掘进机的截割机构的设计说明书

I摘 要随着煤炭行业机械化程度的加快，煤炭行业以前只是重视采煤的机械化，大多数的煤炭行业很少有在掘进方面有较大的投入和研究，这样就造成了采掘速度远远大于开拓速度，此时怎样来提高出煤量，开拓的机械化就显得极其重要了。作为我国主要能源的煤炭资源在开采上日趋机械化的同时，迫切需要拥有先进的掘进机械，掘进机的研制成功标志着我国的煤炭行业已达到世界的先进水平。掘进机截割机构是掘进机的主要组成部分，按照掘进机截割部的总体、动力部分、传动部分以及执行部分的设计思路进行掘进机截割部的设计。在设计时，动力部分做选型计算，传动部分的行星减速机构做具体的设计计算和校核，执行部分只对执行元件进行设计计算和校核。设计对于提高和改进掘进机工作性能，发展我国大口径全断面掘进机产业以及进一步提高我国的盾构研发能力、改善研发条件具有重大战略意义。关键词：掘进机; 截割臂; 行星减速器IIAbstractWith the accelerating of coal industry, the degree of mechanization mining coal industry is the importance before, the most mechanized excavating in coal industry has rarely have large investment and research, thus causing the mining speed than develop, how to improve the speed of coal, development of a mechanized appears very important. As our main source of energy in the exploitation of coal resources in the increasingly urgent need, mechanized excavating the advanced mechanical, swinging the successful development of the coal industry, China has reached the advanced world level.Determing cutting mechanism is the main component, the product in accordance with the overall determing cutting parts, power transmission part and the part, the part of the design thought for the design of determing cutting. In the design, selection of part, transmission parts of planetary gearhead institutions do specific design calculation and test execution part only, design calculation of actuators and checking. Design for improvement in China, the development work performance swinging big caliber, whole section roadheader industry and further enhance our shield developing capability, improve development condition with the strategic significance.Key words： roadheader ; cutting arm ; planetary-gear driveIII目 录摘 要 .IAbstract .II第 1 章 绪论 .11.1 掘进机的作用和分类 .11.1.1 掘进机在煤矿领域中的作用 .11.1.2 掘进机的分类 .11.2 国内外悬臂式掘进机的现状和发展趋势 .21.2.1 国外悬臂式掘进机的现状和发展趋势 .21.2.2 