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第 71 頁(yè)
成人教育學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)
（說(shuō)明書）
姓 名： 胡智斌 學(xué) 號(hào)： 001150572
學(xué) 院： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院
專 業(yè)： 機(jī)械電子
設(shè)計(jì)題目： 采煤機(jī)截割部設(shè)計(jì)
指導(dǎo)教師： 鮑久圣 職 稱： 博士 教授
2016 年 9 月
目錄
Abstract 3
1 概述 1
1.1對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析 1
1.1.1 設(shè)計(jì)思路的提出 1
1.1.2設(shè)計(jì)藍(lán)圖 1
1.1.3選取采煤機(jī)的搖臂完成傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 2
1.1.4牽引行走部 3
1.1.5截割部、行走部電機(jī)的選用 4
1.1.6搖臂減速箱 4
1.2采煤機(jī)的概況 4
1.2.1采煤機(jī)的類型 4
1.2.2采煤機(jī)的主要組成 4
1.2.3滾筒采煤機(jī)的工作原理 5
1.2.4采煤機(jī)的進(jìn)刀方法 5
1.3采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) 5
2 設(shè)計(jì)過(guò)程 6
2.1整機(jī)功率的安排 6
2.2搖臂減速器傳動(dòng)比的安排 6
2.3搖臂減速箱的具體結(jié)構(gòu) 6
2.3.1殼體 6
2.3.2一軸 6
2.3.3第一級(jí)減速惰輪組 7
2.3.4二軸 7
2.3.5第二級(jí)減速惰輪 7
2.3.6中心齒輪組 7
2.3.7一級(jí)行星減速器 7
2.3.9中心水路 7
2.3.10離合器 7
2.4各軸的轉(zhuǎn)速 7
2.5各軸的功率 8
2.6截割部齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 8
2.6.1第一級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 8
2.6.2第二級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 17
2.6.3一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 27
2.7截割部軸的設(shè)計(jì)及校核以及軸承的選用和校核 42
2.7.1齒輪軸 42
2.7.2第一級(jí)惰輪軸 46
2.7.3二軸齒輪 49
2.7.4第二級(jí)惰輪軸 53
2.7.5第三級(jí)惰輪軸（第二級(jí)惰輪軸相同） 57
2.7.6中心齒輪軸 57
2.8截割部花鍵連接強(qiáng)度校核 60
2.8.1電動(dòng)機(jī)輸出軸與齒輪嚙合處的花鍵 60
2.8.2二軸處與齒輪嚙合的花鍵 61
2.8.3中心輪與太陽(yáng)輪嚙合處的花鍵 62
2.8.4一級(jí)行星減速器機(jī)架太陽(yáng)輪嚙合處的花鍵 62
2.8.5方法蘭與行星減速器機(jī)架嚙合處的花鍵 63
參考文獻(xiàn) 65
致謝．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．66
摘要
本文描述了中煤層電牽引采煤機(jī)整機(jī)方案設(shè)計(jì)以及截割部的設(shè)計(jì)過(guò)程。
中煤層電牽引采煤機(jī)可用于煤層厚度為2-4m、煤質(zhì)中硬的緩傾斜煤層。與傳統(tǒng)的縱向布置的單電機(jī)采煤機(jī)相比，該采煤機(jī)將截割電機(jī)直接安裝在截割部殼體內(nèi)，齒輪減速裝置全部集中在截割部殼體及行星減速器內(nèi)，取消了螺旋傘齒輪、固定減速箱、搖臂回轉(zhuǎn)套等結(jié)構(gòu)，使其結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單、緊湊，可靠性更高。
截割部是采煤機(jī)直接落煤、裝煤的部分，其消耗的功率約占整個(gè)采煤機(jī)功率的80%-90%，主要由截割部殼體、截割電機(jī)、齒輪減速裝置、滾筒等組成。該采煤機(jī)的截割部采用四級(jí)傳動(dòng)；前三級(jí)為直齒傳動(dòng)，第四級(jí)為行星傳動(dòng)。二級(jí)傳動(dòng)的圓柱齒輪為可換齒輪，使輸出轉(zhuǎn)速可根據(jù)不同的煤質(zhì)硬度在兩檔速度內(nèi)選取。截割部采用了三個(gè)惰輪軸，使采煤機(jī)能夠滿足截割高度對(duì)截割部長(zhǎng)度的要求。設(shè)計(jì)將截割部行星減速器和滾筒直接聯(lián)結(jié)，取消了安裝在滾筒上的截齒，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠。
關(guān)鍵詞：采煤機(jī)， 截割部， 結(jié)構(gòu)， 設(shè)計(jì)
Abstract
This brochure describes the type of hydraulic shearer traction unit program design and cutting the Department of Design and calculation process.
traction Shearer hydraulic seam thickness can be used for 2-4 m, Hard coal to the gently inclined seam. With the traditional vertical layout of the single-motor compared to Shearer, Shearer will be the ranging-arm installed directly in the cutting of the shell, gear device exclusively on cutting Shell and planetary reducer, the abolition of the spiral bevel gears, gear box fixed, Rocker rotating sets of structures, their structure is simpler, more compact and higher reliability.
Ranging-arm of the shearer is directly charged coal, the coal loaded, its about the power consumption of the entire power shearer 80% -90%, mainly by cutting Shell, cutting electrical, Gear and drum components. The shearer cutting unit used four drive; Before three straight tooth drive, the fourth level of planetary transmission. 2 Drive Gear to be for the gears, enabling the output speed can be based on different coal hardness in two tranches within the selected speed. Cutting the Department has adopted a three lazy axle, to meet the shearer cutting height on the ranging-arm degree requirements. Designed to be cutting planetary reducer and drum direct link, canceled installed in the drum Pick, simple and reliable.
Keywords: shearer, ranging-arm,structure,design
71
1 概述
1.1對(duì)設(shè)計(jì)題目的分析
1.1.1 設(shè)計(jì)思路的提出
在目前的國(guó)內(nèi)采煤機(jī)市場(chǎng)，不管從研發(fā)、設(shè)計(jì)、制造還是使用方面中厚煤層所使用的重型采煤機(jī)都占據(jù)著主導(dǎo)的地位，也正是這種龐大的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)使得中厚煤層采煤機(jī)在技術(shù)上日趨成熟，而且有著非常大的改進(jìn)刷新速度，目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)這種類型采煤機(jī)的大型企業(yè)有西安煤礦機(jī)械廠、雞西煤礦機(jī)械廠、佳木斯煤礦機(jī)械廠等，其中以西安煤礦機(jī)械廠設(shè)計(jì)制造的交流電牽引采煤機(jī)為典型代表，2004年中國(guó)能源集團(tuán)旗下的進(jìn)出口設(shè)備公司出口俄羅斯的成套綜采設(shè)備中，采煤機(jī)就選用的是西安煤機(jī)廠的交流電牽引采煤機(jī)，該機(jī)型在國(guó)內(nèi)也有著廣泛的應(yīng)用，其優(yōu)越的性能得到了各大礦的好評(píng)。其成功的設(shè)計(jì)思想和理念給了我很大的震撼，也給我的這次畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了一個(gè)基本的框架和藍(lán)圖，所以我的設(shè)計(jì)以此為啟發(fā)、也以此為依據(jù)展開。
1.1.2設(shè)計(jì)藍(lán)圖
1.1.2.1整機(jī)的設(shè)計(jì)方案
主要技術(shù)特征
項(xiàng)目
數(shù)據(jù)
單位
最大計(jì)算生產(chǎn)能力
?2500
t/h
采高
? 1.80～3.76
m
裝機(jī)功率
? 2×400+2×55+20
kW
供電電壓
? 3300
v
滾筒直徑
? φ1800, φ2000
mm
截深
? 800
mm
牽引力
? 680～410
kN
牽引速度
? 0～8.3～13.8
m/min
滅塵方式
? 內(nèi)處噴霧
?
