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1、-毕业设计（论文）-EBH132掘进机截割部机械传动系统的设计（全套图纸）-第 49 页前言毕业设计是国家高等工业学校教学工作中的一个重要组成部分,是学生专业学习过程中的最后一个重要的实践性的教学环节,是培养学生成为工程师的基本训练中的一个重要环节，是养成学生独立思考和运用科学的工作方法的实践性的过程。 本次设计的主要目的和要求是培养学生综合运用以往所学知识和掌握的技能去认真分析和解决机械工程中所遇到的实际问题的能力；熟练生产技术工作中所用的一般方法；培养学生树立工程技术必备的生产观点和经济观点；树立正确的设计思想思路和仔细认真的工作态度,培养学生通过调查研究、查阅文献资料、手册等进行毕业设计
2、,cad图样的绘制以及编写技术文件的独立工作能力和创新意识。通过到到洛阳的生产实习,我对本次设计的内容有了基本的了解,并对各加工工序的加工过程进行仔细观察和了解,去图书馆查阅了大量的相关资料,最后在陈彩萍老师的指导下完成了本次设计任务,并编写了设计说明书。对于我个人而言，我希望通过这次毕业设计对以往所学知识进行总结和对所掌握知识进行一次扩展。这将会是对自己未来将从事的工作所进行的一次适应性训练，在此过程中充分锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的技术工作打下一个良好的基础。由于能力和经验的有限，本设计尚有许多不足的地方，恳请各位老师给予指导。全套图纸加153893706摘 要 本次的设计内
3、容为EBH132掘进机截割部传动系统的设计计算，通过查阅相关资料，确定传动方案，设计传动零件。设计中，对截割部进行了详细的设计，计算和说明，该掘进机采用横轴式的设计，这样可以提高破落煤岩的效率，促进生产率。 为了达到增加掘进机截割长度的要求，所以采用了三级圆锥圆柱齿轮减速器，并且增加惰轮使悬臂有足够的长度，满足了截割范围及以下切深度的要求，并且使截割头获得了所需要的转向。其中，三级圆锥圆柱齿轮减速器包括以下特点：1) 第一级采用弧齿锥齿轮传动，传动平稳性好，承载能力高，工作可靠，寿命长，噪声和震动小；2) 第二级采用斜齿轮传动，可以提高传动能力；3) 第三级采用直齿圆柱齿轮传动，并且在二级和三
4、级之间增加了惰轮，除了有以上的几个优点以外，还可以有效的规避掘进机截割头因为第三级齿轮直径太大而和其产生不必要的干扰的问题。 在本次设计中，还对该产品的特点以及一些发展情况做了一些叙述，对横轴式掘进机的安装和相关方面的注意事项也进行了一下叙述。包括对掘进机的液压系统进行了相关的设计关键词：掘进机；截割部；减速器ABSTRACT The contents of the design for the design of EBH132 roadheader cutting part of the transmission system, through access to relevant info
5、rmation, to determine the transmission schemes, the transmission components design. In the design of the cutting part of the detailed design, calculation and design, using the horizontal boring machine, which can improve the efficiency of dilapidated coal in the promotion of productivity.In order to
