大功率小直径行星机构的设计.pdf

第 2 0 卷第3 期 2 0 0 1 年 3月 煤炭技术 C o a l T e c h n o l o u v 2 0． No 3 Ma r ．2 肿 1 大功率小直径行星机构 的设计 李占权 ， 周晓莹 ， 李百宁 r I ． 鸡 西蟪矿机械厂 ． 黑龙江 鸡 西 1 5 8 1 G 0 1 2 鸡 l凸矿务局 有线电视 旨． 黑龙江 鸡西 1 5 8 1 0 0 3 鸦 西矿奇局 水泥厂 ． 黑龙江 鸡西 1 5 8 1 0 3 摘要 结合电牵引采煤机截割部行星机构， 应用数学规划理论进行巩械设计。 关键词 采煤机 ； 行星机构 ； 目标 函数 中翻分类号 T H 1 3 2 ． 4 2 5 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 ∞1 0 3 一O 0 0 8 0 2 0 前言 采煤机截割部行星机构 的大小， 直接影响着采 煤机的截割性能和装煤效果， 在设计行星机构时 ， 力 求其外径最小， 以使滚筒的螺旋叶片高度在 同直径 滚筒中最高． 提高滚筒的装煤能力或装煤效果 。 l 结构设计 将行星机构的外壳与内齿圈设计成一体， 可大 大缩小其外形尺寸 ， 考虑制造 和安装误差对行星轮 间载荷不均匀的影响， 选用太阳轮做原动件， 太阳轮 一 端为转矩输入， 与摇臂大齿轮的内花键连接， 其源 功量是通过控制花键 的间隙来保证 的， 其 端面与行 星架沉孔间装有尼龙垫 ， 用来限制轴 向窜动， 行星架 上装有行星轮 ， 当太 阳轮驱动行星轮时， 行星轮既绕 本身旋转， 又随行星架一起转动 ， 行星架一端通过花 键把扭矩传输给滚筒 ， 其两端靠轴承支撑。 2 行星机构 中备轮齿数及设计变量的 确 ] 2 ． 1 保证实现给定的传功比 7 i 1 1 Z 。 式中z 太阳轮齿数 ； 内齿圈齿数 。 2 ． 2 保证满足同心条件 行星机构若能正常回转， 其 3 个基本结构的回 转轴线必须在 同一轴线上 ， 在设计时通 常选用角变 位， 要求齿数满足以下条件 Z a 一 c C ∞ OS 。 a 式 中 行星轮齿数 ； a 太阳轮和行星轮啮合时的啮合角； a h 内齿圈和行星轮啮合时啮合角。 2 ． 3 保证安装条件 为了使各个行星轮都能够均匀地装入太 阳轮和 内齿 圈之间， 行星轮的数 目与各轮齿数之 间应满足 如下条件 一Z b Z 整数 3 n w 式 中 行星轮个数。 2 ． 4 保证满足邻接条件 必须保证相邻两行星轮互不相碰， 并留有大于 0 ． 5 倍模数的间隙 ， 即行 星轮齿顶 圆半径之和小 于 其 中心距 ， 可用下式表示 2 a s i n c 4 式 中d 行星轮齿顶圆直径 太阳轮和行星轮 中心距。 在行星机构的设计中， 传动比一般都是已知的， 由公式 1 、 2 可以推出 z 6 i 一1 5 z 挚[ ． 6 c O S a a c C OS mo s 因此 ， 选取太 阳轮的齿数 z 模数 m、 齿轮 6 、 太阳轮与行星轮啮合角 、 行星轮与齿圈啮合角 a 为设计变量 ， 即 【 ， m， 6 ， ∞， k J 【 l ， ， 3 ， 蜀 ， 5 3 建立 目 标 函数[ 一 由于太阳轮和全部行星轮的体积 ， 影 响和决 2 定齿圈或整个机构的尺寸和体积 ，因此选择太阳轮 收稿 日期 2 o 0 1 一 O 1 1 2 ； 修订 日期 2 o 0 1 一O l 一 2 0 作者简介 李占权 1 9 7 3 一 ， 男， 1 9 9 7年毕业于原黑龙江矿业学院机械系， 现从事电牵引采煤机设计与研究工作。 