电牵引采煤机截割部结构设计.docx

本科毕业设计（论文）论文题目：电牵引采煤机截割部结构设计专 业：机械设计制造及其自动化班 级：2015级2班学生姓名：李树春学 号：03991502016指导教师：伊建军答辩日期：2019年5月16日黑龙江工业学院机械工程系 黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）原创性声明本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：日期：2019年 月 日摘 要在国内的所有能源中煤炭资源占有很大的比重，给我国国民经济的发展奠定了坚实的基础。但是煤炭是不可再生资源随着表层煤被开采的越来越少，深层开采环境的艰难，对采煤机的性能要求越来越苛刻。电牵引采煤机正是在这种市场需求下应运而生的。电牵引采煤机截割部主要包括截割滚筒、摇臂、截割电机及其传动装置、冷却润滑系统等，起落煤的作用，一个采煤机性能和质量的好坏就看截割部。它运用的功率大概占全部功率的75%90%。所以，截割部的参数设置影响采煤机的生产率、传动效率、能量耗损和使用时间。MG400/940-WD型采煤机是一种多电机驱动电机横向布置的电牵引大功率采煤机。该采煤机机身低，装机功率大，传动效率高，容易安装及维护。本次设计主要介绍了此种采煤机截割部各个部件的构成及其作用，截割部构成由截割电动机、摇臂、截割滚筒和行星减速机构。电动机输出的转矩由三级直齿圆柱齿轮和一级行星轮系的传动，最后驱动截割滚筒转动，实现采煤机的落煤。关键词：采煤机；截割部；摇臂；传动设计 AbstractMining machine cutting department including cutting organization and its transmission device. Is Mining machine directly carries on the work (falls coal and coaling) the part. The cutting department consumption power approximately composes the entire Mining machine power 80 90%. Therefore, its organization, the parameter are reasonable or not directly affects Mining machine the productivity, the transmission efficiency, the energy consumption and the service life. This design as refers to the machine take MDP Mining machine, mainly has carried on the design, the computation as well as the examination to its transmission device. The type of drive has chosen the electric motor rocking shaft - planetary transmission - drum, compares with the tradition type of drive, this way electrically operated engine shaft and drum shaft parallel, has simply cancelled the bevel gear which is easy to damage, the transmission simply, adjusts the high scope big, fuselage length small, quite is practical. In the design, I earnestly have also chosen the planet reduction gear, because the planetary transmission meshes for the multi- teeth, the velocity ratio big, the efficiency is