2597 對(duì)輥式破碎機(jī)設(shè)計(jì),對(duì)于,破碎,設(shè)計(jì) 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題目： 姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 二〇XX 年六月對(duì)輥式破碎機(jī)設(shè)計(jì) 機(jī)械工程及自動(dòng)化班本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： XX學(xué) 院： xxxx 學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 　 設(shè)計(jì)題目： 對(duì)輥式破碎機(jī)設(shè)計(jì) 專 題： 指導(dǎo)教師： XX 職 稱： 講師 20 年 6 月 XX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)院 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 專業(yè)年級(jí) 機(jī)自 20 級(jí) 學(xué)生姓名任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 ： 20XX 年 3 月 8 日畢業(yè)設(shè)計(jì)日期： 20XX 年 3 月 8 日至 20XX 年 6 月 15 日設(shè)計(jì)題目： 對(duì)輥式破碎機(jī)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)專題題目：畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容和要求：設(shè)計(jì)一臺(tái)對(duì)輥式破碎機(jī)用于堅(jiān)硬和中硬的脆性物料破碎。破碎機(jī)最大入料尺寸為 100mm,出料粒度為20mm，破碎能力為 50 T/h。要求破碎機(jī)成本低、使用壽命高、耐磨性好。1.繪制破碎機(jī)總裝圖、部件裝配圖及主要零件圖，折合總圖量為 3 張 0 號(hào)圖紙以上；2.按學(xué)校統(tǒng)一要求打印、裝訂設(shè)計(jì)說明書 60 頁左右；院長簽字： 指導(dǎo)教師簽字：摘 要破碎機(jī)是選煤工業(yè)中不可缺少的設(shè)備，也是原料、材料、燃料、電力和鋼鐵等部門所必須的設(shè)備。隨著工業(yè)的發(fā)展對(duì)破碎機(jī)的要求也越來越高。在工業(yè)應(yīng)用中常用的破碎機(jī)類型有：顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、沖擊式破碎機(jī)，磨碎機(jī)等。對(duì)輥破碎機(jī)也叫雙輥破碎機(jī)或輥式破碎機(jī)，本機(jī)的工作原理是使落入齒輥之間的粒度不同的煤塊，由彈簧自動(dòng)調(diào)節(jié)齒輥間距在兩齒輥相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)作用下，遭到機(jī)器獲得要求粒度的煤塊。通過實(shí)習(xí)、查閱大量的資料和反復(fù)的推敲。通過建立一個(gè)較為完善的數(shù)學(xué)模型，并利用計(jì)算機(jī)優(yōu)化出輥式破碎機(jī)的主要參數(shù)，使其結(jié)構(gòu)更合理，能量利用率更高，性價(jià)比更好。同時(shí)對(duì)新型輥式破碎機(jī)進(jìn)一步闡述，提高了破碎機(jī)的過載保護(hù)性能，降低了物料的過粉碎，從而提高了破碎機(jī)的使用壽命及生產(chǎn)率。本次設(shè)計(jì)對(duì)輥式破碎機(jī)的輥齒，齒輥軸等部分做了詳細(xì)設(shè)計(jì)，使破碎機(jī)裝卸方便、維護(hù)簡單、維修容易，以便能利用破碎機(jī)更好的工作，發(fā)揮輥式破碎機(jī)的特點(diǎn)。關(guān)鍵詞：破碎機(jī) ；對(duì)輥式破碎機(jī) ；帶傳動(dòng) ；直齒圓柱齒輪 ；設(shè)計(jì)ABSTRACTCrusher coal industry is an indispensable equipment, but also raw materials, materials, fuel, electricity and steel and other necessary equipment sector. With industrial development requirements of the crusher have become more sophisticated.Commonly used in industrial applications, the type of the crusher: jaw crusher, cone crusher, roller crusher, impact crusher, grinding machine. Of Roll Crusher is also called the twin-roll or roll crusher crusher, the machine working principle is to fall into the Roll of the size difference between the coal, automatic adjustment by the Spring Roll Roll spacing in the relative orientation of the two under rotation, the machine was asked by the coal particle size.The design of roller gear roller crusher, roller and some other gear to do the detailed design, to make loading and unloading easy crusher, simple maintenance is easier to maintain in order to make use of crusher better job, to play a roll crusher characteristics.Keywords: crusher; of roller crusher; Belt Drive; spur gear; design本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 1 頁 1 緒論1.1 破碎機(jī)概述對(duì)于破碎煤和巖石的破碎機(jī)型主要有顆式、旋回式、普通輥式、喂給式(單齒輥)和雙齒輥式。顆式破碎機(jī)系間斷破碎，國內(nèi)外產(chǎn)品均存在設(shè)備自重大、功耗高、生產(chǎn)能力小的缺點(diǎn)，滿足不了生產(chǎn)能力大的要求。旋回式破碎機(jī)是我國冶金礦山應(yīng)用廣泛的一種粗碎設(shè)備，具有連續(xù)破碎、生產(chǎn)效率高、能力大、破碎物料硬度高、使用可靠的特點(diǎn)，但設(shè)備重量大、高度高、要求基礎(chǔ)大、移動(dòng)相當(dāng)困難。喂給式破碎機(jī)是消化國外技術(shù)而開發(fā)的應(yīng)用較廣泛的一種破碎中硬以下物料的破碎機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、適于移動(dòng)式、半移動(dòng)式破碎站。但對(duì)中等以上硬度物料破碎適應(yīng)性差，破碎巖容易出現(xiàn)超限排料。普通齒輥式破碎機(jī)應(yīng)用較多，輥徑大破碎齒小，破碎片小，過負(fù)荷能力差，破碎能力小。不適用于破碎巖石和大塊物料。新型雙齒輥破碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)緊湊，破碎物料機(jī)理合理，適應(yīng)性強(qiáng)等突出的優(yōu)點(diǎn)，在露天礦物料粗碎應(yīng)用中很有發(fā)展前途，是較為理想的露天礦巖石破碎機(jī)，其主要特點(diǎn)如下:1)采用長齒，小輥徑，螺旋布齒，多盤四齒結(jié)構(gòu)，通過剪切，彎曲，擠壓綜合作用破碎物料，比普通輥式破碎機(jī)破碎機(jī)理合理，破碎齒受力均勻，允許入料力度大，特別適于粗碎。2)設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，布置靈活，所占空間尺寸小，尤其是破碎高度小，能夠有效地降低整體布置高度，大大降低破碎站的造價(jià)。4)破碎輥轉(zhuǎn)速低，磨損小，噪音低，灰塵小。