畢業(yè)設(shè)計(jì)---錘式破碎機(jī)

1、<p><b>　　緒 論</b></p><p>　　錘式破碎機(jī)用于破碎各種中硬且磨蝕性弱的物料。其物料的抗壓強(qiáng)度不超過(guò)100MPa，含水率小于15%。被破碎物料為煤、鹽、白堊、石膏、磚瓦、石灰石等。還用于破碎纖維結(jié)構(gòu)、彈性和韌性較強(qiáng)的碎木頭、紙張或破碎石棉水泥的廢料 以 回收石棉纖維等等。 </p><p>　　錘式破碎機(jī)的主要工作部件為帶有錘子（

2、又稱錘頭）的轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)子由主軸、圓盤(pán)、銷軸和錘子組成。電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子在破碎腔內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)。物料自上部給料口給入機(jī)內(nèi)，受高速運(yùn)動(dòng)的錘子的打擊、沖擊、剪切、研磨作用而粉碎。在轉(zhuǎn)子下部，設(shè)有篩板、粉碎物料中小于篩孔尺寸的粒級(jí) 通過(guò)篩板排出，大于篩孔尺寸的粗粒級(jí) 阻留在篩板上繼續(xù)受到錘子的打擊和研磨， 最后通過(guò)篩板排出機(jī)外。 通過(guò)對(duì)立軸錘式破碎機(jī)立軸側(cè)拉力的計(jì)算，分析了立軸錘式破碎機(jī)主軸軸承易損的原因，設(shè)計(jì)了立軸錘式破碎機(jī)立軸倒拉力的減載結(jié)構(gòu)，該減

3、載結(jié)構(gòu)減少了對(duì)主軸軸承的作用力，解決了主軸軸承易損的問(wèn)題。</p><p>　　1 立軸式錘式破碎機(jī)</p><p><b>　　錘式破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　1.1破碎機(jī)的工作原理及構(gòu)造方法</p><p>　　1.1.1工作原理及類型：</p><p>　　常見(jiàn)的錘式破碎機(jī)有

4、單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩種，按照錘子在轉(zhuǎn)盤(pán)上的排列，還有單排錘和多排錘等，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)向有可逆式和不可逆式兩類。此外還有一些簡(jiǎn)易型錘式破碎機(jī)，如十字錘粉碎機(jī)，鏈環(huán)式碎煤機(jī)等。其中，使用最廣泛的是單轉(zhuǎn)子多排錘式破碎機(jī)。錘式破碎機(jī)一般適用于含水量小于12%，抗壓強(qiáng)度小120MPA的脆性物料，如石灰石，油母頁(yè)巖，礦渣，煤塊等。 </p><p>　　錘式破碎機(jī)的工作部分是許

5、多按一定規(guī)律鉸在轉(zhuǎn)盤(pán)上的錘子，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，錘子因離心力和旋轉(zhuǎn)力，打擊裝入機(jī)內(nèi)的物料，使之破碎，同時(shí)，受到打擊的石塊彼此之間以及與機(jī)器內(nèi)板，蓖條之間相互撞擊，也促使物料破碎。物料由進(jìn)料斗進(jìn)入破碎機(jī)，經(jīng)分料器將物料分成兩部分，一部分由分料器中間進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)的葉輪中，在葉輪內(nèi)被迅速加速，其加速度可達(dá)數(shù)百倍重力加速度，然后以60-70米/秒的速度從葉輪三個(gè)均布的流道內(nèi)拋射出去，首先同由分料器四周自收落下的一部分物料沖擊破碎，然后一起沖擊到

6、渦支腔內(nèi)物料襯層上，被物料襯層反彈，斜向上沖擊到渦動(dòng)腔的頂部，又改變其運(yùn)動(dòng)方向，偏轉(zhuǎn)向下運(yùn)動(dòng)，從葉輪流道發(fā)射出來(lái)的物料形成連續(xù)的物料幕。這樣一塊物料在渦動(dòng)破碎腔內(nèi)受到兩次以至多次機(jī)率撞擊、磨擦和研磨破碎作用。被破碎的物料由下部排料口排出。和循環(huán)篩分系統(tǒng)形成閉路，一般循環(huán)三次即可將物料破碎成20目以下。在整下破碎過(guò)程中，物料相互自行沖擊破碎，不與金屬元件直接接觸，而是與物料襯層發(fā)生沖擊、磨擦而粉碎，這就減少了角污染，延長(zhǎng)機(jī)械磨損時(shí)間。渦動(dòng)

7、腔內(nèi)部巧妙的氣流自循環(huán)，消除了粉塵污染錘式破碎機(jī)的種類很多，可以按照下述特征進(jìn)行分類：</p><p>　　按轉(zhuǎn)子的數(shù)目，分為單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子兩類。</p><p>　　按轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向，分為不可逆式和可逆式兩類。</p><p>　　按錘子的排列方式，分為單排式和多排式兩類。前者錘子安裝在同一回轉(zhuǎn)平面上，后者錘子分布在好幾個(gè)回轉(zhuǎn)平面上。</p><

8、;p>　　按用途的不同，分為一般用途和特殊用途兩類。</p><p>　　按錘子在轉(zhuǎn)子上的連接方式，還可以分固定錘式和活動(dòng)錘式兩種。固定錘式主要用于軟質(zhì)物料的細(xì)碎和粉磨。用于粉磨的稱為粉磨機(jī)。</p><p>　　1.1.2結(jié)構(gòu)性能及應(yīng)用： </p><p>　　一.單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)是單轉(zhuǎn)子，多排，不可逆式

9、錘式破碎機(jī)。他主要由機(jī)殼，轉(zhuǎn)子，篦條，和打擊板等部件組成。機(jī)殼由上下兩部分組成，分別用鋼板焊接，各部分用螺栓連接成一體。頂部有喂料口，機(jī)殼內(nèi)壁有高錳鋼襯板，襯板磨損后可以拆換。</p><p>　　為了便于檢修，調(diào)整和更換篦條，機(jī)殼的上下兩面均有檢修孔。為了檢修更換錘子方便，兩側(cè)也開(kāi)有檢修孔。</p><p>　　破碎機(jī)的主軸上安裝數(shù)排掛錘體。在其圓周的銷孔上貫穿著銷軸，用銷軸將錘子鉸接在

10、各排掛錘體之間。錘子磨損后可調(diào)換工作面。掛錘體上開(kāi)有兩圈銷孔，銷孔中心至回轉(zhuǎn)軸心之半徑距離是不同的，用來(lái)調(diào)整錘子與篦條之間的間隙。為防止掛錘體和錘子的軸向串動(dòng)，在掛錘體兩端用壓緊錘盤(pán)和鎖緊螺母固定。轉(zhuǎn)子兩端支承在滾動(dòng)軸承上，軸承用螺母固定在機(jī)殼上。主軸和電機(jī)用皮帶聯(lián)接。</p><p>　　圓弧狀卸料篦條篩安裝在轉(zhuǎn)子的下方，篦條的兩端裝在機(jī)殼上，最外面的篦條用壓板壓緊，篦條排列方向與轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方向垂直。篦條間隙由中

11、間凸出部分形成。為了便于物料排出，篦條之間構(gòu)成向下擴(kuò)大的篩縫，同時(shí)還向轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)方向傾斜。</p><p>　　當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，錘子在離心慣性力的作用下，作輻射狀向四周伸開(kāi)。進(jìn)入機(jī)內(nèi)的料塊，受到錘子打擊而破碎。小于篦縫的物料，通過(guò)篦縫向下卸出，少部分尚未達(dá)到要求尺寸的料塊，仍留在篩面上繼續(xù)受到錘子的沖擊和磨削作用，直到達(dá)到要求尺寸后從篦縫卸出。</p><p>　　這種錘式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子只能沿一

12、個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行破碎，故稱不可逆式。錘式破碎機(jī)主要以沖擊兼磨削作用粉碎物料。由于設(shè)置有篦條篩，不能破碎粘物料。物料水分超過(guò)15%時(shí)就要出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象。</p><p><b>　　二.錘子和轉(zhuǎn)子</b></p><p>　　錘子是錘式破碎機(jī)的主要零件。垂頭的質(zhì)量，形狀和材質(zhì)對(duì)破碎機(jī)的生產(chǎn)能力有很大影響。而錘子的形式，尺寸和質(zhì)量的選擇，主要決定于材料物理的性質(zhì)和尺寸。<

