目 錄
摘要……………………………………………………………………………………………1
關鍵詞…………………………………………………………………………………………1
1前言…………………………………………………………………………………………1
2圓盤計算設計………………………………………………………………………………2
2.1圓盤給料計算……………………………………………………………………………2
2.2圓盤的設計………………………………………………………………………………3
2.3圓盤給料機進料口和出料口設計………………………………………………………4
3功率的計算及電動機的選型………………………………………………………………4
3.1圓盤所需功率的計算……………………………………………………………………4
3.2電動機的選擇……………………………………………………………………………5
3.3傳動比的分配 15
3.3.1總傳動比是 15
3.3.2分配傳動裝置各級傳動比 15
3.4傳動裝置的總體布置 15
3.5計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 16
3.5.1 0軸的計算（電機軸） 16
3.5.2 1軸的計算（斜齒輪軸） 16
3.5.3 2軸的計算（錐齒輪軸） 16
3.5.4 3軸的計算（直齒圓柱齒輪軸） 17
3.5.5 4軸的計算（立軸） 17
4 傳動零部件的設計計算 18
4.1 齒輪的設計計算與校核 18
4.1.1 斜齒圓柱齒輪的設計 18
4.1.2 圓錐齒輪的設計 23
4.1.3 直齒圓柱齒輪設計 28
4.2 軸的設計計算與校核 31
4.2.1 斜齒輪軸的設計 31
4.2.2 錐齒輪軸的設計 36
4.2.3 直齒輪軸的設計 40
4.2.4立軸的設計 45
4.3 鍵的校核 46
4.3.1 連接聯(lián)軸器上的鍵 46
4.3.2 連接斜齒輪的鍵 46
4.3.3 連接錐齒輪上的鍵 47
4.3.4 連接大直齒輪上的鍵 47
4.3.5 連接圓盤的鍵 47
4.4 軸承的校核 48
4.4.1校核一軸軸承壽命 48
4.4.2校核二軸軸承壽命 48
4.4.3校核三軸軸承壽命 50
4.4.4校核四軸軸承壽命 50
致謝……………………………………………………………………………………………51
參考文獻………………………………………………………………………………………52
摘 要
圓盤給料機是一種使用廣泛的連續(xù)式容積加料設備，能均勻連續(xù)地將物料喂送到下一設備中。其工作原理為圓盤中部有一位于接料倉下口而高度可調(diào)的下料套筒，物料從下料套筒和圓盤的間隙中漏散出來，并被刮板從圓盤上刮落下來。它在整個輸送生產(chǎn)工藝流程中是必不可少的，它使混合料具有足夠的透氣性，以獲得較高的生產(chǎn)率。圓盤給料機有不同類型與規(guī)格，我設計的題目是一種吊閉式圓盤給料機，包括機械結構設計和動力系統(tǒng)設計，采用單電動機傳動方式。具有承載量大；運轉平穩(wěn)可靠；結構簡單；容易維修；管理方便；檢修周期長等特點。
在這次設計中，我完成了以下工作：設計方案選擇與確定；電動機的選擇；主要零部件的設計與校核；確定了維修維護方案。
關鍵詞：燒結；圓盤給料機；電動機傳動；減速器
Abstract
The disk feeder machine is one kind of use widespread continuous type volume feeding equipment, it can the uniform and continuity feed the material delivers in the next equipment. Its principle of work has for the disc middle one is located at meets the bunker end opening, and the highly adjustable yummy treats sleeve, the material leaks from the yummy treats sleeve and in disc's gap disperses, and blows by the scraper the material from the disc falls down.In the entire agglutination technique of production flow on is essential, it enables the blend to have the enough permeability, obtains the high productivity. The disc feeding engine has different type and the specification, the topic I design is “Baotou Steel sinteringφ2000 the enclosed disc feeding engine”, adopt the list electrically operated engine drive method. It has characteristics such as the big load-berring capacity; revolution steady reliable; simple structure,easy to service, manages conveniently, overhaul long period and so on.
In this design, I have completed the following work: choing and determined the design proposal; chooses the appropriate electric motor; designed and examined the main spare part; determined the appropriate service maintenance plan.
