掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)說明

1、 . . . 中文題目：懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)工作分析與設(shè)計(jì)外文題目：ANALYS AND DESIGN OF WALKING MECHANISM OF BOOM-TYPE ROADHEADER畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）共70頁（其中：外文文獻(xiàn)與譯文10頁）圖紙共571 / 77摘要行走機(jī)構(gòu)是掘進(jìn)機(jī)非常重要的部件之一，行走性能的好壞關(guān)鍵在于其傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算和設(shè)計(jì)和履帶板的設(shè)計(jì)。行走機(jī)構(gòu)一般采用履帶型式，兩條履帶分別由各自的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向。履帶的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力有電動(dòng)機(jī)和液壓馬達(dá)兩種，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)一般只設(shè)置一種行走速度，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)可采用低速大扭矩馬達(dá)直接帶動(dòng)履帶鏈輪，或采用中速液壓馬達(dá)+ 減速器帶動(dòng)履帶

2、鏈輪的傳動(dòng)方式，它可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速。履帶結(jié)構(gòu)型式有滑動(dòng)和滾動(dòng)兩種，當(dāng)機(jī)器調(diào)動(dòng)速度10m/min 的中、輕型掘進(jìn)機(jī)，宜采用滑動(dòng)結(jié)構(gòu)型式；當(dāng)機(jī)器的調(diào)動(dòng)速度10m/min 的重型、特重型掘進(jìn)機(jī)，應(yīng)采用滾動(dòng)結(jié)構(gòu)型式。本文結(jié)合了國(guó)外懸臂式掘進(jìn)機(jī)履帶式行走機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，以與EBZ200掘進(jìn)機(jī)的基本參數(shù)，對(duì)該掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行了計(jì)算，提出了改進(jìn)設(shè)計(jì)建議。關(guān)鍵詞：掘進(jìn)機(jī)；行走機(jī)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)；履帶；計(jì)算AbstracThe walking mechanism is one of the most important parts of tunnel boring machine, the key of quality

3、 of operating performance is in the calculation and design of its transmission system design and the crawler plate. General use of track type walking mechanism, the two tracks are respectively by the respective drive, can steer in-situ. The driving force of track with an electric motor and a hydraul

4、ic motor two, motor drive generally set up at a walking speed, hydraulic motor driven by low-speed big torque motor direct drive the caterpillar chain wheel, transmission mode or use the middle-speed hydraulic motor + reducer driven crawler sprocket, it can realize stepless speed regulation. The tra

5、ck structure with sliding and rolling two, when the machine is to mobilize the speed of light, 10m/min boring machine, should adopt the sliding structure; when the transfer rate, 10m/min heavy, heavy roadheader, should adopt rolling structure. This paper combines the characteristics of the crawler t

6、he boom-type roadheader walking mechanism, as well as the basic parameters of EBZ120 roadheader walking mechanism, on the boring machine were calculated, proposes an improved design proposal.Keywords: roadheader walking mechanism; transmission system; track; calculation;目錄緒論11.1選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀11.1.1目的

7、11.1.2 意義11.1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀21.1.4 國(guó)研究現(xiàn)狀21.2研究方案與預(yù)期結(jié)果31.2.1 主要研究容31.2.2 主要解決的問題31.2.3理論方法31.2.4技術(shù)路線32 行走機(jī)構(gòu)的方案的確定42.1履帶行走機(jī)構(gòu)的組成42.1.1 履帶架42.1.2 履帶42.1.3 驅(qū)動(dòng)裝置52.1.4 支重裝置52.1.5 緊裝置52.2掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定63 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算93.1行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)形式的選擇93.1.1行走機(jī)構(gòu)工作原理93.1.2行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)類型選擇93.2驅(qū)動(dòng)元件的選擇和參數(shù)計(jì)算103.3行走減速器的設(shè)計(jì)113.3.1行星減速器主要零件的技術(shù)要求113.

8、3.2傳動(dòng)裝置參數(shù)123.3.3減速器前兩級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算133.3.4軸的設(shè)計(jì)與校核213.3.5二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算293.3.6行星齒輪減速器行星架設(shè)計(jì)493.3.7滾動(dòng)軸承的選用503.3.8鍵的選用534 結(jié)論56致57參考文獻(xiàn)58附錄A 譯文59附錄外文文獻(xiàn)631 緒論1.1 選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀1.1.1 目的我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，煤炭占能源需求的70%以上，是我國(guó)的主要能源，盡管新能源的發(fā)展和推廣會(huì)使煤炭在一次能源中的消費(fèi)比重會(huì)逐年下降，但是煤炭的的主導(dǎo)地位不會(huì)發(fā)生重大改變。煤炭生產(chǎn)的高產(chǎn)高效和現(xiàn)代化是當(dāng)今國(guó)際煤炭工業(yè)的發(fā)展發(fā)方向，是衡量一個(gè)國(guó)家煤炭工業(yè)發(fā)達(dá)程度的重要標(biāo)志，是

9、我國(guó)煤炭行業(yè)的必然選擇。我國(guó)自從高產(chǎn)高效礦井技術(shù)以來，煤炭工業(yè)得到了迅速的發(fā)展和推廣，掘進(jìn)機(jī)作為高產(chǎn)高效礦井掘進(jìn)設(shè)備的主要設(shè)備之一起了重要作用。煤炭工業(yè)的機(jī)械化包括采掘、支護(hù)、運(yùn)輸、提升的機(jī)械化，其中采掘包括采煤和掘進(jìn)巷道。隨著掘進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，懸臂式掘進(jìn)機(jī)是主要的掘進(jìn)機(jī)械。懸臂式掘進(jìn)機(jī)要同時(shí)實(shí)現(xiàn)剝離煤巖、裝載運(yùn)出、機(jī)器本身的行走調(diào)動(dòng)以與噴霧除塵等功能，即集切割、裝載、運(yùn)輸、行走于一身。隨著發(fā)展，懸臂式掘進(jìn)貢的功能越來越多，其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜。因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。早期的懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走，裝載機(jī)構(gòu)主要采用電動(dòng)方式，如匈牙利的F6HK、前聯(lián)的4IIY 、奧地利的AM50等。隨后出了

