10立方米挖掘機(jī)推壓機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、摘 要挖掘機(jī)是大多數(shù)露天礦必不可少的生產(chǎn)設(shè)備，是工程機(jī)械中最重要的采掘設(shè)備，在冶金、能源、礦山等方面有廣泛的應(yīng)用。礦用挖掘機(jī)是露天礦間斷式開(kāi)采的主要設(shè)備,它可以實(shí)現(xiàn)完全機(jī)械化,具有機(jī)械化自動(dòng)化程度高、斗容量大、環(huán)保性能好、挖掘效率高、進(jìn)度快、機(jī)動(dòng)性能好等優(yōu)點(diǎn)。由于常常在野外和露天作業(yè)，工作環(huán)境十分惡劣，要求挖掘機(jī)的各個(gè)裝置既要結(jié)構(gòu)合理,性能安全可靠又要盡可能降低成本。推壓機(jī)構(gòu)作為挖掘機(jī)的主要的工作部件，它的性能直接影響挖掘機(jī)的整體工作性能。本文通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)的四種工況進(jìn)行分析，確定推壓機(jī)構(gòu)的計(jì)算載荷，確定推壓機(jī)構(gòu)所需的功率，確定傳動(dòng)方案，設(shè)計(jì)推壓機(jī)構(gòu)。本文還介紹了挖掘機(jī)國(guó)內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀、挖掘機(jī)的

2、結(jié)構(gòu)組成及工作過(guò)程，以及本論文需要應(yīng)用的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用的工具，并使用AutoCAD2004軟件繪制推壓機(jī)構(gòu)總裝及零部件的二維圖紙。關(guān)鍵詞：礦用挖掘機(jī) 推壓機(jī)構(gòu) 二級(jí)減速器 有限單元法AbstractExcavator is necessary producing equipment for lots of strip mine, and it is the most excavating equipment of engineering machine which is broadly used in metallurgy, energy sources, mine etc. Large mi

3、ning excavator is the main equipment when exploiting strip mine. It can achieve completely mechanization. It has the characteristic of high automatization, good property of environmental protection, the efficiency of excavation is high, and progress is rapid, quality is reliable,and maneuverability

4、is good. Due to work outside frequently, working environment is very bad. Which needs excavator not only has reasonable configuration, safe and reliable performance, but also has lower cost. pushing mechanism is excavators leading working parts, whose performance can directly influence excavators wo

5、rking performance.Based on the four excavators working conditions,we analyse and determine assumed load ,pushing power and driving scheme of pushing mechanism, then design the pushing mechanism. This paper describes the status of the development of domestic and foreign excavators, the structure and

6、the work process of excavators, the excavatorspushing mechanism theory and application tools are introduced in this paper, and mapping two-dimensional Drawings of assembly and parts of excavatorspushing mechanism by AutoCAD 2004 software. Keywords: mining excavator pushing mechanism secondary reduci

7、ng device FEA目 錄摘 要IAbstractII第一章 緒論11.1機(jī)械式挖掘機(jī)概述11.2 國(guó)內(nèi)外機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展21.2.1國(guó)內(nèi)機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展概況21.2.2國(guó)外機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展概況31.3 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容5第二章 推壓機(jī)構(gòu)構(gòu)造與工作原理62.1 機(jī)械式挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)62.2 機(jī)械式挖掘機(jī)工作原理62.3 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)原理介紹72.3.1動(dòng)臂整體概述72.3.2 動(dòng)臂各部分功能概述72.4 推壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和特點(diǎn)102.3.1減速器的主要參數(shù)112.3.2減速器的推壓工作狀態(tài)13第三章 工況分析及傳動(dòng)方案的確定143.1工況分析143.1.1推壓力計(jì)算163.1.2確定電機(jī)163

8、.2 確定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)比17第四章 推壓機(jī)構(gòu)零件設(shè)計(jì)及校核204.1高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)及校核204.2低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)及校核224.3中間軸的設(shè)計(jì)及校核254.4軸承的選擇及校核304.5鍵的設(shè)計(jì)及校核31總 結(jié)33參考文獻(xiàn)34致謝35第一章 緒論1.1機(jī)械式挖掘機(jī)概述機(jī)械式單斗挖掘機(jī)是一種重要的工程機(jī)械，它利用單個(gè)鏟斗挖掘和鏟裝土壤和石塊，被廣泛地應(yīng)用于土方施工中的挖土工作，礦山工程中的剝離表土工作，以及采掘礦石和裝載工作中。它對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)、加快施工速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率能夠起到很大作用。1 礦用挖掘機(jī)是具有悠久歷史的采裝設(shè)備，其特點(diǎn)是斗容量大，作業(yè)效率非常高。自從1877年開(kāi)始應(yīng)用于露

9、天采礦作業(yè)以來(lái)，經(jīng)過(guò)一百多年的研究改進(jìn)，在動(dòng)力源方式，各部分機(jī)械結(jié)構(gòu)以及控制操縱方面都有重大的改進(jìn)。但是，就基本結(jié)構(gòu)與工作特性來(lái)看，仍不失其原來(lái)的基本形態(tài)。由于礦用挖掘機(jī)具有較大的挖掘鏟裝能力以及作業(yè)上的穩(wěn)定性，可靠和顯著的生產(chǎn)效益，到目前為止仍然是露天采礦中最主要的挖掘裝載設(shè)備。 露天采礦是當(dāng)今世界上許多國(guó)家普遍采用的一種采礦方式，由于可以采用大型采礦設(shè)備,故產(chǎn)量很大,適應(yīng)對(duì)礦物日益增長(zhǎng)的需求量的要求;露天開(kāi)采比井下開(kāi)采效率高 510 倍,而成本僅相當(dāng)于井下開(kāi)采的 1/21/4;基本建設(shè)速度比井下開(kāi)采快1倍,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化采礦,生產(chǎn)安全，回采率高，經(jīng)濟(jì)效果好。 我國(guó)是一個(gè)礦產(chǎn)資源相當(dāng)豐富的國(guó)

10、家,而且我國(guó)的礦藏多適合于露天開(kāi)采。僅以鐵礦藏這一項(xiàng)為例，就有 65適用于露天礦開(kāi)采。其余如煤礦，有色金屬礦藏等莫不如此。伴隨著幾十年國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)原有的富礦資源越來(lái)越少，現(xiàn)在我國(guó)開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)正在轉(zhuǎn)向過(guò)去不重視的許多低品位尚未開(kāi)發(fā)的礦藏上。這種開(kāi)采自然條件適合采用用露天開(kāi)采的方式,所以近些年來(lái)露天開(kāi)采發(fā)展非常迅速。目前，我國(guó)有色金屬礦石露天開(kāi)采量和露天煤礦煤炭產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的比重相比較于發(fā)達(dá)國(guó)家都要低很多,所以我國(guó)在對(duì)有色金屬和煤炭資源進(jìn)行露天開(kāi)采方面的潛力非常大。 我國(guó)目前露天礦開(kāi)采規(guī)模不夠大,技術(shù)水平不夠高。這與我國(guó)飛速發(fā)展的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的需要根本不相適應(yīng)，我國(guó)的有色金屬及煤礦的產(chǎn)量必須