国内悬臂式掘进机的现状和发展趋势 .31.3 论文的主要研究内容及意义 .5第 2 章 悬臂式掘进机截割部的结构设计和动力装置的选择 .62.1 掘进机截割机构设计方案选择 .62.1.1 整体形式选择 .62.1.2 截割头布置方式选择 .62.1.3 纵轴式悬臂掘进机的结构组成 .72.2 截割部的设计参数 .82.3 截割部的总体结构设计 .82.4 截割部对电动机的要求 .92.5 截割电动机的选择 .10第 3 章 悬臂式掘进机截割部的传动装置 .113.1 二级行星减速器齿轮的设计计算 .113.1.1 二级行星减速器齿轮传动比的分配 .113.1.2 二级行星减速器高速级齿轮的设计计算和校核 .133.1.3 二级行星减速器低速级齿轮的设计计算和校核 .273.2 二级行星减速器输入输出轴的设计计算 .40IV3.2.1 二级行星减速器输入轴的设计计算 .403.2.2 二级行星减速器输出轴的设计计算 .443.3 二级行星减速器轴承的校核 .463.3.1 二级行星减速器齿轮用轴承的选择和校核 .463.3.2 二级行星减速器输入输出轴用轴承的选择 .52第 4 章 悬臂式掘进机截割臂的设计计算 .544.1 截割头轴的设计计算和校核 .544.2 截割头轴用轴承的选择和校核 .60结论 .62致谢 .63参考文献 .64VCONTENTSAbstract.IIChapter 1 Introduction.11.1 The role of TBM and classification .11.1.1 Boring machine in the role of the field.11.1.2 Boring machine classification.11.2 Domestic and foreign roadheader status and development trend.21.2.1 Foreign roadheader status and development trend .21.2.2 Domestic roadheader status and development trend.31.3 The main research content and meaning .5Chapter 2 Rdadheader cutting unit of the strucure and the choice of power plant .62.1 Mechanism design of cutting selection .62.1.1 Select the whole form .62.1.2 Cutting head lay out option.62.1.3 Longitudinal cantilever structure and composition of TBM.72.2 Cutting part of the design parameters .82.3 Cutting the overall structure of the department of design .82.4 Cutting the request of thedepartment of motor .92.5 Selection of cutting motor .10Chapter 3 Roadheader gear cutting unit .113.1 Stage planetary gear design and calculation .113.1.1 Two level planetary gear design and calculation .113.1.2 Two high-level planetary gear reducer design calculation and verification.133.1.3 Two low-level planetary gear reducer design calculation and VIverification.273.2 Two evel planetary reducer design and calculation of input and output shaft 403.2.1 Two level planetary reducer input shaft