6、 increase the cutting length, so the three conical cylindrical gear reducer, and increase the idler ,in order to the cantilever has enough length, cutting range and meet the following requirements and the cutting depth, the cutting head was required to turn. The three conical cylinder gear reducer i
7、ncludes the following features: 1）The first stage adopts spiral bevel gear drive, with good driving stability, high bearing capacity, reliable operation, long service life, little noise and vibration; 2）The second stage adopts bevel gear drive, which can improve transmission capability; 3）The third
8、stage adopts straight gear transmission, and between two and three increased the idler wheel, in addition to have several advantages over the other, but also can effectively avoid the roadheader cutting head for third gear diameter is too large and the unnecessary interference problems. In this desi
9、gn, also has made some narration to this product characteristic as well as some development situation, has carried on the narration to the horizontal axis roadheaders installation and the related aspect matters needing attention.Key words: roadheader; cutting part; reducer目 录1绪论11.1课题研究的背景11.2课题研究意义
10、22 EBH132掘进机整体情况的概述32.1 产品主要用途和适用范围32.2产品的特点及主要部件的工作原理32.2.1截割部32.2.2液压系统32.2.3水系统72.3产品的基本参数72.3.1总体尺寸72.3.2行走机构72.3.3铲板部72.3.4切割范围72.3.5切割煤岩抗压强度82.3.6切割机构82.3.7转载运输机82.3.8液压系统82.3.9除尘喷雾系统82.3.10电气系统82.4 产品型号、名称和型号含义82.4.1 名称82.4.2 型号含义:82.5使用环境条件92.6工作原理93截割部的设计103.1设计要求（原始数据）103.2截割头103.3电动机103.4
11、截割部减速器传动机构设计103.4.1传动方案的拟定103.4.2传动装置总传动比的确定及分配传动比113.4.3传动装置的运动和动力参数的计算123.4.4第一级锥齿轮传动计算133.4.5第二级斜齿圆柱齿轮的设计计算163.4.6第三级直齿轮传动的设计计算213.4.7轴的设计计算253.4.8轴承的校核计算454掘进机的安装与运作474.1安装前的准备工作474.2施工步骤474.3质量要求474.4具体安装步骤474.5掘进机的安装注意事项484.6掘进机的有关操作注意事项494.7掘进机在井下的调试工作494.8开机注意事项504.9截割过程中的注意事项504.10停机注意事项51外
