機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-船用廢氣燃燒臂的設(shè)計(jì)【全套圖紙】.doc

第80頁(yè) 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)2008屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 燃燒臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)全套圖紙，加153893706使燃燒臂的桁架實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的裝置稱為回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)是用船用廢氣燃燒臂設(shè)計(jì)的重要工工作機(jī)構(gòu)之一，它的作用將燃燒臂繞船回轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)水平圓弧運(yùn)動(dòng)，使油管能夠伸到海里去,而燃燒臂的作用是固定排氣管和噴頭.，使燃燒臂的工作具有硬件基礎(chǔ)。 燃燒臂的機(jī)構(gòu)主要包括水平支架，垂直支架，排氣管以及噴頭四大部分。1.1燃燒臂裝置的方案設(shè)計(jì)。 回轉(zhuǎn)支承裝置的任務(wù)是保證燃燒臂回轉(zhuǎn)部分有確定的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并能承受燃燒臂各種載荷所引起的垂直力，水平力與傾覆力矩。 本次設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)如下：（1） 支承能力大，要示支承裝置具有較高的支承能力（2） 傾覆力矩大，由于燃燒臂重量較大，風(fēng)力較強(qiáng)，要求能承受一定的傾覆力矩1.2燃燒臂的選型和計(jì)算 在滿足機(jī)架設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的前提下，必須根據(jù)機(jī)架的不同用途和所處環(huán)境。考慮下列各項(xiàng)要求，并有所偏重。 （1）機(jī)架的重量輕，材料選擇合適，成本低。 （2）結(jié)構(gòu)全理，便于制造。 （3）結(jié)構(gòu)應(yīng)使機(jī)架上的零部件安裝，調(diào)整，修理和更換都方便。 1.2.1 燃燒臂的基本結(jié)構(gòu)船上燃燒臂總長(zhǎng)為20m ,燃燒臂結(jié)構(gòu)主要由燃燒頭、通氣管、水平支架、豎直支架、和底座等部組成。 結(jié)構(gòu)中的水平支架為空間桁架結(jié)構(gòu)。水平支架中的構(gòu)件采用等邊字鋼,豎直支架中的構(gòu)件采用鋼。 工作狀態(tài)下,燃燒臂從支撐架上移開,旋轉(zhuǎn)到伸向船艏前方的位置。 1.2.2水平支架的方案設(shè)計(jì) 為便于計(jì)算,本文中燃燒臂水平支架結(jié)構(gòu)采用在根部固定約束,主要載荷為燃燒臂各部分結(jié)構(gòu)的自重力、風(fēng)載荷和燃燒頭自重力。其中燃燒頭自重力為80 N 。 確立方案。水平支架的結(jié)構(gòu)由等邊角鋼組成如圖 1-1 圖1-1 水平支架的形狀其中第一格中：ab=ac=cb=dg=df=gf=60cm,bf=cd=40cm。則由于燃燒臂是20M，因此水平支架是由50個(gè)格組成的。1.2.3 水平支架的受力分析（1）此角鋼的密度為7.8 Kg/因此通過(guò)計(jì)算得。水平支架的重量G為600千克。為6000N。（2）其中燃燒頭自重力為80 N 其中燃燒氣管道選用外徑為=160 mm ,壁厚為6 mm的鋼管，鋼的密度為7.8Kg/。所以氣管道的質(zhì)量為190 Kg=1900N （3）由于所設(shè)計(jì)的燃燒臂能在8級(jí)風(fēng)的風(fēng)力下工作，因此，極限環(huán)境載荷的風(fēng)為： 大風(fēng)：即8級(jí)風(fēng)。陸地 樹枝折斷，迎風(fēng)行走感覺(jué)阻力很大，海岸 ，近港海船均留不出。平均風(fēng)速為17.2-20.7m/s的風(fēng)。所以取8級(jí)風(fēng)的風(fēng)速為18m/s 1. 把結(jié)構(gòu)物看作靜止不動(dòng)，具有一定運(yùn)動(dòng)速度的空氣流向結(jié)構(gòu)物，速度能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，?duì)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生壓力。壓力的大水可用能量原理或伯努利方程計(jì)算，以此導(dǎo)出的壓力與風(fēng)速的關(guān)系如下： q= 式中: q -風(fēng)壓（） 空氣密度kg/ -風(fēng)速（m/s）。8級(jí)風(fēng)的風(fēng)速為18m/s 在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下（1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=101325Pa），當(dāng)環(huán)境溫度為15度時(shí)，空氣密度=1。2255 kg/，將值代入上式得： q=0.613所以風(fēng)壓為q=0.613 =1.6131818=522.7N2.風(fēng)載荷的計(jì)算方法根據(jù)公式得 式中： 作用有燃燒臂某一部分檔風(fēng)面的風(fēng)載荷 風(fēng)力系數(shù)。取=1.5 風(fēng)壓高度變化系數(shù)。取=1 計(jì)算風(fēng)壓。其值前已求過(guò)。q=522.7 垂直于風(fēng)向的結(jié)構(gòu)物擋風(fēng)面積。=3所以 =1.51522.73 =2352N因此。風(fēng)載荷對(duì)水平支架產(chǎn)生的彎矩 =1176001.2.4 水平支架的強(qiáng)度計(jì)算 該水平支架由于長(zhǎng)度太長(zhǎng)達(dá)20M，因此。必須校核其彎矩與扭矩 最靠近豎直支架的那一格是受力最大的，因此必須進(jìn)行其彎矩與扭矩，如圖1-2所示： 圖1-2 垂直支架的受力分析 己知：ab=cd=40cm,ac=bd=51cm. 重力G=水平支架的重力+燃燒頭自重力+氣管道的重力 =6000+80+1900=7980N 彎矩重力G19.6m=790019.6=154840N風(fēng)力117600N（1）求支座反力 由梁的整體平衡條件，可以求得支座反力為 =117600+154840=272440 N 由于水平支架是由三角鋼焊接在一起的。因此，可以把其中一節(jié)一節(jié)的看成一個(gè)個(gè)的分體。所以，在校核時(shí)應(yīng)該把一段看成一個(gè)整體來(lái)校核。