1、 太原理工大学阳泉学院 毕业设计说明书 毕业生姓名 ： 杨志强 专业 ： 机械设计与制造及其自动化 学号 ： 0405111035 指 导 教 师 ： 赵金录 所属系（部） ： 机械与电子工程系 二八年五月 I 太原理工大学阳泉学院 毕业设计评阅书 题目： MG400/900 3/3D 型电牵引采煤机截割部 传动设计 机电 系 机械设计与制造及其自动化 专业 姓名 杨志强 设计时间： 2008 年 3 月 24 日 2008 年 6 月 15 日 评阅意见： 成绩： 指导教师： （签字） 职 务： 200 年 月 日 II 太原理工大学阳泉学院 毕业设计答辩记录卡 机电 系 机械设计与制造及其
2、自动化 专业 姓名 杨志强 答 辩 内 容 问 题 摘 要 评 议 情 况 记录员： （签名） 成 绩 评 定 指导教师评定成绩 答辩组评定成绩 综合成绩 注：评定成绩为 100 分制，指导教师为 30%，答辩组为 70%。 专业答辩组组长： （签名） 200 年 月 日 i 前 言 毕业设计是毕业以前最后一个重要的教学环节，是对我们四年所学课程的复习和巩固。它锻炼了我们的***分析问题、思考问题、解决问题的能力。对我们未来工作进行了一次适应性的训练，为今后更好地工作、学习打下了一个良好的基础。使我们能够适应工作和社会的发展所需。 通过毕业实习了解到采煤机构的原理、性能和工作过程。设计主要内容包
3、括MG400/900-3/3D 电牵引采煤机截割部的结构和传动设计 ； 齿轮、轴、键的计算和校核 ；调高系统设计；采煤机的运输与维护。 此次设计是对我们专业知识等综 合素质的一次提高。在 赵金录 老师的精心指导下，圆满地完成了设计。由于我们缺少实践经验及设计时间较短，因此在设计中存在不少问题，恳请老师能给予批评和及时指出问题，提出改进措施，以便我们修改，更好的完成设计任务。 ii 目 录 摘 要 / 1 Abstract / 2 绪 论 / 3 第一章 MG400/9003/3D 型采煤机整机概述 / 5 第一节 机器型号 / 5 第二节 机器用途 / 5 第三节 采煤机的组成 / 5 第四节
4、 采煤机的特点 / 5 第五节 采煤机的工作面布置情况及工作过程 / 6 第六节 采煤机的主要技术特征 / 9 第二章 采煤机主要参数的选择 / 11 第一节 采煤机生产率 / 11 第二节 滚筒直径与截深 / 11 第三节 采煤机采高范围、***量及机面高度 / 12 第三章 采煤机截割部设计的原则和依据 / 14 第一节 采煤机截割部总体设计原则 / 14 第二节 截割部传动设计原则 / 14 第四章 采煤机截割部传动设计 / 17 第一节 传动方案设计 / 17 第二节 传动零件的设计计算 / 20 第五章 辅助液压系统 / 59 第一节 辅助液压系统作用 / 59 第二节 泵站 / 59
5、 第三节 调高油缸 / 63 第四节 液压油管理 / 64 第六章 采煤机的运输、操作与检修 / 65 第一节 运输 / 65 第二节 井上检查与试运转 / 66 第三节 解体下井运输 / 66 第四节 采煤机的启动、操作和停机 / 67 第五节 采煤机的注油 / 69 第六节 采煤机的维护与检修 / 70 结束语 / 73 参考 资料 / 74 英文文献 / 75 中文翻译 / 79 致 谢 / 82 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 1 MG400/900 3/3D 型电牵引采煤机截割部 传动设计 摘 要 本次设计以 MG400/900-3/3D 型 电牵引型采煤机截割部为设计对象，
6、主要设计任务有：第一项初步确定设计方案；第二项是通过各方面查找有关资料及设计手册计算设计截割部的传动系统；第三项设计完成后，对整个传动系统设计的结果进行整理。在对采煤机的截割部的设计中，首先要弄清楚设计方案中具体要求，采用几级齿轮传动及在传动过程所要注意的问题进行分析，根据分析的结果，在设计的过程中及时发现问题并进行改正。同时在计算过程中我们应该正确应用设计手册，认真计算每 个过程的具体数据，确保设计数据的准确率，达到设计所要求的目的。 通过本次毕业设计，使我在大学四年里所学的知识有了更进一步的巩固和提高，同时，也增强了自己分析问题和解决问题的能力，从而为今后更好地工作和学习打下了坚实的基础。
