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河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表
指導(dǎo)教師： 張昌娟 職稱(chēng)： 講師
所在院（系）：機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 教研室（研究室）： 機(jī)械制造系
題 目
雙齒輥破碎機(jī)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
李振龍
專(zhuān)業(yè)班級(jí)
08機(jī)制3班
學(xué)號(hào)
0828070102
一、選題質(zhì)量：輥式破碎機(jī)適用于在水泥，化工，電力，冶金，建材，耐火材料等工業(yè)部門(mén)破碎中等硬度的物料，如石灰石，爐渣 ，焦炭，煤等物料的中碎，細(xì)碎作業(yè)。 該系列對(duì)輥式破碎機(jī)主要由輥輪組成、輥輪支撐軸承、壓緊和調(diào)節(jié)裝置以及驅(qū)動(dòng)裝置等部分組成。
雙齒輥式破碎機(jī)的設(shè)計(jì)涉及到選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)、軸、軸承和
鍵的設(shè)計(jì)等。符合本科階段培養(yǎng)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)的能力，能夠很好的訓(xùn)練學(xué)生的機(jī)械綜合
能力，達(dá)到理論與實(shí)踐的結(jié)合，開(kāi)拓視野，培養(yǎng)了學(xué)生創(chuàng)新的意識(shí)。
本課題設(shè)計(jì)難度中等，符合本科階段要求，工作量大，需要同學(xué)認(rèn)真查閱資料，扎
實(shí)學(xué)好專(zhuān)業(yè)知識(shí)，與任課老師，相關(guān)的技術(shù)人員溝通，認(rèn)真完成畢業(yè)論文。我要在
接下來(lái)的設(shè)計(jì)中認(rèn)真查閱相關(guān)資料，本著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)態(tài)度把接下來(lái)的設(shè)計(jì)搞好。從
而為自己以后在工作中積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。
2、 開(kāi)題報(bào)告完成情況：開(kāi)題報(bào)告已完成。確定了明確的課題設(shè)計(jì)方向；并對(duì)破碎
機(jī)設(shè)計(jì)在使用中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題有一定的研究，且應(yīng)用在設(shè)計(jì)計(jì)算中；同時(shí)，已完
成了對(duì)相關(guān)資料的查閱，對(duì)課題有了總體的分析。開(kāi)題報(bào)告順利完成。
3、 階段性成果：查閱資料已基本完成，國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展現(xiàn)狀分析已完成。大致方
案和主要零件參數(shù)已確定，已經(jīng)開(kāi)始對(duì)課題進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，并有了關(guān)鍵性的進(jìn)展，
設(shè)計(jì)過(guò)程已經(jīng)快速地展開(kāi)，確定了工作的內(nèi)容和方法；破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)正在進(jìn)行
中，部分零件圖的繪制已經(jīng)完成，已開(kāi)始制作設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。英文翻譯進(jìn)入校核階段。
4、 存在主要問(wèn)題：
1. 在破碎機(jī)設(shè)計(jì)上，專(zhuān)業(yè)性比較強(qiáng)的時(shí)候遇到了一定的阻力。
2. 由于破碎機(jī)使用較多，在整體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮控制成本，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合多方
面的考慮。
3. 局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路不清晰；設(shè)計(jì)內(nèi)容不夠連貫，系統(tǒng)性不強(qiáng)；在整體結(jié)構(gòu)及零部
件結(jié)構(gòu)上存在一定問(wèn)題；
4. 獲得資料不夠充分，需要根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)情況取得參考資料。
5.在選用零件和確定結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)時(shí)缺少經(jīng)驗(yàn)和參考。
五、指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生在畢業(yè)實(shí)習(xí)中，勞動(dòng)、學(xué)習(xí)紀(jì)律及畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)展等方面的評(píng)語(yǔ)
指導(dǎo)教師： （簽名）
年 月 日
2
前 言
隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,將對(duì)礦藏資源需求量更高、更好，國(guó)家有限的資源量將無(wú)法滿足更多的需求，雙齒輥式破碎機(jī)不僅要具有高效性、環(huán)保性，更要具有復(fù)合性。通常使用的破碎機(jī)在工作時(shí)只能粗略的對(duì)礦石進(jìn)行破碎，很多還需要二次破碎，仍無(wú)法滿足生產(chǎn)生活需要，為此就不得不改變物料的破碎方式，物料的破碎效率，物料破碎的安全性環(huán)保性等多方面問(wèn)題，為解決此問(wèn)題設(shè)計(jì)這臺(tái)雙齒輥式破碎機(jī)，它可以有效的解決上述問(wèn)題。我相信這臺(tái)破碎機(jī)能有效的節(jié)省和利用資源，對(duì)于提高生產(chǎn)、率環(huán)境保護(hù)和降低成本將會(huì)起到?jīng)Q定性作用，它一定會(huì)有很廣闊的市場(chǎng)前景!
輥式破碎機(jī)出現(xiàn)于1806年，它是一種較為古老的破碎設(shè)備。但是，由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊輕便、易于制造、工作可靠，特別是它的產(chǎn)品過(guò)粉碎少，因此，至今仍在選煤、冶金燒結(jié)、水泥、玻璃、陶瓷等工業(yè)部門(mén)，以及小型選礦廠中使用，而且有新的改進(jìn)與發(fā)展。輥式破碎機(jī)被廣泛用于破碎軟質(zhì)和中等硬度的物料，對(duì)破碎濕料和黏性物料和堅(jiān)硬物料，使用范圍受到了限制。
近年來(lái)，國(guó)外輥式破碎機(jī)發(fā)展的得很快，種類(lèi)也很齊全。按輥?zhàn)拥臄?shù)目，輥式破碎幾可以分為單輥、雙輥、三輥、和四輥四種；按輥面形狀，可以分為光輥、齒輥、槽輥破碎機(jī)，輥式破碎機(jī)等等。
隨著國(guó)內(nèi)基本建設(shè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)的建設(shè)機(jī)械市場(chǎng)已經(jīng)成為國(guó)際設(shè)備制造商關(guān)注的焦點(diǎn)，破碎機(jī)械行業(yè)也不例外，外資的進(jìn)入，進(jìn)一步加劇了市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)程度，國(guó)內(nèi)破碎機(jī)械企業(yè)要想在競(jìng)爭(zhēng)的大潮中取得先機(jī)，其首要問(wèn)題就是要提高現(xiàn)有破碎設(shè)備的質(zhì)量和技術(shù)含量，盡快縮小與國(guó)外先進(jìn)水平的差距，創(chuàng)造自己的品牌，爭(zhēng)取市場(chǎng)主動(dòng)，本文通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外破碎機(jī)械的差距來(lái)說(shuō)明國(guó)內(nèi)外破碎的機(jī)械現(xiàn)狀。
