毕业设计（论文）-熟料圆锥式破碎机结构设计（全套图纸）(27页).doc

-毕业设计（论文）-熟料圆锥式破碎机结构设计（全套图纸）-第 21 页熟料圆锥式破碎机结构设计摘 要本文介绍了熟料圆锥式破碎机，该破碎机采用超慢速剪切细碎原理。具有细碎效率高、功耗极低、无扬尘、几乎无振动。使用寿命延长57倍，易损配件费用底，结构简单，操作容易，维修极为方便。它主要由电动机、机架、外筒体、分级罩、回转筒、空心轴、大齿轮、小齿轮、动颚板和静颚板组成。工作时，起动减速电机，减速电机轴端的小齿轮带动大齿轮转动，从而使回转筒下端的定动颚板之间形成一个动态的V形圆环破碎腔，物料有进料筒落下，细粉及细颗粒通过筛板分离落入回转筒下部至漏斗排除，粗颗粒由锥形筛板均匀地撒入V形破碎腔内受定动颚板剪磨，由大颗粒变成小颗粒或粉末而落至漏斗入口，从漏斗出口排出。该破碎机广泛应用于金属、非金属矿、冶金、材料、化工、磨料和建材等行业的物料破碎领域。关键词：圆锥式破碎机；超慢速剪切；熟料细碎全套图纸加153893706AbstractThis text has introduced the taper type breaker of grog , this breaker is adopted and shears the principle in small, broken bits ultra and slowly rapidly. Have in small, broken bits efficiency high, consumption extremely low, have and raise dust, for vibration. Service life lengthens 5-7 times, apt to decrease the expenses bottom of the fittings, the structure is simple, It is easy to operate, it tremely convenient to maintain. Mainly by motor, framework, other tube body, put on, turn tube, empty mandrel, big gear wheel, pinion, move it jaw board and quiet jaw board make up round in grades. While working, start and moderate the electrical machinery, the pinion which moderates the axle end of the electrical machinery drives the big gear wheel to rotate, Make and turn to move jaw board form first dynamic V round ring broken definitely tubes of underpart round, Supplies have charge-in tube drop, detailed powder and through sift detailed particle board separate and fall into and turn, Thick particle sift by toper board spread and enter V broken move jaw board cut and rubed definitely even, Turns from big particle into a tiny particle or the powder and falls, discharge from the funnel export . This breaker is applied to the supplies broken field