如圖1-3求彎知圖： 解；(1)由靜力方程 ) ) (2) 繪出彎矩圖 如圖1-3 水平支架剪力圖 如圖1-4 水平支架的彎矩圖 該鋼架的最大彎矩為22.4KN 1.3 垂直支架的方案設(shè)計(jì) 垂直支架位于水平支架與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的中間，對(duì)水平支架起固定的作用， 而對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)起到緩沖，能把回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速傳到水平支架上，使其能按預(yù)定的轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到燃燒臂效果的作用。 因此，垂直支架需要很強(qiáng)的硬度和抗拉，抗彎能力，并且其自身不能太重。故設(shè)定方案如圖1-5所示 圖1-5 垂直支架的形狀 它與下面的回轉(zhuǎn)承軸相連圖為1-6 圖1-6 垂直支架與回轉(zhuǎn)支承的連接圖 其垂直支架總高為1m，總長(zhǎng)度為1.3m,凸臺(tái)高為0.1m,空心直徑為1.125m，實(shí)心直徑為1.146m 該垂直支架采用鋼。密度為7800kg/ 因此。垂直支架的總重量為780kg 所以其重力為7800N ，重力方向向下2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要由回轉(zhuǎn)軸承組成的，下面將對(duì)回轉(zhuǎn)承軸進(jìn)行介紹和計(jì)算2.1 概述回轉(zhuǎn)支承裝置是近幾十年發(fā)展起來(lái)的新型機(jī)器部件，它己從用于挖掘機(jī)和起重機(jī)，逐漸發(fā)展到用于其它機(jī)械?；剞D(zhuǎn)支承裝置近乎特大弄的滾動(dòng)軸承，如下圖為雙排式回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖中反映了回轉(zhuǎn)支承在履帶式渡壓挖掘機(jī)上的應(yīng)用情況，它將機(jī)器的上部和下部連接起來(lái)，用以支承上部的生量和工作負(fù)荷，并使上部都能相對(duì)于下部旋轉(zhuǎn)。 圖2-1 雙排式回轉(zhuǎn)支承1外滾圈（上）；2外滾圈（下）；3內(nèi)滾圈(帶內(nèi)齒);4滾動(dòng)體(鋼球);5密封圖2-2 裝在挖掘機(jī)上的回轉(zhuǎn)支承1.工作裝置;2 上部;3 回轉(zhuǎn)支承;4 下部回轉(zhuǎn)支承的應(yīng)用范圍很廣,主要用于起重機(jī)械(汽車起重機(jī),塔式起重機(jī)等),工程框框(挖掘機(jī),裝載機(jī)等),運(yùn)輸機(jī)械,材料加工機(jī)械,冶金機(jī)械,冶金機(jī)械,食品加工機(jī)械,以及軍事裝備(坦克,高炮,雷達(dá),火箭發(fā)射臺(tái)等),醫(yī)療機(jī)械,科研設(shè)備等.回轉(zhuǎn)支承和普通軸承一樣,都有滾動(dòng)體和帶滾道的滾圈.但是,它與普通滾動(dòng)軸承相比又有很多差異,主要的有以下幾點(diǎn):(1)回轉(zhuǎn)支承的尺寸都大,其直徑通常在0.4-10米,有的竟達(dá)40米.(2)回轉(zhuǎn)支承一般都要求承受幾個(gè)方面的負(fù)荷,不僅要承受軸向力,徑向力,還要隨較大的傾翻力矩.因此,一套回轉(zhuǎn)支承往往起幾套普通滾動(dòng)軸承的作用.(3)回轉(zhuǎn)支承的運(yùn)轉(zhuǎn)速度很低,通常在10轉(zhuǎn)/分以下。此外，在多數(shù)場(chǎng)合下，回轉(zhuǎn)支承不作連續(xù)回轉(zhuǎn)，而僅僅在一定角度內(nèi)往返旋轉(zhuǎn)，相當(dāng)于所謂“擺動(dòng)軸承”。（4）在制造工藝材料及熱處理等方面，回轉(zhuǎn)支承與滾動(dòng)軸承有很大差別。（5）通常，回轉(zhuǎn)支承上帶有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)用的齒以及防塵用的密封裝置。（6）回轉(zhuǎn)支承的尺寸很大，不象普通軸承那樣套在心軸上并裝在軸承箱內(nèi)，而是采用螺釘將其固定在上下支座上。 過(guò)去，在起重機(jī)，挖掘機(jī)等機(jī)器中，主要采用柱式（中心樞軸式）回轉(zhuǎn)支承，如轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承，定柱式回轉(zhuǎn)支承和轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承。轉(zhuǎn)盤式回轉(zhuǎn)支承又有少支點(diǎn)液圖2-3 轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承簡(jiǎn)圖輪式和多支點(diǎn)滾子夾套式。前者又稱鉤滾式；后者又稱多滾式。目前這些己逐漸被滾動(dòng)軸承式回轉(zhuǎn)支承所取代。與過(guò)去回轉(zhuǎn)支承相比，后者主要有下述優(yōu)點(diǎn)：（1）運(yùn)轉(zhuǎn)輕便靈活，回轉(zhuǎn)阻力小；（2）結(jié)構(gòu)緊湊，外形忸（主要是高度）小（3）維護(hù)方便，使用壽命長(zhǎng)：（4）由齒圈，密封和螺釘?shù)冉M成，安裝方便，又便 于專業(yè)化集中生產(chǎn)：（5）無(wú)中心樞軸，中部空間可安裝其它部件。下圖所示為一臺(tái)門座式起重機(jī)用的轉(zhuǎn)柱式回轉(zhuǎn)支承，該裝置的下支座采用一個(gè)圓錐滾子軸承和一個(gè)球面滾子軸承，以便承受軸向力和徑向力，工只采用一個(gè)向心推力軸承來(lái)同時(shí)承受軸向力和徑向力，面上支座相當(dāng)于一個(gè)大的徑向軸承，一般采用一定數(shù)量的水平滾輪，以便承受上支座的水平力。若該回轉(zhuǎn)部分采用軸承式回轉(zhuǎn)支承，能顯著降低重心和成本。我國(guó)從六十年代初期，就開始在挖掘機(jī)和起重機(jī)上應(yīng)用軸承式回轉(zhuǎn)支承。當(dāng)時(shí)，合肥礦山機(jī)器廠生產(chǎn)的16噸輪胎式起重機(jī)也采用了雙排球式回轉(zhuǎn)支承。此后，國(guó)內(nèi)各種旋轉(zhuǎn)起重機(jī)，挖掘機(jī)，堆取料機(jī)等中的新產(chǎn)品，絕大多數(shù)均采用軸承式回轉(zhuǎn)支承。目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)生產(chǎn)外徑達(dá)16米的軸承式回轉(zhuǎn)支承（以下簡(jiǎn)稱回轉(zhuǎn)支承），用于堆取料機(jī)。六十年代末，交叉滾柱式回轉(zhuǎn)支承在國(guó)內(nèi)也逐漸獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)開始設(shè)計(jì)和制造三排滾柱式，三排滾錐式回轉(zhuǎn)支承。過(guò)去，我國(guó)成批生產(chǎn)主機(jī)的工廠，回轉(zhuǎn)支承大多自行制造，毛坯由輪箍石軋制；主機(jī)產(chǎn)量少的單位，回轉(zhuǎn)支承多由外購(gòu)解決。洛陽(yáng)軸承廠，徐州軸承廠和馬鞍山回轉(zhuǎn)支承廠現(xiàn)在都進(jìn)行回轉(zhuǎn)支承專業(yè)化生產(chǎn)。 