机械毕业设计（论文）-综采工作面转载机设计【全套图纸】.doc

中国矿业大学2010届本科生毕业设计 第72页一 概述全套图纸，加1538937061.1转载机的发展概况在长壁后退式采煤时，随着工作面的推进，要求顺槽内的输送机也能跟着移动，以免继续维护顺槽。在综采机械化采煤工作面上，工作推进速度较快，为了不经常移动顺槽可伸缩胶带输送机，而采用顺槽转载机。转载机可跟紧工作面输送机的推移速度而移动，并把工作面输送机运出的原煤转运到顺槽可伸缩胶带输送机上。桥式转载机是一种特殊的刮板输送机，是综合机械化采煤工作必不可少的设备之一。机构和刮板输送机基本相同，只是在机头部多了台支撑小车、爬坡段和悬拱梁。桥式转载机安装在采煤工作面的下顺槽中。它的作用是把工作面刮板输送机上的煤转运到工作面下巷的可伸缩带式输送机上，并将煤抬高运向胶带输送机，使装煤更方便。桥式转载机能随工作面的推进而整体纵向移动,减少了可伸缩带式输送机移动次数，从而加快了综采工作面的采煤作业速度。保证工作面采煤机连续采煤,实现综采工作面的高产高效作业。1.2转载机的技术特点及趋势过去认为，和综合机械化采煤工作面设备配套的桥式转载机,应是与工作面刮板输送机选用同样元部件组成的短的刮板输送机.随着综合机械化采煤工艺的发展及综采设备使用经验的积累和丰富,目前已明确认识到,桥式转载机的功能与工作面刮板输送机有许多不同, 其结构形式、运行参数及元部件选用均应有所区别。近年来与长壁式综采工作面设备配套的桥式转载机有一些新的设计观念和技术发展： 输送能力高于工作面刮板输送机。桥式转载机的链速比较快，溜槽应较宽，可运货载断面应较大。其溜槽两侧均可安装挡板或一侧按加高挡板，其输送能力应高于工作面刮板输送机，以便将工作面刮板输送机卸下的短时高峰煤流负载及时转运出去。一方面可避免工作面刮板输送机底链带回煤，另一方面可使工作面运出的峰谷不均的煤流逐步均匀化，以便在通过破碎机或卸入带式输送机时比较均衡平稳，不致造成堆积外溢。 中双链结构，刮板加密布置。桥式转载机较工作面刮板输送机的长度和运距短许多，一般为2550cm；其机身无横向弯曲段，故其刮板链条受力显著小于工作面刮板输送机，常选用规格与工作面刮板输送机相同或稍小的圆环链及较小结构尺寸的刮板，从而节省了钢材、动力、也降低了机头、机尾的高度。为提高转运块煤的中双链或准边双链布置形式。美国长避式综采工作面运输巷桥式转载机链速大多较工作面刮板输送机链速高20%30% ，一般为1.51.8m/s,最高到1m/s。 溜槽宽度较大，机身联接强固，桥式转载机溜槽一般较工作面刮板输送机溜槽宽度大。目前国内外高产高效工作面运输巷桥式转载机溜槽宽度多在1m左右，两侧配装加厚侧挡板，接口与溜槽接口错开，使机身联接强固，可承受较长坡道段和拱桥段弯矩以为破碎机的附加载荷强有力的整体推移设备，高产高效综采工作面卸式刮板输送机机头部与桥式转载机机尾上下交联为一体，整体推移，需要一套强有力的推移设备。一般是用工作面端头支架的强力液压千斤顶扒工作面刮板输送机机头部和桥式转载机机发展部，同时用运输巷中的液压锚固支柱的千斤顶拉转载机机身。这些动作既可以由工作面端头支架的控制阀组集中操作，也可以分设阀组同步操作。履带自行机构。 为了更方便灵活地推移转载机、破碎机、和可伸缩带式转送机机尾，近年来美国、澳大利亚长壁综采工作面运输巷中已开始使用履带自行式转载机，将破碎机也装在转载机履带上，统称为破碎给煤机；可利缩带式输送机机尾也装上自行履带。利用采煤工作面液压支架的乳化液泵站供液或单带电动机、液压泵供液来驱动履带行走。国内几家公司的转载机移动是直接和带式输送机机尾连接，直接通过两侧千斤顶伸缩移动。转载机主要用于综采机械化采煤工作面顺槽输送煤炭，也可以用于掘进工作面当作掘进运输机，还可与破碎机、端头液压支架相配套。在综采机械化采煤运输系统中，由于采用了桥式转载机，不仅输送量大，而且还会使运输系统简化，移动方便。设计要求与ZY2300 皮带机自移机尾配套，以实现在2.3 米范围内整体移动而不必拆移皮带机。与ZY2300 皮带机自移机尾配合可更方便地调节皮带机，增强了皮带机与转载机配合的协调性。本转载机与GZ1000/3000 型输送机配套使用，运量可达4000 吨/小时，技术先进，工作可靠，是大型综采配套设备的优秀机型。