in metal, nonmetal ore, metallurgy, material, chemical industry, abrasive and building materials, etc. extensively.Keywords：cone crusher；Shear ultra and slowly rapidly；The grog is in small；broken bits目 录摘 要IAbstractII第1章 绪 论11.1 课题背景11.2 市场展望和分析11.3 水泥总供给特点及分析21.4 圆锥式破碎机的优势31.5 未来发展方向31.6 本章小结4第2章 圆锥式破碎机的总体设计52.1 机器设计的要求52.1.1 经济性要求52.1.2 社会要求52.2 圆锥式破碎机的工作原理52.3 圆锥式破碎机的设计构思62.3.1 锤头线速度的确定62.3.2 耐磨件材质的确定72.3.3 篦板的确定72.3.4 熟料、矿渣影响因素72.4 圆锥式破碎机的使用和效果72.4.1 设备型号规格72.4.2 入磨粒度82.4.3 钢球级配的优化调整82.4.4 使用效果92.5本章小结10第3章 圆锥式破碎机零部件的设计和计算113.1 齿轮的设计和计算113.1.1 齿轮传动方式的选用113.1.2 齿轮传动设计准则113.1.3 大、小齿轮参数的确定113.1.4 齿轮各部极限偏差和公差的确定133.2 滚动轴承的设计和计算163.2.1 滚动轴承的失效形式和计算准则163.2.2 圆锥滚子轴承的寿命计算173.3 螺栓组的设计计算183.4 颚板的设计和计算193.4.1 颚板的设计193.4.2 钳角的设计203.4 本章小结21结 论22致 谢23参考文献24第1章 绪 论1.1 课题背景在水泥生产中，磨削过程中消耗大量的能量。粉碎的任务是提供具有一定粒径组成和足够的分离而不破碎的原料，以便于加工、处理和下一步的使用。世间上大概有12%的电能使用于粉碎物料，其中大约15%用于破碎，磨碎消耗了85%以上，磨机的效率只达到1%，破碎机的效率达到了10%，而且与磨机相比，破碎机能耗低，金属消耗最小，运转简单，维护方便。因此，破碎机有部分取代磨机的趋势，也就是当前粉碎领域所提倡的“多碎少磨”。同时，入磨粒度的大小是影响磨机产量的主要因素。若入磨物料粒度较大，磨机第一仓必须加入较多的大球才能击碎物料，这样磨机的第一仓在一定的程度上起着破碎作用。这在粉磨中是极不合理的。入磨粒度越大，磨机产量越低，电能消耗越大，磨机产量与入磨物料粒度的四次方根成反比。给料粒度越小，磨机产量越高，能源消耗下降；反之，产量降低，能耗提高。随着我国经济的发展，破碎机产品被广泛应用于矿山、公路、化工、铁路、冶金、建筑等行业中，圆锥破碎机作为一种常见设备，已经成为行业的佼佼者，是石料生产线中最重要的设备之一。圆锥破碎机广泛应用于冶金、建材、矿业、化工等行业，可对铁矿石、铜矿石、石灰石、石英、花岗岩、砂岩等中等硬度的各种矿石和岩石破碎机，具有结构稳定、效率高、调整方便、经济运行等特点。标准型和细度的大小取决于破碎腔型适用于中碎作业，中型类型适用于中等或细碎，短头型适用于细碎。而随着经济的发展，以及行业市场发展的需求，圆锥破碎机生产技术不断新。圆锥破碎机设备的型号多样化，产品用途更加细分化。主要有弹簧圆锥破碎机、液压圆锥破碎机、高效圆锥破碎机等。迎合了市场需求，深受市场欢迎。1.2 市场展望和分析1.国家的宏观经济政策有利于水泥总需求量保持稳定水泥工业的增长速度与国民经济的增长速度密切相关，2003年是“十六”大召开后的第一年，按照“十六大”制定的目标，到2020年国内生产总值要达成比2000年翻两番的要求，这就说明在这20年中我国的国民经济发展速度必须要达到年均递增7.8%，如果2003年国际经济政治环境不发生会引发较大影响的突发事件，而且国内不出现比较严重的、大范围的自然灾害和其他影响较大的问题，GDP增长率仍可维持在7以上的水平。