學(xué)機(jī)械的兄弟抽到“采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)題第一反應(yīng)多半是這不就是一個(gè)減速器設(shè)計(jì)嗎課程設(shè)計(jì)剛做過(guò)。真要?jiǎng)邮帜銜?huì)發(fā)現(xiàn)完全不是一回事。采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)不是讓你在地面上設(shè)計(jì)一臺(tái)普通減速器而是要在搖臂這個(gè)狹長(zhǎng)空間里把幾百千瓦的電機(jī)動(dòng)力變成滾筒上幾十轉(zhuǎn)的低速大扭矩還要扛住截割煤巖時(shí)那種又猛又亂的沖擊載荷。這篇東西我按自己當(dāng)年做這套設(shè)計(jì)加后來(lái)幫學(xué)弟學(xué)妹改圖的完整過(guò)程來(lái)寫(xiě)從傳動(dòng)方案選型、參數(shù)計(jì)算、圖紙繪制到說(shuō)明書(shū)和答辯都覆蓋到。無(wú)論你是剛分配題目還在懵還是已經(jīng)算到一半卡在軸承上都值得翻一翻。1. 拿到課題先別急著開(kāi)畫(huà)先搞清截割部傳動(dòng)系統(tǒng)到底包含什么1.1 從采煤機(jī)整機(jī)看截割部的動(dòng)力傳遞路徑采煤機(jī)整機(jī)通常由截割部、牽引部、行走部、電控系統(tǒng)、噴霧降塵系統(tǒng)等組成。截割部是直接負(fù)責(zé)破煤的執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般布置在機(jī)身兩端通過(guò)搖臂與機(jī)身鉸接靠調(diào)高油缸改變滾筒高度。滾筒上焊接螺旋葉片葉片上安裝截齒電機(jī)動(dòng)力經(jīng)過(guò)一系列減速機(jī)構(gòu)后驅(qū)動(dòng)滾筒旋轉(zhuǎn)截齒像一排硬質(zhì)合金牙齒一樣切入煤壁把煤從煤壁上剝離下來(lái)。這條動(dòng)力鏈從電機(jī)出發(fā)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器或離合器進(jìn)入減速裝置再通過(guò)搖臂殼體內(nèi)的傳動(dòng)軸最終傳到滾筒軸。很多第一次做這個(gè)題的同學(xué)以為只需要設(shè)計(jì)一個(gè)獨(dú)立減速箱其實(shí)是誤解。采煤機(jī)截割部的減速裝置和搖臂是一體的箱體就是搖臂殼體齒輪和軸承直接裝在殼體內(nèi)。殼體不僅要支撐傳動(dòng)件還要承受截割阻力產(chǎn)生的彎矩和扭矩整個(gè)結(jié)構(gòu)是懸臂受力比普通減速器惡劣得多。所以第一步不是打開(kāi)計(jì)算手冊(cè)而是先把采煤機(jī)的總體結(jié)構(gòu)搞清楚。去圖書(shū)館或知網(wǎng)找?guī)讖埐擅簷C(jī)的裝配圖和截割部剖面圖把電機(jī)在哪、搖臂在哪、滾筒怎么裝、減速級(jí)怎么布置逐一看明白。腦子里有了整體輪廓后面的方案設(shè)計(jì)才不會(huì)跑偏。1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)交付物與工作量拆解這個(gè)題目的交付物通常包括三塊設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)、裝配圖和零件圖、答辯匯報(bào)。說(shuō)明書(shū)要求有完整的方案論證、傳動(dòng)比分配、運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算、齒輪軸軸承校核、潤(rùn)滑密封說(shuō)明圖紙一般要求手繪或機(jī)繪若干張包括總體布置圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、截割部裝配圖、主要齒輪和軸類零件圖。