毕业设计（论文）-采煤机截割部传动系统的几何参数设计

1、学 位 论 文 诚 信 声 明 书本人郑重声明：所呈交的学位论文设计是我个人在导师指导下进行的研究设计工作及取得的研究设计成果。除了文中加以标注和致谢的地方外，论文设计中不包含其他人或集体已经公开发表或撰写过的研究设计成果，也不包含本人或其他人在其它单位已申请学位或为其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究设计所做的任何奉献均已在论文中做了明确的说明并表示了致谢。申请学位论文设计与资料假设有不实之处，本人愿承当一切相关责任。学位论文设计作者签名： 日期： 学 位 论 文 知 识 产 权 声 明 书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：在校期间所做论文设计工作的知识产权属西安科技大

2、学所有。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文设计被查阅和借阅；学校可以公布本学位论文设计的全部或局部内容并将有关内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存和汇编本学位论文。保密论文待解密后适用本声明。学位论文设计作者签名： 指导教师签名： 年 月 日题目：采煤机截割部传动系统的几何参数设计专业：机械设计制造及其自动化专业学生： 签名 指导教师： 签名 摘 要采煤机截割部作为采煤机最重要的割煤机构，主要作用是保证采煤机能够顺利的进行割煤。在结构、传动速度以及性能等方面与采煤机牵引部相匹配。采煤机截割部系统主要靠齿轮传动机构来实现减速。采煤

3、机截割部传动系统的设计工作主要包含传动系统总传动比的计算，总传动比和速度的分配，齿轮结构参数的设计及其强度的校核和计算。还对采煤机截割部轴的结构设计及其强度进行了校核，对轴上零部件进行了选择。因为轴靠箱体的支撑，所以还对采煤机截割部箱体进行了设计。还有整个传动系统结构的设计和配置以及传动系统运动仿真。采煤机截割部传动系统几何参数设计合理，不仅可以保证采煤机连续作业，而且对保证截割部具有可靠的性能也具有非常重要的影响。所以采煤机截割部的几何参数设计必须适宜，布局必须合理，必须符合采煤机工况的要求。采煤机截割部设计合理，可以增加采煤效率，减少本钱。使采煤机寿命延长，增加采煤的可靠性。可以满足我国对

4、煤炭的需求，可以推动国民经济快速开展。关键词：采煤机；截割部；行星轮系；齿轮传动设计Subject:Geometric parameters design of the transmission system of cutting part of ShearerAbstractShearer cutting department as the most important coal mining mechanism, the main role is to ensure that the coal mining machine can successfully cut coal. In the

5、 structure, transmission speed and performance and other aspects of the coal mining machine traction match. The cutting part system of the shearer mainly depends on the gear drive mechanism to realize the reduction. The transmission system of shearer cutting unit design work mainly includes the tran

6、smission system transmission ratio calculation, total transmission ratio and velocity distribution, structure parameters of gear design and strength checking and calculating. The structural design and strength of the cutting part axis of the shearer were checked, and the parts of the shaft were sele

7、cted. Because the shaft depends on the support of the box, it also designs the box of the cutting part of the shearer. The design and configuration of the whole drive system and the motion simulation of the drive system are also designed.The geometric parameters of the transmission system of the she

8、arer cutting part can not only ensure the continuous operation of the shearer, but also have a very important influence on the reliability of the cutting part. Therefore, the geometric parameters design of shearer cutting part must be appropriate, layout must be reasonable, and must meet the require

9、ments of coal mining machine condition. The cutting part of the shearer is reasonable, it can increase the coal mining efficiency and reduce the cost. The life of the shearer is prolonged, and the reliability of coal mining is increased. It can meet the demand of coal, and can promote the rapid deve

10、lopment of the national economy.Key words: coal mining machine; cutting; planetary gear; gear transmission design目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc29774 1 绪论 PAGEREF _Toc29774 1 HYPERLINK l _Toc16743 1.1本课题研究的意义 PAGEREF _Toc16743 1 HYPERLINK l _Toc26304 PAGEREF _Toc26304 3 HYPERLINK l _Toc8058 PAGERE

11、F _Toc8058 3 HYPERLINK l _Toc20216 PAGEREF _Toc20216 3 HYPERLINK l _Toc30681 PAGEREF _Toc30681 5 HYPERLINK l _Toc19124 PAGEREF _Toc19124 5 HYPERLINK l _Toc20218 PAGEREF _Toc20218 5 HYPERLINK l _Toc23187 PAGEREF _Toc23187 6 HYPERLINK l _Toc440 1.4.1采煤机截割部传动方式确实定 PAGEREF _Toc440 6 HYPERLINK l _Toc1354

12、8 PAGEREF _Toc13548 6 HYPERLINK l _Toc19990 PAGEREF _Toc19990 7 HYPERLINK l _Toc9272 PAGEREF _Toc9272 8 HYPERLINK l _Toc20260 2 采煤机截割部传动参数确实定 PAGEREF _Toc20260 9 HYPERLINK l _Toc20438 PAGEREF _Toc20438 9 HYPERLINK l _Toc27920 PAGEREF _Toc27920 9 HYPERLINK l _Toc3169 2.3采煤机截割部各轴的转速n、功率P、转矩T PAGEREF _

13、Toc3169 9 HYPERLINK l _Toc2721 PAGEREF _Toc2721 9 HYPERLINK l _Toc30644 PAGEREF _Toc30644 10 HYPERLINK l _Toc17332 PAGEREF _Toc17332 10 HYPERLINK l _Toc1535 PAGEREF _Toc1535 11 HYPERLINK l _Toc27758 3 采煤机截割部齿轮参数的设计及强度计算 PAGEREF _Toc27758 12 HYPERLINK l _Toc4255 PAGEREF _Toc4255 12 HYPERLINK l _Toc16

