mg110260wd型電牽引薄煤層截割部設(shè)計（機(jī)械cad圖紙）

摘要我國是產(chǎn)煤大國，煤炭現(xiàn)在和將來幾十年也都還是我國最主要的能源，隨著煤炭開采的不斷推進(jìn)，資源總量不斷減少，占煤炭資源總量的20%以上，含量多達(dá)25.29億噸的薄和極薄煤層將是保證我國國民經(jīng)濟(jì)飛速增長的重要能源物質(zhì)基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段薄煤層主要的采煤技術(shù)是滾筒式采煤機(jī)，螺旋鉆采煤機(jī)，刨煤機(jī)等，其中，滾筒式采煤機(jī)因為適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)產(chǎn)量大，機(jī)械化程度和截割效率高等優(yōu)點得到了飛速的發(fā)展，但是由于在薄煤層開采中采煤機(jī)工作空間受到很大的限制，對于滾筒，影響其裝煤效果的因素很多，其中，搖臂殼對煤流阻擋就是一個主要的因素，這也是為什么很多搖臂都做成彎曲的原因。當(dāng)螺旋滾筒直徑較小，提高滾筒轉(zhuǎn)速可以一定程度提高裝煤效果，但是這種提高受到轉(zhuǎn)速限制，所以本設(shè)計通過提出一種新型式布置的雙滾筒式采煤機(jī)，將阻擋裝煤的搖臂向采空區(qū)一側(cè)進(jìn)行布置，以便增加裝煤效果，對于薄煤層開采具有重要意義，同時在設(shè)計過程中簡化采煤機(jī)截割部的設(shè)計，尤其是采用直搖臂和常規(guī)的直齒圓柱齒輪傳動，增加了可靠性，減少了加工和制造的難度。關(guān)鍵詞：薄煤層滾筒式采煤機(jī)裝煤截割部ABSTRACTChinaisabig-producingcoalcountry.coal,nowandfordecadesinthefutureisstillthemostimportantenergysource,withthecontinuousadvanceofcoalmining,thetotalresourceisdecreasing,About25.29milliontonsofcoalinthethinandverythinseamaccountformorethan20%ofthetotalcoalresourcewillbeanimportantmaterialfoundationofenergywhichcaneasuretherapiddevelopmentofthenationaleconomic.Atprensent,thinseamminingtechnologyisthemaindrumoftheshearer,CoalAuger,plow,etc.,Amongthem,drumshearerdevelopsrapidlyforitsadaptability,highyield,highmechanizationlevelandhighcuttingefficiencyadvantage,butbecauseoftheworkingspacofthethincoalseamshearereisverylimited,therearemanyinfluncingfactorsoftheloadingcoaleffect,Amongthem,rockershellofthecoalflowisthemajorbarrierfactor,thatiswhyalotofrockeraremadecrooked.Whenthediameterspiraldrumissmaller,increasingdrumspeedcanincreasecoalloadingeffecttosomeextent,buttheeffectislimitbythespeed,sothedesignlayoutanewtypeofdouble-drumshearer,arrangthearmwhichstopsloadingofcoalinthesideofrockgobinordertoincreasecoalloadingeffectofthethincoalseam,ithasgreatsignificanceinthedesignprocess.Meanwhilesimplifyingthedesignofshearercuttingunit,particularlytheuseofconventionalstraightarmandstraightteethgeardrive,itcanincreasereliabilityandreducethedifficultyofprocessingandmanufacturing.Keywords：ThincoalseamdrumshearercoalloadingCuttingpart目錄一、緒論 11.1引言 11.2采煤機(jī)械概述 11.2.1采煤機(jī)械化的發(fā)展 11.2.2機(jī)械化采煤的類型 11.3采煤機(jī)簡述 21.3.1采煤機(jī)的分類和組成 21.3.2滾筒采煤機(jī)的工作原理 31.3.3滾筒采煤機(jī)的特點 31.4MG110/260－WD型薄煤層采煤機(jī) 31.4.1MG110/260－WD型電牽引薄煤層采煤機(jī)總體介紹 31.4.2MG110/260－WD型電牽引薄煤層采煤機(jī)主要特點： 31.4.3主要用途及適用范圍 41.4.4型號的組成及其代表的含義 41.4.5使用環(huán)境條件及安全警示 4二、設(shè)計過程和思想 4三、采煤機(jī)截割部的設(shè)計 6電機(jī)的選擇： 62、傳動比分配 62.1、總傳動比 62.2、各級傳動比分配 63、各級傳動齒輪計算與校核 73.1、齒輪1和2設(shè)計與校核： 73.2、齒輪4和5號設(shè)計與校核： 123.3、齒輪6和7設(shè)計與校核： 183.4、齒輪9和10設(shè)計與校核： 244、軸的計算和校核 304.1、截一軸的設(shè)計與校核： 304.2、截二軸設(shè)計與校核： 364.3、截三軸設(shè)計與校核： 434.4、截四軸的設(shè)計與校核： 495、總結(jié) 55四、參考文獻(xiàn) 56五、附錄一：基于ansys和pro/E的軸的結(jié)構(gòu)分析和疲勞分析 57六、附錄二：基于ansys和pro/E的軸的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化設(shè)計 64七、附錄三、采煤機(jī)三維設(shè)計 72八、英文文獻(xiàn) 73九、中文翻譯 77十、致謝 81一、緒論1.1引言我國是產(chǎn)煤大國，煤炭現(xiàn)在和將來幾十年也都還是我國最主要的能源，隨著煤炭開采的不斷推進(jìn)，資源總量不斷減少，可以預(yù)見占煤炭資源總量的20%以上，含量多達(dá)25.29億噸的薄和極薄煤層將是保證我國國民經(jīng)濟(jì)飛速增長的重要能源物質(zhì)基礎(chǔ)。對以前難開采利用的薄和極薄煤層，邊角煤等都要被有效地利用起來，這將增加對資源的有效利用率，也是保障能源供應(yīng)的重要舉措。當(dāng)前，中厚煤層整套采煤技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟了，薄煤層和極薄煤層采煤技術(shù)由于難度大，效率低等問題還沒有大規(guī)模地應(yīng)用于實際生產(chǎn)?