【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 /XAPYX/O Y/AXDYBP 圖 23 蟹爪機(jī)構(gòu)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(jī)構(gòu) OABD 看成由兩個(gè)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(fù)數(shù)幾何表達(dá)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(fù)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(shè) M= sin? ， N= cos? ad ， K= ac dcba 2 2222 ??? cd cos? ， 同時(shí)將半角三角函數(shù)關(guān)系代入，則得： ? ? ? ? 02t a n22t a n 2 ????? KNMKN ?? 式中， 2tan? 的解： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 2tan?= KN KNMM ? ??? 222 (223) 則 ?=???????? ? ???? KN KNMM2221t a n2 （ 224） ? 有正負(fù)兩個(gè)解，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(duì)時(shí)間 t 求一階導(dǎo)數(shù)，各項(xiàng)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(duì)時(shí)間 t 求二階導(dǎo)數(shù)，然后各項(xiàng)同乘 ?ie? 和 ?ie? ，經(jīng)推導(dǎo)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(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。 P 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 圖 24 所示： 劉曉輝：掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)及裝載減速器 設(shè)計(jì) 16 ADBOmnek jRg feHD BO 圖 24 P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)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(xiě)出： ? ? iyxleae xii ??? ?? ??? （ 230） 或者 ? ? ? ? ? ?? ? iyxilia ????????? ???????? s i nc o ss i nc o s ，經(jīng)整理得出 P 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)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?！保蓹C(jī)器結(jié)構(gòu)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(zhǎng)尺寸，查得 l =。 為了使蟹爪的坐標(biāo)與掘進(jìn)機(jī)坐標(biāo)一致，便于用計(jì)算機(jī)畫(huà)出 P 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡圖，可將蟹爪機(jī)構(gòu)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn) ? 角，參考上面的蟹爪機(jī)構(gòu)原理圖，右耙爪轉(zhuǎn) +? 角，左耙爪轉(zhuǎn) ? 角， ? =176。 1） 求 P 點(diǎn)的速度 p? 和加速度 pa 。 對(duì) P 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程對(duì)時(shí)間 t 求一階導(dǎo)數(shù)可得： p? = ? ?? ? ??????????? ?????????????????? c o s2222222 alladtdydtdx （ 233） 對(duì) P 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡方程對(duì)時(shí)間 t 求二階導(dǎo)數(shù)可得： 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn)的速度和加速度，式中 ?? 、 ??用于右耙爪， ?? 、 ?? 用于左耙爪。 3 裝載機(jī)構(gòu)減速器的設(shè)計(jì) ： 裝載機(jī)構(gòu)和中間刮板輸送機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)為集中傳動(dòng)形式，即裝載耙爪和中間刮板輸送機(jī)由位于中間輸送機(jī)機(jī)頭兩側(cè)的兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)的輸出軸分別通過(guò)兩臺(tái)完全相同的兩級(jí)減速器驅(qū)動(dòng)中間刮板輸送機(jī)的鏈輪軸。該減速器的第一級(jí)為斜齒圓柱齒輪，第二級(jí)為弧齒錐齒輪。中間刮板輸送機(jī)的機(jī)頭鏈輪把動(dòng)力傳輸?shù)綑C(jī)尾的從動(dòng)鏈輪，然后再通 過(guò)兩個(gè)完全相同的減速器分別驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的耙爪。該減速器由弧齒錐齒輪組成一級(jí)減速。 電動(dòng)機(jī)的選擇 : 根據(jù)所參考的掘進(jìn)機(jī)的總裝功率 及對(duì)設(shè)計(jì)的驗(yàn)算 選擇裝運(yùn)機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)功率 P=11KW，n=1455r/min. 選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為： YBU 系列電動(dòng)機(jī)， YBU11。 主要性能參數(shù)如表 31 表 31 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Table 31 Motor Model 型號(hào) 功率 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 額定電壓 重量 絕緣等級(jí) YBU11 11KW 1500r/min 1455r/min 660V 217Kg H 劉曉輝：掘進(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)及裝載減速器 設(shè)計(jì) 18 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算： 傳動(dòng)比的分配： 由前面所述，該機(jī)構(gòu)的減速由兩個(gè)減速器來(lái)實(shí)現(xiàn)，中間通過(guò)鏈及鏈輪實(shí)現(xiàn)聯(lián)通，但是，鏈傳動(dòng)部分不改變機(jī)構(gòu)的速度。因此，此機(jī)構(gòu)可看成為三級(jí)減速。 由前面確定的裝載耙爪耙集次數(shù) N=40 次 /分。可知總傳動(dòng)比 50 ??? Wnni ， 中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器形式為錐齒輪和正齒輪二級(jí)減速，裝載耙爪傳動(dòng)形式為單級(jí)圓錐齒輪傳動(dòng)。 取裝載耙爪部分減速器的傳動(dòng)比為 i3= 則 中間輸送機(jī)機(jī)頭部分減速器的傳動(dòng)比 i12=3ii = = 取中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第一級(jí)減速，即斜齒圓柱齒輪減速的傳動(dòng)比為 i1= 則中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第二級(jí)減速，即弧齒錐齒輪減速的傳動(dòng)比 i2=112ii = = 設(shè)中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第一級(jí)減速為第一級(jí)減速，中間輸送機(jī)機(jī)頭減速器的第二級(jí)減速為第二級(jí)減速，裝載耙爪 部分減速器為第三級(jí)減速，以下通稱(chēng)為這樣。 根據(jù)傳動(dòng)比的分配查書(shū)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)選擇齒輪齒數(shù) 第一級(jí)：大斜齒圓柱齒輪的齒數(shù)為 44，小的為 17； 第二級(jí)：大的弧齒錐齒輪齒數(shù)為 45，與其嚙合的齒輪為 10； 第三級(jí)：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(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算 按指導(dǎo)書(shū)表 確定各零件效率取： 聯(lián)軸器效率： 聯(lián)? = 齒輪嚙合效 率： 齒? = 遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 滾動(dòng)軸承效率：承?= 0 軸：電動(dòng)機(jī)軸 P0 =Pr =11KW n0=1455r/min T0=11103/1455= mN? I 軸：第一級(jí)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(jí)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(jí)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(jí)減速高速軸 P4=2P3P 運(yùn) =2= n4=n3=129r/min T4=P4/n4=103/129= mN? Ⅴ 軸 :第三級(jí)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(jìn)機(jī)裝載機(jī)構(gòu)及裝載減速器 設(shè)計(jì) 20 齒輪部分設(shè)計(jì) 第一級(jí)齒輪傳動(dòng)計(jì)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(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算： 采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，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(jí) 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(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)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(dòng)比誤差 uu/? =（ ） /=， 誤差在 ? 5%內(nèi) 小輪轉(zhuǎn)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(dòng)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(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn)影響系數(shù) ZH，查教材圖（ 864）得 ZH= 重