7、 关键字 ：采煤机 截割部 减速器 行星轮 齿轮 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 2 Abstract This graduation project take the MG400/900-3/3D coal mining machines coal cuttings department as the design object/ The main design duty includes/ First preliminary determination design proposal /The second item is searches the pertinent data a
8、nd the design handbook computation design coal cutting department transmission system through various aspects/ After the third design completes/ carries on the reoranization to the entire transmission system design result/ In to the coal mining machine coal cutting department design in /first must c
9、larify in the design proposal the specific request uses several levels of gear drive and the question which must pay attention in the transmission process carrise on the analysis/ according to result which analyzes/ in the design process promptly found the problem and carrise on the correction /Mean
10、while we should correctly utilize the design handbook in the computation process/ earnestly calculates each process the concrete data /guarantees the design data Rate of accuracy /achieved the design requests goal/ Through this graduation project /my knowledge which studied in the university have fu
11、rther more consolidated and enchanted、 simultaneously/ Also strengthened my ability to analyzer the question and to solve the question ability/Thus has built the good bases on the work and the study/ Key words： coal mining machines Cutting Department Reducer Planetary gear Gear 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 3
12、 绪 论 一 / 产品设计的意义 ***开放以来，我国煤炭科学技术取得了突飞猛进得发展，开采工艺和装备水平不断提高，机械化程度逐年上升。煤炭工业战线上的技术人员和广大职工，在设计制造矿山机械设备和引进吸收国外先进技术等方面积累了丰富的经验，取得了丰硕的成果。 高产高校综采技术的核心是工作面综采设备近 10 年来，工作面三大配套设备 采煤机，刮板输送机和液压支架，在设计方法和结构上都有了重大的发展，主要是提高设备生产能力和可靠 性，改进操作性能。 采煤机技术发展得一个重要突破是采用了多电机电牵引技术，大大简化了机械传动系统。采煤机得模块化设计使机器的维护和监测更加简单，可靠性更高。现代先进采煤机得
13、主要特点是： 1/ 多电机交流变频调速或直流调速电牵引，牵引速度不断提高，最大牵引速度已达到 30m/min。 2/ 大功率、高电压、大截深，采煤机装机功率超过 1200kw，最大达到 2285kw。现行 1100V 工作电压已不适应大功率采煤机的要求。美国目前常用电压为2300V， 部分工作面采用 4160V 电压；英国、澳大利亚使用 3300V 电压；法国使用 5000V 电压；波兰使用 6000V 电压。采煤机截深达到 1 1/2m。 3/ 积木式结构，各单元之间没有机械动力传动，简单可靠。 4/ 更先进得设备，可实现滚筒自动导向，其关键是煤岩界面探测技术。它能自动识别煤岩界面，并据此自