，F(xiàn)階段薄煤層主要的采煤技術(shù)是滾筒式采煤機(jī)，螺旋鉆采煤機(jī)，刨煤機(jī)等，其中，滾筒式采煤機(jī)適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)產(chǎn)量大，機(jī)械化程度高，截割效率高等等優(yōu)點得到了飛速的發(fā)展，但是由于在薄煤層開采中工作空間的限制，螺旋滾筒直徑較小，轉(zhuǎn)速較高，裝煤效果不好是一個突出的問題，本設(shè)計通過提出一種新型式布置的雙滾筒式采煤機(jī)，將阻擋裝煤的搖臂向采空區(qū)一側(cè)進(jìn)行布置，以便增加裝煤效果，同時簡化采煤機(jī)設(shè)計，尤其是采用直搖臂，采用常規(guī)的直齒圓柱齒輪傳動，減少了加工和制造的難度。1.2采煤機(jī)械概述1.2.1采煤機(jī)械化的發(fā)展煤炭工業(yè)的機(jī)械化是指采掘、支護(hù)、運輸、提升的機(jī)械化。其中采掘包括采煤和掘進(jìn)巷道。隨著采煤機(jī)械化的發(fā)展，采煤機(jī)是現(xiàn)在最主要的采煤機(jī)械。20世紀(jì)40年代初，英國和蘇聯(lián)相繼研制出來了鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)。這種采煤機(jī)是用截鏈落煤，在截鏈上安裝有被稱為截齒的專用截煤工具，其工作效率低。同時德國研制出了用刨削方式落煤的刨煤機(jī)。50年代初，英國和德國相繼研制出了滾筒采煤機(jī)，在這種采煤機(jī)上安裝有截煤滾筒，這是一種圓筒形部件，其上裝有截齒，用截煤滾筒實現(xiàn)裝煤和落煤。這種采煤機(jī)與可彎曲輸送機(jī)配套，奠定了煤炭開采機(jī)械化的基礎(chǔ)。這種采煤機(jī)的主要缺點有二，其一是截煤滾筒的安裝高度不能在使用中調(diào)整，對煤層厚度及其變化適應(yīng)性差；其二是把圓筒形截煤滾筒改進(jìn)成螺旋葉片式截煤滾筒，即螺旋滾筒，極大地提高了裝煤效果。這兩項關(guān)鍵的改進(jìn)是滾筒式采煤機(jī)成為現(xiàn)代化采煤機(jī)械的基礎(chǔ)。可提高螺旋滾筒采煤機(jī)或刨煤機(jī)與液壓支架和可彎曲輸送機(jī)配套，構(gòu)成綜合機(jī)械化采煤設(shè)備，使煤炭生產(chǎn)進(jìn)入高產(chǎn)、高效、安全和可靠的現(xiàn)代化發(fā)展階段。從此，綜合機(jī)械化采煤機(jī)采煤設(shè)備成為各國地下開采煤礦的發(fā)展方向。自70年代以來，綜合機(jī)械化采煤設(shè)備朝著大功率、遙控、遙測方向發(fā)展，其性能日益完善，生產(chǎn)率和可靠性進(jìn)一步提高。工礦自動監(jiān)測、故障診斷以及計算機(jī)數(shù)據(jù)處理和數(shù)顯等先進(jìn)的監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)在采煤機(jī)上得到應(yīng)用。1.2.2機(jī)械化采煤的類型 長壁采煤工作面的采煤過程主要包括：落煤、裝煤、工作面運煤、頂板支護(hù)及處理采空去五個工序，按照這些工序來分有兩種機(jī)械化采煤方式：普通機(jī)械化采煤（普采）：利用采煤機(jī)械（刨煤機(jī)或采煤機(jī)）來實現(xiàn)落煤和裝煤，工作面輸送機(jī)運煤，并用單體液壓（或金屬磨擦）支柱及金屬鉸接梁來支護(hù)頂板的采煤法稱普通機(jī)械化采煤。綜合機(jī)械化采煤（綜采）：用大功率采煤機(jī)來實現(xiàn)落煤裝煤，刮板輸送機(jī)運煤，自移式液壓支架來支護(hù)頂板而使工作面采煤過程完全實現(xiàn)機(jī)械化的采煤法稱綜合機(jī)械化采煤。綜采工作面主要是三機(jī)配合：如下圖1-1所示：圖1—1、三機(jī)配套圖1.3采煤機(jī)簡述1.3.1采煤機(jī)的分類和組成采煤機(jī)有不同的分類方法，一般我們按照工作機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行分類，可分為：滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；現(xiàn)在我們所說的采煤機(jī)主要是指滾筒采煤機(jī)，這種采煤機(jī)適用范圍廣，可靠性高，效率高，所以現(xiàn)在有很廣泛的使用。滾筒采煤機(jī)的組成如圖1-2所示：1.3.2滾筒采煤機(jī)的工作原理 第四代采煤機(jī)研發(fā)成功后，現(xiàn)在采煤機(jī)的設(shè)計基本上傳承了他們的特點，隨著機(jī)械電子的飛速發(fā)展，對采煤機(jī)產(chǎn)生了很大的影響，現(xiàn)在采煤機(jī)是集電子系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)，機(jī)械傳動系統(tǒng)于一身的復(fù)雜的系統(tǒng)。在機(jī)械傳動部分現(xiàn)代的采煤機(jī)去掉了以前采煤機(jī)的的托架，全部采用雙滾筒設(shè)計。1.3.3滾筒采煤機(jī)的特點1.使用范圍廣 滾筒采煤機(jī)對煤層地質(zhì)條件的要求較低，對于地板起伏不平、層厚變化大、煤粘頂、有落差不大的斷層以及不同性質(zhì)的頂板等煤層條件，采煤機(jī)都能適應(yīng)；2．調(diào)高方便，免開缺口；3．功率大、生產(chǎn)率高、工作可靠；4．操作方便并有完善的保護(hù)、監(jiān)測系統(tǒng)5．向標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化發(fā)展。但是滾筒采煤機(jī)也有其缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴；割落的煤的塊度小，粉塵含量多，因而破碎單位體積煤的能量消耗大。1.4MG110/260－WD型薄煤層采煤機(jī)1.4.1MG110/260－WD型電牽引薄煤層采煤機(jī)總體介紹MG110/260－WD型電牽引薄煤層采煤機(jī)（以下簡稱MG180/435-WD采煤機(jī)），為多電機(jī)橫向布置，該機(jī)裝機(jī)總功率260KW，截割功率2X110KW，牽引功率40KW。 MG110/260-WD采煤機(jī)，主機(jī)身采用整體結(jié)構(gòu)形式，取消了長螺柱及傳統(tǒng)意義上的螺栓聯(lián)接。此結(jié)構(gòu)簡單、可靠，且尺寸小，大大的降低了采煤機(jī)的機(jī)身高度，適用薄煤層開采。多電機(jī)驅(qū)動采用橫向布置形式，拆裝方便。1.4.2MG110/260－WD型電牽引薄煤層采煤機(jī)主要特點：1、除了具有傳統(tǒng)雙滾筒采煤機(jī)的所有特點為，由于采用搖臂向采空區(qū)一側(cè)放置，有效地解決了采煤機(jī)搖臂對滾筒裝煤過程中的阻擋，尤其是在薄煤層中，滾筒裝煤效果不佳，這個作用就非常突出了。2、采用直搖臂，簡化了搖臂的加工和制造，節(jié)約成本。3、采用四級圓柱直齒輪傳動，沒有變位齒輪，也沒有行星結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡化，制造復(fù)雜性減低，可靠性增加。1.4.3主要用途及適用范圍MG180/435-WD采煤機(jī)適用于采高0.80-1.40m的薄煤層，傾角小于或等于35度，煤質(zhì)中硬或中硬以下，含有少量夾矸的長壁式工作面。1.4.4型號的組成及其代表的含義圖1—3、采煤機(jī)型號含義1.4.5使用環(huán)境條件及安全警示可在周圍空氣中的甲烷、煤塵、硫化氫、二氧化碳等不超過《煤礦安全規(guī)程》中所規(guī)定的安全含量的礦井中使用。