建国50多年来的统计资料显示，当GDP的增长率大于9%时，水泥工业的发展速度大于9%；当GDP的增长率小于4.2%时，水泥工业就会呈现零增长或着负增长。根据此规律，从总的趋势来讲2003年我国水泥的总需求量应呈增长态势。另外，据权威人士表示，中国水泥将继续实施积极的财政政，直到经济形成自身良性循环的发展的动力，积极的财政政策对水泥总需求量稳定在2002年的水平非常有利。2.房地产投资相对减少，水泥需求量下降据2002年国家统计局的统计数字表明：全国房地产投资2002年的增长率和销售价格增长率都低于投资开发增长率，部分地区市场有过热苗头。预计2003年与水泥需求密切相关的房地产业投资会由2002年30%的增长速度，大幅回落到15%。因此,从全国范围看，2003年房地产业水泥需求量呈下降趋势。3.混凝土的技术进步及商品混凝土的普及，使2003年水泥总需求量相对减少。4.世界经济不景气，水泥出口形势不容乐观。总之，2003年国家基本建设投资将继续保持较高速增长，由此推论，水泥的总需求量应较2002年有所增长。但考虑到房地产增长速度放缓，混凝土技术进步的加快，以及水泥出口受国际形式的影响，有利条件和不利条件相抵，2003年水泥总需求量应保持在2002年的水平。近些年来工业行业的迅速发展与破碎机设备有紧密的关系，随着工业行业的进步，破碎机设备也随之有了变化，出现了很多种不型号于类型的破碎机设备。根据行业所需要的砂石不同，对石料的粗细颗粒要求不同，目前市场上得到广泛应用的是圆锥破碎机、颚式破碎机、反击式破碎机、移动破碎站等。因为现在的工业行业对石料的要求非常严格，国家也很重视现在的建筑质量，这样也就凸显了圆锥破碎机的特点，圆锥破碎机的自身优点就是能够做到，粗碎，中碎，细碎，三种难度极高的破碎作业，从而让石料达到国家通过的质量标准，让建造商也可安心放心的施工。如果觉得在生产中使用一台圆锥破碎机价格太昂贵而却自己的生产规模也不大，那怎么办呢？这确实是个问题，就目前圆锥破碎机价格而言相比其他的破碎机设备来说，圆锥破碎机的价格普遍要高于其他的破碎机设备的价格。不过随着工业行业的进步，我相信圆锥破碎机也会在为适应市场而改变，圆锥破碎机的价格也会有很大的变化。总而言之圆锥破碎机于工业行业就像俩个伙伴一样一起努力，一起陪伴这对方为中国的工业行业做出贡献。1.3 水泥总供给特点及分析1.水泥供给总量难于降低2002年我国水泥总产量，月报数为7.05亿吨,公报数为7.25亿吨,综合统计年报在7.4亿吨左右。2003年受经济快速增长拉动，小水泥的技术进步会进一步加快，台时产量明显提高；新型干法水泥在2002年新增了3000万吨能力的基础上，2003年预计新增能力在4000万吨以上。因此,水泥总供给量仍呈增长趋势，供大于求的状况有增无减。2.国家会加大水泥调整力度,加快不符合国家产业政策小水泥的淘汰进程国务院142次总理办公会要求水泥与钢铁行业尽快制定整顿与发展规划。总理亲自关注水泥发展规划还是第一次。相信在中央领导的亲自关注下，2003年我国会加快水泥工业结构调整力度，那些不符合国家产业政策的小水泥企业淘汰进程将加快，水泥供给总量急剧增长的势头会得到有效缓解。3.供大于求的状况会使水泥的价格进一步走低水泥总供给大于总需求量的状况在2003年会有扩大趋势，市场竞争将进一步加剧，由于水泥行业退出成本很高,行业内过剩能力无法释放，在价格大于变动成本的情况下，企业不会主动减产，无疑会加大水泥市场的竞争局面，这决定了2003年水泥价格将继续会走低。4.大型水泥集团2003年将进一步急剧扩张，在部分地区形成市场垄断局面随着我国新型干法水泥生产技术日趋成熟，水泥吨投资不断下降。为了降低成本，大集团利用自己技术、资金优势不断扩张。2002年海螺集团生产能力达到了2115万吨，比2001年翻了一番，2003年还将大幅增长。山水集团2002年比2001年增加了226完2吨，华新集团、新疆天山集团、渤海集团、吉林亚泰集团2002年生产能力均有大幅增长，2003年将仍将继续膨胀。这些大型水泥集团的急剧膨胀使其在所辖地域已具备了规模优势、成本优势和资源优势，对水泥市场具备了一定的控制能力，地区市场垄断局面已初步形成。