13、;/p><p>　　在錘式破碎機(jī)中料塊受到高速旋轉(zhuǎn)的錘子沖擊而粉碎。當(dāng)轉(zhuǎn)子的圓周速度一定時(shí)，錘子質(zhì)量愈大則其動(dòng)能愈大，才能將大塊和堅(jiān)硬物料粉碎。實(shí)踐證明，錘子的有效質(zhì)量，不但要能對(duì)料塊產(chǎn)生碎裂的沖擊，而且還要在沖擊時(shí)不產(chǎn)生向后偏倒。否則將大大降低破碎機(jī)的生產(chǎn)力，而且增加能量消耗。所以，在粉碎大塊而堅(jiān)硬的物料時(shí)宜選用重型的錘子，但個(gè)數(shù)不要求很多。在粉碎小塊而松軟的物料時(shí)，宜選用輕型的錘子，這時(shí)錘子的數(shù)目不妨多些，宜增加

14、的物料的沖擊次數(shù)，從而更有利于物料的粉碎。</p><p>　　錘子用高碳鋼或鍛造，也可以用高錳鋼鍛造。用高碳鋼鍛造錘子時(shí)，以鍛造的質(zhì)量較高。為了提高錘子的耐磨性，有時(shí)在他的工作面上，涂焊上一層硬質(zhì)合金或焊上一薄層高錳鋼，或者進(jìn)行熱處理。用高錳鋼鍛造的錘子，最好經(jīng)過(guò)水硬熱處理以提高錘子的質(zhì)量，延長(zhǎng)使用時(shí)間。錘頭磨損后，可以采用高錳鋼堆焊進(jìn)行修補(bǔ)，這樣可以大大節(jié)省金屬的消耗。</p><p>

15、;　　錘式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子是一個(gè)回轉(zhuǎn)速度較高的部件，質(zhì)量又大，平衡問(wèn)題就顯得非常重要。為了使破碎機(jī)能正常工作，首先必須使它的轉(zhuǎn)子獲得平衡。</p><p>　　如果轉(zhuǎn)子的重心偏離轉(zhuǎn)軸的幾何中心時(shí)，則產(chǎn)生靜力不平衡現(xiàn)象；若轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)中心線和其主慣性軸中心線不重合而成交叉狀態(tài)時(shí)，則將產(chǎn)生動(dòng)力不平衡現(xiàn)象。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生不平衡時(shí)，則破碎機(jī)的軸承除了承受轉(zhuǎn)子質(zhì)量之外，還受到其離心慣性力，離心慣性力矩作用，以致軸承很快磨損，功率消耗增

16、加，機(jī)械產(chǎn)生振動(dòng)。因此，轉(zhuǎn)子制造與修理后，還要精確地進(jìn)行平衡。通常當(dāng)錘子磨損以后，破碎機(jī)的破碎效果顯著降低， 生產(chǎn)力下降，此時(shí)則需要更換其中一部分錘子。</p><p>　　當(dāng)錘子磨損而需要調(diào)換工作面，或更換新錘子時(shí)，更要把錘頭的質(zhì)量選配好。更換新錘子時(shí)，在徑向要對(duì)稱成對(duì)地更換，使破碎機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)平穩(wěn)，減少振動(dòng)。</p><p><b>　　2 皮帶輪設(shè)計(jì)</b>&l

17、t;/p><p><b>　　2.1皮帶設(shè)計(jì)理論</b></p><p>　　2.1.1帶的傳動(dòng)類型</p><p><b>　　1.按傳動(dòng)原理分</b></p><p>　?。?）摩擦帶傳動(dòng) 靠傳動(dòng)帶與帶輪間的摩擦力實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如V帶傳動(dòng)，平帶傳動(dòng)。</p><p>　　（2）齒

18、合帶傳動(dòng) 靠帶內(nèi)側(cè)凸輪與輪外緣上的齒槽相齒合實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)，如同步帶傳動(dòng)。</p><p><b>　　2.按用途分</b></p><p>　?。?）傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力用</p><p><b>　　（2）輸送物品用</b></p><p><b>　　本設(shè)計(jì)只考慮傳送帶</b><

19、;/p><p>　　3.按傳送帶的截面形狀分</p><p>　?。?）平帶 如圖8.2a所示，平帶的截面形狀為矩形，內(nèi)表面為工作面。長(zhǎng)用的平帶有膠帶，編織帶和強(qiáng)力錦綸帶等。</p><p>　　(2)V帶V帶的截面形狀為梯形，兩側(cè)側(cè)工作表面，如圖8.2b所示 傳動(dòng)時(shí)v帶與輪槽兩側(cè)面接觸，在同樣壓緊力，。的作用下，V帶的摩擦力比平帶大，傳遞功率也較大．兒結(jié)構(gòu)緊湊，&l

20、t;/p><p>　　(3)多楔帶如圖8.3所示，它是在平帶基體上由多根v帶組成的傳動(dòng)帶 多楔帶結(jié)構(gòu)緊湊，可傳遞很大的功率。</p><p>　　(4)圓形帶橫截面為圓形，如圖8.4所示。只用于小功率傳動(dòng)。</p><p>　　(5)同步帶縱截面為齒形，如圖8.5所示。</p><p>　　2．1．2帶傳動(dòng)的特點(diǎn)和應(yīng)用</p>&

21、lt;p>　　帶傳動(dòng)屬于撓性傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，可緩沖吸振。過(guò)載時(shí)，帶會(huì)在帶輪上打滑，從而起到保護(hù)其他傳動(dòng)件免受損壞的作用。帶傳動(dòng)允許較大的中心距，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和維護(hù)較方便，且成本低廉。但由于帶與帶輪之間存在滑動(dòng)，傳動(dòng)比不能嚴(yán)格保持不變。帶傳動(dòng)的傳動(dòng)效率較低，帶的壽命一般較短，不宜在易燃易爆場(chǎng)合下工作。</p><p>　　一般情況F，帶傳動(dòng)傳動(dòng)的功率P≤100 kW，帶速v=5～25m／s，平

22、均傳動(dòng)比i≤5，傳動(dòng)效率為94％～97％c高速帶傳動(dòng)的帶速可達(dá)60～100mls，傳動(dòng)比i≤7。同步齒形帶的帶速為40～50m／s，傳動(dòng)比i≤10，傳遞功率可達(dá)200 kW，效率高達(dá)98％～99％。</p><p>　　2．1．3帶傳動(dòng)的形式</p><p>　　帶傳動(dòng)的主要形式及各種形式對(duì)各帶型的適用性如表8．1所列。應(yīng)該注意v帶傳動(dòng)一般均</p><p>　　8

23、．2 V帶和帶輪的結(jié)構(gòu)</p><p>　　V帶有普通V帶、窄V帶、寬V帶、汽車V帶和大楔角V帶等。其中以普通V帶和窄V帶應(yīng)</p><p>　　用較廣，本設(shè)計(jì)主要討論普通V帶傳動(dòng)。</p><p>　　2．1．4普通V帶的結(jié)構(gòu)和尺寸標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)V帶都制成無(wú)接頭的環(huán)形帶，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖8.6所示。V帶由包布層、伸張層、強(qiáng)力

24、層、壓縮層組成。強(qiáng)力層的結(jié)構(gòu)型式有簾布結(jié)構(gòu)(圖8.6a)和線繩結(jié)構(gòu)(圖8.6b)兩種。</p><p>　　簾布結(jié)構(gòu)抗拉強(qiáng)度高，但柔韌性及抗彎曲強(qiáng)度不如線繩結(jié)構(gòu)好。線繩結(jié)構(gòu)v帶適用于轉(zhuǎn)速高、帶輪直徑較小的場(chǎng)合。</p><p>　　v帶和v帶輪有兩種尺寸制，即基準(zhǔn)寬度制和有效寬度制，本書(shū)采用基準(zhǔn)寬度制。</p><p>　　普通v帶的尺寸已標(biāo)準(zhǔn)化，按截面尺寸由小至大