10、抗沖擊易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速的液壓系統(tǒng)在行走機(jī)構(gòu)既用油馬達(dá)來拖動(dòng)的技術(shù)開始占主流。如日本三井三池公司的S100、S200，奧地利奧鋼聯(lián)公司的AM100，英國(guó)多斯科MK2A、MK2B等。為了適應(yīng)高產(chǎn)高效的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)礦井集約現(xiàn)代化的需要，積極采用新技術(shù)，就要求大力發(fā)展綜合機(jī)械化掘進(jìn)。綜合掘進(jìn) 是高效安全的掘進(jìn)方法，而懸臂式掘進(jìn)機(jī)是綜合機(jī)械化掘進(jìn)中的重要設(shè)備。1.1.2 意義隨著掘進(jìn)機(jī)在土木隧道和采礦工程中的大量使用,目前掘進(jìn)機(jī)已成為各主要產(chǎn)煤國(guó)家不可缺少的生產(chǎn)設(shè)備,且各國(guó)制造、推廣使用的煤、巖和煤一巖巷掘進(jìn)機(jī)多以部分?jǐn)嗝鎽冶凼綖橹?。?shí)踐證明,懸臂式部分?jǐn)嗝婢蜻M(jìn)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)掘進(jìn)速度快質(zhì)量好。掘進(jìn)機(jī)可實(shí)現(xiàn)連

11、續(xù)掘進(jìn),能同時(shí)完成破煤巖、運(yùn)輸?shù)茸鳂I(yè),效率高,且掘進(jìn)機(jī)是機(jī)械破巖,掘進(jìn)后巷道周圍煤巖壁完整光滑,超挖掘量少,減少了支護(hù)量。這與傳統(tǒng)的鉆爆法相比,掘進(jìn)速度可提高數(shù)倍,并避免了爆破作業(yè)時(shí)巷道周圍煤巖因爆破振動(dòng)而破壞的現(xiàn)象發(fā)生。結(jié)構(gòu)緊湊、技術(shù)先進(jìn)。目前懸臂式掘進(jìn)機(jī)多采用耙裝式裝載機(jī)構(gòu)和履帶式行走機(jī)構(gòu)。其裝載能力大、調(diào)運(yùn)靈活、工作可靠。經(jīng)濟(jì)、安全。掘進(jìn)機(jī)掘進(jìn)速度快、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益高。改善了工人的勞動(dòng)條件,體力勞動(dòng)量減少與鉆爆法相比。避免了因爆破掘進(jìn)造成的人員傷亡,事故率大大減少。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行完善和改進(jìn)，對(duì)行走機(jī)械的承載能力，運(yùn)行速度進(jìn)行提高，并且在實(shí)際的設(shè)計(jì)過程中，不斷

12、地發(fā)現(xiàn)問題解決問題，使產(chǎn)品的性能得到進(jìn)一步提高，從而更好的適應(yīng)煤炭工業(yè)的發(fā)展。1.1.3 國(guó)外研究現(xiàn)狀19世紀(jì)70年代，英男為修建海底隧道，研制出了第一臺(tái)掘進(jìn)機(jī)，美國(guó)在20世紀(jì)30年代發(fā)明懸臂式掘進(jìn)機(jī)，并將其應(yīng)用于采礦作業(yè)，取得了良好的效果，此后，各國(guó)以煤巷為作業(yè)對(duì)象研制了各種類型的懸臂式掘進(jìn)機(jī)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)煤炭礦石的需求越來越大，懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研究與發(fā)展也得了空前的進(jìn)步。發(fā)展至今，懸臂式掘進(jìn)機(jī)已呈現(xiàn)出系列化和多樣化，英國(guó)、前聯(lián)、德國(guó)、美國(guó)、日本、奧地利等10幾個(gè)國(guó)家的20多家公司，先后成功研制出70多種機(jī)型。目前在國(guó)外，懸臂式掘進(jìn)機(jī)被廣泛用于硬度系數(shù)人低于80MPa的半煤巖采準(zhǔn)

13、巷道的掘進(jìn)，同進(jìn)也有不少懸臂式掘進(jìn)機(jī)在全巖巷的掘進(jìn)中取得了不錯(cuò)成效。1.1.4 國(guó)研究現(xiàn)狀我國(guó)掘進(jìn)機(jī)研制工作始于20世紀(jì)60年代中期，最初是引進(jìn)了聯(lián)的BK3型，將其仿制和改進(jìn)生產(chǎn)了部分機(jī)型，20世紀(jì)70年代初到80年代中期，我國(guó)科研人員研制成功了ELM55、EMIA30、EL90、EMS55等機(jī)型。同時(shí)，通過與奧地利合作生產(chǎn)了AM50型，和日本合作生產(chǎn)S100型，初步形成了批量生產(chǎn)懸臂式掘進(jìn)機(jī)的能力，對(duì)國(guó)礦山推廣應(yīng)用懸臂式掘進(jìn)機(jī)起到了巨大的推動(dòng)作用。20世紀(jì)90年代，我國(guó)開始了重型懸臂式掘進(jìn)機(jī)的研發(fā)工作，進(jìn)入21世紀(jì)以后，我國(guó)的懸壁式掘進(jìn)機(jī)進(jìn)入了快速發(fā)展階段，科研能力有了飛躍式的發(fā)展，相關(guān)生產(chǎn)

14、廠家和機(jī)型數(shù)量大幅增加。目前國(guó)掘進(jìn)機(jī)生產(chǎn)廠家有三一重裝，煤機(jī)等13家，其中三一重裝、煤機(jī)、太 原煤科院三家生產(chǎn)的掘進(jìn)機(jī)占了絕大部分市場(chǎng)。我國(guó)自主創(chuàng)新研制的EBZ200、EBZ230、EBZ260、EBZ300和EBZ318等機(jī)型結(jié)構(gòu)緊湊，造型簡(jiǎn)潔，重心低、元件性能與質(zhì)量?jī)?yōu)越、安全保護(hù)完善表明我國(guó)懸臂掘進(jìn)機(jī)技術(shù)水平與國(guó)際水平越來越接近。成為中國(guó)煤礦工業(yè)技術(shù)裝備的主體，為我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)和高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)提供了可靠的保證。1.2 研究方案與預(yù)期結(jié)果1.2.1 主要研究容熟悉懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的工作原理與結(jié)構(gòu)類型與特點(diǎn)，適用條件主要參數(shù)的確定與行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)1.2.2 主要解決的問題根據(jù)原始條件

15、，通過懸臂式掘進(jìn)機(jī)的類型與其特點(diǎn)和適用條件研確定總體方案并對(duì)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)、安全、可靠的掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)提供設(shè)計(jì)說明書，并給出主要結(jié)構(gòu)圖與零件圖1.2.3理論方法通過理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、雙履帶行走機(jī)構(gòu)對(duì)地粘著力矩的研究與機(jī)械設(shè)計(jì)等基本專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)，運(yùn)用案例比較法，系統(tǒng)分析法等各種方法來實(shí)現(xiàn)懸臂式掘進(jìn)機(jī)行走的分析與設(shè)計(jì)。1.2.4技術(shù)路線（1）根據(jù)原始條件，通過懸臂式掘進(jìn)機(jī)的類型與其特點(diǎn)和適用條件對(duì)行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析 （2）行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)形式的選擇和計(jì)算、行走減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算、減速器輸入軸的設(shè)計(jì)、減速器輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核軸承計(jì)算校核。2行走機(jī)構(gòu)的