國(guó)外，回轉(zhuǎn)支承大多由軸承公司進(jìn)行專業(yè)化生產(chǎn)，各公司都有自己的型式、尺寸系列：主要生產(chǎn)公司有：聯(lián)邦德國(guó)的羅特愛(ài)德(ROYllE ERDE公司和FAG公刁，法同的RKS公司，英國(guó)的泰珀雷克斯(TAPEREX2公司， 日本的不二越、N5K、KOYO公司以及美國(guó)、蘇聯(lián)、民主德國(guó)的一些公司和工廠。聯(lián)邦德國(guó)的羅特愛(ài)德公司是其中最著名的公司，可生產(chǎn)直徑o35-40米回轉(zhuǎn)文承，年產(chǎn)64000套，且品種多、規(guī)格全。SKF公司是歐洲較大的工業(yè)集團(tuán)，也是世界上最早成立的技術(shù)最先進(jìn)的軸承制造公司；在英國(guó)、法國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)、宏大利都有分公司f在荷蘭設(shè)有現(xiàn)代化綜合實(shí)驗(yàn)中心，其總公司設(shè)在瑞典。它設(shè)在法國(guó)的分公司只KS公司成立于1233年，有職工330人，主要產(chǎn)品有交叉滾往式、單排四點(diǎn)接觸球式閱雙排濃校式回轉(zhuǎn)文承y產(chǎn)品直徑為o55米，年產(chǎn)1600多套。英國(guó)的泰泊雷克斯公司也有近30年的歷史，目前有職工110人。只生產(chǎn)交叉滾錐式回轉(zhuǎn)支承，產(chǎn)品直徑為o53米，年產(chǎn)2509套。其中60為國(guó)內(nèi)主機(jī)PZ套，其余出口到美國(guó)b中東等國(guó)家和地區(qū)。該產(chǎn)品采用純滾動(dòng)形式阻力較小但加工較復(fù)雜。2.1.1 回轉(zhuǎn)支承的型式與結(jié)構(gòu)為了適應(yīng)不同的使用要求，回轉(zhuǎn)支承的結(jié)構(gòu)型式很多。這些形式各有特點(diǎn)，概括起來(lái)，可以根據(jù)滾動(dòng)體的類型，分為點(diǎn)接觸式和線接角式兩大類，點(diǎn)接觸式的滾動(dòng)體為滾球，如圖所示，滾道的斷面開狀為圓弧形，支承的接觸角為滾球的偉力方向與回轉(zhuǎn)支承徑向平面之間的交角。名義上為點(diǎn)接觸，實(shí)際上承受負(fù)荷以后變?yōu)槊娼佑|，滾球在滾道上并非純滾動(dòng)，也有部分滑動(dòng)，如圖2-2所示，A是純滾動(dòng)點(diǎn)；“2”所對(duì)應(yīng)的面積為兩個(gè)“1”所對(duì)應(yīng)的面積之和，AA之間向前滑動(dòng)，AA以外向后滑動(dòng)。線接觸式的滾動(dòng)體為圓柱形或圓錐滾子，滾道斷面為直線形。在平面及錐面滾道中，圓柱形滾柱工作時(shí)有滑動(dòng)現(xiàn)象，圓錐形滾子則基本上沒(méi)有滑動(dòng)。點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承有如下 幾個(gè)特點(diǎn)： （1）滾動(dòng)體和滾道之間名義上為點(diǎn)接觸（而實(shí)際上受負(fù)荷后變?yōu)槊娼佑|，但接觸面仍較?。?，回轉(zhuǎn)阻力較小； （2）滾道的制造誤差，安裝間隙，滾圈及座架的彈性變形對(duì)接觸條件的影響較少，故上述各點(diǎn)對(duì)承載能力的敏感性較?。?（3）它的最大接觸應(yīng)力高于線接觸，故其動(dòng)承載能力低于線接觸； （4）滾道斷面為曲線形，加式及磨削略為困難一些。 線接觸的特點(diǎn)則正好與上述相反。它的接觸應(yīng)力較低，承載能力較高，但對(duì)間隙，安裝精度及座架剛性有較高的要求，座架須有較好的抗彎及抗扭剛性，否則將造成邊緣接觸。在座架剛性不足的情況下，往往選用點(diǎn)接觸式回轉(zhuǎn)支承。另一方面，線接觸式由于接觸處產(chǎn)生的彈性壓縮變形比點(diǎn)接觸式為小，故在傾翻力矩的作用下，滾圈的相對(duì)傾斜角較小，即回轉(zhuǎn)支承具有較大的剛度。特別是多排滾柱式回轉(zhuǎn)支承的剛度最大，這對(duì)某些要求精確定位的設(shè)備，以及塔架下部旋轉(zhuǎn)的塔式起重機(jī)等類機(jī)械說(shuō)來(lái)，是有很大意義的。以下分別介紹目前使用的各種回轉(zhuǎn)支承的結(jié)型式。(1)推力深溝滾球式回轉(zhuǎn)支承 這種支承如圖2-3所示.它只能承受中心軸向負(fù)荷,或少量因主機(jī)自重而引起的偏心軸向負(fù)荷.通常,軸向負(fù)荷的相對(duì)偏心度應(yīng)在下式的范圍內(nèi): 式中 e -軸向力的偏心距, ; D-滾動(dòng)體分布圓直徑; M-傾翻力矩; -軸向負(fù)荷 這種支承的接觸角,即滾動(dòng)體的傳力方向與回轉(zhuǎn)支承徑向平面之間的交角為90度,滾球在滾道的曲率半徑約比滾球半徑大10%,所以這種支承的徑向運(yùn)轉(zhuǎn)精度不甚高,不適于承受徑向力,只能容許輕微的徑向力,全力不得偏離支承的旋轉(zhuǎn)軸線10度以上.(2)推力向心滾球式回轉(zhuǎn)支承 為了改善推力深溝式回轉(zhuǎn)支承的徑向運(yùn)轉(zhuǎn)精度,將壓力角改成小于90度,如圖2-4所示,構(gòu)成推力向心式,它能比推力深溝式承受較大的徑向力.通過(guò)壓力角的變化可使允許承受的徑向力.通過(guò)壓力角的變化,可使允許承受的徑向力和軸向力之間的比例改變,但此角度不應(yīng)小于70度,如徑向力增大,則不要繼續(xù)縮小壓力角,面以采用其他的結(jié)構(gòu)開動(dòng)式為宜,這種支承的其他特點(diǎn)與推力學(xué)溝式相近2.2 根據(jù)所知條件設(shè)立回轉(zhuǎn)方案選用外齒式QWA型，1120.32的型號(hào) 其基本參數(shù)為 D=1240mm ,mm,H=90mm,mm, .,n=28,A型，油標(biāo)數(shù)量，h=10mm,L=70mm M=10mm,Z=129,質(zhì)量=272KG，如圖示 圖2-5 回轉(zhuǎn)支承回轉(zhuǎn)軸承外負(fù)荷的確定：回轉(zhuǎn)支承強(qiáng)度計(jì)算的先決條件，是求取支承上的計(jì)算負(fù)荷，其中包括：總軸向力，總傾翻力矩M；在力矩M作用平面中的總徑向力。 由于主機(jī)工作條件復(fù)雜，因此在計(jì)算上述諸力時(shí)要考慮的因素很多，它們對(duì)支承的強(qiáng)度和壽命都有很大的影響需要考慮的因此包括：（1） 作用在機(jī)器上的力有機(jī)器自重靜負(fù)荷，工作負(fù)荷和動(dòng)負(fù)荷， 風(fēng)力旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)齒輪的嚙合力，因機(jī)身不呈水平狀而產(chǎn)生的幾個(gè)方向分力等 ：（2） 進(jìn)行超負(fù)荷試驗(yàn)的情況。例如，很多起重機(jī)是用1。25倍額定負(fù)荷進(jìn)行試驗(yàn)的：（3） 對(duì)多種計(jì)算位置和負(fù)荷的組合，須從這些組合中找出對(duì)回轉(zhuǎn)支承最嚴(yán)重的負(fù)荷條件：（4） 有些機(jī)器，例如單斗挖掘機(jī)的工作負(fù)荷，有時(shí)是按機(jī)器的穩(wěn)定極度限來(lái)求取時(shí)，以鏟斗位于履帶對(duì)角線方向時(shí)為最嚴(yán)重；一般移動(dòng)式起重機(jī)達(dá)到機(jī)器的穩(wěn)定極限時(shí)，所能起吊的最大負(fù)荷大于額定負(fù)荷，但所選的穩(wěn)定性安全系數(shù)不等。