1.3转载机的结构 转载机由机头部、机身部、机尾部、刮板链、挡煤板组成。机头部包括传动装置、机头架、链轮组件、支撑小车；机身部包括标准槽、凹形溜槽、图形溜槽；机尾部包括机尾架、机尾轴、压链板。实际上，桥式转载机是一台可以纵向整体行走的短距离重型刮板输送机，其机尾安装放在工作面刮板输送机机头下顺槽的底板上，以方便接受从工作面内运出煤。在机尾部的后面平铺一段后，用一个凹形溜槽逐渐将机身抬高，并用滑撬的移动架支撑。当抬高一定的高度后，再用一个凸溜槽使机身伸平出去，直到机头伸出并形成一个桥式结构。机头安放在小车架上，小车骑在带式输送机机尾的滑轨上，以便于和工作面推进同步进行。当桥式转载机和带式输送机搭接达到最大极限时，须将带式输送机进行伸、缩，使桥式转载机与带式输送机搭接达到另一极限后，桥式转载机才能继续移动和带式输送机配合工作。 当采煤工作面的进度等于桥式转载机水平转载段可转载长度时，桥式转载机需要整体移动一次，而桥式转载移动到极限位置时，可伸缩带式输送机需要伸缩一次。可伸缩带式输送机的不可伸缩部分为50米左右，因此当工作面运输距离小于60米时，不能继续使用可伸缩带式输送机。这时，可将桥式转载机水平转载段接长，以单独完成工作面巷道的煤炭运输任务。 机头部机头部是桥式转载机的动力部分和卸煤部分，由导料槽、支撑小车、横梁、传动装置、机头部、链轮和盲轴（本机没有采用盲轴）等组成。导料槽导料槽安装在桥式转载机的前面而且骑在带式输送机机尾部机架两侧的工字钢轨道上，并通过左右两块连接耳板与桥式转载机机头小车车架前端的连接座相连接。其作用是减轻物料对胶带的冲击，并防止胶带偏载而跑偏，从而保护胶带，以有利于带式输送机的正常运行。机头行走部机头行走部是桥式转载机纵向行走的执行机构，它骑在带式输送机的尾部轨道上，并依靠推移机构的动力而整体纵向前、后移动。不同型号的转载机行走部有所不同，但基本组成相同的，即由机架、横梁、底板、固定环、行走轮组成。机头传动部机头传动部主要由机头部分和动力部组成。机头部分由链轮轴组、机头架、护板、拨链器、防护罩等组成。动力部由减速器、限矩液力偶合器、联接罩、电机、液压紧链器等零部件组成。带有法兰盘的联接罩将减速器、限矩液力偶合器、电机等联成一体，通过联接板组装在机头架一侧，通过减速器输出轴的外花键与链轮轴组的内花键相啮合，从而驱动链轮轴组。在电机轴上装有液压紧链器完成紧链功能。 减速器该转载机减速器为圆锥-圆柱齿轮三级减速器，由各轴组件和箱体等组成。所有齿轮和轴承是用L-CKC680 中负荷工业齿轮油润滑。箱体内有油槽，通过浸油、飞溅形式润滑轴承和齿轮。在减整器内还设有水冷装置，以防止减速器工作时过热。链轮是转载机的重要传动部件，刮板链和刮板输送机是由链轮驱动的。链轮主要由链轮和滚筒两部分组成。链轮滚筒要承受整个机器的最大力矩。链轮轴组装在机头传动部的机头架上, 链轮轴组主要由轴承盖、轴承座、链轮、轴、油封、套、螺塞、滚动轴承等组成。链轮为合金钢整体锻造。齿形为数控加工成形。齿面淬火处理。内孔为渐开线花键, 与轴装配在一起, 动力由减速器输出经链轮轴传递到链轮花键, 从而使链轮带动刮板链运行。链轮轴组件可以整体拆卸便于检修。轮轴组为集中式附油箱储油稀油润滑，润滑油为N320极压齿轮油。润滑油经油箱的软管进入链轮轴组，使其加油更方便，并延长轴组的使用寿命。 机身溜槽溜槽是桥式转载机运输煤炭的通道部件，按安装位置不同可分为一下几种：中部槽。中部槽是桥式转载机的主要配件，不同型号的桥式转载的中部槽规格不相同。调节槽。安装时，工作面的长度已经确定，即桥式转载机的机头、机尾位置已经确定。在安装的过程中，中部槽的长短视实际情况通过调节槽进行调节，其结构和中部槽基本相同，长度有1m、0.75m、0.5m三种。伸缩槽。伸缩槽安装在机头和中部槽之间，伸缩槽有一可滑移的伸缩搭接端，利用两侧的液压缸的调节实现伸缩动作，它的作用是调节链条的松紧。伸缩槽同时还具有过渡槽、连接槽和调节槽的功能。过度槽。过度槽也叫连接槽，有机尾连接槽和机头连接连接两种。在安装时，由于地面状况的影响，机头、机尾和中间槽不能吻合连接，因此需要经过渡槽的过渡连接。凹、凸槽。为了使转载机机头与伸缩带式输送机搭接，从而保证足够的搭接长度和空间，由凹槽把地面水平段的中部槽引向爬坡，然后通过凸槽把爬坡10的中部槽引向水平架桥段，从而使中部槽与安装在行走部上的过渡架相连，以形成桥式转载机机头与带式输送机机尾搭接的空间。