海拔高度小于200m。周圍介質(zhì)溫度不超過＋40攝氏度、不低于-10攝氏度。環(huán)境溫度為＋25攝氏度時，周圍空氣濕度不大于97％。周圍介質(zhì)中無足以腐蝕和破壞絕緣的氣體和導(dǎo)電塵埃。6、該產(chǎn)品必須取得礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志后方可下井使用。7、該產(chǎn)品的電控腔急接線腔的箱蓋嚴(yán)禁在帶電的情況下打開。該產(chǎn)品在箱蓋的顯著位置已標(biāo)有“嚴(yán)禁帶電開蓋”的字樣。8、用的隔離開關(guān)“QS”嚴(yán)禁帶電離合。9、該產(chǎn)品的電路嚴(yán)禁亂拆亂調(diào)。10、該產(chǎn)品開機(jī)前必須先通水，后開機(jī)，當(dāng)噴霧泵站停止供水時，應(yīng)立即停止電機(jī)運行。11、隨時注意冷卻水路中的安全閥，如產(chǎn)生釋放現(xiàn)象，應(yīng)及時檢查原因。12、定期檢查清洗水閥內(nèi)的過濾器。13、隨時注意各噴嘴運行情況，如有堵塞，應(yīng)及時疏通。14、定期檢查噴霧泵站至采煤機(jī)輸水管各連接口是否密合，不得有滲透水現(xiàn)象。二、設(shè)計過程和思想本設(shè)計作為畢業(yè)設(shè)計，具有以下幾個特點：第一、檢驗大學(xué)四年對基礎(chǔ)和專業(yè)課知識的學(xué)習(xí)和掌握情況，尤其是知識的運用能力，是綜合化和運用性的集中體現(xiàn)；第二、這次設(shè)計是作為我們由學(xué)校向工作單位的過渡，是一個緩沖和連接，這也是利用所學(xué)知識聯(lián)系實際情況，綜合解決問題的一次機(jī)會。第三、理論性和實踐性高度統(tǒng)一，從設(shè)計過程中體會課堂上學(xué)不到的經(jīng)驗和知識。面對這次設(shè)計，我的工作流程大體如下：分析設(shè)計題目和要求——收集和查閱想關(guān)文獻(xiàn)——確定設(shè)計思路和核心思想——方案設(shè)計和論證——具體結(jié)構(gòu)細(xì)化——利用工具軟件（pro/E，MATLAB）優(yōu)化分析——繪圖和編寫設(shè)計說明書。圖2-1采煤機(jī)截割部功能和結(jié)構(gòu)分解示意圖本次設(shè)計主要采用功能的核心思想，在《現(xiàn)代設(shè)計理論》中描述，設(shè)計最核心的理念是功能，設(shè)計的最終目標(biāo)是完成既定的功能，功能決定結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)是功能的反映?；诖?，將設(shè)計對象的功能進(jìn)行分解，再從每一個子功能入手來設(shè)計和完成結(jié)構(gòu)，這一保證了設(shè)計過程中不漏掉主要結(jié)構(gòu)部件，每一個功能都有它自身明確的對應(yīng)結(jié)構(gòu)來完成，用功能來檢查結(jié)構(gòu)的設(shè)計。在功能等價，而結(jié)構(gòu)不同的指導(dǎo)思想下，清晰的功能思想同時對于改進(jìn)設(shè)計有指導(dǎo)性幫助。三、采煤機(jī)截割部的設(shè)計圖3—1、截割部方案簡圖電機(jī)的選擇：電機(jī)型號：YBC－100額定功率（kw）：100kw（暫時功率110KW）額定電壓（V）：1140V額定電流（A）：68額定轉(zhuǎn)速（r.p.m）：1470r.p.m工作效率：0.9功率因數(shù)：0.85電動機(jī)的轉(zhuǎn)距：T＝=2、傳動比分配2.1、總傳動比總傳動比等于截割電動機(jī)的轉(zhuǎn)速與滾筒的轉(zhuǎn)速比值：根據(jù)計算和優(yōu)化后的結(jié)果，電動機(jī)轉(zhuǎn)速：1470轉(zhuǎn)/分；滾筒轉(zhuǎn)速：68.18轉(zhuǎn)/分；所以：總傳動比：2.2、各級傳動比分配總體結(jié)構(gòu)采用四級圓柱直齒輪加上兩級惰輪傳動，在保證總傳動比的前提下，傳動系統(tǒng)體積要最小（等價于用料最?。?，發(fā)揮的功效接近相同，而不出現(xiàn)浪費。基于計算和優(yōu)化，得出各級傳動比如下：第一級為2.882；第二級為2.278；第三級為2.158，第四級為1.552，外加兩級惰輪傳動，傳動比為1。3、各級傳動齒輪計算與校核3.1、齒輪1和2設(shè)計與校核：原動機(jī)為防爆電動機(jī)，高速齒輪（小齒輪）傳遞功率110kw，小齒輪轉(zhuǎn)速1470r/min，傳動比i=2.882，單向傳遞，齒輪的傳遞效率0.98，軸承的效率0.98，總效率，0.9604，工作有嚴(yán)重沖擊，預(yù)期壽命5000小時。3.1.1、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力：小齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60大齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60許用接觸應(yīng)力=接觸疲勞極限查表取：16501650應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:60×1470×1×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=1470.00j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=1：齒輪的工作壽命，=5000h4.4160×510.06×2×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=1470j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=2：齒輪的工作壽命，=5000h3.06查《機(jī)械設(shè)計》第80頁的圖6-5得接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)如下：1.041.05接觸強(qiáng)度計算的最小安全系數(shù)依據(jù)經(jīng)驗?。?.1由上面的參數(shù)所以得出：1650×1.04/1.1=1560.001650×1.05/1.1=1575.00許用彎曲應(yīng)力:彎曲疲勞極限查表?。?00900彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù),查表?。?1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查表?。?彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)：1.6由上面的數(shù)據(jù)可以計算出：900÷1.6×1×1=562.5900÷1.6×1×1=562.53.1.2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算：確定齒輪傳動的精度等級，參考《機(jī)械設(shè)計》第84頁的表6.7、6.8選取結(jié)果如下：Ⅱ公差組7級精度按式子：估取圓周速度:小輪的分度圓直徑：齒寬系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第85頁表6.9取：0.8小齒輪齒數(shù)，按照推薦值選擇：=17大齒輪齒數(shù)：48.994，圓整后取49傳動比：49/17=2.8823傳動比誤差：（2.8823-2.882）/2.882=0.000104<0.05誤差范圍滿足要求小齒輪的轉(zhuǎn)矩計算：=9.55×1000000×110÷1470=0.715載荷系數(shù)的計算公式為:,使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第76頁表6.3取值為：1.75,動載系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁推薦值取為：1.1,齒間載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁的簡化計算推薦值取：1.05,齒向載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》簡化計算的推薦值?。?.1由以上的參數(shù)可以計算出載荷系數(shù)：=1.75×1.05×1.1×1.1=2.223材料的彈性系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第78頁表6.4取為：189.8節(jié)點區(qū)域系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第79頁圖6-3取為：2.5重合度系數(shù),由推薦值?。?.85所以可以得出=70.99小齒輪的模數(shù)M計算公式如下:70.99/17=4.18，圓整后取5查表圓整后取模數(shù)為：=5小輪分度圓直徑：5×17=85圓周速度v：=3.14x85x1470/60000=6.53m/s在估計的范圍內(nèi)部。標(biāo)準(zhǔn)中心距：5×（17+49）÷2=165齒寬b：85×0.8=68大輪齒寬：由于所以取70；小輪齒寬：，取為753.1.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算：齒形系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計》表6.5取為：小齒輪2.97大齒輪2.33應(yīng)力修正系數(shù)查表取：小齒輪1.52大齒輪1.69重合度：=1.70重合度系數(shù)：0.25+0.75/1.70=0.69由以上的各個參數(shù)得出：310.65=332.84由以上的校核結(jié)果可以判斷：齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求3.1.4齒輪的其它尺寸的計算：大齒輪的分度圓直徑：5×49=245mm齒頂圓直徑：85+2×5=95mm245+2×5=255mm齒根圓直徑：85-2.5×5=72.5mm245-2.5×5=232.5mm3.2、齒輪4和5號設(shè)計與校核：原動機(jī)為防爆電動機(jī)，高速齒輪（小齒輪）傳遞功率101.46kw，小齒輪轉(zhuǎn)速510.06r/min，傳動比i=2.278，單向傳遞，齒輪的傳遞效率0.98，軸承的效率0.98，總效率，0.9604，工作有嚴(yán)重沖擊，預(yù)期壽命5000小時。3.2.1、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力：小齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60大齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60許用接觸應(yīng)力=接觸疲勞極限查表?。?6501650應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:60×510.06×1×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=510.06j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=1：齒輪的工作壽命，=5000h1.5360×223.91×1×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=223.91j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=1：齒輪的工作壽命，=5000h6.7查《機(jī)械設(shè)計》第80頁的圖6-5得接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)如下：1.081.15接觸強(qiáng)度計算的最小安全系數(shù)依據(jù)經(jīng)驗?。?.1由上面的參數(shù)所以得出：1650×1.08/1.1=1620.001650×1.15/1.1=1725.00許用彎曲應(yīng)力:彎曲疲勞極限查表?。?00900彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù),查表?。?1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查表?。?彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)：1.6由上面的數(shù)據(jù)可以計算出：900÷1.6×1×1=562.5900÷1.6×1×1=562.53.2.2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算：確定齒輪傳動的精度等級，參考《機(jī)械設(shè)計》第84頁的表6.7、6.8選取結(jié)果如下：Ⅱ公差組7級精度按式子：估取圓周速度:小輪的分度圓直徑：齒寬系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第85頁表6.9?。?.75小齒輪齒數(shù)，按照推薦值選擇：=18大齒輪齒數(shù)：41.004，圓整后取41傳動比：41/18=2.2777傳動比誤差：（2.278-2.2777）/2.278=0.0001<0.05誤差范圍滿足要求小齒輪的轉(zhuǎn)矩計算：=9.55×1000000×101.46÷510.06=1.900載荷系數(shù)的計算公式為:,使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第76頁表6.3取值為：1.75,動載系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁推薦值取為：1.1,齒間載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁的簡化計算推薦值?。?.05,齒向載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》簡化計算的推薦值?。?.1由以上的參數(shù)可以計算出載荷系數(shù)：=1.75×1.05×1.1×1.1=2.223材料的彈性系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第78頁表6.4取為：189.8節(jié)點區(qū)域系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第79頁圖6-3取為：2.5重合度系數(shù),由推薦值?。?.85所以可以得出=100.15小齒輪的模數(shù)M計算公式如下:100.15/18=5.563，圓整后取6查表圓整后取模數(shù)為：=6小輪分度圓直徑：6×18=108圓周速度v：=3.14x108x510.06/60000=2.883m/s在估計的范圍內(nèi)部。