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1、學 位 論 文 誠 信 聲 明 書本人鄭重聲明：所呈交的學位論文（設計）是我個人在導師指導下進行的研究（設計）工作及取得的研究（設計）成果。除了文中加以標注和致謝的地方外，論文（設計）中不包含其他人或集體已經公開發(fā)表或撰寫過的研究（設計）成果，也不包含本人或其他人在其它單位已申請學位或為其他用途使用過的成果。與我一同工作的同志對本研究（設計）所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示了致謝。申請學位論文（設計）與資料若有不實之處，本人愿承擔一切相關責任。學位論文（設計）作者簽名： 日期： 學 位 論 文 知 識 產 權 聲 明 書本人完全了解學校有關保護知識產權的規(guī)定，即：在校期間所做論文

2、（設計）工作的知識產權屬西安科技大學所有。學校有權保留并向國家有關部門或機構送交論文的復印件和電子版。本人允許論文（設計）被查閱和借閱；學?？梢怨急緦W位論文（設計）的全部或部分內容并將有關內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其它復制手段保存和匯編本學位論文。保密論文待解密后適用本聲明。學位論文（設計）作者簽名： 指導教師簽名： 年 月 日題目：采煤機截割部傳動系統(tǒng)的幾何參數(shù)設計專業(yè)：機械設計制造及其自動化專業(yè)學生： （簽名） 指導教師： （簽名） 摘 要采煤機截割部作為采煤機最重要的割煤機構，主要作用是保證采煤機能夠順利的進行割煤。在結構、傳動速度以及性能等方面與采煤機牽引部相匹

3、配。采煤機截割部系統(tǒng)主要靠齒輪傳動機構來實現(xiàn)減速。采煤機截割部傳動系統(tǒng)的設計工作主要包含傳動系統(tǒng)總傳動比的計算，總傳動比和速度的分配，齒輪結構參數(shù)的設計及其強度的校核和計算。還對采煤機截割部軸的結構設計及其強度進行了校核，對軸上零部件進行了選擇。因為軸靠箱體的支撐，所以還對采煤機截割部箱體進行了設計。還有整個傳動系統(tǒng)結構的設計和配置以及傳動系統(tǒng)運動仿真。采煤機截割部傳動系統(tǒng)幾何參數(shù)設計合理，不僅可以保證采煤機連續(xù)作業(yè)，而且對保證截割部具有可靠的性能也具有非常重要的影響。所以采煤機截割部的幾何參數(shù)設計必須合適，布局必須合理，必須符合采煤機工況的要求。采煤機截割部設計合理，可以增加采煤效率，減少成

4、本。使采煤機壽命延長，增加采煤的可靠性?？梢詽M足我國對煤炭的需求，可以推動國民經濟快速發(fā)展。關鍵詞：采煤機；截割部；行星輪系；齒輪傳動設計Subject:Geometric parameters design of the transmission system of cutting part of ShearerAbstractShearer cutting department as the most important coal mining mechanism, the main role is to ensure that the coal mining machine can su

5、ccessfully cut coal. In the structure, transmission speed and performance and other aspects of the coal mining machine traction match. The cutting part system of the shearer mainly depends on the gear drive mechanism to realize the reduction. The transmission system of shearer cutting unit design wo

6、rk mainly includes the transmission system transmission ratio calculation, total transmission ratio and velocity distribution, structure parameters of gear design and strength checking and calculating. The structural design and strength of the cutting part axis of the shearer were checked, and the p

7、arts of the shaft were selected. Because the shaft depends on the support of the box, it also designs the box of the cutting part of the shearer. The design and configuration of the whole drive system and the motion simulation of the drive system are also designed.The geometric parameters of the tra

8、nsmission system of the shearer cutting part can not only ensure the continuous operation of the shearer, but also have a very important influence on the reliability of the cutting part. Therefore, the geometric parameters design of shearer cutting part must be appropriate, layout must be reasonable

9、, and must meet the requirements of coal mining machine condition. The cutting part of the shearer is reasonable, it can increase the coal mining efficiency and reduce the cost. The life of the shearer is prolonged, and the reliability of coal mining is increased. It can meet the demand of coal, and

10、 can promote the rapid development of the national economy.Key words: coal mining machine; cutting; planetary gear; gear transmission design目 錄1 緒論11.1本課題研究的意義11.2國內外采煤機的發(fā)展歷史31.2.1國內外采煤機的技術特點31.2.2國內外采煤機的研究現(xiàn)狀31.3采煤機總體方案的確定51.3.1采煤機的類型51.3.2采煤機的組成51.4采煤機截割部的結構及技術特征61.4.1采煤機截割部傳動方式的確定61.4.2采煤機截割部的傳動方式

11、61.4.3采煤機截割部傳動方式的選擇71.5本章小結82 采煤機截割部傳動參數(shù)的確定92.1采煤機截割部總傳動比的計算92.2采煤機截割部傳動比的分配92.3采煤機截割部各軸的轉速n、功率P、轉矩T92.3.1采煤機截割部各軸的轉速n92.3.2采煤機截割部各軸輸入的功率P102.3.3采煤機截割部各軸輸入的轉矩T102.4本章小結113 采煤機截割部齒輪參數(shù)的設計及強度計算123.1采煤機截割部齒輪的初步設計及強度校核123.1.1采煤機截割部一級減速齒輪的設計與計算123.1.2采煤機截割部二級減速齒輪的設計與計算163.1.3采煤機截割部三級減速齒輪的設計與計算203.1.4采煤機截割