12、文翻译译文52外文翻译原文55致谢60参考资料621绪论1.1课题研究的背景煤炭作为我国的主要资源之一，在我国的国民经济中占据着很重要的地位，故而我国被冠以“煤炭大国”的美名，山西则作为煤炭资源丰富的代表，享有“乌金之乡”的美誉。为了高效率的利用煤炭资源，所以渐渐的实现了煤炭工业的机械化-采掘，运输，提升的机械化。其中掘进机就发挥着重要作用。 掘进机是用于开凿平直地下巷道的机器。掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。价格一般在上亿元人民币。主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。截割部在油缸和截割电机的作用下，截割头
13、将煤烟岩从煤壁上截下来。掘进机作为煤炭行业机械化的重要角色之一，是煤炭行业机械化的重要研究对象。由于作业环境的恶劣，传统的截割头已经无法满足需求。传统的掘进机的截割部中，截割头是通过花键和高强螺栓安装在伸缩装置前部，法兰与截割减速器前端通过止口配合和10.9高强螺栓联接安装在伸缩装置的后端，截割减速器后端法兰与截割电机前端法兰通过止口配合和螺栓直接联接。而大大降低截割减速器使用寿命则是因为在截割过程中，作为传动部件的截割减速器壳体直接承受截割过程中产生的力矩，由于截割减速器使用寿命的降低，故而影响了截割部的使用寿命。基于此缺陷以及国内行情的需求，相关人士对截割部的设计进行研究，保证其了优化设计
14、，如将智能化技术应用其中，根据掘进机截割部的工作状态,在假设煤壁的单轴压缩强度恒定等条件下,建立了截割部的振动方程,利用ADAMS/Vibration振动模块对实体模型进行自由振动分析和强迫振动分析,得到系统各阶模态主振型、频率响应曲线等振动特性,为验证掘进机工作过程中的动力特性及掘进机结构优化的提供了依据除此之外，对截割部的使用寿命，减速器的优化设计，受载荷的分析等都进行了相关研究。纵观国内外，尤其是国内，可以看出，掘进机的应用已经不单单是煤炭行业，当然由于我国是产煤大国，各大小煤矿众多。随着石油天然气等能源的价格上涨，煤炭成为国内备受欢迎的能源，未来需求量必然十分巨大，这将刺激煤矿开采产业
15、的快速发展。随着政府对煤矿开采的安全问题的关注，未来逐步实现完全机械化生产成为可能，这必然将进一步增加煤矿掘进机的需求增长。虽然目前煤矿掘进机的供需已经接近平衡，但如果石油天然气等价格居高不下，那么国内煤矿掘进机的市场供需还将继续保持目前的水平，加上新旧设备的更换，如此，国内煤矿掘进机的市场规模就相当可观了。预计国内煤矿掘进机的市场还具有一定的开发潜能，所以煤矿掘进机市场还具有一定的发展空间。基于以上的发展形势和需求，我国对掘进机截割部的伸缩装置进行了改进，主要是对比传统的截割部伸缩装置的结构形式，经过分析研究设计了一种新型结构形式的截割部伸缩装置，其中主要是对圆锥滚子轴承的选用和设计，它的改
16、进大大增高了效率。运用各种仿真软件和先进技术，争取达到高质量的研究和生产。国外断面掘进机对截割部的改进也很大，主要有以下几点性能的改进：1) 对复杂的地质条件适应能力的改进2) 顺利通过断层和破碎带；3) 在煤岩中掘进；4) 在涌水量最大的条件下掘进5) 可靠性高6) 盘形刀直径的加大总之，国内外对掘进机的研究力度都日益加大，掘进机已经不只是用于煤炭行业，其他行业，比如交通，对掘进机的需求也是越来越大。掘进机截割部的优化，提高了作业效率，也就意味着提高了国民经济的发展，甚至是国际地位。虽然国内的掘进机发展已经取得了一定的成绩，但是还未达到国际高端水平，所以应该继续发展。1.2课题研究意义掘进机
17、截割部的设计，对提高作业效率，增加效益有很大的影响。研究它，可以了解到与国家发展息息相关的某些方面，掘进机的截割部性能是整机工作性能的综合体现，是直接决定整机工作的可靠性、经济效益和生产率的关键，对我自己也有很重要的意义。培养了我进行综合分析的能力，提高了我自己解决实际问题的能力，从而达到巩固,扩大和深化所学知识的目的；培养了我调查研究，熟悉有关政策，运用国家标准，规范，手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件的独立工作能力，为我将来走到社会工作打下了好的基础；整个设计过程使自己建立了正确的设计思想，初步掌握解决本专业工程技术问题的方法和手段，从而使自己受到一次工程师的基本训练