有時(shí)，還需考慮一些非工作狀態(tài)的負(fù)荷（風(fēng)負(fù)荷，豎立及放倒時(shí)的負(fù)荷等）及事故狀態(tài)的負(fù)荷（5） 負(fù)荷的沖擊性質(zhì)如何，對(duì)回轉(zhuǎn)支承有較大的影響，例如在沙土上工作和巖石上工作的挖掘機(jī)，其回轉(zhuǎn)支承的負(fù)荷條件差別很大。（6） 對(duì)不同類型的機(jī)器來(lái)說(shuō)，負(fù)荷的頻率及最大負(fù)荷出現(xiàn)的概率是不同的，例如安裝用的吊鉤起重機(jī)和抓斗起重機(jī)在這方面就有很大的差別。因此，要理想的確定回轉(zhuǎn)支承上的計(jì)算負(fù)荷是很困難的，通常用一個(gè)“使用條件系數(shù)”來(lái)粗略地考慮動(dòng)負(fù)荷，沖擊及負(fù)荷頻率等因素的影響，該系數(shù)列于下表中， 工作類型機(jī)器舉例系數(shù)值輕工作堆料機(jī)，汽車起重機(jī)，輪胎起重機(jī)10-12中工作塔式起重機(jī)，船用起重機(jī)11-13重工作抓斗起重機(jī)，港口起重機(jī)13-15單斗挖掘機(jī)14-16等重工作斗輪式挖掘機(jī)，隧道掘進(jìn)機(jī)16-20本次設(shè)計(jì)取=1。22.3船用廢氣燃燒臂的負(fù)荷分析2.3.1 船用廢氣燃燒臂的外力分析 圖2-6 船用廢氣燃燒臂的受力圖 總軸力 總傾翻力矩 式中： 垂直支加架的重力 為7800N 水平支架的重力 為6000N總彎矩 為272440 N所以 =7800+6000 =14000N=14KN總傾翻力矩=280KN2.3.2 回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩的計(jì)算影響摩擦阻力矩的因素很多，因此很難精確地計(jì)算。通常采用下式來(lái)近似地估計(jì)支承的回轉(zhuǎn)摩擦阻力矩： 式中 D承受軸向力及總傾翻力矩M的滾動(dòng)體分布圓直徑。D=1120 mm由軸向力及總傾翻力矩M產(chǎn)生的各滾動(dòng)體上正壓力之總和承受軸向力的滾動(dòng)體與滾道的當(dāng)量摩擦系數(shù)，可近似取=0.01解.根據(jù)己知條件和公式得(1)求偏心距e:35(2)求。由于e0.262D,故按公式求 按2e/D= 35 從圖中查得：對(duì)于滾柱式回轉(zhuǎn)支承，故 N所以。摩擦阻力矩 = =3217.536 NM2.3.3 與回轉(zhuǎn)支承相配合的小齒輪的尺寸幾何計(jì)算分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 中心距基圓直徑齒頂圓壓力角齒寬 3.船用廢氣燃燒臂減速器的設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇3.1.1 選擇電動(dòng)機(jī)類型本設(shè)計(jì)中的船用廢氣燃燒臂用于海上輪船的排氣。海上風(fēng)大、其要求的功率以及最終實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)速較低。當(dāng)燃燒臂正常運(yùn)行時(shí)。即其勻速工作時(shí)。它所需要的力矩很小。遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其初起時(shí)的轉(zhuǎn)矩 。因此，選擇電動(dòng)機(jī)時(shí)要使其克服燃燒臂初啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩。設(shè)燃燒臂由靜止轉(zhuǎn)為1度1S的勻速運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間為1S。（1） 克服水平支架的力矩。 1根據(jù)已經(jīng)得。其需要克服風(fēng)力的力矩 （2）由水平支架重量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量引起的阻力矩 把整個(gè)水平支架看成一個(gè)整體?？赏ㄟ^(guò)公式得出： 式中： M水平支架的質(zhì)量。M=600KG L水平支架的長(zhǎng)度。L=20M所以 ，由勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)公式知 （3）克服垂直支架重量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量引起的阻力矩根據(jù)公式可求 （4）克服回轉(zhuǎn)軸承的摩擦阻力矩 因此。想要使燃燒臂由靜止轉(zhuǎn)為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的總力矩M 3.1.2選擇電動(dòng)機(jī)容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 式中：傳動(dòng)裝置的總效率為 查表2-3確定各部分效率為：聯(lián)軸器效率，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)），閉式齒輪傳動(dòng)效率，曲柄連桿的傳動(dòng)效率，槽摩擦傳動(dòng)效率代入式得 。有式3-1求出，所需電動(dòng)機(jī)功率為M為總轉(zhuǎn)矩=1168.8kN為已知的1/6r/min因載荷有輕微沖擊，故電動(dòng)機(jī)額定功率要大于即可。Ycj系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，配用電機(jī)為YL160L-4。選用電動(dòng)機(jī)的功率為。因?yàn)槿紵鄣幕剞D(zhuǎn)速慢。所以選電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為25 r/min3.1.3傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配（1）總傳動(dòng)比（2）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比由于此燃燒燃燒設(shè)計(jì)采用專用的外齒式回轉(zhuǎn)支承來(lái)傳動(dòng)，因此最后與回轉(zhuǎn)軸承的外齒相嚙合的傳動(dòng)比一般因此。設(shè)計(jì)的減速器只需要滿足總傳動(dòng)比即可，根據(jù)參考取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比對(duì)于展開式二級(jí)圓錐-圓柱斜齒輪減速器，在兩極齒輪配對(duì)材料、性能及齒寬系數(shù)大致相同的情況下，即齒面接觸強(qiáng)度大致相等時(shí)，兩極齒輪的傳動(dòng)比可按下式分配： 即 代入式得3.1.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速及傳動(dòng)比進(jìn)行計(jì)算;傳動(dòng)裝置各部分的功率和轉(zhuǎn)矩。