16、方案的確定履帶行走機(jī)構(gòu)是懸臂式掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的支承座,用來支承掘進(jìn)機(jī)的自重、承受切割機(jī)構(gòu)在工作過程中所產(chǎn)生的力,并完成掘進(jìn)機(jī)在切割、裝運(yùn)與調(diào)動(dòng)時(shí)的移動(dòng)。履帶行走機(jī)構(gòu)包括左右行走機(jī)構(gòu)、并以掘進(jìn)機(jī)縱向中心線左右對(duì)稱。掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)包括履帶架、履帶、驅(qū)動(dòng)裝置、支重裝置、緊輪（導(dǎo)向輪）、緊裝置等部件。2.1履帶行走機(jī)構(gòu)的組成2.1.1履帶架履帶架在整機(jī)中起著支撐與連接的作用，是不可忽視的一個(gè)部分，履帶架設(shè)計(jì)的好壞將直接關(guān)系著整機(jī)的質(zhì)量與美觀。因此，在設(shè)計(jì)中即要考慮到其強(qiáng)度的問題，又要考慮其美觀與使用性的問題。履帶架總體采用箱型梁結(jié)構(gòu)，鑄焊結(jié)合。由于支撐引導(dǎo)輪處結(jié)構(gòu)復(fù)雜，受力較大，因而采用鑄造件，其它部分采

17、用焊接結(jié)構(gòu)；為了提高箱型的強(qiáng)度和剛度，在其受力較大處采用較厚板材并增設(shè)筋板；另外，履帶架與主機(jī)架通過螺栓剛性聯(lián)結(jié)，為了防止螺栓在機(jī)器行走中承受剪力，在履帶架前后兩端增加了擋板。2.1.2履帶履帶板按結(jié)構(gòu)形式分為整體式履帶板和滾子式履帶板2種形式，滾子式履帶板不僅結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、容易損壞，而且維修不方便，已經(jīng)逐漸被淘汰，多采用鑄造或鍛造整體式履帶板；掘進(jìn)機(jī)都采用履帶行走機(jī)構(gòu),它支撐機(jī)器的自重和牽引機(jī)行走.當(dāng)履帶作業(yè)時(shí),它承受切割機(jī)構(gòu)的反力、傾覆力矩與動(dòng)載荷.履帶機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對(duì)整機(jī)正常運(yùn)、行通過性能和工作穩(wěn)定性能具有重要的意義。履帶的設(shè)計(jì)要求：具有良好的爬坡性能和靈活的轉(zhuǎn)向性能；兩條履帶分別驅(qū)動(dòng)，其驅(qū)動(dòng)

18、力可選用液壓馬達(dá)或電動(dòng)機(jī)；履帶應(yīng)有較小的接近角和離去角，以減少起運(yùn)動(dòng)阻力；要注意合理設(shè)計(jì)整機(jī)重心位置，使履帶不出現(xiàn)零比壓現(xiàn)象；履帶應(yīng)有可靠的自動(dòng)裝置，以保證機(jī)器在設(shè)計(jì)的最大坡度上工作不會(huì)下滑。履帶的結(jié)構(gòu)有組合式和整體式兩種。組合式履帶由履帶板、鏈軌節(jié)、履帶銷和銷套所組成；整體式履帶的履帶板之間用銷子連接。履帶板是履帶總成的重要組成部分，對(duì)履帶板的要求：各節(jié)履帶板之間應(yīng)有可靠的連接；履帶板和驅(qū)動(dòng)輪的嚙合要可靠；履帶板與地面應(yīng)有足夠的附著力；履帶板要硬度高、耐磨損、耐沖擊。2.1.3驅(qū)動(dòng)裝置行走機(jī)構(gòu)的動(dòng)力源按驅(qū)動(dòng)形式分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)2種形式。驅(qū)動(dòng)輪是將傳動(dòng)裝置的動(dòng)力傳至履帶，以產(chǎn)生底盤運(yùn)

19、動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力。因此，要求驅(qū)動(dòng)輪與履帶的嚙合性能要良好，既在各種行駛條件和允許磨損程度下嚙合不應(yīng)發(fā)生干涉、沖擊和脫落履帶現(xiàn)象；另外要求傳動(dòng)效率高、耐磨損。驅(qū)動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)與采用何種履帶板有關(guān)，驅(qū)動(dòng)輪與履帶的嚙合方式有節(jié)銷式和節(jié)齒式兩種。驅(qū)動(dòng)輪與組合式履帶的嚙合方式是節(jié)銷式；與整體式的嚙合通常采用節(jié)齒式。驅(qū)動(dòng)輪由輪轂、輪幅和輪緣構(gòu)成。履帶板繞在鏈輪上為多邊行，鏈輪以等角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，履帶速度不均。所以，在確定鏈輪齒數(shù)時(shí)應(yīng)滿足鏈齒強(qiáng)度的情況下，盡量增加齒數(shù)，減小機(jī)器的動(dòng)負(fù)荷。2.1.4支重裝置履帶鏈支承方式分為支重輪式和摩擦板式2種形式，支重輪式行走部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，支重輪容易損壞，但傳動(dòng)效率高、能適應(yīng)泥砂水等

20、惡劣環(huán)境條件摩擦板式行走部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單不易損壞，但傳動(dòng)效率較低，因此，多采用支重輪式行走機(jī)構(gòu)2.1.5緊裝置履帶緊裝置的形式分為機(jī)械式緊裝置和液壓緊裝置2種形式，因?yàn)槁膸Р粌H工況惡劣，而且需要承受較大的驅(qū)動(dòng)扭矩，所以，對(duì)緊裝置承受能力提出了更高的要求，既能夠承受較大的緊力，還要有較高的可靠性，以此保證整機(jī)行走結(jié)構(gòu)的工作常態(tài)。2.2掘進(jìn)機(jī)履帶行走機(jī)構(gòu)主要參數(shù)的確定機(jī)重 ；截割電動(dòng)機(jī)功率；爬坡能力（1）履帶板寬度按經(jīng)驗(yàn)公式 （21）已知G60t,所以：；為了不應(yīng)接地比壓過小浪費(fèi)材料取520 mm；（2）左右兩條履帶中心距的推薦圍其中,較小的數(shù)值適用于較小的履帶中心距B,較大的數(shù)值適于較大的中心距B。為

