【正文】 23 5 9 . 8 2 4 5 0 1 . 0 4 4 4 01 7 . 1 5 14 1 7 5 0 2 4 5 01 0 8 . 2 2T k NkN??? ? ? ?? ? ? ???? ??? 取 1 108T kN? 由于單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的牽引力必須大于或等于各阻力之和，但應(yīng)小于或等于單側(cè)履帶和地面之間的附著力。 1TG?? ,查表（ 32）取附著系數(shù)值 ? 為 。那么， 1 3 5 / 2 9 .8 0 .71 2 0 .0 5TG kN?? ? ? ?? 則， 1 108 k N G k N?? ? ?,滿(mǎn)足要求。 表（ 32） 附著系數(shù)值 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)輸入功率的計(jì)算確定 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率 1 1 2/P TV ??? （ 39） 式中 P—— 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率， kW； V—— 履帶行走機(jī)構(gòu)工作時(shí)的行走速度， m／ s； 1? —— 履帶鏈的傳動(dòng)效率。有支重輪時(shí)取 0． 89～ 0． 92，無(wú)支重輪時(shí)取 0． 71～0． 74； 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 2? —— 驅(qū)動(dòng)裝置減速器的傳動(dòng)效率，％。 按最大速度的情況計(jì)算： V=6m/min， 1? 取 ， 2? 取 ， 根據(jù)公式 （ 39） ， 1 0 8 6 6 0 1 9 .50 .7 4 0 .7 5P k W????? 液壓馬達(dá)、液壓泵與電機(jī)型號(hào)的選擇 （ 1）液壓馬達(dá)的型號(hào)選擇 暫定減速器的總傳動(dòng)比為 i=290 驅(qū)動(dòng)鏈輪的轉(zhuǎn)矩 1 /2M Td?鏈 （ 310） 將 1 108T kN? ， 468mmd? 帶入（ 310）得： 1 0 8 4 6 8= = 2 5 2 7 2 N m2M ?鏈 馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩 2/MM M i?? 鏈 （ 311） 將以上結(jié)果帶入（ 311）的 25272= 1 1 6 N m2 9 0 0 .7 5MM ?? 則選擇液壓馬達(dá)的型號(hào)為 MFB29，其性能參數(shù)： 幾何排量 (mL/r)： 最高轉(zhuǎn)速 (r/min)： 2400 最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 (r/min)： 50 最高工作壓力 MPa： 最大輸出轉(zhuǎn)矩 N178。 m： 178 重量 kg： 29 （ 2）液壓泵的型號(hào)選擇 根據(jù)設(shè)備工況，選擇液壓泵的型號(hào)為 63SCY141B,其性能參數(shù)： 排量 (mL/r)： 63 額定壓力 MPa： 32 額定轉(zhuǎn)速 (r/min)： 1500 驅(qū)動(dòng)功率 kW： 容積效率 ％ ： 92? 重量 kg： 65 （ 3）泵站電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇 行走機(jī)構(gòu)需要電動(dòng)機(jī)的功率為 Pn 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) Pn=2P/η v1η v2η j （ 312） 式中 P—— 單側(cè)履帶行走機(jī)構(gòu)的輸入功率， kW； η v1—— 液壓馬達(dá)的效率， %； η v2—— 液壓泵的效率， %； η j—— 功率傳輸?shù)膿p失， %； η vη v2取 ，η j取 ,根據(jù)公式（ 312）： 2 19 .5 / 0. 9 0. 9 0. 95 50 .6 8k WnP ? ? ? ? ? 查表， 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 YB250M— 4，功率為 55kW,轉(zhuǎn)動(dòng)速度為 1470r/min。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 4 掘進(jìn)機(jī)行走部減速器設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì) 根據(jù)工作機(jī)的要求，傳動(dòng)裝置將原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)傳遞給工作機(jī)。實(shí)際表明，傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)得合理與否，對(duì)整部裝置的性能，成本以及整體尺寸都有很大影響。因此，合理地設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置是整部機(jī)器設(shè)計(jì)工作中的重要環(huán)節(jié)，即合理地?cái)M定傳動(dòng)方案又是保證傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)質(zhì)量的基礎(chǔ)。 此次設(shè)計(jì)擬使用 3K 型行星齒輪減速器。通過(guò)液壓馬達(dá)將動(dòng)力傳遞給減速器的輸入軸，再由行星齒輪減速器的輸出軸輸出，帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)履帶行走機(jī)構(gòu)。該減速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： （ 1） 行星齒輪傳動(dòng)采用 3K型傳動(dòng)形式，而以前的傳動(dòng)系統(tǒng)采用三級(jí)圓柱齒輪和二級(jí)行星齒輪傳動(dòng)。 相比之下，新的傳動(dòng)系統(tǒng)減少了傳動(dòng)環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，體積更小，傳動(dòng)效率更高。 （ 2）為了解決掘進(jìn)機(jī)行走制動(dòng)的問(wèn)題，在減速器的輸入端加裝了一對(duì)圓柱齒輪，它提高了制動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，從而減小了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使得可以采用較小的制動(dòng)器就能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。在結(jié)構(gòu)上將制動(dòng)器和液壓馬達(dá)平行布置在減速器的端面，充分利用了空間。 減速器傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖如圖 41。 