國(guó)內(nèi)外破碎機(jī)械存在差距的原因很多，其中市場(chǎng)需求不同是造成差距的客觀原因，由于國(guó)際市場(chǎng)上優(yōu)秀的破碎設(shè)備制造商集中在歐美地區(qū)，那里大規(guī)模的基本建設(shè)階段已過(guò)去，市場(chǎng)對(duì)砂石料的需求不多，且環(huán)保要求又高，勢(shì)必形成砂石場(chǎng)高度集中以大規(guī)模生產(chǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)，幫所需破碎設(shè)備規(guī)格大、自動(dòng)化程試想高、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)。滿足這樣的市場(chǎng)需求發(fā)展的破碎設(shè)備與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品不大一樣，而我們正處于大規(guī)模的基本建設(shè)時(shí)期，各地對(duì)砂石料的需求劇增，引起投資砂石場(chǎng)熱，遍地開(kāi)花的砂石場(chǎng)往往規(guī)模小，只求上馬快、投資少，供不應(yīng)求的市場(chǎng)使粗制濫造、技術(shù)水平低下、耗能高、污染環(huán)境嚴(yán)重的產(chǎn)品紛紛進(jìn)入，而這些設(shè)備往往只能以低價(jià)來(lái)占領(lǐng)市場(chǎng)，因此與國(guó)際上先進(jìn)水平差距明顯。國(guó)際上專(zhuān)業(yè)的立軸沖擊式破碎機(jī)制造商已普遍采用陶瓷制作耐磨零件，而不僅僅是硬質(zhì)合金（碳化鎢）和高鉻鑄鐵。陶瓷材料不但可耐較高的溫度，而且有特別好的抗腐蝕性，因而在帶有相當(dāng)溫度的物料高速?zèng)_擊時(shí)耐磨性能良好。國(guó)內(nèi)的立軸立軸沖擊式破碎機(jī)目前采用硬質(zhì)合金和高鉻鑄鐵材料，質(zhì)量不穩(wěn)定，易腐蝕和磨損，且易被金屬件擊碎，由于砂石場(chǎng)使用的破碎設(shè)備國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品差距明顯，故國(guó)內(nèi)高端市場(chǎng)，如規(guī)模較大的砂石場(chǎng)仍是進(jìn)口的設(shè)備占多數(shù)。
目前國(guó)內(nèi)的破碎機(jī)械制造商無(wú)論國(guó)有企業(yè)還是民營(yíng)企業(yè)，在科技開(kāi)發(fā)上的投入不足是產(chǎn)品差距的主觀原因，既缺乏科研手段（例如幾乎沒(méi)有一家制造商具備巖石實(shí)險(xiǎn)室），又缺少先進(jìn)技術(shù)支撐，自主產(chǎn)權(quán)的開(kāi)發(fā)力量十分薄弱。盡管?chē)?guó)內(nèi)外破碎設(shè)備差距很大，但縱觀國(guó)外的破碎設(shè)備制造商由于本土市場(chǎng)日漸縮小，生產(chǎn)成本高，紛紛開(kāi)拓本國(guó)以外的市場(chǎng)，而且作為傳統(tǒng)工業(yè)在資金、人才等方面獲得新的投入甚少，因此，近來(lái)年兼并重組頻繁，這種局面給國(guó)內(nèi)破碎機(jī)械制造商以很大的發(fā)展機(jī)遇，畢竟我國(guó)的制造成本較低，又有較好的重工業(yè)基礎(chǔ)，通過(guò)引進(jìn)國(guó)際上先進(jìn)技術(shù)，產(chǎn)學(xué)科研投入，一定能克服技術(shù)上的差距，使我國(guó)的破碎設(shè)備產(chǎn)品更好的進(jìn)入國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)。
礦業(yè)破碎機(jī)是指排料中粒度大于三毫米的含量占總排料量50%以上的粉碎機(jī)械。由英國(guó)人恒安發(fā)明。破碎作業(yè)常按給料和排料粒度的大小分為粗碎、中碎和細(xì)碎。常用的砂石設(shè)備有顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)，沖擊式破碎機(jī)，復(fù)合式破碎機(jī)，單段錘式破碎機(jī)，立式破碎機(jī)，旋回破碎機(jī)、圓錐式破碎機(jī)、輥式破碎機(jī)、雙輥式破碎機(jī)、二合一破碎機(jī)、一次成型破碎機(jī)等幾種。
顎式破碎機(jī)是利用兩顎板對(duì)物料的擠壓和彎曲作用，粗碎或中碎各種硬度物料的破碎機(jī)械。其破碎機(jī)構(gòu)由固定顎板和可動(dòng)顎板組成，當(dāng)兩顎板靠近時(shí)物料即被破碎，當(dāng)兩顎板離開(kāi)時(shí)小于排料口的料塊由底部排出。它的破碎動(dòng)作是間歇進(jìn)行的。這種破碎機(jī)因有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠和能破碎堅(jiān)硬物料等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于選礦、建筑材料、硅酸鹽和陶瓷等工業(yè)部門(mén)，和圓錐破碎機(jī)相比，顎式破碎機(jī)投資少，成品片石少，生產(chǎn)成本低。與錘式破碎機(jī)相比，耐磨件使用時(shí)間長(zhǎng)，生產(chǎn)效率高，后期投資小。
旋回式破碎機(jī)是利用破碎錐在殼體內(nèi)錐腔中的旋回運(yùn)動(dòng)，對(duì)物料產(chǎn)生擠壓、劈裂和彎曲作用，粗碎各種硬度的礦石或巖石的大型破碎機(jī)械。裝有破碎錐的主軸的上端支承在橫梁中部的襯套內(nèi)，其下端則置于軸套的偏心孔中。軸套轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，破碎錐繞機(jī)器中心線作偏心旋回運(yùn)動(dòng)它的破碎動(dòng)作是連續(xù)進(jìn)行的，故工作效率高于顎式破碎機(jī)。到70年代初期，大型旋回破碎機(jī)每小時(shí)已能處理物料5000噸，最大給料直徑可達(dá)2000毫米。
圓錐式破碎機(jī)的工作原理與旋回破碎機(jī)相同，但僅適用于中碎或細(xì)碎作業(yè)的破碎機(jī)械。中、細(xì)碎作業(yè)的排料粒度的均勻性一般比粗碎作業(yè)要求的高，因此，在破碎腔的下部須設(shè)置一段平行區(qū)，同時(shí)，還須加快破碎錐的旋回速度，以便物料在平行區(qū)內(nèi)受到一次以上的擠壓。
輥式破碎機(jī)是利用輥面的摩擦力將物料咬入破碎區(qū)，使之承受擠壓或劈裂而破碎的機(jī)械。當(dāng)用于粗碎或需要增大破碎比時(shí)，常在輥面上做出牙齒或溝槽以增大劈裂作用。輥式破碎機(jī)通常按輥?zhàn)拥臄?shù)量分為單輥、雙輥和多輥破碎機(jī)，適于粗碎、中碎或細(xì)碎煤炭、石灰石、水泥熟料和長(zhǎng)石等中硬以下的物料。
錘式破碎機(jī)是利用錘頭的高速?zèng)_擊作用 ，對(duì)物料進(jìn)行中碎和細(xì)碎作業(yè)的破碎機(jī)械。錘頭鉸接于高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上，機(jī)體下部設(shè)有篦條以控制排料粒度。送入破碎機(jī)的物料首先受到高速運(yùn)動(dòng)的錘頭的沖擊而初次破碎，并同時(shí)獲得動(dòng)能，高速飛向機(jī)殼內(nèi)壁上的破碎板而再次受到破碎。小于篦條縫隙的物料被排出機(jī)外，大于篦條縫隙的料塊在篦條上再次受到錘頭的沖擊和研磨，直至小于篦條縫隙后被排出。
反擊式破碎機(jī)是利用板錘的高速?zèng)_擊和反擊板的回彈作用，使物料受到反復(fù)沖擊而破碎的機(jī)械。板錘固裝在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上，并沿著破碎腔按不同角度布置若干塊反擊板。
環(huán)錘破碎機(jī)主要用途：該系列環(huán)錘破碎機(jī)適用于破碎各種脆性物料，如煤、煤千石、焦碳、爐渣、頁(yè)巖，疏松石灰石等。物料的抗壓強(qiáng)度不超過(guò)10MPa，其表面水分不大于8%。
沖擊式破碎機(jī)適用于軟或中硬和極硬物料的破碎、整形，廣泛應(yīng)用于各種礦石、水泥、耐火材料、鋁凡土熟料、金剛砂、玻璃原料、機(jī)制建筑砂、石料以及各種冶金礦渣，特別對(duì)碳化硅、金剛砂、燒結(jié)鋁礬土、美砂等高硬、特硬及耐磨蝕性物料比其它類(lèi)型的破碎機(jī)產(chǎn)量功效更高。 1、總體設(shè)計(jì)方案
1.1 設(shè)計(jì)特點(diǎn)
雙齒輥破碎機(jī)機(jī)的主要性能特點(diǎn)是：
1. 本機(jī)具有體積小、重量輕、噪聲低、安裝檢修都十分方便等特點(diǎn)；
2. 齒輥的結(jié)構(gòu)尺寸都是根據(jù)產(chǎn)品粒度要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，破碎齒磨損后現(xiàn)場(chǎng)可直接更換破碎牙齒，大大降低了使用成本；
3. 過(guò)粉碎極低。采用剪切原理，小于要求粒度的物料直接通過(guò)，對(duì)于大于粒度要求的物料進(jìn)行破碎，避免了進(jìn)入破碎機(jī)的物料攙雜破碎的缺陷。對(duì)于煤炭、焦碳等中等硬度物料，過(guò)粉碎率一般在5%以下。
2PGC—450×500新型雙齒輥破碎機(jī)是利用新型的齒形對(duì)物料進(jìn)行剪切、拉伸、彎曲、刺破、折斷等作用實(shí)現(xiàn)破碎，特別適合用于原煤的粗碎和中碎，可簡(jiǎn)化原煤的準(zhǔn)備作業(yè)，是理想的煤炭破碎設(shè)備。
1.2 設(shè)計(jì)產(chǎn)品的用途和應(yīng)用領(lǐng)域
破碎機(jī)是冶金、礦山、礦山、電力、化工、建筑、陶瓷、水泥和筑路等工業(yè)部門(mén)廣泛應(yīng)用的設(shè)備，每年有大量原料和再利用的廢料都需要用破碎機(jī)進(jìn)行加工處理，以達(dá)到下一級(jí)機(jī)械加工設(shè)備所要求的粒度，所以破碎機(jī)主要應(yīng)用于礦區(qū)。
1.3 設(shè)計(jì)目標(biāo)
