装机700采煤机截割部设计毕业论文.doc

中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 1 装机装机 700700 采煤机截割部设计毕业论文采煤机截割部设计毕业论文 目 录 1 绪 论 1 2 MG300 700 WD 型采煤机 1 1 1 1 20 世纪 70 年代是我国综合机械化采煤起步阶段 1 1 1 2 20 世纪 80 年代是我国采煤机发展的兴旺时期 1 1 1 3 20 世纪 90 年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代 2 1 2 国际上电牵引采煤机的技术发展状况 4 1 3 国内电牵引采煤机的发展状况 5 2 总体方案的确定 6 2 1MG300 700 WD 型采煤机简介 6 2 1 1 概述 6 2 1 2 主要技术参数 7 2 1 3 结构特点 7 2 2 摇臂结构设计方案的确定 7 2 3 截割部电动机的选择 7 2 4 传动方案的确定 8 2 4 1 传动比的确定 8 2 4 2 传动比的分配 9 3 传动系统的设计 11 3 1 各级传动转速 功率 转矩的确定 11 3 2 齿轮设计及强度效核 13 3 3 轴的设计及强度效核 23 3 3 1 先确定 轴 23 3 3 2 轴 4 的设计及强度效核 29 3 3 3 惰一轴的设计 35 4 行星传动机构的设计过程 37 5 采煤机的使用与维护 57 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 2 5 1 采煤机使用过程中常见故障与处理 57 5 2 大功率采煤机截割部温升过高现象及解决方法 58 5 3 采煤机轴承的维护及漏油的防治 59 5 4 煤矿机械传动齿轮失效的改进途径 61 5 5 硬齿面齿轮的疲劳失效及对策 65 结束语 68 参考文献 69 附录 77 致 谢 70 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 1 1 绪论绪论 2 MG300 700 WD 型采煤机型采煤机 2 1 概述概述 MG300 700 WD 无链电牵引采煤机 装机总功率 700KW 截割功率 2 300KW 牵引功率 2 40KW 调高电机功率 18 5KW 采用开关磁阻电 机调速系统来控制采煤机牵引速度 MG300 700 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 机提供 520KN 的 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 2 2 主要用途及适用范围主要用途及适用范围 MG300 700 WD 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 3 型号的组成及其代表的含义型号的组成及其代表的含义 2 4 使用环境条件使用环境条件 1 可在周围空气中的甲烷 煤尘 硫化氢 二氧化碳等不超过 煤矿 安全规程 中所规定的安全含量的矿井中使用 2 海拔高度小于 200m 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 2 3 周围介质温度不超过 40 摄氏度 不低于 10 摄氏度 4 环境温度为 25 摄氏度时 周围空气湿度不大于 97 5 周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃 3 MG300 700 WD 型采煤机截割部的设计型采煤机截割部的设计 3 1 截割部概述截割部概述 截割机构是采煤机实现落煤 装煤的主要部件 它分别由左右截割部组 成 每个截割部主要由截割部壳体 截割电机 齿轮减速装置 滚筒等组 成 截割部内设有冷却系统 内喷雾等装置 本次设计主要的工作是 MG300 700 WD 采煤机截割部齿轮传动的设计 3 2 截割部传动总体方案截割部传动总体方案 3 2 1 设计总则设计总则 1 煤矿生产 安全第一 2 面向生产 力求实效 以满足用户最大实际需求 3 贯彻执行国家 部 专业的标准及有关规定 4 技术比较先进 在一般设计中进行改进 要求性能和寿命能有显著 的提高 3 2 2 已知条件已知条件 1 采高范围 1 8m 4 0m 2 煤层倾角 35 3 截割功率 2 300KW 4 滚筒转速 29 4r min 33 6r min 38 3r min 5 摇臂形式采用整体 左右可互换直摇臂 6 摇臂摆角 设计后有所调整 46 119 8 上摆 下摆 7 设计寿命 5000h 3 2 3 摇臂传动方案的确定摇臂传动方案的确定 参考以前 MG300 700 WD 型采煤机摇臂的设计 采用变换齿轮的方式 实现滚筒在三个速度间变换的要求 总体传动方案如图 3 1 传动路线经过 五级减速 其中含有二级行星齿轮传动 通过改变工作面侧的两个齿轮实 现三个速度的变化 创新点 采用两级行星传动 左右可互换摇臂 主要目的 1 减小行星头尺寸 可以装较小的滚筒 截割更硬的煤层 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 3 2 减小摇臂整体尺寸使其质量更轻 刚性更好 过煤量更大 3 左右摇臂互换 减少了摇臂的备用量 图 3 1 摇臂传动系统图 3 2 4 计算传动效率计算传动效率 1 