Key word: sintering；disk feeder；motor drive；
1 前言
給料機其實就是所說的喂料機，是由于各個地方的叫法不同，所以產(chǎn)生了不同的名字，而其本質(zhì)和作用都是一樣的。圓盤給料機是一種傳統(tǒng)的料倉排料設備。和振動給料機、振動給料斗相比，雖然結構笨重、安裝尺寸大、功耗大、無破壞拱能力等缺點；但由于它能承受倉壓，運轉平穩(wěn)可靠、給料量容易調(diào)節(jié)等優(yōu)點，至今仍較廣泛的應用在礦山、碎石場、冶金、建材、化工、選礦、煤礦等行業(yè)的破碎、篩分生產(chǎn)線中，圓盤給料機可把塊狀、顆粒狀物料從料倉中均勻、連續(xù)地喂料到受料裝置中。圓盤給料機適用于中等流動性（不太容易塌拱）的顆粒狀或小塊狀物料。對于磨琢性強的物料，可在圓盤面上加65Mn2襯板或鑄石板。
目前,國內(nèi)圓盤給料機有二類產(chǎn)品：一類產(chǎn)品符合1984年原機械工業(yè)部公布的標準（JB3666----3667-84吊式、座式圓盤給料機）；另一類產(chǎn)品是鑄造車間傳統(tǒng)使用的產(chǎn)品，此類產(chǎn)品正逐步淘汰。
圓盤給料機操作方便，可以均勻地調(diào)節(jié)給料量并實現(xiàn)生產(chǎn)流程集中控制和自動控制，可以向帶式輸送機，斗式提升機，篩分等設備給料。向破碎機，粉碎機等喂料以及用于自動配料，定料包裝等。根據(jù)設備性能要求，配置設計時應盡量減少物料對圓盤的壓力。
圓盤給料機性能特點：該機結構簡單，喂料均勻，連續(xù)性能好；可以隨時改變和控制流量，操作方便；若采用封閉式機身可防止粉塵污染。
目前，與國外產(chǎn)品相比我國的圓盤給料機械，制作較為粗放，生產(chǎn)率的調(diào)節(jié)尤為不便、費時費力、無極調(diào)速的范圍窄、精度不高。國外的圓盤給料機生產(chǎn)率高，可方便的進行無極調(diào)速。
礦山用的圓盤給料機用于把物料從貯料倉或其它貯料設備中均勻或定量的供給到受料設備中,是實行流水作業(yè)的必備設備，圓盤給料機屬于定型產(chǎn)品，目前常用的從安裝結構上可分為座式與吊式兩大類。座式多用于冶金工業(yè)或礦山， 所處理的物料容重較大屬于重型結構，一般是通過減速器與傘齒輪傳動，它又可分為敞開式與封閉式兩種，其含義是敞開者其傳動的傘齒輪安裝在敞開的機架上，而封閉式則是傳動的傘齒輪安裝在閉封的殼式機座內(nèi)，吊式圓盤給料機多用于建材或水泥工業(yè)，所處理的物料容重一般在2噸/米3以下， 屬于中、輕型結構，它也有開式與閉式兩種，其含義是，開式為圓盤以上是敞開的，而閉式為圓盤以上是封閉的。在圓盤的驅(qū)動方面它是通過三角皮帶與蝸輪蝸桿進行傳動。
2圓盤計算設計
2.1圓盤給料計算
2.1.1圓盤轉速的初定
圓盤給料機的給料原理：圓盤中部有一接料倉下口有一高度可調(diào)的調(diào)整套，物料從調(diào)整套和圓盤的間隙中漏散出來，并被刮板將物料從圓盤上刮落下來。調(diào)節(jié)調(diào)整套和圓盤的間隙大小和調(diào)整刮板的位置即可達到調(diào)節(jié)給料量的目的。
根據(jù)任務書上圓盤給料機設計參數(shù)：圓盤直徑1300mm，圓盤轉速1.6～6.5轉/分鐘，最大物粒度50mm，生產(chǎn)能力4.3～27.9m3/h，電機類型為三相交流。根據(jù)以上初定的圓盤直徑確定圓盤最大允許轉速，由下式計算：
式中： ———圓盤最大允許轉速（rpm）
———物料所形成的錐體的底半徑（m）
———物料與圓盤的摩擦系數(shù)，一般可取
———重力加速度，取9.8
2.1.2對初定的圓盤給料機圓盤直徑進行驗算
由于初步擬定設計的圓盤給料機為敞開吊式所以查資料手冊由下式對圓盤給料機的進行驗算：
式中： ———圓盤給料機生產(chǎn)能力(t/h)
———套筒離圓盤的高度（m）
———圓盤的轉數(shù)（rpm）
———圓盤上物料的堆積角度，查有關表，總的范圍值
D———套筒直徑（m）
下表1所列為圓盤給料機在最大轉數(shù)時圓盤直徑假設情況下，圓盤上物料的堆積角度（物料休止角），活動套筒下至盤面的最高距離和給料量之間的關系表1。
圓盤直徑（毫米）
最高轉速（r/min）
最高轉速時的生產(chǎn)能力
物料休止角
活動套筒下緣至盤面的最高距離(mm)
給料量(m3)
1300
6.5
25°
77
14.62
30°
95
15.53
35°
116
18.95
40°
138
23.14
45°
165
30.68
通過以上的列表計算表明當圓盤直徑為1300毫米時完全可以滿足4.3～27.9m3/h給料量的需求。
2.2圓盤的設計
由物料在圓盤上的受力分析，物料在圓盤上運動屬于靜摩擦力，當物料運動到刮料板處，物料從圓盤上被刮料板刮下，圓盤和物料之間產(chǎn)生滑動摩擦力，圓盤屬于易磨損部件材料選用65Mn，在使用過程中設計為易更換部件。圓盤的設計簡圖如下。
圖2 圓盤簡圖
圓盤上的螺釘選用型號見總裝配圖。
2.3圓盤給料機進料口和出料口設計
圓盤給料機進料口是由接料套筒和接料套筒下高度可調(diào)的調(diào)整套組成，物料從接料套筒下落至調(diào)整套再由圓盤和調(diào)整套筒的間隙中漏散出來，并被刮板將物料從圓盤上刮落下來。調(diào)節(jié)調(diào)整套和圓盤的間隙大小和調(diào)整刮板的位置即可達到調(diào)節(jié)給料量的目的，由圓盤給料機每小時的給料量和圓盤的半徑確定接料套筒的尺寸和調(diào)整套筒的尺寸，調(diào)整套筒高度的調(diào)節(jié)主要是通過固定在套筒兩邊的螺紋桿旋轉帶動套筒的上下運動。
3功率的計算及電動機的選型
