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摘要
我這次設(shè)計(jì)的題目是8T破碎機(jī)，在我國(guó)現(xiàn)在的原煤生產(chǎn)中主要有顎式破碎機(jī)、錘式破碎機(jī)、球磨機(jī)、籠式破碎機(jī)、對(duì)輥機(jī)和輪碾機(jī)等幾種。與這些破碎機(jī)相比較，我么可以發(fā)現(xiàn)齒輥破碎機(jī)有很多不可逾越的優(yōu)勢(shì)。
設(shè)計(jì)開始對(duì)工作需要的工作量進(jìn)行分析，此設(shè)計(jì)破碎機(jī)的設(shè)計(jì)主要用于中碎。
本次設(shè)計(jì)用了一個(gè)電機(jī)拖動(dòng)的方式，使用帶傳動(dòng)傳遞動(dòng)力，大帶輪和一個(gè)單級(jí)減速器輸入軸相互連接。減速器的輸出軸與主動(dòng)齒的輥軸相互連接，使用齒輪傳動(dòng)傳遞扭矩，傳遞到從動(dòng)齒輥軸。
這次設(shè)計(jì)包括一個(gè)單級(jí)減速器設(shè)計(jì)、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)、一對(duì)同步齒輪設(shè)計(jì)和齒輥盤及齒輥軸的設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)對(duì)傳統(tǒng)齒輥破碎機(jī)進(jìn)行了一些優(yōu)化改進(jìn)。這次設(shè)計(jì)加裝了一個(gè)彈簧退讓保險(xiǎn)裝置，防止大型的物料進(jìn)入破碎機(jī)造成破碎機(jī)的損壞，很好的保護(hù)了裝置。
關(guān)鍵詞 雙齒輥破碎機(jī)：彈簧退卻裝置 ；帶傳動(dòng)
ABSTRACT
The title of my design is 8T crusher. In the current production of raw coal in China, there are jaw crusher, hammer crusher, ball mill, cage crusher, roller machine and roller mill. Compared with these crushers, we can find that the toothed roll crusher has many insurmountable advantages.
The design begins with an analysis of the workload required. The design of the crusher is mainly used for medium crushing.
This design uses a motor drive mode, using belt transmission power, large pulley and a single stage reducer input shaft interconnected. The output shaft of the reducer is connected with the roller shaft of the driving gear, and the gear transmission is used to transmit the torque to the driven tooth roller shaft.
The design includes a single stage reducer design, belt drive design, a pair of synchronous gear design and gear roller and gear roller shaft design. This design has carried on some optimized improvement to the traditional toothed roll crusher. This design has installed a spring back insurance device to prevent large materials from entering the crusher and cause damage to the crusher.
Key words: Double teeth roll crusher Single stage reducer Spring retreat device
目 錄
1 緒論 1
1.1開題背景 1
1.2齒輥式破碎機(jī)的發(fā)展 1
1.2.1國(guó)內(nèi)齒輥破碎機(jī)的發(fā)展 1
1.2.2國(guó)外的齒輥式破碎機(jī) 2
1.3雙齒輥破碎機(jī)的工作原理分析以及存在的問題和改進(jìn) 4
1.3.1工作原理 4
1.3.2雙齒輥破碎機(jī)的問題研究 4
1.3.4設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容介紹 4
2 總體設(shè)計(jì) 5
2.1設(shè)計(jì)方案 5
2.2確定各項(xiàng)工作參數(shù) 5
2.2.1破碎機(jī)參數(shù)確定 5
2.2.2其它參數(shù)確定 6
2.3傳動(dòng)和減速系統(tǒng)的確定 8
2.3.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配 8
2.3.2計(jì)算傳動(dòng)裝置各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù) 8
3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定 10
3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算 10
3.2減速器設(shè)計(jì) 11
3.2.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 11
3.2.2軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 16
3.2.3軸承校核 21
3.2.4選擇合適的鍵與他的校核 24
3.2.5設(shè)計(jì)減速器鑄造箱體結(jié)構(gòu)以及計(jì)算尺寸 24
3.3設(shè)計(jì)同步齒輪 25
3.4齒輥箱的設(shè)計(jì) 29
3.4.1齒輥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 29
3.4.2齒輥切向力 31
3.4.3齒輥軸的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 32
3.5保險(xiǎn)裝置介紹 34
結(jié)論 35
致謝 36
參考文獻(xiàn) 37
II
1 緒論
1.1開題背景
我國(guó)有各式各樣的礦藏資源和礦石產(chǎn)業(yè)，幾乎遍布全國(guó)各地。破碎礦石需要正確的方式，不然如果使用像爆破破碎等不合規(guī)范的破碎手段，將會(huì)很容易導(dǎo)致一些突發(fā)事故。科學(xué)的破碎手段能夠節(jié)約成本，增加安全性，甚至能起到保護(hù)環(huán)境的作用，使用科學(xué)的破碎手段進(jìn)行破碎在現(xiàn)在看來顯得十分必要。
在我國(guó)有很多的部門需要進(jìn)行破碎工作，如礦山，冶金等，很多工業(yè)部門都需要將物料破碎成所需要的粒度的大小。雙齒輥破碎機(jī)是近來出現(xiàn)的一款破碎機(jī)器，較其他破碎機(jī)，他擁有很多優(yōu)點(diǎn)，包括重量輕、體積小、功耗低、生產(chǎn)率高、出料粒度均勻等等。新型雙齒輥破碎機(jī)一般用于露天破碎和公路工作破碎，國(guó)內(nèi)對(duì)它的需求量較大。
建國(guó)初期，齒輥破碎機(jī)在我國(guó)并沒有廣泛使用，一般使用圓錐和顎式破碎機(jī)，然而改革開放后，通過對(duì)西方破碎技術(shù)的了解深入，開始逐步引進(jìn)雙齒輥破碎機(jī)，由于雙齒輥破碎機(jī)的比較于其他破碎機(jī)擁有很多優(yōu)點(diǎn)：
1、 能嚴(yán)格保證破碎產(chǎn)品粒度
螺旋輥輪齒分布系統(tǒng)由于輪軸，輥齒的結(jié)構(gòu)尺寸是根據(jù)產(chǎn)品的粒度設(shè)計(jì)的。物料破碎后，在螺旋腔內(nèi)被強(qiáng)制排出，沒有受到剪切力的影響，因此，可以很好的來控制材料的粉碎粒度。使用液力聯(lián)軸器傳動(dòng)，增加原動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性并且保護(hù)原動(dòng)機(jī)工作防止過載。
2、有破碎和分級(jí)雙重作用
這種破碎機(jī)粉碎物料后，選擇合格的物料粒徑、喂料輥，可使其通過兩輥輥齒和齒壁的襯板，進(jìn)入渦流腔之間的間隙，再?gòu)钠扑楹秃Y分中排出，從而具有雙重作用。新型雙齒輥破碎機(jī)是近來出現(xiàn)的一款破碎機(jī)器，較其他破碎機(jī)，他擁有很多優(yōu)點(diǎn)，包括重量輕、體積小、功耗低、生產(chǎn)率高、出料粒度均勻等等。新型雙齒輥破碎機(jī)一般用于露天破碎和公路工作破碎，國(guó)內(nèi)對(duì)它的需求量較大。