標(biāo)準(zhǔn)中心距：6×（18+41）÷2=177齒寬b：108×0.75=81大輪齒寬：由于所以取80；小輪齒寬：，取為903.2.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算：齒形系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計》表6.5取為：小齒輪2.91大齒輪2.39應(yīng)力修正系數(shù)查表?。盒↓X輪1.53大齒輪1.67重合度：=1.56重合度系數(shù)：0.25+0.75/1.56=0.73由以上的各個參數(shù)得出：470.77=529.62由以上的校核結(jié)果可以判斷：齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求3.2.4齒輪的其它尺寸的計算：大齒輪的分度圓直徑：6×41=246mm齒頂圓直徑：108+2×6=120mm246+2×6=258mm齒根圓直徑：108-2.5×6=93.0mm246-2.5×6=231.0mm3.3、齒輪6和7設(shè)計與校核：原動機(jī)為防爆電動機(jī)，高速齒輪（小齒輪）傳遞功率97.44kw，小齒輪轉(zhuǎn)速223.91r/min，傳動比i=2.158，單向傳遞，齒輪的傳遞效率0.98，軸承的效率0.98，總效率，0.9604，工作有嚴(yán)重沖擊，預(yù)期壽命5000小時。3.3.1、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力：小齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60大齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60許用接觸應(yīng)力=接觸疲勞極限查表取：16501650應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:60×223.91×1×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=223.91j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=1：齒輪的工作壽命，=5000h6.7260×103.76×1×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=103.76j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=1：齒輪的工作壽命，=5000h3.11查《機(jī)械設(shè)計》第80頁的圖6-5得接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)如下：1.181.21接觸強(qiáng)度計算的最小安全系數(shù)依據(jù)經(jīng)驗?。?.1由上面的參數(shù)所以得出：1650×1.18/1.1=1770.001650×1.21/1.1=1815.00許用彎曲應(yīng)力:彎曲疲勞極限查表取：900900彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù),查表?。?1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查表?。?彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)：1.6由上面的數(shù)據(jù)可以計算出：900÷1.6×1×1=562.5900÷1.6×1×1=562.53.3.2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算：確定齒輪傳動的精度等級，參考《機(jī)械設(shè)計》第84頁的表6.7、6.8選取結(jié)果如下：Ⅱ公差組7級精度按式子：估取圓周速度:小輪的分度圓直徑：齒寬系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第85頁表6.9?。?.6小齒輪齒數(shù)，按照推薦值選擇：=19大齒輪齒數(shù)：41.002，圓整后取41傳動比：41.002/19=2.158傳動比誤差：（2.158-2.158）/2.158=0<0.05誤差范圍滿足要求小齒輪的轉(zhuǎn)矩計算：=9.55×1000000×97.44÷223.91=4.156載荷系數(shù)的計算公式為:,使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第76頁表6.3取值為：1.75,動載系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁推薦值取為：1.1,齒間載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁的簡化計算推薦值?。?.05,齒向載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》簡化計算的推薦值?。?.1由以上的參數(shù)可以計算出載荷系數(shù)：=1.75×1.05×1.1×1.1=2.223材料的彈性系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第78頁表6.4取為：189.8節(jié)點區(qū)域系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第79頁圖6-3取為：2.5重合度系數(shù),由推薦值取：0.85所以可以得出=126.00小齒輪的模數(shù)M計算公式如下:126.00/19=6.63，圓整后取7查表圓整后取模數(shù)為：=7小輪分度圓直徑：7×19=133圓周速度v：=3.14x133x223.91/60000=1.558m/s在估計的范圍內(nèi)部。標(biāo)準(zhǔn)中心距：7×（19+41）÷2=210齒寬b：113×0.6=67.8大輪齒寬：由于所以取70；小輪齒寬：，取為753.3.3齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算：齒形系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計》表6.5取為：小齒輪2.85大齒輪2.40應(yīng)力修正系數(shù)查表?。