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2424 錘式破碎機(jī)設(shè)計(jì)4,破碎,設(shè)計(jì) 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)（論文）課 題 名 稱錘式破碎機(jī)學(xué)生姓名 劉同祥 院（系） 工學(xué)院 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化指導(dǎo)教師 曾一凡 職 稱 副教授 學(xué) 歷 博士畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）要求：1. 要求在完成論文期間，積極主動，查閱大量文獻(xiàn)，獨(dú)立創(chuàng)新；2. 按時完成畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容，方案切實(shí)可行；3. 獨(dú)立繪制裝配圖和零件圖；4. 圖紙量不少于 1.5 張 A0；5. 獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，格式正確，要求字?jǐn)?shù)不少于 4000 字；6. 完成電子文檔，并打印裝訂成冊。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容與技術(shù)參數(shù)：1. 破碎機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定且能完成對物料基本的破碎；2. 各部分設(shè)計(jì)要合理；畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作計(jì)劃：1.了解本機(jī)工作原理，明白設(shè)計(jì)意義；2.查閱資料并畫出機(jī)械機(jī)構(gòu)草圖；3.通過計(jì)算確定零件尺寸，并掌握零件主要參數(shù)及材料熱處理方式；4.寫設(shè)計(jì)說明書；5.根據(jù)設(shè)計(jì)說明書的計(jì)算尺寸，畫出各零件圖；6.畫出機(jī)械總裝配圖。接受任務(wù)日期 2012 年 2 月 7 日 要求完成日期 2012 年 5 月 5 日學(xué) 生 簽 名 劉同祥 2012 年 4 月 29 日指導(dǎo)教師簽名 年 月 日院長（主任）簽名 年 月 日編 號 20080987 江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 工學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 材 料專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化學(xué)生姓名 劉同祥材 料 目 錄序號 附 件 名 稱 數(shù)量 備注1 　　　　　畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 　　　　 零件圖 25３ 　　　　 組件裝配圖 34 部件裝配圖 4題 目 錘式破碎機(jī)5 總裝圖 11JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 畢 業(yè) 論 文（設(shè) 計(jì)）題目： 錘式破碎機(jī) 學(xué) 院： 工學(xué)院 姓 名： 劉同祥 學(xué) 號： 20080987 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 年 級： 機(jī)制 081 指導(dǎo)教師： 曾一凡老師 職 稱： 副教授 二 0 一二 年 5 月2摘要錘式破碎機(jī)大量應(yīng)用于水泥廠、電廠等各個部門，所以，它的設(shè)計(jì)有著廣泛的前景和豐富的可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。其設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)是，在完成總體的設(shè)計(jì)方案以后，就指各個主要零部件的設(shè)計(jì)、安裝、定位等問題，并對個別零件進(jìn)行強(qiáng)度校核和試驗(yàn)。并在相關(guān)專題中，對錘頭的壽命延長進(jìn)行比較詳細(xì)的分析。在各個零部件的設(shè)計(jì)中，要包括材料的選擇、尺寸的確定、加工的要求，結(jié)構(gòu)工藝性的滿足，以及與其他零件的配合的要求等。在強(qiáng)度的校核是，要運(yùn)用的相關(guān)公式，進(jìn)行危險部位的分析、查表、作圖和計(jì)算等。并隨后對整體進(jìn)行安裝、工作過程以及工作后的各方面的檢查，同時兼顧到維修、保險裝置等方面的問題，最后對兩個主要工作零件的加工精度、公差選擇進(jìn)行分析，以保證破碎機(jī)最終設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性。關(guān)鍵詞：錘式破碎機(jī)；錘頭；強(qiáng)度分析3AbstractSummary of hammer Crusher used in cement plants, power plants, and various other departments, so, its design has broad prospects and rich learning experience. Its design is the completion of the overall design of the future it refers to the major parts of designing, installing, positioning, and other issues, and strength check and the individual parts. And related more detail analysis on the life extension of the hammer. In various parts of the design, including the choice of materials, dimensions, process of determining requirements, structure and technology meet, and as well as their co-ordination with other parts of. Strength checking is, we should use the formula, risk analysis, reference tables, mapping and calculation of parts. And then the whole installation, work