圆锥破碎机结构设计

摘要

圆锥破碎机是一种采矿原料破碎设备。它主要由供油口，隔板，动锥，

主轴，定锥，偏心轴套，传动轴，小锥齿轮，大锥齿轮，皮带轮，电动机等

装置组成。优化设计，计算和验证时要考虑到圆锥破碎机的装配图和主要零

件图，包括CAD软件图和手册图。

圆锥破碎机传动结构存在一些缺陷，影响「工作效率。分级设计的主要

目的是通过改进和优化，计算和验证圆锥破碎机传动装置的结构设计，以提

高圆锥破碎机的工作效率和生产能力。

关键词：圆锥破碎机；改进；数据计算；图纸

Abstract

Conecrusherisakindofcrushingequipmentforminingrawmaterials.Itis

mainlycomposedofoilsupplyport,diaphragm,movingcone,mainshaft,fixed

cone,eccentricshaftsleeve,transmissionshaft,smallbevelgear,largebevelgear,

beltpulley,motorandotherdevices.Theassemblydrawingandmainparts

drawingofconecrusher;includingCADsoftwaredrawingandmanualdrawing,

shouldbeconsideredintheoptimizationdesign,calculationandverification.

Therearesomedefectsinthetransmissionstructureofconecrusher;which

affecttheworkingefficiency.Themainpurposeofgradingdesignistoimprove

theworkingefficiencyandproductioncapacityoftheconecrusherbyimproving

andoptimizing,calculatingandverifyingthestructuraldesignofthedriving

deviceoftheconecrusher.

Keywords:conecrusher;improvement;datacalculation;drawing

ii

目录

摘要...............................................................I

Abstract......................................................................................................................II

绪论...............................................................1

第一章论述圆锥破碎机..............................................2

1.1国内外发展现状.............................................2

1.2存在的问题及发展方向.......................................2

1.2.1减少新耐磨材料的应用.................................2

1.2.2生产和制造工艺水平差..................................2

1.2.3圆锥破碎机传动装置的结构存在一些缺点................2

1.3国内研究方向...............................................2

1.4圆锥破碎机的优势...........................................3

1.5应用效果...................................................3

第二章圆锥破碎机设计方案.........................................4

2.1基本参数的确定............................................4

2.2工作原理和基本结构.........................................4

第三章圆锥破碎机的主要结构.......................................4

3.1给矿口与排矿口宽度.........................

3.1.1给矿口宽度...........................................4

3.1.2矿口宽度..............................................5

3.2喇叭........................................................5

3.3断裂的平行区域.............................................5

3.4圆锥破碎机的工作原理及各部分的结构........................5

第四章工作参数计算...............................................10

4.1工作参数..................................................10

4.2动锥的摆动次数............................................10

4.3生产率.....................................................10

4.4电机功率..................................................11

第五章电动机的选择和传动装置的计算..............................16

5.1电动机的选择..............................................16

5.2传动装置的参数计算........................................16

5.2.1轴的计算..............................................16

5.2.2角接触球轴承的选择和寿命验算........................24

in

5.3传动零件的设计.................................24

5.3.1齿轮的计算...............................24

5.3.2齿轮的校核...............................26

结论.................................................28

致谢.................................................29

参考文献..............

