中國 XX 大學畢業(yè)設計任務書任 務 下 達 日 期 ： 20** 年 3 月 1 日畢業(yè)設計日期： 20** 年 3 月 5 日至 20** 年 6 月 10 日畢業(yè)設計題目：BM-100 型薄煤層采煤機總體及截割部設計畢業(yè)設計專題題目：畢業(yè)設計主要內(nèi)容和要求：主要技術參數(shù)如下:采高： 1.0-1.3 米；適用煤傾角： 0-20°；煤質(zhì)硬度：f≤3； 滾筒截深：0.6-0.8 米；牽引速度(m/min)：6；牽引力(KN) ：118；滾筒直徑(m)：0.8-1；滾筒轉速(r/min)：86；滅塵方式：內(nèi)外噴霧；拖電纜方式：自動拖纜；電動機型號：JDMB-100S；電機功率（KW）：100 。具體要求如下:1.要完成畢業(yè)設計圖紙 3 張半零號圖紙；2.按學校統(tǒng)一要求打印、裝訂設計說明書，說明書正文 55 頁左右；3.中英文摘要 400 字；4.外文文獻翻譯 3000 字以上。院長簽字： 指導教師簽字：摘 要薄煤層采煤機用于采高低于 130mm 的煤層。由于有些煤層的厚度太低普通采煤機難以進行正常開采，影響采煤的效率。對一些薄、厚煤層并存的煤礦,由于薄煤層開采速度緩慢,使其下部的中厚煤層長期得不到及時開采,以至影響工作面的正常接替,而有的就只能被迫丟失一些薄煤層資源。隨著大批煤礦中、厚煤層的資源開采比較多,使得資源越來越少,所以薄煤層的開采已列入日程。因此,研制適合的薄煤層采煤機,以適應不同的煤層結構,提高薄煤層采煤的工作效率是當務之急。雖然薄煤層采煤機的型號、規(guī)格有許多,但它的各主要組成部分大同小異，合理選擇薄煤層采煤機的截割部的參數(shù)，可以改善其工作性能和減少采煤比能耗。選擇這個題目就是要進一步熟悉薄煤層采煤機各部分的工作原理，對其進行更好的改進，并對它的截割部減速器進行細致分析設計，使其耐用并且省時省力容易裝修，使其在工作中能夠有更好的經(jīng)濟效益。關鍵詞：薄煤層；滾筒式采煤機； 截割部； 齒輪。ABSTRACTFor now the wider use of thin seam Shearer reducer in the bevel gear, horn and placed the motor life, for improvement here.Shearer for the thin seam-less than 130 mm of high coal seam. As some of the coal seam thickness of ordinary low Shearer difficult to carry out normal exploitation, impact on the efficiency of coal mining. For some thin, the coexistence of thick coal seam, thin due to the slow pace of coal mining, to the lower part of the thick coal seam in the long-term not promptly mining, as well as affect the normal face to succeed, but some will be forced to lose some of the Thin seam resources. With a large number of coal mines in the thick seam of resource exploitation more, making fewer and fewer resources, the exploitation of thin seam has been included in the agenda. Therefore, the development of the thin seam for Shearer to adapt to different seam structure, improve the thin seam of coal mining efficiency is imperative. Although Shearer thin seam of models, specifications have many, but it's the major component of the same, a reasonable choice Shearer thin seam of cutting the Department of parameters, can improve their work performance and reduce power consumption than coal mining. Choose this subject is to further thin seam Shearer familiar with the different parts of the working principle, to better improve, and its cutting reducer a detailed analysis of the design, durability and its time-saving easy decoration, To work to have better economic returns. Keywords：low-seam, shearer; the cutting unit; cog-wheel目 錄1 概述 .11.1 引言 .11.2 20 世紀 70 年代是我國綜合機械化采煤起步階段 .11.3 20 世紀 80 年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期 .11.4 薄煤層采煤機的發(fā)展狀況 22 總體方案的確定 .32.1主要技術參數(shù) .32.2 傳動方案的確定 .32.2.1 傳動比的確定 32.2.2 傳動比的分配 32.3 采煤機各部分特點 .42.3.1 牽引部 42.3.2 截割部 42.3.3 電氣設備 42.3.4 附屬裝置 42.4輸送機、支架的確定 42.5電動機的選擇 52.6調(diào)高泵、調(diào)高液壓缸的選擇 