機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）掘進(jìn)機(jī)可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

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1、遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1 前言 巷道掘進(jìn)機(jī)是一種能夠?qū)崿F(xiàn)截割、裝載、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載煤巖和調(diào)動(dòng)行走、噴霧除塵的聯(lián)合機(jī)組。與傳統(tǒng)的鉆爆法相比，使用掘進(jìn)機(jī)巷道具有能夠保證巷道的穩(wěn)定性，掘進(jìn)速度快，減少巷道的超控量和不必要的工程量，減少巖石的冒落及瓦斯的突然涌出，改善勞動(dòng)條件，減少笨重的體力勞動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。因此，使用掘進(jìn)機(jī)不但可以提高巷道的掘進(jìn)速度，而且還可以研究巷道掘進(jìn)技術(shù)，從而改善工藝和勞動(dòng)組織，逐步實(shí)現(xiàn)巷道掘進(jìn)過(guò)程的綜合機(jī)械化。單一的掘進(jìn)機(jī)械已不再能夠滿(mǎn)足人們?nèi)找鎸?duì)生產(chǎn)的需求。由于不同的環(huán)境及各異的成效要求，掘進(jìn)機(jī)的型號(hào)與類(lèi)別等都有所改變，而掘進(jìn)機(jī)并不是簡(jiǎn)易的機(jī)械，它的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，相對(duì)成本也

2、較高，所以介于成產(chǎn)掘進(jìn)機(jī)和使用掘進(jìn)機(jī)，這就要求我們?cè)诒M可能的情況下最大限度的滿(mǎn)足各種要求，因此設(shè)計(jì)的過(guò)程必須是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜娴目紤]過(guò)程。全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706153893706鑒于不同用戶(hù)的要求，本次的設(shè)計(jì)在于“可互換性” 。也就是實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的效果。我們以 EBJ120（S）型掘進(jìn)機(jī)為基礎(chǔ)進(jìn)行截割部分的互換。EBJ120（S）型掘進(jìn)機(jī)是懸臂式縱軸掘進(jìn)機(jī)，考慮到縱軸式和橫軸式各具特點(diǎn)和好處，我們將縱軸式改換成橫軸式，以便在不同的環(huán)境下不同的要求下使用不同形式的截割機(jī)構(gòu)，來(lái)實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)械的多樣化、簡(jiǎn)便化、功能化。孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)211 緒論1.1 掘進(jìn)機(jī)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀

3、1.1.1 國(guó)外掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀經(jīng)過(guò)半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，目前，國(guó)外掘進(jìn)機(jī)主要生產(chǎn)國(guó)有英、德、俄羅斯、奧地利、日本等，所生產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī)以被廣泛用于硬度 f 低于 8 半煤巖的采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)，并擴(kuò)大到巖巷。重型機(jī)不移位截割斷面達(dá) 35-42，多數(shù)機(jī)型能在縱向16、橫向 8的斜坡上可靠工作，截割功率在 132-300kW，機(jī)重在 50-100t，切割煤巖硬度 f 為 12.部分機(jī)型截割速度已降至 1m/s 以下，牽引速度采用負(fù)載反饋調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同巖石硬度；一些機(jī)型除設(shè)有后支撐外還在履帶前后安裝了卡爪式液壓扎腳機(jī)構(gòu)，以便在切割巖石時(shí)錨固定位。機(jī)電一體化已成為掘進(jìn)機(jī)發(fā)展趨勢(shì)，新推出的掘進(jìn)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)推進(jìn)方向和

4、斷面監(jiān)控、電動(dòng)機(jī)功率自動(dòng)調(diào)節(jié)、離機(jī)遙控操作及工況監(jiān)測(cè)和故障診斷，部分掘進(jìn)機(jī)實(shí)現(xiàn) PLC 控制，實(shí)現(xiàn)回路循環(huán)檢測(cè)。1.1.2 國(guó)內(nèi)掘進(jìn)機(jī)的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)的懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展主要受英國(guó) DOSCO、日本三井三池 S 系列型掘進(jìn)機(jī)的影響。目前主要以縱軸懸臂式為主。同時(shí)，由于吸收了奧地利 AM 系列型掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)，也有部分掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)為橫軸截割方式。1.2 掘進(jìn)機(jī)的種類(lèi)1.2.1 掘進(jìn)機(jī)的種類(lèi)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）3根據(jù)所掘斷面的形狀分為全斷面掘進(jìn)機(jī)和部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)。部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)的工作方式有截鏈?zhǔn)健A盤(pán)銑削式和懸臂截割式。根據(jù)截割頭的布置方式又可分為橫軸式（截割頭旋轉(zhuǎn)軸與懸臂主軸垂直）和縱軸式（

5、旋轉(zhuǎn)軸與懸臂主軸同軸）兩種。1.2.2 橫軸式和縱軸式掘進(jìn)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)1、縱軸式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)：縱軸式截割頭傳動(dòng)方便、結(jié)構(gòu)緊湊，能截出任意形狀的斷面，易于獲得較為平整的斷面，有利于采用內(nèi)伸縮懸臂，可挖柱窩或水溝。截割頭的形狀有圓柱形、圓錐形和圓錐加圓柱形，由于后兩種截割頭利于鉆進(jìn)，并使截割表面較平整，故使用較多。缺點(diǎn)是由于縱軸式截割頭在橫向擺動(dòng)截割時(shí)的反作用力不通過(guò)機(jī)器中心，與懸臂形成的力矩使掘進(jìn)機(jī)產(chǎn)生較大的振動(dòng)，故穩(wěn)定性較差。2、橫軸式掘進(jìn)機(jī)的特點(diǎn)：橫軸式截割頭分滾筒形、圓盤(pán)形、拋物線形和半球形幾種。這種掘進(jìn)機(jī)截齒的截割方向比較合理，破落煤巖較省力，排屑較方便，但在切進(jìn)工作面時(shí)必須左右移動(dòng)，所以

6、不如縱軸式工作機(jī)構(gòu)使用方便。這種截割頭的優(yōu)點(diǎn)是截深較小，截割與裝載情況較好。縱向牽引時(shí)，截割阻力矩可為機(jī)器的自重所平衡，穩(wěn)定性較好，適于截割抗壓強(qiáng)度較高的煤巖。其缺點(diǎn)是傳動(dòng)裝置較復(fù)雜，在切入工作面時(shí)需左右擺動(dòng)，不如縱軸式工作機(jī)構(gòu)使用方便；因?yàn)榻馗铑^較長(zhǎng)對(duì)掘進(jìn)斷面形狀有限制，難以獲得較平整的巷道側(cè)壁。1.3 掘進(jìn)機(jī)在我國(guó)的應(yīng)用情況掘進(jìn)機(jī)廣泛應(yīng)用于礦井內(nèi)巷道掘進(jìn)及洞室開(kāi)掘、豎井井筒等。我國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)發(fā)展大體分為三個(gè)階段：上世紀(jì) 60 年代初到 70 年代末，以引進(jìn)國(guó)外掘進(jìn)機(jī)為主，在引進(jìn)的同時(shí)嘗試研究，但成效較低，這一時(shí)期產(chǎn)品的特點(diǎn)是重量輕、體積小、截割能力弱、技術(shù)含量偏低、適應(yīng)于煤巷掘進(jìn)。上世紀(jì)

