加热炉装料机设计说明书.docx

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1、设计说明书一、设计任务概述1、设计题目：加热炉装料机设计2、设计要求（1）装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料机推杆作往复移动，将物料送入加热炉内。（2）生产批量为5台。（3）动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳。（4）使用期限为10年，大修期为3年，双班制工作。（5）生产厂具有加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力。加热炉装料机设计参考图如图1加热炉装料机设计参考图1电动机 2联轴器 3蜗杆副 4齿轮 5连杆 6装料推板3、原始技术数据推杆行程200mm,所需电机功率 2.8kw,推杆工作周期3.3s。4、设计任务（1）完成加热炉装料机总体方

2、案设计和论证，绘制总体原理方案图。（2）完成主要传动部分的结构设计。（3）完成装配图一张（用A0或A1图纸），零件图2张。（4）编写设计说明书1份。二、加热炉装料机总体方案设计1、传动方案的确定根据设计任务书，该传动方案的设计分成减速器和工作机两部分：（1）、工作机的机构设计工作机由电动机驱动，电动机功率2.8kw，原动件输出等速圆周运动。传动机构应有运动转换功能，将原动件的回转运动转变为推杆的直线往复运动，因此应有急回运动特性。同时要保证机构具有良好的传力特性，即压力角较小。为合理匹配出力与速度的关系，电动机转速快扭矩小，因此应设置蜗杆减速器，减速增扭。（2）、减速器设计为合理匹配出力与速度

3、的关系，电动机转速快扭矩小，因此应设置蜗杆减速器，减速增扭。 图为高速级输入，低俗级输出，二级齿轮蜗杆减速器示意图电动机选择1) 选择电动机类型：按工作条件和要求，选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步卧式电动机，电压380v。2) 选择电动机容量：由设计要求得电动机所需功率。因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可，因此选定电动机额定功率Ped为3kw。3) 确定电动机转速：曲柄工作转速nw= 18.18r/min，减速器传动比为6090，故电动机转速可选范围为。符合这一范围的同步转速有1500r/min, 故选定电动机转速为1500r/min。进而确定电动机型号为Y100L2-4，满载转速142

4、0r/min。分配传动比计算总传动比：分配减速器的各级传动比：取第一级齿轮传动比i1=3，则第二级蜗杆传动比为i2=iai1=19.74运动和动力参数计算滚动轴承效率： 1=0.99闭式齿轮传动效率： 2=0.97蜗杆传动效率： 3=0.80联轴器效率： 4=0.99传动装置的总效率为：=13234=0.750轴（电机轴）：P0=Pd=2.8kwn0=nm=960r/minT0=9550P0n0=95502.8960Nm=27.85Nm1轴（高速轴）：P1=P001=P01=2.80.99=2.77kwn1=n0=960r/minT1=9550P1n1=27.55Nm2轴（蜗杆轴）：P2=P1

5、12=2.7720.990.97=2.66kwn2=n1/i1=320r/minT2=9550P2n2=79.38Nm3轴（蜗轮轴）：P3=P231=2.660.80.99=2.11kwn3=n2i2=n2/19.74=16.21r/minT3=9550P3n3=1243.09Nm运动参数和动力参数的计算结果列表如下：轴名功率P / kW转矩T /Nm转速N（r/min）传动比i效率输入输出输入输出电机轴2.818.8314201高速轴2.772.7418.6418.45142010.99蜗杆轴2.662.5553.6751.52473.330.96蜗轮轴2.111.671108.39875.

6、6318.1826.030.79二、传动零件的设计计算1、联轴器根据公式：式中：K为载荷系数；T为联轴器传递的工作扭矩（即轴的扭矩）。因为载荷较平稳，查表得，T=27.85Nm，故Tc=27.85Nm。由于n1=n0= 960r/min，所以选弹性联轴器。匹配：电动机Y13S-6轴径D=38mm。综上，查表选择弹性套柱销联轴器，型号LT6，齿轮轴轴径为35mm。2、齿轮设计计算项目计算内容计算结果1、选材、精度考虑主动轮转速n1=960r/min，批量较小，大齿轮用45号钢，调质处理，硬度HB=217255，平均取230HB，小齿轮用40Cr，硬度HB=229286，平均取260HB，精度等级

7、选8级精度。2、初步计算小齿轮直径因为采用闭式软齿面传动,按齿面接触强度初步估算小齿轮分度圆直径,由附录B表由表A1取，动载荷系数，初取转矩T1=27.85Nm由表查取接触疲劳极限，T1=27.85Nm取3、确定基本参数圆周速度 取，确定模数确定模数m=d1z1=42mm31=1.35，查表取确定齿数z1=d1m=421.25=33.6，z1取为34则，z1与z2互质取102校核传动比误差为：=3.03-33=0.01精度等级取8级精度合理取传动比误差满足要求4、校齿核面接触疲劳强度计算齿面接触应力H查图得非变位斜齿轮查表得弹性系数重合度系数Z为端面重合度重合度系数Z为Z=4-3=4-3.14