凸、凹槽的结构与中部槽的结构基本相同，只是弯曲10，并在槽帮钢中板弯曲段堆焊耐磨材料以增加耐磨性。这是桥式转载机和刮板输送机不同的地方之一。刮板链与可弯曲刮板输送机所用的刮板链类似。 机尾部和刮板输送机相比，桥式转载机短的多，其工作负荷也小得多，所以在机尾部一般不安装动力传动装置。机尾部是由机尾架、机尾滚筒组成的，机尾架用来安装滚筒回转刮板链式桥式转载机的导向部分。 推移装置推移装置是根据桥式转载机的需要选择的。桥式转载机与刮板输送机的同步推进工作面端头支架推移油缸来完成，也可以用两个千斤顶代替，千斤顶的一端和桥式转载机连接，另一端套在锚固柱上，并利用液压泵站供液来实现桥式转载机的推移。现在，有的桥式转载机设有配合推移装置的辅助装置。如图1.1 图 1转载机示意图1.4限矩型液力联轴器的选择图 2液力耦合器1.注油塞、 2.泵轮、 3.后半连轴节、4.O型圈、5.垫圈、6.紧固螺栓7.前半连轴节、8.弹性块、9.外壳、10.涡轮、11.轴、12.螺栓、13.油封14. 油封、15.密封圈盖、16.轴承、17.轴承、18.热保护塞液力耦合器是一种动力式液力传动元件、由于它效率高，结构简单，能够带动负载平稳起动，改善起动性能，提高起动能力；具有过载保护作用；能隔离扭振和冲击；在多台电机传动链中均衡各电机的负荷；并减小电网的冲击电流；在很多行业得到看广泛的使用。本机所选液力偶合器属限距型液力传动装置，安装在减速器和电动机之间，只要作用是使电动机的动力传递减速器，使电机起动平稳，具有过载保护能力，能减缓传递系统中的冲击振动；在多电机传动系统中能保证各电机的同步运转。液力偶合器是一种能量转换装置，它将电动机输入的机械能转换为液力能，通过泵轮和透平轮的相互作用，将液力能转换为机械能输出，在液力偶合器的传递功率范围内，根据不同的传递功率，注入相应的液体后，在电机带动泵轮旋转时，液体被泵轮叶片驱动，液体在离心力的作用下形成环流，并严泵轮工作腔曲面流向透平轮，同时冲击透平轮叶片，使之带动从动轴旋转，在离心力的作用力下，又从透平轮的近轴处流回泵轮，能量的传递完全由液体形成闭合环流来完成。表液力耦合器的主要技术参数国家标准 型 号 输入转速 r/min 传递功率范围 N （ KW ） 过载系数 效率 外形尺寸 最大输入孔径 及长度（ mm ） 最大输出孔径 及长度（ mm ） 充油量（ L ） 重量 （ kg ） D L d1max d2max L1max L2max TVA750 1500 480-760 1-2.3 0.977 842603 140/245 150/240 44.2 88.4 406液力联轴器的工作液体在煤矿井下使用的液力偶合器。现在规定一律采用燃液或水为工作介质。以清水为介质的液力偶合器，在结构上与以油为介质的液力偶合器的主要不同点有其二：其一是工作室与轴承之间要有可靠的密封，防止轴承锈蚀；其二是在液力偶合器外壳上除了必须有防止过热的易容塞外，还必需装有防止过压的易爆塞保护装置。由于水的重度比油大，所以，与相同规格尺寸的以油为介质的偶合器相比，以水为介质的液力偶合器可多传递1015的力矩。二 总体方案的确定本转载机是在长壁式工作面输送机和顺槽可伸缩皮带机之间起转载输送煤炭作用；使用转载机可以避免顺槽皮带机机尾的频繁移动，从而保证工作循环的正常进行。SZZ1350/525型桥式顺槽转载机，主要用于高产、高效综采机械化工作面顺槽转载输送煤炭，可与工作面刮板输送机、破碎机及皮带机配套使用，使用时将转载机的小车搭接在皮带机结尾的导轨上，并能沿其作整体运动，从而使转载机随工作面输送机的推移步距作整体调整，煤炭有工作面输送机经桥式转载机转载到可伸缩皮带机上运走。2.1结构与传动系统传动系统方案如图所示:图传动系统1-链轮轴组 2-减速器 3液力偶合器 4-电动机 5-机尾链轮轴组2.2适用条件和特点1本机传动功率大，结构紧凑，整机体积不大，高度相对低，整体可靠性更高，最大宽度3050mm，机头距地最大高度2650mm。2本机设计有铰接槽能垂直弯曲3，机尾0.75m槽能水平弯曲6，垂直弯曲4，机头传动部相对于皮带机机尾可左右摆动，上下移动，从而能在一定程度上适应顺槽底板起伏。由于与ZY2300自移皮带机机尾配合，适应性有更大的提高。