14、动调节滚筒截割高度。 5/ 采用煤层控制和故障诊断系统。 现阶段，在我国煤炭开采中，机械化采煤的采量占主要地位，其中高档普采、综合机械化采煤占了一定的比例，同时，我国目前生产的滚筒式采煤机的品种并不齐全，主要技术性能还不是很完善，因此我国设计的双滚筒采煤机是适应要求的。 二 / 设计目的 1/ 这次毕业设计是所学课程的应用和 巩固，也是一次全面性的总结，学习煤矿采掘机械部改装设计的一般方法和步骤，掌握解决煤矿机械化技术问题的初步能力，为以后的工作打下一定基础，适应日趋深奥的科学技术。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 4 2/ 根据所给定的地质条件，通过拟定传动的结构方案，并结合现有的生
15、产条件等***完成采煤机的局部改装设计全过程，熟悉正确运用设计资料，加深采煤机的设计正确认识，培养分析和解决问题的能力。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 5 第一章 MG400/900 3/3D 型采煤机 整机概述 第一节 机器型号 MG400/900-3/3D 型 交流电牵引采煤机是一种多电机驱动、横向抽屉式布置， 采用机载式交流变频调速装置的新型电牵引采煤机。 该采煤机型号： MG400/900-3/3D 型号含义： M采煤机 G滚筒式 400/900截割电机功率 /装机总功率（ kW） 3/3电压等级 D电牵引 第二节 机器用途 MG400/900-3/3D 交流电牵引采煤机适用于
16、较倾斜、中硬煤层长壁式综采工作面，采高范围为 2/5 3/5 米 (根据配置可以改变采高 )。可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化物、二氧化碳等不超过煤矿安全规程中所规定的安全含量的矿井中使用；该电气系统应用两台 DTC 变频器 采用光缆通讯技术，一拖一的牵引方式。该机主要与工作面输送机、液压支架、皮带运输机等配套使用，可实现采、装、运的机械化，达到综采的高产高效。 第三节 采煤机的组成 采煤机由左、右摇臂，左、右螺旋滚筒，牵引传动箱，外牵引，泵站，控制箱，牵引调速装置，调高油缸，主机架，辅助部件，电器系统及附件等部件组成。见图1-1 交流电牵引采煤机。采煤机端面及与工作面运输机配套尺寸见图 1-
17、2 采煤机端面配套图。 第四节 采煤机的特点 采煤机主要特点是总体结构为多电机横向布置，牵引方式为机 载式交 流变频调速 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 6 -销轨式无链牵引，电源 电压为 3300 伏，采用单电缆供电，以计算机操作、控制并能中文显示运行状态、故障检测。 下面是该机型一些与其它机型不同之处以及其本身的特点： 1/ 主机架为整体铸焊结构，其强度大、刚性好，各部件的安装均可单独进行，部件间没有动力传递和连接，该机上所有切割反力、牵引力、采煤机的限位、导向作用力均由主机架承受。 2/ 摇臂为悬挂铰接与主机架相联接，无回转轴承及齿轮啮合环节，摇臂功率大，输出轴转速低。 3/ 牵
18、引采用 强力链轨 式无链牵引系统，牵引力大，工作平稳可靠，使采煤机能适应底板起伏较大的工作面。 4/ 采用镐型截齿强力滚筒，减少了截齿 的消耗，提高了滚筒的使用寿命，并且提高块煤率。 5/ 采煤机电源电压等级为 3300 伏， 减小了电缆直径； 单电缆供电 使采煤机拖移电缆方便自如，减小工作面电缆故障。 6/ 采用机载式交流变频调速系统，提高了牵引速度和牵引力。 7/ 采用计算机控制，系统简单可靠，对运行状态随时检测显示，显示内容全部中文显示，适应国内煤矿使用。 8/ 液压系统和水路系统的主要元件都是集中在集成块上，管路连接点少，维护简单。 第五节 采煤机的工作面布置情况及工作过程 一 / 工
19、作面布置如图 1 3 二 / 工作过程 综合机械化采煤工艺过程如下： 1、 采煤机自工作面一端开始向另 一端采煤； 2、 随着采煤机的移动，紧接着移动液压支架以便及时的支护底板； 3、 在采煤机后面的一定距离处，推移工作面输送机； 当采煤机移动到工作面的另一端，各工序也都相应的完成之后，就实现了一完整的采煤循环过程。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 7 1/截割滚筒2/摇臂3/电气系统及其附件4/外牵引5/牵引传动箱6/泵站7/辅助部件8/高压控制箱9/牵引控制箱10/主机架11/调高油缸图1-1MG400/900-3/3D交流电牵引采煤机总图 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书
