热处理加热炉装料机设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 01339828或 11970985 1 编号： 桂林电子科技大学信息科技学院 毕业设计 (论文 ) 题 目： 加热炉装料机设计 院 （系）： 机电工程系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 题目类型 ： 理论研究 实验研究 工程设计 工程技术研究 软件开发 应用研究 买文档就送您 01339828或 11970985 要 本次毕业设计是关于 加热炉装料机 的设计。首先对 装料机作了简单的概述；接着分析了装料机的选型原则及计算方法；然后根据这些设计准则与计算选型方法按照给定参数要求进行选型设计；接着对所选择的装料机各主要零部件进行了校核。在 加热炉装料机 的设计、制造以及应用方面 ,目前我国与国外先进水平相比仍有较大差距 ,国内在设计制造 加热炉装料机 过程中存在着很多不足。 整机结构主要由电动机产生动力将需要的动力传递到齿轮上，然后通过齿轮传递到齿轮，通过齿轮再过渡到另外一组齿轮上，然后再通过齿轮过渡到蜗轮蜗杆上。同时本文对该方案装料机的关键零部件设计过程进行了详细阐述，其主要内容包括 系统总体方案的设计、电动机的选择、执行机构的设计、传动零部件的设计、飞轮的设计、轴的设计与校核以及轴承的选择、等。 本文主要介绍装料机的发展状况，装料机结构设计原理，装料机总体方案分析及确定，装料机结构设计内容所包含的机械图纸的绘制，的计算，结构设计结论与建议。 本论文研究内容： (1) 装料机 总体结构设计。 (2) 装料机 工作性能分析。 (3)电动机的选择。 (4) 装料机 的传动系统、执行部件。 (5)对设计零件进行设计计算分析和校核。 (6)绘制整机装配图及重要部件装配图和设计零件的零件图。 关 键词 ：加热炉装料机 ， 传动装置 ， 连杆，减速器 买文档就送您 01339828或 11970985 is of a is of on in of on of In at in of is by to to to to of to of of in of of of of in of of (1) of (2) of (3) of (4) (5) of (6) to 文档就送您 01339828或 11970985 录 摘 要 . . 绪论 . 1 热炉装料机的发展史 . 1 热炉装料机的用途 . 1 热炉装料机的优越性 . 1 热炉装料机的特点 . 1 热炉装料机与其他工件装料机的比较 . 2 热炉装料机减速器 . 2 2 加热炉装料机总体方案 . 6 热炉装料机设计方案 . 6 . 6 热炉装料机方案二 . 6 . 7 . 7 热炉装料机执行机构的选型与设计 . 8 热炉装料机传动装置方案确定 . 9 3 电动机选择、传动系统运动和动力参数计算 . 11 动机的选择 . 11 动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 . 12 动参数和动力参数计算 . 13 4 圆柱齿轮传动零件的设计计算 . 15 择齿轮材料及精度等级 . 15 齿面接触疲劳强度设计 . 15 据齿根弯曲疲劳强度设计 . 17 5 蜗轮蜗杆传动设计计算 . 20 择蜗杆传动类型 . 20 择材料 . 20 买文档就送您 01339828或 11970985 V 齿面接触疲劳强度进行设计 . 20 杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 . 22 核齿根弯曲疲劳强度 . 23 算效率 . 24 度等级公差和表面粗糙度的确定 . 24 平衡核算 . 24 6 轴的设计计算 . 25 轴的结构设计 . 25 轴的结构设计 . 28 轴的结构设计 . 30 核轴的强度 . 32 7 轴承的选择和校核 . 38 速轴轴承的校核 . 38 速轴轴承的校核 . 39 算输入轴轴承 . 41 算输出轴轴承 . 44 8 键联接的选择和校核 . 46 的选择 . 46 的校核 . 