【正文】 t a n)t a n(t a n[21 2211 ????? ?? ???? tat zz 得重合度 ??? 重合 度系數(shù) ?Y =+?? =+故?? YYYmdb KT SaFanF 1111 11 2? = ??????? =＜ 500 2/mmN 由于 是同步齒輪故兩齒輪完全相同，則有 1F? ＜ ][F? ， 2F? ＜ ][F? ，故齒根彎曲強度滿足。 毛坯制造完成后，由于毛坯形狀不是很復(fù)雜，所以毛坯兩端面不用加工即可，先用粗車車毛坯外圓和內(nèi)孔，再細車內(nèi)圓與軸接觸面，使其表面粗糙度為 ，再用銑床銑鍵槽，這樣齒輪的安裝孔就加工完成。 由于工作機需求，該齒輪為硬齒面齒 輪，加工齒面結(jié)束后再對齒輪進行表面淬火工藝，使其齒面硬度達到要求。 齒輥軸的設(shè)計 破碎輥（ 1）軸的設(shè)計 (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的沖擊強度影響，在材料上根據(jù)手冊 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/rad ； A —— 取決于軸材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ??r? 的系數(shù)，其值可查機械設(shè)計手冊單行本第五卷 P520表 5119，取 A =100 計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 mm (2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 (I)確定軸的結(jié)構(gòu)方案 軸的具體方案見圖 。齒環(huán) 從軸的 右 端裝入 安裝在【 5】段上 ，齒環(huán)左端面靠軸肩 【 4】 軸向定位，用 普通平 鍵進行徑向定位，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， 【 6】段位置加工螺紋安裝緊定螺母。且軸承兩端均采用通 端蓋進行定位和密封。 【 2】段 該段安裝軸承，且要為齒輪做軸肩，估選軸承為 21316CCK 型號調(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1d =150mm 2d =160mm ，長度。 【 4】段 該段為齒環(huán)做軸肩，軸徑為 4d =290mm ，長度 4l =25mm 。 【 6】段 該段安裝緊定螺母，軸徑為 6d =200mm ，長度 6l =135mm 。 【 8】段 該段安裝半齒式聯(lián)軸器，估算選取聯(lián)軸器為齒式聯(lián)軸器 GIICL14(摘自摘自 JB/T )，根據(jù)聯(lián)軸器的參數(shù)定軸徑為 8d =150mm ，長度8l =200mm (3)繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 (I)求軸承反力 由于軸 ⑦ 、 ⑧ 段的重量遠小于所受的負載，則可以將此忽略可計算軸承反力如下 H水平面 1HR =502021N , 2HR =502021N V垂直面 1vR =65260N , 2HR =65260N 由于兩支撐受力基本相同，則可得 R =506000N (II)齒輥 最大 彎矩 計算得， 607000?M mN? 扭矩 13171?T mN? 則可繪制出彎矩圖和扭矩圖如圖 中的 (a)和 (b)： 27 圖 (4)按彎扭合成強度校核軸的強度 計算 當量彎矩 有公式 221 )( TMM ca ??? 取折合系數(shù) ?? ，則齒輥軸上中點處當量彎矩 22 )1 3 1 7 (6 0 7 0 0 0 ???caM =607051mm 當量彎矩圖見圖 中的（ d） 軸的材料為 37SiMn2MoV 合金 鋼， 調(diào)質(zhì) 處理。 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】段上安裝傳動齒輪。 再在右端 【 7】段 裝入右端套筒密封檔環(huán)和右軸承，靠軸肩 【 6】 定位 。 (II)確定各軸段直徑和長度 29 由于根據(jù)整機設(shè)計和生產(chǎn)加工的需求各段軸徑可根據(jù)破碎輥（ 1）進行確定： 【 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 ，長度為同步齒輪的寬度 1l =140mm 。 【 3】段 該段安裝緊定螺母，軸徑為 3d =200mm ，長度 3l =135mm 【 4】段該段安裝齒環(huán)，軸徑為 4d =210mm ，長度 4l =1800mm 。 【 6】段該段為軸肩，根據(jù)整機裝配空間確定軸徑 6d =210mm ，長度為 6l =35mm 。 (3)繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 (I)求軸承反力 由于軸的重量遠小于所受的負載，則可以將此忽略可計算軸承反力如下 H水平面 1HR =502021N , 2HR =502021N V垂直面 1VR =65260N 2VR =65260N 由于兩支撐受力基本相同，則可得 R =506000N (II)齒輥 最大 彎矩 計算得 M =607000 mN? ， 扭矩 T =13171 mN? 則可繪制出彎矩圖和扭矩圖如圖 中的 (b)和 (c)： 30 M 圖 (4)按彎扭合成強度校核軸的強度 計算 當量彎矩 有公式 221 )( TMM ca ??? 取折合系數(shù) ?? ，則齒輥軸上中點處當量彎矩 ： mmNTM ca ????? 6 0 7 0 5 1)1 3 1 7 (6 0 7 0 0 0 22 當量彎矩圖見圖 中的（ d） 軸的材料為 37SiMn2MoV 合金 鋼， 調(diào)質(zhì) 處理。 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? 3183 30002 ???? 2/mmN 鍵聯(lián)接的剪應(yīng)力驗算公式為： ??dblTp 2? ??p? 將數(shù)據(jù)代入計算可得 ?p? 2/ 318330002 mmN???? 由于 ?p? ? ?p? ， ?p? ??p? 