮端面与内机壁距离 大齿轮定圆与箱体内壁间距离 箱盖肋厚 箱座肋厚 3.9. 2轴承盖的结构和尺寸 轴承盖的结构在此使用凸缘式端盖 D=80 螺栓数目（端盖上） 螺丝孔：10.5mm m由结构确定，取3.9.2轴承盖的结构和尺寸小齿轮：由于齿顶圆直径，可以做成实心式齿轮 大齿轮用腹板式结构 倒角为“2”轴承盖简图：图7二级减速器结构图图84 工作滚筒部分设计、计算及校核4.1工作滚筒传动比的分配4.1.1 总传动比总传动比式中,为电动机满载转速，电动机型号为YBK2225M4，查有关资料，。工作滚筒的转速式中，为滚筒的线速度，1.42m/s； d为滚筒直径，d=330mm； 所以，当为工作滚筒时，总传动比4.1.2传动比分配工作滚筒中行星齿轮传动比式中，为行星齿轮中内齿轮的齿数，；为太阳轮的齿数，总传动比: 4.2行星齿轮传动的参数计算及强度校核工作滚筒中行星齿轮传动比，行星轮数目，传动比范围在，故选用NGW型一级行星齿轮传动。4.2.1按接触强度初算太阳轮和行星轮传动的中心距a和模数m输入转矩，因传动中有一个或两个基本构件浮动作为均载机构，且齿轮精度低于6级，查参考文献，取载荷不均匀系数在一对A-C传动中，太阳轮传递的扭矩查有关资料，全为硬齿面的外啮合齿轮，在对称、中等冲击载荷时，7级精度使用的综合系数；8级精度，。考虑电动滚筒加工和使用的实际条件，取齿数比太阳轮和行星轮的材料用40钢表面的影响系数，硬度分别为HRC50-HRC55（太阳轮）和HRC45-HRC50（行星轮），查得齿宽系数（GB10090-88），线偏斜可以忽略，有0.3,0.4,0.45,0.5,0.6。因齿面硬度HB350,则取按接触强度初算中心距a公式(mm) 模数 4.2.2计算A-C传动的实际中心距和啮合角取模数，则实际中心距因是直齿轮高变位，则4.2.3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同上，4.2.4几何尺寸计算按高变位齿轮传动的几何A、C、B三轮的几何尺寸分度圆直径齿顶高采用高变位，因，所以太阳轮取正变位，行星轮和内齿轮取负变位，即 式中， 齿根高齿高齿顶圆直径齿宽为齿宽系数，齿轮相对轴承为对称布置，查得4.2.5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赤较传动，但确定和所用的圆周速度用相对于行星架的圆周速度 =动戴系数 速度系数查得，确定计算公式中的其它系数使用系数齿间载荷分布系数弯曲强度计算时，接触强度计算时，式中，和-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，及按表选取齿宽和行星轮数目对和的影响系数对与圆柱直齿或人字齿轮行星传动，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。 由图查得齿间载荷分布系数及也用6 .16节中的公式计算出，但算出的数值可能偏高，另外NGW型和NW型行星齿轮传动的内齿轮宽度与行星轮分度圆直径的比值小于或等于1时，可取及求齿间载荷分配系数及，先求端面重合度式中 则 = =1.73因为是直齿轮，总重合度，所以节点区域系数式中 所以 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 取润滑剂系数，考虑用N46(30号)机械油作为润滑冷却剂，按表6-10，取. 粗糙度系数齿面工作硬化系数：取；接触强度计算的尺寸系数：A-C传动接触强度验算计算接触应力 计算许用接触应力 及强度条件则计算结果，接触强度通过。除钢外，还可以使用40MnB,50SiMn等代用，如使用20CrMnTi渗碳淬火钢制造，安全裕度更好。A-C传动弯曲强度验算齿根应力为式中，齿形系数；查得 ；应力修正系数 ；查得 ；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 = 96.1考虑到行星轮齿受力可能出现不均匀性，齿根最大应力由强度条件 即则40Cr调质，表面淬火，。A-C传动改用材质后，弯曲强度验算也通过验算C-B传动的接触强度和弯曲强度1） 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 2）核算内齿轮材料的接触疲劳极限由，有 45号调质钢，则内齿轮用45号调质钢，调质硬度HB229286，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，计算齿根应力，其大小和A-C传动的外啮合一样，即 由强度条件 得 45号调质钢，所以C-B传动中的内齿轮弯曲强度也符合要求。4.3行星齿轮主要零件设计4.3.1行星架设计行星架是行星传动装置中的主要构件之一，行星架的结构设计和制造对行星轮间的载荷分配以及传动装置的承载能力、噪声和振动等有很大影响。行星架的合理结构应该是重量轻，刚性好，便于加工和装配。在此选用双侧板整体式结构，材料选用40CrMo，整体铸造，经退火和调质处理后，链连接出进行淬火，硬度HRC5256。参考文献，表2-99铸件最小允许壁厚取C1=C2=16mm，为保证装配要求，取，为了减轻重量两侧板做成六边形，中间连接部分为T形。行星架轴的计算行星架输出轴通过平键于卷筒连接，并将输出转矩传递给卷筒。该轴传递的扭矩为： = 按转矩估算法，上式中，材料的许用剪应力 空心轴的计算系数，取代入以上各数据，可得考虑传动效率与安全系数以及轴承选用的影响，取键的选取及校核键连接是将轴上的转动或摆动零件与轴进行轴向固定的连接，用以传递转矩，有的还兼作轴向固定或轴向移动的导向装置。根据工况选用普通A型平键，其特点是：键与轴槽配合较紧，键易于制造，装拆方便，在槽中轴向固定良好；使用于高精度，高速或承受变载，冲击的工况。当轴传递转矩时，键的工作面受到压力的作用，工作面受挤压，键受剪切，失效形式是键、键槽、和轮毂槽三者中最弱的工作面被压溃和键被剪坏。当键用45钢制造时，主要失效形式是压溃，所以只进行挤压强度计算。考虑行星架轴的最小直径与装配要求，根据文献，选取假设挤压应力在键的接触面上是均匀分布的，此时挤压强度条件是：式中，键与轮毂槽（或轴槽）的接触高度，为键高 键的工作长度，A型：许用挤压应力，键的材料一般采用抗拉强度极限的精拔钢制造，常用材料为45钢，查文献表2-21取代入数据得，由以上计算可知，键的选用满足强度要求4.4花键的选择与校核根据轴径d可以选择花键的尺寸第四轴的直径取根据文献，查表11-4选取矩形外花键轻系列，= c=0.3花键联接的主要失效形式是齿