design calculation .403.2.2 Two level planetary reducer output shaft design calculation .443.3 Two level planetary reducer bearing checking .463.3.1 Two level planetary gear selection and check with the bearing .463.3.2 Two level planetary reducer output shaft .52Chapter 4 Roadheader cutting arm of the design calculation .544.1 The cutting head design calculation and verification .544.2 The cutting head shaft bearings selection and verification .60Conclusions .62Thanks .63References .651第 1 章 绪论1.1 掘进机的作用和分类1.1.1 掘进机在煤矿领域中的作用掘 进 机 主 要 由 行 走 机 构 、 工 作 机 构 、 装 运 机 构 和 转 载 机 构 组 成 。 随 着行 走 机 构 向 前 推 进 ， 工 作 机 构 中 的 切 割 头 不 断 破 碎 岩 石 ， 并 将 碎 岩 运 走 。有 安 全 、 高 效 和 成 巷 质 量 好 等 优 点 ， 但 造 价 大 ， 构 造 复 杂 ， 损 耗 也 较 大 。掘进机的主要功能是剥落煤岩，能掘出不同的巷道断面尺寸。在给定所掘巷道的地质情况下，有较高的生产率。掘进机在井下不但用于巷道的掘进，在对一些特殊的煤和煤岩也起到采掘作用。并且在截割过程中动载荷小，生成的粉尘少，比能耗低，取代了人工钻眼放炮的原始掘进方法，掘进机自身携带装载、转载以及独立的行走机构，提高了井下的工作环境、工作效率和井下安全系数1。1.1.2 掘进机的分类掘进机可按下列几种方式进行分类：1. 按所掘断面的形状分为全断面掘进机和部分断面掘进机 2。2. 按截割头的布置方式分为横轴式和纵轴式。3. 按掘进对象分为煤巷、煤岩巷和全岩巷掘进机。4. 按矿井类型分为竖井、斜井和平硐掘进机。5. 按悬臂形式分为单臂式、双臂式和三臂式掘进机 3。21.2 国内外悬臂式掘进机的现状和发展趋势1.2.1 国外悬臂式掘进机的现状和发展趋势早在上世纪 30 年代，德国、前苏联、英国、美国就开始了煤矿巷道掘进机的研制，但巷道掘进机得到较广泛工业性应用还是在第二次世界大战之后。1948 年，匈牙利开始研制 F 系列煤巷掘进机。当时是为了适应“房柱式”开采的需要。1949 年生产的 F2 型掘进机，是世界上的第一台悬臂式掘进机，不过当时还未能实现悬臂式掘进机的全部功能。1951 年匈牙利研制了采用履带行走机构的 F4 型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构外，还采用了铲板和星轮装载机构，并采用了刮板运输机转运物料。这种机型已具备了现代悬臂掘进机的雏形。F 系列掘进机是目前悬臂式横轴掘进机的原始机型。1971 年奥地利 ALPINE 公司在匈牙利 F 系列掘进机的基础上，研制了 AM50 型掘进机，并在此基础上逐步形成了 AM 系列掘进机。1972 年德国引进 AM50 型掘进机在半煤岩巷中使用，在此基础上EICKHOFF 公司自行研制出 EVII 型掘进机，并在此基础上发展成为 EVA系列掘进机。1973 年 WESTFALIA 公司研制成功了 WAV170 和 WVA200型掘进机，并在此基础上发展为 WVA 系列掘进机。 F 系列、AM 系列和WVA 系列掘进机均采用的是横轴截割机构 7。1956 年前苏联生产了首台 IIK3 型纵轴悬臂式掘进机，在 8m2 断面下煤巷中使用。IIK 3 型掘进机是目前纵轴悬臂式掘进机的雏形。19601964 年，英国从前苏联引进了 IIK3 型掘进机，进行工业性试验，同时开始了悬臂式掘进机的研制。1963 年 DOSCO 公司在 IIK3 型掘进机的基础上，通过改变截割头截齿配置和更换电气系统，研制成了 MKII 型和 MKII A 型掘进机，并逐步发展成为 DOSCO 系列掘进机。