3.1圓盤所需功率的計算：
物料在圓盤上的受力情況很復雜，計算時假設圓盤的質(zhì)量和圓盤上物料的質(zhì)量集中在圓盤中間環(huán)上，即半徑325mm處，物料從調(diào)整套筒落下后會在圓盤中間堆積成圓錐形，物料的堆積產(chǎn)生的坡面線和圓盤產(chǎn)生一定的休止角，物料堆積的越多形成的休止角越大，其圓盤給料機的給料量也隨著增加，物料每小時的給料量為4.3～27.9m3/h，其產(chǎn)生的休止角為45度，經(jīng)過簡單計算得單位時間內(nèi)落在圓盤上的粒度50mm，當物料運動到刮料板處，物料從圓盤上被刮料板刮下，圓盤和物料之間產(chǎn)生滑動摩擦力，對圓盤運動產(chǎn)生阻力矩，簡單計算圓盤帶動物料轉動所需要的功率：
式中： T——圓盤轉動所需轉矩/；
D——圓盤的直徑；
G——圓盤的自重G1與圓盤上物料重量G2之和，即G= G1+G2；
F——出料口圓盤和物料的摩擦力；
出料口圓盤和物料摩擦力
式中： f——磷礦石和圓盤產(chǎn)生的摩擦系數(shù)f=0.8
由以上數(shù)據(jù)解得圓盤轉動所需轉矩T=428
圓盤轉動所需功率：
式中： ——圓盤轉動功率；
——圓盤工作時轉動效率，一般取值0.9—0.97
3.2 電機的選擇
3.2.1選擇電機的類型
由于圓盤給料機工作在灰塵多的環(huán)境下，故可以選用能防止灰塵、鐵屑或其他雜物侵入電機內(nèi)部的電機。所以選用適用于灰塵多、水土飛濺場所的JO2型系列封閉自扇冷式三相鼠籠型異步電動機。
3.2.2選擇電動機容量
電動機工作功率為：
； (2-1)
工作機所需功率
； (2-2)
其中T為阻力矩
計算阻力矩以便合理的選用電機的技術參數(shù)，阻力矩計算公式為
； (2-3)
式中，I0為轉動慣量（kg.m2），ε為角加速度（）。其中轉動慣量
； (2-4)
式中，m0為回轉體的質(zhì)量（kg），r為回轉半徑（m）。已知參量代入(2-4)得
角加速度
； (2-5)
式中為回轉體的末角速度（rad/s）, 為回轉體的初角速度（rad/s），t為加速度時間（s）。由于回轉圓盤初始是靜止的，即，按其要求轉速4.89r/min計算，則，根據(jù)試驗的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，t=0.08～0.2s。取最小值t=0.08。將以上這些數(shù)值代入(2-5)，得：
；
將求得的數(shù)據(jù)代入(2-3)得阻力矩為：
；
將求得的數(shù)據(jù)代入(2-2)得工作機功率為：
傳動裝置的總效率：
； (2-6)
其中：圓柱齒輪傳動效率；
圓錐齒輪傳動效率；
滾動軸承傳動效率；
聯(lián)軸器的傳動效率；
將以上數(shù)值代人（2-6）則傳動裝置的總效率：
；
所以電動機所需功率為：
；
因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率Ped略大于Pd即可
所以選取電動機的額定功率為10kW。
3.2.3電動機轉速的選擇
選用滿載轉速為和兩種作對比。
已知要求圓盤轉度為，總傳動比，其中為電機的滿載轉速。
現(xiàn)將兩種電動機的有關數(shù)據(jù)列于表2.1比較。
表2.1 兩種電動機的數(shù)據(jù)比較
方案
電動機型號
額定功率/kW
滿載轉速()
總傳動比i
Ⅰ
10
970
198
Ⅱ
10
1460
298.6
上表可知方案Ⅱ總傳動比過大，為了能合理的分配傳動比，使傳動裝置結構緊湊決定選用方案Ⅰ。
3.2.4電動機型號的確定
根據(jù)電動機功率和轉速，確定電動機型號為。
3.3傳動比的分配
3.3.1總傳動比是
；
3.3.2分配傳動裝置各級傳動比
高速級的傳動比；
中速級的傳動比；
低速級的傳動比；
3.4傳動裝置的總體布置
根據(jù)以上參數(shù)確定傳動裝置的布置，具體布置如圖2.3所示。
3.5計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)
3.5.1 0軸的計算（電機軸）：
；
；
；
3.5.2 1軸的計算（斜齒輪軸）：
；
；
；
3.5.3 2軸的計算（錐齒輪軸）：
；
；
；
3.5.4 3軸的計算（直齒圓柱齒輪軸）：
；
；
；
3.5.5 4軸的計算（立軸）：
；
；
；
將各軸的運動和動力參數(shù)列于表2-2
表2-2 各軸的運動和動力參數(shù)
軸 號
功率
轉矩
轉速
傳動比
0
9.09
89.5
970
1
6.6
5
6.07
1
9
88.6
970
2
8.6
558.8
146.97
3
8.1
2632
29.39
4
7.7
15037.6
4.89
4傳動零部件的設計計算
4.1 齒輪的設計計算與校核
4.1.1 斜齒圓柱齒輪的設計
已知輸入功率為，小齒輪軸的轉矩，傳動比。
1.初選精度、材料、齒數(shù)
1).圓盤給料機為一般工作機器，速度不高。故選用7級精度。
2).材料選擇 大齒輪材料為ZG45，硬度為240HBS。
小齒輪即齒輪軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。
二者材料硬度差為40HBS。
3).選小齒輪的齒數(shù)，大齒輪的齒數(shù)。
查《機械設計手冊》[6]中圖16.2-17及圖16.2-26查得：
小齒輪的接觸疲勞強度極限；
大齒輪的接觸疲勞強度極限；
小齒輪的彎曲疲勞強度極限；
大齒輪的彎曲疲勞強度極限；
2.按齒面接觸強度初步確定中心距并初選主要參數(shù)
； （3-1）
其中：
小齒輪傳遞扭矩；
載荷系數(shù) ：試選；
齒寬系數(shù)：由《機械設計》[4]表10-7選?。?
