装机700采煤机截割部设计毕业设计说明书

1、中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）1摘 要我国煤炭中薄煤层储量丰富，对小功率采煤机的需求量也比较大。而炮采安全性比较低，生产率也比较低；综采对设备要求较高，而且投资费用比较大。所以对中薄煤层来说开发适应高档普采的采煤机是非常必要的，而 MG300/700-WD 型采煤机正是针对中薄煤层适应高普而进行的设计。MG300/700-WD 型采煤机的截割部机械传动由三级直齿传动和一级行星机传动实现，且末级采用太阳轮浮动形式的行星传动。采取摇臂结构形式以增大滚筒的过煤空间进而提高装煤效率，并对各级齿轮及相应的传动轴进行了设计计算和相应

2、的校核，结果满足设计要求。关键词： MG300/700-WD 采煤机；截割部；行星机构中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）2目 录1 绪 论.12 MG300/700WD 型采煤机 .11.1.1 20 世纪 70 年代是我国综合机械化采煤起步阶段.11.1.2 20 世纪 80 年代是我国采煤机发展的兴旺时期.11.1.3 20 世纪 90 年代至今是我国电牵引采煤机发展的时代.21.2 国际上电牵引采煤机的技术发展状况.41.3国内电牵引采煤机的发展状况 .52 总体方案的确定.62.1MG300/700-WD 型采煤机简

3、介.62.1.1 概述.62.1.2 主要技术参数.72.1.3 结构特点.72.2 摇臂结构设计方案的确定.72.3 截割部电动机的选择.72.4 传动方案的确定.82.4.1 传动比的确定 .82.4.2 传动比的分配 .93 传动系统的设计.113.1 各级传动转速、功率、转矩的确定.113.2 齿轮设计及强度效核.133.3轴的设计及强度效核 .233.3.1 先确定轴 .233.3.2 轴 4 的设计及强度效核.293.3.3 惰一轴的设计.354 行星传动机构的设计过程.375 采煤机的使用与维护.575.1 采煤机使用过程中常见故障与处理.575.2 大功率采煤机截割部温升过高现

4、象及解决方法.585.3 采煤机轴承的维护及漏油的防治.59中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）35.4 煤矿机械传动齿轮失效的改进途径.615.5 硬齿面齿轮的疲劳失效及对策.65结束语.68 参考文献.69附录.77致 谢.70中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）11 绪论绪论2 MG300/700WD 型采煤机型采煤机2.1 概述概述 MG300/700WD 无链电牵引采煤机，装机总功率 700KW，截割功率 2 300KW，牵引功率 2 40KW，调高

5、电机功率 18.5KW，采用开关磁阻电机调速系统来控制采煤机牵引速度。MG300/700WD 无链电牵引采煤机，采用多电机驱动横向布置形式，截割摇臂用销轴与牵引部联接，左、右牵引部及中间箱，采用高强度液压螺栓联接。在牵引减速箱内横向装有开关磁阻电机，通过牵引机构为采煤机提供 520KN 的 牵引力，中间控制箱装有调高油缸，电控、变压器、水阀，每个主要部件可以从老塘侧抽出，易维修，易更换。2.2 主要用途及适用范围主要用途及适用范围MG300/700WD 无链电牵引采煤机一般适用于中厚煤层的开采，倾角小于 35 度，煤质中硬或中硬以上，含有少量夹矸的长壁式工作面。2.3 型号的组成及其代表的含义

6、型号的组成及其代表的含义2.4 使用环境条件使用环境条件1、可在周围空气中的甲烷、煤尘、硫化氢、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。2、海拔高度小于 200m。中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）23、周围介质温度不超过40 摄氏度、不低于-10 摄氏度。4、环境温度为25 摄氏度时，周围空气湿度不大于 97。5、周围介质中无足以腐蚀和破坏绝缘的气体和导电尘埃。3 MG300/700WD 型采煤机截割部的设计型采煤机截割部的设计3.1 截割部概述截割部概述截割机构是采煤机实现落煤、装煤的主要部件，它分别

