【導(dǎo)讀】消費(fèi)量占世界首位。煤炭作為中國(guó)的主要能源及鋼鐵、化工領(lǐng)域的原料在相。然而，在中國(guó)的煤炭消耗中，煤炭的加工利用處于低水平階段，存在。全國(guó)己有%的城市S02年平均濃度超過(guò)國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，日平。均濃度超過(guò)國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。S02排放量的持續(xù)增加使中國(guó)酸雨覆蓋面積占國(guó)土。面積的40%，酸雨污染給森林和農(nóng)作物造成的損失每年達(dá)數(shù)百億元。機(jī)，這是選擇本題的目的之一。型的破碎機(jī)，否則影響新的選煤工藝和方法的技術(shù)水平。近三年來(lái)，選煤廠。重，排料粒度不能有效的控制，同時(shí)伴有大量粉塵或者破碎機(jī)的破碎強(qiáng)度低，后續(xù)的洗選難度加大，分選效果變差，同時(shí)難以滿足目前市場(chǎng)的需要。為解決此問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)的破碎機(jī)技術(shù)尚未滿足。匯至少1億美元。只有將其充分破碎。圍介質(zhì)的接觸面積增大，從而反應(yīng)速度加快。生產(chǎn)中以單、雙齒輥破碎機(jī)應(yīng)用最多。它是由一對(duì)齒輥、兩對(duì)外。入，經(jīng)齒輥破碎后從下方排出。目前，國(guó)產(chǎn)單齒輥。大部分采用鷹嘴式，齒的高度為70－110mm。

　　

【正文】 強(qiáng)度要求。 對(duì)大齒輪， T=179。 106 N178。 mm 。 d=70mm。 k==179。 12＝ 6mm。 68 20 48l L b mm? ? ? ? ?。 與軸的聯(lián)接采用雙鍵，故 6 22 1 . 5 6 1 0 8 9 . 4 /7 0 6 4 8 1 . 5pp N m m???? ??? ? ? ??? ? ? 所以大齒輪與軸的聯(lián)接采用雙鍵滿足強(qiáng)度要求。 (6) 求軸的載荷 對(duì)軸進(jìn)行受力分析，列出靜力平衡和彎距方程。 1 2 2 31 2 2 300V V r rH H t tR R F FR R F F? ? ? ?? ? ? ?靜 力 平 衡 方 程 ： 2 3 22 3 268 166 255 068 166 255 0t t Hr r VF F RF F R? ? ?? ? ?彎 距 方 程 ： 聯(lián)立求解得 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 30 頁(yè) 支反力 水平面 1 152HRN? 2 13587HRN?? 垂直面 1 55VRN? 2 4946VRN?? 再根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。然后由軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖，扭矩圖，和當(dāng)量彎矩圖（見(jiàn)圖 ）。從軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，齒輪 3 左側(cè)截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。此截面的MH,MV,M,T 及 Mca 數(shù)值如下： 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 31 頁(yè) 圖 減速器中間軸的受力圖 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 32 頁(yè) 彎距 水平面 1 10336HMN? 2 1209243HMN? 垂直面 1 10336vMN? 2 440194vMN? 合成彎距 221 1 1 10992HVM M M N? ? ? 222 2 2 1286871HVM M M N? ? ? 扭距 T T=179。 106 N178。 mm 當(dāng)量彎距 caM ? ?22112261 0 9 9 2 0 .6 3 .1 2 1 0 1 9 1 6 7 6 6caM M TN???? ? ? ? ? ? ?2222226128 687 1 2 10 203 800 6caM M TN???? ? ? ? ? (7) 校核軸 的強(qiáng)度 軸的材料為 45，調(diào)質(zhì)處理。查簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中軸的常用材料及其主要機(jī)械性能則 45 的抗拉極限強(qiáng)度 265 0 /B N mm? ? ，? ? B?? ?? ，即 58~65N/mm2,取 ? ? 2/60 mmN?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力為 ? ?32738006 5 9 .4 /0 .1 7 0cc M N m mW ????? ? ? ?? 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 3) 減速器輸出軸 (Ⅳ軸 )的設(shè)計(jì)與校核 齒輥破碎機(jī)二級(jí)圓柱齒輪減速器 的輸出軸，輸出軸傳動(dòng)簡(jiǎn)圖見(jiàn)下圖，該軸傳遞的功率 P＝ ,轉(zhuǎn)速 n=50 r/min, 大齒輪 Z4的齒寬 B=78mm,齒數(shù)Z=49,模數(shù) m=6,單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，有較大沖擊載荷。 (1) 求輸入軸上的轉(zhuǎn)矩 T T=3613700 N178。 mm (2) 求作用在齒輪上的力 該軸上大齒輪 Z4的分度圓直徑為 d4 = mz =6179。 49＝ 294mm 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 33 頁(yè) 圓周力 Ft、徑向力 Fr、和軸向力 Fa 大大小如下： 4 4 3 6 1 3 7 0 0 2 2 4 5 7 8294t TFNd? ? ? 44 ta n ta n 2 02 4 5 7 4 8 9 4 6c o s c o s 0nrtF F N?? ?? ? ? ?? 4 0aF? (3) 確定軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，初步估計(jì)軸的最小直徑，取 A＝ 115，可得 33m i n 1 8 .9 21 1 5 8 3 .250pd A m mn? ? ? ? ? (4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a．零件的裝配方案 軸上零件的裝配方案見(jiàn)圖 。 圖 減速器輸出的裝配簡(jiǎn)圖 b．按軸向定位要求確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 軸段① 該軸段安裝滾動(dòng)軸承，選取圓錐滾子軸承，取軸段①的直徑d1=90mm。所以選用 23218c 型圓錐滾子軸承，尺寸 d179。 D179。 B＝ 90179。 160179。 40,軸承右端為擋油環(huán)，長(zhǎng)度為 28mm，則 L1=B(軸承寬度 )＋ 28＝ 68mm。 軸段② 該軸段安裝齒輪，齒輪左端用擋油環(huán)固定，右端使用軸肩定位，取軸段直徑為 d2=95mm， 已知齒輪輪轂寬度為 98mm,為了使擋油環(huán)端面能夠可靠的壓緊齒輪，軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于齒輪寬度。故取該軸段寬度 L2① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 34 頁(yè) ＝ 95mm。 軸段③ 取齒輪右端軸肩高度為 h=5mm，則軸環(huán)直徑為 d3=105mm，軸段長(zhǎng)度為 15mm。 軸段④ 該軸段為一軸環(huán)， d4=95mm， L4＝ 83mm。 軸段⑤ 該軸段直徑與軸段 ① 相同，也是安裝滾動(dòng)軸承，取 d5=90mm, L5=60mm。 軸段⑥ 該軸段用來(lái)安裝半聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器右端用擋圈定位，軸段直徑 d6=85mm， L6=120mm。 (5) 軸上零件的周向固定 軸段②上安裝的齒輪與軸的周向定位采用 A 型普通平鍵，按 d2=95mm，從機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中查的平鍵的截面尺寸為 b179。 h179。 L=28179。 16179。 90，為了保證齒輪與軸具有良好的對(duì)中性，取齒輪與軸的配合為 H7/r6。 校核鍵的強(qiáng)度： 2ppTd k l?????????? N/mm2 式中， d — 裝鍵處的軸徑 , d=95mm。 k — 鍵與輪轂槽（或軸槽）的接觸高度， mm, k=, h 為鍵高。h=16mm,則 k=8mm。 l — 鍵的工作長(zhǎng)度， mm, A 型， l L b??。 b 為鍵寬 。 l=90－ 28=62mm。 p????? — 許用擠壓應(yīng)力， N/mm2。 p?????＝ 90 N/mm2。 6 22 3 . 1 6 1 0 1 3 3 /9 5 8 6 2ppN m m???? ??? ? ? ???? 采用雙鍵聯(lián)接。 239。 8 8 . 7 /1 . 5pppN m m??? ??? ? ? ?? 鍵的強(qiáng)度滿足要求。 (6) 軸的強(qiáng)度校核 ① 求軸的載荷 對(duì)軸進(jìn)行受力分析，列出靜力平衡和彎距方程 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 35 頁(yè) 1 2 41 2 400V V rH H tR R FR R F? ? ?? ? ?靜 力 平 衡 方 程 ： 4284 261 084 261 0tHrVFR??彎 距 方 程 ： 求解上述方程得 支反力 水平面 1 16668HRN? 2 7910HRN? 垂直面 1 6067VRN? 2 2879V ? 再根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。然后由軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖，扭矩圖，和當(dāng)量彎矩圖（見(jiàn)圖 ）。從軸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和當(dāng)量彎矩圖中可以看出，齒輪４右側(cè)截面的當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。此截面的MH,MV,M,T 及 Mca 數(shù)值如下： 彎距 水平面 1400112HM N mm?? 垂直面 509628VM N mm 合成彎距 22 1489978HVM M M N m m? ? ? ? 