故該鍵強度符合要求 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)這些條件查機械設(shè)計手冊單行本第四篇可選擇普通平鍵 40 22? （按 GB/T10962021），長度取齒輪的寬度l =140mm 。 花鍵的擠壓強度公式如下： ?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 計算應(yīng)力 ?p? aMP 校核計算結(jié)果： ?p? ? ?p? 滿足 33 齒環(huán)和齒帽的設(shè)計 齒輥破碎機的質(zhì)量就體現(xiàn)在齒形的設(shè)計上，一個好的破碎機就是因為有個好的齒形，不產(chǎn)生過粉碎，不出現(xiàn)斷齒 等情況，且齒尖的磨損也較慢。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，且每個齒帽的首尾正好相連，采用螺栓連接將整個五齒帽連環(huán)套在齒環(huán)上，這樣當在生產(chǎn)中由于卡死導(dǎo)致齒的破壞磨損就可以很方便的單個拆卸更換了。 在齒形的設(shè)計上，為了裝卸 方便，采用首尾相連的環(huán)鏈式結(jié)構(gòu)，通過螺栓連接起來，在中間任意一個齒受損都可以很輕松的拆卸。 齒環(huán)的設(shè)計 齒環(huán)是用來固定齒的， 并且傳遞作用力。 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就固定住齒帽了，通過 普通平鍵 連接，將齒環(huán)固定在齒輥軸上。 軸承的選擇 確定軸承型號 齒輥軸兩端支撐采用滾動軸承支撐，根據(jù)工況，每天工作 8 小時，左單向轉(zhuǎn)動，只有在被卡住的時候才需要反轉(zhuǎn)回出物料故考慮不計。 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)矩查機械設(shè)計手冊表 6277 可初步選用 23136CCK 型號的調(diào)心滾子軸承。 (2)計算軸承派生軸向力 查機械設(shè)計表 ，可得公式 )2/( yRS? 將 ?y ， NRR 50600021 ?? 代入公式，可得： NS 1100001 ? NS 1100002 ? 由于軸承本身沒有軸向力的作用，則可得 NSA 11000011 ?? NSA 11000022 ?? (3)計算軸承所受當量當量動載荷 軸承工作時有中等沖擊，由表 可查載荷系數(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 250,3/10 ??? 代入可得 kNp 8521 ? 同理可得， kNp 8522 ? (4)計算軸承壽命 由于 ?1p 2p ，故任取一軸承計算，由表 取溫度系數(shù) tf =1 有軸承壽命計算公式 )(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? 則符合破碎機的使用要求，則可確定使用 23136CCK型號軸承。 電機功率 kWP 250? ,轉(zhuǎn)速為 min/r1500?電n ；轉(zhuǎn)速為 min/r750 ?n 。 2）減速器的工作參數(shù) 1》計算傳動比 根據(jù)破碎機主軸轉(zhuǎn)速和電機的轉(zhuǎn)速確定減速器的傳動 比 2075/1500 ??i 查手冊減速器的傳動比分配，可選用二級減速 2 級減速范圍 為 60~8?i ，再根據(jù)公稱傳動比可將每級的傳動比分配如下 : 減速器高速級傳動比： ?i , 減速器低速級傳動比： ?i 3）各軸的功率、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩計算 1》 電機主軸 電機主軸的功率為額定功率， 0P =250kW ， 電機的轉(zhuǎn)速不變 min/r1500?電n 轉(zhuǎn)矩則根據(jù)公式： nPT 9550? 可得 36 15002509550??T= mN? 2》 減速器輸入軸 減速器輸入軸的功率由電機經(jīng)液力聯(lián)軸器傳遞過來，受 耦合 器和軸承的傳動效率影響， 可以查得液力偶合器的效率 聯(lián)? =，球軸承的傳動效率 聯(lián)? = 則可以得出該軸的功率為 2101 ??pp ? =250 =240kW 由于電機到該軸直接用液力偶合器傳遞過來，轉(zhuǎn)速不發(fā)生改變，故該軸的轉(zhuǎn)速為： min/15001 rn ? 與電機主軸轉(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)齒輪傳遞過來，受齒輪和軸承的傳動效率影響， 圓柱齒輪的傳動效率 ? ?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)過齒輪減速傳遞過來，該級的傳動比為 ?i ，故該軸的轉(zhuǎn)速為： m in/ rn ?? 與電機主軸轉(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)齒輪傳遞過來，受齒輪和軸承的傳動效率影響，則可以得出該軸的功率 3223 ??pp ? =231 =222kW 由于輸入軸到該軸經(jīng)過齒輪減速傳遞過來，該級的傳動比為 ?i ，故該軸的轉(zhuǎn)速為： 37 m in/ rn ?? 與電機主軸轉(zhuǎn)矩同理可得該軸的轉(zhuǎn)矩為 mNT ???? 282687522295500 傳動零件的設(shè)計與計算 齒輪的設(shè)計與計算 1）高速級齒輪 1》 選擇齒輪的材料，確定許用應(yīng)力 根據(jù)機械設(shè)計準則，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，這樣的齒輪制造簡單、較經(jīng)濟。 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= ? 38 iNN /12 ? 可推得 82 ??N 查圖 65得 1NZ 、 2NZ 1NZ =1 2NZ = limHS 為接觸強度計算的最小安全系數(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