1. 緒論 .51.1 采煤機(jī)的組成 51.2 采煤機(jī)類型 71.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢 71.4 電牽引采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn) 82. 牽引部的設(shè)計(jì) .102.1 牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng) 102.1.1 主要技術(shù)參數(shù) .112.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 .112.1.3 傳動(dòng)比的分配 .122.2 牽引部傳動(dòng)計(jì)算 142.2.1 各級傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 .142.3 牽引部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 162.3.1 齒輪 1 和惰輪 2 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 .162.3.2 齒輪 3 和惰輪 4 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 .192.3.3 齒輪 5 和惰輪 6 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核 .232.4 牽引部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算 262.4.1 行星齒輪的計(jì)算 .282.4.2 行星輪嚙合要素驗(yàn)算 .373. 軸的設(shè)計(jì)及校核 .393.1 確定軸的最小直徑 393.2 軸的校核 413.3 花鍵的強(qiáng)度校核 473.4 軸承的校核 484. 采煤機(jī)的使用和維護(hù) .504.1 采煤機(jī)的維護(hù) 504.2 采煤機(jī)軸承的維護(hù)及漏油的防治 535. 機(jī)械密封 .56參考文獻(xiàn) 59致謝 60`摘 要G400/900-WD 型采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，橫向布置的交流電牽引采煤機(jī)。該機(jī)功率大，多電機(jī)橫向布置，整機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，采用交流變頻調(diào)速系統(tǒng)，變頻調(diào)速采用機(jī)載式。截割電機(jī)、牽引電機(jī)等主要元部件均可從采空區(qū)抽出，容易更換，方便維修。牽引電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)三級圓柱齒輪和二級行星齒輪減速器減速后，由行星架輸出，通過驅(qū)動(dòng)輪與行走輪相嚙合，再由行走輪與工作面刮板輸送機(jī)上的齒軌嚙合使采煤機(jī)來回行走，同時(shí)制動(dòng)軸輸出軸通過鍵與制動(dòng)器相連，實(shí)現(xiàn)電牽引部的制動(dòng)。左右牽引部，中間電控箱的聯(lián)結(jié)螺柱，定位銷，搖臂與左右電牽引部鉸接銷軸四組，這些裝置將采煤機(jī)各大部件聯(lián)接成一個(gè)整體，起到緊固及連接的作用。牽引部與行走部做成一體，使機(jī)身整體尺寸緊湊，縮小了機(jī)身寬度。G400/900-WD 型采煤機(jī)，操作方便，可靠性高，事故率低，開機(jī)效率高，可滿足高產(chǎn)高效工作面的需要。關(guān)鍵詞：采煤機(jī)；牽引部；行走部；行星齒輪`ABSTRACTThe G400/900-WD coal mining machine is more than one kind of motor-driven, crosswise arrangement alternating current hauling coal mining machine. This machine power is big, the multi-electrical machinery crosswise arrangement, the complete machine structure is compact, uses the exchange frequency conversion velocity modulation system, the frequency conversion velocity modulation uses aircraft-borne -like. Cuts the electrical machinery, the pulling motor and so on main part to be possible to extract from the worked-out section, easy to replace, facilitates the service.The pulling motor outputs torque decelerates after the third-level cylindrical gears and the second-level planet gear reduction gear, by the planet outputs, with walks lining on the feet and palms of buddha meshing through the driving gear, by walks again round and on working surface scraper conveyer's rack rail meshing causes the coal machine back and forth to walk, simultaneously the brake spindle output shaft is connected through the key and the brake, realizes the electricity hauling department brake.About the hauling department, the middle electrically