high, may reduce the gear modulus, therefore the last stage uses the 2K-H planetary transmission organization. Keyword: Mining machine;planet reduction gear drum;cutting department黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）目 录摘 要IIIAbstractIV第1章 绪论31.1本课题研究的意义31.2国内外采煤机发展现状31.2.1 国外采煤机发展状况31.2.2 国内采煤机发展现状41.3采煤机的发展趋势41.3.1采煤机性能41.3.2中高压供电51.3.3监控保护系统51.3.4电牵引系统51.3.5多电机横向布置61.3.6无链牵引演变6第2章 截割部组成与作用72.1 截割部的组成72.1.1 截齿72.1.2 螺旋滚筒82.1.3 行星减速器10第3章 传动方式设计133.1 传动方式的选择133.2截割部传动特点14第4章 截割部参数164.1煤机配置参数164.2截割速度174.3煤机生产效率17第5章 截割部的参数195.1齿轮校核195.1.1齿面接触设计205.1.2 齿根强度设计225.1.3 几何尺寸计算245.2行星减速器校核265.2.1扭转强度计算265.2.2弯扭合成强度计算265.2.3 花键的校核29第6章 电牵引采煤机的使用维护与检修316.1 采煤机故障与处理316.1.1高温现象及解决方法316.1.2 轴承的维护326.1.3齿轮失效改进346.2 采煤机使用356.2.1 预检和准备356.2.2 采煤机的启动356.2.3采煤机的停止366.3 采煤机的维护366.3.1截割部润滑366.4 采煤机的检修376.4.1小修376.4.2中修376.4.3 大修38结 论39参考文献40致 谢41第1章 绪论1.1本课题研究的意义在低消耗的状态下可以极大的提高采煤效率，全球各个国家都将目光放在发展先进的采煤设备上。还都取得了不菲的成绩，综合采煤工作面的生产能力和效益均大幅提高。煤炭在我国所有能源中占的比重很大，为了加速煤炭行业的快速发展，市场对高性能采煤机的需要逐日增加。1.2国内外采煤机发展1.2.1 国外采煤机发展1970年左右，美国公司成功开发出1台水平放置在直流牵引采煤机上的电动机，后来开发了其他类型的电牵引采煤机。 这种采煤机全部功率为1950kW，牵引速度为31m/min。它运用了国外先进的牵引系统，其特点是无轨无链。引脚之间的间距和宽度也增加，采用锻造销法。在采煤机上安装计算机，实现了人和机器之间的交流通信，意外检测图显示和保存，无线电控制公司在20世纪80年代制造出直流电动拣选机，其后，电牵引采煤机间歇开发。 1990年研制的新系列交流电牵引采煤机在切割部分安装了电机。其中，部分电牵引采煤机功率高达1825kW，牵引力也增强到793kN; SL300电牵引采煤机功率1138kW，牵引速度36.7m/min;采煤机的装载功率为2600kW，传输等功能。1984年，这家英国公司成功开发出第一台多电机横向布置的直流牵引采煤机，切割电机放置在摇臂上。基于此，牵引力得以成功开发。煤机实现智能与安全联锁，故障检测和现场数据输送其他功能。日本三井美嘉制造有限公司于20世纪80年代左右开发出多台切割电机纵向排列的交流牵引采煤机。近年来，该公司开发了多电机交流牵引采煤机，采用切割电机横向排列。滚筒位置的确定，电机负载和每个地方的温度，无线遥控装置的设置，以及液压支架的操作。红外发射器。1.2.2 国内采煤机发展在融合国外先进采煤机技术的基础上，中国的采煤机通过技术多次研发和产品的更新换代，。在中国煤矿综合机械化采煤工作面上，国内采煤机已经取代国外成为领导地位。不断涌现出完全符合国产设备的高产高效工作台面。在 20世纪20年代，煤科院会同波兰，运用交流变频调速这一先进技术在中国开发了第一台薄煤层爬坡采煤机，并成功开发了切割电机的纵向布置。它主要适用于中等和厚煤层，横向分布交流电牵引采煤机和切割电机。在采煤机上安装调速用的链条电动牵引采煤机的类型是受国家的支持赞助的。1.3采煤机的发展趋势1.3.1采煤机性能 (1) 单个切割电机的功率大多在400千瓦以上。很多采煤机单切机功率普遍超过600千瓦，EL3000采煤机单切机功率达到了900千瓦。 