7、由左右截割部组成，每个截割部主要由截割部壳体、截割电机、齿轮减速装置、滚筒等组成，截割部内设有冷却系统、内喷雾等装置。本次设计主要的工作是MG300/700-WD 采煤机截割部齿轮传动的设计。3.2 截割部传动总体方案截割部传动总体方案3.2.1 设计总则设计总则1、煤矿生产，安全第一；2、面向生产，力求实效，以满足用户最大实际需求；3、贯彻执行国家、部、专业的标准及有关规定；4、技术比较先进，在一般设计中进行改进，要求性能和寿命能有显著的提高。3.2.2 已知条件已知条件1. 采高范围 1.8m4.0m；2. 煤层倾角；353. 截割功率；2 300KW4. 滚筒转速 29.4r/min;3

8、3.6r/min;38.3r/min;5. 摇臂形式采用整体，左右可互换直摇臂；6. 摇臂摆角：（设计后有所调整）46.119.8上摆：；下摆：；7. 设计寿命：5000h。3.2.3 摇臂传动方案的确定摇臂传动方案的确定参考以前 MG300/700WD 型采煤机摇臂的设计，采用变换齿轮的方式实现滚筒在三个速度间变换的要求。总体传动方案如图 3-1。传动路线经过五级减速，其中含有二级行星齿轮传动，通过改变工作面侧的两个齿轮实现三个速度的变化。创新点：采用两级行星传动 左右可互换摇臂主要目的：1. 减小行星头尺寸，可以装较小的滚筒，截割更硬的煤层；中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院

9、 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）32. 减小摇臂整体尺寸使其质量更轻，刚性更好，过煤量更大；3. 左右摇臂互换，减少了摇臂的备用量。图 3-1 摇臂传动系统图3.2.4 计算传动效率计算传动效率1. 各传动件的效率为：1234710.9920.98 730.98040.96050.990）花键效率（7个）；）滚动轴承效率对；）圆柱直齿轮效率；）行星齿轮传动效率；）搅油效率；77621234577620.990.980.980.960.980.647总3.2.53.2.5 传动比的分配及配齿情况传动比的分配及配齿情况采煤机摇臂传动齿轮传动比的分配与一般减速器传动比的分配有

10、所不同，摇臂要求所有大齿轮尽量的一样大，这样设计出的摇臂才能紧凑小巧，根据以上原则齿轮的齿数与模数定为表 3-1 中所列的参数。输出转速与要求滚筒转速的误差计算：129.429.36%29.41001中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）4233.633.40.5%33.6100% 338.438.338.31000. 3误差较小符合要求。表 3-1 齿轮参数表3.3 截割部传动系统齿轮的校核计算截割部传动系统齿轮的校核计算3.3.1 概述概述滚筒截割到硬煤或夹矸时可能受到很大的冲击载荷，而且截割部工作的环境相当差，所以截割部齿

11、轮的校核计算均按照驱动电机的额定全功率验算。3.3.2 截一齿轮，惰一齿轮，截二大齿轮校核计算截一齿轮，惰一齿轮，截二大齿轮校核计算渐开线直齿的设计与校核参考机械工程学 I （王洪欣等著，中国矿业大学出版社出版）和现代机械传动手册 （现代机械传动手册编辑委员会 编） ，校核过程中的系数均从上述两本书中查取。Z1 与 Z2 啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用 30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达 5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限limF齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精

12、度 6 级。齿轮 2 为惰轮，其受到循环弯曲应力，所以上述齿轮 2 的试验齿根弯曲疲劳极限乘了一个修正系数 0.8。2、几何尺寸计算：lim1lim2lim1lim21450MPa1450MPa400MPa280MPaHHFF中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）5128;25;35;mzz分度圆直径：；dmz齿顶圆直径：；*2 ()aadm hxyd齿根圆直径：；*2 ()fadm hcxd其中：1，0.25；*ah*c二啮合要素的验算：1 和 2 的重合度；12（1）顶圆齿形曲率半径：；22()()22abdd ；22121

13、6200 cos20()()22 222296280 cos20()()22 12(sin);gat（其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；12cos33.679 cos0cos3.1416 8 cos20ngmt （三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的冲击负载。设计时间按 T20000h1200000min 计算。 （1） 圆周速度3.14 200 14806060 1000dnv（2）确定计算负载名义转矩：300955095501480pTn12200mm280mmdd12216mm296mmaadd12