12、部一級減速系統(tǒng)中惰輪的設計與計算243.1.5采煤機截割部三級減速系統(tǒng)中惰輪的設計與計算263.2采煤機截割部行星減速機構的設計293.3采煤機截割部傳動系統(tǒng)齒輪參數(shù)303.4本章小結314 采煤機截割部軸及軸承的設計324.1采煤機截割部軸的結構設計及其強度校核324.2采煤機截割部軸的結構設計及其強度校核324.3采煤機截割部軸的結構設計及其強度校核364.4采煤機截割部軸的結構設計及其強度校核394.5采煤機截割部軸的結構設計及其強度校核434.6采煤機截割部軸的結構設計及其強度校核474.7采煤機截割部軸的結構設計及其強度校核504.8本章小結515 三維模擬動畫仿真526 結 論55

13、致 謝56參考文獻58V1 緒論1.1本課題研究的意義我國土地遼闊，地下煤炭資源非常豐富，需求量大。但是由于采煤技術條件的局限性，采煤效率常常落后于發(fā)達國家，為了獲得地下煤炭資源，能把地下的資源為人類所用，我國機械工程師一直在努力著，研發(fā)各種各樣的機械，目的就是把埋藏在地下的資源挖出來得以利用，發(fā)揮他應有的價值和作用，采煤機就是在這樣的情況下被提出來的。人們想設計一種大型采煤機器來代替人們的勞動，把地下的煤層運送到地表，這樣人們就可以利用了。為了這個目標，我們一直努力奮斗著，不斷研究探索，最后設計出來了采煤機。采煤機的運用加快了煤炭的開采，但是還是不能滿足我國對煤炭資源的需求，我國人口眾多，因

14、此對煤炭的需求量也大。我國目前對于一些中、厚煤層開采比較困難，由于技術的原因開采不到位，因此不能滿足煤炭行業(yè)的需要。為了滿足人們對煤炭的需求，我國抽調技術骨干，開始采煤機的研究開發(fā)，向著大功率采煤機進發(fā)，目的就是為了符合煤礦的要求，大力開采煤炭資源。根據(jù)調查我國的煤層大部分都是中厚度的煤層，因此對中厚度煤層的開采很重要，也是煤炭行業(yè)快速發(fā)展需要解決的問題，為了解決這些問題，工程師就需要研究開發(fā)新的符合要求的采煤機1。采煤機就是由電機帶動齒輪旋轉，進行適當?shù)臏p速，最后驅動滾筒，滾筒切割煤壁。煤從巖層中掉落在刮板輸送機上，隨著輸送機的運轉，煤就被裝運到地表，然后運輸?shù)叫枰牡胤?。采煤機達到采高要求

15、，利于采煤和落煤。采煤機中發(fā)揮關鍵作用的就是截割部，截割部是采煤機的靈魂所在，一旦截割部發(fā)生故障，采煤機就癱瘓了。所以采煤機截割部是非常重要的一部分，當然也不能少了其他零部件的支持，所以要想設計好一個采煤機，關鍵就是要設計好截割部，使截割部滿足采礦要求，截割部由電動機，減速箱，行星機構，滾筒組成。鉸接在機身上，可以繞鉸接處上下擺動。以便于可以采到更多的煤，增加采煤的收入。截割部的設計又要考慮機身的尺寸，不僅要使整機看起來美觀大方，而且還要達到傳動的要求。而且還要適應不同的工作面和不同的煤層。截割部的傳動而且受滾筒震動、沖擊的影響比較大。所以在設計的時候要考慮震動和沖擊，所以要對各類軸零件進行強

16、度、剛度、彎曲強度的校核。而且對于行星結構的設計不僅要考慮尺寸的大小，而且要考慮合適的傳動比、以及強度和剛度。采煤機的傳動系統(tǒng)分為牽引部分和截割部分，可見采煤機截割部對于采煤機來說是至關重要的一部分，采煤機截割部設計的是否合理，是否達到相應的要求，直接影響整個采煤機的利用價值。所以采煤機截割部的設計要符合綜采工作面的要求，而且還要適合采煤機本身的性能要求。而且各個尺寸還要符合整機的美觀大方。采煤機的作用就是把煤層中大塊大塊的煤從煤壁上分離下來，然后運到輸送的機器上。隨著對截割部設計的完善，采煤機才能更好的符合要求，才能根據(jù)我國的實際情況發(fā)揮更大的作用，但是截割部的設計不是一件簡單的事。所以更需

17、要我們結合經驗和行業(yè)標準，認真的去設計、校核和計算2。大功率采煤機應該有足夠的強度和剛度，保證工作面的安全性，并且要求操作簡單靈活。在設計搖臂時不僅要考慮他所能完成的目的還要考慮他的結構和強度是否符合要求。因為滾筒受到沖擊載荷，所以采煤機減速機構要考慮到沖擊載荷以及震動等特殊要求。采煤機截割部的功率大，消耗能量多，并伴隨著發(fā)熱等一系列問題。為了適應采煤工況的要求，截割部采用防爆型電動機，運用減速箱減速，減速箱中使用直齒圓柱齒輪，可以增加強度，符合設計要求。減速箱分為四級，其中有一級是行星系統(tǒng)。電動機把動力傳給減速箱，經過減速箱減速，得到一個適合的速度，然后傳給滾筒，滾筒在減速箱的驅動下進行旋轉