11、提高，這就需要新建，擴(kuò)建和改建許多大型的礦山，從而需要較多大斗容的挖掘機(jī)。但是,我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)能力現(xiàn)在還不能夠滿足這個(gè)要求。我國(guó)挖掘機(jī)行業(yè)和工程技術(shù)人員,必須從產(chǎn)品質(zhì)量,技術(shù)水平和產(chǎn)量上提供更多合格的產(chǎn)品,這就需要我們做出很大的努力。根據(jù)我國(guó)“七五”規(guī)劃，新建、擴(kuò)建后露天開(kāi)采的六大煤礦、四大煤礦和兩個(gè)同礦工需要機(jī)械式單斗挖掘機(jī)812立方米的41臺(tái)，16立方米的23臺(tái)，26立方米的26臺(tái)，14立方米正鏟液壓挖掘機(jī)12臺(tái)，其它配套有自卸汽車(chē)68108t的141臺(tái)，154t自卸汽車(chē)251臺(tái)。但是，當(dāng)時(shí)我國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足這一要求。近幾十年我國(guó)過(guò)挖掘機(jī)行業(yè)和工程技術(shù)人員作出了巨大的努力，取得

12、了很大的成就。露天煤礦開(kāi)采配套設(shè)備中挖掘機(jī)是主要設(shè)備，在設(shè)備投資，經(jīng)濟(jì)效益上都起主導(dǎo)作用。機(jī)械式單斗挖掘機(jī)是一種重要的工程機(jī)械，它利用單個(gè)鏟斗挖掘和鏟裝土壤和石塊，被廣泛地應(yīng)用于土方施工中的挖土工作，礦山工程中的剝離表土工作，以及采掘礦石和裝載工作中。它對(duì)于減輕繁重的體力勞動(dòng)、加快施工速度、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率能夠起到很大作用。 礦用挖掘機(jī)是具有悠久歷史的采裝設(shè)備，其特點(diǎn)是斗容量大，作業(yè)效率非常高。1.2 國(guó)內(nèi)外機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展1.2.1國(guó)內(nèi)機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展概況1954年我國(guó)試制成功第一臺(tái)斗容量為1m3的機(jī)械傳動(dòng)式正鏟挖掘機(jī)，開(kāi)始了我國(guó)挖掘機(jī)的生產(chǎn)。1977年研制出WK-10（斗容量為8-12 m3

13、），WD-2000（斗容量為10-15 m3），才使大型礦用挖掘機(jī)生產(chǎn)有了新的突破。WK-10機(jī)械式單斗挖掘機(jī)是太原重型機(jī)械廠生產(chǎn)的。斗容量為8 m3，10 m3和12 m3三種，它適應(yīng)挖掘礦石、軟巖及煤炭。WD-2000是撫順挖掘機(jī)廠生產(chǎn)的機(jī)械式單斗挖掘機(jī)，主要部分與美國(guó)280-D相似。隨著采礦工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)從美國(guó)P& H公司引進(jìn)技術(shù)，生產(chǎn)了斗容量為16 m3和23 m3的P& H -2300XP和P& H-2800XP兩種大型挖掘機(jī)，并投入礦山使用。這兩種挖掘機(jī)的試制成功，標(biāo)志著我國(guó)的挖掘機(jī)制造技術(shù)又前進(jìn)了一大步。目前我國(guó)有挖掘機(jī)制造廠20多家，生產(chǎn)有30多個(gè)品種的各類(lèi)挖掘機(jī)。2面對(duì)外資

14、咄咄逼人的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，徐挖努力加強(qiáng)與國(guó)內(nèi)同行彼此間的交流和合作，同時(shí)不斷從國(guó)外引進(jìn)世界尖端研發(fā)技術(shù)和研發(fā)手段，并與著名大學(xué)不斷合作研發(fā)，在挖掘機(jī)技術(shù)發(fā)展上作出了不少成果。太重作為我國(guó)最早生產(chǎn)制造大型礦用挖掘設(shè)備的企業(yè)，其大型挖掘機(jī)的研發(fā)經(jīng)歷了原始創(chuàng)新、合作制造和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新三個(gè)階段，發(fā)展步伐一直在國(guó)內(nèi)的前列。2006年以來(lái)太重成功的研制了具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的20m 、27m的挖掘機(jī)，并在神華準(zhǔn)格爾能源有限公司投入使用，打破了國(guó)外公司在大型礦用機(jī)械的產(chǎn)品和技術(shù)壟斷，也使公司成為世界上少數(shù)幾個(gè)自主生產(chǎn)大型礦用機(jī)械的企業(yè)之一。雖然我國(guó)的挖掘機(jī)制造業(yè)在不長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)有了較快的發(fā)展，但仍存在一些問(wèn)題。如

15、品種、規(guī)格、質(zhì)量上滿足不了國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)需要。產(chǎn)品的技術(shù)水平，可靠性，制造質(zhì)量與國(guó)外挖掘機(jī)相比還有較大差距，對(duì)大中型挖掘機(jī)尚處在經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)階段，滿足不了國(guó)民經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)工程的需要。因此我國(guó)在未來(lái)20年里，我國(guó)采礦工藝仍將是礦山機(jī)械化主導(dǎo)作用，而輔以自動(dòng)化?！?】 近一，二十年來(lái)，隨著液壓傳動(dòng)技術(shù)在工程機(jī)械上的廣泛使用，液壓挖掘機(jī)有了迅速發(fā)展。CAD技術(shù)在國(guó)內(nèi)發(fā)展也有十幾年的歷史，如挖掘機(jī)的仿真，挖掘圖譜的繪制，反鏟裝置的計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)。而機(jī)械式挖掘機(jī)當(dāng)前沿用的仍是50年代前蘇聯(lián)學(xué)者提出的挖掘機(jī)理論。 WK-10B礦用挖掘機(jī)主要性能參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)斗容 12m3 主電機(jī)功率 750kW提升速度 1m/s 最大挖掘