各传动件的效率为 1 2 3 4 7 10 99 20 98 7 30 980 40 960 50 990 花键效率 7个 滚动轴承效率 对 圆柱直齿轮效率 行星齿轮传动效率 搅油效率 7762 12345 7762 0 990 980 980 960 98 0 647 总 3 2 53 2 5 传动比的分配及配齿情况传动比的分配及配齿情况 采煤机摇臂传动齿轮传动比的分配与一般减速器传动比的分配有所不同 摇臂要求所有大齿轮尽量的一样大 这样设计出的摇臂才能紧凑小巧 根 据以上原则齿轮的齿数与模数定为表 3 1 中所列的参数 输出转速与要求滚筒转速的误差计算 1 29 429 36 29 4 100 1 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 4 2 33 633 4 0 5 33 6 100 3 38 438 3 38 3 100 0 3 误差较小符合要求 表 3 1 齿轮参数表 3 3 截割部传动系统齿轮的校核计算截割部传动系统齿轮的校核计算 3 3 1 概述概述 滚筒截割到硬煤或夹矸时可能受到很大的冲击载荷 而且截割部工作的 环境相当差 所以截割部齿轮的校核计算均按照驱动电机的额定全功率验 算 3 3 2 截一齿轮 惰一齿轮 截二大齿轮校核计算截一齿轮 惰一齿轮 截二大齿轮校核计算 渐开线直齿的设计与校核参考 机械工程学 I 王洪欣等著 中国矿 业大学出版社出版 和 现代机械传动手册 现代机械传动手册编辑委员 会 编 校核过程中的系数均从上述两本书中查取 Z1 与 Z2 啮合参数及强度计算 计算依据及计算过程重要计算结果 一 齿轮参数 材料 热处理工艺及制造工艺的选定 1 齿轮采用 30CrMnTi 表面渗碳淬火处理 表面硬度 可达 58 62HRC 试验齿轮齿面接触疲劳极限为 limH 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 limF 齿形为渐开线直齿 最终加工为磨齿 精度 6 级 齿轮 2 为惰轮 其受到循环弯曲应力 所以上述齿轮 2 的试 验齿根弯曲疲劳极限乘了一个修正系数 0 8 2 几何尺寸计算 lim1 lim2 lim1 lim2 1450MPa 1450MPa 400MPa 280MPa H H F F 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 5 12 8 25 35 mzz 分度圆直径 dmz 齿顶圆直径 2 aa dm hxyd 齿根圆直径 2 fa dm hcxd 其中 1 0 25 a h c 二 啮合要素的验算 1 和 2 的重合度 12 1 顶圆齿形曲率半径 22 22 ab dd 22 1 216200 cos20 22 22 2 296280 cos20 22 12 sin gat 其中正号为外啮合 负号为内啮合 端面重合度 12 cos33 679 cos0 cos3 1416 8 cos20 n g mt 三 齿轮强度验算 采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定 全功率验算 因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的冲 击负载 设计时间按 T 20000h 1200000min 计算 1 圆周速度 3 14 200 1480 6060 1000 dn v 2 确定计算负载 名义转矩 300 95509550 1480 p T n 1 2 200mm 280mm d d 1 2 216mm 296mm a a d d 1 2 190mm 260mm f f d d 1 53 233mm 2 67 799mm 33 679mmg 12 1 43 15 49m s t v 1936N mT A 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 6 名义圆周力 1 1 20002000 1936 200 t T F d 3 应力循环次数Na 11 1480 1200000Nn t A 9 1 2 25 1 776 10 35 n N u 4 确定强度计算中的各种系数 接触应力强度系数 1 使用系数 a k 2 动负载荷系数 v k 3 齿向载荷分布系数k 4 齿间载荷分布系数 k 12 1 43 则载荷系数 K 的初值 kt tAvt kkkkk AAA 5 弹性系数 E Z 6 节点影响系数 H Z 2 2 2coscos2 cos0 cos20 cos 20sin0 cossin bt H tt z 7 重合度系数Z 44 1 43 33 z 0 750 75 0 250 25 1 43 Y 齿根弯曲疲劳强度计算各系数 8 齿形系数 F Y 1 19360N t F 2 19360N t F 9 1 1 776 10N 9 2 1 269 10N 1 75 a k 1 15 v k 1 05k 1 0k 2 113 t k 189 8 MP E Za 1 2 2 5 2 5 H H Z Z 0 93Z 0 774Y 1 2 2 65 2 45 F F Y Y 1 2 1 59 1 65 s s Y Y 0 774Y 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 7 9 应力修正系数 s Y 