SL1000采煤机单切电机功率可达1000kW。太原矿山机械集团也在开发一种切割功率为1000kW的新型大功率电牵引采煤机。(2) 牵引功率大于80kW，最大功率达到300kW。(3) 牵引速度和牵引力大大提高。牵引速度为15至25米/分钟，牵引力为500千牛顿或更高。最大牵引速度为60m/min（EL3000），最大牵引力达到1000kN或以上。(4) 切割功率的提高，支架实现随机支撑，滚筒深度增加;早期切割深度大多为630700mm，切割深度一般为11.2m，部分甚至高达1.5m切割深。(5) 采煤机性能保障和工作率。在外国采煤机完全修理的时间一般为2年左右，煤炭开采量为4-6百万吨;在中国，煤炭产量3到400万吨采煤机不需要大修。1.3.2供电电压高因为煤机功率大大的提高，使得工作层面一直加长，全部工作面容量高过5000kW，采煤机工作时运行的长度达到三百米。减少电线损耗，提高电源质量电动机的性能，一般供电时电压都高主能达到2300V，3300V，等。1.3.3检测保护系统现在很多电牵引采煤机有智能检测，突发事故检测和早期警告。可以实现自动控制、高度调节等，来保证采煤机的高效率，高利用率。实现煤机和支架在工作时之间的实时信息交流还能很好联动地面的煤炭输送机。如， EL系列采煤机就装载有Impact集成保护和检测系统，方便信息收集。1.3.4电牵引系统非交流调速系统技术先进，高性能，检测管理容易，价格便宜，得到了采煤机行业的快速推广和信赖。目前，交流牵引已取代直流牵引。在早期的交流牵引系统中，两个牵引电动机用于驱动两个牵引电动机。难以准确地检测电动机的性能参数，并且不能完全实现控制和保护功能。 1.3.5多电机横向布置采用多电机横向布置使组件能够由不同的电机驱动，有单独的传动系统，构造简易，安装拆卸方便。从一开始，美国就将切割马达横向放在摇臂上，摇臂仍在使用中。从英国开始，电机水平放置。1.3.6无链牵引演变随着采煤机剪切力的不断增加，销 - 轨式无链牵引已经消除，并且没有使用齿轮链轨式无链牵引。圆形销柱由齿条导轨代替，整个精密铸造或锻造也取代了焊接。宽度变大，间距增大。- 37 -黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）第2章 截割部的组成部分及其作用 2.1 截割部的组成截割部直接作用在煤壁上，截割煤并将其打碎，因为与煤壁直接触碰所以工作时环境条件极其恶劣，这里消耗了大部分采煤机的功率，因此切割部分的质量直接影响整个采煤机的切割性能和采煤量。切割部分主要包括截齿，螺旋滚筒，摇臂和高度调节装置组，在切割部分内设有润滑系统，冷却喷雾系统和过载保护装置。2.1.1 截齿截齿是直接在采煤机上掉煤的切割机，也是最脆弱的部件之一。目前，采煤机上使用的截齿从大体上基本分为扁形镐型。截齿装载在端盘四周和螺旋叶片上端，装载时，截齿之间的密度大，接线距小，越靠近断面截距越小，为负的角度。还有剩余的一部分角度为零的截齿。为了防止端盘和煤壁接触产生摩擦，在它们两之间设有一定的间隙，从而达到减小摩擦的目的。截齿在采煤时会受到循环性的压应力、切应力以及冲击负荷，并且温度会达到特别高，因此对截齿的主要要求有以下几个方面：（1）耐磨性强和强度高；（2）韧性好； （3）截齿几何参数合理 ；（4）牢固可靠、拆卸与安装方便，并且制造成本低；采煤机截齿头部是圆锥形的硬质合金，常用的材质有:42CrMo钢具有高强度，良好韧性有持久强度；35CrMmSi钢力学方面好，能在恶劣的条件下采煤；Si-Mn-Mo系准贝氏体钢现前为止中国制造的新的截齿材料，经过较好的热处理工艺，强度、韧性、耐磨性都满足截齿的力学性能。2.1.2 螺旋滚筒（1）螺旋滚筒的组成采煤机的螺旋滚筒的结构相对复杂，部件各种各样。它主要由滚筒，端板，螺旋叶片，齿座，轮毂和内部喷雾系统组成。螺旋叶片的功能是将切割的煤推向输送机。为了切割整洁的煤壁并便于下一次进料，端板必须靠近煤壁。齿座上的孔用于安装镐，喷嘴设置在两个齿座之间，水由喷射泵通过供水系统引入，以达到除尘效果。轮毂连接到鼓轴。螺旋滚筒对整个采煤机具有决定性作用。一个好的滚筒必须具有能量消耗低，生产效率颇高；振动幅度小，工作时状态平稳；具有高信赖性，并且截齿容易装卸，而且不容易丢失；各方面工作协调，装煤效率高等。叶片出煤的地方加有防磨损的材料，其作用就是使螺旋滚筒的使用时间加长。螺旋滚筒是截煤的主要工具。