1968 年，德国 EICKHOFF 公司在引进的 DOSCO 掘进机的基础上研制出了 EV100 型掘进机。后来德国 PAURAT公司又研制出了 ET 系列掘进机，使纵轴悬臂式掘进机逐步形成系列化。1966年，日本三井三池机械制造公司在前苏联 IIK3 型和英国 DOSCO 掘进机的基础上研制成功了 S 系列掘进机。到上世纪 70 年代后期，S 系列掘进机已逐步形成系列化 8。经过半个多世纪的发展，目前，国外掘进机主要生产国有:英国、德国、3俄罗斯、奥地利、日本等国所生产的掘进机已被广泛用于硬度 f 低于 8 半煤岩的采准巷道掘进，并扩大到岩巷。重型机不移位截割断面达 3542m2，多数机型能在纵向16 、横向 8的斜坡上可靠工作，截割功率在 132300kW，机重在 50100t，切割岩石硬度 f 为 12。部分机型截割速度已降至 1m/s 以下，牵引速度采用负载反馈调节，以适应不同岩石硬度；一些机型除设有后支撑外，还在履带前后安装了卡爪式液压扎脚机构，以便在切割岩石时锚固定位。机电一体化已成为掘进机发展趋势，新推出的掘进机可以实现推进方向和断面监控、电动机功率自动调节、离机遥控操作及工况监测和故障诊断，部分掘进机实现PLC 控制，实现回路循环检测 9。1.2.2 国内悬臂式掘进机的现状和发展趋势我 国 煤 巷 悬 臂 式 掘 进 机 的 研 制 和 应 用 始 于 20 世 纪 60 年 代 ， 以30 50kW 的 小 功 率 掘 进 机 为 主 ， 研 究 开 发 和 生 产 使 用 都 处 于 试 验 阶 段 。80 年 代 初 期 ， 我 国 淮 南 煤 机 厂 （ 现 重 组 为 凯 盛 重 工 ） 引 进 了 奥 地 利 奥 钢 联公 司 AM50 型 掘 进 机 、 佳 木 斯 煤 机 厂 （ 现 隶 属 于 国 际 煤 机 ） 引 进 了 日 本 三井 三 池 制 作 所 S-100 型 掘 进 机 ， 通 过 对 国 外 先 进 技 术 的 引 进 、 消 化 、 吸 收 ，推 动 了 我 国 综 掘 机 械 化 的 发 展 。 但 当 时 引 进 的 掘 进 机 技 术 属 于 70 年 代 的水 平 ， 设 备 功 率 小 、 机 重 轻 、 破 岩 能 力 低 及 可 靠 性 差 ， 仅 适 合 在 条 件 较 好的 煤 巷 中 使 用 ， 加 之 国 产 机 制 造 缺 陷 ， 在 使 用 中 暴 露 了 很 多 问 题 。 国 内 进一 步 加 强 对 引 进 机 型 的 消 化 吸 收 工 作 ， 积 极 研 制 开 发 了 适 合 我 国 地 质 条 件和 生 产 工 艺 的 综 合 机 械 化 掘 进 装 备 。 经 过 近 30 年 的 消 化 吸 收 和 自 主 研 发 ，目 前 ， 我 国 已 形 成 年 产 1000 余 台 的 掘 进 机 加 工 制 造 能 力 ， 研 制 生 产 了 20 多 种 型 号 的 掘 进 机 ， 其 截 割 功 率 从 30kW 到 200kW ， 初 步 形 成 系 列 化 产品 ， 尤 其 是 近 年 来 ， 我 国 相 继 开 发 了 以 EBJ-120TP 型 掘 进 机 为 代 表 的 替代 机 型 ， 在 整 体 技 术 性 能 方 面 达 到 了 国 际 先 进 水 平 。 基 本 能 够 满 足 国 内 半煤 岩 掘 进 机 市 场 的 需 求 ， 半 煤 岩 掘 进 机 以 中 型 和 重 型 机 为 主 ， 能 截 割 岩 石硬 度 为 f 6 8， 截 割 功 率 在 120kW 以 上 ， 机 重 在 35t 以 上 。 煤 矿 现 用 主流 半 煤 岩 巷 悬 臂 式 掘 进 机 以 煤 科 总 院 太 原 研 究 院 院 生 产 的 EBJ-120TP 型 、EBZ160TY 型 及 佳 木 斯 煤 机 厂 生 产 的 S150J 型 三 种 机 型 为 主 ， 占 半 煤 岩掘 进 机 使 用 量 的 80 以 上 。 90年代初至今为自主研发阶段。这一阶段中型悬臂式掘进机发展日趋成熟，重型掘进机大批出现悬臂式掘进机的设计与加工制4造水平已经相当先进，并且具备了根据矿井条件实现个性化的能力 9。我国的悬臂式掘进机发展主要受英国 DOSCO、日本三井三池 S 系列型掘进机的影响。目前主要以纵轴悬臂式为主。