53 傳動系統(tǒng)的設計 .63.1齒輪設計及強度效核 .73.1.1 第一級直齒圓柱齒輪的設計和強度校核 .73.1.2 第二級直齒圓錐齒輪的設計和強度校核 133.1.3 第三級直齒圓柱小齒輪和惰輪的設計和強度校核 193.1.4 第三級直齒圓柱大齒輪的設計和強度校核 253.1.5 第四級直齒圓柱小齒輪和惰輪 1 的設計和強度校核 293.1.6 第四級直齒圓柱惰輪 2 的設計和強度校核 353.1.7 第四級直齒圓柱大齒輪的設計和強度校核 373.2 軸及其組件的設計及效核 .383.2.1 第Ⅰ軸的設計及強度校核及其組件的選擇及校核 383.2.2 第Ⅱ軸的設計及強度校核及其組件的選擇及校核 433.2.3 第Ⅲ軸的設計及其組件的選擇 513.2.4 第Ⅳ軸的設計及其組件的選擇 553.2.5 第Ⅴ軸的設計及其組件的選擇 563.2.6 第Ⅵ軸的設計及其組件的選擇 573.2.7 第Ⅶ軸的設計及其組件的選擇 593.2.8 第Ⅸ軸的設計及其組件的選擇 604 采煤機的使用和維護 .634.1 潤滑及注油 .634.2 地面檢查與試運轉 .634.3 下井及井下組裝 .634.4 采煤機的井下操作 .644.4.1 操作前的檢查： 644.4.2 試運轉中注意事項： 644.5 機器的維護與檢修 .655 總結 .66參考文獻 .67附錄：中英文翻譯11 概述1.1 引言采煤機械的裝備水平是煤礦技術水平的重要標志之一。采煤機械的選用取決于煤層的賦存條件、采煤方法和采煤工藝，而采煤機械的技術發(fā)展又促進了采煤方法和采煤工藝的更新。采煤方法按采煤工藝可分為長壁式采煤法和房柱式采煤法兩大類。我們廣泛使用長壁式采煤法。長壁式采煤法所使用的機械設備按機械化程度分為爆破采煤機械、普通機械化采煤機械和綜合機械化采煤機械三類。炮采工作面的機電設備較少，主要靠人力完成各項工序。破煤工序有直接打眼放炮和先掏槽后打眼放炮兩種，裝煤工序主要依靠人工攉煤，運煤工序依靠工作面刮板輸送機來完成。普通機械化采煤機工作面用采煤機或刨煤機和工作面刮板輸送機實現(xiàn)破煤、裝煤和運煤工序的機械化，用單體支護設備實現(xiàn)人工控制頂板。綜合機械化采煤工作面將各種相對獨立的機電設備合理的組合在一起，在工藝過程中協(xié)調(diào)工作，使采煤工作面的破、裝、運、支全部工序?qū)崿F(xiàn)機械化。1.2 20 世紀 70 年代是我國綜合機械化采煤起步階段20 世紀 70 年代初期，煤炭科學研究總院上海分院集中主要科技骨干，研制出綜采面配套的 MD-150 型雙滾筒采煤機，另一方面改進普采配套的 DY100 型、DY150 型單滾筒采煤機；70 年代中后期，制造出 MLS3-170 型雙滾筒采煤機。20 世紀 70 年代我國采煤機的發(fā)展有以下特點：1．裝機功率小例如，MLS3-170 型雙滾筒采煤機，裝機功率 170KW；KD-150 型雙滾筒采煤機，裝機功率 150KW；DY-100 和 DY-150 型單滾筒采煤機，裝機功率 100KW 和 150KW。2．有鏈牽引，輸出牽引力小此時期的采煤機牽引方式都是圓環(huán)鏈輪與牽引鏈輪嚙合傳動，傳遞牽引力小，牽引力在 200KN 以下。3．牽引速度低由于受液壓元部件可靠性的限制，設計的牽引力功率較小，牽引速度一般不超過 6m /min 。4．自開切口差由于雙滾筒采煤機搖臂短,又都是有鏈牽引,很難割透兩端頭,且容易留下三角煤,故需要人工清理,單滾筒采煤機更是如此.5．工作可靠性較差我國基礎工業(yè)比較薄弱,元部件質(zhì)量較差,反映在采煤機的壽命普遍較低,特別是液壓元部件的損壞比較嚴重。1.3 20 世紀 80 年代是我國采煤機發(fā)展的興旺時期20 世紀 70 年代后期，我國總共引進 143 套綜采成套設備。世界主要采煤機生產(chǎn)國如英國、德國、法國、波蘭、日本等都進入中國市場，其技術也展示在中國人的面前，為我們深入了解外國技術和掌握這些技術創(chuàng)造了條件，同時通過 20 世紀 70 年代自行研制2采煤機的實踐，獲得了成功和失敗的經(jīng)驗與教訓，確立了我國采煤機的發(fā)展方向，即仿制和自行研制并舉。解決難采煤層的問題是 20 世紀 80 年代重大課題之一：具體的課題是薄煤層綜合機械化成套設備的研制：大傾角綜采成套設備的研制：“三硬” 、 “三軟”4．5m 一次采全高綜采設備的研制：解決短工作面的開采問題，短煤臂采煤機的研制。據(jù)初步統(tǒng)計，20 世紀 80 年代自行開發(fā)和研制的采煤機品種有 50 余種，是我國采煤機收獲的年代，基本滿足我國各種煤層開采的需要，大量依靠進口的年代已一去不復返了。20 世紀 80 年代采煤機的發(fā)展有如下特點：1. 重視采煤機系列的開發(fā)，擴大使用范圍20 世紀 70 年代開發(fā)的采煤機，一種類型只有一個品種，十分單一，覆蓋面小，很難滿足不同煤層開采需要。20 世紀 80 年代起重視系列化采煤機的開發(fā)工作，一種功率的采煤機可以派生出多種機型，主要元部件在不同功率的采煤機上都能通用，這樣不僅擴大了工作面的適應范圍，而且便于用戶配件的管理。采煤機系列化是 20 世紀 80 年代采煤機發(fā)展中非常突出的特點。2. 元部件攻關先行，促使采煤機工作可靠性的提高總結 20 世紀 70 年代采煤機開發(fā)中的經(jīng)驗教訓，元部件的可靠性直接決定采煤機開發(fā)的成功率，所以功關內(nèi)容為：主電機的攻關，以解決燒機的現(xiàn)象；齒輪攻關，從選擇材質(zhì)上，熱處理工藝上著手，學習國內(nèi)外先進技術成功經(jīng)驗，以德國齒輪為目標進行攻關，達到預期目的，解決了低速重載齒輪早失效的問題：液壓系統(tǒng)和液壓元部件的攻關，主油泵和油馬達的可靠性直接影響牽引部工作的可靠性，在 20 世紀 80 年代中期，把斜軸泵、斜軸馬達、閥組和調(diào)速機構等都列入重點攻關內(nèi)容。1.4 薄煤層采煤機的發(fā)展狀況以前，薄煤層采煤機可選機型少，可靠性差，功率低，單產(chǎn)低，使我國薄煤層產(chǎn)量逐年減少，棄采嚴重，資源浪費大，從 80 年代開始，薄煤層采煤機從無到有得到穩(wěn)定發(fā)展。隨著薄煤層采煤機的推廣應用，適用工作范圍擴大，也暴露了許多缺陷和不足，限制了使用效果。根據(jù)薄煤層開采的迫切需要，開發(fā)適合國情的新一代大功率薄煤層采煤機是非常必要的。