7、 70 年代末到 90 年代初為消化吸收階段。這一時(shí)期我國(guó)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的主要特點(diǎn)是可靠性幅度提高，已能適應(yīng)我國(guó)煤礦的巷道掘進(jìn)，中型掘進(jìn)機(jī)型號(hào)日趨齊全。90 年代至今為自主研發(fā)階段。這一階段中型懸臂式掘進(jìn)機(jī)日趨成熟，重型掘進(jìn)機(jī)大批出現(xiàn)，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的設(shè)計(jì)和加工制造水平已相當(dāng)先進(jìn)，并具備了根據(jù)礦井條件實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)的能力。而且形成了多個(gè)系列的產(chǎn)品如煤炭科學(xué)研究總院太原分院研制的 EBI(Z)系列，佳木斯煤機(jī)廠生產(chǎn)的 S 系列，煤炭科學(xué)研究總院上海分院設(shè)計(jì)的 EBJ 系列等型掘進(jìn)機(jī)。孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)41.4 掘進(jìn)機(jī)設(shè)計(jì)的目的及意義煤炭的不斷消耗使得我國(guó)的能源計(jì)劃在不斷更替。如果，能在煤礦開(kāi)采

8、處更高效的進(jìn)行，勢(shì)必對(duì)能源的利用具有促進(jìn)作用。所以，掘進(jìn)機(jī)械的自動(dòng)化和現(xiàn)代化是必要的。高性能的掘進(jìn)機(jī)械將對(duì)能源的利用具有重要作用。掘進(jìn)機(jī)械的設(shè)計(jì)和創(chuàng)新將始終貫穿著過(guò)去、現(xiàn)在以及未來(lái)的發(fā)展。2 可互換性2.1 EBJ-120（S1）型掘進(jìn)機(jī)簡(jiǎn)介2.1.1 用途及適應(yīng)范圍EBJ-120（S1）型懸臂式掘進(jìn)機(jī)主要是為煤礦綜采及高檔普采工作面采準(zhǔn)巷道掘進(jìn)機(jī)服務(wù)的機(jī)器設(shè)備，主要用于半煤巖巷道的掘進(jìn)機(jī)，也適用于條件類(lèi)似的其它礦山及工程巷道的掘進(jìn)。2.1.2 主要技術(shù)參數(shù)表 2-1 EBJ-120（S1）型掘進(jìn)機(jī)的部分技術(shù)參數(shù)Table 2-1 EBJ-120 (S1) roadheaders partia

9、l technical parameter總體 可經(jīng)濟(jì)截割煤巖硬度 60Mpa 可掘巷道斷面 20 最大可掘高度 4.5m 最大可掘?qū)挾?5.65m 適應(yīng)巷道坡度 16截割部 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) YBU-120 功率 120KW 轉(zhuǎn)速 1470r.p.m 截割頭 轉(zhuǎn)速 59.90r/min 截齒 鎬形截齒 42 個(gè) 最大擺角 上 48 下 25 左右各 36 伸縮距離 500mm2.2 互換位置的選擇遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）51、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)處互換這種方式是在回轉(zhuǎn)處將電動(dòng)機(jī)連同減速器及截割頭全部換下，換上其它型號(hào)的截割部分。這種方式保證了截割部分的完整性，但互換的部件的成本較高，互換的難度較大，

10、勞動(dòng)強(qiáng)度大。2、截割減速器與電動(dòng)機(jī)相連處互換這種方式是不改變電動(dòng)機(jī)，將減速器及截割頭換下，換上其它型號(hào)的減速器及相應(yīng)的截割頭。這種方式成本相對(duì)較低，互換難度較小，但互換時(shí)需要考慮懸臂的長(zhǎng)度配合。綜上，選用第二種互換方式。將 EBJ-120（S1）型掘進(jìn)機(jī)的縱軸式截割部分互換成橫軸式截割部分。實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用的功效。 3 3 掘進(jìn)機(jī)截割部方案確定掘進(jìn)機(jī)截割部方案確定掘進(jìn)機(jī)截割部主要部件：截割電動(dòng)機(jī)、截割機(jī)構(gòu)減速器、截割頭。3.1 截割部電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇掘進(jìn)機(jī)的截割部一般多采用礦用防爆水冷三相交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳向截割頭進(jìn)行截割。本設(shè)計(jì)考慮到可互換，保留電動(dòng)機(jī)，所以截割電動(dòng)機(jī)【YB

11、U（S）-120 型】 ，然后經(jīng)聯(lián)軸器和傳動(dòng)系統(tǒng)即圓錐-圓柱齒輪變速箱將動(dòng)力和速度傳遞到截割軸帶動(dòng)截割頭截割。為了實(shí)現(xiàn)方向上的改變以及考慮生產(chǎn)成本和制造方便，本設(shè)計(jì)的傳動(dòng)部分減速箱采用三級(jí)圓錐-圓柱齒輪傳動(dòng)。由于減速箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積也比較大，所以截割部電機(jī)是經(jīng)過(guò)特殊加工的，雖然功率較大，但體積很小，所以節(jié)省了一定的空間。 （減速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)具體尺寸見(jiàn)裝配圖）3.2 截割頭及截齒類(lèi)型的選擇3.2.1 截齒的設(shè)計(jì)（1）截齒類(lèi)型的選擇在截割頭上安裝扁齒（又稱(chēng)刀齒或徑向齒）或鎬齒（又稱(chēng)錐形齒或切向齒） 。由于煤巖超硬即按原蘇聯(lián)根據(jù)接觸強(qiáng)度值的大小把巖石分為六類(lèi)中的中等堅(jiān)固（650-1250Mpa

12、） ，選用鎬齒。齒柄為圓錐體，插入齒座后，用 U 型銷(xiāo)或環(huán)形鋼絲固定。當(dāng)截割煤巖時(shí)，齒能在齒座內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，使齒尖磨損均勻，保持齒尖銳利。齒柄上有環(huán)形槽，用之以卡住齒。柱狀硬質(zhì)合金尖端錐角為 60.由表 7-6 選用 JG25/108 型鎬齒。5其尺寸參數(shù)為：齒全長(zhǎng) L 為 108mm，L 為 60mm，齒錐角為 26，直徑為 25mm。下為圖：1孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)6圖 3-1 截齒結(jié)構(gòu)Figure 3-1 pick structure（2）截齒排列參數(shù)的確定每線齒數(shù)對(duì)于較硬的煤和硬巖，通常選用毎線一齒。否則，就會(huì)出現(xiàn)加深截槽的現(xiàn)象，即同一截線上的截齒只是加深由前一個(gè)截齒截出的截槽，而崩落

