圓盤給料機(jī)設(shè)計(jì)摘 要圓盤給料機(jī)亦稱圓盤喂料機(jī)，是一種連續(xù)喂料的容積式給料設(shè)備。以電動(dòng)機(jī)為原動(dòng)力,通過(guò)可變速式減速器的減速,輸出動(dòng)力,以鏈傳動(dòng)及蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu),將動(dòng)力傳輸?shù)焦ぷ鳈C(jī)構(gòu)——給料圓盤，實(shí)現(xiàn)連續(xù)給料。圓盤給料機(jī)是實(shí)現(xiàn)冶煉燒結(jié)系統(tǒng)高效自動(dòng)化的關(guān)鍵設(shè)備，可用來(lái)喂給多種冶煉原料，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)定量的輸送。本文根據(jù)設(shè)計(jì)要求制定了設(shè)計(jì)方案，對(duì)圓盤給料機(jī)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其內(nèi)部主要零部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)、選擇和強(qiáng)度計(jì)算，內(nèi)容包括主電動(dòng)機(jī)功率的選擇，齒輪、鍵、聯(lián)軸器、軸承、鏈輪及蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)和校核，同時(shí)還闡述了潤(rùn)滑的方式、方法以及潤(rùn)滑劑的選擇等。本套圓盤給料機(jī)結(jié)構(gòu)合理、成本低廉、且便于安裝和維護(hù)，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、建材、化工、能源等行業(yè)。關(guān)鍵詞：圓盤給料機(jī)；減速器；給料圓盤The Design of Disc Feeder AbstractDisc Feeder, is a continuous feed of the volume of feeder equipment. Driven by electric motors, variable speed through the speed reducer, the output power to chain drive and worm drive, will power transmission to the working body - the disc is expected to achieve continuous feeding. Disc feeder is key equipment to achieving smelting and sintered high-performance automation systems, can be used to feed a variety of metal materials, and to achieve the delivery of continuous quantitative. According to the design requirements, I make a development of design in this paper, design the institutions for the structural of disc feeder, and its main internal components for the design, selection and strength calculation, including the main electrical power of choice, gear, keys, coupling, bearing, sprocket and worm gear, also expounded the lubrication of the ways of selection and lubricants. This set of disc feeder has lots of advantages as reasonable structure, low cost and easy to install and maintain. It can be widely used in iron and steel, metallurgy, building materials, chemicals, energy, etc.Key words: Disc feeder; Reducer; Disc feeding目 錄摘 要 .IAbstract.II1 緒論 11.1 圓盤給料機(jī)概論 .11.2 選題背景 .21.3 同類設(shè)備的分析比較 21.3.1 振動(dòng)給料機(jī) .21.3.2 螺旋給料機(jī) .31.4 圓盤給料機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù) 42 總體方案設(shè)計(jì).52.1 圓盤給料機(jī)工作原理 .52.2 圓盤給料機(jī)工作過(guò)程 52.3 減速器結(jié)構(gòu) 63 圓盤給料機(jī)的設(shè)計(jì)73.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 73.1.1 計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率 73.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇 83.2 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 83.2.1 分配傳動(dòng)比 83.