同时由于吸收奥地利 AM 系列型掘进机的特点，也有部分掘进机设计为横轴截割方式 10。然 而 ， 国 内 目 前 岩 巷 施 工 仍 以 钻 爆 法 为 主 ， 重 型 悬 臂 式 掘 进 机 用 于 大 断面 岩 巷 的 掘 进 在 我 国 处 于 试 验 阶 段 ， 但 国 内 煤 炭 生 产 逐 步 朝 向 高 产 、 高 效 、安 全 方 向 发 展 ， 煤 矿 技 术 设 备 正 在 向 重 型 化 、 大 型 化 、 强 力 化 、 大 功 率 和机 电 一 体 化 发 展 ， 新 集 能 源 股 份 公 司 、 新 汶 矿 业 集 团 、 淮 南 矿 业 集 团 及 平顶 山 煤 业 集 团 公 司 等 企 业 先 后 引 进 了 德 国 WAV300、 奥 地 利 AHM105、英 国 MK3 型 重 型 悬 臂 式 掘 进 机 。 全 岩 巷 重 型 悬 臂 式 掘 进 机 代 表 了 岩 巷 掘进 技 术 今 后 的 发 展 方 向 。 虽 然 三 一 重 装 去 年 推 出 了 国 内 第 一 台 EBZ200H 型 硬 岩 掘 进 机 ， 但 国 产 重 型 掘 进 机 与 国 外 先 进 设 备 的 差 距 除 总 体 性 能 参 数偏 低 外 ， 在 基 础 研 究 方 面 也 比 较 薄 弱 ， 适 合 我 国 煤 矿 地 质 条 件 的 截 割 、 装运 及 行 走 部 载 荷 谱 没 有 建 立 ， 没 有 完 整 的 设 计 理 论 依 据 ， 计 算 机 动 态 仿 真等 方 面 还 处 于 空 白 ； 在 元 部 件 可 靠 性 、 控 制 技 术 、 在 截 割 方 式 、 除 尘 系 统等 核 心 技 术 方 面 有 较 大 差 距 。随着煤矿采掘机械化的不断发展。悬臂式掘进机的发展具有以下趋势:(1) 适用范围不断扩大；(2) 可靠性不断提高；(3) 增加机器的截割能力，提高工作稳定性；(4) 机电一体化趋势明显；(5) 采掘锚综合机组出现 12。1.3 论文的主要研究内容及意义随着煤炭行业机械化程度的加快，煤炭行业以前只是重视采煤的机械化，大多数的煤炭行业很少有在掘进方面有较大的投入和研究，这样就造成了采掘速度远远大于开拓速度，此时怎样来提高出煤量，开拓的机械化就显得极其重5要了 13。悬臂式掘进机具有掘进速度快，巷道成形好，便于与其他设备配套使用在综掘工作面以及成本较为合理等优点，因而被广泛应用。近年来掘进机不仅广泛用于煤及软岩巷道的掘进，在中等硬度的半煤岩巷道掘进中也获得良好的技术经济效果 14。据初步统计，目前我国统配煤矿巷道掘进工作中，综掘机械化平均仅占10%左右，而前苏联、英、德等主要采煤国在六十年代末就已达到这一水平。与此不成比例的是，我国综采机械化的发展却相当快，煤矿高产高效的要求是二者比例协调。为了适应综采机械化的发展，保持采掘比例协调，综掘机械化程度厄待提高。因此全面提高国产悬臂式掘进机的技术性能，也成为迫切要求15。本文简单介绍了悬臂式掘进机的分类、特点和国内外的发展应用状况。详细说明了掘进机截割部的组成、工作原理和传动过程，并对截割部减速器的选择和设计计算有一个比较全面的认识和掌握，同时对截割部相关的零部件以及它们的工作原理、选用方式和本身的特性有一定的了解。6第 2 章 悬臂式掘进机截割部的结构设计和动力装置的选择2.1 掘进机截割机构设计方案选择2.1.1 整体形式选择本次设计采用悬臂式方案设计，悬臂式掘进机具有掘进速度快，巷道成形好，工作稳定可靠，便于与其它设备配套使用应用在综掘工作面等优点。随着我国煤矿采掘机械的迅速发展，悬臂式掘进机的可靠性和稳定性在一定程度上也有了很大的提高。目前，我国自主研发的悬臂式掘进机足以满足现代煤矿掘进的需要 4。2.1.2 截割头布置方式选择方案一掘进机截割机构采用横轴式截割头，横轴式悬臂掘进机一般用于软岩掘进，横轴式截割头的截割性能好，横轴式截割头的头体多为厚钢板的组焊结构或者螺钉连接结构，由左右对称的两个半球体组成。截割头体是通过涨套式联轴器同减速器的输出轴相连，可起到过载保护作用。横轴式截割头结构较为复杂。截割头掏槽时横轴式的推进方式与截割力方向基本一致，必须用较大的进给力，如果用行走机构进给掏槽，则应加大行走功率，而且最大截割深度最大不能超过2/3的截割直径，这不便于挖柱窝。