维普资讯 第 3 期 李占权等 大功率小直径行星机构的设计 9 和行星轮体积之和最小为 目标函数， 即 F 寸 n 神 r 门 十 詈 m 6 五 { 珈 和 橱 - 5 行星轮根圆直径 不宜过小 ， 以保证在行 星轮内孔能装上符合寿命要求的滚动轴承， 即 d ∞ ≤靠 一2 ． 5 m 式中d 滚动轴承外径。 6 行星机构的传动 比应接近设计任务提 出的 传动比， 郎 4 确定约束条件 1 ～ 2 ] 5 优化设计的程序结构 ] 1 为了使 内外啮合齿轮副强度接近相等， 并提 高外啮合承载能力， 应限制齿轮内外啮合角在给定 的范围内， 即 2 4 。 ≤ Ⅱ ≤ 2 l 酽 ≤ G b c ≤ 2 o。 2 太 阳轮 的齿数常小于规定 的标准齿轮不根 切最小齿数 1 7 ， 为保证不根切， 太阳轮变位系数应 满足如下条件 ， l 7一 Z m i n ≥i 了 一 3 各齿轮应满足强度要求 ， 即齿轮的齿面接触 强度和弯曲强度的安全系数均应大于给定值， 即 S H m i ≤ S S ≤ S 式中 S 、 S F m L 给定 的齿轮接触强 度、 弯曲 强度 的安全系数 ； s 、 S 各齿轮的接触强度 、 弯曲强 度的安全系数。 4 为了保证传动的连续和平稳性， 齿轮重合度 必须太于规定值 ， 即 E ≥ 1 ． 2～ 1 ． 3 ≥ 1． 2～1 ． 3 式中E 一 、 E 分别 为太 阳轮 与行星轮 内齿圈 与行星轮的重合度。 优化设计程序 由主程序和配齿计算 ， 几何计算 、 强度计算 、 优化方法 、 目标 函数和约束函数等子程序 组成 ， 设计流程 图如 2所示。 6 结束语 图 2 设计 流程 图 应用数学规划理论进行采煤机截割部行星齿轮 减速器设计， 可以提高行星减速器的设计水平 ， 合理 地布置采煤机滚筒及冷却润滑装置， 提高采煤机的 使用性能 。 参考文献 [ 1 ] 特灏 ． 机械设计手册[ 伽 ． 北京} 机械工业出版社 [ 2 ] 王永乐 ． 机械优化设计基础[ 伽 ． [ 3 ] 谭浩强B a s i c 语言结构化程序设计救程[ 伽 oe s i n g o f e p i c y c l i c s t r u c t u r e wi t h l a r g e p o we r a n d s ma l l d i a me r 13 Z h a n g u a n ’ ， z fi o u X i a o Y i n g 2 ， L I B a i n l n d 1 ． 删C o a l M M a c l t l n e r y P l a m， 蛳1 5 8 1 0 0 t Ol l n a ；2 - Wu e d R a ti o n t 脚C o d M i t l e B u r e a u , J ix i 1 5 8 1 0 0 t 1 t i m 3 G ∞Ⅲ胁 t J i x i C Mi n e B L ， j 诗 1 5 7 , 1 0 ． o ∞ Ab s t r a c t C o mb i n e d w i t } 1 t h e e p i c y c l i c s e t t t r e o f c u t t i n g u n i t o f e l e c t r i c h a u l a g e c o a l w i n n i n g ma c h i n e ． t h e ma t h s p l a n t h e o r y is u s e d i n ma c h i n e D , d e s i g n ． Ke y wo r d s c o a l w i n n in g ma c h i n e ；e p i c y c l i c s t r u e t u i ；t a r g e t f u n e f o n 维普资讯