20、8 图 1-2 MG400/900-3/3D 交流电牵引采煤机端面图 1/刮板输送机 2/滚筒采煤机 4/液压支架 图 1-3 综采工作面布置图 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 9 第六节 采煤机的 主要技术特征 序 号 名 称 参 数 1 采高范围 m 2/5 3/5 2 机面高度 mm 1593 3 主机架长度 mm 7670 4 适应煤层倾角 25 5 适应煤层硬度 f4 6 装机总功率 kW 900 7 供电源电压 V 3300 8 摇 臂 摇臂长度 mm 2168 摇臂回转中心距 mm 7520 摇臂水平时最大长度 mm 13648 摇臂摆角 上摆角度 30/7 下摆角度 2
21、2/88 9 截 割 部 截 割 电 机 功率 kW 400 转速 r/min 1485 电压 V 3300 ***方式 水冷 滚筒转速 r/min 32/7 截割速度 m/s 3/1 滚筒直径 mm 1800 滚筒截深 mm 800 喷雾方式 内、外喷雾 11 牵 引 部 牵 引 电 机 功率 kW 240 转速 r/min 0 1472 2455 电压 V 380 ***方式 水 冷 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 10 序 号 名 称 参 数 牵引形式 机载式交流变频调速 频率范围 Hz 3 50 83 牵引传动比 258/58 牵引速度 m/min 0 7/7 12/8 牵引力 k
22、N 300 500 牵引中心距 mm 5970 12 泵 站 泵 站 电 机 功率 kW 20 转速 r/min 1465 电压 V 3300 ***方式 水冷 调高泵额定压力 MPa 20 调高泵排量 ml/r 20/9 制动器压力 MPa 2 13 调高油缸 内径 mm 200 外径 mm 120 活塞杆行程 mm 714 14 最大***量 mm 250 15 总重 kg 51535 16 整机尺寸（长 宽 高） 1364821281593 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 11 第二章 采煤机主要参数的选择 第一节 采煤机生产率 一 / 理论生产率 它是采煤机的最大生产率，是在所给工
23、作面条件下，以最大参数运行时的生产率，其计算公式为 6 0 ( / )tqQ H B v t h 其中 H 为工作面的平均采高，单位 m ； B 为滚筒的有效截深，单位 m；qv为在所给工作面条件下可能的最大工作牵引速度， m/min； 为煤的实体密度，一般为 1/31/4t/ 3m 。 采煤机的理论生产率是选择与采煤机配套的工作面输送机、转载机、带式输送机生产能力的依据。一般工作面输送机的生产率应略大于采煤机的理论生产率。 二 / 技术生产率 它指在除去采煤机必要的辅助工作（如调动机器、检查机器、更换截齿、自开缺口等）和排除故障所占用的时间外的生产率。其计算公式为 式中，1K为采煤机技术上的
24、可靠性和完备性有关的参数，一般为 0/5 0/7。 三 / 实际生产 率 它是采煤机工作面每小时的实际产量，其计算公式为 式中，2K为考虑由于工作面其他配套设备的影响（如采空区运输系统衔接***、输送机和支护设备出现故障等）、处理顶底板事故、劳动***不周等原因造成的采煤机***停机所占用时间的系数，一般为 0/6 0/65。 第二节 滚筒直径与截深 滚筒直径是指到截齿齿尖的直径，滚筒直径大小应按煤层厚度来选取。 双滚筒采煤机一般都是一次采全高，即上行或下行各进一刀，各完成一个循环，故滚筒直径应稍大于最大采高的一半。 滚筒直径已经 系列化： 0/6 m /0/65 m /0/7 m /0/8 m /
25、 0/9 m /1/0 m /1/25 m /1/4 m / 1 ( / )tQ Q K t h g2 ( / )mQ Q K t h g 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 12 1/6 m /1/8 m /2/0 m /2/3 m /2/6 m 。 滚筒宽度即截深，是指滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离，即一次截割的深度。 一般取 0/75 1/0m 。 第三节 采煤机采高范围、***量及机面高度 本采煤机适用于 2/53/5 米的中厚煤层，滚筒直径采用 D=1/8 米， 该采煤机滚筒直径选用时按下原则进行： 1/ 保证满足最大采高和***量需求，且经济合理。 2/ 保证能把所采 煤全部装入
