1、本科毕业论文（20 届）纵轴式掘进机悬臂工作机构方案设计及其截割减速器设计所在学院 专业班级 矿山机电 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 辽宁工程技术大学毕业设计（论文）I摘要煤炭是目前以及未来一段时期内我们国家得主要能源。煤炭工业是我国经济建设的重要基础。掘进机是应用于隧道建设以及煤炭巷道机械化掘进的一种重要的机械设备，而悬臂工作机构直接参与截割工作机构，期截割性能对整体的工作效率、可靠性和使用寿命，以及截割的经济效益都有直接的影响，是整机的综合体现。在本次设计中的掘进机是一个能够实现连续截割，装载，运输的掘进机器。悬臂工作机构是掘进机的主要组成机构，按照悬臂工作机构的总体、
2、动力部分、传动部分以及执行部分的设计思路进行掘进机悬臂的设计。在设计时，动力部分做选型计算，传动部分的截割减速机构做具体的计算与校核。我所设计的课题是掘进机悬臂工作的机构方案设计以及截割减速机构设计。对于提高和改进掘进机工作性能，发展我国大口径全断面掘进机产业以及进一步提高我国的盾构研发能力、改善研发条件具有重大战略意义。关键词：截割减速器;悬臂工作机构;掘进机;纵轴式掘进机悬臂工作机构方案设计及其截割减速器设计IIAbstractCoal is the main energy source of our country in the present and the future. Coal
3、industry is the important basis of economic construction in China. Boring machine is applied in tunnel construction and mechanized Drivage of coal roadway is a kind of important mechanical equipment and working mechanism of cantilever directly involved in cutting working mechanism, broken period cut
4、ting performance on the overall work efficiency, reliability and service life, and the cutting of the economic benefits have direct influence, is a comprehensive reflection of the whole.In this design, the tunneling machine is a driving machine that can achieve continuous cutting, loading, transport
5、ation. Cantilever roadheader consisting mainly of institutions, in accordance with the cantilever overall, power part, transmission part and part of the implementation of the design ideas of cantilever roadheader design. In the design, the power part of the selection calculation, the transmission pa
6、rt of the cutting reducer to do the specific calculation and verification. The subject I designed is the mechanism design for the cantilever working in the tunneling machine, and the design of the cutting mechanism. To enhance and improve the working performance of the boring machine, the developmen
7、t of Chinas large - diameter full face tunnel boring machine industry and further improve our shield ability of research and development, improve the R D conditions is of great strategic significance.Keywords: cutting reducer; cantilever working mechanism; tunneling machine;辽宁工程技术大学毕业设计（论文）目录1 掘进机的作