21、了降低掘進(jìn)機(jī)轉(zhuǎn)彎的功率,在滿足整機(jī)寬度的條件下,應(yīng)盡量加大B值。對(duì)于左右 2 條履帶中心距 B 的值，可以推薦進(jìn)行選取。；取 B2000 mm；（3）掘進(jìn)機(jī)履帶接地長(zhǎng)度的推薦圍 （22）式中L單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的接地長(zhǎng)度，mm； B 左右兩條履帶的中心距，mm；取L4000mm；掘進(jìn)機(jī)的平均接地比壓. （23）式中 b掘進(jìn)機(jī)履帶板寬度，mm ；L掘進(jìn)機(jī)單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的接地長(zhǎng)度，mm ；G掘進(jìn)機(jī)整機(jī)的重力kN；平均接地比壓主要是根據(jù)底板巖石條件選取,對(duì)于遇水軟化的底板,取較小值,對(duì)于底板較硬,遇水不軟化的底板取較大值。在設(shè)計(jì)掘進(jìn)機(jī)時(shí),推薦平均比壓p0.14 MPa。設(shè)計(jì)中,履帶的接地比壓不允許出

22、現(xiàn)三角形分布狀況,不得在履帶接地長(zhǎng)度上出現(xiàn)零比壓,掘進(jìn)機(jī)重心位置應(yīng)在履帶接地的截面核心之。（4）掘進(jìn)機(jī)接地履帶板個(gè)數(shù)的確定本設(shè)計(jì)所選取的掘進(jìn)機(jī)履帶板為整體式履帶板，其節(jié)距 a=160 mm，所以可以確定履帶板與地面接觸的數(shù)量 （24）取 n=20 個(gè)履帶板與地面接觸（6）行走速度推薦圍。推薦掘進(jìn)機(jī)的工作速度為0.6 m/min,調(diào)動(dòng)速度為10.18 m/min。工作速度依據(jù)掘進(jìn)機(jī)切割巖石的硬度情況選取,切割較硬巖石選取較小的行走速度。調(diào)動(dòng)速度應(yīng)盡可能大些,以降低掘進(jìn)機(jī)輔助工作時(shí)間,但速度太高,會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)功率的增大。（7）緊裝置行程的推薦圍。緊裝置的行程應(yīng)大于履帶節(jié)距的一半,以便在履帶因磨損而伸

23、長(zhǎng)時(shí),可拆去一塊而繼續(xù)使用。緊裝置的行程一般為0.751.25個(gè)履帶節(jié)距。（8）單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)牽引力的計(jì)算確定。履帶行走機(jī)構(gòu)的最小牽引力應(yīng)滿足掘進(jìn)機(jī)在最大設(shè)計(jì)坡度上作業(yè)、爬坡和在水平路面上轉(zhuǎn)彎等工況的要求,最大牽引力應(yīng)小于在水平路面履帶的附著力。一般情況下,履帶行走機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)彎不與掘進(jìn)機(jī)作業(yè)、爬坡同時(shí)進(jìn)行,而掘進(jìn)機(jī)在水平地面轉(zhuǎn)彎時(shí),單側(cè)履帶的牽引力為最大,故單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力的計(jì)算以此為依據(jù)。 取315 kN （25）30 kN式中 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力, kN；單側(cè)履帶對(duì)地面的滾動(dòng)阻力, kN；履帶與地面之間滾動(dòng)阻力因數(shù),0.08 0.1；履帶與地面之間的轉(zhuǎn)向阻力因數(shù),0.8 1.0

24、；n掘進(jìn)機(jī)重心與履帶行走機(jī)構(gòu)接地形心的縱向偏心距離, 355mm;單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)承受的掘進(jìn)機(jī)的重力, kN（9）單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率的計(jì)算確定。在掘進(jìn)機(jī)最大速度情況下：V6m/min0.1 m/s，0.9，0.8。 kW （26）式中 P單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率, kW；V履帶行走機(jī)構(gòu)工作時(shí)的行走速度,m/s；履帶鏈的傳動(dòng)效率。有支重輪時(shí)取0.890.92,無支重輪時(shí)取0.710.74;驅(qū)動(dòng)裝置減速器的傳動(dòng)效率,%。（10）履帶對(duì)地面附著力校核計(jì)算。單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力心須大于或等于各阻力之和,但應(yīng)小于或等于單側(cè)履帶與地面之間的附著力。,附著系數(shù)值根據(jù)表1選取。kN地面或底板狀況

25、鋪石子路面 0.60.8稍濕的渣子路面 0.81.0泥濘的底板 0.2砂、頁巖底板 0.650.17干黏土地面 1.0干砂土硬地面 1.1水泥地面 0.95煤底板 0.60.7（11）緊裝置預(yù)力的計(jì)算確定。 （27）式中緊裝置的預(yù)力, kN； q履帶鏈單位長(zhǎng)度的重力, kN/mm；a導(dǎo)向輪與驅(qū)動(dòng)輪間的中心距, mm；h履帶鏈的懸垂度, mm。履帶鏈的懸垂度一般取h（0.0150.031）L；kN3行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算3.1行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)形式的選擇3.1.1行走機(jī)構(gòu)工作原理掘進(jìn)機(jī)行走機(jī)構(gòu)的工作原理是液壓馬達(dá)依靠液壓泵送來的高壓油旋轉(zhuǎn)，液壓馬達(dá)通過與其聯(lián)接的減速機(jī)構(gòu)減速得到低轉(zhuǎn)速大扭矩，液壓馬達(dá)、減速機(jī)

26、構(gòu)和鏈輪做成一個(gè)整體，驅(qū)動(dòng)輪，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪（鏈輪）旋轉(zhuǎn)，鏈輪的輪齒和履帶的鏈軌銷咬合，從而實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)機(jī)在履帶上爬行。3.1.2行走機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)類型選擇液壓驅(qū)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：統(tǒng)一了動(dòng)力源，液壓馬達(dá)體積小，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)便于合理布置，適合于行走部的頻繁啟動(dòng)。目前，裝巖機(jī)行走機(jī)構(gòu)液壓驅(qū)動(dòng)形式通常又分為中、高速馬達(dá)帶減速器驅(qū)動(dòng)和低速液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)三種形式14。（1）高速馬達(dá)-減速器驅(qū)動(dòng)這種驅(qū)動(dòng)形式的馬達(dá)多采用齒輪馬達(dá)，其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，抗污染性強(qiáng)，價(jià)格低廉等。但它最大的缺點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)一定時(shí)間后，其部摩擦副磨損嚴(yán)重，間隙增大，效率很快下降。而且與之配套的減速機(jī)要求傳動(dòng)比要大、結(jié)構(gòu)也相應(yīng)復(fù)雜