齒數(shù)比：暫?。?
許用接觸應力：
由《機械設計》[4]圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，；
取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1。
許用接觸應力為：
；
。
將以上數(shù)據(jù)代入（3-1）中計算中心距：
其中[]代入較小的值
；
按經(jīng)驗公式；
取標準模數(shù)；
初取，。
； （3-2）
取，；
精求螺旋角：
； （3-3）
所以；
；
；
；
3.校核齒面接觸疲勞強度
； （3-4）
其中：
分度圓上的圓周力：；
使用系數(shù)：查《機械設計手冊》[6]表16.2-36，；
動載系數(shù)：
； （3-5）
式中：；
查《機械設計手冊》[6]表16.2-39，，；
將有關數(shù)值代入（3-5）得：
；
齒向載荷分布系數(shù)查《機械設計手冊》[6]表16.2-40有：
齒向載荷分配系數(shù)：
按，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-15，；
節(jié)點區(qū)域系數(shù)：
按，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-15，；
查《機械設計手冊》[6]表16.2-43，；
接觸強度計算的重合度及螺旋角系數(shù)
首先計算當量齒數(shù)：
；
；
當量齒輪的端面重合度：
； （3-6）
按，，，從查《機械設計手冊》[6]圖16.2-10可分別查，；所以；
按；，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-11縱向重合度；
按；；，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-16得；
將以上各數(shù)值代入（3-4）得：
；
計算安全系數(shù)：
； （3-7）
式中：
壽命系數(shù)：
先計算應力循環(huán)次數(shù)：
；
；
對調(diào)質(zhì)鋼（允許有一定量點蝕）從《機械設計手冊》[6]圖16.2-18中
按，查得；
按，查得；
潤滑油膜影響系數(shù)：
按照選用220號中級壓型工作齒輪油，其運動粘度，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-22得；
工作硬化系數(shù)：取；
接觸強度計算的尺寸系數(shù)：查《機械設計手冊》[6]圖16.2-22得；
將以上數(shù)值代入（3-7）得：
；
；
按《機械設計手冊》[6]表16.2-46得；
所以，故安全。
4.校核齒輪彎曲疲勞強度
； （3-8）
式中：彎曲強度計算的載荷分布系數(shù)：
；
彎曲強度計算的載荷分布系數(shù)：
；
復合齒形系數(shù)：
按，，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-23
得，；
彎曲強度計算的重合度與螺旋角系數(shù)：
按，，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-25得；
將以上各值代入（3-8）得：
；
；
計算安全系數(shù)：
； （3-9）
式中：壽命系數(shù)，對調(diào)質(zhì)鋼，查《機械設計手冊》[6]圖16.2-27
按，得；
按，查得；
相對齒根圓角敏感系數(shù)：由《機械設計手冊》[6]圖16.2-23
知，。查《機械設計手冊》[6]表16.2-48得：
相對齒根表面狀況系數(shù)：查《機械設計手冊》[6]表16.2-71
齒面粗糙度，；
尺寸系數(shù)：查《機械設計手冊》[6]圖16.2-28，。
將以上數(shù)值代入（3-9）有：
；
；
由《機械設計手冊》[6]表16.2-46查得；
及均大于故安全。
5.計算主要幾何尺寸:
，，，，；
；
；
；
；
；
；
所以取，。
小輪結構為齒輪軸。
4.1.2 圓錐齒輪的設計
已知：輸入功率為，小齒輪軸的轉矩，傳動比。
1.初選精度、材料
1).圓盤給料機為一般工作機器，速度不高。故選用7級精度。
2).材料選擇 大齒輪材料為ZG45，硬度為210HBS。
小齒輪即齒輪軸材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。
二者材料硬度差為40HBS。
3). 查《機械設計手冊》[6]中圖16.2-17及圖16.2-26查得：
小齒輪的接觸疲勞強度極限；
大齒輪的接觸疲勞強度極限；
小齒輪的彎曲疲勞強度極限；
大齒輪的彎曲疲勞強度極限；
2.初選設計
設計公式：
小端分度圓直徑 （3-10）
式中：載荷系數(shù)；
齒數(shù)比；
估算時的齒輪許用接觸應力；
估算時的安全系數(shù)；
將以上數(shù)據(jù)代人（3-10）得估算結果
；
3.幾何計算
齒數(shù)取，。
分錐角；
；
大錐模數(shù)：；
大端分度圓直徑；
；
外錐距；
齒寬系數(shù)：由《機械設計》[4]表10-7選取；
齒寬：，?。?
