2022年毕业设计方案说明书一摆线锥齿轮减速器设计方案说明书 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 本科 毕业设计说 明书EBJ-160 掘进机装载部件设计及关键件加工工艺EBJ-160 BORING MACHINE LOADED WITH THE KEY COMPONENTS OF THE DESIGN AND PROCESSING TECHNOLOGY 学院 <部）：机械学院专业班级：机械设计 05-2 班同学姓名：戴 兵指导老师：周哲波2022 年 6 月 8 日安 徽 理 工 大 学1 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 毕业设计 任务书 专业 班级机械 05 级 2 班姓名 戴兵 日期 2022-6-8 1设计题 目 EBJ-160 掘进机装载部件设计及关键件加工工艺< 专题 ）一级摆线锥齿轮减速器设计2设计 原始 资料：3设计 文件：说 明 书: 1-1.5 万字图纸 : 减速器装配图,锥齿轮轴零件图,大锥齿轮零 件图,偏心盘零件图,轴承座零件图模 型< 工业设计专业 ）4. 设计 任务下达日期： 2022.3.17 5. 设计 完成日期： 2022.6.8 6. 设计 各章 节答疑人：部分 部分部分 部分部分 部分 7. 指导老师 8. 系< 室） 负责 人 9. 院负责 人中文摘要 2 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要 ：本次设计的题目是EBJ-160 掘进机装载部件设计及关键件加工工艺设计,我的专题是对该掘进机的一级摆线锥齿轮减速器设计；第一,对有关掘进机的书籍进行初步阅读,明白掘进机的进呈现状及其 的技术上进展情形和瓶颈；核心是讨论掘进机的装载部分的作用及其设计方 案,为后期的设计打好基础；其次,对这次设计主题即掘进机一级摆线锥齿轮减速器设计进行讨论,从现有的减速器装配图上的讨论开头,分析装配图上的各个零部件的作用及其 位置关系,弄清部件彼此之间的装配关系；最终重新设计这个减速器,设计思想是在不转变原有结构的基础上,对 不足的地方进行优化改进；这次设计的重点是摆线锥齿轮轴的设计和校核,以 及该轴上的轴承的设计和校核；关键词：掘进机；摆线锥齿轮；减速器；English Abstract 3 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - Abstract: The design is the subject of EBJ-160 boring machine loaded with the key components of the design and processing technology design, my topic is the level of the boring machine cycloid bevel gear reducer design. First of all, boring machine for the book preliminary reading of the to understand the development of boring machine and its technical developments and bottlenecks. The core is to study the loading part of boring machine and its design, for the latter designed to lay a solid foundation. Secondly, the design theme of the boring machine that is a cycloid bevel gear reducer design study, the reducer from the existing assembly drawing on the beginning of the study, analysis of the assembly drawing on the role of the various components and its location, clarify the components of the assembly relations between. Finally, re-design of the reducer, the design idea is not to change the original structure on the basis of lack of improvement of the local optimization. Is designed to focus on the cycloid bevel gear shaft design and verification, as well as the axis of the bearing design and verification. Key words: boring machine； cycloid bevel gear； reducer ；4 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目录摘要 <中文） 3 4摘要 <英文） 1 、 绪 论 7 2、传动 装置的 设计 8 2.1 、 传 动 方 案 设 计 8 2.1.1 、 已 知 条 件 8 2.1.2 、设计数据 8 2.1.3 、方案特点 8 2.2 、电动机的挑选 9 2.2.1、 确定链轮分度圆直径 9 2.2.2、 确定减速器输入轴及其传动比 9 2.2.3、 电动机型号挑选 9 3、齿轮 的设计 运算 11 3.1、摆 线 锥 齿 轮 的 设 计 计算 11 3.1.1、选定齿轮类型,精度等级,材料及其齿数 11 3.1.2 、 摆线齿锥齿轮几何参数初算 11 3.1.3 、 摆线齿锥齿轮精确几何运算原始参数 13 3.1.4 、 摆线齿锥齿轮几何运算数据汇总 14 3.2 、 校核齿面接触疲惫强度 15 3.2.1 、 接触应力运算 15 3.2.2 、 许用应力运算 16 3.3 、校核齿根弯曲疲惫强度 17 3.4 、 摆线小锥齿轮轴结构图 19 3.5 、 摆线大锥齿轮结构图 20 4、锥 齿 轮 轴 的 设 计 计算 21 5 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.1 、 锥齿轮轴的结构设计 21 4.1.1 、 齿轮轴的示意图 21 4.1.2 、轴上的径向尺寸结构设计 22 4.1.3 、 轴上的轴向尺寸结构设计 23 4.1.4 、 轴上的其他设计 24 4.2 、 轴齿轮的校核运算 24 4.2.1 、 轴上的受力分析 24 4.2.2 、支反力的运算 24 4.2.3 、 求齿轮轴弯矩和扭矩图 25 4.2.4 、 按弯扭合成应力校核轴的强度 25 5、轴 承 基 本 额 定 寿 命 计算 27 5.1、锥 齿 轮 轴 轴 承 额 定 寿 命 计 算32221> 27 5.1.1 、 轴承所受径向力运算 27 5.1.2、计 算 派 生 轴 向 力F 28 5.1.3 、 判定和运算轴向力 28 5.1.4 、 确定当量动载荷 28 5.1.5 、 运算轴承寿命 28 5.2 锥齿轮轴轴承额定寿命运算 30222> 29 5.2.1 轴承所受径向力运算 29 5.2.2 、运算派生轴向力 F 29 5.2.3 、判 断 和 计 算 轴 向 力 30 5.2.4 、确 定 当 量 动 载 荷 30 5.2.5 、运算轴承30222 寿命 30 6、 键的挑选和校核 316 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6.1 、 矩 形 花 键 的 选 择 31 6.1.1、 概 述 31 6.1.2 、 矩 形 花 键 的 选 择 的 规 格 31 6.2 、 矩形花键的校核 32 6.2.1 、挤压应力运算 32 6.2.2 、许 用 挤 压 应 力 计 算 32 6.2.3 、校 核 结 果 32 7 、润 滑 与 密 封 33 7.1 、齿 轮 的 润 滑 33 7.2 、轴承的润滑 33 7.3 、密封 33 7.3.1 、端盖和轴间密封 33 7.3.2 、 轴承座与箱体之间的密封 34 8、箱 体 的 设计 34 8.1 、减速器附件的挑选 34 8.2 、箱体及其附件参数 35 终止语 36 参考文献 37 致谢 381、绪论7 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - EBJ160 型重型悬臂式掘进机为国家“ 八五” 重点科技攻关成果；该机主 要用于煤及半煤岩巷机械化掘进施工,也适用于其他矿山及隧道的掘进；该机主要特点为：整机采纳低矮机型,悬臂纵轴式切割,切割机构的进给 速度采纳自动调整,铲板随动式防干涉装置；切割头采纳高强度齿座,截齿采 用大直径“ 三高” 硬质合金刀头高强度截齿,履带采纳高强度铸造件液压系统 采纳了恒压变量伺服系统,液压系统比同类型进口机组优越,管件少 34 EBJ-160 型掘进机是重型掘进机,它切割功率大,断面大,广泛适用于铁路、大路、水利、国防等隧道的掘进施工,可以满意2-3 类到 4-5 类围岩 <软岩、次坚岩）的机械化掘进,实现掘进,运输,支护等同时作业,大幅度提高 了隧道施工的效率；在煤矿、大路、铁路的隧道施工中都会用到掘进机这种机器设备,怎样设计 掘进机使其能够高效、安全地在施工中完成掘进任务,确保工程安全顺当的完 工设计掘进机的关键因素；掘进机的装载机构一般分为星轮装载和扒爪两大 类,因其型号和工作地点的不同,传统掘进机的装载机构各有其特点与不足 , 尤 其出在减速器的问题较多；此次设计的目的：在原有两中装载方式的基础上对摆线锥齿轮减速器进行技术及结构上的改进与设计；指导思想：由于EBJ-160 为重型掘进机,采纳的的是星轮装载方式,吸取扒爪式的精华,在不转变星轮装载的主体结构的基础 上,进行结构的优化设计；设计的解决的问题：在结构上对一级摆线锥齿轮减速器的进行优化设计2、传动装置的设计运算2.1 、传动方案拟定 2.1.1 、已知条件 <1） 工作条件：煤矿隧道下使用,工作两班制；连续单向传动,载荷较平8 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 稳,工作环境欠佳,有粉尘,环境最高温度 35；<2）使用折旧期： 8 年,每年工作 350 天,每天工作 16 小时；<3）检修间隔期： 2 年一次大修,每年一次中修,半年一次小修 <4）动力来源：电力,三相沟通,电压 