盐城工学院本科生毕业设计说明书 2010
由于磨机所处的环境灰尘都比较大，润滑油极易变脏，所以，齿轮罩下部的盛油池需要经常清扫。为了方便工作，齿轮罩下部设置放油管，放油管焊在清扫盖上。
d)观察门
为了观察大小齿轮的啮合情况和润滑以及润滑油的情况，设置一个观察门。 3.7轴的设计 3.7.1选择轴的材料
该轴无特殊要求,因而选用调质处理的45号碳钢，经济上比较实惠,同时又能满足安全及性能要求。小齿轮轴和传动轴不允许有磕碰及机械损伤。
由资料[17]表15-1查得:
?B=650MPa, ??1=300MPa, ??1=155MPa.
45钢调质后的机械性能,
?b=637MPa, ?s=353MPa, ??1=268MPa, ??1=155MPa. 许用弯曲应力:
???1?=216MPa, ??0?=98MPa, ???1?=59MPa. 3.7.2输出轴上的功率P3,转速n3和扭矩T
若取齿轮传动效率0.97(每级),弹性柱销联轴器效率0.995(每个)，滚动轴承效率0.98（每对），
总效率0.89
PKW 3?P?0?1780P由公式 T?9.55?106? (3-11)
n1780?1.7?108(N?mm) 则: T?9.55?106?993.7.3求作用在齿轮上的力
d2?mz2?30?154?4600mm Ft?2T?7.4?104N d2 Fa?Fr?Ft?tg??3.45?104N 式中 ?——压力角； 3.7.4轴径的初步估算
由参考资料［2］公式（10-2），知 d?C3
P (3-12) n21
Φ3.5×13M闭路水泥磨（传动及进出料部件）设计
式中 C——由轴的材料和承载情况确定的常数，查[2]表10-2；
P——轴所传递的功率，单位为KW； N——轴的转速，单位为r/min；
d?10331825?268.9mm 100因为小齿轮轴和连接轴伸出端上安装有联轴器，为考虑键槽对轴强度削弱的影响，将轴径加大3～5%。
d?(1?3%)?268.9?277mm
输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径d1。为了使所选的轴直径d1与联轴器孔径相适应,减速器输出轴的直径为?280mm。 3.7.5小齿轮轴的结构设计
a .根据轴上零件的定位，拆装及轴的工艺性要求等，参考［2］表10-4及图10-8，初步定出小齿轮轴的结构。
b .根据轴向定位的要求确定轴的各段直径及长度。
Ⅰ轴段右端需制出轴肩,故取Ⅱ段直径?300mm,因半联轴器长L1?470mm,半联轴器与轴配合部分长度L??460mm。取Ⅰ轴长465mm。
初步确定滚动轴承。轴承同时受有径向力、轴向力、圆周力,故选用双列向心球面滚子轴承。可确定轴承内径为?300mm,型号3003160。故Ⅱ的直径为?300mm,LVI?357mm,同样的, VI段的直径为?300mm,LVI?118mm。
取安装齿轮处轴径为?340mm,而小齿轮宽560mm,可取LIV?570mm。小齿轮的定位是弹性环定位。
在齿轮轴右端要有压板对轴承起轴向定位作用,用螺栓联接,故而应加工两螺纹,即加工2-M16-7H深35。
轴肩处的圆角半径r值,详见齿轮轴零件图,轴端倒角,在轴的左端及右端均为4?45?。
安装轴承处要求有同轴度误差不得超过Φ0.05,以保证安装后轴传动的良好。同时为了保证齿轮的正确啮合,带动磨机筒体平稳地运转,安装小齿轮处的轴心线与安装轴承处的轴心线有平行度要求,要求其平行度误差不超过0.04mm。 3.7.6 轴的强度的精确校核
对于不重要或不受重载的一般的轴,经前面所述的方法估算出轴径后,再经结构设计,便可作为最后结果。但对于重要或受重载的轴,则必须根据已设计的轴的实际尺寸,再根据轴的实际弯矩图和扭矩图,并考虑应力集中、表面状态和绝对尺寸等影响因素,重新对轴进行精确的强度校核。
a.求轴上支反力及弯矩
由所确定的轴的结构图可确定出支承距离L2?830mm,L3?830mm。
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据此求出齿轮所在剖面的MH、MV、M及Mca的值。
FtFrFaTa)Rv1'wRH2Rv1RH1Rv2L2L3L1FtRH1MHRH2b)FrFaRv1Mv1Mv2MHRv1'Rv2c)M1M2d)MvMe)Mca1Mca2f)αTMca图3-5 轴的载荷分析图
本设计选用的是双列向心球面滚动轴承,故支反力位置即位于轴承中线处, L2?830mm,L3?830mm。
由图3-6,可看出小齿轮受力分解为圆周力Ft，径向力Fr，轴向力Fa。然后全部转动轴上,将其分解为水平力和垂直力。
以下校核公式参考徐灏《机械设计手册》。
81.7?10N?mm Ft?T/0.5d??4.93?105N 0.5?690 Fa?Ft?F??o
因为直齿圆柱齿轮F?=0
