【正文】 13171 mN? 則可繪制出彎矩圖和扭矩圖如圖 (b)和 (c)：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 M 圖 齒輥軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 (4)按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 計(jì)算 當(dāng)量彎矩 有公式 221 )( TMM ca ??? 取折合系數(shù) ?? ，則齒輥軸上中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩 ： mmNTM ca ????? 6 0 7 0 5 1)1 3 1 7 (6 0 7 0 0 0 22 當(dāng)量彎矩圖見(jiàn)圖 （ d） 軸的材料為 37SiMn2MoV合金 鋼， 調(diào)質(zhì) 處理。由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本表 511查得 830?b? 2/mmN ，材料的許用應(yīng)力 220][ 1 ?? b? 2/mmN 由公式 2381 / mmNdM caca ???計(jì)算軸的計(jì)算應(yīng)力為 ： 2/ mmNca ?? 則該軸滿足強(qiáng)度要求 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 31 鍵的選擇與校核 齒環(huán)與軸的聯(lián)接鍵 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)安裝齒環(huán)處軸徑為 210mmd? ，則根據(jù)這些條件查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本第四篇可選擇普通平鍵 50 28（按 GB/T10962022），長(zhǎng)度取 l =450mm 分 4段安裝。 根據(jù)鍵的材料（用合金鋼 40Cr）及工作方式查表選擇鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力? ?p? 和許用剪應(yīng)力 ??p? ，此鍵的值查得 ? ?p? =100 2/mmN ， ??p? =90 2/mmN 鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力驗(yàn)算公式如下 ?p? ?dlkT2 ? ?p? 鍵所傳遞的轉(zhuǎn)矩 ?T 31833000 mmN? k 為鍵與輪轂的接觸高度， mmk ? 可將數(shù)據(jù)代入公式得 ?p? 318330002 ???? 2/mmN 鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力驗(yàn)算公式為： ??dblTp 2? ??p? 將數(shù)據(jù)代入計(jì)算可得 ?p? 2/ 318330002 mmN???? 由于 ?p? ? ?p? ， ?p? ??p? 故該鍵強(qiáng)度符合要求 同步齒輪與軸的聯(lián)接鍵 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)安裝齒輪處軸徑為 d =150mm ，則根據(jù)這些條件查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本第四篇可選擇普通平鍵 40 22? （按 GB/T10962022），長(zhǎng)度取齒輪的寬度l =140mm 。 根據(jù)鍵的材料（用合金鋼 40Cr）及工作方式查表選擇鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力? ?p? 和許用剪應(yīng)力 ??p? ，此鍵的值查得 ? ?p? =100 2/mmN ， ??p? =90 2/mmN 鍵聯(lián)接的擠壓應(yīng)力驗(yàn)算公式如下 ?p? ?dlkT2 ? ?p? 鍵所傳遞的轉(zhuǎn)矩 ?T 15916000 mmN? k 為鍵與輪轂的接觸高度， k = 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 可將數(shù)據(jù)代入公式得 ?p? 015 0 15 91 60 002 ???? 2/mmN 鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力驗(yàn)算公式為： ??dblTp 2? ??p? 將數(shù)據(jù)代入計(jì)算可得 ?p? 15 91 60 002 ???? 2/mmN 由于 ?p? ? ?p? ， ?p? ??p? 故該鍵強(qiáng)度符合要求 2． 