10 重合度系数0 250 75 Y 计算接触应力的基本值 H0 H0 1 1 t HE Fu ZZZZ d bu AAAAA H01 193601 4 1 2 5 189 8 0 93 1 200 901 4 H01 193601 4 1 2 5 189 8 0 93 1 280 901 4 接触应力 HH0Avt kkkk AAAA H1 599 211 75 1 15 1 05 1 00 H2 506 41 75 1 15 1 05 1 00 弯曲应力基本值 0 t FFS F YYY Y bm AAA A 01 02 19360 2 65 1 59 0 774 1 0 90 8 19360 2 45 1 65 0 774 1 0 90 8 F F 齿根弯曲应力 0FFAvtF kkkk A AAA 1 2 87 69 1 75 1 15 1 05 1 0 84 13 1 75 1 15 1 05 1 0 F F 确定计算许用接触应力时的各种系数 HP 1 寿命系数 NT Z H01 H02 599 21MPa 506 4MPa H1 H2 871 05MPa 736 13MPa 01 02 87 69MPa 84 13MPa F F 1 2 185 30MPa 177 78MPa F F 1 2 1 1 NT NT Z Z 1 L Z 1 v Z 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 8 2 润滑系数 L Z 3 速度系数 v Z 4 粗糙度系数 R Z 5 工作硬化系数 w Z 6 尺寸系数 x Z 许用接触应力 HPHLimNTLvRwx ZZZ ZZZ A AAAAA 12 1350 1 1 1 0 9 1 1 HPHP 接触强度安全系数 HP H H S 1 2 1215 871 05 1215 736 13 H H S S 确定计算许用弯曲应力时的各种系数 Fp 1 寿命系数 NT Y 2 齿根表面状况系数 Rrel T Y 3 尺寸系数1 050 01 x Ym 许用弯曲应力 Fp 1 800 0 9 1 01 0 97 FpHLimNTRrel Tx Fp YYY AAA 2 800 0 8 0 9 1 01 0 97 Fp 0 9 R Z 1 w Z 1 x Z 1 2 1215MPa 1215MPa HP HP 1 2 1 4 1 65 H H S S 1 2 0 9 0 9 NT NT Y Y 0 92 Rrel T Y 0 97 x Y 1 705 4MPa Fp 2 564 3MPa Fp 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 9 齿根弯曲强度安全系数 Fp F F S 1 2 705 384 185 3 564 3 177 8 F F S S 1 2 3 8 3 2 F F S S Z2 与 Z3 啮合参数及强度计算 计算依据及计算过程重要计算结果 一 齿轮参数 材料 热处理工艺及制造工艺的选定 1 齿轮采用 30CrMnTi 表面渗碳淬火处理 表面硬度 可达 56 61HRC 试验齿轮齿面接触疲劳极限为 limH 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 limF 齿形为渐开线直齿 最终加工为磨齿 精度 6 级 2 几何尺寸计算 12 8 35 29 mzz 分度圆直径 dmz 齿顶圆直径 2 aa dm hxyd 齿根圆直径 2 fa dm hcxd 其中 1 0 25 a h c 二 啮合要素的验算 2 和 3 的重合度 23 1 顶圆齿形曲率半径 22 22 ab dd 22 2 296280 cos20 22 lim3 lim3 1450MPa 400MPa H F 2 3 280mm 232mm d d 2 3 296mm 248mm a a d d 2 3 180mm 212mm f f d d 2 67 799mm 3 59 11mm 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 10 22 3 248232 cos20 22 12 sin gat 其中正号为外啮合 负号为内啮合 端面重合度 23 cos39 352 cos0 cos3 1416 8 cos20 n g mt 三 齿轮强度验算 采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功 率验算 因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负 载 设计时间按 T 20000h 1200000min 计算 2 圆周速度 3 14 136 382 88 6060 1000 dn v 2 确定计算负载 名义转矩 300 95509550 1480 p T n 名义圆周力 3 1 20002000 1936 200 t T F d 3 应力循环次数Na 9 1 3 25 1 776 10 29 n N u 4 确定强度计算中的各种系数 接触应力强度系数 1 使用系数 a k 2 动负载荷系数 v k 3 齿向载荷分布系数k 4 齿间载荷分布系数 k 23 1 67 则载荷系数 K 的初值 kt tAvt kkkkk AAA 5 弹性系数 E Z 39 352mmg 23 1 67 17 388m s t