【文章內(nèi)容簡介】 /XAPYX/O Y/AXDYBP 圖 23 蟹爪機構原理 Figure 23 Xiezhao agencies Principle (1)求連桿、搖桿的角位移 ? 和 ? 。在上圖中，把四桿機構 OABD 看成由兩個封閉向量三角形 OAB 和 ODB 組成， ?OB 是公共向量，向量方程為： a+b=c+d (219) 任何向量 A 的復數(shù)幾何表達式為 A=x+yi,其中 x 為向量 A 在 x 軸的分向量， yi 為 A 在y 軸的分向量。則式（ 219）可表示為： aei? +bei? =cei? +d, (220) 式中 a、 b、 c、 d向量 a、 b、 c、 d 的模，為正值； ? 、 ? 、 ? 向量 a、 b、 c、 d 與 x 軸正方向夾角，即副角。 根據(jù)復數(shù)等式兩邊相等的條件可得 bcos? =ccos? +dacos? (221) bsin? =csin? asin? (222) 將式（ 221）、（ 222）平方后相加，并設 M= sin? ， N= cos? ad ， K= ac dcba 2 2222 ??? cd cos? ， 同時將半角三角函數(shù)關系代入，則得： ? ? ? ? 02t a n22t a n 2 ????? KNMKN ?? 式中， 2tan? 的解： 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 15 2tan?= KN KNMM ? ??? 222 (223) 則 ?=???????? ? ???? KN KNMM2221t a n2 （ 224） ? 有正負兩個解，根據(jù)機構設計要求取正值。由式（ 221）和（ 222）得： ?= ???????? ?? ?? ?? ?? c osc os s ins int a n 1 adc ac （ 225） 將數(shù)據(jù) a=200mm,b=360mm,c=270mm,d=400mm,? =0， 360176。， “+”用于右耙爪， “”用于左耙爪，代入（ 224）、（ 225）式，即可求出 ? 與 ? 的值。 （ 2） 求連桿和搖桿的角速度 ?? 、 ?? 。將式（ 2）對時間 t 求一階導數(shù)，各項同乘 ?ie? 和 ?ie? ，經(jīng)整理得： ?? = ? ?? ????? ????? sinsinba （ 226） ?? = ? ?? ????? ?? ??sinsinca （ 227） 式中， ?? 曲柄 a 的角速度，值為 ? ， “+”用于右耙爪， “”由于左耙爪。 求得 ?? = rad/s （ 3） 求連桿和搖桿的角加速度 ?? 和 ?? 。由（ 220）式對時間 t 求二階導數(shù)，然后各項同乘 ?ie? 和 ?ie? ，經(jīng)推導和整理得到： ?? = ? ? ? ?? ??? ??????? ??? ? ????? s in c osc ot 222 b ac （ 228） ?? = ? ? ? ?? ??? ??????? ??? ? ????? s in c osc ot 222 c ab （ 229） 將各已知值代入（ 228）、（ 229）中，求得左、右耙爪的角加速度 （ 4） 求連桿 P 點的運動軌跡。 P 點的運動軌跡 圖 24 所示： 劉曉輝：掘進機裝載機構及裝載減速器 設計 16 ADBOmnek jRg feHD BO 圖 24 P 點運動軌跡 Figure 24 P points trajectory 如 圖 24，在向量三角形 OAP 中， r=a+l，同理可寫出： ? ? iyxleae xii ??? ?? ??? （ 230） 或者 ? ? ? ? ? ?? ? iyxilia ????????? ???????? s i nc o ss i nc o s ，經(jīng)整理得出 P 點的運動軌跡方程為： ? ??? ??? ??? c o sc o s lax （ 231） ? ????? ???? s i ns i n lay （ 232） 式中 ? 位置角，單位為 “176?！?，由機器結構尺寸確定，查得 ? =176。；而 +? 和 ?? 用于右耙爪， ?? 和 ?? 用于左耙爪； l 連桿延長尺寸，查得 l =。 為了使蟹爪的坐標與掘進機坐標一致，便于用計算機畫出 P 點運動軌跡圖，可將蟹爪機構坐標旋轉 ? 角，參考上面的蟹爪機構原理圖，右耙爪轉 +? 角，左耙爪轉 ? 角， ? =176。 1） 求 P 點的速度 p? 和加速度 pa 。 對 P 點的運動軌跡方程對時間 t 求一階導數(shù)可得： p? = ? ?? ? ??????????? ?????????????????? c o s2222222 alladtdydtdx （ 233） 對 P 點的運動軌跡方程對時間 t 求二階導數(shù)可得： 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 17 pa =222222????????????????? dt yddt xd = ? ? ? ? ? ?? ?? ? 2/12242242 s i nc os2 ?????????????? ?????? mmgalla ???????? （ 234） 將左右耙爪的各已知值代入上面兩式中，可求出 P 點的速度和加速度，式中 ?? 、 ??用于右耙爪， ?? 、 ?? 用于左耙爪。 3 裝載機構減速器的設計 ： 裝載機構和中間刮板輸送機構的傳動系統(tǒng)為集中傳動形式，即裝載耙爪和中間刮板輸送機由位于中間輸送機機頭兩側的兩臺電動機驅動。兩臺電動機的輸出軸分別通過兩臺完全相同的兩級減速器驅動中間刮板輸送機的鏈輪軸。該減速器的第一級為斜齒圓柱齒輪，第二級為弧齒錐齒輪。