8、用 .11.1 国内掘进机技术与发展现状 .12 悬臂的工作机构的设计 .22.1 悬臂截割机构设计方案设计 .22.1.1 截割头形式的选择 .22.1.2 伸缩机构的确定 .32.1.3 截齿的类性 .32.2 参数确定 .32.2.3 截割机构技术参数的初步确定 .53 截割减速器设计 .93.1 传动类型的设计 .93.2 齿轮传动比的分配 .93.2.1 总传动比 .93.2.2 各级传动比 .103.3 高速级齿轮的设计计算 .113.3.1 配齿计算 .113.3.2 按齿面的接触强度做出初算 传动中心距与模数 .13CA3.3.3 计算 传动的实际中心距变动系数 和啮合角 .1
9、5CAACAC3.3.4 计算 传动的变位系数 .15纵轴式掘进机悬臂工作机构方案设计及其截割减速器设计3.3.5 计算 传动的实际中心距变动系数 和啮合角 .16BCCBCB3.3.6 计算 传动的变位系数 .163.3.7 几何尺寸计算 .163.3.8 验算 传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度 .19CA3.3.9 根据齿面接触强度确定内齿轮材料 .243.4 低速级齿轮的设计计算 .243.4.1 配齿计算 .243.4.2 按接触强度初算 传动的中心距和模数 .25CA3.4.3 计算 传动的实际中心距变动系数 和啮合角 .28ACAC3.4.4 计算 传动的变位系数 .293.4.5
10、 计算 传动的中心距变动系数 和啮合角 .29BCCBCB3.4.6 计算 传动的变位系数 .293.4.7 几何尺寸计算 .303.4.8 验算 传动的齿面接触强度和齿根弯曲强度 .32CA3.4.9 根据齿面接触强度确定内齿轮材料 .363.5 输入输出轴的设计计算 .373.5.1 输入轴的设计计算 .373.5.2 输出轴的设计计算 .393.6 减速器轴承的校核 .423.6.1 齿轮用轴承的选择 .423.6.2. 输入输出轴用轴承的选择 .48辽宁工程技术大学毕业设计（论文）3.7 减速器的润滑和密封 .493.7.1 减速器润滑 .493.7.2 密封方式 .494 截割头轴的
11、计算校核 .504.1 截割头轴的设计计算和校核 .504.2 截割头轴用轴承的选择和校核 .555 结论 .57致谢 .58参考文献 .59附录 A.60附录 B .64辽宁工程技术大学毕业设计（论文）11 掘进机的作用1.1 国内掘进机技术与发展现状随着采煤技术的发展煤矿生产规模的扩大，大型矿井下大都开始采用全煤巷布置开采方式。采煤的工作面推进速度也比以前快的多，因而使煤矿井下的煤巷掘进工作量大幅增加所以掘进机工作效率也有了较高的要求。出于安全考虑巷道采用炮掘已经被严格要求。故掘进机是我国煤巷道掘进的重要设备。我国20世纪80年代初大批引进煤炭采掘设备，进过消化吸收和一些民营资本的进入，是
12、我国的掘进设备有了长足发展与创新。1.2 掘进机在煤矿领域中的作用掘进机主要由行走机构，工作机构，装运机构和转载机构组成。随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。掘进机的主要功能是剥落煤岩，能掘出不同的巷道断面尺寸。在给定所掘巷道的地质情况下，有较高的生产率。而且掘进机在井下不但用于巷道的掘进，在对一些特殊的煤和煤岩也起到采掘作用。并且在截割过程中动载荷小，生成的粉尘少，比能耗低，取代了人工钻眼放炮的原始掘进方法，掘进机自身携带装载、转载以及独立的行走机构，提高了井下工人们的工作环境、工作效率和井下安全
13、系数。纵轴式掘进机悬臂工作机构方案设计及其截割减速器设计22 悬臂的工作机构的设计2.1 悬臂截割机构设计方案设计2.1.1 截割头形式的选择方案一掘进机的截割机构采用横轴式截割头，横轴式的悬臂掘进机一般用于软岩掘进，横轴式的截割头的截割性能好，横轴式的截割头的头体多为厚钢板的组焊结构或者螺钉连接结构，由左右对称的两个半球体组成。截割头是通过涨套式的联轴器和减速器输出轴相连，可起到过载保护。横轴式截割头结构较为的复杂。截割头掏槽时横轴式的推进方式与截割力方向基本一致，必须用较大的进给力，如果用行走机构进给掏槽，则应加大行走功率，而且最大截割深度最大不能超过2/3的截割直径，这不便于挖柱窝。横轴
14、式的截割头在掘进巷道时在工作面某一位置沿巷道掘进方向切进一定深度，然后截割头上下左右摆动扩大截割范围，实现对全工作面的截割，但要注意点是由于横轴式的截割头的结构所限，不容许完全做垂直摆动截割，否则两截割头中间部分将触媒，增大了工作的阻力。方案二掘进机的截割机构采用纵轴式截割头，纵轴式的悬臂掘进机采用二级的行星齿轮作为传动。它的特点是同轴传动，结构紧凑，传递功率大，传动效果好，在推进过程中方向几乎垂直截割方向，因而只需较小的进给力，而且截割深度可由几厘米到整个截割头长度任选。在巷道掘进中纵轴截割头可以朝任何方向摆动，因而可以选择岩层较弱、阻力最小的方向截割，同时还能掘出平整的巷道。纵轴式的截割头在掘进巷道时截割头首先要钻进工作面一定深度，然后横向摆动截割，达到巷道边界后，沿垂直方向截割一定高度，在水平摆动截割，如此循环往复，直到完成对全工作面的截割。使用纵轴式的悬臂机构进行设计。纵轴式悬臂掘进机由截割机构，装载机构，回转台，液压系统，行走机构，电气系统，后支撑和转载机构等组成。截割头是由截割机构上的电动机来驱动。行走，运输和转载的动力则是由安装在本体部的电动机和液压马达