IV

绪论

随着社会的进步，原材料的消耗越来越多，导致丰富的矿产资源利矿石

品位的枯竭。以我国冶金矿山为例，铁矿石平均品位为31%,铸矿平均品位

为22%。绝大多数原矿在成为负担之前需要被压碎和精选。破碎和研磨是矿

物加工的领导者，也是能源和钢铁的主要消耗者。因此，节能降耗是研磨设

备的研究课题，“减磨”是降低能耗的重要手段，主要问题是减小破碎产品

的最终粒径。它能破碎350毫米至10毫米以下不同等级的矿石和岩石，能满

足磨矿粒度的需要，成为金属矿山选矿厂的主要破碎设备。

1

第1章论述圆锥破碎机

1.1国内外发展现状

破碎设备广泛应用于日常生活和生产中。它把直径较大的物体压碎成直

径较小的颗粒。圆锥破碎机结构简单.，运行稳定，效率高，已成为矿山破碎

行业的主要设备。世界上第一台圆锥破碎机于1890年代后期发布，并开始用

于美国生产。中国第一台圆锥破碎机是苏联，但存在许多缺陷，需要优化和

改进。虽然目前圆锥破碎机正在逐步改进，如其结构不断改进，但其基本结

构并没有多大变化。因此，提高圆锥破碎机的水平仍然是我们当前的主要任

务。从我国目前的破碎设备来看，最常用的中碎设备是标准圆锥破碎机，而

细碎设备仍然是短头圆锥破碎机。

1.2问题的隐患及发展方向

1.2.1减少新耐磨材料的应用

圆锥破碎机是将物料从大颗粒变为小颗粒的一种设备。因此，圆锥破碎

机的耐磨性是一个很好的试验。如果使用较少的耐磨材料，圆锥破碎机的使

用寿命将会严重降低。相反，如果增加使用新的耐磨材料，网锥破碎机的使

用寿命将大大延长。在圆锥破碎机生产中增加使用新型耐磨材料是一种新趋

势。

1.2.2生产和制造工艺水平差

由于圆锥破碎机生产设备落后，圆锥破碎机生产水平低，加工精度不高。

因此，引进先进的加工设备和加工技术已成为当务之急。

1.2.3圆锥破碎机传动结构有着几个隐患

通过优化传动装置结构的设计，提高效率的目的。

1.3国内研究方向

圆锥破碎机也有破碎不连续和给矿不均匀，导致粉盘磨损不均匀。偏心

轴的锥套总是松动，导致端盖、锥套和大皮带轮磨损。与世界先进国家的同

类破碎机相比，国产圆锥破碎机在质量和性能上仍有差距。因此，有必要对

2

其设计和结构进行优化，以弥补其不足，更好地为生产服务。迫切需要改善

我国圆锥破碎机的落后状况，全面提高圆锥破碎机的技术水平，赶上世界先

进水平，打造世界著名的破碎机。

1.4圆锥破碎机的优点

与其他破碎机对比，圆锥破碎机的特点包括：

(1)圆锥破碎机持续工作，生产能力大，单位能耗少。

⑵圆锥破碎机工作稳定，振动低，机械设备基础质量小。

(3)圆链破碎机比其他破碎机更容易发动。

(4)圆锥破碎机生产的产品粒度非常均匀，劣质产品少。

1.5国内外工作感觉

近年来，国内外开发的新型高效圆锥破碎机的应用范围不断扩大。磨机

尺寸小，磨粉效果显着。

美国的NordbergMP-1000破碎机取代了BartConcentrator的Simmons圆

锥破碎机，具产品尺寸为-12mm,80%,小麦产能提高了37%。波兰鲁宾

(joapppapppppppppppppppppppppappppal08

鞍钢军事调度站选矿厂采用HP700圆锥破碎机。自1997年9月投产以来,

中型破碎机的卸料尺寸为-75毫米，处理能力为790吨/小时，破碎机的产量

为-12mm,占92%,处理能力为350吨/小时，提高了磨机的生产能力，降低

了分支机构的能耗。北京矿业学院与安徽铜陵有色金属公司合作，PD90120

颗式破碎机和GYP1200惯性圆锥破碎机解决了主要问题，实现了-750mm~

-8mm,70-80吨/小时的生产能力我用过两阶段开路磨削工艺，从而降低系统

能耗20%,提高磨机处理能力25%。

3

第2章圆锥破碎机设计方案

2.1基本参数的确定