controlled box's joint stud, the positioning pin, the rocking shaft sells the axis four groups with about electricity hauling department hinge, these installments join coal mining machine various major assemblies a whole, plays the fastening and the connection role. The hauling department with walks to make a body, caused the fuselage overall size to be compact, reduced the fuselage width.The G400/900-WD coal mining machine, the ease of operation, the reliability is high, the accident rate is low, the starting efficiency is high, may satisfy the high production highly effective working surface the need.Key word: The coal mining machinethe ，hauling department；walks；Planet gear`1. 緒論1.1 采煤機(jī)的組成 采煤機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成（如圖 1.1） 。電動(dòng)機(jī)：是滾筒采煤機(jī)的動(dòng)力部分，它通過兩端輸出軸分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)截割部和牽引部。牽引部：通過其主動(dòng)鏈輪與固定在工作面輸送機(jī)兩端的牽引鏈 3 相嚙合，使采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)，因此，牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)。 左、右截割部減速箱：將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂 5 的齒輪，驅(qū)動(dòng)滾筒 6 旋轉(zhuǎn)。滾筒：是采煤機(jī)落煤和裝煤的工作機(jī)構(gòu)，滾筒上焊有端盤及螺旋葉片，其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機(jī)中。為提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板 7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來回翻轉(zhuǎn) 180°。如圖 1.1 雙滾筒采煤機(jī)底托架：是固定和承托整臺采煤機(jī)的底架，通過其下部四個(gè)滑靴 9將采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個(gè)滑靴套在輸送機(jī)的導(dǎo)向管上，以保證采煤機(jī)的可靠導(dǎo)向。調(diào)高油缸：可使搖臂連同滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機(jī)的采高。調(diào)斜油缸：用于調(diào)整采煤機(jī)的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時(shí)的截割要求。`電氣控制箱：內(nèi)部裝有各種電控元件，用于采煤機(jī)的各種電氣控制和保護(hù)。此外，為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機(jī)設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機(jī)的電纜和水管夾持在拖纜裝置內(nèi)，并由采煤機(jī)拉動(dòng)在工作面輸送機(jī)的電纜槽中卷起或展開。1.2 采煤機(jī)類型 滾筒采煤機(jī)的類型很多，可按滾筒數(shù)目、行走機(jī)構(gòu)形式、行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速傳動(dòng)方式、行走部布置位置、機(jī)身與工作面輸送乳汁機(jī)配合導(dǎo)向方式、總體結(jié)構(gòu)布置方式等分類。①按滾筒數(shù)目分為單滾筒和雙滾筒采煤機(jī)，其中雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)用最普遍。②按行走機(jī)構(gòu)形式分鋼絲繩牽引、鏈牽引和無鏈牽引采煤機(jī)。③按行走驅(qū)動(dòng)裝置的調(diào)速方式分機(jī)械調(diào)速、液壓調(diào)速和電氣調(diào)速滾筒采煤機(jī)（通常簡稱機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引采煤機(jī)） 。④按行走部布置位置分內(nèi)牽引和外牽引采煤機(jī)。按機(jī)身與工作面輸送機(jī)的配合導(dǎo)向方式分騎槽式和爬底板式采煤機(jī)。⑤按適用的煤層厚度分厚煤層、中厚煤層和薄煤層采煤機(jī)。按適用的煤層傾角分緩斜、大傾角和急斜煤層采煤機(jī)。⑥按總體結(jié)構(gòu)布置方式分截割（主）電動(dòng)機(jī)縱向布置在搖臂上的采煤機(jī)和截割（主）電動(dòng)機(jī)橫向布置在機(jī)身上的采煤機(jī)、截割電動(dòng)機(jī)橫向布置在搖臂上的采煤機(jī)。1.3 采煤機(jī)的發(fā)展趨勢電牽引采煤機(jī)經(jīng)過 25 年的發(fā)展，技術(shù)已趨成熟。新一代大功率電牽引采煤機(jī)已集中采用了當(dāng)今世界最先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成為具有人工智能的高自動(dòng)化機(jī)電設(shè)備代替液壓牽引已成必然。