O型煤用翻車機減速器小齒輪軸的設(shè)計與改進

【摘要】通過對小齒輪軸現(xiàn)場工作情況及原來存在缺陷的分析，確定其改進方案，并通過改進，保證了小齒輪與大齒圈的嚙合更加良好，使整個傳動過程更加平穩(wěn)可靠，同時也使小齒輪軸的壽命得到延長。

【關(guān)鍵詞】小齒輪軸；改進；平穩(wěn)可靠；壽命延長

在原設(shè)計中小齒輪軸即減速器的伸出軸，為三點支撐，由于安裝誤差，三個軸承座可能不同心，第三個軸承座可能對小齒輪軸的使用壽命產(chǎn)成影響，加速其破壞，為此在本設(shè)計中把小齒輪處的支撐改為如圖所示，即小齒輪軸改為兩點支撐，軸的輸入端使用萬向聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)到減速器上。軸上兩限位環(huán)保證小齒輪與大齒圈的嚙合良好。以下進行軸的設(shè)計改進并用可靠性方法對軸進行評估。其結(jié)構(gòu)如圖所示：

一.小齒輪軸的設(shè)計

1.軸的材料的選?。狠S的尺寸和重量受到限制、以及有某些特殊的要求時，可采用合金鋼，本設(shè)計中軸的材料選用。

2.小齒輪軸的設(shè)計：對于外伸軸初算軸徑，經(jīng)常作為軸的最小直徑（軸端直徑）。這時應(yīng)取較小的A值，當軸的支撐未定時，無法由強度來確定軸徑，要初步用估算的方法，即按純扭矩并降低許用切應(yīng)力確定軸徑d，計算公式為d>計算公式d≥A

其中p軸傳遞的功率（kw），A與材料有關(guān)的系數(shù)，由《機械設(shè)計》查得A=98n軸的轉(zhuǎn)速

∵p=191kw n=31.47r/min

∴d≥98τ-1=179cm，所以d初步取d=190mm。

3.軸的徑向尺寸的確定：當直徑變化處的斷面是為了固定軸上零件或承受軸向力時，則直徑變化大一些，當軸徑變化僅為了裝配方便或區(qū)別加工表面時，不受軸向力，也不固定軸上零件時，則相鄰直徑變化大一些?，F(xiàn)在又考慮到軸承的限制，取d1=200mm，兩軸間的過渡圓角取10mm。

調(diào)制處理，抗拉強度σB=830Mpa

屈服點σS=785Mpa

拉壓疲勞強度σ-1=395Mpa

剪切疲勞強度τ-1=230Mpa

表面不平度Rα≤0.4 。

二.安全系數(shù)法進行校核

①由公式計算危險截面的安全系數(shù)S

危險截面安全系數(shù)S的校核公式為（由《新編機械設(shè)計師手冊》）：S=Mpa

式中：Sσ只考慮彎矩作用時的安全系數(shù)；

Sτ只考慮轉(zhuǎn)矩作用時安全系數(shù)；

[S]疲勞強度計算的需用安全系數(shù)；

σ-1對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料彎曲疲勞極限Mpa；

τ-1對稱循環(huán)應(yīng)力下的材料扭轉(zhuǎn)疲勞極限Mpa；

Kσ、Kτ彎曲和扭轉(zhuǎn)時的有效應(yīng)力集中系數(shù)；

β表面質(zhì)量系數(shù)；

εσ、ετ彎曲和扭轉(zhuǎn)的尺寸影響系數(shù)；

ψσ、ψτ材料的拉伸和扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù)；

σa、σm彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力Mpa；

τa、τm扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力Mpa；

軸的材料為37SiMn2MoV，調(diào)質(zhì)，毛坯直徑d>200-400

σB=830Mpa

σ-1=395Mpa

τ-1=230Mpa

②KN按無限壽命取KN=1；

③Kσ、Kτ的選取，由《機械設(shè)計大典》圖21.1-9

D=260mm； d=240mm； r=5mm

查得Kσ=2.0

由《機械設(shè)計大典》圖21.1-11得，Kτ=1.4

④求表面質(zhì)量系數(shù)β

由《機械設(shè)計大典》圖21.1-13查得β=0.9

⑤求彎曲和扭轉(zhuǎn)的尺寸影響系數(shù)εσ、ετ

由《機械設(shè)計大典》圖21.1.12得：εσ=0.55；ετ=0.60

⑥求材料的拉伸和扭轉(zhuǎn)的平均應(yīng)力折算系數(shù)ψσ、ψτ

由《機械設(shè)計大典》表21.1-11得：ψσ=0.30；ψτ=0.13

⑦彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力σa、σm

⑧扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力τa、τm

將上述參數(shù)帶入得：

可得軸的安全系數(shù)為：

由《機械設(shè)計大典》表21.1-11，S>[S]=1.3-1.5；故軸的強度滿足要求。

三.結(jié)語

通過對小齒輪軸的計算及校核證明，此改進在滿足其工作狀況的情況下，是傳動更加平穩(wěn)可靠，同時也使其壽命得到延長，這對于O型煤用翻車機來說是一個不小的改進。

參考文獻

[1]中國機械工程學會.中國機械設(shè)計大典編委會.中國機械設(shè)計大典[M].江西：江西科學技術(shù)出版社，2002

[2]機械設(shè)計手冊編委會.機械設(shè)計手冊：第2版[M].北京：機械工業(yè)出版，2004

[3]徐瀛.新編機械設(shè)計師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版，2004

[4]龔爾安，許立忠.機械設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版，2011

[5]盧玉明.機械零件的可靠性設(shè)計[M].北京：高等教育出版社，1989