18、，然后采煤落煤，這套系統(tǒng)看似簡單，但是讓你真正的設計出來是一件非常困難的事，需要幾百個零部件的選擇和設計，還必須考慮實際和組裝要求。因此這個工程的任務量是非常大的，自從我拿到題目就開始查資料，進行設計。他的形狀和結構如圖1-1所示。圖1-1采煤機形狀結構圖1.2國內外采煤機的發(fā)展歷史1.2.1國內外采煤機的技術特點由于采煤機的引入，煤炭行業(yè)在近半個世紀中得到快速發(fā)展，大多數(shù)都是以電牽引采煤機為主，我國至于發(fā)展大功率高性能智能化的大型采煤設備，已經成為國內研究的重點。為了提高采煤機的效率，不斷增加裝機功率，在目前來看最大的采煤機功率已經突破一千了，牽引電動機的功率也達到了幾十11。牽引速度更加快

19、速，牽引力越來越大。經過電機總體布置的反復討論推敲，最后發(fā)現(xiàn)電機橫向更符合要求，所以后面研發(fā)的采煤機大多都用這種結構。滾筒的直徑和截割深度不斷增大。采煤機的可靠性將成為國產采煤機越來越重要的性能指標。1.2.2國內外采煤機的研究現(xiàn)狀采煤機是采煤的一種大型機器，使用采煤機采煤可以大大提高生產效率，增加利潤，安全性比較高，產量高，消耗低。采煤機一般情況下有四種類型,分別是鋸削式、刨削式、鉆削式和銑削式。采煤機零件結構多，系統(tǒng)復雜，所以設計起來比較困難，而且采煤機在采煤的過程中發(fā)揮及其重要的作用。一旦出現(xiàn)故障，采煤系統(tǒng)將出現(xiàn)癱瘓。可能會造成巨大的損失，所以對采煤機的可靠性要求也很高。隨著我國經濟的發(fā)

20、展，隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展，各種各樣的的采煤機被設計出來，適合不同的環(huán)境，符合不同煤礦的要求，所以采煤機的競爭也很激烈。主要的發(fā)展趨勢是向大功率采煤機進發(fā)，采煤機的功能越來越多，但是設計和制造越來越復雜。根據(jù)我國煤炭行業(yè)的狀況，針對我國的具體國情，機械工程人員不斷努力著，目的是可以設計出適合薄煤層采煤的大功率采煤機12。所以，我國工程師一直努力奮斗著。(1)國內采煤機的發(fā)展情況從上世紀開始，我國煤炭行業(yè)迅速發(fā)展，采煤機越來越多得到人們的重視，眾所周知采煤機代表一個國家煤炭行業(yè)的發(fā)展水平，在借鑒和吸收國外先進技術后，我國機械工程師致力于技術研究，先后解決眾多困難，攻破各種技術難關，在失敗中成長，隨著

21、一次又一次的失敗，我國的采煤機技術也越來越高，但是采煤機的研究和開發(fā)是沒有停止的，我國形成了集研發(fā)，制造，銷售為一體的眾多大型采煤機公司。采煤機的使用范圍不斷擴大，最早采用無鏈牽引13，無鏈牽引采煤機具有眾多優(yōu)點，但是也存在不足，效率比較低，為了提高效率，漸漸地采用電牽引技術，為了完善采煤機的布局，也開始采用電機橫向布置，這種類型的采煤機成為了重點研究的對象。為了提高了生產效率。隨著研究的不斷進行，技術難題不斷被攻克，采煤機技術越來越成熟了，不斷開發(fā)新的產品，適應煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，我國機械工程師致力于開發(fā)高產高效礦井綜合配套設備。大功率的采煤機不斷被研究開發(fā)出來，迅速投入到生產中。提高了采煤

22、效率，增加煤炭行業(yè)效益。煤炭行業(yè)因此也迅速發(fā)展，達到了一個高峰期。一些世界前沿的高端技術也被引進或者被突破，迅速應用到采煤機中，采煤機的功能越來越多，安全性越來越高，速度更快，效率更高。已經實現(xiàn)了變頻調速技術，遠程無線操作，故障診斷和記憶功能，設計更加完美14。但是這遠遠達不到世界先進水平，我國還將致力于大功率、大截割電牽引采煤機的進一步研究，爭取實現(xiàn)更大的突破，對于大功率采煤機的工況監(jiān)視，還大力研究開發(fā)故障診斷系統(tǒng)，目的為了更加快速的進行故障診斷和處理，力爭實現(xiàn)故障自動排除或者處理，為最大限度的利用我國能源，著力研制發(fā)展薄煤層采掘機械，使我國煤炭行業(yè)再創(chuàng)輝煌，以便更好地服務我國煤炭行業(yè)。我國