26、刮板输送机。 3/ 保证上摆角不大于 65 度（因为上摆角大于 65 度，摇臂受力不好，其稳定性差、刚性很差，同时，调高油缸的受力恶劣）。 如图 3-1，该方案设计的摇臂长度 L=2168mm，机面高度 A=1593mm， Kmax CHmaxmaxLDShAU图 3-1 最大采高 m a x m a xs i n22hDH A L 最小采高 m i n m i ns i n22hDH A L 最大***量 m a x m a xs i n22hDK A L 最小***量 m i n m i ns i n22hDK A L 式中 h 为电动机高度，经计算得： 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书
27、 13 上摆角 max 30/70 上摆角 max 22/88 最大***量 m a x 250K mm 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 14 第 三 章 采煤机 截割部 设计的原则和依据 第一节 采煤机 截割部 总体设计原则 机械传动的方案的优势对整台机器的工作能力和外廓尺寸有着极大的影响，因此，设计时因遵循以下原则： 1/ 确定机械传动的方案应满足机器生产过程或工艺对机械传 动系统的要求，既要做到先进又要符合我国目前生产能力和技术水平，要求截割部结实可靠，结构紧凑，密封性能好这是由于井下空间所***和特殊的工作条件所要求的。 2/ 机械传动系统应简单，传动级数要尽可能的少，级数减少可以
28、减少零件数目和机器的外廓尺寸，降***造成本，便于使用和维护，同时也减少了传动零件的积累误差，提高传动系统的运动精度，但在某些情况下，传动级数的减少反而会增大传动的外廓尺寸。设计时要进行方案比较，做到统筹兼顾，合理安排。 3/ 拟订传动系统时，要注意整机性能和尺寸，同时要注意和主要设备的配合尺寸等。 第二节 截 割部 传动 设计 原则 一 / 传动比的分配原则 1/ 各级传动比不应超过其总传动比的最大值。 2/ 使所设计的传动系统的各传动机构具有最小的外廓尺寸。 3/ 使各级大齿轮的侵油深度大致相等，以便实现喷油润滑。 4/ 使各级圆柱齿轮传动中心距保持一定的比例。 5/ 摇臂箱中的传动比不能过
29、大，否则使摇臂厚度加大，对装煤不利特别是薄煤层。 二 / 齿轮设计原则 (一 ) 齿数比 齿数比21Zu Z /对于一般减速器传动，取 u=6 8。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 15 (二 ) 齿数 当中心距一定时，齿数取的越多，则重合度增大，改善了传动的平稳性。同时，齿数多则模数小，齿顶圆 直径小，可使滑动比减小，因此磨损小，胶合的危险性小，并且又能减小金属切削量，节省材料，降低加工成本。但是齿数增多则模数减小，轮齿的抗弯强度降低，因此，在满足抗弯强度的条件下，宜取较多的齿数。 通常取 齿数小于等于 18 30，闭式传动，硬度小于 350HBS/过载不大，宜取较大值；硬度大于 3
30、50HBS/过载大，宜取较小值；开式传动宜取较小值。对载荷平稳、不重要的手动机构甚至可取 10 12，而对高速胶合危险性大的传动，用大于等于 2527，一般减速器中常取12ZZ=100 200。 (三 ) 模数 m 模数由强度计算或结构设计确定，要求圆整为标准值，传递动力的 传动 齿轮 模数 m2 。初步确定模数时，一般对于软齿面齿轮（齿面硬度 350HBS）外啮合传动， m =（ 0/007 0/02） a ；对于硬齿面 齿轮（齿面硬度 350HBS）外啮合传动 m =（ 0/016 0/0315） a； 载荷平稳，中心距大的取小值，反之取大值 。 (四 ) 齿宽系数d由齿轮的强度公式 10
31、 / 5 1a bba d u 可知，轮齿越宽，承载能力也愈高 ，因而轮齿不宜过窄；但增大齿宽又会使齿面上的载荷分布更趋不均匀，故齿宽系数应取得适合。圆柱齿轮齿宽系数的荐用值列于下表。对于标准圆柱齿轮减速器，齿宽系数取为 11 0 / 5 1dab dud ； 所以对于外 啮合 齿轮传动 a 的值规定为 0/2， 0/25， 0/30，0/40， 0/50， 0/60， 0/80， 1/0， 1/2。运用设计计算公式时，对于标准减速器，可先选定再用上式计算出相应的d值 。 表： 圆柱齿轮的齿宽系数 d 装置状况 两支撑相对小齿轮作对称布置 两支撑相对小齿轮作不对称布置 小齿轮作悬臂布置 d0/