14、190mm260mmffdd153.233mm267.799mm33.679mmg 121.4315.49m/stv 1936N mT 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）6名义圆周力：1120002000 1936200tTFd（3）应力循环次数Na 111480 1200000Nn t 912251.776 1035nNu（4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数ak2）动负载荷系数vk3）齿向载荷分布系数k4）齿间载荷分布系数；（）k121.43则载荷系数 K 的初值，kttAvtkkkkk5）弹性系数E

15、Z6）节点影响系数HZ 222coscos2 cos0 cos20cos 20sin0cossinbtHttz7）重合度系数Z 44 1.4333z 0.750.750.250.251.43Y齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数FY119360NtF 219360NtF 911.776 10N 921.269 10N 1.75ak1.15vk 1.05k1.0k2.113tk 189.8 MPEZa122.52.5HHZZ0.93Z0.774Y122.652.45FFYY121.591.65ssYY0.774Y中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论

16、文）届毕业设计（论文）79）应力修正系数sY10）重合度系数0.250.75/Y计算接触应力的基本值H0H011tHEFuZZZZd buH01193601.4 12.5 189.8 0.93 1200 901.4H01193601.4 12.5 189.8 0.93 1280 901.4接触应力：HH0AvtkkkkH1599.211.75 1.15 1.05 1.00H2506.41.75 1.15 1.05 1.00弯曲应力基本值：0tFFSFYYY Ybm0102193602.65 1.59 0.774 1.090 8193602.45 1.65 0.774 1.090 8FF齿根弯曲

17、应力0FFAvtFkkkk 1287.69 1.75 1.15 1.05 1.084.13 1.75 1.15 1.05 1.0FF确定计算许用接触应力时的各种系数HP1）寿命系数NTZH01H02599.21MPa506.4MPaH1H2871.05MPa736.13MPa010287.69MPa84.13MPaFF12185.30MPa177.78MPaFF1211NTNTZZ1LZ 1vZ 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）82）润滑系数LZ3）速度系数vZ4）粗糙度系数RZ5）工作硬化系数wZ6）尺寸系数xZ许用接触

18、应力HPHLimNTLvRwxZZZ ZZZ121350 1 1 1 0.9 1 1HPHP 接触强度安全系数 HPHHS 121215871.051215736.13HHSS确定计算许用弯曲应力时的各种系数Fp1）寿命系数NTY2）齿根表面状况系数Rrel TY3）尺寸系数1.050.01xYm许用弯曲应力Fp 1800 0.9 1.01 0.97FpHLimNTRrel TxFpYYY2800 0.8 0.9 1.01 0.97Fp0.9RZ 1wZ 1xZ 121215MPa1215MPaHPHP121.41.65HHSS120.90.9NTNTYY0.92Rrel TY0.97xY 1

19、705.4MPaFp2564.3MPaFp中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）9齿根弯曲强度安全系数 FpFFS 12705.384185.3564.3177.8FFSS123.83.2FFSSZ2 与 Z3 啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用 30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达 5661HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限limF齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度 6 级。2、几何尺寸计算：128;35;2

20、9;mzz分度圆直径：；dmz齿顶圆直径：；*2 ()aadm hxyd齿根圆直径：；*2 ()fadm hcxd其中：1，0.25；*ah*c二啮合要素的验算：2 和 3 的重合度23（1）顶圆齿形曲率半径：22()()22abdd 222296280 cos20()()22lim3lim31450MPa400MPaHF23280mm232mmdd23296mm248mmaadd23180mm212mmffdd267.799mm359.11mm中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）10 223248232 cos20()()2

21、2 12(sin);gat（其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；23cos39.352 cos0cos3.1416 8 cos20ngmt （三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按 T20000h1200000min 计算。 （2） 圆周速度3.14 136 382.886060 1000dnv（2）确定计算负载名义转矩：300955095501480pTn名义圆周力：3120002000 1936200tTFd（3）应力循环次数Na 913251.776 1029nNu（4）确定强度计算

22、中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数ak2）动负载荷系数vk3）齿向载荷分布系数k4）齿间载荷分布系数；（）k231.67则载荷系数 K 的初值，kttAvtkkkkk5）弹性系数EZ39.352mmg 231.6717.388m/stv 1936N/mT 319360NtF 931.531 10N 1.75ak1.15vk 1.05k1.0k2.113tk 189.8 MPaEZ 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）116）节点影响系数HZ 222coscos2 cos0 cos20cos 20sin20cossinbt