拖電纜方式
? 自動(dòng)拖纜
?
主機(jī)外形尺寸
?14400×2292×1535
mm
主機(jī)重量
? 60
t
最大不可拆卸尺寸
? 3070×1200×1000
mm
最大不可拆卸重量
? 7.0
t
1.1.2.2主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1、整機(jī)為多電機(jī)橫向布置，框架式結(jié)構(gòu)，機(jī)身由三段組成，無(wú)底托架。三段機(jī)身采用液壓拉杠聯(lián)結(jié)，所有部件均可從老塘側(cè)抽出。
2、采用直搖臂，左右可互換，左右牽引部對(duì)稱，結(jié)構(gòu)完全相同。
3、用二臺(tái)交流電機(jī)牽引，電氣拖動(dòng)系統(tǒng)為一拖一。
4、電氣系統(tǒng)具有四象限運(yùn)行的能力，可用于大傾角工作面。
5、采用水冷式變頻器，技術(shù)領(lǐng)先，可靠性高，體積小。
6、采用PLC控制，全中文液晶顯示系統(tǒng)。
7、具有簡(jiǎn)易智能監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)保護(hù)功能齊全，查找故障方便。
8、具有手控、電控、遙控操作方式。
1.1.2.3用途及適用條件
該機(jī)型的采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)橫向布置，交流變頻調(diào)速無(wú)鏈 雙驅(qū)動(dòng)電牽引采煤機(jī)。總裝機(jī)功率930kW，機(jī)面高度1535mm，適用于采高1.80～3.76m，煤層傾角≤40°的中厚煤層綜采工作面，要求煤層頂板中等穩(wěn)定，底板起伏不大，不過(guò)于松軟，煤質(zhì)硬或中硬，能截割一定的矸石夾層。工作面長(zhǎng)度以150～200m為宜。
1.1.3選取采煤機(jī)的搖臂完成傳動(dòng)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
1、搖臂處其動(dòng)力通過(guò)兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速和兩級(jí)行星齒輪減速傳給輸出軸，再由方法蘭驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)，搖臂減速箱設(shè)有離合裝置、冷卻裝置、潤(rùn)滑裝置、噴霧降塵裝置等，搖臂減速箱殼體與一連接架鉸接后再與牽引部機(jī)殼鉸接，搖臂和滾筒之間采用方榫連接。
2、截割部的機(jī)械傳動(dòng)
截割電機(jī)的空心軸通過(guò)扭矩軸花鍵與一軸軸齒輪連接，將動(dòng)力傳入搖臂減速箱，在通過(guò)二級(jí)圓柱直齒齒輪和三級(jí)惰輪組傳遞到二級(jí)行星減速器，末級(jí)的行星減速器的行星架出軸漸開線花鍵連接驅(qū)動(dòng)滾筒。
圖1
1.1.4牽引行走部
牽引行走部包括固定箱和型走箱兩大部分組成。固定箱內(nèi)有三級(jí)直齒傳動(dòng)和一級(jí)行星傳動(dòng)。行走箱內(nèi)有驅(qū)動(dòng)輪、行走輪和導(dǎo)向滑靴。牽引電機(jī)輸出的動(dòng)力經(jīng)過(guò)減速后，傳到行走箱的行走輪，與刮板輸送機(jī)銷軌相嚙合，使采煤機(jī)行走。導(dǎo)向滑靴通過(guò)銷軌對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行導(dǎo)向，保證行走輪與銷軌正常嚙合。
為使采煤機(jī)能在較大傾角條件下安全工作，在固定箱內(nèi)設(shè)有液壓制動(dòng)器，能可靠防滑。該牽引行走部有如下特點(diǎn)：
1、 采用銷軌牽引，承載能力大，導(dǎo)向好，拆裝、維修方便；
2、采用雙浮動(dòng)、四行星輪行星減速機(jī)構(gòu)，軸承壽命和齒輪的強(qiáng)度裕度大，可靠性高；
3、導(dǎo)向滑靴回轉(zhuǎn)中心與行走輪中心同軸，保證行走輪與銷軌的正常嚙合。
圖2
1.1.5截割部、行走部電機(jī)的選用
截割部：選取型號(hào)為YBCS3—400(A)的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。
行走部：選取型號(hào)為YB280M-4的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。
1.1.6搖臂減速箱
有殼體、一軸、第一級(jí)減速惰輪組、二軸、第二級(jí)惰輪組、中心齒軸輪組、一級(jí)行星減速器、中心水路、離合器等組成。
1.2采煤機(jī)的概況
1.2.1采煤機(jī)的類型
采煤機(jī)有不同的分類方法，按工作機(jī)構(gòu)可分為滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)讲擅簷C(jī)；按牽引部位置可分為內(nèi)牽引和外牽引；按牽引部動(dòng)力可分為機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引；按工作機(jī)構(gòu)位置可分為額面式和側(cè)面式；還可以按層厚、傾角來(lái)進(jìn)行分類。
1.2.2采煤機(jī)的主要組成
電動(dòng)機(jī)是采煤機(jī)的動(dòng)力部分，它通過(guò)兩端出軸驅(qū)動(dòng)滾筒和牽引部。牽引部通過(guò)其主動(dòng)輪與固定在工作面前方的軌道相嚙合，使采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)，因此牽引部是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)；左、右截割部減速箱將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速傳到搖臂的齒輪，以驅(qū)動(dòng)滾筒；滾筒式采煤機(jī)直接進(jìn)行落煤和裝煤的機(jī)構(gòu)，稱為采煤機(jī)的工作機(jī)構(gòu)。滾筒上焊接有端盤及螺旋葉片，其上裝有截煤用的截齒，由螺旋葉片將落下的煤裝到刮板輸送機(jī)種，為了提高螺旋滾筒的裝煤效果，滾筒側(cè)裝有弧形擋煤板，它可以根據(jù)不同的采煤方向來(lái)回翻轉(zhuǎn)180°；底托架用來(lái)固定整個(gè)采煤機(jī)，底托架內(nèi)的調(diào)高油缸用來(lái)使搖臂升降，以調(diào)整采煤機(jī)的采高；采煤機(jī)的電纜和供水管靠托纜裝置來(lái)夾持，并由采煤機(jī)托著在工作面輸送機(jī)的電纜槽中移動(dòng)；電氣控制箱內(nèi)裝有各種電控元件，以實(shí)現(xiàn)各種控制及電氣保護(hù)；為降低電動(dòng)機(jī)和牽引部的溫度來(lái)提供噴霧降塵用水，采煤機(jī)上還設(shè)有專門的供水系統(tǒng)和內(nèi)噴霧系統(tǒng)。
1.2.3滾筒采煤機(jī)的工作原理
單滾筒采煤機(jī)的滾筒一般位于采煤機(jī)下端，以使?jié)L筒割落下來(lái)的煤不經(jīng)機(jī)身下部運(yùn)走，從而可降低采煤機(jī)機(jī)面高度，單滾筒采煤機(jī)上行工作時(shí)，滾筒割頂部煤并把落下的煤裝入刮板輸送機(jī)，同時(shí)跟機(jī)懸掛鉸接頂梁，割完工作面全長(zhǎng)后，將弧形擋煤板翻轉(zhuǎn)180°；接著，機(jī)器下行工作，滾筒割底部煤及裝煤，并隨之推移工作面輸送機(jī)。這種采煤機(jī)沿工作面往返一次進(jìn)一刀的采煤法叫單向采煤機(jī)；雙滾筒采煤機(jī)工作時(shí)，前滾筒割頂部煤，后滾筒割底部煤，因此雙滾筒采煤機(jī)沿工作面牽引一次，可以進(jìn)一刀，返回時(shí)，又可以進(jìn)一刀，即采煤機(jī)往返一次進(jìn)二刀，這種采煤法稱為雙向采煤法；必須指出，為了使?jié)L筒落下的煤能裝入刮板輸送機(jī)，滾筒上螺旋葉片的螺旋方向必須與滾筒旋轉(zhuǎn)方向相適應(yīng)；對(duì)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒，螺旋葉片方向必須右旋；逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的滾筒，其螺旋葉片方向必須左旋。或者形象地歸結(jié)為“左轉(zhuǎn)左旋，右轉(zhuǎn)右旋”，即人站在采空區(qū)側(cè)從上面看滾筒，截齒向左的用左旋滾筒，向右的用右旋滾筒。