5)破碎機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)簡單，由于采用整體式結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)減速器直接連接到破碎機(jī)框架上，使得傳到基礎(chǔ)上的力大大減小，設(shè)備振動(dòng)小，有利于設(shè)在移動(dòng)。6)采用特殊設(shè)計(jì)過載能力強(qiáng)的減速器，對(duì)物料的適應(yīng)性強(qiáng)，與普通輥式和喂給式破碎機(jī)相比，破碎物料的硬度大，同時(shí)由于長齒的交叉布置得到相互梳理作用，也可破碎粘性物料。MMD 公司新型雙齒輥破碎機(jī)已形成中心距 500, 625, 750, 1000, 1300mm 系列產(chǎn)品，可以滿足不同生產(chǎn)能力的需要，同時(shí)具有不同的齒型結(jié)構(gòu)，可以滿足不同物料的破碎。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 2 頁 1.2 選題的目的和意義中國是世界上少數(shù)幾個(gè)以煤炭為主要能源的國家之一，煤炭的生產(chǎn)量和消費(fèi)量占世界首位。煤炭作為中國的主要能源及鋼鐵、化工領(lǐng)域的原料在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)不會(huì)有大的改變，因此煤炭在中國國民經(jīng)濟(jì)中的地位是舉足輕重的。然而，在中國的煤炭消耗中，煤炭的加工利用處于低水平階段，存在著高能耗、高污染、低效率的利用現(xiàn)狀，也產(chǎn)生一系列的環(huán)境污染問題，如:燃煤產(chǎn)生煙塵和 S02 排放量分別占 80%和 90%，中國的大氣污染屬典型的煤煙型大氣污染。全國己有 62.3%的城市 S02 年平均濃度超過國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，日平均濃度超過國家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。S02 排放量的持續(xù)增加使中國酸雨覆蓋面積占國土面積的 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。大氣中的 S02 的主要來源于高硫煤的使用，而中國的高硫煤約占總產(chǎn)量的10%,按每年 10 億噸的產(chǎn)量算，每年約有 1 億噸的高硫煤，而去硫的最基礎(chǔ)設(shè)備就是將硫及其伴生物從煤中的解離— 也就是說要將煤充分破碎，破碎煤就需要破碎機(jī)，這是選擇本題的目的之一。其二如前所述，新的選煤技術(shù)和工藝需要新型的破碎機(jī)，否則影響新的選煤工藝和方法的技術(shù)水平。其三多年來，選煤廠廣泛采用的各式破碎機(jī)由于結(jié)構(gòu)與機(jī)理的原因，破碎后的產(chǎn)品或者過粉碎嚴(yán)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，不能適應(yīng)含煤巖石的煤炭破碎，且破碎后粒度不均勻，容易超粒，不但使得后續(xù)的洗選難度加大，分選效果變差，同時(shí)難以滿足目前市場的需要。由此造成的損失每年數(shù)億人民幣。為解決此問題，在國內(nèi)的破碎機(jī)技術(shù)尚未滿足國內(nèi)使用條件的技術(shù)下，目前大量從國外進(jìn)口破碎機(jī)，如山西的平塑、安家?guī)X煤礦、神華集團(tuán)的神木礦區(qū)、大柳塔選煤廠、貴州盤江集團(tuán)的老屋基選煤廠、永城煤電集團(tuán)、晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)等等 ，國外破碎機(jī)的價(jià)格是國內(nèi)同類價(jià)格的 6-8 倍，如果研制的破碎機(jī)能替代進(jìn)口產(chǎn)品，每年可為國家節(jié)約外匯至少 1 億美元。因此，無論從環(huán)保的角度、社會(huì)效益的角度、直接經(jīng)濟(jì)效益的角度，還是解決生產(chǎn)實(shí)際問題的角度，研究新型的齒輥式破碎機(jī)，具有較重大的現(xiàn)實(shí)意義。齒輥式破碎機(jī)可以說是一種古老的機(jī)械。由于具有構(gòu)造簡單、工作可靠、成果低廉等優(yōu)點(diǎn)，至今仍然被廣泛的應(yīng)用于大、中、小型廠礦，對(duì)脆性物料和韌性的中硬和軟礦石進(jìn)行細(xì)碎。如煤、焦炭、石灰石、泥頁巖、長石、泥灰土等。齒輥式破碎機(jī)按照輥?zhàn)拥臄?shù)目可分為:單齒輥破碎機(jī)、雙齒輥破碎機(jī)和多齒輥（三輥、四輥和六輥）破碎機(jī)。單齒輥破碎機(jī)采用較長的齒輥，主要用作粗碎，雙齒輥破碎機(jī)的齒輥一般較短，用于中碎，多齒輥破碎機(jī)主本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 3 頁 要用于細(xì)碎。 對(duì)于齒輥式破碎機(jī)，由于其上述的優(yōu)點(diǎn)，自 50 年代以來，各方面一直比較受關(guān)注，其主要代表成果是帶彈簧保險(xiǎn)裝置的單齒輥和雙齒輥破碎機(jī)，帶有彈簧保險(xiǎn)裝置的目的的是為了防止入料中的木、鐵、研石，巖石等硬物損壞破碎齒。當(dāng)大塊硬物落到破碎腔不能被破碎時(shí)，破碎板或齒輥受力增大，從而壓縮彈簧增大破碎腔的間隙，以使排出硬物，然后借彈簧的恢復(fù)力使可動(dòng)破碎板或齒輥回到原來的位置，由此便不能嚴(yán)格控制碎后產(chǎn)品的粒度。1.3 對(duì)輥式破碎機(jī)概述1.3.1 對(duì)輥式破碎機(jī)的工作原理結(jié)構(gòu)對(duì)輥破碎機(jī)也叫雙輥破碎機(jī)或輥式破碎機(jī)，本機(jī)的工作原理是使落入齒輥之間的物料，在兩齒輥相對(duì)方向旋轉(zhuǎn)作用下，遭到機(jī)器獲得要求粒度的物料。1.3.2 對(duì)輥式破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：規(guī)格齊全，結(jié)構(gòu)特征不一，根據(jù)不同型號(hào)，設(shè)計(jì)由帶傳動(dòng)裝置和齒輪傳動(dòng)裝置。齒輪傳動(dòng)裝置的主要結(jié)構(gòu)有固定齒輥、活動(dòng)齒輥、傳動(dòng)軸、機(jī)體、底架、罩殼、長齒輪罩殼等部分組成，機(jī)器動(dòng)力是由電動(dòng)機(jī)上的皮帶輪傳出，再通過一對(duì)中間減速齒輪，使固定軋輥旋轉(zhuǎn)，再借助固定軋輥另一端的一對(duì)長齒輪、驅(qū)動(dòng)活動(dòng)軋輥，兩軋輥成相對(duì)運(yùn)動(dòng)而擠壓物料。簡圖如下（圖 1-1）。1、固定軋輥和活動(dòng)軋輥：軋輥部分是破碎機(jī)的主要部分，由軸、輪殼、輥軋、齒輪、長齒輪、軸承端蓋、以及滾動(dòng)軸承等零件組成。固定軋輥和活動(dòng)軋輥軸上，都有鍵聯(lián)接著兩個(gè)輪殼，輪箍裝在輪殼上，軸的一端裝有長齒輪，在固定軋輥的另一端裝有一只圓柱齒輪，軋輥兩側(cè)有調(diào)心滾子軸承。輥軋是擔(dān)負(fù)破碎工作的主要零件，根據(jù)使用情況定，因軋輥直接與物料接觸是常更換的易損件，所以輪箍材料采用 ZG50Mn2 經(jīng)過調(diào)質(zhì)熱處理后，具有堅(jiān)固、耐用、拆卸方便等優(yōu)點(diǎn)。2、活動(dòng)裝置：活動(dòng)軸承旁裝有活動(dòng)裝置，當(dāng)機(jī)器在工作時(shí)如有不能破碎機(jī)的物體或者不慎把金屬掉入機(jī)器中，而且其尺寸大小不能在兩軋輥之間的縫隙中通過，為不致使機(jī)器受到損壞，因此裝有活動(dòng)裝置，其原理是活動(dòng)軸承往后移動(dòng)，讓不能破碎的物體或金屬通過，來適應(yīng)此種情況的發(fā)生。活動(dòng)裝置主要有螺母、螺栓、彈簧以及壓板等組成。將活動(dòng)軸承架放本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 4 頁 在底架上，活動(dòng)軸承可順底架前后滑動(dòng)，在活動(dòng)軸承架前端裝有彈簧，在裝配時(shí)要求彈簧作用力應(yīng)保護(hù)裝置，當(dāng)碰到不能破碎的物料，在通不過軋輥間隙時(shí)，軋輥所受的壓力增長，迫使彈簧壓縮，于是活動(dòng)軋棍就離開其原來的位置，使軋輥間隙擴(kuò)大，這樣不能破碎的物料就能通過。調(diào)整活動(dòng)裝置軸承架移動(dòng)行程時(shí)必須注意，扎輥間空隙增到最大限度，而一對(duì)長齒輪必須保證齒合，以防脫落。 圖 1-1 破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖3、傳動(dòng)軸：傳動(dòng)軸實(shí)際是一個(gè)齒輪軸，其上裝有大帶輪，齒輪兩側(cè)有兩只深溝球軸承。