14、197 PAGEREF _Toc16197 12 HYPERLINK l _Toc15508 PAGEREF _Toc15508 16 HYPERLINK l _Toc22546 PAGEREF _Toc22546 20 HYPERLINK l _Toc32203 采煤机截割部一级减速系统中惰轮的设计与计算 PAGEREF _Toc32203 24 HYPERLINK l _Toc19640 采煤机截割部三级减速系统中惰轮的设计与计算 PAGEREF _Toc19640 26 HYPERLINK l _Toc26007 3.2采煤机截割部行星减速机构的设计 PAGEREF _Toc26007

15、29 HYPERLINK l _Toc30775 PAGEREF _Toc30775 30 HYPERLINK l _Toc7692 3.4本章小结 PAGEREF _Toc7692 31 HYPERLINK l _Toc29472 4 采煤机截割部轴及轴承的设计 PAGEREF _Toc29472 32 HYPERLINK l _Toc16666 4.1采煤机截割部轴的结构设计及其强度校核 PAGEREF _Toc16666 32 HYPERLINK l _Toc19643 4.2采煤机截割部轴的结构设计及其强度校核 PAGEREF _Toc19643 32 HYPERLINK l _Toc

16、29081 4.3采煤机截割部轴的结构设计及其强度校核 PAGEREF _Toc29081 36 HYPERLINK l _Toc29290 4.4采煤机截割部轴的结构设计及其强度校核 PAGEREF _Toc29290 39 HYPERLINK l _Toc3498 4.5采煤机截割部轴的结构设计及其强度校核 PAGEREF _Toc3498 43 HYPERLINK l _Toc24325 4.6采煤机截割部轴的结构设计及其强度校核 PAGEREF _Toc24325 47 HYPERLINK l _Toc19729 4.7采煤机截割部轴的结构设计及其强度校核 PAGEREF _Toc19

17、729 50 HYPERLINK l _Toc14922 PAGEREF _Toc14922 51 HYPERLINK l _Toc29559 5 三维模拟动画仿真 PAGEREF _Toc29559 52 HYPERLINK l _Toc4245 6 结 论 PAGEREF _Toc4245 55 HYPERLINK l _Toc15803 致 谢 PAGEREF _Toc15803 56 HYPERLINK l _Toc19829 参考文献 PAGEREF _Toc19829 581 绪论我国土地辽阔，地下煤炭资源非常丰富，需求量大。但是由于采煤技术条件的局限性，采煤效率常常落后于兴旺国家

18、，为了获得地下煤炭资源，能把地下的资源为人类所用，我国机械工程师一直在努力着，研发各种各样的机械，目的就是把埋藏在地下的资源挖出来得以利用，发挥他应有的价值和作用，采煤机就是在这样的情况下被提出来的。人们想设计一种大型采煤机器来代替人们的劳动，把地下的煤层运送到地表，这样人们就可以利用了。为了这个目标，我们一直努力奋斗着，不断研究探索，最后设计出来了采煤机。采煤机的运用加快了煤炭的开采，但是还是不能满足我国对煤炭资源的需求，我国人口众多，因此对煤炭的需求量也大。我国目前对于一些中、厚煤层开采比拟困难，由于技术的原因开采不到位，因此不能满足煤炭行业的需要。为了满足人们对煤炭的需求，我国抽调技术骨

19、干，开始采煤机的研究开发，向着大功率采煤机进发，目的就是为了符合煤矿的要求，大力开采煤炭资源。根据调查我国的煤层大局部都是中厚度的煤层，因此对中厚度煤层的开采很重要，也是煤炭行业快速开展需要解决的问题，为了解决这些问题，工程师就需要研究开发新的符合要求的采煤机1。采煤机就是由电机带动齿轮旋转，进行适当的减速，最后驱动滚筒，滚筒切割煤壁。煤从岩层中掉落在刮板输送机上，随着输送机的运转，煤就被装运到地表，然后运输到需要的地方。采煤机到达采高要求，利于采煤和落煤。采煤机中发挥关键作用的就是截割部，截割部是采煤机的灵魂所在，一旦截割部发生故障，采煤机就瘫痪了。所以采煤机截割部是非常重要的一局部，当然也

20、不能少了其他零部件的支持，所以要想设计好一个采煤机，关键就是要设计好截割部，使截割部满足采矿要求，截割部由电动机，减速箱，行星机构，滚筒组成。铰接在机身上，可以绕铰接处上下摆动。以便于可以采到更多的煤，增加采煤的收入。截割部的设计又要考虑机身的尺寸，不仅要使整机看起来美观大方，而且还要到达传动的要求。而且还要适应不同的工作面和不同的煤层。截割部的传动而且受滚筒震动、冲击的影响比拟大。所以在设计的时候要考虑震动和冲击，所以要对各类轴零件进行强度、刚度、弯曲强度的校核。而且对于行星结构的设计不仅要考虑尺寸的大小，而且要考虑适宜的传动比、以及强度和刚度。采煤机的传动系统分为牵引局部和截割局部，可见采