18、能够亲自参与一次这样的设计，我不只是学习到了设计的乐趣和意义，而且还培养了我独自解决问题的能力，以及学会了查阅一些相关资料的能力。总的来说，研究这个课题，可以让我深刻且更好的认识到一些我所学专业的知识。2 EBH132掘进机整体情况的概述2.1 产品主要用途和适用范围EBH132是在EBZ132的基础上把截割部进行全面的优化设计，该型号拥有自主知识产权，融合了先进的国际技术，达到了满足连续装在，切割，运输工作的要求。其大范围的用于煤巷，软岩煤巷的掘进；适用于交通运输上，例如铁路，公路，建筑，水利工程等的应用；截割硬度高达80/65MPa；对工作环境有特殊的要求，例如，环境工作温度为-2040摄
19、氏度。2.2产品的特点及主要部件的工作原理EBH132型悬臂式掘进机主要由截割，行走，装运，转载四大机构以及液压，喷雾，电气三大系统组成，具有截割，装载，转载煤岩，并能自己行走，具有喷雾降尘系统等功能，以机械方式破落煤岩的设备。1) EBH132掘进机截割部减速器箱体采用整体焊接式，其优点是强度高，刚性足够；2) 因为截割部的设计形式为横轴的，所以它便拥有了双截割头；3) 这就使它拥有了单行程可达截割面积多的优点，以及提高了生产率；4) 巷道断面成行好也是横轴式掘进机的另一大特点；5) 可以用于提高机器稳定性的设备支撑；6) 低速大扭矩液压马达直接驱动铲板部和第一运输机，降低了问题的出现；7)
20、 液压马达同时也用在了行走部；8) 履带与刮板连都使用了油缸和弹簧的结合的张紧装备；9) 截割电动机为防隔爆型异步电动机。2.2.1截割部截割机构是由截割头，悬臂，和回转座组成的破煤机构。电动机通过减速器驱动截割头旋转，利用装在截割头上的截齿破碎煤岩。截割头纵向推进力由行走履带或者伸缩悬臂装置的推进液压缸提供。升降和回转液压缸使悬臂在垂直方向和水平方向摆动，以截割不同部位的煤岩，掘出所需煤岩形状和尺寸。截割部为三级圆锥圆柱齿轮减速器，减速器的输入轴经过弹性联轴器和电动机的输出轴相连，减速器的输出轴通过胀套式联轴器与左右截割头相联接，可起到缓冲减震和过载保护作用。截割头形状为圆锥台形。2.2.2
21、液压系统液压系统是由油缸（包括：截割头升降油缸、截割头回转油缸、铲板油缸、后支承油缸、履带张紧油缸） 、马达（包括：行走、运输、内喷雾马达）、操纵台、泵站以及相互联接的油管等组成。液压原理图见图2-1。图2-1油源选定：从提高系统效率和节能角度，选择高低压双泵组合，双联叶片泵。平衡回路：防止液压缸与垂直运动的工作部件由于自重而自行下落造成冲击而在回路上设置适当的阻力，产生背压使其平稳下落。本系统采用单向顺序阀的平衡回路，顺序阀为内控内泄的顺序阀，当换向阀处于中位时，液压缸可停在任意位置，当换向阀处于右位时，油缸下降的由自重产生的压力打开顺序阀，平稳下行。换向回路：通过控制进入执行元件的液流的通
22、，断或者变向来实现液压系统执行元件的启动，停止或者改变运动方向的回路。常采用电磁换向阀，电液换向阀，本液压系统采用三位四通手动换向阀来实现换向，因为该回路流量较大，换向平稳性对系统的要求较高。1） 液压系统的组成和功能油泵吸油又压油，阀管方向和pq；马达旋转缸直线，附件作用很关键；介质受压传动力，润滑散热做贡献。(1). 行走马达驱动；(2). 星轮马达驱动；(3). 第一运输机马达驱动；(4). 内喷雾泵马达驱动；(5). 截割头的上、下、左、右、前、后移动；(6). 铲板的升降；(7). 后支承器的升降；(8). 履带的张紧；(9). 为锚杆机提供两个动力接口；2） 油泵、液压马达和油缸泵