25、的順序分為Y、z、A、B、c、D、E 7種型號(hào)(見(jiàn)</p><p>　　表8．2)。在同樣條件下，截面尺寸大則傳遞的功率就大。</p><p>　　v帶繞在帶輪上產(chǎn)生彎曲，外層受拉伸變長(zhǎng)，內(nèi)層受</p><p>　　壓縮變短，兩層之間存在一長(zhǎng)度不變的中性層。中性層面</p><p>　　稱為節(jié)面，節(jié)面的寬度稱為節(jié)寬6。(見(jiàn)表8．2中插圖)。普

26、</p><p>　　通v帶的截面高度^與其節(jié)寬6．，的比值已標(biāo)準(zhǔn)化(為</p><p>　　0.7)。v帶裝在帶輪上，和節(jié)寬6．相對(duì)應(yīng)的帶輪直徑稱</p><p>　　為基準(zhǔn)直徑，用d。表示，基準(zhǔn)直徑系列見(jiàn)表8．3。v帶在</p><p>　　規(guī)定的張緊力下，位于帶輪基準(zhǔn)直徑上的周線長(zhǎng)度稱為基</p><p>　　準(zhǔn)

27、長(zhǎng)度k，它用于帶傳動(dòng)的幾何計(jì)算。v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度</p><p>　　L。已標(biāo)準(zhǔn)化，如表8．4所列。</p><p>　　注：無(wú)長(zhǎng)度修正系數(shù)的規(guī)格均無(wú)標(biāo)準(zhǔn)V帶供貨。</p><p>　　窄v帶的截面高度h與其節(jié)寬b。之比為0．9。窄V帶的強(qiáng)力層采用高強(qiáng)度繩芯。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，窄v帶截面尺寸分為SPZ、SPA、SPB、SPC四個(gè)型號(hào)(見(jiàn)表8．2)。窄V帶具有普通V帶的特點(diǎn)，

28、并且能承受較大的張緊力。當(dāng)窄v帶帶高與普通V帶相同時(shí)，其帶寬較普通V帶約小1／3，而承載能力可提高1.5—2．5倍，因此適用于傳遞大功率且傳動(dòng)裝置要求緊湊的場(chǎng)合。</p><p>　　普通v帶和窄v帶的標(biāo)記由帶型、基準(zhǔn)長(zhǎng)度和標(biāo)準(zhǔn)號(hào)組成。例如，A型普通v帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)為1．400 mm，其標(biāo)記為</p><p>　　A—l 400 GB 11544—89 </p><p

29、>　　又如，SPA型窄v帶，基準(zhǔn)長(zhǎng)度為1 250 mm，其標(biāo)記為</p><p>　　SPA一1 250 GB 12730一91 </p><p>　　帶的標(biāo)記通常壓印在帶的外表面上，以便選用識(shí)別。 </p><p>　　2.1.5普通v帶輪的結(jié)構(gòu) </p><p>　　1.v帶輪的設(shè)計(jì)要求 </p>

30、<p>　　帶輪應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，無(wú)過(guò)大的鑄造內(nèi)應(yīng)力；質(zhì)量小且分布均勻，結(jié)構(gòu)工藝性好 便于制造；帶輪工作表面應(yīng)光滑，以減少帶的磨損。當(dāng)5 m/s<v<25 m/s時(shí)，帶輪要進(jìn)行靜平衡v>25/s時(shí)帶輪則應(yīng)進(jìn)行動(dòng)平衡。 </p><p>　　2.帶輪的材料 </p><p>　　帶輪材料常采用鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等，灰鑄鐵應(yīng)用最廣。當(dāng)帶速v≤

31、25 m／s時(shí)采用HTl50：當(dāng)t=25—30 m／s時(shí)采用HT200；當(dāng)v≥25～45 m／s時(shí)，則應(yīng)采用球墨鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼．也可采用鋼飯沖壓后焊接帶輪：小功率傳動(dòng)時(shí)帶輪可采用鑄鋁或塑料等材料。</p><p><b>　　3.帶輪的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　帶輪由輪緣、腹板(輪輻)和輪轂三部分組成。輪槽尺寸見(jiàn)表8．5</p><p&g

32、t;　　表8.5 基準(zhǔn)寬度制V帶輪的輪槽尺寸</p><p>　　注：槽間距e的極限偏差適用于任何兩個(gè)輪槽對(duì)稱中心面的距離，不論相鄰還是不相鄰。 V帶輪按腹板(輪輻)結(jié)構(gòu)的不同分為以下幾種型式：(1)S型——實(shí)心帶輪，如圖8．7a所示；P型——腹板帶輪，如圖8．7b所示；(3)H型——孔板帶輪，如圖8．7c所示；(4)E型——橢圓輪輻帶輪，如圖8．7d所示。每種型式還根

33、據(jù)輪轂相對(duì)于腹板(輪輻)位置的不同分為I，Ⅱ，III，IV等幾種，如圖8．7所示。</p><p>　　圖8.7V帶輪的結(jié)構(gòu)</p><p>　　V帶輪的結(jié)構(gòu)及腹板（輪輻）厚度的確定可參閱有關(guān)設(shè)計(jì)手冊(cè)。</p><p>　　2.1.6帶傳動(dòng)的工作能力分析</p><p>　　一 帶傳動(dòng)的受力分析</p><p>　　為

34、保證帶傳動(dòng)正常工作，傳動(dòng)帶必須以一定的張緊力緊套在帶輪上。當(dāng)傳動(dòng)帶靜止時(shí)，帶兩邊承受相等的拉力，稱為初拉力Fo，如圖8．8a所示。當(dāng)傳動(dòng)帶傳動(dòng)時(shí)，由于帶與帶輪接觸面間摩擦力的作用，帶兩邊的拉力不再相等，如圖8．8b所示。繞入主動(dòng)輪的一邊被拉緊，拉力由Fo增大到F1，稱為緊邊；繞人從動(dòng)輪的一邊被放松，拉力由Fo減少為F2，稱為松邊。設(shè)環(huán)形帶的總長(zhǎng)度不變，則緊邊拉力的增加量F1-Fo應(yīng)等于松邊拉力的減少量Fo—F2，即</p>

35、<p>　　Fo=1/2(F1+F2) (8.l)</p><p>　　帶兩邊的拉力之差，稱為帶傳動(dòng)的有效拉力。實(shí)際上F是帶與帶輪之間摩擦力的總和，在最大靜摩擦力范圍內(nèi)，帶傳動(dòng)的有效拉力F與總摩擦力相等，F(xiàn)同時(shí)也是帶傳動(dòng)所傳遞的圓周力，即</p><p>　　F=F1一F2 (8.2)</p><p>　　帶傳動(dòng)所傳遞的功率為</p&g

36、t;<p><b>　　P=Fv/1000</b></p><p>　　式中P為傳遞功率，單位為kW；F為有效圓周力，單位為N；v為帶的速度，單位為m／s。</p><p>　　在一定的初拉力Fo作用下，帶與帶輪接觸面間摩擦力的總和有一極限值。當(dāng)帶所傳遞的圓周力超過(guò)帶與帶輪接觸面間摩擦力總和的極限值時(shí)，帶在帶輪上將發(fā)生明顯的相對(duì)滑動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為打滑。帶

37、打滑時(shí)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速急劇下降，使傳動(dòng)失效，同時(shí)也加劇了帶的磨損，因此應(yīng)避免出現(xiàn)帶打滑現(xiàn)象。</p><p>　　當(dāng)傳動(dòng)帶與帶輪表面間即將打滑，摩擦力達(dá)到最大值，即有效圓周力達(dá)到最大值。此時(shí)，忽略離心力的影響，緊邊拉力F1和松邊拉力F2之間的關(guān)系可用歐拉公式表示，即</p><p><b>　　F1/F2=efα</b></p><p>　　式中F1