有的學(xué)校還會(huì)要求三維模型或仿真分析。工作量拆解下來(lái)最合理的節(jié)奏是這樣的第一周摸結(jié)構(gòu)、看文獻(xiàn)、確定原始參數(shù)第二到第三周做方案論證把傳動(dòng)形式定死第四到第七周集中做參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核第八到第十一周畫(huà)圖先裝配圖后零件圖第十二周寫(xiě)說(shuō)明書(shū)、整理圖表留一周緩沖給答辯。很多同學(xué)把前兩周耗在糾結(jié)方案上后頭畫(huà)圖時(shí)間被壓縮圖紙質(zhì)量一塌糊涂。方案階段該拍板就拍板采煤機(jī)截割部的主流結(jié)構(gòu)早就很成熟了你不需要發(fā)明新傳動(dòng)形式你需要把成熟方案算清楚、畫(huà)規(guī)范。2. 傳動(dòng)方案怎么選為什么截割部認(rèn)準(zhǔn)行星齒輪減速器2.1 采煤機(jī)工況對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)提了哪些“非分”要求普通減速器設(shè)計(jì)時(shí)你關(guān)心功率、轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比、工作制度然后查表選型就行。但采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)面對(duì)的工況要苛刻得多我把它歸結(jié)為四條。第一是空間極度受限。搖臂是一根細(xì)長(zhǎng)的懸臂梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部要布置多級(jí)齒輪傳動(dòng)徑向尺寸不可能做得很大否則搖臂過(guò)粗割煤時(shí)會(huì)在煤壁里“卡殼”。普通平行軸圓柱齒輪減速器占地太長(zhǎng)根本塞不進(jìn)搖臂里。第二是載荷大且波動(dòng)劇烈。截齒切入煤巖時(shí)阻力忽大忽小遇到硬夾矸甚至?xí)a(chǎn)生瞬間沖擊。傳動(dòng)系統(tǒng)長(zhǎng)期在變載荷下工作齒輪齒面容易點(diǎn)蝕行星輪軸承容易早期失效。第三是傳動(dòng)比大、功率高。截割電機(jī)轉(zhuǎn)速通常在1400到1500轉(zhuǎn)每分而滾筒工作轉(zhuǎn)速只有30到50轉(zhuǎn)每分總傳動(dòng)比動(dòng)輒三四十。同時(shí)單電機(jī)功率經(jīng)常在300到500千瓦甚至更高這么大的功率比和傳動(dòng)比用單級(jí)普通齒輪減速根本做不出來(lái)。第四是環(huán)境惡劣。井下煤塵大、濕度高、有淋水設(shè)備振動(dòng)嚴(yán)重傳動(dòng)系統(tǒng)的密封、潤(rùn)滑、散熱都需要額外考慮。箱體不僅要受力還要防塵防水潤(rùn)滑油路要能應(yīng)付傾斜位置工作。2.2 幾種傳動(dòng)形式的對(duì)比與選型結(jié)論我把畢業(yè)設(shè)計(jì)里常見(jiàn)的傳動(dòng)方案放一起做了個(gè)對(duì)比你可以直接參考。方案?jìng)鲃?dòng)比范圍效率體積重量抗沖擊性是否適合截割部平行軸圓柱齒輪減速器單級(jí)3~8多級(jí)可到30較高大而重較強(qiáng)不適合占用空間太大蝸輪蝸桿減速器單級(jí)10~60較低小但發(fā)熱大一般不適合大功率下磨損過(guò)快普通行星齒輪減速器單級(jí)2.8~12.5很高小而緊湊強(qiáng)適合截割部主流選擇定軸齒輪行星齒輪組合靈活可到50很高緊湊強(qiáng)適合實(shí)際產(chǎn)品常用結(jié)構(gòu)實(shí)際采煤機(jī)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)十有八九采用“定軸圓柱齒輪多級(jí)行星齒輪”組合。