提高雙輥齒破碎機(jī)齒輥耐磨性和整體強(qiáng)度，使得齒輥在整個(gè)破碎工作過(guò)程中，不會(huì)因雙齒輥破碎機(jī)輥齒的長(zhǎng)時(shí)間工作和物料粒度過(guò)大而發(fā)生變形，降低事故率，提高破碎效率，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
1.4 研究?jī)?nèi)容
（1）結(jié)構(gòu)分析設(shè)計(jì)；
（2）分析雙齒輥破碎機(jī)齒輥工作面耐磨性及其整體強(qiáng)度；
（3）整體結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
解決的關(guān)鍵問(wèn)題：輥齒齒面嚴(yán)重磨損； 輥齒軸變形。
1.5 設(shè)計(jì)方案
破碎機(jī)理：雙齒輥破碎機(jī)的主要工作部件為兩個(gè)平行安裝的齒輥，每個(gè)齒輥沿軸向布置一定數(shù)量的齒環(huán)，通過(guò)齒輥的對(duì)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)物料的破碎。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。
齒對(duì)物料的作用過(guò)程可分為3個(gè)階段。在第1個(gè)階段，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的輥齒遇到大塊物料，首先對(duì)它進(jìn)行沖擊剪切作用，接著對(duì)它進(jìn)行撕拉作用。如果碎塊能被輥齒咬入則進(jìn)入第2階段，否則輥齒沿物料表面強(qiáng)行猾過(guò)，靠輥齒的螺旋布置迫使物料翻轉(zhuǎn)，等待下一對(duì)齒的繼續(xù)作用。在圖1中，這一階段為齒從1-1位置到2-2位置。第2階段從物料被咬入開(kāi)始，到前一對(duì)齒脫離咬合終止。在圖1中表示為齒從2-2位置運(yùn)動(dòng)到3-3位置的過(guò)程。這一階段兩齒包容的截面由大逐漸變到最小，然后在增大，粒度大的物料由于包容體積逐漸變小而被強(qiáng)行擠壓剪碎，破碎后的物料被擠出，從齒側(cè)間隙漏下。
前一對(duì)齒開(kāi)始脫離嚙合時(shí)，破碎的物料大量下漏排除，個(gè)別粒度仍然偏大的物料被兩齒輥下面的破碎砧阻擋，使其進(jìn)行二次破碎。當(dāng)齒運(yùn)動(dòng)到破碎砧附近時(shí)，與破碎砧共同作用，將大塊物料劈碎并將其強(qiáng)行排除，這就是第3階段破碎。
至此，一對(duì)齒的破碎過(guò)程結(jié)束。每對(duì)齒環(huán)上有多少齒，齒輥運(yùn)行一周時(shí)同樣的過(guò)程就進(jìn)行多少次，循環(huán)往復(fù)。
破碎機(jī)設(shè)計(jì)方案：由三向異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)皮帶論轉(zhuǎn)動(dòng)，小皮帶輪向大皮帶輪完成第一級(jí)降速，大皮帶輪上小齒輪軸向第一齒輥軸完成第二級(jí)降速，第一皮帶輪帶動(dòng)第二皮帶輪，同速傳動(dòng)，兩齒輥相向轉(zhuǎn)動(dòng)，由齒輥上破碎齒輪完成破碎工作，并且在兩齒輥中間下方破碎物料排出最密集的地方安放破碎砧，使物料進(jìn)行二次破碎，達(dá)到更好的破碎效果，提高破碎生成率和降低生產(chǎn)成本和工作工序，已經(jīng)破碎的物料由下面排料口直接排出。
1.6 題目的可行性
輥式破碎機(jī)尤其適用于破碎黏性物料。它具有處理細(xì)料的優(yōu)點(diǎn)，尤其是用于洗選之前的選煤過(guò)程。其處理能力較大，可達(dá)幾千噸/時(shí)。當(dāng)采用槽型和齒型齒板時(shí)，最好處理軟質(zhì)材料和抗壓強(qiáng)度低于800-1000kg/cm2的中硬物料，如：黏土，石膏，煤炭，焦碳，尾礦，鋁土礦，滑石等。目前隨著煤炭工業(yè)的發(fā)展和煤炭破碎加工技術(shù)的進(jìn)步，特別是新的新型破碎方法的出現(xiàn)，煤礦石對(duì)破碎機(jī)齒輥工作表面的性能、破碎后物料粒度和使用可靠性的要求也越來(lái)越高，齒輥?zhàn)鳛槠扑楣ぷ髅嬷泄r最?lèi)毫?、?fù)載情況最復(fù)雜的關(guān)鍵設(shè)備，它的性能、壽命和可靠性制約了其它設(shè)備能力的正常發(fā)揮，決定了高產(chǎn)高效輥式破碎機(jī)的可行性和經(jīng)濟(jì)效益。改造方案的實(shí)施，必將為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
1.7 傳統(tǒng)破碎機(jī)的改進(jìn)
傳統(tǒng)的破碎機(jī)大都是利用一對(duì)或幾對(duì)輥齒對(duì)塊狀物料進(jìn)行擠壓破碎。且這些輥輪在軸上的安裝大都是并齊地排列在軸上，也就是它們的安裝鍵都在同一個(gè)空間角度上。這種傳統(tǒng)的破碎機(jī)它的破碎效果不太理想。
在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我對(duì)傳統(tǒng)的破碎機(jī)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。首先，對(duì)輥齒的空間安裝位置進(jìn)行改進(jìn)，把輥齒在軸上成螺旋式安裝布置，也就是連接鍵成角度布置其值為：第一個(gè)鍵槽角度為00其它的依次為150 、300 、450、600、750。這樣設(shè)計(jì)能對(duì)塊狀物料進(jìn)行階段性破碎。也就是能對(duì)塊狀物料進(jìn)行多次破碎。它能很好地提高破碎效率。
同時(shí)為了更好地，進(jìn)一步地提高破碎效率。在每?jī)蓚€(gè)嚙合輥齒嚙合處的正下方加上一個(gè)破碎砧。破碎砧利用它的兩個(gè)側(cè)面與嚙合輥齒下方的齒面再次地對(duì)物料進(jìn)行進(jìn)一步破碎具體工作原理如下：
圖3 破碎砧的工作原理圖 2、破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 結(jié)構(gòu)的選擇與比較
傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方式很多，好的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅可以大大提高破碎的效率，而且可以節(jié)省功耗。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為齒輪機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)是從齒輥?zhàn)鳚L動(dòng)的一對(duì)齒輥機(jī)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)上述功能的機(jī)構(gòu)有很多下圖所示的幾種結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)如圖的右側(cè)所示
方案一：
這種結(jié)構(gòu)使用的是一臺(tái)三向異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)小齒輪，小齒輪帶動(dòng)一級(jí)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，在一級(jí)輥?zhàn)拥牧硪欢搜b有和二級(jí)輥?zhàn)油耆嗤凝X輪只起到傳動(dòng)的作用，兩輥?zhàn)油傧嘞蜣D(zhuǎn)動(dòng)完成破碎任務(wù)，這種方案可以完成破碎，且具有噪聲小，平穩(wěn)性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，高效率等多方面優(yōu)點(diǎn)，但一級(jí)輥?zhàn)由系牡诙积X輪多余，造成浪費(fèi)。
方案二：
如圖所示的結(jié)構(gòu)，其布局基本與方案一相同，不同的是采用兩個(gè)同型號(hào)的三向異步電機(jī)分別帶動(dòng)兩個(gè)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)，這種設(shè)計(jì)方案破碎效果很好，但造價(jià)相當(dāng)昂貴，且在不需要調(diào)動(dòng)破碎粒度的時(shí)候不需要采用兩個(gè)動(dòng)力源，故舍棄。
方案三：
這種結(jié)構(gòu)不但具有方案一的所有優(yōu)點(diǎn)，而且克服了方案一多余齒輪造成浪費(fèi)的缺點(diǎn)，還在齒輥下方加入破碎砧，進(jìn)行二次破碎，進(jìn)一步提高破碎效率，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布局合理，故選用此設(shè)計(jì)方案。
2.2 破碎機(jī)參數(shù)的初步確定
2.2.1 性能
輥?zhàn)右?guī)格 450×500 D×L/mm
給料粒度 200 /mm
排料粒度 0～25；0～50；0～75；0～100 mm
生產(chǎn)率 20； 35； 45； 55 t/h
輥?zhàn)愚D(zhuǎn)數(shù) 64 r/min
機(jī)器質(zhì)量 3.765 m/ t
2.2.2 計(jì)算參數(shù)
2.2.2.1 輥?zhàn)又睆?