圆锥破碎机负载时的可靠性辨别为弹簧和液压。这种特殊设计是一种弹

簧式特安标准圆锥破碎机。

2.2工作结论和基本设备

圆锥破碎机运行的结论：电动机驱动偏心轴套通过传动轴旋转。偏心轴

套的运动不仅使可动锥完成旋转运动，而且使摆动完成。当移动圆锥体接近

静态圆锥体时，材料会被挤压并撞击几次，因此材料会从大颗粒变为小颗粒。

第3章圆锥破碎机的重要设计

3.1.1给矿口的宽度

其尺寸可根据经验公式8二(1.2-1.5)Omax得出，其中。max代表材料的

最大粒径。

4

3.1.2矿口宽度

出口宽度的符号为b，其大小与产品粒度和矿石硬度有关，对于硬度不

同的矿物，颗粒数K=dmax/b（dmax表示产品的最大粒度）。由于中型破碎

机是硬矿石K=2.8-3.0,中硬矿石K=2至2.2,软矿石因此在设计中型

粉碎机时，应考虑产品的粒度和矿石的硬度来确定排出口的宽度。做吧。

3.2喇叭

杆角用符号«表示，活动的圆锥形衬套和静态圆锥形衬套有效地固定了

物料，因此物料无法向上滑动。从文献（1）可以看出，圆锥磨床的角度必须

满足以下条件：

a=a2-（al-6）<20（3-1）

式中a——固定锥与断锥锥表面之间的倾斜角度；

6一一机涔轴和断裂锥轴之间的夹角（通常为）；

（D一一衬板与矿石之间的摩擦角。

正常情况下服用。中度研磨：随着结构尺寸的增加，可以增加结构以提

高生产率。在此设计中使用：

3.3断裂的平行区域

切碎的平行区域也称为平行带，中间切碎机和切碎机具有平行带，以确

保产品的细度和均匀性C如果平行皮带太长，则很容易堵塞切碎机，降低加

工能力；如果平行皮带太短，则可以提高锭子的功率，但会减少合格产品的

数量。

平行皮带的长度L需要根据动锥的摆动次数，下锥的角度和摆动行程来

计算。对于中型研磨机，在平行皮带上将物料粉碎1-2次，并确保精细研磨

达到2-3次。

平行皮带的长度L是根据动锥底部的直径来计算的，公式为：

£=0.08x0（3-2）

如果。是活动圆锥体底部的直径，则单位为mm。

£=0.08x2200=176（毫米）

因此，平行带L的距离为176mm。

3.4圆锥破碎机的工作原理及各部分的结构

如图所示，电动机1驱动皮带轮2使传动轴3运动，而固定在传动轴3

上的小锥齿轮驱动偏心轴套上的大脊柱齿轮5。使偏心轴套绕中心线移动。为

5

了进行圆周运动，将主轴7插入偏心轴套的锥形孔中，将活动锥体8固定到

主轴上，并且当主轴移动时，偏心轴套也移动。当移动到图中所示的位置时,

移动锥体8接近9个固定锥体，它们之间的材料被压碎和破碎。从另一侧压

碎的物料由于其自身重力的作用而从排出U排出。由于圆锥破碎机的活动圆

锥旋转，因此矿石可以连续破碎，因此生产效率高。

6

图3-2

它由机架、传动部分、偏心轴套部分、活动锥.体部分、固定锥.体部分、

调节部分组成。

图中的框架部分是破碎机的主体。所有部件都安装在框架上，框架通过

四个地脚螺栓固定在基础上。

传动轴套34插入框架中心套5,并用螺钉固定。将直衬套4卜也称为直铜

衬套）压入中心套筒。直衬套最初由青铜制成。由于尼龙轴承的诸多优点，现

在许多工厂和矿山已经用尼龙直衬套代替了直铜衬套，使用效果非常好。但

尼龙轴承的未来使用是发展方向。为了防止直套管串起来，在直套管的上开

口处开有两个槽口。

7

变速箱安装在车架的变速箱轴套中，前锥齿轮与偏心轴套的大锥齿轮啮

合。另一端通过联轴相连接到电机。

偏心轴套部分由偏心轴套3、大锥齿轮6和锥形衬套37组成。锥形衬套

最初由青铜或巴氏合金制成，但现在由尼龙锥形衬套制成。锥形衬套压配合

到偏心轴套的锥形孔中，并通过在上部缺口处铸造锌来加强。大锥齿轮和偏

心轴套通过键连接。为了平衡可动锥30的惯性力并使偏心轴套沿全长与直轴

套接触，大锥齿轮的顶部装有配重7。

中间两块止推板自由设置在上、下板之间。在这两件中，上一件由铜制