3、生產(chǎn)能力是可以靈活變化的，并且他的能耗較低，適用于很多范圍
該破碎機(jī)主要用于破碎礦山、冶金、化工上的脆性固體材料的粗級(jí)和中級(jí)破碎，入料粒徑可小于等于630mm，最小粒徑可大于等于80mm，抗壓強(qiáng)度最多可小于等于160MPa。這種破碎機(jī)一般主要用于煤炭工業(yè)的破碎，其占比甚至可達(dá)50%，其他工業(yè)l例如12%約為金屬礦，14%約為石灰石礦，9%約為非金屬礦，6%約為石料工業(yè)，最后還有大約4%的化工原料。
所以他在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展
1.2齒輥式破碎機(jī)的發(fā)展
1.2.1國(guó)內(nèi)齒輥破碎機(jī)的發(fā)展
90年代前，齒輥破碎機(jī)是存在很多問題的，例如過分碎現(xiàn)象很嚴(yán)重，產(chǎn)品粒度無法控制，維修困難，環(huán)境污染很大，會(huì)產(chǎn)生很多噪聲。經(jīng)過發(fā)展，人們?yōu)榱朔乐挂恍┻^大貨過硬的物料損壞棍齒，在齒棍破碎機(jī)的一端添加一個(gè)彈簧保護(hù)裝置，當(dāng)有過大或者過硬的物料進(jìn)入時(shí)彈簧被壓縮，壓縮間隙增大，物料就能夠順利排出，之后彈簧恢復(fù)就能夠回到原來的樣子，以此往復(fù)。1987年原兗州煤礦設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)出一種新型的4PGC-380/350 1000型齒輥破碎機(jī)，這種新型的破碎機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)保護(hù)裝置與控制粉碎粒度裝置的統(tǒng)一。
90年代以后，改革開放不斷深化，煤礦市場(chǎng)發(fā)生了翻天覆地的變化，人們對(duì)破碎機(jī)的功能要求更加嚴(yán)格，破碎機(jī)在此刻開始以飛快地速度發(fā)展。
因?yàn)閱锡X輥破碎機(jī)存在效率很低，結(jié)構(gòu)很復(fù)雜等較多問題，所以人們研發(fā)了Ф915單齒輥破碎機(jī)。在煤炭工業(yè)中，借助于該機(jī)對(duì)煤進(jìn)行破碎，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的除鐵后，除去雜質(zhì)，不收垃圾，直接用于糠。物料有較低的破碎率，選煤工藝簡(jiǎn)化，投資和生產(chǎn)成本隨之降低。由于剪切原理，經(jīng)過粉碎合格的材料（包括原料中可能包含的合格品。）材料中的合格直接排入螺旋腔之后排出，摻雜缺陷的相互擠壓和研磨，粉碎室是可以避免的，把材料壓過于粉碎是不容易的。
1994年研發(fā)出了FP500系列分級(jí)破碎機(jī)，這種破碎機(jī)只用了一個(gè)電機(jī)來動(dòng)，電動(dòng)機(jī)使用范圍很大，尤其方便用于離供電線路遠(yuǎn)和頻繁變換工作地點(diǎn)的用戶。使用液力耦合器進(jìn)行過載保護(hù)，使用液力耦合器傳動(dòng)，增加原動(dòng)機(jī)工作的穩(wěn)定性并且保護(hù)原動(dòng)機(jī)工作防止過載，這種電機(jī)能夠有效地防止所有物料全部被粉碎的現(xiàn)象。有配套的專用減速器，傳遞大功率、長(zhǎng)壽命（接近2萬個(gè)小時(shí)）的同時(shí)，設(shè)計(jì)緊湊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，直接用螺釘固定在底座，電機(jī)與減速器連接，通過金屬外殼外液壓離合器，形成一個(gè)整體。克服了舊破碎機(jī)的缺點(diǎn)。一半是弓齒板齒條板上對(duì)應(yīng)于壓力。這種結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定和強(qiáng)大的，高強(qiáng)度，并保持強(qiáng)大的工作能力，所以這種破碎機(jī)相比于老式破碎機(jī)能破碎堅(jiān)硬的材料。
1.2.2國(guó)外的齒輥式破碎機(jī)
MMD齒式破碎機(jī)是新一代的齒輥破碎機(jī)，總共有好幾個(gè)系列。MMD破碎機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，主要應(yīng)用于金屬礦山，煤礦，石料，水泥工業(yè)，非金屬礦，市政工程等行業(yè)。他的主機(jī)內(nèi)有兩種協(xié)助裝置，齒梳是其中一個(gè)，它的作用是用來清理齒間四周的物料，防止物料堵塞，提高生產(chǎn)效率。另外一個(gè)是用來控制物料粒度的大小。 使用箱體結(jié)構(gòu)，用鋼板來焊接成機(jī)架，單機(jī)拖動(dòng)，齒輥軸有固定的中心矩，兩個(gè)齒軸之間有兩個(gè)相同參數(shù)，用精密齒輪相連。有地速傳感器起到保護(hù)電機(jī)主機(jī)的作用。如果破碎材料難以破碎，則傳感器發(fā)出的信號(hào)被轉(zhuǎn)換成電信號(hào)、變頻器，使發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，避免損壞電機(jī)和電機(jī)。該傳感器體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)量大、靈敏度高。破碎機(jī)的主要部分是粗破碎輥和第二段破碎輥。粗破碎輥的組成部分分別是軸、齒環(huán)、齒套和鍵。其中軸的直徑是根據(jù)最大傳遞功率來確定的，由能力和箱體布置面積來確定齒環(huán)數(shù)，并配有嵌套式齒套。第二段破碎輥的組成部分分別是齒板、齒板架、砧板、弓形板和調(diào)整螺栓，齒板架和齒板相比于老式的破碎機(jī)在強(qiáng)度和穩(wěn)定性上都有較大的提升。老式破碎機(jī)的齒板架上使用四個(gè)螺栓固定每塊齒板，四個(gè)螺栓有四個(gè)不同的力矩作用，該結(jié)構(gòu)可以承受很多人的工作和簡(jiǎn)單的剪切和螺栓松動(dòng)的現(xiàn)象。排料裝置采用動(dòng)態(tài)篩分裝置，排出合格的物料并將較大的物料再次進(jìn)行粉碎，這種結(jié)構(gòu)工作效率更加高效。與其他破碎機(jī)相比，這種破碎機(jī)是十分先進(jìn)的產(chǎn)品。
1.2.3產(chǎn)品的比較和應(yīng)用分析
1.2.3.1產(chǎn)品粒度比較
MD-750型4齒式破碎機(jī)與PZ910/170旋回破碎機(jī)相比，以600t/h的處理能力為參考：
旋回破碎機(jī)：當(dāng)量排料口、最大產(chǎn)品粒度和顆粒占比分別為170mm、265mm和35%
鄂式破碎機(jī)：當(dāng)量排料口、最大產(chǎn)品粒度和顆粒占比分別為300mm、500mm和40%
MMD破碎機(jī)：最大產(chǎn)品粒度180mm和顆粒占比分別為180mm和18%
相比之下，上述兩種破碎機(jī)比MMD破碎機(jī)多10％和25％。顆粒占比多17％和22％
1.2.3.2單產(chǎn)能耗比較
經(jīng)過比較，MMD破碎機(jī)相比于旋回破碎機(jī)和鄂式破碎機(jī)大約節(jié)約40%和65%
1.2.3.3易損件利用率比較
旋回破碎機(jī)的兩個(gè)襯板在工作時(shí)磨損較為嚴(yán)重，利用率較低，僅有3%左右，鄂式破碎機(jī)的破損件利用率略高一點(diǎn)達(dá)到5%~10%，但兩者相比于MMD破碎機(jī)就都顯得太低了，MMD破碎機(jī)的利用率甚至能高達(dá)50%。
1.2.3.4經(jīng)濟(jì)效益淺析
破碎機(jī)的優(yōu)越性必將產(chǎn)生積極的影響，積極開發(fā)、生產(chǎn)管理和設(shè)備維護(hù)與打磨效果，環(huán)保節(jié)能，巨大的經(jīng)濟(jì)效益，特別是的簡(jiǎn)化.基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用，大大降低了成本，運(yùn)行和維護(hù)的成本?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)大部分礦石場(chǎng)任然使用老式的破碎機(jī)，對(duì)于接受新型的高新技術(shù)能夠很好的提高國(guó)內(nèi)礦石產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率，但MMD破碎機(jī)造價(jià)較高的缺點(diǎn)或許會(huì)在國(guó)內(nèi)難以接受。 新型雙破碎機(jī)是將MMD破碎機(jī)優(yōu)化更新得到的一款新型的產(chǎn)品，自MMD破碎機(jī)問世以來在國(guó)內(nèi)外廣泛被應(yīng)用，并得到廣泛好評(píng)。
1.2.4 破碎理論