實際齒寬系數(shù)：；
中點模數(shù)；
中點分度圓直徑：；
；
切向變位系數(shù)，；
高變位系數(shù)，；
頂隙，（GB12369-1990齒制）；
大端齒頂高；
；
大端齒根高；
；
全齒高：；
齒根角：；
；
齒頂角；
；
頂錐角；
；
根錐角；
；
大端齒頂圓直徑：
；
；
安裝距離，；
當量齒數(shù)；
；
當量齒輪分度圓直徑；
；
當量齒輪頂圓直徑
；
；
當量齒輪根圓直徑
；
；
當量齒輪傳動中心距：；
當量齒輪基圓齒距：；
嚙合線長度：
端面重合度；
齒中部接觸線長度；
齒中部接觸線的投影長度
4.齒面接觸疲勞強度校核
計算公式：
； （3-11）
中點分度圓上的切向力：
；
使用系數(shù)由《機械設計手冊》[6]表16.2-36選取；
動載系數(shù)由《機械設計手冊》[6]圖16.4-28，；
齒向載荷分布系數(shù)：由《機械設計手冊》[6]表16.4-28取，有效工作齒寬；所以；
端面載荷系數(shù)；由《機械設計手冊》[6]表16.4-29?。?
節(jié)點區(qū)域系數(shù)由《機械設計手冊》[6]圖16.4-5查得；
中點區(qū)域系數(shù)
=0.97
式中參數(shù)查《機械設計手冊》[6]表16.4-30有
；；
彈性系數(shù)由《機械設計手冊》[6]表16.2-43查得；
螺旋角系數(shù)：直齒輪；
錐齒輪系數(shù)
載荷分配系數(shù)；
將以上各值代入計算接觸應力
=504Mpa
許用接觸應力：
（3-12）
試驗齒輪的接觸疲勞極限；
壽命系數(shù)
潤滑油影戲系數(shù)由《機械設計手冊》[6]圖16.2-20，
工作硬化系數(shù)
尺寸系數(shù)
將以上各值代入（3-12）得：
；
齒面接觸強度校核結果：
，通過。
5.齒根彎曲疲勞強度校核
； （3-13）
其中：，，，
，；
復合齒形系數(shù)：按，查《機械設計手冊》[6]圖16.4-25
，，；
重合度系數(shù)；
錐齒輪系數(shù)；
載荷分配系數(shù)；
將以上各值代入（3-13）得齒根彎曲應力值為：
；
；
齒根許用彎曲應力
； （3-14）
齒根彎曲疲勞強度基本值430MPa；
，；
尺寸系數(shù)《機械設計手冊》[6]圖16.2-28，；
最小安全系數(shù)；
將以上各值代入（3-14）的許用彎曲應力值為
；
齒根彎曲強度校核結果；
；
通過。
小輪結構為齒輪軸。
4.1.3 直齒圓柱齒輪設計
已知輸入功率為，小齒輪軸的轉矩，傳動比。
1.初選定齒輪類型、精度等級、材料、齒數(shù)
2).按傳動方案選用直齒圓柱齒輪傳動。
2).圓盤給料機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。
2).材料選擇 由《機械設計》[4]表10-1選擇大齒輪材料為ZG45，硬度為240HBS。小齒輪即齒輪軸材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS。
二者材料硬度差為40HBS。
3).選小齒輪齒數(shù)，大齒輪，取。
由《機械設計》[4]圖10-21b按齒面硬度查得：
小齒輪的接觸疲勞強度極限；
大齒輪的接觸疲勞強度極限；
2.按接觸強度初步確定中心距
（3-15）
其中：
小齒輪傳遞扭矩；
載荷系數(shù) ：試選；
齒寬系數(shù)由《機械設計》[4]表10-7選取；
齒數(shù)比：暫取；
許用接觸應力：
由《機械設計手冊》[6]表16.2-33取最小安全系數(shù)；
按大齒輪計算；
將以上數(shù)據(jù)代入（3-15）得：
；
按經(jīng)驗公式；
標準模數(shù)；
3.計算幾何尺寸
，，
計算分度圓直徑；
；
計算中心距；
齒寬；
所以取，。
4.按齒根彎曲強度校核
； （3-16）
式中：
分度圓上的圓周力；
載荷系數(shù)：
（3-17）
由《機械設計》[4]表10-2使用系數(shù)：；
由《機械設計》[4]圖10-8動載系數(shù)：；
齒間載荷分配系數(shù)：直齒輪；
由《機械設計》[4]表10-4齒向載荷分配系數(shù)：：
上述各值代入（3-17）得
查《機械設計》[4]表10-5得齒形系數(shù)：；
查《機械設計》[4]表10-5應力校正系數(shù)：；
將以上數(shù)值代入（3-16）得：
；
由公式
； （3-18）
查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；
大齒輪的彎曲疲勞強度極限；
取彎曲疲勞壽命系數(shù)，；
取彎曲疲勞安全系數(shù)；
所以有：
；
；
應為，所以安全。
小輪結構為齒輪軸。
4.2 軸的設計計算與校核
4.2.1 斜齒輪軸的設計
已知其輸入功率；轉矩；轉速。傳動零件齒輪的主要參數(shù)尺寸為：模數(shù)；小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)為；小齒輪分度圓直徑，大齒輪分度圓直徑；中心距；齒寬，；螺旋角。
4.2.1.1選擇軸的材料
該軸無特殊要求，因而選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。
4.2.1.2初步確定軸的最小直徑
按公式初步估算軸的最小直徑，根據(jù)《機械設計》[4]表15-3取，于是得：；
輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑（圖3.1）。為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需同時選取聯(lián)軸器型號。
聯(lián)軸器的計算轉矩，《機械設計》[4]表14-1考慮到轉矩變化極小，故選取，則：
按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件，查標準GB/T5014-2003選用HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉矩為。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器長度L=112mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=84mm。