RH1?RH2?Ft/2?2.46?105N
11 MH?Ft?L2??4.93?105?830?2.97?108(N?mm)
2254R?R?0.5F?0.5?1.05?10?5.25?10N V2r V1 MV?RV1?L2?5.25?104?830?4.35?107(N?mm) 22M?MH?MV?(2.97?108)2?(4.35?107)2?3?108(N?mm) 计算扭矩： Mca?M2?(0.59T)2
22 ?（3?108）?（0.59?1.7?108）?3.16?108(N?mm)
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Φ3.5×13M闭路水泥磨（传动及进出料部件）设计
b.按弯扭合成应力校核轴的强度
。 进行校核时,通常只校核轴上承受最大承受最大计量弯矩的剖面(即危险剖面）
?caMcaMca3.16?108????80MPa W0.1d30.1?3403?ca?[??1]b
故校核安全 3.7.8连接轴的结构设计
由于粉磨过程中，粉尘较多，容易影响传动装置，本设计采用一连接轴，可将电机和减速器与粉磨车间隔开，起到比较好的保护作用。
a .根据轴上零件的定位，拆装及轴的工艺性要求等，初步定出连接轴的结构。 b .根据轴向定位的要求确定轴的各段直径及长度。
连接轴两端与半联轴器配合，由于小齿轮轴端已确定，故连接轴两端轴径为?265mm。半联轴器与连接轴配合部分长度L??380mm。根据实际厂房布置和建设要求确定连接轴总长为2000mm。 3.8传动轴承的计算与选型 3.8.1轴承的选用原则
a.转速较高,载荷较小,要求旋转精度高选用球轴承;转速较低,载荷较大或有冲击载荷时,选用滚子轴承;
b.根据轴承受径向和轴向载荷来选，一般纯轴向载荷，选推力轴承；纯径向轴承，选用向心球轴承、向心短圆柱滚子轴承或滚针轴承。当既受径向又受轴向载荷时，选用向心球轴承或向心推力轴承。
目前用于边缘传动的大小齿轮用的是直齿。但由于大小齿轮的偏摆，还会影起滚动轴承的摆动。参考[1]P616表11-22,本设计选用双列向心球面滚子轴承，为了与轴的配合，轴承的内径定为?300,型号为3003160。这种滚动轴承除能承受径向载荷外，还能承受较大的轴向载荷，并且它们具有自位调心的性能，内圈对外圈的倾斜允许在0.5°-2°。 3.8.2轴承校核
当量载荷公式如下:
P?fp(XR?YA) (3-13)
式中 X——径向系数；
Y——轴向系数。
由文献[10],可查表径向系数X和轴向系数Y X=1, Y=0.67ctg?=0.67ctg20°=1.84,
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计算比较
A与e,如下: RA?Fa?2345N,R1?3637.56N,R2?1052.44N, 2A2345??0.6446?1.5tg??0.545 R13637.56A2345??1.236?1.5tg??0.545 R21052.44按照表11-23, fp?1.2～1.8,取fp?1.5,则代入公式3-4,得 P1?fp(XR1?YA)?11928.54N,P2?fp(XR2?YA)?8050.86N 轴承应具有的额定动载荷值:
103C?11928.5460?21.4?36000?4?57103.87N 610由[15]可查得,额定静负载C0?80200Kgf?7859600N>C,则此轴承合格。 3.9边缘传动大小齿轮及轴承的润滑
A.大小齿轮的润滑
边缘传动大小齿轮的润滑方式有以下几种： a)油泵喷油润滑
用专门油泵、油管及喷油嘴将润滑油直接喷入齿轮处，齿轮罩本身也有油池，润滑油可以循环使用。其缺点是油管易漏油，维护比较麻烦。
b)大齿圈带油润滑
该方式是目前应用最多的一种。大齿轮浸在油池中某一深度，通过大齿圈的转动把润滑油带到齿轮的啮合处，达到润滑的目的。为了减少油的搅动和能量损失，轮齿浸入油中的深度不宜过大，一般可等于一个齿高或一个半齿高。
c)油轮带油润滑
金属或非金属制成的油轮装在齿轮罩下部的心轴上，油轮下部浸在油中，上部分与大齿轮相啮合随磨机回转，油即被油轮甩溅到大齿轮上。该方式有损失小，但结构复杂，维护比较麻烦。
本设计采用的是带油润滑，可以减少油的搅动和能量损失，提高效率。 选用3号和4号开式齿轮油。 B.边缘传动小齿轮滚动轴承的润滑
从润滑效果考虑，滚动轴承的润滑仍以采用润滑油，即稀油润滑较好，但从便利于维护保养和简化密封出发，则采用润滑脂较好润滑脂在较长时间内不需添加或更换，并能有效地与外界的尘屑和水汽相隔绝。
润滑脂的装入量应适中，不宜过多或太少。过多容易引起轴承发热，太少使润滑效果恶化，轴承容易磨损过早失效。一般情况下，润滑脂的添加量应保持在轴承
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