某大型球磨機(jī)的變頻電機(jī)功率P=1500kW，轉(zhuǎn)速n=200r/min，通過聯(lián)軸器與小齒輪軸聯(lián)接。小齒輪軸材質(zhì)35CrMo，半聯(lián)軸器材質(zhì)45#剛，結(jié)合直徑d_f=275mm，有效結(jié)合長(zhǎng)度l_f=320mm。徑長(zhǎng)比等于0386，故此聯(lián)接為短結(jié)合聯(lián)接。又因球磨機(jī)載荷性質(zhì)屬于沖擊載荷，且此球磨機(jī)載荷為重載，為保證有效的傳遞轉(zhuǎn)矩，需要對(duì)小齒輪軸輸入端與聯(lián)軸器的連接方式進(jìn)行設(shè)計(jì)與校核。

一、方案的確定

此聯(lián)接對(duì)中性要求比較高，考慮選用普通平鍵，根據(jù)結(jié)合直徑d_f=275mm，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可選公稱尺寸為bxh=63 mmx32mm的平鍵。此軸段長(zhǎng)為332，選擇L300mm的A型建可合理、最大限度地承受載荷。

根據(jù)公式p=2T/(d_fkl)≤σ_pp和τ=2T(d_fbl)≤τ_pp校核鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。其中，所傳遞轉(zhuǎn)矩T=9549p/n=71.62kNm，鍵與轂的接觸高度k=0.5 h=16mm，鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=237mm，鍵的需用擠壓應(yīng)力σ_pp=60MPa，需用剪切應(yīng)力T_p=60MPa。則：

如果選用雙鍵，按1.5個(gè)鍵考慮。，則p_雙=137.36/1.5=91.57MPa>σ_pp。

無論是選擇單鍵還是雙鍵，鍵的擠壓強(qiáng)度均不合格，故鍵聯(lián)接不能夠滿足傳遞此轉(zhuǎn)矩的需要。

考慮用過盈聯(lián)接傳遞此轉(zhuǎn)矩。球磨機(jī)小齒輪軸與半聯(lián)軸器的聯(lián)接屬重要連接，在必要時(shí)需要拆卸，故選擇H/r配合?？紤]到加工的經(jīng)理性和配合所需的精度，選擇孔的精度為7級(jí)，軸為6級(jí)，即配合為H7/r6。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得知：配合Φ275H7/r6的最小過盈量[〥_min]=0.042mm最大過盈量[〥_mer]=0.126mm。

1、根據(jù)傳遞轉(zhuǎn)矩所需的最小結(jié)合壓強(qiáng)求出最小有效過盈量。

由計(jì)算出傳遞此轉(zhuǎn)矩所需要的最小結(jié)合壓強(qiáng)?？紤]球磨機(jī)此聯(lián)接的重量及結(jié)構(gòu)尺寸均較大，采用熱裝法，故障摩擦因數(shù)μ=0.14。則：

由計(jì)算出最小效過盈量。其中，半聯(lián)軸器的彈性模量Ea=200GPa，剛性系數(shù)

外徑d_o=450mm，泊松比V_o=0.3；小齒輪軸的彈性模量E_i=230GPa，剛性系數(shù)

小齒輪軸為實(shí)心軸，其內(nèi)徑d_i=0，泊松比V_i=0.31。則

2、根據(jù)聯(lián)接件不產(chǎn)生塑性變形所允許的最大壓強(qiáng)求出最大有效過盈量

最大壓強(qiáng)取半聯(lián)軸器所允許的最大壓強(qiáng)與小齒輪軸所允許的最大壓強(qiáng)中較小者。

其中，半聯(lián)軸器的屈服強(qiáng)度MPa。

取，則最大有效過盈量

故過盈聯(lián)接不能可靠地傳遞此轉(zhuǎn)矩。

因單獨(dú)采用健聯(lián)接或過盈聯(lián)接均不能可靠地傳遞此轉(zhuǎn)矩，故考慮用鍵聯(lián)接與過盈聯(lián)接共同傳遞此轉(zhuǎn)矩。

二、設(shè)計(jì)計(jì)算

在此聯(lián)接中，軸與孔之間有一定的過盈量。實(shí)現(xiàn)過盈裝配后二者之間既無相互轉(zhuǎn)動(dòng)也無相互移動(dòng)。工作時(shí)，一部分轉(zhuǎn)矩由軸孔配合面間的摩擦阻力矩傳遞，剩余的轉(zhuǎn)矩由健聯(lián)接來承受。

1、計(jì)算過盈配合Φ275 H7/r6所能承受的最大、最小轉(zhuǎn)矩

當(dāng)時(shí)，軸孔結(jié)合面的徑向壓強(qiáng)最小，配合所能承受的轉(zhuǎn)矩最小。最小結(jié)合壓強(qiáng)

最小轉(zhuǎn)矩

當(dāng)時(shí)，軸孔結(jié)合面間的徑向壓強(qiáng)最大，配合所能承受的轉(zhuǎn)矩最大。最大結(jié)合壓強(qiáng)

最大轉(zhuǎn)矩

由以上計(jì)算可知，當(dāng)過盈量較小時(shí)候轉(zhuǎn)矩由過盈聯(lián)與鍵聯(lián)接共同傳遞，當(dāng)過盈量接近最大值時(shí)，過盈聯(lián)接可單獨(dú)傳遞轉(zhuǎn)矩，健聯(lián)接不傳遞轉(zhuǎn)矩。

2、根據(jù)健聯(lián)接所承受的最大轉(zhuǎn)矩校核鍵的強(qiáng)度

擠壓強(qiáng)度

剪切強(qiáng)度