21、煤机截割部对于采煤机来说是至关重要的一局部，采煤机截割部设计的是否合理，是否到达相应的要求，直接影响整个采煤机的利用价值。所以采煤机截割部的设计要符合综采工作面的要求，而且还要适合采煤机本身的性能要求。而且各个尺寸还要符合整机的美观大方。采煤机的作用就是把煤层中大块大块的煤从煤壁上别离下来，然后运到输送的机器上。随着对截割部设计的完善，采煤机才能更好的符合要求，才能根据我国的实际情况发挥更大的作用，但是截割部的设计不是一件简单的事。所以更需要我们结合经验和行业标准，认真的去设计、校核和计算2。大功率采煤机应该有足够的强度和刚度，保证工作面的平安性，并且要求操作简单灵活。在设计摇臂时不仅要考虑他

22、所能完成的目的还要考虑他的结构和强度是否符合要求。因为滚筒受到冲击载荷，所以采煤机减速机构要考虑到冲击载荷以及震动等特殊要求。采煤机截割部的功率大，消耗能量多，并伴随着发热等一系列问题。为了适应采煤工况的要求，截割部采用防爆型电动机，运用减速箱减速，减速箱中使用直齿圆柱齿轮，可以增加强度，符合设计要求。减速箱分为四级，其中有一级是行星系统。电动机把动力传给减速箱，经过减速箱减速，得到一个适合的速度，然后传给滚筒，滚筒在减速箱的驱动下进行旋转，然后采煤落煤，这套系统看似简单，但是让你真正的设计出来是一件非常困难的事，需要几百个零部件的选择和设计，还必须考虑实际和组装要求。因此这个工程的任务量是非

23、常大的，自从我拿到题目就开始查资料，进行设计。他的形状和结构如图1-1所示。图1-1采煤机形状结构图国内外采煤机的开展历史国内外采煤机的技术特点由于采煤机的引入，煤炭行业在近半个世纪中得到快速开展，大多数都是以电牵引采煤机为主，我国至于开展大功率高性能智能化的大型采煤设备，已经成为国内研究的重点。为了提高采煤机的效率，不断增加装机功率，在目前来看最大的采煤机功率已经突破一千了，牵引电动机的功率也到达了几十11。牵引速度更加快速，牵引力越来越大。经过电机总体布置的反复讨论推敲，最后发现电机横向更符合要求，所以后面研发的采煤机大多都用这种结构。滚筒的直径和截割深度不断增大。采煤机的可靠性将成为国产

24、采煤机越来越重要的性能指标。采煤机是采煤的一种大型机器，使用采煤机采煤可以大大提高生产效率，增加利润，平安性比拟高，产量高，消耗低。采煤机一般情况下有四种类型,分别是锯削式、刨削式、钻削式和铣削式。采煤机零件结构多，系统复杂，所以设计起来比拟困难，而且采煤机在采煤的过程中发挥及其重要的作用。一旦出现故障，采煤系统将出现瘫痪。可能会造成巨大的损失，所以对采煤机的可靠性要求也很高。随着我国经济的开展，随着煤炭行业的开展，各种各样的的采煤机被设计出来，适合不同的环境，符合不同煤矿的要求，所以采煤机的竞争也很剧烈。主要的开展趋势是向大功率采煤机进发，采煤机的功能越来越多，但是设计和制造越来越复杂。根据

25、我国煤炭行业的状况，针对我国的具体国情，机械工程人员不断努力着，目的是可以设计出适合薄煤层采煤的大功率采煤机12。所以，我国工程师一直努力奋斗着。(1)国内采煤机的开展情况从上世纪开始，我国煤炭行业迅速开展，采煤机越来越多得到人们的重视，众所周知采煤机代表一个国家煤炭行业的开展水平，在借鉴和吸收国外先进技术后，我国机械工程师致力于技术研究，先后解决众多困难，攻破各种技术难关，在失败中成长，随着一次又一次的失败，我国的采煤机技术也越来越高，但是采煤机的研究和开发是没有停止的，我国形成了集研发，制造，销售为一体的众多大型采煤机公司。采煤机的使用范围不断扩大，最早采用无链牵引13，无链牵引采煤机具有

26、众多优点，但是也存在缺乏，效率比拟低，为了提高效率，渐渐地采用电牵引技术，为了完善采煤机的布局，也开始采用电机横向布置，这种类型的采煤机成为了重点研究的对象。为了提高了生产效率。随着研究的不断进行，技术难题不断被攻克，采煤机技术越来越成熟了，不断开发新的产品，适应煤炭行业的快速开展，我国机械工程师致力于开发高产高效矿井综合配套设备。大功率的采煤机不断被研究开发出来，迅速投入到生产中。提高了采煤效率，增加煤炭行业效益。煤炭行业因此也迅速开展，到达了一个顶峰期。一些世界前沿的高端技术也被引进或者被突破，迅速应用到采煤机中，采煤机的功能越来越多，平安性越来越高，速度更快，效率更高。已经实现了变频调速

27、技术，远程无线操作，故障诊断和记忆功能，设计更加完美14。但是这远远达不到世界先进水平，我国还将致力于大功率、大截割电牵引采煤机的进一步研究，争取实现更大的突破，对于大功率采煤机的工况监视，还大力研究开发故障诊断系统，目的为了更加快速的进行故障诊断和处理，力争实现故障自动排除或者处理，为最大限度的利用我国能源，着力研制开展薄煤层采掘机械，使我国煤炭行业再创辉煌，以便更好地效劳我国煤炭行业。我国在采煤机的研究领域，虽然取得了一些成果，有的技术也到达世界先进水平。但是和其他兴旺国家还存在很大差距。因此我们还要不断努力研究开发关键技术，力争到达世界先进水平。(2国外采煤机的开展情况按照采煤机的机构来