16、半徑 18.9m推壓速度 0.65m/s 最大挖掘高度 13.63m行走速度 0.69km/h 最大卸載半徑 16.35m最大提升力 1029kN 最大卸載高度 8.45m最大推壓力 617kN 挖掘深度 3.4m最大爬坡角度 13度 工作重量 459t平均比壓 225kPa 理論生產(chǎn)率 1490m31.2.2國(guó)外機(jī)械式挖掘機(jī)發(fā)展概況近年來(lái)，隨著高新技術(shù)不斷被應(yīng)用到礦山裝備中，以及為適應(yīng)日益增大的礦用汽車(chē)的鏟裝需要，挖掘機(jī)正朝著大型化和智能化方向發(fā)展，由于挖掘機(jī)在露天采礦和土建工程中的廣泛應(yīng)用，許多工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家都比較重視挖掘機(jī)生產(chǎn)，目前外國(guó)制造大型挖掘機(jī)的國(guó)家主要有美國(guó)、蘇聯(lián)、日本和西德、法

17、國(guó)、英國(guó)、意大利、捷克、瑞典等國(guó)也有一定的生產(chǎn)規(guī)?！，F(xiàn)在將幾個(gè)主要發(fā)達(dá)國(guó)家的挖掘機(jī)生產(chǎn)概況分別闡述如下。美國(guó)挖掘機(jī)生產(chǎn)概況美國(guó)是單斗挖掘機(jī)發(fā)展較早的國(guó)家。1833年美國(guó)機(jī)械工程師取得了單斗挖掘機(jī)的發(fā)明權(quán)，1836年制造出世界上第一臺(tái)機(jī)械傳動(dòng)挖掘機(jī)，其挖掘機(jī)生產(chǎn)技術(shù)一直處于領(lǐng)先地位，尤其是大容量的礦用挖掘機(jī)幾乎壟斷了資本主義市場(chǎng)，并在機(jī)械性能、結(jié)構(gòu)、電器傳動(dòng)技術(shù)和運(yùn)行可靠性方面遙遙領(lǐng)先。美國(guó)是出口挖掘機(jī)主要國(guó)家，每年出口量一般占1/4以上。美國(guó)挖掘機(jī)關(guān)鍵零部件壽命較長(zhǎng)并且設(shè)備較輕。美國(guó)生產(chǎn)挖掘機(jī)的主要公司有Bucyrus&Eris公司（B&E公司），Harnischfigier公司（P&H公司）

18、，馬里恩公司等三十多家。其中B&E公司的主要產(chǎn)品有395B、295B、290B等型；P&H公司的主要產(chǎn)品有P&H2300、P&H2800、P&H2100BL等型；馬里恩公司的主要產(chǎn)品有204M、201M、191M等型。挖掘機(jī)生產(chǎn)的專(zhuān)業(yè)化和充足的備件是美國(guó)挖掘機(jī)工業(yè)的特點(diǎn)，鏟斗、斗齒、履帶板、離合器、制動(dòng)器、司機(jī)室都有專(zhuān)業(yè)廠生產(chǎn)。3俄羅斯挖掘機(jī)生產(chǎn)概況俄國(guó)十月革命前的礦山技術(shù)水平很低，幾乎全是手工勞動(dòng)。1931年開(kāi)始建立挖掘機(jī)制造工業(yè)。二次世界大戰(zhàn)后，為適應(yīng)鋼鐵工業(yè)發(fā)展，挖掘機(jī)制造業(yè)迅速擴(kuò)大，其年產(chǎn)量已超過(guò)美國(guó)，局世界首位。前蘇聯(lián)中央下屬40個(gè)礦山機(jī)械制造廠，其中有8個(gè)比較大的專(zhuān)業(yè)華生產(chǎn)廠。生產(chǎn)

19、挖掘機(jī)主要廠家有烏拉洱重型機(jī)械制造廠，克拉馬托斯克重型機(jī)械廠，其主要產(chǎn)品有3kr-8,3kr-12.5,3kr-20等型號(hào)。早在70年代末，前蘇聯(lián)就已經(jīng)研究出挖掘力隨工作部件類(lèi)型，土壤切片參數(shù)和土壤物理機(jī)械性能的變化而變化的規(guī)律，并對(duì)性能試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)得到的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行參數(shù)的最優(yōu)化處理。前蘇聯(lián)挖掘機(jī)生產(chǎn)的特點(diǎn)是數(shù)量發(fā)展快，技術(shù)發(fā)展慢。主要表現(xiàn)在舊型號(hào)多，新產(chǎn)品少，單位斗容量大，使用壽命短，大修期短，雖然制造量大，現(xiàn)場(chǎng)使用比較卻不高。近20年來(lái)靠引進(jìn)西方技術(shù)，礦山設(shè)備有了較大改進(jìn)，也向大型化和高效率發(fā)展。日本挖掘機(jī)生產(chǎn)概況日本挖掘機(jī)生產(chǎn)發(fā)展較晚，1930年才制造第一臺(tái)挖掘機(jī)，戰(zhàn)

20、后挖掘機(jī)生產(chǎn)隨著鋼鐵需求量的增加得到極為迅速的發(fā)展。日本有15個(gè)公司生產(chǎn)單斗挖掘機(jī)，其中生產(chǎn)機(jī)械傳動(dòng)式挖掘機(jī)的公司有7家，斗容量從0.3 m311.5 m3，功率從44574KW。主要生產(chǎn)廠家有神戶(hù)鋼鐵公司，小松制作所，住友金屬工業(yè)公司等。目前國(guó)外不同用途，不同規(guī)格的挖掘機(jī)品種在600種以上，小如斗容量?jī)H為0.01 m3的建筑用微型反鏟單斗挖掘機(jī)，大如斗容量達(dá)168 m3的剝離用巨型拉鏟挖掘機(jī)。其中機(jī)械式挖掘機(jī)的規(guī)格品種近100余種，年產(chǎn)量超過(guò)2萬(wàn)余臺(tái)。70年代以來(lái)，國(guó)外產(chǎn)品設(shè)計(jì)普遍采用了機(jī)，電，液一體化新技術(shù)，再加上CAD的應(yīng)用使產(chǎn)品的研制和更新周期縮短到了一年甚至幾個(gè)月。加拿大采礦專(zhuān)家E。

21、Stanley認(rèn)為：“礦山機(jī)械化方面已經(jīng)取得長(zhǎng)足進(jìn)步，今后，自動(dòng)化和信息技術(shù)將繼續(xù)推動(dòng)礦山設(shè)備和采礦方法的革新?！弊罱?，卡特比勒公司在設(shè)計(jì)914型緊湊式裝載機(jī)的司機(jī)工作室中采用了虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，該技術(shù)將司機(jī)坐席布置到可以在三個(gè)銀幕上投影各種模擬圖象的屋內(nèi)，司機(jī)可以體驗(yàn)三唯立體場(chǎng)景，這樣不僅可以縮短裝載機(jī)的研制周期，而且還可擴(kuò)大機(jī)械后方的視野?？梢?jiàn)國(guó)外已經(jīng)把許多尖端技術(shù)應(yīng)用在機(jī)械設(shè)計(jì)和控制中。西方工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的挖掘機(jī)的主要發(fā)展方向是采用遙控及微機(jī)控制的自動(dòng)化技術(shù)，整個(gè)機(jī)組具有以下的主要特點(diǎn)：功率增大，獨(dú)立作業(yè)性強(qiáng)，配件標(biāo)準(zhǔn)化，能降低噪聲和振動(dòng)。4 1.3 本設(shè)計(jì)的研究?jī)?nèi)容推壓機(jī)構(gòu)作為挖掘機(jī)的主要的