計(jì)算各軸時(shí)將傳動(dòng)裝置中各軸從高速軸到低速軸依次編號(hào)，定0軸（電動(dòng)機(jī)軸），1軸，2軸，3軸，4軸；相鄰兩軸間的傳動(dòng)比表示為，；各軸的輸出功率為，；各軸的輸出轉(zhuǎn)矩為，。各軸的輸出功率0軸（電動(dòng)機(jī)軸）1軸（高速軸）2軸（中間軸）3軸（低速軸）各軸的輸出轉(zhuǎn)速0軸（電動(dòng)機(jī)軸）1軸（高速軸）2軸（中間軸）3軸（低速軸）各軸的輸出轉(zhuǎn)矩0軸（電動(dòng)機(jī)軸）1軸（高速軸）2軸（中間軸）3軸（低速軸）3.2 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)確定傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)傳動(dòng)裝置的第一步，是設(shè)計(jì)各級(jí)傳動(dòng)件和裝配圖的依據(jù)，因此應(yīng)使所擬定的方案在技術(shù)上合理、先進(jìn)、且經(jīng)濟(jì)效益高。傳動(dòng)裝置方案設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：確定傳動(dòng)類型，計(jì)算總傳動(dòng)比和合理分配各級(jí)傳動(dòng)比，計(jì)算裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。3.2.1 確定傳動(dòng)類型二級(jí)圓錐圓柱齒輪減速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖3-1所示：圖3-1 齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的性能及使用范圍功率（常用值）/Kw 最大50000單級(jí)傳動(dòng)比常用值圓柱35圓錐23最大值85許用的線速度/（m/s）6級(jí)精度直齒v18m/s，非直齒36m/s外廓尺寸小傳動(dòng)精度高工作平穩(wěn)性一般自鎖能力無(wú)過(guò)載保護(hù)作用無(wú)使用壽命長(zhǎng)緩沖吸振能力差要求制造及安裝精度高要求潤(rùn)滑條件高對(duì)環(huán)境適應(yīng)性一般圓錐齒輪傳動(dòng)布置在傳動(dòng)裝置的高速級(jí)，以減小圓錐齒輪的尺寸。因?yàn)榇竽?shù)的圓錐齒輪需要大型機(jī)床切齒，對(duì)一般制造工廠難于實(shí)現(xiàn)。若圓錐齒輪的速度過(guò)高，其精度也要相應(yīng)地提高。此時(shí)還需要考慮能否制造及經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題。3.2.2 總傳動(dòng)比和合理分配各級(jí)傳動(dòng)比 電動(dòng)機(jī)選定后，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)構(gòu)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，以及上面所求的，可知該減速器的總傳動(dòng)比為15合理選擇和分配各級(jí)傳動(dòng)比直接影響傳動(dòng)裝置的外廓尺寸、質(zhì)量、潤(rùn)滑、成本等方面，主要考慮如下幾點(diǎn)：各級(jí)傳動(dòng)比不應(yīng)超過(guò)其傳動(dòng)比的最大值，應(yīng)盡量在推薦范圍內(nèi)選取。使減速器中各大齒輪的浸油深度大致相等，以利實(shí)現(xiàn)浸油潤(rùn)滑。所設(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置具有較小的外廓尺寸。1、 圓錐齒輪傳動(dòng)比可取為 2、 圓柱齒輪傳動(dòng)比為： 傳動(dòng)比誤差確定 在誤差限制范圍內(nèi)。圖3-2減減器運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖3.3齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與校核當(dāng)齒輪工作于封閉的箱體之內(nèi)時(shí)，稱為閉式齒輪傳動(dòng)。閉式齒輪傳動(dòng)具有潤(rùn)滑與防護(hù)條件好的優(yōu)點(diǎn)，多用于中、高速和較重要的場(chǎng)合；當(dāng)齒輪齒面的硬度大于350HBS時(shí)，稱為硬齒面齒輪。將齒輪的精度分為12個(gè)精度等級(jí)，1級(jí)精度最高，12級(jí)精度最低，常用的多為59級(jí)精度。齒輪材料及熱處理如下：1、鍛鋼 鍛鋼是制造齒輪最常用的材料，一對(duì)齒輪在嚙合過(guò)程中，小齒輪的齒面硬度通常高于大齒輪的齒面硬度，其高出值約為HBS3050，硬齒面齒輪一般無(wú)硬度差。較重要場(chǎng)合可選用硬齒面齒輪，一般硬齒面齒輪常用中碳鋼或中碳合金鋼制作，如45、40Cr、35SiMn，這類齒輪一般進(jìn)行表面淬火處理，齒面硬度可達(dá)HRC5055，因表面淬火后輪齒變形不大，可以不磨齒，常用于中、高速傳動(dòng)。當(dāng)高速、重載及沖擊載荷較大時(shí)，硬齒面齒輪常用的材料為20、20Cr、20CrMnTi等低碳鋼和低碳合金鋼，采用滲碳淬火處理，齒面硬度可達(dá)HRC5662，而芯部具有良好韌性。但滲碳淬火后變形較大，需要進(jìn)行磨齒等精加工，價(jià)格較貴。2、鑄鋼 當(dāng)齒輪尺寸較大（直徑大于400500mm）或結(jié)構(gòu)較復(fù)雜時(shí)，因輪坯不易鍛造，可采用鑄鋼。鑄鋼的強(qiáng)度和耐磨性較好，但鑄鋼鑄造性較差，鑄鋼輪坯在切削加工前要進(jìn)行正火處理，以消除鑄造中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。減速器國(guó)外資料介紹，減速器能力應(yīng)提高8倍，從國(guó)內(nèi)運(yùn)行實(shí)踐來(lái)看，找不出提高8倍的理由。眾所周知，閉式傳動(dòng)的主要破壞形式是齒面疲勞，在齒面疲勞計(jì)算通過(guò)的情況下，齒彎曲破壞強(qiáng)度是非常富余的，常規(guī)不進(jìn)行齒彎曲強(qiáng)度校核。由于在過(guò)鐵情況發(fā)生時(shí)，齒輥和減速器轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，適當(dāng)提高減速器能力是適宜的。對(duì)設(shè)計(jì)的破碎機(jī)選用的減速器進(jìn)行一次齒抗彎強(qiáng)度校核，這對(duì)選用減速器時(shí)提高一個(gè)檔次是有益的。雙齒輥破碎機(jī)上用的傳動(dòng)齒輪，均應(yīng)采用硬齒面。齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸數(shù)據(jù)，應(yīng)分別根據(jù)情況進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、圓整或求出精確數(shù)值。例如，模數(shù)必須標(biāo)準(zhǔn)化，中心距、齒寬應(yīng)圓整，嚙合幾何尺寸（節(jié)圓、分度圓、齒頂圓直徑和螺旋角等必須精確到小數(shù)點(diǎn)后2至3位，角度應(yīng)精確到“秒”。