v 1936N mT 3 19360N t F 9 3 1 531 10N 1 75 a k 1 15 v k 1 05k 1 0k 2 113 t k 189 8 MPa E Z 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 11 6 节点影响系数 H Z 2 2 2coscos2 cos0 cos20 cos 20sin20 cossin bt H tt z 7 重合度系数Z 44 1 67 33 z 0 750 75 0 250 25 1 67 Y 齿根弯曲疲劳强度计算各系数 8 齿形系数 F Y 9 应力修正系数 s Y 计算接触应力的基本值 H0 H0 1 1 t HE Fu ZZZZ d bu AAAAA H03 193601 21 1 2 5 189 8 0 88 1 232 901 21 接触应力 HH0Avt kkkk AAAA H3 543 391 75 1 15 1 05 1 00 弯曲应力基本值 0 t FFS F YYY Y bm AAA A 03 19360 2 55 1 65 0 699 1 0 90 8 F 齿根弯曲应力 0FFAvtF kkkk A AAA 3 2 5 H Z 0 88Z 0 699Y 3 2 55 F Y 3 1 65 s Y H03 543 39MPa H3 790MPa 03 79 1MPa F 3 167 1MPa F 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 12 3 79 1 1 75 1 15 1 05 1 0 F 确定计算许用接触应力时的各种系数 HP 7 寿命系数 NT Z 8 润滑系数 L Z 9 速度系数 v Z 10 粗糙度系数 R Z 11 工作硬化系数 w Z 12 尺寸系数 x Z 许用接触应力 HPHLimNTLvRwx ZZZ ZZZ A AAAAA 3 1350 1 1 1 0 9 1 1 HP 接触强度安全系数 HP H H S 3 1215 790 H S 确定计算许用弯曲应力时的各种系数 Fp 4 寿命系数 NT Y 5 齿根表面状况系数 Rrel T Y 6 尺寸系数1 050 01 x Ym 许用弯曲应力 Fp 3 1 NT Z 1 L Z 1 v Z 0 9 R Z 1 w Z 0 96 x Z 3 1215MPa HP 3 1 54 H S 3 0 9 NT Y 1 01 Rrel T Y 0 97 x Y 3 705 384 Fp MPa 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 13 3 800 0 9 1 01 0 97 FpHLimNTRrel Tx Fp YYY AAA 齿根弯曲强度安全系数 Fp F F S 3 705 384 167 1 F S 3 4 2 F S 3 3 3 变速齿轮校核计算变速齿轮校核计算 说明 本校核只计算传动比最大的一对齿轮 这对齿轮也是这三对中受 力最大的一对 Z4 与 Z5 啮合参数及强度计算 计算依据及计算过程重要计算结果 一 齿轮参数 材料 热处理工艺及制造工艺的选定 1 齿轮采用 30CrMnTi 表面渗碳淬火处理 表面硬度 可达 58 62HRC 试验齿轮齿面接触疲劳极限为 limH 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 limF 齿形为渐开线直齿 最终加工为磨齿 精度 6 级 齿轮 2 为惰轮 其受到循环弯曲应力 所以上述参数中齿轮 2 的试验齿轮齿根弯曲疲劳极限乘了一个修正系数 0 8 2 变位系数的选取及几何尺寸计算 标准中心距 取 270 45 0 265 5 2 zz am Aa 啮合角 0 45 265 5 coscoscos200 92403 270 a a A 变位系数 45 5 2tan invinv xZ A 中心距变动系数 270265 5 9 aa y m 齿顶降低系数 0 5320 5yxy 分配变位系数 取 45 0 3 0 232 xx 45 9 22 37 mzz lim4 lim5 lim4 lim5 1450MPa 1450MPa 400MPa 400MPa H H F F 45 22 478 x 0 5y 0 032y 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 14 分度圆直径 dmz 齿顶圆直径 2 aa dm hxyd 齿根圆直径 2 fa dm hcxd 其中 1 0 25 a h c 二 啮合要素的验算 4 和 5 的重合度 45 1 顶圆齿形曲率半径 22 22 ab dd 22 4 220 824198 cos20 22 22 5 354 6333 cos20 22 12 sin gat 其中正号为外啮合 负号为内啮合 端面重合度 45 cos50 522 cos0 cos3 1416 9 cos20 n g mt 三 齿轮强度验算 采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功 率验算 因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负 载 设计时间按 T 20000h 1200000min 计算 3 圆周速度 3 14 198 1275 