礦物的長(zhǎng)期破碎，人們的思想就是用壓力使物料變形這樣一個(gè)概念。當(dāng)變形應(yīng)力大于物料原子的結(jié)合力，使物料原子之間產(chǎn)生位移，以此產(chǎn)生破碎的效果。經(jīng)過長(zhǎng)期的發(fā)展研究，人們發(fā)明了一系列的破碎機(jī)來破碎物料，如鄂式破碎機(jī)、旋回式破碎機(jī)和錘式破碎機(jī)，然而盡管經(jīng)過這么長(zhǎng)時(shí)間，還是運(yùn)用經(jīng)典的破碎理論。研究材料性能的不斷提高和持續(xù)改進(jìn)的科學(xué)方法，出現(xiàn)了現(xiàn)代力學(xué)，人們對(duì)材料的認(rèn)識(shí)已經(jīng)很大程度上改變了。通過現(xiàn)代巖石力學(xué)分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)巖石在破壞壓力下的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于破壞能力。經(jīng)過測(cè)試，巖石能最大承受的壓應(yīng)力是能受到的最大剪應(yīng)力的6～10倍，是能承受的最大拉應(yīng)力的2～4倍。擠壓碎石很長(zhǎng)時(shí)間了，人們依然是使用擠壓的傳統(tǒng)方法，罕見使用更為合適的剪切和拉伸的方法。 傳統(tǒng)的破碎機(jī)大多是對(duì)物料施加沖壓力來達(dá)到破碎效果，或者是通過齒輥之間的相互擠壓來達(dá)到破碎效果，這些老式破碎機(jī)的破碎機(jī)破碎效率較低，機(jī)器工作雍容，并且會(huì)浪費(fèi)較大能源。甚至 新型破碎機(jī)工作效率能達(dá)到傳統(tǒng)破碎機(jī)的1~6倍，然而對(duì)設(shè)備的磨損新型雙齒輥破碎機(jī)更是有著不可超越的優(yōu)勢(shì)。
1.兩級(jí)齒輥破碎機(jī)的工作原理分析以及存在的問題和改進(jìn)
1.3.1工作原理
兩級(jí)輥破碎機(jī)擁有四個(gè)破碎齒輥，通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輥?zhàn)痈邏哼M(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生強(qiáng)大的擠壓力，先通過最上面的兩個(gè)齒輥，經(jīng)過第一級(jí)擠壓破碎先將較大的物料擠壓成較小的物料，破碎后的物料，在進(jìn)入破碎齒輥的第二級(jí)，第二級(jí)兩個(gè)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的齒輥在進(jìn)行細(xì)碎，達(dá)到需要破碎物料的要求。
1.3.2齒輥破碎機(jī)的問題研究
現(xiàn)階段的齒輥破碎機(jī)還是存在一些問題的，比如說過粉塵現(xiàn)象比較嚴(yán)重，破碎機(jī)的齒尖容易磨損，齒板很容易損壞，有一些粉塵會(huì)從罩體上面泄露到外面污染環(huán)境，所以我們要減少過粉塵等問題。
1.3.4設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容介紹
本次設(shè)計(jì)的是自動(dòng)退讓式兩級(jí)齒輥破碎機(jī)，我需要完成下列工作：
1、破碎機(jī)基本參數(shù)的確定，確定傳動(dòng)方案
2、對(duì)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)計(jì)算，確定電動(dòng)機(jī)功率型號(hào)，設(shè)計(jì)減速器，選擇合適的聯(lián)軸器
3、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)件
2 總體設(shè)計(jì)
2.1設(shè)計(jì)方案
這次方案選擇分別用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)通過兩個(gè)減速器，通過四個(gè)帶輪分別帶動(dòng)四個(gè)輥?zhàn)?，兩?jí)的兩個(gè)輥?zhàn)酉鄬?duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過控制輥?zhàn)又行木貋砜刂破扑槲锪系拇笮 ?
2.2確定各項(xiàng)工作參數(shù)
2.2.1破碎機(jī)參數(shù)確定
給料粒度：≤200mm
出料粒度：≤30-50mm
生產(chǎn)能力：600t/h
2.2.2其它參數(shù)確定
為破碎機(jī)選擇合適的電動(dòng)機(jī)是至關(guān)重要的，而計(jì)算破碎機(jī)的功率也是其中非常重要的一個(gè)部分，甚至影響設(shè)計(jì)結(jié)果。以往有兩種計(jì)算功率的方法，他們分別是經(jīng)驗(yàn)公式的計(jì)算以及對(duì)理論的計(jì)算。對(duì)于本次設(shè)計(jì)這種新型的機(jī)械采用理論計(jì)。我們先對(duì)一級(jí)相對(duì)的棍子進(jìn)行設(shè)計(jì)。
1、 輥?zhàn)又行木嗟挠?jì)算確定
根據(jù)以往的理論，可以通過物料與輥面之間的摩擦系數(shù)、輥?zhàn)又睆?、給料粒度、給料口寬度用以下公式進(jìn)行推導(dǎo)：
下圖2-3為輥?zhàn)又睆胶徒o料粒度的關(guān)系，主要取決于a和u0兩個(gè)角度的關(guān)系。設(shè)進(jìn)入的物料是球形，則可推導(dǎo)如下：
圖2-3
將和兩個(gè)力分解成水平分力和垂直分力，在下列條件允許的情況下，物料不會(huì)在齒輥輥面產(chǎn)生滑動(dòng)，而被連個(gè)齒輥卷入腔中。
2
或
上述式子中u0是摩擦角，一般≈0.3，≈，≈
有圖形可以計(jì)算推導(dǎo)出：
=
因?yàn)?<，可以無視，則為
≈
將≈代入，得出
≈
由計(jì)算我們可以知道，這種破碎機(jī)的輥?zhàn)拥闹睆侥軌蜻_(dá)到最大給料粒度的20倍左右，所以這種破碎機(jī)一般用于中碎或者細(xì)碎的設(shè)備。雙齒輥破碎機(jī)的兩個(gè)齒是互相較差的，我們可以通過出料粒度來確定兩個(gè)齒輥的中心矩為a=900mm。輥?zhàn)拥闹睆绞呛徒o料粒度的大小有關(guān)的，他們之間的關(guān)系是和破碎齒上的齒圈和物料之間摩擦系數(shù)有關(guān)系的，所以破碎機(jī)輥?zhàn)拥闹睆揭话闶墙o料粒度的2到6倍，這次設(shè)計(jì)我們選擇輥?zhàn)又睆綖?00mm，長(zhǎng)度取1200mm。接下來是確實(shí)輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速，輥?zhàn)佑兴詈线m的轉(zhuǎn)速，他的轉(zhuǎn)速一般和破碎物料的尺寸和硬度有關(guān)系，我們更具經(jīng)驗(yàn)公式推算，他能狗保證機(jī)器運(yùn)行的最大生產(chǎn)率，又能夠把功耗降到最低，每個(gè)機(jī)器的零部件的磨損損耗要降到最低。正常情況下，給料力度越小，輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速相對(duì)而言要越大。本次設(shè)計(jì)破碎的物料為煤礦，所以我們將輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速設(shè)定為100r/min，根據(jù)下述公式推導(dǎo):
（2-1）
在上述式子中D——輥?zhàn)又睆剑?00mm
L——輥?zhàn)娱L(zhǎng)度， 1200mm
e——排料口寬度， 100mm
n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速，100r/min
——物料密度，煤取1.35t/;
——物料松散系數(shù)，對(duì)于干硬物料，=0.15～0.27，煤取=0.24
計(jì)算可得
2、 計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率以及型號(hào)的選擇
選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)要考慮很多問題：
1） 要結(jié)合電動(dòng)機(jī)工作的環(huán)境考慮都電動(dòng)機(jī)的保護(hù)的問題，選擇合適的電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)形式。
2） 根據(jù)機(jī)械的生產(chǎn)工藝，在電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)問題像在齒輥卡住的時(shí)候要求反轉(zhuǎn)。
3） 根據(jù)電網(wǎng)電壓最低標(biāo)準(zhǔn)以及要求的功率因數(shù)，確定電動(dòng)機(jī)的電壓等級(jí)。
4） 選擇電動(dòng)機(jī)正確的額定轉(zhuǎn)速以滿足電動(dòng)機(jī)在工作情況下的性能要求。
5） 必須考慮成本，運(yùn)行是否可靠，鏟平的建設(shè)的費(fèi)用等很多因素。
下列是齒輥破碎機(jī)破碎煤礦時(shí)的電動(dòng)機(jī)功率：
上述式子中：
D——輥?zhàn)又睆剑?0.9m;
L——輥?zhàn)娱L(zhǎng)度， 1.2m;
n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速，100r/min
K——系數(shù)，在破碎煤的時(shí)侯，K=0.85
計(jì)算可以。到電動(dòng)機(jī)的功率:
根據(jù)計(jì)算得到的功率選擇Y315L2-8型電動(dòng)機(jī)，他的轉(zhuǎn)速為n1=740r/min，額定功率P=110KW.