3本机设计要求与破碎机配合适用，由破碎机限制煤的块度，消除了大块煤对皮带的不利影响。4本机在液压马达阻链器紧链外，还可通过伸缩机头在320mm范围内实现每档10mm的微调。5本机设计与输送机是交叉侧卸，转载机的移动由工作面端头支架提供堆移力来实现。另外，在破碎机上还设计一备用拉移点，在特殊性情况下可用来拉移或锚固。2.3转载机组成及用途本转载机是与破碎机、皮带自移机尾的皮带机配套使用的，分为主体部和机尾部。本转载机的主体部和机尾部主要由机头传动部、架桥槽、凸槽、联接槽、铰接槽、0.75m调节槽、机尾过渡槽、阻链器和其它零部件等组成。 2.3.1机头传动部本部是由电机、减速器、机头架、后槽体、链轮组件、设备组件和联接罩、液压紧链系统等组成。可根据顺槽实际需要安装以适应左右工作面。其中减速器需要按要求注入润滑油，接水冷却；链轮要接远程注油装置，加注N320或N460润滑油；伸缩机架和液控系统配合可伸缩，在小范围内微调刮板链张力，紧链后用销轴限位。在后槽体上，有4-75孔，用来擦阻链器，与液压马达紧链装置配合可实现紧链。 机架机架分为前机架和后槽体（后机架）两大部分。机头架安装着传动链轮组件、拔链器、刮板链、传动装置（减速器到电机），与后槽体插接，由伸缩油缸与固定销固定，微调紧链是通过伸缩油缸的伸缩来实现的。 伸缩油缸伸缩油缸是一个单伸缩双左右缸，通过伸缩油缸把前后机架连接在一体，起到微调链条张力上的作用。当刮板链较松时，把操纵阀手柄打到伸长位置，使油缸活塞伸出到合适位置，并用定位销固定：当刮板链较紧时，把操纵阀手柄打到缩回位置，使油缸活塞缩回到合适位置，并用定位销固定。当伸缩油缸伸长到极限位置后，需将油缸活塞杆缩回，重新紧链。 链轮组件链轮组件装在机头传动部的机头部上，其中链轮为合金钢整体锻造七齿链轮，齿形加工成型，表面淬火处理。链轮轴承座在机头架上由压块、螺栓压紧。链轮组件可以在不拆传动装置的情况下整体拆装。 拔链器、舍板拔链器为焊接结构。安装拔链器时拔茶插入链轮齿的沟槽内，可以保证刮板链的链条与链轮能顺利的啮合和分离。拔链器的作用是：当输送机卸载后，防止链环卡在链轮沟槽内而不能在正常分离点脱开。拔链器时由舍板、螺栓固定在机头架山。舍板和拔链器时易磨损，磨损后及时跟换。2.3.2输送槽有多种样式，但槽形基本相同。都是整体箱型焊接全封闭溜槽，由槽体、挡板、电缆槽、盖板等组成。在爬坡段，电缆槽挂在槽体侧面，根据工作面的不同，选择左、右悬挂方向；在落地段，电缆槽在槽体侧面。输送槽间除机尾部调节槽间是哑铃联接外，其余都是有两个定位销和18或22条高强度螺栓刚性联接，加大了联接强度，提高了可靠性。底、中板采用高强度耐磨板，以满足过煤量的要求。架桥槽，3m长，是为了延伸架桥段的长度，架桥槽可提供形成与皮带机搭接的足够合适空间；凸槽是为了产生下弯角度，中板和地板均增加了厚度，并采用大圆弧过渡，减少了磨损，提高了过煤量。中间的联接槽、铰接槽是为了让转载机伸起一定的高度，转载机爬坡角为10，使爬坡段煤流畅通；铰接槽能垂直弯曲3，以适应巷道底板的起伏不平和皮带机尾移动时引起的高度变化；中部槽还有开窗，打开天窗维护时，可观察刮板链底链运行情况和排除刮板链底链故障；机尾部0.75m调节槽槽间能水平0.6和垂直弯曲4，机尾过渡槽提供了与输送机交叉侧卸机头的连接手段。2.3.3刮板链刮板链转载机的重要部件，在工作过程中承受较大的静负荷和动负荷，并与溜槽相摩擦。因此，要求刮板链不仅强度高，耐磨 ，而且要具有一定韧性和抗腐蚀性。本转载机的刮板链为中双链型式，由圆环链、刮板、U形螺栓、接链环、螺母组成。圆环链规格为42152矿用高强度圆环链，链间距离为500mm。刮板采用合金钢锻造刮板，刮板与链条由U形螺栓和螺母紧固并焊接在一起，组装刮板时注意刮板上标记的运行方向。使用中应经常检查螺栓的联接情况，若有松动应立即调换。调节链：是用来调节刮板链的长度，以适应转载机长度变化。调节链的结构型式与刮板链完全相同。2.4传动系统 机头传动部的电动机经液力偶合器、减速器带动机头的链轮、链轮带动绕过机头链轮、机尾滚筒的刮板链，刮板链沿着运煤方向把中部槽内的煤运到卸载端。