半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接鍵 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)安裝聯(lián)軸器處軸徑為 d =150mm ，由于聯(lián)軸器傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，并且為選用的標(biāo)準(zhǔn)件，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本第四篇可選擇圓柱漸開(kāi)線型花鍵 模數(shù) m =6，齒數(shù) z =24，長(zhǎng)度 l =20mm ,花鍵壓力角 030?? 。 花鍵的擠壓強(qiáng)度公式如下： ?p? ?mzhlDT?2 ? ?p? 式中 傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =31833000 mN? 分度圓直徑 d =144mm 花鍵軸大徑直徑 mD =150mm 鍵齒工作高度 h =6mm 鍵的長(zhǎng)度 l =200mm 不均勻系數(shù) ? = 根據(jù)使用和制造情況中等，齒面熱處理等因素選擇 許用擠壓應(yīng)力范圍 app Mp30~20?? 許用應(yīng)力 ? ?p? =25 ap 將上述參數(shù)代入公式可得 計(jì)算應(yīng)力 ?p? aMP 校核計(jì)算結(jié)果： ?p? ? ?p? 滿足 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 齒環(huán)和 齒帽的設(shè)計(jì) 齒輥破碎機(jī)的質(zhì)量就體現(xiàn)在齒形的設(shè)計(jì)上，一個(gè)好的破碎機(jī)就是因?yàn)橛袀€(gè)好的齒形，不產(chǎn)生過(guò)粉碎，不出現(xiàn)斷齒等情況，且齒尖的磨損也較慢。本設(shè)計(jì)在齒的設(shè)計(jì)上采用分部結(jié)構(gòu)，以便于生產(chǎn)和裝卸。由齒環(huán)和齒帽組成，齒環(huán)裝配在齒輥軸上，再將齒帽套在齒環(huán)的齒上，且每個(gè)齒帽的首尾正好相連，采用螺栓連接將整個(gè)五齒帽連環(huán)套在齒環(huán)上，這樣當(dāng)在生產(chǎn)中由于卡死導(dǎo)致齒的破壞磨損就可以很方便的單個(gè)拆卸更換了。 齒帽的設(shè)計(jì) 齒帽是破碎機(jī)直接破碎物料的關(guān)鍵零件，所以在齒帽設(shè)計(jì)中要考慮耐磨性及剛性，保證在生產(chǎn)過(guò)程中減少磨損和斷裂發(fā) 生， 根據(jù)世界著名破碎機(jī)公司 MMD 的產(chǎn)品經(jīng)驗(yàn)， 綜上選擇 ZG35SiMn 作為齒帽的材料。 在齒形的設(shè)計(jì)上，為了裝卸方便，采用首尾相連的環(huán)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，通過(guò)螺栓連接起來(lái)，在中間任意一個(gè)齒受損都可以很輕松的拆卸。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附錄圖紙。 齒環(huán)的設(shè)計(jì) 齒環(huán)是用來(lái)固定齒的， 并且傳遞作用力。由于傳遞的力較大，在強(qiáng)度考慮上根據(jù)現(xiàn)有產(chǎn)品及經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，選用材料 40Cr鑄造毛坯再加工生產(chǎn)。 在裝配方面， 將齒帽套在齒環(huán)上然后將齒帽間用螺栓連接起來(lái)就固定住齒帽了，通過(guò) 普通平鍵 連接，將齒環(huán)固定在齒輥軸上。軸向固定的一端靠齒 輥 軸肩，另一端 用圓螺母固定 。 軸承的選擇 確定軸承型號(hào) 齒輥軸兩端支撐采用滾動(dòng)軸承支撐，根據(jù)工況，每天工作 8小時(shí)，左單向轉(zhuǎn)動(dòng)，只有在被卡住的時(shí)候才需要反轉(zhuǎn)回出物料故考慮不計(jì)。且由于軸的跨距較長(zhǎng)，兩支撐軸承在同心的要求，確定使用調(diào)心滾子軸承。 在根據(jù)安裝軸承段軸的直徑，以及軸的轉(zhuǎn)速和要求的傳遞的轉(zhuǎn)矩查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表 6277可初步選用 23136CCK型號(hào)的調(diào)心滾子軸承。 軸承的校核 上步選定軸承為調(diào)心滾子軸承 23136CCK（ GB/T 2881994） ,，其額定動(dòng)載荷為 rC =1050kN , rC0 =1830kN ， e =， y = (1)計(jì)算軸承的支反力 前面計(jì)算的在工作過(guò)程中所受的力為 kNF 1136? 遠(yuǎn)大于齒輥軸的重力，故忽略重力不計(jì)，且根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)可看作軸承受力平均，得軸承的支反力中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 NRR 50600021 ?? 。 (2)計(jì)算軸承派生軸向力 查機(jī)械設(shè)計(jì)表 ，可得公式 )2/( yRS? 