輥?zhàn)又睆紻與給料粒度d有關(guān)，它們之間的關(guān)系決定于輥皮與被破碎物料間的摩擦系數(shù)的大小。
對(duì)于光輥： D20d
輥皮表面帶有溝槽： D=（10～12）d
輥皮表面鑲齒： D=（2～6）d
對(duì)于我所設(shè)計(jì)的雙齒輥破碎機(jī)，所破碎的物料粒度在100～200mm范圍內(nèi)。
D=（2～6）×（100～200）=（200～1200）mm 取D=450mm
由于450×500型雙齒輥破碎機(jī)較接近設(shè)計(jì)要求，故選用。
2.2.2.2 輥?zhàn)庸ぷ鬓D(zhuǎn)速
輥?zhàn)幼詈线m的轉(zhuǎn)速與輥皮表面特征，被破碎物料的硬度和尺寸大小有關(guān)，一般都是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)決定的。它要保證機(jī)器有最大的生產(chǎn)率，功率消耗又要少，同時(shí)還要考慮輥皮的磨損不能太快。通常破碎無(wú)聊的粒度越大，輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速越低，輥皮表面有溝槽或鑲齒的輥?zhàn)樱霓D(zhuǎn)速應(yīng)比光輥的低；當(dāng)破碎軟的或脆的物料時(shí)，轉(zhuǎn)速應(yīng)高些，而破碎硬物料時(shí)應(yīng)低些。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)：
n=（120～420）
式中： n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 （r/min）；
——被破碎物料與輥皮之間的摩擦系數(shù)；
——被破碎物料的容積重 （Kg/）；
D——輥?zhàn)又睆?（cm）；
d——給料粒度 （cm）。
按照設(shè)計(jì)要求可知，d=10～20cm，一般摩擦系數(shù)取=0.30～0.35，（或摩擦角=1645’～1918’），取=0.325，=arctan0.325=18，D=450mm，r=1.3～1.45Kg/，取r=1.35×10Kg/。
n=（120～420）=（120～420）=62.06～217.22（r/min）
光輥破碎機(jī)每分鐘工作轉(zhuǎn)數(shù)取上式的上限，帶溝槽的輥?zhàn)尤≈械葦?shù)值，而帶牙齒的輥?zhàn)觿t應(yīng)取其下限，故取 n=64r/min。
2.2.2.3 生產(chǎn)率
雙輥式破碎機(jī)的理論生產(chǎn)率與工作時(shí)兩輥?zhàn)拥拈g距e，輥?zhàn)訄A周速度v以及輥?zhàn)右?guī)格等因素有關(guān)。假設(shè)在輥?zhàn)尤L(zhǎng)上均勻地填滿物料，而且破碎機(jī)的給料和排料都是連續(xù)的，料帶的寬度等于輥?zhàn)娱L(zhǎng)度L，厚度等于輥?zhàn)拥拈g距e，卸出速度等于輥?zhàn)訄A周速度v，因此破碎機(jī)的體積生產(chǎn)能力為
m/h
實(shí)際上，喂入物料并布滿整個(gè)長(zhǎng)度，同時(shí)卸出物料是松散的，故必須乘上系數(shù)加以修正，而物料落下的速度與輥?zhàn)訄A周速度的關(guān)系為V=，則：
Q=188
式中 Q——生產(chǎn)率 （t/h）；
n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 （r/min）；
——破碎產(chǎn)品的松散容重，接近1 （t/m）；
L——輥?zhàn)娱L(zhǎng)度 （m）；
D——輥?zhàn)又睆?（m）；
——輥?zhàn)娱L(zhǎng)度利用系數(shù)和排料松散度系數(shù)，對(duì)于中硬度物料，=0.2～0.3；對(duì)于粘性和潮濕物料，如煤，焦碳等，=0.4～0.6；
e——排料口寬度 （m）。
當(dāng)破碎硬質(zhì)物料時(shí)，在破碎力的作用下，后輥彈簧受壓縮，使轉(zhuǎn)輥之間距增大，通常間距約為增大1/4，故
Q=235 t/h
Q=235
=235（ 0.4～0.6）0.510.450.02564
=33.84～50.76（t/h）
2.2.2.4 輥?zhàn)庸β实挠?jì)算
輥式破碎機(jī)功率，一般采用經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)估算。破碎中硬物料時(shí)，破碎機(jī)所需功率為
N=0.794KLV
式中 V——輥?zhàn)訄A周速度 m/s；
L——輥?zhàn)娱L(zhǎng)度 m；
K——系數(shù)，K=+0.15，和d分別是給料與排料粒度；
對(duì)于破碎煤或焦碳用的齒輥破碎機(jī)，則輥?zhàn)庸β蕿?
N=KLDn kw
式中 D——輥?zhàn)又睆?m；
L——輥?zhàn)娱L(zhǎng)度 m；
n——輥?zhàn)愚D(zhuǎn)速 r/min；
K——系數(shù)，破碎煤時(shí)，K=0.85。
N= KLDn=0.85×0.5×0.45×64=12.24 kw
2.3 原動(dòng)機(jī)的確定
為了能對(duì)整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)提供穩(wěn)定有力原動(dòng)力的裝置，只有合適的選擇原動(dòng)機(jī)的類(lèi)型才能有效的使系統(tǒng)發(fā)揮其作用，電動(dòng)機(jī)的選用，主要從選用的電動(dòng)機(jī)的功率、工作電壓、種類(lèi)、型式及破碎機(jī)結(jié)構(gòu)考慮，粗算破碎機(jī)傳動(dòng)效率：
*η1η2η3η4η5η6/=N
式中 ——電機(jī)額定功率 kw
——工況系數(shù)，破碎機(jī)屬于的載荷很大的工作機(jī)器，按每天工作10～16小時(shí)計(jì)算，取=1.4；
——帶傳動(dòng)效率，0.95；
——滾動(dòng)軸承效率，0.98；
——8級(jí)精度圓柱齒輪傳動(dòng)效率，0.97。
則 =N*KA/(η1η2η3η4η5η6)=20.37 kw
雙齒輥破碎機(jī)的電動(dòng)機(jī)需要起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、噪聲低、振動(dòng)小、可靠性高、功率等級(jí)高，能承受經(jīng)常的機(jī)械沖擊及振動(dòng)的類(lèi)型。綜合上述因素可以做出選擇Y225M-8型。
2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇與比較
2.4.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的重要性
在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間必須加入傳動(dòng)裝置，通過(guò)它來(lái)傳遞動(dòng)力或改變運(yùn)動(dòng)形式、參數(shù)，這是因?yàn)椋?