1.2.4采煤機(jī)的進(jìn)刀方法
1、端部斜切法
2、中部斜切法
3、正切進(jìn)刀法
1.3采煤機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)
電牽引采煤機(jī)仍然是采煤機(jī)的發(fā)展方向，液壓牽引采煤機(jī)制造進(jìn)度高，在井下易被污染，因而維修困難，使用費(fèi)用高，效率和可靠性則較低。德國(guó)Eickhoff公司于1976年制造出了世界上第一臺(tái)電牽引采煤機(jī)，在隨后的20年中，美國(guó)、日本、法國(guó)、英國(guó)等都大力研制并發(fā)展了電牽引采煤機(jī)。電牽引采煤機(jī)具有良好的牽引特性、可用于大傾角煤層、運(yùn)行可靠、適用壽命長(zhǎng)、反應(yīng)靈敏、動(dòng)態(tài)特性好、效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、有完善的檢測(cè)和顯示系統(tǒng)。因此，電牽引采煤機(jī)是今后的發(fā)展方向，近年來(lái)綜采高產(chǎn)高效的世界記錄都是由電牽引采煤機(jī)創(chuàng)造的。
2 設(shè)計(jì)過(guò)程
2.1整機(jī)功率的安排
設(shè)計(jì)機(jī)型的總裝機(jī)功率為930KW，其中左右搖臂處各設(shè)一個(gè)功率為400KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，左右牽引部各設(shè)一個(gè)功率為55KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)，液壓部分的泵用電機(jī)采用一個(gè)功率為20KW的礦用隔爆型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。
2.2搖臂減速器傳動(dòng)比的安排
根據(jù)采煤機(jī)械手冊(cè)，總裝機(jī)功率在930KW左右的重型采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速?zèng)]有一個(gè)確定的數(shù)值，只要在25～40r/min之間都可以滿足所需的要求，再根據(jù)搖臂減速箱的結(jié)構(gòu)安排，參考西安煤礦機(jī)械廠的交流電牽引采煤機(jī)選取總的傳動(dòng)比為49，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1472r/min時(shí)，滾筒的轉(zhuǎn)速為：
n=1472÷49
=30
符合要求
2.3搖臂減速箱的具體結(jié)構(gòu)
2.3.1殼體
采取直搖臂形式，用ZG25Mn材料鑄造成整體，并在殼體內(nèi)腔殼體表面設(shè)置有八組冷卻水管；
2.3.2一軸
軸齒輪、軸承、端蓋、密封座、銅套、密封件等組成，與截割電機(jī)空心軸以花鍵軸聯(lián)接的扭矩軸通過(guò)INT/E×T16Z×5m×30p×6H/6h花鍵與一軸軸齒輪相聯(lián)；
2.3.3第一級(jí)減速惰輪組
齒輪、軸承、距離墊、擋圈組成，先成組裝好，再與惰輪軸一起裝入殼體；
2.3.4二軸
軸齒輪、齒輪、軸承、端蓋、距離墊、密封圈等組成；
2.3.5第二級(jí)減速惰輪
由齒輪、軸承、擋圈、墊等組成，先成組裝好，再與惰輪軸一起裝入殼體；
2.3.6中心齒輪組
由軸齒輪、太陽(yáng)輪、兩個(gè)軸承座、兩個(gè)NCF2940V軸承和四個(gè)骨架油封等組成，太陽(yáng)輪通過(guò)花鍵與軸齒輪相聯(lián)并將動(dòng)力傳給第一級(jí)行星減速器；
2.3.7一級(jí)行星減速器
內(nèi)齒圈、行星架、太陽(yáng)輪、行星輪及輪軸、行星輪軸承、兩個(gè)距離墊，該行星減速器為三個(gè)行星輪結(jié)構(gòu)，太陽(yáng)輪浮動(dòng)，行星架靠?jī)蓚€(gè)銅質(zhì)距離墊軸向定位，徑向有一定的配合間隙，因而行星架徑向也有一定的浮動(dòng)量；
2.3.9中心水路
有水管和一些接頭組成；
2.3.10離合器
離合手把、壓蓋、轉(zhuǎn)盤、推桿軸、扭矩軸等組成。
2.4各軸的轉(zhuǎn)速
一軸齒輪的轉(zhuǎn)速：由于與電機(jī)相連所以
二軸的轉(zhuǎn)速：
中心輪組的轉(zhuǎn)速：
一級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪的轉(zhuǎn)速：
2.5各軸的功率
一軸齒輪的功率：
二軸齒輪的功率：
中心輪組的功率：
一級(jí)行星減速器太陽(yáng)輪的功率：
2.6截割部齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.6.1第一級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
1、選擇齒輪材料
查機(jī)械手冊(cè)：小齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
惰輪選用20CrMnTi調(diào)質(zhì)
大齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按vt=(0.013～0.022) n11估計(jì)圓周速度vt=17.15m/s,參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)［Ⅰ］中的表8-14，表8-15選取
小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得
齒寬系數(shù)查表按齒輪相對(duì)軸承為對(duì)稱布置，取=0.4
小輪齒數(shù)Z1 在推薦值20～40中選Z1=28
大輪齒數(shù)Z2 Z2=i·Z1=1.43×28=40.04圓整取Z2=40
齒數(shù)比u= Z2/ Z1=40/28
傳動(dòng)比誤差△u/u △u/u=(1.43-1.428)/1.43=0.001誤差在±5%范圍內(nèi)，所以符合要求
小輪轉(zhuǎn)矩T1 由公式得T1=9550P/n
=9550×392.04/1472
=2546.926KN·m
載荷系數(shù)K 由公式得
使用系數(shù) 查表得=2
動(dòng)載荷系數(shù) 查表得=1.3
齒向載荷分布系數(shù) 查表得=1
齒間載荷分配系數(shù) 由公式及β=0得
εγ=εα=
=
=1.68
查表并插值得=1.1
則載荷系數(shù)的初值 =
=2.0×1.3×1×1.1
=2.86
彈性系數(shù) 查表得=189.8
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查表得（β=0，x1=0.2568、x2=0.2529）=2.4
重合度系數(shù) 查表得（）=1.0
許用接觸應(yīng)力 由公式得
接觸疲勞極限應(yīng)力查圖得=1650N/mm2
=1300 N/mm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得：N1=60njLh
=60×1472×1×(24×300×8)
=5.08×109
N2=N1/u
=5.08×109/1.428
=3.56×109
則查表得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕）
==1
硬化系數(shù)查表及說(shuō)明得
=1
按接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表，按較高可靠強(qiáng)度=1.25～1.3取
