-悬臂式掘进机行走部的设计.docx

黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）本科毕业设计（论文）论文题目：悬臂式掘进机的行走机构设计专业：机械设计制造及其自动化班级：2015级2班学生姓名：赵程波学号：03991502014指导教师：伊建军答辩日期：2019年5月20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 日摘要行走机构由履带、支重轮、托链轮、引导轮、驱动轮、张紧装置组成。按照掘进机行走部及减速器的工作原理进行初步设计。在此基础上通过对此题目的分析以及对一些相关书籍和文献的查阅，进一步研究掘进机行走部的设计及行走减速器的设计原理。设计重点应在履带行走减速器的行星传动设计。首先阐述行走部的履带行走机构的一般结构，简易的叙述总结方案设计，其次对减速器进行细致的设计，包括行星减速器的选择、计算、校核。还包括液压马达的选择，轴的确定及滚动轴承的选择、计算、校核等。最后还有就是润滑和密封及失效形式的分析。通过经研究掘进机行走部及行走减速器的基本原理，获得了大量有关掘进机行走部及行走减速器相关的要领设计。关键词：掘进机；行走机构；减速器。III-III-AbstractThe walking mechanism consists of a crawler, a heavy wheel, a bracket sprocket, a guide wheel, a drive wheel and a tensioning device. According to the working principle of the walking part and reducer of the tunneling machine, the preliminary design is carried out. On this basis, through the analysis of this topic and some relevant books and literature, the design of the walking part of the tunneling machine and the design principle of the walking reducer are further studied. The design focus should be on the planetary transmission design of the crawler walking reducer. Firstly, it expounds the general structure of the crawler walking mechanism of the walking part, the simple narrative summary scheme design, and then carries on the detailed design to the reducer, including the planetary reducer selection, the calculation, the verification. By studying the basic principle of the walking part and walking reducer of the roadheader, a large number of key designs related to the walking part and walking reducer of the tunneling machine are obtained. Keywords: tunneling