procedures, and inspection of work in all its aspects, at the same time taking into account device maintenance, insurance and other aspects of the problem, the last two main working parts of the processing precision, tolerance analysis, to keep the broken economy and reliability of the final design.Keywords：hammer Crusher； hammer； strength tolerance analysis 4目錄1 錘式破碎機(jī)簡介 .....................................................................................................................................31.1 錘式破碎機(jī)分類 ............................................................................................................................31.1.1 按回轉(zhuǎn)軸數(shù)分 .................................................................................................................31.1.2 按轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向分 .....................................................................................................31.1.3 按錘頭的排列方式分 .....................................................................................................31.1.4 按錘頭在轉(zhuǎn)子上的連接方式分 .....................................................................................31.1.5 按破碎作業(yè)的粒度要求分 .............................................................................................31.2 錘式破碎機(jī)優(yōu)點(diǎn) .........................................................................................................................31.3 錘式破碎機(jī)缺點(diǎn) ...........................................................................................................................31.4 破碎實(shí)質(zhì) .....................................................................................................................................32 錘式破碎機(jī)的總體及主要部分概述 .....................................................................................................42.1 機(jī)殼 ...............................................................................................................................................42.2 轉(zhuǎn)子 .............................................................................................................................................42.3 主軸 ...............................................................................................................................................43 傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算 .........................................................................................................43.1 給定的原始數(shù)據(jù)是 .....................................................................................................................43.2 電動機(jī)的選擇 .............................................................................................................................53.3 傳動比分配 .................................................................................................................................63.4 各軸輸入功率計(jì)算 .....................................................................................................................63.5 各軸輸入扭矩計(jì)算 .....................................................................................................................63.6 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的確定 .........................................................................................................................73.7 轉(zhuǎn)子的直徑與長度 .....................................................................................................................73.8 錘頭的選擇 .................................................................................................................................83.9 給料口的寬度和長度 .................................................................................................................94 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .........................................................................................................................94.1 V 帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 ..................................................................................................................94.1.1 定 V 帶型號和帶輪直徑 .................................................................................................94.1.2 計(jì)算帶長 .......................................................................................................................104.1.3 求中心距和包角 ...........................................................................................................1054.1.4 求帶根數(shù) .......................................................................................................................114.1.5 求軸上載荷 ...................................................................................................................114.1.6 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .................................................................................................................124.2 軸的材料的選擇 .......................................................................................................................134.3 軸的最小直徑和長度的估算 ...................................................................................................134.4 軸的校核 ...................................................................................................................................144.4.1 初算軸徑 d......................................................................................................................144.4.2 初步計(jì)算軸上各段長度 .................................................................................................144.4.3 計(jì)算軸上載荷 ...............................................................................................................144.4.4 對主軸做簡化處理 .......................................................................................................154.4.5 繪制彎扭矩圖對危險截面進(jìn)行校核 ...........................................................................154.4.6 軸的疲勞強(qiáng)度條件的校核計(jì)算 ...................................................................................184.4.7 提高主軸的疲勞強(qiáng)度的途徑 .......................................................................................204.5 軸承的選擇 .................................................................................................................................204.5.1 軸承材料，類型的選擇 ...............................................................................................204.5.2 軸承的游動和軸向位移 ...............................................................................................214.5.3 軸承的校核 ...................................................................................................................214.6 軸上鍵連接的選擇及校核 .......................................................................................................225 其他零部件的設(shè)計(jì)與選用 ...................................................................................................................235.1 箱體結(jié)構(gòu)以及其相關(guān)設(shè)計(jì) .......................................................................................................235.1.1 鑄造方法 .......................................................................................................................235.1.2 截面形狀的選擇 ...........................................................................................................235.2 肋板的布置 .................................................................................................................................235.3 飛輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ...................................................................................................................246 部分零部件上的公差和配合 ...............................................................................................................256.1 配合的種類的選擇 ...................................................................................................................256.2 一般公差的選取 .......................................................................................................................256.3 形位公差 ...................................................................................................................................256.3.1 形位公差項(xiàng)目的選擇 ...................................................................................................256.3.2 公差原則的選擇 ...........................................................................................................256.3.3 形位公差值的選擇或確定 ...........................................................................................26結(jié)論 .............................................................................................................................................................286參考文獻(xiàn) .....................................................................................................................................................29致謝 .............................................................................................................................................................3071 錘式破碎機(jī)簡介1.1 錘式破碎機(jī)分類1.1.1 按回轉(zhuǎn)軸數(shù)分單轉(zhuǎn)子和雙轉(zhuǎn)子。1.1.2 按轉(zhuǎn)子的回轉(zhuǎn)方向分不可逆式和可逆式。1.1.3 按錘頭的排列方式分單排式和多排式。1.1.4 按錘頭在轉(zhuǎn)子上的連接方式分固定錘式和活動錘式。1.1.5 按破碎作業(yè)的粒度要求分粗碎破碎機(jī)、中碎破碎機(jī)、細(xì)碎破碎機(jī)。1.2 錘式破碎機(jī)優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單、尺寸緊湊、自重較小，單位產(chǎn)品的功率消耗小。