2.4.1主要技术参数该机的主要技术参数如下：a)设计长度 -50mb)输送量 -4000t/hc)出厂长度 -30md)刮板链速 -2.06m/se)电动机型号-YBSD-525/263-4/8功率-525/263kW转速-1485/738r/min电压-3300Vf)减速器形式-圆锥-圆柱三级减速功率-525kW速比-24.5:1冷却形式-水冷g)机尾部中部槽型式-整体箱式焊接结构长内宽-7501350mm槽间连接-哑铃联接强度-3000KNh)紧链装置紧链型式-液压紧链链条微调张紧-伸缩机头 i)链轮齿数 -7（机头）、5（机尾）j)与可伸缩皮带机有效搭接长度 -13mk)爬坡角度-10l)与配套输送机连接方式-交叉侧卸m)配套皮带自移机尾型号-ZY23002.4.2电动机的选择设计要求功率为525KW，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。所以选择矿用防爆电动机，型号为YBSD-525/263-4/8；其主要参数如下：功率：525kW转速：1485电压：3300V2.4.3总传动比及传动比的分配要求要求：（1）查阅有关资料，完成桥式转载机总体方案的设计。（2）完成总体传动及结构设计。（3）大功率减速器整体设计。（4）传动主要部件、组件、零件图设计。（5）编写完成设计计算说明书。总传动比的确定总传动比: 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。初定各级传动比为:三 传动系统的设计3.1各级传动转速、功率、转矩的的确定各轴转速计算：从电动机出来，各轴依次命名为、轴。轴 轴 轴 轴 各轴功率计算：轴 轴 轴 轴 式中:液力偶合器效率 =0.96滚动轴承效率 =0.98锥齿效率 =0.97斜齿效率 =0.98圆柱齿轮效率 =0.97滚筒效率 =0.96各轴扭矩计算:轴 轴 轴 轴 将上述计算结果列入下表（表.）：表.轴号输出功率P（kW）转速n()输出转矩T/(Nm)传动比轴479.1148530812.3846轴460.1622.757054.993.7102轴437.4167.8524886.332.7692轴403.360.6463514.4313.2第一级锥齿轮传动设计计算3.2.1选择齿轮材料材料是齿轮承载能力的基础，合理选择齿轮材料，可以使其有足够长的使用寿命，满足性能要求，保证传动系统的可靠性。查齿轮手册，小齿轮：20Cr2Mn2Mo 大齿轮：18Cr2Ni4W热处理方法：表面渗碳、淬火，芯部低温回火由图16.2-17 h得=1650 =1650N/mm=550 =550N/mm3.2.2初步设计1设计公式:载荷系数： 齿数比： 估算时齿轮许用接触应力：估算时的安全系数： 估算结果：取 2几何计算齿数： 取 实际齿数比：分锥角：大端模数： 取 表16.4-3大端分度圆直径：齿形角： 外锥距： 初定齿宽系数： 初取齿宽： 取中点法线模数：初定中点螺旋角：实际齿宽系数： 大轮大端分度圆直径： 中心锥距： 其中内锥距： 假想平面齿轮齿数： 实际中点螺旋角： 中点分度圆直径： 当量齿轮分度圆直径： 当量齿轮顶圆直径： 当量齿轮基圆直径：当量齿轮端面压力角： 当量齿轮传动中心距： 当量齿轮基圆螺旋角 当量圆柱齿轮齿数： 当量法面圆柱齿轮齿数： 当量齿轮基圆端面齿距： 啮合线长度： 端面重合度： 纵向重合度： 总重合度： 齿中部接触线长度：由 齿中部接触线的投影长度：3.2.3齿面接触疲劳强度校核校核公式：中点分度圆切向力： 使用系数： 查机械设计手册3表16.2-30动载荷系数：由7级精度和中点节线速度 在机械设计手册3查图16.4-28 齿向载荷分布系数在机械设计手册3中表16.4-28：取有效工作齿宽，按式（16.4-28）， 端面载荷系数：，由表16.4-29， 节点区域系数： 由式，6.4-4,中点区域系数：由式 16.4-5,计算 参数和按表16.4-30，计算 弹性系数： 表 16.2-43螺旋角系数 锥齿轮系数：由式 16.4-7，载荷分配系数：由式 16.4-9，计算 计算接触应力：许用接触应力：试验齿轮的接触疲劳极限: ，图16.2-17寿命系数:,长期工作，取无限寿命设计。润滑油影响系数:,，图16.2-20工作硬化系数:,，图16.2-21尺寸系数: ，图16.2-22最小安全系数: 许用接触应力值:齿面接触强度校核结果:。