目前，哈爾濱煤礦機械研究所已經(jīng)研制了 5 種機型的薄煤層采煤機，都已投入工作中。其中具有代表性的機型 BM1—100 型薄煤層采煤機。BM1—100 型薄煤層采煤機是一種用于沿長壁回采工作面全長穿棱采煤的機械?？刹?.8---1.3 m 厚的煤層。該采煤機由單電動機驅(qū)動，電動機的動力通過右端出軸上齒輪傳給右截割部離合器齒輪，再經(jīng)過一級傘齒輪和三級直齒輪傳至滾筒，滾筒以 94.87 r/min 轉速進行落煤和裝煤。電動機的動力通過其左端的齒輪，帶動牽引部過軸上的齒輪，分別經(jīng)過一對直齒輪傳至主泵和輔助泵，主泵產(chǎn)生的高壓油通過閉式循環(huán)油路驅(qū)動馬達，馬達再經(jīng)過兩級直齒輪和一套行星齒輪傳動，帶動主鏈輪和圓環(huán)鏈，采煤機以 0---6 m/min牽引速度沿輸送機運行。它的特點是電動機功率較大，機身強度較高，牽引部裝有液壓恒功率自動調(diào)速裝置，可使電動機在額定功率下工作。另外還設有內(nèi)外噴霧裝置、雙支點搖臂,剛性較好、強度較高。32 總體方案的確定本設計參照 BM1—100 型薄煤層采煤機，該機裝機功率 100KW，使用的電氣控制箱符合礦用電氣設備防爆規(guī)程的要求，可在有瓦斯或煤層爆炸危險的礦井中使用，并可在海拔不超過 2000m、周圍介質(zhì)溫度不超過＋40℃或低于－10℃、不足以腐蝕和破壞絕緣的氣體與導電塵埃的情況下使用。2.1主要技術參數(shù)采高： 0.75-1.3；適用煤傾角： 0-20°；煤質(zhì)硬度：f≤3； 滾筒截深： 0.6 米；牽引速度(m/min)：6；牽引力(kN) ： 118；滾筒直徑(mm)：750、900、1150；滾筒轉速(r/min)： 86；搖臂擺角：下擺-9 °上擺+40°；滅塵方式：內(nèi)外噴霧；拖電纜方式：自動拖纜；裝機功率(KW)：100；電壓(V)：1140 ；2.2 傳動方案的確定2.2.1 傳動比的確定滾筒上截齒的切線速度，稱為截割速度，它可由滾筒的轉速和直徑計算而得，為了減少滾筒截割產(chǎn)生的細煤和粉塵，增大塊煤率，滾筒的轉速出現(xiàn)低速化的趨勢。滾筒轉速對滾筒截割和裝載過程影響都很大；但對粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉速?？倐鲃颖?總i27.18640＝＝＝ 滾總 nI——電動機轉速 r/min——滾筒轉速 r/min滾2.2.2 傳動比的分配在進行多級傳動系統(tǒng)總體設計時，傳動比分配是一個重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動比，將直接影響到傳動系統(tǒng)的外闊尺寸、重量、結構、潤滑條件、成本及工作能力。多級傳動系統(tǒng)傳動比的確定有如下原則：1.各級傳動的傳動比一般應在常用值范圍內(nèi)，不應超過所允許的最大值，以符合其傳動形式的工作特點，使減速器獲得最小外形。2.各級傳動間應做到尺寸協(xié)調(diào)、結構勻稱；各傳動件彼此間不應發(fā)生干涉碰撞；所有傳動零件應便于安裝。3.使各級傳動的承載能力接近相等，即要達到等強度。4.使各級傳動中的大齒輪進入油中的深度大致相等，從而使?jié)櫥容^方便。根據(jù)前述多級減速齒輪的傳動比分配原則，另參考 BM1—100 型薄煤層采煤機截割部各齒輪齒數(shù)分配原則，初定齒數(shù)及各級傳動比為：= =2.2312zi?94= =2.31342zi?10= =2.0857= =1.62814zi2.3 采煤機各部分特點2.3.1 牽引部牽引部主要包括由主泵和馬達組成的閉式循環(huán)的液壓傳動系統(tǒng)、機械傳動裝置和操縱手把等。通過控制液壓傳動系統(tǒng)可以實現(xiàn)采煤機牽引的無限高速和換向。機械傳動裝置分為兩部分，在液壓傳動系統(tǒng)前面的齒輪傳動裝置用于向液壓傳動系統(tǒng)傳遞動力，在液壓傳動系統(tǒng)后面齒輪傳動裝置和錨鏈鏈輪傳動裝置用于傳遞液壓傳動系統(tǒng)輸出的動力，實現(xiàn)采煤機的牽引動作。操縱手把的的開關手把用于控制牽引部的“開” “?！?、而換向調(diào)速手把用于控制牽引部的牽引速度和牽引方向。2.3.2 截割部截割部包括減速箱、搖臂和螺旋滾筒。減速箱內(nèi)有齒輪傳動裝置和液壓調(diào)高裝置。減速箱內(nèi)的齒輪傳動裝置通過搖臂內(nèi)的齒輪傳動裝置將電動機的動力傳給螺旋滾筒軸，由滾筒軸帶動滾筒轉動進行落煤和裝煤。減速箱內(nèi)的液壓調(diào)高系統(tǒng)通過一對液壓調(diào)高油缸的動作帶動搖臂擺動來實現(xiàn)滾筒的升降，以適應不同的采高和頂?shù)装迤鸱?.3.3 電氣設備采煤機電氣設備包括水冷電動機、電動機附帶的電控箱、電控箱內(nèi)各組件用于實現(xiàn)電動機的開停、各部電氣零件的控制和電機的過載保護。2.3.4 附屬裝置采煤機附屬裝置主要包括弧形擋煤板、底托架、拖電纜裝置、供水及滅塵裝置、牽引鏈及護板等。2.4輸送機、支架的確定三機配套的原則1 生產(chǎn)能力配套的原則，工作面輸送機的生產(chǎn)能力必須略大于采煤機的理論生產(chǎn)率，順槽轉載機和膠帶輸送機的生產(chǎn)率又應大于工作面輸送機的生產(chǎn)率。2 移架速度和牽引速度配套液壓支架沿工作面長度的移架速度應能跟上采煤機的工作牽引速度，否則采煤機后面的空頂面積將增大，易造成梁端頂板的冒落。3 相關尺寸的配套采煤機依靠工作面輸送導向并在其上移動，而工作面輸送機與液壓支架又互為支點移架和推溜，因此三者的相關尺寸應能協(xié)調(diào)。采煤機理論生產(chǎn)率： ???qt vJHQ60ht/2513.45.02.16???tQt/該采煤機適用于頂?shù)装遢^穩(wěn)定的薄煤層和極薄煤層的普采高檔普采和綜采。主要的配套設備為 SGD—630/180 型刮板輸送機配以薄煤層液壓支架(或單體液壓支柱和金屬鉸接頂梁) ，實現(xiàn)綜采( 或高檔普采 )。SGD—630/180 型刮板輸送機主要技術特征：5輸送機輸送能力 Q：350t/h；出廠長度：150m；輸送機鏈速：0.92m/s刮板鏈形式：圓環(huán)鏈；規(guī)格：φ26×92（C 級）鏈單位長度質(zhì)量 ：36.26kg/m；q圓環(huán)鏈破斷拉力：850 KN；電動機型號：DSB-90；功率：2×90 KW電壓：660/1400V轉速：1475r/min液力耦合器型號：Tfa-487額定功率：90 kW；工作液體：22 號汽輪機油；充液量：14.5L；中部槽尺寸：1500mm×630mm×220mm緊鏈方式：摩擦盤；機器總質(zhì)量：4.85t；生產(chǎn)廠家：西北煤機廠。