盒↓X輪1.54大齒輪1.67重合度：=1.632重合度系數(shù)：0.25+0.75/1.632=0.70由以上的各個參數(shù)得出：406.50=397.73由以上的校核結(jié)果可以判斷：齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求3.3.4、齒輪的其它尺寸的計算：大齒輪的分度圓直徑：7×41=287mm齒頂圓直徑：133+2×7=147mm287+2×7=301mm齒根圓直徑：133-2.5×7=115.5mm287-2.5×7=269.5mm3.4、齒輪9和10設(shè)計與校核：原動機(jī)為防爆電動機(jī)，高速齒輪（小齒輪）傳遞功率89.84kw，小齒輪轉(zhuǎn)速103.76r/min，傳動比i=1.522，單向傳遞，齒輪的傳遞效率0.98，軸承的效率0.98，總效率，0.9604，工作有嚴(yán)重沖擊，預(yù)期壽命5000小時。3.4.1、選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力：小齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60大齒輪：20CrMnTi，淬火加滲碳處理；HRC=60許用接觸應(yīng)力=接觸疲勞極限查表?。?6501650應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N:60×103.76×1×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=103.76j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=1：齒輪的工作壽命，=5000h3.1160×68.18×1×5000n：齒輪轉(zhuǎn)速，n=68.18j：齒輪每轉(zhuǎn)一圈時同一齒面的嚙合次數(shù)；j=1：齒輪的工作壽命，=5000h2.04查《機(jī)械設(shè)計》第80頁的圖6-5得接觸強(qiáng)度計算的壽命系數(shù)如下：1.211.23接觸強(qiáng)度計算的最小安全系數(shù)依據(jù)經(jīng)驗?。?.1由上面的參數(shù)所以得出：1650×1.21/1.1=1815.001650×1.23/1.1=1845.00許用彎曲應(yīng)力:彎曲疲勞極限查表?。?00900彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù),查表?。?1彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，查表?。?彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)：1.6由上面的數(shù)據(jù)可以計算出：900÷1.6×1×1=562.5900÷1.6×1×1=562.53.4.2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計計算：確定齒輪傳動的精度等級，參考《機(jī)械設(shè)計》第84頁的表6.7、6.8選取結(jié)果如下：Ⅱ公差組7級精度按式子：估取圓周速度:小輪的分度圓直徑：齒寬系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第85頁表6.9?。?.6小齒輪齒數(shù)，按照推薦值選擇：=23大齒輪齒數(shù)：35.006，圓整后取35傳動比：35/23=1.52174傳動比誤差：（1.522-1.52174）/1.522=0.00017<0.05誤差范圍滿足要求小齒輪的轉(zhuǎn)矩計算：=9.55×1000000×89.84÷103.76=8.269載荷系數(shù)的計算公式為:,使用系數(shù)，查《機(jī)械設(shè)計》第76頁表6.3取值為：1.75,動載系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁推薦值取為：1.1,齒間載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》第76頁的簡化計算推薦值?。?.05,齒向載荷分配系數(shù)，由《機(jī)械設(shè)計》簡化計算的推薦值?。?.1由以上的參數(shù)可以計算出載荷系數(shù)：=1.75×1.05×1.1×1.1=2.223材料的彈性系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第78頁表6.4取為：189.8節(jié)點區(qū)域系數(shù),由《機(jī)械設(shè)計》第79頁圖6-3取為：2.5重合度系數(shù),由推薦值?。?.85所以可以得出=170.99小齒輪的模數(shù)M計算公式如下:170.99/23=7.43，圓整后取8查表圓整后取模數(shù)為：=8小輪分度圓直徑：8×23=184圓周速度v：=3.14x184x103.76/60000=1.000m/s不在估計的范圍內(nèi)部，將原來的精度降低一級變?yōu)?級。標(biāo)準(zhǔn)中心距：8×（23+35）÷2=232齒寬b：184×0.6=110大輪齒寬：由于所以取110；小輪齒寬：，取為1153.4.3、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算：齒形系數(shù)查《機(jī)械設(shè)計》表6.5取為：小齒輪2.69大齒輪2.45應(yīng)力修正系數(shù)查表取：小齒輪1.57大齒輪1.65重合度：=1.867重合度系數(shù)：0.25+0.75/1.867=0.63由以上的各個參數(shù)得出：551.12=527.34由以上的校核結(jié)果可以判斷：齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求3.4.4、齒輪的其它尺寸的計算：大齒輪的分度圓直徑：8×35=280mm齒頂圓直徑：184+2×8=200mm280+2×8=296mm齒根圓直徑：184-2.5×8=164mm280-2.5×8=264mm截割部傳動齒輪設(shè)計參數(shù)表序序號模模數(shù)齒齒數(shù)齒齒寬分分度圓頂齒頂圓根齒根圓1151775859572.52254970245255232.53354970245255232.544618901081209355641802462582316671975133147115.57774170287301269.58874170287301269.5998239518420016411083590280296260（注：以上除了齒數(shù)以外，單位皆為mm，總傳動比為:21.56；電機(jī)轉(zhuǎn)速1470r/min；滾筒轉(zhuǎn)速為68.18r/min。）4、軸的計算和校核4.1、截一軸的設(shè)計與校核：軸上小齒輪為連軸齒輪，與軸合為一體，通過齒輪的嚙合將功率傳給下一個齒輪。電機(jī)通過花鍵與齒輪軸連接，軸內(nèi)部有一個套用于搖臂的離合和導(dǎo)向。軸1的輸出功率為110KW，轉(zhuǎn)速為1470r/min；單向運轉(zhuǎn)，嚴(yán)重沖擊。齒輪1的齒寬為75mm，分度圓直徑85mm，齒數(shù)17，模數(shù)5mm，壓力角20°；花鍵的模數(shù)是2mm，齒數(shù)為22，分度圓直徑為44mm；壓力角為304.1.1、計算作用在齒輪上的力：轉(zhuǎn)矩=0.71分度圓直徑85mm圓周力2×0.71÷85=1.67N徑向力1.67×=6078N計算作用在花鍵上的力：轉(zhuǎn)矩=0.71分度圓直徑44mm圓周力2×0.71÷44=3.23N徑向力1.80×=1.86N4.1.2、初步估算軸的直徑：由于采煤機(jī)的工作情況比較惡劣，所以選取力學(xué)性能比較優(yōu)異的18Cr2Ni4WA作為軸的材料，并且對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)和滲碳處理，軸的加工采用精車，表面粗糙度要達(dá)到要求。