46 轴器的选择 . 47 9 减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择 . 48 动零件的润滑 . 48 轮传动润滑 . 48 . 48 速器密封 . 48 外伸端密封 . 48 承靠箱体内侧的密封 . 48 体结合面的密封 . 48 10 减速器箱体设计及附件的选择和说明 . 49 11 加热炉装料机其他零件设计 . 51 买文档就送您 01339828或 11970985 束语 . 53 参考文献 . 54 致谢 . 55 买文档就送您 01339828或 11970985 文档就送您 01339828或 11970985 文档就送您 01339828或 11970985 文档就送您 01339828或 11970985 X 买文档就送您 01339828或 11970985 文档就送您 01339828或 11970985 1 1 绪论 进入 21世纪，我国工件工业快速发展， 深加 工产业规模也在飞速 扩大 ,现有 工件机械设备 生产能力小 ,不能满足大型 加工厂 的 生成 要求。因此 ,改进和扩大现有 工件机械设备 是完全必要的。 加热炉装料机作为工件加工的基础设备， 在我国广泛应用几十年。生产实践证明 ,该设备对品种、粒度、外在水份等适应性强 ,与其他给料设备相比 ,具有运行安全可靠、性能稳定、噪音低、维护工作量少等优点 ,仍不失推广使用的价值。 热炉装料机的发展史 运输机设 备是矿生产系统的主要设备之一 ,给设备的可靠性 ,特别是关键咽喉部位给设备的可靠性 ,直接影响整个生产系统的正常运行。目前 ,我国矿使用的给 设备主要是加热炉装料机和电振工件装料机。 加热炉装料机最早研制于 20世纪 60年代初 ,70年代 ,国外工件装料机发展状况也与国内大相径庭 ,并没有更高的技术含量 ,但价格却是国内同类产品的 4 5倍。 热炉装料机的用途 最通用的加热炉装料机为 般用于或其他磨琢性小、黏性小的松散粒状物料的给料。加热炉装料机适用于矿井和选厂，将碳经仓均匀地装载到装料机或其它筛选、贮存装置上。 热炉装料机的 优越性 热炉装料机的特点 (1) 结构简单 ,维修量小 在加热炉装料机中 ,电动机和减速器均采用标 准件 ,其余大部分是焊接件 ,易损部件少 ,用在矿恶劣条件下 ,其适用性深受使用单位的好评。 (2) 性能稳定 加热炉装料机对的牌号 ,粒度组成 ,水分、物理性质等要求不严 ,当来料不均匀 ,水分不稳定且夹有大块、橡胶带、木头及钢丝等时 ,仍能正常工作。 买文档就送您 01339828或 11970985 2 (3) 噪音低 加热炉装料机是非振动式给料设备 ,其噪音发生源只有电动机和减速器 ,而这两个的噪音都很低。尤其在井下或仓等封闭型场所 ,噪音无法扩散 ,这一点是电动给料机所无法达到的。 (4) 安装方便、高度小 加热炉装料机一般安装在仓仓口 ,不需另外配制仓口闸门溜槽及电动机支座 ,安 装可一步到位 ,调整工作量小 ,而电动工件装料机由于不能直接承受仓压 ,需要另外安放仓口过渡溜槽 ,相比之下 ,加热炉装料机占有高度小 ,节省了建筑面积和投资。 热炉装料机与 其他 工件装料机的比较 往复式与振动式工件装料机两种给料方式不同点是给料频率和幅值以及运动轨迹不同。在使用过程中，由于振动式给料机给料频率高，噪声也大；由于它是靠高频振动给料，其振动和频率受物料密度及比重影响较大，所以，给料量不稳定，给料量的调整也比较困难；由于是靠振动给料，给料机必须起振并稳定在一定的频率和振幅下，但振动参数对底板受力 状态很敏感，故底板不能承受较大的仓压，需增加仓下给料槽的长度，结果是增加了料仓的整体高度，使工程投资加大；由于给料高度加大，无法用于替换目前大量使用的加热炉装料机。 减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮 蜗杆传动所组成的独立部件，常用在动力机与工作机之间作为减速的传动装置；在少数场合下也用作增速的传动装置，这时就称为增速器。减速器由于结构紧凑、效率较高、传递运动准确可靠、使用维护简单，并可成批生产，故在现代机械中应用很广。 