38、、F2分別為帶的緊邊拉力和松邊拉力，單位為N；e為自然對(duì)數(shù)的底，e≈2．718；f為帶與帶輪接觸面間的摩擦系數(shù)(V帶用當(dāng)量摩擦系數(shù)fv代替f，fv=f/sinφ/2)；a為包角，即帶與小帶輪</p><p>　　接觸弧所對(duì)的中心角，單位為rad。</p><p>　　由式(8．1)、式(8．2)和式(8．4)可得</p><p>　　F=2Fo efα-1/ efα

39、+1 (8 5)</p><p>　　上式表明，帶所傳遞的圓周力F與下列因素有關(guān)：</p><p>　　(1)初拉力F0 F與F0成正比，增大初拉力Fo，帶與帶輪問(wèn)正壓力增大，則傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力就越大，故F越大。但F0過(guò)大會(huì)加劇帶的磨損，致使帶過(guò)快松弛，縮短其工作壽命。</p><p>　　(2)摩擦系數(shù)f f越大，摩擦力也越大，F(xiàn)就越大。f與帶和帶輪的材

40、料、表面狀況，工作環(huán)境條件等有關(guān)。</p><p>　　(3)包角a F隨a的增大而增大。因?yàn)樵黾觓會(huì)使整個(gè)接觸弧上摩擦力的總和增加，從而提高傳動(dòng)能力。因此水平裝置的帶傳動(dòng)，通常將松邊放置在上邊，以增大包角。由于大帶輪的包角α2大于小帶輪的包角α1，打滑首先在小帶輪上發(fā)生，所以只需考慮小帶輪的包角α1。</p><p>　　聯(lián)立式(8．2)和式(8．4)，可得帶傳動(dòng)在不打滑條件下所能傳遞

41、的最大圓周力為</p><p>　　Fmax=F1(1-1/ efα1 ) (8 6)</p><p>　　二 帶傳動(dòng)的應(yīng)力分析</p><p>　　帶傳動(dòng)工作時(shí)，帶中的應(yīng)力由以下三部分組成：</p><p>　　1．由拉力產(chǎn)生的拉應(yīng)力</p><p>　　緊邊拉應(yīng)力 σ1=F

42、1/A </p><p>　　松邊拉應(yīng)力 σ2= F2/A</p><p>　　式中A為帶的橫截面面積。</p><p>　　2．由離心力產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力σ．</p><p>　　工作時(shí)，繞在帶輪上的傳動(dòng)帶隨帶輪作圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生離心拉力Fc，F(xiàn)c的計(jì)算公式為</p><p><b>　　Fc=qv2&

43、lt;/b></p><p>　　式中q為傳動(dòng)帶單位長(zhǎng)度的質(zhì)量，單位為kg/m，各種型號(hào)V帶的q值見(jiàn)表8 6；v為傳動(dòng)帶的速度單位為m／s。Fc作用于帶的全長(zhǎng)上，產(chǎn)生的離心拉應(yīng)力為</p><p>　　σc= Fc/A= qv2/A</p><p>　　表8.6基準(zhǔn)寬度制V帶每米長(zhǎng)的質(zhì)量q及帶輪最小基準(zhǔn)直徑</p><p><b&

44、gt;　　3彎曲應(yīng)力σb</b></p><p>　　傳動(dòng)帶繞過(guò)帶輪時(shí)發(fā)生彎曲，從而產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。由材料力學(xué)得帶的彎曲應(yīng)力為</p><p>　　式中E為帶的彈性模量，單位為MPa；h為帶的高度, 單位為mm；d為帶輪直徑，單位為mm，對(duì)于v帶輪，則為其基準(zhǔn)直徑。</p><p>　　彎曲應(yīng)力σb只發(fā)生在帶上包角所對(duì)的圓弧</p><

45、p>　　部分h越太、d 越小，則帶的彎曲應(yīng)力就越大，故一般σb1>σb2(σb1為帶在小帶輪上部分的彎曲應(yīng)力，σb2為帶在大帶輪上部分的彎曲應(yīng)力)。因此為避免彎曲應(yīng)力過(guò)大，小帶輪的直徑不能過(guò)小。</p><p>　　帶在工作時(shí)的應(yīng)力分布情況如圖8．9所示。由此可知帶是在變應(yīng)力情況下工作的，故易產(chǎn)生疲勞破壞。當(dāng)帶在緊邊進(jìn)入小帶輪時(shí)應(yīng)力達(dá)到最</p><p><b>　　

46、大值，其值為</b></p><p>　　σmax=σ1+σc+σb1</p><p>　　為保證帶具有足夠的疲勞壽命，應(yīng)滿足</p><p>　　σmax=σ1+σc+σb1 ≤[σ] (8.7)</p><p>　　式中[σ]為帶的許用應(yīng)力。[σ]是在α1=α2=180°、規(guī)定的帶

47、長(zhǎng)和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、載荷平穩(wěn)等條件下通過(guò)試驗(yàn)確定的。</p><p>　　三 帶傳動(dòng)的彈性滑動(dòng)和傳動(dòng)比</p><p>　　傳動(dòng)帶是彈性體，受到拉力后會(huì)產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，伸長(zhǎng)量隨拉力大小的變化而改變。帶由緊邊繞過(guò)主動(dòng)輪進(jìn)入松邊時(shí)，帶內(nèi)拉力由F1減小為F2，其彈性伸長(zhǎng)量也由δ1減δ2這說(shuō)明帶在繞經(jīng)帶輪的過(guò)程中，相對(duì)于輪面向后收縮了△δ(△δ=δ1-δ2)，帶與帶輪輪面間出現(xiàn)局部相對(duì)滑動(dòng)，導(dǎo)致帶的速

48、度逐漸小于主動(dòng)輪的圓周速度，如圖8．10所示。同樣，當(dāng)帶由松邊繞過(guò)從動(dòng)輪進(jìn)入緊邊時(shí)，拉力增加，帶逐漸被拉長(zhǎng)，沿輪面產(chǎn)生向前的彈性滑動(dòng)，使帶的速度逐漸大于從動(dòng)輪的圓周速度。這種由于帶的彈性變形而產(chǎn)生的帶與帶輪間的滑動(dòng)稱為彈性滑動(dòng)。彈性滑動(dòng)和打滑是兩個(gè)截然不同的概念。打滑是指過(guò)載引起的全面滑動(dòng)，是可以避免的。而彈性滑動(dòng)是由拉力差引起的，只要傳遞圓周力，就必然會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng)，所以，彈性滑動(dòng)是不可避免的。</p><p>

49、;　　帶的彈性滑動(dòng)使從動(dòng)輪的圓周速度v2低于主動(dòng)輪的圓周速度v1,其速度的降低率用滑動(dòng)率ε表示，即小為</p><p>　　式中n1、n2：分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，單位為r/min；d1、d2分別為主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的直徑，單位為mm，對(duì)V帶傳動(dòng)則為帶輪的基準(zhǔn)直徑。由上式得帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比為從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速為</p><p>　　因帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率e=0.01～0.02，其值很小，所以在一般傳動(dòng)計(jì)

50、算中可不予考慮。</p><p>　　2.1.7V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　一 帶傳動(dòng)的失效形式和設(shè)計(jì)準(zhǔn)則</p><p>　　由帶傳動(dòng)的工作情況分析可知，帶傳動(dòng)的主要失效形式為打滑和帶的疲勞破壞(如脫層、撕裂或拉斷)等。因此，帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是：在傳遞規(guī)定功率時(shí)不打滑，同時(shí)具有足夠的疲勞強(qiáng)度和一定的使用壽命，即滿足于式(8 6)和式(8．7)。</

51、p><p>　　二 單根V帶傳遞的功率</p><p>　　在包角a=180°、特定帶長(zhǎng)、工作平穩(wěn)的條件下，單根普通V帶的基本額定功率P0見(jiàn)表8．7～8 17。</p><p>　　空、輕載起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)(交流起動(dòng)、△起動(dòng)、直流并髓)，4缸以上的內(nèi)燃機(jī)，裝有離心式離合機(jī)。重載起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)(聯(lián)機(jī)交流起動(dòng)、直流復(fù)勵(lì)或串勵(lì))，4缸以下的內(nèi)燃機(jī)；反復(fù)起動(dòng)正反轉(zhuǎn)頻繁、工作