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 93.2.3 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 113.2.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 113.2.5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 133.2.6 斜齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算 153.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 163.4 鍵的選擇和校核 .193.4.1 鍵的基本概況及鍵的選擇 193.4.2 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 203.4.3 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度 203.5 軸承的選擇 213.6 聯(lián)軸器的選擇 213.6.1 聯(lián)軸器概述 213.6.2 彈性套柱銷聯(lián)軸器 213.6.3 彈性套柱銷聯(lián)軸器的強(qiáng)度計(jì)算 223.7 減速器箱體尺寸 .223.8 鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 243.8.1 鏈輪的選擇 243.8.2 關(guān)于鏈傳動(dòng)的計(jì)算 243.8.3 鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸 253.9 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì) .263.9.1 蝸桿傳動(dòng)概述 263.9.2 蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì) 264 試運(yùn)行 .314.1 試運(yùn)行要求 314.2 電動(dòng)機(jī)試運(yùn)行要求315 設(shè)備維護(hù)、安裝、潤(rùn)滑及密封 325.1 設(shè)備維護(hù) .325.2 機(jī)械設(shè)備的安裝 .325.3 潤(rùn)滑 325.3.1 潤(rùn)滑的方法 325.3.2 潤(rùn)滑的作用 325.3.3 潤(rùn)滑油的選擇 325.3.4 潤(rùn)滑脂的選擇 335.3.5 齒輪的潤(rùn)滑 335.3.6 軸承的潤(rùn)滑 335.4 密封 346 經(jīng)濟(jì)性與可靠性分析 356.1 設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性 356.2 設(shè)備的可靠性 35結(jié) 束 語(yǔ) .37致 謝 .38參 考 文 獻(xiàn) .391 緒論1.1 圓盤給料機(jī)概論定量圓盤給料機(jī)（圖 1.1）是一種連續(xù)喂料的容積式給料設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于鋼鐵、冶金、建材、化工、能源等行業(yè)，特別是在冶金行業(yè)燒結(jié)生產(chǎn)工藝流程中，它是提高和保證燒結(jié)礦的品位和質(zhì)量，穩(wěn)定產(chǎn)出的主要工藝設(shè)備，它的正常運(yùn)行將直接影響到鋼鐵的產(chǎn)量和質(zhì)量。它安裝于料倉(cāng)、筒倉(cāng)及斗倉(cāng)等儲(chǔ)存裝置的卸料口，依靠物料的重力作用和給料機(jī)工作機(jī)構(gòu)的強(qiáng)制作用，將存在倉(cāng)內(nèi)的物料卸出并連續(xù)均勻地喂入下一裝置中。當(dāng)它停止工作時(shí)，還可以起到存?zhèn)}閉鎖作用。圖 1.1 圓盤給料機(jī)圓盤給料機(jī)是適用于 20 mm 以下粉礦的給料設(shè)備。 圓盤式給料機(jī)由驅(qū)動(dòng)裝置、給料機(jī)本體、計(jì)量用帶式輸送機(jī)和計(jì)量裝置組成。給料機(jī)和帶式輸送機(jī)由一套驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)裝置的電磁離合器具有實(shí)現(xiàn)給料機(jī)的開(kāi)、停和兼有功能轉(zhuǎn)換的作用?，F(xiàn)有給料機(jī)按工作構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)方式，給料機(jī)可分為 3 種：①直線式，如帶式給料機(jī)、板式給料機(jī)、刮板給料機(jī)；②回轉(zhuǎn)式,如鏈?zhǔn)浇o料機(jī)、圓盤給料機(jī)、螺旋給料機(jī)和葉輪給料機(jī)；③往復(fù)式，如振動(dòng)給料機(jī)、往復(fù)給料機(jī)。1.2 選題背景隨著生產(chǎn)的自動(dòng)化和連續(xù)化發(fā)展，鋼鐵企業(yè)對(duì)冶煉生產(chǎn)過(guò)程中各種設(shè)備的要求更加嚴(yán)格，更加精確。國(guó)內(nèi)幾家鋼鐵企業(yè)的煉鐵廠也都在尋求實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、連續(xù)化的途徑。燒結(jié)生產(chǎn)原料供給過(guò)程是燒結(jié)生產(chǎn)效率提高的關(guān)鍵所在。原料要求通過(guò)給料機(jī)的均勻配料送到造球機(jī)，圓盤給料機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定性和連續(xù)性很重要。