4、底架：底架由鋼板和槽鋼制成一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)，上面有六個(gè)遞交螺釘孔可使底架固定在基礎(chǔ)上，傳動(dòng)軸上兩尺軸承座及固定扎輥上 2 只軸承體均用螺栓固定在底架上，活動(dòng)軋輥上兩尺軸承體放在底架上可前后活動(dòng)，不固定在底架上，以便調(diào)整。5、機(jī)體：機(jī)體由角鋼和鋼板制成，它固定在底架上，把兩扎輥的工作面圍成封閉狀，用于防止料塊不經(jīng)破碎，即從扎輥兩側(cè)掉出的現(xiàn)象發(fā)生，在進(jìn)行定期檢查和修理時(shí)，這個(gè)部分可拆下。6、長齒輪罩殼：長齒輪罩殼用鋼板與角鋼焊成，由螺栓固定在底架上。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 5 頁 2 對(duì)輥式破碎機(jī)基本參數(shù)的確定2.1 破碎機(jī)的破碎及排料機(jī)理分析雙齒輥破碎機(jī)的主要工作部件為兩個(gè)平行安裝的齒輥,每個(gè)齒輥沿軸向布置一定數(shù)量的齒環(huán),通過齒輥的對(duì)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的破碎。其結(jié)構(gòu)如圖 1 所示：圖 2-1 破碎機(jī)理齒對(duì)物料的作用過程可分為 3 個(gè)階段。在第 1 階段,旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的輥齒遇到大塊物料,首先對(duì)它進(jìn)行沖擊剪切作用,接著對(duì)它進(jìn)行撕拉作用。如果碎塊能被輥齒咬入則進(jìn)入第 2 階段破碎,否則輥齒沿物料表面強(qiáng)行滑過,靠輥齒的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn),等待下一對(duì)齒的繼續(xù)作用。在圖 1 中,這一階段為齒從 1-1 位置到 2-2 位置。第 2 階段從物料被咬入開始,到前一對(duì)齒脫離咬合終止。在圖 1 中表現(xiàn)為齒從 2-2 位置運(yùn)動(dòng)到 3-3 位置的過程。這一階段兩齒包容的截面由大逐漸變到最小,然后再增大。粒度大的物料由于包容體積逐漸變小而被強(qiáng)行擠壓剪碎,破碎后的物料被擠出,從齒側(cè)間隙漏下。前一對(duì)齒開始脫離嚙合時(shí),破碎的物料大量下漏排出,個(gè)別粒度仍然偏大的物料被劈裂棒阻擋。當(dāng)齒運(yùn)動(dòng)到劈裂棒附近時(shí),與劈裂棒共同作用,將大塊物料劈碎并將其強(qiáng)行排出,這就是第 3 階段破碎。至此,一對(duì)齒的破碎過程結(jié)束。每對(duì)齒環(huán)上有多少齒,齒輥運(yùn)行一周時(shí)同樣的過程就進(jìn)行多少次,循環(huán)往復(fù)。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 6 頁 2.2 對(duì)輥式破碎機(jī)功率的確定及電動(dòng)機(jī)的選型破碎機(jī)功率計(jì)算是破碎機(jī)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它是選擇電動(dòng)機(jī)的理論依據(jù),電動(dòng)機(jī)選擇得適當(dāng)與否,直接關(guān)系到后續(xù)設(shè)計(jì)的成敗。在過去的破碎機(jī)設(shè)計(jì)中,一般采用兩種方法確定功率,即經(jīng)驗(yàn)公式法和理論計(jì)算法。由于雙齒輥破碎機(jī)是一種新型設(shè)備,無經(jīng)驗(yàn)可循,因此提出如下的理論計(jì)算方法。目前有 4 種不同的理論計(jì)算方法可以確定單位生產(chǎn)量的功耗,即 Rittinger法,Kick-Kirpichev 法,Bond 法和 Holmes 法,其中 Rittinger 法適用于細(xì)磨,Kick-Kirpichev 法適用于粗碎,Bond 法介于二者之間 ,Holmes 法是對(duì)上述 3 種方法的統(tǒng)一,其表達(dá)式為 ?????????jjAEmW11式中： W——單位生產(chǎn)量的功耗，kW·h/t ；M——Bond 功指數(shù)，煤的 Bond 功指數(shù)為 7.91kW·h/t；E——占排料粒度 80%以上的部分的粒度尺寸, ;m?A——占給料粒度 80%以上的部分的粒度尺寸, ;j——取值范圍 0.2～1.4,取 j=0.58。所以kW/t????169.0102091.711 58.358.3????????????????????jjEmW下述方法是基于電機(jī)的功率應(yīng)與單位時(shí)間的破碎物料的功耗相同的原則,即認(rèn)為電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)如下求得: ?/QWF?式中： Q——設(shè)計(jì)要求的生產(chǎn)能力，50t/h；F——電動(dòng)機(jī)的功率，kW;——破碎機(jī)的傳動(dòng)效率，0.85。?故kW94.85.0/16.5/????通過以上分析，考慮到破碎機(jī)工作環(huán)境和過載系數(shù)的影響，選取YB180L-8 電動(dòng)機(jī)，如圖 2-2 所示：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 7 頁 圖 2-2 電動(dòng)機(jī) YB180L-8技術(shù)特征：額定功率：11kW滿載時(shí)額定電流：25.1A滿載時(shí)額定轉(zhuǎn)速：730r/min滿載時(shí)效率：87.5%滿載時(shí)功率因數(shù)：0.77重量：215kg2.3 破碎機(jī)基本參數(shù)的估算齒輥破碎機(jī)的轉(zhuǎn)速有快速和慢速兩種，快速齒輥的圓周速度約為2.8~4.7m/s,慢速齒輥的圓周速度約為 1.2~1.9m/s。由于快速的齒輥生成煤粉較多，所以目前煤用齒輥破碎機(jī)均采用慢速。初步確定齒輥軸的轉(zhuǎn)速為r/min64?n初步確定破碎機(jī)輥齒的形狀及比例如圖 2-2 所示，經(jīng)有關(guān)資料結(jié)合設(shè)計(jì)要求，特制定以下估算方案：L——輥軸有效長度， 550mm； D——齒輥直徑，500mm； D1——輥齒大徑，528 mm；a——輥軸中心距，500mm；R——輥軸半徑，147mm； h——輥齒高度，118mm； 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 8 頁 a1——梯形上底，88mm； a2——梯形下底，78mm；h1——梯形高度，90mm；——物料密度，1.27t / m 3?S——梯形面積，mm 2；mm2????7409811 ???????ha——角速度 rad / s；?rad/s702.614.3260n? a=50 a2=781h90L50R147D28=18圖 2-3 齒輥截面圖3 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 確定傳動(dòng)類型總傳動(dòng)比 406.173?nim本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 9 頁 結(jié)合慢速雙齒輥破碎機(jī)的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，因此高速級(jí)采用帶傳動(dòng)，低速級(jí)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。取帶傳動(dòng)比為 21?i所以齒輪傳動(dòng)比為 703.546.12i3.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)表 3-1 機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值種類 效率V 帶傳動(dòng) 1?0.968 級(jí)精度的一般圓柱齒輪傳動(dòng)(油潤滑） 2?0.97球軸承（稀油潤滑） 30.99滾子軸承（稀油潤滑） 40.98長齒齒輪傳動(dòng) 50.973.2.1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算Ⅰ軸（電機(jī)軸）r/min7301?mnⅡ軸r/min65212iⅢ軸（齒輥主軸）r/min64703.523?inⅣ軸r/min34n本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 10 頁 3.2.2 各軸的輸入功率Ⅰ軸kW1?PⅡ軸kW45.09.60312 ????PⅢ軸kW.8.745.23 ??