52、條件惡劣等場(chǎng)合，KA應(yīng)乘l 2；增速傳動(dòng)時(shí)n應(yīng)乘下列系數(shù)：</p><p>　　增速比1.25～1.74 1.75～2.49 2.5～3.4 ≥3.5</p><p>　　系數(shù) 1.05 1.11 1.18 1.28</p><p>　　表8.7 Y7型單根V帶的基本額定功率</p><p><b>　　三 選擇

53、v帶的型號(hào)</b></p><p>　　根據(jù)計(jì)算功率Pc和主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n1，由圖8．12選擇V帶型號(hào)。當(dāng)所選的坐標(biāo)點(diǎn)在</p><p><b>　　名</b></p><p>　　圖 8.12 普通V帶選型圖</p><p><b>　　2．2設(shè)計(jì)條件</b></p>&

54、lt;p>　　已知電動(dòng)機(jī)的額定功率p=10kw，轉(zhuǎn)速n1=1480r/min從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n2=650，中心距約為1082，每天工作20小時(shí)。</p><p>　　2.2.1 確定計(jì)算功率Pc。</p><p>　　由已知KA=1.8。由式得</p><p>　　Pc=KAP=1.8×10=13。</p><p>　　2.2.2

55、選取普通V帶型號(hào)。</p><p>　　根據(jù)Pc=18，n1=1480,所以選取B型普通V帶。</p><p>　　2.2.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1,dd2.</p><p>　　由已知dd1=160且dd1=160> ddmin=125 </p><p>　　大帶輪直徑dd2=n1/n2 dd1=1480/650×160

56、=364.3</p><p>　　由已知選取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=375則實(shí)際傳動(dòng)比i</p><p>　　從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為i= dd2/ dd1=375/160=2.34</p><p>　　n2=n1/i=1480/2.34=643.4</p><p>　　從帶輪轉(zhuǎn)速誤差（643.4-650）/650×100%=-1.0%<

57、/p><p>　　在±5%以內(nèi)為允許值。</p><p>　　2.2.4 驗(yàn)算帶速V。</p><p>　　V=3.14dd1n1/(60×1000)=3.14×160×1480/60×1000=12.39</p><p>　　帶速在5——30n/s范圍內(nèi)</p><p>

58、　　2.2.5 確定帶動(dòng)基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和實(shí)際中心距a</p><p>　　按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初定中心距a0=1082</p><p>　　L0=2a0+3.14/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0</p><p>　　=2×1082+3.14/2×(160+375)+(375-160)2/4×1082</p>

59、<p><b>　　=3014.63</b></p><p>　　由已知選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=3150</p><p><b>　　實(shí)際中心距a為</b></p><p>　　a=a0+(Ld-L0)/2</p><p>　　=1082+(3014.63-3150)/2</p>

60、<p><b>　　=1149.5</b></p><p>　　中心距a的變動(dòng)范圍為</p><p>　　amin=a-0.012Ld</p><p>　　=1149.5-0.012×3150=1118</p><p>　　amax=a+0.024Ld</p><p>　　=1

61、149.5+0.024×3150=1212.5</p><p>　　2.2.6 驗(yàn)算小帶輪包角α1</p><p>　　α1=1800- （dd2-dd1）/a×57.3</p><p>　　=1800-（375-160）/1149.5×57.30</p><p><b>　　=170.03</

62、b></p><p>　　2.2.7 確定V帶根數(shù)Z</p><p>　　Z≥Pc/（Po+ΔPo）KaKL</p><p>　　根據(jù)dd1=160.n1=1480 得 P0=3.64+（3.86-3.64）（1480-1460）/（1600-1460）</p><p><b>　　P0=3.6714</b><

63、;/p><p>　　功率增量ΔP0=Kbn(1-1/KI)</p><p><b>　　ΔP0=0.47</b></p><p>　　Z=18X1.07X0.97/(3.67+0.47) Z=5</p><p><b>　　3 軸的設(shè)計(jì)</b></p><p&

64、gt;<b>　　3.1軸的基本知識(shí)</b></p><p>　　軸是組成機(jī)器的重要零件之一，軸的主要功用是支承旋轉(zhuǎn)零件、傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動(dòng)。軸工作狀置的好壞直接影響到整臺(tái)機(jī)器的性能和質(zhì)量。</p><p>　　根據(jù)軸的承載性質(zhì)不同可將軸分為轉(zhuǎn)軸、心軸、傳動(dòng)軸三類。工作時(shí)既承受彎矩又承受轉(zhuǎn)矩的軸稱為轉(zhuǎn)軸(見(jiàn)圖14．1)。轉(zhuǎn)軸是機(jī)器中最常見(jiàn)的軸，通常簡(jiǎn)稱為軸。用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零

65、件，只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩的軸稱為心軸。心軸有固定心軸和旋轉(zhuǎn)心軸兩種。固定心軸工作時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上承受的彎曲應(yīng)力是不變的(為靜應(yīng)力狀態(tài))，例如圖14 2中自行車的前輪軸等。旋轉(zhuǎn)心軸工作時(shí)隨轉(zhuǎn)動(dòng)件一起轉(zhuǎn)動(dòng)，軸上承受的彎曲應(yīng)力按對(duì)稱循環(huán)的規(guī)律變化，如圖14．3中鐵路機(jī)車的輪軸。主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩，或所承受的彎矩很小的軸稱為傳動(dòng)軸(見(jiàn)圖14 4)，如汽車中連接變速箱與后橋之間的軸。</p><p>　　圖14.

66、1 轉(zhuǎn)軸 圖14.2 自行車的前輪軸</p><p>　　根據(jù)軸線的形狀不同，軸又可分為直軸(圖14 5a)、曲軸(圖14．6)擾性銹絲軸(圖14 7)。后兩種軸屬于專用零件。直軸按其外形的不同又可分為光軸（圖14.5）和階梯軸（圖14.6b）兩種。光軸形狀筒單、加工容易、應(yīng)力集中源少，主要用作傳動(dòng)軸：階梯軸各輕霞截面的直徑不同，這種設(shè)計(jì)使各軸段的強(qiáng)度

67、相近，而且便于軸上零件的裝拆和固定．因此階梯軸在機(jī)器中的應(yīng)用最為廣泛。直軸一般都制成實(shí)心軸，但為了減輕重量或?yàn)榱藵M足有些機(jī)器結(jié)構(gòu)上的需要，也可以采用空心軸(圖14．5c)。</p><p>　　圖14.5 直軸 圖 14.7 擾性鋼絲軸</p><p><b>　　3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p>

68、<p>　　3.2.1軸結(jié)構(gòu)的基本知識(shí)</p><p>　　圖14.8所示為圓柱齒輪減速器中的低速軸。軸通常由軸頭、軸頸、軸肩、軸環(huán)、軸端及不裝任何零件的軸段等部分組成。軸與軸承配合處的軸段稱為軸頸，根據(jù)軸頸所在的位置又可為端軸頸(位于軸的兩端．只承受彎矩)和中軸頸(位于軸的中間，同時(shí)承受彎矩和轉(zhuǎn)矩)。根據(jù)軸頸所受載荷的方向，軸頸又可分為承受徑向力的徑向軸頸(簡(jiǎn)稱軸頸)和承受軸向力的止推軸頸安裝輪轂

69、的軸段稱為軸頭：軸頭與軸頸間的軸段稱為軸身(參見(jiàn)圖14.1)。軸的結(jié)構(gòu)和形狀取決于下面幾個(gè)因素：(1)軸的毛坯種類；(2)軸上作用力的大小及其分布情況；(3)軸上零件的位置、配合性質(zhì)以及連接固定的方法；(4)軸承的類型、尺寸和位置；(5軸的加工方法、裝配方法以及其他特殊要求。可見(jiàn)影響軸的結(jié)構(gòu)與尺寸的因素很多，設(shè)計(jì)軸時(shí)要全面綜合地考慮各種因素。對(duì)軸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要是確定軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。一般在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)的已知條件有：機(jī)器的裝配簡(jiǎn)圖