23、在采煤機的研究領域，雖然取得了一些成果，有的技術也達到世界先進水平。但是和其他發(fā)達國家還存在很大差距。因此我們還要不斷努力研究開發(fā)關鍵技術，力爭達到世界先進水平。(2）國外采煤機的發(fā)展情況按照采煤機的機構來劃分，采煤機的發(fā)展歷史大體經歷三個階段：第一階段，20世紀40年代中期，出現(xiàn)了截鏈式采煤機，這是采煤機的初級階段，主要用于開采煤炭，礦石等。這種采煤機技術落后，生產效率低，只是把人從勞動力中解放出來，而且結構非常復雜，操作不夠智能化，裝煤效果也不理想。但是他為后面采煤機的研發(fā)奠定了基礎。為后續(xù)的研究發(fā)展提供了一個參考。第二階段，50年代，出現(xiàn)了擺動式截割頭采煤機，這種采煤機比之前的先進了許多

24、，生產能力有所提高，功能增加了，采煤效果也非常好，效率也提高了，結構簡單，操作系統(tǒng)也比較簡單，但是機器在運行的過程中振動比較大，噪聲也比較大，而且維護的費用也高。第三階段就是60年代初到現(xiàn)在，滾筒式采煤機的出現(xiàn)，由無鏈牽引發(fā)展到電牽引，效率，功率，截割深度和速度不斷被突破15。采煤機也形成了一系列的產品，采煤機技術也日趨成熟。使采煤機適應不同的煤礦，操作也越來越簡單方便，安全性也越來越高。滾筒采煤機配合液壓支架，刮板輸送機等配套設施效率越來越高，逐漸達到了一個很高的水平。隨著計算機的發(fā)展，更多控制系統(tǒng)，電子產品也被應用到采煤機中。計算機智能化操作，便于信息管理和儲存，人機關系更加合理更加簡單方

25、便。性能越來越好，可靠性安全性越來越高。自動化程度也越來越高，靈敏度和故障診查和處理功能越來越強大。1.3采煤機總體方案的確定1.3.1采煤機的類型采煤機的類型多種多樣，可以按不同的要求來進行劃分。其中最普遍的劃分方式就是按采煤機的滾筒數(shù)目劃分，有單滾筒采煤機，還有雙滾筒采煤機，雙滾筒采煤機比單滾筒采煤機多了一個滾筒，當然也多了一個搖臂。但是開采效率增加了一倍。還可以按行走機構劃分，有鏈式牽引和電牽引，現(xiàn)在基本上都采用電牽引。電牽引有很多優(yōu)點，可以進行速度控制。還根據(jù)采煤機的特征，性能以及功率，適用不同的環(huán)境。采煤機劃分不同的系列，采煤機由于效率高，所以大量的被投入煤炭的開采工作中。所以現(xiàn)在制

26、造生產出來的采煤機大多數(shù)采用橫向布置，分為幾個模塊，便于安裝和維修。還有不同的劃分方法這里就不一一例舉出來了。1.3.2采煤機的組成采煤機主要由電動機、牽引部、截割部和附屬裝置等部分組成如圖1-2所示。1-電動機；2-牽引部；3-牽引鏈；4-截割部減速箱；5-搖臂；6-滾筒；7-弧形擋煤板；8-底托架；9-滑靴；10-調高油缸；11-調斜油缸；12-拖纜裝置；13-電氣控制箱。圖1-2 雙滾筒采煤機結構圖電動機是采煤機的動力來源，驅動采煤機行走，驅動滾筒截割煤層。一般大型采煤機有四個電動機，左右各一個牽引電機和一個截割電機。分別完成左右截割和行走功能，而且相互獨立，這樣便于維修。牽引部由牽引電

27、機驅動，實現(xiàn)左右行走，速度可以控制，一般情況下，左右牽引部只有一個在進行工作，要么左，要么右，不會同時工作的。截割部的主要作用就是將截割電機的動力傳給滾筒，使?jié)L筒旋轉起來，滾筒就相當于是切割煤層的刀具，在滾筒的作用下，煤層被切成塊狀，掉落在輸送機運出煤礦。其他一些附屬裝置就不一一介紹了。1.4采煤機截割部的結構及技術特征1.4.1采煤機截割部傳動方式的確定截割部的作用就是驅動滾筒旋轉，那么怎樣滾筒才能旋轉呢？滾筒旋轉需要一個動力驅動，所以截割電機就給滾筒提供動力來源，但是電機提供的轉速過高，轉矩偏小，所以不能直接傳遞給滾筒，因此需要一個中間變量把電機的高速度低轉矩變化為低轉速大轉矩。這個中間變

28、量的過程就是由減速箱來完成的，在采煤機中減速箱的尺寸不能太大，不然的話不利于采煤機的運轉，而且造成結構復雜，體積龐大，所以截割部在設計中必須具有合適的尺寸，但是還必須滿足強度和其他方面的要求。所以截割部的設計是一個非常復雜的過程。所以在零部件選用上要格外注意，不僅要符合要求，還必須在一定的尺寸范圍內才行。采煤機截割部是整個采煤機的關鍵，消耗了采煤機大部分功率，因此對傳動裝置要求很高。在機體的設計過程中要滿足強度和剛度，還必須滿足一定的可靠性，當然在裝配的過程中還需要考慮到配合的一些問題，所以對尺寸的要求極高，一不小心一個尺寸的錯誤就可能導致最后生產出來的采煤機不能運轉，或者裝配的時候發(fā)生干涉，