4.2.1.3軸的結構設計
1.擬定軸上零件的裝配方案
其裝配方案如圖3.1所示
圖 3.1 軸的結構與裝配
2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸上的各段直徑和長度
1)6-7軸段左端需制出一軸肩，而5-6段要安裝滾動軸承故需參考軸承內(nèi)徑。
2)初步選擇滾動軸承。 因軸承同時受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步確定0游隙組標準精度等級的單列圓錐滾子軸承32309，其尺寸，故，而。滾動軸承均采用軸肩進行軸向定位，軸承的定位軸肩高度h=5mm，因此取。1-2段上的滾動軸承右邊為軸肩定位，左邊為軸套定位；5-6段上的滾動軸承左邊為軸肩定位，右邊為軸承端蓋定位。
3)3-4段為齒輪段，所以。
4)取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離，所以4-5段的長度。而2-3段左有套筒，應取齒輪距套筒的距離為，而套在內(nèi)壁上的厚度為，所以2-3段的長度為。
5)確定5-6段長度，取端蓋的外斷面與半聯(lián)軸器左端面間的距離,滾動軸承的寬度為38.5mm，軸承端蓋的總寬度為70mm，所以。
至此已初步確定軸的各段直徑和長度。
其具體結構尺寸見圖紙Lds-04-7。
3.軸上零件的周向定位
半聯(lián)軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接，按，查得平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為80mm，同時選擇半聯(lián)軸器與軸的配合為，選用鍵為。滾動軸承與軸的周向點位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑公差為m6。
4.確定軸上圓角和倒角尺寸
其具體尺寸見圖紙Lds-04-7。
4.2.1.4求軸上的載荷
1.求作用在齒輪上的力
圓周力；
徑向力；
圖3.2 軸的載荷分析圖
軸向力；
圓周力Ft，徑向力Fr及軸向力Fa的方向如圖3.2（a）所示。
2.計算支反力
水平面上的支反力：
；
。
垂直面上的支反力：
；
。
3畫彎矩圖
截面B處的彎矩圖為圖3.2（b）（c）；
水平面上的彎矩：
；
垂直面上的彎矩：
；
。
4．合成彎矩
其合成彎矩圖為圖3.2（d）
；
。
5.畫扭矩圖
扭矩圖如圖3.2（e）
。
4.2.1.5按彎扭合成應力校核軸的強度
進行校核時，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B）的強度。
該軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)應力，取，軸的計算應力：
；
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機械設計》[4]表15-1查得許用應力，因此，故安全。
4.2.2 錐齒輪軸的設計
已知其輸入功率；傳遞轉矩；轉速。傳動零件齒輪的主要參數(shù)尺寸為：錐齒輪模數(shù)；小錐齒輪齒數(shù)為，大錐齒輪齒數(shù)為。斜齒輪模數(shù)；小斜齒輪齒數(shù)為，大錐齒輪齒數(shù)為。大斜齒輪齒寬；螺旋角。
4.2.2.1選擇軸的材料
該軸無特殊要求，因而選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。
4.2.2.2初步確定軸的最小直徑
按公式初步估算軸的最小直徑，由《機械設計》[4]表15-3，取，于是得：
；
最小直徑為安裝滾動軸承處，為了使所選的軸徑與滾動軸承的孔徑相適應，故需同時選取滾動軸承的型號，選用單列圓錐滾子軸承32310，其尺寸，所以，即。
4.2.2.3軸的結構設計
1.擬定軸上零件的裝配方案
2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸上的各段直徑和長度
1)為滿足滾動軸承32310的周向定位要求5-6軸段左端需制出一軸肩，故取4-5段的直徑，右端用軸端擋圈定位。滾動軸承與軸配合的轂孔長度L=42.5mm，為了保證軸端擋圈只壓在滾動軸承上而不壓在端面上，故5-6段應比L略短一些，現(xiàn)取。
2)取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離為16mm，已知斜齒輪輪齒寬為80mm，所以4-5段的長度。齒輪左端采用軸肩定位，齒輪右端與軸承之間采用套筒定位。
3)滾動軸承的初步選擇。參照工作要求并根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度等級的單列圓錐滾子軸承32314，其尺寸為，故。知箱內(nèi)壁上的套筒厚度為14.5mm，而齒輪距套筒的距離為16mm，所以。
4)滾動軸承32314左端為軸肩定位，故，已知與軸承32314定位的套筒厚度為10mm，而錐齒輪與內(nèi)壁套筒的距離為16mm，故。
至此已初步確定軸的各段直徑和長度。
其具體結構尺寸見圖紙Lds-04-8。
3.軸上零件的周向定位
齒輪與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接，選用，同時為了保持齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪轂與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑公差為k6。
4.確定軸上圓角和倒角尺寸
其具體尺寸見圖紙Lds-04-8。
4.2.2.4求軸上的載荷
1.求作用在齒輪上的力
1)斜齒輪上的力為
圓周力；
徑向力；
軸向力；
2)錐齒輪上的力為
圓周力；
徑向力；
軸向力；
