【正文】 NJ2216E,基本尺寸為8014033，與液壓制動器這端聯(lián)接的軸承選取為GB/T 2831994，代號為NJ212E,基本尺寸為6011022。按彎曲許用應(yīng)力校核軸Ⅰ的強(qiáng)度：（1）畫出軸的空間受力簡圖 將齒輪上受力簡化為集中力通過輪轂中點(diǎn)作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心O作用于軸上，軸的受力簡圖如下圖。 軸的轉(zhuǎn)矩 齒輪的圓周力: 徑向力： （2）畫出水平受力圖 計(jì)算支點(diǎn)反力，畫出水平彎矩圖?？紤]到C點(diǎn)和D點(diǎn)處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算支點(diǎn)反力和C點(diǎn)D點(diǎn)的彎矩。 支點(diǎn)反力： C點(diǎn)彎矩： D點(diǎn)彎矩： （3）畫出垂直面受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D兩處的彎矩，畫出垂直面彎矩圖。 支點(diǎn)反力： C點(diǎn)彎矩： D點(diǎn)彎矩： (4)求合成彎矩，畫出合成彎矩圖 C點(diǎn)合成彎距： D點(diǎn)合成彎距: (5)畫出轉(zhuǎn)矩T圖（6）計(jì)算C、D處當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖 (7)校核軸的強(qiáng)度根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 由前面列出的材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241～286HBS,力學(xué)性能=785MPa，＝510Mpa，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表27查得合金鋼的許用彎曲應(yīng)力為。 C截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力： D截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力： C、D兩截面均安全。其圖形如下： 軸Ⅱ的設(shè)計(jì) 軸Ⅱ?yàn)槎栎嗇S，為了結(jié)構(gòu)緊湊，可以將軸Ⅱ設(shè)計(jì)為軸固定，齒輪繞軸旋轉(zhuǎn)。軸的材料選擇為45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度為217～255HBS,。齒輪的分度圓直徑為182mm，,齒寬為30mm。由于圓柱滾子軸承需要成對使用，選用的軸承為調(diào)心滾子軸承（承載能力大，主要承受徑向載荷，也能承受任一方向的軸向載荷，適合在重載荷和振動載荷下工作，不能承受純軸向載荷，調(diào)心性好），選用GB/T 2881994軸承代號為22211CC/W33，基本尺寸為5510020，由于在軸的兩端要安裝密封圈要將軸在徑向開槽，設(shè)計(jì)軸的最小直徑需考慮這，此處軸Ⅱ?yàn)橐恍妮S。按彎曲許用應(yīng)力校核軸Ⅱ的強(qiáng)度： （1）畫出軸的空間受力簡圖 將齒輪上受力簡化為集中力通過輪轂中點(diǎn)作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心O作用于軸上，和軸的兩端在箱體上的支撐點(diǎn)受力，軸的受力簡圖如下圖。 軸的轉(zhuǎn)矩 齒輪的圓周力: 徑向力： （2）畫出水平受力圖 計(jì)算支點(diǎn)反力，畫出水平彎矩圖。此處為惰輪軸齒輪兩端都嚙合，考慮到，大小相等方向相反，在水平方向軸可近似看作不受力。 （3）畫出垂直面受力圖，考慮到C、D兩處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D兩處的彎矩，畫出垂直面彎矩圖。 支點(diǎn)反力： C點(diǎn)彎矩： D點(diǎn)彎矩： (4)求合成彎矩，則合成彎矩就為垂直面彎矩。 (5)校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 C截面彎矩應(yīng)力： D截面彎矩應(yīng)力： C、D兩截面均安全。 軸Ⅲ設(shè)計(jì)軸的材料選取為45鋼，材料處理與硬度與軸Ⅱ相同?？紤]軸的最小直徑及軸承受的載荷，右端軸承選用型號為GB/T 2831994 NJ309E尺寸為4510025（NJ軸承為內(nèi)圈單擋邊圓柱滾子軸承，可以承受少量的軸向載荷）,左端軸承選用型號為GB/T2831994 N310E尺寸為5011027。齒輪的寬度為35mm,齒輪的寬度為50mm。對于齒輪，應(yīng)采用花鍵聯(lián)接，花鍵軸查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選用矩形花鍵標(biāo)準(zhǔn)型為GB114487 8525810。按彎曲許用應(yīng)力校核軸Ⅲ的強(qiáng)度： （1）畫出軸的空間受力簡圖 將齒輪上受力簡化為集中力通過輪轂中點(diǎn)作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心O作用于軸上，軸的受力簡圖如下圖。 軸的轉(zhuǎn)矩 齒輪的圓周力: 徑向力： 齒輪的圓周力: 徑向力： （2）畫出水平受力圖 計(jì)算支點(diǎn)反力，畫出水平彎矩圖?？