Ⅳ軸kW45.9.09.4534 ????P3.2.3 各軸的轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸Nm904.13795011 ???mnPTⅡ軸Nm418.2365.90522nⅢ軸Nm234.186.90533 ???nPTⅣNm17.4065.90544n3.3 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算參考教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》的第四章。已知輸入軸轉(zhuǎn)速 ＝730r/min,輸入功率 P=11kW1n本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 11 頁 (1) 確定 V 帶型號(hào)工作情況系數(shù) 查表 4.6AK＝1.3A計(jì)算功率 cPkW3.14.1???PcV 帶型號(hào)根據(jù) 和 值查圖 4.6，確定為 B 型c1n(2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑 21,D小帶輪直徑 查表 4.7mm80?大帶輪直徑 2mm36121?i按表 4.7 圓整取mm52?D(3) 驗(yàn)算帶速 vm/s8.60/731860/1 ??????n要求帶速在 5～25m/s 范圍，符合要求表 3-2 B 型 V 帶輪（基準(zhǔn)寬度制）輪緣尺寸項(xiàng)目 B 型槽尺寸基準(zhǔn)寬度 db14.0基準(zhǔn)線上槽深 minah3.5基準(zhǔn)線下槽深 if 10.8槽間距 e19槽邊距 minf 11.5最小輪緣厚 i?7.5帶輪寬 BfezB2)1(???外徑 adadah(4) 確定 V 帶長度 和中心距L初取中心距 mm，由式90?本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 12 頁 ????021210' 42aDaL????初算帶的基準(zhǔn)長度 'mm????8.2694352892' ????按表 4.3 圓整mm0?dL由式 4～22mm56.9728.6492'0 ??????ad(5) 驗(yàn)算小帶輪包角 1??????? 1207.693.56.971803.57182 ???????aD?(6) 確定 V 帶根數(shù) z單根 V 帶試驗(yàn)條件下許用功率 查表 4.40PkW1.20傳遞功率增量 查表 4.5( )0P?97.18/35?ikW.?包角系數(shù) 查表 4.8?K9.0?長度系數(shù) 查表 4.3l 5.1?l所以 ????91.405.982.06340 ??????LcKPz?圓整取 5?z(7) 計(jì)算初拉力 0F21.qvKzvPc?????????每米帶質(zhì)量 查表 4.2q本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 13 頁 kg/m17.0?q則N29.368.98.52.6531402????????????F(8) 計(jì)算壓軸力 QN48.3297.1sin2.3652sin10 ??z(9) 帶輪其它主要尺寸計(jì)算帶輪寬 Bmm95.129)5()1( ????????fez小帶輪外徑 aDmm87.38021ah大帶輪外徑mm625.2????a3.4 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算參考教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》的第六章。已知輸入軸轉(zhuǎn)速 r/min，輸入功率 kW3652?n45.102?P(1)選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力由表 6.2 選 小齒輪 HBS調(diào) 質(zhì)r40C601HBS大齒輪 HBS正 火52?許用接觸應(yīng)力 ，由式][H?NHZSminl][?接觸疲勞極限 查圖得 ,limHN/mm270li1?N/mm25lim2H?本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 14 頁 接觸強(qiáng)度壽命系數(shù) ，應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由式NZ78212 8h 102.973.5/0./ 103.5)(6j60????iLn（查圖 6-5 得 .1NZ052?接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù) 1minHS則 N/mm270/.0][1???N/mm2552H故N/mm2][許用彎曲應(yīng)力 ,由式][FXNFYSminl??彎曲疲勞極限 ，查圖 6-7（雙向傳動(dòng)乘 0.7）知limF?N/mm23781liN/mm2942?彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù) ,查圖 6-8 知 NY21N彎曲強(qiáng)度尺寸系數(shù) ,查圖 6-9（設(shè)模數(shù) m 小于 5）知 X?XY彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù) ，取3~4.1minFSi則 N/mm2704.1/381??F?N/mm229(2)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 15 頁 確定齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)，按 3221 /)0.~.(nPv?估取圓周速度m/s43.~7.165/4.365)02..( ??tv查表 6.7，表 6.8 ， 選?、蚬罱M 8 級(jí)小輪分度圓直徑 ，由下式得1d3d2u)1()][(?????KTZHE齒寬系數(shù) ，查表 6.9，按齒輪相對(duì)于軸承為對(duì)稱布置，取d?1d?小輪齒數(shù) ，在推薦值 選1z40~21z大輪齒數(shù) 2 7.92703.5i12???z圓整取 2z齒數(shù)比 u 67.51/9/12??傳動(dòng)比誤差 0.2.03./)67.503.(/ ???小輪轉(zhuǎn)矩Nmm218?T載荷系數(shù) K??KVA使用系數(shù) ，查表 6.3，選?A 75.1?A本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 16 頁 動(dòng)載系數(shù)，由推薦值 選?VK4.1~05.2?VK齒間載荷分配系數(shù)，由推薦值 選? .1.?齒向載荷分配系數(shù)，由推薦值 選??K2.~.??K所以 54.21.275.1?材料彈性系數(shù) ,查表 6.4 知 EZ2m/8.9N?節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ,查圖 6-3（ ） H0x,01??，?5.HZ重合度系數(shù) 由推薦值 選?Z92~87.0??故 mm28.9367.5)1(12354.)578.02.19(d32 ??????齒輪模數(shù) mmm./8.9/d1??z取標(biāo)準(zhǔn)m=5mm標(biāo)準(zhǔn)中心距 amm3502/)19(52/)(1 ??????z小輪分度圓直徑 d1圓周速度 v本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁 m/s08.26/35106/ndv21 ??????與估取近似齒寬 b m105db1?圓整取b=105mm大輪齒寬 1052?小輪齒寬 2m)~(b21?(3)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算由式 ][bdsa12FFFYKT?????齒形系數(shù) ，查表 6.5 小輪aFY76.1aF大輪 5.2a?FY應(yīng)力修正系數(shù) ，查表 6.5 小輪aS 6.1aS大輪 8.2a?SY重合度 ?? )]tant()tnt([2121a ???????zz代入數(shù)據(jù)得 76.???