23、站是由75KW电机驱动，组合定量叶片油泵，通过油管和阀组，将压力油分别送到截割部、铲板部、第一运输机、行走部、后支承的各液压马达和油缸。本机共有11个油缸，截割头升降油缸2个、铲板升降油缸2个，截割头回转油缸2个，后支承器的升降油缸2个，以上油缸均设有安全型平衡阀,截割头伸缩油缸1个， 履带张紧油缸2个。 液压泵工作原理：容积变化-吸油压油；吸油条件-大气；压力大小-靠负载；强度密封-限制压力；排量-轴转一转；理论流量=排量转速l 液压泵的特点:封闭容积要变化，吸压油腔要相隔；吸油油箱通大气，油压建立靠载荷；压力不能无限大，强度密封觉得的；流量大小看转速，再看排量是如何；泵能吸油和压油，正常泄
24、露也没辙；压力增高出油少，只因泄露在增多。泵在全局很重要，就像心脏不可少。 液压马达原理：靠作用在相关零件上的液压力对轴产生转矩，液压马达=电动机，油泵=发电机。l 行走马达：制动器设计完善，平稳制动，失速刹车，过载保护。 液压缸：单杆缸，供油量相同，往返速度不同，供油压力相同，往返出力不同；可以组成差动缸。3） 操纵台 操纵台上装有换向阀,压力表，通过操作手柄完成各油缸及液压马达的动作，通过压力表开关的不同位置可以分别检测各回路油压状况。4 ）油缸和马达的过负荷保护为防止油缸和马达过负荷而造成的损坏，液压系统有过载保护功能。5） 液压概述掘进机，动作多；炮头旋转电机带，其余液压最适合；一运星
25、轮要转动，履带行走不用说；截割升降左右摆，铲板支撑和伸缩。6） 液压传动的原理要点泵阀管路缸马达，形成容积且密封；绝对密封不现实，存在泄露情理通；油泵供油进其中，去掉泄露有剩余；流量积累生压力，马达油缸负载动；液体受压还流动，正是液压在传动；对缸马达多供油，运动加快意料中；压力流量同作用，液压传动两特征；液体流动有阻力，克服阻力压力生。7） 液压传动优缺点功率大来重量轻，大力大矩逞威风；运动平稳响应快，无极调速显神通；操作简单自动化，过载保护它更行；元件标准系列化，散热润滑也出名；难保严格传动比，液压不宜远距离；元件精度要求高，温度影响需注意；信号传递不如电，液压介质很娇气；总的效率比较低，找
26、到故障较费力；一旦找到故障点，排除还是容易地；缺点完全能克服，前景还是光明地。8) 相关阀体的介绍溢流阀：稳压，安全保护的作用顺序阀：保顺序，达到调压油过去，过去以后是多少，就看负载大或小。平衡阀：做安全阀，液压缸锁紧，负载平衡。方向控制阀：单向阀，只允许液流沿一个方向通过，而将反向液流截止。液流正向通过时压力损失要小，反向截止时密封性要好，动作灵敏工作中无撞击，噪声小。溢流阀：压力油从从油口进入，经过阻尼孔进入阀芯底部，液压力作用在阀芯下端面，当进油压力小时，滑阀在弹簧力的作用下就处于关闭状态，将进出油口关闭，反之则打开。减压阀：直动式，当出油口压力不能够克服弹簧的压缩力时，减压口处于张开状
27、态，此时进出油口的压力相等，减压阀不起作用；当出油口压力升高到大于弹簧力时，减压口减小，流量少，起减压作用。顺序阀：顺序阀的泄露油口必须单独接回油箱，而溢流阀的可以与出油口连同；顺序阀是利用有野压力来作为控制信号来控制油路通断的一种压力阀。9）附件的介绍滤油器：过滤杂质，保护油的清洁，进而保护液压元件和系统，滤油器要定期清洗，或者更换虑芯，安装的时候不能装反，因为其具有方向性。2.2.3水系统水系统分内、外喷雾水路。外来水经一级过滤后分为二路，第一路经进水直接通往喷水架，由雾状喷嘴喷出，第二路经二级过滤、减压、冷却（冷却液压系统用油）再分为 二路，一路经截割电机（冷却电机）后喷出。另一分路经水
28、泵加压（3MPa）后，由截割头内喷出，起到冷却截齿及灭尘作用。注意：截割头截割前，必须启动内喷雾，否则喷嘴阻塞，影响灭尘效果。2.3产品的基本参数2.3.1总体尺寸1. 总体长度（mm）:970010120302. 总体高度（mm）：1963103. 总体宽度（mm）：2000（2200/2800）154. 总体质量（不含第二运输机）（t）：40.225. 装机总功率（kW）：2222.3.2行走机构6. 接地比压（MPa）：0.147. 行走速度（m/min）：4.30.58. 爬坡能力（）：169. 驱动方式：液压2.3.3铲板部10. 装载型式：星轮切割11. 装载宽度（mm）：2200