23、Httz7）重合度系数Z 44 1.6733z 0.750.750.250.251.67Y齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数FY9）应力修正系数sY计算接触应力的基本值H0H011tHEFuZZZZd buH03193601.21 12.5 189.8 0.88 1232 901.21接触应力：HH0AvtkkkkH3543.391.75 1.15 1.05 1.00弯曲应力基本值：0tFFSFYYY Ybm03193602.55 1.65 0.699 1.090 8F齿根弯曲应力0FFAvtFkkkk32.5HZ0.88Z0.699Y32.55FY31.65sYH03543.39MPaH

24、3790MPa0379.1MPaF3167.1MPaF中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）12 379.1 1.75 1.15 1.05 1.0F确定计算许用接触应力时的各种系数HP7）寿命系数NTZ8）润滑系数LZ9）速度系数vZ10）粗糙度系数RZ11）工作硬化系数wZ12）尺寸系数xZ许用接触应力HPHLimNTLvRwxZZZ ZZZ31350 1 1 1 0.9 1 1HP 接触强度安全系数 HPHHS 31215790HS确定计算许用弯曲应力时的各种系数Fp4）寿命系数NTY5）齿根表面状况系数Rrel TY6）尺

25、寸系数1.050.01xYm许用弯曲应力Fp31NTZ1LZ 1vZ 0.9RZ 1wZ 0.96xZ 31215MPaHP31.54HS30.9NTY1.01Rrel TY0.97xY 3705.384FpMPa中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）13 3800 0.9 1.01 0.97FpHLimNTRrel TxFpYYY齿根弯曲强度安全系数 FpFFS 3705.384167.1FS34.2FS3.3.3 变速齿轮校核计算变速齿轮校核计算说明：本校核只计算传动比最大的一对齿轮，这对齿轮也是这三对中受力最大的一对。Z4

26、 与 Z5 啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用 30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达 5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限limF齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度 6 级。齿轮 2 为惰轮，其受到循环弯曲应力，所以上述参数中齿轮2 的试验齿轮齿根弯曲疲劳极限乘了一个修正系数 0.8。2、变位系数的选取及几何尺寸计算：标准中心距；取270；450265.52zzama啮合角； 045265.5coscoscos200.92403270aa 变位系数 ； 455)2tan

27、invinvxZ 中心距变动系数 ； 270265.59aaym齿顶降低系数； 0.5320.5yxy 分配变位系数：；取 450.3;0.232;xx459;22;37;mzzlim4lim5lim4lim51450MPa1450MPa400MPa400MPaHHFF4522.478x 0.5y 0.032y 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）14分度圆直径：；dmz齿顶圆直径：；*2 ()aadm hxyd齿根圆直径：；*2 ()fadm hcxd其中：1，0.25；*ah*c二啮合要素的验算：4 和 5 的重合度；45

28、（1）顶圆齿形曲率半径：22()()22abdd 224220.824198 cos20()()22 225354.6333 cos20()()22 12(sin);gat（其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；45cos50.522 cos0cos3.1416 9 cos20ngmt （三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按 T20000h1200000min 计算。 （3） 圆周速度3.14 198 1275.96060 1000dnv（2）确定计算负载名义转矩：300955095501

29、275.9pTn名义圆周力：20002000 2245.5198tTFd（3）应力循环次数Na45198mm333mmdd45220.824mm354.6mmaadd45180.9mm314.676mmffdd459.467mm583.4mm50.522mmg 451.913.2m/stv 2245.5N/mT 422681.6NF 522681.6NtF 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）15 441275.9 1200000Nn t 945251.53 1037nNu（4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用

30、系数ak2）动负载荷系数vk3）齿向载荷分布系数k4）齿间载荷分布系数；（）k121.9则载荷系数 K 的初值，kttAvtkkkkk5）弹性系数EZ6）节点影响系数HZ 222coscos2 cos0 cos22.478cos 20sin22.478cossinbtHttz7）重合度系数Z44 1.933z齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数FY9）应力修正系数sY10）重合度系数0.250.75/Y计算接触应力的基本值H0941.53 10N 950.91 10N 1.75ak1.15vk 1.05k1.0k2.113tk 189.8 MPaEZ 452.342.34HHZZ0.837Z

