设计简介
设计参数为：截割阻力2×132KW，钻头转速55~60r/min
推进速度0~20m/min,后退速度0~3.5m/min
推进力390KN，拉力290KN，钻头直径为Φ625mm，Φ725mm,Φ825mm三种型号。
摘 要
本设计由一般设计和专题设计两大部分组成，主要设计思想是以本机械专业知识为基础的最优化设计。
一般设计部分主要是对螺旋钻采煤机的工作机构进行的优化设计，本文所设计的ML280螺旋钻采煤机，首先通过对螺旋叶片的受力分析和钻杆的输送能力进行的设计，建立了以螺旋钻杆输送能力最佳为目标函数的优化模型，对螺旋钻的参数化进行的设计，并且取得了非常好的效果，同时本文结合本机械专业知识和参考机械设计手册，对钻头的转动齿轮和推进液压缸进行了设计。
专题部分的设计着眼于对螺旋钻头的设计，通过对煤层性质的分析，以截煤理论和力学知识为基础，建立了钻头的运动学模型和动力学模型，本专题主要是对截齿的干涉和螺旋钻头的截煤能力进行研究，并建立以截割能耗最底为目标函数的优化模型，对截齿的布置进行最优化设计，通过计算机MATLAB和LINGO编程求得截齿的布置参数；同时在PRO/E软件下对模型进行了模拟，以观察钻头的干涉情况。
关键词： 螺旋钻采煤机；螺旋钻头；干涉；优化设计
The general part is optimum design on the mainly work organization which drive the twist drills to cutting the coal, the shearder designed in this paper ML280. First through analysis the stress of the screw blade and the capability of the auger stem, setting up optimum model which objective is making the transportation capability maximizing, then can gained the parameter of the auger stem. This model has achieved excellent effect. This text combines the professional knowledge of mechanical engineering and the enchiridion of mechanical engineering designed drive wheel gear and the hydraulic pressure system.
The dissertation is focus on the auger bit studying, through analysis the character of coal seam, and base on the theory of excavate coal and dynamics, then establish the model which objective is making the cutting power cost minimizing, then compile the MATLAB and LINGO programs the resolve this problem, and get the parameter of the way of auger bits collocation. At the same time check the validity of by PRO/E software, in order to observed the auger bit interference status.
Keyword: shearder; auger bits; interference; optimum design
目 录
1 绪论 1
1.1采煤机的发展史 1
1.2我国采煤机的发展展望 1
1.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究 2
1.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究 2
1.2.3应用高新技术，严格管理，提高可靠性 2
1.3螺旋钻采煤机的概述 3
1.4螺旋钻采煤机的市场价值 6
2 设计要求及方案确定 8
2.1设计要求 8
2.1.1使用条件 8
2.1.2液压系统 10
2.1.3钻杆 10
2.1.4供电系统 11
2.2总体方案的设计 11
3 螺旋钻杆结构参数的优化设计 13
3.1煤机螺旋钻杆结构参数优化数学模型的建立 13
3.1.1螺旋钻杆的装煤生产率理论分析 13
3.1.2螺旋钻杆装煤生产率的计算 15
3.1.3螺旋叶片设计及强度校核 16
3.1.4优化约束条件的建立 19
3.1.5模型的求解 22
3.2钻杆轴及连接件的设计 23
3.3联接套的设计 26
4 传动减速箱的设计计算 31
4.1齿轮传动的设计与计算 31
4.1.1基本的参数 31
4.1.2齿轮的计算 32
4.1.3弯曲强度校核计算 36
4.2轴的设计计算 37
4.2.1按扭转强度概略计算轴径 37
4.2.2计算支反力和绘弯扭矩图 38
4.2.3强度精确校核（验算安全系数） 42
5 推进液压缸、机架以及导轨的设计 46
5.1液压缸的设计 46
5.1.1钢筒的设计计算 47
5.1.3液压缸的校核 54
5.2液压缸的结构 57
5.2.1缸筒与端盖的连接 58
5.2.2活塞组件 59
5.2.3活塞组件的密封 60
5.3推进机构导轨的设计 62
6 螺旋钻采煤机的使用与维护 63
6.1润滑及注油 63
6.2地面检查与试运转 63
6.3下井及井下组装 64
6.4采煤机的井下操作 64
6.5机器的维护与检修 66
专题部分 68
题目：螺旋钻头的研究 68
引言 68
1 煤及煤层的性质 69
1.1煤的强度 69
1.2煤的坚固性系数 69
1.3煤的截割阻抗 69
1.4煤的压张效应 69
2 截割工况和刀具 71
2.1截割刀具的几何参数 71
2.2刀具几何参数对截割性能的影响 71
3 截齿受力分析 74
4 截齿运动模型 77
4.1坐标系的建立 77
4.2截齿的运动学模型 78
4.3不干涉条件 79
5 截齿的优化布置 83
结论 88
参考文献 90
附录1 92
螺旋钻杆优化设计程序（MATLAB） 92
附录2 93
螺旋钻杆连接件优化设计程序（MATLAB、LINGO） 93
附录3 95
螺旋钻专题程序（MATLAB、LINGO） 95
致 谢 119
推进速度0~20m/min,后退速度0~3.5m/min