=1.2
則 =1650×1×1/1.2
=1375 N/mm2
=1300×1×1/1.2
=1083 N/mm2
d1的設(shè)計(jì)初值d1t為
≥223.578mm
齒輪模數(shù)m m=d1t/Z1
=223.578/28
=7.89
查表取m=8
小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=Z1m
=28×8
=224mm
圓周速
與估計(jì)值vt=17.15m/s 很相近，對(duì)值影響不大，不必修正
=t=1.3,
小齒輪分度圓直徑
大齒輪分度圓直徑
中心矩
齒寬
大齒輪齒寬
小齒輪齒寬
3、考慮到搖臂的長(zhǎng)度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加一級(jí)惰輪組。由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取8，惰輪的齒數(shù)按推薦值取，變位系數(shù)取，也采用圓柱直齒漸開線齒形。
4、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由公式
齒形系數(shù) 查表得 小輪 2.3
大輪 2.2
應(yīng)力修正系數(shù) 查表得 小輪 =1.725
大輪 =1.755
重合度系數(shù) 由公式
=
許用彎曲應(yīng)力 由式
彎曲疲勞極限 查表得=1100N/mm2
=660 N/mm2
彎曲壽命系數(shù) 查表得==1
尺寸系數(shù) 查表得=1
安全系數(shù) 查表得=1.6
則 =1100×1×1/1.6=687.5
＝660×1×1/1.6=412.5
故 287.96 N/mm2≤
193.16N/mm2≤
所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠
5、 其他尺寸的計(jì)算
已知參數(shù)：
計(jì)算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計(jì)算
中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
中心矩 按如下公式計(jì)算
齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
齒頂高 按如下公式計(jì)算
齒根高 按如下公式計(jì)算=（+-x）m
齒全高 =（2+-）m
齒頂圓直徑 =d1±2
齒根圓直徑 =d1-2
一齒輪軸與第一級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值：
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) =0.5025
中心矩 =272.02mm
齒高變動(dòng)系數(shù) =0.0243
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 =208.10mm
大齒輪與第一級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值：
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.4963
中心矩 = 319.97mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0266
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 = 304.22mm 注：其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。
6、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮到齒輪直接和電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連，因此采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動(dòng)機(jī)的扭矩軸連接，
圖3
大齒輪的結(jié)構(gòu)：
圖4
第一級(jí)惰輪的結(jié)構(gòu)：
圖5
2.6.2第二級(jí)減速圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.6.2.1選擇齒輪材料
查機(jī)械手冊(cè)：小齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
大齒輪選用18Cr2Ni4WA調(diào)質(zhì)
2.6.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算
確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按vt=(0.013～0.022) 估計(jì)圓周速度=14.26m/s,參考機(jī)械設(shè)計(jì)工程學(xué)［Ⅰ］中的表8-14，表8-15選取齒輪的公差組為7級(jí)
小輪分度圓直徑d1,查機(jī)械手冊(cè)得
齒寬系數(shù)查表按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置，取=0.3
小輪齒數(shù)Z3 在推薦值20～40中選Z3=27
大輪齒數(shù)Z4 Z4=i·Z3=1.45×27=39.15圓整取Z4=40
齒數(shù)比u= Z2/ Z1=40/27
傳動(dòng)比誤差△u/u △u/u=(1.48-1.45)/1.48=0.020誤差在±5%范圍內(nèi)，所以符合要求
小輪轉(zhuǎn)矩T3 由公式得T3=9550P/n3
=9550×376.476/1029
=3494.019KN·mm
載荷系數(shù)K 由公式得
使用系數(shù) 查表得=2.2
動(dòng)載荷系數(shù) 查表得=1.4
齒向載荷分布系數(shù) 查表得=1.08
齒間載荷分配系數(shù) 由公式及β=0得
εγ=εα=
=
=1.68
查表并插值得=1.1
則載荷系數(shù)的初值 =
=2.2×1.4×1.08×1.1
=3.65
彈性系數(shù) 查表得=189.8
節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) 查表得（β=0，x3=0.2662、x4=0.2611）=2.35
重合度系數(shù) 查表得（）=0.856
許用接觸應(yīng)力 由公式得
接觸疲勞極限應(yīng)力查圖得=1650N/mm2
=1300 N/mm2
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式得：N3=60njLh
=60×1029×1×(24×300×8)
=3.56×109
N4=N3/u
=3.56×109/1.48
=2.41×109
則查表得接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)、（不允許有點(diǎn)蝕）
==1
硬化系數(shù)查表及說(shuō)明得
=1
按接觸強(qiáng)度安全系數(shù) 查表，按較高可靠強(qiáng)度=1.25～1.3取
=1.2
則 =1650×1×1/1.2
=1375 N/mm2
=1300×1×1/1.2
=1083 N/mm2
D3的設(shè)計(jì)初值d3t為
≥267.46mm
齒輪模數(shù)m m=d3t/Z3
=267.46/27
=9.906
查表取m=10
小齒輪分度圓直徑的參數(shù)圓整值=Z3m
=27×10
=270mm
圓周速
與估計(jì)值vt=14.26m/s 很相近，對(duì)值影響不大，不必修正
=t=1.4,
小齒輪分度圓直徑mm
大齒輪分度圓直徑mm
中心矩
齒寬
考慮到受內(nèi)部花鍵的影響取
大齒輪齒寬mm
小齒輪齒寬mm
1、 考慮到搖臂的長(zhǎng)度以及大小齒輪的直徑，在大小齒輪間加二級(jí)惰輪組。