27、，所以以這種形式應(yīng)用極少。（2）中速馬達(dá)-減速器驅(qū)動(dòng)這種驅(qū)動(dòng)形式的馬達(dá)多采用柱塞馬達(dá)。中速馬達(dá)具有體積小，效率高，壽命長(zhǎng)，售價(jià)低等特點(diǎn)，且減速器的結(jié)構(gòu)形式國(guó)外已趨于系列化，因此這種驅(qū)動(dòng)形式應(yīng)用形式很多。（3）低速液壓馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)該驅(qū)動(dòng)形式的馬達(dá)輸出軸直接帶動(dòng)主鏈輪。馬達(dá)大部分采用多作用曲線徑向柱塞式液壓馬達(dá)。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，成本低、傳動(dòng)扭矩大、低速穩(wěn)定性好、起點(diǎn)效率高。但馬達(dá)體積大，難以保證間隙，制動(dòng)裝置不易處理，只適合于中、小型機(jī)械。所以，選擇中速馬達(dá)-減速器驅(qū)動(dòng)形式。3.2驅(qū)動(dòng)元件的選擇和參數(shù)計(jì)算根據(jù)工作機(jī)的要求，傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)。實(shí)際表明，傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)得合

28、理與否，對(duì)整部裝置的性能，成本以與整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動(dòng)方案又是保證傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。本次設(shè)計(jì)使用四級(jí)減速器，其中后兩級(jí)別為二級(jí)行星減速減速器，此減速器的優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)比較大，適用于載荷較平穩(wěn)的場(chǎng)合，要求軸具有較大的剛度。行星傳動(dòng)是通過幾個(gè)行星輪傳遞動(dòng)力的，為了補(bǔ)償制造與裝配誤差的影響，使各行星輪均勻地分擔(dān)載荷，在傳動(dòng)中采用載荷均衡機(jī)構(gòu)，高速級(jí)采用行星架浮動(dòng)，低速級(jí)采用太陽輪浮動(dòng)，這是兩級(jí)行星減速器中最常用的應(yīng)用最廣泛的一種。高速級(jí)和低速級(jí)行星輪組件全部采用雙壁整體式，行星架材料為ZG340-640，正火。兩級(jí)之間力矩的

29、傳動(dòng)是通過漸開線花鍵聯(lián)接的。傳動(dòng)比的分配：（行走部設(shè)計(jì)中為二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)和二級(jí)行星減速）履帶行走速度：由，按經(jīng)驗(yàn)公式：D（7585） （31） D驅(qū)動(dòng)輪直徑600 kN D（7585）（371420）取D400mm；驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速: 輸出轉(zhuǎn)矩： N.M根據(jù)以上要求選擇了曲線擺線馬達(dá)，型號(hào)為：NJM-G07-1，其中，07為壓力級(jí)，1為設(shè)計(jì)序號(hào)。主要參數(shù)如下：排量額定壓力最高壓力額定轉(zhuǎn)速07ml/r25MPa315MPa150r/min額定轉(zhuǎn)矩最高轉(zhuǎn)矩功率質(zhì)量2500Nm3150Nm36KW85kg總傳動(dòng)比傳動(dòng)比分配結(jié)果為：，3.3行走減速器的設(shè)計(jì)3.3.1行星減速器主要零件的技術(shù)要求（1）對(duì)齒

30、輪的要求精度等級(jí)：行星齒輪傳動(dòng)中，一般多采用圓柱齒輪，若有合理的均載機(jī)構(gòu)，齒輪精度等級(jí)可根據(jù)其相對(duì)于行星架的圓周速度查表13-5-32確定。本次設(shè)計(jì)行星結(jié)構(gòu)中齒輪采用8級(jí)精度。齒輪精度的檢驗(yàn)項(xiàng)目與偏差應(yīng)符合GB/T10095-1988漸開線圓柱齒輪精度的規(guī)定。齒輪副的側(cè)隙：齒輪嚙合側(cè)隙一般應(yīng)比定軸齒輪傳動(dòng)稍大。查表選擇，高速級(jí)：，低速級(jí)：以低速級(jí)行星輪為例求齒輪精度等級(jí)如下：根據(jù)齒輪圓周速度確定齒輪傳遞運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確性、傳動(dòng)平穩(wěn)性、輪齒載荷分布均勻性的精度等級(jí)分別為8級(jí)、8級(jí)、7級(jí)。（2）對(duì)行星輪制造方面的幾點(diǎn)要求行星輪的偏心誤差對(duì)浮動(dòng)量的影響最大，因此對(duì)其齒圈徑向跳動(dòng)公差應(yīng)嚴(yán)格要求。在成批生產(chǎn)中

31、，應(yīng)選取偏心誤差相近的行星輪為一組，裝配時(shí)使同組各行星輪的偏心方向?qū)Ω髯灾行木€（行星架中心與該行星輪軸孔中心的連線）呈一樣角度，這樣可使行星輪的偏心誤差降到最小。在單件生產(chǎn)中應(yīng)嚴(yán)格控制齒厚，如采用具有砂輪自動(dòng)修整和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的磨齒機(jī)進(jìn)行磨齒，可保證砂輪與被磨齒輪的相對(duì)位置不變，即可控制各行星輪齒厚保持一致。對(duì)調(diào)質(zhì)齒輪，并以滾齒作為最終加工時(shí)，應(yīng)將幾個(gè)行星輪安裝在一個(gè)心軸上一次完成精滾齒，并做出位置標(biāo)記，以便按標(biāo)記裝配，保證各行星輪嚙合處的齒厚基本一致。（3）齒輪材料和熱處理要求行星齒輪傳動(dòng)中太陽輪同時(shí)與幾個(gè)行星輪嚙合，載荷循環(huán)次數(shù)最多，因此在一般情況下，應(yīng)選用載荷能力較高的合金鋼，并采用表面淬火

32、、滲氮等熱處理方法，增加其表面硬度。在NGW傳動(dòng)中，行星輪C同時(shí)與太陽輪和齒輪嚙合，齒輪受雙向彎曲載荷，所以常采用與太陽輪一樣的材料和熱處理。齒輪強(qiáng)度一般裕量較大，可采用稍差一些的材料。齒面硬度也可低些，通常只調(diào)質(zhì)處理，也可表面淬火和滲氮。（4）浮動(dòng)件的軸向間隙：對(duì)于采用基本構(gòu)件浮動(dòng)的均載機(jī)構(gòu)的行星傳動(dòng)，其每一浮動(dòng)構(gòu)件的倆端與相鄰零件間需留有的軸向間隙，否則不僅會(huì)影響浮動(dòng)和均載效果，還會(huì)導(dǎo)致摩擦發(fā)熱和產(chǎn)生噪聲。間隙的大小通常通過控制有關(guān)零件軸向尺寸的制造偏差和裝配時(shí)返修有關(guān)零件的端面來實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)于小規(guī)格行星傳動(dòng)其軸向間隙取小值，大規(guī)格行星傳動(dòng)取較大值。3.3.2傳動(dòng)裝置參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算