由式計算軸的最小直徑；加大7%考慮鍵的影響和軸的中空。查表取105則：=47.34考慮到其內(nèi)部要中空，并導(dǎo)入離合裝置，所以圓整后取為604.1.3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、確定軸的結(jié)構(gòu)方案小齒輪為軸齒輪，所以其定位問題不用考慮，軸要能夠滿足一下功能：為軸承提供軸向和周向的可靠定位，一般軸向是通過軸上加工臺階來完成，軸和電機(jī)的連接采用能傳遞大扭矩的30°花鍵連接，增加其傳遞能力和可靠性。軸的倒角和圓角主要由軸的尺寸和安裝的需要和標(biāo)準(zhǔn)件的倒角和圓角決定。軸從左到右，共分為5段，分別為1到5編號。參見軸的示意圖。2、確定各軸段直徑和長度1段：此段的主要目的是為離合機(jī)構(gòu)提供一個導(dǎo)向的套，便于在拔出和插入的過程中，方便，快捷，準(zhǔn)確。同時它也是軸承的支撐軸段，依據(jù)套和軸承的的要求和具體的尺寸，所以28mm；60mm；2段：按照初步估算的軸的直徑選擇軸承，參照軸承的內(nèi)外徑和其他參數(shù)，此段主要是為了給軸承一個軸向的定位，同時保證軸承軸向距離搖臂內(nèi)壁的距離為15mm。所以15mm，所以64mm3段：此段的結(jié)構(gòu)為軸連齒輪，所以其具體的尺寸由齒輪校核中所得到的齒輪的具體尺寸決定；所以75mm，齒輪的分度圓直徑為85mm，齒根圓直徑為72.5mm，齒頂圓直徑為95mm；4段：按照初步估算的軸的直徑選擇軸承，參照軸承的內(nèi)外徑和其他參數(shù)，此段主要是為了給軸承一個軸向的定位，同時保證軸承軸向距離搖臂內(nèi)壁的距離為15mm。所以15mm，同時為了保證花鍵的加工后軸的強(qiáng)度和剛度，加大其直徑，所以68.5mm；5段：為軸承提供支撐，40mm，60mm；另外是軸上的花鍵的尺寸：M=2mm；Z=22；壓力角為30°，7級精度，H的公差帶；分度圓直徑D=MZ=2*22=44mm；內(nèi)花鍵大徑：=47mm內(nèi)花鍵小徑：42.1mm花鍵的深度：71mm下圖為軸的結(jié)構(gòu)示意圖：圖4-1、軸的結(jié)構(gòu)示意圖3、確定軸及齒輪的作用位置：左側(cè)調(diào)心滾子軸承寬28m，其支點尺寸a＝28/2＝14mm，右側(cè)調(diào)心滾子軸承寬28m，其支點尺寸a＝28/2＝圖4-2、軸上受力位置及受力示意圖4.1.4、繪制軸的彎矩圖和扭矩圖2.4.1.4.1、求軸承的支反力：在H面內(nèi)：力的平衡方程：力矩的平衡方程：其中：AB=14mmBC=66.5CD=55DE=15EF=14mm由以上的條件可以求得：在V面內(nèi)：力平衡方程：力矩的平衡方程：其中：AB=14mmBC=66.5CD=55DE=15EF=14mm由以上的條件可以求得：2.4.1.4.2、彎矩和剪力圖如下：圖4-3、軸3的彎矩和扭矩圖（注：以上各物理量的單位皆為：）4.1.5、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C點處當(dāng)量彎矩：方向為負(fù)則D點處當(dāng)量彎矩：方向為負(fù)軸的材料為，調(diào)質(zhì)滲碳處理。，軸的計算應(yīng)力為其中：d=72.5mm；β=49/72.5=0.6758；計算結(jié)果表明滿足強(qiáng)度要求。4.1.6、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：1、軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計：圓角半徑：各軸肩處圓角半徑見軸的CAD圖；鍵槽：采用的是花鍵。精加工方法：精車；2、選擇危險截面：在軸的各個臺階所在的各截面均有應(yīng)力集中源，選擇其中靠近鍵槽同時又靠近軸的臺階的截面，其為應(yīng)力較大、應(yīng)力較集中較嚴(yán)重的從右邊起的第一個臺階和第二個臺階之間的截面為危險截面。3、計算危險截面工作應(yīng)力：截面彎矩：截面扭矩：抗彎截面系數(shù)：其中:抗扭截面系數(shù)：截面上彎曲應(yīng)力：762500/27556=27.67截面上扭剪應(yīng)力：710000/55112=12.88彎曲應(yīng)力副：27.67彎曲平均應(yīng)力：扭切應(yīng)力：=6.444、確定軸材料機(jī)械性能彎曲疲勞極限：530剪切疲勞極限320材料特性系數(shù)：0.10.055、確定綜合影響系數(shù)：軸肩圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)，根據(jù)，，由表8.9差值計算得3.10；1.81； 配合處綜合影響系數(shù)，根據(jù)，配合H7/k6由表8.11差值計算得3.90；2.74；鍵槽處有效應(yīng)力集中系數(shù)，根據(jù)由表8.10差值計算得1.75；1.60；尺寸系數(shù)，根據(jù)d由圖8-12查得0.70；0.76；表面狀況系數(shù)，根據(jù)，表面加工方法查圖8-2得0.78軸肩處綜合影響系數(shù)為：鍵槽處綜合影響系數(shù)為：同一截面如有兩個以上得應(yīng)力集中源，取其中較大的綜合影響系數(shù)來計算安全系數(shù)，故取綜合影響系數(shù)5.67；3.05；6、計算安全系數(shù)：取需用安全系數(shù)[S]＝1.8=3.38；；；經(jīng)校核，疲勞強(qiáng)度安全。4.2、截二軸設(shè)計與校核：軸上小齒輪為連軸齒輪，與軸合為一體，通過齒輪的嚙合將功率傳給下一個齒輪。大齒輪通過花鍵與齒輪軸連接，軸3的輸出功率為101.46KW，轉(zhuǎn)速為510.06r/min；單向運轉(zhuǎn)，嚴(yán)重沖擊。齒輪3的齒寬為70mm，分度圓直徑245mm，齒數(shù)49，模數(shù)5mm，壓力角20°；齒輪6的齒寬為90mm，分度圓直徑108mm，齒數(shù)18，模數(shù)6mm，壓力角20°；花鍵的模數(shù)是4.2.1、計算作用在齒輪上的力：轉(zhuǎn)矩=1.9分度圓直徑108mm圓周力2×1.9÷108=3.52N徑向力3.52×=1.28N計算作用在花鍵上的力：轉(zhuǎn)矩=1.9分度圓直徑93mm圓周力2×1.9÷82.5=4.6N徑向力4.6×=1.67N4.2.2、初步估算軸的直徑：由于采煤機(jī)的工作情況比較惡劣，所以選取力學(xué)性能比較優(yōu)異的18Cr2Ni4WA作為軸的材料，并且對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)和滲碳處理，軸的加工采用精車，表面粗糙度要達(dá)到要求。由式計算軸的最小直徑；加大3%考慮鍵的影響。查表取105則：=63.13圓整后取為704.2.3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、確定軸的結(jié)構(gòu)方案小齒輪為軸齒輪，所以其定位問題不用考慮，軸要能夠滿足一下功能：為軸承提供軸向和周向的可靠定位，一般軸向是通過軸上加工臺階來完成，軸和電機(jī)的連接采用能傳遞大扭矩的30°花鍵連接，增加其傳遞能力和可靠性。