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1、 攀枝花学院 Panzhihua University 攀枝花学院本科毕业设计（论文）薄煤层割煤机截割机构结构设计及典型零件的加工工艺编制及工装设计学生姓名： 杨茂梅 学 号： 200410627163 院 （系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2004级机械设计制造及其自动化4班 指导教师： 陈 永 强 职 称： 副教授 二八年六月 / 摘 要我国是煤炭资源大国,薄煤层储量十分丰富，但是其开采的效率低，所以对于薄煤层的割煤机的开发有着重要的研究意义。本文提供的是薄煤层割煤机的截割机构结构的设计，包括了截割部的动力部分、传动部分以及截割部分的设计，从防暴电动机输入
2、，经两级的斜齿轮和一级锥齿轮传动，带动链轮转动，刀具采用焊接到链子上，从而实现一起运动。然后是对割煤机机构进行工艺分析，并编制箱体的加工工艺以及箱体加工的一套工装设计，最后再用三维软件来表达典型零件。此薄煤层割煤机结构简单、制造容易、操作使用和维护管理都极其方便，特别适于中小型煤矿用于对薄煤层进行机械化掏槽切割采煤作业的机械，可减轻工人劳动强度，提高生产效率和煤品的块个率，产量增加，经济效益十分显著。关键词：割煤机 截割部 箱体 工艺ABSTRACTIn our country the coal resource is very rich.The thin coal bed reserves
3、is very rich, but its mining efficiency is low.Therefore the important thing is researching significance regarding the thin coal beds coalcutters development. This paper offers the design of the cutting frame structure of the thin seam coal cutter, including the design of the driving part of the cut
4、ting part, transmitting part and cutting part; imputed in the anti-violent motor and transmitted by the two stage helical gear and one stage bevel gear, and then the chain wheels will be driven to roll, with the cutting tools welded on the chains to move together. Workmanship analysis of the structu
5、re of the coal-cutter should be made afterwards, and the process workmanship of the box body and one set of uniform design of its processing should be established, the representative parts shall be indicated by the triaxiality programs at last. This thin coal bed coalcutter structure is simple. The
6、manufacture is easy, the operation uses and maintains the management extremely to be convenient, so it is suitable for the middle and small scale coal mine to use in specially to the thin coal bed carries on the mechanized cutting and cutting mining coal work. It may reduce the worker labor intensit
7、y , raises the production efficiency and coal block rate. The output increases and the economic efficiency is very remarkable.Key Words: Coal-cutter, Cutting part, Box body, Workmanship目 录摘 要IABSTRACT1 绪论11薄煤层割煤机的研究意义12薄煤层割煤机主要要求12 传动系统方案拟定22.1方案一22.2方案二22.3方案三32.4 方案比较43 计算功率53.1类比法求一个刀具的切削力53.2功率的
8、计算54 各轴运动与动力参数74.1传动比分配74.2 各轴的转速（r/min）计算74.3各轴输入功率（kW）计算74.4各轴输入扭矩（Nm）计算75 传动零件设计计算95.1 高速齿轮设计95.1.1齿轮设计计算95.1.2齿轮几何尺寸计算125.2低速齿轮机构设计125.2.1齿轮设计计算125.2.2齿轮结构参数155.3锥齿轮传动的设计185.3.1选择材料185.3.2接触强度设计计算185.3.3主要尺寸计算185.3.4齿根按弯曲强度设计195.3.5齿面接触强度验算195.4 键轮结构设计206 轴系零件的初步选择216.1 第三轴的设计216.1.1 拟定轴上零件的装配方案
9、216.1.2 求作用在齿轮上的力216.1.3 初步设计轴的最小直径：226.1.3 轴的结构设计236.1.3 求轴上的载荷246.1.4 按弯扭合成应力校核轴的强度266.1.5 精确校核轴的疲劳强度276.2 高速轴的设计286.2.1 求作用在齿轮上的力286.2.2 初步设计轴的最小直径：296.2.3 轴的结构设计296.2.4 求轴上的载荷306.2.5 按弯扭合成应力校核轴的强度326.3第二轴的设计326.3.1 求作用在齿轮上的力326.3.2 初步估计轴的最小直径：336.3.3 轴的结构设计346.3.4 求轴上的载荷356.3.5 按弯扭合成应力校核轴的强度376.