推进力390KN，拉力290KN，钻头直径为Φ625mm，Φ725mm,Φ825mm三种型号。
摘 要
本设计由一般设计和专题设计两大部分组成，主要设计思想是以本机械专业知识为基础的最优化设计。
一般设计部分主要是对螺旋钻采煤机的工作机构进行的优化设计，本文所设计的ML280螺旋钻采煤机，首先通过对螺旋叶片的受力分析和钻杆的输送能力进行的设计，建立了以螺旋钻杆输送能力最佳为目标函数的优化模型，对螺旋钻的参数化进行的设计，并且取得了非常好的效果，同时本文结合本机械专业知识和参考机械设计手册，对钻头的转动齿轮和推进液压缸进行了设计。
专题部分的设计着眼于对螺旋钻头的设计，通过对煤层性质的分析，以截煤理论和力学知识为基础，建立了钻头的运动学模型和动力学模型，本专题主要是对截齿的干涉和螺旋钻头的截煤能力进行研究，并建立以截割能耗最底为目标函数的优化模型，对截齿的布置进行最优化设计，通过计算机MATLAB和LINGO编程求得截齿的布置参数；同时在PRO/E软件下对模型进行了模拟，以观察钻头的干涉情况。
关键词： 螺旋钻采煤机；螺旋钻头；干涉；优化设计
ABSTRACT
This diploma winning design is contained two parts, one part is general designs and the other part is dissertation. The thought of my paper is optimum design what base on my major profession.The general part is optimum design on the mainly work organization which drive the twist drills to cutting the coal, the shearder designed in this paper ML280. First through analysis the stress of the screw blade and the capability of the auger stem, setting up optimum model which objective is making the transportation capability maximizing, then can gained the parameter of the auger stem. This model has achieved excellent effect. This text combines the professional knowledge of mechanical engineering and the enchiridion of mechanical engineering designed drive wheel gear and the hydraulic pressure system.
The dissertation is focus on the auger bit studying, through analysis the character of coal seam, and base on the theory of excavate coal and dynamics, then establish the model which objective is making the cutting power cost minimizing, then compile the MATLAB and LINGO programs the resolve this problem, and get the parameter of the way of auger bits collocation. At the same time check the validity of by PRO/E software, in order to observed the auger bit interference status.
Keyword: shearder; auger bits; interference; optimum design
目 录
1 绪论 1
1.1采煤机的发展史 1
1.2我国采煤机的发展展望 1
1.2.1大功率、大截深电牵引采煤机的进一步研究 2
1.2.2大功率采煤机的工况监测、故障诊断与控制系统的研究 2
1.2.3应用高新技术，严格管理，提高可靠性 2
1.3螺旋钻采煤机的概述 3
1.4螺旋钻采煤机的市场价值 6
2 设计要求及方案确定 8
2.1设计要求 8
2.1.1使用条件 8
2.1.2液压系统 10
2.1.3钻杆 10
2.1.4供电系统 11
2.2总体方案的设计 11
3 螺旋钻杆结构参数的优化设计 13
3.1煤机螺旋钻杆结构参数优化数学模型的建立 13
3.1.1螺旋钻杆的装煤生产率理论分析 13
3.1.2螺旋钻杆装煤生产率的计算 15
3.1.3螺旋叶片设计及强度校核 16
3.1.4优化约束条件的建立 19
3.1.5模型的求解 22
3.2钻杆轴及连接件的设计 23
3.3联接套的设计 26
4 传动减速箱的设计计算 31
4.1齿轮传动的设计与计算 31
4.1.1基本的参数 31
4.1.2齿轮的计算 32
4.1.3弯曲强度校核计算 36
4.2轴的设计计算 37
4.2.1按扭转强度概略计算轴径 37
4.2.2计算支反力和绘弯扭矩图 38
4.2.3强度精确校核（验算安全系数） 42
5 推进液压缸、机架以及导轨的设计 46
5.1液压缸的设计 46
5.1.1钢筒的设计计算 47
5.1.3液压缸的校核 54
5.2液压缸的结构 57
5.2.1缸筒与端盖的连接 58
5.2.2活塞组件 59
5.2.3活塞组件的密封 60
5.3推进机构导轨的设计 62
6 螺旋钻采煤机的使用与维护 63
6.1润滑及注油 63
6.2地面检查与试运转 63
6.3下井及井下组装 64
6.4采煤机的井下操作 64
6.5机器的维护与检修 66
专题部分 68
题目：螺旋钻头的研究 68
引言 68
1 煤及煤层的性质 69
1.1煤的强度 69
1.2煤的坚固性系数 69
1.3煤的截割阻抗 69
1.4煤的压张效应 69
2 截割工况和刀具 71
2.1截割刀具的几何参数 71
2.2刀具几何参数对截割性能的影响 71
3 截齿受力分析 74
4 截齿运动模型 77
4.1坐标系的建立 77
4.2截齿的运动学模型 78
4.3不干涉条件 79
5 截齿的优化布置 83
结论 88
参考文献 90
附录1 92
螺旋钻杆优化设计程序（MATLAB） 92
附录2 93
螺旋钻杆连接件优化设计程序（MATLAB、LINGO） 93
附录3 95
螺旋钻专题程序（MATLAB、LINGO） 95
致 谢 119