1)工作機(jī)所要求的速度通常和原動(dòng)機(jī)的額定速度不一致，需要減速或增速(大多數(shù)情況下要求減速)。
2)工作機(jī)要根據(jù)生產(chǎn)要求進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，而原動(dòng)機(jī)通常只以一種恒定的額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，如果通過(guò)改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的速度來(lái)滿足工作機(jī)的變速要求，往往經(jīng)濟(jì)成本較高。對(duì)于某些類(lèi)型的原動(dòng)機(jī)無(wú)法通過(guò)其本身變速來(lái)滿足工作機(jī)的生產(chǎn)工藝要求。
3)原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式比較單一，比如通常只能作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，而工作機(jī)的運(yùn)動(dòng)形式由生產(chǎn)的工藝要求而定，它們是多種多樣的，如直線運(yùn)動(dòng)、往復(fù)擺動(dòng)、螺旋運(yùn)動(dòng)等等。
4)在單機(jī)集中驅(qū)動(dòng)時(shí)，需要一臺(tái)原動(dòng)機(jī)來(lái)帶動(dòng)若干組不同速度大小，不同運(yùn)動(dòng)形式的工作機(jī)(或執(zhí)行機(jī)構(gòu))。
5)為了工作安全及維修方便，或因機(jī)器的外廓尺寸受到安裝空間、運(yùn)輸條件的限制等其它原因必須把原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)分成兩個(gè)部件，而它們中間則出傳動(dòng)裝置來(lái)連接。
2.4.2 傳動(dòng)類(lèi)型選擇
2.4.2.1傳動(dòng)類(lèi)型選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素
選擇傳動(dòng)類(lèi)型時(shí)所依據(jù)的主要指標(biāo)應(yīng)是：效率高、經(jīng)濟(jì)成本低、外廓尺寸小、重量輕、運(yùn)動(dòng)性能良好及便于加工制造和維修，既能滿足生產(chǎn)條件又安全可靠。具體地說(shuō)選擇傳動(dòng)類(lèi)型時(shí)應(yīng)考慮到：
1）原動(dòng)機(jī)的工況應(yīng)與工作機(jī)工況相匹配，即它們的工作點(diǎn)接近各自的最佳工況，而且工作點(diǎn)盡可能穩(wěn)定。原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置在起動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速性能、機(jī)械特性、反向和空載等方面能符合工作機(jī)的要求。
2)對(duì)傳動(dòng)的尺寸、重量和布置方面應(yīng)做到緊湊、輕巧、合理，同時(shí)又要便于安裝和維修。
3)能適應(yīng)工作環(huán)境條件，加多塵、高溫、低溫、潮濕、腐蝕、易燃、易爆等惡劣環(huán)境、噪聲的限度等。
4)經(jīng)濟(jì)成本低，即工作壽命長(zhǎng)、傳動(dòng)效率高、初始費(fèi)用、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和維修費(fèi)用低。
5)操作和控制方式簡(jiǎn)便。
6)必須符合國(guó)家的技術(shù)政策，現(xiàn)場(chǎng)的技術(shù)條件和環(huán)境保護(hù)等其它要。
2.4.2.2 傳動(dòng)類(lèi)型選擇的原則
1)對(duì)于大功率傳動(dòng)，應(yīng)優(yōu)先選用高效率的傳動(dòng)，以節(jié)約能源。
2)當(dāng)工作機(jī)要求與原動(dòng)機(jī)同步時(shí)，不宜采用摩擦傳動(dòng)，而應(yīng)采用無(wú)滑動(dòng)的傳動(dòng)裝置(如嚙合傳動(dòng))。
3)傳動(dòng)裝置應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品，便于互換從而降低初始和維修費(fèi)用。
4)當(dāng)載荷變化頻繁，而且可能出現(xiàn)過(guò)載時(shí)，不宜采用嚙合傳動(dòng)而可采用摩擦傳動(dòng)、流體傳動(dòng)，或在傳動(dòng)裝置中配備過(guò)載保護(hù)設(shè)施。
5)為了降低初始費(fèi)用，在滿足使用要求前提下，盡可能選擇結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的傳動(dòng)裝置，即簡(jiǎn)化和縮短傳動(dòng)鏈。
6)若原動(dòng)機(jī)的調(diào)速速比能與工作機(jī)的變速要求相適應(yīng)時(shí)，可直接聯(lián)接或采用定傳動(dòng)比的傳動(dòng)裝置；當(dāng)工作機(jī)要求的變速范圍大，原動(dòng)機(jī)的調(diào)速措施不能滿足其機(jī)械特性和經(jīng)濟(jì)要求時(shí)，應(yīng)采用變傳動(dòng)比的傳動(dòng)。通常從降低成本角度出發(fā)盡量采用有級(jí)變速，只有工作機(jī)生產(chǎn)工藝需要連續(xù)變速時(shí)，才選用無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。此外，在傳動(dòng)裝置中傳動(dòng)比的分配應(yīng)合理。
如下圖所示傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，選擇了帶式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。因?yàn)殡p齒輥破碎機(jī)所需要的傳動(dòng)精度不需要太高，而且功率消耗很大需要安全保障，使用帶式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)很安全。因?yàn)殡p齒輥破碎機(jī)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是730r/min，而輥?zhàn)拥霓D(zhuǎn)速需要64 r/min，要求傳動(dòng)比為11.4127。11.4127=4.12*2.77*1，因?yàn)閹絺鲃?dòng)機(jī)構(gòu)所需要的傳動(dòng)精度不需要太高，故帶式部分的傳動(dòng)比為4.12第一對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為2.77第二對(duì)齒輪的傳動(dòng)比為1。即I帶=4.12，i12=2.77,i23=1
3、破碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)
3.1 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)
1. 設(shè)計(jì)功率
Pd=PKA
式中 P——工作機(jī)功率 kw
=1.4×14.55=20.37 kw
2. 帶型
根據(jù)和選取有效寬度制V帶，選取15N/15J型有效寬度制V帶。
式中 ——小帶輪轉(zhuǎn)速 r/min。
3. 傳動(dòng)比i
i= (=0.01～0.02)
式中 ——大帶輪轉(zhuǎn)速 r/mim；
——小帶輪節(jié)圓直徑，可視為基準(zhǔn)直徑；
——大帶輪節(jié)圓直徑，可視為基準(zhǔn)直徑；
——彈性滑動(dòng)系數(shù)；
有效寬度制窄V帶： =-2△e
取=197.4mm，=797.4mm，則
==4.12，
==177 r/min
4. 小帶輪有效直徑及大帶輪有效直徑
為提高V帶壽命，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，值較大選取。
=200mm，=800mm
5. 帶速V
V===7.55 m/s
窄V帶 =35m/s，V20m/s時(shí)，可以充分發(fā)揮帶的傳動(dòng)能力，一般V不低于5m/s，滿足要求，7.5m/s>5m/s。
6．初定中心距離
則
700<<2000，取=1500mm
7．有效長(zhǎng)度
=2++=4630.8 mm
圓整近似選取=4570 mm
8．實(shí)定中心距 a mm
a+=1469.6 mm
取a=1470 mm
9．小帶輪包角
=180-×57.3=156.6
10．根V帶額定功率 kw
根據(jù)帶型，及選取 =7.62 kw
11．i1時(shí)的單根V帶額定功率增量 kw
根據(jù)帶型，及選取 =0.69 kw
12．V帶根數(shù)
=
式中 ——包角修正系數(shù)，取=0.93；
——帶長(zhǎng)修正系數(shù)，取=1.06。
==2.49
取=3
13．帶輪寬度 D=2e+2f=350.25+26=610.5 mm
14．單根V帶初張緊力 N
=0.9[500（-1）+mV]
式中 m——V帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量 Kg/m，取m=0.20 Kg/m。
=0.9[500（-1）+0.20×7.55]=693.5 N
15．作用在軸上的力 N
=2sin=2×693.5×sin=1358.2 N
=1.5=2037.3 N（新帶的初張緊力為正常張緊力的1.5倍。）
16．切邊長(zhǎng)t mm
t=
=
=1439.1 mm
17．撓度 mm
==23.0 mm
18．載荷 Wd N
新安裝的帶 Wd=
式中 ——初張緊力的增量，取=40N。
Wd==65.8 N；
運(yùn)轉(zhuǎn)后的帶 Wd==57.1 N；
最小極限值 Wd=44.1 N。
3.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)
3.2.1 選定齒輪類(lèi)型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)
1) 按1.5所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。
2) 雙齒輥破碎機(jī)為一般重載工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度。