29、/280012. 驱动方式：液压13. 功率（kW）：2614. 装载能力（t/h）：12015. 铲板卧底深（mm）：353302.3.4切割范围16. 高度（mm）：436017. 宽度（mm）：610018. 切割面积（定位切割时最大）（m2）：7.5232.3.5切割煤岩抗压强度（MPa）：802.3.6切割机构19. 驱动方式：电动20. 切割功率（kW）：13221. 切割头转速（r/min）：802.3.7转载运输机1) 运输机型式：边双链刮板运输机2) 驱动方式：液压3) 功率（kW）：25.94) 溜槽宽度（mm）：4505) 刮板链速（m/s）：1.36) 运输能力（t/h
30、）:1602.3.8液压系统7) 泵站驱动方式：电动8) 功率（kW）：909) 系统工作压力（MPa):2010) 油缸工作压力（MPa）:182.3.9除尘喷雾系统11) 外喷雾水压（MPa）:1.512) 内喷雾水压（MPa）/2.3.10电气系统13) 供电电压（v）:114014) 主回路电压（v）:114015) 控制回路电压（v）:362.4 产品型号、名称和型号含义2.4.1 名称: EBH132掘进机2.4.2 型号含义: 悬臂式 E B H 132截割电机功率横轴式掘进机 2.5使用环境条件在下列条件下可正常工作(1). 海拔不超过2000m;(2). 环境温度-20+40
31、;(3). 周围空气相对湿度不大于90%(+25);(4). 在有瓦斯、煤尘或其他爆炸性气体环境矿井中；(5). 与垂直面的安装斜度不超过16；(6). 无破坏绝缘的气体或蒸气的环境中；(7). 无长期连续漏水的地方；(8). 污染等级：3级；(9). 安装类别：类。2.6工作原理横轴式掘进机在掘进巷道时，截割头首先要钻进工作面一定深度，然后横向摆动截割，达到巷道边界（掏槽结束）后，沿垂直方向截割一定高度，在水平摆动截割，如此循环往复，直到完成全断面的截割。 横轴式掘进机的切割头旋转轴与悬臂轴线相垂直，有两个切割头在输出轴的两端、相对于悬臂中心面对称布置。它断面切割破岩的主要方式也是横向摆动水
32、平条带切割。截齿的切割平面与悬臂轴线相平行、与牵引方向相垂直，所以截齿的切割轨迹是一条中心线与悬臂轴线相垂直的螺旋线。截线间距是在切割头的径向布置。横摆截割时，截齿齿间的运动轨迹近似为空间螺旋线，截割力的方向近乎沿着悬臂的轴线，进给力的方向和截割力的方向近乎一致，与摆动方向近乎垂直，摆动力不作用在进给方向上，由于金给力主要取决于截割力，所以掏线槽截割时所需要的进给力较大，横摆截割时所需要的摆动力较小，由于进给力来自于行走履带，使得行走机构需要较大的驱动力，而且需要频繁启动，使得磨损加剧。截割反力使机器产生向后的推力和作用在截割头上向上的分力，但是可以被较大的机器所平衡，因此不会产生倾覆，机器工
33、作时的稳定性较好。3截割部的设计3.1设计要求（原始数据）截割头形状：圆锥台形；截割头转速：80r/min；截割方式：轴向截割，外伸缩式；截割电动机功率：132kw;电机转速：1465r/min;电机电压;660v. 3.2截割头横轴式截割头的头体多为厚钢板的组焊结构或者螺钉联接结构，由左右对称的两个半体组成。在头体上焊有齿座和喷嘴座，在头体内开有内喷雾水道，装有配水装置。截割头通过胀套联轴器同减速器输出轴相连，可起过载保护作用。截割头装有截齿，用截割座来安装。掘进机所采用的截齿有扁形截齿和锥形截齿两种，它的形状结构同采煤机截齿。实验证明，在截割媒岩时，锥形截齿的寿命比扁行截齿长，而且由于锥形