13、的效果極為微弱。對(duì)于每線一齒，在排列上應(yīng)使第 i 條截線上的截齒的圓周角與螺旋角頭數(shù)和相鄰截線上截齒i0m的角度保持下列關(guān)系：。21ii0110)(360miii截線間距 S它表征相鄰截齒齒尖軌跡的距離，其值影響單個(gè)截齒載荷、受力大小、破碎效果和功率消耗。對(duì)橫軸式切割頭選擇截線間距時(shí)，尤其應(yīng)考慮煤巖特性和水平擺動(dòng)速度，因?yàn)榻鼐€間距在切割過(guò)程中發(fā)生變化，總之，確定截線間距時(shí)應(yīng)全面考慮煤巖性質(zhì)、截割厚度、牽引速度等因素。橫切割頭在擺動(dòng)切割時(shí)，實(shí)際截割間距隨擺動(dòng)速度變化，而切深保持不變。實(shí)驗(yàn)證明，被截下的煤巖量與截線間距和切深有關(guān)，過(guò)小的截線間距使煤巖過(guò)于粉碎，產(chǎn)生粉塵、單位能耗高、截割效率低。過(guò)大

14、的間距則會(huì)在煤壁上保留棱邊，也引起截割效率減少，正確的截線間距是切深的二倍，即。h -截齒切ssnZvhS/2深，m；-牽引速度或擺動(dòng)速度，m/min；n-切割頭轉(zhuǎn)速，r/min；-一條截線上的截齒svsZ數(shù)。由下表的經(jīng)驗(yàn)值選取 S 為 50mm。表 3-1 橫切割頭截割參數(shù)與礦物特性關(guān)系Table 3-1 the relation of transverse cutting head s cutting parameters and mineral characteristics礦物特性超硬材料硬材料中硬材料軟材料單向抗壓強(qiáng)度/Mpa8060-8030-6030遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文

15、）7牽引速度/（m/s）02-0403-04035-06065截線距/mm40-5050-6060-10070-120由式 16.1-15S=2h 得 h =S/2=25mm7相鄰鎬齒間的最佳間距由式 4-13 知：s/d=tg 所以 s=dtg=25*tg30=14.43mm8 s 為兩相鄰截齒的中心距；d 為直徑；為斷面傾斜著經(jīng)過(guò)一時(shí)的計(jì)算值。時(shí)鎬形截齒的圓錐角的一半。3.2.2 截齒的排列（1）截齒排列方式順序式。截齒是一個(gè)挨一個(gè)進(jìn)行截割的，形成的截槽兩邊不對(duì)稱(chēng)，截齒兩側(cè)受力不等。另外，這種布置方式，切削斷面較小。其條件是：螺旋頭數(shù)與毎線齒數(shù)之比為 1.交叉式。截齒以一個(gè)間隔一個(gè)的次序進(jìn)

16、行截割的，形成兩側(cè)接近對(duì)稱(chēng)的截槽，可以保證截齒兩側(cè)受力基本平衡，切屑面積大，截割比能耗低。這種排列方式有利于降低截齒的側(cè)向和截割比能耗。其條件是：螺旋頭數(shù)與毎線齒數(shù)之比為 2.圖 3-2 截齒排列方式Figure 3-2 pick arrangement way（2）截齒排列圖（圖為截割頭 1/4 的截齒排列）孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)8圖 3-3 截齒排列Figure 3-3 pick arrangement所以，截割頭的截齒為 244 個(gè)。左截割頭的排列為右旋，右截割頭的排列為左旋。這樣，在工作時(shí)割落的煤巖拋向兩個(gè)截割頭的中間，改善了截割時(shí)的受力情況和裝載效果。（3）截齒的安裝截割角 （又叫

17、切削角） 。截割角是截齒軸線與齒尖運(yùn)動(dòng)軌跡的切線之間的夾角。實(shí)驗(yàn)表明截割角在 45-55之間時(shí)截割阻力最小。此范圍內(nèi)，截齒以較好的位置鍥入巖石，它對(duì)切割頭很重要。大的角雖然提高切削效率，但磨損比較嚴(yán)重，容易使齒尖變鈍，以致無(wú)法切入礦物。當(dāng)角很小時(shí)，所需進(jìn)給力增大，容易使截齒超載，此時(shí)，截齒不僅軸線方向承受負(fù)荷，而且齒頂方向負(fù)荷較大，使進(jìn)給力和切削力達(dá)到十分有效的使用效果，經(jīng)德國(guó)礦冶技術(shù)有限公司試驗(yàn)分析，推薦最佳的截割角為 46.遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）9圖 3-4 鎬形齒的安裝角度Figure 3-4 pickaxe shape cutting pick installment ang

18、le傾斜角 。截齒按傾斜角安裝，保證截齒在橫向擺動(dòng)截割時(shí)，沿合速度方向截入巖體。由于截割頭橫擺速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于截割速度，因此， 角很小。 （） 。為jbVarctgV /了使刀齒能磨損均勻，保持銳利的工作狀態(tài)，以便降低截割阻力，根據(jù)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)表明，截齒應(yīng)向截割頭橫擺方向偏轉(zhuǎn) 8。這樣，截齒的運(yùn)動(dòng)方向與進(jìn)入巖體方向一致，也有助于截齒的自轉(zhuǎn)。孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)10圖 3-5 截齒傾斜角Figure 3-5 pick tilt angle3.2.3 截割頭結(jié)構(gòu)及參數(shù)選擇結(jié)構(gòu)：截割頭為焊接組件，左右為兩個(gè)半球形對(duì)稱(chēng)布置。截割頭由頭體、端盤(pán)、齒座、截齒等組成。截割頭由合金鋼板組焊后加工而成，齒座由兩種

19、金屬用特種工藝制成，每個(gè)截割頭有個(gè)鎬形截齒，其截齒的尾部用兩個(gè)軸用彈簧漲圈固定在齒座中，可以自由旋轉(zhuǎn)，自行刃磨。左截割頭的排列為右旋，右截割頭的排列為左旋。這樣，在工作時(shí)割落的煤巖拋向兩個(gè)截割頭的中間，改善了截割時(shí)的受力情況和裝載效果。（1）截割頭工況參數(shù)的選擇： 截割阻力由表 1-6 如下：8表 3-2 煤的分級(jí)Table 3-2 coal graduation種類(lèi)A（N/mm）f軟煤1501.5中硬煤150-3001.5-3.0堅(jiān)硬煤3003.0選取 A=180N/mm由上知：h=250mm遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）11由式 1-13 =180*250=45000N （2-1）8hZ