22、工作部件，它的性能直接影響挖掘機(jī)的工作性能，它的結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)占有非常重要的地位，近年來(lái)，隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、有限元及CAD技術(shù)的迅速發(fā)展，對(duì)推壓機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)分析也取得了可喜的進(jìn)展。本論文是以某機(jī)械廠設(shè)計(jì)的10m3挖掘機(jī)的底架作為研究的對(duì)象，研究的主要內(nèi)容為：1通過(guò)對(duì)礦用機(jī)械式挖掘機(jī)四種工況的分析,選擇確定推壓機(jī)構(gòu)電動(dòng)機(jī)型號(hào),通過(guò)計(jì)算總傳動(dòng)比,確定推壓機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式，分配傳動(dòng)比。2設(shè)計(jì)計(jì)算推壓機(jī)構(gòu)的總裝配圖，及其查閱相關(guān)手冊(cè)設(shè)計(jì)出推壓機(jī)構(gòu)的零部件。設(shè)計(jì)計(jì)算出齒輪，及軸等各零件參數(shù)。3校核各個(gè)零件是否適合挖掘機(jī)推壓機(jī)構(gòu)的公況要求，是否能夠達(dá)到挖掘機(jī)所需的要求。4運(yùn)用2004CAD清華天河軟件，繪出推壓

23、機(jī)構(gòu)總圖和零件草圖，對(duì)零件進(jìn)行應(yīng)力分析 ，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)是否符合要求。第二章 推壓機(jī)構(gòu)構(gòu)造與工作原理2.1 機(jī)械式挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)2.2 機(jī)械式挖掘機(jī)工作原理 正鏟工作裝置主要由動(dòng)臂、斗柄、鏟斗和推壓軸組成。動(dòng)臂下端鉸接于平臺(tái)上，上端通過(guò)滑輪用變幅鋼繩保持其固定位置，調(diào)節(jié)變幅鋼繩長(zhǎng)短，可調(diào)整動(dòng)臂的傾角。鏟斗提升鋼繩，下降則靠鏟斗自重。為保證挖掘，推壓軸能夠推出斗柄，斗柄也可以繞推壓軸轉(zhuǎn)動(dòng)。5 工作時(shí)，鋼繩提升鏟斗，同時(shí)推壓軸把斗柄推向工作面。鏟斗提升也推壓同時(shí)動(dòng)作，在運(yùn)動(dòng)中使斗子裝滿鐵礦石，然后離開(kāi)工作面，回轉(zhuǎn)到卸載處，卸載后再回到工作面開(kāi)始下一次的挖掘工作。在工作中可以調(diào)節(jié)斗柄的伸縮量，以調(diào)整鏟斗位置，

24、以便挖掘或卸載。卸載是打開(kāi)斗底，鐵礦石靠自重卸出。機(jī)械式挖掘機(jī)各部分的構(gòu)成（一） 工作裝置 包括挖掘土壤的鏟斗和支持鏟斗的構(gòu)件，后者是動(dòng)臂以及把鏟斗和動(dòng)臂連起來(lái)的構(gòu)件（斗柄、推壓機(jī)構(gòu)或鋼絲繩等）。（二） 支撐行走裝置 支撐整個(gè)機(jī)體，保證機(jī)器的運(yùn)行，在中小型單斗挖掘機(jī)中，用輪胎或雙履帶行走裝置，在大型單斗挖掘機(jī)中，用步行式行走裝置或四履帶、八履帶行走裝置。（三） 動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu) （提升機(jī)構(gòu)、推壓機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)臂起升機(jī)構(gòu)、斗底開(kāi)啟機(jī)構(gòu)）、操縱裝置、潤(rùn)滑裝置、及其他附屬設(shè)備。2.3 動(dòng)臂結(jié)構(gòu)原理介紹2.3.1動(dòng)臂整體概述動(dòng)臂一般采用全焊接結(jié)構(gòu)，動(dòng)臂在滿足其功能的前提下，要求其自身重量應(yīng)足夠輕

25、；當(dāng)挖掘材質(zhì)堅(jiān)硬的礦物時(shí)，動(dòng)臂自身重量又應(yīng)應(yīng)足夠重。為了盡可能較好協(xié)調(diào)地滿足這兩方面的要求，現(xiàn)在人們通常采用經(jīng)過(guò)有效鍛造后再用回火工藝處理過(guò)的高強(qiáng)度合金鋼制成合適的板材，經(jīng)過(guò)焊接制成動(dòng)臂。目前國(guó)內(nèi)外的大型機(jī)械式挖掘機(jī)如P&H公司生產(chǎn)的2800XP、4100XP，太重生產(chǎn)的WK-27、WK-35大體都采用如圖所示的外形，從整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，它具有對(duì)稱(chēng)形式的結(jié)構(gòu)，在空間上關(guān)于XC-ZC平面對(duì)稱(chēng)。從XC-ZC平面內(nèi)來(lái)看，動(dòng)臂采用了中心線是直線（支撐踵鉸孔推壓軸孔天輪安裝鉸孔三者的連線），中部（推壓軸孔附近）加強(qiáng)，變斷面，下弦突出的魚(yú)腹式結(jié)構(gòu)，這種魚(yú)腹式結(jié)構(gòu)具有很大強(qiáng)度和良好的扭轉(zhuǎn)剛度。從XC-YC平面內(nèi)

26、來(lái)看，動(dòng)臂是單梁箱形結(jié)構(gòu)，支撐踵的鉸軸孔（支撐踵兩個(gè)鉸孔）分開(kāi)一段距離，以便幫助動(dòng)臂承受機(jī)身回轉(zhuǎn)時(shí)所受的慣性力和斗桿作用在動(dòng)臂上的扭轉(zhuǎn)作用力。2.3.2 動(dòng)臂各部分功能概述動(dòng)臂中部動(dòng)臂中部主要有推壓軸齒輪箱箱體的下箱體、推壓軸支撐套，推壓軸孔支撐板等結(jié)構(gòu)。推壓軸齒輪箱箱體的下箱體和推壓軸齒輪箱上箱體相連接配合組成整個(gè)推壓軸齒輪箱用以安裝容納推壓傳動(dòng)部分的所有齒輪，為推壓傳動(dòng)齒輪提供良好的工作環(huán)境。推壓軸支撐套用于安裝推壓軸軸承和推壓軸等零部件，通過(guò)推壓軸齒輪箱內(nèi)的齒輪把動(dòng)力傳遞給推壓軸，推壓軸帶動(dòng)其上所安裝的推壓齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使裝有和推壓齒輪相配合齒條的斗桿產(chǎn)生相應(yīng)運(yùn)動(dòng)。圖 3.2推壓軸孔支撐