2.3傳動(dòng)和減速系統(tǒng)的確定
電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是740r/min，齒輥的轉(zhuǎn)速為100r/min，可以設(shè)計(jì)兩級(jí)減速，第一級(jí)使用皮帶傳送，通過大帶輪傳遞動(dòng)力給一個(gè)一級(jí)齒輪減速箱，在通過減速箱的的輸出軸一端將動(dòng)力傳送給破碎輥從而實(shí)現(xiàn)破碎工作。這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能對(duì)裝置起到很好的保護(hù)作用。
2.3.1總傳動(dòng)比及傳動(dòng)比分配
（1）總的傳動(dòng)比
總傳動(dòng)比i=740/100=7.4
（2）分配傳動(dòng)比
傳動(dòng)比的分配是有一定的原則的，即總的傳動(dòng)比是等于每一級(jí)傳動(dòng)比連乘的積，所以傳動(dòng)比需要合理分配，傳動(dòng)比的分配要使結(jié)構(gòu)更加的緊湊，盡量的降低成本，重量要盡可能的小。這次的設(shè)計(jì)一共有兩級(jí)的傳送，分別是一級(jí)帶傳動(dòng)和一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)，帶傳動(dòng)的傳送比應(yīng)該分配在2~5，綜合考慮取傳動(dòng)比為i1=3.7，減速器的傳動(dòng)比取i2=2。
2.3.2計(jì)算傳動(dòng)裝置各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)
電動(dòng)機(jī)軸設(shè)為Ⅰ軸，減速器的高速軸設(shè)為軸Ⅱ，減速器的低速軸設(shè)為軸Ⅲ，主動(dòng)齒輥的軸設(shè)為軸Ⅳ，從動(dòng)齒輥的軸設(shè)為軸Ⅴ。
（1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速
Ⅱ軸
Ⅲ軸
因?yàn)橹鲃?dòng)齒輥和從動(dòng)齒輥是通過了傳動(dòng)比為1的齒輪箱來傳遞扭矩，所以第Ⅳ軸，第Ⅴ軸轉(zhuǎn)速一樣n4=n5=n3=100r/min
（2）各個(gè)軸功率計(jì)算
軸Ⅱ：
軸Ⅲ：
軸Ⅳ：
軸Ⅴ：
（3）各個(gè)軸扭矩計(jì)算
電動(dòng)機(jī)的輸出的轉(zhuǎn)矩：
軸Ⅱ：
軸Ⅲ：
軸Ⅳ：
軸Ⅴ：
3 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定
3.1 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)和計(jì)算
帶傳動(dòng)是撓性傳動(dòng)，他由帶輪（主動(dòng)和從動(dòng)帶輪）以及傳動(dòng)帶組成。主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因?yàn)閹л喓蛡鲃?dòng)帶的摩擦以及捏和作用，通過傳動(dòng)帶傳遞動(dòng)力給從動(dòng)輪。這種傳動(dòng)結(jié)構(gòu)十分平穩(wěn)，價(jià)格比較低廉，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在機(jī)械被廣泛使用。帶傳動(dòng)的類型主要有兩種，一種是摩擦類型的帶傳動(dòng)，一種是嚙合類型的帶傳動(dòng)。根據(jù)傳動(dòng)帶橫截面積形狀的不一樣，又可以分成平帶傳送、圓帶傳送、V帶傳送以及多楔帶傳送幾種不同的類型。此次這幾選擇V帶傳送，V帶橫截面為等腰梯形，傳動(dòng)時(shí)V帶兩個(gè)側(cè)面與輪槽接觸能夠提供更大的摩擦力，V帶傳送能夠允許更大的傳動(dòng)比，結(jié)構(gòu)緊湊。
1、確定功率
查得工況系數(shù)Kca=1.3
計(jì)算可得功率
2、選擇v帶型號(hào)
根據(jù)計(jì)算功率和小帶輪轉(zhuǎn)速選擇E型V帶
3、 計(jì)算小帶輪直徑以及帶速的計(jì)算：
可以根據(jù)教材來選擇小帶輪的直徑
驗(yàn)算帶速V，一般m/s
帶速計(jì)算：
驗(yàn)算通過
4、 大帶輪直徑的計(jì)算：
查教材表圓整后得dd2=2000mm。
5、 計(jì)算V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度La和中心矩a
因?yàn)椋霐?shù)據(jù)可以得到，取a0=3000mm，計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度：
代入可得Ld0約為10114.5mm，查表可得Ld=12230mm。
通過公式計(jì)算中心距，a約等于3750mm
中心距的范圍是在，變動(dòng)的，帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，。
6、 小帶輪上包角的驗(yàn)算
將數(shù)據(jù)代入公式，，得a≈172°≥92°
7、 帶子根數(shù)z的計(jì)算
因?yàn)閐d1=500mm，n1=740r/min，計(jì)算：
取V=5根。
8、 計(jì)算V帶最小處拉力
E型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量q=0.970kg/m, 根據(jù)公式
代入可得，F(xiàn)0最小為1510.5N，要使。
9、 計(jì)算壓軸力
根據(jù)公式來計(jì)算壓軸力的最小值。
3.2減速器設(shè)計(jì)
原動(dòng)機(jī)是電動(dòng)機(jī)，它的小齒輪的轉(zhuǎn)速n2=200r/min，高速齒輪能傳遞的最大功率p2=102.4KW,傳動(dòng)比i2=2.
3.2.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中十分重要的傳動(dòng)系統(tǒng)之一，他的應(yīng)用非常的廣泛，并且他擁有很多種不同的形式。他能傳遞的功率很大，甚至能達(dá)到數(shù)十萬千瓦，圓周速度甚至能達(dá)到200m/s。
齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的介紹
齒輪傳動(dòng)有很多優(yōu)點(diǎn)以及特點(diǎn)：
（1） 齒輪傳動(dòng)的效率很高，常用的機(jī)械傳動(dòng)中，齒輪傳動(dòng)的效率是最高的。
（2） 結(jié)構(gòu)十分緊湊，齒輪傳動(dòng)需要占有的空間十分之小。
（3） 擁有很長(zhǎng)的壽命，正確合理設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)壽命可以長(zhǎng)達(dá)一二十年，這是其他機(jī)械傳動(dòng)無法比較的，這個(gè)特點(diǎn)對(duì)在礦井內(nèi)工作的機(jī)械十分重要。
（4） 傳動(dòng)比很穩(wěn)定，傳動(dòng)比穩(wěn)定是對(duì)傳動(dòng)性能要求的基本要求，齒輪傳動(dòng)正是因?yàn)樗倪@一個(gè)特點(diǎn)使得他被廣泛使用。
如今的標(biāo)準(zhǔn)齒輪依然是存在很多缺陷的：
1、 最少齒數(shù)標(biāo)齒數(shù)一定要大于或等于他的齒數(shù)
2、 標(biāo)準(zhǔn)齒輪只能用于實(shí)際與標(biāo)準(zhǔn)中心距不等的時(shí)候
3、 在嚙合的時(shí)候小齒輪與大齒輪相比很容易產(chǎn)生失效
所以人們通常采用變位齒輪來彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)齒輪以上的缺點(diǎn)。
在齒輪加工的情況中經(jīng)常會(huì)發(fā)生一種叫做根切的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象主要是因?yàn)榧庸X數(shù)少的齒輪時(shí)，一般使用范成法加工，齒輪根部的漸開線齒廓會(huì)被切去一部分。這種現(xiàn)象會(huì)帶來很多嚴(yán)重的不良影響，根切會(huì)導(dǎo)致齒輪的抗彎強(qiáng)度變低，，所以要想辦法來避免這種現(xiàn)象。