machine; walking mechanism; reducerIV-IV-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 选题的意义31.2 国内外掘进机发展历史和现状31.2.1国外31.2.2国内41.3 掘进机的组成41.3.1履带架51.3.2履带61.3.3驱动轮7第2章行走部的工作要求82.1 行走形式的选择82.1.1迈步式82.1.2履带式82.1.3导轨式82.1.4驱动轮的主要参数的确定92.2 导向轮的计算102.3 行走功率确定102.3.1接地比压：102.3.2行走功率与各种阻力122.3.3附着力和打滑瞬时功率142.4 液压马达的分析152.4.1驱动方式152.4.2传输扭矩的计算152.4.3液压马达的排量计算16第3章减速器的相关计算173.1减速器的确定173.1.1设计方案173.1.2输出轴的转速计算173.1.3圆柱齿轮传动计算183.2 圆柱齿轮传动设计计算193.2.1选定齿轮类型193.2.2齿面强度设计193.2.3齿轮尺寸计算223.3 行星齿轮传动设计223.3.1传动概述223.3.2齿轮传动方式的选择233.3.3行星减速器齿轮传动比的分配233.3.4高速级计算和校核243.3.5低速级计算和校核26第4章轴承、键设计294.1 轴的设计与计算294.1.1轴294.1.2轴的结构设计304.2 轴承的选择324.2.1滚动轴承概况334.2.2滚动轴承的优缺点334.2.3滚动轴承结构及材料的选择344.2.4选择类型344.2.5润滑与密封364.2.6失效形式374.3 键384.3.1平键的选择384.3.2花键39结论41参考文献42致谢4445-45-黑龙江工业学院本科毕业设计（论文）第1章绪论1.1 选题的意义煤炭作为三大能源之一。随着我国工业的加速发展，机械生产规模的不断扩大，煤炭在国民经济中的地位越来越重。只有采煤机械化和综合机械化的不断的提高，才能满足国民经济对能源的需求。它的发展使得矿井巷道的掘进速度和效率大幅度提高，灵活性强。目前根据我国煤炭行业的现状2，提高煤矿日产量和机械化程度，必须提高掘进、采煤、运输的机械化水平。这就要求加快井下掘进速度，以达到采掘平衡。只有达到掘进机械化、改进掘进机行走机构的结构设计，进一步达到更好的水平，才能满足这一要求。行走机构的性能对整个机器的性能起到了决定性的影响。行走机构的作用是把整个机器的各部支撑在地面上，传递和承载路面作用于履带的各种力或力矩，并吸收震动与缓冲和冲击以保证底盘的正常行使，以及整机的前进、后退、转弯等各项运动。它的性能、结构的可靠性将影响整机的工作性能。因此，研制新型的高效巷道掘进机的行走机构对于提高其整机性能具有重要意义，这也对一个产煤国家的矿山机械化程度的高低有着重要的意义。1.2 国内外掘进机发展历史和现状1.2.1国外自从第一台掘进机诞生以后世界各地相继出现了很多的，更加适用的掘进机，到21世纪初，已经有20多个国家生产掘进机超过5000多台，类型超过100多种，掘进机掘进的巷道已经占到总长的一半以上。国外的掘进机广泛应用于半煤8层以下开采道路的开采，并延伸至岩巷。最新的重型机器不会切割移动到3542平方米，切割岩石硬度达到12。新的掘进机实现了推进和横截面监测、自动电动机功率调节、远程操作、故障判断等一体化功能。掘进机主体可配置车载瞄准梁臂系统、支撑系统和除尘系统。掘进机的现在一步步的进步为多种功能的整合。在这些年的发展中，掘进机已经发展成为具有显著的高容量和高效率特点的综合装置，这些特点正在迅速变化。最近，一些沉重的掘进机可以切割沉重的岩石。据报道，日本成功的利用TM60K号隧道掘进机挖掘了170200兆帕的所有的碎石引水隧道。在先进的生产工艺的基础上，我们严格控制原料质量和零件加工的精度，并且备良好的国际合作条件。