3) 材料選擇。選擇小齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì),表面氮化，深度為0.2～0.3mm），硬度為HB260～290，齒輪硬度Hv550；大齒輪材料為40Cr（熱處理，調(diào)質(zhì)），硬度為HB260～290。
4) 選小齒輪齒數(shù) =19，已知大齒輪轉(zhuǎn)速為 64r/min，小齒輪轉(zhuǎn)速為 177r/min。
5) 傳動(dòng)比 i=u===2.77，故=u×=19×2.77=52.63，取=53。
3.2.2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)
3.2.2.1 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1）試載荷系數(shù) =1.3
（2）計(jì)算小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩
=95.5×10/
=95.5×10×/
=95.5×10
=789359 N
（3）取齒寬系數(shù) =1
（4）查得材料的彈性影響系數(shù) =189.8 MPa
（5）按齒面硬度查得大小齒輪的接觸疲勞極限為
=600 MPa, =600 MPa
（6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)
=60j
式中 j——齒輪每轉(zhuǎn)一周時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù)；
——齒輪的工作壽命 h；
假設(shè)破碎機(jī)壽命為10年（一年工作300天，每天工作10小時(shí)）
=60×1×177×（15×300×10）=4.779×10
=/u=1.725×10
（7）查得接觸疲勞壽命系數(shù)
=0.95； =0.98
（8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力
=
式中 S——安全系數(shù) S=1，取失效概率為1%
=0.95×600 MPa=570 MPa
=0.98×600 MPa=588 MPa
3.2.2.2 計(jì)算
（1）試算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小的值
2.32=124.584 mm
（2）計(jì)算圓周速度
===1.15 m/s
（3）計(jì)算齒寬 b
b==1×124.584 mm=124.584 mm
（4）計(jì)算齒寬與齒高之比 b/h
模數(shù) =/=124.584/19=6.557 mm
齒高 h=2.25=2.25×6.557=14.75 mm
b/h=124.584/14.7=8.45
（5）計(jì)算載荷系數(shù)
根據(jù)=1.15 m/s，八級(jí)精度，查得動(dòng)載荷系數(shù) =1.1；
直齒輪，假設(shè)<100 N/mm，查得=1.2；查得使用系數(shù)=1；
查得8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱(chēng)布置時(shí)
=1.15+0.18（1+0.6）+0.31×10b
=1.15+0.18(1+0.6×1)×1+0.31×10×124.584
=1.477
由 b/h=8.45，=1.477查得 =1.38，故載荷系數(shù)
K==1×1.1×1.2×1.477=1.95
（6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑得
==124.584=142.60 mm
（7）計(jì)算模數(shù) m==7.51 mm
3.2.3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)
彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為
m
3.2.3.1確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值
（1）查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500 MPa，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 =500 MPa。
（2）查得彎曲疲勞壽命系數(shù) =0.85，=0.87。
（3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力
取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，得
== MPa=303.57 MPa
== MPa=310.71 MPa
（4）計(jì)算載荷系數(shù) K
K==1×1.1×1.2×1.38=1.822
（5）查取齒型系數(shù)得
=2.85， =2.31
（6）查取應(yīng)力校正系數(shù)
=1.54， =1.71
（7）計(jì)算大小齒輪的 ，并加以比較
==0.01446
==0.01271
小齒輪的數(shù)值大
3.2.3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算
=4.87 mm
對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的載荷能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取彎曲強(qiáng)度計(jì)算得的模數(shù) 4.87，并就近完整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=5 mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=142.6mm，則
=/m=142.6/5=28.52， 取=29
=u=2.77×29=80.33， 取 =80
這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并作到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。
3.2.4 幾何尺寸計(jì)算
1）計(jì)算分度圓直徑
=m=29×5=145 mm
=m=80×5=400 mm
2）計(jì)算中心距
=（+）/2 =（145+400）/2=272.5 mm
3）計(jì)算齒輪寬度 b==145
取 =145 mm， =150 mm
4）齒數(shù)比 u===2.77
5）齒頂高 ==m=5 mm
6）齒根高 ==（+）m=6.25 mm
7）全齒高 ==（2+）m=11.25 mm
8）齒頂圓直徑 =（+2）m=155 mm
=（+2）m=410 mm
9）齒根圓直徑 =（-2-2）m=132.5 mm
=（-2-2）m=377.5 mm
10）基圓直徑 =cos=138.3 mm
=cos=375.9 mm
11）齒距 p=m=15.7 mm
12）齒厚(s)=齒槽寬(e) s=e=m/2=7.9 mm
13）驗(yàn)算
===10887.7 N
= N/mm=75.09 N/m<100 N/mm，滿足要求，可以使用。
第二根輥轉(zhuǎn)速與第一根輥轉(zhuǎn)速一致，因此選用與第一根齒輪相同齒輪，只起傳動(dòng)作用。
3.3 齒輪強(qiáng)度校核
3.3.1 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核
齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件
式中 ——計(jì)算接觸應(yīng)力 N/mm；
——許用接觸應(yīng)力 N/mm。
3.3.1.1 計(jì)算應(yīng)力
式中 ——節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)；
——材料彈性系數(shù) ；
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)；
——分度圓上的圓周力 N；
b——齒寬 mm；
——小齒輪分度圓直徑 mm；
u——齒數(shù)比；
——使用系數(shù)；
——?jiǎng)虞d系數(shù)；
、——齒向載荷分布系數(shù)；
、——齒間載荷分布系數(shù)。
1）的確定
變位系數(shù)的選擇
按=+=29+80=109，選擇=1.6，查得=0.146，所以y=-=1.6-0.146=1.454，a=（+y）m=（109/2+1.454）×5=279.77 mm，
取a=280 mm，y=1.5,求出=0.14，=y+=1.5+0.14=1.64，選出
=0.745， =0.921
==0.0153，分度圓螺旋角=0，查得=2.26
2）彈性系數(shù)的確定
取=189.8
3）接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)的確定
=，為接觸強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)，它是考慮端面重合度、縱向重合度對(duì)齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)；為接觸強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，它考慮螺旋角對(duì)齒面接觸應(yīng)力影響的系數(shù)
=；
=；
==0
式中 、分別為大小齒輪的部分重合度，查得=0.83，=0.92，則
==1.75；
==0.866；
==1；
==0.866
4）分度圓上的圓周力的確定
=
轉(zhuǎn)矩T====789.28 Nm
===10523.73 N
5）使用系數(shù)的確定
取=1.25
6）動(dòng)載系數(shù)的確定
=1+[+]
式中 、——系數(shù)，查得=39.1，=0.0193
=1+[+0.0193]=1.15
7）齒向載荷分布系數(shù)的確定
=1.15+0.18[1+0.6（）]（）+0.31×10b
=1.15+0.18[1+0.6（）]（）+0.31×10×150
=1.484
8）齒間載荷分配系數(shù)的確定
取=1.2
9）計(jì)算
=474.20 N/mm
3.3.1.2 許用應(yīng)力
=
式中 ——試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力 N/mm；