很多情況下，我們是用控制最少的齒數(shù)來避免根切這種現(xiàn)象的。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)，一般不發(fā)生根切的最少齒數(shù)是Z=17,輕微發(fā)生根切是齒數(shù)Z=14的時(shí)候。
齒輪輪齒的主要失效形式
（1）輪齒發(fā)生折斷現(xiàn)象
工作的時(shí)侯，如果輪齒危險(xiǎn)剖面的最大應(yīng)力超過材料的極限應(yīng)力，輪齒就會(huì)被折斷。
輪齒發(fā)生折斷的情況分為，一種是短暫的強(qiáng)行過載或者受到較大沖擊時(shí)折斷，就是過載折斷；另外一種是因?yàn)椴粩嘀貜?fù)的的彎曲應(yīng)力的作用而產(chǎn)生的疲勞極限導(dǎo)致折斷。輪齒折斷這種現(xiàn)象一般都發(fā)生在根部。
（2） 齒面發(fā)生點(diǎn)蝕的現(xiàn)象
閉式的齒輪傳動(dòng)條件的情況下，齒輪經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)作，齒輪的表面會(huì)自然地出現(xiàn)一些凹坑，這就是點(diǎn)蝕現(xiàn)象。
產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象的原因主要是因?yàn)辇X輪在嚙合的時(shí)候，齒面在不斷重復(fù)的應(yīng)力的情況下，由于疲勞作用，表面有脫落的金屬顆粒，所以產(chǎn)生了這種現(xiàn)象，所以點(diǎn)蝕是引起齒輪傳動(dòng)失效的最多的形式。然而開式齒輪傳動(dòng)形式，一般是無法看到這種現(xiàn)象的。
（3）齒面的膠合
由于齒面嚙合區(qū)的壓力過大而引起的，潤(rùn)滑油膜因?yàn)楦邷囟_裂，齒面直接發(fā)生了接觸，這樣接觸面的溫度會(huì)一瞬間升高而造成齒輪面粘合在一起。當(dāng)兩個(gè)齒面運(yùn)動(dòng)的時(shí)候就會(huì)使粘合部分的材料脫落而形成凹痕。
（4） 輪齒面的磨損
兩個(gè)嚙合的齒表面間有相互的滑動(dòng)，輪齒面發(fā)生磨損的現(xiàn)象。開式傳動(dòng)的情況中齒輪中會(huì)進(jìn)入產(chǎn)生磨損，磨損嚴(yán)重的情況下會(huì)產(chǎn)生很大的噪音，對(duì)齒輪的正常工作產(chǎn)生很大的影響，最終的結(jié)果就是齒輪失效。
齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)的基本原則
嚴(yán)格來講，齒輪傳動(dòng)在給定工作條件的情況下是不會(huì)發(fā)生任何形式的失效的。所以對(duì)上述各種失效形式需要我們建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。高速叫大功率的齒輪傳動(dòng)，還需要保證其他準(zhǔn)則，像在設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)主傳動(dòng)的時(shí)候，還需要保證齒面的抗膠合能力。目前，我們應(yīng)該采取相應(yīng)的措施來增強(qiáng)齒輪抵抗失效的能力。閉式齒輪傳動(dòng)中，一班保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度就可以。對(duì)齒輪輪圈、輪輻、輪罄的尺寸，一般只做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而不進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。
常用的齒輪的材料以及選擇原則
齒輪的材料的選擇對(duì)于齒輪傳動(dòng)來說是非常重要的，齒輪材料對(duì)齒輪的承載能力和結(jié)構(gòu)尺寸的影響很大。通過上面齒輪傳動(dòng)的失效形式我們可以知道，我們?cè)僭O(shè)計(jì)齒輪時(shí)，需要讓齒面有能力來保證他能夠有足夠的能力，輪齒芯要有一定得韌性和強(qiáng)度，防止齒根彎曲折斷。所以，齒輪材料，齒面要硬，齒芯要有韌性，同時(shí)齒輪材料的選擇還要考慮機(jī)械加工和熱處理等工藝性，還需要考慮一定的經(jīng)濟(jì)條件。齒輪的精度一共有12個(gè)等級(jí)，由低到高，精度不斷增加，一般情況下多用5~9級(jí) 精度國(guó)外資料上的減速器要有8倍的減速能力，但結(jié)合國(guó)內(nèi)行清來看實(shí)在是沒有必要，閉式傳動(dòng)主要會(huì)有齒面疲勞現(xiàn)象，齒彎曲破壞強(qiáng)度一般是沒有用的，一般都不進(jìn)行校核。
常用的輪齒材料主要有：
（1） 鋼
鋼韌性好，非常耐沖擊，能夠很好的提高齒面的硬度，鋼是最適合制作齒輪的一種材料。
下面是鋼的熱處理工藝：
鑄鋼 這種工藝一般用于大尺寸的齒輪或者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的情況下，鑄鋼工藝有較好的剛度和耐磨性。
鍛鋼 這是鍛造齒輪最普遍的材料，嚙合過程中的齒輪大齒輪的齒面上的硬度一般是小于小齒輪的齒面的硬度的。
國(guó)外資料上的減速器要有8倍的減速能力，但結(jié)合國(guó)內(nèi)行清來看實(shí)在是沒有必要，，閉式傳動(dòng)主要會(huì)有齒面疲勞現(xiàn)象，齒彎曲破壞強(qiáng)度一般是沒有用的，一般都不進(jìn)行校核。
（2） 鑄鐵
這種材料的性質(zhì)相對(duì)來說比較脆，抗沖擊以及耐磨性都很差，但他的優(yōu)點(diǎn)是抗膠合和抗點(diǎn)腐蝕的能力比較好。鑄鐵制造的齒輪一般都用于工作平穩(wěn)，速度低，功率小的場(chǎng)合。
（3） 非金屬材料
這種材料主要是用于高速，輕載這種情況下的齒輪傳動(dòng)，他可以很好的降低噪聲，小齒輪的制造材料一般都是非金屬。
選擇齒輪必須滿足的要求
（1） 齒輪材料的能力必須滿足工作需要的能力，工作條件是選擇齒輪材料時(shí)最先考慮的因素。
（2） 應(yīng)該考慮齒輪尺寸的大小，根據(jù)尺寸選擇合適的材料進(jìn)行制造。
（3） 正火碳鋼，只能用在載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作親況下，調(diào)制碳鋼用在只受到中等載荷的時(shí)候
（4） 金屬制造的軟齒面齒輪，配對(duì)兩齒面硬度要保持在一定范圍內(nèi)。
齒輪參數(shù)的選擇，本次設(shè)計(jì)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
1、 齒輪傳動(dòng)的各項(xiàng)參數(shù)的選擇是齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)非常重要的環(huán)節(jié)，例如，齒輪選材、齒輪傳動(dòng)精度的選擇、齒數(shù)Z的確定。齒輪選材在上文中已經(jīng)闡述。
2、 齒輪傳動(dòng)精度是按照一定的公差組來區(qū)分的，齒輪傳動(dòng)精度分為13個(gè)等級(jí)從0到12，不斷降低。選擇齒輪精度等級(jí)必須考慮成本，工作環(huán)境，齒輪的尺寸大小，要能夠滿足工作需求，一般比較重要的齒輪精度等級(jí)偏高，輔助或者一般齒輪精度等級(jí)偏低。
3、 齒數(shù)是在保證接觸強(qiáng)度的情況下確定的，齒數(shù)增加能夠增加齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，降低齒輪高度的同時(shí)，減小齒輪的大小，能夠很好的節(jié)約用材。
綜上考慮并結(jié)合破碎機(jī)的工作實(shí)況，大小齒輪均選用，8級(jí)精度（減速器的精度等級(jí)一般在6~8），小齒輪齒數(shù)，那么大齒輪的齒數(shù)z2=i2z1=48。要計(jì)算齒輪的強(qiáng)度，就必須對(duì)輪齒進(jìn)行受力分析，那樣才可以加以計(jì)算。
4、 根據(jù)齒面強(qiáng)度通過下列進(jìn)行驗(yàn)算：
查表得Kt=1.3，計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 ，，其中齒寬系數(shù)與彈性影響系數(shù)分別為，，通過教材上齒面硬度來查表，可以得到大齒輪與小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限都是1100MPa.