液壓支架選擇，HB-160 型垛式薄煤層液壓支架或 BY200-06/15 型掩護式支架組成綜合機械化工作面，開采 1.0-1.3 米的薄煤層。2.5電動機的選擇由設計要求知，整機功率為 100KW。根據(jù)礦下電機的具體工作情況，要有防爆和電火花的安全性，以保證在有爆炸危險的含煤塵和瓦斯的空氣中絕對安全;而且電機工作要可靠，啟動轉矩大，過載能力強，效率高。據(jù)此選擇由撫順廠生產(chǎn)的三相鼠籠異步防爆電動機 JDMB-100S，其主要參數(shù)如下：額定功率：100KW； 額定電壓：660V額定電流：118.5A; 額定轉速：1470r/min額定頻率：50HZ; 絕緣等級： H接線方式：Y 工作方式：S1質(zhì)量： 950KG 冷卻方式：外殼水冷JDMB-100S 外形尺寸：1230×730×3502.6調(diào)高泵、調(diào)高液壓缸的選擇由設計要求知，我們選用軸向定量柱塞泵，這種泵精度高，密封性能好，工作壓力高，一個調(diào)高油缸。調(diào)高油缸活塞直徑為 120mm，行程為 120mm。軸向定量柱塞泵額定工作壓力為 15MPa，最高工作壓力為 23 MPa，額定轉速為 1095 r/min，最高轉速為 2000 r/min，實際轉速為 851.57 r/min。下圖為調(diào)高系統(tǒng)液壓傳動圖。1 液壓鎖 2 電磁換向閥 3 高壓安全閥 4 調(diào)高油缸 5 定量柱塞泵 6圖 2-2 液壓系統(tǒng)73 傳動系統(tǒng)的設計圖 3—1 截割部傳動系統(tǒng)圖3.1齒輪設計及強度效核這里主要是根據(jù)查閱的相關書籍和資料，借鑒以往采煤機截割部傳動系統(tǒng)的設計經(jīng)驗初步確定各級傳動中齒輪的齒數(shù)、轉速、傳遞的功率、轉矩以及各級傳動的效率，進而對各級齒輪模數(shù)進行初步確定，具體計算過程級計算結果如下：3.1.1 第一級直齒圓柱齒輪的設計和強度校核（1） 選擇齒輪材料小齒輪： 滲碳+淬火+ 低溫回火MonCr20大齒輪： 滲碳+ 淬火+低溫回火WNi48由圖 13-1-24 和圖 13-1-53 按 MX 級質(zhì)量要求取值，得=1650 ， =1650 和 =550 ， =5501limH?2/2limH?2/N1limF?2/N2limF?2/N（2） 初步確定主要參數(shù)1) 按疲勞強度初步確定中心距按直齒輪從表 13-1-75 選取 =483，按齒輪對稱布置，速度中等，沖擊載荷較大，取aA載荷系數(shù) K=2.0。按表 13-1-79，選 0.8。則 0.495。按表 13-1-77（13-86）圓整取?d?a齒寬系數(shù) 0.5?a?齒數(shù)比 u=i=2.23許用接觸應力 ： 0.9×1650=1485??limH?1limHli0.9?2/mN小齒輪傳遞的轉矩 ：1TnP????6504751中心距 ：'a??32lim1)(' HauKA????8= 321485.06)12.(483???=126.14mm 取 =126'a2) 初步確定模數(shù) 、齒數(shù) z、齒寬 bnm= = 取 =6mm).7.0(n??6)0.7.(?3.82.?nm由公式 = =13.00 取 =131'21?uzn1236??1z= =28.99 取 =292i3.z小輪分度圓直徑 ： = =78mm1d1n?大輪分度圓直徑 ： = =174mm22m9未變位時中心距 : = =126mma/)(z?2/)3(6??實際傳動比 = =2.231zio39齒寬 b： = =63 取 b=60mma??25.0?3) 變位計算實際嚙合角 ： =0.94'??CosasA''????20cos16??20'?計算傳動變位系數(shù) ： =0?x用圖 13-1-4（ 13-19）校核， ， 許用范圍內(nèi)，可用。z?x用圖 13-1-4（ 13-19）分配變位系數(shù)，得 ，3.0131.02?x（3） 齒面接觸強度核算1) 計算分度圓上名義切向力 ： =16656NtF12dTt?7865?2) 使用系數(shù)： AK原動機為電動機，均勻平穩(wěn)，工作機采煤機，有中等沖擊，查表 13-1-81 =1.5。AK3) 動載系數(shù) V齒輪線速度 = =6m/s106??ndv?106478.3?由表 13-1-90（13-93）公式計算傳動精度系數(shù) c：查表 13-1-49（13-65）齒距極限偏差 ：ptfmt?25?3.)ln(825.)ln(4.)l(508. ???mzc=9.07613?圓整取 c=9 由圖 13-1-14 查得 =1.3VK4) 齒向載荷分布系數(shù) ：?H bdb3210.)(.0???=1.246123.07861.02. ?????????????HK5) 齒間載荷分布系數(shù) ?HK416.41bFt/A?/5.查表 13-1-102（13-100 ）： =1.16) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ：由圖 13-1-16 查得（13-102） HZ 5.1?HZ97) 彈性系數(shù) ：由表 13-1-105（13-103 ）查得 =189.8EZEZ2/mN8) 重合度系數(shù) ：?重合度 ： a小齒輪齒頂壓力角 ：1a)2cosr('11??za?)230cosr(?????5.8大齒輪齒頂壓力角 ：a)src(2'2za )9src(?3.6重合度 ：? )]tan(t)tan(t[1 '2'1ZZa ?????=1.49)]20ta3.6(905.382 ????重合度系數(shù) ：?4????Z4.1.?9) 大、小齒輪的單對齒嚙合系數(shù) 、BZD按表 13-1-104 的判定條件 =1、 =110) 計算接觸應力 :1H?ubdFKz tEVABH 11 ???????? 23.1607859.085.24.35.1 ?????