以往的給料設(shè)備運(yùn)行不夠平穩(wěn)，磨損嚴(yán)重，需要時(shí)常停車檢修，生產(chǎn)效率低下，工廠的正常生產(chǎn)需要很難保證。本套圓盤給料機(jī)可以很好的解決這個(gè)難題。給料機(jī)通過(guò)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，減速器采用電磁離合器式，實(shí)現(xiàn)變速及空載運(yùn)轉(zhuǎn)，鏈傳動(dòng)及蝸桿傳動(dòng)的應(yīng)用使運(yùn)行更平穩(wěn)?？烧{(diào)式料倉(cāng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)給料量可調(diào)。本套設(shè)備已經(jīng)在各大燒結(jié)廠應(yīng)用，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)情況的反饋，對(duì)圓盤給料機(jī)有很高的評(píng)價(jià)，大大地減少了檢修時(shí)間，有效的提高了生產(chǎn)的效率。1.3 同類設(shè)備的分析比較1.3.1 振動(dòng)給料機(jī)1. 振動(dòng)給料機(jī)的功能振動(dòng)給料機(jī)（圖 1.2）又稱振動(dòng)喂料機(jī)。振動(dòng)給料機(jī)在生產(chǎn)流程中，可把塊狀、顆粒狀物料從貯料倉(cāng)中均勻、定時(shí)、連續(xù)地給到受料裝置中去，在砂石生產(chǎn)線中可為破碎機(jī)械連續(xù)均勻地喂料，并對(duì)物料進(jìn)行粗篩分，廣泛用于冶金、煤礦、選礦、建材、化工、磨料等行業(yè)的破碎、篩分聯(lián)合設(shè)備中。2. 振動(dòng)給料機(jī)的工作原理振動(dòng)給料機(jī)是利用振動(dòng)器中的偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力，使篩廂、振動(dòng)器等可動(dòng)部分作強(qiáng)制的連續(xù)的圓或近似圓的運(yùn)動(dòng)。物料則隨篩廂在傾斜的篩面上作連續(xù)的拋擲運(yùn)動(dòng)，并連續(xù)均勻地將物料送至受料口內(nèi)。當(dāng)?shù)装暹B同物料向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，料倉(cāng)內(nèi)的物料隨之填滿機(jī)體內(nèi)的空間。當(dāng)?shù)装逑蚝筮\(yùn)動(dòng)時(shí)，底板上的物料不能隨之返回而受阻卸出，實(shí)現(xiàn)給料。改變底板運(yùn)動(dòng)的幅度、頻率和出料閘門的高度可調(diào)節(jié)給料量。給料量一般在 40 噸/時(shí)以內(nèi)。這類給料機(jī)適用于中、小粒度物料，主要有槽式和擺式兩種。槽式給料機(jī)的底板是平的，工作時(shí)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。擺式給料機(jī)的底板為弧形，鉸接在機(jī)體上，工作時(shí)底板擺動(dòng)。圖 1.2 振動(dòng)給料機(jī)振動(dòng)給料機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，喂料均勻，連續(xù)性能好，激振力可調(diào)；隨時(shí)改變和控制流量，操作方便；偏心塊為激振源，噪音低，耗電少，調(diào)節(jié)性能好，無(wú)沖料現(xiàn)象；振動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、壽命長(zhǎng)；運(yùn)行可靠、調(diào)節(jié)安裝方便、重量輕、體積小、維護(hù)保養(yǎng)方便，當(dāng)采用封閉式結(jié)構(gòu)機(jī)身時(shí)可防止粉塵污染，因此已得到廣泛應(yīng)用。1.3.2 螺旋給料機(jī)1. 螺旋給料機(jī)的功能螺旋給料機(jī)（圖 1.3）利用螺旋的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)物料在輸送槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)而給料。輸送槽大多為管狀,有單管和雙管兩種。螺旋有等螺距和不等螺距、等直徑和不等直徑、單頭和雙頭等多種。改變螺旋轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)給料量，給料量的精確度較高，并可實(shí)現(xiàn)密封給料。在氣力輸送裝置中使用時(shí)，可由低壓區(qū)往高壓區(qū)給料。螺旋給料機(jī)外形尺寸小，但機(jī)件磨損較嚴(yán)重，易碾碎物料，適用于粘性和磨琢性較小的粉粒狀物料。2. 螺旋給料機(jī)的工作原理螺旋給料機(jī)把經(jīng)過(guò)的物料通過(guò)稱重橋架進(jìn)行檢測(cè)重量，以確定膠帶上的物料重量，裝在尾部的數(shù)字式測(cè)速傳感器，連續(xù)測(cè)量給料機(jī)的運(yùn)行速度，該速度傳感器的脈沖輸出正比于給料機(jī)的速度，速度信號(hào)和重量信號(hào)一起送入給料機(jī)控制器，控制器中的微處理器進(jìn)行處理，產(chǎn)生并顯示累計(jì)量/瞬時(shí)流量。該流量與設(shè)定流量進(jìn)行比較，由控制儀表輸出信號(hào)控制變頻器改變給料機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度，使給料機(jī)上的物料流量發(fā)生變化，接近并保持在所設(shè)定的給料流量，從而實(shí)現(xiàn)定量給料的要求。