31、452.352.25FFYY451.711.67ssYY0.645Y中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）16H011tHEFuZZZZd buH0422681.61.68 12.34 189.8 0.837 1198 1001.68H0522681.61.68 12.34 189.8 0.837 1333 1001.68接触应力：HH0AvtkkkkH4502.521.75 1.15 1.05 1.0H5387.491.75 1.15 0.05 1.0弯曲应力基本值：0tFFSFYYY Ybm040522681.62.35 1

32、.71 0.635 1.0100 922681.62.25 1.67 0.635 1.0100 9FF齿根弯曲应力0FFAvtFkkkk 4564.3 1.75 1.2 1.05 1.0560.13 1.75 1.2 1.05 1.05FF确定计算许用接触应力时的各种系数HP13）寿命系数NTZ14）润滑系数LZ15）速度系数vZ16）粗糙度系数RZH04H05502.52MPa387.49MPaH4H5730.5MPa563.3MPa040564.3MPa60.13MPaFF45142.67MPa127.1MPaFF4511NTNTZZ1LZ 1vZ 0.9RZ 1wZ 中国矿业大学成人教育

33、学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）1717）工作硬化系数wZ18）尺寸系数xZ许用接触应力HPHLimNTLvRwxZZZ ZZZ451350 1 1 1 0.9 1 1HPHP 接触强度安全系数 HPHHS 451215730.51215563.3HHSS确定计算许用弯曲应力时的各种系数Fp8）寿命系数NTY9）齿根表面状况系数Rrel TY10）尺寸系数1.050.01xYm许用弯曲应力Fp 4800 0.80 0.92 0.96FpHLimNTRrel TxFpYYY 5800 0.85 0.92 0.96Fp齿根弯曲强度安全系数 FpF

34、FS1xZ 4512151215HPHP451.662.16HHSS450.80.85NTNTYY0.92Rrel TY0.96xY 4494.59MPaFp5525.50MPaFp中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）18 45494.59142.67525.50127.1FFSS453.54.1FFSS3.3.4 截三轴小齿轮，惰二轴齿轮，惰三轴齿轮，截四轴齿轮校核计算截三轴小齿轮，惰二轴齿轮，惰三轴齿轮，截四轴齿轮校核计算Z6 与 Z7 啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工

35、艺的选定1、齿轮采用 30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达 5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限limF齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度 6 级。2、几何尺寸计算：669;27;33;mzz分度圆直径：；dmz齿顶圆直径：；*2 ()aadm hxyd齿根圆直径：；*2 ()fadm hcxd其中：1，0.25；*ah*c二啮合要素的验算：1 和 2 的重合度；23（1）顶圆齿形曲率半径：；22()()22abdd ；226261243 cos20()()22；227315297 cos20()()22 67(sin);gatlimlim

36、1450MPa400MPaHF67243mm297mmdd67261mm315mmaadd67220.5mm274.5mmffdd663.205mm773.032mm43.892mmg 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）19（其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；67cos43.892 cos0cos3.1416 9 cos20ngmt （三）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按 T20000h1200000min 计算。

37、（4） 圆周速度63.14 243 758.266060 1000dnv（2）确定计算负载名义转矩：630095509550758.26pTn名义圆周力：20002000 3778.4243tTFd（3）应力循环次数Na 66758.26 1200000Nn t 877279.1 1033NNu（4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数ak2）动负载荷系数vk3）齿向载荷分布系数k4）齿间载荷分布系数；（）k671.65则载荷系数 K 的初值，kttAvtkkkkk5）弹性系数EZ6）节点影响系数HZ671.659.647m/stv 3778.4N/mT 31098NtF 86

38、9.1 10N 877.45 10N 1.75ak1.10vk 1.05k1.0k2.0213tk 189.8EZ 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）20 222coscos2 cos0 cos20cos 20sin0cossinbtHttz7）重合度系数Z 44 1.6533z 0.750.750.250.251.65Y齿根弯曲疲劳强度计算各系数8）齿形系数FY9）应力修正系数sY10）重合度系数0.250.75/Y计算接触应力的基本值H0H01tHEF uZZZZdbuH06310981.22 12.5 189.8 0.