28、划分，采煤机的开展历史大体经历三个阶段：第一阶段，20世纪40年代中期，出现了截链式采煤机，这是采煤机的初级阶段，主要用于开采煤炭，矿石等。这种采煤机技术落后，生产效率低，只是把人从劳动力中解放出来，而且结构非常复杂，操作不够智能化，装煤效果也不理想。但是他为后面采煤机的研发奠定了根底。为后续的研究开展提供了一个参考。第二阶段，50年代，出现了摆动式截割头采煤机，这种采煤机比之前的先进了许多，生产能力有所提高，功能增加了，采煤效果也非常好，效率也提高了，结构简单，操作系统也比拟简单，但是机器在运行的过程中振动比拟大，噪声也比拟大，而且维护的费用也高。第三阶段就是60年代初到现在，滚筒式采煤机的

29、出现，由无链牵引开展到电牵引，效率，功率，截割深度和速度不断被突破15。采煤机也形成了一系列的产品，采煤机技术也日趋成熟。使采煤机适应不同的煤矿，操作也越来越简单方便，平安性也越来越高。滚筒采煤机配合液压支架，刮板输送机等配套设施效率越来越高，逐渐到达了一个很高的水平。随着计算机的开展，更多控制系统，电子产品也被应用到采煤机中。计算机智能化操作，便于信息管理和储存，人机关系更加合理更加简单方便。性能越来越好，可靠性平安性越来越高。自动化程度也越来越高，灵敏度和故障诊查和处理功能越来越强大。采煤机的类型多种多样，可以按不同的要求来进行划分。其中最普遍的划分方式就是按采煤机的滚筒数目划分，有单滚筒

30、采煤机，还有双滚筒采煤机，双滚筒采煤机比单滚筒采煤机多了一个滚筒，当然也多了一个摇臂。但是开采效率增加了一倍。还可以按行走机构划分，有链式牵引和电牵引，现在根本上都采用电牵引。电牵引有很多优点，可以进行速度控制。还根据采煤机的特征，性能以及功率，适用不同的环境。采煤机划分不同的系列，采煤机由于效率高，所以大量的被投入煤炭的开采工作中。所以现在制造生产出来的采煤机大多数采用横向布置，分为几个模块，便于安装和维修。还有不同的划分方法这里就不一一例举出来了。采煤机主要由电动机、牵引部、截割部和附属装置等局部组成如图1-2所示。1-电动机；2-牵引部；3-牵引链；4-截割部减速箱；5-摇臂；6-滚筒；

31、7-弧形挡煤板；8-底托架；9-滑靴；10-调高油缸；11-调斜油缸；12-拖缆装置；13-电气控制箱。图1-2 双滚筒采煤机结构图电动机是采煤机的动力来源，驱动采煤机行走，驱动滚筒截割煤层。一般大型采煤机有四个电动机，左右各一个牵引电机和一个截割电机。分别完成左右截割和行走功能，而且相互独立，这样便于维修。牵引部由牵引电机驱动，实现左右行走，速度可以控制，一般情况下，左右牵引部只有一个在进行工作，要么左，要么右，不会同时工作的。截割部的主要作用就是将截割电机的动力传给滚筒，使滚筒旋转起来，滚筒就相当于是切割煤层的刀具，在滚筒的作用下，煤层被切成块状，掉落在输送机运出煤矿。其他一些附属装置就不

32、一一介绍了。截割部的作用就是驱动滚筒旋转，那么怎样滚筒才能旋转呢？滚筒旋转需要一个动力驱动，所以截割电机就给滚筒提供动力来源，但是电机提供的转速过高，转矩偏小，所以不能直接传递给滚筒，因此需要一个中间变量把电机的高速度低转矩变化为低转速大转矩。这个中间变量的过程就是由减速箱来完成的，在采煤机中减速箱的尺寸不能太大，不然的话不利于采煤机的运转，而且造成结构复杂，体积庞大，所以截割部在设计中必须具有适宜的尺寸，但是还必须满足强度和其他方面的要求。所以截割部的设计是一个非常复杂的过程。所以在零部件选用上要格外注意，不仅要符合要求，还必须在一定的尺寸范围内才行。采煤机截割部是整个采煤机的关键，消耗了采

33、煤机大局部功率，因此对传动装置要求很高。在机体的设计过程中要满足强度和刚度，还必须满足一定的可靠性，当然在装配的过程中还需要考虑到配合的一些问题，所以对尺寸的要求极高，一不小心一个尺寸的错误就可能导致最后生产出来的采煤机不能运转，或者装配的时候发生干预，不能正常配装。在这些严格的要求下，截割部中零部件的几何尺寸要反复修改，力争在满足各种条件的要求下尽可能使尺寸保持在适宜的范围内。采煤机截割部常见的传动方式有以下四种1如图1-3所示。截割部传动的方式大概就分为这四种，每种方式有各自的特点。但也有共同的特点，都是电动机提供动力源，由减速系统减速，最后输出给滚筒，进行切割煤层。在四种方式里最简单的是

34、第三种，由电动机把动力传给减速箱，在经减速箱传给滚筒，尺寸链短小，简单。第一种比第三种多了一个摇臂，摇臂可以调节滚筒高度，从而适合切割不同的煤层。第二种比第一种多了行星齿轮传动。行星齿轮设计相比照拟复杂一点，但是他有不可替代的一些优点，尺寸小，减速大，所以一直被人们所青睐。第四种比第二种少了一个固定的减速箱，从而缩短了传动的距离，效率更高。这四种方式有各自的优缺点，在选择的时候要根据具体的环境和设计要求，选择最适宜的一个，在不同工作面，不同的矿井中，对采煤机的要求不一样。当然在设计上可能就采用不同的传动方式，视具体情况具体对待，不可以形成固定的惯性思维，适当的时候还要突破常规，勇于创新，那样才