技術(shù)發(fā)展趨勢可簡要?dú)w結(jié)如下:⑴電牽引系統(tǒng)向交流變頻調(diào)速牽引系統(tǒng)發(fā)展。⑵結(jié)構(gòu)形式向多電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向布置發(fā)展。⑶監(jiān)控技術(shù)向自動(dòng)化、智能化、工作面系統(tǒng)控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控發(fā)展。⑷性能參數(shù)向大功率、高參數(shù)發(fā)展。⑸綜合性能向高可靠性和高利用率發(fā)展。國內(nèi)電牽引采煤機(jī)研制方向與國際發(fā)展基本一致經(jīng)過近 15 年的研究，已取得較大進(jìn)展但離國際先進(jìn)水平特別是在監(jiān)控技術(shù)及可靠性方面尚有較`大差距，必須進(jìn)行大量的技術(shù)和試驗(yàn)研究。1.4 電牽引采煤機(jī)的優(yōu)點(diǎn)采煤機(jī)牽引負(fù)載特性在截割時(shí)多為恒轉(zhuǎn)矩特性，所需動(dòng)力為機(jī)械特性為硬特性；調(diào)動(dòng)時(shí)是恒功率特性，所需動(dòng)力機(jī)械的機(jī)械特性為軟特性。這對于電動(dòng)機(jī)或泵－馬達(dá)系統(tǒng)只有調(diào)速才能滿足這種恒轉(zhuǎn)矩恒功率的負(fù)載特性，這種特性是為人為機(jī)械特性，即負(fù)載的變化按人規(guī)定的規(guī)律來變化。對調(diào)還特性來講，需要速度剛度越大越好，其調(diào)速過程或工作速度就越平穩(wěn)。從這點(diǎn)出發(fā)，直流電動(dòng)機(jī)、交流電動(dòng)機(jī)、液壓泵馬達(dá)系統(tǒng)都是硬特性。因此，不論電牽引或液壓牽引，應(yīng)該說都具有良好的調(diào)速特性。但液壓牽引的機(jī)械特性除了受負(fù)載影響外，還受油液的泄漏、粘度、溫度和清潔度、制造和維修質(zhì)量的影響到，特性曲線慢慢變軟，但電動(dòng)機(jī)特性除了受負(fù)載影響外，就沒有像液壓傳動(dòng)那么多的影響，也就是電牽引的牽引特性好，調(diào)速平穩(wěn)性好，牽引特性曲線可長時(shí)間的保持穩(wěn)定。在牽引特性的實(shí)際應(yīng)用中還有兩個(gè)問題：1、目前的液壓牽引，當(dāng)雙牽引時(shí)牽引力增加１倍，牽引速度比單牽引時(shí)大約減少一半，這在設(shè)計(jì)中可以使泵馬達(dá)的排量增大１倍，但液壓件的體積要增大很多。電牽引動(dòng)力源泉就沒有此問題。2、直流和交流電牽引可以在負(fù)載特性坐標(biāo)系中四象限運(yùn)行，能向采煤機(jī)提供牽引力或制動(dòng)力，而液壓牽引中能在象限運(yùn)行，只能提供牽引力，制動(dòng)力由制動(dòng)閘提供。液壓牽引也有用液控背壓來產(chǎn)生制動(dòng)的，電牽引采煤機(jī)在超速牽引時(shí)，一般是指在大傾角工作面上機(jī)器下滑時(shí)出現(xiàn)超速牽引，對電動(dòng)機(jī)為超同步轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)電動(dòng)機(jī)發(fā)電反饋電網(wǎng)，同時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)力矩。只要牽引力在傾斜工作面中足夠大時(shí)，司機(jī)仍可按要求的牽引速度進(jìn)行操作運(yùn)行。3、機(jī)械傳動(dòng)效率高電牽引沒有能量多次轉(zhuǎn)換問題，總效率可達(dá) 0.9 以上，而液壓牽引一般在 0.65~0.70。牽引力大、牽引速度高：液壓牽引性能指標(biāo)的提高，必須采用大功率液壓泵和液壓馬達(dá)，其壽命較短，可靠性較差，這也限制了載割功率進(jìn)一步增大。目前電牽引采煤機(jī)的牽引力可達(dá) 950KN；電牽引采煤機(jī)的牽引速度已達(dá)到：載割時(shí) 8~12m/min，最大可達(dá) 25m/min;裝機(jī)總功率：電牽引已達(dá) 1530kW，而液壓牽引為 900kW 和 1000kW，所以世界紀(jì)錄的采煤機(jī)都是電牽引采煤機(jī)，其牽引速度和可用率都明顯高于液壓牽引的采煤機(jī)。`4、工作可靠行很高液壓牽引采煤機(jī)的可用率一般在 50%~60%以下。5、易于實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)控制由于微機(jī)控制的功能齊全、計(jì)算速度極快、與電牽引電控的電參數(shù)容易配合，因此，易于實(shí)現(xiàn)工況檢測、幾點(diǎn)保護(hù)、故障診斷、數(shù)據(jù)顯示。6、機(jī)械傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)簡單電牽引采煤機(jī)采用了多電機(jī)和獨(dú)立驅(qū)動(dòng)、模塊式結(jié)構(gòu)，使傳動(dòng)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)簡化。特別是截割電動(dòng)機(jī)橫向布置，取消了壽命較短、傳動(dòng)效率較低、調(diào)整嚙合間隙較復(fù)雜的圓錐齒輪。7、生產(chǎn)率顯著提高由于牽引力大、牽引速度高、截割電動(dòng)機(jī)功率大，尤其是故障非常低，因而使生產(chǎn)率大大提高綜合上述，電牽引采煤機(jī)最主要的優(yōu)點(diǎn)是整機(jī)性能明顯提高，工作可靠性大大加強(qiáng)，從而保證生產(chǎn)率明顯提高。`2 牽引部的設(shè)計(jì)2.1 牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)圖 2.1 牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)圖2.1.1 主要技術(shù)參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)及配套設(shè)備：采高（m）： 2.2～3.5；適應(yīng)傾角（°）： ≤25；煤質(zhì)硬度 : f≤4；截深（m）： 0.8滾筒直徑 （m）：￠1.6 電壓（V）： 1140；牽引形式 ： 強(qiáng)力輪齒—齒軌電牽引；牽引電機(jī)型號： YBXn225S-4裝機(jī)功率（KW）： 904 2.