生產(chǎn)率高，破碎比大（單轉(zhuǎn)子式的破碎比可達(dá) i=10～15）,產(chǎn)品的粒度小而均勻，呈立方體，過度破碎現(xiàn)象少。工作連續(xù)可靠，維護(hù)修理方便。易損零部件容易檢修和拆換。1.3 錘式破碎機(jī)缺點(diǎn) 主要工作部件，如：錘頭、襯板、轉(zhuǎn)子、圓盤等磨損較快，尤其工作對象十分堅(jiān)硬時，磨損更快。破碎腔中落入不易破碎的金屬塊時，易發(fā)生事故。 含水量﹥12%的物料，或較多的粘土，出料篦條易堵使生產(chǎn)率下降，并增大能量損耗，以至加快了易損零部件的磨損。工作原理: 物料進(jìn)入破碎機(jī)中，立即受到高速回轉(zhuǎn)的錘頭的沖擊而粉碎。破碎了的物料，從錘頭處獲得動能，以高速向機(jī)殼內(nèi)壁的襯板和篦條上沖擊而第二次破碎。此后，小于篦條縫隙的物料，便從縫隙中排出，而粒度較大的物料，就彈回到襯板和篦條上的粒狀物料，還將受到錘頭的附加沖擊破碎，在物料 破碎的整個過程中，物料之間也相互沖擊粉碎。1.4 破碎實(shí)質(zhì) 破碎過程，必須是外力對被破碎物料做功，克服它內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力，才能發(fā)生破碎。當(dāng)外力對其做功，使它破碎時，物料的潛能也因功的轉(zhuǎn)化而增加。因此，功率8消耗理論實(shí)質(zhì)上就是闡明破碎過程的輸入功與破碎前后物料的潛能變化之間的關(guān)系. 2 錘式破碎機(jī)的總體及主要部分概述本次設(shè)計(jì)的是單轉(zhuǎn)子、多排錘、不可逆式錘式破碎機(jī)， 由機(jī)殼、轉(zhuǎn)子、蓖條、打擊板、錘頭、支架、襯板等組成。2.1 機(jī)殼由上機(jī)體、后上蓋、左側(cè)壁和右側(cè)壁組成，各部分用螺栓連結(jié)成一體，上部開有進(jìn)料口,內(nèi)部鑲有高錳鋼襯板，磨損后可以更換，機(jī)殼和軸之間漏灰現(xiàn)象十分嚴(yán)重，為了防止漏灰，設(shè)有軸封。機(jī)殼下部直接安放在混凝土基礎(chǔ)上，并用地腳螺栓固定。為了便于檢修、調(diào)整和更換蓖條，下機(jī)體的前后兩面都開有一個檢修孔。為了便于檢修、更換錘頭方便，兩側(cè)壁也對稱的開有檢修孔。2.2 轉(zhuǎn)子 由主軸、圓盤、銷軸等組成，圓盤上開有 4 個均勻分布的銷孔，通過銷軸將 4 3?個錘頭懸掛起來。為了防止圓盤和錘子的軸向竄動。銷軸兩端用鎖緊螺母固定。轉(zhuǎn)子支承在兩個滾動軸承上。此外，為了使轉(zhuǎn)子在運(yùn)動中儲存一定的動能，避免破碎大塊物料時，錘頭的速度損失不致過大和減小電動機(jī)的尖峰負(fù)荷，在主軸的一端還裝有一個飛輪。2.3 主軸是支承轉(zhuǎn)子的主要零件，沖擊力由它來承受。因此，要求其材質(zhì)具有較高的韌性和強(qiáng)度。通常斷面為圓形，且有平鍵和其他零件連接。錘頭是主要的工作部件。其質(zhì)量、形狀、和材質(zhì)對破碎機(jī)的生產(chǎn)能力有很大的影響。因此，根據(jù)不同的進(jìn)料尺寸來選擇適當(dāng)?shù)腻N頭質(zhì)量。要破碎中等硬度的物料，錘頭用高碳鋼鑄造或鍛造，也可用高錳鋼鑄造。為了提高耐磨性，有的錘頭表面涂上一層硬質(zhì)合金，有的采用高鉻鑄鐵。3 傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算 3.1 給定的原始數(shù)據(jù)是 破碎能力為 20 到 30 噸。破碎機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在 800 和 1100 之間 ，min/r9破碎機(jī)的最大物給料，度為：小于 150 ，m破碎機(jī)的最大排料粒度不能超過：10破碎機(jī)的物料容許濕度小于 9%。破碎機(jī)的破碎程度為：中、細(xì)。破碎機(jī)的應(yīng)用場所是：水泥廠、選煤廠、火力電廠等。破碎機(jī)的破碎對象是：石灰石、煤塊、焦碳、石膏等軟物料。破碎機(jī)示意簡圖3.2 電動機(jī)的選擇電機(jī)功率的消耗取決于物料的性質(zhì)、給料的圓周速度。破碎比和生產(chǎn)率。目前，尚無一個完整的計(jì)算公式，一般根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：（3）LnKDP2?W系數(shù) 取值在 0.1 到 0.15 之間。KK 取 0.12，由上述公式（3）計(jì)算得 P=73.27KW，所以選取電動機(jī)功率為 =75KW系統(tǒng)無特殊需求，一般選用 Y 系列三相交流異步電動機(jī)。選用全封自扇冷籠型，電壓 380V10查表用 Y280S-2 型號的電機(jī)，其參數(shù)如下：電機(jī)型號 額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（）滿載轉(zhuǎn)速（）電機(jī)重量（kw）參考價格（元）Y280S-2 75 2970 2880 550 111903.3 傳動比分配已知電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)速 ： =2880破碎機(jī)轉(zhuǎn)子軸的轉(zhuǎn)速 ： =800所以傳動比為 i= / =3.6根據(jù)常用傳動機(jī)構(gòu)的主要特征及適用范圍：取 V 帶傳動的傳動比 i=3.63.4 各軸輸入功率計(jì)算 = 為電動機(jī)的功率， 為工作及功率， 為傳動裝置的效率 = · 為滾動軸承的效率，查表 0.97（一對）為帶傳動的效率，查表取 0.96= =72.75kw = ×0.96×0.97= 67.75kw3.5 各軸輸入扭矩計(jì)算 =9550 /n =9550×72.75/2880=241.2 N·?=9550 ∕ =9550×67.75∕800 N·m=808.8 N·m將上述結(jié)果列入表格，以供查用。軸號 轉(zhuǎn)速 n（ ） 功率 P∕kw 扭矩 T∕（N·m）I 2880 72.75 241.2II 800 67.75 808.811轉(zhuǎn)子示意圖3.6 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的確定 錘式破碎機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速按所需的圓周速度計(jì)算，錘頭的圓周速度根據(jù)被破碎物料的性質(zhì)、破碎產(chǎn)品的粒度、錘頭的磨損等因素來確定。按公式 （1） DVn?60?min/r來計(jì)算。式中 ── 錘頭的圓周速度（m/s）V── 轉(zhuǎn)子的直徑（m）D一般中小型破碎機(jī)轉(zhuǎn)速為 750 到 1500 ，取轉(zhuǎn)速 n=1200 ，圓周速度為min/rmin/r25 到 70 ，速度越高，產(chǎn)品的粒度越小。錘頭及襯板、蓖條的磨損越大。功耗增s/加。對機(jī)器零部件的加工、安裝精度要求隨之提高。