27、板主要用于支撐推壓軸支撐套，承受由推壓齒輪傳給推壓軸再由推壓軸傳給推壓軸支撐套的力。動(dòng)臂頂端圖 3.3動(dòng)臂頂端有天輪支撐套、小側(cè)板以及繃?yán)K連接孔等結(jié)構(gòu)。天輪支撐套用以安裝天輪，在兩個(gè)天輪支撐套內(nèi)裝上合適的錐形滾軸軸承，然后將天輪安裝在其支撐軸上，支撐軸再通過(guò)錐形滾軸軸承裝到動(dòng)臂上。小側(cè)板用于增加動(dòng)臂頂端的強(qiáng)度和剛度，同時(shí)也起著將動(dòng)臂頂端封住，使動(dòng)臂成為一個(gè)完整箱體的作用。小側(cè)板和動(dòng)臂側(cè)板末端外伸，在小側(cè)板和側(cè)板末端外伸部分的合適位置開(kāi)出四個(gè)繃?yán)K連接孔，用于安裝把動(dòng)臂和A形架相連接的繃?yán)K?！?】動(dòng)臂根部動(dòng)臂根部是動(dòng)臂和挖掘機(jī)機(jī)身相連接的部分，這部分主要有兩個(gè)分開(kāi)一定距離的支撐踵（參見(jiàn)圖3.4），

28、支撐踵分開(kāi)一定的距離有利于增加機(jī)身回轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)臂對(duì)慣性力的克服，使動(dòng)臂和機(jī)身的連接更加牢固、安全、可靠。圖 3.4動(dòng)臂的其他部分圖 3.5如圖3.5，在動(dòng)臂的內(nèi)部，沿著動(dòng)臂的長(zhǎng)度方向有一系列有一定間距的橫隔板，這些隔板和動(dòng)臂的上板、下板以及兩塊側(cè)板焊接在一起。采用這種結(jié)構(gòu)的動(dòng)臂具有足夠的抵抗軸向撓曲和沿軸線垂直方向扭轉(zhuǎn)的能力，并具有很高的強(qiáng)度。為了減輕橫隔板的重量從而減輕大臂的重量，將隔板受力極小甚至不受力的中間部分挖空，以達(dá)到目的。在動(dòng)臂的兩側(cè)面下部還有一個(gè)小箱體，該小箱體是由高強(qiáng)度和耐磨的合金鋼焊接制成，內(nèi)部也具有相應(yīng)的小橫隔板（如圖3.6所示），它的主要作用是動(dòng)臂在中心軸垂直方向的最遠(yuǎn)處保持

29、很大的強(qiáng)度和剛度，這樣使在動(dòng)臂整體上得到了剛度大強(qiáng)度好重量也比較輕的效果。同時(shí)，耐磨的小箱體能對(duì)側(cè)面的斗桿起支撐作用，它擁有的可替換的耐磨側(cè)板可以減少因斗桿的摩擦使動(dòng)臂產(chǎn)生的摩擦損壞。圖 3.6 小箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.4 推壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造和特點(diǎn)機(jī)械式減速器是最常見(jiàn)的一種傳動(dòng)裝置，其公用是將電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速降至工作機(jī)械所需要的轉(zhuǎn)速，同時(shí)將電動(dòng)機(jī)的功率傳遞給工作機(jī)械。機(jī)械式挖掘機(jī)推壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由許多的零件組成，通常的減速器設(shè)計(jì)是根據(jù)減速器的主參數(shù)（如輸入功率與轉(zhuǎn)速，輸出功率與轉(zhuǎn)速等）對(duì)每個(gè)零件進(jìn)行設(shè)計(jì)或者選用。這種設(shè)計(jì)方法的缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)和制造的工作量大，重復(fù)勞動(dòng)，生產(chǎn)率低和生產(chǎn)周期長(zhǎng)，且零件的加工質(zhì)量難

30、以一致，因此減速器的性能差距很大，減速器工作裝置就是減速齒輪組，在礦用挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘過(guò)程中，即挖掘機(jī)斗桿與水平面平行（假設(shè)挖掘機(jī)在水平面上進(jìn)行作業(yè)），進(jìn)行推壓以滿足整個(gè)機(jī)體的力學(xué)平衡，此時(shí)的工作狀況如圖1所示。圖中各力分別為顫抖所受之力有礦巖對(duì)斗齒的反作用力和,挖掘時(shí)遇到了障礙物產(chǎn)生的橫向力，鏟斗自重，斗柄自重，以及自重造成的壓軸處支反力，Q力按計(jì)算動(dòng)臂時(shí)的方法計(jì)算，力是礦石對(duì)斗子的反作用力，可根據(jù)對(duì)推壓軸處取距，解平衡方程求出，力可由回轉(zhuǎn)進(jìn)程中進(jìn)行制動(dòng)求出， 可由對(duì)斗齒尖取例句平衡方程解得。6圖1 挖掘機(jī)推壓機(jī)構(gòu)進(jìn)行最大推壓狀態(tài)圖中各力分別為顫抖所受之力有礦巖對(duì)斗齒的反作用力和,挖掘時(shí)遇到了

31、障礙物產(chǎn)生的橫向力，鏟斗自重，斗柄自重，以及自重造成的壓軸處支反力，Q力按計(jì)算動(dòng)臂時(shí)的方法計(jì)算，力是礦石對(duì)斗子的反作用力，可根據(jù)對(duì)推壓軸處取距，解平衡方程求出，力可由回轉(zhuǎn)進(jìn)程中進(jìn)行制動(dòng)求出， 可由對(duì)斗齒尖取例句平衡方程解得。78目前國(guó)內(nèi)外采取的減速器結(jié)構(gòu)比較多，比較常見(jiàn)的有直齒外嚙合減速，行星輪減速等，又由于漸開(kāi)線齒輪具有傳動(dòng)比穩(wěn)定，中心距可分性，易于加工等特點(diǎn)，在各類(lèi)機(jī)械中應(yīng)用廣泛，因此減速器中又以直齒減速最為常見(jiàn)，目前國(guó)內(nèi)外的大型機(jī)械式挖掘機(jī)如P&H公司生產(chǎn)的2800XP、4100XP，太重生產(chǎn)的WK-27、WK-35、wk-55大體都采用這種形式，齒輪一般采用42CrMo采用在國(guó)內(nèi)，而箱