=927.93 2/mN由于 = =1，所以BZD21H??11) 壽命系數(shù) 、 ：1TNZ應力循環(huán)次數(shù) =tnL605047?914.= =iL/12?3./4.9?9由表 13-1-106 公式計算=0.96076.191(??????LNTZ076.91.???????=0.97057.292 076.9.?12) 潤滑油膜影響系數(shù) ：RVLZ由表 13-1-108，經(jīng)展成法滾、插隊齒輪副 、 =0.92mz?410?RVLZ13) 齒面工作硬化系數(shù) ：w由圖 13-1-30 查得： =1、 =11214) 尺寸系數(shù) ：xZ由表 13-1-109 查得： =1x1015) 安全系數(shù) ：HS=1.51lim1 xwRvLNTHZZS??93.2710516???=1.62li2Hxv .、 均達到表 13-1-110 規(guī)定的較高可靠度時最小安全系數(shù)的要求。齒面接觸強1H度核算通過。（4） 齒輪彎曲強度核算1) 齒向載荷分布系數(shù) ：?FK=0.782)/(1hbN?? 2)5.13/60(./1??=1.18NHFK?78.042) 齒向載荷分布系數(shù) ：?F1.1?齒形系數(shù) ：FY3) 由圖 13-1-38（13-118 ）查得 =2.45、 =3.051?FY2?F4) 應力修正系數(shù) ： ?S由圖 13-1-43（13-121 ）查得 =1.65、 =1.47SS5) 重合度系數(shù) ： =0.75?Y??75.02.??49.1750.6) 計算齒根應力 ：F?因為 ，用表 13-1-111（13-112）中方法二。1.67????????AVSFt Kbm=358.821.85.310.752.4051 ??? 2/mN=396.85362?F7) 試驗齒輪的應力修正系數(shù) ：查表 13-1-111，得 =2.0stYstY8) 壽命系數(shù) ：NTY由表 13-1-118（13-128 ）中公式： 02.6)13(LNT??86.0)14.3(2.961???NT.2Y9) 相對齒根角敏感系數(shù) relTY?由齒根圓角參數(shù) ，用表 13-1-112（13-114）所列公式計算。由圖 13-1-38 知：FSqns?2?=1.25、 =0.38mhfpfp?11=-0.8738.0251.1 ??????xmhGfpf? ??? 20cos6.)sin1(02tan65.4cos??????fpprFpSE=0.39=-0.82369.321 ??????????????????mzH=0.72rad10.87-2-1）（?G? ??????????????????38.072.cos3)72.0sin(3i1???mGzSfpFN=1.97=11.83mm61.9FNS??)87.0(27.cos1372.0cos)80(38. 22?????Gzmfp??=0.60=3.60mm6.1F?=1.640.32nsSq同樣計算可知： =1.04512?sqrelTY?10) 相對齒根表面狀況系數(shù) ：R由圖 13-1-58，齒根表面微觀不平度 10 點高度為 時mRz?5.120?=1.0RrelTY11) 尺寸系數(shù) ：由表 13-1-119（13-129）的公式x=0.994mx06.31??60.31???12) 彎曲強度的安全系數(shù) ：FSFxRrelTlNTSFY??li=2.5282.3579.01601??=2.312FS、 均達到表 13-1-110（13-111）規(guī)定的較高可靠度時最小安全系數(shù)的要求。1齒輪彎曲強度核算通過。（5） 齒輪幾何尺寸計算12頂隙系數(shù) ： =0.25?c齒頂高系數(shù) ： =1ah?未變位時中心距 : =126mm實際中心距 : =126mm'中心距變動系數(shù) ： =0yma??' 612變位系數(shù)： =0.31、 =1x2x3.0齒頂高變動系數(shù) ： =0ｙ?y?)(21ｙ 0)31.0(??齒頂高 =7.86mmyha)(??.?=4.14mm22??6?齒根高 =5.64mmxcf 11 ).5(=9.36mmma)(?3102??齒頂圓直徑 ： =93.72mmdah8.7?=182.28mm22 4齒根圓直徑 ： =66.72mm1f 1ff?6.5=155.28mm?39跨測齒數(shù) ：k 5.02cos2cos ??????????????????invzxzxz=2.415.0213.13.0132 ???????????? invk圓整 ?????12.329.0cos29.0cos2 ??????? ?????????? ivk?圓整 3公法線長度Ｗ： ??????mxzivkW??sin5.cs?? ?m93.2860sin31.201302o ???????????i 4529. ??輪精度設計由于齒輪工作在高速有反轉的情況下，齒輪采用 7 級精度，在高精度的齒輪機床上范成加工，淬火后磨齒，齒面粗糙度 =0.8 （查表 13-1-39） （13-60） 。aR?孔的尺寸公差、形狀公差采用 IT7，軸的尺寸公差、形狀公差采用 IT6。頂圓直徑公差 IT8（查表 13-1-40） ?；鶞拭鎻较驁A跳動和端面圓跳動，小齒輪 18 ，大齒輪 22 （查表 13-1-41） 。m?齒圈徑向圓跳動 ，小齒輪 40 ，大齒輪 56 （查表 13-1-46） 。rF公法線長度變動公差 ，小齒輪 28 ，大齒輪 36 （查表 13-1-45） 。W?中心距極限偏差 = 查表 13-1-55） 。af?5.31基節(jié)極限偏差 ，小齒輪 16 ，大齒輪 18 （查表 13-1-48） 。pb13齒形公差 ，小齒輪 14 ，大齒輪 16 （查表 13-1-47） 。tfm??齒向公差 ，小齒輪 16 ，大齒輪 20 （查表 13-1-47） 。?F公法線平均長度公差 ：小齒輪 =-72 （偏差代號 F） 、 =-108 （偏差WEWms WmiE?代號 G） ，大齒輪 =-120（偏差代號 G） =-200 （偏差代號 J） （查表 13-1-ms iE47） 。