【正文】 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)計時，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 確定齒輪傳動精度等級，按 ?1v (～ ) 3 11 npn估取圓周速度?tv ～ sm/ ，參考 設(shè)計手冊 選取齒輪第二公差組精度 8級 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 由于該對同步齒輪用于兩破碎輥的傳動，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)。 模數(shù) m m = )/(2 21 zza ? =2 500/5020mm 分度圓直徑 1d 11 mzd ? 11d mz? 可得 1d =500mm 圓周速度 v 60000/11ndv ?? 計算可得 23 0 0 0 0/ ????v sm/ 與估取圓周范圍速度之內(nèi)合適 齒寬 b b = 1dd? = 圓整得 b =140mm (3)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核計算 小輪分度圓直徑 1d ，由式 65得 ? ?3 121 )1(2][ uuKTZZZddHHE ?? ?? ? 齒寬系數(shù) d? 查表 ，按齒輪相對軸承為非對稱布置可取 d? = 轉(zhuǎn)矩 1T 1T =21392 mmN? 000 AK 使用系數(shù) 查表 可取 AK =1 vK 動載系數(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 = 材料彈性系數(shù) EZ 查表 取 2/ mmNZ E ? 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) HZ 查圖 63（ 0,0 210 ??? xx? ）取 HZ = 重合度系數(shù) ?Z 由推薦值 ～ 取 ?Z = 故 ? ?3 121 )1(2][ uuKTZZZd dHHE ?? ?? ?= ? ?3 2 1 )11( ]1416 [ ????? 通過上述計算得 mmd ? 由于 500＞ ，故齒面接觸疲勞強(qiáng)度滿足要求 齒寬 b b = 1dd? = = 圓整得 b =140mm (4)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計算 由式 616 ? ? ? ?FSaFanF YYmbd KT ?? ?? 1 12 24 齒形系數(shù) FaY 查機(jī)械設(shè)計手冊可得 FaY = 應(yīng)力修正系數(shù) SaY 查表 小輪 SaY = 重合度 )]t a n(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(qiáng)度滿足。 (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。 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(xì)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。 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。 由于工作機(jī)需求，該齒輪為硬齒面齒 輪，加工齒面結(jié)束后再對齒輪進(jìn)行表面淬火工藝，使其齒面硬度達(dá)到要求。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(qiáng)的沖擊強(qiáng)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(jī)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 。 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。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(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， 【 6】段位置加工螺紋安裝緊定螺母。 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。且軸承兩端均采用通 端蓋進(jìn)行定位和密封。 26 圖 齒輥軸 (1)結(jié)構(gòu)圖 (II)確定各軸段直徑和長度 【 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 ，長度為同步齒輪的寬度 1l =130mm 。 【 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。 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 ，長度為3l =35mm 。 【 4】段 該段為齒環(huán)做軸肩，軸徑為 4d =290mm ，長度 4l =25mm 。 【 5】段 該段安裝齒環(huán)，軸徑為 5d =210mm ，長度 5l =1800mm 。 【 6】段 該段安裝緊定螺母，軸徑為 6d =200mm ，長度 6l =135mm 。 【 7】段 該段與【 2】段作用一樣，軸徑為 7d =160mm ，長度 7l =250mm 。 【 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(yuǎn)小于所受的負(fù)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(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 計算 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 22 )1 3 1 7 (6 0 7 0 0 0 ???caM =607051mm 當(dāng)量彎矩圖見圖 中的（ d） 軸的材料為 37SiMn2MoV 合金 鋼， 調(diào)質(zhì) 處理。由機(jī)械設(shè)計手冊單行本表 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 計算軸的計算應(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 對輥破碎機(jī)的破碎特點(diǎn)就是對輥，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，少受一個轉(zhuǎn)矩，故只需在結(jié)構(gòu)上少個半聯(lián)軸器段，但由于齒間需相互錯開，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 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 (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 。 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。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。 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 。 且軸承兩端均采用 通 端蓋進(jìn)行定位和密封。 (II)確定各軸段直徑和長度 29 由于根據(jù)整機(jī)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(jìn)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 。 【 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 2d =160mm ，長度2l =200mm 。 【 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 。 【 5】段該段為齒環(huán)做軸肩，軸徑為 5d =290mm ，長度 5l =25mm 。 【 6】段該段為軸肩，根據(jù)整機(jī)裝配空間確定軸徑 6d =210mm ，長度為 6l =35mm 。 【 7】段 該段與【 2】段作用一樣，軸徑為 7d =160mm ，長度 7l =150mm 。 (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(yuǎn)小于所受的負(fù)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(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度 計算 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)量彎矩圖見圖 中的（ d） 軸的材料為 37SiMn2MoV 合金 鋼， 調(diào)質(zhì) 處理。由機(jī)械設(shè)計手冊單行本表 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 ???計算軸的計算應(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