生产出的这些零件适用于很多方面，更加精准的确定了主机的性能和质量。随着技术的发展，现在应用更加广泛，其特点是具有简单的机械设计和较小的结构。1.2.2国内我国的掘进机发展是在上世纪60年代实现的，当时只能从苏联引进，但在运用在作用是相当的小，到后来引进了奥地利和日本的，但由于当时技术相对落后，对于条件比较苛刻，所以使用的范围受到很大的影响。到达“八五”期间，我国又接着推出了3种重型机器，并且获得了国家科技进步二等奖。到了90年代初我国掘进机迈向了一个新台阶，可以达到抗压强度80Mpa的岩石。进入21世纪，我国的掘进机可以说是进入到了全盛时期，全国各地的生产制造企业生产的型号越来越多。1.3 掘进机的组成掘进机的行走方式有很多，主要选择为履带形式，通常是由履带架、履带、驱动链轮、磨擦板、张紧轮、和张紧装置液压马达、行走减速器以及各种联结件组成如图1.1。1.张紧轮组2.张紧座3.张紧轮托架4.底盘压板5.底盘压板6.履带架7.履带护板8.液压马达9.行走减速器10.驱动轮图1.1掘进机行走部组成示意图1.3.1履带架履带架在整个机器中扮演者重要的角色，负责支撑起整机的其他各个部件，使整个机器的其他部件在工作的时候有一个很好的支撑点。犹如人的骨骼支撑人的各个器官能够发挥各自能够正常的发挥相应作用。当然履带架还一个更重要的作用就是连接各个部件，使各个部件能够有机的组成一个整体，在工作中相互之间能够配合更好的完成工作。而且在设计履带架的时候更要注意的是它的质量，设计的好坏直接关系到整个掘进机的外观是否好看。因此，在设计的时候，考虑到要支撑的零件量及零件的重量，所以强度问题是至关重要的，在考虑到需要在外面作业所以它的好看度也需要考虑到，以及它能适用的地方在履带架中有很多其他重要的零件，需要支撑的零件也有很多，所以需要有足够的强度，自然铸铁件是最适合的材料，但由于是个整体的框架，所以框架的结构连接需要用到的是锡焊结构。最应该注意的是这里的引导轮，引导轮需要框架的支撑，引导轮在此处给的力也是相当的大，所以为了保护架，很有必要的在这里加入一些辅助的设备，可以考虑的是较厚的板材。1.3.2履带掘进机都采用履带行走机构,采用履带行走，就好像给掘进机铺了一条无限延长的轨道使它能够平稳、迅速、安全的通过各种复杂的道路。而且由于机身较大用履带的话可以减小单位面积的压力。因为整个机器的重量都压在履带架上面，而且在还需要牵引转载机的行走。在当工作时还需要承受切割机构的各种作用力如：切割反力、倾覆力矩还有动载荷等。因此履带的设计对整个机器能否正常运行及它的工作效率都有相当大的影响，所以在设计履带时需要运用更高的要求。在设计履带时首先我们要有很好的爬坡性能和转向性能，由于工作环境的问题掘进机在作业的地点有可能是很高的地方，而且在煤坑中可能由于各种原因需要在小的半坡中作业，而且需要多次改变掘进的方向。在设计履带的时候应该两条履带独立驱动装置，确保在行走中有更大的驱动力。驱动力有很多种选择，多采用的时液压马达驱动和电驱动的方式。再设计中还应该注意的是整个机的重心位置，确保履带不会出现零比压现象。当在半坡作业时应该保证履带有很好的自动装置，保证在工作中不会在工作途中因为压力会有下滑的现象。那样是相当危险的。履带的结构有组合式和整体式两种。对于组合式履带，主要是由履带板、链轨节、履带销和销套所组成；而对于整体式履带则相对简单是履带板之间用销子连接的。履带板在履带的所有零件中占有举足轻重的地位，一节节履带板由销连接在一块，履带板的要求也是相当之高，首先要有足够好的抓地性能，还有就是履带板与驱动轮要有很好的啮合效果。本设计采用整体式履带，结构如图1.11.弹性销；2.销轴；3.履带板；1.1整体式履带1.3.3驱动轮驱动轮是将源源不断的动力传到履带的装置，产生的驱动力促进底盘的运动。