【毕业论文】悬臂式掘进机的截割机构毕业设计说明书

掘进机的分类掘进机可按下列几种方式进行分类按所掘断面的形状分为全断面掘进机和部分断面掘进机。

按截割头的布置方式分为横轴式和纵轴式。

按掘进对象分为煤巷煤岩巷和全岩巷掘进机。

按矿井类型分为竖井斜井和平硐掘进机。

按悬臂形式分为单臂式双臂式和三臂式掘进机。

国内外悬臂式掘进机的现状和发展趋势国外悬臂式掘进机的现状和发展趋势早在上世纪年代，德国前苏联英国美国就开始了煤矿巷道掘进机的研制，但巷道掘进机得到较广泛工业性应用还是在第二次世界大战之后。

年，匈牙利开始研制系列煤巷掘进机。

当时是为了适应房柱式开采的需要。

年生产的型掘进机，是世界上的第台悬臂式掘进机，不过当时还未能实现悬臂式掘进机的全部功能。

年匈牙利研制了采用履带行走机构的型悬臂式掘进机，这种机型除采用横轴截割方式和调动灵活的履带行走机构外，还采用了铲板和星轮装载机构，并采用了刮板运输机转运物料。

这种机型已具备了现代悬臂掘进机的雏形。

系列掘进机是目前悬臂式横轴掘进机的原始机型。

年奥地利公司在匈牙利系列掘进机的基础上，研制了型掘进机，并在此基础上逐步形成了系列掘进机。

年德国引进型掘进机在半煤岩巷中使用，在此基础上公司自行研制出型掘进机，并在此基础上发展成为系列掘进机。

年公司研制成功了和型掘进机，并在此基础上发展为系列掘进机。

系列系列和系列掘进机均采用的是横轴截割机构。

年前苏联生产了首台型纵轴悬臂式掘进机，在断面下煤巷中使用。

型掘进机是目前纵轴悬臂式掘进机的雏形。

年，英国从前苏联引进了型掘进机，进行工业性试验，同时开始了悬臂式掘进机的研制。

年公司在型掘进机的基础上，通过改变截割头截齿配置和更换电气系统，研制成了型和型掘进机，并逐步发展成为系列掘进机。

年，德国公司在引进的掘进机的基础上研制出了型掘进机。

后来德国公司又研制出了系列掘进机，使纵轴悬臂式掘进机逐步形成系列化。

年，日本三井三池机械制造公司在前苏联型和英国掘进机的基础上研制成功了系列掘进机。

到上世纪年代后期，系列掘进机已逐步形成系列化。

经过半个多世纪的发展，目前，国外掘进机主要生产国有英国德国俄罗斯奥地利日本等国所生产的掘进机已被广泛用于硬度低于半煤岩的采准巷道掘进，并扩大到岩巷。

重型机不移位截割断面达，多数机型能在纵向横向的斜坡上可靠工作，截割功率在，机重在，切割岩石硬度为。

部分机型截割速度已降至以下，牵引速度采用负载反馈调节，以适应不同岩石硬度些机型除设有后支撑外，还在履带前后安装了卡爪式液压扎脚机构，以便在切割岩石时锚固定位。

机电体化已成为掘进机发展趋势，新推出的掘进机可以实现推进方向和断面监控电动机功率自动调节离机遥控操作及工况监测和故障诊断，部分掘进机实现控制，实现回路循环检测。

国内悬臂式掘进机的现状和发展趋势我国煤巷悬臂式掘进机的研制和应用始于世纪年代，以的小功率掘进机为主，研究开发和生产使用都处于试验阶段。

年代初期，我国淮南煤机厂现重组为凯盛重工引进了奥地利奥钢联公司型掘进机佳木斯煤机厂现隶属于国际煤机引进了日本三井三池制作所型掘进机，计算传动时中心轮和行星轮齿顶高式中齿顶高系数，齿轮模数，。

计算传动时行星轮和内齿轮齿顶高由于在行星传动中，行星轮主要与中心轮啮合，而与内齿轮的啮合精度不要求太高，所以选计算各个齿轮的齿根高式中齿根系数标准值，齿轮模数，。

各个齿轮的齿顶圆直径各个齿轮的齿根圆直径计算齿轮的齿宽行星轮齿宽圆整后取中心轮齿宽，行星轮齿宽，内齿轮齿宽。

验算传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度中心轮齿面接触强度校核中心轮输入转矩式中高速级输入转矩，高速级减速比，。

端面内分度圆上的名义切向力式中中心轮输入转矩，中心轮的分度圆直径，。

中心轮齿面接触应力的计算式中端面内分度圆上的名义切向力，分度圆直径，齿宽，齿数比，使用系数，动载系数，齿向载荷分布系数，由文献查得齿间载荷分布系数，由文献查得节点区域系数，由文献查得弹性系数，由文献查得重合度系数，由文献查得。

中心轮许用齿面接触应力的计算式中速度系数，由文献查得安全系数低速级中心轮的齿面接触强度满足要求。

中心轮齿根弯曲强度校核中心轮齿根应力的计算式中端面内分度圆上的名义切向力，齿宽，模数，载荷分布系数，由文献查得载荷分配系数，由文献查得齿形系数，由文献查得修正系数，由文献查得重合度系数，由文献查得。