9 6060 1000 dn v 2 确定计算负载 名义转矩 300 95509550 1275 9 p T n 名义圆周力 20002000 2245 5 198 t T F d 3 应力循环次数Na 4 5 198mm 333mm d d 4 5 220 824mm 354 6mm a a d d 4 5 180 9mm 314 676mm f f d d 4 59 467mm 5 83 4mm 50 522mmg 45 1 9 13 2m s t v 2245 5N mT 4 22681 6NF 5 22681 6N t F 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 15 44 1275 9 1200000Nn t A 9 4 5 25 1 53 10 37 n N u 4 确定强度计算中的各种系数 接触应力强度系数 1 使用系数 a k 2 动负载荷系数 v k 3 齿向载荷分布系数k 4 齿间载荷分布系数 k 12 1 9 则载荷系数 K 的初值 kt tAvt kkkkk AAA 5 弹性系数 E Z 6 节点影响系数 H Z 2 2 2coscos2 cos0 cos22 478 cos 20sin22 478 cossin bt H tt z 7 重合度系数Z 44 1 9 33 z 齿根弯曲疲劳强度计算各系数 8 齿形系数 F Y 9 应力修正系数 s Y 10 重合度系数0 250 75 Y 计算接触应力的基本值 H0 9 4 1 53 10N 9 5 0 91 10N 1 75 a k 1 15 v k 1 05k 1 0k 2 113 t k 189 8 MPa E Z 4 5 2 34 2 34 H H Z Z 0 837Z 4 5 2 35 2 25 F F Y Y 4 5 1 71 1 67 s s Y Y 0 645Y 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 16 H0 1 1 t HE Fu ZZZZ d bu AAAAA H04 22681 61 68 1 2 34 189 8 0 837 1 198 1001 68 H05 22681 61 68 1 2 34 189 8 0 837 1 333 1001 68 接触应力 HH0Avt kkkk AAAA H4 502 521 75 1 15 1 05 1 0 H5 387 491 75 1 15 0 05 1 0 弯曲应力基本值 0 t FFS F YYY Y bm AAA A 04 05 22681 6 2 35 1 71 0 635 1 0 100 9 22681 6 2 25 1 67 0 635 1 0 100 9 F F 齿根弯曲应力 0FFAvtF kkkk A AAA 4 5 64 3 1 75 1 2 1 05 1 05 60 13 1 75 1 2 1 05 1 05 F F 确定计算许用接触应力时的各种系数 HP 13 寿命系数 NT Z 14 润滑系数 L Z 15 速度系数 v Z 16 粗糙度系数 R Z H04 H05 502 52MPa 387 49MPa H4 H5 730 5MPa 563 3MPa 04 05 64 3MPa 60 13MPa F F 4 5 142 67MPa 127 1MPa F F 4 5 1 1 NT NT Z Z 1 L Z 1 v Z 0 9 R Z 1 w Z 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 17 17 工作硬化系数 w Z 18 尺寸系数 x Z 许用接触应力 HPHLimNTLvRwx ZZZ ZZZ A AAAAA 45 1350 1 1 1 0 9 1 1 HPHP 接触强度安全系数 HP H H S 4 5 1215 730 5 1215 563 3 H H S S 确定计算许用弯曲应力时的各种系数 Fp 8 寿命系数 NT Y 9 齿根表面状况系数 Rrel T Y 10 尺寸系数1 050 01 x Ym 许用弯曲应力 Fp 4 800 0 80 0 92 0 96 FpHLimNTRrel Tx Fp YYY AAA 5 800 0 85 0 92 0 96 Fp 齿根弯曲强度安全系数 Fp F F S 1 x Z 4 5 1215 1215 HP HP 4 5 1 66 2 16 H H S S 4 5 0 8 0 85 NT NT Y Y 0 92 Rrel T Y 0 96 x Y 4 494 59MPa Fp 5 525 50MPa Fp 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 18 4 5 494 59 142 67 525 50 127 1 F F S S 4 5 3 5 4 1 F F S S 3 3 4 截三轴小齿轮 惰二轴齿轮 惰三轴齿轮 截四轴齿轮校核计算截三轴小齿轮 惰二轴齿轮 惰三轴齿轮 截四轴齿轮校核计算 Z6 与 Z7 啮合参数及强度计算 计算依据及计算过程重要计算结果 一 齿轮参数 材料 热处理工艺及制造工艺的选定 1 齿轮采用 30CrMnTi 表面渗碳淬火处理 表面硬度 可达 58 62HRC 试验齿轮齿面接触疲劳极限为 limH 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 