29、不能正常配裝。在這些嚴格的要求下，截割部中零部件的幾何尺寸要反復修改，力爭在滿足各種條件的要求下盡可能使尺寸保持在合適的范圍內。1.4.2采煤機截割部的傳動方式采煤機截割部常見的傳動方式有以下四種1如圖1-3所示。截割部傳動的方式大概就分為這四種，每種方式有各自的特點。但也有共同的特點，都是電動機提供動力源，由減速系統(tǒng)減速，最后輸出給滾筒，進行切割煤層。在四種方式里最簡單的是第三種，由電動機把動力傳給減速箱，在經減速箱傳給滾筒，尺寸鏈短小，簡單。第一種比第三種多了一個搖臂，搖臂可以調節(jié)滾筒高度，從而適合切割不同的煤層。第二種比第一種多了行星齒輪傳動。行星齒輪設計相對比較復雜一點，但是他有不可替

30、代的一些優(yōu)點，尺寸小，減速大，所以一直被人們所青睞。第四種比第二種少了一個固定的減速箱，從而縮短了傳動的距離，效率更高。這四種方式有各自的優(yōu)缺點，在選擇的時候要根據(jù)具體的環(huán)境和設計要求，選擇最合適的一個，在不同工作面，不同的礦井中，對采煤機的要求不一樣。當然在設計上可能就采用不同的傳動方式，視具體情況具體對待，不可以形成固定的慣性思維，適當?shù)臅r候還要突破常規(guī)，勇于創(chuàng)新，那樣才會取得更大的成就。 圖1-3 采煤機截割部四種傳動方式1.4.3采煤機截割部傳動方式的選擇對以上傳動方式進行認真分析，分析其優(yōu)點和缺點，再根據(jù)我設計的題目，經過認真的討論和商議，最后我選擇的傳動方式是:電動機搖臂行星齒輪傳

31、動滾筒（如圖1-4）。該截割部通過銷鉸接在機身上，可以實現(xiàn)搖臂的擺動，因此可以使?jié)L筒達到不同的高度，有利于采煤。搖臂和機身是鉸接關系，沒有其他動力的傳遞，這樣可以提高安全性和可靠性，可以最大程度擴大采煤空間，他的電機橫向布置于搖臂上，這樣便于減小尺寸，增加可靠性和強度，使得截割部在布局上顯得結構緊湊合理。減速箱內都采用的是標準直齒圓柱齒輪傳動。直齒圓柱齒輪有很多優(yōu)點，例如：強度高，傳遞動力平穩(wěn)，機械效率高，因為是標準件，一旦某一個零件發(fā)生故障了，可以及時更換零部件，使用標準件也可以減小復雜的加工程序，降級成本，增加收益。便于安裝和維護。在控制方面，截割電機使用的是旋轉開關，操作簡單方便。在控制

32、上截割部還需要對牽引速度進行控制，不能過高也不能過低，要符合實際的工作要求。一般情況下還需要進行調高控制，搖臂不能在一個高度一直工作，他必須伴隨著采煤機的行進而上下擺動，這樣才能切割不同高度的煤層，當采煤機發(fā)生不能扭轉的故障時，要求他必須立刻停止工作，因此必須有一個緊急制動的開關，在一些突發(fā)的情況下，可以立即讓機器停止運轉，以免造成更大的傷害。在液壓系統(tǒng)當中，絕不能出現(xiàn)漏油等現(xiàn)象，所以各種管路連接必須可靠，控制閥要便于操作，管路不能隨意安放，所以在設計中要格外注意。減速器中還有一個非常重要組件設計，那就是行星系統(tǒng)，有的采煤機使用多級行星系統(tǒng)，最少也采用單級行星系統(tǒng)。在采煤機截割部使用行星系統(tǒng)的

33、目的在于減少結構尺寸。因為行星機構有很多優(yōu)點，行星機構結構緊湊，承載能力大，機械效率高。所以行星機構被應用采煤機中，但是行星機構設計復雜，加工困難，技術要求高，所以設計行星機構顯得異常重要。在符合強度、剛度、安全性、可靠性的前提條件下，盡量減小尺寸，以滿足設計的需求。圖1-4所示表示采煤機截割部傳動系統(tǒng)簡圖。圖1-4采煤機截割部傳動系統(tǒng)簡圖1.5本章小結本章簡述了采煤機截割部傳動系統(tǒng)幾何參數(shù)設計的意義，以及國內外采煤機的發(fā)展狀況，技術特點，研究現(xiàn)狀。敘述了采煤機的分類方法以及采煤機機構的組成。敘述了四種主要的傳動方式，并分析了每種方式的特點與不同。在了解采煤機傳動方式的基礎上，對采煤機截割部傳

34、動方式進行了選擇。2 采煤機截割部傳動參數(shù)的確定2.1采煤機截割部總傳動比的計算采煤機選用的是隔爆型三相異步電動機，電機的功率為400KW，額定轉速，滾筒轉速為。根據(jù)上述條件就可以求出總的傳動比。此傳動比較大，不能直接傳遞，所以要分級傳動，最后采用四級傳動。若傳動裝置由多級串聯(lián)而成，則必須使各級傳動比的乘機等于總傳動比8。2.2采煤機截割部傳動比的分配表2-1采煤機截割部傳動比數(shù)值表級數(shù)一級傳動比二級傳動比三級傳動比四級傳動比如表2-1所示，對采煤機截割部總傳動比進行分配，采煤機截割部實際分配后的總傳動比為：32.3采煤機截割部各軸的轉速n、功率P、轉矩T2.3.1采煤機截割部各軸的轉速n2.