20、A AhZ 截割速度：1）橫切速度它是指懸臂回轉(zhuǎn)時(shí)，截割頭的橫向擺動(dòng)速度，其大小決定著截齒的壽命和截割頭的截割性能。一般情況下，橫切速度可由下選?。狠^軟的半煤巖：min/32mVb較硬的半煤巖：min/0 . 25 . 1mVb中等硬度的巖石：min/5 . 18 . 0mVb選取=1.5m/minbV2）截割速度它是指截齒齒尖的圓周速度，其大小決定于截割頭直徑和轉(zhuǎn)速。最佳切割速度取決于被切割礦物特性，礦物越硬、越韌、研磨性越大，選擇截割速度越低，而切削效率與切割速度成線性關(guān)系。截割速度是指截齒尖運(yùn)動(dòng)軌跡切線方向。實(shí)驗(yàn)表明，截割速度在1-5m/s，對(duì)煤巖一般取 3-5m/s；當(dāng)截割石英含量為

21、30%-40%，最佳截割速度為 1.5-2m/s。選取截割速度為 1.9m/s。D 為截割頭的工作直徑為 500mm。截齒的截割速度為 則 n=60*1.9/（3.14*0.5）=72.61r/min （2-60DnVjDVj602）（2）結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇：直徑和長(zhǎng)度截割頭的直徑和長(zhǎng)度，與煤巖性質(zhì)有關(guān)，同時(shí)還影響工作循環(huán)的時(shí)間。截割頭過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使阻力和能耗增加；截割頭長(zhǎng)度過(guò)小，隨可減小截割阻力，但會(huì)影響截割的循環(huán)速度。目前，橫軸式掘進(jìn)機(jī)的截割頭長(zhǎng)度為 600-900mm，橫向長(zhǎng)度在 800-1200mm 范圍內(nèi)。根據(jù)橫軸式截割頭的特點(diǎn)，所以橫向長(zhǎng)度取 1000mm，長(zhǎng)度取 500mm，則截割頭為直

22、徑是1000mm 的半球形。螺旋頭數(shù)和圍包角由于截割功率、截割生產(chǎn)率和被截割煤巖的物理性質(zhì)等要求，橫軸式截割頭上的螺旋葉片頭數(shù)要大于 1，一般在 1-4 頭的范圍內(nèi)變化。選取 2 頭。孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)12同一直徑上每個(gè)截齒向側(cè)向擺動(dòng)的距離biVnm060在螺旋線上個(gè)相鄰截齒所夾圓心角應(yīng)相等，每條螺旋線上的圍包角也應(yīng)相等。12且cn/21 )1 (202Km-同一螺旋線上的截齒個(gè)數(shù)；-在某直徑上的螺旋頭數(shù)；-螺旋線圍包角的過(guò)渡段cn0mK系數(shù)，可取 03.K同一圓周上的截齒圓心角也應(yīng)相等，并有3302m（2）截割參數(shù)確定1)截割深度和截割厚度截割頭自下而上地截割工作面，沿工作面前進(jìn)方向量

23、取的 e 的值為截割深度。e 的最大值可取為截割頭的最大直徑 2r。a 表示截割厚度，是在沿工作面鉛垂面內(nèi)量取的，max其最大值應(yīng)小于 2r。e 和 a 的取值，應(yīng)根據(jù)截割功率、截割頭結(jié)構(gòu)參數(shù)及工作面煤巖max的物理性質(zhì)，由司機(jī)隨時(shí)調(diào)整。2）切削厚度在工作狀態(tài)時(shí)截齒的切削厚度的計(jì)算方法：橫向移動(dòng)的距離： =1.5/76.39=1.96cm （2-nVhbibinVhbb3）實(shí)際切屑厚度：=1.96*sin30=0.98cmsinbimihh 4 4 傳動(dòng)部分減速箱的具體設(shè)計(jì)說(shuō)明傳動(dòng)部分減速箱的具體設(shè)計(jì)說(shuō)明設(shè)計(jì)題目：三級(jí)圓錐-圓柱齒輪變速器的設(shè)計(jì)（硬齒面）4.1 電動(dòng)機(jī)的確定4.1.1 電動(dòng)機(jī)的

24、功率和轉(zhuǎn)速因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的題目是可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ，我們將縱軸式改換成橫軸式，在不改變?cè)须妱?dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行其他截割部的互換。所以電動(dòng)機(jī)的型號(hào)是 YBU(S)120。表 4-1 電動(dòng)機(jī)性能參數(shù)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13Table 4-1 motor performance parameter型號(hào)YBU-120額定功率120KW同步轉(zhuǎn)速1470r/min4.1.2 工作機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速（1）工作機(jī)功率=45000*1.9/1000=85.5kw （3-1000FvPW1）傳動(dòng)總效率：總=聯(lián)齒承2齒承2齒承2齒承2聯(lián)3=0.990.970.9820.970.9820.970.9820.99

25、3=0.72 （3-2）其中：聯(lián)軸器效率 =0.99齒輪嚙合效率 錐=0.97柱=0.97（齒輪精度為 7 級(jí)）滾動(dòng)軸承效率 =0.98所需電動(dòng)機(jī)功率 ：=85.5/0.72=118.75 （3-WrPP 3）則選用的電動(dòng)機(jī)合適。（2）工作機(jī)轉(zhuǎn)速wn由上知：D=0.5m，sm/2所以 =72.61r/min （3-4）wnDv605 . 014. 39 . 1604.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算4.2.1 傳動(dòng)方案擬定孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)14圖 4-1 傳動(dòng)方案Figure 4-1 transmission programme4.2.2 傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比 i總=n /n =1470

26、/72.61=20.24 （3-0w5）根據(jù)參考文獻(xiàn) 1 中表 9-1-6 和 9-1-3 得：i1=2.5 i2=4 所以 i3=i/（i1i2）=20.24/（2.5 4）=2.024.2.3 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0 軸（電動(dòng)機(jī)軸）：P =P =120Kw0r遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）15n =1470r/min0T =9.55P /n =9.5512010 /1470=779.59N.m0003軸（減速器高速軸）：P = P =P =1200.99=118.8kw10010聯(lián)n =n /i=n /i=1470/1=1470r/min10010聯(lián)T =9.55P /n =9.55118

27、.810 /1470=771.80N.m1113軸（減速器中間軸 1）： P =P =P =118.80.970.98=112.93kw21120齒承n =n /i=n /i =1470/2.5=588r/min211211T =9.55P2/n2=9.55112.93103/588=1834.15N.m2軸（減速器中間軸 2）： P3=P2=P2=112.930.970.98=107.35kw23齒承 n3=n2/i23=n2/i2=588/4=147r/min T3=9.55P3/n3=9.55107.35103/147=6974.10N.m軸（減速器中間軸 3）： P4=P3=P3=10