通过3.2.4齿根弯曲疲劳强度校核计算公式,式16.4-11,，复合齿形系数 按，查图 16.4-25，,重合度系数 按式16.4-15 计算载荷分配系数 由式 16.4-16,计算 齿根弯曲应力计算值 齿根许用弯曲应力 ，式16.4-17齿根弯曲疲劳强度基本值 ，图16.2-26h寿命系数 长期工作。取为无限寿命设计相对齿根圆角敏感系数 ，表16.2-48相对齿根表面状况系数 尺寸系数 ，图16.2-28最小安全系数 许用弯曲应力值齿根弯曲强度校核结果 。通过3.3第二级斜齿轮传动设计计算3.3.1选择齿轮材料材料是齿轮承载能力的基础，合理选择齿轮材料，可以使其有足够长的使用寿命，满足性能要求，保证传动系统的可靠性。查齿轮手册，小齿轮：20CrMnTi 大齿轮：18Cr2Ni4W热处理方法：表面渗碳、淬火，芯部低温回火由图16.2-17 h和图16.2-26 ，, 3.3.2斜齿轮的初步设计按表 16.2-33, 式中 小齿轮传递的转矩载荷系数K：考虑对称轴承布置速度较低，冲击负荷较大，取齿宽系数：齿数比：暂取 u=i=3.7102许用接触应力:按表 16.2-33 按表16.2-33,取最小安全系数 ，按大齿轮计算 将以上数据代入中心距的公式得： 圆整为标准中心距： 。按经验公式：。取标准模数：。初取， 。 取，精求螺旋角 所以： 圆整 取3.3.3校核齿面接触疲劳强度按表 16.2-34 式中 分度圆上的圆周力使用系数 查机械设计手册3表16.2-36 载荷系数 按公式16.2-12 圆周速度 v， 根据齿轮的圆周速度，参考表16.2-73选择齿轮的精度等级为：7-7-8 GB100955-1988按表16.2-39，齿向载荷分布系数，按表16.2-40齿向载荷分配系数：按查表16.2-42，节点区域系数，按，x=0 查图 16.2-15，查表16.2-43, 接触强度计算的重合度及螺旋角系数首先计算当量齿数 量齿轮的端面重合度；，按，从图16.2-10分别查得，所以按，查入16.2-11，纵向重合度按，查图16.2-16,所以：计算安全系数 ，式中，寿命系数应力循环次数：从图16.2-18 查得 ,润滑油影响系数 ,按照选用L-CKC680号中极压型工业齿轮油，其运动粘度，查图16.2-19,，工作硬化系数 ,接触强度计算的尺寸系数 ，查图16.2-22，。将以上值代入安全系数的计算公式得按表16.2-46,最小安全系数,故安全。3.3.4校核齿根弯曲疲劳强度按表16.2-34式中 弯曲疲劳强度计算的载荷分布系数： 弯曲强度计算的载荷分配系数： 复合齿形系数：按，查图 16.4-25，, 弯曲强度计算的螺旋角系数：按，查图16.2-25将以上各数值代入齿根弯曲应力计算得计算安全系数 : 表16.2-34 式中 寿命系数,由图16.2-27查得，相对齿根圆角敏感系数：由图16.2-23,知，查表16.2-23,。相对齿根表面状况系数查表16.2-71，齿轮粗糙度，按式16.2-21，。尺寸系数:查图16.2-28, 。将以上数值代入安全系数的公式得由表16.2-46，取及均大于，故安全3.3.5主要几何尺寸，。取，3.4第三级直齿轮传动设计计算3.4.1选择齿轮材料及初步计算材料是齿轮承载能力的基础，合理选择齿轮材料，可以使其有足够长的使用寿命，满足性能要求，保证传动系统的可靠性。查齿轮手册，小齿轮：20CrMnTi 大齿轮：18Cr2Ni4W热处理方法：表面渗碳、淬火，芯部低温回火由图16.2-17 h和图16.2-26 ，, 接触强度寿命系数,应力循环次数N 由式6-7 查图6-5得， 接触强度最小安全系数则 故取 许用弯曲应力 由式6-12, 弯曲强度度寿命系数 查图16.2-27YN1=YN2=1.01弯曲强度尺寸系数 查图6-9YX=1弯曲强度最小安全系数=1.4则 3.4.2按齿根的弯曲疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，采用直齿圆柱齿轮传动按（0.0130.22）估取圆周速度4 参考表6.7，表6.8选取公差组8级。小轮分度圆直径 由式6-5得齿宽系数 查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置，0.8 小轮齿数 在推荐值2040中选，25大轮齿数 圆整 齿数比 传动比误差 在允许误差范围内。