圖 1.3 螺旋給料機(jī)1.4 圓盤給料機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù) 給料大能力：15-60 噸/小時(shí)給料小能力： 5-15 噸/小時(shí)2 總體方案設(shè)計(jì)2.1 圓盤給料機(jī)工作原理圓盤給料機(jī)（圖 2.1）是物料搬運(yùn)機(jī)械化和自動(dòng)化系統(tǒng)中的輔助設(shè)備。料倉(cāng)裝置的組成部分，通常安裝在料倉(cāng)或卸料漏斗的下方，按生產(chǎn)流程的需要均勻定量地向輸送機(jī)或其他裝置給料，猶如調(diào)節(jié)流體流量的閥門。 圓盤給料機(jī)是由可回轉(zhuǎn)的圓盤、導(dǎo)料套筒和刮板等部分組成。料倉(cāng)內(nèi)的物料通過(guò)導(dǎo)料套筒堆積在鑲有耐磨襯板的圓盤上,圓盤轉(zhuǎn)動(dòng),物料被刮板刮出給料。實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定均勻的給料。調(diào)節(jié)刮板位置或?qū)Я咸淄驳母叩涂筛淖兘o料量。 1-減速器;2-給料圓盤;3-電動(dòng)機(jī);4-稱量皮帶輸送機(jī);5-支架圖 2.1 圓盤給料機(jī)示意圖2.2 圓盤給料機(jī)工作過(guò)程電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，動(dòng)力輸送給下一級(jí)的可調(diào)速減速器，減速器變速后輸出兩個(gè)動(dòng)力，其中一個(gè)是用來(lái)驅(qū)動(dòng)給料圓盤，另一個(gè)輸出動(dòng)力給行星減速器，行星減速器輸出得動(dòng)力是驅(qū)動(dòng)稱量皮帶輸送機(jī)的。可調(diào)速減速器根據(jù)需要的工作能力，由電磁離合器控制齒輪，設(shè)定一個(gè)輸出速度，帶動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪通過(guò)鏈傳動(dòng)將動(dòng)力輸送給驅(qū)動(dòng)圓盤的蝸桿，蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。物料通過(guò)圓盤上部的進(jìn)料口進(jìn)入圓盤，在擋板的作用下通過(guò)下料口到達(dá)稱量皮帶，輸送給下級(jí)設(shè)備。其中的料套裝置可以調(diào)節(jié)擋板，控制給料的量。2.3 減速器結(jié)構(gòu)本套設(shè)備采用的是帶有電磁離合器的可調(diào)速減速器（圖 2.2），可同時(shí)輸出兩個(gè)動(dòng)力，并且是可調(diào)速的，更可以滿足在不停車的情況下，停止給料的要求。圖 2.2 帶電磁離合器的減速器本減速器采用三級(jí)傳動(dòng)，共有六個(gè)齒輪組成傳動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)電刷對(duì)三個(gè)電磁離合器的控制，實(shí)現(xiàn)多個(gè)速度的輸出，并且可以輸出兩個(gè)動(dòng)力，節(jié)省了資源，更能起到給料圓盤及稱量皮帶的動(dòng)力同步。可變的速度能滿足不同給料量的要求。設(shè)計(jì)合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。3 圓盤給料機(jī)的設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇選擇電動(dòng)機(jī)的容量是電力傳動(dòng)系統(tǒng)能否經(jīng)濟(jì)和可靠運(yùn)行的重要問(wèn)題。如果電動(dòng)機(jī)容量太小，長(zhǎng)期處于過(guò)載運(yùn)行，造成電動(dòng)機(jī)絕緣裝置過(guò)早的損壞；如果容量過(guò)大，不僅造成設(shè)備上的浪費(fèi)，而且運(yùn)行效率又較低，對(duì)電能的利用也很不經(jīng)濟(jì)。所以，要綜合各方面的因素，選擇合適的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)的選擇范圍應(yīng)該包括：電動(dòng)機(jī)的種類、型式、容量、額定電壓、額定轉(zhuǎn)速及其各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等，而且對(duì)這些參數(shù)還應(yīng)該綜合進(jìn)行考慮。3.1.1 計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率已知能力 ，即 ；設(shè)計(jì)給料圓盤的轉(zhuǎn)速 ；設(shè)計(jì)蝸桿傳動(dòng)比為 ；設(shè)計(jì)給料圓盤的摩擦系數(shù) （根據(jù)工礦條件選定） ；設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)支撐半徑 ；設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿中心矩 ；設(shè)計(jì)給料圓盤重量約為 。計(jì)算查文獻(xiàn)[1,109，表 4.2-9]可知，各部分傳動(dòng)效率（齒輪精度為 8 級(jí)） ； ； ； ； 。則3.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇根據(jù)所需的電動(dòng)機(jī)功率，查文獻(xiàn)，可選 ZO2-81 型電動(dòng)機(jī)，額定功率 ，額定轉(zhuǎn)速 。本系列電機(jī)是按國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)全國(guó)統(tǒng)一設(shè)計(jì)系列產(chǎn)品，適用于傳動(dòng)無(wú)特殊性能要求的各種機(jī)械設(shè)備。