圖 41 傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖 總傳動(dòng)比的計(jì)算 （ 1）液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速的計(jì)算 根據(jù)所選的液壓泵 63SCY141B，液壓馬達(dá)由兩個(gè)液壓泵提供液壓油分別驅(qū)動(dòng)左右行走部的液壓馬達(dá)，液壓泵的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和泵站電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度相同。 Q nV ??泵 泵 泵 （ 41） 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁(yè) 其中 63ml/r?泵Ｖ ， 1470r/minn? ， 90.?泵? 帶入 公式 （ 41） 1 4 7 0 6 3 0 .98 3 3 4 9 m l/m inQ ? ? ??泵 因?yàn)??泵 馬 達(dá) /n Q V??馬 達(dá) 馬 達(dá) 馬 達(dá) 馬 達(dá) （ 42） 其中 /ml r?馬 達(dá)Ｖ ， 90.?馬達(dá)? 帶入 公式 （ 42） 83349 r/m inn???馬 達(dá) （ 2）鏈輪轉(zhuǎn)速的計(jì)算 計(jì)算當(dāng)掘進(jìn)機(jī)的速度為 V=6m/min 時(shí)的鏈輪轉(zhuǎn)速 1000 /n V za?鏈 輪 （ 43） 式中 V—— 掘進(jìn)機(jī)的調(diào)動(dòng)速度， m/min； z—— 鏈輪的齒數(shù)； a—— 履帶節(jié)距， mm。 將 6m/min?Ｖ ， 9z? ， 160a? 帶入公式（ 43） 1 0 0 0 6 4 .1 7 r /m in9 1 6 0n ????鏈 輪 （ 3）總傳動(dòng)比 ni n? 馬 達(dá)鏈 輪 （ 44） 將 1218r/minn ?馬 達(dá) ， r/minn ?鏈 輪 ，帶入公式（ 44） 1218 ?? 則行走部減速器的總傳動(dòng)比 為 292。 行星齒輪減速器的設(shè)計(jì) 已知條件 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，此行星齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小、工作環(huán)境差、沖擊較大。 行星傳動(dòng)的輸入功率： 1 1 9 .5 0 .9 8 0 .9 8 0 .9 8 0 .9 9 1 8 .2 k wP ? ? ? ? ? ? 輸入轉(zhuǎn)速： 1 1218r/m innn??馬 達(dá) 傳動(dòng)比： 292pii?? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁(yè) 配齒計(jì)算 根據(jù) 3k行星傳動(dòng)的傳動(dòng)比公式： 111bb beap a eb a e beZzzZiiZ z z zZ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ?? （ 45） 再根據(jù)其裝配條件，即保證各行星輪能勻稱(chēng)裝入時(shí)，中心輪 a、 e和 b之間的條件： pba nCzz 1?? （ 46） pea nCzz 2?? （ 47） 式中 為正整數(shù)、行星輪數(shù)目； 21 CC—n p 由公式（ 45）可知，要傳動(dòng)比 baei 值比較大，而且結(jié)構(gòu)緊湊，就盡量使 bz 與 ez 的差值取小些，但從滿(mǎn)足裝配條件看， bz 與 ez 最小差值應(yīng)滿(mǎn)足： e b pz z n? ?? （ 48） 將 e b pz z n??代入傳動(dòng)比 pi 公式（ 45），經(jīng)整理化簡(jiǎn)后可得齒數(shù) bz 的一元二次方程 ? ? ? ?2 10b a p b p a pz z n z i z n? ? ? ? ? （ 49） 則 ? ? ? ? ? ?21 412b a p a p p a pz z n z n i z n??? ? ? ? ? ????? （ 410） 則由公式（ 48）可求得 ez ，即 e b pz z n?? （ 411） 如果 eazz? 為偶數(shù)，則 cz 可按下式 計(jì)算，即 12eac zzz ??? 如果 be azz? 為奇數(shù)，即在采用角度變位的行星傳動(dòng)中，則 cz 可按下面的公式計(jì)算 zzz ??? （ 412） 一般選取行星輪數(shù) 3?pn ，再取太陽(yáng)輪 a的齒數(shù) az =16。 則由公式（ 410）得 bz =109，再由公式（ 411）得 ez =112，因?yàn)?ez az =11216=96，為 偶 數(shù)，再由公式（ 412）得 cz =47 驗(yàn)算傳動(dòng)比，允許其傳動(dòng)誤差為 中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2020 屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁(yè) ppp ii iii ????? （ 413） 式中 給定的傳動(dòng)比——i p ； 實(shí)際的傳動(dòng)比——i ； 040020 .～.——i p 般可取許用的傳動(dòng)比誤差，一? 。 3k型 行星齒輪傳動(dòng)的各齒輪的齒數(shù) 如下 az bz ez cz 16 109 112 47 帶入公式（ 45） 109116 2 9 1 .51091 112baei???? 傳動(dòng)比 baep ii ? 。得 pii? ? ? ?滿(mǎn)足 傳動(dòng)要求。 初步計(jì)算齒輪的主要參數(shù) 齒輪材料和熱處理的選擇： 中心輪 a 和行星輪 c采用 20CrMnTi，滲碳淬火， 齒面硬度 58～ 62HRC。查齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限圖，取 2lim 1550 N /m mH? ? ；查齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限圖，取 2lim 340N /mmF? ? 。中心輪 a 和行星輪 c的加工精度 為 6級(jí)； 內(nèi)齒輪 b 和 e 均采用 42SiMn，表面 淬火，硬度 45～ 55HRC 。查齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限圖，取 2lim 1000 N /m mH? ? ；查齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限圖，取 2lim 500N /mmF? ? 。 內(nèi)齒輪b和 e的加工精度 7級(jí)。 按照齒根彎曲強(qiáng)度條件的設(shè)計(jì)公式確定模數(shù) m ； 3 21 11 limFd FaFPFAm z YKKKTKm ?? ?? （ 414） 式中 mK —— 算式系數(shù)，對(duì)于直齒輪傳動(dòng)為 ； 1T —— 小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 ， N178。 mm； ?FK —— 綜合系數(shù)； FPK —— 彎曲強(qiáng)度的行星輪間載荷分布不