成，呈扁平圆盘状，下一件由钢制成，表面有径向润滑油槽。结果表明，由

于上铜板没有径向极限，在运行过程中，沿外环的冲击损伤非常严重，使用

寿命非常短。

球面轴承部件包括球面轴承座11和球面轴承（球面瓦）12。球鞋通过销固

定在球轴承座上，销上设有回油孔，球轴承座的外环上设有挡油环13,防止

从轴面鞋外缘挤出的油进入防尘水中。球形轴承座设有一圈环形槽32,用于

容纳防尘水。球形轴承座的下挡块与机器上的环形加工面相配合。球形轴承

最初由青铜制成。现在还有尼龙球面轴承。随着尼龙轴承的不断测试和改进,

这种轴承将会得到越来越多的应用。

活动锥体部分由活动锥体和主轴38组成，它们通过热压配合组装在一

起。活动锥体的外表面设有镒钢衬板14。为了使它们紧密贴合，锌被浇铸在

中间。上部用锁定螺母锁定。锁紧螺母的顶部设有矿石分离板为了

19210

防止破碎机工作时锁紧螺母后退，安装了制动齿轮板20。制动齿轮板的外齿

夹在锁紧螺母的内齿中，而制动齿轮板下方的方形钥匙夹在主轴头部的凹口

中，以防止主轴和锁紧螺母的相对运动。

矿石从进料斗22落到矿石分离盘上，并且随着矿石分离盘的连续运动，

矿石均匀地分布到破碎室中。碎矿石从两个锥体的下部落到地面传送带上。

调节环部分也是活动锥，其外锥面上设有锯齿螺纹，内锥上设有七个槽

口，固定锥衬板25上对应设有八个耳环26。U形螺栓24穿过缺口并钩住耳

环，以将固定锥形衬板固定在调节环28上。调节环和固定环17通过锯齿形

螺纹连接。通过旋转调节环来升高或降低固定锥体，从而改变破碎机的矿石

排出口的尺寸。由于调整环为右旋螺纹，调整环的出矿口向右旋转缩小；向

左转动调节环，矿石排出口将增加。

为了防止调节环自动释放，它被弧形齿板18锁定。为了保护螺纹并使调

节环易于旋转和防止灰尘进入，在固定环17的径向方向上有一个装满黄油的

孔27,在其下端安装有毛毡密封件16o

焊接有截头圆锥形套环34,套环34的下端插入槽15的水中，套环阻挡

灰尘落入水箱中，防止灰尘进入破碎机。

8

由于止推板的径向油槽机油流过中心孔，同时进入每个油槽润滑推力盘。

油沿着偏心轴套的内外表面和主轴上的中心孔通过止推盘的中心孔上升，同

时润滑每个摩擦表面，最后润滑球面轴承和锥齿轮，从锥齿轮落下的油沿着

排油孔38排出。

轴承由独立的供油和排油回路润滑。

破碎机安全装置：在机架的一个环上安装16套弹簧。当不可压碎的材料

进入破碎机时，固定锥体和固定环被提起，弹簧被压缩以增加移动锥体和固

定锥体表面之间的距离，从而不可压碎的材料通过矿石排出口排出，从而保

护破碎机免受损坏。之后，固定环和调节环通过弹簧的张力恢复到它们的原

始位置。这样可以在一定程度上保证破碎机的安全性。

9

第4章工作参数计算

4.1工作参数

PYB-2237破碎机主要应用于中碎场合。物料的初选粒度为300mm,物料

最大的颗粒粒度为310mm,最后将物料破碎为32-64mm之间不同粒度的产

品O

4.2动锥的摆动次数

图4-1物料在动锥上的受力分析

从图中可以看出，进入破碎区域的材料的加速度如下：

其中：一一材料和破碎锥面之间的摩擦系数，通常；重力加速度，一一o

上述理论计算公式的前提是矿石自由下落。事实上，一些矿石不会自行

下落，而是跳跃式下落，并且可能不会在平行的破碎室中破碎，从而增加了

破碎材料的粒度。因此，我们通过提高偏心轴的转速来提高粉碎材料的质量。

其原理是增加物料在平行破碎腔中的冲击次数，从而提高圆锥破碎机的效率。

同时，还能有效减少磨损，有利于提高研磨设备的产量。但是，考虑到转速

会增加机架的负荷，圆锥破碎的转速应控制在一定范围内。

根据数据，实际转速可由以下公式计算得出：

在公式中，一一活动圆锥体底部的直径单位为：

4.3生产率

生产率=220倍/分钟。这台破碎机的产量受许多因素影响。中间部分包括