直齒圓柱齒輪傳動(dòng)為滿足中心距為整數(shù)，可改變模數(shù)和齒數(shù)或采用角度變位。對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，可調(diào)整螺旋角使中心距為整數(shù)。圓錐齒輪的錐距R不要求圓整，按模數(shù)和齒數(shù)精確計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后三位數(shù)，分度圓錐角的數(shù)值精確到“秒”，齒寬系數(shù)不能取大。齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中最重要的、也是應(yīng)用最為廣泛的一種傳動(dòng)型式。齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是：（1）工作可靠、壽命較長(zhǎng)；（2）傳動(dòng)比穩(wěn)定、傳動(dòng)效率高；（3）可實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸、任意角交錯(cuò)軸之間的傳動(dòng)；（4）適用的功率和速度范圍廣。3.3.1 輪齒的失效形式輪齒的主要失效形式有以下5種：1. 輪齒折斷齒輪工作時(shí)；若輪齒危險(xiǎn)剖面的應(yīng)力超過(guò)材料所允許的極限值，輪齒將發(fā)生折斷。 3-3 輪齒折斷輪齒的折斷有兩種情況，一種是因短時(shí)意外的嚴(yán)重過(guò)載或受到?jīng)_擊載荷時(shí)突然折斷，稱為過(guò)載折斷；另一種是由于循環(huán)變化的彎曲應(yīng)力的反復(fù)作用而引起的疲勞折斷。輪齒折斷一般發(fā)生在輪齒根部。2. 齒面點(diǎn)蝕在潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，當(dāng)齒輪工作了一定時(shí)間后，在輪齒工作表面上會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的凹坑，稱為點(diǎn)蝕。 3-4 齒面點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕的產(chǎn)生主要是由于輪齒嚙合時(shí)，齒面的接觸應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)變化，在這種脈動(dòng)循環(huán)變化接觸應(yīng)力的多次重復(fù)作用下，由于疲勞，在輪齒表面層會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋的擴(kuò)展使金屬微粒剝落下來(lái)而形成疲勞點(diǎn)蝕。通常疲勞點(diǎn)蝕首先發(fā)生在節(jié)線附近的齒根表面處。點(diǎn)蝕使齒面有效承載面積減小，點(diǎn)蝕的擴(kuò)展將會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞齒廓表面，引起沖擊和噪音，造成傳動(dòng)的不平穩(wěn)。齒面抗點(diǎn)蝕能力主要與齒面硬度有關(guān)，齒面硬度越高，抗點(diǎn)蝕能力越強(qiáng)。點(diǎn)蝕是閉式軟齒面（HBS350）齒輪傳動(dòng)的主要失效形式。而對(duì)于開式齒輪傳動(dòng)，由于齒面磨損速度較快，即使輪齒表層產(chǎn)生疲勞裂紋，但還未擴(kuò)展到金屬剝落時(shí)，表面層就已被磨掉，因而一般看不到點(diǎn)蝕現(xiàn)象。3.齒面膠合在高速重載傳動(dòng)中，由于齒面嚙合區(qū)的壓力很大，潤(rùn)滑油膜因溫度升高容易破裂，造成齒面金屬直接接觸，其接觸區(qū)產(chǎn)生瞬時(shí)高溫，致使兩輪齒表面焊粘在一起，當(dāng)兩齒面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，較軟的齒面金屬被撕下，在輪齒工作表面形成與滑 3-5齒面膠合動(dòng)方向一致的溝痕，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合。4. 齒面磨損互相嚙合的兩齒廓表面間有相對(duì)滑動(dòng)，在載荷作用下會(huì)引起齒面的磨損。尤其在開式傳動(dòng)中，由于灰塵、砂粒等硬顆粒容易進(jìn)入齒面間而發(fā)生磨損。齒面嚴(yán)重磨損后，輪齒將失去正確的齒形，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重噪音和振動(dòng)，影響輪齒正常工作，最終使傳動(dòng)失效。采用閉式傳動(dòng)，減小齒面粗糙度值和保持良好的潤(rùn)滑可以減少齒面磨損。5. 齒面塑性變形在重載的條件下，較軟的齒面上表層金屬可能沿滑動(dòng)方向滑移，出現(xiàn)局部金屬流動(dòng)現(xiàn)象，使齒面產(chǎn)生塑性變形，齒廓失去正確的齒形。在起動(dòng)和過(guò)載頻繁的傳動(dòng)中較易產(chǎn)生這種失效形式。3.3.2變位齒輪簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)齒輪存在下列主要缺點(diǎn)：1、 為了避免加工時(shí)發(fā)生根切，標(biāo)準(zhǔn)齒輪的齒數(shù)必須大于或等于最少齒數(shù)；2、標(biāo)準(zhǔn)齒輪不適用于實(shí)際中心距不等于標(biāo)準(zhǔn)中心距的場(chǎng)合；3、一對(duì)互相嚙合的標(biāo)準(zhǔn)齒輪，小齒輪的抗彎能力比大輪齒低。為了彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，有效地改善齒輪的傳動(dòng)性能，所以在工程中常采用變位齒輪。用范成法加工齒數(shù)較少的齒輪時(shí)，常會(huì)將輪齒根部的漸開線齒廓切去一部分，如下圖。這種現(xiàn)象稱為根切。根切將使輪齒的抗彎強(qiáng)度降低，重合度減小，故應(yīng)設(shè)法避免。 3-6范成法 對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)齒輪，是用限制最少齒數(shù)的方法來(lái)避免根切的。用滾刀加工壓力角為20的正常齒制標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪時(shí)，根據(jù)計(jì)算，可得出不發(fā)生根切的最少齒數(shù)zmin=17。某些情況下，為了盡量減少齒數(shù)以獲得比較緊湊的結(jié)構(gòu)，在滿足輪齒彎曲強(qiáng)度條件下，允許齒根部有輕微根切時(shí)，zmin=14。下圖為齒條刀具。 3-7 齒條刀具齒條刀具上與刀具頂線平行而其齒厚等于齒槽寬的直線nn，稱為刀具的中線。中線以及與中線平行的任一直線，稱為分度線。除中線外，其他分度線上的齒厚與齒槽寬不相等。加工齒輪時(shí)，若齒條刀具的中線與輪坯的分度圓相切并作純滾動(dòng)，由于刀具中線上的齒厚與齒槽寬相等，則被加工齒輪分度圓上的齒厚與齒槽距相等，其值為，因此被加工出來(lái)的齒輪為標(biāo)準(zhǔn)齒輪（下圖a）。