精度等級和公法線平均長度極限偏差代號：小齒輪：7FG GB/T 10095-1988大齒輪：7GJ GB/T 10095-19883.1.2 第二級直齒圓錐齒輪的設計和強度校核（1） 選擇齒輪材料小齒輪： 滲碳+淬火+低溫回火420NiCr大齒輪： 滲碳+淬火+ 低溫回火Mon由圖 13-1-23 圖 13-1-52 按 MX 級質(zhì)量要求取值，得1650 、 1650 和 525 525?1limH?2/?2limH?2/N?1limF?2limF2/N（2） 初步確定主要參數(shù)1) 按彎曲強度初步確定小齒輪大端分度圓直徑 小齒輪傳遞的轉矩 ：1TnP49650910956??使用系數(shù) ：AK原動機為電動機，均勻平穩(wěn)，工作機采煤機，有中等沖擊。由表 13-1-81 查得： 。5.A?齒向載荷分布系數(shù) ：?F由表 13-3-34 查得軸承系數(shù) =1.25 beHK?=1.5 =1.5×１.２５=1.875?FKbeH?取小齒輪齒數(shù) : =131Z取大齒輪齒數(shù) : =302齒數(shù)比 u= = =/3/01.節(jié)錐角 :?= =???cosinart1u?90cos.2i.24= =90- =21??94165當量齒數(shù) ：vZ= =14.17 圓整 =1411cos?v.231vZ= =75.45 圓整 =752v??.6582v齒形系數(shù) ：FY由圖 13-3-24 查得 =2.65F預取分度圓直徑：14413lim2150dZYuKTFA?????=191.29mm4323568749?取 d=150mm2) 初步確定模數(shù)= =11.5mm1/mZd?3/50取 =10mm= =13×10=130mm= =30×10=300mm2錐距 R: = =163.48mm1sin?dR???9.24si303) 變位系數(shù) :x采用高變位 =0 由表 13-3-7 查得 =0.36、 =-0.36?1x2（3） 齒面接觸強度核算1) 齒寬中點處分度圓上名義切向力 ：mtF??Rmd?5.01??3.085.3??????????N12tTF2.671.8492) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ：查圖 13-3-27 HZ5.HZ3) 彈性系數(shù) ：由表 13-1-105 查得： =189.8E E2/m4) 重合度系數(shù) ：?當量圓柱齒輪幾何尺寸計算分度圓直徑 ： vd=115.68mm11cos5.0Rbv???1304.2cos8.6365???=616.05mm22.v 中心距 ： =365.87mmva??21vd???05.618.??齒頂圓直徑 ：d=129.29mm111tan5.0avah???? ???4.23tan.5=629.66mm??222 ??606端面齒形角 ： vt???vt基圓直徑 ：bd=108.70mmvtvbcos1??4.3cos8.5=578.899mm2 606嚙合線長度 ：agvtvbvavbva dd?sin)(.02221???15=33.70mm????????? 20sin87.36590.576.270.1829.5.0 2vag端面重合度 ：va?=1.71?tbRmgva???cos. ????cos.413.3.=0.8734vaZ???175) 接觸強度計算的錐齒輪系數(shù) ：KZ是考慮錐齒輪齒形與漸開線齒形的差異及輪齒剛度沿齒寬變化對齒面接觸強度的K影響。當齒頂和齒根修形適當時,取 =0.85；6) 使用系數(shù) ： A原動機為電動機，均勻平穩(wěn)，工作機采煤機，有中等沖擊，查表 13-1-81 =1.5。AK7) 動載系數(shù) V由推薦值 1.05-1.4 ?。?=1.25VK8) 齒間載荷分布系數(shù) ?H= ＝668.78bFKmtA/60/2.751.?由表 13-3-35 查得： =1.19) 接觸強度計算的最小安全系數(shù) :minHS由表 13-1-110 查得 =1minHS10)潤滑油膜影響系數(shù) ：RVLZ由表 13-1-108，經(jīng)展成法滾、插隊齒輪副 、 =0.92z?410?RVLZ11)尺寸系數(shù) ： 由表 13-3-36 查得： =1xZx12)計算接觸應力 : H?ubdFKeHvmtVAEKH11 ???????? 31.2608.15.7.87.0195.2801 ?????=1419.42 /mN13)許用接觸應力 ：Hp?XRVLHpZSin1l1??=151892.065mi?2/mN接觸應力校核通過滿足要求（4） 齒輪彎曲強度核算1) 齒向載荷分布系數(shù) ：?FK=1.875?HFK?2) 齒向載荷分布系數(shù) ：?=1.1?3) 齒寬中點法向模數(shù) ：mn= =8.16mmmn??Rb/5.0???48.163/05.48163????164) 齒形系數(shù) ：?FY由圖 13-3-28 查得： =2.63、 =3.0511?FY5) 應力修正系數(shù) ： s由圖 13-3-29 查得： =1.5 =1.9?s6) 彎曲強度計算的重合度系數(shù) ：?=0.69VaY??75.02.??71.502.7) 試驗齒輪的應力修正系數(shù) ：stY由表 13-1-111 查得： =2.0t8) 彎曲強度最小安全系數(shù) ：minFS由表 13-1-110 查得： =1.29) 相對齒根角敏感系數(shù) relT?由齒根圓角參數(shù) ，用表 13-1-112（13-114）所列公式計算。由圖 13-1-38 知：qFns?2?=1.25、 =0.38 mhfpfp?=38.051.1 ?????xhGff 7.???? 20cos1.)sin1(02tan15.40cost ???????fpprFpSE=0.53=35.321 ??????????????????mzH8.=0.72rad??10.87-2-1?G? ??????????????????38.072.cos3)72.0sin(3i1???mGzSfpFN=1.97=16.10mm61.9FNS??)87.0(27.cos1372.0cos)80(38. 22?????Gzmfp??=0.60=4.91mm6.1F?17=1.6491.42061??FnsSq?同樣計算可知： =1.052?sqrelTY?10)相對齒根表面狀況系數(shù) ：Rrel由圖 13-1-58，齒根表面微觀不平度 10 點高度為 時mRz?5.120?