重合度系數(shù)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁 68.07.1/52.0/75.2.0????????Y故N/mm23..6510234.1 ??F?N/mm26.1098.27.2 ??F齒根彎曲強(qiáng)度滿足(4)齒輪及其他主要尺寸計(jì)算大輪分度圓直徑mm5912???mzd根圓直徑 mm.2.01?ffhmm581592ffd頂圓直徑mm201????aahmm605592d3.5 長齒齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算由于齒輥工作時(shí)，可動(dòng)齒輥可能往復(fù)地移動(dòng)，所以，兩齒輥間的傳動(dòng)齒輪需要采用特制的長齒齒輪，使齒輥往復(fù)移動(dòng)不致妨礙其嚙合。長齒齒輪的基圓直徑根據(jù)齒輥的直徑和兩齒之間的間隙（及破碎產(chǎn)物的粒度）而定，齒輪的齒高和齒形一般根據(jù)齒輥相對(duì)移動(dòng) 時(shí)，齒輪m10?件還能進(jìn)行正常嚙合這個(gè)條件設(shè)計(jì)，并保證齒根有足夠的強(qiáng)度。這種特殊的齒輪往往是鑄造后經(jīng)過修整而制成的。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁 圖 3-1 長齒齒輪圖工作齒輥的直徑d=450mm兩齒間的平均間隙b=50mm因此長齒齒輪的分度圓直徑d=500mm要保證齒輥相對(duì)移動(dòng) 時(shí)仍能良好的嚙合，故長齒齒輪的齒頂圓m10?直徑設(shè)計(jì)為mm549?a齒根圓直徑設(shè)計(jì)為mm37fd其它主要尺寸如上圖 3-1 所示。4 傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核軸是機(jī)器中的重要零件，各種作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的零件都必須安裝在軸上，才能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。因此軸的功能是支承旋轉(zhuǎn)零件及傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。軸的材料種類很多，要根據(jù)強(qiáng)度、剛度和耐磨性等要求，選擇材料種類本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁 和熱處理方式。軸的常用材料是碳素鋼和合金鋼。碳素鋼價(jià)格較低，對(duì)應(yīng)力集中敏感性小，通常使用碳素鋼，最常用的是 45 號(hào)鋼，不太重要或受力較小的軸可以使用 Q235 等鋼材。合金鋼畢碳素鋼具有更高的機(jī)械強(qiáng)度和優(yōu)良的熱處理性能，但對(duì)應(yīng)力集中較為敏感，對(duì)于受力較大又要減小軸的尺寸和重量，或者需要提高軸頸的耐磨性，或者在高溫、腐蝕等條件下工作的軸，可以采用合金鋼。在低于 200℃的工作溫度下，合金鋼和碳素鋼的彈性模量相差不大，因此，使用合金鋼代替碳素鋼并不能提高軸的剛度。熱處理可以明顯提高軸的強(qiáng)度（特別是疲勞強(qiáng)度）和耐磨性，因此要根據(jù)工作條件選用合適的熱處理方式。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是根據(jù)軸上零件的安裝、定位及制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。工作能力計(jì)算是通過強(qiáng)度、剛度和振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，保證軸具有足夠的工作能力和可靠性。大多數(shù)的軸只需進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，防止斷裂和塑性變形；對(duì)于剛度要求較高的軸（如機(jī)床主軸）才進(jìn)行剛度計(jì)算，避免發(fā)生過大的變形；對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸還要進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算，避免發(fā)生共振。軸的設(shè)計(jì)步驟通常是先擬定軸上零件裝配方案，然后裝配和制造要求，確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，最后進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，必要時(shí)進(jìn)行剛度計(jì)算或振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。提高軸的強(qiáng)度措施：(1) 改善軸的受力狀況軸上零件的安裝位置、軸的結(jié)構(gòu)對(duì)軸的受力影響很大，設(shè)計(jì)軸時(shí)應(yīng)該充分加以考慮。當(dāng)軸上有兩個(gè)以上的零件輸出扭矩，應(yīng)該將輸入扭矩的零件盡量布置在軸的中間，而不是布置在軸的一端，這樣可以顯著降低軸上的最大轉(zhuǎn)矩。(2) 減小應(yīng)力集中大多數(shù)軸是在變應(yīng)力條件下工作的，主要失效形式為疲勞破壞。軸的截面變化處（如軸肩、鍵槽等）及過盈配合產(chǎn)生的應(yīng)力集中是引起疲勞破壞的主要因素，因此設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)盡量減少應(yīng)力集中源和降低應(yīng)力集中程度。合金鋼對(duì)應(yīng)力集中較為敏感，設(shè)計(jì)時(shí)更應(yīng)加以注意。為減少應(yīng)力集中，應(yīng)盡量避免在軸上特別是應(yīng)力較大不為處鉆孔、開槽或加工螺紋。軸肩處應(yīng)采用圓角過渡，并且圓角不宜過小。當(dāng)依靠軸肩定位的零件圓角半徑很小時(shí)，為增大軸肩的圓角半徑，可采用內(nèi)凹圓角或隔離環(huán)過渡。軸的表面質(zhì)量對(duì)疲勞強(qiáng)度也有顯著影響，因?yàn)檩S表面的加工刀痕也是應(yīng)力集中源，疲勞裂紋常發(fā)生在表面粗糙的部位，所以必須合理確定表面粗本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁 糙度。此外，對(duì)軸進(jìn)行表面熱處理（滲碳淬火、高頻淬火等）和表面強(qiáng)化處理（碾壓、噴丸等） ，也可以提高軸的疲勞強(qiáng)度。(3) 軸的結(jié)構(gòu)工藝性軸的基本形狀確定后，需要根據(jù)裝配和制造工藝要求，對(duì)軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。例如，為了減少裝夾工件的時(shí)間，同一軸上的鍵槽應(yīng)布置在同一母線上；為了減少道具種類，軸的鍵槽寬度、圓度、退到草和砂輪槽等應(yīng)盡量采用相同的尺寸，并符合有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)；為了去掉毛刺和便于裝配零件，軸段端部應(yīng)該倒角；過盈配合零件裝入端通常要加工出導(dǎo)向錐面；磨削處應(yīng)有砂輪越程槽，車削螺紋處應(yīng)有退刀槽。4.1Ⅰ軸（高速軸）的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速軸為電機(jī)軸，其上裝小帶輪，其軸頸為d=48mm總長l=110mm圖 4-1 電機(jī)軸(1) 計(jì)算作用在帶輪上的力：轉(zhuǎn)矩：Nmm14390?T小帶輪直徑：mm81D初拉力：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁 N29.360?F壓軸力：N48.Q(2) 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖：求彎矩：Nmm.1976?M扭矩：Nmm4301T(3) 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)量彎矩： 22)(Tca???取折合系數(shù) a=0.6，則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩：Nmm857143906.(8.1972??caM軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：N/mm25?b?材料許用應(yīng)力：N/mm2??701?軸的計(jì)算應(yīng)力為：N/mm2????841./85.// 331????dMWcacac? ??b1???