当截齿插入煤壁时，煤被安装在滚筒上的截齿破碎，并且碎煤被滚筒上的螺旋叶片刮至输送机中。 滚筒式采煤机有一个滚轮和一个双滚轮。早先的单滚筒式采煤机的滚筒高度不可人为控制，单个滚筒式采煤机。为了适应恶劣的采煤环境。现在单滚筒采煤机的滚筒都是能控制的。有两种调整高度的方法：一种是抬高底部支架，使用底部支架上的高度调节圆筒向上或向下或纵向倾斜机身以调节鼓的高度。另一种是通过摆动摇臂来提高滚轮的高度。 单筒式采煤机的底部支架高度调整到较小的范围。对于不同高度的煤层，只能使用直径相当的滚桶。 单筒式采煤机采用摇杆高度调节，具有较大的高度调节范围，可以更好地适应煤层条件波动较大。当煤层厚度较大时，采煤机可以两次切割煤层。全高。 由于在采煤机工作面上使用了液压支架，因此解决了顶板和底板管理的机械化问题。单滚筒采煤机的性能未能满足机械化开发的需要。特别是，它不能适应中厚煤层的全高度和自由开放。1 螺旋叶片 2端盘 3齿座 4喷咀 5筒壳图2.1螺旋滚筒 (2)内喷雾装置滚筒的内喷雾装置包括内喷雾供水的水路、喷嘴座、喷嘴等。内喷雾供水水路由通水空槽、端盘板和叶片內缘的环形水槽、U形管和端盘板、叶片中的径向孔等组成。滚筒结构如图1.1所示2.1.3 行星减速器行星齿轮减速器有以下特点：体积小、重量轻、传动比大、承载能力强、使用时间长，运行平稳且噪音小的特点。电牵引采煤机的行星机构包括太阳轮，行星齿轮组，内齿圈，行星架，压盖，螺钉，轴承座和轴承。行星齿轮机构是同轴传动装置，其中心轮和拉杆在同一轴线上旋转。同时，为了在行星齿轮机构的操作期间平衡惯性力，并且为了减小机构的尺寸并提高工作效率，两个或更多个行星齿轮均匀地布置在太阳齿轮周围。由于上述两个特征，在设计时，它的数量和各个齿轮的齿数要达到特定的条件。如果不考虑到传动比，机构中的齿轮将无法正确安装并可能发生干涉。以图2.2所示的2K-H负机构为例，应描述行星齿轮数和每个齿轮齿数的基本条件。图2.2行星机构简图（1）转速比如果把Z3固定，从A到H传动，其速比为：IAHB=I13H=1-Z3Z1=1+Z3Z2 （2-1） 在做行星机构时，给定速比I，所以设计合理。 （2）同心条件因为要保证太阳轮和系杆轴的轴心重合，所以设计还得达到同心条件。对于图2.2所示的机构应满足：r1+r2=r3 （2-2）r-节圆半径。如果运用标准的齿轮，由于它们的节圆和分度圆重合，故上式可写为：mz2+mZ2=mZ32 （2-3）m-齿轮模数。上式就是选择机构中各轮齿数应满足的第二个条件。同时可以看出1、3的齿数相同。若运用的不是固定齿轮，公式（23）仍然能运用。（3）装配条件通常情况下行星轮在两个以上，安装的时候要保证各行星轮能均匀分布在太阳轮四周，能和太阳轮啮合。如果行星轮的个数为一，安装特别容易，只要让这个行星轮齿转到任意的位置，让行星轮能和内外两个中心轮能正确啮合就行。如果行星轮的个数多于一个，要保证正确的安装（行星轮既能均匀分布又能和就务必达到特定的条件。电动机的额定转速通常为14601475rpm,截割部的主传动系统的减速比约为2575。一般需要35级减速。当工作面为薄煤层时，因为截割滚筒直径过于小，无法放下行星轮，所以一般放在传动的最后一级。行星齿轮的结构示意图如下因为工作环境的问题采煤机高度受到制衡，因此齿轮之间的传动比通常小于3 4。 为了合理利用活动空间，格对齿轮的传动比应从高速级向低速级递减。图2.3 行星齿轮传动机构简图黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）第3章 截割部传动方式设计电牵引采煤机传动部分功能是将截割电机输出的转矩经过层层传动，传给滚筒，以满足滚筒的输出速度和扭矩。同时，传动装置还必须适应鼓高度调节的要求。保持滚筒处于正确的工作位置。已经指出，采煤机切割部分的功耗占安装功率的83-90，并且它承受大的负载和散热条件以及高传输功率。3.1 传动方式的选择通过参考查阅国内外采煤机传动结构方式方案，有以下四种 方案一电动机固定减速箱摇臂滚筒采煤机用这种方式的较多，如DY-150、MZSZ150、BM100、SIRUS400等型号的采煤机都是采用这样的传动方式。它的传动特点为：传动简单，固定减速箱端部将摇臂伸出，支撑值得信赖，拥有好的强度和刚度，但是其缺点是输送机限制了摇臂下降的幅度，卧底量较小。综上所述，此方案不宜采用。