1.4 圆锥式破碎机的优势圆锥式破碎机作为一种高效、技术工艺先进的破碎机设备，近年来越来越收到广大客户的青睐！虽然初期投入成本很高，但后期运营及管理维护成本都大大降低，加上本身无与伦比的生产效率，从长期来看，是目前投资回报最高的一种破碎机。尤其是对于铁矿石、花岗岩、玄武岩等硬度很高的岩石的细碎，圆锥破碎机的选择是最重要的！红星重工圆锥式破碎机的优势具有以下三个主要方面：1.耐磨、抗冲击强且设备先进厚壁、高强度铸焊本体，刚性好，稳固抗震。破料机构采用高硬度材料制造，耐磨抗冲击，且便于维护更换。石料成形输出尺寸可操纵液压泵及油缸轻松调节，按需设定；并设有磨损监控和过载缓冲保护装置。2.设备高效、经济、操作方便装备先进的CAT工业用发动机，高功率，低排污，分别提供破碎机工作和整机行走的动力，经济耐用；电液操作的自调节式离合器转换输出动力，传动高效，方便控制。3.破碎机种类多、使用范围强圆锥破碎机的种类：液压圆锥破、弹簧圆锥破和西蒙斯圆锥破。加工等级可分为超粗破、粗破、中粗破和细破(砂粒)等多种，最小成料尺寸可至13mm。生产效率最大可达500t/h(随料质和成料尺寸变化)1.5 未来发展方向节能环保这是这几年在社会发展和建设中提到的最多的一句话了，在我国迅速发展中，谁如果能够做到节能环保，谁就在同行业中占有巨大的优势，圆锥破碎机也一样。圆锥破碎机的发展路程也要走向节能环保这条道路，从现在各个圆锥破碎机厂家不断的推出高科技的破碎机不难看出很多的厂家都意识到了这个问题，这是一件好事，这会使得我国的圆锥破碎机行业在不断的竞争中产生自身化的优势，但这也是一条非常艰难的道路。圆锥破碎机的研发是非常艰难的一件事情，需要投入大量的资金，人力，物力还需要以往研发圆锥破碎机的经验，要把这些东西都结合起来才能在研发新型圆锥破碎机上有所突破。我国虽然现在是个圆锥破碎机设备生产的大国，可是圆锥破碎机的厂家非常多，大大小小不同，在技术水平这方面也是有很大的差距，在这社会发展的脚步下，希望小型圆锥破碎机厂家能够提升技术追寻大型圆锥破碎机厂家的脚步靠自己的努力不断前进，而一些大型的圆锥破碎机厂家也要靠这自身拥有的优势追寻更多创新更多优秀的圆锥破碎机，在节能环保方面为我国的健康建设做贡献。1.6 本章小结这个章节主要介绍了熟料圆锥式破碎机的各种资料分析和对比。显示破碎机在整个行业之中的优势所在，其低能耗，高效率，易操作的优势使破碎机在未来行业之中拥有了较好的发展前景，也就肯定了这个课题设计的意义所在。这个课题主要是要充分了解调熟料圆锥式破碎机在初步认知了破碎机设计的重要之处也使自己对这个设计课题充满了兴趣和想去挑战的心态，相信自己一定能够完成！第2章 圆锥式破碎机的总体设计2.1 机器设计的要求机器的种类虽然很多，但设计时的基本要求往往是共同的，根据对现有机器的分析，现代机器的设计应满足下列两大要求：2.1.1 经济性要求机器的经济性必须体现并贯穿在其设计、制造和使用的全过程中。体现在设计阶段是指应用先进的设计方法，将三钟传动(机械、电子、液压)有机地匹配，各得其所。此外尽量采用标准件、通用件和使用产品系列化而缩短设计周期；体现在制造过程中是指使用无切削加工等各种新的制造工艺技术，提高工效、缩短制造周期等；体现在使用方面是指消耗(水、电、油及辅助材料等)少、管理和维修费用低等。2.1.2 社会要求机器应有好的社会效果，表现为: 1.应满足人机工程学的要求，如操作方便、省力、舒适劳动强度低、维修简捷等；2.应符合安全运行要求，如设置可靠的安全防护装置，设置能排除误操作的连锁装置，采用安全联轴器和离合器，配备各类预警信号装置等；3.应满足工艺美术要求，如造型精巧、线形流畅、形体简练、色彩明快等； 4.应符合环保要求，如控制噪声、有效地排除废气、废液等，以免造成环境污染。某厂设计能力为10万t，机立窑为3m×11m，闭路磨机为2.2m×7.5m。近10年来，该厂曾使用过3种水泥熟料破碎机。