横轴式截割头在掘进巷道时在工作面某一位置沿巷道掘进方向切进一定深度，然后截割头上下左右摆动扩大截割范围，实现对全工作面的截割，但要注意点是由于横轴式截割头的结构所限，不容许完全做垂直摆动截割，否则两截割头中间部分将触媒，增大工作阻力。7方案二掘进机截割机构采用纵轴式截割头，纵轴式悬臂掘进机采用二级行星齿轮传动。它的特点是同轴传动、结构紧凑、传递功率大、传动效果好，在推进过程中方向几乎垂直截割方向，因而只需较小的进给力，而且截割深度可由几厘米到整个截割头长度任选。在巷道掘进中纵轴截割头可以朝任何方向摆动，因而可以选择岩层较弱、阻力最小的方向截割，同时还能掘出平整的巷道 5。纵轴式截割头在掘进巷道时截割头首先要钻进工作面一定深度，然后横向摆动截割，达到巷道边界后，沿垂直方向截割一定高度，在水平摆动截割，如此循环往复，直到完成对全工作面的截割。本次设计采用纵轴式悬臂掘进机的截割机构进行设计。2.1.3 纵轴式悬臂掘进机的结构组成纵轴式悬臂掘进机主要由截割机构、装载机构、回转台、液压系统、行走机构、电气系统、后支撑和转载机构等组成。截割头是由截割机构上的电动机驱动，行走、装载、运输和转载的动力则是由安装在本体部的电动机和液压马达提供。截割臂的上下、左右摆动、铲板起落、后支撑支地和伸缩部伸缩都是由液压油缸来实现的 6。123456781截割机构；2装载机构；3回转台；4液压系统；5行走机构；6后支撑；7电气系统；8转载机构图 1-1 纵轴式悬臂掘进机82.2 截割部的设计参数悬臂式掘进机截割部的初始设计参数：截割头转速： rpm4截割头摆动速度： /in05.1截割头平均直径： 6截割头所受径向力： NrF截割头所受轴向力： 10x截割深度： m8.0经济截割硬度： MPa72.3 截割部的总体结构设计悬臂式掘进机截割部主要由截割头组件、截割臂、二级行星减速器和电动机组成。电动机选用掘进机专用电动机，减速器采用 NGW 型二级行星减速器，它具有结构紧凑、体积和质量小、传动比范围大、效率高、运转平稳、噪声低、结构简单、制造方便、传动功率范围大而且轴向尺寸小等优点。截割臂的上下、左右动作是由截割部与回转台间的两个伸缩油缸完成的。截割功率是由电动机输出的功率经减速器后，传递到截割臂，截割臂主轴上花键与截割头相连接，将功率输出。9123451截割头组件；2截割臂；3减速器；4联轴器；5电动机图 2-1 悬臂式掘进机截割部2.4 截割部对电动机的要求悬臂式掘进机是一种主要应用于煤炭行业的掘进设备。因此在选择截割电动机时，首先要考虑截割电动机的防爆性能。而且掘进机的截割电动机在工作过程中，大多数情况为空载起动。当遇到软岩或夹石时，会有较大的阻力矩，因此要求电动机应有较大的最大转矩。当遇到截割阻力矩较大的情况时，转为低速操作。而且掘进机的截割电动机是截割部不可缺少的一部分，除须符合的有关规定外，其外形机壳结构的机械强度、连接方式、冷却方法以386GB及防尘防水程度都必须满足掘进机作业的要求。102.5 截割电动机的选择根据艾克霍夫公司实验资料可得，对于 的煤岩取 ，5f 3h/mkW4H利用能耗法比能耗的实验数据估算截割功率 N(2-1)LDvH60式中 比能耗， ；H3h/mkW4截割头摆动速度， ；v /in05.1Hv截割深度， ；L8.L截割头平均直径， 。D6.DkW04.13.84N根据计算得知，选用标准电动机的功率为 。再根据表 2-1 对电动机5的技术要求中，选用 YBUS3-135 型掘进机专用隔爆型三相异步电动机。表 2-1 电 动 机 技 术 数 据型号功率 kW额定电压 V转速rpm效率%功率因数额定转矩冷却方式工作制绝缘等级重量kgYBUS3135135/122660/1140970/9550.96/0.87 0.85 2.0 外壳水冷S2 H 170011第 3 章 悬臂式掘进机截割部的传动装置3.1 二级行星减速器齿轮的设计计算3.1.1 二级行星减速器齿轮传动比的分配从掘进机的工作条件考虑，选用 NGW 型行星齿轮减速器。它具有结构紧凑、体积和质量小、传动比范围大、效率高、运转平稳、噪声低、结构简单、制造方便、传动功率范围大而且轴向尺寸小等优点。减速器采用渐开线圆柱直齿轮，高速轴与电动机直接相连。电动机功率 ，输入转速kW135p，输出转速 。970rpm1n3.67rpm42n图 3-1 截割部减速器传动原理图1. 总传动比(2-1)21.67.439021ni122. 