32、體則采用QT500,同時(shí)直齒分級(jí)減速的理論相對(duì)成熟生產(chǎn)廠家比較多，在實(shí)際生產(chǎn)中具有便利的生產(chǎn)條件與較低售后維修成本，目前的減速器主要包含有箱體，齒輪組等，通過(guò)主動(dòng)輪輸入一定功率與轉(zhuǎn)速后，通過(guò)齒輪的傳動(dòng)比，使得原始轉(zhuǎn)速下降，從而達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)而滿足力學(xué)要求，能夠?qū)ΡＷC挖掘機(jī)的正常工作，從而使得挖掘機(jī)能夠進(jìn)行完整的挖掘動(dòng)作。機(jī)械式單斗挖掘機(jī)，用一個(gè)鏟斗按間歇重復(fù)循環(huán)方式進(jìn)行工作，由挖掘、滿斗回輸、卸載、空斗回輸四個(gè)工序構(gòu)成一個(gè)工作循環(huán)。挖掘機(jī)包括工作裝置、提升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、推壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，支承行走裝置、動(dòng)力裝置、適當(dāng)?shù)呐渲?、?rùn)滑、氣動(dòng)裝置及其它附屬設(shè)備。工作時(shí)，鋼繩提升鏟斗，同時(shí)推壓軸把斗桿推向

33、工作面，在運(yùn)動(dòng)中使鏟斗裝滿物料，然后離開(kāi)工作面，回轉(zhuǎn)到卸料處卸料后，再回到工作面開(kāi)始下一次挖掘。910在工作中可以改變斗桿的伸縮量，以調(diào)節(jié)鏟斗位置，以便挖掘和卸載。理想的挖掘軌跡應(yīng)接近“對(duì)數(shù)螺旋線”。斗桿伸出長(zhǎng)度一般不超出4/5斗桿行程。斗桿是采用箱型斷面的雙梁結(jié)構(gòu)，其斷面尺寸沿斗桿的長(zhǎng)度方向是完全一致的。雙梁采用中間梁連接起來(lái)這樣可以改善因挖掘時(shí)鏟斗受力不均的狀況，可承受較大的推壓力，并能夠承受因挖掘阻力的偏心作用而產(chǎn)生的扭力，以及鏟斗和斗柄自重造成的慣性力矩。在靠近鏟斗的一端，兩側(cè)梁用一個(gè)大的抗扭矩箱連接起來(lái)，故能承受較大的載荷，并能承受由于挖掘阻力偏心作用引起的扭矩以及回轉(zhuǎn)時(shí)鏟斗和斗桿自

34、重造成的慣性力矩。11斗桿上的齒條通過(guò)與推壓齒輪的嚙合，實(shí)現(xiàn)伸縮并傳遞推壓動(dòng)力，減速在這個(gè)階段不但具有推壓機(jī)構(gòu)的作用而且還有下面就詳細(xì)情況作一個(gè)介紹。2.3.1減速器的主要參數(shù)減速器的主要減速部件為齒輪組，因此齒輪方面的參數(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)對(duì)于減速器來(lái)說(shuō)就可以作為其主要參數(shù)，同時(shí)由于減速器分為不同類(lèi)型的減速齒輪級(jí)，如外嚙合2級(jí)，3級(jí)減速等。針對(duì)其不同的構(gòu)造，取得其共有主要參數(shù)：主動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩T：T=9.55/np為主動(dòng)輪的輸入功率kwn為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)數(shù)round/min傳動(dòng)比 u=/ (2-1)為主動(dòng)輪的齒數(shù)為最終輸出從動(dòng)輪的齒數(shù)d=m（） (2-2)d為主動(dòng)輪與最終輸出從動(dòng)輪的中心距m為齒輪嚙合模數(shù)輪齒切向

35、應(yīng)力 =T/r (2-3)=189.8(按照鍛鋼齒輪嚙合標(biāo)準(zhǔn)取值)h=(2+)m=2.25m mm(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 =1，=0.25)輪齒高齒寬系數(shù) =b/h (2-4)b是輪齒寬齒根彎曲強(qiáng)度校核公式 / (2-5)齒面接觸強(qiáng)度校核公式 =2.5* (2-6)針對(duì)齒輪設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，其重要的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)就是齒根彎曲應(yīng)力，設(shè)計(jì)的結(jié)果需要帶入正確的數(shù)值，利用齒根彎曲強(qiáng)度結(jié)果校對(duì)實(shí)際采取的材料進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)其設(shè)計(jì)的數(shù)值是否可以在實(shí)際中應(yīng)用。由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的 承載能力，而齒面接觸強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)。因此，按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算所得到的模數(shù)，圓整成標(biāo)準(zhǔn)值后，即為齒輪模數(shù)

36、，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出的分度圓直徑，即為小齒輪的分度圓的直徑，進(jìn)而可設(shè)計(jì)出小，大齒輪的幾何參數(shù)（齒數(shù)，齒寬，中心距等）。這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，經(jīng)過(guò)校核既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并能做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。12由以上的計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)，在保證中心距最小的情況下（也就是使得整體重量最輕），需要保證齒根彎曲強(qiáng)度滿足實(shí)際要求。2.3.2減速器的推壓工作狀態(tài)減速器設(shè)計(jì)以其最大推壓力為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，在滿足強(qiáng)度要求下，最大推壓力不能超過(guò)推壓齒輪減速器中輪齒的齒根許用應(yīng)力，考慮斗柄在挖掘和重斗回轉(zhuǎn)的時(shí)候受力嚴(yán)重，其工況定為：動(dòng)臂處于理論水平未知，斗柄伸出到正常工作幅度，哇據(jù)處于推壓軸高度

37、的礦巖，空斗遇到了障礙物（堅(jiān)硬的礦巖），提升滑輪組作用力Q達(dá)到了最大值，方向是垂直的，此時(shí)斗柄所受彎矩接近最大值。此種工況的狀態(tài)是發(fā)動(dòng)機(jī)功率65%用于提升，35%用于推壓，推壓方向朝向機(jī)體。機(jī)型為多發(fā)或者單發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，則推壓力也按最大值計(jì)算，方向朝向機(jī)體，此時(shí)的最大推壓壓狀態(tài)如圖2：圖2 最大推壓狀態(tài)其中 =Q-(f+)-(-/2)/ (2-7)=Q(-)+-(-+/2)- (-f)/ (2-8)利用所使得的推壓力計(jì)算出反作用力，這樣使得整體滿足于力學(xué)平衡，由于推壓力的計(jì)算可以使得機(jī)器本身能夠增加對(duì)巖石的作用力，產(chǎn)生更高的挖掘力，但是也同時(shí)會(huì)帶來(lái)減速器整體龐大，重量過(guò)高，成本增加，不方便