扭距 T T=179。 106 N178。 mm 當(dāng)量彎距 221 4 8 9 9 7 8 0 .6 3 6 1 3 0 0 0 3 1 7 1 0 1 4caM M TN mm???? ? ? ? ? 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 36 頁(yè) 圖 減速器輸出軸的受載荷圖 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 37 頁(yè) ② 校核軸的強(qiáng)度 軸的材料為 45，調(diào)質(zhì)處理。查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中軸的常用材料及其主要機(jī)械性能，則 45的抗拉極限強(qiáng)度 265 0 /B N mm? ? ， ? ? B?? ?? ，即 58~65N/mm2,取 ? ? 2/60 mmN?? ，軸的計(jì)算應(yīng)力為 ? ?33171014 3 6 . 9 /0 . 1 9 5cc M N m mW ????? ? ? ?? 根據(jù)計(jì)算結(jié)果可知，該軸滿足強(qiáng)度要求。 (7) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 對(duì)于重要的軸，必須按安全系數(shù)精確校核軸的疲勞的疲勞強(qiáng)度。 ① 判斷危險(xiǎn)截面 危險(xiǎn)截面應(yīng)該是應(yīng)力較大，同時(shí)應(yīng)力集中較集中的截面，從受載情況觀察，齒輪 4 截面上的 Mca最大，且應(yīng)力集中最嚴(yán)重， 故危險(xiǎn)截面應(yīng)為此截面(右側(cè) )。 ② 計(jì)算危險(xiǎn)截面應(yīng)力 截面左側(cè)彎距為 28 4 3 6M = 1 4 8 9 9 7 8 8 5 1 4 1 684 N m m? ? ? 截面上扭距為 T= 抗彎截面系數(shù) W==179。 953= 抗扭截面系數(shù) WT==179。 953=171475mm3 截面上的彎曲應(yīng)力 29 .9 3 /b M N m mW? ?? 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 22 1 /TT N mmW? ?? 彎曲應(yīng)力幅 /ab N mm???? 彎曲平均應(yīng)力 0m? ? 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力副與平均應(yīng)力相等，即 21 5 .5 /2am N m m???? ? ? ③ 確定影響系數(shù) 軸的材料為 45 ，調(diào)質(zhì)處理， 抗拉極限強(qiáng)度 265 0 /B N mm? ? ，21 /275 mmN??? ， 21 /140 mmN??? 。 軸肩圓角處的的有效應(yīng)力集中系數(shù) ?k ， ?k 。根據(jù) r/d=， D/d=95/90=，查表并插值可得 ? ? ， ? ? 。 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 38 頁(yè) 尺寸系數(shù) ??? ??? 表面質(zhì)量系數(shù) ?????? 材料彎曲、扭轉(zhuǎn)系數(shù) ?? ? 5?????? 由以上結(jié)果可得 1 275 1 5 . 2 21 . 8 2 9 . 9 3 0amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? 1 140 6 . 4 51 . 3 5 1 5 . 5 0 . 0 5 1 5 . 5amS K? ???? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ?2 2 2 21 5 . 2 2 6 . 4 5 5 . 9 41 5 . 2 2 6 . 4 5c SSSSSS??????? ? ? ??? 由此可知該軸安全。 (8) 軸承壽命的計(jì)算 ① 計(jì)算軸承支反力 由以上軸的載荷計(jì)算可知： 水平支反力 R1H=16668N R2H=7910N 垂直支反力 R1V=6067N R2V=2879N 則合成支反力 221 1 122166 68 791 0 184 49HVR R RN??? ? ? 222 2 2226 0 6 7 2 8 7 9 6 7 1 5HVR R RN??? ? ? ② 當(dāng)量動(dòng)載荷 調(diào)心滾子軸承無(wú)派生軸向力， S1=S2=0。 故當(dāng)量動(dòng)載荷 Pr1=R1=18449N Pr2=R2=6715N ③ 軸承壽命 因?yàn)?Pr2 Pr1,故按 Pr2進(jìn)行計(jì)算。 如需設(shè)計(jì)圖紙請(qǐng)聯(lián)系 ： 68110808 第 39 頁(yè) 又由于軸承的工作溫度和軸承所受的沖擊載荷對(duì)軸承的壽命系數(shù)有一定的影響，故引入溫度系數(shù) ft 和載荷系數(shù) fp。查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸承的工作溫度一般不高于 120176。，取 ft＝ 1；破碎機(jī)工作時(shí)有較強(qiáng)的沖擊載荷，取fp＝ 。則軸承的壽命為 10 10663 3210 10 1 215 000 5611360 60 50 184 49trprfcL h hn f p?? ???? ? ??? ????????