將 ?y ， NRR 50600021 ?? 代入公式，可得： NS 1100001 ? NS 1100002 ? 由于軸承本身沒(méi)有軸向力的作用，則可得 NSA 11000011 ?? NSA 11000022 ?? (3)計(jì)算軸承所受當(dāng)量當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承工作時(shí)有中等沖擊，由表 荷系數(shù) ?nf 因 eRA ?? 5 0 6 0 0 0/1 1 0 0 0 0/ 11 查表得 ,1 11 ?? yx 根據(jù)公式 )( 22 YAXRfp p ?? ，將數(shù)據(jù) kNp 8521 ? kWP 2 5 0,3/10 ??? 代入可得 kNp 8521 ? 同理可得， kNp 8522 ? (4)計(jì)算軸承壽命 由于 ?1p 2p ，故任取一軸承計(jì)算，由表 tf =1 有軸承壽命計(jì)算公式 )(6010 6 PCfnL rtk ? 由于是滾子軸承取 3/10?? ，將數(shù)據(jù)代入公式可得 hLk 17047? 則符合破碎機(jī)的使用要求，則可確定使用 23136CCK型號(hào)軸承。 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 3 減速器的設(shè)計(jì) 專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì) qq1668775220 減速器的設(shè)計(jì)要求 根據(jù)前面的計(jì)算，該減速器主要進(jìn)行單向轉(zhuǎn)動(dòng)，連續(xù)工作， 工作受 重度 沖擊，要求破碎機(jī)的主軸轉(zhuǎn)速 誤差 不超過(guò) 6%,使用壽命至少 10年。 電機(jī)功率 kWP 250? ,轉(zhuǎn)速為 min/r1500?電n ；轉(zhuǎn)速為 min/r750 ?n 。 減速器的總體布局設(shè)計(jì) 1）減速器的傳動(dòng)形式 減速器根據(jù)破碎機(jī)的需求，考慮經(jīng)濟(jì)效益等綜合考慮，設(shè)計(jì)為二級(jí)展開(kāi)式斜齒圓柱齒輪減速器。 2）減速器的工作參數(shù) 1》計(jì)算傳動(dòng)比 根據(jù)破碎機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和電機(jī)的轉(zhuǎn)速確定減速器的傳動(dòng) 比 2075/1500 ??i 查手冊(cè)減 速器的傳動(dòng)比分配，可選用二級(jí)減速 2 級(jí)減速范圍為 60~8?i ，再根據(jù)公稱傳動(dòng)比可將每級(jí)的傳動(dòng)比分配如下 : 減速器高速級(jí)傳動(dòng)比： ?i , 減速器低速級(jí)傳動(dòng)比： ?i 3）各軸的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩計(jì)算 1》 電機(jī)主軸 電機(jī)主軸的功率為額定功率， 0P =250kW ， 電機(jī)的轉(zhuǎn)速不變 min/r1500?電n 轉(zhuǎn)矩則根據(jù)公式： nPT 9550? 可得 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 15002509550 ??T = mN? 2》 減速器輸入軸 減速器輸入軸的功率由電機(jī)經(jīng)液力聯(lián)軸器傳遞過(guò)來(lái)，受 耦合 器和軸承的傳動(dòng)效率影響， 可以查得液力偶合器的效率 聯(lián)? =，球軸承的傳動(dòng)效率 聯(lián)? = 則可以得出該軸的功率為 2101 ??pp ? =250 =240kW 由于電機(jī)到該軸直接用液力偶合器傳遞過(guò)來(lái)，轉(zhuǎn)速不發(fā)生改變，故該軸的轉(zhuǎn)速為： min/15001 rn ? 與電機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩同理可得該軸的轉(zhuǎn)矩為 mNT ???? 1528150024095500 3》 減速器中間軸 減速器中間軸的功率由輸入軸經(jīng)齒輪傳遞過(guò)來(lái)，受齒輪和軸承的傳動(dòng)效率影響， 圓柱齒輪的傳動(dòng)效率 ? ?齒 則可以得出該軸的功率 3212 ??pp ? =240 =231kW 由于輸入軸到該軸經(jīng)過(guò)齒輪減速傳遞過(guò)來(lái)，該級(jí)的傳動(dòng)比為 ?i ，故該軸的轉(zhuǎn)速為： m in/ rn ?? 與電機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩同理可得該軸的轉(zhuǎn)矩為 mNT ???? 