電機(jī)輸出端先經(jīng)過(guò)一對(duì)定軸齒輪換向或變速把動(dòng)力傳給搖臂軸線方向然后進(jìn)入行星減速機(jī)構(gòu)。行星機(jī)構(gòu)采用NGW型也就是太陽(yáng)輪輸入、行星架輸出、內(nèi)齒圈固定三個(gè)行星輪均勻分布。這種結(jié)構(gòu)的核心優(yōu)勢(shì)在于同軸線電機(jī)軸、行星架軸和滾筒軸可以大致在一條軸線上非常適合搖臂這種細(xì)長(zhǎng)殼體而且多個(gè)行星輪共同分擔(dān)載荷單齒受力小承載能力比同樣體積的定軸齒輪大得多。選型時(shí)有幾個(gè)細(xì)節(jié)容易被忽略。內(nèi)齒圈固定方式、行星輪個(gè)數(shù)、是否加均載機(jī)構(gòu)都會(huì)影響可靠性和計(jì)算模型。采煤機(jī)截割部行星級(jí)普遍采用3個(gè)行星輪再多安裝空間緊張裝配工藝也變復(fù)雜均載機(jī)構(gòu)一般做太陽(yáng)輪浮動(dòng)或行星架浮動(dòng)靠浮動(dòng)來(lái)自動(dòng)分配幾個(gè)行星輪的載荷。這些在方案論證里都要寫(xiě)清楚也是答辯老師最愛(ài)問(wèn)的點(diǎn)。3. 傳動(dòng)比分配與齒輪強(qiáng)度校核算清這些數(shù)才能畫(huà)圖3.1 原始參數(shù)、總傳動(dòng)比與各級(jí)分配設(shè)計(jì)開(kāi)始前必須先有一組確定的原始參數(shù)通常來(lái)自任務(wù)書(shū)。如果你的任務(wù)書(shū)只給了截割功率和電機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速需要自己根據(jù)采高和截割速度推算。舉個(gè)例子設(shè)截割電機(jī)額定功率400千瓦額定轉(zhuǎn)速1470轉(zhuǎn)每分滾筒直徑1.8米截割速度按3.8到4.2米每秒選擇。滾筒轉(zhuǎn)速n可用公式v等于πDn除以60來(lái)算取截割速度4米每秒代入n約等于42.4轉(zhuǎn)每分?？倐鲃?dòng)比i等于電機(jī)轉(zhuǎn)速除以滾筒轉(zhuǎn)速約等于34.7。得到總傳動(dòng)比后就要分配。我按“定軸齒輪加兩級(jí)行星”的方案來(lái)分定軸級(jí)傳動(dòng)比約1.72一級(jí)行星傳動(dòng)比取5二級(jí)行星傳動(dòng)比約4.1三者相乘約34.85能滿足要求。這里有句過(guò)來(lái)人的話要記住行星級(jí)傳動(dòng)比的分配原則和普通減速器恰好相反。普通多級(jí)圓柱齒輪減速器一般把大傳動(dòng)比放低速級(jí)因?yàn)楦咚偌?jí)轉(zhuǎn)速高但轉(zhuǎn)矩小小傳動(dòng)比可以減小尺寸但行星機(jī)構(gòu)不一樣低速級(jí)轉(zhuǎn)矩巨大如果給它分配過(guò)大的傳動(dòng)比內(nèi)齒圈和行星輪的尺寸會(huì)迅速膨脹整個(gè)機(jī)構(gòu)徑向尺寸失控。所以通常高速行星級(jí)取較大的傳動(dòng)比低速行星級(jí)取較小的值這樣兩級(jí)行星的徑向尺寸相對(duì)均衡。我第一次做的時(shí)候把低速級(jí)傳動(dòng)比取了6配完齒發(fā)現(xiàn)低速級(jí)內(nèi)齒圈直徑比高速級(jí)大出一倍還不止后來(lái)才知道應(yīng)該反過(guò)來(lái)。3.2 各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩計(jì)算傳動(dòng)比分配完后各軸的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)要列表計(jì)算。這部分是整個(gè)說(shuō)明書(shū)計(jì)算部分的骨架后面算齒輪、軸、軸承都要反復(fù)引用。