1996年前用的是250mm×1000mm的细颚式破碎机，1996年9月曾经试用过800型的高效柱磨机，1997年底又购置了600mm×800mm的锤式破碎机。根据该厂使用情况及考察情况分析：由于水泥熟料自身的高强度、强磨蚀性，在粉碎过程中对锤头、板锤、反击板及挤压辊产生剧烈的磨损，而致使耐磨件使用寿命短。在考察中了解到由长沙江背水泥熟料细碎机械厂研制的细碎机有它独特性能： 1.转速超慢，几乎无振动；2.功耗费用极低； 3.粒度长期稳定； 4.维修配件方便。2.2 圆锥式破碎机的工作原理该熟料细碎机的结构如图2-1所示。该圆锥式破碎机，在上盖板上固定安装一减速电机，减速电机与小齿轮相连，然后通过小齿轮带动大齿轮转动，大齿轮与回转筒相连。物料由进料装置进入空心轴，当物料填满轴上端部分时，顺着分级罩向下滑动，符合尺寸要求的小块物料则通过分级罩上篦板孔，大块物料进入定动颚板之间的破碎腔，进行破碎。由大颗粒变成小颗粒或粉末而垂直落入漏斗入口，从漏斗出口排出。图2-1 圆锥式熟料细碎机结构示意图2.3 圆锥式破碎机的设计构思2.3.1 锤头线速度的确定在2台不同转速的CXP900×600细碎机上安装同样形状，同样材质的锤头，对比试验锤头的线速度与锤头的使用寿命之间的关系。当转速960r/min时，锤头线速度45m/s，破碎立窑熟料1副锤头寿命在35004000t，出料粒度<5mm，锤头纯磨耗约8g/t。当转速610r/min时，锤头线速度28.8m/s，破碎立窑熟料1副锤头寿命在65007500t，出料粒度<8mm，锤头纯磨耗约4g/t。上述结果表明：锤头线速度愈高，磨损就愈大。我们遵循这个规律，设计细碎机的工作线速度为0.45m/s左右，转速定在2.78.7r/min，是国内其它细碎机工作线速度的1/1201/100，采用超慢线速度，对机器的耐用、振动、功耗、环保，特别是对选用耐磨材料创造了有利条件。2.3.2 耐磨件材质的确定从耐磨材料磨损机理分析，当耐磨件的硬度低于熟料的硬度时，磨损速度就很快，反之就耐磨得多。如果锤头的材质韧性不足，则会在熟料的高速冲击下，产生凿削剥落或疲劳剥落，磨损速度也会加快。更重要的是韧性不足，容易断裂。由于硬度愈高，其韧性相对就愈低，所以高硬度的耐磨件很难用于高线速度及冲击力大的破碎机。立窑熟料硬度一般是HRC5052，回转窑熟料硬度是HRC5254，为此破碎熟料的耐磨件硬度必须达到HRC58以上，才能达到良好的耐磨性。采用超慢速剪切细碎原理的细碎机，工作中冲击力小得多，工作摩擦热少得多，可选用高硬度的耐磨材料。2.3.3 篦板的确定设计有篦板的破碎机都有堵料、积料现象，对锤头磨损影响很大，必须定期清除，增加检修工作量。1200熟料圆锥式破碎机设计的篦板是由若干块扇形板组合成1个圆锥筛体，大头固定在旋转筒外壁上。物料由进料筒垂直落向回转体，均匀地撒向旋转的分级罩上，通不过篦缝的大颗粒物料有锥形分级罩均匀地撒入动态的V形圆环破碎腔内煎切细碎，克服了堵料、积料所带来的挤压、摩擦耗功大的弊端。2.3.4 熟料、矿渣影响因素熟料的性质也影响耐磨件的使用寿命。窑外分解窑的熟料比干法中空窑的熟料易碎，立窑的熟料差异较大，有时比回转窑还难破碎。熟料的温度对耐磨件的磨损有一定影响，如果材质在400左右可保持硬度韧性不变，是能适应熟料破碎的。但高线速度的破碎机与高温熟料的高速冲击摩擦，估测局部温度达到800以上。而熟料圆锥式破碎机产生的工作摩擦热就少得多，对一般低于300的水泥熟料细碎都能长期适应。矿渣均为小颗粒，按理说不需要破碎即可通过篦缝漏出。有几家厂使用却发现，掺40%矿渣的混合料反而比掺15%的对锤头磨损更大。经分析是小颗粒矿渣越多在破碎腔溜出篦缝的速度越慢，远远低于锤头的工作线速度，受到无数次重复锤击，加快了耐磨件的磨损。2.4 圆锥式破碎机的使用和效果2.4.1 设备型号规格2000年1月我厂购买了1台1200熟料圆锥式破碎机，其规格性能见表2-1。