35、会取得更大的成就。 图1-3 采煤机截割部四种传动方式对以上传动方式进行认真分析，分析其优点和缺点，再根据我设计的题目，经过认真的讨论和商议，最后我选择的传动方式是:电动机摇臂行星齿轮传动滚筒如图1-4。该截割部通过销铰接在机身上，可以实现摇臂的摆动，因此可以使滚筒到达不同的高度，有利于采煤。摇臂和机身是铰接关系，没有其他动力的传递，这样可以提高平安性和可靠性，可以最大程度扩大采煤空间，他的电机横向布置于摇臂上，这样便于减小尺寸，增加可靠性和强度，使得截割部在布局上显得结构紧凑合理。减速箱内都采用的是标准直齿圆柱齿轮传动。直齿圆柱齿轮有很多优点，例如：强度高，传递动力平稳，机械效率高，因为是标

36、准件，一旦某一个零件发生故障了，可以及时更换零部件，使用标准件也可以减小复杂的加工程序，降级本钱，增加收益。便于安装和维护。在控制方面，截割电机使用的是旋转开关，操作简单方便。在控制上截割部还需要对牵引速度进行控制，不能过高也不能过低，要符合实际的工作要求。一般情况下还需要进行调高控制，摇臂不能在一个高度一直工作，他必须伴随着采煤机的行进而上下摆动，这样才能切割不同高度的煤层，当采煤机发生不能扭转的故障时，要求他必须立刻停止工作，因此必须有一个紧急制动的开关，在一些突发的情况下，可以立即让机器停止运转，以免造成更大的伤害。在液压系统当中，绝不能出现漏油等现象，所以各种管路连接必须可靠，控制阀要

37、便于操作，管路不能随意安放，所以在设计中要格外注意。减速器中还有一个非常重要组件设计，那就是行星系统，有的采煤机使用多级行星系统，最少也采用单级行星系统。在采煤机截割部使用行星系统的目的在于减少结构尺寸。因为行星机构有很多优点，行星机构结构紧凑，承载能力大，机械效率高。所以行星机构被应用采煤机中，但是行星机构设计复杂，加工困难，技术要求高，所以设计行星机构显得异常重要。在符合强度、刚度、平安性、可靠性的前提条件下，尽量减小尺寸，以满足设计的需求。图1-4所示表示采煤机截割部传动系统简图。图1-4采煤机截割部传动系统简图本章简述了采煤机截割部传动系统几何参数设计的意义，以及国内外采煤机的开展状况

38、，技术特点，研究现状。表达了采煤机的分类方法以及采煤机机构的组成。表达了四种主要的传动方式，并分析了每种方式的特点与不同。在了解采煤机传动方式的根底上，对采煤机截割部传动方式进行了选择。2 采煤机截割部传动参数确实定采煤机选用的是隔爆型三相异步电动机，电机的功率为400KW，额定转速，滚筒转速为。根据上述条件就可以求出总的传动比。此传动比拟大，不能直接传递，所以要分级传动，最后采用四级传动。假设传动装置由多级串联而成，那么必须使各级传动比的乘机等于总传动比8。表2-1采煤机截割部传动比数值表级数一级传动比二级传动比三级传动比四级传动比如表2-1所示，对采煤机截割部总传动比进行分配，采煤机截割部

39、实际分配后的总传动比为：32.3采煤机截割部各轴的转速n、功率P、转矩T采煤机截割部各轴的转速n采煤机截割部各轴输入的功率P式中：表示的是齿轮的啮合效率；。采煤机截割部各轴输入的转矩T本章主要确定了采煤机截割部主要的传动参数。计算了采煤机截割部的总传动比，并按照传动比分配的原那么把总传动比划分为四级传动。三级圆柱直齿轮传动，一级行星机构，并确定了每一级的传动比。根据传动比计算出每级传动的转速，功率以及转矩。为后面的几何设计打下根底。3 采煤机截割部齿轮参数的设计及强度计算采煤机截割部采用的是直齿圆柱齿轮，直齿圆柱齿轮有很多优点，强度和刚度高，平安可靠，在齿轮的选择上要满足一定的条件，不能随便的

40、使用，必须经过计算，而且到达相应的要求之后才可以使用，不然的话设计有可能就会出现麻烦，所有的工作就会前功尽弃，无法挽回，在生产中会存在很大的平安隐患问题，所以在设计之初，就要保证齿轮尺寸到达要求，硬度与强度到达合格，还要注意精度的考虑，生产过程中必须严格按照图纸技术要求，到达每一项要求，装配也必须不拘一格9。1.齿轮的材料和热处理方法，齿轮的尺寸和精度等级确实定采煤机传递大功率和大转矩，采煤机工作环境复杂，因此必须保证可靠性和平安性。由表查得齿轮常用材料及其力学性能，齿轮材料用低碳钢或者低碳合金钢，低碳钢经过渗碳淬火处理后，因其心部强度比拟低。但是强度和硬度都比拟高，根本上符合采煤机的要求，所

41、以最后选定这种材料作为齿轮材料10。在截割部齿轮传动过程中，对齿轮精度没有特别严格的要求，所以选择齿轮精度等级为7级精度。对闭式齿轮传动，高速级转速比拟高的情况下，为了保证工作过程中运行平稳，减少动载荷，选用齿数多一点的比拟好，在传动过程中一般取齿数为比拟好，取齿轮一齿数为，由于传动比为，那么，进行圆整后为。一级减速齿轮的初步计算轴一的转矩： 取齿轮的齿宽系数为：取 齿轮的接触疲劳极限：初步计算齿轮的许用接触应力： ：取计算小齿轮的直径 取初步确定齿轮的齿宽： 一级齿轮的校核计算过程齿轮一的圆周速度： 齿轮的精度等级选择7级精度小齿轮的齿数z和模数m：初取齿数， 进行圆整后：取模数 齿轮一的齿