軸號(hào)名稱功率千瓦轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)每分轉(zhuǎn)矩牛米備注Ⅰ軸電機(jī)軸/高速輸入軸40014702599電機(jī)輸出Ⅱ軸定軸齒輪輸出軸3968554425考慮軸承和齒輪效率Ⅲ軸一級(jí)行星輸出軸38417121440行星級(jí)效率約0.97Ⅳ軸二級(jí)行星輸出/滾筒軸37241.785200含軸承效率損耗轉(zhuǎn)矩統(tǒng)一用9550倍的功率除以轉(zhuǎn)速來(lái)算輸出級(jí)轉(zhuǎn)矩8萬(wàn)5千牛米這個(gè)量級(jí)就是采煤機(jī)截割部低速大扭矩的真實(shí)體現(xiàn)。計(jì)算時(shí)務(wù)必注意每一級(jí)都要扣效率不要四根軸全用400千瓦。說(shuō)明書(shū)里把效率取0.97還是0.98要給出依據(jù)教材上齒輪嚙合效率、軸承效率都有參考值。3.3 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核怎么下手齒輪部分是整個(gè)設(shè)計(jì)的重頭戲也是最容易在做的時(shí)候迷失方向的一步。我的建議是每級(jí)齒輪都按“選材料→定齒數(shù)模數(shù)→算幾何參數(shù)→校核接觸強(qiáng)度→校核彎曲強(qiáng)度→調(diào)整參數(shù)”這個(gè)流程走先算高速級(jí)再算低速級(jí)低速級(jí)最后校核。齒輪材料方面高速級(jí)和行星輪常用20CrMnTi滲碳淬火齒面硬度58到62HRC這種材料齒根強(qiáng)度高、表面耐磨適合大功率重載場(chǎng)合。低速級(jí)內(nèi)齒圈可以用42CrMo調(diào)質(zhì)加齒面淬火或者用40Cr。選材要和說(shuō)明書(shū)里的熱處理要求對(duì)應(yīng)起來(lái)不要齒輪零件圖標(biāo)了20CrMnTi說(shuō)明書(shū)里寫(xiě)的是45鋼這種前后矛盾是答辯硬傷。接觸強(qiáng)度校核公式用赫茲應(yīng)力公式齒面接觸應(yīng)力σH等于ZE乘ZH乘Zε再乘根號(hào)下2KT1除以bd12再乘(u1)/u要求小于許用接觸應(yīng)力[σH]。彎曲強(qiáng)度校核公式是齒根彎曲應(yīng)力σF等于2KT1YFaYSaYε除以bd1m要求小于許用彎曲應(yīng)力[σF]。這里的載荷系數(shù)K是KA乘KV乘Kβ乘Kα采煤機(jī)的使用系數(shù)KA要按照中等沖擊偏上來(lái)取通常取1.25到1.5不要按平穩(wěn)載荷取1。動(dòng)載系數(shù)KV根據(jù)齒輪線速度查線圖低速級(jí)轉(zhuǎn)速低基本取1.05到1.1。Kβ在行星傳動(dòng)里因?yàn)橛芯d機(jī)構(gòu)可以比普通減速器取小一點(diǎn)約1.1到1.2。我在校驗(yàn)輸出級(jí)時(shí)印象很深輸出級(jí)齒輪的轉(zhuǎn)矩是8萬(wàn)5千牛米初定的模數(shù)和齒寬校核下來(lái)接觸強(qiáng)度安全系數(shù)只有1.02非常緊張。后來(lái)把齒寬加大了一檔同時(shí)微調(diào)變位系數(shù)安全系數(shù)才拉到1.2以上。這說(shuō)明采煤機(jī)截割部的齒輪參數(shù)不是隨便拍腦袋就能過(guò)的輸出級(jí)往往是整個(gè)設(shè)計(jì)最吃尺寸的地方。3.4 變位系數(shù)與配齒裝配條件是隱性大坑行星傳動(dòng)配齒不只是滿足傳動(dòng)比。NGW行星機(jī)構(gòu)要同時(shí)滿足四個(gè)條件傳動(dòng)比條件、同心條件、裝配條件、鄰接條件。同心條件指內(nèi)齒圈分度圓半徑等于太陽(yáng)輪分度圓半徑加兩倍行星輪分度圓半徑用齒數(shù)表達(dá)就是z_b等于z_a加2z_g。裝配條件要求所有行星輪均勻分布時(shí)能同時(shí)嚙合即z_a加z_b能被行星輪個(gè)數(shù)整除。