10、4 低速轴的设计376.4.1 求作用在齿轮上的力376.4.2 初步设计轴的最小直径：376.4.3 轴的结构设计386.4.4 求轴上的载荷396.4.5 按弯扭合成应力校核轴的强度417 轴承的校核427.1 高速轴上的轴承的校核427.2 第二轴上的轴承的校核437.3第三轴上的轴承的校核447.4 低速轴上的轴承的校核448 键的校核468.1 高速轴上键的校核468.2 第二轴上键的校核468.3 第三轴上键的校核478.4 垂直轴上键的校核479 箱体加工工艺的编制499.1 分析箱体零件图499.2 薄煤层割煤机箱体加工定位基准的选择509.3 箱体的加工工序安排5110 铣平
11、面工装设计5410.1 定位方案及定位元件设计5410.2 夹具体的设计5410.3 对刀装置的选择5411 典型零件造型55结 论56参考文献56致 谢561 绪论1薄煤层割煤机的研究意义我国是煤炭资源大国,薄煤层储量十分丰富,占全部可采储量的20%以上。薄可采储量约为60多亿t,而产量只占总产量的14%,远远低于储量所占的比例,并且产量的比重还有进一步下降的趋势。薄煤层的开采问题越来越突出,已是无法回避的现实问题。并且随着一些煤矿中厚煤层已近枯竭，薄煤层的开采更加得到充分重视。薄煤层割煤机可对薄型煤层进行切割掏槽机械化采煤作业，它结构简单、制造容易、操作使用和维护管理都极其方便，可减轻工人
12、劳动强度，提高生产效率和煤品的块个率，产量增加，经济效益十分显著。2薄煤层割煤机主要要求为了更好的进行薄煤层开采，对薄煤层割煤机的一些要求主要有以下几点需要注意：（1）机身矮，但要有足够的电动机功率，以保证高效采煤；（2）有可靠的支承导向装置，以保证采煤机稳定运行；（3）力求避免工作面两端人工开缺口；（4）结构简单、可靠，以便安装维修。3薄煤层割煤机的主要设计内容首先收集薄煤层的一些相关资料，对薄煤层割煤机的综合分析。然后根据我的设计题目，对割煤机的截割机构进行设计，包括动力部分、传动部分、截割部分的设计，并编制典型零件的加工工艺和一套工装设计，最后用三维软件表达典型零件。2 传动系统方案拟定
13、2.1方案一 截割机构采用液压截割机构，液压传动具有效率高，启动力矩大，噪声低，抗油液污染强，可传递介质真空运转，可靠性好，寿命长，转速范围广，耐高压，传递功率大等一系列优点。液压截割一般采用定量泵-定量马达的容积调速系统，通过溢流阀改变液压泵的输入压力和流量来实现无级调速，通过改变液压泵的供油方向来实现截割头的工作与否。这样实现了牵引机构的快速运动时，电动机的双输出轴在转动，而液压马达不转动。这样来实现截割机构的空载与负载的两个状态，让整个机构的运动满足了设计要求。设计液压系统图如下：1液压马达 2三位两通换向阀 3溢流阀 4液压泵 5过滤器 6油箱图2.1 液压传动系统2.2方案二由于薄煤
14、层割煤机的所需的传动比不是很大，采用三级齿轮来减速就可以。由于割煤机的输入轴与输出轴必须是垂直的，所以在这里选用二个斜齿轮传动和一个锥齿轮传动来实现。其中有个齿轮是惰轮，它在刀头不工作的时候，但电动机不是单独的只带动截割部工作，它还要继续带动牵引部空载运动，这时只要用拔叉的形式来拔动卡盘，使惰轮和另外一个齿轮脱离，这样只有惰轮在进行空转。运动不会传递到锥齿轮，从而也就传递到割头，实现了割煤机的截割部的传动设计要求。由于割煤机的工作环境，大多是在矿井下作业，考虑到安全性，电机要选择防暴电动机。在图1.2中我们可以看到利用锥齿轮的传动实现了输入轴与输出轴的直角传动。其具体的传动系统如图1.2所示。图2.2 锥齿传动系统2.3方案三通过二级斜齿轮传动，和一个蜗轮传动来实现。其中有个齿轮是惰轮，它在刀头不工作的时候，但电动机不是单独的只带动截割部工作，它还要继续带动牵引部空载运动，这时只要用拔叉的形式来拔动卡盘，使惰轮和另外一个齿轮脱离，这样只有惰轮在进行空转。运动不会传递到