各级传动比NGW 型两级行星齿轮传动的传动比可利用图 3-2 进行分配，图中 和i分别为高速级传动比和总传动比。i用角标 表示高速级参数， 表示低速级参数。设高速级与低速级外啮合齿轮材料、齿面硬度相同，则 limliH1Bd式中 低速级内齿轮的分度圆直径；BId高速级内齿轮的分度圆直径。 2WNHVcds ZKCA式 中 中 间 变 量 ；A行 星 轮 数 目 ， ， ；sC3s5s分 度 圆 的 齿 宽 系 数 ， ；d2.1d齿 面 工 作 硬 化 系 数 ， ；WZWZ载 荷 分 布 系 数 ， ；cCkKcK接 触 强 度 的 载 荷 系 数 ， 。H 2NHVZ4.135A13418ABE356702=iIi图 3-2 两级 NGW 型传动比分配由图 3-2 可得 18.5i 29.418.5i3.1.2 二级行星减速器高速级齿轮的设计计算和校核1. 配齿计算查表 3-1 选择行星轮数目取 ，由于 距可能达到的传动比3SC18.5BAXi极限较远，所以可以不检验邻接条件。确定各齿轮齿数，按文献 16行星减速器齿轮传动的配齿公式进行计算。14nCZisABXASB)(21CZ式中 行星减速器高速级减速比， ；BAXi 8.5BAXi行星减速器高速级中心轮齿数；Z整数， ；n19行星减速器高速级内齿轮齿数；B行星减速器高速级行星轮齿数。CZ1938.5AZ46B5.17)(2 CZ表 3-1 行星轮数目与传动比的关系传动比范围行星轮数目 s BAXiNGW3 2.113.74 2.16.55 2.14.715采 用 不 等 角 变 位 ， 可 取 或17CZ8C若 取 ， 则 ， 由 文 献 16可 查 出 适 用 的 预 计 啮18CZ9.046ABj合 角 在 、 到 、 的 范 围 内 ； 若 取 ，20A3 321C24CB17CZ则 ， 适 用 的 预 计 啮 合 角 在 、 到04.176CBZj 30A40B、 的 范 围 内 。302A2B取 时，不符合不等角变位的选择条件、且各齿轮齿数间存在公因8C数。应取 且符合公因数条件，预取 。17Z 3026AC2. 按 齿 面 接 触 强 度 初 算 传 动 的 中 心 距 和 模 数A电动机输入转矩 ITnP950 (3-2)式中 电动机功率， ；PkW13P电动机转速， 。nrpm970nmN13295T在对 传动中，中心轮传递的转矩CAATcsAKC式中 电动机输入转矩， ； TmN1329T16行星轮个数， ；sC3sC载荷不均匀系数，由文献 16查得 。cK15.cKmN09.312AT齿数比 5.17ACZu中心轮和行星轮的材料用 渗碳淬火，中心轮和行星轮齿面硬度均rMo20为 ，则试验齿轮的接触疲劳极限 。HRC635 2limN/0H中心轮的许用接触应力 lilimXWRVNHPSZ式中 计算接触强度的寿命系数，根据文献 17查得 ； NZ 1N速度系数，根据文献 17查得 ；V 9.0V粗糙度系数，根据文献 17查得 ；R 1RZ工作硬化系数，根据文献 17查得 ；WZW接触强度计算的尺寸系数，根据文献 17查得 ；X 1XZ计算接触强度的最小安全系数，根据文献 17查得 。limHS limHS2N13509.50HP按文献 16中齿面强度计算公式计算中心距(3-3)32HPaAauKT式中 钢对钢配对的齿轮副常系数， ；aA4817齿数比， ；u5.1u载荷系数，由文献 16查得 ；K8.1K齿宽系数， ；a7.0a许用接触应力， 。HP2mN35HPm46.91350.7081.4832a齿轮模数 .46.92CAzam圆整后取模数 。8传动未变位时的中心距CA m12)7(28)(2CAACZa按预取啮合角 ，可得 传动中心距变动系数3061cos21ACACZ式中 标准压力角， 。0704.1326cos0172AC则 传动的实际中心距 m63.8. maAC圆整后取实际中心距 。183. 计算 传动的实际中心距变动系数 和啮合角CAACAC18传动的实际中心距变动系数CAACma式中 圆整后的实际中心距， ；a18 传动未变位时的中心距， 。AC2AC75.08AC传动的啮合角 89164.02cos1cscosaAC5364. 计算 传动的变位系数A(3-4)tan2iviZxACAC式中 啮合角的渐开线函数， ；ACinv037958.i标准压力角的渐开线函数， 。