以下為軸的受力分析圖： 彎 矩 圖扭 矩 圖當(dāng) 量 彎矩 圖圖 4-2 電機(jī)軸的計(jì)算簡圖本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 23 頁 4.2Ⅱ軸設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 計(jì)算作用在帶輪及齒輪上的力：轉(zhuǎn)矩：N·mm273418?T帶輪直徑：mm52D壓軸力：N48.39?Q齒輪分度圓直徑：mm105d圓周力：N96.207/27348/211 ???TFt徑向力：N54.1tan96.50an??tr(2) 初步估算軸的直徑：因?yàn)?II 軸是齒輪軸，應(yīng)與齒輪 1 的材料一致，故其材料選取 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼作為軸的材料。由式： 322nPAd?計(jì)算軸的最小直徑，并加大 1.03 以考慮鍵槽的影響。查表，取105?則：mm9.364.3.132??d(3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1) 確定軸的結(jié)構(gòu)方案（如圖所示）本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 24 頁 圖 4-3 Ⅱ軸結(jié)構(gòu)圖右軸承從軸的右端裝入，右軸承左側(cè)端面靠軸肩定位。左軸承從軸的左端裝入，靠軸肩定位。左右軸承均為深溝球軸承，采用軸承端蓋。大帶輪從軸的左端裝入，右端面靠軸肩定位，采用普通平鍵得到周向固定。2) 確定各軸段直徑和長度：①段：裝帶輪，根據(jù) 圓整取min2dmm51?長度比帶輪寬短 )4~(mm07l②段：為使帶輪定位，軸肩高度：mm)63(?h則：mm510212?d取端蓋寬度 10mm，端蓋外端面與帶輪 14mm，則mm42?l③段：為便于裝拆軸承內(nèi)圈， 且符合標(biāo)準(zhǔn)軸承內(nèi)徑。查23d?GB/T276--94，暫選深溝球軸承型號(hào)為：6014，則：mm703?d其寬度：mm2B軸承潤滑方式選擇：mm·r/min mm·r/min50367023??nd 180?故選擇脂潤滑。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 25 頁 齒輪與箱體內(nèi)壁間隙取 17mm,則mm3712073???Bl④段：為軸齒輪，所以其分度圓直徑：mm54d取其長度等于齒輪寬 ，即：1bmm2?l⑤段：裝左軸承mm7035dmml3) 確定軸承及齒輪作用力位置：根據(jù)下面軸的受力簡圖，先確定各段長度：mm941?Lmm8324) 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖：求軸承反力 H 水平面：N541?HRN762V 垂直面：N981V求彎矩 H 水平面：Nmm302?HMNmm647V 垂直面：Nmm8V合成彎矩：Nmm319065?MNmm482扭矩：Nmm7312?T5) 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)量彎矩：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 26 頁 22)(TMca???取折合系數(shù) a=0.6，則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩：Nmm6895)73416.0(64853222 ??caMNmm719??軸的材料為 40Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：N/mm2735?b?材料許用應(yīng)力：N/mm2??01?軸的計(jì)算應(yīng)力為：N/mm2????78.51./6895.0// 33422 ????dMWcacac? ??b1???以下為軸的受力分析圖 RH2VFr1tRHV1Q水 平 面V垂 直 面合 成 彎 矩扭 矩當(dāng) 量 彎 矩 2Ft1RV2RV1r1圖 4-4 Ⅲ軸計(jì)算簡圖本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 27 頁 4.3Ⅲ軸（即齒輥主軸）設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 計(jì)算作用在齒輪及齒輥上的力：轉(zhuǎn)矩：Nmm14832?T直齒圓柱齒輪分度圓直徑：mm592d圓周力：N6.0712?ttF徑向力：N54.1892tan9.5tan2????rF齒輥直徑：mm40?d圓周力：N659/1832/23??TFt徑向力：N40tan659tan???r長齒齒輪直徑：mm0長d圓周力：N593/14832/23 ???長長 TFt徑向力：N160tan59tan??長長r(2) 初步估算軸的直徑：選取 45 號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。由式： 3nPAd?本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 28 頁 計(jì)算軸的最小直徑，并加大 1.03 以考慮鍵槽的影響。查表，取15?A則：mm67.349.03.3??d(3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1) 確定軸的結(jié)構(gòu)方案（如圖 4-5 所示）圖 4-5 Ⅲ軸結(jié)構(gòu)圖齒輥，右軸承，直齒圓柱齒輪依次從軸的右端裝入，齒輥及齒輪左側(cè)端面靠軸肩定位。左軸承，長齒齒輪依次從軸的左端裝入，長齒齒輪靠軸肩定位。采用調(diào)心滾子軸承。齒輥，直齒圓柱齒輪及長齒齒輪均采用普通平鍵得到周向固定。2) 確定各軸段直徑和長度：①段：裝直齒圓柱齒輪，根據(jù) 圓整取min2dmm10?長度比齒輪寬度短(1~4)mmmm1l②段：為使齒輪定位，且便于拆裝軸承內(nèi)圈，軸肩高度：mm)6~3(?h查設(shè)計(jì)手冊，暫選調(diào)心滾子軸承型號(hào)為：22326C，則mm102dmm64?B長度為軸承寬度，兩個(gè)軸承端蓋的寬度，齒輪壁的寬度，齒輥箱壁的寬度以及套筒長度的總合，初步定為mm25l③段：為便于裝拆齒輥及齒輥箱壁定位，取軸肩高度本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 29 頁 mm)6~3(?h則：mm14223?d其長度比齒輥長度短(1~4)mm ：mm56?l④段：裝齒輥箱壁mm14d取其長度：mm52?l⑤段：裝軸承端蓋mm145dmm39l⑥段：裝左軸承mm1026?dmm43l⑦段：裝長齒齒輪mm7mm105?l3) 確定軸承及齒輪作用力位置：根據(jù)下面軸的受力簡圖，先確定各段長度：mm21Lmm43?mm04) 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖：求軸承反力 H 水平面：N57281?HRN6V 垂直面：N1VN42?求彎矩 H 水平面：Nmm67031HMNmm82本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 30 頁 V 垂直面：Nmm834?VM合成彎矩：Nmm621Nmm7扭矩：Nmm483?T5) 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)量彎矩： 22)(TMca??取折合系數(shù) a=0.6，則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩：Nmm6985)14836.0(68221 ???caMNmm7437432?軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：N/mm2640?b?材料許用應(yīng)力：N/mm2??1?b軸的計(jì)算應(yīng)力為：N/mm2????3.614.0/75346.0// 3322 ????dMWcacac???b1??以下為軸的受力分析圖本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 31 頁 RH2V Fr2tRH1VH水 平 面V垂 直 面合 成 彎 矩扭 矩當(dāng) 量 彎 矩 H2 1Ft長 r長 Frt t2t長 FtFr長 RV2r Fr2RV1圖 4-6 Ⅲ軸計(jì)算簡圖4.4Ⅳ軸設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 計(jì)算作用在齒輪及齒輥上的力：轉(zhuǎn)矩：Nmm1407?T齒輥直徑：mm5d圓周力：N65940/1832/23??Ft徑向力：Ntan659tan???r本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 32 頁 長齒齒輪直徑：mm50?長d圓周力：N593/14832/23 ??長長 TFt徑向力：N160tan59tan???