鄰接條件指相鄰行星輪齒頂之間不能干涉。畢業(yè)設(shè)計(jì)里最容易翻車的就是裝配條件。很多同學(xué)按傳動(dòng)比算完齒數(shù)覺(jué)得同心沒(méi)問(wèn)題就完事了結(jié)果裝配圖上三個(gè)行星輪裝不進(jìn)去或者其中有一個(gè)齒輪錯(cuò)半個(gè)齒。舉例來(lái)說(shuō)一級(jí)行星傳動(dòng)比取5太陽(yáng)輪齒數(shù)22行星輪齒數(shù)33內(nèi)齒圈齒數(shù)88三個(gè)行星輪條件下22加88等于110不能被3整除這種配齒就裝不上。所以配齒時(shí)要用試湊法或者查行星傳動(dòng)配齒表確定齒數(shù)后馬上校驗(yàn)四個(gè)條件四條件都滿足再往下算。變位系數(shù)的選擇也不可忽視。行星傳動(dòng)里變位主要用于湊中心距、避免小齒輪根切、提高齒根強(qiáng)度、改善滑動(dòng)率。建議低速級(jí)齒輪做角變位讓嚙合角略大于20度這樣可以有效提高齒面接觸強(qiáng)度。變位系數(shù)的分配要保證兩個(gè)嚙合副的變位系數(shù)和與中心距增量匹配計(jì)算時(shí)多翻幾個(gè)例題別自己硬推公式。4. 軸、軸承與花鍵四個(gè)傳動(dòng)軸之后最容易被卡住的環(huán)節(jié)4.1 軸徑初估與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)齒輪算完不等于能畫(huà)圖軸的設(shè)計(jì)校核是另一個(gè)容易卡殼的大關(guān)。軸的強(qiáng)度校核從初估軸徑開(kāi)始用扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件估算最小直徑d大于等于A乘以功率除以轉(zhuǎn)速的三次方根。A和材料有關(guān)45鋼調(diào)質(zhì)可取126到13540Cr或40CrNiMo可以取小一些。以輸出級(jí)為例373千瓦、41.7轉(zhuǎn)每分取A等于130代入算出來(lái)最小直徑大約是150毫米量級(jí)。這個(gè)數(shù)看起來(lái)很大但在采煤機(jī)截割部其實(shí)是正常的輸出軸要傳遞8萬(wàn)多牛米的轉(zhuǎn)矩細(xì)了根本扛不住。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要和裝配工藝結(jié)合。齒輪怎么定位軸承怎么安裝密封圈怎么裝軸肩高度夠不夠這些都要一筆一筆畫(huà)出來(lái)。特別提醒一下軸上開(kāi)鍵槽會(huì)使抗扭截面模量下降強(qiáng)度計(jì)算時(shí)通常把軸徑適當(dāng)放大5%到10%來(lái)補(bǔ)償。很多同學(xué)用扭矩公式算出軸徑后直接畫(huà)圖忘了鍵槽削弱實(shí)際強(qiáng)度和計(jì)算對(duì)不上。行星架軸是截割部里受力最復(fù)雜的軸。它一端連著行星架輸出大扭矩另一端要支撐滾筒承受截割阻力產(chǎn)生的彎矩。這根軸通常做成階梯軸靠近行星架一側(cè)粗支撐端相對(duì)較細(xì)但也要有足夠的懸臂強(qiáng)度。做這個(gè)設(shè)計(jì)時(shí)最好在軸上同時(shí)進(jìn)行彎扭合成校核用第三強(qiáng)度理論把大齒輪嚙合力產(chǎn)生的彎矩和傳動(dòng)扭矩合成等效應(yīng)力然后和許用彎曲應(yīng)力比較安全系數(shù)建議不低于1.5。4.2 軸承選型與壽命校核軸承選型和軸的結(jié)構(gòu)是同步進(jìn)行的。截割部不同位置用的軸承類型完全不同。高速輸入軸轉(zhuǎn)速高、載荷相對(duì)小可以用圓柱滾子軸承加深溝球軸承的組合行星機(jī)構(gòu)里的行星輪軸受脈動(dòng)載荷但空間非常小一般用滾針軸承或單列圓柱滾子軸承低速大扭矩的滾筒支撐處載荷大而且可能有偏載適合用調(diào)心滾子軸承。