物料质量因素和破碎机性能因素。然而，没有一个理论计算公式可以包括上

述所有因素。它们大多是基于经验公式的粗略计算，然后根据实际情况进行

10

调整。

根据数据，在正常情况下进行破碎时，效率的计算公式如下：

---材料的压碎系数如表所不。

33,354碎片比系数，k2=1.13-l.23根据查表;

一一出口生产率，根据表查找Q0=2.01-2.26；

B一一放电宽度，6=64一一矿石的松散比重，取=0.94。

根据数据，当闭合电路断开时。破碎机的输出根据闭路输出确定：吨/小

时

其中：开路条件下输出一一；一一闭路条件下材料颗粒尺寸减小的系数通

常取为。破碎机的输出为80-120吨/小时。

4.4电机功率

根据数据，圆锥破碎机使用的电机功率一般根据经验公式获得：

P=50D2K0(4-8)

其中，D一一代表可移动锥体的下底面的直径；

K0一一代表校正系数，当。=1650mm毫米时，K0=1.4；当d=1650~

2100时，k0=l；当d大于2100时，K0=l.l-1.2o

P=50x2.22xl.l=266.2kw

这种运动可以归因于这样一个事实，即它是根据平行四边形规则相加的。

角速度矢量的线与物体的旋转轴重合，角速度矢量的方向由右螺旋法则决定。

破碎锥进动角速度矢量、旋转角速度矢量和绝对角速度矢量在坐标轴ox

和OZ上的投影如下：

为了求解上述联立方程：

瞬时轴和机器中心线之间的角度在哪里？当总和为固定值时，函数关系

如图3.5所示。

从图中可以看出，当时有一个最小值：

如果在破碎机上没有负载而又施加了另一负载，则破碎锥的瞬时轴的位

置会有所不同。当破碎机空载运行时，由于安装或制造质量的变化或滚珠轴

承内孔和偏心轴套的润滑，会出现两个限制。

(1)可以根据平行四边形规则获得的大小和方向。如图3.6所示，等腰

三角形圆锥破碎机。的大小可以通过以下公式确定：

由十轴的点B以瞬E寸速度绕瞬时轴旋转，因此点B的速度如下。

轴上的点B以oz角速度绕oz轴旋转，因此点B的速度也为：

B点的盎司轴的垂直距离是多少？

因此，众所周知：

与外力力矩相同大小和相反方向的惯性矩将作用在骨折锥上。作用在破

11

碎锥上的惯性矩可以通过以下方法确定。以固定点。为原点，取固定坐标系

oxyz,即oz轴（即角速度矢量的方向）与破碎机中心线重合（图3.8）；取坐标系,

轴（即相对角速度矢量的方向）与破碎锥的轴重合，该轴位于由oz轴和该轴形

成的垂直平面内，然后该轴垂直于该平面。从轴的正端看，从转向角度的方

向是正转向，即逆时针方向。

破碎锥被分成多个垂直于轴线对称的薄圆形件。任何薄圆盘上粒子的绝

对加速度为

其中一一暗示加速度；是到oz轴的垂直距离；一一相对加速度；是到轴

的垂直距离；一一科里奥利加速度；是相对加速度。

如果粒子的质量被设定为粒子的质量，则加到粒子上的惯性力是：

牵连惯性力、相对惯性力和科里奥利惯性力对、轴的力矩将分别确定。

（1）轴的惯性矩

沿固定轴ox和oy的粒子阻力分解如下：

因此，可以用作质点系统惯性矩的分力对矩为：

如图3.8所示：

用公式（3.20）代替公式（3.21）具有以下优点：

这是因为断裂锥和轴的断裂锥的惯性矩是对称的。

在公式中，总和是到轴的距离，因此总和是磨削圆锥对和轴的惯性矩。

（2）如果科里奥利加速对和轴的扭矩到处移动并沿轴求和，则该值如下。

cox.="sinP

g,=69COSp

加,和。二组成的平面与坐标面X'"，平行，因此，哥式加速度沿QX'和加轴

的分量为（图4.7）：

JI

akix.=2co..Vrsiny=2cocos/3rrco}

其方向沿0线的离心方向。

JI

aki,.=2coxVrsin(----a)=leocosfir^cosa=2cocoysin/3x'