各力的受力方向如圖3.4（a）所示
2．確定軸承支點位置，從《機械設計手冊》[6]中查取a值對于32310，；對于32314，。
3.計算支反力
水平面上的支反力：
；
。
垂直面上的支反力：
；
。
圖3.4 軸的載荷分析圖
4．畫彎矩圖
截面C處的彎矩圖為圖3.4（b）（c）；
水平面上的彎矩：
；
垂直面上的彎矩：
；
截面A處的彎矩圖為圖3.4（b）（c）；
水平面上的彎矩：
；
垂直面上的彎矩：
4．合成彎矩
其合成彎矩圖為圖3.2（d）
；
。
5.畫扭矩圖
扭矩圖如圖3.2（e）
。
4.2.3 直齒輪軸的設計
已知其輸入功率；轉矩；轉速。傳動零件齒輪的主要參數(shù)尺寸為：錐齒輪模數(shù)；大錐齒輪輪轂長為120mm，分度圓直徑 。直齒輪模數(shù)；小直齒輪齒數(shù)為，小直齒輪的齒寬為。
4.2.3.1選擇軸的材料
該軸無特殊要求，因而選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。
4.2.3.2初步確定軸的最小直徑
按公式初步估算軸的最小直徑，由《機械設計》[4]表15-3，取，于是得：
；
最小直徑為安裝滾動軸承處，滾動軸承處的軸的直徑，為了使所選的軸徑與滾動軸承的孔徑相適應，故需同時選取滾動軸承的型號，根據(jù)最小直徑選取單列圓錐滾子軸承30220，其尺寸，所以。
4.2.3.3軸的結構設計
1.擬定軸上零件的裝配方案
2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸上的各段直徑和長度
1)為了滿足滾動軸承的軸向定位要求，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑。左端用軸承端蓋定位，滾動軸承與軸配合的轂孔長度L=37.5mm，故。
2)已知大錐齒輪的輪轂長為120mm，齒輪距內(nèi)壁的距離為17.5mm，故，軸承與軸的配合輪轂長度為37.5mm，所以。大錐齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位，右軸承右端用軸承端蓋定位。
3)由于大錐齒輪 左端為軸肩定位，左軸承右端為軸肩定位，所以。
4)錐齒輪與圓柱齒輪之間的距離為30mm，所以。
5)小直齒輪段3-4段由前計算可知，。
至此已初步確定軸的各段直徑和長度。
其具體結構尺寸見圖紙Lds-04-5。
3.軸上零件的周向定位
大錐齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接，選用鍵為，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向點位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為k6。
4.確定軸上圓角和倒角尺寸
其具體尺寸見圖紙Lds-04-5。
4.2.3.4求軸上的載荷
1.求作用在齒輪上的力
1)作用在大錐齒輪上的力為
圓周力；
徑向力；
軸向力。
2)作用在小直齒輪上的力為
圓周力；
徑向力；
軸向力。
各個力的方向如圖3.6（a）所示
2．確定軸承支點位置，從手冊中查取a值對于30220，。
3.計算支反力
水平面上的支反力：
；
。
垂直面上的支反力：
；
。
4．畫彎矩圖
1)截面C處的彎矩圖為圖3.4（b）（c）；
水平面上的彎矩：
；
垂直面上的彎矩：
；
2)截面D處的彎矩圖為圖3.4（b）（c）；
水平面上的彎矩：
；
垂直面上的彎矩：
4．合成彎矩
其合成彎矩圖為圖3.2（d）
；
。
5.畫扭矩圖
扭矩圖如圖3.2（e）
。
圖3.6 軸的載荷分析圖
4.2.3.5按彎扭合成應力校核軸的強度
進行校核時，只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)以及該軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)應力，取，軸的計算應力：
；
前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得許用應力，因此，故安全。
4.2.4立軸的設計
已知其輸入功率；轉矩；轉速。傳動零件齒輪的主要參數(shù)尺寸為：大直齒輪輪轂長為200mm
4.2.3.1選擇軸的材料
該軸無特殊要求，因而選用45鋼調(diào)質(zhì)處理。
4.2.3.2初步確定軸的最小直徑
按公式初步估算軸的最小直徑，由《機械設計》[4]表15-3，取，于是得：
；
4.2.3.3軸的結構設計
1.擬定軸上零件的裝配方案
2.根據(jù)軸向定位的要求確定軸上的各段直徑和長度
2-3段為安裝下軸承處，根據(jù)下軸承的尺寸，此處直徑，長度。而1-2段不受徑向載荷，此處安裝推力軸承，選擇軸承為51222，其尺寸為，所以由軸承確定，。其右段采用軸肩定位，所以。
取齒輪距箱體內(nèi)壁距離a=17mm即。4-6段為與齒輪配合段，由齒輪結構尺寸可知，；，。
7-8為安裝軸承與密封圈處，根據(jù)軸承及密封圈尺寸所以有，，而軸承左端用軸肩定位，所以，由錐齒輪與直齒輪的距離可知其長度為140，即。
8-9段為安裝圓盤處，為了減少鍵的受力狀況，使其更好的配合，此處的軸制成1：5的錐度，大端直徑，其長度為195mm。
至此已初步確定軸的各段直徑與長度。
其具體尺寸見圖紙Lds-04-2。
3.軸上零件的周向定位
齒輪、圓盤與軸的周向定位均采用平鍵連接，齒輪與軸的連接按選用平鍵尺寸為，同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為m6。圓盤與軸的連接選用平鍵尺寸為。
4.確定軸上圓角和倒角尺寸
其具體尺寸見圖紙Lds-04-2。
4.3 鍵的校核
4.3.1 連接聯(lián)軸器上的鍵
其尺寸為；
連接聯(lián)軸器的軸段直徑；
鍵的工作長度；
鍵的接觸高度；
傳遞的轉矩；
按《機械設計手冊》[6]查出鍵連接時的擠壓許用應力；
；
所以鍵連接的強度足夠。
4.3.2 連接斜齒輪的鍵
其尺寸為；
連接齒輪的軸段直徑；
鍵的工作長度；
鍵的接觸高度；
傳遞的轉矩；