70、，軸的轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，軸上零件的主要參數(shù)和尺寸等。</p><p>　　3.2.2軸的強(qiáng)度、剛度</p><p>　　軸的強(qiáng)度與工作應(yīng)力的大小和性質(zhì)有關(guān)。因此在選擇軸的結(jié)構(gòu)和形狀時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。</p><p>　　一 使軸的形狀接近于等強(qiáng)度條件，以充分利用材料的承載能力。對(duì)于只受轉(zhuǎn)矩的傳動(dòng)軸，為了使各軸段剖面上的剪應(yīng)力大小相等，常制成光軸或接近于光軸的形狀

71、；對(duì)于受交變彎曲載荷的軸應(yīng)制成曲線形(圖14 9)，實(shí)際生產(chǎn)中一般制成階梯軸。</p><p>　　二 盡量避免各軸段剖面突然改變以降低局部應(yīng)力集中，提高軸的疲勞強(qiáng)度。由于階梯軸各軸段的剖面是變化的，在各軸段過(guò)渡處必然存在應(yīng)力集中，而降低軸的疲勞強(qiáng)度。為減少應(yīng)力集中，常將過(guò)渡處制成適當(dāng)大的圓角，并應(yīng)盡量避免在軸上開(kāi)孔或開(kāi)槽，必要時(shí)可采用減載槽、中間環(huán)或凹切圓角等結(jié)構(gòu)(圖14 10)。采用這些方法也可以避免軸在熱處

72、理時(shí)產(chǎn)生淬火裂紋的危險(xiǎn)。</p><p>　　圖14.10 減載結(jié)構(gòu)</p><p>　　由于粗糙表面易引起疲勞裂紋，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)十分注意軸表面粗糙度的選擇：可采用碾壓、噴丸、滲碳淬火、氮化處理、高頻淬火等表面強(qiáng)化方法提高軸的疲勞強(qiáng)度：</p><p>　　三 改變軸上零件的布置，有時(shí)可以減小軸上的載荷。如圖14 11a所示的軸，軸上作用的最大轉(zhuǎn)矩為T(mén)1+T2，如把輸入

73、輪布置在兩輸出輪之間(圖14.1lb)．則軸所受的最大轉(zhuǎn)矩將由(T1+T2)降低到T1.</p><p>　　四 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)也可以減小軸上的載荷.如圖14．12b所示，卷筒的輪轂很長(zhǎng)，如把輪轂分成兩段(圖14．12a)，則減小了軸的彎矩．從而提高了軸的強(qiáng)度和剛度同時(shí)還能得到好</p><p>　　圖14.12 卷筒的輪轂結(jié)構(gòu)</p><p>　　3.2.3

74、零件在軸上的固定</p><p>　　零件在軸上的固定或連接方式隨零件的作用而異。固定的方法不同，軸的結(jié)構(gòu)也就不同：一般情況下，為了保證零件在軸上的工作位置固定，應(yīng)在周向和軸向上對(duì)零件加以固定。</p><p>　　一 軸上零件的軸向定位與固定</p><p>　　零件在軸上應(yīng)沿軸向準(zhǔn)確地定位和可靠地固定，以使其具有確定的安裝位置并能承受軸向力而不產(chǎn)生軸向位移。&l

75、t;/p><p>　　常用的軸向固定方法有軸肩、軸環(huán)定位、螺母定位、套筒定位及軸端擋圈定位等。軸上零件的軸向定位和固定方法主要取決于軸向力的大小。當(dāng)零件所受軸向力大時(shí)，常用軸肩、軸環(huán)、過(guò)盈配合等方式；受中等軸向力時(shí)，可用套筒、圓螺母、軸端擋圈、圓錐面和圓錐銷釘?shù)确绞?；所受的軸向力小時(shí)，可用彈簧擋圈、擋環(huán)、緊定螺釘?shù)确绞?。選擇時(shí)，還應(yīng)考慮軸的制造及零件裝拆的難易、所占位置的大小、對(duì)軸強(qiáng)度的影響等因素：</p>

76、;<p>　　軸肩由定位面和內(nèi)圓角組成，如圖14.13所示。為了保證軸上零件的端面能緊靠定位面，軸肩的內(nèi)圓角半徑r應(yīng)小于零件上的外圓角半徑R或倒角c。R和c的尺寸可查有關(guān)的機(jī)械設(shè)}手冊(cè)。一般取軸肩高度h=R(c)+(0.5～2)mm，軸環(huán)寬度b≈1.4h。</p><p>　　用軸肩或軸環(huán)固定零件時(shí)，常需采用其他附件來(lái)防止零件向另一方向移動(dòng)，如圖14．14中采用圓螺母、圖14．8中采用套筒(軸套)作

77、另一方向的軸向固定。但當(dāng)軸的轉(zhuǎn)速很高時(shí)不宜采用套筒固定。在安裝齒輪時(shí)為了，使齒輪固定可靠，應(yīng)使齒輪輪轂寬度大于與之相配合的軸段長(zhǎng)度，一般兩者的差取2～3 mm。</p><p>　　圖14 14圓螺母定位 圖14 15彈性擋圈固定</p><p>　　當(dāng)軸向力不大而軸上零件問(wèn)的距離較大時(shí)，可采用彈性擋圈固定，如圖14．15所示。當(dāng)

78、軸向力很小，轉(zhuǎn)速很低或僅為防止零件偶然沿軸向滑動(dòng)時(shí)，可采用緊定螺釘固定，如圖14．16所示。軸向固定有方向性，是否需在兩個(gè)方向上均對(duì)零件進(jìn)行固定應(yīng)視機(jī)器的結(jié)構(gòu)、工作條件而定。</p><p>　　圖14．17所示的壓板是一種軸端固定裝置。除壓板外還有很多其他的軸端固定型式。 另外，為保證軸上零件有確定的工作位置，有時(shí)要求軸組件的軸向位置能進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后</p><p>　　再加以軸向固定

79、。如圖14 8所示的低速軸組件，其軸向位置依靠左右軸承蓋來(lái)限制。又如在錐齒輪傳動(dòng)中，要使錐齒輪的錐頂交于一點(diǎn)，就要依靠調(diào)整軸組件的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。這些對(duì)零件在軸上位置的限制和調(diào)整通常是依靠軸承組合的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。</p><p>　　圖14.16 緊定螺釘固定 圖14.17 壓板軸端固定裝置</p><p>　　二 軸上零件的周向固定</p>

80、<p>　　為了傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，防止軸上零件與軸作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，軸和軸上零件必須可靠地沿周向固定(連接)。固定方式的選擇，則要根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)、軸轂與的對(duì)對(duì)中精度要求、加工的難易等因素來(lái)決定。常用的周向固定的方法有鍵連接、花鍵連接和過(guò)盈配合連接等。這些連接統(tǒng)稱為軸一轂連接，如圖14 8所示的齒輪與軸的周向固定采用了平鍵連接。</p><p>　　三 軸的加工和裝配工藝性</p>&

81、lt;p>　　軸的形狀要力求簡(jiǎn)單，階梯軸的級(jí)數(shù)應(yīng)盡可能少。軸頸，軸頭的直徑應(yīng)取標(biāo)準(zhǔn)值。直徑的大小由與之相配合的零件的內(nèi)孔決定。軸身尺寸應(yīng)取以mm為單位的整數(shù)，最好取為偶數(shù)或5進(jìn)位的數(shù)。軸上各段的鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸應(yīng)盡可能統(tǒng)一，以利于加工和檢驗(yàn)。軸上需磨削的軸段應(yīng)設(shè)計(jì)出砂輪越程槽，需車制螺紋的軸段應(yīng)有退刀槽，如圖14 18所示。當(dāng)軸上有多處鍵槽時(shí)，應(yīng)使各鍵槽位于軸的同一母線上(參見(jiàn)圖14 8)。為使軸便于裝配，軸端應(yīng)

82、有倒角。對(duì)于階梯軸常設(shè)計(jì)成兩端小中間大的形狀，以便于零件從兩端裝拆。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使各零件在裝配時(shí)盡量不接觸其他零件的配合表面，軸肩高度不能妨礙零件的拆卸。</p><p>　　圖 14.18 砂輪越程槽及螺紋退刀槽</p><p><b>　　3.3軸的強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　3.3.1軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算</p>&