方案二 电动机固定减速箱摇臂行星齿轮传动滚筒 在滚筒内装载行星齿轮，进行传动，这样的话传动系统变得简单，就剩简单的惰性齿轮组，但这也增大了截割滚筒壳体。因为前几级都是惰性轮组，减小传动比，使传动系统变得简单，最后一级齿轮模数变小。此种传动适合在中等和厚煤层的煤机，大多数中厚煤层采煤机（如AM-500，BJD-300和MLS3-170）使用这种类型的传动装置。这里摇臂从固定减速齿轮箱的侧面延伸，因此可以获得更大卧底量。综上所述，此方案也不宜使用。方案一、二都是摇臂调高,能获得很好的调高，使其增加工作面。但摇臂内部齿轮个数多，增加惰轮数，加长摇臂，也能相应的增加其调高。由于滚筒上承受的作用力大，摇臂及固定减速箱的支撑就成为机器的薄弱环节，要加大两个支撑之间距离，要严格保证摇臂的强度和刚度。方案三电动机减速箱滚筒这种传动方式没有摇臂，而是由电动机、减速齿轮箱和滚筒组成的切割部分，以增加采煤过程中的高度，这可以大大减少齿轮的数量和强度和刚度。采煤机外壳。它还大大增加，并且还可以获得更大范围的高度调节，并且还可以大大缩短采煤机机体的长度，这有利于打开采煤机间隙的工作，从而大大降低了采煤机的生产成本。采煤机。并扩大了采煤机的使用范围。方案四电动机摇臂行星齿轮传动滚筒 这种传动方式运用单个摇臂，它就是减速箱，并且密封进、出油口的。电动机采用了纵向输出轴，电机输出轴与切割滚筒轴平行，没有了的锥齿轮，容易化切割部分的构造。该传动方式的特点是传动简单，可以获得较大的高度调节范围，极大的减小了机身的长度。经过以上四种方案的对比，决定方案四可取。3.2截割部传动特点电动机运用矿用式防爆交流异步电动机，多电机水平布置，冷却方式采用凉水制冷，其输出轴转速为nd14651475r/min，而滚筒转速n2050r/min，因而截割部总传动比i为i=ndn=146014752050=7530 （3-1）由于采煤机主体的高度受到工作环境的的局限性，导致传动比无法平均分配。通常，前级的变速器相对较大，并且为了保持尺寸均匀而逐渐减小。每个正齿轮和锥齿轮的传动比通常不超过3-4。最后一级采用行星齿轮传动时，传动比可达5-6。由于煤机马达的输出轴垂直于滚筒的轴线，因此必须在变速器中安装锥齿轮。为了减小传动扭矩并便于加工，锥齿轮应放置在高速水平（通常是第一或第二级），并且还应使用螺旋齿轮。必须注意的是，螺旋锥齿轮的轴向力应该是推动两个齿轮分开的方向，以增加两个齿侧之间的间隙，从而避免由过大的楔形件引起的齿轮齿的损坏。齿轮转向和螺旋方向确定螺旋锥齿轮的轴向力的方向。如果电动机要同时带动截割部和牵引部，要安装离合器在传动系统中，以便在转移工作或维护过程中可以容易地移动采煤机。将滚筒与电机分开。离合器通常也以高速放置以减小尺寸并易于处理。工作区域有不同的煤质要求。鼓必须具有两种以上的速度。因此，切割部件还必须配备有变速齿轮。如果没有换档装置，则必须至少设置换档装置以获得两个以上的档位。满足采煤机的在不同工作环境下的条件。为了达到加长煤机摇臂，增大采煤的范围，扩大调高范围，摇臂内一般情况下装有好几组惰性齿轮，这样就会是得截割部齿轮数较多。为了加速摇臂齿轮箱的热量得散失。摇臂减速箱一般运用水冷。黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）第4章 截割部参数采煤机的参数有：生产率、截割滚筒直径、截深、采煤的高度高、牵引速度、牵引力、截割速度、功率等4.1煤机配置参数截深截深也可以当做滚筒的宽度，滚筒边缘和端盘的外面截齿齿间的距离，截深是煤机一个周期内的推进量。要使煤的压张效应得到合理的使用，非常多现代采煤机的截深通常都是小于1m，虽然大的割煤的深度可以使采煤机的采煤效率得到上升，但同时也会使得采煤机在工作环境中没有依靠，致使工作宽度和支架之间的布值距离加大，从而致使支架上部梁及千斤顶之间行程加大，也会加大电动机和输送机的负载。因此权衡利弊，应有合理截深。B800mm电动机额定功率 400kw 额定电压 1140v 偏心双输出轴，矿用隔爆型 转速 v=1475r/min冷却方式 ：水冷截割滚筒：煤机的长度应选采高一半以上，但也不能过大，这样可使一个滚筒截取更多的上面的煤，而另一个滚筒割取下面剩的煤，均匀两个滚筒的负载，使得两滚筒都能稳定工作。