由于要分別和大小齒輪嚙合傳遞扭矩，所以模數(shù)必須和大小齒輪的模數(shù)相同都取10，惰輪的齒數(shù)按推薦值取，變位系數(shù)取，也采用圓柱直齒漸開線齒形。
2、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算
由公式
齒形系數(shù) 查表得 小輪 2.1
大輪 2.063
應(yīng)力修正系數(shù) 查表得 小輪 =1.85
大輪 =1.855
重合度系數(shù) 由公式
=
許用彎曲應(yīng)力 由式
彎曲疲勞極限 查表得=1100N/mm2
=660 N/mm2
彎曲壽命系數(shù) 查表得==1
尺寸系數(shù) 查表得=1
安全系數(shù) 查表得=1.6
則 =1100×1×1/1.6=687.5
＝660×1×1/1.6=412.5
故 241.44N/mm2≤
164.99N/mm2≤
所以齒根彎曲強(qiáng)度足夠
3、其他尺寸的計(jì)算
已知參數(shù)：
計(jì)算參數(shù)：嚙合角 按如下公式計(jì)算
中心矩變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
中心矩 按如下公式計(jì)算
齒高變動(dòng)系數(shù) 按如下公式計(jì)算
齒頂高 按如下公式計(jì)算
齒根高 按如下公式計(jì)算=（+-x）m
齒全高 =（2+-）m
齒頂圓直徑 =d1±2
齒根圓直徑 =d1-2
二齒輪軸與第二級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值：
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.5069
中心矩 = 305.06mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0229
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 = 254.10mm
第三級(jí)惰輪與第二級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值：
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.4926
中心矩 = 334.926mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0346
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑
中心齒輪與第三級(jí)惰輪嚙合傳動(dòng)的相關(guān)參數(shù)的計(jì)算值：
嚙合角 =
中心矩變動(dòng)系數(shù) = 0.5055
中心矩 = 370.055mm
齒高變動(dòng)系數(shù) = 0.0192
齒頂高
齒根高
齒全高
齒頂圓直徑
齒根圓直徑 = 380.22mm
注：其他的大、小齒輪參數(shù)一樣。
4、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
小齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮到齒輪直接和電動(dòng)機(jī)的輸出軸相連，因此采用內(nèi)設(shè)花鍵與電動(dòng)機(jī)的扭矩軸連接，
二軸齒輪
圖6
中心輪組齒輪結(jié)構(gòu)：
圖7
第二級(jí)惰輪的結(jié)構(gòu)：
圖8
2.6.3一級(jí)行星減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.6.3.1內(nèi)容摘要
行星齒輪減速機(jī)主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為：行星輪，太陽(yáng)輪，外齒圈。 行星減速機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因，單級(jí)減速最小為3，最大一般不超過(guò)10，常見(jiàn)減速比為：3.4.5.6.8.10，減速機(jī)級(jí)數(shù)一般不超過(guò)3，但有部分大減速比定制減速機(jī)有4級(jí)減速。相對(duì)其他減速機(jī)，行星減速機(jī)具有高剛性、高精度(單級(jí)可做到1分以內(nèi))、高傳動(dòng)效率(單級(jí)在97%-98%)、高的扭矩/體積比、終身免維護(hù)等特點(diǎn)。因?yàn)檫@些特點(diǎn)，行星減速機(jī)多數(shù)是安裝在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)上，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量。
行星減速機(jī)額定輸入轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到18000rpm(與減速機(jī)本身大小有關(guān)，減速機(jī)越大，額定輸入轉(zhuǎn)速越小)以上，工業(yè)級(jí)行星減速機(jī)輸出扭矩一般不超過(guò)2000Nm，特制超大扭矩行星減速機(jī)可做到10000Nm以上。工作溫度一般在-25℃到100℃左右，通過(guò)改變潤(rùn)滑脂可改變其工作溫度。 因搭配伺服電機(jī)所以背隙等級(jí)(弧分)相當(dāng)重要，不同背隙等級(jí)價(jià)格差異相當(dāng)大，行星減速機(jī)可做多齒箱連結(jié)最高減速比達(dá)100000。
減速機(jī)齒輪傳動(dòng)圓周速度不超過(guò)10米/秒。輸入軸轉(zhuǎn)速不高于1500轉(zhuǎn)/分。減速機(jī)工作環(huán)境溫度-40℃-+45℃。減速機(jī)可用正、反兩向運(yùn)轉(zhuǎn)。
主要傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為:行星輪，太陽(yáng)輪，外齒圈。行星減速機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因，單級(jí)減速最小為3，最大一般不超過(guò)10，常見(jiàn)減速比為：3.4.5.6.8.10，減速機(jī)級(jí)數(shù)一般不超過(guò)3，但有部分大減速比定制減速機(jī)有4級(jí)減速。
相對(duì)其他減速機(jī)，行星減速機(jī)具有高剛性，高精度(單級(jí)可做到1分以內(nèi))。高傳動(dòng)效率(單級(jí)在97%-98%)，高的扭矩/體積比，終身免維護(hù)等特點(diǎn)。 因?yàn)檫@些特點(diǎn)，行星減速機(jī)多數(shù)是安裝在步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)上，用來(lái)降低轉(zhuǎn)速，提升扭矩，匹配慣量。減速機(jī)額定輸入轉(zhuǎn)速最高可達(dá)到18000rpm(與減速機(jī)本身大小有關(guān)，減速機(jī)越大，額定輸入轉(zhuǎn)速越小)以上，工業(yè)級(jí)行星減速機(jī)輸出扭矩一般不超過(guò)2000Nm，特制超大扭矩行星減速機(jī)可做到10000Nm以上。工作溫度一般在-25℃到100℃左右，通過(guò)改變潤(rùn)滑脂可改變其工作溫度。
級(jí)數(shù)：行星齒輪的套數(shù)。由于一套星星齒輪無(wú)法滿足較大的傳動(dòng)比，有時(shí)需要2套或者3套來(lái)滿足擁護(hù)較大的傳動(dòng)比的要求。由于增加了星星齒輪的數(shù)量，所以2級(jí)或3級(jí)減速機(jī)的長(zhǎng)度會(huì)有所增加，效率會(huì)有所下降。
回程間隙：將輸出端固定，輸入端順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，使輸入端產(chǎn)生額定扭矩+-2%扭矩時(shí)，減速機(jī)輸入端有一個(gè)微小的角位移，此角位移就是回程間隙。單位是“分”，就是一度的六十分之一，也有人稱之為背隙。