紤]到C、D、E點(diǎn)處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D、E點(diǎn)的彎矩。 支點(diǎn)反力： 則支點(diǎn)A處的水平支撐力與所假設(shè)相反。 C點(diǎn)彎矩： D點(diǎn)彎矩： E點(diǎn)彎矩： （3）畫出垂直面受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力和C、D、E處的彎矩，畫出垂直面彎矩圖。支點(diǎn)反力： C點(diǎn)彎矩： D點(diǎn)彎矩： E點(diǎn)彎矩： (4)求合成彎矩，畫出合成彎矩圖 C點(diǎn)合成彎距： D點(diǎn)合成彎距: E點(diǎn)合成彎矩 (5)畫出轉(zhuǎn)矩T圖 （6）計(jì)算C、D、E處當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖 (7)校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定C、D兩截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 由表25當(dāng)45鋼，按表27插值法的 C截面抗彎截面系數(shù)： C截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力： D截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力： E截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力： C、D、E截面均安全。 其圖形如下： 軸IV的設(shè)計(jì)： 軸IV的設(shè)計(jì)選用45鋼，材料處理與硬度與軸II相同。前面求得軸IV的最小直徑為62mm,齒輪的模數(shù)為5，齒數(shù)為62，分度圓直徑為310mm，齒寬為45mm,結(jié)合軸Ⅲ的長度為162mm，與行星減速器輸入軸端為花鍵配合選用標(biāo)準(zhǔn)配合尺寸10728212，由以上數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)軸IV。與行星減速器聯(lián)接端的軸承型號為NJ1024 12018028，軸中間與齒輪聯(lián)接的矩形花鍵選用為標(biāo)準(zhǔn)尺寸1015816620，另一端與端蓋聯(lián)接的軸承選用型號為NJ1014 7012524。 按彎曲許用應(yīng)力校核軸IV的強(qiáng)度： （1）畫出軸的空間受力簡圖 將齒輪上受力簡化為集中力通過輪轂中點(diǎn)作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心O作用于軸上，軸的受力簡圖如下圖。 軸的轉(zhuǎn)矩 齒輪的圓周力: 徑向力： （2）畫出水平受力圖 計(jì)算支點(diǎn)反力，畫出水平彎矩圖?？紤]到D點(diǎn)處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算支點(diǎn)反力和D點(diǎn)的彎矩。 支點(diǎn)反力： D點(diǎn)彎矩： （3）畫出垂直面受力圖，計(jì)算支點(diǎn)反力和D點(diǎn)處的彎矩，畫出垂直面彎矩圖。 支點(diǎn)反力： D點(diǎn)彎矩： (4)求合成彎矩，畫出合成彎矩圖 D點(diǎn)合成彎距: (5)畫出轉(zhuǎn)矩T圖 （6）計(jì)算D處當(dāng)量彎矩，畫出當(dāng)量彎矩圖 (7)校核軸的強(qiáng)度 根據(jù)彎矩大小及軸的直徑選定D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。 D截面當(dāng)量彎矩應(yīng)力： D截面安全。其圖形如下： 軸V的設(shè)計(jì) 軸V為采煤機(jī)行走箱的輸入軸，材料選用為合金鋼，調(diào)制處理，硬度229～286 HBS前面求得軸V的最小直徑為172mm，與軸V配合的驅(qū)動齒輪寬度為92mm，,驅(qū)動齒輪的頂圓直徑450mm,驅(qū)動齒輪的根圓直徑290mm。與行星減速器輸出配合的軸上花鍵的規(guī)格選取為1217419020，由于圓弧圓柱齒輪為斜齒輪，軸承選取為圓錐滾子軸承，能同時(shí)承受徑向載荷和單向軸向載荷。標(biāo)準(zhǔn)為GB/T2971994型號為32948 尺寸為2403205139。 校核軸V的強(qiáng)度： 對于軸V只起到傳遞扭矩的作用，按許用切應(yīng)力校核強(qiáng)度， 抗扭截面系數(shù): 強(qiáng)度滿足要求。 軸VI的設(shè)計(jì) 軸VI為采煤機(jī)的行走輪的支撐軸，為一心軸，只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的固定軸，此軸選用的材料為合金鋼，行走輪的寬度為76mm,行走齒輪的頂圓直徑615mm,行走齒輪的根圓直徑456mm。行走輪內(nèi)裝調(diào)心圓柱滾子軸承，能承受較大的徑向載荷，能自動調(diào)心，代號為23038C/W33，尺寸為19029075。按彎曲許用應(yīng)力校核軸VI的強(qiáng)度： （1）畫出軸的空間受力簡圖 將齒輪上受力簡化為集中力通過軸承中點(diǎn)作用于軸上，軸的支點(diǎn)反力也簡化為集中力通過軸承載荷中心O作用于軸上，和軸的兩端在箱體上的支撐點(diǎn)受力，軸的受力簡圖如下圖。 