按《機械設計手冊》[6]查出鍵連接時的擠壓許用應力；
；
所以鍵連接的強度足夠。
4.3.3 連接錐齒輪上的鍵
其尺寸為；
連接齒輪的軸段直徑；
鍵的工作長度；
鍵的接觸高度；
傳遞的轉矩；
按《機械設計手冊》[6]查出鍵連接時的擠壓許用應力；
；
所以鍵連接的強度足夠。
4.3.4 連接大直齒輪上的鍵
其尺寸為；
連接齒輪軸段直徑；
鍵的工作長度；
鍵的接觸高度；
傳遞的轉矩；
按《機械設計手冊》[6]查出鍵連接時的擠壓許用應力；
；
所以鍵連接的強度足夠。
3.3.5 連接圓盤的鍵
其尺寸為；
因為立軸與圓盤連接的軸段有1：5的錐度所以該軸段的最小直徑；
鍵的工作長度；
鍵的接觸高度；
傳遞的轉矩；
按《機械設計手冊》[6]查出鍵連接時的擠壓許用應力；
；
所以鍵連接的強度足夠。
4.4 軸承的校核
4.4.1校核一軸軸承壽命
32309型軸承，查《機械設計手冊》[6]其基本參數(shù)為，，。
基本額定壽命；
確定公式中的各參數(shù)：
對于滾動軸承；
；
查手冊有，
徑向載荷：A點的總支反力；
C點的總支反力。
軸向載荷：只驗算應力最大的軸承即可，所以。軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承計算公式有：，所以軸向載荷。
因為，所以，。
所以。
由以上各數(shù)據(jù)可得：
；
所以壽命足夠。
4.4.2校核二軸軸承壽命
A點軸承為32314型軸承，查《機械設計手冊》[6]其基本參數(shù)為，，。
B點的軸承32310型軸承，查《機械設計手冊》[6]其基本參數(shù)為，，。
基本額定壽命；
確定公式中的各參數(shù)：
對于滾動軸承；
；
查《機械設計手冊》[6]有，
徑向載荷：A點的總支反力；
B點的總支反力。
軸向載荷：軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承計算公式有：；
。
而
所以軸向載荷。
A點：因為，所以，。
B點：因為，所以，。
所以。
由以上各數(shù)據(jù)可得：
；
所以；
由以上各數(shù)據(jù)可得：
。
所以A點軸承壽命足夠；B點軸承壽命足夠。
4.4.3校核三軸軸承壽命
32310型軸承，查《機械設計手冊》[6]其基本參數(shù)為，，。
基本額定壽命；
確定公式中的各參數(shù)：
對于滾動軸承；
；
查手冊有，
徑向載荷：A點的總支反力；
B點的總支反力。
軸向載荷：只驗算應力最大的軸承即可，所以。軸承派生軸向力由圓錐滾子軸承計算公式有：。
所以軸向載荷。
因為，所以，。
所以。
由以上各數(shù)據(jù)可得：
；
所以軸承壽命足夠。
4.4.4校核四軸軸承壽命
此軸承為51222型推力軸承，查《機械設計手冊》[6]其基本參數(shù)為。
基本額定壽命；
確定公式中的各參數(shù)：
對于球軸承；
；
其中
由以上各數(shù)據(jù)可得：
；
所以軸承壽命足夠。
以上對此設備的各零部件進行了設計計算及強度校核，
致謝
經(jīng)過幾月的奮戰(zhàn)，我的畢業(yè)設計即將完成了。
畢業(yè)設計不僅是對大學四年所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了原來自己的知識還比較欠缺，自己要學習的東西還太多，以前老是覺得自己什么東西都會，什么東西都懂，有點眼高手低。通過這次畢業(yè)設計，我才明白了學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應不斷學習，努力提高自己的知識和綜合素質(zhì)。
在設計過程中，不管學過的還是沒有學過的的確覺得困難比較多，真是萬事開頭難，開始設計時不知道如何入手，在老師的知道下最后終于雖然完成了但有多欠缺，很多德方都需要改進。在做畢業(yè)設計過程中我還得出一個結論：知識必須通過應用才能實現(xiàn)其價值！有些東西以為學會了，但真正到用的時候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認為只有到真正會用的時候才是真的學會了。
本次畢業(yè)設計主要是設計一個完整機械產(chǎn)品的全過程，為以后的工作奠定基礎。在設計過程中，我通過查閱大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗和自學，并向老師請教等方式，使自己學到了不少知識，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個實習過程中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了對自己工作能力的信心，相信會對今后的學習工作生活有非常重要的影響，而且大大提高了動手的能力，使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的也不太好，但是在設計過程中所學到的東西是這次實習最大的收獲和財富，使我終身受益。
在這次畢業(yè)設計中也使我們的同學關系更進一步了，同學之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量討論，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識有很大幫助，所以在這里非常感謝幫助我的同學。最后要感謝我們的指導老師對我們悉心的指導，給了我們很大的幫助。
綜上，畢業(yè)設計鞏固了大學四年學習的理論知識，鍛煉了動手能力，增強了團結協(xié)作精神。
參 考 文 獻
[1]陳立德主編，機械設計基礎[M]。高等教育出版社，1999
[2]吳宗澤主編，機械零件設計手冊[M]。機械工業(yè)出版社，2003
[3]唐增寶主編，機械設計課程設計[M]。武漢大學出版社，1998
[4]楊明忠，朱家誠 主編。機械設計[M]。武漢：武漢理工大學出版社，2001
[5]譚建榮，張樹有，陸國棟，施岳定 編.圖學基礎教程[M]。北京：高等教育出版社，1999
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