所以必须要保证驱动轮和履带的啮合性要好，保证在各种情况下两者之间不会出现互相冲击、磨损、脱落的情况而且还因该要求传动的效率高和耐磨性好。选择那种驱动轮的结构，这也是需要考虑的，驱动轮与履带的啮合方式主要有节销式和节齿式两种。驱动轮与组合式履带的啮合方式是节销式；与整体式的啮合通常采用节齿式。在最后确定齿数满足强度问题的前提下，尽量的增加齿数来减小机器的动载荷力。第2章行走部的工作要求本次设计的参数：机重40（t） 履带行走速度7（m/min）履带板宽650（mm） 履带接地比压0.1352（MPa）2.1 行走形式的选择2.1.1迈步式这种行走方式是利用液压马达迈步装置来实现的。采用框架结构，这种方式能够使人自由的进出工作场面具有良好的空间性，但这种方式的缺点也很明显，在伴随着掘进机推进的途中，上面的支架反复的与顶板摩擦，而掘进机对顶板的依赖性又较强所以这种方式运用的场地也相对较少，主要用于岩巷、煤巷、半煤巷中。2.1.2履带式这种方式则相对前面两种方式对环境的要求的没有那么苛刻，能够应对各种恶劣的环境要求，通过履带的行走能够到达各种地方，因而大多是的掘进机多数采用这种方式。履带式有很多的优点首先是行动方便可以调动到任何需要的地方，再就是接地比压小，在矿坑中适应能力强，而且对于半坡作业也有相当好的效果，调节也灵活。但唯一的不好就是由于增加了履带使其在结构上变得更加复杂所需要的零件也多，所以成本也相对较高一点，在工作中各个零件的磨损也是相对更为严重。2.1.3导轨式首先需要在顶部安装导轨，然后将掘进机吊在上面，利用冲击力冲击岩石。这种方式对导轨的强度要求也相对较高，在固定导轨的时候要确保安全的使用保证掘进机不会因冲击反力和惯性掉落下来。这种机构也主要用于需要冲击的掘进机。本次设计采用履带式结构，因为机身重量较大，工作阻力比较大，需要大功率的行走机构配合其在煤巷中的掘进行走。，为机器自重，KN，因此，mm选择节距除考虑机重外尚须考虑接地压力分布和行驶的不均匀性，加大节距可利于接地压力均匀，所选的四种节距，173，203，216，228.5作为一个系列，从中选择，故此处选。2.1.4驱动轮的主要参数的确定（1）驱动齿数为了使整机在运动的时候能够匀速前进，铰链磨擦损失降到最低，这样会使驱动轮的齿数增加，自然会使驱动轮直径增大，这样会使底盘高度及重量增加。在选择齿数的时候需要考虑到齿数的奇偶性，因为齿数的奇偶性会对齿轮的寿命相关。齿数一般在1215之间。日常生活中我们可以看到很多的偶数齿数的齿轮。对于驱动轮的齿数设计成偶数也是有相当多的好处，只仅仅有一半的齿数会参加传动，另一半则不会参加。等待这一半磨损严重的时候，可以拆下来重新装上，让另一半代替前一半工作。当然当齿数为奇数的时候，也是可以增加寿命。根据四轮一带统图可选取齿数为23。（2）节圆半径rk=t02sin180°Z=2032sin180°232=320.37mm （2-1）（3）齿形设计在市场上齿面的形状有很多，各种形状对应与不同的用途。驱动轮的主要形状有凸形，直线形和凹形三种。对驱动轮要求为：（a）保证节销能够顺利进入和顺利退出且不会相互干涉，减少接触面的冲击力和引导履带进入啮合并防止由于履带跳动而掉轨，齿面上除了工作段以外，还要有一段较长的齿顶高度；（b）应该保证在齿面接触应力应降到最小，来达到能够减少齿面的磨损；（c）履带节距随着使用时磨擦而增大时，要确保履带节销与驱动轮齿两者之间仍能保持正常的工作，不会出现脱链发生意外等情形。对于驱动轮齿的工作面情况这里是履带节销和齿面接触面的部位，应该把工作面设计成凹形的，这样可以减少接触应力。当履带节距伴随着磨损而增大时，节销会沿齿面向上移动，但任然需要保证此时两者仍能啮合，所以轮齿应保证有一定的高度。节圆直径，齿谷半径。齿顶圆直径，齿根圆直径，齿跟谷间距离。为节销（销套）直径，为。（4）强度计算： （2-2）式中：机器的重量;挤压应力，；销套直径； 齿宽，与履带槽宽相同； 许用挤压应力，。