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇`根據(jù)礦井電機(jī)的具體工作環(huán)境情況，電機(jī)必須具有防爆和電火花的安全性，而且電機(jī)工作要可靠，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過載能力強(qiáng)，效率高。所以選擇三相鼠籠異步防爆電動(dòng)機(jī).其主要參數(shù)如下：額定功率：37KW；額定電壓：380V；滿載電流：69A；額定轉(zhuǎn)速：1470r/min；滿載效率：0.936；滿載功率因數(shù)：0.87；接線方式：Y；質(zhì)量：400KG；冷卻方式：水冷2.1.3 傳動(dòng)比的分配在進(jìn)行多級傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)時(shí)，傳動(dòng)比分配是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，而多級傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的確定有如下原則：1.各級傳動(dòng)的傳動(dòng)比一般應(yīng)在常用值范圍內(nèi)，不應(yīng)超過所允許的最值，以符合其傳動(dòng)形式的工作特點(diǎn).2.各級傳動(dòng)間應(yīng)做到尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱；各所有傳動(dòng)零件應(yīng)便于安裝。3.使各級傳動(dòng)的承載能力接近相等，即要達(dá)到等強(qiáng)度。4.使各級傳動(dòng)中的大齒輪進(jìn)入油中深度大致相等，使其潤滑比較方便。由于采煤機(jī)在工作過程中常有過載和沖擊載荷，故對行星齒輪減速裝置提出了很高要求。因此，這里先確定行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比。設(shè)計(jì)采用 NGW 型行星減速裝置，其工作原理如下圖所示：`a 太陽輪 b 內(nèi)齒圈 c 行星輪 h 行星架圖 2.2 NGW 型行星機(jī)構(gòu)該行星齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由太陽輪 a、內(nèi)齒圈 b、行星輪 c、行星架h 等組成。傳動(dòng)時(shí)，內(nèi)齒圈 b 固定不動(dòng)，太陽輪 a 為主動(dòng)輪，行星架 h上的行星輪 c 繞自身的軸線 ox—ox 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使行星架 h 回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)減速。運(yùn)轉(zhuǎn)中，軸線 ox—ox 是轉(zhuǎn)動(dòng)的。這種型號的行星減速裝置，效率高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、傳動(dòng)功率范圍大，適用于各種工作條件。因此，它用在采煤機(jī)截割部最后一級減速是合適的，該型號行星傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)的使用效率為 0.97～0.99,傳動(dòng)比一般為 2.1～13.7。如圖 2.3，當(dāng)內(nèi)齒圈 b 固定，以太陽輪 a 為主動(dòng)件，行星架 h 為從動(dòng)件時(shí)，傳動(dòng)比的推薦值為2.7～9。從書上可知,采煤機(jī)截割部行星減速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比一般為5～6。所以這里先定行星減速機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比：i i3.61?bac 5.42?bac根據(jù)前述多級減速齒輪的傳動(dòng)比分配原則及齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)為 17 為依據(jù)，另參考 MG250/591 型采煤機(jī)截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級傳動(dòng)比為：i =z /z =2.84 i =z /z =2.13 i =1.3612124332.2 牽引部傳動(dòng)計(jì)算2.2.1 各級傳動(dòng)轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩`1) 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算：從電動(dòng)機(jī)出來，各軸依次命名為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ軸。Ⅰ軸 n r/min1470?Ⅱ軸 n = n / i =1470/2.84=517.6 r/min21Ⅲ軸 n = n / i =517.6/2.13=243 r/min32Ⅳ軸 n = n / i =243/6.3=38.57 r/min43Ⅴ軸 n = n / i =38./4.5=8.57 r/min542) 各軸功率計(jì)算：Ⅰ軸 =37×0.99×0.98=35.89kW1.P??3Ⅱ軸 . =35.89×0.98×0.97=34.124kW22?Ⅲ軸 P =P =34.124×0.98×0.97=33.107 kW34Ⅳ軸 P = P = 33.107×0.98×0.97=32.12kW43?Ⅴ軸 P = P =32.12×0.98×0.97=30.534 kW54式中 ——滾動(dòng)軸承效率 =0.991 1——閉式圓柱齒輪效率 =0.972?2?