軸VI的轉(zhuǎn)矩 齒輪的圓周力: 徑向力： 齒輪產(chǎn)生的軸向力不作用于軸上，作用于軸套上，軸受力有圓周力和徑向力。 （2）畫出水平受力圖 計(jì)算支點(diǎn)反力，畫出水平彎矩圖。所受圓周力為2倍的考慮到C處為可能的危險(xiǎn)截面，計(jì)算支點(diǎn)反力和C處的彎矩，畫出垂直面彎矩圖。 支點(diǎn)反力： C點(diǎn)彎矩： （3）垂直面由作用力與反作用力的關(guān)系，徑向力抵消。 （4）則總彎矩為 (5)校核軸的強(qiáng)度 此軸選用的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240～270HBS,力學(xué)性能=785MPa，＝570Mpa，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》表27查得合金鋼的許用彎曲應(yīng)力為。C截面彎矩應(yīng)力： C截面安全。 第五章 軸承與花鍵類型的選取與驗(yàn)算： 一、軸承的選取與驗(yàn)算：本方案設(shè)計(jì)時(shí)所用的軸承均從機(jī)械工業(yè)出版社的《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》一書中的第四版第二卷查取。本方案設(shè)計(jì)時(shí)，所用軸承有圓柱滾子軸承、調(diào)心滾子軸承、圓錐滾子軸承，各類軸承特點(diǎn)如下優(yōu)點(diǎn)：1） 圓柱滾子軸承：能承受較大的徑向載荷，只有NJ可以承受少量軸向載荷。工作時(shí)允許內(nèi)、外圈有少量的軸向錯動。2） 調(diào)心滾子軸承：能承受較大的徑向載荷，該類軸承外圈滾道是球面形，故其調(diào)心性能良好，允許內(nèi)外圈相錯一定角度，能補(bǔ)償同軸度誤差。3） 圓錐滾子軸承：可同時(shí)承受徑向載荷和單向軸向載荷，外圈可分離，安裝時(shí)調(diào)整軸承游隙，成對使用。 設(shè)計(jì)過程所用軸承列于下表：序號型號備注規(guī)格1NJ211E80140332NJ212E6011022322211CC/W3350100204NJ309E 45100255NJ310E50110286NJ1024155220337NJ10147012524822210CC/W335090239NJ1044220340561021310CC501102711NJ1048240360561232948240320511323038C/W3319029075 驗(yàn)算軸V上的一對軸承： 軸V上所用的軸承為兩個圓錐滾子軸承32948，有中等沖擊，齒輪的圓周力為，兩軸承所受的徑向力: 軸向力: 要求軸承壽命。 由手冊查得32948軸承 ： 得軸承的軸向載荷， ： 中等沖擊： 當(dāng)量動載荷： ： ，只計(jì)算軸承1的壽命 軸承壽命滿足要求。 其它軸承的驗(yàn)算過程與此類似，過程略。 二、花鍵的選用與校核： 此次設(shè)計(jì)中多處采用了花鍵聯(lián)接，現(xiàn)列出齒輪與軸Ⅲ的聯(lián)接鍵的選取過程，試采用平鍵聯(lián)接，選用1610型，校核鍵的聯(lián)接強(qiáng)度： 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》P413 式中：T—鍵聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩，Nmm； d—軸的直徑，mm； l—鍵的工作長度，mm；對于圓頭平鍵，由于鍵的端部不 承載 ，鍵的工作長度等于鍵的長度減去端部圓形頭部 長度l=Lb k—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，mm，k=； —許用擠壓應(yīng)力，MPa,見表131； 則不可以采用普通平鍵聯(lián)接，應(yīng)采用花鍵聯(lián)接，花鍵軸查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選用矩形花鍵標(biāo)準(zhǔn)型為GB114487 8525810。 花鍵聯(lián)接的主要失效形式是壓潰和過度磨損，強(qiáng)度校核中只校核擠壓應(yīng)力和壓強(qiáng)，強(qiáng)度條件為： T—花鍵聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩，； Ψ—載荷分布不均勻系數(shù)，與齒數(shù)和精度有關(guān)，通常取 Ψ=～； Z —花鍵齒數(shù)； —花鍵平均直徑，mm, ； L—花鍵的工作長度； h—花鍵側(cè)面工作高度，mm,； D—外花鍵大徑，mm； d—內(nèi)花鍵小徑，mm； C—花鍵齒頂?shù)菇?，mm； —許用擠壓應(yīng)力，MPa,見《機(jī)械設(shè)計(jì)》表132 則花鍵的強(qiáng)度滿足要求。 其它花鍵的選取過程與此類似，過程略。第六章 冷卻與潤滑一、冷卻系統(tǒng)1. 牽引電機(jī)的冷卻 為了保證電動機(jī)的冷卻,，為了保證電動機(jī)的水套不致于因水壓過高而破裂，冷卻水的壓力調(diào)定在2MPa。 2. 牽引傳動箱冷卻系統(tǒng) 由于牽引傳動箱體積小、轉(zhuǎn)速高，在牽引傳動箱的煤壁側(cè)裝有油箱冷卻器。冷卻水經(jīng)過冷卻管后降低了油箱的油溫。 二、潤滑