全部傳動(dòng)裝置可分為三部分：輸入部分、減速部分、輸出部分。在輸入軸上裝有一個(gè)錯(cuò)位180°的雙偏心套，在偏心套上裝有兩個(gè)稱為轉(zhuǎn)臂的滾柱軸承，形成H機(jī)構(gòu)、兩個(gè)擺線輪的中心孔即為偏心套上轉(zhuǎn)臂軸承的滾道，并由擺線輪與針齒輪上一組環(huán)形排列的針齒相嚙合，以組成齒差為一齒的內(nèi)嚙合減速機(jī)構(gòu)，（為了減小摩擦，在速比小的減速機(jī)中，針齒上帶有針齒套）。 當(dāng)輸入軸帶著偏心套轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，由于擺線輪上齒廓曲線的特點(diǎn)及其受針齒輪上針齒限制之故，擺線輪的運(yùn)動(dòng)成為既有公轉(zhuǎn)又有自轉(zhuǎn)的平面運(yùn)動(dòng)，在輸入軸正轉(zhuǎn)周時(shí)，偏心套亦轉(zhuǎn)動(dòng)一周，擺線輪于相反方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒從而得到減速，再借助W輸出機(jī)構(gòu)，將擺線輪的低速自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)銷軸，傳遞給輸出軸，從而獲得較低的輸出轉(zhuǎn)速。
行星減速機(jī)廣泛應(yīng)用于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，輥壓機(jī)，斗輪機(jī)，檔板傳送帶機(jī)，分離機(jī)，曝氣機(jī)，行走驅(qū)動(dòng)減速機(jī)，鋼帶旋轉(zhuǎn)碾磨機(jī)，回轉(zhuǎn)窯等。P系列行星齒輪減速機(jī)有超過(guò)27種規(guī)格可供選擇，其包括有2或3級(jí)行星輪，可以與不同種類的初級(jí)齒輪結(jié)合。一級(jí)齒輪可以是斜齒輪、錐齒輪或者是斜齒和直齒的結(jié)合。高質(zhì)量的加工精度和對(duì)行星輪保持架進(jìn)行有限元分析優(yōu)化了行星輪和其他接觸部分表面的負(fù)載分布，P系列行星齒輪減速機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)，可根據(jù)客戶要求進(jìn)行變化組合，減速機(jī)采用漸開線行星齒輪傳動(dòng)，合理利用內(nèi)、外嚙合、功率分流，箱體采用球墨鑄鐵，大大提高了箱體的鋼性及抗震性，齒輪均采用滲碳淬火處理，得到高硬耐磨表面，齒輪熱處理后全部磨齒，降低了噪音，提高了整機(jī)的效率和使用壽命。因此具有重量輕、體積小、傳動(dòng)比范圍大、效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。P系列行星齒輪減速機(jī)廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、起重運(yùn)輸、電力、能源、建筑建材、輕工、交通等工業(yè)部門。
減 速 比：25～4000r/min（與、R、K系列組合可達(dá)到更大速比）
輸出轉(zhuǎn)矩：高至2600000Nm
電機(jī)功率：0.4-12934kW
安裝形式：底腳安裝、法蘭安裝、 扭力臂安裝。
出軸方式：實(shí)心軸
漸開線花鍵實(shí)心軸
漸開線花鍵空心軸
星輪減速機(jī)屬于漸開線行星齒輪傳動(dòng)范疇，具有體積小，重量輕，承載能力大，效率高，壽命長(zhǎng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，允許高速輸入等優(yōu)點(diǎn)，適用于礦山、冶金、電力、起重運(yùn)輸、橡膠、水泥、造紙、鍋爐、建筑等行業(yè)的機(jī)械傳動(dòng)。是我國(guó)一項(xiàng)專利發(fā)明產(chǎn)品。星輪減速機(jī)充分運(yùn)用有效圓的設(shè)計(jì)原理，通過(guò)多排齒嚙合來(lái)實(shí)現(xiàn)均衡受力，采用合金鋼硬齒面和高性能組合的滾動(dòng)星輪，連續(xù)滾動(dòng)地傳遞轉(zhuǎn)矩和和轉(zhuǎn)速。內(nèi)齒輪1通過(guò)件9與輸出軸l2緊固聯(lián)接并由件1O和件14支承于機(jī)座13的內(nèi)孔中，緊固環(huán)l用于軸向定位和密封；兩個(gè)技術(shù)參數(shù)完全相同的行星齒輪2交錯(cuò)180~同時(shí)與內(nèi)齒輪1嚙合；滾動(dòng)星輪由星輪軸3及裝在上面的4個(gè)滾動(dòng)軸承16及襯套組合而成，其中間兩個(gè)軸承套裝在行星齒輪軸承孔中；偏心套7上裝有兩個(gè)軸承l(wèi)7，分別套裝在行星齒輪2的中心孔中；輸入軸7用軸承8和6支承。產(chǎn)品原理是：當(dāng)輸入軸7旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)偏套上的軸承17推動(dòng)行星齒輪2運(yùn)動(dòng)，由于行星架通過(guò)星輪座4緊固于機(jī)座13的端部，于是行星齒輪在滾動(dòng)星輪和偏心套的共同作用下只能作公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并推動(dòng)滾動(dòng)星輪作自傳運(yùn)動(dòng)，行星齒輪與內(nèi)齒輪嚙合，從而推動(dòng)內(nèi)齒輪及其緊固環(huán)聯(lián)接的輸出軸12作減速后的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
行星輪傳動(dòng)產(chǎn)品與機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品相比具有以下優(yōu)勢(shì)：
1、傳動(dòng)效率高：采用高嚙合效率的齒形參數(shù)和滾動(dòng)星輪連續(xù)滾動(dòng)地傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，所以具有傳動(dòng)效率高的特點(diǎn)。單級(jí)傳動(dòng)比在71以下效率可達(dá)95％以上，串聯(lián)擴(kuò)大級(jí)傳動(dòng)比在600以下效率可達(dá)93％以上，兩級(jí)串聯(lián)傳動(dòng)比在1000以下效率可達(dá)90％。
2、速比范圍大：傳動(dòng)比級(jí)差小，分級(jí)多，便于用戶合理選用。一級(jí)減速時(shí)傳動(dòng)比為17～8O，分28級(jí)；串聯(lián)擴(kuò)大級(jí)傳動(dòng)比為75--600，分37級(jí)；兩級(jí)串聯(lián)傳動(dòng)比為475~5000，分42級(jí)；根據(jù)需要尚可在4-25000之間任選傳動(dòng)比。
3、承載能力高，結(jié)構(gòu)緊湊：星輪減速器充分利用有效圓的設(shè)計(jì)原理，采用合金鋼特制硬齒面，特別適合重載連續(xù)傳動(dòng)，承載能力可達(dá)76N·m／kg；傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩范圍為0．098～1029KN·m；傳動(dòng)功率范圍為0．25-2000KW。
4、傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低：星輪減速器傳動(dòng)過(guò)程中為多排齒嚙合，運(yùn)轉(zhuǎn)件為滾動(dòng)形式，使之運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，可靠。
5、轉(zhuǎn)速高，壽命長(zhǎng)：星輪減速器由于精確的結(jié)構(gòu)參數(shù)和熱平衡設(shè)計(jì)，同時(shí)采用優(yōu)質(zhì)材料和特殊工藝，多數(shù)品種允許輸入轉(zhuǎn)速可高達(dá)3000rpm，擴(kuò)大了目前減速器系列產(chǎn)品使用范圍；并目采用高承載能力滾動(dòng)軸承組合的多排滾動(dòng)星輪和多排齒嚙合。