=1.0relTY?11)彎曲強度計算的尺寸系數(shù) ：xY由表 13-1-119 中公式計算得 =0.9712)計算齒根應力 ：F??????AVSFt KYbm?=777.611.875.12.69073.1206751 ??? 2/mN=792.33F13)許用彎曲應力 ：Fp?=848.75xRrelTlFSTpY??minl?97.0125min??FS2/彎曲應力校核通過滿足要求（5） 直齒錐齒輪傳動的幾何計算頂隙系數(shù) ： =0.2?c齒頂高系數(shù) ： =1ah?變位系數(shù)： =0.36 =-0.361x2齒頂高 ：=13.6mm??ma*1????1036.?=6.4mmh22?齒高 ：=22mm2.*ca齒根高 ：f=8.4mm6.1311??fh=15.6mm422a齒頂圓直徑 ：d ma 96.154.23cos.0cos11 ??????ha 046322??齒根角 ：f??9.8.1rctnrct11Rff ??4563aa22hff齒頂角 ：?18???76.48.13arctnarct11Rh?222頂錐角 ：a??????0.876.4311?522根錐角 ：f ???.29.11f???164622f?外錐高 ：kAmhdak 59.4.3sin.30sin11 ??16422??????周節(jié) ：pm.310??分度圓弧齒厚 ：s mxs 3.1820tan36.2tan211 ??????????????????????p09.13.84.2?分度圓弦齒厚 ：sradd3.4.cos.co1?????ms 28.1.0in.23sin?? radd7.6co9co22 ??s 09.13.sin.in?????分度圓弦齒高 ：?hmdha .4.23cos96.154cos21 ????60170.2 ?????（6） 齒輪精度設計由于齒輪工作在高速有反轉的情況下，齒輪采用 7 級精度，在高精度的齒輪機床上范成加工，淬火后磨齒，齒面粗糙度 =0.8 （查表 13-1-39） （13-60） 。aRm?孔的尺寸公差、形狀公差采用 IT7，軸的尺寸公差、形狀公差采用 IT6。外徑尺寸極限偏差（查表 13-3-59）：上偏差：0下偏差-IT819齒坯頂錐母線跳動公差：小齒輪 50 ，大齒輪 60 （查表 13-3-60） 。m??基準面端面圓跳動，小齒輪 20 ，大齒輪 25 （查表 13-3-60） 。輪冠距極限偏差 （查表 13-3-61）50?o頂錐角極限偏差 （查表 13-3-61）'1?最小法向側隙： （最小法向側隙種類 d） （查表 13-3-49） 。mjn?4i?齒圈徑向圓跳動 ，小齒輪 ，大齒輪 （查表 13-3-41） 。rF63m?63齒厚上偏差 ，小齒輪 、大齒輪 （查表 13-3-50） 。sE?724?齒厚公差 ，小齒輪 、大齒輪 （法向側隙公差種類 D） （查表 13-3-51） 。T9090最大法向側隙 的制造補償部分 ：（查表 13-3-49） 。nmajEs?36???齒圈位移極限極限偏差 = （查表 13-1-53） 。AMf?m軸間距極限偏差 = 查表 13-1-54） 。af25?軸交角極限偏差 = 查表 13-1-55） 。?E6齒輪的精度等級和最小法向側隙及法向側隙公差種類的字母代號：小齒輪：7dD GB/T 11365-1989大齒輪：7dD GB/T 11365-19893.1.3 第三級直齒圓柱小齒輪和惰輪的設計和強度校核（1） 選擇齒輪材料小齒輪： 滲碳+淬火+ 低溫回火MonCr20惰輪： 滲碳+淬火+低溫回火WNi48由圖 13-1-24 和圖 13-1-53 按 MX 級質(zhì)量要求取值，得=1650 ， =1650 和 =550 ， =5501limH?2/2limH?2/N1limF?2/N2limF?2/N（2） 初步確定主要參數(shù)1) 按疲勞強度初步確定中心距按直齒輪從表 13-1-75 選取 =483，按齒輪對稱布置，速度中等，沖擊載荷較大，取aA載荷系數(shù) K=2.0。按表 13-1-79，選 0.8。則 0.55。按表 13-1-77（13-86）圓整取?d?a齒寬系數(shù) 0.6?a?齒數(shù)比 u=i=2.23許用接觸應力 ： 0.9×1650=1485??limH?1limHli0.9?2/mN小齒輪傳遞的轉矩 ：1TnP????81.32860451中心距 ： = =194.74mm'a??3lim)(HaauKA??? 24859.130)9.(??取 =190'2) 初步確定模數(shù) 、齒數(shù) z、齒寬 bn= = 取 =10mm)02.7.(mn??190)5.07.(???.82.?nm20由公式 = =13.00 取 =13)1('21??umazn)192.(60??1z= =25.00 取 =252i39.z小輪分度圓直徑 ： = =130mm1d1n?3惰輪分度圓直徑 ： = =250mm2250未變位時中心距 : = =190mma/)(z?2/)(??實際傳動比 = =1.921zio35齒寬 b： = =114 取 b=90mma??906.?3) 變位計算實際嚙合角 ： =0.94'??Coss' ????20cos16??20'?計算傳動變位系數(shù) ： =0?x用圖 13-1-4（ 13-19）校核， ， 許用范圍內(nèi)，可用。z?x用圖 13-1-4（ 13-19）分配變位系數(shù)，得 ，25.01?25.0?x（3） 齒面接觸強度核算1) 計算分度圓上名義切向力 ：tF=51366.33N120dTFt?308.?2) 使用系數(shù)： AK原動機為電動機，均勻平穩(wěn)，工作機采煤機，有中等沖擊，查表 13-1-81 =1.5。AK3) 動載系數(shù) V齒輪線速度 = =1.95m/s106??ndv?1062834.?由表 13-1-90（13-93）公式計算傳動精度系數(shù) c：查表 13-1-49（13-65）齒距極限偏差 ：ptfmt?5?32.)ln(825.)ln(4.)l(508. ???mzc=8.491013?圓整取 c=8 查圖 13-1-14 =1.3VK4) 齒向載荷分布系數(shù) ：?HbdbKH321.)(8.0????=1.23901.091?5) 齒間載荷分布系數(shù) ?HK856.11bFt/A??