（1） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：
查得接觸疲勞壽命系數(shù)
（2）接觸疲勞許用應(yīng)力
失效概率取，疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S取1，可以得到
小齒輪分度圓直徑，將上述計(jì)算中，計(jì)算得到的中較小值帶入，
計(jì)算得到
根據(jù)公式 ，計(jì)算得到v=1.2/s。
計(jì)算齒寬b，
計(jì)算齒寬和齒高兩個(gè)數(shù)值之比：
模數(shù)
齒高
計(jì)算載荷系數(shù)
上面=1.2m/s，根據(jù)教材查詢動(dòng)載系數(shù)，齒尖載荷分配系數(shù)對(duì)于直齒輪有；使用系數(shù)可以根據(jù)教材查得,本次設(shè)計(jì)齒輪的布置方式是相對(duì)支撐對(duì)稱布置，使用插值法,根據(jù)教材P197,圖10-13查得齒向載荷分布系數(shù);由，根據(jù)教材P197,圖10-13查得，所以載荷系數(shù).計(jì)算分度圓直徑，我么可以根據(jù)實(shí)際情況載荷系數(shù)校正來得到，
模數(shù)的計(jì)算
根據(jù)下述式子計(jì)算齒根彎曲強(qiáng)度
(1)我們要做的首要工作是確定上述公式中每個(gè)字母代表的含義以及數(shù)值
1）大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限可以根據(jù)教材P210,圖10.2查得
2）彎曲疲勞系數(shù)可以根據(jù)教材P208圖10-22圖，查得,
3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
彎曲安全系數(shù)一般取1.25~1.5，根據(jù)上文中可以知道，這里取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3,通過計(jì)算可以得到
4）載荷系數(shù)k，它是用來計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度的一個(gè)因素，根據(jù)公式計(jì)算
5）齒形系數(shù)
從教材P200,圖10-17可以查得齒形系數(shù)，
6)應(yīng)力校正系數(shù)
從教材P201，圖10-18可以查得應(yīng)力校正系數(shù)，，
將大齒輪和小齒輪的數(shù)據(jù)帶入下列公式計(jì)算比較：
通過比較可以知道小齒輪計(jì)算得到的值比較大
(2) 開始設(shè)計(jì)，計(jì)算設(shè)計(jì)需要的數(shù)據(jù)
根據(jù)教材P200公式10-7計(jì)算
，
由于破碎機(jī)兩齒輥的中心矩為900mm，所以取
4. 幾何尺寸確定
(1)分度圓直徑d
(2)計(jì)算中心矩a
(3)計(jì)算齒寬b
所以選取B2=130mm，B1=140mm
3.2.2軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
1.設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸及其各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)
1）對(duì)齒輪受力分析
首先計(jì)算轉(zhuǎn)矩,輸入軸上齒輪分度圓直徑d1=240mm
圓周力：
徑向力：
軸向力：
2）計(jì)算軸徑d
軸的材料以及熱處理工藝分別是，45號(hào)剛，通過調(diào)制回火的熱處理工藝，取A0=112mm，最小軸徑dmin，計(jì)算得到
。
3）計(jì)算各軸長(zhǎng)度，如圖3-1
圖3-1
第一段從左邊開始
①第一段是和大帶輪連接在一起的，我們分別取d1=90mm，l1=210mm.
②第二段是一個(gè)起到定位作用的帶輪，我們?nèi)2=100mm，，我們要加長(zhǎng)減速器輸入軸的那一端，否則他生出來的底架不能夠與大帶輪相互連接，我們?nèi)2=235mm
③第三段與軸承配合，我們?nèi)3=95mm，根據(jù)取的數(shù)據(jù)，選擇軸承型號(hào)，我們選擇圓錐滾子軸承30219，他的寬度=32mm，齒輪和箱體內(nèi)部距離相距，油潤(rùn)滑，這樣我們可以得到，
④第四段與齒輪配合，我們?nèi)5=105mm，小一點(diǎn)的齒輪的齒輪寬度B1=125mm那么可以得到
⑤第五段起到了齒輪定位的作用，我們?nèi)?=115mm，l5=22mm。
⑥第六段起到配合軸承的作用，我們?nèi)?=90mm，6=35.5mm
4）對(duì)輸入軸進(jìn)行校核
①軸承支點(diǎn)相距L2
②大帶輪的對(duì)稱線與其最近的軸承的距離
③齒輪到第六段所在軸承支點(diǎn)距離
④支反力R
平面H:
垂直面V:
⑤彎矩M
齒寬中心：
軸承：
齒寬中心：
最大的彎矩是在在1處軸承處，
計(jì)算當(dāng)量彎矩
，
通過以下公式校核：
，所以合格。
圖3-2輸入軸強(qiáng)度校核彎矩圖
2.輸出軸設(shè)計(jì)
1)對(duì)齒輪受力分析
轉(zhuǎn)矩3=9292.1N·m,輸入軸上面分度圓的直徑d2為480mm，我么可以根據(jù)牛頓第三定律得到
分度圓圓周力
分度圓徑向力
分度圓軸向力
2）計(jì)算軸徑
我們與輸入軸選擇相同的材料以及熱處理工藝，軸的材料以及熱處理工藝分別是，45號(hào)剛，通過調(diào)制回火的熱處理工藝，我們?cè)O(shè)定A0=112mm。我們可以通過計(jì)算得到輸入軸的最小直徑dmin:
3）計(jì)算各軸長(zhǎng)度，如圖
圖3.3輸出軸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
①第一段從右邊開始 ，從第一段開始，聯(lián)軸器是和齒輥軸相互連接，換句話講第一段是和半聯(lián)軸器連在一起的。我們可以通過計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩來選擇合適的聯(lián)軸器。經(jīng)過計(jì)算，聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩，我們選取HL6型彈性柱銷聯(lián)軸器，他的各項(xiàng)參數(shù)分別為，轉(zhuǎn)矩是3120N·m，長(zhǎng)約142mm，轂孔長(zhǎng)約107mm，孔徑為70mm。我們?cè)O(shè)置d1=75mm，轂孔長(zhǎng)度比軸段長(zhǎng)約1～4mm，所以我們?cè)O(shè)置。
②二段起到裝配端蓋的作用，設(shè)置，。
③三段與軸承起配合作用，我們?cè)O(shè)置，選擇圓錐滾子的型號(hào)為軸承30217，軸承寬大約為B=29mm，我們可以計(jì)算得到，。
④四段起到與大齒輪配合的作用，，。
⑤五段是一個(gè)起定位作用的齒輪，設(shè)定，。
⑥六段起到與軸承配合的作用，設(shè)定，。
4） 校核輸出軸
①齒寬中心到聯(lián)軸器靠軸承支點(diǎn)距離計(jì)算
②齒寬中心到離聯(lián)軸器較遠(yuǎn)的軸承支點(diǎn)距離計(jì)算
③支反力H
水平面方向的支反力:
垂直面方向的支反力:
④彎矩M
齒寬中心:
計(jì)算水平面彎矩M：
計(jì)算垂直面彎矩M:
計(jì)算合成彎矩M：
計(jì)算當(dāng)量彎矩M：
通過下列公式進(jìn)行校核
根據(jù)公式校核的結(jié)果是合格的。
圖3.4輸出軸強(qiáng)度校核彎矩示意圖
3.2.3軸承校核
①選擇軸承型號(hào)
我們首先選擇輸入軸的軸承型號(hào)，選擇錐滾子軸承30219，他的各項(xiàng)參數(shù)分別為，正裝，，，，
1）軸承支反力R
通過上述的計(jì)算我們可以知道
水平支反力為：
垂直支反力：
合成支反力通過下列公式計(jì)算：
2)派生軸向力S通過下列公式計(jì)算得到：
,
3)軸向載荷A的確定
因?yàn)樵谳S向上的力是0，,軸會(huì)向右邊運(yùn)動(dòng)，右邊軸承就會(huì)被壓緊，所以我么可以知道軸向載荷
4）當(dāng)量動(dòng)載荷P
根據(jù)下列公式
，
查圖標(biāo)可以得到徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別是
相對(duì)于軸承1來講：
相對(duì)于軸承2來講：