所以选=1400mm 滚筒转速：v=42m/s最大采高：滚筒高H=4m牵引速度：在v=0612m/min 中，选取v=10m/min牵引方式：液压、无链牵引摇臂形式：弯摇臂长度：1475mm截割部总传动比i7H=1+Z7Z6=1+7014=6 （4-1） i=Z2Z1Z4Z3Z5Z6i7H=4019×3838×3838×4638×6=15.29 （4-2）4.2 截割速度vj=Dn60×1000ms=×1463.3260×1000=3.2ms （4-3）式中： D- 滚筒直径 （m） n- 滚筒转速 （r/min） 4.3 煤机生产效率理论生产率：在理想状态下，煤机运行时的工作效率。Qt=60HBVq =60×4×0.8×10×1.35=2592 =2592t/h （4-4）式中：H-采煤高 （m） B-截煤深 （m） Vq 最大的牵引速度 （m/min） -煤的实体密度 常取=1.31.4 t/m3 通常，H、B、是固定的。V就决定了理论生产率，而电动机的输出功率就决定了V。 技术生产率：Q=Qt×K （4-5）K=t1t1+t2+t3 式中：k-采煤机正常工作时间利用系数 t1进一刀机动时间 t2进一刀辅助时间 t3除去故障修复时间实际生产率：Qm=KQt t/h （4-6） k=t1t1+t2+t3+t4式中：k所有时间的利用系数t4-采煤机的不工作的时间第5章 截割部的主要参数5.1 齿轮校核 表5.1齿轮各参数项目齿数模数齿宽变位系数材料硬度齿顶高压力角Z1198100020CrMnTiHRC58-62120Z2408100020CrMnTiHRC58-62120Z3388100020CrMnTiHRC58-62120Z4388100020CrMnTiHRC58-62120Z5388100040CrHBS4-270120Z6468100020CrMnTiHRC58-621205.1.1齿面接触设计由计算公式：d1t=2.32d1t=2.32×3KtT1d×u+1u×ZEH2 mm （5-1）（1）各字母数值：（a） 载荷系数 Kt=1.3;（b）小齿轮传递的转矩：T1=95.5×105P1n1=95.5×105×2001460=13.08×105MPa （5-2）（c）取齿面系数d=0.4;（d）根据表5.2，取弹性系数为188ZE=188.0MPa ；表 5.2材料弹性系数弹性模量齿轮材料灰铸铁球墨铸铁铸钢锻钢夹布塑料锻钢162.0181.4188.9189.856.4铸钢161.4180.5188.0球磨铸钢156.6173.9灰铸铁143.7（e）因为齿面硬度为58HRC可得齿轮的疲劳强度极限为Hlim1=Hlin2=1300MPa；（f）由公式N1=60×n1×j×Lh和N2=60×n2×j×Lh计算应循环次数：N1=60×n1×j×Lh=60×1460×1×10000=8.76×108 （5-3）N2=N1i12=8.76×1084.17×108=4.17×108 （5-4）式中：n-齿轮的转速r/min；j-齿轮转一圈时，一个齿面啮合的次数；Lh-齿轮的工作时长，齿轮通常取10000小时计算。（g）由机械工程基础下册）查得接触疲劳寿命系数KHN1=0.90；KHN2=0.93；（h）计算接触疲劳许用应力：取失效概率为，安全系数S=1；H1=KHN1×Hlim11S=0.90×13001=1170MPa （5-5）H2=KHN2×Hlim12S=0.93×13001=1209 MPa （5-6）（2）计算（a）计算小齿轮分度圆直径d1t,H取较小的值d1t=2.32×3Kt×T1bu+1u(ZEH)2=2.32×31.3×13.08×1050.42.10+12.10(18981170)2=127.15 mm（b）计算圆周速度V:V=×d1×n160×1000=×127.15×146060×1000=9.70 （5-7）（c）计算齿宽:b=dd1t=0.4×127=50.8 mm （5-8）（d）计算齿宽与齿高之比：模数 mt=d1tZ1=127.1519=6.68齿高 h=2.25mt=2.25×6.68=15.03 mmbh=127.1515.03=3.33（e）计算载荷系数：根据V=9.70 m/s,7级精度，由 (机械工程基础下册)查得动载系数KV=1.1；对此直齿轮假设KAFrb100 N/m,由表 (机械工程基础下册)查得KHa=KFa=1.0；根据相关书籍，查得KH=1.143；KA=1.75；KF=1 故载荷系数K=KAKVKHKF=1.75×1.134×1×1.1=2.5；（f）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：d1=d1t3KKt=127.15×32.51.3=149.2 mm （5-9）（g）计算模数m：m=d1Z1=15019=7.89 mm （5-10）5.1.2 齿根强度设计公式为m32K×T1d×Z12YFa×YsaF mm （5-11）齿根弯曲疲劳强度计算：在制造过程中齿轮传动装置太过简易，造成了精度太低实际上，齿轮上面的齿就要承担特别多的载荷。