39、885 1297 1101.22H07310981.22 12.5 189.8 0.885 1297 1101.22接触应力：HH0AvtkkkkH6611.01.75 1.1 1.05 1.00H7506.41.75 1.1 1.05 1.00弯曲应力基本值：0tFFSFYYY Ybm672.52.5HHZZ0.885Z0.705Y672.602.55FFYY671.601.63ssYY0.705YH06H07611.0MPa580.77MPaH6H7868.66MPa825.68MPa中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）2

40、10607310982.6 1.6 0.705 1.0110 9310982.55 1.63 0.705 1.0110 9FF齿根弯曲应力0FFAvtFkkkk 6792.1 1.75 1.15 1.05 1.092.04 1.75 1.15 1.05 1.0FF确定计算许用接触应力时的各种系数HP19）寿命系数NTZ20）润滑系数LZ21）速度系数vZ22）粗糙度系数RZ23）工作硬化系数wZ24）尺寸系数xZ许用接触应力HPHLimNTLvRwxZZZ ZZZ671350 1 1 1 0.9 1 1HPHP 接触强度安全系数 HPHHS 6712156111215580.77HHSS060

41、792.1MPa92.04MPaFF67194.6MPa194.5MPaFF6711NTNTZZ1LZ 1vZ 0.9RZ 1wZ 1xZ 671215MPa1215MPaHPHP671.992.1HHSS中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）22确定计算许用弯曲应力时的各种系数Fp11）寿命系数NTY12）齿根表面状况系数Rrel TY13）尺寸系数1.050.01xYm许用弯曲应力Fp 6800 0.9 1.01 0.97FpHLimNTRrel TxFpYYY7800 0.8 0.9 1.01 0.97Fp齿根弯曲强度安全

42、系数 FpFFS 67705.384194.6564.3194.5FFSS670.90.9NTNTYY0.92Rrel TY0.96xY 6705.4MPaFp7564.3MPaFp673.62.9FFSSZ8 与 Z9 啮合参数及强度计算计算依据及计算过程重要计算结果一、齿轮参数、材料、热处理工艺及制造工艺的选定1、齿轮采用 30CrMnTi，表面渗碳淬火处理，表面硬度可达 5862HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限limF齿形为渐开线直齿。最终加工为磨齿，精度 6 级。2、几何尺寸计算：899;31;39;mzz分度圆直径：；dmz齿顶圆直径：；*2 ()a

43、adm hxydlimlim1450MPa400MPaHF89279mm351mmdd中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）23齿根圆直径：；*2 ()fadm hcxd其中：1，0.25；*ah*c二啮合要素的验算：1 和 2 的重合度；23（1）顶圆齿形曲率半径：；22()()22abdd ；228297279 cos20()()22 229369351 cos20()()22 89(sin);gat（其中正号为外啮合，负号为内啮合）端面重合度：；89cos44.75 cos0cos3.1416 9 cos20ngmt （三

44、）齿轮强度验算采煤机用的齿轮的接触和弯曲强度按照驱动电机的额定全功率验算，因为滚筒截割硬煤或夹矸时可能受到很大的尖峰负载。设计时间按 T20000h1200000min 计算。 圆周速度83.14 279 660.76060 1000dnv（2）确定计算负载名义转矩：630095509550660.7pTn名义圆周力：20002000 4336.3279tTFd（3）应力循环次数Na 88660.7 1200000Nn t89297mm369mmaadd89256.5mm328.5mmffdd869.77mm982.72mm44.75mmg 891.689.647m/stv 4336.3N/m

45、T 31098NtF 887.9 10N 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）24 889317.9 1039NNu（4）确定强度计算中的各种系数接触应力强度系数1）使用系数ak2）动负载荷系数vk3）齿向载荷分布系数k4）齿间载荷分布系数；（）k671.65则载荷系数 K 的初值，kttAvtkkkkk5）弹性系数EZ6）节点影响系数HZ 222coscos2 cos0 cos20cos 20sin0cossinbtHttz7）重合度系数Z 44 1.6833z 0.750.750.250.251.68Y齿根弯曲疲劳强度计算