2.2 导向轮的计算本设计关于导向轮方面的设计是基于假设驱动轮与导向轮的轴体直径相同，即保持履带的上下两面是平行的。故导向轮的直径为640mm。导向轮轴长300，允许制造误差为0.5mm，导向轮宽160mm,与履带相接部分宽82mm，轴为55mm，65mm的阶梯轴。2.3 行走功率确定2.3.1接地比压：（1）接地公称比压掘进机在非作业下的接地比压称为接地公称比压， （2-3）式中:G机器总重量，Nb履带板宽，L履带接地比压，应取，取。（2）接地最大比压对接地比压来说影响的因素有很多，首先是机器的自重，但更大的是机器的截割头，整个截割头在工作的时候传递过来的力不是均匀的。为研究分析的方便，可以认为有一垂直距离接地点的距离a的等效力F1，见图2.1，接地比压为P，设其前端最大值P1，则接地最大比压 （2-4）式中：综合接地最大比压，接地公称比压。由截割引起的接地最大比压， 图2.1履带接地图我们可以根据的标准设计，除接地公称比压外，还要计算最大比压。 （2-5）式中:b履带板宽，L履带接地长度，重力和外力加于履带上的总力，N。计算中所引用的F1值取为，式中:机器总重量，N，截割力的垂直分力，取。，图2.2接地受力图由图2.2可看出原接地长度L取为23900，初取，而实际有效接地长度，a应小于，即控制合力位置应在履带接地面积核心边界之内。但现在，因此接地长度上形成零比压点Q，在Q点以外的接地长度是无效的，所以有效长度，此时取。2.3.2行走功率与各种阻力掘进机行走部消耗的功率通常用于克服掘进机在行走时的阻力和转向自己掉头时的阻力，但是其转向和掉头时的阻力要大于行走时的阻力，所以，当掘进机的截割部分能够自由伸缩时，掘进机行走部消耗的功率大多用在了转向方面，当掘进机的截割部分不能够自由伸缩时，其消耗的功率不仅要克服行走阻力和转向阻力外，还要克服钻槽时的阻力，综上所述这些阻力又给履带造成了很多额外的牵引力。如图2.3（1）行走阻力为式中滚动阻力系数，取为0.1，则，（2）机器最大爬坡度高为，则爬坡时的行走阻力图2.3爬坡工作图转向力 (2-5)式中:转向阻力矩，B两履带中心距，n履带纵向偏心距离，。牵引力 （2-6）其方向相反，数值相同，而反映在行走马达的总容量上将为的两倍。假设一侧履带制动，掘进机原地转向时，其转向半径为轨距B，为克服履带与地面的附着力矩，单侧履带牵引力，可求式中:-为地面附着系数，取1，G为机重，-为转向阻力系数，对褐煤底板，0.6;对于土地面，0.80.9;对于砂、页岩底板，0.96。此处取0.85。则，故，履带中心距B，代(2.1)式，可得行走功率， (2-7)式中：单边履带机构各种阻力，N履带机构的行走速度，m/min，取7.1行走减速器效率，取0.9履带传动效率，取0.9在水平巷道中，在爬18°坡时，行走转向的合成阻力2.3.3附着力和打滑瞬时功率首先要保证履带行走的时候所有的阻力不能超过履带对地面的抓力，不然的话机器则不能向前行走。；由于掘进机在井下一般巷道中工作时，取，则。在爬18°坡时，履带在地面上打滑马达功率称为打滑瞬时功率，因此行走马达的功率应初定为53.7KW。选用低速大扭矩的油压马达作为动力源，由徐灏著新编机械师设计手册可选XMF250型液压马达，最高转速320r/min,额定转矩715N·m,最大转矩894N·m，容积效率90%。2.4 液压马达的分析2.4.1驱动方式驱动方式如表2.1及液压驱动的分类表2.2表2.1驱动方式驱动方式特点液压驱动统一了动力源，液压马达体积小，驱动机构便于合理布置，适用于行走部的多次启动。目前，掘进机的行走液压驱动形式分为中、高速带减速器驱动和低速马达直接驱动电驱动采用电动驱动的有许多特点如传动力矩较大、效率高、运行可靠。液压元件制造的精密度较高，自然成本相对较高，维修成本也相对较高表2.2液压驱动的分类类别特点.