【正文】 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? = ][ 2F? =500 2/mmN 39 2》 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按 3 111 /)~( nPnv ? 估取圓周速度 smvt /18~11? 參考表 、表 選取齒輪第二公差組精度 6級(jí) 小輪分度圓直徑 1d ，由式 65得 ? ? ? ?3 12112 uuKTZZZZddHHE ???????????? ?? 齒寬系數(shù) d? 查表 ，按齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱布置可取 ?d? 小輪齒數(shù) 1z 在推薦值 20~40 齒數(shù)多則模數(shù)小中選取 1z =27 大輪齒數(shù) 2z 2z = 1iz = 27=152 齒數(shù)比 u u = 12/zz = 傳動(dòng)比誤差 ??? uu 故合適 小輪轉(zhuǎn)矩 1T 1T =1528000 mmN? 初定螺旋角 0? 00 12?? AK 使用系數(shù) 查表 可取 AK =1 VK 動(dòng)載系數(shù) 由推薦值 ~ 取 VK = ?K 齒間載荷分布系數(shù) 由推薦值 ~ 取 ?K = ?K 齒向載荷分布系數(shù) 由推薦值 ~ 取 ?K = 載荷系數(shù) K K = AK VK ?K ?K =1 11= 材料彈性系數(shù) EZ 查表 取 EZ =189 2/mmN 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ 查圖 63（ 1212 , 0xx? ? ? ?）取 HZ = 。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。 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。 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。 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 34 NRR 50600021 ?? 。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。軸向固定的一端靠齒 輥 軸肩，另一端用圓螺母固定 。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)。具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)附錄圖紙。 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。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。 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 = 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?? 。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 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/T10962021），長(zhǎng)度取 l =450mm 分 4段安裝。 【 7】段 該段與【 2】段作用一樣，軸徑為 7d =160mm ，長(zhǎng)度 7l =150mm 。 【 5】段該段為齒環(huán)做軸肩，軸徑為 5d =290mm ，長(zhǎng)度 5l =25mm 。 【 2】段 該段安裝軸承，且要為齒輪做軸肩，估選軸承為 21316CCK 型號(hào)調(diào)心滾子軸承，軸承內(nèi)徑為 160mm ，根據(jù)軸承的寬度，且在左端要留安裝密封透蓋得位置，右端安裝密封緊定套的位置，根據(jù)結(jié)構(gòu)可確定該段軸徑 2d =160mm ，長(zhǎng)度2l =200mm 。 且軸承兩端均采用 通 端蓋進(jìn)行定位和密封。齒環(huán) 從軸的 左 端裝入 安裝在【 54】段上 ，齒環(huán)左端面靠軸肩 【 5】 軸向定位，用 普通平 鍵進(jìn)行徑向定 位，中間的齒環(huán)之間相互定位，右端齒環(huán)右面有 緊定圓 螺母定位， 【 3】段位置加工螺紋安裝緊定螺母。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 dM caca ??= 2/mmN 計(jì)算軸的計(jì)算應(yīng)力為 ： ?ca? 2/mmN 則該軸滿足強(qiáng)度要 求 28 ． 2 破碎輥（ 2）軸的設(shè)計(jì) 對(duì)輥破碎機(jī)的破碎特點(diǎn)就是對(duì)輥，故兩破碎輥的結(jié)構(gòu)幾乎相似，兩軸的結(jié)構(gòu)基本相同，所受載荷由于破碎輥（ 2）不用與減速器連接，少受一個(gè)轉(zhuǎn)矩，故只需在結(jié)構(gòu)上少個(gè)半聯(lián)軸器段，但由于齒間需相互錯(cuò)開(kāi)，這結(jié)構(gòu)變化如圖 圖 齒輥軸 (2)結(jié)構(gòu)圖 (1)初步估算軸的直徑 由于該軸的跨距較大，且有工作載荷和較強(qiáng)的沖擊強(qiáng)度影響，在材料上根據(jù)手冊(cè) 選取 37SiMn2MoV 鋼作為軸的材料， 調(diào)質(zhì) 處理；由式 3 npAd? 