38、裝配等一些列的問(wèn)題。因此需要在了解整體的性能要求情況下合理的設(shè)計(jì)減速器結(jié)構(gòu)。13第三章 工況分析及傳動(dòng)方案的確定3.1工況分析挖掘阻力的計(jì)算有關(guān)參數(shù)：鏟斗容量： q=10m3重度： v=2.25KN/ m3 （鐵礦石）松散系數(shù)： Ks=1.3裝滿系數(shù)： Km=1鏟斗重： Gd=163KN土重： Gtu=180KN斗柄重： Gb=134.2KN最大提升力：Qmax=1029KN由于挖掘阻力與挖掘位置有關(guān)，現(xiàn)選取幾個(gè)位置進(jìn)行計(jì)算。1. 最大提升力Qmax=1029KN，鏟斗挖掘機(jī)鐵礦石挖掘阻力的計(jì)算公式如下： （3-1）式中ro、rb、rd、ri為各力的力臂。挖掘機(jī)在挖掘過(guò)程中，鏟斗在其挖掘軌跡上

39、的法向阻力為： (值根據(jù)鏟斗所在的位置而定) （3-2）(1)鏟斗處于開(kāi)始挖掘位置時(shí)的挖掘阻力(圖1)。此時(shí)，鏟斗是空斗，Gtu =0，在裝配圖中量得：ro=4.22米，rd =0.44米，rb =0.63米，ri=8.01米。W11= =481KN(2)鏟斗處于動(dòng)臂中心線與斗柄中心垂直位置時(shí)的挖掘阻力(圖2)。此時(shí)，認(rèn)為鏟斗裝入的鐵礦石是滿斗的一半，即Gtu =90KN。在裝配圖中量得：ro=7.18米，rd =6.55米，rb =2.84米，ri =10.77米。W12= =444KN(3)鏟斗處于推壓軸高度時(shí)的挖掘阻力(圖3)。此時(shí)，鏟斗裝滿鐵礦石，Gtu =180KN，在裝配圖中量得：

40、Ro=8.57米，rd =9.93米，rb =5.17米，ri=12.04米。W13= =335.7KN(4)鏟斗處于最大挖掘高度時(shí)的挖掘阻力(圖4)。此時(shí)是進(jìn)行空斗挖掘，在裝配圖中量得：ro=7.56米，rd =9.45米，rb =4.73米，ri=12.22米。W14= =409KN 圖1圖2圖3圖43.1.1推壓力計(jì)算對(duì)斗柄受力分析，得到斗柄的力多邊形，由力多邊形，可求出最大推壓力。當(dāng)Qmax =1029KN時(shí)，推壓力： T1=410KN T2=436KNT3=560KNT4=868KN3.1.2確定電機(jī)初選選Z4-315推壓電機(jī)Z4-315電機(jī)性能參數(shù)：額定功率：160KW額定轉(zhuǎn)速：8

41、00r/min額定電壓：440V額定力矩：Me=9.55*106=1910.8N*m最大力矩：Mmax=Kg*Me=3*1910.8=5732.4N*m推壓機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)比：it=35.62推壓機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率：=0.85推壓齒輪分度圓直徑：Df=468mm由公式 （3-3）得到Tmax=1030KN.最大的推壓力T1,T2,T3,T4都小于機(jī)構(gòu)能夠發(fā)出的主動(dòng)推壓力,能夠達(dá)到挖掘過(guò)程中對(duì)推壓力的要求.所選用的電機(jī)合適.143.2 確定傳動(dòng)方案和傳動(dòng)比推壓機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)圖WK-10機(jī)械式挖掘機(jī)的推壓機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)形式就依據(jù)太重集團(tuán)已經(jīng)生產(chǎn)的WK-4，WK-10推壓機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方案，結(jié)合WK-10本身的參數(shù)設(shè)計(jì)出來(lái)

42、的，此傳動(dòng)方案滿足WK-10的總體性能要求，機(jī)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，易于生產(chǎn)制造等特點(diǎn)。采用獨(dú)立式推壓機(jī)構(gòu)，能夠保證鏟斗在任何位置時(shí)，準(zhǔn)確的操作斗柄的運(yùn)動(dòng)及調(diào)節(jié)屑片厚度。發(fā)動(dòng)機(jī)不容易因切屑厚度太大而過(guò)載，即使發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)載，要斗柄退回也沒(méi)有什么困難，因?yàn)橹灰淹茐簷C(jī)構(gòu)的制動(dòng)器松閘，提升繩在斗柄方向的分力就能使斗柄退回。本方案采用二級(jí)減速器減速，齒輪-齒條推壓機(jī)構(gòu)產(chǎn)生推壓力推動(dòng)斗柄。它的特點(diǎn)是推壓軸是由動(dòng)臂上的推壓電機(jī)通過(guò)減速器帶動(dòng)回轉(zhuǎn)的。二級(jí)減速器就可以發(fā)出足夠的推壓力，鏟斗工作平穩(wěn)，清根性好，選擇好的材料和熱處理工藝，齒輪齒條的壽命比較高。15美國(guó)哈尼施費(fèi)格公司在P&H-2100BL和P&H-23

43、00型挖掘機(jī)上采用了電動(dòng)機(jī)和具有整體背部的多V帶傳動(dòng)裝置，傳動(dòng)皮帶全部封閉，并強(qiáng)制空氣冷卻，這種結(jié)構(gòu)延長(zhǎng)了電機(jī)和減速器的距離，緩解了動(dòng)臂的負(fù)擔(dān)，使動(dòng)臂的性能得到提高，通常在特大型挖掘機(jī)中使用。在4-20m3的挖掘機(jī)中，使用極限力矩器，能夠限制挖掘機(jī)過(guò)載，而且可以對(duì)外載荷起到緩沖作用。16計(jì)算推壓機(jī)構(gòu)的工作效率1每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：0.992圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.963齒輪齒條的傳動(dòng)效率：0.95電機(jī)至鏟斗之間的傳動(dòng)裝置的總效率：=13223=0.85傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和傳動(dòng)比分配（1）總傳動(dòng)比推壓齒輪分度圓直徑：Df=468mm電機(jī)額定轉(zhuǎn)速ne=800r/min推壓齒輪轉(zhuǎn)速=22.46總傳動(dòng)比

44、i=ne/n=35.9（2）傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比分配傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為二級(jí)減速,i=i1*i2,i11.2i2所以選i1=6.5,i2=5.5傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算（1）各軸轉(zhuǎn)速n1800r/min n2n1/i 800/6.5123r/min n3n1/ （ii）800/35.8=22.4r/min（2）各軸輸入功率 P1= 1600.99=158.4KW P2 =158.40.990.96=150.5KW P3=150.50.990.96=143.1KW（3）各軸的輸入轉(zhuǎn)距運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理與下表軸名效率P（KW）轉(zhuǎn)距T (NM)轉(zhuǎn)速n傳動(dòng)比輸入輸出輸入輸出軸160158.41890.91