長長r(2) 初步估算軸的直徑：選取 45 號(hào)鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。由式： 344nPAd?計(jì)算軸的最小直徑，并加大 1.03 以考慮鍵槽的影響。查表，取15?則：mm6.24.903.34??d(3) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1) 確定軸的結(jié)構(gòu)方案（如圖 4-7 所示）圖 4-7 Ⅳ軸結(jié)構(gòu)圖齒輥，右軸承依次從軸的右端裝入，齒輥?zhàn)髠?cè)端面靠軸肩定位。左軸承，長齒齒輪依次從軸的左端裝入，長齒齒輪靠軸肩定位。采用調(diào)心滾子軸承。齒輥及長齒齒輪均采用普通平鍵得到周向固定。2) 確定各軸段直徑和長度：①段：裝軸承?？紤]該軸的承載，差設(shè)計(jì)手冊，暫選調(diào)心滾子軸承型號(hào)為：22326C，則mm130?d本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 33 頁 mm64?B長度為軸承寬度，一個(gè)軸承端蓋的寬度，齒輥箱壁的寬度以及套筒長度的總合，初步定為mm13l②段：為便于裝拆齒輥及齒輥箱壁定位，取軸肩高度mm)6~(?h則：mm14212?d其長度比齒輥長度短(1~4)mm ：mm56?l③段：裝齒輥箱壁mm13d取其長度：mm52?l④段：裝軸承端蓋mm14dmm39l⑤段：裝左軸承mm105?dmm43l⑥段：裝長齒齒輪mm26mm105?l3) 確定軸承及齒輪作用力位置：根據(jù)下面軸的受力簡圖，先確定各段長度：mm21Lmm43?4) 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖：求軸承反力 H 水平面：N57281HRN6?V 垂直面：N1V本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 34 頁 N142?VR求彎矩 H 水平面：N·mm67031HMN·mm82V 垂直面：N·mm4?V合成彎矩：N·mm6821N·mm73M扭矩：N·mm43?T5) 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸的強(qiáng)度：當(dāng)量彎矩： 22)(Tca??取折合系數(shù) a=0.6，則齒寬中點(diǎn)處當(dāng)量彎矩：N·mm698514836.0(6821 ???caMN·mm743)74322軸的材料為 45 號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得：N/mm2b?材料許用應(yīng)力：N/mm2??601??軸的計(jì)算應(yīng)力為：N/mm2????3.614./753.//22 ???dMWcacac???b1??以下為軸的受力分析圖本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 35 頁 RH2VRH1V水 平 面V垂 直 面合 成 彎 矩扭 矩當(dāng) 量 彎 矩 2 1Ft長r長 Frtt長 tFr長 RV2FrRV1圖 4-8 Ⅳ軸計(jì)算簡圖5 軸承的壽命驗(yàn)算5.1 深溝球軸承 6014查設(shè)計(jì)手冊，6014 的主要性能參數(shù)（GB/T276-1995 ）為：額定動(dòng)載荷：C=38500N額定靜載荷： =30500N06.0?x5y本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 36 頁 (1) 合成支反力：N27194825R121 ????VHN7622(2) 當(dāng)量動(dòng)載荷：取載荷系數(shù)=1.8pf故N2936716.08101 ???RxfPpN8422(3) 計(jì)算軸承壽命：因 ，按 計(jì)算21P?2查表，取溫度系數(shù)=1tf32601???????PCnLth將以上數(shù)據(jù)帶入得h358h軸承的額定壽命，小修一年，350 天/年，每天 8 小時(shí)工作。=1×350×8=2800h][hL故軸承壽命滿足要求5.2 齒輥主軸上調(diào)心滾子軸承 22326C查設(shè)計(jì)手冊，22326C 的主要性能參數(shù)（GB/T297-94 ）為：C=82800N=108000N0=0.42e本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 37 頁 =1.y(1) 合成支反力：N584265728R211 ????VHN179222?(2) 軸承派生軸向力：N)4./(58)/(S1???yN921722R(3) 軸向載荷因N 05353014F2a3 ??????S1S?故N91AN22S(4) 當(dāng)量動(dòng)載荷：取載荷系數(shù)=1.2pf因 eR???3.624/059/A1查表 .1yx故N37601)2594.6.0(2)(P111 ???????AyRxfp因 e??37./9/2查表本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 38 頁 012?yx故N32)7(.)(P222 ?????ARxfp(5) 計(jì)算軸承壽命：因 ，按 計(jì)算21?1查表，取溫度系數(shù)=1tf)3/10(36PCnLth?將以上數(shù)據(jù)帶入得h89h軸承的額定壽命，小修一年，350 天/年，每天 8 小時(shí)工作。=1×350×8=2800h][hL故軸承壽命滿足要求5.3Ⅳ軸上調(diào)心滾子軸承 22326C查設(shè)計(jì)手冊，22326C 的主要性能參數(shù)（GB/T297-94 ）為：C=82800N=108000N0C=0.42e=1.y(1) 合成支反力：N857314207R2211 ????VHN22(2) 軸承派生軸向力：本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 39 頁 N2516)7./(853)2/(S1 ???yRN412(3) 軸向載荷因 124 8725306SSFa ????故N4141??aAN5262S(4) 當(dāng)量動(dòng)載荷：取載荷系數(shù) =1.5pf因 eR???26.08573/214/A1查表 1yx故N12860)86735(.)(111 ??????ARxfPp因 e?4.0/25/2查表 .12?yx故N85012)264.53.0()(222 ??????AyRxfPp(5) 計(jì)算軸承壽命：因 ，按 計(jì)算21?1查表，取溫度系數(shù)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 40 頁 =1tf)3/10(46PCnLth?將以上數(shù)據(jù)帶入得h29h軸承的額定壽命，小修一年，350 天/年，每天 8 小時(shí)工作。=1×350×8=2800h][hL故軸承壽命滿足要求6 鍵的選擇與強(qiáng)度校核本設(shè)計(jì)均采用應(yīng)用最為廣泛的普通平鍵查表知，鍵聯(lián)接的許用壓應(yīng)力為N/mm210][?P?強(qiáng)度計(jì)算式為 dhlTP4][(1) 電機(jī)軸 鍵 B14×66 GB/T1096-2003Ⅰ軸N·mm14390?TN/mm2 8.)6(48??P?][P??(2) 大帶輪 鍵 16×86 GB/T1096-2003Ⅱ軸N·mm273418?TN/mm2 .)6(05??P?][P??本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 41 頁 (3) 大齒輪 鍵 32×89 GB/T1096-2003Ⅱ軸N·mm273418?TN/mm2 .5)9(10??P?][P??(4) 齒輥 鍵 36×400 GB/T1096-2003Ⅲ軸N·mm4832?TⅣN·mm1074N/mm2 95.3)6(28????ⅢP? ][P??N/mm2 .8)40(117ⅣP ][P(5) 長齒齒輪 鍵 32×93 GB/T1096-2003Ⅲ軸N·mm14832?TⅣN·mm074N/mm2 1.)329(182????ⅢP?][P??N/mm2 .6)(047ⅣP ][P所有鍵均滿足強(qiáng)度條件本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 42 頁 7 彈簧的設(shè)計(jì)與校核彈簧是一種常用的彈性元件，在工作時(shí)產(chǎn)生較大的彈性變形。