35、3.2采煤機截割部各軸輸入的功率P式中：表示的是齒輪的嚙合效率；。2.3.3采煤機截割部各軸輸入的轉矩T2.4本章小結本章主要確定了采煤機截割部主要的傳動參數(shù)。計算了采煤機截割部的總傳動比，并按照傳動比分配的原則把總傳動比劃分為四級傳動。三級圓柱直齒輪傳動，一級行星機構，并確定了每一級的傳動比。根據(jù)傳動比計算出每級傳動的轉速，功率以及轉矩。為后面的幾何設計打下基礎。3 采煤機截割部齒輪參數(shù)的設計及強度計算3.1采煤機截割部齒輪的初步設計及強度校核采煤機截割部采用的是直齒圓柱齒輪，直齒圓柱齒輪有很多優(yōu)點，強度和剛度高，安全可靠，在齒輪的選擇上要滿足一定的條件，不能隨便的使用，必須經過計算，而且達

36、到相應的要求之后才可以使用，不然的話設計有可能就會出現(xiàn)麻煩，所有的工作就會前功盡棄，無法挽回，在生產中會存在很大的安全隱患問題，所以在設計之初，就要保證齒輪尺寸達到要求，硬度與強度達到合格，還要注意精度的考慮，生產過程中必須嚴格按照圖紙技術要求，達到每一項要求，裝配也必須不拘一格9。3.1.1采煤機截割部一級減速齒輪的設計與計算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級的確定采煤機傳遞大功率和大轉矩，采煤機工作環(huán)境復雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經過滲碳淬火處理后，因其心部強度比較低。但是強度和硬度都比較高，基本上

37、符合采煤機的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料10。在截割部齒輪傳動過程中，對齒輪精度沒有特別嚴格的要求，所以選擇齒輪精度等級為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉速比較高的情況下，為了保證工作過程中運行平穩(wěn)，減少動載荷，選用齒數(shù)多一點的比較好，在傳動過程中一般取齒數(shù)為比較好，取齒輪一齒數(shù)為，由于傳動比為，則，進行圓整后為。2.一級減速齒輪的設計計算1） 一級減速齒輪的初步計算軸一的轉矩： 取齒輪的齒寬系數(shù)為：取 齒輪的接觸疲勞極限：初步計算齒輪的許用接觸應力： ：取計算小齒輪的直徑 取初步確定齒輪的齒寬： 2） 一級齒輪的校核計算過程齒輪一的圓周速度： 齒輪的精度等級選擇7級精度小齒輪的齒

38、數(shù)z和模數(shù)m：初取齒數(shù)， 進行圓整后：取模數(shù) 齒輪一的齒數(shù) 齒輪三的齒數(shù)： 圓整后查的齒輪的使用系數(shù) 查的齒輪的動載系數(shù) 計算齒輪齒間載荷分配系數(shù)：先求 計算齒向載荷分布系數(shù)： 計算齒輪載荷系數(shù)： 查的齒輪的彈性系數(shù)：查的齒輪的節(jié)點區(qū)域系數(shù)：查的齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計算總工作時間： 計算應力循環(huán)次數(shù)：估計應力循環(huán)次數(shù)為 由計算結果得原估計應力循環(huán)次數(shù)正確 查的齒輪的接觸壽命系數(shù)：，計算許用接觸應力： 驗算： 由計算結果可知，接觸疲勞強度符合要求。3） 確定齒輪傳動的主要尺寸計算分度圓直徑： 計算兩個齒輪的中心距： 計算齒寬： 取，根據(jù)齒輪齒根彎曲疲勞強度進行驗算：計算齒輪重合度系數(shù)： 計算

39、齒間載荷分配系數(shù)： 計算齒向載荷分布系數(shù)： 計算載荷系數(shù)： 查的齒輪的齒形系數(shù)：，查的齒輪的應力修正系數(shù)：，查的齒輪的彎曲疲勞極限：查的齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：查的齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查的齒輪的尺寸系數(shù)：計算齒輪的許用彎曲應力： 對結果進行驗算： 在一級減速齒輪傳動的過程中沒有嚴重過載，所以不進行靜強度校核3.1.2采煤機截割部二級減速齒輪的設計與計算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級的確定采煤機傳遞大功率和大轉矩，采煤機工作環(huán)境復雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經過滲碳淬火處理后，因其心部強度比較低。但是

40、強度和硬度都比較高，基本上符合采煤機的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動過程中，對齒輪精度沒有特別嚴格的要求，所以選擇齒輪精度等級為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉速比較高的情況下，為了保證工作過程中運行平穩(wěn)，減少動載荷，選用齒數(shù)多一點的比較好，在傳動過程中一般取齒數(shù)為比較好，取齒輪四齒數(shù)為，由于傳動比為，則，進行整后為。2.采煤機截割部二級齒輪的設計計算1）采煤機截割部二級齒輪的初步計算采煤機軸三的轉矩： 查的齒輪的齒寬系數(shù)：取 查的齒輪的接觸疲勞極限：初步計算的齒輪的許用接觸應力： ：取計算小齒輪的直徑： 取計算齒輪齒寬： 2）采煤機二級齒輪的校核計算計算齒輪的圓周