33、：軸轉(zhuǎn)速： ， 軸轉(zhuǎn)速： ， 、軸為惰輪軸，與箱體通過鍵聯(lián)接固定，故轉(zhuǎn)速為0軸轉(zhuǎn)速：（2）各軸功率計(jì)算：傳動(dòng)系統(tǒng)總效率軸承效率，減速器齒輪傳動(dòng)的效率，行星齒輪傳動(dòng)的效率，鏈傳動(dòng)效率，馬達(dá)輸出功率KN軸功率：KN 軸功率： KN 軸功率： KN 軸功率：KN （3）各軸扭矩計(jì)算軸扭矩：N.m軸扭矩：N.m軸扭矩：N.m3.3.3減速器前兩級(jí)傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）齒輪1，2的尺寸確定與相關(guān)計(jì)算以下齒輪的相關(guān)計(jì)算未注明的均采用參考文獻(xiàn)11）選擇齒輪材料由表62兩個(gè)齒輪都選用20CrMnTi滲碳淬火。硬度為 HRC 5662許用接觸應(yīng)力，由式接觸疲勞極限，查圖6-4，得，接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，

34、由式6-7查圖6-5，得、，接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)，則 許用彎曲應(yīng)力，由式彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動(dòng)乘07，得，彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，查圖6-8，彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查圖6-9，(設(shè)摸數(shù)m小于5mm)彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，則 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(jí)，按估取圓周速度，選取公差組9級(jí)式中，小輪分度圓直徑，得齒寬系數(shù)：查表69按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取小輪齒數(shù)：在推薦值2040中選取 ，大輪齒數(shù)：，圓整取，齒數(shù)比 ：傳動(dòng)比誤差誤差在圍，合適小輪轉(zhuǎn)矩：N.m/s載荷系數(shù)：使用系數(shù)：查表63 ，動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值10514中選取，齒向載荷分布系數(shù)： 由推薦值1012中選

35、取，齒間載荷分配系數(shù)：由推薦值1012中選取，載荷系數(shù)：彈性系數(shù)： 查表64，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查圖6-3（，），重合度系數(shù)：是用以考慮因重合度的增加，接觸長(zhǎng)度增加而造成的接觸應(yīng)力降低的影響系數(shù)。一般取085092，故的設(shè)計(jì)初值為： mm齒輪模數(shù)： 查表66，參照第一系列，圓整小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值：mm圓周速度：m/s大輪分度圓直徑：mm中心距 ：mm齒寬：mm大輪齒寬： mm小輪齒寬： mm3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效核計(jì)算由式齒形系數(shù)：查表65 小輪， 大輪，應(yīng)力修正系數(shù)：查表6-5 小輪，大輪，重合度系數(shù)：重合度：所以，直齒圓柱齒輪齒根彎曲強(qiáng)度校核公式為：齒根彎曲強(qiáng)度足夠4） 齒輪幾何尺寸計(jì)

36、算（參考文獻(xiàn)2） 分度圓直徑： mmm齒頂高： mm 齒根高： mm式中，為齒頂高系數(shù)，為徑向間隙系數(shù)，在GB/T1356-2001規(guī)定，齒頂圓直徑：mmmm齒根圓直徑：mmmm 基圓直徑：mmmm 注：GB/T1356-2001中規(guī)定齒形角齒距：（分度圓上）mm 齒厚，齒槽寬e：（分度圓上）mm（2）齒輪3，4尺寸確定與相關(guān)計(jì)算以下齒輪的相關(guān)計(jì)算未注明的均采用參考文獻(xiàn)11）選擇齒輪材料由表62選 兩個(gè)齒輪都選用20GrMnTi滲碳淬火硬度： HRC 5662 許用接觸應(yīng)力，由式6-6， 接觸疲勞極限，查圖6-4得， 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N，由式6-7 查圖6-5，得、， 接觸強(qiáng)度最

37、小安全系數(shù)，則 許用彎曲應(yīng)力，由式 彎曲疲勞極限，查圖6-7，雙向傳動(dòng)乘0.7，得， 彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，查圖6-8得， 彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查圖6-9得， (設(shè)摸數(shù)m小于5mm)彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)則 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(jí)，按估取圓周速度所以，選取公差組9級(jí)式中，小輪分度圓直徑，由式6-5得齒寬系數(shù)：查表69按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取小輪齒數(shù)：在推薦值2040中選取 大輪齒數(shù)：，圓整取 齒數(shù)比 ：傳動(dòng)比誤差：誤差在圍，合適小輪轉(zhuǎn)矩： 載荷系數(shù)：使用系數(shù)：查表63 得，動(dòng)載荷系數(shù)：由推薦值10514中選取 齒向載荷分布系數(shù)： 由推薦值1012中選取齒間載荷分配系數(shù)

38、：由推薦值1012中選取載荷系數(shù)：彈性系數(shù)： 查表64，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：查圖6-3（，）重合度系數(shù)：是用以考慮因重合度的增加，接觸長(zhǎng)度增加而造成的接觸應(yīng)力降低的影響系數(shù)。一般取085092，所以，故的設(shè)計(jì)初值為：所以，齒輪模數(shù)：查表66，參照第一系列，圓整小齒分度圓直徑的參數(shù)圓整值：mm圓周速度：m/s大輪分度圓直徑：mm中心距 ：mm齒寬：mm大輪齒寬： mm小輪齒寬： ，mm3）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度效核計(jì)算由式6-10，齒形系數(shù)：查表65 小輪 大輪應(yīng)力修正系數(shù)：查表6-5 小輪大輪重合度系數(shù)：重合度：=直齒圓柱齒輪齒根彎曲強(qiáng)度校核公式為：齒根彎曲強(qiáng)度足夠4）齒輪幾何尺寸計(jì)算（參考文獻(xiàn)2）分度圓

39、直徑： mmmm齒頂高：mm齒根高：mm 式中，為齒頂高系數(shù)，為徑向間隙系數(shù)，在GB/T1356-2001規(guī)定，齒頂圓直徑：mm mm齒根圓直徑：mmmm基圓直徑： mmmm 注：GB/T1356-2001中規(guī)定齒形角 齒距：（分度圓上）mm齒厚，齒槽寬e：（分度圓上）：惰輪主要尺寸參數(shù)：（漸開線直齒輪）mm，mm分度圓直徑：mm齒頂圓直徑：mm齒根圓直徑：mm3.3.4軸的設(shè)計(jì)與校核由于各軸的計(jì)算方法與校核基本一樣，故只對(duì)軸做詳細(xì)的介紹軸的設(shè)計(jì)計(jì)算如下：（1）計(jì)算作用在齒輪上的力：軸上的轉(zhuǎn)矩=N.m.軸上輸出小齒輪分度圓直徑：mm圓周力N徑向力N各力方向如圖所示：（2）初步估算軸的直徑選取4