34、截齿在使用过程中有自转的磨锐性，耐冲击，所以，该型号的截割头选用了锥形截齿。安装锥形截齿的齿座由两种材料用特种工艺制成，其内层材料的耐磨性高于外层，以减少由于截齿在截割过程中自动旋转而产生的磨损量，增加齿座的使用寿命，也可以使用在齿座内嵌套磨损后可更换的耐磨合金套。3.3电动机为实现较强的连续过载能力，适应复杂多变的截割载荷，并利用喷雾水加强冷却效果，悬臂式掘进机多采用防爆水冷式电动机来驱动截割头。为满足悬臂长度的需要和减小电动机的径向尺寸，可采用串联双转子电动机。本次设计所选用的电动机，根据以上选取依据以及设计要求，经查阅机械设计手册第六版第四卷P18-125页，选用了YB3-315M-4型
35、号的防爆型异步电动机。电机功率132kw，同步转速1500r/min,额定转速1465r/min,额定电压660v.3.4截割部减速器传动机构设计3.4.1传动方案的拟定传动装置负责将原动机的动力和运动传递给工作机，根据工作需求，传动装置对整机的性能，制作成本，以及整体的大小都有影响，所以它的设计很重要。所以合理的设计传动方案是很必须的，不应该马虎了事。方案一 图3-1方案二图3-2根据原始数据，截割头转速为80r/min，电机转速为1465r/min,得总的传动比为18，所以选用三级减速器，以达到传动比的合理分配。经查阅，矿山机械以及机械设计手册第六版第四卷，得知，圆锥圆柱齿轮传动的结构简单
36、，能承受大的冲击载荷，容易实现机械过载保护，传动比较大，圆锥齿轮传动承载能力高，传动平稳，工作可靠，噪声及震动小，多用于横轴式截割头。而实现截割头变速的圆柱齿轮传动，减速箱结构复杂，体积和重量较大。所以，最终选用了三级圆锥圆柱齿轮减速器，即方案一。3.4.2传动装置总传动比的确定及分配传动比总的传动比：；分配传动比：经查阅机械设计手册第四卷，可按以下方法进行传动比的分配；高速级传动比：；中速级传动比：；低速级传动比：；3.4.3传动装置的运动和动力参数的计算1.各轴的转速 由机械设计课程设计指导书第二版中公式（9）到（10）得 （从减速器的高速轴开始命名各轴为轴，轴，轴，轴） 轴： 轴: 轴:
37、 轴:2.各轴功率 由机械设计课程设计指导书第二版中公式（12）到（15）得 锥齿轮传动效率： 联轴器的效率： 轴 承： 直齿轮传动效率： 总传动效率： 轴： 轴： 轴: 轴:3.各轴输入转矩轴：轴: 轴:轴：4.各轴输出功率轴：轴:轴:轴:5.各轴输出转矩轴：轴:轴: 轴:3.4.4第一级锥齿轮传动计算（1）锥齿轮材料的选取经查阅机械设计手册第六版第三卷以及机械设计第四版教材，得知掘进机截割部减速器的设计中，若采用锥齿轮，则其加工工艺应该选为渗碳淬火或者低温回火。要求掘进机截割减速器齿轮的强度高，韧性好，耐磨性佳。所以选用20CrMnTi(机械设计教材表12.7）。大齿轮：20CrMnTi，
38、渗碳淬火，齿面硬度56到62HRC；小齿轮：20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度56到62HRC。（2）锥齿轮齿形的选择锥齿轮可以分为直线齿锥齿轮和曲线齿锥齿轮两种形式，其中直线齿锥齿轮又分为直齿锥齿轮轮和斜齿锥齿轮轮，而曲线齿锥齿轮又分为弧齿锥齿轮，零度弧齿锥齿轮以及摆线齿锥齿轮。经查阅机械设计手册第六版第三卷，P15-269页，表15-3-1发现，弧齿锥齿轮多用于大载荷，当n大于1000r/min时，要求噪声小的传动，而且弧齿轮传动多用于高速级，正好与此次的设计题目的要求相符合（表15-3-68）。此外，弧齿锥齿轮还有传动平稳，动载荷和噪声小，承载能力大，生产率高以及还可以进行磨削加工以达
39、到高精度的优点。此外，接触区的位置和大小可以调整和控制，还可以允许不大的安装误差，所以适合用于高速，重载的情况。故，高速级选用弧齿锥齿轮。经查阅机械设计教材，发现零度锥齿轮传动重合度大，工作平稳，故选用零变位齿轮更合适。（3）计算部分a.齿面接触疲劳强度计算1）齿数和等级精度：根据机械设计课程设计指导书P35页，确定小齿轮齿数为20， 大齿轮齿数为34；由机械设计确定等级精度为7级；2)使用寿命：由机械设计手册第六版第三卷，表15-1-88选取使用寿命系数为 1.5；3)转矩：；4)几何系数e：由机械设计手册第六版第三卷，表15-3-25选取几何系数为950；5)齿宽比系数：由机械设计手册第六