83、lt;p>　　開(kāi)始設(shè)計(jì)軸時(shí)，通常還不知道軸上零件的位置及支點(diǎn)位置，無(wú)法確定軸的受力情況，只有待軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本完成后，才能對(duì)軸進(jìn)行受力分析及強(qiáng)度、剛度等校核計(jì)算。因此，一般在進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前先按純扭轉(zhuǎn)受力情況對(duì)軸的直徑進(jìn)行估算。</p><p>　　設(shè)軸在轉(zhuǎn)矩T的作用下，產(chǎn)生剪應(yīng)力τ。對(duì)于圓截面的實(shí)心軸，其抗扭強(qiáng)度條件為</p><p><b>　?。?4.1）</

84、b></p><p>　　式中T軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩，單位為N·mm；WT為軸的抗扭截面系數(shù)，單位為mm3 P為軸所傳遞的功率，單位為kW；n為軸的轉(zhuǎn)速，單位為r／min；r，[r]分別為軸的剪應(yīng)力、許用剪應(yīng)力，單位為MPa;d為軸的估算值徑，單位為mm</p><p><b>　　14.2</b></p><p>　　常用材料[r

85、]值、c值。[r]值、c值的大小與軸的材料及受載情況有關(guān)。當(dāng)作用在軸上的彎矩比轉(zhuǎn)矩小，或軸只受轉(zhuǎn)矩時(shí)．：i：值取較大值．C值去較小值否則相反 </p><p>　　由式(14．2)求出的直徑值，需圓整成標(biāo)準(zhǔn)直徑，并作為軸的最小直徑。如軸上有一個(gè)鍵槽。</p><p>　　可將算得的最小直徑增大3％～5％，如有兩個(gè)鍵槽可增大7％～10％。</p><p>　　3．3

86、．2軸的彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算 </p><p>　　完成軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，作用在軸上外載荷(轉(zhuǎn)矩和彎矩)的大小、方向、作用點(diǎn)、載荷種類及支點(diǎn)反力等就已確定，可按彎扭合成的理論進(jìn)行軸危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核。</p><p>　　進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)通常把軸當(dāng)作置于鉸鏈支座上的梁，作用于軸上零件的力作為集中力，其作用點(diǎn)取為零件輪轂寬度的中點(diǎn)。支點(diǎn)反力的作用點(diǎn)一般可近似地取在軸承寬度的中點(diǎn)上。具體的計(jì)算步驟

87、如下：</p><p>　　(1)畫(huà)出軸的空間力系圖。將軸上作用力分解為水平面分力和垂直面分力，并求出水平面和垂直面上的支點(diǎn)反力。</p><p>　　(2)分別作出水平面上的彎矩(MH)圖和垂直面上的彎矩(MV)圖。</p><p>　　(3)計(jì)算出合成彎矩，繪出合成彎矩圖。</p><p><b>　　(4)作出轉(zhuǎn)矩圖。<

88、/b></p><p>　　(5)計(jì)算當(dāng)量彎矩。，繪出當(dāng)量彎矩圖。</p><p>　　式中a為考慮彎曲應(yīng)力與扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力循環(huán)特性的不同而引入的修正系數(shù)。通常彎曲應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)變化應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力隨工作情況的變化而變化。對(duì)于不變轉(zhuǎn)矩取a=[σ-1b]／[σ+1b]≈O．3；對(duì)于脈動(dòng)循環(huán)轉(zhuǎn)矩取a=[σ-1b]／[σ+1b]≈0 6；對(duì)于對(duì)稱循環(huán)轉(zhuǎn)矩取a=1。其中[σ-1b]、[σ0b]

89、、[σ+1b]分別為對(duì)稱循環(huán)、脈動(dòng)環(huán)及靜應(yīng)力狀態(tài)下的許用彎曲應(yīng)力，其值列于表14 2中。對(duì)正反轉(zhuǎn)頻繁的軸，可將轉(zhuǎn)矩r看成是對(duì)稱循環(huán)變化=當(dāng)不能確切知道載荷的性質(zhì)時(shí)，一般軸的轉(zhuǎn)矩可按脈動(dòng)循環(huán)處理：</p><p>　　(6)校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。根據(jù)當(dāng)量彎矩圖技出危險(xiǎn)截面，進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核，其公式如下</p><p>　　式中W為軸的抗彎截面系數(shù)．單位為mm3；M、T、Me的單位均為N

90、3;mm；d的單位為mm；σe為當(dāng)量彎曲應(yīng)力，單位為MPa。</p><p>　　表14.2 軸的許用應(yīng)力</p><p>　　3．3．3軸的剛度計(jì)算</p><p>　　軸受載荷的作用后會(huì)發(fā)生彎曲、扭轉(zhuǎn)變形，如變形過(guò)大會(huì)影響軸上零件的正常工作，例如愛(ài)有齒輪的軸，如果變形過(guò)大會(huì)使嚙合狀態(tài)惡化。因此對(duì)于有剛度要求的軸必須要進(jìn)行軸的剛i校核計(jì)算。軸的剛度有彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)

91、剛度兩種，n面分別討論這兩種剛度的計(jì)算方法。</p><p>　　一 軸的彎曲剛度校核計(jì)算</p><p>　　應(yīng)用材料力學(xué)的計(jì)算公式和方法算出軸的撓度y或轉(zhuǎn)角自，并使其滿足下式</p><p>　　式中[y]、[θ]分別為許用撓度和許用轉(zhuǎn)角，其值列于表14 3中。</p><p>　　二 軸的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算</p><p&

92、gt;　　應(yīng)用材料力學(xué)的計(jì)算公式和方法算出軸每米的扭轉(zhuǎn)角φ，并使其滿足下式</p><p><b>　　φ≤[φ] </b></p><p>　　式中[φ]為軸每米長(zhǎng)的許用扭轉(zhuǎn)角。一般傳動(dòng)的[φ]值列表14.3中</p><p>　　表14.3 軸的許用應(yīng)力變形量</p><p>　　圖3.1 軸的彎矩圖</p&g

93、t;<p><b>　　三 軸的校核：</b></p><p><b>　　軸的剪應(yīng)力為：</b></p><p>　　τ=T/WT=9.55×106P/(0.2d3n) </p><p><b>　　式中 P=45kw</b></p><p>&

94、lt;b>　　d=70mm</b></p><p>　　n=650r/min</p><p>　　τ=(9.55×106×45)/(0.2×703×650)</p><p>　　τ=9.64 MPa</p><p>　　3．4軸的材料及選擇</p><p>　　

95、軸的材料主要采用碳素鋼和合金鋼：軸的毛坯一毀采用碾壓件和鍛件，很少采用鑄件。由于碳素鋼比合金鋼成本低，且對(duì)于應(yīng)力集中的敏感性較小，昕以得到廣泛的應(yīng)用。常用的碳素鋼有30、40、45鋼等，其中最常用的為45素：為保證軸材料的機(jī)械性能，應(yīng)對(duì)軸材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)或正火處理。軸受載荷較小或用于不重要鷙場(chǎng)舍時(shí)．可用普通碳素鋼(如Q235A、Q275等)作為軸的材料。合金鋼具有較高的機(jī)械性能，可淬火性也較好．可以壟傳遞大動(dòng)圭、要求減輕軸的重量和提高軸頸耐

96、磨性時(shí)采用，如20Cr、40Cr等,軸也可以采用合金鑄鐵或球墨鑄鐵制造．其毛坯是鑄造皎型的．聽(tīng)以易于得到更合理的形狀。合金鑄鐵和球墨鑄鐵的吸振性高，可用熱處理方法提高材料的耐蠹性．材料對(duì)應(yīng)力集中的敏感性也較低。但是鑄造軸的質(zhì)量不易控制，可靠性較差。</p><p>　　軸的常用材料及其部分機(jī)械性能見(jiàn)表14．4。</p><p>　　表14.4 軸的長(zhǎng)用材料及部分機(jī)械性能</p>