軸的倒角和圓角主要由軸的尺寸和安裝的需要和標(biāo)準(zhǔn)件的倒角和圓角決定。軸從左到右，共分為9段，分別為1到9編號。參見軸的示意圖。2、確定各軸段直徑和長度各軸段直徑和長度1段：按照初步估算的軸的直徑選擇軸承，其寬度為31mm，同時考慮用套筒將軸承和搖臂內(nèi)壁隔開一定距離，在飛濺潤滑是可以增加對軸承的潤滑，所以31mm，直徑為軸承內(nèi)徑，所以70mm2段：此段主要是實現(xiàn)軸承的軸向定位，同時使大齒輪與搖臂的內(nèi)壁之間達(dá)到至少15mm的間距，臺階的高度由軸端的直徑尺寸安裝一定的經(jīng)驗公式選取，同時要求其不得高于軸承的內(nèi)圈的外徑，同時這段也是大齒輪連接用的花鍵，所以17.5mm，76mm；3段：此段主要是大齒輪的連接花鍵，所以取70mm，85mm；4段：此段主要是實現(xiàn)軸承的軸向定位，同時使大齒輪與搖臂的內(nèi)壁之間達(dá)到至少15mm的間距，臺階的高度由軸端的直徑尺寸安裝一定的經(jīng)驗公式選取，同時要求其不得高于軸承的內(nèi)圈的外徑，同時這段也是大齒輪連接用的花鍵，所以17.5mm，94mm；5段：調(diào)整前后兩個搖臂的距離，同時傳遞扭矩到下一個齒輪，所以240.5mm，70mm；6段：按照初步估算的軸的直徑選擇軸承，其寬度為31mm，同時考慮用套筒將軸承和搖臂內(nèi)壁隔開一定距離，同時使齒輪與搖臂的內(nèi)壁之間達(dá)到至少15mm的間距，臺階的高度由軸端的直徑尺寸安裝一定的經(jīng)驗公式選取，所以32.5mm，86mm7段：此段主要是大齒輪的連接花鍵，所以取90mm，120mm；8段：此段主要是實現(xiàn)軸承的軸向定位，臺階的高度由軸端的直徑尺寸安裝一定的經(jīng)驗公式選取，同時要求其不得高于軸承的內(nèi)圈的外徑，所以110mm，86mm；9段：按照初步估算的軸的直徑選擇軸承，其寬度為31mm，所以31mm，直徑為軸承內(nèi)徑，所以70mm另外是軸上的花鍵的尺寸：M=2.5mm；Z=30；壓力角為30°，7級精度，H的公差帶；分度圓直徑D=MZ=2.5*30=82.5mm；內(nèi)花鍵大徑：=85mm內(nèi)花鍵小徑：78mm花鍵的深度：80mm下圖為軸的結(jié)構(gòu)示意圖：圖4-3、軸的結(jié)構(gòu)示意圖4.2.4、確定軸及齒輪的作用位置：左側(cè)調(diào)心滾子軸承寬31m，其支點尺寸a＝31/2＝15.5mm，右側(cè)調(diào)心滾子軸承寬31m，其支點尺寸a＝圖4-4、軸上受力位置及受力示意圖4.2.5、繪制軸的彎矩圖和扭矩圖:（1）、求軸承的支反力：在H面內(nèi)：力的平衡方程：力矩的平衡方程：其中：AB=15.5mmBC=68CD=68DE=209.5EF=93mmFG=170.5mmGH=15.5mm由以上的條件可以求得：在V面內(nèi)：力平衡方程：力矩的平衡方程：其中：AB=15.5mmBC=68CD=68DE=209.5EF=93mmFG=170.5mmGH=15.5mm由以上的條件可以求得：（2）、彎矩和剪力圖如下：圖4-5、軸3的剪力圖圖4-6、軸3的彎矩和扭矩圖（注：以上各物理量的單位皆為：）4.2.6、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C點處當(dāng)量彎矩：方向為正軸的材料為，調(diào)質(zhì)滲碳處理。，軸的計算應(yīng)力為其中：d=70mm；計算結(jié)果表明滿足強(qiáng)度要求。4.2.7、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度：1、軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計：圓角半徑：各軸肩處圓角半徑見軸的CAD圖；鍵槽：采用的是花鍵。精加工方法：精車；2、選擇危險截面：在軸的各個臺階所在的各截面均有應(yīng)力集中源，選擇其中靠近鍵槽同時又靠近軸的臺階的截面，其為應(yīng)力較大、應(yīng)力較集中較嚴(yán)重的從左邊起的第四個臺階和第五個臺階之間的截面為危險截面。3、計算危險截面工作應(yīng)力：截面彎矩：截面扭矩：抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面上彎曲應(yīng)力：2060000/34300=60.060截面上扭剪應(yīng)力：1900000/68600=27.69彎曲應(yīng)力副：60.06彎曲平均應(yīng)力：扭切應(yīng)力：=13.84、確定軸材料機(jī)械性能彎曲疲勞極限：530剪切疲勞極限320材料特性系數(shù)：0.10.055、確定綜合影響系數(shù)：軸肩圓角處有效應(yīng)力集中系數(shù)，根據(jù)，，由表8.9差值計算得2.10；1.55； 配合處綜合影響系數(shù)，根據(jù)，配合H7/k6由表8.11差值計算得3.90；2.74；鍵槽處有效應(yīng)力集中系數(shù)，根據(jù)由表8.10差值計算得1.75；1.60；尺寸系數(shù)，根據(jù)d由圖8-12查得0.68；0.74；表面狀況系數(shù)，根據(jù)，表面加工方法查圖8-2得0.78軸肩處綜合影響系數(shù)為：鍵槽處綜合影響系數(shù)為：同一截面如有兩個以上得應(yīng)力集中源，取其中較大的綜合影響系數(shù)來計算安全系數(shù)，故取綜合影響系數(shù)3.96；2.77；6、計算安全系數(shù)：取需用安全系數(shù)[S]＝1.8=2.23；=8.23；；經(jīng)校核，疲勞強(qiáng)度安全。4.3、截三軸設(shè)計與校核：軸上小齒輪為連軸齒輪，與軸合為一體，通過齒輪的嚙合將功率傳給下一個齒輪。大齒輪通過花鍵與齒輪軸連接，軸4的輸出功率為97.44KW，轉(zhuǎn)速為223.91r/min；單向運轉(zhuǎn)，嚴(yán)重沖擊。齒輪5的齒寬為80mm，分度圓直徑246mm，齒數(shù)41，模數(shù)6mm，壓力角20°；齒輪6的齒寬為75mm，分度圓直徑133mm，齒數(shù)19，模數(shù)7mm，壓力角20°；花鍵的模數(shù)是4.3.1、計算作用在齒輪上的力：轉(zhuǎn)矩=4.16分度圓直徑133mm圓周力2×4.16÷113=6.26N徑向力6.26×=2.28N計算作用在花鍵上的力：轉(zhuǎn)矩=4.16分度圓直徑93mm圓周力2×4.16÷93=8.95N徑向力8.95×=3.26N4.3.2、初步估算軸的直徑：由于采煤機(jī)的工作情況比較惡劣，所以選取力學(xué)性能比較優(yōu)異的18Cr2Ni4WA作為軸的材料，并且對其進(jìn)行調(diào)質(zhì)和滲碳處理，軸的加工采用精車，表面粗糙度要達(dá)到要求。由式計算軸的最小直徑；加大3%考慮鍵的影響和軸的中空。查表取105則：=81.9圓整后取為854.3.3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：1、確定軸的結(jié)構(gòu)方案小齒輪為軸齒輪，所以其定位問題不用考慮，軸要能夠滿足一下功能：為軸承提供軸向和周向的可靠定位，一般軸向是通過軸上加工臺階來完成，軸和電機(jī)的連接采用能傳遞大扭矩的30°花鍵連接，增加其傳遞能力和可靠性。軸的倒角和圓角主要由軸的尺寸和安裝的需要和標(biāo)準(zhǔn)件的倒角和圓角決定。軸從左到右，共分為5段，分別為1到5編號。參見軸的示意圖。2、確定各軸段直徑和長度1段：按照初步估算的軸的直徑選擇軸