故，合适小轮转距 载荷系数使用系数：查表6.3，动载荷系数：由参考文献机械设计推荐值1.051.4，齿向载荷分布系数： 由推荐值1.01.2，齿间载荷分布系数： 由推荐值1.01.2，则载荷系数的初值 材料弹性系数：查表6.4，节点影响系数：查表6-3，重合度系数： 由推荐值0.850.92，=0.87故，齿轮模数： =186.58/25=7.46mm 按表6.6，圆整=8小轮分度圆直径：圆周速度：=标准中心距：齿宽：大轮齿宽：，小轮齿宽： ，3.4.3齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-10 齿形系数：查表6.5，小轮， 大轮， 应力修正系数：查表6.5，小轮， 大轮，重合度 重合度系数故 所以，齿根弯曲强度满足。3.4.4齿轮几何尺寸的计算大轮分度圆直径：根圆直径： 顶圆直径 3.5传动轴的结构设计与校核轴是组成机器的主要零件之一。轴类作为支撑作回转运动零部件的重要零件，常常是机械产品中运动部件设计的核心。轴的材料主要是碳钢和合金钢，钢轴的毛坯多数用圆钢或锻件，各种热处理和表面强化处理可以显著提高轴的抗疲劳强度。碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性比较低，适用于一般要求的轴。合金钢比碳钢有更高的力学性能和更好的淬火性能，在传递大功率并要求减小尺寸和质量、要求高的耐磨性，以及处于高温、低温和腐蚀条件下的轴常采用合金钢。在一般工作温度下（低于200），各种碳钢和合金钢的弹性模量均相差不多，因此相同尺寸的碳钢和合金钢轴的刚度相差不多。高强度铸铁和球墨铸铁可用于制造外形复杂的轴，且具有价廉、良好的吸振性和耐磨性，以及对应力集中的敏感性较低等优点，但是质较脆。轴的结构主要取决于：轴在机器中的安装位置及形式；轴属零件的类型、尺寸、数量及和轴的联接方法；载荷的性质、大小及分布情况；轴的加工工艺等。轴的结构应满足：轴和轴上零件有准确的工作位置；轴上零件便于装拆和调整；轴有良好的制造工艺等。提高轴的强度的常用措施:1.合理布置轴上零件以减小轴的载荷2.改进轴上零件的结构以减小轴的载荷3改进轴的结构以减小应力集中的影响4.改进轴的表面质量以提高轴的疲劳强度3.5.1减速器高速轴I的设计及校核考虑I轴与电机伸轴用液力耦合器联接，因为电机的轴伸直径为dD=110，查表选取液力偶合器规格根据轴上零件布置，装拆和定位需要该轴各段尺寸如图所示图3.5.1 轴的结构图1)选择轴的材料选用38SiMnMo,调质，热处理后轴的强度229-286HBS,由手册得，初步计算轴径：由式8-2 计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响。查表8.6 取A=100 取d=70mm2）轴的结构设计左轴承从左端装入，通过轴套定位，右轴承从右端装入，通过右端锥齿轮定位，两轴承之间由轴套定位。两轴承上端通过套杯定位，可以调整整个轴的径向移动，齿轮左端面靠轴肩定位，左端轴承通过轴承端盖定位。液力偶合器右端和轴承左端通过C型键连接，通过左端轴肩定位。采用单列圆锥滚子轴承。轴段（）左端联接限矩型液力联轴器，如图3.5.2所示图3.5.2联轴器的联接尺寸为190，取减速器伸出轴段部分的长度为200；与联轴器联接的孔径为70，因此取轴段（）的直径为70。轴段（）上装有单列圆锥滚子轴承，外力在两支点外作用，安装选用反安装结构，能使轴的支撑有较高的刚度。轴承间隙是靠轴承上套杯和轴承端盖垫片调整的。为了调节圆锥齿轮的轴向位置，把一对轴承放在同一个套杯中，套杯则装在外壳的座孔中，通过增减套杯端面与外壳之间的垫片厚度即可使圆锥齿轮轴的位置发生改变，从而调整锥齿轮啮合的接触区。3) 单列圆锥滚子轴承的特性： 额定动载荷比1.52.5，能限制轴和外壳在一个方向上的轴向位移；在径向载荷作用下会产生附加轴向力，一般成对使用，对称安装；能承受较大的径向负荷和单向的轴向负荷，极限转速较低；内外圈可分离，轴承游隙可在安装时调整，适用于转速不太高，轴的刚性较好的场合。轴段（）安装轴承端盖。直径为75mm，长度为45mm。选择轴承代号为33216 T=46 d80 D=140轴段（）装有套筒用于调整两轴承之间的轴向尺寸，为了提高轴的强度和刚度，应尽量缩短轴承与传动件的距离。