46、各系数8）齿形系数FY9）应力修正系数sY10）重合度系数0.250.75/Y计算接触应力的基本值H0896.28 10N 1.75ak1.10vk 1.05k1.0k2.0213tk 189.8 MPaEZ 892.52.5HHZZ0.879Z0.696Y892.552.50FFYY871.631.67ssYY0.696Y中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）25H01tHEF uZZZZdbuH08310981.18 12.5 189.8 0.885 1279 1101.18H09310981.18 12.5 189.8 0

47、.885 1351 1101.18接触应力：HH0AvtkkkkH8574.561.75 1.1 1.05 1.00H7512.251.75 1.1 1.05 1.00弯曲应力基本值：0tFFSFYYY Ybm0809310982.55 1.63 0.696 1.0110 9310982.50 1.67 0.696 1.0110 9FF齿根弯曲应力0FFAvtFkkkk 8990.87 1.75 1.15 1.05 1.091.27 1.75 1.15 1.05 1.0FF确定计算许用接触应力时的各种系数HP25）寿命系数NTZ26）润滑系数LZ27）速度系数vZ28）粗糙度系数RZH08H0

48、9574.56MPa512.25MPaH8H9816.86MPa728.27MPa080990.87MPa91.27MPaFF89164.6MPa192.86MPaFF8911NTNTZZ1LZ 1vZ 0.9RZ 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）2629）工作硬化系数wZ30）尺寸系数xZ许用接触应力HPHLimNTLvRwxZZZ ZZZ891350 1 1 1 0.9 1 1HPHP 接触强度安全系数 HPHHS 891215816.861215728.27HHSS确定计算许用弯曲应力时的各种系数Fp14）寿命系数N

49、TY15）齿根表面状况系数Rrel TY16）尺寸系数1.050.01xYm许用弯曲应力Fp 80.8 800 0.9 1.01 0.97FpHLimNTRrel TxFpYYY9800 0.9 1.01 0.97Fp齿根弯曲强度安全系数 FpFFS1wZ 1xZ 891215MPa1215MPaHPHP891.51.7HHSS890.90.9NTNTYY0.92Rrel TY0.96xY 8564.3MPaFp9705.4MPaFp中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）27 89564.3164.6705.384192.86F

50、FSS893.43.66FFSS3.3.5 第一级行星传动齿轮校核计算第一级行星传动齿轮校核计算行星轮的设计与校核参考渐开线齿轮行星传动得设计与制造 （渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会著，机械工业出版社出版）其中参数的选择与查取大部分在上书中查出，但有些经过了简化或从设计手册中查取。第一级行星齿轮的设计计算计算步骤及计算根据重要计算结果1、齿轮材料、热处理工艺及制造工艺的选定太阳轮和行星轮从用 18Cr2Ni4WA，表面渗碳淬火处理，表面硬度为 5661HRC。试验齿轮齿面接触疲劳极限为limH试验齿轮齿根弯曲疲劳极限limF齿形为渐开线直齿，最终加工为磨齿，精度 6 级。内齿圈材料为 4

51、2CrMo，调质处理，硬度为 262302HBS。试验齿轮的接触疲劳极限limH试验齿轮的弯曲疲劳极限limF齿形的最终加工为插齿，精度为 7 级。2、确定各主要参数（1）传动比 i4；（2）行星轮数目 np4；（3）载荷不均衡系数 Kp 取1.15;HPFPkK（4）配齿计算 Za 取 15;17;49;agbzzz（5）齿轮的模数 m 和中心距 a 模数 m 取 m8， 11()815 1712822acam zz 取130;a limlim10lim111600MPa400MPa280MPaHFFlim12lim13750MPa280MPaHF8m 130amm中国矿业大学成人教育学院中

52、国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）28（6）计算变位系数 1）a-g 传动啮合角 ag 128coscoscos2013022.296agagaa变位系数()2tan22.29620(15 17)2 tan20agaginvinvxzzinvinvx 中心距变动系数 y 130 1288aaym齿顶降低系数 yyxy分配变位系数：因为0.2640.5x 所以取0.264;0;agxx2）g-b 传动啮合角 ag128coscoscos2013022.296gbgbaa变位系数()2tan21 3 3220(49 17)2 tan20aggbinvin