——花鍵效率 =0.99333) 各軸扭矩計(jì)算:Ⅰ軸 T =95501 mNnP????21.14705.891Ⅱ軸 T =95502 632`Ⅲ軸 T =95503 mNnP????19.3024.79503Ⅳ軸 T =95504 .58.4Ⅶ軸 T =95505 mNnP????64.302.7950將上述計(jì)算結(jié)果列入下表：軸號 輸出功率 P（kW） 轉(zhuǎn)速n(r/min) 輸出轉(zhuǎn)矩 T/(N·m) 傳動(dòng)比Ⅰ軸 35.89 1470 233.211 2.84Ⅱ軸 34.124 517.6 629.6 2.13Ⅲ軸 33.107 243 1301.119 6.3Ⅳ軸 32.12 38.57 7953.09 4.5Ⅴ軸 30.534 8.57 3402564 1.362.3 牽引部齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算2.3.1 齒輪 1 和惰輪 2 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核（1）計(jì)算過程及說明:1)選擇齒輪材料： 兩個(gè)齒輪都選用 20GrMnTi 滲碳淬火2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級，按 估取圓311/)02.~.(npvt?周速度。小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 211 )][(2HEdZukT???????`齒寬系數(shù) ：取 ＝0.8(齒輪相對軸承為非對稱布置)d?d小輪齒數(shù) ： =251Z1惰輪齒數(shù) ： ＝ i =71221Z?齒數(shù)比 ： ＝ / =71/25(傳動(dòng)比誤差應(yīng)控制在 范圍u %5?內(nèi))小輪轉(zhuǎn)矩： T =233211.N1m?載荷系數(shù) ： 由式（8－54）得K??KVA???其中，使用系數(shù) ： ＝1.75A動(dòng)載荷系數(shù) ： ＝1.2VKVt齒向載荷分布系數(shù) ： ＝1.1??齒間載荷分配系數(shù) ： ?1.0??則載荷系數(shù) 的初值 ： K??KVA??=1.75 =2.541.2.?彈性系數(shù) ： =189.8EZez節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ： H120,0x???重合度系數(shù) ： Z =0.89??許用接觸應(yīng)力 ： ??H?由式 ＝ HHLimS/??接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21iHLim、`=1430N =1430N1HLim?2?2HLim?2?應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 由式 N=60njL 得：hN =60njL =601h 91038.75302147???N = N /i= /2.84=2.795 2938. 9接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù): =1 ,(不許有點(diǎn)蝕)12NZ硬化系數(shù) ： ＝1?Z?接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ： S =1~1.5， 取Hminh 1.3HS?221 03./40mN????故 的設(shè)計(jì)初值為：d=66.587mm1? 23 )1089.5.89(84.20)(315.2 ????齒輪模數(shù) ： m= /Z =66.587/25=2.66 取 m = 4mmm1d小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 : =25t?1td?04??小輪分度圓直徑： 1td?d =mZ =42m287中心距 ： =m/2(Z + Z )=192mm aa1齒寬 ： b= 0.8 mmb??d?6.53.6??取整數(shù) b=54mm`齒寬： 2b?小輪齒寬： =60??10~51?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3由式 得： ?68???FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ： 小輪 Y =2.62 大輪 Y =2.222?FYa 2a應(yīng)力修正系數(shù) : 小輪 Y =1.59 大輪 Y =1.752S1S 1S重合度: =1.675a?重合度系數(shù) ： =0.25+0.75/1.675=0.698?Y0.257/?????許用彎曲應(yīng)力 ： ??F?FxNFLimSY??彎曲疲勞極限 : Lim 21/81.3i?2570FLim?彎曲壽命系數(shù) ： NY1NY尺寸系數(shù) ： xx安全系數(shù) ： S =1.5FSF則公式:[ ]F?11/LimNXFY??= =107.691 405698.052.34.2?? 2/mN= =93.62 2F167所以齒輪 1 和惰輪 2 的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度合格.`2.3.2 齒輪 3 和惰輪 4 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核1)選擇齒輪材料： 兩個(gè)齒輪都選用 20GrMnTi 滲碳淬火2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級，按 估取圓周速311/)02.~.(npvt?度小輪分度圓直徑 ，由式得:1d3 211 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：查表按齒輪相對軸承為非對稱布置，取 ＝0.8d? d?小輪齒數(shù) ： =383Z3大齒數(shù) ： ＝i =80.94 取 =81443Z?4Z齒數(shù)比 ： ＝ / =81/38（傳動(dòng)比誤差應(yīng)控制在 范圍u %5?內(nèi)）小輪轉(zhuǎn)矩： T =629600N1m?載荷系數(shù) ： 由式（8－54）得K??KVA???使用系數(shù) ： ＝1.75A動(dòng)載荷系數(shù) ： ＝1.2VKVt齒向載荷分布系數(shù) ： ＝1.1?