97、<p><b>　　3．5軸的基本設(shè)計(jì)</b></p><p>　　通?，F(xiàn)場(chǎng)對(duì)于一般軸的設(shè)計(jì)方法有類比法和設(shè)計(jì)計(jì)算法兩種。</p><p><b>　　3.5.1類比法</b></p><p>　　這種方法是根據(jù)軸的工作條件，選擇與其相似的軸進(jìn)行類比及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫(huà)出軸的零件圖。用類比法設(shè)計(jì)軸一般不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算

98、。由于完全依靠現(xiàn)有資料及設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行軸的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)結(jié)果比較可靠、穩(wěn)妥，同時(shí)又可加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，因此類比法較為常用，但有時(shí)這種方法也會(huì)帶有一定的盲目性。</p><p>　　3.5.2設(shè)計(jì)計(jì)算法 ．</p><p>　　用設(shè)計(jì)計(jì)算法設(shè)計(jì)軸的一般步驟為：</p><p>　　(1)根據(jù)軸的工作條件選擇材料，確定許用應(yīng)力。</p><p>

99、　　(2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算出軸的最小直徑。</p><p>　　(3)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)，繪制出軸的結(jié)構(gòu)草圖。具體內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1)根據(jù)工作要求確定軸上零件的位置和固定方式；</p><p>　　2)確定各軸段的直徑；</p><p>　　3)確定各軸段的長(zhǎng)度；</p><p>　　4)根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)手

100、冊(cè)確定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。</p><p>　　(4)按彎扭合成進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。一般在軸上選取2～3個(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。若危險(xiǎn)截面強(qiáng)度不夠或強(qiáng)度裕度太大，則必須重新修改軸的結(jié)構(gòu)。</p><p>　　(5)修改軸的結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行校核計(jì)算。這樣反復(fù)交替地進(jìn)行校核和修改，直至設(shè)計(jì)出較為合理的軸的結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?)繪制軸的零件圖

101、。</p><p>　　需要指出的是：(1)一般情況下設(shè)計(jì)軸時(shí)不必進(jìn)行軸的剛度、振動(dòng)、穩(wěn)定性等校核。如需進(jìn)行軸的剛度校核時(shí)，也只作軸的彎曲剛度校核。(2)對(duì)用于重要場(chǎng)合的軸、高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸應(yīng)采用疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算方法進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。具體內(nèi)容可查閱機(jī)械設(shè)計(jì)方面的有關(guān)資料。</p><p><b>　　4鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p><

102、b>　　4.1鍵的基本知識(shí)</b></p><p>　　常見(jiàn)的軸轂連接有鍵連接和花鍵連接等。鍵連接主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)軸和輪轂之間的周向固定并用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩，還可以實(shí)現(xiàn)軸上零件的軸向固定或軸向移動(dòng)。固定方式的選擇主要是根據(jù)零件所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)、輪轂與軸的對(duì)中精度要求、加工的難宜程度等因素來(lái)進(jìn)行。</p><p>　　鍵通常分為平鍵，半圓鍵，切向鍵等類型。其中以平鍵最為

103、常用。鍵現(xiàn)已標(biāo)準(zhǔn)化。設(shè)計(jì)時(shí)首先根據(jù)工作條件和各類鍵的應(yīng)用特點(diǎn)選擇鍵的類型，再根據(jù)軸徑確定鍵的尺寸，還必須對(duì)鍵連接進(jìn)行強(qiáng)度校核。</p><p>　　平鍵的兩側(cè)面為工作面，零件工作時(shí)靠鍵與鍵槽側(cè)面的擠壓傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。鍵的上表面為非工作面，與輪轂鍵槽的底面間留有間隙。因此這種連接只能用作軸上零件的周向固定。</p><p>　　平鍵連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝拆方便、對(duì)中性好，故應(yīng)用廣泛。按用途的不同平

104、鍵分為普通平鍵、導(dǎo)向平鍵和滑鍵等。</p><p>　　根據(jù)本次設(shè)計(jì)需要，鍵的設(shè)計(jì)選為普通平鍵，如圖所示。平鍵為標(biāo)準(zhǔn)件，其剖面尺寸（鍵寬鍵高）按軸徑從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵長(zhǎng)L應(yīng)略小于輪轂長(zhǎng)度并符合標(biāo)準(zhǔn)系列。此設(shè)計(jì)所用的平鍵規(guī)格為70x36x445,材質(zhì)為45#</p><p>　　圖3.1 普通平鍵示意圖</p><p>　　平鍵連接工作時(shí)的主要失效形式為組成連接的

105、鍵，軸和輪轂中強(qiáng)度較弱材料表面的壓潰，極個(gè)別情況下也會(huì)出現(xiàn)鍵被剪斷的現(xiàn)象。通常只需按工作面上的擠壓強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。</p><p><b>　　4.2鍵的校核</b></p><p>　　δJy =4T/dhL………………………………………………………3.1</p><p>　　式中 δJy-----------------擠壓應(yīng)力（MPa

106、）</p><p>　　T---------------------扭矩（MPa）</p><p>　　d---------------------軸直徑（mm）</p><p>　　h---------------------鍵高（mm）</p><p>　　L---------------------鍵寬（mm）</p>&

107、lt;p>　　已知 T=134.25×106MPa</p><p><b>　　d=300mm</b></p><p><b>　　h=36mm</b></p><p><b>　　L=445mm</b></p><p>　　將數(shù)值代入式3.1中，即得&l

108、t;/p><p>　　σJy =4×134.25×106/300×36×445</p><p><b>　　=111.7MPa</b></p><p>　　許用擠壓應(yīng)力〔δJy〕查表范圍是90~120MPa</p><p>　　鍵合適與否，必須滿足一個(gè)條件：</p>&l

109、t;p><b>　　δJy＜〔δJy〕</b></p><p>　　此次鍵的校核符合這個(gè)條件，所以所選的鍵合</p><p>　　5 安裝及使用注意事項(xiàng)</p><p>　　1、機(jī)體安裝基礎(chǔ)必須牢靠、平整，以防機(jī)體受力不均引起破裂。</p><p>　　2、試車前必須檢查各緊固螺絲是否旋緊，用手轉(zhuǎn)動(dòng)皮帶輪是否靈活，

110、發(fā)現(xiàn)不正常應(yīng)以排除方可試車。</p><p>　　3、試車必須空載試車，空試時(shí)旋動(dòng)小手輪以檢查調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是否靈活，空載半小時(shí)后無(wú)異?，F(xiàn)象方可使用。</p><p>　　4、破碎物料的硬度最好不要超過(guò)中等硬度，以免加快零件的損壞減少壽命。</p><p>　　5、為了出料方便，安裝時(shí)可適當(dāng)提高整機(jī)的安裝高度</p><p><b>　　

111、總結(jié)</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是機(jī)械專業(yè)本科段學(xué)習(xí)的一個(gè)重要的、總結(jié)性的理論和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)環(huán)節(jié)，是綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能的具體實(shí)踐過(guò)程。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)有了更深刻的理解和認(rèn)識(shí)。我的畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容源于生產(chǎn)實(shí)踐，使得畢業(yè)設(shè)計(jì)和實(shí)踐得到了充分的結(jié)合，有利于培養(yǎng)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)把自己幾年來(lái)所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)

112、和實(shí)踐相結(jié)合，并運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，我順利完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)。但在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)一些理論問(wèn)題掌握的不夠充分，經(jīng)過(guò)多次向指導(dǎo)老師請(qǐng)教才得以解決。在今后學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)更多的吸取相關(guān)方面的知識(shí)，不斷提高自己的專業(yè)水平能力。</p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我了解和掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)和機(jī)械傳動(dòng)等方面的知識(shí)，鍛煉了自己分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，并積累了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為今后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但由于時(shí)間緊，再加

113、上本人的知識(shí)水平和能力有限，以及經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在一些缺點(diǎn)和錯(cuò)誤，歡迎各位老師給予批評(píng)指正。</p><p><b>　　致謝信</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。

114、 在這里首先要感謝我的導(dǎo)師吳老師。吳老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從設(shè)計(jì)草案的確定到查閱資料，計(jì)算參數(shù)和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是吳老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了敬佩吳老師的專業(yè)水平外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。 其次要感謝和我一起作畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)，她在本次設(shè)計(jì)中勤奮工作，