53、vxzzinvinvx 中心距变动系数 y 130 1288aaym齿顶降低系数 yyxy分配变位系数：因为0.2640.5x 所以取0;0.128gbxx3、几何尺寸计算22.296ag0.264x 0.25y 0.014y 0.2640agxx22.296gb0.264x 0.25y 0.014y 00.264gbxx中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）29*2 ()2 ()aafadmzddm hxyddm hcx分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径 *cos10.80.40.25baddhc基圆直径齿顶高系数内齿轮顶隙系数内

54、齿轮太阳轮： 8 151202 8 (1 0.2640.014)1202 8 (1 0.40.264)120 cos20aaafabadddd 行星轮： 8 171362 8 (1 00.014)1362 8 (1 0.40)136 cos20gagfgbgdddd 内齿轮： 8 493922 8 (0.80.2640.014)3922 8 (1 0.250.264)392 cos20babfbbbdddd 齿宽取齿宽为 110mm1296Bm4、啮合要素验算（1）a-g 传动端面重合度ag 1）顶圆齿形曲率半径22()()22abadd 221222140112.76()()22151.77

55、6127.798()()22aa120mm140mm101.824mm112.76mmaaafabadddd136mm151.776mm113.6mm127.798gagfgbgddddmm392mm383.2mm416.224mm368.3mmbabfbbbdddd110mmB 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）30 2）端面啮合长度12(sin)aaatga 41.4940.94 130 sin22.2963）重合度coscosaagntgm 33.31 cos03.1416 8 cos20 （2）g-b 传动端面重合度

56、gb 1）顶圆齿形曲率半径 223383.2368.3()()22a2）端面啮合长度23(sin)aaatga 40.9452.91 130 sin22.2963）合度coscosagbntgm 37.35 cos03.1416 8 cos20 5、齿轮强度校核 （1）a-g 传动 1）确定计算负荷 名义转矩1.15300()() 95504525.2papkTTn 名义圆周力20002000 1568120ttFd 2）应力循环次数 11525.2 /minannri1241.49mm40.94mmaa33.11mmag 1.40ag352.91mma37.35mmag 1.58gb1568

57、N mT 26139NtF 中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）31 525.2 123.1402.1HaaHnnn 6060 402.1 4 1200000HaapNn n t 156060 402.4120000017HagagzNntz3）确定强度计算中的各种系数1使用系数ak2动负荷系数vk圆周速度3.14 120 402.16060 1000Hadnv3齿向载荷分布系数,HFkk001 (1)1 (1)HHHwHeFHFHwHekkkkkkkk 式中：据取0Hk0.79d1.25Hk 据 取Hwk2.53v 0.68

58、Hwk 据取0Fk/13.75b m 01.15Fk 据 取Fk2.85v 0.90Fk 与均载系数有关的系数取Hek0.7Hek 与均载系数有关的系数取Fek0.85Fek 则1 (1.25 1) 0.68 0.71 (1.15 1) 0.9 0.85HFkk 4）齿间载荷分布系数及HkFk因为/1.75 23108/110422.94/atk F bN m111.16 10aN 111 10gN 1.75ak 1.05vk 1.121.11HFkk中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）325）节点区域系数 222coscos

59、2 cos0 cos22.296cos 20sin22.296cossinbtHttz6）弹性系数查表取Ez7）载荷作用齿顶时齿形系数FY 据取112217;0.12819;0zxzx8）载荷作用齿顶时的应力修正系数1SY9）重合度系数,z Y 44 1.4033z 0.750.750.250.251.40Y10）螺旋角系数（4）齿数比211715zuz（5）计算接触应力的基本值0H 011tHHEF uz z z zd bu 26139 1.13 12.35 189.8 0.93 1120 110 1.13（6）接触应力0HHAvHHk k kk 801.41.75 1.05 1.10 1.

60、0（7）弯曲应力基本值0F1.01.0HFkk2.35Hz189.8 MPaEz 122.552.60FFYY121.571.53SSYY0.930.79zY1z1.13u 0801.4MPaH中国矿业大学成人教育学院中国矿业大学成人教育学院 20152015 届毕业设计（论文）届毕业设计（论文）33 0tFFSFY Y Y Ybm 261392.75 1.75 0.79 1110 8（8）齿根弯曲应力F 0FFAvFFk k kk 97.80 1.75 1.05 1.00 1.0（9）确定计算许用接触应力时的各种系数Hp 1）寿命系数NTz 2）润滑系数Lz 3）速度系数vz 4）粗糙度系数