2.6.3.1.1減速器相關(guān)產(chǎn)業(yè)(產(chǎn)品)市場(chǎng)狀況
目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)化程度逐年提高，生產(chǎn)主體的性質(zhì)更加多元化，可檢索到的統(tǒng)計(jì)資料主要是部分大型國(guó)有企業(yè)的數(shù)據(jù)，因此每年使用減速器的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)很難統(tǒng)計(jì)，只能通過(guò)查找相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)評(píng)論和調(diào)研過(guò)程中收集的各方數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)算、互相印證。
破碎粉磨機(jī)械行業(yè)：據(jù)破碎粉磨設(shè)備專業(yè)委員會(huì)秘書長(zhǎng)介紹，不含水泥、電力、建材行業(yè)用戶，全國(guó)市場(chǎng)年需求量為14億元。起重機(jī)械行業(yè)：全國(guó)工程起重機(jī)行業(yè)主要生產(chǎn)企業(yè)有20多家，工程起重行業(yè)從1999年走出低谷，連續(xù)4年持續(xù)增長(zhǎng)，據(jù)行業(yè)17個(gè)生產(chǎn)企業(yè)統(tǒng)計(jì)，2002年產(chǎn)值和銷售收八超過(guò)33億。令據(jù)哈爾濱工程機(jī)械廠廠長(zhǎng)介紹，全國(guó)每年汽車起重機(jī)市場(chǎng)約為40-50億元，港口起重機(jī)的年需求量為600臺(tái)，單價(jià)150萬(wàn)左右，產(chǎn)值約lO億元。輸送機(jī)械行業(yè)：全國(guó)有帶式輸送機(jī)200萬(wàn)臺(tái)，其中鍋爐上煤40萬(wàn)臺(tái)，煤礦120萬(wàn)臺(tái)，火力發(fā)電廠167座，每廠平均輸送距離3000米，折合1萬(wàn)臺(tái)，建材水泥廠6000個(gè)，平均每廠50臺(tái)，共計(jì)30萬(wàn)臺(tái)，港口碼頭(不含卸船機(jī)、散貨裝船機(jī))約1萬(wàn)臺(tái)。
1、市場(chǎng)需求預(yù)測(cè)
大傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的一種傳動(dòng)裝置，是一種工業(yè)基礎(chǔ)件，大多數(shù)機(jī)械設(shè)備配有該產(chǎn)品。我國(guó)是工業(yè)大國(guó)，機(jī)械工業(yè)設(shè)備持有量和每年新增產(chǎn)量很大，其配套的減速器品種、規(guī)格和數(shù)量則隨之增大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2006年減速器的市場(chǎng)需求量在500億元以上，廣泛使用在機(jī)械、電力、采油、礦山、冶金、船舶、航空等幾乎所有領(lǐng)域。星輪減速機(jī)以其優(yōu)良自勺J陛能，至少可替代現(xiàn)有80％以上規(guī)格品種的傳統(tǒng)減速器，尤其是重型減速器，目前國(guó)內(nèi)年需求量約1千臺(tái)左右，年市場(chǎng)額約在40-50億元。很多場(chǎng)合設(shè)備需要大功率低速運(yùn)行，由于沒(méi)有可靠的減速方法，往往需要采用多極同步電機(jī)，如采用星輪減速機(jī)配套，就可以替代價(jià)格昂貴、耗能大的同步電機(jī)運(yùn)行?？梢?jiàn)星輪減速機(jī)不但能以其優(yōu)異的性能替代原有減速器，還可以在一些原不使用減速器的地方開拓了新的使用領(lǐng)域，所以是極具發(fā)展前途的。目前，星輪減速器已經(jīng)進(jìn)入國(guó)內(nèi)電力、水利、冶金、建材、煤礦、破碎、起重、重型機(jī)械等各個(gè)行業(yè)，憑借高新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)牢固站穩(wěn)市場(chǎng)，并有部分產(chǎn)品隨主機(jī)出口。星輪減速機(jī)作為高端產(chǎn)品，其獨(dú)到之處是國(guó)內(nèi)同行業(yè)廠家無(wú)可比擬的。從星輪減速機(jī)已經(jīng)開發(fā)的市場(chǎng)分析，市場(chǎng)潛力巨大。如：電力行業(yè)。我國(guó)現(xiàn)有發(fā)電能力2億多千瓦，風(fēng)機(jī)、水泵、磨煤機(jī)等大耗電量設(shè)備共有數(shù)萬(wàn)臺(tái)，假如每年改造200臺(tái)，就需要100多年。每臺(tái)按50萬(wàn)元計(jì)算，年產(chǎn)值1億元左右，而每年新增同類設(shè)備也需要幾百臺(tái)。
2、風(fēng)力發(fā)電行業(yè)
風(fēng)力發(fā)電作為潔凈能源、可再生能源、低成本能源而得到世界各國(guó)的普遍重視，尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家由于一系列技術(shù)問(wèn)題的解決，這幾年發(fā)展更快。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的核心是增速器，目前大部分還依賴進(jìn)口，開發(fā)國(guó)產(chǎn)增速器迫在眉踺。星輪減速機(jī)具備了風(fēng)力發(fā)電增速器所要求的技術(shù)指標(biāo)及性能，適合用于風(fēng)力發(fā)電增速器。它的開發(fā)與研制一定會(huì)加快我國(guó)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化，有力的推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。
3、重型機(jī)械行業(yè)
星輪減速機(jī)具有優(yōu)良的性價(jià)比，可完全替代進(jìn)口產(chǎn)品。如上海路橋建設(shè)公司、沈陽(yáng)重型機(jī)械廠出口的重型機(jī)械已配上星輪減速機(jī)。上海路橋建設(shè)公司在重型板喂機(jī)、破碎機(jī)均采用星輪減速機(jī)，對(duì)整個(gè)重機(jī)行業(yè)采用星輪減速機(jī)起到了樣板示范作用。
4、礦山、采掘、港口行業(yè)
星輪減速機(jī)已經(jīng)廣泛使用在礦山、采掘、港口行業(yè)，并成功替代國(guó)外產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果非常好。
5、斗輪機(jī)改造
每年有四百臺(tái)左右的斗輪機(jī)減速器需要更換，如全部占領(lǐng)市場(chǎng)，可年產(chǎn)生效益—億元以上，憑借現(xiàn)在的技術(shù)實(shí)力和價(jià)格質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)以及目前市場(chǎng)開拓形勢(shì)，達(dá)到這個(gè)目標(biāo)是完全可能的。據(jù)調(diào)查和業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，目前國(guó)內(nèi)需求總量為500億元年，企業(yè)數(shù)量約4000家，減速器市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，但星輪減速機(jī)憑借高新技術(shù)的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)站有國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的一席之地，并有部分產(chǎn)品出口。