40、5號(hào)鋼為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理按文獻(xiàn)1式8-2初估軸的最小直徑，查文獻(xiàn)1表86 取A=115，則mm軸的設(shè)計(jì)與校核如下：（1）計(jì)算作用在齒輪上的力：（漸開線圓柱齒輪受力分析如下圖所示：）軸上的轉(zhuǎn)矩： =N.m.m軸上輸出大齒輪分度圓直徑：mm軸上輸出小齒輪分度圓直徑：mm大齒輪圓周力：小齒輪圓周力：大齒輪徑向力：小齒輪徑向力：各力方向如圖所示：（2）初步估算軸的直徑選取45號(hào)鋼為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理按文獻(xiàn)1式8-2初估軸的最小直徑，查文獻(xiàn)1表86 取A=115，則（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案右軸承從軸的右端裝入，靠軸肩定位，該軸上有一個(gè)軸齒輪。左軸承和齒輪從軸的左端裝入，齒輪右端靠軸肩定位

41、，齒輪和左軸承之間采用定位套筒使軸承得到定位。齒輪采用普通平鍵得到軸向固定。（軸的結(jié)構(gòu)見下頁圖）2）確定各軸段直徑和長(zhǎng)度段 根據(jù)圓整，取，根據(jù)文獻(xiàn)6選擇單列圓錐滾子軸承33216（GB/T297-1994），故取段 為使軸承定位，取，段 為軸齒輪，其長(zhǎng)度取齒輪的齒寬段 為使齒輪定位，取，段 為使套筒可靠地壓緊齒輪，應(yīng)比齒輪齒寬短14mm，齒輪靠軸肩定位，所以段 ，段 選擇單列圓錐滾子軸承33216（GB/T297-1994），3）確定軸承與齒輪作用力位置如下圖所示，先確定軸承支點(diǎn)位置，查33216軸承，其支點(diǎn)尺寸，因此，軸的支承點(diǎn)到齒輪的載荷作用點(diǎn)距離見下圖所示。4）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖（見

42、下圖）求軸承反力H水平面N NV垂直面N N求齒寬中點(diǎn)處彎矩H水平面N.mm N.mmV垂直面N.mm N.mm合成彎矩MN.mm N.mm扭矩TN.mm5）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 當(dāng)量彎矩：，取折合系數(shù)，則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩： N.mmN.mm軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)表82查得，N.mm，由表89查得材料許用應(yīng)力則軸的計(jì)算應(yīng)力為為：該軸滿足強(qiáng)度要求 因該軸為比較重要的軸，應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度的精確校核6）精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面應(yīng)該是應(yīng)力較大，同時(shí)應(yīng)力集中較嚴(yán)重的截面。分析可知，危險(xiǎn)截面為截面計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力截面右側(cè)彎矩M為N.mm截面上的扭矩T為N.mm

43、 抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力彎曲應(yīng)力幅 因彎矩為對(duì)稱循環(huán)，故彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即確定軸材料機(jī)械性能查表82，彎曲疲勞極限，剪切疲勞極限碳鋼材料：特性系數(shù)：，軸的設(shè)計(jì)與校核如下：軸上的轉(zhuǎn)矩=N.mm大齒輪圓周力N大齒輪徑向力N小齒輪圓周力N小齒輪徑向力N選取45號(hào)鋼為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理按文獻(xiàn)1式8-2初估軸的最小直徑，查文獻(xiàn)1表86 取A=115，則mm軸的校核同軸。3.3.5二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算行星齒輪傳動(dòng)與普通齒輪傳動(dòng)相比較，它具有許獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它的最顯著的特點(diǎn)是：在傳遞動(dòng)力時(shí)它可以進(jìn)行功率分流；同時(shí)，其輸入軸與是輸出軸具有同

44、軸性，即輸出軸與輸入軸均設(shè)置在同一主軸線上。所以，行星齒輪傳動(dòng)現(xiàn)已被人們用來代替普通齒輪傳動(dòng)，而作為各種機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器、增速器和變速裝置。行星齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)如下：體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力小；傳動(dòng)效率高；傳動(dòng)比較大，可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的合成與分解；運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、抗沖擊和振動(dòng)的能力較強(qiáng)。本次設(shè)計(jì)行星傳動(dòng)總傳動(dòng)比為，查文獻(xiàn)7，根據(jù)表13-5-3得知，需要選用兩級(jí)NGW型行星齒輪減速器。(1)高速級(jí)（）配齒計(jì)算以與變位方式和變位系數(shù)的選擇 根據(jù)表13-5-3選擇行星輪數(shù)目，取。已選擇，故，根據(jù)同心條件，有在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中，合理采用變位齒輪可以獲得如下效果：獲得真確的傳動(dòng)比、改善嚙合質(zhì)

45、量和提高承載能力，在保證所需傳動(dòng)比的前提下得到合理的中心距、在保證裝配與同心等條件下使齒數(shù)的選擇具有較大的靈活性。變位齒輪有高變位和角變位，兩者在漸開線行星齒輪中都有應(yīng)用。高變位主要應(yīng)用于消除根切，和使相嚙合齒輪的滑動(dòng)比與彎曲強(qiáng)度大致相等。角變位主要用于更靈活的選擇齒數(shù)，拼湊中心距，改善嚙合特性與提高承載能力。由于高變位的應(yīng)用在某些情況下受到限制，因此角變位在漸開線行星齒輪傳動(dòng)中應(yīng)用更為廣泛。本級(jí)傳動(dòng)中，A-C傳動(dòng)B-C傳動(dòng)均采用不等角變位。對(duì)A-C不等角變位，查圖13-5-4得到幾對(duì)嚙合角，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取，齒輪預(yù)取的端面嚙合角，為提高傳動(dòng)承載能力，宜?。喊唇佑|強(qiáng)度初算A-C傳動(dòng)的中心距和模數(shù)估算

46、中心距：式中，A-直齒輪的鋼對(duì)鋼配對(duì)齒輪副A值查表得483輸入轉(zhuǎn)矩 取載荷不均勻系數(shù)故，在一對(duì)A-C傳動(dòng)中，小輪（太陽輪）傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩：N.mm齒數(shù)比：太陽輪和行星輪的材料用20CrMnTi滲碳淬火，齒面硬度6062HRC（太陽輪）和5658HRC（行星輪），查表13-1-39可知，由于齒輪轉(zhuǎn)速要求不高，可采取任意方法加工，齒面最終不需要精加工，齒輪選取精度為9級(jí)取齒寬系數(shù)取載荷系數(shù)-許用接觸應(yīng)力，推薦按下式確定：所以，模數(shù)m:，取則A-C傳動(dòng)未變位時(shí)的中心距：按預(yù)取嚙合角，可得A-C傳動(dòng)中心距變動(dòng)系數(shù)則中心距取實(shí)際中心距：計(jì)算A-C傳動(dòng)的實(shí)際中心距變動(dòng)系數(shù)和嚙合角計(jì)算A-C傳動(dòng)的變位系數(shù)式中，