28、7.350.970.98=102.05kw34聯(lián)承 n4=n3/i34=n3/i=147/1=147r/min T4=9.55P4/n4=9.55102.05103/147=6629.58N.m軸（減速器中間軸 4）P5=P4=P4=102.050.970.98=97.01kw45齒承 n =n /i=n /i=147/1=147r/min54454 T5=9.55P5/n =9.5597.01103/147=6302.35N.m5軸（減速器低速軸）： P6=P5=P5=97.010.970.98=92.22kw45齒承 n =n /i=n /i=147/2.02=72.77r/min6545

29、5孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)16 T6=9.55P6/n =9.5592.22103/72.77=12102.23N.m5由上匯總：表 4-2 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)Table 4-2 various axes movements and dynamic parameter軸序號(hào)功率 P/kw轉(zhuǎn)速 n/（r/min）轉(zhuǎn)矩 T/Nm01201470779.59118.81470771.80112.935881834.15107.351476974.10102.051476629.1897.011476302.3592.2272.7712102.23表 4-3 傳動(dòng)型式Table 4-3 transmi

30、ssion patterns傳動(dòng)型式傳動(dòng)比效率 錐齒輪傳動(dòng)2.50.97斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)40.97直齒圓柱齒輪傳動(dòng)20.97聯(lián)軸器10.994.3 齒輪部分設(shè)計(jì)4.3.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（即錐齒輪設(shè)計(jì)）遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17(1)選擇材料及熱處理方法 大,小齒輪的材料均采用合金鋼,表面滲碳 HRC=56-62HRC 。精度等級(jí)為 7 級(jí)，即 7c GB11365.(2)初步設(shè)計(jì)選用直齒錐齒輪，按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，即：d965 （3-132221)5 . 01 (1HRRmuKTC6）齒寬系數(shù)由表 8-3-85 選=0.3R1R載荷系數(shù) K 由表 8-3-88 得 K=

31、2.41額定轉(zhuǎn)矩 T=7718000mN 齒數(shù)比 u=n1/n2=1470/588=2.5許用接觸應(yīng)力由表 8-3-88 知：=0.9 1500=1350Mpa1lim9 . 0HH材料配對(duì)系數(shù) Cm由表 8-3-28 得11mC d965=116.101322213503 . 0)3 . 05 . 01 (15 . 280.7714 . 2（3）幾何尺寸計(jì)算（按表 8-3-85 計(jì)算）1齒數(shù)：取 Z =231則 Z =uZ =2.523=57.5 圓整 Z =58212傳動(dòng)比 u= Z / Z =58/23=2.52 21傳動(dòng)比誤差/=(2.52-2.5)/2.5=0.008 誤差在5%范圍

32、里。分錐角 21.64452. 2111arctguarctg 90-21.644=68.35612模數(shù) 5.05 取模數(shù) m=52310.11611zdm分度圓直徑 11523511 mzd孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)18 29058522 mzd齒寬中點(diǎn)分度圓直徑 97.75)3 . 05 . 01 (115)5 . 01 (11Rmdd 246.5)3 . 05 . 01 (290)5 . 01 (22Rmdd外錐距 155.89644.21sin2/115sin2/11dR中錐距 132.51)3 . 05 . 01 (89.155)5 . 01 (RmRR齒寬 46.767 mm 取 b

33、=47mm89.1553 . 0RbR齒頂高 5mm 5mm)01 (5)1 (11xmha2ah齒根高 mmxmhf62 . 15)2 . 1 (11mmhf62頂圓直徑 124.29mm644.21cos52115cos21111aahdd 293.69mm356.68cos52290cos22222aahdd齒根角 2.20489.155611arctgRharctgff 2.20489.155622arctgRharctgff齒頂角 2.204 2.20421fa12fa頂錐角 21.644+2.204=23.848111aa 68.356+2.204=70.560222aa根錐角 2

34、1.644-2.204=19.440111ff 68.356-2.204=66.152222ff分度圓齒厚 5*3.14/2=7.85221mSS（4）校核接觸強(qiáng)度：（由表 8-3-89 得）1強(qiáng)度條件：HH計(jì)算接觸應(yīng)力： （3-HVAeHmmtKEHHKKKKuubdFzzzzz121遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）197）式中：由圖 8-3-36 得2.51HZ 由表 8-3-34 得1MpaZE8 .189 由圖 8-3-12 得0.881Z由圖 8-3-13 得11Z由表 8-3-89 得0.851KZ 2000*771.80/97.75=15971.30NmmtdTF/2000 0.

35、85*47=39.95mmbbeH85. 0由表 8-3-31 得1.751AK由表 8-3-90 得1.071VK由表 8-3-89、表 8-3-91，表 8-3-92 得1.875,11HKHK則1387.18H許用接觸強(qiáng)度RVLXHHHZZZZSminlim式中：由中:圖 8-3-231,圖 8-3-191.03,圖 8-3-200.99 圖1XZLZVZ8-3-210.95 表 8-3-891RZminHS則1453.07 滿(mǎn)足接觸強(qiáng)度HH（5）齒根彎曲強(qiáng)度校核強(qiáng)度條件 FF計(jì)算齒根應(yīng)力 （3-KFaSamneFmtFFVAFYYYYYmbFKKKK8）式中：由表 8-3-89 得1.

36、875，表 8-3-92 得1，圖 8-3-37 得1HFKKFK2.65、2.16，圖 8-3-38 得1.67、2.02，圖 8-3-39 得0.67，1FaY2FaY1SaY2SaYY孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)20圖 8-3-14 得1，表 8-3-93 得1,5*（1-0.5*0.3）=4.25YKY)5 . 01 (Rmnmm則968.221F 954.592F許用接觸應(yīng)力XRrelTrelTFSTFFYYYSYminlim式中：由表 8-3-93 得1.4，2.0，圖 8-3-26 得1minFSSTY0.995，1.03，圖 8-3-25 得1.02，1。1relTY2relTYR

37、relTYXY則1024.85 滿(mǎn)足齒根彎曲強(qiáng)度。FF4.3.2 中間級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(即斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì))（1）選擇材料及熱處理方法 大,小齒輪的材料均采用合金鋼,表面滲碳 HRC=56-62HRC 。 精度等級(jí)為 7 級(jí)，即 7c GB11365.（2）按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)1）確定中心距 a（由表 8-3-27 進(jìn)行計(jì)算）1 （3-321) 1(HaamuKTuACa9）式中：由表 8-3-28 查1，表 8-3-29 查476，表 8-3-27 查 K=1.6，表 8-1mCaA3-4 查0.45，參考表 8-3-27 得0.9*1700=1530。alim9 . 0HH9.55*112