表2-1 1200熟料圆锥式细碎机的规格与性能最大进料尺寸/mm平均出料粒度/mm台时产量/(t/h)线速/(m/s)转筒转速/(r/min)电动机功率/kW易损件使用寿命/d易损件消耗/(元/t)系统总电耗/(kWh/t)1副剪板碎料/万t 1副剪板价格/万元1405 22320.375.90152100.07725.711.00.702.4.2 入磨粒度和圆锥式熟料细碎机相比锤式破碎机在需要更换锤头及篦板的前期，约有15%的破碎物料粒度超过25mm，更换锤头后物料粒度又小了，粉状料很多。由于国内的粉碎设备大都是采用高线速度运转，粉碎水泥熟料极不耐用，更换和调整粒度装置的次数频繁，一般28d必须调整或更换(慢速除外)，致使入磨物料粒度形成周期性的不稳定。该机于2000年2月底正式投入运行，细碎效果满意。立窑熟料出窑后通过新增设1台7m高的提升机送入熟料细碎机，细碎后再由原链板运输机送至熟料圆库。拆掉了原安装的锤式破碎机，混合材因粒度很小，不需要细碎，直接配入熟料圆库，入磨物料粒度分布对比见表2-2。表2-2 种设备细碎熟料的入磨粒度分布对比%粒径/mm5070305020301520 101551025<2250×1000细颚破15.010.05.05.015.010.030.010.0600×800锤式破10.15.59.45.039.830.21200熟料圆锥式破碎机19.615.339.225.92.4.3 钢球级配的优化调整根据使用效果，该超慢速细碎机功耗低，电流只有16A，无扬尘，运转平稳，且耐用，入磨粒度小，其主要特点是粒度分布窄而稳定，为磨机球段级配创造了良好条件。在刚使用3个月中，我们对磨机球段级配调整过3次，取得了一种满意的级配方案，其主要参数依据如下：1. 钢球级配分为4级，每级直径差为10mm。2. 每级球径D是根据入磨物料每类最大粒径d来确定，计算公式为D=28。3. 每级钢球配比重量是根据入磨物料粒度分布特性和研磨体在磨内作功的规律性及钢球的耐磨性来确定的。级配方案见表2-3。表2-3 种设备破碎熟料磨机研磨体级配方案对比t规格、名称钢球/mm钢段/mm总重量10090807060504035×4230×3725×3220×27250×1000细颚式破碎机1.01.73.73.12.5.7.07.08.034.0600×800锤式破碎机1.03.13.22.72.04.27.76.53.834.21200熟料圆锥式细碎机2.24.23.72.23.77.77.04.034.72.4.4 使用效果采用JSP1200超慢速剪式水泥熟料细碎机后，我厂重点对磨机的球段进行了优化调整试验，改造前后有关统计数据对比见表2-4。表2-4 使用3种设备破碎熟料的水泥磨机产量、消耗及水泥强度对比时间规格、名称水泥产量/万t磨机台时产量/(t/h)系统电耗/(kWh/t)细碎机配件费/(元/t)机械运转率/控制细度(0.08mm筛余)/3d强度/MPa28d强度/MPa抗折抗压抗折抗压19960112250×1000细颚式破碎机9.211.6442.090.10697.06±1.04.324.56.750.119980112600×800锤式破碎机12.215.8232.110.65182.05±1.04.625.26.951.22000032001031200熟料圆锥式细碎机14.219.2724.280.07899.95±1.04.526.56.851.7200105JSP1200超慢速细碎机1.0216.2228.85100.02±1.04.321.76.646.9改造后球磨机台时产量提高了22%。破碎机配件费用1年节约了6.82万元，1年来节约电费50万元。特别是新标准实施后，我厂提高水泥成品细度通过5月份检验分析完全达到新标准要求，增强了市场竞争能力。2.5本章小结这一章节主要是熟悉了解各种因素对于破碎机的各种要求和需求，使设计内容能够迎合市场需求，具有实用性。然后设计破碎机的总体结构，画出破碎机结构示意图，其中包含了耐磨件的确定，垂头线速度的确定。进行对各种磨机设备的性能对比，使用效果对比等数据对比来确定设计方案的合理性和实用性。