45、890.98006.5軸152150.511685116851235.5軸144.5143.161009.261009.222.4第四章 推壓機(jī)構(gòu)零件設(shè)計(jì)及校核4.1高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)及校核（2）選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且礦山設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)牢固，使用壽命長(zhǎng)，由表6-2，選大小齒輪材料為40MnB，表面淬火，齒面硬度48-55HRC。17礦山機(jī)械齒輪傳動(dòng)，對(duì)齒輪精度無(wú)特別要求，選齒輪為8級(jí)精度。選小齒輪齒數(shù)Z1=21，Z2=iZ1=136.5，取Z2=136，傳動(dòng)比i=Z2/Z1=6.48（2）按齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度

46、，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。由式有 (4-1)確定式中各項(xiàng)數(shù)值：因載荷有嚴(yán)重沖擊，由表10-3查得KA=1.6，故初選載荷系數(shù)Kt=2.6T1=9.55*106=1.89*106N*mm由式， (4-2)計(jì)算端面重合度a=1.70由式，=0.69由圖10-4，選取d=0.7查取齒形系數(shù)，由表10-5查得Yfa1=2.78，Ysa1=1.56Yfa2=2.18，Ysa2=1.86由式N1=60n1jLh=60*123*1*（2*8*300*15）=5.3*108N2=N1/i=8.02*107由圖10-20查得YN1=0.9 YN2=0.95取Sfmin=1.25由圖10-21d按齒面硬

47、度均值51HRC，在ML線上查得取，設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)：將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求得：=12.3修正mt：由圖10-8查得Kv=1.18由圖10-9得K=1.04由表10-7得K=1.2則K=KAKVKK=2.6*1.18*1.04*1.2=3.8由表6-1，選取第二系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=14mm，齒輪主要尺寸： =205.8mm,取B2=210mm，B1=220mm（3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由表10-6查得由圖10-16查得ZH=2.5由圖10-15查得Z=0.88由圖10-17，按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得ZN1=0.88，ZN2=0.91由圖10-18e均值51HRC，在MQ和ML線中間查出取則將

48、確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得接觸強(qiáng)度滿足要求。4.2低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)及校核（1）選擇齒輪材料和熱處理、精度等級(jí)、齒輪齒數(shù)考慮到傳遞功率較大，并且礦山設(shè)備，要求結(jié)構(gòu)牢固，使用壽命長(zhǎng)，由表6-2，低速級(jí)小齒輪材料為38GrSiMnMo，表面淬火，大齒輪材料為ZG35GrMo，齒面硬度50-55HRC。17礦山機(jī)械齒輪傳動(dòng)，對(duì)齒輪精度無(wú)特別要求，選齒輪為8級(jí)精度。選小齒輪齒數(shù)Z1=18，Z2=iZ1=99，取Z2=99，傳動(dòng)比i=Z2/Z1=5.5（2）按齒跟彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)，承載能力一般取決于彎曲強(qiáng)度，故先按彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，驗(yàn)算接觸強(qiáng)度。由式有 (4-3)確定式中各項(xiàng)數(shù)值

49、：因載荷有嚴(yán)重沖擊，由表10-3，故初選載荷系數(shù)Kt=2.6T2=9.55*106=1.17*107N*mm由式， (4-4)計(jì)算端面重合度a=1.70由式，=0.69由圖10-7，選取d=0.7查取齒形系數(shù)，由表10-5查得Yfa1=2.73，Ysa1=1.52Yfa2=2.15，Ysa2=1.80由式N3=60n2jLh=60*123*1*（2*8*300*15）=5.3*108N2=N1/i=8.02*107由圖10-20查得YN1=0.88 YN2=0.94取Sfmin=1.25由圖10-21d按齒面硬度均值51HRC，在ML線上查得取，設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)：將確定后的各項(xiàng)數(shù)值代入設(shè)計(jì)公式，求

50、得：=15.8修正mt：由圖10-8查得Kv=1.15由圖10-9查得K=1由表10-7查得K=1.2則K=KAKVKK=2.4*1.15*1*1.2=3.3由表6-1，選取第一系列標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=18mm，齒輪主要尺寸： =188mm,取B2=190mm，B1=200mm（3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度 (4-5)由表10-6查得由圖10-15查得ZH=2.5由圖10-10查得Z=0.88由圖10-16，按不允許出現(xiàn)點(diǎn)蝕，查得ZN1=0.88，ZN2=0.91由圖10-17e，按齒面硬度均值51HRC，在MQ和ML線中間查出取則將確定出的各項(xiàng)數(shù)值代入接觸強(qiáng)度校核公式，得接觸強(qiáng)度滿足要求。4.3中間軸的

51、設(shè)計(jì)及校核（1）中間軸布局根據(jù)機(jī)械傳動(dòng)方案的整體布局中間軸上的零件的裝配方案如中間軸裝配圖。19（2）選擇軸的材料軸的材料選35Gr2MnMo，調(diào)質(zhì)處理。其力學(xué)性能由表15-1查得：，（3）初步估算軸的最小直徑為 (4-6)根據(jù)表8-3，取 （4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 參考太重集團(tuán)機(jī)械制造廠的WK-10及機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸的機(jī)構(gòu)及尺寸如圖（中間軸零件圖）。17（5）按彎扭合成強(qiáng)度校核軸1 畫(huà)出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖a）2 計(jì)算軸上外力齒輪的圓周力齒輪的徑向力3 求支反力水平面的支反力 (4-7)垂直面內(nèi)支反力 (4-8)4 計(jì)算軸的彎矩，并畫(huà)彎矩圖水平面彎矩 垂直面彎矩 水平面和垂直面彎矩圖如圖c、圖e所示合成彎矩（如圖f）5 畫(huà)轉(zhuǎn)矩圖（如圖g）6 計(jì)算并畫(huà)當(dāng)量彎矩圖轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化計(jì)算，取得：進(jìn)行校核時(shí)，通常只校核軸上承受最大彎矩及扭矩的截面（及危險(xiǎn)截面B）的強(qiáng)度。由式（8-4）得所以軸的強(qiáng)度足夠。4.4按疲勞強(qiáng)度的安全系數(shù)校核計(jì)算（1）判斷危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面的位置應(yīng)位于彎矩和轉(zhuǎn)矩較大，及截面面積小且應(yīng)力集中較嚴(yán)重處。由圖截面B上彎矩最大，且齒輪配合和花鍵槽引起的應(yīng)力集中。17（2）B截面處疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核抗彎截面系數(shù) 抗彎截面系數(shù) 合成彎矩 轉(zhuǎn)矩 彎曲應(yīng)力幅（按對(duì)稱(chēng)循環(huán)變應(yīng)力計(jì)算） 彎曲平