軸承校核用基本額定壽命公式算對(duì)滾子軸承壽命指數(shù)取10/3。以低速軸為例轉(zhuǎn)速41.7轉(zhuǎn)每分當(dāng)量動(dòng)載荷按齒輪嚙合力換算約60千牛選一個(gè)額定動(dòng)載荷250到300千牛的調(diào)心滾子軸承算下來(lái)壽命在一萬(wàn)到兩萬(wàn)小時(shí)之間能滿足井下設(shè)備的使用要求。說(shuō)明書(shū)里要把軸承的型號(hào)、額定動(dòng)載荷、當(dāng)量動(dòng)載荷和計(jì)算結(jié)果都列成表評(píng)閱老師主要看你的選型過(guò)程合理不合理。有一個(gè)非常典型的坑行星輪軸承。行星輪安裝在行星架上內(nèi)孔尺寸受到齒輪模數(shù)和齒寬的約束往往算完發(fā)現(xiàn)根本沒(méi)有這個(gè)尺寸的軸承可用。遇到這種情況要么調(diào)整行星輪齒寬參數(shù)把內(nèi)孔讓大一點(diǎn)要么改用滾針軸承加擋圈的組合要么把行星輪做成組合式的在外圈加一個(gè)圓柱滾子軸承用的內(nèi)滾道。我見(jiàn)過(guò)一個(gè)學(xué)弟在這個(gè)地方耗了三天最后把模數(shù)減小一點(diǎn)才放下軸承。4.3 花鍵與連接設(shè)計(jì)截割部傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩很大普通平鍵在高沖擊載荷下容易擠壓變形所以傳遞大扭矩的部位基本都用花鍵連接。漸開(kāi)線花鍵是主流選擇它對(duì)中性好承載能力強(qiáng)加工也不復(fù)雜。選用花鍵時(shí)主要參數(shù)是模數(shù)、齒數(shù)、壓力角和配合長(zhǎng)度校核要算齒面擠壓強(qiáng)度保證工作長(zhǎng)度足夠。行星架輸出端和滾筒軸之間通常用大規(guī)格漸開(kāi)線花鍵連接有的還帶過(guò)盈配合防止沖擊下微動(dòng)磨損。我在設(shè)計(jì)時(shí)把花鍵模數(shù)選為4齒數(shù)30左右配合長(zhǎng)度約100毫米按靜聯(lián)接擠壓強(qiáng)度校核后裕量充足。裝配圖上花鍵部分要標(biāo)出規(guī)格和配合代號(hào)零件圖上要畫(huà)齒形放大細(xì)節(jié)這些都算分?jǐn)?shù)點(diǎn)別漏。5. 從計(jì)算書(shū)到圖紙總裝圖、部件圖、零件圖的正確繪制順序5.1 圖紙?bào)w系與繪制順序計(jì)算告一段落后就進(jìn)入畫(huà)圖階段。圖紙不是想到哪畫(huà)到哪正確的順序是先畫(huà)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖再畫(huà)總體布置圖接著是截割部裝配圖最后才拆零件圖。傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖畫(huà)的是各軸中心距、齒輪嚙合關(guān)系和傳動(dòng)比分配這張簡(jiǎn)圖是整個(gè)圖紙?bào)w系的邏輯起點(diǎn)它確定了所有齒輪的中心距也就確定了殼體上所有軸承孔的位置。裝配圖是畢業(yè)設(shè)計(jì)的核心圖樣通常用A0或A1加長(zhǎng)幅面至少畫(huà)一個(gè)主視圖和一個(gè)剖視圖來(lái)表達(dá)齒輪嚙合關(guān)系、行星機(jī)構(gòu)布置、軸承安裝、花鍵連接和密封結(jié)構(gòu)。畫(huà)裝配圖前先把所有齒輪的中心距列表放在圖紙邊上然后按中心距畫(huà)出各軸位置再往軸上裝齒輪軸承。很多同學(xué)先畫(huà)零件圖再拼裝配圖結(jié)果零件圖之間尺寸打架返工好幾遍。裝配圖是龍頭零件圖跟著裝配圖拆出來(lái)順序不能反。5.2 裝配圖里的關(guān)鍵標(biāo)注裝配圖標(biāo)注的重點(diǎn)不是把所有尺寸都堆上去而是把配合關(guān)系、定位關(guān)系和關(guān)鍵安裝尺寸表達(dá)清楚。