41、速度： 齒輪的精度等級選擇7級精度計算齒輪的齒數(shù)z和模數(shù)m：初取齒數(shù)； 則取 進行圓整后查的齒輪的使用系數(shù)：查的齒輪的動載系數(shù)：計算齒間載荷分配系數(shù)： 計算齒輪齒向載荷分布系數(shù)： 計算齒輪的載荷系數(shù)： 查的齒輪的彈性系數(shù)：查的齒輪的節(jié)點區(qū)域系數(shù)：查的齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計算總工作時間： 計算應力循環(huán)次數(shù)：估計齒輪應力循環(huán)次數(shù),查得 由結果可知原估計應力循環(huán)次數(shù)正確 查的齒輪的接觸壽命系數(shù)：，計算齒輪的許用接觸應力： 對結果進行驗算： 由計算結果可知，接觸疲勞強度符合要求。3）確定齒輪傳動的主要尺寸計算分度圓直徑： 計算兩個齒輪的中心距： 計算齒寬： 取，根據(jù)齒根彎曲疲勞強度進行驗算：計算齒

42、輪重合度系數(shù)： 計算齒輪齒間載荷分配系數(shù)： 計算齒輪齒向載荷分布系數(shù)： 計算齒輪載荷系數(shù)： 查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應力修正系數(shù)：，查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：計算齒輪的許用彎曲應力： 對結果進行驗算： 在二級減速齒輪傳動過程中沒有嚴重過載，所以不進行靜強度校核。3.1.3采煤機截割部三級減速齒輪的設計與計算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級的確定采煤機傳遞大功率和大轉矩，采煤機工作環(huán)境復雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經過滲碳淬火

43、處理后，因其心部強度比較低。但是強度和硬度都比較高，基本上符合采煤機的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動過程中，對齒輪精度沒有特別嚴格的要求，所以選擇齒輪精度等級為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉速比較高的情況下，為了保證工作過程中運行平穩(wěn)，減少動載荷，選用齒數(shù)多一點的比較好，在傳動工程中一般取齒數(shù)為比較好，取齒輪六齒數(shù)為，由于傳動比為，那么，進行圓整后為。2.三級減速齒輪的設計計算1）三級減速齒輪的初步計算軸四的轉矩： 取齒輪的齒寬系數(shù)為：取 查得齒輪的接觸疲勞極限：初步計算齒輪的許用接觸應力： ：取計算小齒輪直徑： 取初步確定齒輪的齒寬： 2）三級齒輪的校核計算過程

44、齒輪六的圓周速度： 齒輪的精度等級選擇7級精度計算齒輪的齒數(shù)z和模數(shù)m：初取齒數(shù)； 則取 進行圓整后查得齒輪的使用系數(shù)：查得齒輪的動載系數(shù)：計算齒輪的齒間載荷分配系數(shù)：先求 計算齒輪的齒向載荷分布系數(shù)： 計算齒輪的載荷系數(shù)： 查得齒輪的彈性系數(shù)：查得齒輪的節(jié)點區(qū)域系數(shù)：查得齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計算總工作時間： 計算應力循環(huán)次數(shù)：估計應力玄幻次數(shù),則指數(shù) 由計算結果得原估計應力循環(huán)次數(shù)正確 查得齒輪的接觸壽命系數(shù)：，計算齒輪的許用接觸應力： 驗算 由計算結果可知，接觸疲勞強度符合要求。3）確定齒輪傳動的主要尺寸計算分度圓直徑 計算兩個齒輪的中心距： 計算齒寬： 取，根據(jù)齒輪齒根彎曲疲勞強度驗

45、算：計算齒輪重合度系數(shù)： 計算齒輪齒間載荷分配系數(shù)： 計算齒輪齒向載荷分布系數(shù)： 計算齒輪載荷系數(shù)： 查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應力修正系數(shù)：，查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：計算齒輪許用彎曲應力： 對結果進行驗算： 在三級減速齒輪傳動的過程中沒有嚴重過載，所以不進行靜強度校核3.1.4采煤機截割部一級減速系統(tǒng)中惰輪的設計與計算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級的確定采煤機傳遞大功率和大轉矩，采煤機工作環(huán)境復雜，因此必須保證可靠性和安全性。由表查得齒輪常用材料及其力學性能，齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳

46、鋼經過滲碳淬火處理后，因其心部強度比較低。但是強度和硬度都比較高，基本上符合采煤機的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動過程中，對齒輪精度沒有特別嚴格的要求，所以選擇齒輪精度等級為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉速比較高的情況下，為了保證工作過程中運行平穩(wěn)，減少動載荷，選用齒數(shù)多一點的比較好，在傳動工程中一般取小齒輪齒數(shù)為比較好，因為惰輪，不影響傳動比只改變齒輪轉動方向，齒數(shù)可以任意，最好大于小于等于。現(xiàn)選取，且與齒輪一嚙合，所以模數(shù)為。惰輪所受應力為交變應力，且,。則。計算齒輪中心距： 2.采煤機一級減速系統(tǒng)中惰輪的設計計算1)齒輪齒面接觸疲勞強度計算計算齒輪的許用接觸