若刀具與輪坯的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系不變，但刀具相對(duì)輪坯中心離開或靠近一段距離xm（圖b、c），則輪坯的分度圓不再與刀具中線相切，而是與中線以上或以下的某一分度線相切。這時(shí)與輪坯分度圓相切并作純滾動(dòng)的刀具分度線上的齒厚與齒槽寬不相等，因此被加工的齒輪在分度圓上的齒厚與齒槽寬也不相等。當(dāng)?shù)毒哌h(yuǎn)離輪坯中心移動(dòng)時(shí)，被加工齒輪的分度圓齒厚增大。當(dāng)?shù)毒呦蜉喤髦行目拷鼤r(shí)，被加工齒輪的分度圓齒厚減小。這種由于刀具相對(duì)于輪坯位置發(fā)生變化而加工的齒輪，稱為變位齒輪。齒條刀具中線相對(duì)于被加工齒輪分度圓所移動(dòng)的距離，稱為變位量，用xm表示，m為模數(shù)，x為變位系數(shù)。刀具中線遠(yuǎn)離輪坯中心稱為正變位，這時(shí)的變位系數(shù)為正數(shù)，所切出的齒輪稱為正變位齒輪。刀具靠近輪坯中心稱為負(fù)變位，這時(shí)的變位系數(shù)為負(fù)數(shù)，所加工的齒輪稱為負(fù)變位齒輪。采用變位齒輪可以制成齒數(shù)少于zmin而不發(fā)生根切的齒輪，可以實(shí)現(xiàn)非標(biāo)準(zhǔn)中心距的無(wú)側(cè)隙傳動(dòng)，可以使大小齒輪的抗彎能力接近相等。3-8 變位齒輪的加工3.3.3 齒輪設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪在具體的工作情況下，必須具有足夠的、相應(yīng)的工作能力，以保證在整個(gè)工作壽命期間內(nèi)不發(fā)生失效。齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是根據(jù)齒輪可能出現(xiàn)的失效形式來(lái)進(jìn)行的，但是對(duì)于齒面磨損、塑性變形等，尚未形成相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，所以目前在齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，通常只按保證齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。而對(duì)于高速重載齒輪傳動(dòng)，還要按保證齒面抗膠合能力的準(zhǔn)則進(jìn)行計(jì)算（參閱GB64131986）。由工程實(shí)際得知，在閉式齒輪傳動(dòng)中，而對(duì)于硬齒面（HBS350）齒輪，按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，接觸疲勞強(qiáng)度校核。3.3.4 高-切變位弧齒錐齒輪傳動(dòng)主要尺寸的確定弧齒錐齒輪傳動(dòng)的主要特點(diǎn)：1、齒線是一段圓??；2、齒形較復(fù)雜，制造較難；3、承載能力搞，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小； 3-9 弧齒錐齒輪 4、齒面呈局部接觸，裝配誤差及輪齒變形對(duì)偏載的影響不顯著；5、軸向力大，其方向與齒輪的轉(zhuǎn)向有關(guān)；6、可以磨齒。弧齒錐齒輪傳動(dòng)多用于大載荷、周速v5m/s或轉(zhuǎn)速n1000rpm,要求噪聲小的傳動(dòng)；磨齒后可用于高速傳動(dòng)（v40100m/s）高-切變位弧齒錐齒輪主要尺寸的初步確定齒輪類型基準(zhǔn)齒形參數(shù)曲線齒弧齒錐齒輪埃尼姆斯齒形制齒形角（度）齒頂高系數(shù)頂隙系數(shù)螺旋角（度）變位方式齒高0.820.2高切變位等頂隙收縮齒齒數(shù)多則傳動(dòng)的重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，并且，在保證齒輪分度圓直徑不變的情況下，齒數(shù)增多可以減小模數(shù)、降低齒高、縮小毛坯直徑、減小滑動(dòng)系數(shù)、提高抗膠合能力；同時(shí)，減輕齒輪重量、降低制造成本。但當(dāng)齒輪傳動(dòng)的承載能力主要取決于輪齒彎曲強(qiáng)度時(shí)，如閉式硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，宜取較少的齒數(shù)，一般可取Z1=1720。由于采用變位齒輪，初步估定小圓錐齒輪的齒數(shù)Z1為15；大輪齒數(shù) 圓整取取62齒數(shù)比 傳動(dòng)比誤差 誤差在范圍內(nèi)小齒輪轉(zhuǎn)速小齒輪功率小齒輪轉(zhuǎn)矩估算圓周速度使用系數(shù)KA是考慮由于嚙合外部因素引起的動(dòng)力過(guò)渡影響的系數(shù)。這種過(guò)載取決于原動(dòng)機(jī)和從動(dòng)機(jī)械的特性、質(zhì)量比、聯(lián)軸器以及運(yùn)行狀態(tài)。齒輥式破碎機(jī)屬于中等振動(dòng)，取KA1；齒向載荷分布系數(shù)為軸承系數(shù)；齒形系數(shù)；齒寬系數(shù)1/3.5；試驗(yàn)齒輪的疲勞極限；弧齒錐齒輪高變位系數(shù)（埃尼姆斯齒形制 ）0.3 ；弧齒錐齒輪切向變位系數(shù)（埃尼姆斯齒形制 ）0.19 ；按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行分度圓直徑的初步確定模數(shù)表3-1標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列（GB1357-1987）第一系列11.251.522.5345681012162025324050第二系列1.752.252.75(3.25)3.5(3.75)4.55.5(6.5)79(11)141822283645取m8mm 分度圓直徑 小輪分度圓直徑 圓周速度 與估算圓周速度 很相近，對(duì)使用系數(shù)KA、齒形系數(shù)不必修正；3.3.5高-切變位弧齒錐齒輪正交傳動(dòng)的幾何計(jì)算分錐角 錐距齒寬 取兩者較小值齒頂高齒高齒根高 齒頂圓直徑 圖3-10 齒輪的尺寸齒根角 齒頂角 頂錐角 根錐角 外錐高銑刀盤名義直徑中點(diǎn)錐距大端螺旋角 弧齒厚 當(dāng)量齒數(shù)端面重合度 K=0.709 齒線重合度總重合度 3.3.6 高-切變位弧齒錐齒輪接觸強(qiáng)度校核節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 彈性系數(shù)當(dāng)量圓柱齒輪分度圓當(dāng)量中心矩當(dāng)量齒頂圓直徑當(dāng)量端面齒形角當(dāng)量基圓直徑當(dāng)量嚙合線長(zhǎng)度 當(dāng)量端面重合度當(dāng)量縱向重合度接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的錐齒輪系數(shù) 使用系數(shù) 動(dòng)載系數(shù) 齒向載荷分布系數(shù)齒向載荷分配系數(shù)齒寬中點(diǎn)分度圓上的名義切向力接觸強(qiáng)度計(jì)算的有效齒寬當(dāng)量圓柱齒輪的齒數(shù)比試驗(yàn)齒輪的接觸強(qiáng)度疲勞極限接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)速度系數(shù)潤(rùn)滑劑系數(shù)粗糙度系數(shù)齒寬中點(diǎn)法向模數(shù)接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù) 計(jì)算接觸應(yīng)力（正交傳動(dòng)）許用接觸應(yīng)力強(qiáng)度條件合格3.4高變位斜齒輪傳動(dòng)主要尺寸的確定斜齒輪傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)：1、斜齒輪傳動(dòng)比較平穩(wěn)，沖擊、振動(dòng)和噪音較小，適宜于高速、重載傳動(dòng)；2、嚙合性能好。