【正文】 (4)按齒根彎曲強(qiáng)度驗(yàn)算： 齒根彎曲應(yīng)力 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 KnmeF SaFatmFFVAF YYYmb YYKKKKK ????? 2,12,12,1 ? （ 312） 1）齒向載荷分布系數(shù) ?? ?? HF KK 2)齒間載荷分布系數(shù) ?? ?? HF KK 3)有效寬度 mmbb eHeF ?? 4)最小安全系數(shù) 1min ?FS （按照國家標(biāo)準(zhǔn)?。? 5）應(yīng)力修正系數(shù) 2?STY 6）錐齒輪系數(shù) 1?KY 7）中間法向模數(shù) o s7c o s ???? ?mmnm mm ? 8）齒形系數(shù) FaY ， ?? mvn zz ?? 31 11 c osc os ，查資料圖，當(dāng) ?x 時， 1FaY = ?? mvn zz ?? 32 22 c o sc o s ，查資料圖，當(dāng) ?x 時， 2FaY = 9)應(yīng)力修正數(shù) SaY ，查資料圖，可得， , 21 ?? SaSa YY 10）重合度系數(shù) ?Y ，由下式求得： os3414c os341 22 ??????? ??? ? ? bmY 11）螺旋角系數(shù) ?Y ， 1??? ，故 ??????? ?mY ?? ?? 12）相對齒根圓角敏感系數(shù) relTY? ，根據(jù)資料圖，由 11 , relTSa YY ?得? =；由 ?? 22 re lTSa YY ?，得 13）相對齒根表面狀況系數(shù) RrelTY ， ? ? ???? zR re lT RY 14）尺寸系數(shù) XY ，由資料表，令 , ???? nmXnm mYm 15）彎曲極限應(yīng)力值 limF? ，由資料圖， MQ 為 limF? =470N/mm2， ML 為limF? =320 N/mm2 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 考慮到我國鋼材的。 由于 ISO 公式未考慮非零變位的影響，而實(shí)際上該設(shè)計(jì)采用 “節(jié)點(diǎn)區(qū)至少有兩對齒保持嚙合 ”，故需按表 13326 進(jìn)行修正，即取變位類型影響系數(shù) Zb=修正。 ?vC ， ?vC 。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） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 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(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 Kt? 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? =+= ?? = ?? == 查教材表（ 821）得 Kt? = 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= 重合度系 數(shù) ?Z ，查教材圖（ 865） Z? = 螺旋角系數(shù) ?Z = ?cos = ?13cos = 接觸疲勞極限應(yīng)力 2lim1lim , HH ?? 查教材圖（ 869）得 1limH? =1500N/mm2 ， 2limH? =1400N/mm2 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 1 =60njL h =6014551(1630010) =109h， N 2 = N1 /u=109/=109h 則查教材圖（ 870）得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù) z1N,z2N， z1N= z2N=1 硬化系數(shù) zw 查教材圖（ 871）得 zw =1 接觸強(qiáng)度安全系數(shù) HS ，查教材表（ 827）得 HS = 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 許用接觸應(yīng)力由式（ 869）得 [ H? ]= limH? ? ZN? Zw/SH則： [ ]! ???H?=[ ]2 ???H?=故 d1的設(shè)計(jì)初值 d1t 為 d1t ? 3 2 ?????? ??????? （ 32） d1t? 法面模數(shù) ， mn=d1tcos? /Z1 =cos130/17= 取 mn=3 齒頂高系數(shù) ， 1??anh 頂隙系數(shù) ， ??nc 齒頂高 ， mmmhh nana 331 ???? ? 齒根高 ， ? ? ? ? mmmchh nnanf ?????? ?? 中心距 ， a=mn(Z1+Z2)/(2cos? )=3(17+44)/(2cos13o)= 圓整取 ， a=94mm 分度圓螺旋角 ， ? =cos1[mn(Z1+Z2)/2a]=cos1[3(17+44)/(294)]= 小輪分度圓直徑的計(jì)算值 ， d1t＇ =mnZ1/cos? =317/= 圓周速度 ， = 60000/11 nd t?? =1455/60000=與估取 Vt 很相近 ,對 KV 值影響不大 ,不必修正 ,取 KV = Kt? = 齒間載荷系數(shù) K? ， ??? ??? ?? =[(1/Z1+1/Z2)]cos? +(1/? )Z1d?tan? =[(1/17+1/44)]+(1/)17 =+ = 查教材表（ 821）得 K? = 載荷系數(shù) ， K=KA? ?? KKKv ?? == 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 小輪分度圓直徑 ， d131tt kkd? = = 取 d 1=d1t＇ = 大輪分度圓直徑 ， d2=mnZ2/cos? =344/= 齒寬 ， b= d? *d1tmin== 大輪齒寬 ， b2=b=,圓整取 b2=25mm 小輪齒寬 ， b1=b2+(5～ 10)=25+(5～ 10)=30mm (3)按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 ? ?FSFnF YYYYmbd KT aa ?? ?? ?? 