limF 齿形为渐开线直齿 最终加工为磨齿 精度 6 级 2 几何尺寸计算 66 9 27 33 mzz 分度圆直径 dmz 齿顶圆直径 2 aa dm hxyd 齿根圆直径 2 fa dm hcxd 其中 1 0 25 a h c 二 啮合要素的验算 1 和 2 的重合度 23 1 顶圆齿形曲率半径 22 22 ab dd 22 6 261243 cos20 22 22 7 315297 cos20 22 67 sin gat lim lim 1450MPa 400MPa H F 6 7 243mm 297mm d d 6 7 261mm 315mm a a d d 6 7 220 5mm 274 5mm f f d d 6 63 205mm 7 73 032mm 43 892mmg 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 19 其中正号为外啮合 负号为内啮合 端面重合度 67 cos43 892 cos0 cos3 1416 9 cos20 n g mt 三 齿轮强度验算 采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功 率验算 因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负 载 设计时间按 T 20000h 1200000min 计算 4 圆周速度 6 3 14 243 758 26 6060 1000 dn v 2 确定计算负载 名义转矩 6 300 95509550 758 26 p T n 名义圆周力 20002000 3778 4 243 t T F d 3 应力循环次数Na 66 758 26 1200000Nn t A 8 7 7 27 9 1 10 33 N N u 4 确定强度计算中的各种系数 接触应力强度系数 1 使用系数 a k 2 动负载荷系数 v k 3 齿向载荷分布系数k 4 齿间载荷分布系数 k 67 1 65 则载荷系数 K 的初值 kt tAvt kkkkk AAA 5 弹性系数 E Z 6 节点影响系数 H Z 67 1 65 9 647m s t v 3778 4N mT 31098N t F 8 6 9 1 10N 8 7 7 45 10N 1 75 a k 1 10 v k 1 05k 1 0k 2 0213 t k 189 8 E Z 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 20 2 2 2coscos2 cos0 cos20 cos 20sin0 cossin bt H tt z 7 重合度系数Z 44 1 65 33 z 0 750 75 0 250 25 1 65 Y 齿根弯曲疲劳强度计算各系数 8 齿形系数 F Y 9 应力修正系数 s Y 10 重合度系数0 250 75 Y 计算接触应力的基本值 H0 H0 1 t HE F u ZZZZ dbu AAAAA H06 310981 22 1 2 5 189 8 0 885 1 297 1101 22 H07 310981 22 1 2 5 189 8 0 885 1 297 1101 22 接触应力 HH0Avt kkkk AAAA H6 611 01 75 1 1 1 05 1 00 H7 506 41 75 1 1 1 05 1 00 弯曲应力基本值 0 t FFS F YYY Y bm AAA A 6 7 2 5 2 5 H H Z Z 0 885Z 0 705Y 6 7 2 60 2 55 F F Y Y 6 7 1 60 1 63 s s Y Y 0 705Y H06 H07 611 0MPa 580 77MPa H6 H7 868 66MPa 825 68MPa 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 21 06 07 31098 2 6 1 6 0 705 1 0 110 9 31098 2 55 1 63 0 705 1 0 110 9 F F 齿根弯曲应力 0FFAvtF kkkk A AAA 6 7 92 1 1 75 1 15 1 05 1 0 92 04 1 75 1 15 1 05 1 0 F F 确定计算许用接触应力时的各种系数 HP 19 寿命系数 NT Z 20 润滑系数 L Z 21 速度系数 v Z 22 粗糙度系数 R Z 23 工作硬化系数 w Z 24 尺寸系数 x Z 许用接触应力 HPHLimNTLvRwx ZZZ ZZZ A AAAAA 67 1350 1 1 1 0 9 1 1 HPHP 接触强度安全系数 HP H H S 6 7 1215 611 1215 580 77 H H S S 06 07 92 1MPa 92 04MPa F F 6 7 194 6MPa 194 5MPa F F 6 7 1 1 NT NT Z Z 1 L Z 1 v Z 0 9 R Z 1 w Z 1 x Z 6 7 1215MPa 1215MPa HP HP 6 7 1 99 2 1 H H S S 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 22 确定计算许用弯曲应力时的各种系数 Fp 11 寿命系数 NT Y 12 齿根表面状况系数 