42、数 齿轮三的齿数： 圆整后查的齿轮的使用系数 查的齿轮的动载系数 计算齿轮齿间载荷分配系数：先求 计算齿向载荷分布系数： 计算齿轮载荷系数： 查的齿轮的弹性系数：查的齿轮的节点区域系数：查的齿轮的接触最小平安系数：计算总工作时间： 计算应力循环次数：估计应力循环次数为 由计算结果得原估计应力循环次数正确 查的齿轮的接触寿命系数：，计算许用接触应力： 验算： 由计算结果可知，接触疲劳强度符合要求。确定齿轮传动的主要尺寸计算分度圆直径： 计算两个齿轮的中心距： 计算齿宽： 取，根据齿轮齿根弯曲疲劳强度进行验算：计算齿轮重合度系数： 计算齿间载荷分配系数： 计算齿向载荷分布系数： 计算载荷系数： 查

43、的齿轮的齿形系数：，查的齿轮的应力修正系数：，查的齿轮的弯曲疲劳极限：查的齿轮的弯曲最小平安系数：查的齿轮的弯曲寿命系数：，查的齿轮的尺寸系数：计算齿轮的许用弯曲应力： 对结果进行验算： 在一级减速齿轮传动的过程中没有严重过载，所以不进行静强度校核1.齿轮的材料和热处理方法，齿轮的尺寸和精度等级确实定采煤机传递大功率和大转矩，采煤机工作环境复杂，因此必须保证可靠性和平安性。由表查得齿轮常用材料及其力学性能，齿轮材料用低碳钢或者低碳合金钢，低碳钢经过渗碳淬火处理后，因其心部强度比拟低。但是强度和硬度都比拟高，根本上符合采煤机的要求，所以最后选定这种材料作为齿轮材料。在截割部齿轮传动过程中，对齿轮

44、精度没有特别严格的要求，所以选择齿轮精度等级为7级精度。对闭式齿轮传动，高速级转速比拟高的情况下，为了保证工作过程中运行平稳，减少动载荷，选用齿数多一点的比拟好，在传动过程中一般取齿数为比拟好，取齿轮四齿数为，由于传动比为，那么，进行整后为。1采煤机截割部二级齿轮的初步计算采煤机轴三的转矩： 查的齿轮的齿宽系数：取 查的齿轮的接触疲劳极限：初步计算的齿轮的许用接触应力： ：取计算小齿轮的直径： 取计算齿轮齿宽： 2采煤机二级齿轮的校核计算计算齿轮的圆周速度： 齿轮的精度等级选择7级精度计算齿轮的齿数z和模数m：初取齿数； 那么取 进行圆整后查的齿轮的使用系数：查的齿轮的动载系数：计算齿间载荷分

45、配系数： 计算齿轮齿向载荷分布系数： 计算齿轮的载荷系数： 查的齿轮的弹性系数：查的齿轮的节点区域系数：查的齿轮的接触最小平安系数：计算总工作时间： 计算应力循环次数：估计齿轮应力循环次数,查得 由结果可知原估计应力循环次数正确 查的齿轮的接触寿命系数：，计算齿轮的许用接触应力： 对结果进行验算： 由计算结果可知，接触疲劳强度符合要求。3确定齿轮传动的主要尺寸计算分度圆直径： 计算两个齿轮的中心距： 计算齿宽： 取，根据齿根弯曲疲劳强度进行验算：计算齿轮重合度系数： 计算齿轮齿间载荷分配系数： 计算齿轮齿向载荷分布系数： 计算齿轮载荷系数： 查得齿轮的齿形系数：，查得齿轮的应力修正系数：，查得

46、齿轮的弯曲疲劳极限：查得齿轮的弯曲最小平安系数：查得齿轮的弯曲寿命系数：，查得齿轮的尺寸系数：计算齿轮的许用弯曲应力： 对结果进行验算： 在二级减速齿轮传动过程中没有严重过载，所以不进行静强度校核。1.齿轮的材料和热处理方法，齿轮的尺寸和精度等级确实定采煤机传递大功率和大转矩，采煤机工作环境复杂，因此必须保证可靠性和平安性。由表查得齿轮常用材料及其力学性能，齿轮材料用低碳钢或者低碳合金钢，低碳钢经过渗碳淬火处理后，因其心部强度比拟低。但是强度和硬度都比拟高，根本上符合采煤机的要求，所以最后选定这种材料作为齿轮材料。在截割部齿轮传动过程中，对齿轮精度没有特别严格的要求，所以选择齿轮精度等级为7级

47、精度。对闭式齿轮传动，高速级转速比拟高的情况下，为了保证工作过程中运行平稳，减少动载荷，选用齿数多一点的比拟好，在传开工程中一般取齿数为比拟好，取齿轮六齿数为，由于传动比为，那么，进行圆整后为。1三级减速齿轮的初步计算轴四的转矩： 取齿轮的齿宽系数为：取 查得齿轮的接触疲劳极限：初步计算齿轮的许用接触应力： ：取计算小齿轮直径： 取初步确定齿轮的齿宽： 2三级齿轮的校核计算过程齿轮六的圆周速度： 齿轮的精度等级选择7级精度计算齿轮的齿数z和模数m：初取齿数； 那么取 进行圆整后查得齿轮的使用系数：查得齿轮的动载系数：计算齿轮的齿间载荷分配系数：先求 计算齿轮的齿向载荷分布系数： 计算齿轮的载荷