但是为了设计时的计算，一般情况下取总负载。计算齿根部的弯曲强度。但是这种算法也会造成计算数据偏大，影响实际操作。 齿根危险截面的弯曲应力为：F0=KFtYFabmMPa （5-11）齿根危险截面的弯曲强度条件为：F=F0Sa=K×Ft×YFabmF MPa （5-12） 式中：Ysa载荷作用于齿顶时的应力校正系数；d齿宽系数，取d=0.4；将Ft=2T1d1及m=d1Z1代入F=F0×Ysa得：F=2KT1YFaYsadm3z12F MPa （5-13）（1）公式中参数值：（a）根据 (机械工程基础下册)查得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限FE1=FE2=1000MPa （b） (机械工程基础下册)查得弯曲疲劳寿命系数：KFN1=0.9;KFN2=0.92；（c）计算弯曲疲劳许用应力：取弯曲疲劳安全系数S=1.4；F1=KFN1FE1S=0.9×10001.4=642.9MPa （5-14）F2=KFN2FE2S=0.92×10001.4=657.1MPa （5-15）（d）计算载荷系数K：根据V=9.70 m/s,7级精度，由 (机械工程基础下册)查得动载系数1.12；对此直齿轮假设KAFrb100 N/m,由 (机械工程基础下册)查得KHa=KFa=1.0；由相关书籍查得KH=1.15；KA=1.75 KF=1.09；K=KAKVKHKF=1.75×1.12×1.15×1.09=2.46；（e）由相关书籍查得齿形系数：YF1=2.97；YF2=2.40；（f）由相关书籍查得应力校正系数：YS1=1.52；YS2=1.67（g）计算大、小齿轮的(YFYS)F比较两个值YF1YS1F1=2.97×2.4624.9=0.0114 （5-16）YF2YS2F2=1.52×1.67657.1=0.0039 （5-17）很明显，小齿轮的数值最大。（2）设计计算：m32×2.46×13.08×1050.4×192×0.0014=7.79 （5-18）故取m=8表5.3标准模数系列表第一系列0.10.120.150.20.250.30.40.50.60.811.251.522.5345第二系列0.350.70.91.752.252.753.253.5（3.75）4.55.5（6.5）79（11）18在选择模数时，通常情况下都用第一系列模数，然后才是第二系列模数，括号内的模数不到万不得已不用。国标规定，以=20°分度圆上的压力角作为标准。如果选择的是斜齿轮需要按照它承受载荷的多少对齿轮的模数做粗略估计选取一螺旋角。按照速比进行严格的设计。取齿轮为20度压力角，齿顶高系数为1，齿根高系数1.25，求出齿轮的参数。进行齿轮的最终校核。5.1.3 几何尺寸计算d1=Z1m=19×8=152 （5-20）d2=Z2×m=40×8=320 （5-21）通过计算可知道，所选齿轮可以使用。表5.4 载荷分配系数精度等级5678经表面硬化的直齿轮1.01.11.2经表面硬化的斜齿轮1.01.11.21.4未经表面硬化的直齿轮1.01.1未经表面硬化的斜齿轮1.01.11.2表5.5齿向载荷分布系数精度等级=0.20.40.60.840804080408040对称布置61.0671.0731.0981.1041.1501.1561.22371.0671.0751.0981.1031.126 1.224硬齿面齿轮非对称布置81.0671.0731.1031.1081.1701.1711.28771.0691.0771.1041.1041.1721.1761.288悬臂布置61.0701.0761.1431.1491.3881.3962.0575.2行星减速器校核 已知：P=200kw n=1460r/min5.2.1扭转强度计算T=TT=9550000pn0.2dTMPa （5-22）式中：T-扭转切应力 T-轴所受的扭矩 T-轴的抗扭截面系数 n-轴的转速 P-轴的传递功率