823 1268231955 00 4》 減速器輸出軸 減速器輸出軸的功率由中間軸經(jīng)齒輪傳遞過(guò)來(lái)，受齒輪和軸承的傳動(dòng)效率影響，則可以得出該軸的功率 3223 ??pp ? =231 =222kW 由于輸入軸到該軸經(jīng)過(guò)齒輪減速傳遞過(guò)來(lái)，該級(jí)的傳動(dòng)比為 ?i ，故該軸的轉(zhuǎn)速為： 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 m in/ rn ?? 與電機(jī)主軸轉(zhuǎn)矩同理可得該軸的轉(zhuǎn)矩為 mNT ???? 282687522295500 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1）高速級(jí)齒輪 1》 選擇齒輪的材料，確定許用應(yīng)力 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，用于減速器的齒輪可以采用碳鋼經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后切齒，這樣的齒輪制造簡(jiǎn)單、較經(jīng)濟(jì)。故由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表 大小齒輪均用 40Cr表面淬火 ， 表面硬度 52HRC 許用接觸應(yīng)力 ? ?NHHH ZS limlim?? ?與齒輪材料、熱處理方法、齒面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)等因素有關(guān)計(jì)算公式為： ? ? NHHH ZS limlim?? ? 式中 limH? 為接觸疲勞強(qiáng)度極限， 2/mmN ，參考機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖 64查取 limH? =1200 2/mmN NZ 為接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)，考慮當(dāng)齒輪的只要求有限壽命時(shí)，齒輪的許用應(yīng)力可以提高到系數(shù)，可由機(jī)械設(shè)計(jì)課本圖 65 按應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N選取。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)可以按公式： ?N 60n j kL 式中 n 為齒輪的轉(zhuǎn)速， min/r ； j 為齒輪 每轉(zhuǎn)一圈時(shí)同一齒面的嚙合次數(shù)； kL 為齒輪的工作壽命， h ； 代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得兩齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)如下： ?1N 60n j kL =60 1500 1 24000= ? 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院 2022 屆畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 iNN /12 ? 可推得 82 ??N 查圖 65得 1NZ 、 2NZ 1NZ =1 2NZ = limHS 為接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)，通常 limHS =1～ ，這里取 limHS =1 則將上述所得的數(shù)據(jù)代入公式可得 mmNH /1 2 0 01/11 2 0 0][ 1 ???? mmNH /1 2 9 61/ 2 0 0][ 2 ???? 許用彎曲應(yīng)力 ][ F? 與齒輪材料、熱處理方法、齒面硬度、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的因素有關(guān)。計(jì)算公式為： ][ F? = XNFF YYSlimlim? 式中 limF? 為彎曲疲勞強(qiáng)度極限， 2/mmN ，參考圖 67，一般取區(qū)域圖的中間或中間偏下值，這里根據(jù)材料和熱處理方法取得 limF? =700 2/mmN NY 為彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)，按應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 查圖 68得 121 ?? NN YY XY 為彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù)，可以根據(jù)齒輪模數(shù)查圖 69 1?XY ， limFS 為彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)，由于斷齒破環(huán)比點(diǎn)蝕破環(huán)具有更嚴(yán)重的后果，所以通常設(shè)計(jì)時(shí)，彎曲強(qiáng)度的安全系數(shù)應(yīng)大于 接觸強(qiáng)度的安全系數(shù)， limFS = 則將上述數(shù)據(jù)代入公式可得 ][ 1F? = ][