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)；
——潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)；
——工作硬化系數(shù)；
——接觸強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)；
——接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)。
1）的確定
由大小齒輪材料為40Cr查得==600 N/mm
2) 的確定
N=60j
=60×1×177×（15×300×10）=4.779×10
=/u=1.725×10
查得 =0.95， =0.98
取較小的 =0.95
3）的確定
查得 =1
4）的確定
=1.2-=1.2-=1.11
5）的確定
查得 =1
6）的確定
選取 =1.25 （較高可靠度）
7）計(jì)算
===506.11 N/mm
=474.2 N/mm<
3.3.2 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核
齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件
3.3.2.1 計(jì)算應(yīng)力
=
式中 ——法向模數(shù)；
——復(fù)合齒型系數(shù)；
——抗彎強(qiáng)度計(jì)算的重合度與螺旋角系數(shù)。
1）的確定
==1.48
2）的確定
==1.2
3）的確定
查得 =4.39， =3.95，取較大值 =4.39
4）的確定
=×
=（0.25+）×（1-）
=（0.25+）×（1-）
=0.6786
5）計(jì)算
=
=
=107.01
3.3.2.2 許用彎曲應(yīng)力
=
式中 ——齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度基本值 N/mm；
——抗彎曲強(qiáng)度計(jì)算的壽命系數(shù)；
——相對(duì)齒根圓角敏感性系數(shù)；
——相對(duì)表面狀況系數(shù)；
——抗彎曲強(qiáng)度計(jì)算的尺寸系數(shù)；
——彎曲強(qiáng)度的最小安全系數(shù)。
1）的確定
查得 ==500 N/mm
2）的確定
查得 =0.95， =0.98，取較小值 =0.95
3）的確定
查得 =1
4）的確定
查得 =1
5）的確定
查得 =1
6）的確定
選取 =1.25（較高可靠度）
7）計(jì)算
===380 N/mm
=107.01 N/mm<， 滿足要求。
3.3.3 齒輪靜強(qiáng)度校核計(jì)算
3.3.3.1 齒面靜強(qiáng)度校核
齒面靜強(qiáng)度條件
1）靜強(qiáng)度最大齒面應(yīng)力
=
2）計(jì)算切向力
=
=
=10523.73 N/mm
=
=424.13 N/mm
3）靜強(qiáng)度許用齒面接觸應(yīng)力
=
=
=506.16 N/mm
=424.13 N/mm<， 滿足要求
3.3.3.2 彎曲靜強(qiáng)度校核
彎曲強(qiáng)度條件
1）靜強(qiáng)度最大的齒根彎曲應(yīng)力
=
=1.15×1.484×1.2××4.39×0.6786
=85.61 N/mm
2）靜強(qiáng)度許用齒根彎曲應(yīng)力
=
=
=380 N/mm
=85.61 N/mm<， 滿足要求
3.4 軸、軸承及鍵的設(shè)計(jì)
3.4.1 估算軸徑
選擇軸的材料為40Cr，竟調(diào)質(zhì)處理，查得材料力學(xué)性能數(shù)據(jù)為：
=750 MPa；
=550 MPa；
=350 MPa；
=200 MPa;
E=2.06×10 MPa
初步估算軸徑，由材料為40Cr，選取 A=99，則
=43.12 mm
考慮到大帶輪端加鍵，故取d=100 mm
3.4.2 齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4.2.1 軸承的選擇
根據(jù)破碎機(jī)的工作條件和該軸受力情況選用單列圓錐輥?zhàn)虞S承，該軸承的技術(shù)特點(diǎn)為：
1）額定動(dòng)載荷比為1.5～2.5；
2）能承受單向軸向載荷，在徑向載荷作用下，會(huì)產(chǎn)生附加軸向力，一般成對(duì)使用；
3）能夠限制軸承和外殼在一個(gè)方向上的軸向位移；
4）極限轉(zhuǎn)速低；
5）313系列具有較大的接觸角，可以承受更大的軸向載荷，其他系列的接觸角在10～18之間。
故我選用 31322 型號(hào)單列圓錐滾子軸承
3.4.2.2 鍵的選擇
根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇普通平鍵（C型）聯(lián)接，它具有靠側(cè)面?zhèn)鬟f轉(zhuǎn)矩，對(duì)中好，易拆裝。無(wú)軸向固定作用。精度較高，用于高速軸或較大沖擊、正反轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。薄型平鍵運(yùn)用于薄壁結(jié)構(gòu)和傳力矩較小的傳動(dòng)。C型用于軸端。
根據(jù)齒輪軸徑d=110 mm，選用C28×61（GB/T1096-2003）
3.4.2.3 鍵的強(qiáng)度校核
鍵的強(qiáng)度要求
和
式中 T——傳遞的轉(zhuǎn)矩；
d——軸的直徑；
l——鍵的工作長(zhǎng)度，l=L-b/2；
k——鍵與輪轂的接觸高度，k=0.4h；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓力，查得=100～120 MPa；
——鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用壓強(qiáng)，查得=40 MPa；
=35.46 MPa
，滿足要求，可以使用；
=35.46 MPa
，滿足要求，可以使用。
3.4.3 軸上受力分析如下面彎矩轉(zhuǎn)矩圖
（1）軸上傳遞的轉(zhuǎn)矩
==789359 Nmm =789.359 Nm
（2）齒輪的圓周力
=10887.7 N
（3）齒輪的徑向力
=10887.7×0.364=3962.8 N
（4）軸承的軸向力
=
=
=5271.4 N
（5）由大帶輪制造和安裝所附加的圓周力
=2cos(90-)
=2×693.5×
=1358.2 N
3.4.4 求支反力
（1）在水平面內(nèi)的支反力，由=0 得
（a+b）-b=0
==1844.8 N
由=0得
=-=3962.8-1844.8=2118 N
（2）在垂直平面內(nèi)的支反力
===5443.85 N
（3）由于的作用，在支點(diǎn)A、B處的支反力，=0，得
（a+b）-c=0
==386.38 N
=+=1358.2+386.38=1744.58 N
3.4.5 作彎矩和轉(zhuǎn)矩圖
3.4.5.1 齒輪的作用力在水平平面的彎矩圖
=×b=2118×0.135=285.93 Nm
=-F×==285.93-5271.4×=-96.25 Nm
齒輪的作用力在垂直平面的彎矩圖
==5743.85×0.135=734.92 Nm
由于齒輪作用力在D截面作出的最大合成彎矩
==790 Nm
由于作用而作出的彎矩圖
=×C=1358.2 N×0.0825 m=112.05 Nm
該彎矩圖的作用平面不定，但當(dāng)其與上述合成彎矩圖共面時(shí)是最危險(xiǎn)的情況。這時(shí)其彎矩為二者之和，則截面D的最大合成彎矩為
=+=790+112.05=902.05 Nm
3.4.5.2 作轉(zhuǎn)矩圖
3.4.6 軸的強(qiáng)度校核
3.4.6.1 確定危險(xiǎn)截面
根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖、截面B處彎矩較大，且有軸承配合引起的應(yīng)力集中，截面D處彎矩最大，且有齒輪配合引起的應(yīng)力集中，故屬于危險(xiǎn)截面?，F(xiàn)對(duì)D截面進(jìn)行強(qiáng)度校核。
3.4.6.2 安全系數(shù)校核計(jì)算
由于該破碎機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彎矩引起對(duì)稱(chēng)循環(huán)的彎應(yīng)力，轉(zhuǎn)矩引起的脈動(dòng)循環(huán)的切應(yīng)力。
彎曲應(yīng)力幅為：
==47.04 MPa
式中 W——抗彎斷面系數(shù)
由于是對(duì)稱(chēng)循環(huán)彎曲應(yīng)力，故平均應(yīng)力 =0
式中 ——40Cr的彎曲對(duì)稱(chēng)循環(huán)應(yīng)力時(shí)的疲勞極限，查得=350 MPa；
——正應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，查得=2.38；
——表面質(zhì)量系數(shù)，軸徑車(chē)削加工，查得 =0.90；
——尺寸系數(shù)，查得 =0.6
=
=1.69
切應(yīng)幅為
==1.03×10 Pa
式中 ——抗扭斷面系數(shù)
根據(jù)式
式中 ——40Cr扭轉(zhuǎn)疲勞極限，查得 =200 MPa；
——切應(yīng)力有效應(yīng)力集中系數(shù)，查得 =2.22；
——平均應(yīng)力折算系數(shù)，查得 =0.21；
——尺寸系數(shù)，查得 =0368；
=
=50.6
軸D截面的安全系數(shù)為
S===1.69
查得 [S]=1.3～2.5
故S>[S]，可知該截面是安全地，可以使用。
3.5 破碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)
根據(jù)破碎機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、帶傳動(dòng)、齒輪及軸的設(shè)計(jì)，綜合進(jìn)行破碎機(jī)的總體設(shè)計(jì)，破碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)如下圖。
破碎箱采用鋼板組裝方式，底座采用180型槽鋼，破碎箱與底座采用螺緊后焊接，而電動(dòng)機(jī)直接用螺栓擰在底座上。
我對(duì)破碎機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化。其減速箱與破碎箱做成一體形式，既可以節(jié)省空間和制造成本又可以更好的密封和傳動(dòng)；對(duì)齒輪軸部分我采用齒輪軸半露，上蓋與半露部分很好的密封。具體形式如下圖表示。