8、3=0.535纵向重合度螺旋角系数 齿间载荷分布系数KHKH=1Z2=10.5352=3.49齿面接触应力计算许用接触应力HP总工作时间齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数ZX由查表得润滑油膜影响系数取为接触最小安全系数查表得许用接触应力为验算 接触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无须调整5、确定主要传动尺寸小齿轮直径大齿轮直径齿宽b=48mm，6、齿根弯曲疲劳强度验算由式, , ,查表得齿根弯曲应力为F2=F1YFa2YFa1YSa2YSa1=142.12.221.792.551.63MPa=135.9MPa计算许用弯曲应力FP由式试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限查图得，另外取由图确定尺寸系数=由查表查最小

9、安全系数弯曲疲劳强度验算=合格7、静强度校核静强度校核,因传动无严重过载,故不作静强度校核3、蜗轮蜗杆设计计算项目计算内容计算结果1选择传动精度等级，材料考虑传动功率不大，转速也不很高，选用ZA型蜗杆传动，精度等级为8级。蜗杆用45钢淬火，表面硬度HRC =4550，蜗轮轮缘材料采用ZCuSn10P1，砂模铸造。2确定蜗杆，涡轮齿数传动比取校核传动比误差：涡轮转速为：3.确定涡轮许用接触应力蜗杆材料为锡青铜，则4.接触强度设计载荷系数涡轮转矩：估计蜗杆的传动效率5.主要几何尺寸计算涡轮分度圆直径：蜗杆导程角6.计算涡轮的圆周速度和传动效率涡轮圆周速度，查表得当量摩擦角搅油效率滚：2=0.96滚

10、动轴承效率：3=0.99与估取值近似7.校核接触强度查得弹性系数，使用系数取动载荷系数载荷分布系数8.轮齿弯曲强度校核确定许用弯曲应力查出查表得弯曲强度寿命系数确定涡轮的复合齿形系数涡轮当量齿数涡轮无变位查图得导程角的系数9.蜗杆轴刚度验算蜗杆所受圆周力：蜗杆所受径向力蜗杆两支撑间距离L取蜗杆危险及面惯性矩许用最大变形10.蜗杆传动热平衡计算蜗杆传动效率导热率取为）K工作环境温度传动装置散热的计算面积为三、轴系结构设计及计算1、轴的强度校核（1）小齿轮轴计算项目计算内容计算结果1、材料选择、热处理2、初估轴径3、初定轴的结构4、轴的空间受5、轴支承点的支反力6、合成弯矩7、求当量弯矩 8、按弯

11、扭合成应力校核轴的强度45钢，正火，硬度为170至217HB当轴材料为45钢时可取C=110，则考虑有键联接，故轴径增加3%，因需与联轴器匹配，轴孔长度L=62mm。初选中系列深沟球轴承6006，轴承尺寸外径D=55mm，宽度B=13mm。该轴所受的外载荷为转矩和大齿轮上的作用力。小齿轮圆周力小齿轮径向力小齿轮轴向力1）垂直面支反力及弯矩计算2）水平面支反力及弯矩计算T=9.55106Pn=9.551062.771420=18629.2Nm危险截面C处当量弯矩：bC24000h，寿命合格载荷变化系数查图得载荷分布系数对于深沟球轴承，查得许用转速大于工作转速1420r/min满足要求结论：所选轴

12、承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。（2）蜗轮轴该轴采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对圆锥滚子轴承，按轴径初选30216，设计假定每五年一次大修，下校核过程：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册30216轴承主要性能参数如下：； e =0.44e =0.44轴承受力情况 FA=931.45NX、Y值，冲击载荷系数查表得当量动载荷轴承寿命（滚子轴承）寿命合格载荷变化系数查图得载荷分布系数对于圆锥滚子轴承，查图得许用转速大于工作转速18.18r/min满足要求结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。（3）蜗杆轴蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两

13、个圆锥滚子轴承，以承受蜗杆轴向力，按轴径初选30210；游动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选6011。受力图如下图：下面进行校核：深沟球轴承6006计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册6006轴承主要性能参数如下：；轴承受力情况；X、Y值，冲击载荷系数查表得当量动载荷轴承寿命（球轴承）寿命合格载荷变化系数查图得载荷分布系数对于深沟球轴承，查得许用转速大于工作转速473.3r/min满足要求结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。圆锥滚子轴承30210：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册30210轴承主要性能参数如下：；e=0.42轴承受力情况；X、

14、Y值，冲击载荷系数查表得当量动载荷轴承寿命（滚子轴承）24000h，寿命合格载荷变化系数查图得载荷分布系数对于圆锥滚子轴承，=13.13查得许用转速大于工作转速473.3r/min满足要求结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。3、键校核计算键的选择主要考虑所传递的扭矩的大小，轴上零件是否需要沿轴向移动，零件的对中要求等等。计算项目计算内容计算结果（1）小齿轮轴键的选择与校核键的选择和参数与联轴器相联接，为静联接，选用普通平键，圆头。由手册查得d=25mm时，应选用键GB1096-79转矩键长依据轮毂长度为60mm，选择标准键长L=56mm接触长度许用挤压应力校 核查表可得钢的许用挤