Rrel T Y 13 尺寸系数1 050 01 x Ym 许用弯曲应力 Fp 6 800 0 9 1 01 0 97 FpHLimNTRrel Tx Fp YYY AAA 7 800 0 8 0 9 1 01 0 97 Fp 齿根弯曲强度安全系数 Fp F F S 6 7 705 384 194 6 564 3 194 5 F F S S 6 7 0 9 0 9 NT NT Y Y 0 92 Rrel T Y 0 96 x Y 6 705 4MPa Fp 7 564 3MPa Fp 6 7 3 6 2 9 F F S S Z8 与 Z9 啮合参数及强度计算 计算依据及计算过程重要计算结果 一 齿轮参数 材料 热处理工艺及制造工艺的选定 1 齿轮采用 30CrMnTi 表面渗碳淬火处理 表面硬度 可达 58 62HRC 试验齿轮齿面接触疲劳极限为 limH 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 limF 齿形为渐开线直齿 最终加工为磨齿 精度 6 级 2 几何尺寸计算 89 9 31 39 mzz 分度圆直径 dmz 齿顶圆直径 2 aa dm hxyd lim lim 1450MPa 400MPa H F 8 9 279mm 351mm d d 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 23 齿根圆直径 2 fa dm hcxd 其中 1 0 25 a h c 二 啮合要素的验算 1 和 2 的重合度 23 1 顶圆齿形曲率半径 22 22 ab dd 22 8 297279 cos20 22 22 9 369351 cos20 22 89 sin gat 其中正号为外啮合 负号为内啮合 端面重合度 89 cos44 75 cos0 cos3 1416 9 cos20 n g mt 三 齿轮强度验算 采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功 率验算 因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负 载 设计时间按 T 20000h 1200000min 计算 圆周速度 8 3 14 279 660 7 6060 1000 dn v 2 确定计算负载 名义转矩 6 300 95509550 660 7 p T n 名义圆周力 20002000 4336 3 279 t T F d 3 应力循环次数Na 88 660 7 1200000Nn t A 8 9 297mm 369mm a a d d 8 9 256 5mm 328 5mm f f d d 8 69 77mm 9 82 72mm 44 75mmg 89 1 68 9 647m s t v 4336 3N mT 31098N t F 8 8 7 9 10N 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 24 8 8 9 31 7 9 10 39 N N u 4 确定强度计算中的各种系数 接触应力强度系数 1 使用系数 a k 2 动负载荷系数 v k 3 齿向载荷分布系数k 4 齿间载荷分布系数 k 67 1 65 则载荷系数 K 的初值 kt tAvt kkkkk AAA 5 弹性系数 E Z 6 节点影响系数 H Z 2 2 2coscos2 cos0 cos20 cos 20sin0 cossin bt H tt z 7 重合度系数Z 44 1 68 33 z 0 750 75 0 250 25 1 68 Y 齿根弯曲疲劳强度计算各系数 8 齿形系数 F Y 9 应力修正系数 s Y 10 重合度系数0 250 75 Y 计算接触应力的基本值 H0 8 9 6 28 10N 1 75 a k 1 10 v k 1 05k 1 0k 2 0213 t k 189 8 MPa E Z 8 9 2 5 2 5 H H Z Z 0 879Z 0 696Y 8 9 2 55 2 50 F F Y Y 8 7 1 63 1 67 s s Y Y 0 696Y 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 25 H0 1 t HE F u ZZZZ dbu AAAAA H08 310981 18 1 2 5 189 8 0 885 1 279 1101 18 H09 310981 18 1 2 5 189 8 0 885 1 351 1101 18 接触应力 HH0Avt kkkk AAAA H8 574 561 75 1 1 1 05 1 00 H7 512 251 75 1 1 1 05 1 00 弯曲应力基本值 0 t FFS F YYY Y bm AAA A 08 09 31098 2 55 1 63 0 696 1 0 110 9 31098 2 50 1 67 0 696 1 0 110 9 F F 齿根弯曲应力 0FFAvtF kkkk A AAA 8 9 90 87 1 75 1 15 1 05 1 0 91 27 1 75 1 15 1 05 1 0 F F 确定计算许用接触应力时的各种系数 HP 25 寿命系数 NT Z 26 润滑系数 L Z 27 速度系数 v Z 28 粗糙度系数 R Z H08 H09 574 56MPa 