4、綠色設(shè)計(jì)
4.1 綠色設(shè)計(jì)產(chǎn)生的背景
自20世紀(jì)70年代以來(lái)，工業(yè)污染所導(dǎo)致的全球性環(huán)境惡化達(dá)到了前所未有的程度，迫使人們不得不重視環(huán)境污染的現(xiàn)實(shí)。日益嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)，要求全世界工商企業(yè)采取共同行動(dòng)來(lái)加入環(huán)境保護(hù)，以拯救人類(lèi)生存的地球，確保人類(lèi)的生活質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)持續(xù)健康的發(fā)展。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，各國(guó)的環(huán)保戰(zhàn)略開(kāi)始經(jīng)歷一場(chǎng)新的轉(zhuǎn)折，全球性的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整呈現(xiàn)出新的綠色戰(zhàn)略趨勢(shì)，這就是向資源利用合理化、廢棄物產(chǎn)生少量化、對(duì)環(huán)境無(wú)污染或少污染的方向發(fā)展。在這種“綠色浪潮”的沖擊下，綠色產(chǎn)品逐漸興起，相應(yīng)的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法就成為目前的研究熱點(diǎn)。
在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，產(chǎn)品的綠色標(biāo)志制度相繼建立，凡標(biāo)有“綠色標(biāo)志”圖案的產(chǎn)品，表明該產(chǎn)品從生產(chǎn)到使用回收的整個(gè)過(guò)程符合環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害極少，可以實(shí)現(xiàn)資源的再生和回收，這種產(chǎn)品大大地提高了在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力。例如：德國(guó)的水溶油漆被授予綠色標(biāo)志后，銷(xiāo)售額提高了20%。
與經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)工業(yè)的技術(shù)水平還有較大差距，工業(yè)產(chǎn)品還存在著資源和原材料消耗大、環(huán)境污染嚴(yán)重、國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力相對(duì)較弱等問(wèn)題。在加入WTO之后，產(chǎn)品出口所面臨“綠色壁壘”十分突出。為解決上述問(wèn)題的可行途徑，就是通過(guò)綠色設(shè)計(jì)與綠色制造技術(shù)，大力開(kāi)發(fā)綠色產(chǎn)品，盡可能減少對(duì)環(huán)境的污染和資源浪費(fèi)，全面提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。
4.2 綠色產(chǎn)品的定義和特點(diǎn)
綠色設(shè)計(jì)是由綠色產(chǎn)品的誕生所引申的一種設(shè)計(jì)技術(shù)。因而，要進(jìn)行綠色設(shè)計(jì)，首先有必要弄清什么樣產(chǎn)品是綠色產(chǎn)品，綠色產(chǎn)品有何特點(diǎn)，以便于采取一定的方法和手段去設(shè)計(jì)綠色產(chǎn)品。
4.2.1綠色產(chǎn)品的定義
綠色產(chǎn)品是相對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品而言的，至今還沒(méi)有權(quán)威的定義，為了便于對(duì)綠色產(chǎn)品的認(rèn)識(shí)，給出如下一些定義：
（1）綠色產(chǎn)品是指以環(huán)境和環(huán)境資源保護(hù)為核心概念而設(shè)計(jì)生產(chǎn)的、可拆卸和分解的產(chǎn)品，其零部件經(jīng)過(guò)翻新處理后可以重新利用。
（2）綠色產(chǎn)品是將重點(diǎn)放在減少部件，使原材料使用合理化并能進(jìn)行回收處理的產(chǎn)品。
（3）綠色產(chǎn)品是指從生產(chǎn)到使用乃至回收的整個(gè)過(guò)程都符合特定的環(huán)境保護(hù)要求，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)害或危害小，以及可以再生或回收、循環(huán)、再利用的產(chǎn)品。
（4）綠色產(chǎn)品是指其使用壽命完結(jié)時(shí)，部件可以翻新和重新利用的產(chǎn)品。
以上定義可以看出，綠色產(chǎn)品是指在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，包括原材料制備、設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用、回收、再用或再生過(guò)程，能節(jié)約資源和能源，對(duì)生態(tài)環(huán)境無(wú)危害或少危害，且對(duì)生產(chǎn)者及使用者具有良好保護(hù)性的產(chǎn)品。
4.2.2綠色產(chǎn)品的特點(diǎn)
（1）優(yōu)良的環(huán)境友好性；（2）最大限度地利用材料資源；（3）最大限度地節(jié)約能源。
4.3 綠色設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和設(shè)計(jì)原則
4.3.1設(shè)計(jì)內(nèi)容
1）綠色產(chǎn)品的描述和建模；2）綠色設(shè)計(jì)的材料選擇；3）面向拆卸性設(shè)計(jì)；4）產(chǎn)品的可回收性設(shè)計(jì)；5）綠色產(chǎn)品的成本分析；6） 綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。
4.3.2設(shè)計(jì)原則
1）資源最佳利用原則；2） 能量消耗最少原則；3）“零污染”原則；4）“零損害”原則；5）技術(shù)先進(jìn)原則；6）生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益最佳原則
我設(shè)計(jì)的雙齒輥破碎機(jī)具有可拆卸性，并且破碎過(guò)程中較原始輥式破碎機(jī)添加破碎砧，這樣設(shè)計(jì)可以提高生產(chǎn)率，節(jié)省原材料，降低生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來(lái)可觀的效益。但是也存在著一些不足，就目前的科技還無(wú)法徹底解決此問(wèn)題，希望日后在這方面有所突破。
結(jié) 論
在當(dāng)今的社會(huì)發(fā)展中，工農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化程度越來(lái)越高，制造業(yè)飛速發(fā)展。特別是發(fā)達(dá)國(guó)家在這方面有為明顯，我國(guó)雖然和他們比有一定的差距，但最近幾年通過(guò)引進(jìn)外資和繼續(xù)加大科研投入力度。因此，也取得了較大的發(fā)展，這種差距也在慢慢地減小。我設(shè)計(jì)的雙齒輥破碎機(jī)在一定程度上促進(jìn)了自動(dòng)化生產(chǎn)，降低了工人的勞動(dòng)力度，提高了生產(chǎn)效率，可以說(shuō)具有十分重要的意義。
通過(guò)資料收集、整理和設(shè)計(jì)，我設(shè)計(jì)的雙齒輥破碎機(jī)終于完成了。在我所設(shè)計(jì)的這段時(shí)間里，我通過(guò)對(duì)資料的搜集、查找，找到了很多對(duì)設(shè)計(jì)有用的參考資料，從而保證了設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行?？梢哉f(shuō)這次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合檢驗(yàn)和全面總結(jié)，在這個(gè)過(guò)程中我學(xué)會(huì)了獨(dú)立思考、在實(shí)踐中找答案、在前人的基礎(chǔ)上求創(chuàng)新。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的綜合能力大大的提高，為將來(lái)參加工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
致 謝
近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了，在畢業(yè)設(shè)計(jì)的日子里，我完成了雙齒輥破碎機(jī)的設(shè)計(jì)。我在華盛銘實(shí)習(xí)的日子里，得到了各方工友老師等多位領(lǐng)導(dǎo)的熱情接待與大力支持，在次表示深深的感謝。我還要感謝機(jī)制教研室的張昌娟老師，若沒(méi)有她的指導(dǎo)幫助和支持我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不能完成的如此順利。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我在老師的指導(dǎo)下學(xué)到了很多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在一些探索性問(wèn)題上得到了深層次的理解，更在老師的身上學(xué)到了許多為人處事的道理，我想這些都是我人生中的寶貴財(cái)富，在我今后的工作生涯中定會(huì)受益匪淺。在此我要對(duì)指導(dǎo)老師說(shuō)一聲：“老師，您辛苦了！”
由于本人所掌握的知識(shí)技能水平有限，在設(shè)計(jì)中難免存在一些問(wèn)題，在此懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)們給予批評(píng)與指正，以便我在今后的工作和學(xué)習(xí)中有更大的提高。
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