因?yàn)檩S承在工作的時(shí)候受到很大的沖擊，查教材我們可以知道，所以當(dāng)量動(dòng)載荷P
5)軸承壽命
由于,所以根據(jù)軸承1受到的力就可以根據(jù)下列公式驗(yàn)證
所以所選的軸承合格
②輸出軸軸承
軸承型號(hào)初選為圓錐滾子軸承30217，正裝，，，
1）軸承支反力R
由之前計(jì)算可已得到
水平支反力為：
垂直支反力：
合成支反力通過下列公式計(jì)算：
2)派生軸向力S通過下列公式計(jì)算得到
，
3）軸向載荷A的確定
因?yàn)樵谳S向上的力是0，,軸會(huì)向右邊運(yùn)動(dòng)，右邊軸承就會(huì)被壓緊，所以我么可以知道軸向載荷
4）當(dāng)量動(dòng)載荷P
根據(jù)下列公式
，
查圖標(biāo)可以得到徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別是
相對(duì)于軸承1來講：
相對(duì)于軸承2來講：
因?yàn)檩S承在工作的時(shí)候受到很大的沖擊，查教材我們可以知道，所以當(dāng)量動(dòng)載荷P
5)軸承壽命
由于,所以根據(jù)軸承1受到的力就可以根據(jù)下列公式驗(yàn)證
所以所選的軸承合格
3.2.4選擇合適的鍵與他的校核
我們可以通過對(duì)于鍵的設(shè)計(jì)，是通過軸徑來查標(biāo)準(zhǔn)得到鍵的截面尺寸為；通
過輪轂的寬度以及軸段的長(zhǎng)度來選擇合適的鍵長(zhǎng)；驗(yàn)算得到鍵的強(qiáng)度
1）輸入軸
第一個(gè)軸段是和大帶輪相互連接的，采用的是單圓頭普通的平鍵C型，該種鍵一般用在軸端與轂類零件相連接。查標(biāo)準(zhǔn)可以得到
第四軸段與小齒輪相配合，采用的是普通平鍵A型。查標(biāo)準(zhǔn)可以得到
2）輸出軸
第一軸段與半聯(lián)軸器相互連接，使用的是普通平鍵A型。查標(biāo)準(zhǔn)取得
第四軸段與大齒輪相相互連接，采用的是普通平鍵A型。查標(biāo)準(zhǔn)取得
經(jīng)過計(jì)算，鍵的強(qiáng)度是滿足要求的。
3.2.5設(shè)計(jì)減速器鑄造箱體結(jié)構(gòu)以及計(jì)算尺寸
查詢教材，列出下表：
參數(shù)名稱
代號(hào)
參數(shù)大小
計(jì)算結(jié)果
底座厚度
12
箱蓋厚度
12
上座凸緣厚度
18
箱體蓋子凸緣厚度
18
下底座凸緣厚度
30
底座肋厚度
10
底部蓋子肋厚度
10
地腳螺栓大小
2
28
地腳螺栓數(shù)目
6
軸承座聯(lián)接螺栓直徑
20
箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑
14
軸承蓋固定螺釘直徑尺寸
12
視孔蓋固定螺釘直徑尺寸
10
軸承蓋螺釘直徑尺寸
125,140
軸承座端面直徑尺寸
140,155
螺栓孔配置尺寸
c1\c2\D0
圖3~2
15, 13, 20
地腳螺栓孔配置尺寸
c’1\c’2\D’0
圖3~3
25，23，45
外箱壁與軸承座端面之間的距離
33
3.3設(shè)計(jì)同步齒輪
選擇直齒圓柱齒輪傳動(dòng)
本次設(shè)計(jì)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，大小齒輪均選用（滲碳后淬火），8級(jí)精度，小齒輪齒數(shù)，轉(zhuǎn)速n=54r/s。那么大齒輪的齒數(shù)z2=i2z1=48兩個(gè)齒輥之間相距a=900mm，齒輪傳動(dòng)比為1，兩個(gè)齒輪傳動(dòng)是一樣的，我么可以的到兩個(gè)直徑d1=d2=900mm，設(shè)定模數(shù)為10，
通過齒面接觸強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)
根據(jù)下列公式進(jìn)行計(jì)算，即
(1)確定參數(shù)
其中Kt=1.3，計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩，，查詢教材可以知道齒寬系數(shù)，以及彈性影響系數(shù)為分別為0.6和188.7MPa，要得到大齒輪和小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限需要根據(jù)齒輪的齒面硬度來查表得到，經(jīng)過查找得到兩者的強(qiáng)度極限：
1)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N
應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N可以通過下列公式計(jì)算得出：
2）疲勞壽命系數(shù)K通過查詢教材可以得出，
3) 接觸疲勞許用應(yīng)力是根據(jù)下列公式計(jì)算得出的，選取失效概率為，安全系數(shù)為1，那么通過計(jì)算得出：
（2）計(jì)算數(shù)值
1）小齒輪分度圓的直徑，把上面計(jì)算的中比較小的值帶入下面的公式：
帶入中比較小的值可以得到
2）圓周速度，用字母v來表示，可以根據(jù)下列公式計(jì)算得到
數(shù)將據(jù)代入公式可以得到
3）齒寬b根據(jù)下列公式計(jì)算
4)齒寬和齒高之比可以通過下列公式計(jì)算得到
先計(jì)算模數(shù)m
計(jì)算齒高h(yuǎn)
那么齒寬比上齒高為
4）載荷系數(shù)K
上述計(jì)算得到,齒輪是8級(jí)精度，查詢圖表得到動(dòng)載系數(shù)為1.08，因?yàn)檫@次設(shè)計(jì)是直齒圓柱齒輪，我么可以得到；使用系數(shù),,根據(jù)教材P197,圖10-13查得齒向載荷分布系數(shù);由于b和h比值為25，根據(jù)教材P197,圖10-13查得
所以載荷系數(shù)
5) 實(shí)際分度圓直徑為
6）模數(shù)
3.根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
（1）確定各字母數(shù)值
1) 大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限可以根據(jù)教材P210,圖10.2
2）彎曲疲勞系數(shù)可以根據(jù)教材P208圖10-22查出
3) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
彎曲安全系數(shù)一般取1.25~1.5，根據(jù)上文中可以知道，這里取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.3,通過計(jì)算可以得到
4) 計(jì)算載荷系數(shù)
5)齒形系數(shù)
從教材P200,圖10-17可以查得齒形系數(shù)，
6）應(yīng)力校正系數(shù)
從教材P201，圖10-18可以查得應(yīng)力校正系數(shù)。
7）將大齒輪和小齒輪的數(shù)據(jù)帶入下列公式計(jì)算比較：
（2）開始設(shè)計(jì)，計(jì)算設(shè)計(jì)需要的數(shù)據(jù)
根據(jù)教材P200公式10-7計(jì)算：
由于破碎機(jī)兩齒輥的中心矩為900mm，所以取
幾何尺寸的計(jì)算
mm=d2
我們選取:
齒輪加工工藝的分析
因?yàn)檫@個(gè)齒輪實(shí)在重載負(fù)荷下工作的，所以齒輪毛坯采用的是鑄造工藝生產(chǎn)而來的，吧40Cr融化成初用材料，用砂型鑄造來進(jìn)行生產(chǎn)，這樣能夠很好的提高材料的硬度，能夠節(jié)約成本節(jié)省用料，對(duì)已經(jīng)生產(chǎn)完成的毛坯采用正火預(yù)處理工序，這樣是為了消除其內(nèi)部應(yīng)力，并且提高其性能。首先先將毛坯外圓和內(nèi)控進(jìn)行粗車加工，讓他的表面強(qiáng)度達(dá)到要求表面粗糙度到達(dá)指定要求，銑床銑洗加工槽，這就是一個(gè)齒輪整個(gè)的加工以及生產(chǎn)。模數(shù)m≥8，所以需要特定的加工工藝加工齒面，那么就可以分成三次來切削完成，這樣加工工作結(jié)束了，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的要求，再表面淬火，這樣加工完成的齒輪可以進(jìn)行使用了。
3.4齒輥箱的設(shè)計(jì)
3.4.1齒輥結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)