48、系数： 查得齿轮的弹性系数：查得齿轮的节点区域系数：查得齿轮的接触最小平安系数：计算总工作时间： 计算应力循环次数：估计应力玄幻次数,那么指数 由计算结果得原估计应力循环次数正确 查得齿轮的接触寿命系数：，计算齿轮的许用接触应力： 验算 由计算结果可知，接触疲劳强度符合要求。3确定齿轮传动的主要尺寸计算分度圆直径 计算两个齿轮的中心距： 计算齿宽： 取，根据齿轮齿根弯曲疲劳强度验算：计算齿轮重合度系数： 计算齿轮齿间载荷分配系数： 计算齿轮齿向载荷分布系数： 计算齿轮载荷系数： 查得齿轮的齿形系数：，查得齿轮的应力修正系数：，查得齿轮的弯曲疲劳极限：查得齿轮的弯曲最小平安系数：查得齿轮的弯曲寿

49、命系数：，查得齿轮的尺寸系数：计算齿轮许用弯曲应力： 对结果进行验算： 在三级减速齿轮传动的过程中没有严重过载，所以不进行静强度校核采煤机截割部一级减速系统中惰轮的设计与计算1.齿轮的材料和热处理方法，齿轮的尺寸和精度等级确实定采煤机传递大功率和大转矩，采煤机工作环境复杂，因此必须保证可靠性和平安性。由表查得齿轮常用材料及其力学性能，齿轮材料用低碳钢或者低碳合金钢，低碳钢经过渗碳淬火处理后，因其心部强度比拟低。但是强度和硬度都比拟高，根本上符合采煤机的要求，所以最后选定这种材料作为齿轮材料。在截割部齿轮传动过程中，对齿轮精度没有特别严格的要求，所以选择齿轮精度等级为7级精度。对闭式齿轮传动，高

50、速级转速比拟高的情况下，为了保证工作过程中运行平稳，减少动载荷，选用齿数多一点的比拟好，在传开工程中一般取小齿轮齿数为比拟好，因为惰轮，不影响传动比只改变齿轮转动方向，齿数可以任意，最好大于小于等于。现选取，且与齿轮一啮合，所以模数为。惰轮所受应力为交变应力，且,。那么。计算齿轮中心距： 1)齿轮齿面接触疲劳强度计算计算齿轮的许用接触应力：查得齿轮的接触疲劳极限：查得齿轮的接触寿命系数：，查得齿轮的接触最小平安系数：计算齿轮的许用接触应力： 对结果进行验算：，。 接触疲劳强度合格2)齿根弯曲疲劳强度验算计算齿轮的许用弯曲应力：查得齿轮的弯曲疲劳极限：查得齿轮的弯曲寿命系数：，查得齿轮的尺寸系数

51、：查得齿轮的弯曲最小平安系数：计算齿轮许用弯曲应力： 验算：由3.1.1的计算可知，。查得齿轮的齿形系数：，查得齿轮的应力修正系数：，计算弯曲应力 在一级减速系统中惰轮的传动过程中没有严重过载，所以不进行静强度校核采煤机截割部三级减速系统中惰轮的设计与计算1.齿轮的材料和热处理方法，齿轮的尺寸和精度等级确实定采煤机传递大功率和大转矩，采煤机工作环境复杂，因此必须保证可靠性和全性。由表查得齿轮常用材料及其力学性能，选齿轮材料用低碳钢或者低碳合金钢，低碳钢经过渗碳淬火处理后，因其心部强度比拟低。但是强度和硬度都比拟高，根本上符合采煤机的要求，所以最后选定这种材料作为齿轮材料。在截割部齿轮传动过程中

52、，对齿轮精度没有特别严格的要求，所以选择齿轮精度等级为7级精度。对闭式齿轮传动，高速级转速比拟高的情况下，为了保证工作过程中运行平稳，减少动载荷，选用齿数多一点的比拟好，在传开工程中一般取小齿轮齿数为比拟好，因为惰轮，不影响传动比只改变齿轮转动方向，齿数可以任意，最好大于小于等于。现选取，且与齿轮六啮合，所以模数为。惰轮所受应力为交变应力，且,。那么。计算齿轮中心距： 1)计算齿轮的齿面接触疲劳强度计算计算齿轮的许用接触应力：查得齿轮的接触疲劳极限：查得齿轮的接触寿命系数：，查得齿轮的接触最小平安系数：计算齿轮的许用接触应力： 对结果进行验算：，。 计算结果说明，接触疲劳强度较为适宜，齿轮尺寸

53、无需调整。否那么，尺寸调整后还应在进行验算。计算齿根弯曲疲劳强度计算齿轮的许用弯曲应力：查得齿轮的弯曲疲劳极限：查得齿轮的弯曲寿命系数：，查得齿轮的尺寸系数：查得齿轮的弯曲最小平安系数：计算齿轮许用弯曲应力： 对结果进行验算：由3.1.3的计算可知，。查得齿轮的齿形系数：，查得齿轮的应力修正系数：，计算弯曲应力： 在三级减速系统中惰轮的传动过程中没有严重过载，所以不进行静强度校核行星齿轮减速器的最大特点是传动效率可以很高单级到达98%99%，传动比范围广，传动功率可从12W至50000KW,体积和重量比普通齿轮、蜗杆减速器小得多。优点：传动可以很大大、结在结构设计上比拟紧凑、相对体积比拟小。缺