38、.93/588=1834.15NmnpT55. 9u=4則：229.15 3231350445. 0/(1083. 16 . 1) 14(476a取 a=230mm2）確定模數(shù)nm由表 8-3-4 取值 （0.007-0.02）*230=1.61-4.6 1amn)02. 0007. 0(遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）21取3nm3）確定齒數(shù) 1z2z初取螺旋角=132*230*cos13/3*(4+1)=29.88 ) 1(cos23umazn取 z1=304*30=12034uzz4）重定螺旋角=11.97azzmn2)(arccos212302)12030(3arccos5）計(jì)算主要幾

39、何尺寸分度圓直徑 3*30/cos11.97=92mmcos/33zmdn3*120/cos11.97=368mmcos/44zmdn齒頂圓直徑 92+2*3=98mmaahdd233368+2*3=374mmaahdd244端面壓力角 20.40897.11cos20costgarctgtgarctgnt基圓直徑 92*cos20.408=86.23mmtbddcos33368*cos20.408=344.90mmtbddcos44齒頂圓壓力角 28.3709823.86arccosarccos333abatdd22.75137490.344arccosarccos444abatdd端面重合

40、度孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)22)408.20751.22(120)408.2037.28(3021)()(214433tgtgtgtgtgtgztgtgztattata=1.71齒寬 0.45*230=103.5 aba取 b=105mm齒寬系數(shù) 105/92=1.143dbd縱向重合度 2.02397.11sin92sinnmb當(dāng)量齒數(shù) 30/cos311.97=32.05333cos/zzv120/cos311.97=128.18344cos/zzv基圓柱螺旋角 11.24)97.119223.86()(33tgarctgtgddarctgbb（3）校核齒面接觸強(qiáng)度（根據(jù)表 8-3-30

41、計(jì)算）1minHHSS （3-HXWRVLNTHHZZZZZZSlim10） ； （3-HHVAtEHBHKKKKuubdFZZZZZ13311）BDHHzz34式中：2000*1830/92=39782N3/2000dTFt由查表 8-3-31 知1.75，表 8-3-32 知1，表 8-3-33 知1.78，表1AKHKHK8-3-30 知，圖 8-3-11 查2.45，表 8-3-34 知，圖 8-3-1DBZZHZMpaZE8 .189遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2312 查0.765，圖 8-3-13 查0.99.1.15.ZZVK則 1512.3343HHH由查圖 8-3-17

42、 知0.93,0.95，圖 8-3-19 知1.04，圖 8-3-20 知13NTZ4NTZLZ0.93，圖 8-3-21 知1.1，圖 8-3-23 知1，圖 8-3-22 知1，表 8-3-35VZRZXZWZ知1.1。minHS則1700*0.93*1.04*0.93*1.1*1*1/1512=1.1121HS1700*0.95*1.04*0.93*1.1*1*1/1512=1.1362HS結(jié)果安全。（4）校核齒根彎曲強(qiáng)度（由表 8-3-30 進(jìn)行計(jì)算）1 （3-XRrelTrelTFNTSTFFYYYYYSlim12） （3-FFVASaFantFKKKKYYYYbmF13）式中：由圖

43、 8-3-15（a）查2.51，2.15，圖 8-3-16（a）查13FaY4FaY2.55，2.16，圖 8-3-14 查0.915，表 8-3-30 查1，表 8-3-33 查3SaY4SaYYFK1.2。0.67.FKaY/cos*75. 025. 02則 39782*2.51*2.55*0.67*0.915*1.75*1.15*1*1.2/（105*3）=1196.753F868.324F由表 8-3-30 查2，圖 8-3-18 查0.92，圖 8-3-24 查1，圖1STY43NTNTYYXY8-3-26 查1,1，圖 8-3-25 查1.01。3relTY4relTY43Rrel

44、TRrelTYY則：1200*2*0.92*1*1.01*1/1196.75=1.863FS2.574FS孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)24取 1.25minFS所以合格。4.3.3 直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1）選擇材料及熱處理方法 大,小齒輪的材料均采用合金鋼,表面滲碳 HRC=56-62HRC .精度等級(jí)為 7 級(jí)，即 7c GB11365.（2）按接觸強(qiáng)度進(jìn)行初步設(shè)計(jì)1）確定中心距 a（由表 8-3-27 進(jìn)行計(jì)算）1321) 1(HaamuKTuACa式中：由表 8-3-28 查1，表 8-3-29 查476，表 8-3-27 查 K=1.6，表 8-1mCaA3-4 查0.4，參考表 8-3

45、-27 得0.9*1120=1008。alim9 . 0HH9.55*105.20/147=6629.18NmnpT55. 9u=2.02則340.68323)100802. 24 . 0/(1063. 66 . 1) 102. 2(476a取 a=345mm2）確定模數(shù)nm由表 8-3-4 取值 （0.007-0.02）*345=2.415-6.9 1amn)02. 0007. 0(取 5nm3）確定齒數(shù) 6z7z2*345/5*(2+1)=46) 1(26umazn2.0*46=9267uzz4）計(jì)算主要幾何尺寸分度圓直徑 5*46=230mm66zmdn5*92=460mm77zmdn遼

46、寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）25齒頂圓直徑 230+2*5=240mmaahdd266460+2*5=470mmaahdd277齒根圓直徑 230-2.5*5=217.5mmmchzhddafb)22(2*66460-2.5*5=447.5mmfbhdd277齒寬 0.4*345=138mmaba齒寬系數(shù) 138/230=0.66dbd（3）校核齒面接觸強(qiáng)度（根據(jù)表 8-3-10 計(jì)算）1強(qiáng)度條件 HH計(jì)算應(yīng)力 ；HHVAtEHBHKKKKuubdFZZZZZ166BDHHzz67式中：2000*6834.42/230=59429.74N6/2000dTFt由查表 8-3-31 知1.75，

47、表 8-3-32 知1.19，表 8-3-33 知1，表1AKHKHK8-3-30 知，圖 8-3-11 查2.42，表 8-3-34 知，圖 8-3-1DBZZHZMpaZE8 .18912 查0.76，圖 8-3-13 查0.985.1.08.ZZVK則76HH=119. 108. 175. 121213823074.59429985. 076. 08 .18942. 21=864.19許用應(yīng)力 XWRVLNTHHHZZZZZZSminlim式中：由查圖 8-3-17 知0.9，圖 8-3-19 知1.05，圖 8-3-20 知1NTZLZ0.96，圖 8-3-21 知1.1，圖 8-3-

48、23 知1，圖 8-3-22 知1.03，表 8-VZRZXZWZ孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)263-35 知1.1。極限應(yīng)力1120Mpa。minHSlimH則 1120*0.9*1.05*0.96*1.1*1.03*1/1.1=1046.55H滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。（4）校核齒根彎曲強(qiáng)度（由表 8-3-30 進(jìn)行計(jì)算）1強(qiáng)度條件：FFFFVASaFantFKKKKYYYYbmF式中：由圖 8-3-15（a）查2.35，2.18，圖 8-3-16（a）查16FaY7FaY1.7，1.78，圖 8-3-14 查0.84，表 8-3-30 查1.01，表 8-3-33 查6SaY7SaYYFK1。0.67.