在滿足其粒度要求的情況下，圓周速度應(yīng)偏低選取.生產(chǎn)率的計(jì)算 :生產(chǎn)率與錘式破碎機(jī)的規(guī)格、轉(zhuǎn)速、排料蓖條間隙的寬度、給料粒度、給料狀況以及物料性質(zhì)等因素有關(guān)。一般采用經(jīng)驗(yàn)公式：（2）KDLPQ?式中 Q── 生產(chǎn)率( )ht/── 物料的密度 ( )?3m── 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)因?yàn)樵撔吞柕钠扑闄C(jī)破碎的是中、硬物料。 取值在 30 到 45 之間。K3.7 轉(zhuǎn)子的直徑與長度 12錘式破碎機(jī)的規(guī)格用轉(zhuǎn)子的直徑 D 和長度 L 來表示，所以轉(zhuǎn)子的直徑 D= 785mm，轉(zhuǎn)子的長度 L=830mm 。3.8 錘頭的選擇因?yàn)殂q接在轉(zhuǎn)子上，所以正確選擇錘頭質(zhì)量對破碎效率和能耗都有很大影響，如果錘頭質(zhì)量選得過小，則可能滿足不了錘擊一次就將物料破碎的要求。若選得過大，無用功耗過大，離心力也大，對其他零件會有影響并易損壞。根據(jù)動量定理選取錘頭質(zhì)量時，考慮到錘頭打擊物料后，必然會產(chǎn)生速度損失，若損失過大，就會使錘頭繞本身的懸掛軸向后偏倒。降低生產(chǎn)率和增加無用功的消耗。為了使錘頭打擊物料后出現(xiàn)偏倒，能夠通過離心力作用而在下一次破碎時物料很快恢復(fù)到正確工作位置。所以，要求錘頭打擊物料后的速度損失不宜過大。一般允許速度損失 40%到 60%（根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)）即： 12)6.04.(VV??式中 ── 錘頭打擊物料后的圓周線速度(m/s)2V── 錘頭打擊物料前的圓周線速度(m/s)1若錘頭與物料為了彈性碰撞。且設(shè)物料碰撞之前的運(yùn)動速度為 0，根據(jù)動量定理，13可得(4)221vmv??由上式可知， 1式中 ── 錘頭折算到打擊中心處的質(zhì)量(kg)── 最大物料塊的質(zhì)量(kg)m綜上所述 ??5.170??m但是， 只是錘頭的打擊質(zhì)量。實(shí)際質(zhì)量應(yīng)根據(jù)打擊質(zhì)量的轉(zhuǎn)動順序和錘頭的轉(zhuǎn)動慣量求得20r?式中 ── 錘頭打擊中心到懸掛點(diǎn)的距離(m)── 錘頭質(zhì)心到懸掛點(diǎn)的距離 (m)03.9 給料口的寬度和長度 錘式破碎機(jī)的給料口的長度與轉(zhuǎn)子的相同。其寬度 B 2 。?maxD4 關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 V 帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算 選用窄 V 帶傳動，動力機(jī)位 Y 系列三相異步電動機(jī)，功率 P=75kw，轉(zhuǎn) n=2880，每天工作 10h，中心距小于 2000mm。計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果4.1.1 定 V 帶型號和帶輪直徑工作情況系數(shù) 由表 =1.2計(jì)算功率 = P=1.2×75 =90kw選帶型號 由圖 SPC 型小帶輪直徑 由表 取 =315mm大帶輪直徑 =（1-ε） =（1-0.02） 選 =1134mm802315?ε 為滑動率，取 ε=2%14大帶輪轉(zhuǎn)速 =（1-ε） =（1-0.02）× =8001342805?所以取 =800計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果≤±5% 以上所選參數(shù)合理4.1.2 計(jì)算帶長求 = = = 724.5 21345?=724.5mm求 = = =409.5 =409.5mm23154?初取中心距 a=1950mm帶長 L= +2a+ L= 6260.96mm基準(zhǔn)長度 由圖 =6300mm4.1.3 求中心距和包角中心距 a= +代入數(shù)據(jù)得a=1969.97mm2000mm15小輪包角 = -- ×60= -- ×60 =155.01 97.16354?1204.1.4 求帶根數(shù)計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果帶速 v= = v=47.471062835??傳動比 i= = i=3.682帶根數(shù) 由表 =19.98kw； =0.96； =1.02；=6.17kw；Z==02.196)7.98.1(??=3.5 取 z=4 根4.1.5 求軸上載荷張緊力 500 （ ）+q500×+0.3 747.47 ）（ 96.0-5247.??2 = 834.70N（由表 q=0.37 ）軸上載荷 =2z ā?16代入數(shù)據(jù)得 =6519.27N4.1.6 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由于帶速較高 ，帶輪用鋼制造。大帶輪采用輪輻式結(jié)構(gòu)， 且500mm﹤D＜1600mm，輪輻數(shù)目取為 6.小帶輪采用整體結(jié)構(gòu)式，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)見零件圖。綜上整理帶傳動參數(shù)如表：小帶輪直徑大帶輪直徑 傳動比i帶基準(zhǔn)長度 根數(shù) Z 中心距 a315mm 1134mm 3.6 6300mm 4 1969.97mm小帶輪17大帶輪4.2 軸的材料的選擇軸的材料主要是碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制圓鋼和鍛件。有的則直接用圓鋼。碳素鋼比合金鋼低廉，對應(yīng)力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學(xué)熱處理的方法提高其耐磨性和抗疲勞強(qiáng)度的。故采用碳鋼制造軸尤為廣泛。最常用的是 45 號鋼。4.3 軸的最小直徑和長度的估算零件在軸上的安裝和拆卸方案確定了之后，軸的形狀便大體確定了，因?yàn)閷υ撝鬏S來說，其安裝順序?yàn)椋合劝惭b中間的轉(zhuǎn)子部分，然后放置在箱體上，再安裝軸承端蓋，接著是軸承、外軸承座。最后兩端分別是帶輪和飛輪。各軸段的直徑所需要的軸徑與軸上的載荷的大小有關(guān)。在初步確定其直徑的同時，還通常不知道支反力的作用點(diǎn)，不能確定其彎矩的大小及分布情況。因此還不能按軸上的所受的具體載荷及其引起的應(yīng)力來確定主軸的直徑。但是，在對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，通常能求出主軸的扭矩。所以，先按軸的扭矩初步估計(jì)所要的軸的直徑。并記此時所求出的最小直徑為 。