512 25MPa H8 H9 816 86MPa 728 27MPa 08 09 90 87MPa 91 27MPa F F 8 9 164 6MPa 192 86MPa F F 8 9 1 1 NT NT Z Z 1 L Z 1 v Z 0 9 R Z 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 26 29 工作硬化系数 w Z 30 尺寸系数 x Z 许用接触应力 HPHLimNTLvRwx ZZZ ZZZ A AAAAA 89 1350 1 1 1 0 9 1 1 HPHP 接触强度安全系数 HP H H S 8 9 1215 816 86 1215 728 27 H H S S 确定计算许用弯曲应力时的各种系数 Fp 14 寿命系数 NT Y 15 齿根表面状况系数 Rrel T Y 16 尺寸系数1 050 01 x Ym 许用弯曲应力 Fp 8 0 8 800 0 9 1 01 0 97 FpHLimNTRrel Tx Fp YYY AAA 9 800 0 9 1 01 0 97 Fp 齿根弯曲强度安全系数 Fp F F S 1 w Z 1 x Z 8 9 1215MPa 1215MPa HP HP 8 9 1 5 1 7 H H S S 8 9 0 9 0 9 NT NT Y Y 0 92 Rrel T Y 0 96 x Y 8 564 3MPa Fp 9 705 4MPa Fp 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 27 8 9 564 3 164 6 705 384 192 86 F F S S 8 9 3 4 3 66 F F S S 3 3 5 第一级行星传动齿轮校核计算第一级行星传动齿轮校核计算 行星轮的设计与校核参考 渐开线齿轮行星传动得设计与制造 渐开线齿 轮行星传动的设计与制造编委会著 机械工业出版社出版 其中参数的选择与查取大部分在上书中查出 但有些经过了简化或从设计 手册中查取 第一级行星齿轮的设计计算 计算步骤及计算根据重要计算结果 1 齿轮材料 热处理工艺及制造工艺的选定 太阳轮和行星轮从用 18Cr2Ni4WA 表面渗碳淬火处理 表面 硬度为 56 61HRC 试验齿轮齿面接触疲劳极限为 limH 试验齿轮齿根弯曲疲劳极限 limF 齿形为渐开线直齿 最终加工为磨齿 精度 6 级 内齿圈材料为 42CrMo 调质处理 硬度为 262 302HBS 试验齿轮的接触疲劳极限 limH 试验齿轮的弯曲疲劳极限 limF 齿形的最终加工为插齿 精度为 7 级 2 确定各主要参数 1 传动比 i 4 2 行星轮数目 np 4 3 载荷不均衡系数 Kp 取1 15 HPFP kK 4 配齿计算 Za 取 15 17 49 agb zzz 5 齿轮的模数 m 和中心距 a 模数 m 取 m 8 11 815 17128 22 ac am zz 取130 a lim lim10 lim11 1600MPa 400MPa 280MPa H F F lim12 lim13 750MPa 280MPa H F 8m 130amm 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 28 6 计算变位系数 1 a g 传动 啮合角 ag 128 coscoscos20 130 22 296 ag ag a a 变位系数 2tan 22 29620 15 17 2 tan20 ag ag invinv xzz invinv x 中心距变动系数 y 130 128 8 aa y m 齿顶降低系数 yAyxy A 分配变位系数 因为0 2640 5x 所以取0 264 0 ag xx 2 g b 传动 啮合角 ag 128 coscoscos20 130 22 296 gb gb a a 变位系数 2tan 21 3 3220 49 17 2 tan20 ag gb invinv xzz invinv x 中心距变动系数 y 130 128 8 aa y m 齿顶降低系数 yAyxy A 分配变位系数 因为0 2640 5x 所以取0 0 128 gb xx 3 几何尺寸计算 22 296 ag 0 264x 0 25y 0 014y A 0 264 0 a g x x 22 296 gb 0 264x 0 25y 0 014y A 0 0 264 g b x x 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计 论文 届毕业设计 论文 29 2 2 aa fa dmz ddm hxy ddm hcx A 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 cos 10 8 0 40 25 b a dd h c 基圆直径 齿顶高系数内齿轮 顶隙系数内齿轮 太阳轮 8 15 1202 8 1 0 2640 014 1202 8 1 0 40 264 120 cos20 a aa fa ba d d d d 行星轮 8 17 1362 8 1 00 014 1362 8 1 0 40 136 cos20 g ag fg bg d d d d 内齿轮 8 49 3922 8 0 80 2640 014 3922 8 1 0 250 264 392 cos20 b ab fb