一對(duì)斜齒輪嚙合時(shí)，兩輪齒齒面接觸線是斜直線，輪齒是逐漸進(jìn)入嚙合逐漸脫離嚙合的，因而傳動(dòng)平穩(wěn)，振動(dòng)和噪音??；3、重合度大。重合度隨齒寬和螺旋角的增大而增大，重合度大，則同3-11 斜齒輪傳動(dòng)一瞬時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)多，故承載能力高，傳動(dòng)平穩(wěn)，適于告訴重載傳動(dòng)；4、斜齒輪不產(chǎn)生根切的最小齒數(shù)較直齒輪少，因此，斜齒輪機(jī)構(gòu)可以更加緊湊。對(duì)齒輪材料的要求：齒面有足夠的硬度和耐磨性，輪齒心部有較強(qiáng)韌性，以承愛(ài)沖擊載荷和變載荷。常用的齒輪材料是各種牌號(hào)的優(yōu)質(zhì)碳素鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼和鑄鐵等，一般多采用鍛件或軋制鋼材。當(dāng)齒輪直徑在400600mm范圍內(nèi)時(shí)，可采用鑄鋼。下表列出了常用齒輪材料及其熱處理后的硬度。表3-2常用的齒輪材料材 料機(jī)械性能 / MPa熱處理方法硬 度sbssHBSHRC45580290正火160217640350調(diào)質(zhì)217255表面淬火405040Cr700500調(diào)質(zhì)240286表面淬火485535SiMn750450調(diào)質(zhì)21726942SiMn785510調(diào)質(zhì)22928620Cr637392滲碳、淬火、回火566217CrNiMo61180835滲碳、淬火、回火566240MnB735490調(diào)質(zhì)241286ZG45569314正火163197ZG35SiMn569343正火、回火163217637412調(diào)質(zhì)197248HT200200170230HT300300187255QT500-5500147241QT600-2600229302齒輪材料: 17CrNiMo6 熱處理方法： 滲碳、淬火、回火滲碳淬火用于處理低碳鋼和低碳合金鋼，滲碳淬火后齒面硬度可達(dá)HRC5662，齒面接觸強(qiáng)度高，耐磨性好，而輪齒心部仍保持有較高的韌性，常用于受沖擊載荷的重要齒輪傳動(dòng)。3.4.1高變位齒輪齒輪主要尺寸的初步確定一般用分度圓柱面上的螺旋角表示斜齒圓柱齒輪輪齒的傾斜程度。通常所說(shuō)斜齒輪的螺旋角是指分度圓柱上的螺旋角。斜齒輪的螺旋角一般為820，取=12o；為抵消齒輪2的軸向力，采用左旋。齒頂高系數(shù) 取法向齒形角標(biāo)準(zhǔn)值為20，端面齒形角 ，。 齒寬系數(shù)按齒輪相對(duì)軸承非對(duì)稱布置，取頂隙系數(shù) 取 u4 傳動(dòng)類型：斜齒輪采用高變位， 根據(jù)傳動(dòng)類型和、，選擇，這樣使齒輪的特性得到了很大的改善，應(yīng)用變位齒輪可以避免根切，提高齒面接觸強(qiáng)度和齒根彎曲強(qiáng)度，提高齒面的抗膠合能力和耐磨損性能，此外變位齒輪還可以用于配湊中心距。 2軸的轉(zhuǎn)矩 綜合系數(shù) K=2.5 是指某種材料的齒輪經(jīng)長(zhǎng)期持續(xù)的重復(fù)載荷作用后，齒根保持不破壞時(shí)的極限應(yīng)力。影響的主要因素有：材料成分；力學(xué)性能；熱處理及硬化層深度、硬度梯度；齒坯加工方式（鍛、軋、鑄）；殘余應(yīng)力；材料純度及缺陷等。ML表示對(duì)用于齒輪的材料和熱處理質(zhì)量的最低要求，MQ表示可以由有經(jīng)驗(yàn)的工業(yè)齒輪制造者以合理的生產(chǎn)成本來(lái)達(dá)到的中等質(zhì)量要求，ME表示制造最高承載能力齒輪對(duì)材料和熱處理的質(zhì)量要求。齒輪選用ME, 小齒輪的齒形系數(shù) 按彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行初步確定：取 3.4.2高變位斜齒輪外嚙合傳動(dòng)的幾何計(jì)算分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 中心距基圓直徑齒頂圓壓力角端面重合度 查圖得， 則 齒寬 縱向重合度 總重合度 3.4.3高變位斜齒輪接觸強(qiáng)度校核小齒輪端面內(nèi)分度圓上的名義切向力使用系數(shù) 小齒輪圓周速度 動(dòng)載系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒向載荷分布系數(shù) （裝配時(shí)檢驗(yàn)調(diào)整的非對(duì)稱支承）接觸強(qiáng)度計(jì)算的齒間載荷分布系數(shù)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)彈性系數(shù)接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù) 試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限 FP5216B破碎機(jī)配有專用的減速器，能夠傳送強(qiáng)大的動(dòng)力，同時(shí)又有足夠長(zhǎng)的壽命，設(shè)計(jì)壽命為2萬(wàn)小時(shí)。當(dāng)量循環(huán)次數(shù) 最小安全系數(shù) 潤(rùn)滑劑系數(shù) 速度系數(shù) 齒面粗糙度 大齒輪及小齒輪的齒面平均粗糙度 相對(duì)平均粗糙度 粗糙度系數(shù) 齒面工作硬化系數(shù) 接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)計(jì)算接觸應(yīng)力許用接觸應(yīng)力 強(qiáng)度條件 合適3.5齒輪結(jié)構(gòu)形式的確定通過(guò)齒輪傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算，只能確定處齒輪的嚙合參數(shù)及主要尺寸，至于齒輪的結(jié)構(gòu)形式和其他各部分的尺寸，則需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)才能確定。3.5.1高-切變位弧齒錐齒輪結(jié)構(gòu)形式1、由于小弧齒錐齒輪 故做成齒輪軸結(jié)構(gòu)。2、大弧齒錐齒輪齒頂圓直徑 因此采用輪輻式鑄造齒輪 鑄鋼齒輪 取l100mm 3.5.2高變位斜齒輪結(jié)構(gòu)形式1、由于小斜齒輪 故做成齒輪軸形式。2、大斜齒輪齒頂圓直徑