15、压应力为=（70-80）MPa故满足要求（2）蜗轮键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头，由手册查得d=80mm时，选用键GB1096-79转矩键长依据轮毂长度为90mm，选择标准键长L=80mm接触长度许用挤压应力校 核查表可得钢的许用挤压应力为=（70-80）MPa故满足要求（3）蜗杆轴键的选择和校核键的选择和参数静联接,选用普通平键，圆头由手册查得d=35mm时，选用键，GB1096-79转矩键长依据轮毂长度为40mm，选择标准键长L=36mm接触长度许用挤压应力校 核查表可得钢的许用挤压应力为=（70-80）MPa故满足要求四、箱体及附件设计计算项目计算内容计算结果箱座

16、厚度箱盖厚度箱座突缘厚度箱盖突缘厚度箱座底突缘厚度地角螺钉直径地角螺钉数目轴承旁连接螺钉直径机盖与机座连接螺栓直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径大齿轮顶圆与内机壁距离齿轮端面与内机壁距离轴承端盖外径轴承端盖突缘厚度机座肋厚=0.04a+381=0.85=10.2b=1.5b1=1.5b2=2.5df=0.036a+12d1=0.75 df =16d2=(0.50.6) dfd3=(0.40.5) dfd4=(0.30.4) dfd=(0.70.8)d211.22D2=1.25D+10t=(1.11.2)d3m=0.85取=10mm取1=10mmb=15mmb1=15mmb2=25m

17、mdf =16mmn=4取d1=16mm取d2=12mm取d3=10mm取d4=8mm取d=9mm取1=12取2=12依轴承而定t=12取m=10五、润滑与密封1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑在减速器中，蜗杆相对滑动速度V=1.34m/s，采用浸油润滑，选用蜗轮蜗杆油（摘自），用于蜗杆蜗轮传动的润滑，代号为。浸油深度一般要求浸没蜗杆螺纹高度，但不高于蜗杆轴承最低一个滚动体中心高。2、滚动轴承的润滑三对轴承处的零件轮缘线速度均小于，所以应考虑使用油脂润滑，但应对轴承处值进行计算。值小于时宜用油脂润滑；否则应设计辅助润滑装置。三对轴承处均小于，所以可以选择油脂润滑。采用脂润滑轴承的时候，为避免稀油稀释油

18、脂，需用挡油板将轴承与箱体内部隔开。在选用润滑脂的牌号时，根据手册查得常用油脂的主要性质和用途。因为本设计的减速器为室内工作，环境一般，不是很恶劣，所以6011和6006轴承选用通用锂基润滑脂（），它适用于宽温度范围内各种机械设备的轴承，选用牌号为的润滑脂。3、油标及排油装置(1)油标：选择杆式油标A型(2)排油装置：管螺纹外六角螺赛及其组合结构4、密封形式的选择为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形式的密封装置。对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫圈等；对于旋转零件如外伸轴的密封

19、，则需根据其不同的运动速度和密封要求考虑不同的密封件和结构。本设计中由于密封界面的相对速度不是很大，采用接触式密封，输入轴与轴承盖间V 3m/s，采用粗羊毛毡封油圈，输出轴与轴承盖间也为V 3m/s，故采用粗羊毛毡封油圈。六、技术要求1) 装配前所有零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油浸洗，箱体内不允许有任何杂物存生。2) 保持侧隙不小于0.115mm。3) 调整、固定轴承时应留轴向间隙，。4) 涂色检查接触斑点，沿齿高不小于55%，沿齿长不小于50%5) 箱体被隔开为两部分，分别装全损耗系统用油L-AN68至规定高度。6) 空载试验，在n1=1000r/min、L-AN68润滑油条件下进行，正反转

20、各1小时，要求减速器平稳，无撞击声，温升不大于60C，无漏油。7) 减速器部分面，各接触面及密封处均不允许漏油，剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用垫片。8) 箱体外表面涂深灰色油漆，内表面涂耐油油漆。七、总结与体会通过机械设计基础课程设计这门课程的训练，我系统的回顾了过去三年学习的画法几何、机械制图、机械原理、机械设计等课程，重新认识了过去所学的知识，同时也获得了机械系统设计的初步知识和经验。这次训练过程比较艰难，虽然很多知识在以前都已经学习过，但是综合运用它们还是第一次。这次设计中，我开始认识到初始设计对于一件工业机械产品的重要性。往往是最开始的设计就决定了以后整个方案的可行性和经济性。这次的设计过程也使我学习到工作习惯的条理和延续的重要性。由于在最开始的设计过程中有些设计数据并没有及时的保存下来，在后来绘制装配图的时候有些地方又经过了二次设计，编写设计说明书的过程也是一个将自己的工作条理化的过程。参考文献1、 王之栎、王大康主编机械设计综合课程设计2010年8月第2版，机械工业出版社。2、 吴瑞祥，王之栋，郭卫东，刘静华主编机械设计基础（下册）2007年2月第2版，北京航空航天大学出版社。