49、FKabY/cos*75. 025. 02則 59429.74*2.35*1.7*0.67*0.84*1.75*1.08*1.01*1/（138*5）=369.676F359.077F許用應(yīng)力：XRrelTrelTNTFSTFFYYYYSYminlim由表 8-3-30 查2，圖 8-3-18 查1，圖 8-3-24 查1，圖 8-3-26 查1STYNTYXY1,圖 8-3-25 查1.04，表 8-3-35 知1.6.極限應(yīng)力350Mpa。relTYRrelTYminFSlimF則：350*2*1*1*1.04/1.6=455MpaF所以安全。4.4 軸的設(shè)計(jì)4.4.1 減速箱軸的設(shè)計(jì)選擇

50、軸的材料:選取軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。(1)初步估算軸伸直徑按式（4-2）初估軸最小直徑，查表 4-2 取 A=110 P=118.8kw n2=1470r/min44可得：dmin=A=110=47.56 取 d=55mm （3-3nP31470/8 .11814）遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）27(2)軸的結(jié)構(gòu)圖 4-2(3)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖1)輸出軸轉(zhuǎn)矩 T=771800Nmm下圖中從左到右的長(zhǎng)度尺寸 L1=76mm L2=45.875mm 2)求作用在錐齒輪上的力小輪直徑97.75mm,1md所以Ft1=2T1/dm1=2*771800/97.75=15791NFr1= Ft1=

51、15791tan20cos21.644=5342N1costanFa1= Ft1=15791tan20sin21.644=2120N1sintan3)求垂直面內(nèi)的支承反力和水平面內(nèi)的支承反力依據(jù)力矩平衡求得：RV=2248N RV=7379N12RH=9530N RH=23289N124)作垂直面內(nèi)的彎矩圖和水平面內(nèi)的彎矩圖孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)28圖 4-35)求合成彎矩，作合成彎矩圖M合=,其中各截面處的數(shù)值都標(biāo)在圖上22VHMM6)作轉(zhuǎn)矩圖6 . 0T= 771800 N.mm =463080N.mmT7)求當(dāng)量彎矩，作當(dāng)量彎矩圖M= （3-c22)( TM15）遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)

52、計(jì)（論文）29圖 4-4(4)校核軸的強(qiáng)度1)校核軸的強(qiáng)度：軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。由教材表（4-1）查，則0.090.1，即 5865N/mm ,取42/650mmNBB2=60N/mm2。直徑 d=70mm軸的計(jì)算應(yīng)力為：=8.99/0.1*343000=26.21N/mm （3-cWMc610216）該軸安全.(5)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：1）判斷危險(xiǎn)截面：錐齒輪右端軸肩處，該處應(yīng)力集中最嚴(yán)重。2）計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力：截面右側(cè)彎矩 M=744157*（76-13.125）/76=615643N.mm截面上的扭矩 T=771800N.mm抗彎截面系數(shù)為:W=0.1d =21600mm3

53、 3抗扭截面系數(shù)為 WT=0.2d =43200mm33截面上的彎曲應(yīng)力b= M/W=28.50N/mm2扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力= T/WT=17.86N/mm2孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)30彎曲應(yīng)力幅: a=b=28.50N/mm2彎曲平均應(yīng)力:m=0扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即a=m=8.93N/mm23）確定影響系數(shù):軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表（4-1）查得：4B=600N/mm2, -1=275mm2, -1=140mm2軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù) K,K ，根據(jù) r/d=5/70=0.071 D/d=70/60=1.16由表（4-5）經(jīng)插值后可得：K =1.64, K =1.2

54、64尺寸系數(shù),根據(jù)軸截面為圓截面，查圖（4-18）得,4=0.70, =0.80表面質(zhì)量系數(shù)，根據(jù)=600N/mm2 和表面加工方法為精車(chē)，查圖（4-19）得B4，材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) ，取,=0.0588. 0,1 . 05 . 0由上面結(jié)果可得：S=3.63 （3-50.28*66. 22751maK17）S=8.52 （3-93. 8*05. 093. 8*79. 11401maK18）S=3.34 （3-222252. 863. 352. 8*63. 3SSSSc19）由表（4-4）的許用安全系數(shù)S值，可知該軸安全.44.4.2 減速箱軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料:選取軸的材料為 45#鋼

55、，調(diào)質(zhì)處理。(1)初步估算軸伸直徑遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）31按式（4-2）初估軸最小直徑，查表 4-2 取 A=110 P=112.93kw n2=588r/min44可得：dmin=A=110=63.47 取 d=70mm3nP3588/93.112(2)軸的結(jié)構(gòu)圖 4-5(3)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖1)輸出軸轉(zhuǎn)矩 T=1834150Nmm下圖中從左到右的長(zhǎng)度尺寸 L1=90.25mm L2=197.32mm L3=69.57mm2)求作用在錐齒輪上的力小輪直徑97.75mm,1md所以：Ft2=2T1/dm1=2*771800/97.75=15791NFr2= Ft2=15791tan20

56、cos21.644=2120N1costanFa2= Ft2=15791tan20sin21.644=5342N1sintan求作用在斜齒輪上的力此處的小圓直徑 d=92mm所以：Ft3=2T2/dm=2*1834150/92=39875NFr3= Ft2=39873* =14835Ncostanna97.11cos20tan孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)32Fa3= Ft2 tan= 39875*tan11.97=8453N3)求垂直面內(nèi)的支承反力和水平面內(nèi)的支承反力依據(jù)力矩平衡求得：RV=4693N RV=299N12RH=9462N RH=8475N124)作垂直面內(nèi)的彎矩圖和水平面內(nèi)的彎矩圖

57、圖 4-65)求合成彎矩，作合成彎矩圖M合=,其中各截面處的數(shù)值都標(biāo)在圖上22VHMM6)作轉(zhuǎn)矩圖6 . 0T= 1834150 N.mm =1100490N.mmT7)求當(dāng)量彎矩，作當(dāng)量彎矩圖遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33M=c22)( TM圖 4-7(4)校核軸的強(qiáng)度1)校核軸的強(qiáng)度：軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材表（4-1）4查，則0.090.1即 5865N/mm ,取=60N/mm2,直徑2/650mmNBB2d=80mm。軸的計(jì)算應(yīng)力為：=1.45/0.1*512000=28.32N/mmcWMc6102該軸安全(5)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：1）判斷危險(xiǎn)截面：錐齒輪左端

