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一臺螺旋鉆采煤機設(shè)計
摘 要
本畢業(yè)設(shè)計由一般設(shè)計和專題設(shè)計兩大部分組成，主要設(shè)計思想是以本機械專業(yè)知識為基礎(chǔ)的最優(yōu)化設(shè)計。
一般設(shè)計部分主要是對螺旋鉆采煤機的工作機構(gòu)進行的優(yōu)化設(shè)計，本文所設(shè)計的ML280螺旋鉆采煤機，首先通過對螺旋葉片的受力分析和鉆桿的輸送能力進行的設(shè)計，建立了以螺旋鉆桿輸送能力最佳為目標函數(shù)的優(yōu)化模型，對螺旋鉆的參數(shù)化進行的設(shè)計，并且取得了非常好的效果，同時本文結(jié)合本機械專業(yè)知識和參考機械設(shè)計手冊，對鉆頭的轉(zhuǎn)動齒輪和推進液壓缸進行了設(shè)計。
專題部分的設(shè)計著眼于對螺旋鉆頭的設(shè)計，通過對煤層性質(zhì)的分析，以截煤理論和力學知識為基礎(chǔ)，建立了鉆頭的運動學模型和動力學模型，本專題主要是對截齒的干涉和螺旋鉆頭的截煤能力進行研究，并建立以截割能耗最底為目標函數(shù)的優(yōu)化模型，對截齒的布置進行最優(yōu)化設(shè)計，通過計算機MATLAB和LINGO編程求得截齒的布置參數(shù)；同時在PRO/E軟件下對模型進行了模擬，以觀察鉆頭的干涉情況。
關(guān)鍵詞： 螺旋鉆采煤機；螺旋鉆頭；干涉；優(yōu)化設(shè)計
ABSTRACT
This diploma winning design is contained two parts, one part is general designs and the other part is dissertation. The thought of my paper is optimum design what base on my major profession.
The general part is optimum design on the mainly work organization which drive the twist drills to cutting the coal, the shearder designed in this paper ML280. First through analysis the stress of the screw blade and the capability of the auger stem, setting up optimum model which objective is making the transportation capability maximizing, then can gained the parameter of the auger stem. This model has achieved excellent effect. This text combines the professional knowledge of mechanical engineering and the enchiridion of mechanical engineering designed drive wheel gear and the hydraulic pressure system.
The dissertation is focus on the auger bit studying, through analysis the character of coal seam, and base on the theory of excavate coal and dynamics, then establish the model which objective is making the cutting power cost minimizing, then compile the MATLAB and LINGO programs the resolve this problem, and get the parameter of the way of auger bits collocation. At the same time check the validity of by PRO/E software, in order to observed the auger bit interference status.
Keyword: shearder; auger bits; interference; optimum design
目 錄
1 緒論 1
1.1采煤機的發(fā)展史 1
1.2我國采煤機的發(fā)展展望 1
1.2.1大功率、大截深電牽引采煤機的進一步研究 2
1.2.2大功率采煤機的工況監(jiān)測、故障診斷與控制系統(tǒng)的研究 2
1.2.3應用高新技術(shù)，嚴格管理，提高可靠性 2
1.3螺旋鉆采煤機的概述 3
1.4螺旋鉆采煤機的市場價值 6
2 設(shè)計要求及方案確定 8
2.1設(shè)計要求 8
2.1.1使用條件 8
2.1.2液壓系統(tǒng) 10
2.1.3鉆桿 10
2.1.4供電系統(tǒng) 11
2.2總體方案的設(shè)計 11
3 螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計 13
3.1煤機螺旋鉆桿結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化數(shù)學模型的建立 13
3.1.1螺旋鉆桿的裝煤生產(chǎn)率理論分析 13
3.1.2螺旋鉆桿裝煤生產(chǎn)率的計算 15
3.1.3螺旋葉片設(shè)計及強度校核 16
3.1.4優(yōu)化約束條件的建立 19
3.1.5模型的求解 22
3.2鉆桿軸及連接件的設(shè)計 23
3.3聯(lián)接套的設(shè)計 26
4 傳動減速箱的設(shè)計計算 31
4.1齒輪傳動的設(shè)計與計算 31
4.1.1基本的參數(shù) 31
4.1.2齒輪的計算 32
4.1.3彎曲強度校核計算 36
4.2軸的設(shè)計計算 37
4.2.1按扭轉(zhuǎn)強度概略計算軸徑 37
4.2.2計算支反力和繪彎扭矩圖 38
4.2.3強度精確校核（驗算安全系數(shù)） 42
5 推進液壓缸、機架以及導軌的設(shè)計 46
5.1液壓缸的設(shè)計 46
5.1.1鋼筒的設(shè)計計算 47
5.1.3液壓缸的校核 54
5.2液壓缸的結(jié)構(gòu) 57
5.2.1缸筒與端蓋的連接 58
5.2.2活塞組件 59
5.2.3活塞組件的密封 60
5.3推進機構(gòu)導軌的設(shè)計 62
6 螺旋鉆采煤機的使用與維護 63
6.1潤滑及注油 63
6.2地面檢查與試運轉(zhuǎn) 63
6.3下井及井下組裝 64
6.4采煤機的井下操作 64
6.5機器的維護與檢修 66
專題部分 68
題目：螺旋鉆頭的研究 68
引言 68
1 煤及煤層的性質(zhì) 69
1.1煤的強度 69
1.2煤的堅固性系數(shù) 69
1.3煤的截割阻抗 69
1.4煤的壓張效應 69
2 截割工況和刀具 71
2.1截割刀具的幾何參數(shù) 71
2.2刀具幾何參數(shù)對截割性能的影響 71
3 截齒受力分析 74
4 截齒運動模型 77
4.1坐標系的建立 77
4.2截齒的運動學模型 78
4.3不干涉條件 79
5 截齒的優(yōu)化布置 83
結(jié)論 88
參考文獻 90
附錄1 92
螺旋鉆桿優(yōu)化設(shè)計程序（MATLAB） 92
附錄2 93
螺旋鉆桿連接件優(yōu)化設(shè)計程序（MATLAB、LINGO） 93
附錄3 95
螺旋鉆專題程序（MATLAB、LINGO） 95
翻譯部分 105
英文原文 105
中文譯文 113
致 謝 119