380/220V；<5）制造条件及生产批量：中型机械厂,单件小批生产；<6）驱动方式：集中沟通电机,采纳后驱动,<7）传动系统：沟通电机驱动,直交锥齿轮传动,星轮 <8）装载方式：星轮连续装载 <9）链轮的张紧方式：黄油缸张紧<10）装载才能： 240-250m3 / min2.1.2 、 设计数据参数星轮转速链轮的转速 V 电动机功率数据45rpm 1.2m/min 22KW 表 1-1 设计数据表2.1.3 、 本方案特点 本方案采纳摆线锥齿轮减速器开式齿轮传动方案,齿轮传动具有：1 效率高,是常用的机械传动中齿轮传动效率最高的；2 结构紧凑,相对其它传动机械,其占用空间较小；3 工作牢靠寿命长；设计制造正确合理,使用保护良好的齿轮传动,工作 非常牢靠,寿命可长达一、二十年,这是其它机械传动无法比拟的；4 传动比稳固；5> 使用了一对开式齿轮传动,它的失效形式多为齿面磨损,同时,开式齿 轮传动在没有防护罩的情形下简洁对靠近的工作人员造成危急；2.2 、电动机挑选2.2.1 、确定链轮分度圆直径9 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2 2d=sint90sind64021802207.9790sin18sin18zz注取齿数 Z=52.2.2 、确定减速器输入轴及其传动比n入ivn60 10001.260 1000110.26 / mind3.1415927207.97入110.26 / min2.45< n出 =45 已给数据）n出45 / min2.2.3 、 电动机型号挑选依据掘进机使用环境挑选YB 系列隔爆型三相异步电动机,已经知道给定功率为 P=22KW, n 入 =111.26,查阅机械设计手册中常用电机挑选,挑选如 下两种方案电动机型号额定功率满载转速1传动比/kW /rmin 1470 YBGB180L-4 22 13.33 YB200L2-6 22 970 8.97 综合考虑电动机和传动装置的情形,同时也要降低电动机的成本,最终可确定方案 2 YB200L2-6 2.2.3.1、具体参数序号=57 型号=YB200L2-6 额定功率 kw=22 满载时 额定电流 A=44.6 满载时 额定转速 r/min=970 满载时 效率 %=90.2 满载时 功率因数 cos =0.83 堵转转矩 /额定转矩 =1.8 堵转电流 /额定电流 =6.5 最大转矩 /额定转矩 =210 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 重量 kg=300 2.2.3.2 电动机的安装尺寸图片YB200L2-6型电动机 安装型式外形及安装尺寸- 序号 =12 机座号 =200LH=200A=318B=305C=133D2 极=55D4.6.8 极=55E2 极 =110E4.6.8极=110F× GD2 极=16× 10F× GD4.6.8 极=16× 10G2 极=49G4.6.8 极=49K=19T=5 M=350N=300P=400R=0n-S=4- 19AB=390AD=290AE=205HD=645 AA=70BB=379HA=25 AC=400LA=18L2 极=805 L4.6.8 极=805 安装型式 =B35 3、 齿轮的设计运算3.1 、 摆线锥齿轮的设计运算 3.1.1 、选定齿轮类型,精度等级,材料及其齿数；11 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1>依据设计要求,选用摆线齿锥齿轮传动；2> 由于掘进机的扒抓机构是一般工作机,速度不高,可选用 7 级精度<GB10095-88）3>材料挑选参照机械齿轮设计手册表 10-1 ,挑选小齿轮的材料为 40Gr 调质>,硬度为 280HBS,大齿轮材料为 45 钢<调质）,硬度为 240HBS,二者材料硬度差为 40HBS；3.1.2 、摆线齿锥齿轮几何参数初算依据机械齿轮设计手册给定算法运算,过程如下表 3-1 表 3-1 摆线齿锥齿轮几何参数初算名称符号单位T1运算公式22/110.26结果轴交角<° ）齿数初值i12u090 传动比理论值i12,u02.45 主动小轮转速n1 / min已经知数据110.26 主动小轮转矩T1 / n m 2 95.5 10p1/n195.5 1021.905 103名称单位运算公式n 1结果大轮大端节圆直径de2/mm 900时384.0026 取整 384 （de2.8 2）1000T（1u032）51+u0大轮大端节锥角初0 20/ 200 / arctan1/usincos67.79 °值0续表名称符号单位R e0运算公式20结果大轮大端节锥距初R e0/mm 0.5 de 2/sin240.4554 值12 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 齿宽b 重载传动 b=0.29 0.33>R e 0取R e0=3.4b=67.533 取整 68 b参考点法向模数m n硬齿面重载齿轮m n=0.10.14b取b105m =6.8 取整 nm n7 参考点螺旋角初值0 m0/ 一般m00 030 45z 1350小轮齿数1zz 1de 2bsin20cosm0加以圆整,12.76 圆整取13 u m n大轮齿数2zz 2u z,加以圆整31.85 圆整取32 齿数比u u=z22.46 传动比误差百分数z 10.4 i2i2uu 