高速马达-减速器驱动这种驱动方式多采用齿轮传动马达。优点是:容易操作，造价便宜等。但是最大的缺点就是运行时间不能太长，长时间工作对内部的零件磨损严重，机器效率变低，而且结构比较复杂，所以这种方式用的比较少。中速马达-减速器驱动这种驱动方式马达多采用柱塞马达。中速马达具有体积小，效率高，寿命长，售价低等特点，且减速器的机构形式。中速马达-减速器驱动这种驱动方式马达多采用柱塞马达。中速马达具有体积小，效率高，寿命长，售价低等特点，且减速器的机构形式。 本次设计采用液压驱动。2.4.2传输扭矩的计算 （2-8）式中：F-每台液压马达分担的最大牵引力，450.9KN;驱动轮直径，656mm；输出轴至齿轮的总传动比，柱塞初选传动比为45；输出轴至齿轮的总传动效率，取0.92；牵引机构啮合的效率，取0.967。得2.4.3液压马达的排量计算 （2-9）式中:液压马达的有效工作压力，MPa；-进口压力，MPa;取=15MPa;出口压力，MPa;取1MPa;机械效率，一般柱塞液压马达为0.9到0.95，取0.9;带入数值得:ml/r第3章减速器的相关计算3.1减速器的确定3.1.1设计方案图3.1该行走机构传动系图主要初始设计参数：液压马达输出转矩561.05液压马达输出转速225r/min总传动比i=67.16使用寿命采用一级直齿圆柱齿轮及两极2K-H行星轮传动组合而成。传动系图如图3.1 取第一级直齿圆柱齿轮的传动比：根据二级设计手册3.1.2输出轴的转速计算履带的驱动轮节圆半径为， （3-1） （3-2）为驱动轮齿数，可以为整数也可以为0.5的倍数，为履带的节距，为机器自重，因此，。选齿数Z23，则驱动轮节圆半径，取，由此可以求出驱动轮的转速，同时也是行走减速器输出轴的转速，3.1.3圆柱齿轮传动计算传动总效率 （3-3）式中：油压马达对第一级小齿轮的传动效率，；8级圆柱齿轮传动效率，；一对滚动轴承的效率，；NGW行星传动效率，。马达输出轴，输入轴，输出轴：，3.2 圆柱齿轮传动设计计算3.2.1选定齿轮类型齿轮选用直齿圆柱齿轮传动。整个掘进机包括在到作业地点作业和作业的时候行进时要求不高，所以油压马达的要求也不高，采用8级精度足够。而对于齿轮的材质选为40Cr(调质)，齿面硬度280HBS，大齿轮45钢（调质），硬度240HBS。为了提高整个系统的稳定性和冲击性，对于小齿轮可以选用齿数，故。3.2.2齿面强度设计分度圆直径 （3-4）则（区域系数）在直齿轮时2.5，则，式中：载荷系数；小齿轮传递转矩；齿宽系数；材料弹性影响系数；齿轮接触疲劳强度。(1）确定数值 （3-5）式中：使用系数，可取；动载系数，取；齿间载荷分配系数，；齿向载荷系数，试取，则。小齿轮传递转矩；取；材料的弹性影响系数；齿面硬度查得小齿轮接触疲劳极限；计算应力循环次数，寿命为17年(每年按300天算)两班制则，接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力取失效概率为，安全系数(2）计算（a）试计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值 （3-6）（b）计算圆周速度（c）计算齿宽(d)计算齿宽与齿高比模数齿高（e）计算载荷系数，假设，由，8级精度，由，得，故载荷系数（f）按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径：（g）计算模数3.2.3齿轮尺寸计算(1)计算分度圆直径：、；。(2）计算齿顶圆直径：；。(3）计算齿根圆直径：；。(4)计算齿宽：；大齿轮齿宽。(5）验算：；，与先前的假设相同，故合格。3.3 行星齿轮传动设计3.3.1传动概述在日常生活中一些挖掘机、掘进机、重装机等大型的机器中运用的都是这种传动方式。它的动轴线使其它在减速，加速和差动装置中的应用广，一般包括太阳轮、内齿轮圈、行星轮和行星架四大部分，其中太阳轮也叫中心轮。