32、9 1/4（ 1/2 1/9） 0/7 1/15（ 1/1 1/65） 0/4 0/6 注： 1）大、小齿轮皆为硬齿面时d应取表中偏下限的数值；若皆为软齿面或仅大齿轮为软齿面时d可取表中偏上限的数值； 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 16 2)括号内的数值用于 人自齿轮，此时 b 为人字齿轮的总宽度； 3)金属切削机***的齿轮传动，若传递的功率不大时，d可小到 0/2； 4)非金属齿轮可取d0/5 1/2。 三 / 轴承类型的选取 本方案设计时所用的轴承均从机械工业出版社的机械设计手册一书中的第四版第二卷查取。 本方案设计时，所用轴承多为调心滚子轴承，该轴承有如下优点： 1/ 具有两列滚
33、子，主要承受径一载荷，同时也能承受任一方向的轴向载荷。 2/ 有高的径向载荷能力，特别适用于 重载或振动载荷下工作，但不能承受纯轴向载荷。 3/ 该类轴承外圈滚道是球面形，故其调心性能良好，允许内外圈相错一定角度，能补偿同轴度误差。 4/ 对于制造偏差及冲击载荷的作用，基本不影响轴承的正常工作 。 5/ 在相同尺寸大小的条件下，它比同类轴承承载能力大寿命长。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 17 第 四 章 采煤机截割部 传动 设计 第一节 传动方案设计 一 / 确定传动类型 根据采煤机的总体设计原则，本机在设计***虑过两种方案。 方案一：如图 4-1，采用四级传动，第一级采用直齿轮传
34、动，第***采用圆弧锥齿轮传动，三、四级采用直齿轮传动。 方案一的特点：这种 传动方式改装较方便，箱体结构简单，易铸造，侧面摇臂突出在采煤机身宽度外面，所以滚筒离运输机较远，对装煤效果和工作稳定性都不利。侧面摇臂的支承呈悬臂结构，支承间距一般较小，故支承刚度差。但是，侧面摇臂不影响大块煤的通过和滚筒的***，有利于扩大采煤机的工作行程。当采高较大时，采落的块度较大，因而需要在截割部端头设破碎器时，只能用侧面摇臂。而且锥齿轮容易损坏，机身长度较大。 图 4-1 方案二 / 如图 4-2 所示， 采用四级传动，第一级采用直齿轮传动，第二 级采用直齿轮传动，三、四级采用行星齿轮传动。 方案二的特点：这种
35、传动方式的电动机轴和滚筒轴平行，取消了容易损坏的锥齿轮，使传动更加简单，而且调高范围大，机身长度小，承载能力大，工作平稳；但传动结构较复杂，要求制造精度高。 由安装在摇臂端部的交流电机（ 1）的动力通过与电机输出轴联接的第一传动轴（ ）带动与第一传动轴用花键联接的变速齿轮（ j），变速齿轮（ j）带动变速齿轮 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 18 （ g），变速齿轮（ g）通过与之联接的齿轮轴（ h）传递给一系列惰轮（ f）、（ e）、（ d），把动力传递给双行星减速装置的太阳 轮（ a），通过太阳轮（ a）上齿轮传递给安装在 图 4-2 行星架（ H）上的 3 个行星齿轮（ c），行
36、星齿轮（ c）又与一个固定的内齿轮（ b）相啮合，这样就带动行星架（ H）转动，行星架（ H）上的齿又传动第***行星减速机构，行星架（ H）上的齿带动安装于***行星架（1H）上的***行星齿轮（1c），行星齿轮（1c）又与固定的内齿轮（1b）相啮合，这样就带动***行星架（1H）转动，滚筒座（ 3）用花键连接在***行星架（1H）上，行星架（1H）的转动就带动滚筒座旋转。 滚筒是通过本身的锥形法兰结构安装在摇臂的滚筒座上。 各级传动的特点： 第一级采用直齿轮传动，与轴通过矩形花键连接，可拆换以改变滚筒转速。 第***采用直齿轮传动，为增强齿轮的接触强 度，提高两轮的齿根弯曲强度，采用正角度变位。 第三
37、、四级采用采用双行星机构，行星齿轮传动具有体积小，重量轻，承载能力大、效率高和工作平稳等优点。 为使行星架减速传动的行星轮载荷分配均匀，补偿制 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 19 造误差，本机双行星减速设计有均载机构，第一级行星减速为中心轮柔动与行星架浮动，其噪音低，浮动效果好，工作可靠。第***行星减速为中心轮浮动。为抗振需要，内齿圈设计成薄壁构件，以增加柔性。 从整体上看，方案二较方案一好，因此，本截割部传动按系统方案二设计。 如图 4-2 所示，图为 MG400/900-3/3D 电牵引采煤机截割部传 动系统图。 二 / 确定电动机类型及转速 选择 YBC-400G(防爆型 )电