齒輪與軸的配合一般取H7/r6或者H7/s6這種過(guò)盈配合保證齒輪不松動(dòng)軸承內(nèi)圈與軸配合取k6或m6軸承外圈與殼體孔配合取K7或H7這樣既保證定位又方便裝拆?；ㄦI在圖紙上要寫(xiě)規(guī)格比如漸開(kāi)線花鍵模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、配合長(zhǎng)度以及配合標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。形位公差這一項(xiàng)很多人容易漏。支承齒輪的軸頸要標(biāo)圓柱度兩軸承位之間要標(biāo)同軸度齒輪兩個(gè)端面要標(biāo)端面圓跳動(dòng)。這些形位公差直接關(guān)系齒輪嚙合的平穩(wěn)性圖紙上不標(biāo)答辯時(shí)老師一眼就能看出來(lái)。技術(shù)要求里也不要空著寫(xiě)清未注公差按GB/T 1804-m級(jí)、未注倒角C1.5、未注圓角R1至R2、齒輪滲碳淬火層深度0.8到1.3毫米、齒面硬度58到62HRC等這些要求不僅增加圖紙規(guī)范度還能體現(xiàn)你對(duì)加工工藝的理解。5.3 工程圖出圖效率與檢查清單如果學(xué)校要求機(jī)繪建議先用三維軟件把主要零件建出來(lái)裝配起來(lái)檢查干涉再投影生成工程圖。三維裝配可以提前發(fā)現(xiàn)齒輪不嚙合、軸承裝不進(jìn)去、齒輪齒頂碰到箱體內(nèi)壁等問(wèn)題比直接在二維里硬畫(huà)高效太多。但要注意三維模型只能幫你發(fā)現(xiàn)幾何干涉公差配合、表面粗糙度、形位公差這些仍要靠工程圖手工標(biāo)上去。出圖前按這個(gè)清單自查一遍齒輪參數(shù)表是否包含模數(shù)、齒數(shù)、壓力角、變位系數(shù)、精度等級(jí)、公法線長(zhǎng)度中心距是否和計(jì)算書(shū)一致所有軸承代號(hào)是否和校核選型一致花鍵規(guī)格是否明確潤(rùn)滑油進(jìn)出口和放油螺塞是否畫(huà)出密封結(jié)構(gòu)和密封形式是否表達(dá)清楚。這七項(xiàng)是畫(huà)圖階段最容易出問(wèn)題的位置一條一條對(duì)著檢查基本能保證圖紙不翻車。6. 說(shuō)明書(shū)、答辯與避坑把設(shè)計(jì)說(shuō)圓把分保住6.1 說(shuō)明書(shū)章節(jié)布局與計(jì)算書(shū)要求說(shuō)明書(shū)不是流水賬要按照設(shè)計(jì)邏輯組織章節(jié)。我建議的結(jié)構(gòu)是第一章寫(xiě)設(shè)計(jì)任務(wù)與原始參數(shù)第二章做總體方案論證第三章做運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)計(jì)算第四章寫(xiě)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)第五章寫(xiě)軸的設(shè)計(jì)校核第六章寫(xiě)軸承校核第七章寫(xiě)花鍵和聯(lián)結(jié)件第八章寫(xiě)箱體結(jié)構(gòu)與附件第九章寫(xiě)潤(rùn)滑與密封最后附參考文獻(xiàn)。計(jì)算部分要特別講究“看得見(jiàn)公式來(lái)源”。每一級(jí)齒輪校核都要寫(xiě)出所用公式代完數(shù)后給結(jié)果再給結(jié)論安全系數(shù)或計(jì)算應(yīng)力與許用應(yīng)力比較要明確。老師核對(duì)時(shí)最怕看到黑箱式結(jié)論一個(gè)數(shù)直接跳出來(lái)中間算的過(guò)程全沒(méi)有。表格和插圖盡量多一點(diǎn)各軸參數(shù)表、齒輪幾何參數(shù)表、軸承校核表這些表格能讓說(shuō)明書(shū)厚度上去邏輯也清楚。