/3.56.查表 13-1-102（13-100 ）： =1.26) 節(jié)點區(qū)域系數(shù) ：由圖 13-1-16 查得HZ5.2?HZ7) 彈性系數(shù) ：由表 13-1-105 查得 =189.8EE2/mN8) 重合度系數(shù) ：?重合度 ： a21小齒輪齒頂壓力角 ：1a??)2cosar(1'1xz???)25.01(3cosrcs??????9.37惰輪齒頂壓力角 ：a)src(22'2za ??).sars(???6.重合度 ：? )]tan(t)tn(t[1 '2'1ZaZa ????=1.49)]20t56.7909.372 ????重合度系數(shù) ：?4????Z1.4.?9) 大、小齒輪的單對齒嚙合系數(shù) 、BZD按表 13-1-104 的判定條件 =1、 =110) 計算接觸應力 :1H?ubdFKz tEVABH 11 ????????由于21 /09.152.90356.0895.23.5. mN????= =1，所以BZD1H?11) 壽命系數(shù) 、 ：NTZ2應力循環(huán)次數(shù) =tnL160?686.= =iL/12?9./.8?804?由表 13-1-106 公式計算=1.00076.191(??????LNTZ76.81.??????=1.03057.292?076.894.?12) 潤滑油膜影響系數(shù) ：RVLZ由表 13-1-108，經(jīng)展成法滾、插隊齒輪副 、 =0.92mz?410?RVLZ13) 齒面工作硬化系數(shù) ：w由圖 13-1-30 =1、 =11wZ214) 尺寸系數(shù) ：x由表 13-1-109 =115) 安全系數(shù) ：HS=1.181lim1 xwRvLNTHS??09.12516???22=1.202lim2HxwRvLNTHZZS??09.125136???、 均達到表 13-1-110 規(guī)定的較高可靠度時最小安全系數(shù)的要求。齒面接觸強1度核算通過。（4） 齒輪彎曲強度核算1) 齒向載荷分布系數(shù) ：?FK=0.762)/(1hbN?? 2)5./90(2./1??=1.17NHFK?76.032) 齒向載荷分布系數(shù) ：?F1.2?齒形系數(shù) ：FY3) 由圖 13-1-38（13-118 ）查得 =2.7、 =31?FY2?F4) 應力修正系數(shù) ： ?S由圖 13-1-43（13-121 ） =1.6、 =1.4612S5) 重合度系數(shù) ： =0.75?Y??75.0.??49.1750.6) 計算齒根應力 ：F?因為 ，用表 13-1-111（13-112）中方法二。21.49????????AVSFt Kbm=441.241.275.130.76.6051 ??? 2/mN=447.374132?F7) 試驗齒輪的應力修正系數(shù) ：查表 13-1-111，得 =2.0stYstY8) 壽命系數(shù) ：NTY由表 13-1-118（13-128 ）中公式： 02.6)13(LNT??89.0)16.83(2.1???NT.482Y9) 相對齒根角敏感系數(shù) relTY?由齒根圓角參數(shù) ，用表 13-1-112（13-114）所列公式計算。由圖 13-1-38 知：FSqns?2?=1.25、 =0.38mhfpfp?=-0.8738.051.1 ?????xhGff23??? 20cos138.)sin1(02tan15.40cost ???????????fpprFpShmE=0.64=-0.82364.321 ???????????????mzH=0.72rad187.02-1）（ ????G? ??????????????????38.072.cos3)72.0sin(3i1???mzSfpFN=1.97=19.721.91FNS??)87.0(27.cos1372.0cos)80(38. 22?????Gzmfp??=0.60=6.016.1F?=1.640.29nsSq同樣計算可知： =1.04512?sqrelTY?10) 相對齒根表面狀況系數(shù) ：Rl由圖 13-1-58，齒根表面微觀不平度 10 點高度為 時mRz?5.120?=1.0RrelTY11) 尺寸系數(shù) ：由表 13-1-119（13-129）的公式x=0.97mx06.31??106.3???12) 彎曲強度的安全系數(shù) ：FSFxRrelTlNTSFY??li=2.0624.197.08501??=2.0632FS、 均達到表 13-1-110（13-111）規(guī)定的較高可靠度時最小安全系數(shù)的要求。1齒輪彎曲強度核算通過。（5） 齒輪幾何尺寸計算頂隙系數(shù) ： =0.25?c24齒頂高系數(shù) ： =1?ah未變位時中心距 : =190mm實際中心距 : =190mm'中心距變動系數(shù) ： =0yma??' 109變位系數(shù)： =0.25、 =1x2x5.齒頂高變動系數(shù) ： =0ｙ?y?)(21ｙ 0)25.(??齒頂高 =12.5mmyha)(??.?=7.5mm22??10?齒根高 =10mmxcf 11 ).5(=15mmma)(?2??齒頂圓直徑 ： =155mmdah.3?=265mm22 70齒根圓直徑 ： =110mm1f 1ff?=220mm?5跨測齒數(shù) ：k .02cos2cos ??????????????????invzxzxz 3.2501325.135.0132 ????????????? invk圓整 21?=2.79????5.029.20cos295.00cos322 ?????? ?????????? invk?圓整公法線長度Ｗ： ??????mxzivkW??sin5.cs???=57.46mm?102sin5.021302o1 ?????????mi 54.69.2 ??（6） 齒輪精度設計由于齒輪工作在低速重載有反轉的情況下，齒輪采用 7 級精度，在高精度的齒輪機床上范成加工，淬火后磨齒，齒面粗糙度 =0.8 （查表 13-1-39） （13-60） 。aR?孔的尺寸公差、形狀公差采用 IT7，軸的尺寸公差、形狀公差采用 IT6。頂圓直徑公差 IT7（查表 13-1-40） ?；鶞拭鎻较驁A跳動和端面圓跳