38、动机，输出功率 400KW，转速 1480r/m。 三 / 分配传动比 传动装置总传动比 i 由选定的电动机满载转速mn和工作机主动轴转速wn确定 /即 26/457/321480 wmnni 设第一级直齿传动比为 1i ，第***直齿传动比为 2i ，第 ***两级行星齿轮传动比3i。取第一级直齿传动比为 1i =1/3，第***直齿传动比为 2i =2/15，则第***双行星齿轮传动比3i=16/176。 根据各级传动机构传动比选择合适得齿数 / iZ=39/ jZ=30 / hZ=27 / fZ=eZ=dZ=gZ=58 实i=1/32/14816/19256=45/219205 传动比误差 =i
39、ii 实 =0/0038%487622N，轴承符合要求 。 (五 ) 低速级设计计算 设计计算方法和步骤与高速级相同，在此从略，仅将部分计算结果给出 1/ 配齿数 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 49 2 5 / 1 9 / 1 8 / 6 3 / 3 / 5 2ba c c b a xZ Z Z Z i i 2/ 中心距 2 2 2 / 1 0am 模 数 3/ 变位计算结果 外啮合： 0 / 7 / 0 / 0 0 8 0 / 2 4 2 9 2 4 / 0 / 7 0 8 0 / 0 / 4 3 0 / 2 7 8a c a c a c a c a cy y X X X o内啮合
40、： 0 / 2 0 / 0 / 0 / 2 7 8c b c b c b c b b cy y X X X o4/啮合效率 0 /9 8 8bax 五 / 轴的设计计算 以第二轴设计为例 /设计步骤如下 (一 ) 选择材料 45 钢，毛坯直径 200 ，调质处理， 硬度： 217HBS255HBS / 抗拉强度： MPaB 650 屈服强度： MPaS 650弯曲疲劳强度： MPa2751 (二 ) 估算轴最小直径 由式（ 2-44） 4 有： 3362/01055/9nPCnPdT 由表 2-64 得切应力 MPaT 4030 ，材料系数 C=118-106MPa。 则 mmmmd 54/7
41、386/83m in ，取 mmd 90min 。 (1) 轴的结构设计 如图 4-4a 所示，根据轴得受力，选取圆柱滚子轴承，为便于轴承装配，取装配轴承处得直径 mmdd 10071 ，选用 NJ200E 型轴承，轴承尺寸为 10018034，则mmbb 3871 ；装齿轮 i 处轴与 齿轮采用花键连接， 查表 5-128 ，选用规格为 1011212018 的花键轴 ，花键轴大径 mmd 120max2 ， mmd 120min2 ， mmb 1762 ；装齿轮 h 处轴与齿轮采用花键连接， 查表 5-1215 ，选用规格为 1011212018 的花键轴 ，花键轴大径 mmd 120ma
42、x3 ， mmd 120min3 ， mmb 1563；中间轴环直径4 140d mm， mmb 204 ；齿轮与轴承间的轴肩直径 mmdd 11065 ， mmbb 865 。 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 50 画出轴得结构图如图 4-4a 所示 。 (三 ) 按许用弯曲应力校核 (2) 计算轴的受力并画出轴的空间受力简图如图 4-4b 所示。 转矩： 1T= 669 / 5 5 1 0 3 / 1 9 1 0P N m mn 圆周力： NdTFiti204492 1 Nd TFhth337572 1 径向力： NFFtiri 7 4 4 3tan NFF thrh 1 2 2
43、8 6ta n (3) 计算水平支承反力和各点弯矩，画出水平面受力图 4-4c 和弯矩图 4-4d 支点反力：设thF的方向为正方向 NFFF tithAH 5648105190115 )190105(105 NFFF tithBH 1 9 4 3 8115190105 115)115190( 考虑到 A、 B、 C、 D 点处为可能的危险截面，计算各处弯矩。 mmNFM AHAH 18076329 mmNFM AHBH 689056115 mmNFM BHCH 2 1 7 7 0 5 61 0 5 mmNFM BHDH 6 2 2 0 1 629 (4) 计算支承反力和各点弯矩，画出水平面受