6.2 答辯常問(wèn)問(wèn)題清單答辯提問(wèn)基本圍繞設(shè)計(jì)合理性展開(kāi)我把高頻問(wèn)題整理成一張表你提前準(zhǔn)備好就不會(huì)慌。提問(wèn)方向參考回答要點(diǎn)為什么選行星傳動(dòng)空間緊湊、同軸線布置、承載能力大、適合大傳動(dòng)比兩級(jí)行星為什么高速級(jí)傳動(dòng)比大低速級(jí)轉(zhuǎn)矩大傳動(dòng)比過(guò)大會(huì)導(dǎo)致徑向尺寸失控行星輪個(gè)數(shù)為什么取3均布承載、裝配工藝性好過(guò)多導(dǎo)致空間不足均載機(jī)構(gòu)怎么實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)輪浮動(dòng)或行星架浮動(dòng)自動(dòng)平衡載荷分配齒輪材料和熱處理怎么選重載小齒輪用20CrMnTi滲碳淬火大齒輪調(diào)質(zhì)加齒面淬火軸承壽命怎么保證按額定壽命公式校核結(jié)果滿足連續(xù)運(yùn)行壽命要求過(guò)載保護(hù)措施電機(jī)過(guò)載保護(hù)、截割部離合器、安全剪切銷或多級(jí)變頻調(diào)速潤(rùn)滑系統(tǒng)如何設(shè)計(jì)飛濺潤(rùn)滑為主行星機(jī)構(gòu)增加強(qiáng)制潤(rùn)滑和導(dǎo)油通道答辯前把這些問(wèn)題口頭推演一遍不只是背答案要能畫(huà)出簡(jiǎn)圖隨手比劃著講。老師在黑板上畫(huà)了一個(gè)NGW機(jī)構(gòu)讓你標(biāo)出太陽(yáng)輪、行星架、內(nèi)齒圈這是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)必須張口就來(lái)。6.3 最容易丟分的細(xì)節(jié)綜合我?guī)н^(guò)的學(xué)生做這個(gè)題的情況丟分點(diǎn)基本集中在幾個(gè)地方。第一齒輪參數(shù)表不完整公法線長(zhǎng)度或跨齒數(shù)沒(méi)給別人加工時(shí)量齒厚都沒(méi)法量。第二形位公差缺失裝配圖上軸頸的同軸度、齒輪端面跳動(dòng)值一個(gè)都沒(méi)有。第三圖紙和計(jì)算書(shū)數(shù)據(jù)對(duì)不上這種情況最致命老師橫向一對(duì)比就能發(fā)現(xiàn)。第四軸承代號(hào)新舊國(guó)標(biāo)混寫(xiě)有的寫(xiě)老6024有的寫(xiě)新6224規(guī)范程度不夠。第五潤(rùn)滑與密封沒(méi)認(rèn)真寫(xiě)井下高粉塵環(huán)境旋轉(zhuǎn)軸密封至少要說(shuō)明使用骨架油封加迷宮密封。第六箱體設(shè)計(jì)只有外形沒(méi)有考慮剛度和吊裝搖臂殼體那么長(zhǎng)的懸臂結(jié)構(gòu)不加加強(qiáng)筋、不設(shè)吊耳說(shuō)明工藝意識(shí)不夠。這六點(diǎn)每一條都值幾分。把它們補(bǔ)上圖紙水平立刻提升一個(gè)檔次。我個(gè)人做這個(gè)課題最深的體會(huì)是別把畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)成一次機(jī)械設(shè)計(jì)課程作業(yè)。采煤機(jī)截割部的設(shè)計(jì)最難的不是公式推導(dǎo)而是空間和可靠性如何兼得。計(jì)算時(shí)最好先找一個(gè)真實(shí)機(jī)型的搖臂結(jié)構(gòu)作為參照倒推它的傳動(dòng)比分配和空間尺寸再按自己的任務(wù)書(shū)參數(shù)重算。等到你畫(huà)的搖臂剖面圖和計(jì)算書(shū)對(duì)得上的時(shí)候這個(gè)設(shè)計(jì)才算真的做完了。如果你正在為這個(gè)題目熬夜希望這篇東西能幫你少走一段我走過(guò)的彎路。