第3章 圆锥式破碎机零部件的设计和计算本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和A/D模拟数字转换芯片的性能，本设计了以51单片机基本系统为核心的一套检测系统，其中包括A/D转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分。3.1 齿轮的设计和计算齿轮传动是机械传动中最重要、应用最广泛的一种传动。其主要优缺点是：传动效率高，工作可靠，寿命长，传动比准确，结构紧凑。其主要缺点是：制造精度要求高，制造费用大，精度等级低时振动和噪声大，不宜用于轴间距离较大的传动。3.1.1 齿轮传动方式的选用大小齿轮传动为平行轴斜齿轮传动。平行轴斜齿轮与直齿轮比较，其主要优点为：重合度大、齿面接触情况好，因此传动平稳，承载能力高。斜齿轮的最少齿数比直齿轮的少，故机构更紧凑。斜齿轮的制造成本与直齿轮相同。由于上述优点，斜齿轮被广泛地用于高速、重载的传动中。平行轴斜齿轮的主要缺点为：因存在螺旋角，故传动时会产生轴向力3.1.2 齿轮传动设计准则齿轮的失效形式有多种多样。为保证齿轮在整个工作寿命期内不致失效，应对各种失效形式分别建立相应的设计准则和计算方法。但是，对齿面磨损和胶合等，目前尚无成熟的计算方法和完整的设计数据。所以，设计一般的齿轮传动，通常只按齿根弯曲疲劳强度和接触疲劳强度进行设计计算。1.对开式传动的齿轮，主要失效形式是齿面磨损和因磨损而导致的齿轮折断，故只需按齿根弯曲疲劳强度设计计算，2.对闭式传动，由于失效形式因齿面硬度不同而异，故通常分两种情况： 软齿面齿轮传动(配对齿轮之一的硬度350HBS)，主要是疲劳点蚀失效，故设计准则为：按接触面接触疲劳强度设计，再按齿根弯曲疲劳强度校核。硬面齿轮传动(配对齿轮的硬度均>350HBS)，主要是齿轮折断失效，故设计准则为：按齿根弯曲疲劳强度设计，再按齿面接触疲劳强度校核。3.1.3 大、小齿轮参数的确定螺旋角 =20°。端面模数mt=mn/cos=12/cos20°=12.77端面压力角t : tgt=tgn/cos=0.364/0.9397=0.387t (3-1)则端面压力角t=21.156°端面齿顶高系数为： hat=hancos=10.9397=0.9397端面齿顶系数为： Ct=Cncos=0.25×0.9397=0.235当量齿数 Zv1=Z1/cos3=85/0.883=96.26 Zv2=19/0.883=21.52则最小齿数为： Zmin=2hat/sin2t=2×0.937/sin220°=16 (3-2)分度圆直径分别为 d1=mtz1=12.77×85=1085.45mmd2=mtz2=12.77×19=242.63mm标准中心距 a=(d1+d2)/2=mt(z1+z2)/2=(1085.45+242.63)/2=664.04mm基圆直db1=d1cost=1085.45×0.9326=1012.29mmdb2=242.63×0.9326=226.276mm齿顶高 hatha=hatmt=0.937×12.77=12mmhat齿根高hf=(hat+cat)mt=(0.937+0.235)×12.77=15mm全齿高 h=ha+hf=12+15=27mm齿顶圆直da1=d+2ha=1085.45+12×2=1109.45mmda2=242.63+12×2=264.63mm齿根圆直径 df1=d1-2hf=1085.45-15×2=1055.45mmdf2=242.6-15×2=212.63mm则总重合渡 (3-3)其中3.1.4 齿轮各部极限偏差和公差的确定1.确定齿轮精度等级由齿轮的工作条件可知，齿轮以工作平稳性要求为主。因此，根据圆周速度查表可以确定齿轮的第公差组精度等级为7级，并取第公差组精度等级为8级(对分度要求不高)，第公差组精度等级为7级。2.初步确定齿轮传动的最小侧隙及齿厚上下偏差查表取中等侧隙，对于a=664.04mm，其中最小侧隙jn min=200m齿厚上偏差计算式fa (3-4)查表取fa的下偏差为负植，得fa=-62mm。