2.6.3.1.2結(jié)論
星輪減速機(jī)是我國(guó)的一項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)發(fā)明，是具有國(guó)際先進(jìn)水平的高新機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)品，是對(duì)傳統(tǒng)傳動(dòng)機(jī)械工業(yè)的一場(chǎng)革命。由于其具有傳統(tǒng)產(chǎn)品無(wú)可比擬的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，該產(chǎn)品很快地進(jìn)入市場(chǎng)替代傳統(tǒng)產(chǎn)品，取代進(jìn)口產(chǎn)品，已取得很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具有極其可觀的發(fā)展前景。
2.6.3.2整體計(jì)算設(shè)計(jì)
整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中有輸出轉(zhuǎn)速40r/min，電壓380v，功率200KW。額定轉(zhuǎn)速1000r/min ，輸出轉(zhuǎn)速40r/min，一級(jí)行星齒輪減速器加一級(jí)斜齒輪動(dòng)載荷系數(shù)K=2，使用系數(shù)1.5，載荷分配系數(shù) 1.4，其他系數(shù)1.3——1.5、
齒輪材料：合金鋼40CrMo 軸40CrNi β=13到15度 圓弧齒輪，可以
根據(jù)公式求出力矩大小為1.91x106
有轉(zhuǎn)速可以求出速比為1:23
根據(jù)公式D=扭矩/（0.2*材料的應(yīng)力），最后開三次方根，可以求出輸入扭矩為57.5，固直徑取60.
輸出直徑為168.5，取170即可。
2.6.3.3軸的選擇
軸的選擇各圓周線的形狀、大小及圓周線之間的距離均無(wú)變化；各圓周線繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)了不同的角度。 所有縱向線仍近似地為直線，只是同時(shí)傾斜了同一角度 g 。扭轉(zhuǎn)變形的平面假設(shè)：圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面保持平面，并且只在原地發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動(dòng)。 在平面假設(shè)的基礎(chǔ)上，扭轉(zhuǎn)變形可以看作是各橫截面像剛性平面一樣，繞軸線作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，由此可以得出： 扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒(méi)有縱向變形發(fā)生，所以橫截面上沒(méi)有正應(yīng)力。 扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，各縱向線同時(shí)傾斜了相同的角度；各橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)了不同的角度，相鄰截面產(chǎn)生了相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并相互錯(cuò)動(dòng)，發(fā)生了剪切變形，所以橫截面上有切應(yīng)力。
據(jù)靜力平衡條件，推導(dǎo)出截面上任一點(diǎn)的切應(yīng)力計(jì)算公式
式中， t r 為橫截面上任一點(diǎn)的切應(yīng)力（ MPa ）； M T 為橫截面上的扭矩（ N mm ）； r 為欲求應(yīng)力的點(diǎn)到圓心的距離（ mm ）； I r 為截面對(duì)圓心的極慣性矩（ mm 4 ）。
圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面邊緣上各點(diǎn)的切應(yīng)力最大( r= R )，其值為
式中，Wp 為抗扭截面系數(shù)（ mm 3 ）
??? 極慣性矩與抗扭截面系數(shù)表示了截面的幾何性質(zhì)，其大小與截面的形狀和尺寸有關(guān)。 實(shí)心軸Solid Shaft 設(shè)直徑為D，則
對(duì)于階梯軸，因?yàn)榭古そ孛嫦禂?shù) W p 不是常量，最大工作應(yīng)力 t max 不一定發(fā)生在最大扭矩M Tmax 所在的截面上。要綜合考慮扭矩M T 和抗扭截面系數(shù)W p ，按這兩個(gè)因素來(lái)確定最大切應(yīng)力 t max 。
扭角Angle of Twist ——圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，任意兩橫截面產(chǎn)生的相對(duì)角位移。
扭角 f 是扭轉(zhuǎn)變形的變形度量。
兩橫截面相距越遠(yuǎn)，它的扭角就越大。
等直圓軸的扭角 f 的大小與扭矩M T及軸的長(zhǎng)度L成正比，與橫截面的極慣性矩I p 成反比，引入比例常數(shù)G
f為扭角（rad）；G為材料的切變模量(GPa)。如果兩截面之間的扭矩值 有變化，或軸徑不同，則應(yīng)分段計(jì)算出相應(yīng)各段的扭角，然后疊加。
等直圓軸的剛度條件：最大單位長(zhǎng)度扭角小于或等于許用單位長(zhǎng)度扭角。
2.6.3.4齒輪的設(shè)計(jì)
1、選用齒輪類型，精度，材料及齒數(shù)
（a）選直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，材料HT250，硬度170~241HBS
（b）此傳動(dòng)為一般齒輪傳動(dòng)，故取精度為8級(jí)。
（c） 選取齒輪齒數(shù)Z=55。
2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
（a）由機(jī)械設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，即
（3-14）
確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
1〉試選載荷系數(shù)
2〉計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
（3-15）
3〉由表機(jī)械設(shè)計(jì)表（10-7）選取齒寬系數(shù)。
4〉由機(jī)械設(shè)計(jì)表（10-6）查得材料的彈性影響系數(shù)
5〉由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。
6〉計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
（3-16）
7〉由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-19查得接觸疲勞壽命，。
8〉計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。
取失效概率為%，安全系數(shù)S=1，由機(jī)械設(shè)計(jì)式（10—12）得
（3-17）
（3-18）
（b） 計(jì)算
1〉試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小值
（3-19）
2〉計(jì)算圓周速度v
（3-20）
3〉計(jì)算齒寬b
4〉計(jì)算齒寬和齒高之比b/h
模數(shù)
齒高
b/h=79.27/5.9515.10
5〉計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)，7級(jí)精度。由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)