然后再按照主軸的裝配方案和定位要求，從 處逐mind mind18一確定各軸段的直徑的大小。另外 ，有配合要求的軸段，應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)直徑，比如安裝軸承的軸段，安裝標(biāo)準(zhǔn)件的部位的軸段，都應(yīng)取為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直徑及所選的配合的公差。確定主軸的各段的長度，盡可能使其結(jié)構(gòu)緊湊，同時還要保證，轉(zhuǎn)子以及帶輪、飛輪、軸承所需要的裝配和調(diào)整的空間，也就是說，所確定的軸的各段長度，必須考慮到各零件與主軸配合部分的軸向尺寸和相鄰零件間必要的間隙。軸的基本結(jié)構(gòu)尺寸如下圖所示 4.4 軸的校核計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果軸材料選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟如下：4.4.1 初算軸徑 d d C 由表，C=1123np=112× 38075.6=60.23mm 取 d=98mm4.4.2 初步計(jì)算軸上各段長度 軸承選 6420，寬度 B=58mm；大帶輪寬度 B=（Z-1）e+2f=（3-1）×22.5+2×17=110.5mm4.4.3 計(jì)算軸上載荷 19由前計(jì)算：帶輪作用軸上載荷 F T1=6519.27N，T=808.8N·徑向力 F R1=4244N轉(zhuǎn)子圓盤錘頭部分作用在軸上載荷：圓周力FT2= = =2063.3N， 78402?徑向力 F R2=6400N 配重輪部分作用在軸上的載荷為圓周力 F T3= = =2200.8NDT273580?徑向力 F R3=980N4.4.4 對主軸做簡化處理認(rèn)為圓周力集中在軸的中點(diǎn)處 ， F R = FR1 + FR2 +FR3 =11624N 轉(zhuǎn)子錘頭打擊破碎物料時打擊力為 F T2 ，所以 認(rèn)為錘頭受力是均布力分布 q=2.715 10 3N/m。?在徑向方向上簡化主軸的受力，認(rèn)為兩軸承座的支反力相等為 F Z1=FZ2=5812N，方向與 FR反向。圓周方向上由材料力學(xué)知識求的軸承座的支反力 F Y1 FY2的大小和方向如下圖所示。4.4.5 繪制彎扭矩圖對危險截面進(jìn)行校核簡化軸上載荷如圖： 20所以由以上示意圖和各載荷，畫軸的剪力圖，彎矩圖，扭矩圖2122由彎矩圖、扭矩圖可知危險截面點(diǎn)存在且為 A B C 三點(diǎn)其中之一所在截面處，分別對 A B C 三點(diǎn)進(jìn)行校核計(jì)算：A: M= =3788N.mB: M= =3202.6N.mC: M= =2913.9N.m所以：A 點(diǎn)的彎矩最大，A 為危險截面對 A 所在截面用第三強(qiáng)度理論校核：= =26MPa?W12TM?查表知[ 0b]=102.5MPa [ -1b]=60MPa [ 0b] [ -1b]?????所以該軸滿足強(qiáng)度要求。4.4.6 軸的疲勞強(qiáng)度條件的校核計(jì)算 對主軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算，不妨設(shè)外力為單向不穩(wěn)定變應(yīng)力，則根據(jù)已經(jīng)知道的條件和公式：主軸的材料為 45 號鋼。經(jīng)過調(diào)質(zhì)后的性能為 ， ， = Mpa3071???9?m0N5× ?，F(xiàn)用此材料做試件，進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)，以對稱循環(huán)變應(yīng)力 作用610 pa51??23次， ，作用 次。410Mpa02???510根據(jù)這些條件，試計(jì)算該主軸在此條件下的計(jì)算安全系數(shù)。若以后再以的力，作用于主軸，還能循環(huán)多少次，可以保證主軸不出問題。其實(shí)，35這也等于估算主軸的使用壽命。根據(jù)公式 54.0410951059 9546 ?????????????????????????mzimisnNK?再根據(jù)教材書上的公式 ,則該主軸的計(jì)算安全系數(shù)為： 14.50371?????sckS又有 696101 025.5037???????????????mN??202 69614.??????????mN3103?69605.3075???????由以上的計(jì)算，顯然可以得知，若要使主軸破壞，則由教材中式子（7-34） ，得=132514Nn?所以，可求出， 6 65641097. 107.52.05?? ?????????n可以得出結(jié)論，該主軸在正常工作，同時考慮到不同工況，估計(jì)，在對稱循環(huán)變應(yīng)力的作用下，尚可承受 次的應(yīng)力循環(huán)。6.24當(dāng)然，事實(shí)上，該主軸可以再工作的循環(huán)次數(shù)并不會準(zhǔn)確的等于以上所求的數(shù)值。如果按 的范圍計(jì)算，則所求的 的值將分別等???2.7.0iNn n于 0.507 10 和 2.832 。?661?4.4.7 提高主軸的疲勞強(qiáng)度的途徑 在零件的設(shè)計(jì)階段，除了采取提高其強(qiáng)度的一般措施之外，還可以通過以下一些設(shè)計(jì)措施來提高其疲勞強(qiáng)度：①盡可能的降低該主軸上的應(yīng)力集中的影響。這是提高其疲勞強(qiáng)度的首要措施和主要的途徑。而主軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的突變（比如軸肩）是應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)根源，因此，為了降低應(yīng)力集中，應(yīng)該盡量減小零件（即該主軸的）結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的突變使其變化盡可能的平滑和均勻。為此，要盡可能的增大過渡處的圓角半徑；同一段軸上相鄰截面處的剛性變化應(yīng)盡可能的小等等。在不可避免的要產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)處，可采用減荷槽來降低應(yīng)力集中的影響。②選用疲勞強(qiáng)度高的材料和規(guī)定能夠提高材料疲勞強(qiáng)度的熱處理方法和強(qiáng)化工藝。③提高主軸的表面質(zhì)量。比如將處在應(yīng)力較高區(qū)域的主軸表面加工得較為光潔?；蛘撸绻?，有的軸段，工作在腐蝕性介質(zhì)中，則要對該軸段規(guī)定適當(dāng)?shù)谋砻姹Ｗo(hù)。④盡可能地減小或消除主軸表面可能發(fā)生的初始裂紋的尺寸，對于延長其疲勞壽命有著提高材料性能更為顯著的作用。