47、應力：查得齒輪的接觸疲勞極限：查得齒輪的接觸壽命系數(shù)：，查得齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計算齒輪的許用接觸應力： 對結果進行驗算：由3.1.1的計算可知，。 接觸疲勞強度合格2)齒根彎曲疲勞強度驗算計算齒輪的許用彎曲應力：查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：計算齒輪許用彎曲應力： 驗算：由3.1.1的計算可知，。查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應力修正系數(shù)：，計算彎曲應力 在一級減速系統(tǒng)中惰輪的傳動過程中沒有嚴重過載，所以不進行靜強度校核3.1.5采煤機截割部三級減速系統(tǒng)中惰輪的設計與計算1.齒輪的材料和熱處理方法，齒輪的尺寸和精度等級

48、的確定采煤機傳遞大功率和大轉矩，采煤機工作環(huán)境復雜，因此必須保證可靠性和全性。由表查得齒輪常用材料及其力學性能，選齒輪材料用低碳鋼或者低碳合金鋼，低碳鋼經過滲碳淬火處理后，因其心部強度比較低。但是強度和硬度都比較高，基本上符合采煤機的要求，所以最后選定這種材料作為齒輪材料。在截割部齒輪傳動過程中，對齒輪精度沒有特別嚴格的要求，所以選擇齒輪精度等級為7級精度。對閉式齒輪傳動，高速級轉速比較高的情況下，為了保證工作過程中運行平穩(wěn)，減少動載荷，選用齒數(shù)多一點的比較好，在傳動工程中一般取小齒輪齒數(shù)為比較好，因為惰輪，不影響傳動比只改變齒輪轉動方向，齒數(shù)可以任意，最好大于小于等于。現(xiàn)選取，且與齒輪六嚙合

49、，所以模數(shù)為。惰輪所受應力為交變應力，且,。則。計算齒輪中心距： 2.采煤機截割部惰輪的設計計算1)計算齒輪的齒面接觸疲勞強度計算計算齒輪的許用接觸應力：查得齒輪的接觸疲勞極限：查得齒輪的接觸壽命系數(shù)：，查得齒輪的接觸最小安全系數(shù)：計算齒輪的許用接觸應力： 對結果進行驗算：由3.1.3的計算可知，。 計算結果表明，接觸疲勞強度較為合適，齒輪尺寸無需調整。否則，尺寸調整后還應在進行驗算。2) 計算齒根彎曲疲勞強度計算齒輪的許用彎曲應力：查得齒輪的彎曲疲勞極限：查得齒輪的彎曲壽命系數(shù)：，查得齒輪的尺寸系數(shù)：查得齒輪的彎曲最小安全系數(shù)：計算齒輪許用彎曲應力： 對結果進行驗算：由3.1.3的計算可知，

50、。查得齒輪的齒形系數(shù)：，查得齒輪的應力修正系數(shù)：，計算彎曲應力： 在三級減速系統(tǒng)中惰輪的傳動過程中沒有嚴重過載，所以不進行靜強度校核3.2采煤機截割部行星減速機構的設計行星齒輪減速器的最大特點是傳動效率可以很高（單級達到98%99%），傳動比范圍廣，傳動功率可從12W至50000KW,體積和重量比普通齒輪、蝸桿減速器小得多。優(yōu)點：傳動可以很大大、結在結構設計上比較緊湊、相對體積比較小。缺點是：加工制造工藝流程多，加工過程相對來說比較復雜、對加工精度要求相對來說較高。行星減速器的重量與體積僅為普通減速器的。由于行星傳動具有一些獨特的優(yōu)點，應用日益廣泛。本次設計選用2K-H傳動NGW型行星傳動，簡

51、圖如下圖所示：（K-代表中心輪，H-代表轉臂，N-代表內嚙合，G-代表公用的行星輪，W-代表外嚙合） 圖3-1行星機構簡圖本行星輪設計、校核和結構均參考文獻機械原理第二版4在確定了輪系所采用的結構類型之后，就要確定輪系中各個齒輪的齒數(shù)和行星輪的個數(shù)。在此設計階段中，必須滿足齒數(shù)條件。齒數(shù)條件包括以下四個方面的內容:（1） 傳動比條件 必須保證能夠實現(xiàn)設計要求的傳動比；（2） 同心條件 必須保證所有太陽輪的軸心線與系桿的軸心線重合；（3） 裝配條件 必須保證各行星輪能夠均勻地分布在太陽輪的周圍；（4） 鄰接條件 必須保證相鄰的兩個行星輪不會發(fā)生干涉和碰撞現(xiàn)象；由于所有齒輪都是標準的直齒圓柱齒輪，并且保證正確安裝，所以，齒輪分度圓半徑之間的關系即，再根據(jù)齒輪的正確嚙合條件，可以得到同心條件為：為了將所有的行星輪安裝進太陽輪a、b之間，角度應該是的整數(shù)倍，即式中k為整數(shù)，這就是裝配條件。鄰接條件是保證相鄰的兩個行星輪的齒頂圓不發(fā)生相切或相割。其數(shù)學表示為: