機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)論文裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)【全套圖紙】

遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)前言在地下采礦工程中有兩個(gè)基本作業(yè)內(nèi)容。其一是把有用礦物或礦石從礦層中破碎下來(lái)，形成容易裝運(yùn)的塊狀，即礦物開(kāi)采。其二是在地下開(kāi)掘巷道。在礦山建設(shè)中首先要開(kāi)掘巷道，在礦物開(kāi)采中，也要邊開(kāi)采邊開(kāi)掘巷道。因此，巷道掘進(jìn)在礦山生產(chǎn)與建設(shè)中與礦物開(kāi)采處于同樣重要的地位，不僅要采掘并舉，而且要掘進(jìn)先行。在全世界范圍內(nèi)，自第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)，新理論和新技術(shù)被應(yīng)用到裝載機(jī)械中，使礦山掘進(jìn)機(jī)械有了巨大進(jìn)步。勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度大大減輕，生產(chǎn)效率得到了大幅度提高。隨著煤礦綜采機(jī)械化的實(shí)現(xiàn)和能源需求量的增加，裝載機(jī)在礦物開(kāi)采中將占有越來(lái)越重要的地位。因此，裝載機(jī)的研究已成為保證能源生產(chǎn)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。全套圖紙，加1538937061 裝載機(jī)結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)我國(guó)在巷道掘進(jìn)中所用裝載機(jī)主要有鏟斗式裝載機(jī)（側(cè)卸和后卸）、蟹爪式裝載機(jī)和耙斗裝載機(jī)。而在地下礦應(yīng)用較多的裝載設(shè)備是前裝后卸式鏟斗裝載機(jī)，其中冶金、化工、等地下使用較多的是軌道式電動(dòng)和氣動(dòng)裝載機(jī)。耙斗裝載機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，同意設(shè)計(jì)和制造、重量輕、便于搬運(yùn)，但耙斗裝載機(jī)有效耙運(yùn)距離不長(zhǎng)、作業(yè)率低、在有底部結(jié)構(gòu)出礦的電耙運(yùn)礦中，需要有溜井和漏斗，其采切巷道工程量較大。蟹爪式裝載機(jī)能夠連續(xù)裝載作業(yè)，而且整機(jī)的機(jī)動(dòng)性好，故生產(chǎn)率較高，這種形式的裝載機(jī)都運(yùn)用地下礦山要求生產(chǎn)率中等或裝載后運(yùn)輸距離較長(zhǎng)且專用運(yùn)輸設(shè)備配套使用的場(chǎng)合。鏟斗裝載機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，堅(jiān)固耐用，設(shè)備價(jià)格較低，操作和維修簡(jiǎn)單方便，對(duì)于一般礦巖均可裝載。所以在巷道和硐室掘進(jìn)及小采場(chǎng)得到廣泛使用。鏟斗裝載機(jī)是以鏟斗鏟取物料，然后使鏟斗后翻或側(cè)翻，將鏟斗內(nèi)的物料卸入礦車或其他運(yùn)輸設(shè)備。這種裝載機(jī)一般用于裝巖石，是煤礦巖巷掘進(jìn)較普遍使用的一種裝載機(jī)。本設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)能在小截面的地下巷道中裝巖的裝載機(jī)械。所以選鏟斗裝載機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)。1.1鏟斗裝載機(jī)分類及組成鏟斗裝載機(jī)種類很多，按機(jī)器總體結(jié)構(gòu)可分為：直接卸載式、帶運(yùn)輸機(jī)式和帶儲(chǔ)礦倉(cāng)式三類。 鏟斗裝載機(jī)按行走機(jī)構(gòu)不同，分有：軌輪式、履帶式和輪胎式，而煤礦井下多用軌輪式鏟斗裝載機(jī)。鏟斗裝巖機(jī)的主要組成部分：行走機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)、工作機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)。行走機(jī)構(gòu)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、輪軸和減速箱等。鑄鋼的減速箱體是行走機(jī)構(gòu)的底架，又是機(jī)器的架體，它的前部是一個(gè)整塊的半圓行緩沖器，用以拖掛礦車。減速箱上部裝有回轉(zhuǎn)托盤，用以安裝機(jī)器的回轉(zhuǎn)部分?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要包括上下回轉(zhuǎn)盤、滾珠、滾珠圈及中心軸等。在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上部裝有工作機(jī)構(gòu)、提升機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的作用是使工作機(jī)構(gòu)在水平面內(nèi)偏轉(zhuǎn)一定角度，以便鏟裝巷道兩側(cè)的巖石，擴(kuò)大裝巖范圍。提升機(jī)構(gòu)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、減速箱、卷筒及鏈條。提升機(jī)構(gòu)的作用是提起鏟斗向后卸載。鏟斗下放復(fù)位則靠緩沖彈簧反力和工作機(jī)構(gòu)自重作用實(shí)現(xiàn)。工作機(jī)構(gòu)主要包括鏟斗、斗臂、橫梁及穩(wěn)定鋼絲繩。提升鏈條一端通過(guò)安全銷軸連于鏟斗架的橫梁上，另一端連于提升減速器的卷筒上。工作機(jī)構(gòu)的作用是直接完成裝卸工作。操縱機(jī)構(gòu)是由接觸器、開(kāi)關(guān)、按鈕或主控閥等組成。裝巖機(jī)的鏟裝、卸載、前進(jìn)和后退都由變換操縱機(jī)構(gòu)狀態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)。1.2 主要技術(shù)參數(shù)1、主要用于巷道和硐室掘進(jìn)及采場(chǎng)礦巖的裝載工作；近于水平裝載，或傾斜小于的巷道； 2、裝載機(jī)最大揚(yáng)高即是裝載機(jī)在工作中揚(yáng)斗時(shí)的最大高度；在大多數(shù)情況下，是在鏟斗尖的運(yùn)動(dòng)軌跡上； 3、卸載高度即是鏟斗在卸載狀態(tài)是頂板和軌面的最小高度。如果已知所配用的礦車高度為，則卸載高度為： 4、卸載距離是鏟斗在卸載狀態(tài)時(shí)頂板前緣最外點(diǎn)至裝巖機(jī)掛鉤銷軸中心線之水平距離。小型（斗容小于0.2） 中型（斗容為0.20.4） 大型（斗容大于0.4） 5、鏟斗卸載角是鏟斗在卸載狀態(tài)時(shí)頂板與水平面的夾角。卸載角度直接影響斗中物料被拋射距離的大小以及物料是否能夠順利地傾卸干凈。卸載角一般可取為： 6、機(jī)體離地最小間隙，是指機(jī)器行走部分的最低點(diǎn)至軌道頂面所在平面的最小距離。最小間隙值的大小，直接影響裝巖機(jī)在軌道上行駛時(shí)的通過(guò)性能，推薦值一般??；7、裝巖機(jī)的寬度，主要考慮配套車輛及其他轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備的寬度及司機(jī)工作安全距離；一般可由下式確定： 式中巷道寬度，在巷道腰線（巷道側(cè)壁上，沿走向與軌面垂直高度為1m的線上）上測(cè)量，估計(jì)能容納司機(jī)和行人的安全距離，一般可?。?、裝巖機(jī)的軸距，其值大小直接影響裝巖機(jī)的長(zhǎng)度方向尺寸和整機(jī)縱向穩(wěn)定性。軸距值一般依據(jù)所需通過(guò)的彎道曲率半徑來(lái)確定，可近似取為：，式裝巖機(jī)的軸距。R彎道的最小曲率半徑。2 工作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)工作機(jī)構(gòu)主要包括鏟斗、斗臂、橫梁及穩(wěn)定鋼絲繩。提升鏈條一端通過(guò)安全銷軸連于鏟斗架的橫梁上，另一端連于提升減速器的卷筒上。工作機(jī)構(gòu)的作用是直接完成裝卸工作。2.1 鏟斗的設(shè)計(jì)鏟斗工作機(jī)構(gòu)上直接與巖石頻繁接觸的部件。其集合尺寸和結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)合理與否，直接影響裝載機(jī)的生產(chǎn)率和使用性能。鏟斗設(shè)計(jì)的主要要求是：插入阻力小、裝滿系數(shù)高、卸載干凈和堅(jiān)固耐用。鏟斗示意圖如圖（2-1）所示：圖2-1鏟斗示意圖Fig 2-1 spade Dou sketch map1。鏟斗幾何尺寸的確定：鏟斗底邊長(zhǎng)度L： (1-1) (1-2)鏟斗后側(cè)高度: (1-3)取313mm鏟斗前端高度: (1-4)取574 mm斗底寬度: (1-5)取522 mm開(kāi)口寬度: (1-6)取679 mm裝載機(jī)寬度B取：B=679 mm考慮鏟斗幾何形狀及外廓尺寸要使鏟斗插入阻力較小，并具有較好的使用性能，鏟斗設(shè)計(jì)如下：鏟斗底板前端為橢圓弧舌尖，實(shí)驗(yàn)證明其插入阻力比直線形前刃的插入阻力減少；為能清理軌道間巖石，底板前端中央部分應(yīng)下凹，下凹垂直高度取：50mm實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐證明為了使鏟斗便于插入巖石堆當(dāng)角度在時(shí)鏟斗插入效果較好，角度過(guò)大會(huì)使插入阻力增大，角度太小在鏟取過(guò)程中容易被巖石堆頂出，而使插入阻力顯著增加。取側(cè)板下部前緣與水平面間夾角，同時(shí)前緣下部應(yīng)向外鼓并有圓弧形缺口， 這樣可使插入阻力明顯下降。頂板在寬度方向做成圓弧形，使鏟斗在卸載時(shí)有收斂物料作用。斗底前刃視需要可安裝斗齒個(gè)。斗齒寬度約為 mm，間距一般為 mm，斗齒超出斗刃的長(zhǎng)度為 mm?？紤]到巖石堆平均塊度的影響，齒間距取100 mm，又因?yàn)橛缮线呌?jì)算得鏟斗底邊長(zhǎng)度L=522mm，所以在斗底安裝齒數(shù)為4個(gè)?？紤]的斗齒的磨損，斗齒寬度取為40 mm?？紤]提升時(shí)力矩原因，斗齒長(zhǎng)度相應(yīng)取小，取為50 mm。鏟斗上板的形狀有兩種形式：一種是平面形的，另一種是橫截面為圓弧形的。后者能有效的利用空間尺寸，并使鏟斗在卸載時(shí)有收斂作用。因此上板形狀選擇橫截面為圓弧形的。鏟斗工作條件惡劣，并承受很大的沖擊載荷，特別是斗底的前刃容易發(fā)生扭曲、卷刃或急劇磨損。因此，鏟斗的材料及工藝的選擇原則，主要考慮堅(jiān)固、耐磨且經(jīng)濟(jì)。制作鏟斗主要選用結(jié)構(gòu)鋼板，厚度一般為。取厚度為。底板和側(cè)板的前刃要貼焊錳合金鋼板加固，并施以堆焊。常采用高錳鋼堆焊焊條。采用的焊縫形式主要是角焊和對(duì)焊。鏟斗結(jié)構(gòu)焊制完畢后放入石灰內(nèi)進(jìn)行時(shí)效處理。2.2 工作阻力的計(jì)算裝載阻力的計(jì)算一直是裝載機(jī)設(shè)計(jì)方面的重要研究課題，國(guó)內(nèi)外許多研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)建立了經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)裝載機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展做出了貢獻(xiàn)經(jīng)驗(yàn)公式在一定的區(qū)間(例如插入阻力在0507斗底長(zhǎng)度范圍內(nèi))或特殊點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，其值比較接近實(shí)際。裝載機(jī)工作阻力包括：插入阻力和鏟取阻力。插入阻力就是鏟斗插入料堆過(guò)程中，料堆對(duì)鏟斗的反作用力壓實(shí)區(qū)的形成是產(chǎn)生插入阻力的重要因素，故認(rèn)為影響壓實(shí)區(qū)大小的因素也是影響插入阻力大小的因素試驗(yàn)表明，壓實(shí)區(qū)的大小隨物料的塊度、重度和堆高的增大而增大，是引起插入阻力變化的內(nèi)在因素但在一定條件下，改變鏟斗形狀和結(jié)構(gòu)尺寸，以及一次插入深度等外部因素，也可使壓實(shí)區(qū)在一定范圍變化試驗(yàn)表明，插入深度大則壓實(shí)區(qū)體積大，插入阻力也大，并且插入阻力與插入深度的125次方成正比；曲線形鏟斗底刃，無(wú)論在何種情況下，插入阻力都比直線形底刃小1020，若裝上梯形截面的斗齒，可進(jìn)一步降低插入阻力；插入阻力還隨斗底傾角的增大而增大，隨鏟斗寬度的增大而增大為能夠反映各個(gè)因素對(duì)鏟斗插入阻力的影響，在經(jīng)驗(yàn)公式中用影響系數(shù)來(lái)考慮即插入阻力 的經(jīng)驗(yàn)公式為： (1-7)查表5-4取塊度與松散度系數(shù)查表5-5取物料的性質(zhì)系數(shù)查表5-6巖石堆高系數(shù)鏟斗的斗形系數(shù)在（）之間取插入深度L取底邊長(zhǎng)度的則：插入阻力 (1-8)鏟取阻力鏟取阻力是指鏟斗插入料堆一定深度后，用提升鏈提升鏟斗時(shí)，料堆對(duì)鏟斗的反作用力鏟取過(guò)程就是鏟斗中物料與料堆之間沿滑動(dòng)線 ( 為松散物料的內(nèi)摩擦角)的剪切過(guò)程這個(gè)剪切面積在開(kāi)始時(shí)最大，以后逐漸減小因此最大鏟取阻力發(fā)生在鏟斗開(kāi)始提升的時(shí)刻，隨著動(dòng)臂的提升，鏟取阻力逐漸減小開(kāi)始提升時(shí)鏟取阻力: (1-9)鏟斗開(kāi)始提升時(shí)剪切應(yīng)力查表5-7取故： (1-10)2.3 斗臂的設(shè)計(jì)斗臂曲線有特殊曲線、半圓弧曲線和多段圓曲線。特殊曲線，經(jīng)常使用的特殊曲線有阿基米德螺旋線和對(duì)數(shù)螺線。采用特殊曲線作為斗臂工作曲線，可使起動(dòng)速度緩慢，拋射速度較高，零部件受力狀態(tài)較好。但這種曲線的斗臂模型制造困難，鑄造過(guò)程變形大。半圓弧曲線作為斗臂工作曲線，設(shè)計(jì)和繪制比較簡(jiǎn)單，構(gòu)件制造比較容易，零部件受力較均勻。但這種斗臂起動(dòng)速度較大而拋射速度不夠大，工作曲線始端易磨損，工作效率較低。多段圓弧一般由三段至五段圓弧平滑連接而成，曲線的曲率半徑由小到大順序遞增。這種曲線的設(shè)計(jì)和繪制比較麻煩。因其優(yōu)點(diǎn)突出，所以在國(guó)內(nèi)外得到了廣泛的應(yīng)用。所以設(shè)計(jì)斗臂曲線時(shí)采用多段圓弧。所以在斗臂設(shè)計(jì)時(shí)采用多段弧曲線作為斗臂曲線。2.3.1 裝載機(jī)的斗臂曲線圖繪制斗臂曲線的繪制步驟如下:(1) 按比例畫(huà)出工作機(jī)構(gòu)及行走機(jī)構(gòu)的外型尺寸,并確定鏟斗架的鏟裝位置和卸載位置；(2) 把斗臂工作曲線等分成若干段，并將所有對(duì)圓心角也相應(yīng)分成若干份。這里是將組成工作曲線等分成12份（圓心角也分為12份）。(3) 在斗臂上標(biāo)出等分點(diǎn)1、212，在導(dǎo)軌面上標(biāo)出與斗臂工作曲線上各點(diǎn)相應(yīng)長(zhǎng)度的對(duì)應(yīng)點(diǎn)、，并標(biāo)定斗齒、鏈頭銷中心和鏟斗重心；(4) 繪出各段不同半徑的圓弧在導(dǎo)軌面上滾動(dòng)，故各段圓弧的圓心角與導(dǎo)軌面始終保持等距，其軌跡（、）為與導(dǎo)軌面平行的直線段，并找出對(duì)應(yīng)于導(dǎo)軌分點(diǎn)的軌跡分點(diǎn)、等；(5) 繪制各有關(guān)點(diǎn)的軌跡。由于斗臂為一固定的整體，所以工作機(jī)構(gòu)上各點(diǎn)之間距離不變。根據(jù)這一原則，便可找出各有關(guān)點(diǎn)的各個(gè)位置，將其圓滑地聯(lián)結(jié)起來(lái)，便得到各有關(guān)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。圖2-2 斗臂工作曲線繪制圖Fig 2-2 Dou arm work curves draw graphics斗臂曲線標(biāo)注和長(zhǎng)度計(jì)算由圖（2-3）可得：圖2-3 斗臂曲線長(zhǎng)度計(jì)算示意圖Fig2-3 Dou arm calculation sketch map of the curve length計(jì)算得斗臂曲線長(zhǎng)度：設(shè)計(jì)時(shí)取回轉(zhuǎn)平臺(tái)的長(zhǎng)度等于行走減速器的長(zhǎng)度：> (1-11)2.3.2 斗臂結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)斗臂結(jié)構(gòu)是個(gè)比較復(fù)雜的異性構(gòu)件，它的設(shè)計(jì)原則是使裝載機(jī)工作機(jī)構(gòu)具有良好的工作性能和較長(zhǎng)的工作壽命。斗臂結(jié)構(gòu)示意圖如(2-4)所示：圖2-4 斗臂結(jié)構(gòu)示意圖Fig 2-4 Dou arm structure sketch map在斗臂上開(kāi)空區(qū)可以使工作機(jī)構(gòu)的重心下移，有利于工作機(jī)構(gòu)返回到鏟裝位置。在空缺處是輻板，臂頸處設(shè)計(jì)成類似加強(qiáng)筋的突緣用來(lái)增加強(qiáng)度。滾動(dòng)斗臂的下部鑄造成直角型，用以固定鏟斗。鏟斗固定方式有螺釘、鉚釘和焊接三種，在鏟斗工作過(guò)程中要經(jīng)常承受沖擊載荷的作用，而螺釘和鉚釘這兩種固定形式在這種狀況下容易出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。所以在鏟斗固定時(shí)采用焊接。同時(shí)考慮到斗臂在加工制造中的需要，在適當(dāng)位置留有加工長(zhǎng)槽g，便于壓塊伸入槽內(nèi)壓緊工件，方便加工。同時(shí)，在斗臂設(shè)計(jì)中工作機(jī)構(gòu)的自動(dòng)返回也是一個(gè)重要的問(wèn)題。本機(jī)的自動(dòng)返回，是靠工作機(jī)構(gòu)的自重實(shí)現(xiàn)的。返回力矩的大小和方向，決定與工作結(jié)構(gòu) 的重量及其重心相對(duì)于斗臂回轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置，尤其重心位置對(duì)返回力矩的影響更為顯著。因此要對(duì)鏟斗架返回時(shí)進(jìn)行受力分析，其在返回過(guò)程中的幾個(gè)典型位置如圖所示。在工作機(jī)構(gòu)開(kāi)始返回時(shí)，由于此時(shí)工作機(jī)構(gòu)受有緩沖彈簧的推力，只要工作機(jī)構(gòu)的重心不超過(guò)卸載法線，工作機(jī)構(gòu)就可以順利地向返回方向滾動(dòng)。在返回過(guò)程臨近結(jié)束時(shí)，由于重心力臂增大，而且從此位置一直到返回終了位置一直在增大，所以工作機(jī)構(gòu)很容易返回鏟裝位置。而在返回過(guò)程中的某一位置，由于已無(wú)緩沖彈簧的推力，重心力臂較小，使?jié)L動(dòng)速度減慢，有停滯的趨勢(shì)，是工作機(jī)構(gòu)返回過(guò)程中的一個(gè)困難位置。在該位置，若使鏟斗不發(fā)生停滯，應(yīng)有： (1-12)-工作機(jī)構(gòu)的重力；-鏈條和減速器等部分的阻力；、-重力加速度和運(yùn)動(dòng)加速度。由于上式中和受多種因素的影響，要減小不等式后兩項(xiàng)之和比較麻煩，在鏟斗設(shè)計(jì)時(shí)，一般是通過(guò)增大來(lái)增大返回力矩，以保證工作機(jī)構(gòu)的自動(dòng)返回。增大又可分別增大和值。由于受結(jié)構(gòu)尺寸和提升功率的限制，因此一般是通過(guò)移動(dòng)重心位置來(lái)增大力臂值。在完成了工作機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，可求得的工作機(jī)構(gòu)的重心位置，在地球表面附近，即重力場(chǎng)內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)系的質(zhì)心與重心的位置是重合的。所以求工作機(jī)構(gòu)的重心位置，也即求工作機(jī)構(gòu)質(zhì)心的位置，由力學(xué)知道，工作機(jī)構(gòu)的重心坐標(biāo)為： (1-13) (1-14)其中為該質(zhì)點(diǎn)系的總質(zhì)量。通過(guò)工作機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌面上的位置變化，便可以找值的變化。若要增大的值，可修改第三段圓弧，使減小。這時(shí)，斗臂工作機(jī)構(gòu)的重心也隨之向有利于自動(dòng)化返回的位置移動(dòng)。但是，卸載高度將減小，在卸載高度無(wú)法滿足要求時(shí)，可采用斜導(dǎo)軌來(lái)提高卸載高度。采用斜導(dǎo)軌還可以增加返回力矩。采用平導(dǎo)軌時(shí)的返回力矩 (1-15)采用斜導(dǎo)軌時(shí)的返回力矩 (1-16)其中為斜導(dǎo)軌的傾斜角度。顯然，>。對(duì)工作機(jī)構(gòu)返回有利。2.4 穩(wěn)定鋼絲繩選擇每個(gè)斗臂的滾動(dòng)邊下都有兩條凹槽，其內(nèi)嵌入穩(wěn)定鋼絲繩1和2。穩(wěn)定鋼絲繩可保證鏟斗架在工作過(guò)程中斗臂沿其導(dǎo)軌滾動(dòng)，卸載時(shí)碰撞緩沖彈簧后處于穩(wěn)定狀態(tài)，而且限制斗臂在卸載支承點(diǎn)處的縱向滑動(dòng)趨勢(shì)，保證鏟斗在提升過(guò)程中斗臂曲線與導(dǎo)軌間不發(fā)生滑動(dòng)。穩(wěn)定鋼絲繩的工作情況如下所示：圖2-5 裝巖位置Fig 2-5 pack rock position圖2-6 提升過(guò)程位置Fig 2-6 promote process position圖2-7 卸載位置Fig 2-7 unload position圖2-5表示鏟斗裝巖位置，鋼絲繩1纏繞在斗臂滾動(dòng)邊的凹槽內(nèi)，而鋼絲繩2則順?lè)旁诨剞D(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌上，拉住斗臂不致向前脫離導(dǎo)軌。圖2-7表示鏟斗卸載位置，這時(shí)鋼絲繩2已完全纏繞到斗臂滾動(dòng)邊的相應(yīng)凹槽內(nèi)，鋼絲繩1則順?lè)诺交剞D(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌上，拉住斗臂不致向后脫離導(dǎo)軌。圖2-6表示鏟斗提升過(guò)程的位置，這時(shí)鋼絲繩1和2一部分纏繞在斗臂滾動(dòng)邊相應(yīng)的凹槽內(nèi)，另一部分順?lè)旁趯?dǎo)軌上，鋼絲繩2防止斗臂向前滑動(dòng)，鋼絲繩1防止斗臂向后滑動(dòng)，在這兩根鋼絲繩的拉力作用下，使斗臂滾動(dòng)邊與導(dǎo)軌接觸處不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，即鏟斗在提升過(guò)程中，斗臂滾動(dòng)邊與導(dǎo)軌間始終保持純滾動(dòng)。鋼絲繩在工程機(jī)械車輛(如起重機(jī)、裝載機(jī))上使用的非常普遍。一般由許多高強(qiáng)度鋼絲編繞而成。它首先由單根鋼絲繞在一起形成股，然后將其中一些股繞成繩芯，再由其它股組成的外股圍繞繩芯繞成鋼絲繩。有些進(jìn)口鋼絲繩內(nèi)部還包含一個(gè)塑料插芯，通常以塑料涂層的形式經(jīng)過(guò)特殊處理覆蓋在繩芯上，重要的鋼絲繩則在繩內(nèi)部充填適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑以減少摩擦。國(guó)產(chǎn)鋼絲繩按繩芯材料一般分有機(jī)物(麻芯和棉芯)、石棉芯或金屬芯三種，繩內(nèi)部通常無(wú)填充物或潤(rùn)滑劑。1工程機(jī)械車輛上的鋼絲繩類型和結(jié)構(gòu)鋼絲繩按鋼絲繞成股和股繞成繩的相互方向又可分為順繞繩和交繞繩，并按其股繩捻向分為左、右同向捻和左、右交互捻；進(jìn)口鋼絲繩一般以交繞繩為標(biāo)準(zhǔn)繩，規(guī)定鋼絲繩的旋向與相對(duì)于鋼絲繩的縱軸為基準(zhǔn)的外股螺旋線的旋向一致，分為左旋和右旋。相應(yīng)的也規(guī)定了股的旋向，即以股的縱軸為基準(zhǔn)，組成股的外絲的螺旋線的方向?yàn)槊抗傻男?。普通鋼絲繩在單根使用時(shí)，都有向鋼絲繩繞向相反方向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，在滑輪組中使用時(shí)，會(huì)因鋼絲繩旋轉(zhuǎn)而造成起吊鋼絲繩旋扭，俗稱打絞。相對(duì)于普通鋼絲繩，目前不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩已開(kāi)始大量應(yīng)用。所謂不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩是基于這樣一個(gè)原理，即繩與股的扭轉(zhuǎn)力矩方向相反而大小相等；進(jìn)口不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩則有所不同，其原理是使繩芯的旋向與繩本身的旋向相反，當(dāng)受力時(shí)，繩芯產(chǎn)生的扭矩與外股產(chǎn)生的扭矩大小相等，方向相反。鋼絲繩的股還可通過(guò)滾壓或模具擠壓等處理方法成為緊密股，處理后股的直徑將減小，而表面光潔度很高。因此，采用緊密股的鋼絲繩可以使用較粗的鋼絲，相同直徑下采用緊密股的鋼絲繩充填系數(shù)較高，破斷拉力大為提高。當(dāng)在卷筒上進(jìn)行多層纏繞時(shí)，普通股的鋼絲繩其外股在層與層之間擠壓較嚴(yán)重，鋼絲繩表面磨損較快。而緊密股的鋼絲繩則有較高的抗磨損能力和抗擠壓能力。2工程機(jī)械車輛上的鋼絲繩選用原則鋼絲繩的選擇正確與否，直接影響繩的使用壽命。如選用不正確，會(huì)使繩產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形、斷裂和意外的失效等。因此推薦選用原則如下：當(dāng)進(jìn)行一次無(wú)導(dǎo)向重物提升時(shí)，或在較大高度下進(jìn)行多次無(wú)導(dǎo)向重物提升時(shí)，選用不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩。當(dāng)進(jìn)行一次有導(dǎo)向重物提升或在較小高度下進(jìn)行多次有導(dǎo)向重物提升，或左旋和右旋繩成對(duì)使用時(shí)，可選用普通鋼絲繩。鋼絲繩旋向的確定應(yīng)遵循：右旋繩槽的卷筒推薦使用左旋鋼絲繩；反之，左旋繩槽的卷筒應(yīng)使用右旋鋼絲繩。對(duì)于單層纏繞的不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，必須嚴(yán)格遵守上述原則，否則易引起鋼絲繩結(jié)構(gòu)的永久變形；對(duì)于多層纏繞的情況，繩的旋向由卷筒繩槽的方向決定，以便為下一層打好基礎(chǔ)。多層繞卷筒的鋼絲繩相互間摩擦力及受到的擠壓力都較大，易產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象，因此應(yīng)選用直徑略小于繩槽節(jié)距和繩槽直徑的鋼絲繩，以增加鋼絲繩與卷筒間的接觸面積，減少相鄰鋼絲繩間的摩擦力，從而提高鋼絲繩的壽命。實(shí)踐證明，鋼絲繩的直徑比繩槽節(jié)距小1 ，有助于排繩緊密，有效消除爬繩、亂繩現(xiàn)象。在相同直徑下，鋼絲繩外股數(shù)目越多直徑則越細(xì)，單根鋼絲就越細(xì)，這種鋼絲繩的撓性好，能很好的克服鋼絲繩多次進(jìn)出卷筒時(shí)受到的反向彎折力，穿繩也容易。而較粗的外股，其鋼絲也較粗，則能更好的抵抗磨損、機(jī)械損傷、腐蝕和擠壓力。因此，只有將兩種優(yōu)點(diǎn)很好的結(jié)合起來(lái)，才是真正高性能的優(yōu)質(zhì)鋼絲繩。此外，鋼絲繩在選用過(guò)程中，還要注意其最小直徑和最小破斷拉力應(yīng)符合IS04308標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。據(jù)測(cè)定，鏟斗架在卸載位置時(shí)穩(wěn)定鋼絲繩所受載荷最大。對(duì)穩(wěn)定鋼絲繩做受力分析(如圖)，列平衡方程： (1-17)則 (1-18)式中 -提升鏈的拉力； -重載工作機(jī)構(gòu)的重力； -重載工作的慣性力， (1-19) -滿載工作機(jī)構(gòu)繞點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； -工作機(jī)構(gòu)的瞬時(shí)角加速度。根據(jù)張力大小即可選擇鋼絲繩，其安全系數(shù)為，同時(shí)根據(jù)鋼絲繩選用原則，鋼絲繩采用“”型。即穩(wěn)定鋼絲繩型號(hào)選擇“”型。2.5 工作機(jī)構(gòu)的受力分析滾動(dòng)斗臂在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)的速度和加速度，直接影響機(jī)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和使用性能。所以，在必須進(jìn)行工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析，其主要目的是：驗(yàn)證有關(guān)零件是否互相干涉，從而確定零部件的尺寸幾裝載機(jī)的外形尺寸；求解有關(guān)點(diǎn)的速度和加速度，驗(yàn)證是否能裝滿配用的運(yùn)輸車輛；校核初選的發(fā)動(dòng)機(jī)功率是否合適；為零部件的強(qiáng)度與剛度計(jì)算提供依據(jù)；通過(guò)計(jì)算，可對(duì)不同的方案進(jìn)行比較，以便選出最優(yōu)的方案。工作機(jī)構(gòu)受力分析示意圖如圖2-8所示：圖2-8 工作機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析示意圖Fig 2-8 work organization dynamics analysis sketch map假設(shè)鏟斗在鏟裝時(shí)在其導(dǎo)軌上做純滾動(dòng)，瞬心為n。若能正常工作應(yīng)有如下方程： (1-20)式中 提升鏈的拉力； 滿載工作機(jī)構(gòu)的重力； 鏟取物料時(shí)的靜阻力矩， (1-21) 鏟斗開(kāi)始鏟取時(shí)的靜阻力矩 (1-22) 、分別為鏟斗的插入阻力和插入深度； 鏟斗在回轉(zhuǎn)堆里的回轉(zhuǎn)角； 、實(shí)驗(yàn)計(jì)算系數(shù)，其中 (1-23) (1-24) 鏟斗脫離巖石堆后，斗中巖石重量產(chǎn)生的靜力矩； 鏟斗尖自鏟取到離開(kāi)巖石堆時(shí)的全部回轉(zhuǎn)角； 滿載工作機(jī)構(gòu)對(duì)瞬心O的慣性矩。 (1-25) 滿載工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， (1-26) 滿載工作機(jī)構(gòu)對(duì)其重心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 滿載工作機(jī)構(gòu)的質(zhì)量，由物料的性質(zhì)系數(shù)和巖石容重?。涸O(shè)計(jì)時(shí)由于參數(shù)不能最后確定，有的甚至無(wú)法確定，所以難以準(zhǔn)確求的值?？捎上逻吂浇朴?jì)算： (1-27)將以上相關(guān)參數(shù)代入(5-1)整理可求得鏈條 拉力為： (1-28)有實(shí)驗(yàn)證明，開(kāi)始提升鏟斗時(shí)鏈條受拉力最大。這時(shí)，所以應(yīng)有： (1-29)但在計(jì)算提升開(kāi)始狀態(tài)是，且，一般取初始間隔時(shí)間式算。設(shè)計(jì)時(shí)估取重心由上述分析得:3 行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)行走機(jī)構(gòu)主要包括發(fā)動(dòng)機(jī)、輪軸和減速箱等。鑄鋼的減速箱體是行走機(jī)構(gòu)的底架，又是機(jī)器的架體，它的前部是一個(gè)整塊的半圓行緩沖器，用以拖掛礦車。減速箱上部裝有回轉(zhuǎn)托盤，用以安裝機(jī)器的回轉(zhuǎn)部分。行走機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)如圖（3-1）所示：圖3-1行走機(jī)構(gòu)傳動(dòng)系統(tǒng)Fig 3-1 run about organization to spread to move system3.1 行走參數(shù)的選擇行走速度為設(shè)計(jì)參數(shù) =1 m/min行走機(jī)構(gòu)的選擇：由于軌輪式行走機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造和維護(hù)容易、操作方便、運(yùn)行阻力小、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，所以裝載機(jī)行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)選擇軌輪式。原動(dòng)機(jī)的選擇主要有氣動(dòng)馬達(dá)和電動(dòng)機(jī)。氣動(dòng)馬達(dá)對(duì)于裝載機(jī)的工作要求有較好的適應(yīng)性，因其特性軟，啟動(dòng)和停止不會(huì)產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。但由于氣源的價(jià)格高、能源輸入比較麻煩，能量利用率較低，維護(hù)檢修工作比較繁雜等原因，使用較少。電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，能源輸入比較簡(jiǎn)單、方便；能量利用率較高；使用操作容易，維護(hù)檢修方便。由于經(jīng)常處在大電流下工作，發(fā)熱現(xiàn)象較為嚴(yán)重，但可選擇容量適當(dāng)增大，特性軟，過(guò)載能力強(qiáng)的，同時(shí)電動(dòng)機(jī)工作費(fèi)用較低，所以一般選電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)較多。傳動(dòng)系統(tǒng)參照選四輪驅(qū)動(dòng)，則裝載機(jī)的粘著重量就等于自身重量，從而增大鏟斗的插入力，使鏟斗插入深度增加，提高生產(chǎn)率。軌距按照 mm車輪直徑有300 mm和350 mm兩種，選為350mm車輪寬度一般為200mm左右，取=160mm裝載機(jī)工作的理想重力 (2-1)-行走輪與軌面的黏著系數(shù)，一般為=() (2-2)-直道基本阻力系數(shù)，一般為-彎道附加阻力系數(shù)，一般為-坡道附加阻力系數(shù)，一般為故：=0.03+0.01-0.006=0.034 (2-3)= (2-4)此時(shí)，牽引力:P=<F=4676.60N (2-5)所以增大裝載機(jī)的整機(jī)重量，參照同系列產(chǎn)品重量取裝載機(jī)重量G=3700此時(shí)， 牽引力:P= (2-8)符合要求。3.2 電動(dòng)機(jī)的選擇原動(dòng)機(jī)功率: (2-9)-行走減速器的傳動(dòng)效率，在0.75和0.8之間取值故：N=9.07KW (2-10)查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)YB180L-8 功率11KW 步轉(zhuǎn)速730安裝座到電動(dòng)機(jī)軸中心線的高度H為180mm電動(dòng)機(jī)軸直徑D為48mm電動(dòng)機(jī)總長(zhǎng)度L為730mm電動(dòng)機(jī)高度AC為240mm原動(dòng)機(jī)功率校核: (2-11)滾輪轉(zhuǎn)速: (2-12)得： (2-13)則行走減速器的傳動(dòng)比： (2-14)故： (2-15)電動(dòng)機(jī)符合要求。3.3 進(jìn)行行走減速器的齒輪設(shè)計(jì)3.3.1 各級(jí)傳動(dòng)比的分配公稱傳動(dòng)比:i=2.3，i=2.7，=2.8， =0.681進(jìn)行配齒一級(jí) 實(shí)際傳動(dòng)比=2.27齒數(shù) =16， =36 二級(jí) 實(shí)際傳動(dòng)比i=3齒數(shù) =20， =60，三級(jí) 實(shí)際傳動(dòng)比=2.8齒數(shù) =18， =48四級(jí) 實(shí)際傳動(dòng)比=0.64齒數(shù) =312傳動(dòng)比誤差 傳動(dòng)比誤差應(yīng)滿足條件<4%=0.1%<5% (2-16)=0<5% (2-17)=0<5% (2-18)均滿足條件3.3.2 初步計(jì)算第一級(jí)傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)選擇齒輪的材料(1) 查表8-17。小齒輪選用調(diào)質(zhì)大齒輪選用正火小輪分度圓直徑： (2-19)齒寬系數(shù)查表8-23按軟齒面相對(duì)軸非對(duì)稱布置取=0.8小齒輪齒數(shù)取大齒輪齒數(shù): (2-20) 小齒輪名義轉(zhuǎn)矩： (2-21)載荷系數(shù)K: (2-22)按表8-20取使用系數(shù)=1.00按圖8-60取齒向載荷分布系數(shù) =1.12動(dòng)載荷系數(shù)查圖8-57取=1.2齒間載荷分配系數(shù)： (2-23)則： 查表8-21插值取=1.05則載荷系數(shù)K初值： 查表8-22彈性系數(shù)取查圖8-64節(jié)點(diǎn)影響系數(shù)取=2.5查圖8-65重合度系數(shù)取=0.74許用接觸應(yīng)力：= (2-24)查圖8-69得接觸疲勞極限應(yīng)力：=570=460應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由公式(8-70)得： （2-25)=6.30 （2-26) =3.15 查圖8-70取接觸強(qiáng)度的壽命系數(shù)=1查圖8-71及說(shuō)明取硬化系數(shù)=1接觸強(qiáng)度安全系數(shù)查表8-27按一般可靠度取=1.1 (2-27) 則的設(shè)計(jì)初值為： 齒輪模數(shù)m： 查表8-3取第一系列模數(shù)： 分度圓直徑： (2-28)小輪分度圓直徑： 大輪分度圓直徑： 中心距： （2-29） 齒寬： （2-30） 大輪齒寬 小輪齒寬 取70齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算： (2-31)齒形系數(shù)查圖8-67 小輪 =2.8 大輪 =2.4應(yīng)力修正系數(shù)查圖8-68 小輪 =1.5 大輪 =1.65重合度系數(shù): (2-32) 彎曲疲勞極限查圖8-72 彎曲壽命系數(shù)查圖8-73 尺寸系數(shù)查圖8-74 安全系數(shù)查表8-27 則 故：齒根彎曲強(qiáng)度符合。3.3.3 二級(jí)齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)距：則的設(shè)計(jì)初值為： 模數(shù)： 查表8-3取 =5小輪分度圓直徑： 大輪分度圓直徑： 中心距： 大輪齒寬： 小輪齒寬： 取81齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算： （3-33）齒根彎曲強(qiáng)度符合。3.3.4 三級(jí)齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)距：則的設(shè)計(jì)初值為：模數(shù)：查表8-3取=6小輪分度圓直徑： 大輪分度圓直徑： 中心距： 大輪齒寬： 85小輪齒寬： =90齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算： 齒輪強(qiáng)度符合。齒輪7要和齒輪6嚙合，要滿足正確嚙合的條件是模數(shù)要一致。則：齒輪7分度圓直徑： 齒輪7寬度： 齒輪7與齒輪6的中心距： 3.3.5 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 齒根彎曲強(qiáng)度滿足要求。3.3.6 行走減速器軸的設(shè)計(jì)計(jì)算軸材料選45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，軸最小直徑由公式: (2-34)進(jìn)行確定。查表4-2取設(shè)計(jì)系數(shù)：=115。則：軸1的最小直徑：軸2的最小直徑： 軸3的最小直徑： 軸4的最小直徑： 軸5的最小直徑： 電動(dòng)機(jī)與行走減速器用法蘭盤相連，所以1軸即為電動(dòng)機(jī)軸。查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)軸直徑D為48mm2軸直徑尺寸如圖3-2所示：圖3-2Fig 3-23軸尺寸如圖3-3所示：圖3-3Fig 3-34軸的尺寸如圖3-4所示：圖3-4Fig3-45軸的尺寸如圖3-5所示：圖3-5Fig 3-53.3.7 軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 軸的強(qiáng)度計(jì)算中通常只要最大轉(zhuǎn)距軸符合要求就符合要求。所以只要對(duì)上邊轉(zhuǎn)距最大的4軸進(jìn)行校核計(jì)算。圓周力： (2-35)得： 徑向力： (2-36)得：其中為嚙合角，取標(biāo)準(zhǔn)中心距則=。國(guó)家(GB1356-88)中規(guī)定分度圓壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值， 。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，然后根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。如下：圖3-6 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖The calculation of Fig 3-6 stalkses sketch plan從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，C截面的當(dāng)量彎矩最大，C是軸的危險(xiǎn)截面。截面處的、的數(shù)值如下：支反力 水平面 垂直面 彎矩和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩T 當(dāng)量彎矩 校核軸的強(qiáng)度軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，則，即，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為：滿足強(qiáng)度要求。因?yàn)榇溯S是重要軸，所以要精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面為截面左側(cè)。計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力截面左側(cè)彎矩M為 截面上的扭矩T為 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 彎曲應(yīng)力幅 彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的幅值與平均應(yīng)力相等，即確定影響系數(shù)軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、。根據(jù)，由表4-5經(jīng)插值后可得1.28，= 1.64尺寸系數(shù)、根據(jù)軸截面為圓截面查圖4-18得=0.69， =0.82。表面質(zhì)量系數(shù)、根據(jù)和表面加工方法為精車，查圖4-19，得材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、 取，由上面結(jié)果可得查表4-4中的許用安全系數(shù)S值，知該軸安全。