在进行传动工作时，内齿轮圈是固定的，太阳轮进行主转动，行星轮在行星架上，绕着自己的轴线转动，同时也绕太阳轮的轴线转动。相比于普通齿轮，它的重量比较轻，体积较小，工作起来效率特别高，传动比大。不过，缺点也有很多，如：结构比较复杂，对精度有很高的要求。这种齿轮传动用途也很多，可以用于定传动比的传动，如：减速器。也可以用于速度的合成或分解，如：差速器。3.3.2齿轮传动方式的选择(1）由于工业的发达，在各种行业里需要的种类也使各有千秋，这里主要用的有NGW型、WW型、NW型、NN型、N型、NGWN型及ZUWGW型。其符号意义如下：N内啮合、W外啮合、G公用齿轮、ZU锥齿轮。(2）特点及用途如表3.1表3.1特点及用途特点用途NGW效率高、体积小、重量轻、结构简单、制造方便、传递功率范围大，可用于种工作条件，在机械传动中应用最广NW效率高径向尺寸比NGW型小，传动比范围较NGW型大，可用于各种工作条件，但由于双联行星齿轮同时与两个中心轮相啮合，制造工艺较复杂，因此在同样能够满足传动比的情况下，应优先选择NGW型，而不用NW型WW传动比范围大，但外型尺寸及重量较大，效率低，制造困难，一般不用作动力传动NNNNGWNZUWGW双级NGW传动比范围大，效率虽比WW型高，但仍然较低，可用于短期工作传动比范围较大，结构紧凑，中心轴承受径向较大，适用于小功率短期工作结构紧凑、体积小、传动比范围大，但效率低于NGW型。工艺性差，适用于中小功率，短期工作主要用于差动装置由NGW串联，传动比范围大，并具有NGW型特点两级NGW型传动最合适。3.3.3行星减速器齿轮传动比的分配用角标表示两级NGW行星传动高速级参数，用角标表示低速级参数。设两者的外啮合齿轮材料、齿面硬度相同，则，取，故 （3-7）式中，行星轮数；齿宽系数；载荷不均匀系数；接触强度齿向载荷系数；动载系数；接触强度寿命系数；工作硬化系数；计算齿轮的接触疲劳极限。得高速传动比，则低速传动比3.3.4高速级计算和校核(1）配齿计算：选择行星轮数目，取确定各齿数，适当调整，使C30，则(2）按接触强度计算b-d传动的中心距和模数（a）输入扭矩，设载荷不均匀系数，在一对b-d传动中，太阳轮传动的扭矩，得接触使用系数，齿数比。（b）经过深思熟虑，对太阳轮的材料，考虑到硬度问题，需要对它进行渗碳后淬火，行星轮也是如此。齿面硬度HRC5761，内齿轮用35CrMo调质，齿面硬度251281HBS。（c）选取，取齿宽系数（d）计算中心距（3-8）则模数，取m=6(3)计算各轮尺寸： 分度圆直径：齿顶圆直径：齿根圆直径：(4)校核计算应力循环次数设掘进机的工作寿命17年（一年按300天算），则，接触疲劳寿命系数 （3-9） （3-10）故合格。式中:安全系数；试验齿轮的接触疲劳极限，；接触强度计算的寿命系数；润滑油膜影响系数；工作硬化系数；接触强度计算的尺寸系数；计算接触应力，；接触强度最小安全系数，取为2。在传动中，c-d是内啮合，承载能力高于内啮合，故不再校核。3.3.5低速级计算和校核(1）配齿计算：行星轮数目为4确定各齿数，按配齿方法进行计算： （3-11），使C34，(2）按接触强度计算c-e传动的中心距和模数（a）输入扭矩，设载荷不均匀系数，在一对b-d传动中，太阳轮传动的扭矩，查得接触使用系数，齿数比 （3-12）（b）经过深思熟虑，对太阳轮的材料，考虑到硬度问题，需要对它进行渗碳后淬火，当然对于行星轮也是如此。齿面硬度HRC5761，内齿轮用35CrMo调质，齿面硬度250280HBS。（c）选取，取齿宽系数（d）计算中心距（3-13）则模数，取m=6(3）计算各轮尺寸：（a）分度圆直径：（b）齿顶圆直径：（c）齿根圆直径：；。(4）校核计算应力循环次数设掘进机的工作寿命17年（每年按300天算），两班制，则则，查得接触疲劳寿命系数 （3-14） （3-15） （3-16）故合格。