1 12 （ 33） 齒形系數(shù)aFY， ??? 0331 o s/17c o s/1 ?ZZ V ??? uZZ VV 12 = 查圖 867 得1aFY= ，2aFY= 應(yīng)力修正系數(shù)aSY查圖 868 得1aSY= ，2aSY= 重合度系數(shù) ?Y ， ?Y =+? =+螺旋角系數(shù) ?Y ， ?Y =1000 1 2 02 4 3 2 0 ???? ?? ?= 許用彎曲應(yīng)力 ? ?F? ??F? =limF? NY xY/ FS （ 34） 彎曲疲勞極限limF?查圖 872，得1limF?=2limF?=950N/mm2 彎曲壽命系數(shù) NY 查圖 873，得1NY=2NY=1 尺寸系數(shù) xY 查圖 874，得 xY = 安全系數(shù) FS 查表 827，得 FS = 則 [ F? ]=9501本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 故 1F? = 7 1 4 8 ?????? ?? = N/mm2[ F? ] 2F? = 7 1 4 8 ?????? ?? = N/mm2[ F? ] 因此可知齒根彎曲強(qiáng)度足 夠。 根據(jù)傳動比的分配查書機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)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?？芍倐鲃颖?50 ??? Wnni 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 中間輸送機(jī)機(jī)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。因此，此機(jī)構(gòu)可看成為三級減速。 電動機(jī)的選擇 根據(jù)所參考的掘進(jìn)機(jī)的總裝功率及對設(shè)計(jì)的驗(yàn)算選擇裝運(yùn)機(jī)構(gòu)電動機(jī)功率 P=11KW， n=1455r/min. 選擇電動機(jī)型號為： YBU系列電動機(jī)， YBU11。中間刮板輸送機(jī)的機(jī)頭鏈輪把動力傳輸?shù)綑C(jī)尾的從動鏈輪，然后再通 過兩個完全相同的減速器分別驅(qū)動兩側(cè)的耙爪。兩臺電動機(jī)的輸出軸分別通過兩臺完全相同的兩級減速器驅(qū)動中間刮板輸送機(jī)的鏈輪軸。 對 P 點(diǎn)的運(yùn)動軌跡方程對時間 t 求一階導(dǎo)數(shù)可得： p? = ? ?? ? ??????????? ?????????????????? c o s2222222 alladtdydtdx （ 233） 對 P 點(diǎn)的運(yùn)動軌跡方程對時間 t 求二階導(dǎo)數(shù)可得： 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。 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)畫出 P 點(diǎn)運(yùn)動軌跡圖，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?！保蓹C(jī)器結(jié)構(gòu)尺寸確定，查得 ? =176。由（ 220）式對時間 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 ot222b ac （ 228） ?? = ? ? ? ?? ??? ??????? ??? ? ????? s in c osc ot222c 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)動軌跡。將式（ 2）對時間 t 求一階導(dǎo)數(shù)，各項(xiàng)同乘 ?ie? 和 ?ie? ，經(jīng)整理得： ?? = ? ?? ????? ????? sinsinba （ 226） 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 ?? = ? ?? ????? ?? ??sinsinca （ 227） 式中， ?? 為 曲柄 a 的角速度，值為 ? ， “+”用于右耙爪， “”由于左耙爪。 “+”用于右耙爪，“”用于左耙爪，代入（ 224）、（ 225）式，即可求出 ? 與 ? 的值。 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) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 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： 2tan? = KN KNMM ? ??? 222 (223) 則 ?=???????? ? ???? KN KNMM2221t a n2 （ 224） ? 有正負(fù)兩個解，根據(jù)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求取正值。在上圖中，把四桿機(jī)構(gòu) OABD 看成由兩個封閉向量三角形 OAB