12

图4-2哥氏惯性力对ox：o4,oz，轴的力矩

其方向垂直于X'。)，'平面而与近轴反向。

因此，对应于哥式加速度分量的惯性力为：

Gu-=见=2〃£㈣cosfrr

Ckiz.==2〃3吟sinfix'(4.21)

G*都通过。z,轴。而Q*的方向与立轴一致。与巴对称的质点匕,的惯

性力具有同样大小，但方向相反。因此，这两个质点的惯性力组成一个力偶,

作用面平行于坐标面x'ozL力偶矩等于：

2

2fni(ocoisinfixlx'=4miaxoisin/3x'

ox'、oy'、oz，轴得力矩为:

13

Mkv.=-^4叫sin段=-cocoxsin尸24ax(4.22)

因破碎锥对。/轴是对称的，2%/=»%)巴故

，22

工4"/=^2/n/a+y)=工2%/=4

式中2e代表一对质点的质量。因此可知：

,2

Mk>>=-GJCDXsin/?^4myx=-J[coa)xsinp=-JXCDCD{sin9

由上述可知，各惯性力对ad、。9、。/轴的力矩之和为：

吃.人=吃v»I、，+吃r.\/+吃**A、=0

%,=%+%.+%(4.23)

2

=-cosin8cos6(J1+J2)-./ldxy|sin0

=­J/a()isin^(l+———•—cos^)

M..=Mr„,+Mr„+M,,.=0

为了计算破碎锥的转动惯量，和心，可把破碎锥及其心轴分成许多简单

形状的单元体(图3.10),由下式分别求出每个单元体的转动惯量△4和A/北，

然后取其总合即为，和人。转动惯最的计算公式如下：

4=Z4-二立〃的与Z(R,4_用焰—ZQ

，2=Z(=+工心芯(4.24)

牛衣⑶-瞪i)(z,y)+

Z”)]

式中一一每个单元体的质量；

y一一破碎锥及其心轴材料的比重，吨/米3；

g一一重力加速度，米/秒2；

14

及4一一破碎锥的轴线到相应单元体的边缘的距离，米；

Z”及％——破碎锥的悬挂点到单元体的边缘的距离，米。

破碎锥绕破碎机中心线以等角速度口回转时，根据质心运动定理，破损

锥的惯性力因为：

图4-3破碎锥转动惯量近似确定法

C-mrccr(4-25)

式中m一一破碎锥的质量；

r一一破碎锥的质心到破碎机中心线的距离。

破碎锥的惯性力作用线到固定点。的距离为：

M.

〃二一(4-26)

C

通过公式初步估算一下:

,8.86xlO8

h=--------二=2.16m

4.1X108

惯性力位于水平方向，不通过破碎锥的质心。

15

第5章电动机的抉择和传动算计

5.1电动决择

由于工作的需求、工作环境、节约等方面的因素，选用最常见的Y系列

电动机，选择Y2-355L-4电动机，其额定愉出P0=315KW,同步速度

n0=1480r/mino

此设计中设置的速度为300rpm,故在传动中增加了带传动装置。

5.2传动装置的参数计算

Po=315KW

H()=1480r/min

p3]5

To=9.55xlO6x—=9.55x—=2.0x106N-mm(5-1)

%1480

1轴

<=带=315x0.98=308,7KW(5-2)

H|二〃()/，；=740r/min(5-3)

pQQQ7

66

Tl=9.55x10x」=9.55x10x-=4.0x106N-mm(5-4)

740

2轴

P2=[x〃承x〃芮=308.7x0.98x0.95=287.4KW

n,=300r/min

=9.55xl06x5-=9.55x106x也=9.1xl06N-mm

n2300

5.2.1轴的计算

(1)确定传动轴的直径

16

d>\(5-5)