4 提升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提升機(jī)構(gòu)主要包括馬達(dá)、減速器、卷筒、導(dǎo)向輪、鏈條及自動(dòng)正位鼓輪等部分。設(shè)計(jì)方案應(yīng)簡(jiǎn)單緊湊、便于安裝維修且堅(jiān)固耐用，同時(shí)應(yīng)考慮加工工藝水平可能性。圖4-1 提升機(jī)構(gòu)示意圖Fig 4-1 promote organization sketch map 圖4-2提升機(jī)構(gòu)平面布置Fig 4-2 promote organization flat surface a decoration主要設(shè)計(jì)原則：(1) 外廓尺寸應(yīng)滿足巷道及采礦條件要求，并與運(yùn)輸車輛配套：(2) 鏈條、卷筒、導(dǎo)向輪和正位鼓輪應(yīng)位于裝巖機(jī)的縱向中心線上：(3) 考慮電動(dòng)機(jī)安裝和檢修位置，減速器應(yīng)布置在回轉(zhuǎn)臺(tái)的一側(cè)；電動(dòng)機(jī)和減速器與回轉(zhuǎn)臺(tái)上側(cè)板的間隙不得小于；(4) 電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)度不宜太大，與減速箱體最好采用法蘭盤式聯(lián)結(jié)，而不采用連軸節(jié)，以便減小電動(dòng)機(jī)與減速箱組裝后的總寬度；(5) 減速器傳動(dòng)齒輪的齒寬系數(shù)盡量小一些；減速箱的高度應(yīng)與馬達(dá)相適應(yīng)，長(zhǎng)度與回轉(zhuǎn)平臺(tái)相適應(yīng)；(6) 減速器一般采用二級(jí)或三級(jí)減速，提升速度為。當(dāng)斗容小于時(shí)，推薦采用二級(jí)減速器；斗容大于時(shí)，采用三級(jí)減速器。4.1 原動(dòng)機(jī)的功率確定和選擇提升原動(dòng)機(jī)的類型主要有氣馬達(dá)和電動(dòng)機(jī)兩種，考慮到行走機(jī)構(gòu)原動(dòng)機(jī)的類型，選擇電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)機(jī)。這樣可以減少能源種類，使維護(hù)單一，減少設(shè)備費(fèi)用，同時(shí)電動(dòng)機(jī)的工作費(fèi)用比較低。裝載機(jī)的設(shè)計(jì)功率 （3-1）提升機(jī)構(gòu)比容功率查表5-9取則：查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)YB180L-8 功率11KW 步轉(zhuǎn)速730參照同類型鏟斗裝載機(jī)，取卷筒的設(shè)計(jì)輸出轉(zhuǎn)速為：4.2 提升減速器設(shè)計(jì)裝載機(jī)斗容為采用兩極減速器，則提升減速器的傳動(dòng)比：傳動(dòng)比分配：提升減速器第一級(jí)設(shè)計(jì)傳動(dòng)比誤差： 滿足條件。 （3-2）則的設(shè)計(jì)初值為： （3-3）模數(shù)： 查表8-3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第一系列 分度圓直徑 （3-4）小輪分度圓直徑：大輪分度圓直徑：中心距： （3-5） 大齒輪寬度： （3-6）小齒輪寬度： 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算： （3-7）滿足彎曲強(qiáng)度要求。提升減速器第二級(jí)設(shè)計(jì)傳動(dòng)比誤差：滿足條件。則的設(shè)計(jì)初值為：模數(shù)：查表8-3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)第一系列 小輪分度圓直徑：大輪分度圓直徑：中心距： 圓整取=265大齒輪寬度：小齒輪寬度：齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算：由公式 （3-8）滿足彎曲強(qiáng)度要求。4.3 提升減速器軸的設(shè)計(jì)軸材料選45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，軸最小直徑 （3-9）查表4-2取設(shè)計(jì)系數(shù)：=115。則：高速級(jí)軸的最小軸徑為： 中間軸的最小軸徑為：低速級(jí)軸的最小軸徑為：由于電動(dòng)機(jī)和提升減速器是法蘭相連，所以高速軸即為電動(dòng)機(jī)軸。4.4 作圖得各軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下高速級(jí)： 電動(dòng)機(jī)與提升減速器用法蘭盤相連，所以高速級(jí)軸即為電動(dòng)機(jī)軸。查新編機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，電動(dòng)機(jī)軸直徑D為48mm中間軸如圖3-3：圖4-3Fig 4-3低速軸如圖4-4：圖4-4Fig 4-44.5 對(duì)低速級(jí)軸進(jìn)行校核圓周力 （3-10）得：徑向力 （3-11）得：其中為嚙合角，取標(biāo)準(zhǔn)中心距則=。國(guó)家(GB1356-88)中規(guī)定分度圓壓力角為標(biāo)準(zhǔn)值， 。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，然后根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖、扭矩圖和當(dāng)量彎矩圖。 圖4-5 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖The calculation of Fig 4-5 stalkses sketch plan從軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，D截面的當(dāng)量彎矩最大，D是軸的危險(xiǎn)截面。截面處的、的數(shù)值如下：支反力 水平面 垂直面 彎矩和 水平面 垂直面 合成彎矩 扭矩T 當(dāng)量彎矩 校核軸的強(qiáng)度軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，則，即，取，軸的計(jì)算應(yīng)力為滿足強(qiáng)度要求。因?yàn)榇溯S是重要軸，所以要精確校核軸的疲勞強(qiáng)度判斷危險(xiǎn)截面為截面右側(cè)。計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力截面左側(cè)彎矩M為 截面上的扭矩T為 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 彎曲應(yīng)力幅 彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的幅值與平均應(yīng)力相等，即確定影響系數(shù)軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表4-1查得，。軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)、。根據(jù)，由表4-5經(jīng)插值后可得1.24，= 1.64尺寸系數(shù)、根據(jù)軸截面為圓截面查圖4-18得=0.69， =0.82。