彈簧的主要功用有：(1) 控制運(yùn)動(dòng)，如氣門、離合器、制動(dòng)器和各種調(diào)節(jié)器上的控制彈簧；(2) 緩沖或減振，如車輛的懸架彈簧和破碎機(jī)的支撐彈簧等；(3) 儲(chǔ)能及輸出能量，如鐘表、儀器和自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)上的發(fā)條和槍閂彈簧；(4) 測力，如彈簧秤和動(dòng)力計(jì)中的測力彈簧本設(shè)計(jì)采用應(yīng)用最廣的圓截面材料壓縮彈簧，其特性線呈線性，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便。彈簧的作用：自動(dòng)調(diào)節(jié)齒輥間距，以破碎粒度不同的煤塊。以下為彈簧拉力計(jì)算式F 為拉桿彈簧的拉力， F 按下式計(jì)算：（7-1）)(0ic???式中 c——彈簧的剛性系數(shù)；——彈簧的預(yù)壓變形；0?——彈簧的工作變形。i彈簧工作變形 是懸掛點(diǎn)與彈簧支承點(diǎn)間的長度與其最小值間的差值。i（7-2）min)(lii???預(yù)變形量 按下式計(jì)算；0?（7-3）????????minmax008.llkazzx式中 ——彈簧的最大工作變形；max?——彈簧預(yù)壓緊時(shí)的起始變形系數(shù)，一般取0k本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 43 頁 。5.0~20?k只要選定彈簧的剛性系數(shù) c 和起始變形系數(shù) ，并通過位置分析，求0k出彈簧拉桿在動(dòng)腭上的懸掛點(diǎn)的坐標(biāo)值，即可由式（7-1）～（7-3）計(jì)算出彈簧的拉力 F。8 箱體及附件的設(shè)計(jì)8.1 箱體設(shè)計(jì)破碎機(jī)箱體是整個(gè)破碎機(jī)零部件的安裝基礎(chǔ)。它在工作中承受很大的沖擊載荷，其重量占整機(jī)重量很大比例（對(duì)鑄造機(jī)架為 50％左右，對(duì)焊接機(jī)架為 30％左右） ，而且加工制造的工作量也較大。機(jī)架的剛度和強(qiáng)度，對(duì)整機(jī)性能和主要零部件壽命均有很大的影響，因此，對(duì)破碎機(jī)箱體的要求是:結(jié)構(gòu)簡單制造，重量輕，且要求有足夠的強(qiáng)度和剛度。破碎機(jī)架按機(jī)構(gòu)分，有整體機(jī)架和組合機(jī)架：按制造工藝分，有鑄造機(jī)架和焊接機(jī)架。箱體起著支持和固定軸組件，保證軸組件運(yùn)轉(zhuǎn)精度、良好潤滑及可靠密封等重要作用。選用灰鑄鐵制造，灰鑄鐵具有良好的鑄造性能和減振性能，易獲得美觀外形。減速齒輪箱體壁厚mm10?b齒輥箱壁厚mm2長齒齒輪箱體壁厚mm103?b總體底座厚度mm94傳動(dòng)齒輪箱體底座厚度mm65?b地腳螺釘直徑mm30fd地腳螺釘數(shù)目 12?n本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 44 頁 8.2 附件設(shè)計(jì)減速齒輪箱體及傳動(dòng)齒輪箱體上設(shè)置有窺視孔、窺視孔蓋，通氣器等附件。窺視孔用于檢查傳動(dòng)件的嚙合情況、潤滑狀態(tài)、接觸斑點(diǎn)及齒側(cè)間隙等，還可用于加入潤滑油。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，箱體內(nèi)溫度升高、氣壓增大，對(duì)箱體的密封極為不利。因此在箱蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使箱體內(nèi)的熱脹氣體自由逸出，以保證箱體內(nèi)外壓力均衡，提高箱體有縫隙處的密封性能。軸承蓋是用來封閉減速器箱體上的軸承座孔，以及固定軸組件的軸向位置并承受軸向力。8.3 其它技術(shù)說明1）減速器的潤滑良好的潤滑可降低傳動(dòng)件和軸承的摩擦損耗，減少磨損，保護(hù)其不受銹蝕，提高其使用壽命和機(jī)械效率，還可起到散熱，減振，降噪音等作用。2) 齒輪的潤滑齒輪潤滑采用油池浸浴潤滑，利用浸在油池中的轉(zhuǎn)動(dòng)件齒輪將潤滑油帶到嚙合表面，甩到箱壁上，為了避免攪油損耗過大，又要使齒輪嚙合處充分潤滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太甚或太淺。3）軸承潤滑選擇軸承潤滑時(shí)，根據(jù)軸承內(nèi)徑和轉(zhuǎn)速確定區(qū)間查出潤滑油黏度，經(jīng)查表，潤滑油粘度選在 60~150 間，確定潤滑油牌號(hào)：選用工業(yè)齒輪油4）破碎機(jī)械的密封形式破碎機(jī)的密封包括箱體，軸承等處的密封，密封的作用是防止灰塵，水分，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承和箱體內(nèi)，并阻止?jié)櫥瑒┑男孤?。本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 45 頁 9 對(duì)輥式破碎機(jī)生產(chǎn)能力計(jì)算方法的推導(dǎo)根據(jù)以上分析可知,物料是被齒強(qiáng)行掃出破碎腔的，所以破碎機(jī)的生產(chǎn)能力等于將輥齒看作是物料單位時(shí)間內(nèi)通過兩齒輥之間的物料的總體積減去所有的輥齒在其中所占的體積，即：( 9-1 )??21VKQ???式中 Q——破碎機(jī)的生產(chǎn)能力，t/h；K——物料的填充系數(shù)；V1——將輥齒看作物料單位時(shí)間內(nèi)通過兩輥之間的物料的總體積，m3/h；——物料粒度，t / m3； V2——單位時(shí)間內(nèi)通過兩輥之間的所有?輥齒的體積，m 3/h。9.1 推導(dǎo)過程1）求 1V由于物料是被輥齒強(qiáng)行掃出的，所以與輥齒接觸的物料以輥齒接觸點(diǎn)處的線速度運(yùn)動(dòng)。如圖 2 所示,兩輥之間的間隙為 AD 段。AC 表示左輥上的齒高，BD 表示右輥上的齒高。從圖中可以看到，兩輥上的輥齒從軸向看有重疊部分，即 BC 段。物料通過 BC 段某一點(diǎn)的速度應(yīng)該取兩輥齒在該點(diǎn)的線速度的平均值。物料通過 AB 段和 CD 段某一點(diǎn)的速度則簡單地分別由左右輥齒在該點(diǎn)的線速度決定?？紤]到通過 AD 段的物料關(guān)于 的垂直等分線具有21O對(duì)稱性，則有：( 9-2 )??4312V??式中 ——單位時(shí)間內(nèi)通過 AB 段的物料(包括輥齒)的體積； —4V—單位時(shí)間內(nèi)通過 BO 段的物料(包括輥齒)的體積。( 9-3 )????? ???????????????hRa RDaLdx2132?其中 ——角速度 rad/s；?60/n?L——輥軸有效長度，m；——輥齒中心距，m；aD1——輥齒大徑， ，m；)(21hRD??本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 46 頁 R——輥軸半徑，m； h——輥齒高度，m。設(shè) BC 段上一點(diǎn)坐標(biāo)值為 ，則兩輥上的輥齒在該點(diǎn)的線速度分別為x)(),)(,)(2121 avxvx???和那么物料通過 點(diǎn)的平均速度為：?????axx2121 ??可見物料通過 BC 段的速度恒等于 O 點(diǎn)的線速度。則( 9-4 )????aDLdxaVhR??????12/44?將式子( 3 ) 和 ( 4 )代入式子 ( 2 )可得：( 9-5 )1211 RL?將 ????hradnsradn/20/30/????代入上式得：( 9-6 )?21211 430RDaLV??2）求 2單位時(shí)間內(nèi)通過兩輥之間的所有輥齒的體積 ??hmnV/6032?式中 m——兩個(gè)齒輥上安裝的總齒數(shù)；n——齒輥轉(zhuǎn)速，r/min；——單個(gè)齒的體積，m 3。2V3）求 Q將式( 6 )和( 7 )代入式( 1 )就得到生產(chǎn)能力 Q 的計(jì)算公式：????02121430mVRaDLKn??????K 值選取將是本公式運(yùn)用的關(guān)鍵。因?yàn)?K 值與物料性質(zhì)、物料松散系數(shù)以及進(jìn)料飽和度等因素有關(guān)，要靠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得到，經(jīng)試驗(yàn)測定。6.0?本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 47 頁 9.2 對(duì)輥式破碎機(jī) 2PGC-T0405DE 的生產(chǎn)能力校核型號(hào)說明2PG——對(duì)輥式破碎機(jī)C——齒輥T——彈簧調(diào)節(jié)04——齒輥直徑05——齒輥長度單個(gè)齒的體積m33210 105.74.019.085.9??????lkV齒總數(shù) （3 環(huán) 4 齒雙輥+輔助輥齒）26