40、版第三卷表15-3-27查齿宽比系数为1.683；6)齿向载荷分布系数：由机械设计手册第六版第三卷表15-3-12 查齿向载荷分布系数为1.65；7)接触疲劳极限：由机械设计手册第六版第三卷表15-3-28 查的接触疲劳极限为1500N/mm2；8)小齿轮大端分度圆直径：由机械设计手册第六版第三卷式15-3-27得b.强度校核计算1)节点区域系数:由机械设计手册第六版第三卷图15-3-27查的节点区域系数2.1；2)弹性系数：由机械设计手册第六版第三卷表15-1-113查的弹性系数为189.8；3）重合度系数:由机械设计手册第六版第三卷表15-3-30,15-3-31,15-3-1得， 所以
41、, 其中由图15-3-9查得；4）动载系数:由机械设计教材表12.9查得动态系数为1.15；5）齿间载荷分布系数:由机械设计手册第六版第三卷表15-3-35 查得齿间载荷分布系数为1.2；6） 齿向载荷分布系数:由机械设计手册第六版第三卷表15-3-12 查得齿向载荷分布系数为1.65；7） 载荷系数k:由机械设计式12.5得：8)齿宽系数：由机械设计手册第六版第三卷表15-3-10查得齿宽系数为0.3；9）齿面接触疲劳强度H： （式 12.38）10）许用接触应力:润滑系数,速度系数,粗糙度系数， 由机械设计手册第六版第三卷表15-1-117 查得润滑系数，速度系数，粗糙度系数为1； 由机械
42、设计手册第六版第三卷表15-1-116 查得尺寸系数为7.532； 由机械设计手册第六版第三卷表15-3-28 查得接触疲劳极限 由机械设计表12.14查得最小安全系数。 所以许用接触应力 所以通过。c.几何尺寸的确定模数m:；小齿轮分度圆直径:；大齿轮分度圆直径:；齿宽b=30mm。d.齿根弯曲应力验算如下：1） 齿根弯曲应力：由机械设计手册第六版第三卷表15-3-37查得 （式15-1）2）齿向载荷分布系数；3）齿间载荷分布系数=1.2；4）有效宽度；5）最小安全系数：按国标取2；6）动态系数;使用寿命系数；7）齿宽中点分度圆上的名义切向力Ftm：由机械设计手册第六版第三卷式15-3-11
43、得，8)应力修正系数由机械设计手册第六版第三卷图15-3-29查得，9）齿形系数：由机械设计手册第六版第三卷图15-3-28查得，10）重合度系数：由机械设计手册第六版第三卷式（15-3-35）得11）螺旋角系数：由机械设计手册第六版第三卷式（15-3-16）得12）锥齿轮系数：由机械设计手册第六版第三卷查得其为1；应力修正系数；13)相对齿根圆角敏感系数：由机械设计手册第六版第三卷图15-1-116查得，；14)相对齿根表面状况系数：由机械设计手册第六版第三卷图15-1-117查得，；15)尺寸系数Yx：由机械设计手册第六版第三卷表15-1-127得，Yx=0.995；弯曲极限应力值:由机械
44、设计手册第六版第三卷图15-1-109到15-1-113查得，, 考虑到我国的钢材的弯曲强度偏低，可靠性差，建议取平均值，;16)齿宽中点法向模数； 又因为，所以将上述有关值代入式15-1，可得小齿轮计算齿根应力：大齿轮计算齿根应力： 小齿轮许用应力:大齿轮许用齿根应力：由上可知，均通过（）其中，实际安全系数为：3.4.5第二级斜齿圆柱齿轮的设计计算（1）齿轮材料的选取经过查阅相关资料知道了掘进机截割减速机齿轮强度高，韧性好，耐磨性佳，需要选用渗碳淬火硬齿面工艺，经查阅机械设计手册第六版第三卷，表15-1-142到表15-1-144确定大小两个齿轮选取合金钢硬齿面齿轮。小齿轮选用20CrMnMo,渗碳淬火，齿面强度5662HRC；大齿轮选用20CrMnMo,渗碳淬火，齿面强度5662HRC。（2）计算部分经过查阅机械设计手册第六版第三卷图15-1-112a和图15-1-83a获得接触疲劳极限和弯曲疲劳极限分别为a初步参数的确定经过查阅机械设计手册第六版第三卷表15-1-84，确定Aa=476；1） 载荷系数K：考虑齿轮为非对称布置，中等冲击（工作机特性经表15-1-90， 原动机 特性经表