式中 d —— 齒輥軸直徑， mm ； p —— 軸所傳遞的功率， kW ； n —— 軸的轉(zhuǎn)速， min/r ； A —— 取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 [r? ]的系數(shù)，其值可查機(jī) 械設(shè)計(jì)手冊(cè)單行本第五卷 P520表 5119，取 A =100 計(jì)算軸的最小直徑并加大 7%以考慮雙鍵槽的影響， 將前面所求得的數(shù)據(jù)代入式中，可得 3m in ??d (2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (I)確定軸的結(jié)構(gòu)方案 軸的具體方案見(jiàn)圖 。 【 7】段 該段與【 2】段作用一樣，軸徑為 7d =160mm ，長(zhǎng)度 7l =250mm 。 【 5】段 該段安裝齒環(huán)，軸徑為 5d =210mm ，長(zhǎng)度 5l =1800mm 。 2l =130mm 【 3】段 該段為軸肩，根據(jù)整機(jī)裝配空間確定軸徑 3d =210mm ，長(zhǎng)度為3l =35mm 。 26 圖 齒輥軸 (1)結(jié)構(gòu)圖 (II)確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 【 1】段 該段為同步齒輪安裝段，傳遞轉(zhuǎn)矩到破碎輥（ 2），根據(jù)結(jié)構(gòu)方案以及加工需要可確定軸徑 1d =150mm ，長(zhǎng)度為同步齒輪的寬度 1l =130mm 。 再在右端 【 7】段 裝入右端套筒密封 檔環(huán)和右軸承，靠軸肩定位；半聯(lián)軸器 安裝在【 8】段 靠軸肩定位。 左軸承 和軸承定位緊定套 從軸的左端裝入 安在【 2】段上 ，靠軸肩 【 3】 定位 ；再裝通蓋加密封圈，最后在【 1】段上安裝傳動(dòng)齒輪。表面淬火完成后，齒輪就加工成成品可以裝配到工作機(jī)了。 齒面的加工采用展成法滾齒，由于齒輪模數(shù)大于 8，則可分三次切除全齒深，第一次切深為 ～ ，第二次切至留精切余量 ～ 1mm ，第三次切至全 25 齒深，這樣齒面的加工就完成了。 (5)齒輪主要尺寸 分度圓直徑 d d =500mm 根圓直徑 fd 1fd = fhd 21? =500— 2 20=540mm 頂圓直 徑 ad mmhdd aa 5 4 020215 0 0211 ??????? 齒寬 b b =140mm (6)齒輪的加工工藝 由于該齒輪為重載負(fù)荷，齒輪毛坯采用鑄造工藝生產(chǎn)，由采購(gòu)的 40Cr 材料熔化，采用金屬模機(jī)械砂型鑄造生產(chǎn)，這樣可以是強(qiáng)度達(dá)到要求，又可以節(jié)省材料，毛坯生產(chǎn)完成后，進(jìn)行毛坯預(yù)處理，關(guān)鍵是熱處理采用正火，消除 毛坯內(nèi)應(yīng)力改善切削加工性能。計(jì)算公式為： 22 ? ? XNFFF YYS limlim?? ? 式中 limF? 為彎曲疲勞強(qiáng)度極限， 2/mmN ，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 1limF? =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 手冊(cè) 得 1NY = 2NY =1 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 XY =1 minFS 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)， minFS = 則將上述數(shù)據(jù)代入公式可得 [ 1F? ]=[ 2F? ]=500 2/mmN (2)齒輪的參數(shù)設(shè)計(jì) 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按 ?1v (～ ) 3 11 npn估取圓周速度?tv ～ sm/ ，參考 設(shè)計(jì)手冊(cè) 選取齒輪第二公差組精度 8級(jí) 齒數(shù) 1z 在推薦值 17～ 25齒數(shù)多則模數(shù)小中選取 1z =25 中心距 a 由于該對(duì)同步齒輪用于兩破碎輥的傳動(dòng)，破碎輥中心距為 500，故該齒輪的中 心距為定值 a =500mm 由公式 a = 2/)( 21 zzm ? 可以確定模數(shù)。 同步 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) 21 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。 除此之外，選擇電機(jī)還必須負(fù)荷節(jié)能要求，考慮運(yùn)行可靠性、設(shè)備的供貨情況、備品備件的通用性、安裝檢修的難易，以及產(chǎn)品的價(jià)格、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行和維修費(fèi)用和生產(chǎn)過(guò)程中前后期電動(dòng)機(jī)功率的變化關(guān)系等各種因素。 （ 4）根據(jù)企業(yè)的電網(wǎng)電壓標(biāo)準(zhǔn)和對(duì)功率因數(shù)的要求，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)和類型。所選電 20 機(jī)應(yīng)留有余量，負(fù)荷率一般取 ~ 。 （ 2）根據(jù)使用場(chǎng)所的環(huán)境 條件，如溫度、濕度、灰塵、雨水、瓦斯以及腐蝕和易燃易爆氣體等考慮必要的保護(hù)方式，選擇電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。 本設(shè)計(jì)結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù) ?1r 250 mm ； 300?R mm ； L =500mm ； 40?? ；H =125mm ； ? =2 610 3/mKg ； ??E 3/mKg 。 rF = Nf? ?tan 在 rF 和 N 兩力作用下，物料沿半徑縮小 r? ，則兩個(gè)力所做的功為： W = rF r? + rN? 根據(jù)第二破碎理論，所需的功耗與破碎物料的體積或重量成正比，即：