中心轮许用齿根应力的计算式中弯曲疲劳极限，应力修正系数，敏感系数，表面系数，尺寸系数，安全系数，。

安全系数低速级中心轮齿根强度符合要求。

行星轮齿面接触强度校核行星轮齿面接触应力的计算式中行星轮的分度圆直径，齿宽，齿数比，齿向载荷分布系数，由文献查得重合度系数，由文献查得。

行星轮许用齿面接触应力的计算安全系数低速级行星轮齿面强度符合要求。

行星轮齿根弯曲强度校核行星轮齿根应力的计算式中齿宽，模数，动载系数，由文献查得载荷分布系数，由文献查得。

行星轮许用齿根应力的计算安全系数低速级行星轮齿根强度符合要求。

根据齿面接触强度确定内齿轮材料根据选用内齿轮材料并进行表面淬火和氮化，表面硬度达即可。

在分别计算高速级和低速级的内齿轮时，分度圆直径齿根高直径和齿顶高直径几乎相同。

从内齿轮的作用角度考虑，可以把高速级和低速级的内齿轮做成个整体，对整个减速器的影响可以忽略。

同时可以简化加工数量和安装过程，可以更好的保证减速器的同心性。

验算传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度传动为内啮合，由于型行星齿轮传动的承载能力主要取决于外啮合，故传动的校核可以省略。

二级行星减速器输入输出轴的设计计算二级行星减速器输入轴的设计计算求输入轴上的功率转速和转矩由于电动机输出轴通过花键套与减速器的输入轴联接，所损失的功率可以忽略不记，那么可以得初步确定轴的最小直径先按估算轴最小直径公式初步估算输入轴的最小直径。

选取轴的材料为钢调质处理。

根据文献取于是得轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案输入轴轴用套筒轴承轴用套筒轴承端盖依次从轴的右端向左端安装。

而零件定位是以减速器箱体轴用套筒以及轴承端盖等来保证的。

零件的周向定位是通过花键，按花键轴小径定心。

如图所示图输入轴装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度根据图轴的受力，选取型角接触球轴承对反装。

为了便于安装选取轴承处的直径，其宽度，两个轴用套处采用相同直径，套筒和轴承的总宽度为。

齿轮处分度圆直径和齿宽在行星轮高速级中已经确定。

花键处长度在考虑定心的情况下取。

求作用在齿轮上的力由于减速器高速级的中心轮与减速器的输入轴，是个整体齿轮轴那么高速级中心轮的分度圆直径为单个行星轮作用在中心轮上时的圆周力式中输入轴转矩，行星轮数目，中心轮的分度圆直径，。

中心轮承受的径向力单个行星轮，作用在中心轮轴上的力，三个行星轮同作用在中心轮轴上的总力及转矩为即圆周力，径向力的方向如图所示图输入轴受力图求支反力通过对输入轴上的中心齿轮受力分析后，可以看到中心轮在工作过程中，由于行星轮的缘故，在，方向上中心轮所受到的合力为零。

而花键联接处同样是只有转矩输入，并且在不考虑到自重和零件在制造安装误差所产生的力，那么输入轴只受到转矩。

作转矩图如图图输入轴转矩图二级行星减速器输出轴的设计计算求输出轴上的功率转速和转矩在经过二级行星减速器后的功率为式中输入轴的功率，型行星齿轮传动效率，。

经过二级行星减速器后输出转速为初步确定轴的最小直径先按估算轴最小直径公式初步估算输入轴的最小直径。

选取轴的材料为钢调质处理。

根据文献取。

轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案输入轴轴承孔用挡圈轴套承端盖依次从轴的左端向右端安装，而零件定位是以减速器箱体轴承以及轴承端盖等来保证的。

零件的周向定位是通过花键，按花键轴小径定心。

如图所示根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度根据图所示，由轴的受力选取型调心滚子轴承对反装。

为了便于安装选取轴承处的直径，其宽度，套筒和轴承的总宽度为。

花键处长度在考虑定心的情况下取。

图输出轴装配方案求作用在齿轮上的力在整个行星轮系中，中心轮行星轮行星架以及内齿轮，它们在传动过程中载荷均衡，每个元件的圆周力和径向力都相互抵消。

所以输出轴在不考虑自重和零件在制造安装误差所产生的力，那么输出轴只受到转矩。

这样与输入轴样只作轴的转矩图作转矩图图摘要随着煤炭行业机械化程度的加快，煤炭行业以前只是重视采煤的机械化，大多数的煤炭行业很少有在掘进方面有较大的投入和研究，这样就造成了采掘速度远远大于开拓速度，此时怎样来提高出煤量，开拓的机械化就显得极其重要了。

作为我国主要能源的煤炭资源在开采上日趋机械化的同时，迫切需要拥有先进的掘进机械，掘进机的研制成功标志着我国的煤炭行业已达到世界的先进水平。

掘进机截割机构是掘进机的主要组成部分，按照掘进机