热炉装料机 减速器 减速器类型很多，按传动级数主要分为：单级 、二级、多级；按传动件类型又可分为：齿轮、蜗杆、齿轮 杆 减速器系统框图 以下对几种减速器进行对比： 电动机 联轴器 高速轴 中间轴 低速轴 买文档就送您 01339828或 11970985 3 1）圆柱齿轮减速器 当传动比在 8以下时，可采用单级圆柱齿轮减速器。大于 8时，最好选用二级 (i=8 40)和二级以上 (i40)的减速器。单级减速器的传动比如果过大，则其外廓尺寸将很大。二级和二级以上圆柱齿轮减速器的传动布置形式有展开式、分流式和同轴式等数种。展开式最简单，但由于齿轮两侧的轴承不是对称布置，因而将使载荷沿齿宽分布不均匀，且使两边的轴承受力不等。为此，在设计这种减速器时 应注意： 1)轴的刚度宜取大些；2)转矩应从离齿轮远的轴端输入，以减轻载荷沿齿宽分布的不均匀； 3)采用斜齿轮布置，而且受载大的低速级又正好位于两轴承中间，所以载荷沿齿宽的分布情况显然比展开好。这种减速器的高速级齿轮常采用斜齿，一侧为左旋，另一侧为右旋，轴向力能互相抵消。为了使左右两对斜齿轮能自动调整以便传递相等的载荷，其中较轻的龆轮轴在轴向应能作小量游动。同轴式减速器输入轴和输出轴位于同一轴线上，故箱体长度较短。但这种减速器的轴向尺寸较大。 圆柱齿轮减速器在所有减速器中应用最广。它传递功率的范围可从很小至 40 000周速度也可从很低至 60m/s 一 70m s，甚至高达 150m s。传动功率很大的减速器最好采用双驱动式或中心驱动式。这两种布置方式可由两对齿轮副分担载荷，有利于改善受力状况和降低传动尺寸。设计双驱动式或中心驱动式齿轮传动时，应设法采取自动平衡装置使各对齿轮副的载荷能得到均匀分配，例如采用滑动轴承和弹性支承。 圆柱齿轮减速器有渐开线齿形和圆弧齿形两大类。除齿形不同外，减速器结构基本相同。传动功率和传动比相同时，圆弧齿轮减速器在长度方向的尺寸要比渐开线齿轮减速器约 30。 2）圆锥齿轮减速 器 它用于输入轴和输出轴位置布置成相交的场合。二级和二级以上的圆锥齿轮减速器常由圆锥齿轮传动和圆柱齿轮传动组成，所以有时又称圆锥 圆柱齿轮减速器。因为圆锥齿轮常常是悬臂装在轴端的，为了使它受力小些，常将圆锥面崧，作为，高速极：山手面锥齿轮的精加工比较困难，允许圆周速度又较低，因此圆锥齿轮减速器的应用不如圆柱齿轮减速器广。 3）蜗杆减速 器 主要用于传动比较大 (j10)的场合。通常说蜗杆传动结构紧凑、轮廓尺寸小，这只是对传减速器的传动比较大的蜗杆减速器才是正确的，当传动比并不很大时，此优点并不显著。由于效率较 低，蜗杆减速器不宜用在大功率传动的场合。 蜗杆减速器主要有蜗杆在上和蜗杆在下两种不同形式。蜗杆圆周速度小于 4m/s 时买文档就送您 01339828或 11970985 4 最好采用蜗杆在下式，这时，在啮合处能得到良好的润滑和冷却条件。但蜗杆圆周速度大于 4m/避免搅油太甚、发热过多，最好采用蜗杆在上式。 4） 齿轮 它有齿轮传动在高速级和蜗杆传动在高速级两种布置形式。前者结构较紧凑，后者效率较高。 通过比较，我们选定圆柱齿轮减速器。 减速器结构 近年来，减速器的结构有些新的变化。为了和沿用已久、国内目前还在普遍使用的减速器有所区别，这里分列 了两节，并称之为传统型减速器结构和新型减速器结构。 1）传统型减速器结构 绝大多数减速器的箱体是用中等强度的铸铁铸成，重型减速器用高强度铸铁或铸钢。少量生产时也可以用焊接箱体。铸造或焊接箱体都应进行时效或退火处理。大量生产小型减速器时有可能采用板材冲压箱体。减速器箱体的外形目前比较倾向于形状简单和表面平整。箱体应具有足够的刚度，以免受载后变形过大而影响传动质量。箱体通常由箱座和箱盖两部分所组成，其剖分面则通过传动的轴线。为了卸盖容易，在剖分面处的一个凸缘上攻有螺纹孔，以便拧进螺钉时能将盖顶起来。联接箱 座和箱盖的螺栓应合理布置，并注意留出扳手空间。在轴承附近的螺栓宜稍大些并尽量靠近轴承。为保证箱座和箱盖位置的准确性，在剖分面的凸缘上应设有 2 3 个圆锥定位销。在箱盖上备有为观察传动啮合情况用的视孔、为排出箱内热空气用的通气孔和为提取箱盖用的起重吊钩。