54、点是：加工制造工艺流程多，加工过程相对来说比拟复杂、对加工精度要求相对来说较高。行星减速器的重量与体积仅为普通减速器的。由于行星传动具有一些独特的优点，应用日益广泛。本次设计选用2K-H传动NGW型行星传动，简图如下列图所示：K-代表中心轮，H-代表转臂，N-代表内啮合，G-代表公用的行星轮，W-代表外啮合 图3-1行星机构简图本行星轮设计、校核和结构均参考文献机械原理第二版4在确定了轮系所采用的结构类型之后，就要确定轮系中各个齿轮的齿数和行星轮的个数。在此设计阶段中，必须满足齿数条件。齿数条件包括以下四个方面的内容:传动比条件 必须保证能够实现设计要求的传动比；同心条件 必须保证所有太阳轮的

55、轴心线与系杆的轴心线重合；装配条件 必须保证各行星轮能够均匀地分布在太阳轮的周围；邻接条件 必须保证相邻的两个行星轮不会发生干预和碰撞现象；由于所有齿轮都是标准的直齿圆柱齿轮，并且保证正确安装，所以，齿轮分度圆半径之间的关系即，再根据齿轮的正确啮合条件，可以得到同心条件为：为了将所有的行星轮安装进太阳轮a、b之间，角度应该是的整数倍，即式中k为整数，这就是装配条件。邻接条件是保证相邻的两个行星轮的齿顶圆不发生相切或相割。其数学表示为:将标准齿轮的相关几何尺寸带入上式，可以得到邻接条件为为了同时满足满足设计要求，因此必须满足以下四个条件，传动比条件、同心条件、装配条件、邻接条件。并且减小截割部的

56、尺寸，代入上式得 那么，为2的倍数，即可为整数，今取 ，根据同心条件，零件齿数模数压力角分度圆直径/mm齿宽/mm中心距/mm齿轮一2272015496齿轮二39720273132273齿轮三3972027396齿轮四2582020080280齿轮五4582036080齿轮六211020210120305齿轮七401020400120440齿轮八481020480120520齿轮九561020560120太阳轮181020180130270行星轮361020360130齿圈901020900130表3-1采煤机截割部传动系统齿轮参数表本章对采煤机截割部传动系统的齿轮进行了设计，并对每一级齿轮进

57、行了强度校核计算，每一级计算结果均符合要求，并计算出每个齿轮的根本参数以及每一级齿轮配合的中心距。对惰轮进行设计计算并进行了强度校核。采煤机截割部第四级传动采用行星传动系统，对行星系统做了进一步的介绍说明，在设计行星系统时必须满足四个必要条件，完成了行星系统的设计。最后对整个传动系统的齿轮根本参数做了归纳，并总结在一张表中，方便查阅。4 采煤机截割部轴及轴承的设计轴在机械领域中是非常重要的一个零部件，几乎所有的机械产品都离不开轴，轴在机械中起到支撑零部件和传递动力的作用，轴的种类分为三种，每种轴的侧重点不一样，轴又不是单个一个轴，轴需要和其他机械零部件配合使用，才可以发挥作用，因此在设计轴的过

58、程中，不能脱离其他零部件只考虑轴本身，必须把轴放在机械中去，和他的组件一起考虑，轴上的零部件决定轴的大小尺寸和机构，轴也影响着零部件的选择，两者相辅相成，不能单独考虑，必须综合起来考虑轴的设计。当然影响轴的设计因素很多，根本上主要的是轴用什么材料，能否满足结构要求，是否可以到达强度刚度的要求。这些也和轴的尺寸有关系，所以设计出来的轴需要校核验证，对不合格的还需要设计校核，直到他满足所有的要求之后，这个轴才是合格的。轴的设计计算及其强度校核中所列出的公式均参考机械设计手册第五版第三卷6轴的结构设计及其强度校核1、选择轴的材料轴采用的材料是45钢，进行调质处理后。他的力学性能由表查得，5。2、按转

59、矩估算轴径由表得，由式可知，。由表查得,那么初步估算轴的最小直径采煤机截割部一轴选用滚动轴承NU222E，。那么采煤机一轴最小直径可以取为110mm。3、采煤机轴一按弯扭合成强度条件计算由结构简图可以确定简支梁的支撑距离分别是，。画出采煤机截割部一轴的结构简图2计算采煤机截割部一轴上的外力计算齿轮的圆周力：计算齿轮的径向力：3求采煤机截割部一轴上的支反力在水平面内求得的支反力是：在垂直面面内求得的支反力是：(4)计算采煤机截割部轴一上的的弯矩，并画出相应的弯矩图采煤机截割部轴一上的水平面弯矩是：采煤机截割部一轴上垂直面内的弯矩是：水平面和垂直面内的合成弯矩是：画出采煤机截割部轴一的转矩图如图4

60、-1 图4-1采煤机截割部轴一的转矩图(6)计算并画轴一的当量弯矩图轴一脉动循环变化的计算，取得：(1)判断采煤机一轴的危险截面一般情况下在弯矩和扭矩变化非常大的情况下，并且此截面的截面积比拟小，此截面就是危险截面。当出现好几个危险截面时，选择应力集中最大的一个截面作为危险截面进行校核7。(2)采煤机轴一的平安系数校核计算采煤机轴一的抗弯截面系数：计算采煤机轴一的抗扭截面系数：计算采煤机轴一的弯曲应力幅：计算采煤机轴一的弯曲平均应力：计算采煤机轴一的扭转切应力幅按脉动循环变应力计算查得轴一的扭转平均切应力：查得轴一的应力系数，查得轴一的尺寸系数：， 查得轴一的外表质量系数：。计算轴一的综合影响