冷卻方式為全封閉自扇冷式。3.2 驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)3.2.1 分配傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比可根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 和工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速 ，由公式 算出。然后將總傳動(dòng)比合理的分配給各級(jí)傳動(dòng)。由已知可知， ，設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)比 ，則設(shè)計(jì) ，所以 。3.2.2 驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算在選出電動(dòng)機(jī)型號(hào)、分配傳動(dòng)比后，將驅(qū)動(dòng)裝置中的各軸的傳遞功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩計(jì)算出來(lái)。因此0 軸：電動(dòng)機(jī)軸Ⅰ軸：減速器高速軸Ⅱ軸：減速器中間軸Ⅲ軸：減速器低速軸Ⅳ軸：鏈輪軸Ⅴ軸：蝸桿軸Ⅵ軸：蝸輪軸表 3.1 各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)軸序號(hào)功率P/kW轉(zhuǎn)速 n/(r/min)轉(zhuǎn)矩 T/N傳動(dòng)型式 傳動(dòng)比 效率0ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ54.954.714.484.354.143.33100010001000142.9142.9109.92.4547.7547.2744.98299.40290.7359.7512980.20聯(lián)軸器齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)聯(lián)軸器鏈傳動(dòng)蝸桿傳動(dòng)1.01.07.01.01.3450.990.950.950.990.950.803.2.3 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1. 考慮到本套設(shè)備的傳動(dòng)方案以及其他因素，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2. 由于圓盤給料機(jī)工作速度不高，故選用 8 級(jí)精度（GB 10095－88） 。3．材料選擇。查文獻(xiàn)[2，10-191]表 10-1 選擇齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)） ，硬度為280HBS。4. 選齒輪齒數(shù) ，則 。5. 初選螺旋角 。3.2.4 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式,查文獻(xiàn)[2,10-218]式 10－21 進(jìn)行試算，即1. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值(1) 試選載荷系數(shù) 。(2) 計(jì)算齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。已知電機(jī)功率 ，選取減速器的傳動(dòng)效率 。(3) 查文獻(xiàn)[2,10－205]表 10－7 選取齒寬系數(shù)(4) 查文獻(xiàn)[2,10－201]表 10－6 查得材料的彈性影響系數(shù)(5) 查文獻(xiàn)[2,10－217]圖 10－30 按法向壓力角查得齒輪的區(qū)域系數(shù)(6) 查文獻(xiàn)[2,10－209]圖 10－21d 按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限(6) 查文獻(xiàn)[2,10－215]圖 10－26 查得標(biāo)準(zhǔn)圓柱齒輪傳動(dòng)的端面重合度則(7) 查文獻(xiàn)[2,10－206]式 10－13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。圓盤給料機(jī)工作制度為：24 小時(shí)工作量，年工作 360 天，使用年限 10 年。則(8) 查文獻(xiàn)[2,10－207]圖 10－19 取接觸疲勞壽命系數(shù) ， 。(9) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為 ，安全系數(shù) ,由文獻(xiàn)[2,10－205]式 10－12 得則2．計(jì)算(1) 試算高速軸齒輪分度圓直徑 。(2) 計(jì)算圓周速度 。(3) 計(jì)算齒寬 及模數(shù) 。(4) 計(jì)算齒寬與齒高之比 。(5) 計(jì)算縱向重合度 。(6) 計(jì)算載荷系數(shù) 。根據(jù) ，8 級(jí)精度，由文獻(xiàn)[2,10－194]圖 10－8 查得動(dòng)載系數(shù);斜齒輪, ;由文獻(xiàn)[2,10－193]表 10－2 查得使用系數(shù) ；由文獻(xiàn)[2,10－196]表 10－4 用插值法查得 7 級(jí)精度、齒輪懸臂布置時(shí),。由 ， ，查文獻(xiàn)[2,10－198]圖 10－13 得1.35FK??