中間刮板輸送機的機頭鏈輪把動力傳輸?shù)綑C尾的從動鏈輪，然后再通 過兩個完全相同的減速器分別驅動兩側的耙爪。該減速器由弧齒錐齒輪組成一級減速。 電動機的選擇 : 根據(jù)所參考的掘進機的總裝功率 及對設計的驗算 選擇裝運機構電動機功率 P=11KW，n=1455r/min. 選擇電動機型號為： YBU 系列電動機， YBU11。 主要性能參數(shù)如表 31 表 31 電動機型號 Table 31 Motor Model 型號 功率 同步轉速 滿載轉速 額定電壓 重量 絕緣等級 YBU11 11KW 1500r/min 1455r/min 660V 217Kg H 劉曉輝：掘進機裝載機構及裝載減速器 設計 18 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算： 傳動比的分配： 由前面所述，該機構的減速由兩個減速器來實現(xiàn)，中間通過鏈及鏈輪實現(xiàn)聯(lián)通，但是，鏈傳動部分不改變機構的速度。因此，此機構可看成為三級減速。 由前面確定的裝載耙爪耙集次數(shù) N=40 次 /分?？芍倐鲃颖? 50 ??? Wnni ， 中間輸送機機頭減速器形式為錐齒輪和正齒輪二級減速，裝載耙爪傳動形式為單級圓錐齒輪傳動。 取裝載耙爪部分減速器的傳動比為 i3= 則 中間輸送機機頭部分減速器的傳動比 i12=3ii = = 取中間輸送機機頭減速器的第一級減速，即斜齒圓柱齒輪減速的傳動比為 i1= 則中間輸送機機頭減速器的第二級減速，即弧齒錐齒輪減速的傳動比 i2=112ii = = 設中間輸送機機頭減速器的第一級減速為第一級減速，中間輸送機機頭減速器的第二級減速為第二級減速，裝載耙爪 部分減速器為第三級減速，以下通稱為這樣。 根據(jù)傳動比的分配查書機械系統(tǒng)設計選擇齒輪齒數(shù) 第一級：大斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)為 44，小的為 17； 第二級：大的弧齒錐齒輪齒數(shù)為 45，與其嚙合的齒輪為 10； 第三級：大的弧齒錐齒輪齒數(shù)為 45，與其嚙合的齒輪為 14。 . 各軸功率、轉速和轉矩的計算 按指導書表 確定各零件效率?。? 聯(lián)軸器效率： 聯(lián)? = 齒輪嚙合效 率： 齒? = 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 19 滾動軸承效率：承?= 0 軸：電動機軸 P0 =Pr =11KW n0=1455r/min T0=11103/1455= mN? I 軸：第一級減速高速軸 P1=P0? 01=P0聯(lián)? =11= n1=n0 /i01 =n0 /i聯(lián) =1455/1=1455r/min T1 =P1 /n1 =103/1455= mN? Ⅱ 軸：第一級減速低速軸 P2 =P1 12? =P1齒? 承? == n2 =n1 /i12 =n1 /i1 =1455/=562r/min T2 =P2/n2=103/562= mN? Ⅲ 軸 :第二級減速低速軸 P3=P223? =P2齒? 承? == n3=n2/i23=n2/i2=562/=129 r/min T3=P3/n3=103/129= mN? Ⅳ 軸：第三級減速高速軸 P4=2P3P 運 =2= n4=n3=129r/min T4=P4/n4=103/129= mN? Ⅴ 軸 :第三級減速低速軸 P5=P445? =P4齒? 承? == n5 =n4 /i45 =n4 /i3 =129/=40 r/min T5=P5/n5 =103/40= mN? 劉曉輝：掘進機裝載機構及裝載減速器 設計 20 齒輪部分設計 第一級齒輪傳動計算： （ 1） 選擇齒輪材料： 小輪選用合金剛，表面滲碳 HRC1=5662 大輪選用合金剛，表面滲碳 HRC2=56—62 (2)按齒根彎曲疲勞強度設計計算： 采用斜齒圓柱齒輪傳動，按 ? t=(～ ) 3 11 /nPn 估取圓周速度 ? t=,參考教材表 814， 815。選取 II 公差組 7 級 小輪分度圓直徑 d1，可由下式求得： d1? ? ?3 21 12 ???????? ???????HHEdZZZZuuKT ?? ?? （ 31） 齒寬系數(shù) d? ,查教材表 823 按 齒輪相對軸承為非對稱布置，取 d? = 小齒輪齒數(shù) Z1，選 Z1=17 大齒輪齒數(shù) Z2=Z1i=17= 圓整取 Z2=44 齒數(shù)比 u=Z2/Z1=44/17＝ 合適 傳動比誤差 uu/? =（ ） /=， 誤差在 ? 5%內(nèi) 小輪轉矩 T1= 載荷系數(shù) K 由式（ 854）得 K=KA ? KV ? K? ? K? 使用系數(shù) KA，查教材表（ 820） KA= 動載荷系數(shù) KV 的初值 KVt 由教材圖（ 857）查得 KVt = 齒向載荷分布系數(shù) K? 由教材圖（ 860）查得 K? = 齒間載荷分布系數(shù) K? 的初值 K t? 在推薦值（ ?? 7o～ 20o）中初選 0? =13o 由式（ 855），（ 856）得 ??? ??? ?? =[(1/Z1+1/Z2)]cos? +(1/? )Z1d?tan? =[(1/17+1/44)]cos13? +(1/? )17tan13? 遼寧工程技術大學畢業(yè)設計（論文） 21 =+= ?? = ?? == 查教材表（ 821）得 K t? = 則載荷系數(shù)的初值為 : K=KA? ?? KKKv ?? == 彈性系數(shù) ZE,查教材表（ 822）得 ZE= 2/mmN 節(jié)點影響系數(shù) ZH，查教材圖（ 864）得 ZH= 重