58、軸肩處，該處應(yīng)力集中最嚴(yán)重。2）計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力：截面右側(cè)彎矩 M=1250123*（69.57-32.82）/69.57=660371.14N.mm截面上的扭矩 T=1834150N.mm孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)34抗彎截面系數(shù)為:W=0.1d =34300mm3 3抗扭截面系數(shù)為 WT=0.2d =68600mm33截面上的彎曲應(yīng)力b= M/W=19.25N/mm2扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力= T/WT=26.73N/mm2彎曲應(yīng)力幅: a=b=19.25N/mm2彎曲平均應(yīng)力:m=0扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即a=m=9.625N/mm23）確定影響系數(shù):軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表（4

59、-1）查得：4B=600N/mm2, -1=275mm2, -1=140mm2軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù) K,K ，根據(jù) r/d=5/80=0.063 D/d=80/70=1.14由表（4-5）經(jīng)插值后可得：K =1.71, K =1.304尺寸系數(shù),根據(jù)軸截面為圓截面，查圖（4-18）得,4=0.65, =0.80表面質(zhì)量系數(shù)，根據(jù)=600N/mm2 和表面加工方法為精車(chē)，查圖（4-19）得B4，材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) ，取,=0.0588. 0,1 . 05 . 0由上面結(jié)果可得：S=4.7925.19*98. 22751maKS=7.66625. 9*05. 0625. 9*85.

60、11401maKS=4.06222266. 779. 466. 7*79. 4SSSSc由表（4-4）的許用安全系數(shù)S值，可知該軸安全.44.4.3 減速箱軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料:選取軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）35(1)初步估算軸伸直徑按式（4-2）初估軸最小直徑，查表 4-2 取 A=110 P=107.35kw n2=147r/min44可得：dmin=A=110=99.058 取 d=100mm3nP3147/35.107(2)軸的結(jié)構(gòu)圖 4-8(3)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖1)輸出軸轉(zhuǎn)矩 T=6974100Nmm下圖中從左到右的長(zhǎng)度尺寸 L1=71mm L2=3

61、38mm 2)求作用在斜齒輪上的力由上可得：-16778N34ttFF-6264N34rrFF-3557N34aaFF3)求垂直面內(nèi)的支承反力和水平面內(nèi)的支承反力依據(jù)力矩平衡求得：RV=4698N RV=1565N12RH=13865N RH=2912N124)作垂直面內(nèi)的彎矩圖和水平面內(nèi)的彎矩圖孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)36圖 4-95)求合成彎矩，作合成彎矩圖M合=,其中各截面處的數(shù)值都標(biāo)在圖上22VHMM6)作轉(zhuǎn)矩圖6 . 0T=6947100 N.mm =4168260N.mmT7)求當(dāng)量彎矩，作當(dāng)量彎矩圖M=c22)( TM遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）37圖 4-10(4)校核軸的

62、強(qiáng)度1)校核軸的強(qiáng)度：軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表（4-1）查，42/650mmNB則0.090.1即 5865N/mm ,取=60N/mm2, 直徑 d=110mm。B2軸的計(jì)算應(yīng)力為：=4.31/0.1*1331000=32.38N/mmcWMc6102該軸安全(5)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：1）判斷危險(xiǎn)截面：斜齒輪左端軸肩處應(yīng)力集中。2）計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力：截面右側(cè)彎矩 M=1039240*（71-52.5）/71=270787.8N.mm截面上的扭矩 T=6974100N.mm抗彎截面系數(shù)為:W=0.1d =100000mm3 3抗扭截面系數(shù)為 WT=0.2d =200000mm33

63、截面上的彎曲應(yīng)力b= M/W=2.71N/mm2孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)38扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力= T/WT=34.87N/mm2彎曲應(yīng)力幅: a=b=2.71N/mm2彎曲平均應(yīng)力:m=0扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即a=m=17.44N/mm23）確定影響系數(shù):軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表（4-1）查得4B=600N/mm2, -1=275mm2, -1=140mm2軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù) K,K ，根據(jù) r/d=5/100=0.05 D/d=110/100=1.1由表（4-5）經(jīng)插值后可得：K =1.59, K =1.214尺寸系數(shù),根據(jù)軸截面為圓截面，查圖（4-18）得,4=

64、0.62, =0.76表面質(zhì)量系數(shù)，根據(jù)=600N/mm2 和表面加工方法為精車(chē)，查圖（4-19）得B4，材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù) ，取,=0.0588. 0,1 . 05 . 0由上面結(jié)果可得：S=34.8771. 2*91. 22751maKS=4.3244.17*05. 044.17*81. 11401maKS=4.29222232. 487.3432. 4*87.34SSSSc由表（4-4）的許用安全系數(shù)S值，可知該軸安全。44.4.4 減速箱軸的設(shè)計(jì)選擇軸的材料:選取軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。(1)初步估算軸伸直徑按式（4-2）初估軸最小直徑，查表 4-2 取 A=110 P=

65、102.05kw n2=147r/min44可得：dmin=A=110=97.40 取 d=100mm3nP3147/05.102遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）39(2)軸的結(jié)構(gòu)圖 4-11(3)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖1)輸出軸轉(zhuǎn)矩 T=6629180Nmm下圖中從左到右的長(zhǎng)度尺寸 L1=71mm L2=128.5mm L3=199.5mm2)求作用在斜齒輪上的力由上可得：16778N45ttFF6264N45rrFF3557N45aaFF求作用在直齒輪上的力2*6629180/230=57645N766/2ttFdTF=57645*tan20=20981N766tanrtrFFF3)求垂直面內(nèi)的支承

66、反力和水平面內(nèi)的支承反力依據(jù)力矩平衡求得：RV=13805N RV=8624N12RH=14252N RH=25205N124)作垂直面內(nèi)的彎矩圖和水平面內(nèi)的彎矩圖孫鷺：可互換截割機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)40圖 4-125)求合成彎矩，作合成彎矩圖M合=,其中各截面處的數(shù)值都標(biāo)在圖上22VHMM6)作轉(zhuǎn)矩圖6 . 0T= 6834420N.mm =4100652N.mmT7)求當(dāng)量彎矩，作當(dāng)量彎矩圖M=c22)( TM遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）41圖 4-13(4)校核軸的強(qiáng)度1)校核軸的強(qiáng)度：軸的材料為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表（4-1）查，42/650mmNB則0.090.1即 5865N/mm ,取=60N/mm2, 直徑 d=120mm。B2軸的計(jì)算應(yīng)力為：=6.64/0.1*1728000=38.42N/mmcWMc6102該軸安全(5)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：1）判斷危險(xiǎn)截面：直齒輪左端軸肩處應(yīng)力集中。2）計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力：截面右側(cè)彎矩 M=5314588*（199.5-69）/199.5=3476459.8N.mm截面上的扭矩 T=6629180N.mm抗彎截面系數(shù)為:W=0.1d