故載荷系數(shù)(7) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由文獻(xiàn)[2,10－204]式 10－10a得(8) 計(jì)算模數(shù) 。3.2.5 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)[2,10－216]式 10－17 得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為1. 確定公式內(nèi)計(jì)算參數(shù)(1) 計(jì)算載荷系數(shù)。(2) 根據(jù)縱向重合度 ，由文獻(xiàn)[2,10－217]圖 10－28 得螺旋角影響系數(shù)(3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。(4) 查取齒形系數(shù)。由文獻(xiàn)[2,10－200]表 10－5 查得(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由文獻(xiàn)[2,10－200]表 10－5 查得(6) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。由文獻(xiàn)[2,10－208]圖 10－20c 查得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限由文獻(xiàn)[2,10－206]圖 10－18 取彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù) ，由文獻(xiàn)[2,10－205]式 10－12 得(7) 計(jì)算齒輪的 。兩個(gè)齒輪一樣大。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) ，大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 ，以滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑 來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有取 。3. 幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算中心距。將中心距圓整為 。(2) 按圓整后的中心距修正螺旋角。因 值改變不多，故 等不必修正。(3) 計(jì)算齒輪的分度圓直徑。(4) 計(jì)算齒輪寬度。因此 。3.2.6 斜齒輪傳動(dòng)幾何尺寸的計(jì)算表 3.2 斜齒輪的幾何尺寸名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 數(shù)值螺旋角法面模數(shù)壓力角法面齒頂高系數(shù)法面頂隙系數(shù)分度圓直徑基圓直徑齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑當(dāng)量齒數(shù)d2.25d=212d=198.653.3 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算已知Ⅲ軸的功率 ， ，轉(zhuǎn)矩 。1． 求作用在齒輪上的力已知齒輪的分度圓直徑 ，模數(shù) ，齒數(shù) 而2． 初步確定軸的最小直徑選取材料為 45 剛，調(diào)質(zhì)處理，查文獻(xiàn)[2,15-370]表 15-3， 得 。根據(jù)設(shè)計(jì)方案取 。3． 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)選定的軸承,聯(lián)軸器以及設(shè)計(jì)的齒輪的規(guī)格，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如圖 3.1：圖 3.1 軸的機(jī)構(gòu)4． 求軸上的載荷：首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（圖 3.2） ，查文獻(xiàn)[11,4-146]表 4.6-3，得。圖 3.2 軸的載荷分布圖由此可知截面 C 是危險(xiǎn)截面。由圖計(jì)算出截面 C 處的 的值。5． 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 查文獻(xiàn)[2,15-373]式 15-5，根據(jù)選定軸的材料，調(diào)質(zhì)處理。查文獻(xiàn)[2,15-362]表 15-1，查得 。因此 ，故安全。3.4 鍵的選擇和校核3.4.1 鍵的基本概況及鍵的選擇鍵是一種標(biāo)準(zhǔn)零件，通常用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸與輪轂之間的軸向固定以傳遞轉(zhuǎn)矩，有的還能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向滑動(dòng)的導(dǎo)向。鍵的選擇包括類型選擇和尺寸選擇兩個(gè)方面。鍵的類型應(yīng)根據(jù)鍵聯(lián)接的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用要求和工作條件來(lái)選擇；鍵的尺寸則按符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格和強(qiáng)度要求來(lái)取定。所以，鍵的選擇很重要。重要的鍵聯(lián)接在選出鍵的類型和尺寸后，還應(yīng)進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。鍵聯(lián)接的類型主要有：平鍵聯(lián)接、半圓鍵聯(lián)接、楔鍵聯(lián)接和切向鍵聯(lián)接。