0100大轮节锥角u 067.88 °0 2/ 2arctan 1/sin参考点螺旋角ucos33.7481 °0 m/ marcos dez um n22bsin摆线齿锥齿轮几何参数初算<表 3-1 ）3.1.3 、 摆线齿锥齿轮精确几何运算原始参数依据机械齿轮设计手册 <上册）给定算法运算,运算过程如下表 3-2 表 3-2 摆线齿锥齿轮精确几何运算原始参数名称符号单位运算公式结果大轮大端节圆直径de2/mm 见上表 3-1 384 13 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 轴交角<° ）见上表 3-1 90 名称符号单位运算公式结果参考点法向模数1z见上表 3-1 7 小轮齿数见上表 3-1 13 大轮齿数2z一般取n0 2032 法向压力角20°n0 齿顶高系数ah 一般取ah =1 1 顶隙系数C一般取 C =0.25 0.25 圆周齿侧间隙ij <mm ）依据齿轮设计手册上表5.2-8 取ij =0.190.19 法向齿侧间隙nj <mm）nj =0.05+0.03m n0.26 高变位系数1x初值1x =0.5 由手册上表5.5-2 求得终值0 切向高变位系数tx1初值tx =0.1 由手册上表5.5-5 求得终值分度锥角修正值0 / 因小锥轮轴小端五轴颈所以修正角为0°齿数比U 见上表 3-1 2.46 齿宽b/mm> 见上表 3-1 68 参考点螺旋角0 m0/ 见上表 3-1 33.7481 3.1.4 、 摆线齿锥齿轮几何运算 数据汇总依据机械齿轮设计手册 <上册）给定算法运算,见下表 3-3 表 3-3 摆线齿锥齿轮几何运算数据汇总名称符号单位运算公式结果法向模数m n7 小轮齿数1z13 14 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名称符号单位运算公式结果传动比i 12dm 1d 1d 2/u2.46 小轮分度锥角0 1/ 21.62 大轮分度锥角0 2/ 68.88 小轮大端节圆直径d 1/mm 184.6748 取整 184 大轮大端节圆直径d2/mm m z n 1/ cosm384 小轮参考点节圆直径148.021 取整 148 d m 1/mm 大轮参考点节圆直径d m2/ mm dm 2m z 2/ cosm384.4728 取整 384 高变位系数1xh a 1m ah +1x >0.5 小轮齿顶高10.5 ah <mm ）大轮齿顶高ah2<mm ）h a2=m ah -1x >3.5 续表全齿高h hm n2 h ac15.75 14大轮齿数2zz v 1z 1132 压力角20°nvz 114.03取整为小轮当量齿数cos15 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - 大轮当量齿数vz2z v2z 2284.98 取整为 85 cos锥距Rmm> <表 3-3 ）240 摆线齿锥齿轮几何运算数据汇总3.2 、校核齿面接触疲惫强度1 锥齿轮以大端面参数为标准值,取齿宽中点处的当量齿轮作为强度运算依据进行校核；已算小齿轮齿数 Z2= 32, T =1905n/m> Z1=13,传动比为 *U=2.46 就大齿轮齿数依据的校核公式：HF k KHKHU21Z Z Z ZHP0.85 bd mn3.2.1 、接触应力运算<1）分度圆切向力运算F t2000 T 12000 19052070.65Ndm 1184<2） 使用系数原动机和工作机都是稍微震惊,查机械设计书本上的表得出该系数k =1.35 3>动载荷系数运算KvKtk 2Z V t2 u112 2.46111.082K F t100u20.85 b13 30.019310.111.35 2070.6510002 2.460.85 684>载荷分布系数运算KH1.5 Kh e1.5 1.251.9<5） 载荷安排系数运算16 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - KHa1.2<6） 节点区域系数运算ZH2.1257> 弹性系数运算ZE189.8N mm 2<8）重合度螺旋角系数运算Z43va41.7330.86930.870 因式中Z139> 锥齿轮系数运算Z K 110> 运算结果HF k KHKHU21Z Z Z Z=267.1 0.85 bd mn3.2.2 、 许用应力运算（1） 许用接触应力公式HPHlimZ Z V Z ZWS Hlim（2） 试验齿轮接触疲惫极限由机械设计手册 <3）上图 23.2-18d 查得Hlim13002 N mm（3） 寿命系数Z W=1 <长期工作）（4） 润滑油膜影响系数ZLVR0.985 机械设计手册 3 图 23.2-21> （5） 最小安全系数S Hmin1.1（6） 尺寸系数ZX1（7） 工作硬化系数17 / 39 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 39 页精选学习资料 - - - - - - - - - Z W 1（8） 许用接触应力值（9） 结论HP13001 0.98511164N/2 mm1.1HHP通过校核3.3 、校核齿根弯曲疲惫强度1>确定弯曲强度载荷系数,运算载荷系数使用系数：由 * ,取 K A 1.1动载系数：由 * ,按 9 级精度查取,K V 1.23 齿间载荷分布系数