按分度圆直径d1=242.63mm，d2=1085.45mm,查表得，基节极限偏差=±24由第公差组精度等级为7级，查表得齿向公差代入误差补偿量为：于是 (3-5)3.计算齿厚上下偏差和齿厚公差查表得进刀误差Tc1=46m Tc2=105m齿圈径向跳动公差 Fr1=71mFr2=100m代入齿厚计算公式得Ts1=2tg(Tc1+Fr1)=85.176mTs2=2tg(Tc2+Fr2)=149.24m于是，齿厚下偏差为：Esil=Ess-Ts1=-239.69mEsi2=Ess-Ts2=-303.76m (3-6)4.按图选择标准规定的齿厚极限偏差的字母代号查表得齿距极限偏差fpt1=25m fpt2=28m则圆整为-6，取字母代号G；圆整为-6，取字母代号G；圆整为-10，取字母代号J；圆整为-11，取字母代号J；实际齿厚公差Ts=Ess-Esi，即Ts1=G-J=4fpt1=100mTs2=G-J=4fpt2=112m (3-7)于是两齿轮精度等级与齿厚偏差在图纸上可标为8-7-7GJ(GB10095-86)齿厚极限偏差可按表确定。5.确定齿轮的最小侧隙和最大侧隙，标准齿厚的上下偏差为：齿厚上偏差Ess1=-6fpt1=-6×25=-150m Ess1=-6fpt2=-6×28=-168m (3-8)齿厚下偏差Est1=-10fpt1=-10×25=-250mEst2=-11fpt2=-11×28=-208m实际的最小侧隙和最大侧隙Jn min=-Ess1cos-Ess2cos+2fasin-K =150cos20°+168cos20°-20×62sin20°-48 (3-9)208mjn max=jn min+Tj现侧隙公差 (3-10)故jn max=208+147=355m6.计算公法线平均长度上偏差和下偏差在GB10095-85标准中，除采用齿厚偏差外，还采用公法线平均长度偏差作为评定侧隙的指标Ews1=Ess1cos-0.72Fr1sin=-154.52cos20°-0.72×71sin20°=-162mEws2=Ess2cos-0.72Fr2sin=-154.52cos20°-0.72×100×sin20°=-170mEwt1=Est1cos-0.72Fr1sin=-239.69cos20°-0.72×71×20°=-243m公法线平均长度公差Tw1=Ews1-Ewt1=-162+243=81mTw2=Ews2-Ewt2=-170+310=140m (3-11)7.选择检验项目及公差植8.确定齿坯公差与表面粗糙度设齿轮轴孔直径为100m，分度圆直径d=24263mm，齿顶圆直径da=264.63mm，按齿轮最高的精度等级为7级，从表中查出齿坯的各项公差。齿轮轴孔的尺寸公差和形状公差等级均为IT7，即取轴孔直径为H7；形状公差为圆柱度公差，其值按推荐约为轴孔公差的0.3倍，取标准为0.008mm。齿顶圆的直径公差作为测量齿厚的基准，取IT8，即不作为测量齿厚的基准，取IT11，即齿顶圆和齿坯端面的跳动公差，查表的吃顶圆的径向跳动公差和端面圆跳动，其值为0.022mm，大齿轮为0.045mm。将选取的齿轮精度等级，齿厚极限偏差代号、齿部检验项目及公差值或极限偏差值，形状公差和表面粗糙度以及齿坯技术要求等，标注在零件工作图上。图3-1 小齿轮图3-2 大齿轮3.2 滚动轴承的设计和计算轴承是用以支撑轴和轴上回转或摆动零件的部件，在各种机械中应用广泛。根据轴承工作时的摩擦性质，可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承依靠主要元件间的滚动接触来承受载荷，它与滑动轴承相比，具有磨檫阻力小、效率高、启动容易、润滑简便等优点。同时，滚动轴承绝大多数已经标准化，并由专业厂家生产，选用和更换都很方便。其缺点是抗冲击能力差，工作时有噪声，以及工作寿命不及液体摩擦的滑动轴承。3.2.1 滚动轴承的失效形式和计算准则1.失效形式(1) 疲劳强度：轴承在安装、润滑、维护良好的条件下工作时，由于各承载元件承受周期性变化的应力作用，各接触表面