齒間載荷分配系數(shù) ： ?1.0?則載荷系數(shù) 的初值： K??KVA??=1.75 =2.5411.2.?`彈性系數(shù) ： =189.8EZEz節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ： H120,0x???重合度系數(shù) ： Z =0.89??許用接觸應(yīng)力 ： ＝??H???HHLimSZ/???接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21iLim、=1430N =1430NHi?2HLim2?應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 由式 N=60njL 得：hN =60njL =603h 91075.3026.517???N = N /i= /2.13=1.312 419. 9接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)： Z = Z =11N2硬化系數(shù) ： ＝1??接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ： 按較高可靠度查 S =1~1.5，取HSminh1.3HS? 2103./1421 NH????故 的設(shè)計(jì)初值為：1dd? 23 )1089.5.89(13.280)(695. ????=95.33mm齒輪模數(shù) ： m=d/ =95.33/38=2.51 取 m=4mmm3Z小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ： =381td?1t?m524??`小輪分度圓直徑：d =mZ =41td??2m32481??中心距 ： =m/2(Z + Z )=238mm aa1齒寬 ： b= 0.8 mmb?d?76.95惰輪齒寬： 2b?小輪齒寬： =82mm??10~1?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3可知： ??FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ： 小輪 Y =2.43 大輪 Y =2.202?FYa 2a應(yīng)力修正系數(shù) ：小輪 Y =1.652 大輪 Y =1.771S1S 1S重合度： =1.66a?重合度系數(shù) ： ?0.257/?????=0.25+0.75/1.66=0.701許用彎曲應(yīng)力 ： 可知： ??F???FxNFLimSY/??彎曲疲勞極限 ： Lim 2181.3FLim?2/570i ?彎曲壽命系數(shù) ： NY1NY尺寸系數(shù) ： xx安全系數(shù) ： S =1.7FSF`[ ] F?11/LimNXFYS??[ ] =581 /358.243??7.[ ] =581 /358.244F/則公式:= =194.863F?4152767013905.2?? 2/mN= =175.4424F8 2/所以齒輪 3 和惰輪 4 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核合格2.3.3 齒輪 5 和惰輪 6 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核1)選擇齒輪材料： 兩個(gè)齒輪都選用 20GrMnTi 調(diào)質(zhì)2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算確定齒輪傳動(dòng)精度等級，按 估取圓周311/)02.~.(npvt?速度小輪分度圓直徑 ，由式得1d3 211 )][(2HEdZukT???????齒寬系數(shù) ：因齒輪相對軸承為非對稱布置， 取 ＝0.8d d?小輪齒數(shù) ： =175Z5惰輪齒數(shù) ： ＝i =23.18 取整數(shù) =23665Z?6Z齒數(shù)比 ： ＝ / =23/17（傳動(dòng)比誤差應(yīng)控制在 范圍u21 %5?內(nèi)）`小輪轉(zhuǎn)矩： T =34025640N1m?載荷系數(shù) ： K??KVA???使用系數(shù) ： ＝1A動(dòng)載荷系數(shù) ： 則 ＝1.2VVt齒向載荷分布系數(shù) ： ＝1.1?K?齒間載荷分配系數(shù) ： =1.1??則載荷系數(shù) 的初值： ??KVA???=1 =1.451.2.?彈性系數(shù) ： =189.8EZEz節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) ： H120,0x???重合度系數(shù) ： Z =0.89??許用接觸應(yīng)力 ： ＝??H?HHLimSZ/???接觸疲勞極限應(yīng)力 ：21iLim、=1430N =1430NHi?2HLim2?應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 由式 N=60njL 得hN =60njL =601h 7106.453057.8???N = N /i= /1.36=3.39 21647則接觸強(qiáng)度得壽命系數(shù)： Z =1.04 Z =1.06N2N硬化系數(shù) ： ＝1??Z`接觸強(qiáng)度安全系數(shù) ： 取 HS1.3HS?21 4/0.43mN????2H6.故 的設(shè)計(jì)初值為 ：1dd ? 23 )1487.05.89(3529.180)(46.2 ???=275.335mm齒輪模數(shù) ： m=d/Z =275.335/17=16.1 取 m=16mmm1小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值 ： =17td?1t?m276??小輪分度圓直徑： d =mZ =161t?238中心距 ： =m/2(Z + Z )=320mm aa1齒寬 ： b= 0.8 mm 取整數(shù) b=220 b?1d?035.7??mm惰輪齒寬： =220 mm2b?小輪齒寬： =226mm??10~51?齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效荷計(jì)算??3由公式可知： ??FSFFYmbdKT????????12齒形系數(shù) ： 小輪 Y =2.97 大輪 Y =2.69?FYa2a應(yīng)力修正系數(shù) ： 小輪 Y =1.52 大輪 Y =1.575S1S 1S`重合度 =1.554a?重合度系數(shù) ： =0.25+0.75/1.554=0.732?Y0.257/?????許用彎曲應(yīng)力 ： ??F?FxNFLimSY/??彎曲疲勞極限 ： Lim 2159.8i ??2/70FLim彎曲壽命系數(shù) ： NY1NY尺寸系數(shù) ： xx?安全系數(shù) ： S =1.5FSF則公式: [ ]?11/LimNXFYS?得： [ ]=595 4255F??4.2/m[ ]=595 /2106/= =328.1775F?1627732.0594.3405.12?? 2/N= =319.6216F .所以齒輪 5 和惰輪 6 的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度效核合格 2/mN2.4 牽引部行星機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算這里采用 2K-H 型行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu), 該種機(jī)構(gòu)要正確嚙合，必須滿足四個(gè)條件：) 傳動(dòng)比條件：當(dāng)中心輪 a 輸入時(shí)，設(shè)給定的傳動(dòng)比為 ，內(nèi)齒baHi(1`圈的齒數(shù)為 Zb，中心輪的齒數(shù)為 Za，則上述三個(gè)量滿足滿足下列關(guān)系：=1+Zb/Za (4-1) baHi(2)同軸條件：為保證行星輪 g 同時(shí)與中心輪 a,太陽輪 b 實(shí)現(xiàn)正確嚙合，對于圓柱齒輪行星傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，要求外嚙合副 的中心距gaZ?與內(nèi)嚙合副 的中心距 相等，即 = 。對于標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)或ag? gbZ?gba?g?b高度變位傳動(dòng)，有=2)(bam?2)(gbZ?可得： (4-2)ag?在標(biāo)準(zhǔn)傳動(dòng)中，外嚙合齒輪副的接觸強(qiáng)度遠(yuǎn)低于內(nèi)嚙合齒輪的接觸強(qiáng)度，為適當(dāng)調(diào)節(jié)內(nèi)外嚙合齒輪副的接觸強(qiáng)度，常采用角度變位傳動(dòng)，外嚙合和內(nèi)嚙合的中心距分別為：agbaagZm??????cos)(2 bggbbgZm??????cos)(2由以上兩式可得： (4-3)gbagZ????式中 —分度圓壓力角；—外嚙合齒輪副 的嚙合角; ag?? ga—內(nèi)嚙合齒輪副 的嚙合角bbZ?(3)裝配條件：為保證各行星齒輪均勻分布在中心輪的周圍，而且能準(zhǔn)確的裝入兩中心輪的齒間實(shí)現(xiàn)正確嚙合，則必須滿足兩中心輪的齒數(shù)和 與行星輪的數(shù)目 的比值為整數(shù)，即：)(baZ?pn（整數(shù)）rZba??)(亦可表示為： (4-4) niapH(4)鄰接條件：行星機(jī)構(gòu)在運(yùn)動(dòng)的過程中，行星輪之間不能發(fā)生干涉，即要保證兩行星輪的中心距 L 大于兩行星輪齒頂圓半徑之和，即： `agpagrnL2si2????依據(jù)上述四個(gè)條件，可初步確定太陽輪，內(nèi)齒圈以及行星輪的齒數(shù)。2.4.1 行星齒輪的計(jì)算一、 齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定太陽輪和行星輪的材料為 20CrNi2MoA，表面滲碳淬火處理，表面硬度為 57～61HRC。因?yàn)閷τ诔惺軟_擊重載荷的工件，常采用韌性高淬透性大的 18Cr2Ni4WA 和 20CrNi2MoA 等高級滲碳鋼，經(jīng)熱處理后，表面有高的硬度及耐磨性，心部又具有高的強(qiáng)度及良好的韌性和很低的缺口敏感性。試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限 MPalim1450H??試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限：太陽輪： MPali行星輪： MPalim1450H??齒形為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為 6 級。二、 確定各主要參數(shù)⑴行星機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比： i=6.3(采用 NGW 型行星機(jī)構(gòu))⑵行星輪數(shù)目 ： 取 =3。pnp⑶載荷不均衡系數(shù) ：k采用太陽輪浮動(dòng)和行星架浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)，取 =1.15pk⑷配齒計(jì)算：太陽輪齒數(shù) ： =13az內(nèi)齒圈齒數(shù) z ： z =z 取bba?9.68)13.()1(????i`z =69b行星輪齒數(shù) z : z = =29 取 z =28cc)-(21abc⑸齒輪模數(shù) ：m按公式計(jì)算中心距：32lim)1(48ukTuA?????1)綜合系數(shù)： K=2.12）太陽輪單個(gè)齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T = =1301.119 =498.76NaCKn?243/15.?m?3）齒數(shù)比： u= z /z =28/13=2.15c4）取齒寬系數(shù)： 0.7a??5）初定中心距： 將以上各值代入強(qiáng)度計(jì)算公式，得mm24.1065.1437.0982)15.(4833?????w?則 =106mm6）計(jì)算模數(shù) ： m= = 取標(biāo)準(zhǔn)值mcaz?218.5213.6?m=5mm7）未變位時(shí)中心距 a：mm 105)9(52)(2????cz?(6) 計(jì)算變位系數(shù)1）a-c 傳動(dòng) a)嚙合角 ： = cos20 =0.9308ac?acw?10652cos?