式中:安全系数；试验齿轮的接触疲劳极限，；接触强度计算的寿命系数；润滑油膜影响系数；工作硬化系数；接触强度计算的尺寸系数；计算接触应力，；接触强度最小安全系数，取为1。由于传动中，c-e是内啮合，承载能力高于内啮合，故不再校核。第4章轴承、键设计4.1 轴的设计与计算4.1.1轴轴也是一种常见的机械零件，几乎任何一个机器中都有轴的存在，是机器中最重要的零件之一，它常用于机器中零件的联接或是支撑传动零件，并与之一起转动，靠着这种转动来传递运动。扭矩或弯矩。轴一般是金属圆柱形的零件。因为，一些重要的支撑物。一些零件安装在轴上才能运动及动力的传动。轴的种类根据承受载荷受力的不同，可分为转轴、心轴和传动轴。转轴既能承受弯矩又能承受扭矩，心轴则只能承受弯矩。传动轴与心轴正好相反，传动轴只能承受扭矩。心轴还可以在细分，分为转动心轴和固定心轴。转动心轴工作的时候轴会发生转动，而固定心轴在工作时轴不可转动。通常，在生产轴时使用的材料主要有两种，分别是碳素钢与合金钢，少数情况下也可以使用球墨铸铁等。对于轴还有光轴和曲轴之分。对于光轴来说造价便宜且易加工，但是想要在轴上安装其他零件则很难。对于阶梯轴来说应用比较广泛且对各种零件固定也有很好的方式所以对于光轴和阶梯轴的应用场所也是不同，光轴主要用于心轴和传动轴上，对于阶梯轴则更多的用于转轴。（1）输入轴上的转速和转矩一级直齿轮传动的输出轴是通过花键套与减速器的输入轴联接，对失的功率可以忽略。可得：；（2）轴的最小直径估算轴的最小直径，得： （4-1）式中：轴传递的转矩；轴用许用应力，；所得我们应该对轴的选择材料，并且需要调质处理。在输入轴的输入端我们用的是一种特殊的联接方式，因为在这里的联接比较复杂，所以选用与花键套联接。所以尺寸选用，。4.1.2轴的结构设计（1）确定零件位置输入轴、轴承端盖、轴承、平键、轴肩、轴承我们需要依次按照顺序从轴的左端向右安装。对于各个零件定位是需要减速器箱体及一些轴用的挡圈来固定的。而零件上的周向定位需要用到花键来定位的如图4.1所示图4.1行走机构输入轴按照上图所示，由轴的受力，应该选取角接触球轴承型反装。考虑到方便安装的情况我们选择轴承处的直径，其宽度，,其宽度为，轴肩处，在考虑定心的情况下，花键处长度取。轴的计算轴的直径。 （4-2）由表计算得： （a）轴2（即一级圆柱齿轮传动的齿轮轴）轴肩，则第二级行星传动中装太阳轮的轴，取(b)第三级行星轮传动中装太阳轮的轴，取阶梯轴（c）第三级行星轮传动中，输出轴取轴肩取由计算得，第三级传动中扭矩大，但是轴径小，故此处应为危险截面。 （4-3） （4-4） （4-5）式中：-太阳轮传递的转矩，-太阳轮节圆直径，对标准齿轮即分度直径，-啮合角，则：由于此时太阳轮是浮动的，其轴段长小于齿轮的厚度，故在弯曲方面没有危险抗扭截面系数轴最大切应力故安全。4.2 轴承的选择滚动轴承，它是一种精密的机械零件，常用于减少摩擦损失。是在保证轴承具有足够的使用寿命的前提下，用来支承转动轴或是轴上零件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四个部分组成，内圈是与轴联接的，并且和轴同步转动；外圈则与轴承座联接，主要是用来支撑的；滚动体是安装在内圈与外圈之间的，用来使内外圈相对滚动，保持架是为了将滚动体隔开，使其均匀分布，并引导滚动体旋转，滚动体的大小和数量与滚动轴承的使用寿命和性能息息相关。所以，在社会上用途非常广泛。因为滚动轴承非常常见，所以是标准件，有其自己的国家标准，在许多工厂都可以进行大批量生产。4.2.1滚动轴承概况滚动轴承的基本概念如表4.6表4.6轴承的基本信息基本信息定义基本额定寿命是指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命，以符号L10