根据资料查得4为103~126,这里取4=112.根据工作条件，初取

d=118mm。

（2）传动轴受力分析

根据轴承的选择和计算，确定传动轴的各段直径和长度数据如下图所示:

Ft二(5-6)

Fr=Fttgacosa=7150x火20〃xcos1-33'5"=2549.83N(5-7)

居=Fjgasina=7150x%20"xsin11°32'5”=520.38N(5-8)

A.平面Y支反力：

因为»c=。，得到:

118八

FQyL2~FfL3~F32=°(5-9)

17

UF/G+FJ%2549.83x210+520.38x1吗

FBY=—------------------=_______________________=838.97N(5-10)

L?662

由》=(),得：

%丫=F；+FBY=2549.83+1102.7=3388.8N(5-11)

B.Z平面支反力：

由=0,得：

/?BZL2-FtL3=0(5-12)

2549.83x177

^BZ==681.75(5-13)

662N

由£z=o,得:

Fcz=Fr+FtiZ=2549.83+681.75=2618.58N(5-14)

C.作弯矩图：

①Y平面内弯矩图〃丫：

C处：

MCY="Y&=838.97x662=555398.14N-mm(5-15)

②Z平面内弯矩图Mz：

C处：

Mcz="z乙=681.75x662=451318.5Nmm(5-,16)

③合成弯矩M图：

C处：

M==5555398.142+451318S=715650.39Nmm(5-17)

作转矩图T：

T=3.2xlO6Nmm

（1）传动轴的强度校核：

参照弯扭合成应力图对传动轴的强度进行校核：

对传动轴能承受最大弯矩和扭矩的截面的强度进行校核。查参考资料[7]

可知，取。=0.6,计算轴的应力

。，"+他)27834120.972+(0.6x3.2;祈丁12UMpa(5-18)

%W0.1X1203.

18

(1)传动轴疲劳强度检查

A.确定应力集中部分

W/=0.k/=0.1xl403=274400mm4(5-19)

%=0.2/=o.2x14()3=548800mm4(5-20)

横截面5左边的弯矩M为：

5?0

M=B34120.97x——=747832.59N-mm(5-21)

580

横截面5的扭矩T为：

7；=3200000N-mm(5-22)

横截面上的弯曲应力为:

M834120.97

=3.04Mpa(5-23)

274400

截面上的剪切力为:

7；3200000

=5.83Mpa

W^~54X800(5-24)

传动轴的材料为45钢，调质处理。通过参考资料⑺可知，5=640Mpa,

O\=T15MPa,G=155MPa。

参考[7],通过计算可得：

匕=2.8,^=0.8x2.8=2.24

%J

传动轴加工，参考⑺的，它的系数为：

儿;人二0.84.

传动轴没有表面强化工艺，4=1。

所以得出得总系数为：

L11

K=^-+1=2.8+-------1=2.99(5-25)

,q"0.84

k\

仁二»」--1=2.24+---1=2.43(5-26)

JA0.84

由文献⑺可知，碳钢的特性系数:

。=0.1〜0.2取o-=0.1

r=0.05〜0.1取7=0.05。

19

故传动轴的截面5左边的系数:

275

S。=。1=17.72(5-27)

2.99X5.19+0.1X0

155

=31.97

K工+0%2.43X—+().()5X—(5-28)

22

S517.72x31.97

Sea=15.5>S=1.5(5-29)

+V17.722+31.972

因此该传动轴在截面5左边满足强度要求。

C.截面5右边

抗弯系数为：

w=0.1/=o.]x1585=394431.2mm4(5-30)

抗扭系数为:

叫=0.2/=0.2x1583=788862.4mm(5-31)

截面5左边M为：

705

M=2296378.63x-------=2125997.29N-mm(5-32)

761.5

截面5上7为：

7=3200000N-mm

截面上的网为:

M2125997.29

=5.39Mpa(5-33)

~W~394431.2

截面，的%为:

3200000

=(5-34)

T叫788862.4

截面上有理论应力，是因为有轴肩的存在而产生的。它的集中系数4及火

参考⑺查取。因二=上_=0.02,—=—=1.13O

d140d140

ao=2.05,at=1.3.