相對(duì)雙齒輥破碎機(jī)，起到了至關(guān)重要的作用。由于破碎盤是整個(gè)機(jī)器內(nèi)最為重要的部件，因此需要設(shè)計(jì)者要考慮主要問題，分析國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的三種情況，并想出一定的改進(jìn)措施。
1、 一種是雙齒輥破碎機(jī)的輥?zhàn)颖砻娴凝X形是棱錐體齒，有一個(gè)輥齒上的棱邊是凸出來的圓形槽，和輥?zhàn)拥耐獗砻嫘纬梢粋€(gè)同心圓。輥?zhàn)拥谋砻媸堑乳g距矩形陣型排列的，另外的一個(gè)輥?zhàn)拥凝X輥對(duì)著菱形的中心，有一個(gè)輥?zhàn)拥妮価X頂部到另外一個(gè)棍子的表面的距離和兩個(gè)滾齒的間距就是排出物料的最大粒度，如下圖所示：
圖3-5棱錐體齒齒輥示意圖
一、第二種輥?zhàn)颖砻娴凝X形是呈現(xiàn)棱錐體形的，4個(gè)齒輥鑲嵌在一個(gè)齒套上面，齒套是用螺釘釘在一個(gè)正方形的輪盤上面的，齒輥切割物料的地方是螺釘安裝的合金制作的刀片，用螺旋形方式布置。不再是老式的輥齒合對(duì)輥齒相互嚙合破碎的方式了，破碎齒在鍵和軸的作用下連接成螺旋形，兩對(duì)輥齒相互對(duì)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)破碎效果。
2、 第三種的滾齒齒形與排列方式與第二種幾乎一致，但是兩者還是存在一定的不同之處的，不同之處在于每個(gè)齒輥是由不同的東西組成的。破碎輥齒兩個(gè)不同的東西相互連接，破碎輥齒鍵槽的角度是可以改變的，改變破碎輥齒的角度破碎輥齒的螺旋形的排列方式，如下圖所示：
圖3-6螺旋式排列輥齒示意圖
輥齒的形狀大致有下面幾種，分別是鷹嘴式輥齒、標(biāo)槍式輥齒、刀刃式輥齒和矩形帶式輥齒。大多數(shù)都是鷹嘴式，一個(gè)齒大越高是60~100mm左右。長(zhǎng)的輥齒與短的輥齒相互配合使用，長(zhǎng)的輥齒一般用來破碎特別大的物料，大的物料在進(jìn)入破碎機(jī)的內(nèi)腔以后，使用短的輥齒繼續(xù)破碎，這種破碎的方式的代表就是單齒輥破碎機(jī)。進(jìn)行中碎作業(yè)的時(shí)候， 鷹嘴式輥齒、標(biāo)槍式輥齒都可以使用，但是對(duì)輥齒有一定的要求，輥齒的高度一定要大于40mm。刀刃式輥齒一般用的不多。
圖3-7輥齒的幾種基本型式示意圖
在如今的國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)中，單齒輥破碎機(jī)和雙齒輥破碎機(jī)的破碎齒都是采用鷹嘴式輥齒。鷹嘴形的輥齒齒高一般都在60~80mm左右。鷹嘴式輥齒的前面部分是比較尖銳的，破碎的時(shí)候產(chǎn)生的破碎應(yīng)力幾乎都集中在某一個(gè)點(diǎn)上面，這樣就使物料得某一個(gè)部位受到的破碎應(yīng)力過大，這樣就會(huì)產(chǎn)生人們常說的過粉碎現(xiàn)象，這樣排出的物料粒度一般都35~50mm，產(chǎn)品的合格率隨之降低，降低率一般在10%~15%，鷹嘴式輥齒的前面的較為尖銳的部分是比較容易磨損的，破碎機(jī)的其他部件例如齒板使用壽命也會(huì)受到影響，兩個(gè)齒輥的間距不再是均勻的，所以這樣破碎而來的物料也不均勻，生產(chǎn)效率大大降低，甚至?xí)^高頻率的跟換收到磨損的齒板，維修工作量很大，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)產(chǎn)生很大的影響。
本設(shè)計(jì)是中碎類型,所以我選擇了一種長(zhǎng)方棱錐體齒,如圖所示。長(zhǎng)方棱錐體齒的齒高通常情況下達(dá)60 mm，它產(chǎn)生的破碎力作用也較為均勻，與其他破碎機(jī)相比有更少的過粉碎現(xiàn)象，因此效率大大提高。此外，這種形狀前面很大收到得力很多，抗磨損。在鑄造時(shí)加入適量金屬元素能夠很好的提高金屬的性能。高錳鋼經(jīng)處理了以后，齒能夠在很惡劣的環(huán)境下很好的工作，所以這使其壽命大大增長(zhǎng)，其使用壽命一般很長(zhǎng)
3.4.2齒輥切向力
對(duì)齒輥切向力受力進(jìn)行分析，因?yàn)槔碚撆c實(shí)際情況存在差異，所以我們?cè)O(shè)定：
（1）把破碎的物料當(dāng)作圓球處理；
（2）物料不會(huì)滾動(dòng)；
（3）物料適用第二破碎理論分析。
從圖中，我們可以看到，是組齒輥切向力；物料所受齒輥切向力的切向分力；為物料所受齒輥切向力的徑向分力；是物料所受另一個(gè)齒輥的正壓力；物料受正壓力時(shí)所產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦力；是和兩力夾角；為與兩條線角，齒輥輥軸軸心，物料的中心；與的夾角；齒輥與物料的之間的角；輥半徑；兩個(gè)齒輥軸的軸心相距距；物料半徑；高。
圖3.7齒輥切向力示意圖
上述參數(shù)已經(jīng)列出，我們可以根據(jù)參數(shù)列出下式：
我們可以得到以下關(guān)系：
=
=
在齒輥切向力分析條件(2)的設(shè)定下，物料在進(jìn)入破碎腔后無滾動(dòng)現(xiàn)象，則：
==
在上面的式子中：物料與側(cè)壁兩者之間存在的摩擦系數(shù)。
=
在和因?yàn)槭艿竭@兩個(gè)力的作用，會(huì)導(dǎo)致物料縮小，與此同時(shí)這兩個(gè)力也會(huì)做工，他們做的功可以通過下列式子算出
=+
根據(jù)第二破碎理論，所需的功耗與破碎物料的體積或重量成正比，即：
=
式中：為物料被破碎需要達(dá)到的強(qiáng)度極限；物料彈性模量；物料的大小體積。那么：
=
=
當(dāng)~0，根據(jù)上述公式我們算出關(guān)系式：
=
=
一組的齒輥的切向力是可以通過上面已經(jīng)敘述的公式計(jì)算得到的，因?yàn)辇X輥排列方式是按照一定的方式排列的，我么可以根據(jù)他的方式來算出總切向力。與之前的參數(shù)相比對(duì)，，，，，，。通過公式計(jì)算出一個(gè)齒輥的最大切向力為：
齒輥的破碎齒是對(duì)稱排列的，所以兩個(gè)齒輥在相同位置會(huì)對(duì)稱受到相同的離，所以，總的切向力應(yīng)該是雙倍的單組齒受力，即：
3.4.3齒輥軸的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算
1、 先對(duì)主動(dòng)主動(dòng)齒輥進(jìn)行設(shè)計(jì)
（1）軸徑大小
因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的齒輥軸是在受重載荷大沖擊的條件下工作的，并且跨距大，所以選擇材料的時(shí)候，根據(jù)教材選擇37SiMn-2MoV鋼，熱處理工藝選擇調(diào)制處理；取，那么根據(jù)公式我們可以得到：
（2）結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
軸體結(jié)構(gòu)如下圖3.9所示。②處安裝的是左軸承與定位套，與軸肩③起到了定位的作用；之后，使用通蓋，并且桶蓋上面要加加密封圈，最重要的是傳動(dòng)齒輪，他是安裝在①段位置。齒環(huán)是從軸的右邊進(jìn)入，安裝在⑤處，齒環(huán)左邊與軸肩④起到地位作用，采用的定位方式徑向定位，中間的齒環(huán)兩兩定位，相互作用，齒環(huán)的右面采用另外一種定位方式，采用的是緊定螺母定位方式，⑥處同樣也安裝了一個(gè)緊定螺母起到了定位作用。⑦處與靠軸肩起定位作，同時(shí)裝入兩個(gè)零件分別是封檔環(huán)和右軸承；⑧處安裝的是半聯(lián)軸器，緊靠著軸肩。兩端用桶蓋定位，同時(shí)起到密封的作用。。
（3）確定參數(shù)數(shù)值（軸段長(zhǎng)度）
圖3.8主動(dòng)齒輥軸示意圖
①段起了傳遞扭矩的作用，安裝的齒輪為同步齒輪，根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及加工必須我么可以初步選擇軸徑的大小，同步齒輪寬度大小選擇
②處安裝一個(gè)軸承，與此同時(shí)他要起到軸肩定位的作用，查詢教材選擇型號(hào)為30219的圓錐滾子軸承，根據(jù)設(shè)計(jì)的各方面要求以及要與其他部件配套，我么選取，軸徑長(zhǎng)度是與其他部件息息相關(guān)配套的所以我們可以確定，
③是一個(gè)軸肩，他起到了軸肩定位的作用，根據(jù)零件配套空間選擇軸徑，
④該也是一個(gè)軸肩，他給齒輥?zhàn)鸬搅溯S肩