因此，對于重要的軸段，在設(shè)計(jì)圖紙上應(yīng)規(guī)定出嚴(yán)格的檢驗(yàn)方法和要求。⑤降溫、減載荷，對于發(fā)熱摩擦副的軸頸采取降溫設(shè)計(jì)，也可顯著提高其疲勞壽命。因?yàn)橹鬏S是一個轉(zhuǎn)動件，所以，在低應(yīng)力下運(yùn)轉(zhuǎn)一定周數(shù)后，再逐步提高到設(shè)計(jì)的應(yīng)力水平。4.5 軸承的選擇因?yàn)檩S承，尤其是常用的一些軸承，主要是指一些滾動軸承，絕大數(shù)都已標(biāo)準(zhǔn)化，因而，我們需要進(jìn)行一部分設(shè)計(jì)內(nèi)容，根據(jù)具體的工作條件，正確選擇軸承的類型和尺寸。另外是軸承組合的設(shè)計(jì)，它包括安裝、調(diào)整、潤滑、密封等一系列內(nèi)容的設(shè)計(jì)。4.5.1 軸承材料，類型的選擇軸承的內(nèi)圈、外圈、滾動體，一般是用軸承鉻鋼制造的，熱處理后，其硬度一般不低于 HRC60。一般這些元件需要 150 度回火處理，所以其通常的工作溫度不高于 12025度，此時，硬度不會下降。 軸承的類型有很多種，主要根據(jù)其承載情況和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行選擇。因?yàn)樵撔吞柕钠扑闄C(jī)，其轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速較高。所以主軸上軸承的轉(zhuǎn)速很高，負(fù)荷很大，且工作時間很長，最主要的是，經(jīng)過很長時間工作后，會因?yàn)殄N頭的不均勻磨損而產(chǎn)生不平衡附加作用力（當(dāng)錘頭的不均勻磨損嚴(yán)重時，此力就成為總負(fù)荷中的主要部分） 。軸承間距大，軸會產(chǎn)生撓曲。因此選擇深溝球軸承，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，主要承受徑向載荷，摩擦系數(shù)小，極限轉(zhuǎn)速高，價廉，應(yīng)用范圍廣。 4.5.2 軸承的游動和軸向位移軸承在實(shí)際工作時，工作前后的溫差大，為了適應(yīng)軸和外殼不同熱膨脹的影響，防止軸承卡死?？梢允挂欢说妮S承軸向固定（比如用圓螺母）另一端使之可以軸向位移。這樣，軸承在內(nèi)外圈的軸向相對位置有不大的變化時，仍然可以正常工作。也可以使外圓與座孔配合較松，以保證外圓相對于座孔能做軸向竄動。4.5.3 軸承的校核（1） 計(jì)算軸承的當(dāng)量動載荷 P：由式：P=X +Y 知， 對不承受軸向載荷的深溝球軸承，X=1，Y=0:；由力學(xué)相關(guān)知識解得： = 5182N； FZ2=5812N FY1=440N FY2=7096N= 5828.6N26=9172.4N得： = =5828.6N； = =9172.4N（2）校核計(jì)算軸承的計(jì)算額定動載荷 ，它與所選用軸承型號的基本額定載荷 C 值必須滿足rC?下式要求：C = =3 r??31670nLPh?為軸承的預(yù)期使用壽命，查表，取 =10000h解得 =5828.6 =127.7kN = 195kN1rC??316708rC0?=9172.4 =192.2 kN =195kN2r?3 r0?綜上：軸承滿足使用要求，選用合理4.6 軸上鍵連接的選擇及校核因無特殊要求，選用圓頭普通平鍵，現(xiàn)有三種鍵，16×10 ，32×18 ，28×16，后兩種為標(biāo)準(zhǔn)鍵，第一種為非標(biāo)準(zhǔn)鍵 ；通常 （1.6～1.8）d因此，L （1.6～1.8）×98=156.8～ 176.4mm，取 L=100mm；校核計(jì)算如下：鍵的接觸長度 =L-b=100-28=72mm。鍵與縠的接觸高度 h 2=16 2=8mm；許用擠壓應(yīng)力 查表取 =150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T= d= ×0.008×0.072×0.115×150× =43200N·m =808.8N·m。所以，以上選擇的參數(shù)滿足強(qiáng)度要求。合理。顯然 32×18 鍵也合理。下面對 16×10 非標(biāo)準(zhǔn)鍵進(jìn)行校核后兩種為標(biāo)準(zhǔn)鍵，第一種為非標(biāo)準(zhǔn)鍵 ；通常 （1.6～1.8）d27因此，L （1.6～1.8）×115=184～ 207mm，取 L=45mm；校核計(jì)算如下：鍵的接觸長度 =L-b=45-16=29mm。鍵與縠的接觸高度 h 2=10 2=5mm；許用擠壓應(yīng)力 查表取 =150Mpa；所以鍵連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T= d = ×0.005×0.029×0.115×150× =2673.75N·m =808.8N·m。5 其他零部件的設(shè)計(jì)與選用5.1 箱體結(jié)構(gòu)以及其相關(guān)設(shè)計(jì)一臺機(jī)器的總重量當(dāng)中，機(jī)座和箱體等零部件的重量占很大的比例。同時在很大程度上影響著機(jī)器的工作精度以及抗振性能。所以，正確合理的選擇機(jī)座和箱體的材料，并且正確合理的選擇其結(jié)構(gòu)形式和尺寸，是減小機(jī)器質(zhì)量、節(jié)約金屬材料。提高工作精度等重要途徑。5.1.1 鑄造方法根據(jù)有關(guān)資料，機(jī)座（機(jī)架和基板等）和箱體（包括機(jī)殼等）的形式很多。按構(gòu)造形式可以分為機(jī)座類、機(jī)架類等。本次設(shè)計(jì)到的錘式破碎機(jī)，是固定式重型機(jī)器。而且，機(jī)座和箱體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，剛度要求也較高，因此，通常都是鑄造。鑄造材料常用便于施工而又便宜的鑄鐵。 （包括普通灰鑄鐵、球墨鑄鐵等） 。而且該破碎機(jī)的機(jī)座，屬于大型機(jī)座的制造，所以，常采用分零鑄造，然后焊成一體的辦法。5.1.2 截面形狀的選擇因?yàn)榻^大數(shù)的機(jī)座和箱體受力情況較為復(fù)雜，因此要產(chǎn)生振動，彎曲等變形。所以，當(dāng)受到彎曲或扭轉(zhuǎn)時，截面形狀對其剛度和強(qiáng)度的影響很大。所以，正確設(shè)計(jì)出合理的機(jī)座和箱體的截面形狀，可以起到既不增大截面面積，又不增大（或者減?。┝慵|(zhì)量（材料消耗量）的效果。而且增大了截面系數(shù)以及截面慣性矩，就能提高其強(qiáng)度和剛度。在使用中，絕大數(shù)的機(jī)座和箱體都采用這種截面形狀，就是這個緣故。雖然矩形28截面的彎曲強(qiáng)度不及工字型截面，扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度不及圓形截面的，但是它的扭轉(zhuǎn)剛度卻大得。而且采用矩形截