小锥齿轮选用悬臂式，以便于装配。为使轴的刚度较好，取两轴承支点跨距。由轴承接触角的大小确定轴承的支点，所以选取轴段（）的长度为163，直径为80。轴段（）装有小锥齿轮，左端由轴肩定位从而确定轴段（）的直径为75，长度为77。4) 计算作用在轴上(图3.5.1)的力转矩圆锥齿轮所受的圆周力和径向力，轴向力的大小5) 轴的强度校核根据轴的计算作出轴的弯距图、扭矩图和当量弯矩图，如下轴承支反力：H水平面：， V垂直面：, 求齿轮中点处弯矩H水平面： V垂直面：合成弯矩M扭矩T：弯距图、扭矩图见图3.5.26）按弯扭合成强度校核轴的强度当量扭矩 ，取折合系数a=0.6，则齿宽中点的当量弯矩当量扭矩图见图3.5.2轴的材料为38SiMnMo，调质处理。由表19.1-1查得，由式该轴满足强度要求。受力分析图3.5.23.5.2第轴的结构设计及校核1）确定轴的最小直径第根轴为齿轮轴结构，选取轴的材料为20CrMnTi，渗碳、淬火、回火处理。热处理后表面硬度56-62HRC, ，初估轴的最小直径，可得 其中，A=98取拟定轴上零件的装配方案如图3.5.2所示图3.5.2轴的结构图2）按轴向定位要求确定各轴段直径和长度为使传动件在轴上的固定可靠，应使轮毂的宽度略大于与之配合轴段的长度，以使其他零件顶住轮毂，而不是顶在轴肩上.轴段装有单列圆锥滚子轴承，轴承通过轴套定位。轴的外力在支点间作用，选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性，可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为33218轴承的左端装有轴套来调整轴向间隙。轴段的长度为109，直径为90。轴段装有圆锥齿轮。锥齿轮的轴向长度95，选取轴的直径为95，长度为93。轴段调节锥齿之间的距离。轴段为齿轮轴结构部分，尺寸由斜齿轮的齿宽决定。轴段装有单列圆锥滚子轴承，根据轴承的尺寸确定该轴段的直径为90，长度为40。作用在轴上的圆周向力和径向力,轴向力的大小：圆锥齿轮所受的圆周力和径向力，轴向力的大小3）轴的强度校核根据轴的结构受力，绘制轴的弯距图、扭矩图和当量弯矩图，如图3.5.2-1 求轴承支反力：轴承支反力： H水平面：， V垂直面：, 求齿轮中点处弯矩H水平面： V垂直面： 合成弯矩M 扭矩T：弯距图、扭矩图见图3.5.2-1按弯扭合成强度校核轴的强度当量扭矩 ，取折合系数a=0.6，则齿宽中点的当量弯矩当量扭矩图见图3.5.2-1轴的材料为20CrMnTi，渗碳、淬火、回火处理。由表19.1-1查得，由式最小轴径该轴满足强度要求。受力分析图3.5.2-13.5.3第轴的结构设计及校核1）确定轴的最小直径第根轴为齿轮轴结构，选取轴的材料为20CrMnTi，渗碳、淬火、回火处理。热处理后表面硬度5662HRC, ，初估轴的最小直径，可得 其中，A=98取拟定轴上零件的装配方案如图3.5.3所示。3.5.3 轴的结构图2）按轴向定位要求确定各轴段直径和长度为使传动件在轴上的固定可靠，应使轮毂的宽度略大于与之配合轴段的长度，以使其他零件顶住轮毂。轴段装有单列圆锥滚子轴承，轴的外力在支点间作用，选用正安装能使轴段支承具有良好的刚性，可用端盖下的垫片来调整轴承的间隙。选择轴承代号为32026，轴承的左端装有轴套来调整轴向间隙。轴段的长度为45，直径为140。轴段为轴肩，是轴的结构部分，尺寸由齿轮的决定 轴段为齿轮轴结构部分，尺寸由齿轮的齿宽决定。轴段装有斜齿轮。斜齿轮的轴向长度96，选取轴的直径为145，长度为94。轴段装有单列圆锥滚子轴承，根据轴承的尺寸确定该轴段的直径为140，长度为73。3）作用在齿轮上的力作用在轴上的圆周向力和径向力,轴向力的大小：作用在直齿轮上的力4）轴的强度校核根据轴的结构受力，绘制轴的弯距图、扭矩图和当量弯矩图，如图3.5.3-1求轴承支反力：轴承支反力： H水平面：， V垂直面：, 求齿轮中点处弯矩H水平面： V垂直面： 合成弯矩M 扭矩T：弯距图、扭矩图见图3.5.3-1按弯扭合成强度校核轴的强度当量扭矩 ，取折合系数a=0.6，则齿宽中点的当量弯矩当量扭矩图见图3.5.3-1轴的材料为20CrMnTi，渗碳、淬火、回火处理。由表19