47、為漸開線函數(shù)，查文獻(xiàn)表13-1-21可得 ，故：用圖13-1-4校核，在許用區(qū)，可用。用圖13-1-4分配變位系數(shù)，得，計(jì)算C-B傳動(dòng)的中心距變動(dòng)系數(shù)和嚙合角C-B傳動(dòng)未變位時(shí)的中心距：mm所以計(jì)算C-B傳動(dòng)的變位系數(shù)因?yàn)椋?，幾何尺寸的?jì)算（參考文獻(xiàn)表13-1-18）按不等角變位齒輪傳動(dòng)的A、C、B三輪的幾何尺寸1）分度圓直徑mmmmmm2）齒頂高（選用滾齒法加工）A-C齒輪傳動(dòng)中心距變動(dòng)系數(shù)齒頂高變動(dòng)系數(shù) C-B齒輪傳動(dòng)中心距變動(dòng)系數(shù)齒頂高變動(dòng)系數(shù) 齒頂高：mmmmmm3）齒根高mmmmmmm4） 齒高mmmmmm5） 齒頂圓直徑mmmmmm為避免小齒輪齒根過渡曲線干涉，應(yīng)滿足下式：式中

48、， 6） 齒根圓直徑mmmmmm7） 節(jié)圓直徑mmmmmm8） 基圓直徑mmmmmm9） 齒頂圓壓力角驗(yàn)算配齒條件：1）傳動(dòng)比條件：對(duì)于NGW型機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)比應(yīng)滿足以下條件：。2）同心條件：為了保證正確的嚙合，各對(duì)齒輪之間的中心距必須相等。對(duì)于NGW型傳動(dòng)，太陽輪A與行星輪C的的中心距應(yīng)等于行星輪與齒輪的中心距。3）裝配條件：保證各行星輪能均布地安裝于倆中心齒輪之間，并且與倆個(gè)中心輪嚙合良好，沒有錯(cuò)位現(xiàn)象。為簡(jiǎn)化計(jì)算和裝配，應(yīng)使太陽輪和齒輪的齒數(shù)等于行星輪數(shù)目的整數(shù)倍，即（c為整數(shù)）4） 鄰接條件：必須保證相鄰倆行星齒輪互不碰撞，并留有大于05倍的模數(shù)的間隙，即行星輪齒頂圓半徑之和小于其中心距L

49、（）。驗(yàn)算A-C傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度計(jì)算公式：確定式中的系數(shù)：1）動(dòng)載系數(shù)和速度系數(shù)確定和所用的圓周速度是用相對(duì)與行星架的圓周速度，即： 即 由圖13-1-90可查取查圖13-1-28可查取=092）使用系數(shù)，是考慮由于齒輪嚙合外部因素引起的附加動(dòng)載荷影響的系數(shù)。取=113）齒間載荷分布系數(shù)、：考慮沿齒寬方向載荷分布不均勻?qū)X面接觸應(yīng)力響的系數(shù)。對(duì)于重要的行星齒輪齒輪傳動(dòng)，應(yīng)考慮行星傳動(dòng)的特點(diǎn)，用下述方法確定。彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，式中，與-齒輪相對(duì)于行星架的圓周速度與大齒輪齒面硬度對(duì)、的影響系數(shù)，與按圖13-5-12選取=1；-齒寬和行星輪數(shù)目對(duì)、的影響系數(shù)。查圖13-5-13確定，所以

50、=1。35；則4）求齒間載荷分配系數(shù)與：是考慮同時(shí)嚙合的各對(duì)輪齒間載荷分配不均勻影響的系數(shù)。先求端面重合度：式中 則 = =2.19因?yàn)槭侵饼X輪，總重合度，所以5）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)：是考慮節(jié)點(diǎn)處齒廓曲率對(duì)接觸應(yīng)力的影響，并將分度圓上切向力折算為節(jié)圓上法向力的系數(shù)。，所以 6）彈性系數(shù)：用以考慮材料彈性模量E和泊松比對(duì)赫茲應(yīng)力的影響。式中，E彈性模量，剛的E=206000；-泊松比，剛與鐵的均為03。7）接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)：用以考慮重合度對(duì)單位齒寬載荷的影響。 對(duì)直齒輪： 8）接觸強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)：是螺旋角造成的接觸線傾斜對(duì)接觸應(yīng)力影響的系數(shù)。9）接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)：是考慮齒輪壽命小于或大

51、于持久壽命的條件循環(huán)次數(shù)，其可承受的接觸應(yīng)力值與其相應(yīng)的條件循環(huán)次數(shù)時(shí)疲勞疲勞極限應(yīng)力的比例的系數(shù)。 因?yàn)楫?dāng)量循環(huán)次數(shù)大于，所以取10）最小安全系數(shù)，取=1111）潤(rùn)滑劑系數(shù)12)粗糙度系數(shù)，一般取13）齒面工作硬化系數(shù) 硬齒面取14）接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 取=115）端面分度圓上的切向力：即太陽輪所傳動(dòng)的扭矩代入公式得：計(jì)算許用接觸應(yīng)力：因?yàn)樗约矗河?jì)算結(jié)果：接觸強(qiáng)度通過。驗(yàn)算A-C傳動(dòng)的彎曲強(qiáng)度1）計(jì)算公式2）確定式中系數(shù)齒形系數(shù) 查(機(jī)械設(shè)計(jì))表65取，應(yīng)力修正系數(shù)，查(機(jī)械設(shè)計(jì)) 表65取，彎曲強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)彎曲強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，因是直齒，故取3）代入公式計(jì)算結(jié)果 考慮到行星齒輪輪齒受力可能出現(xiàn)不均勻性，齒根最大應(yīng)力。由強(qiáng)度公式即式中為材料應(yīng)力修正系數(shù)，取=20；安全系數(shù)，則：4）計(jì)算結(jié)果：彎曲強(qiáng)度通過。驗(yàn)算C-B傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度1）根據(jù)A-C傳動(dòng)的來確定C-B傳動(dòng)的接觸應(yīng)力，因?yàn)镃-B傳動(dòng)為嚙合，所以：2）核算齒輪材料的接觸強(qiáng)度疲勞極限由，則：由于齒輪材料為2