参考⑺可以得到传动轴材料的%和qx：

%=0.83,%=0.87.

所以有效应力集中系数按照资料［7］可得：

20

丸=1+%(4・1)=1+0.83x(2.05-1)=1.87(5-35)

&=]+/(5-1)=1+0.87x(13-1)=1.26(5-36)

查资料⑺可以得出轴的4=0.58

通过文献⑺可知轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数是7=0.76

总系数为：

L+_L1=LE+O84-1=3.41(5-37)

q凡058

I=+1=L84

-^W-(5-38)

A

因而传动轴在截面5左边的安全系数是:

。1275

=12.8(5-39)

K•rJo.a+ouImII3.41x6.3+0.1x0

275

S5T74=6L39

KFL84x竽+。匠(5-40)

SS12.8x61.39

几=12,53>S=1.5

Js；+S；Ji2.8?+61.39)(5-41)

1）所以在截面5左边的强度，传动轴是符合要求的。精确校核轴的疲劳

强度：

A.危险部分的确定

R.截面5左侧

H/=0.16/=0.1xl403=274400mm4(5-42)

%=0.2/=o.2xl4()3=548800mm』(5-43)

截面5左侧的弯矩M为：

520

M=834120.97x—=747832.59N•mm(5-44)

580

截面5上的扭矩「为：

7；=3200000Nmm

截面上的弯曲应力为:

M834120.97

3.04Mpa

~1W~274400(5-45)

21

截面上的扭转切应力为:

7；3200000

=5.83Mpa

可一54880()(5-46)

轴的材料为45钢，调质处理。由文献口可知，rrB=640Mpa,

=275Mpa,iTl=155Mpa。

由文献⑺可知，用插入法求出：

kk

区=2.8,±二0.8x2.8=2.24

%/

轴按精车加工，由文献⑺可知，表面质量系数为:

或”及=0.84

轴未经表面强化处理，4=1。

固得综合系数为：

k11

K『区+1=2.8+--------1=2.99(5-47)

「%"0.84

K=^+—-1=2.24+1

-1=2.43(5-48)

'4A而

由文献⑺可知，碳钢的特性系数：

。=0.1〜0.2取cr=o.l

T=0.05〜0.1取:=0.05

所以轴的截面V左侧的安全系数为:

。।二275

=17.72(5-49)

Kc(5a+oum2.99x5.19+0.1x0

q-,T-i-__________________=3197

…(「应力3型+。.。5，到一•⑸5。)

22

_SS_17.72x31.97s

Js：+s；Jl7.72?+31.97?

所以该轴在截面5左侧的强度是符合的。

C.截面5右侧

抗弯截面系数为：

334

1V=0.1J=0.1X158=394431.2mm(5-52)

抗扭截面系数为:

22

吗.=0.2/=0.2X1583=788862.4mm4(5-53)

截面5左侧的弯矩M为:

705

M=2296378.63x——=2125997.29Nmm(5-54)

761.5

截面5上的扭矩T为：

r=32(XXXX)Nmm

截面上的弯曲应力为：

M2125997.29

cr.=—=----------------=5.39Mpa(5-55)

卜w394431.2

截面上的扭转切应力为：

7；3200000

T=4.06Mpa

标-788862.4(5-56)

截面上因为有轴肩从而产生理论应力，它的集中系数/及j由文献⑺查

国r3D158

取。囚——=---=U.UZ,—=-------=1.13,

d140d140

aa=2.05,aT=1.3

通过文献⑺可以得到轴的材料的敏感系数：

%=0.83,%=0.87

故有效应力集中系数按文献⑺为：

汽=1+%(%・1)=1+0.83x(2.05-1)=1.87(5-57)

4=l+t/r(ar-1)=1+0.87x(l.3-1)=1.26(5-58)

由文献⑺可得轴的截面形状系数为%=0.58

通过文献⑺可知轴的材料的敏感扭转剪切尺寸系数是J=0.76

综合系数为：

勺+L131

-1=3.41(5-59)

q&0.58084

11.26I

-i=-------1--------1=1.84(5-60)