1v.24.17ACx利用文献 16校核 ， 在许用区内。根据文献 16分配变位系数，得 51.0Ax36.8ACx5. 计算 传动的实际中心距变动系数 和啮合角BCBCB传动的未变位时的中心距C19m1674282CBCZma25.0a9376.cos18cscos CB 0236. 计算 传动的变位系数(3-5)taniviZxCBBC式中 啮合角的渐开线函数， 。CBinv0217.i65.94.801746CBx3.025Cx7. 几何尺寸计算几何尺寸计算公式由表 3-2，计算各个齿轮分度圆直径： m81AZd364B178Cd式中 分别是中心轮、内齿轮和行星轮的分度圆直径 。CBAd m计算各个齿轮齿顶高齿顶高变位系数 13.075.36.051.ACACx20015.2.365.0CBBCx计算 传动时中心轮和行星轮齿顶高 AmxhACaA式中 齿顶高系数， ；ah1a齿轮模数， 。mm808.13.05.aAh m.9.6.1xCaC计算 传动时行星轮和内齿轮齿顶高B8.105.3.0mhCBaC 96.4.6.1xB由于在行星传动中，行星轮主要与中心轮啮合，而与内齿轮的啮合精度不要求太高，所以选 。8.10aCh计算各个齿轮的齿根高(3-6)mxchAafA式中 齿根系数标准值， ；c25.0c齿轮模数， 。mm88.51.fAh m04.163.02xcBafB8.735.01xchCafC21表 3-2 齿 轮 传 动 几 何 尺 寸 计 算计算公式及说明项目 代号直齿轮（外啮合、内啮合）分度圆直径 d21mzd齿顶高变动系数 yyxy1齿顶高 ahha221齿根高 fmxcaff 2211齿高 h2211fah外啮合 2211aad齿顶圆直径内啮合ad2211aah齿根圆直径 fd2211ffd各个齿轮的齿顶圆直径 m16.08.2aAaAhd22m08.3596.4238aBaBhd.17.1CC各个齿轮的齿根圆直径 24.68.52fAfAhdm0.39.136fBfB84.2.72fCfChd计算齿轮的齿宽中心轮齿宽 m6.187.0Adb圆整后取中心轮齿宽 ，5行星轮齿宽 ，40Cb内齿轮齿宽 。m16B8. 验算 传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度A（1） 中心轮齿面接触强度校核中心轮输入转矩(3-7)npT950式中 电动机功率， ；PkW13P电动机转数， 。nrm7nmN13297059T端面内分度圆上的名义切向力23dTF231式中 中心轮输入转矩， ；TmN9中心轮的分度圆直径， 。d81068231中心轮齿面接触应力 的计算HA=HAZKubdFEHHVA211式中 端面内分度圆上的名义切向力， ；F N068F分度圆直径， ； dm8齿宽， ；b50齿数比， ； u.1u使用系数，由文献 17查得 ； AK75.1AK动载系数，由文献 17查得 ；V V齿向载荷分布系数，由文献 17查得 ； H 52.1H齿间载荷分布系数，由文献 17查得 ；K.K节点区域系数，由文献 17查得 ；HZ 8.1HZ弹性系数，由文献 17查得 ；E .9E重合度系数，由文献 17查得 。 .024 9.081.2.5.17.51.50816 1 HA= 2mN0中心轮许用齿面接触应力 的计算HP=HPlimlimXWRVNSZ2mN13509.50HPHA13068安全系数： li26.HP SS中心轮齿面强度符合要求。（2） 中心轮齿根弯曲强度校核中心轮齿根应力 的计算FA(3-8)bmYKeSFV式中 端面内分度圆上的名义切向力， = F N1068齿宽， = bm50模数， = 8使用系数， ； AK7.1AK动载系数， ； VV载荷分布系数，由文献 17查得 ；F 8.1FK载荷分配系数，由文献 17查得 ； K2.齿形系数，由文献 17查得 ；FY75.FY25修正系数，由文献 17查得 ； SY7.1SY重合度系数，由文献 17查得 。 e 35.e 35.17.218.75.18016 FA 2mN.6中心轮许用齿根应力 的计算FPlimlimFXRreltstSY式中 弯曲疲劳极限， ； limF2liN50F应力修正系数，由文献 17查得 ；stYst敏感系数，由文献 17查得 ； relt 1reltY表面系数，由文献 17查