44、力图 4-4e 和弯矩图 4-4f 支点反力：设rhF的方向为正方向 NFFF rirhAV 2056105190115 )190105(105 NFFF rirhBV 6899105190105 115)115190( 考虑到 A、 B、 C、 D 点处为可能的危险截面，计算各处弯矩。 mmNFM AVAV 6 5 7 9 229 mmNFM AVBV 2 5 0 8 3 2115 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 51 AB CDFAHF AVFBHF BVF tiF riFthFrhFAHF tiFthFBHFAVF riFrhF BVg) 合成弯矩图h ) 转矩图i) 当量弯矩图
45、e) 垂直受力图f) 垂直弯矩图d) 水平弯矩图c) 水平受力图b) 轴受力简图a) 结构图图 4-4 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 52 mmNFM BVCV 772688105 mmNFM BVDV 2 2 0 7 6 829 (5) 计算合成弯矩，画出合成弯矩图如图 4-4g 所示 mmNMMM AVAHA 19233822 mmNMMM BVBHB 73329022 mmNMMM CVCHC 2 3 1 0 1 1 222 mmNMMM DVDHD 67839522 (6) 画出轴的扭矩图如图 4-4h 所示 (7) 计算当量弯矩，画出 当量弯矩图如图 4-4i 所示 计算公
46、式： 22 )( TMM 式中 是根据转矩产生得循环特征差异而定得应力校正系数，对于扭转切应力为脉动 循环变应力取 6/01 bb。 mmNTMM AA 1916226)( 22 mmNTMM BB 2049661)( 22 mmNTMM CC 2321933)( 22 mmNTMM DD 2 0 3 0 6 6 8)( 22 (8) 校核轴的强度 根据弯矩及轴的结构选定 A、 B、 C、 D 四个截面进行强度校核。由表 2-54 ， 45 钢 B =650 MPa。按表 2-74 用插值法得 MPab 601 ，校核如下： M PaM PadMWM bAAAA 601/111/0 13 M
47、PaM PadMWM bBBBB 604/151/0 13 MP aMP adtdbtdMWMbCCCC 603/142)(1/0 13 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 53 M PaM PadMWM bDDDD 603/151/0 13 由上可知，轴得弯曲强度足够，安全。 (四 ) 按安全系数校核轴的强度 1/ 结构分析并确定危险截面 初步 分析， A、 B、 C、 D 四个截面由较大得应力集中，确定其为危险截面进行安全系数校核。由表 2-54 查得 45 钢，调质处理， MPa2751 ， MPa1551 。由表 2-24查得等效系数 2/0， 1/0。 2/ A 截面安全系数校核
48、计算 (1) 求 A 截面的应力 由前述求得 A 截面得合成弯矩 mmNM A 192338 ，转矩 mmNT 61019/3 ，由附录表 74 可得抗弯截面系数 W 和抗扭截面系数 TW 计算公式及结果为： 333 1 3 3 1 0 01/032 mmddW 333 2662002/016 mmddW T 弯曲应力幅： M P aWM Aa 445/1 弯曲平均应力： 0m扭转切应力： M PaWT T 98/11切应 力和平均切应力： M P ama 99/52 (2) 求综合影响系数 因 kk D )(和 kk D )(， A 截面有圆角产生应力集中，圆角对轴的有效应力集中系数由附录
49、34 中查得（插值法）， MPaB 650 ， 6925/1k/ 445/1k查附表 44 ，当材料为碳钢， 毛坯直径 100-200 ，尺寸系数 7/0/ 7/0由附表 54 中查出， mRa 5/12表面状态系数 =0/82，则 95/2)( kk D 太原理工大学阳泉学院 -毕业设计说明书 54 52/2)( kk D。 (3) 求安全系数并校核 设按无限寿命（即NK=1）计算，由式（ 2-21） 4 得 5/641 makS 03/51 makS 复合安全系数 / 02/522 SSSSS 由表 2-34 查得 5/1S ，因此 S 5/1S ，轴得强度安全。 3/ B 截面安全系数校核计算 (1) 求 B 截面的应力 由前述求得 A 截面得合成弯矩 mmNM B 733290 ，转矩 63 / 1 6 1 0T N m m ，由附录表 74 可得抗弯截面系数 W 和抗扭截面系数 TW 计算公式及结果为： 324 1 7 2 8 0 032 )( mmD dDdDbzdW 324 3 4 5
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