表面質(zhì)量系數(shù)、根據(jù)和表面加工方法為精車，查圖4-19，得材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、 取，由上面結(jié)果可得：查表4-4中的許用安全系數(shù)S值，知該軸安全。4.6 提升鏈條鏈傳動(dòng)是屬于具有中間撓性件的嚙合傳動(dòng)，他兼有齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)的一些特點(diǎn)。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求低；鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大；有一定的緩沖和減振性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。與摩擦帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)的平均傳動(dòng)比準(zhǔn)確；傳動(dòng)效率稍高；鏈條對(duì)軸的拉力較??；同樣使用條件下，結(jié)構(gòu)尺寸更為緊湊；此外，鏈條的磨損伸長(zhǎng)比較緩慢，張緊調(diào)節(jié)工作量較小，并且能在惡劣環(huán)境條件下工作。提升鏈?zhǔn)疽鈭D如圖4-6所示：圖4-6 提升鏈條結(jié)構(gòu)尺寸示意圖Fig 4-6 promote chain structure size sketch map提升鏈總長(zhǎng)度應(yīng)為：-提升鏈工作長(zhǎng)度，其值可在工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)軌跡圖上量得；-卸載終了時(shí)未纏于卷筒上的鏈條長(zhǎng)度，其值獲得同；-提升開(kāi)始前纏在卷筒上的鏈條長(zhǎng)度，的作用在于改善了條開(kāi)始提升時(shí)的受力情況，它的長(zhǎng)度取為鏈條卷筒半圈長(zhǎng)度。如圖4-7所示：圖4-7 提升鏈條計(jì)算示意圖Fig 4-7 promote chain calculation sketch map鏈軸強(qiáng)度按剪切破壞進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算： （3-11） （3-12）式中，為鏈條承受的最大拉力；鏈軸受剪切的面數(shù)，應(yīng)為=(片數(shù)-1)，取片數(shù)為9；材料的許用剪應(yīng)力，用材質(zhì)為，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)?。?260MPa；則：抗拉強(qiáng)度安全系數(shù)，一般取。鏈片強(qiáng)度按拉伸破壞進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，危險(xiǎn)端面一般為。由公式(4.3-28)有： （3-17）-少數(shù)鏈片組的鏈片數(shù),取為4； 材料的許用拉應(yīng)力，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取：=750 MPa；則： 符合強(qiáng)度要求。由此可得提升鏈片厚度選：30mm提升鏈厚度：5mm選為鏈軸直徑定為：15mm提升卷筒工作面設(shè)計(jì)為近似螺旋面，其示意圖如圖（4-8），卷筒擋板最大直徑按鏈條終繞最大外徑確定，且應(yīng)使，??；卷筒軸孔設(shè)計(jì)有1：10的錐度。卷筒的破壞形式主要是磨損，材質(zhì)一般選為。圖4-8 提升卷筒結(jié)構(gòu)Fig 3-8 promote a tube structure4.7 裝載機(jī)回中機(jī)構(gòu)選擇為了擴(kuò)大鏟斗的裝載寬度，靠人力將回轉(zhuǎn)臺(tái)向左或向右回轉(zhuǎn)一定角度，使鏟斗能鏟取工作面兩側(cè)面的巖石。礦用鏟斗式裝載機(jī)的工作機(jī)構(gòu)在向巷道兩側(cè)偏轉(zhuǎn)裝載后，必須恢復(fù)到機(jī)器縱向?qū)ΨQ線位置(即回到中位，簡(jiǎn)稱回中)，才能向所配的車輛卸載，一般通過(guò)正位鼓輪與滾輪的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)鏟斗工作機(jī)構(gòu)的復(fù)位對(duì)中(原理圖如圖4-9所示)。1-行走機(jī)構(gòu) 2-底座 3-滾輪 4-搖桿 5-連桿6-斗臂 7-平面止推軸承 8-中心軸 9-滾輪軸圖4-9 回中機(jī)構(gòu)原理圖Fig 4-9 times medium organization principle diagram圖示為回轉(zhuǎn)臺(tái)連同鏟斗處于向工作面作側(cè)產(chǎn)取物料的位置，當(dāng)鏟斗提升時(shí)，鏟斗帶動(dòng)連桿5和搖桿4使鼓輪3的三角槽缺口的左側(cè)面與滾輪接觸，因滾輪位置不動(dòng)，就迫使鼓輪連同回轉(zhuǎn)臺(tái)和鏟斗工作機(jī)構(gòu)繞回轉(zhuǎn)中心向右轉(zhuǎn)動(dòng)，直到滾輪處于三角槽缺H的頂端，鏟斗回轉(zhuǎn)到正中位置，這時(shí)的鏟斗也正處于卸載位置?？梢?jiàn)，正位鼓輪對(duì)鏟斗提升過(guò)程的回中動(dòng)作質(zhì)量和工作性能有重要影響。裝載機(jī)上的鼓輪曲面設(shè)計(jì)為空間螺旋線。目前，礦用鏟斗式裝載機(jī)上的鼓輪曲面多采用空間螺旋如圖4-10所示，展開(kāi)線是直線如圖4-11所示。 圖4-10 圖4-11Fig4-10 Fig 4-11研究表明：(1)鼓輪的曲面形狀決定其運(yùn)動(dòng)特征；(2)鼓輪的幾何尺寸(直徑)影響鏟斗回中的性能；(3)鼓輪的回轉(zhuǎn)角速度對(duì)裝載機(jī)的工作性能有直接影響；(4)當(dāng)鼓輪以恒定的角速度回轉(zhuǎn)時(shí)，直線形鼓輪曲面的合速度和合加速度變化平緩，接近常值，沖擊和動(dòng)載荷比較小，能夠減小機(jī)器的振動(dòng)與噪音，降低零部件的磨損，使得使用壽命較長(zhǎng)，工作的平穩(wěn)性和可靠性較好。5 結(jié)論至此已經(jīng)設(shè)計(jì)完成了裝載機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的所有項(xiàng)目，設(shè)計(jì)結(jié)果基本符合設(shè)計(jì)要求.設(shè)計(jì)過(guò)程中不斷的查閱資料，參考大量的文本文獻(xiàn)的同時(shí)虛心的向老師、同學(xué)請(qǐng)教，再通過(guò)自己的努力來(lái)克服設(shè)計(jì)中遇到的一些困難和難以解決的問(wèn)題。設(shè)計(jì)的同時(shí)自己也認(rèn)識(shí)到,設(shè)計(jì)過(guò)程中不可總是按照書(shū)本上的死套路進(jìn)行思考，要敢于思考、敢于創(chuàng)新就可以發(fā)現(xiàn)新路子，這樣才可以把裝載機(jī)傳動(dòng)設(shè)計(jì)做好。才能進(jìn)一步的了解本課題，使其從書(shū)本上真正的運(yùn)用到實(shí)際中，進(jìn)而創(chuàng)造更大的價(jià)值。本次設(shè)計(jì)由于時(shí)間和知識(shí)方面的限制, 不足之處還望各位老師、同學(xué)指正，以使設(shè)計(jì)不斷完善。