各種鍵聯(lián)接類型的特點(diǎn)如下：1. 平鍵可分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵三種普通平鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。對(duì)中良好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便；但不能實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定。普通平鍵分為 A 型、 B 型和 C 型。A 型用于端銑刀加工的軸槽，鍵在槽中固定良好，但軸上槽引起的應(yīng)力集中較大；B 型用于盤銑刀加工的軸槽，軸的應(yīng)力集中較小；C 型用于軸端。普通平鍵應(yīng)用最廣，也適用于高精度、高速或承受變載、沖擊的場(chǎng)合。2. 半圓鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩。鍵在軸槽中能繞槽底圓弧曲率中心擺動(dòng)，裝配方便。鍵槽較深，對(duì)軸的削弱較大。一般可用于輕載。3. 楔鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：鍵的上下兩面是工作面。鍵的上表面和轂槽的底面各有 1/100 的斜度，裝配時(shí)需打入，靠楔緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩，可軸向固定零件和傳遞單方向的軸向力，但使軸上零件與軸的配合產(chǎn)生偏心與偏斜。用于精度要求不高、轉(zhuǎn)速較低時(shí)傳遞較大的、雙向的或有振動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。4. 切向鍵聯(lián)接的特點(diǎn)：由兩個(gè)斜度為 1/100 的楔鍵組成。其上下兩面（窄面）為工作面，其中一面在通過(guò)軸心線的平面內(nèi)。工作面上的壓力沿軸的切線方向作用，能傳遞很大的轉(zhuǎn)矩。一個(gè)切向鍵只能傳遞一個(gè)方向的轉(zhuǎn)矩，傳遞雙向轉(zhuǎn)矩時(shí)，須用互成角的兩個(gè)鍵，用于載荷很大，對(duì)中要求不嚴(yán)的場(chǎng)合。由于鍵槽對(duì)軸削弱較??135~20大，所以常用于直徑大于 100 mm 的軸上, 如大型帶輪及飛輪，礦用大型絞車及齒輪等與軸的聯(lián)接。經(jīng)過(guò)綜合考慮軸的結(jié)構(gòu)，鍵的使用要求、工作條件和經(jīng)濟(jì)性等因素，選擇普通平鍵聯(lián)接。3.4.2 選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸已知齒輪的精度為 8 級(jí)。一般 8 級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，所以應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。這里選用圓頭普通平鍵（A 型） 。根據(jù) 從文獻(xiàn)[2,6-106]表 6-1 查得鍵的截面尺寸。有輪轂寬度并參考文獻(xiàn)[2,6-106]表 6-1 鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng) （比輪轂寬度小些） 。3.4.3 校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由文獻(xiàn)[2,6-106]中表 6-2 查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值得 。鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩根據(jù)文獻(xiàn)[2,6-106]中式 6-1，把代入可得可知所選鍵合適。3.5 軸承的選擇滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)械中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。滾動(dòng)軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。滾動(dòng)軸承如果僅按軸承用于承受的外載荷不同來(lái)分類時(shí)，滾動(dòng)軸承可以概括的分為向心軸承、推力軸承和向心推力軸承。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，選擇圓錐滾子軸承。由于設(shè)計(jì)的軸徑為 ，查文獻(xiàn)[11,146]表 4.6-3 可知，選擇型號(hào)為 30220的圓錐滾子軸承。3.6 聯(lián)軸器的選擇3.6.1 聯(lián)軸器概述聯(lián)軸器是聯(lián)接兩軸或軸與回轉(zhuǎn)件，在傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力過(guò)程中一同回轉(zhuǎn)而不脫開(kāi)的一種裝置。此外，聯(lián)軸器還可以具有補(bǔ)償兩軸相對(duì)位移、緩沖和減振以及安全防護(hù)等功能。根據(jù)工作特性，聯(lián)軸器可以分為以下幾類：1. 聯(lián)軸器用來(lái)把兩軸連接在一起，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸不能分離；只有在機(jī)器停車并將連接拆開(kāi)后，兩軸才能分離。2. 安全聯(lián)軸器在機(jī)器工作時(shí)，如果轉(zhuǎn)矩超過(guò)規(guī)定值，這種聯(lián)軸器即可自行斷開(kāi)或打滑，