`=21.44°ac?b)總變位系數(shù)： = (inv --inv )??tn2cz?ac?= =0.20834204.1(0t913inviv??c)中心距變動(dòng)系數(shù) ： =ymw?56?d)齒頂降低系數(shù) ： －y=0.20834-0.2=0.00834???e)分配變位系數(shù)： x =0.28 x =－0.07166 122）c-b 傳動(dòng) a)嚙合角 ： = (69-28)=102.5cba)(2cbzm????5= cos20=(102.5/106)cos20=24.6785°cbwab)變位系數(shù)和 ： = (inv --inv )?x???tn2cbz?ac?= =0.7835206785.(0t69inviv??c)中心距變動(dòng)系數(shù) ： =ymaw??.1?d)齒頂降低系數(shù) ： －y=0.7835－ 0.7=0.00835???e)分配變位系數(shù)： x =－0.07166 2x = + x =0.7835-0.07166=0.7118?32三、 齒輪材料熱處理工藝及制造工藝的選定太陽輪和行星輪的材料為 20CrNi2MoA，表面滲碳淬火處理，表面硬度為 57～61HRC。因?yàn)閷τ诔惺軟_擊重載荷的工件，常采用韌性高淬透`性大的 18Cr2Ni4WA 和 20CrNi2MoA 等高級滲碳鋼，經(jīng)熱處理后，表面有高的硬度 及耐磨性.試驗(yàn)齒輪齒面接觸疲勞極限 MPalim1450H??試驗(yàn)齒輪齒根彎曲疲勞極限：太陽輪： MPa 行星輪： MPaliH lim1450H??齒形為漸開線直齒，最終加工為磨齒，精度為 7。四、 確定各主要參數(shù)⑴行星機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比： i=4.5 (采用 NGW 型行星機(jī)構(gòu))⑵行星輪數(shù)目 ： 取 =3pnpn⑶載荷不均衡系數(shù) ： 取 =1.15k(采用太陽輪浮動(dòng)和行星架浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu))(4)配齒計(jì)算：太陽輪齒數(shù) : =14azaz內(nèi)齒圈齒數(shù): z =z 取 b?49)15.(4)1(????iz =50b行星輪齒數(shù): z = =17.5 取 z =18c)z-(21ab c（5）齒輪模數(shù) ：m按公式計(jì)算中心距： 32lim)1(48ukTuA?????1）綜合系數(shù)： K=2.12）太陽輪單個(gè)齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：T = =7953.09 =3048.6845NaCKn?57.38/1.?m?3）齒數(shù)比： u= z /z =18/14=1.28ac`4)取齒寬系數(shù)： =1.1 A?5)初定中心距：將以上各值代入強(qiáng)度計(jì)算公式，得mm1749.28.1430.652)8.1(4332?????w?則 =142mm6）計(jì)算模數(shù) ： m= = m 取標(biāo)準(zhǔn)值mcaz??87.149.?m=9mm7)未變位時(shí)中心距 a：mm75.41).(92)(2????cz（6）計(jì)算變位系數(shù)1）a-c 傳動(dòng)a)嚙合角 ： = cos20 =0.93ac?w14275.0cos=20.2816°acb)總變位系數(shù)：= (inv --inv )=???tan2cz?ac?)2081.(20tan5.174inviv???=0.0286c)中心距變動(dòng)系數(shù) ： =ymw??7.9.?d)齒頂降低系數(shù) ： －y=0. 0286－ 0. =0.016???02e)分配變位系數(shù): x =0.0191 x =0.0095 12）c-b 傳動(dòng)a)嚙合角 ： 由于 = (50-18) =144mmcba)(2cbzm????91`代入 = cos20=(144/142)cos20=0.9412cb?wa所以 =19.7°cbb)變位系數(shù)和 ： = (inv --inv )?x???tan2cbz?ac?= = -0.03207.19(0t85invi??c)中心距變動(dòng)系數(shù) ： =ymw??.4?d)齒頂降低系數(shù) ： －y=0.03+0.22=0.19???e)分配變位系數(shù)： x =0.0095 2x = + x =-0.03+0.0095 = -0.0205?32第一對行星輪配齒驗(yàn)算：（1）傳動(dòng)比條件： z =c) z-(1ab即: 28= （69-13） 滿足2（2）安裝條件： （ + z ）/2=整數(shù)ab即: (69+13)/2=整數(shù) 滿足（3）同軸線條件: 13+28=69-28滿足（4）鄰接條件: np )2zarcsin(Bca??即： 3180/59.9=3.005 滿足第二對行星輪配齒驗(yàn)算：（1）傳動(dòng)比條件： z =c) z-(21ab`即: 18= （50-14） 滿足21（2）安裝條件： （ + z ）/2=整數(shù)ab即: (50+14)/2=整數(shù) 滿足（3）同軸線條件: 14+18=50-18滿足（4）鄰接條件: np ) 2zarcsin(Bca??即： 3180/49.88=3.6 滿足3.幾何尺寸計(jì)算(1) 第一對太陽輪分度圓直徑: d=5 =65mm13?齒頂圓直徑: da= 65+2×5（1＋0.4－0.28）=77.72mm齒根圓直徑: d =65－2×5（1＋0.4－0.28）=53.8mm f基圓直徑: d =dcos20=65 =61.08mmb20cos行星輪分度圓直徑: d=5 =140mm28?齒頂圓直徑: da= 140+2 =149.2mm)834.716.(5?齒根圓直徑: d =140-2 =125.93mm f 04?基圓直徑: d =dcos20=140 =131.55mmb2cos?內(nèi)齒輪:分度圓直徑: d=5 =345mm69齒頂圓直徑: da= 345-2 =329.96mm)0835.71.80(5??齒根圓直徑: d =345+2 =364.118mm f?4基圓直徑: d =dcos20=345 =324.19mmb2cos