在箱座上则常设有为提取整个减速器用的起重吊钩和为观察或测量油面高度用的油面指示器或测油孔。关于箱体的壁厚、肋厚、凸缘厚、螺栓尺寸等均可根据经验公式计算，见有关图册。关于视孔、通气孔和通气器、起重吊钩、油面指示 均可从有关的设计手册和图册中查出。在减速器中广泛 采用滚动轴承。只有在载荷很大、工作条件繁重和转速很高的减速器才采用滑动轴承。 2）新型减速 器 结构 下面列举两种联体式减速器的新型结构，图中未将电动机部分画出。 1）齿轮 蜗杆二级减速器； 2）圆柱齿轮 圆锥齿轮 圆柱齿轮三级减速器。 这些减速器都具有以下结构特点： 在箱体上不沿齿轮或蜗轮轴线开设剖分面。为了便于传动零件的安装，在适当部位 有较大的开孔。 买文档就送您 01339828或 11970985 5 在输入轴和输出轴端不采用传统的法兰式端盖，而改用机械密封圈；在盲孔端则装有冲压薄壁端盖。 输出轴的尺寸加大了 ，键槽的开法和传统的规定不同，甚至跨越了轴肩，有利于充分发挥轮毂的作用。 和传统的减速器相比，新型减速器结构上的改进，既可简化结构，减少零件数目，同时又改善了制造工艺性。但设计时要注意装配的工艺性，要提高某些装配零件的制造精度。 买文档就送您 01339828或 11970985 6 2 加热炉装料机总体方案 热炉装料机设计方案 设计方案： 4、采用电机带动减速器，然后带动连杆机构实现往复运 动 方案一采用双作用缸实现物料的分离功能和定位夹紧功能 气动送料机由两个基本应用模块组成：物料分离模块及传送模块。物料分离模块由两个双作用气缸组成，分别实现物料的分离功能和定位夹紧功能。 为保证真空系统的气流通畅，以提高真空发生器的真空度，回路 4中的真空控制回路不安装节流阀。同时，回路 4中的所有连接气管应尽可能的短， 以减小空气流通阻力，提高真空度。 采用气缸的优点： 减少了物料的运送步骤，缩短了加工时间，操作简单。 缺点： 对物料的放置有很高的精度要求，造价高昂，一般的小型企 业不采用 热炉装料机方案二 方案二利用机械手进行送料 机械手是以小车形式通过钢绳同滑块联接起来， 由冲床滑块上升运动牵引小车作前进的水平运动完成送料，由通过钢绳连接的重物使小车作复位运动。 由小车机械手将工件送至冲床下进行冲孔，提高了生产效率，保证了质量，改善了劳动强度，确保了人生安全。 采用机械手送料的优点： 买文档就送您 01339828或 11970985 7 送料与冲床节拍相同，可以连续生产。 缺点： 首先由于整个过程均由机械手实现，所以对机械手的要求度很高，其次，如果工件大小不一要经常更换。 方案三采用伺服 电机控制工作台进行送料 由单片机产生驱动脉冲信号，步进电机的驱动器收到驱动脉冲信号后，步进电机将会按照设定的方向转动一个固定的角度，将电脉冲转化成交位移。电机的转速由脉冲信号频率来控制决定，再由电机控制工作台进行送料冲压。 优点： 1、可以连续生产，并且能实现一人控制几台机器 2、可靠性高，由于送料机构外部由步进电机控制，所以每次的行程都是固定值。 3、 低功耗，低电压。在许多没有电力供应的应用场合，较低的功耗和工作电压是生产便捷化的必要条件。 4、维护方便，经济实用。 加热炉装料机结构是由电动机、减速器、联 轴器、 H 形架、连杆、底板 (给料槽 )、传动平台、漏斗闸门、托辊等组成。 方案四采用电机带动减速器，然后带动连杆机构实现往复运动 传动原理：当电动机开动后，经弹性联轴器、减速器、曲柄连 杆 机构拖动倾斜的底板在 托 辊上作直线往复运动，当底板正行时 ,将仓和槽形机体内的带到机体前端 ;底板逆行时 ,槽形机体内的被机体后部的斜板挡住 ,底板与之间产生相对滑动 ,机体前端的自行落下。将均匀地卸到运输机械或其它筛选设备上。该机设有带漏斗、带调节阀门和不带漏斗、不带调节阀门两种形式。 综合以上的比较，选择方 案 4来设计加热炉装料机机构。 买文档就送您 01339828或 11970985 8 热炉装料机执行机构的选型与设计 （ 1）机构分析 执行机构由电动机驱动，电动机功率 2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）机构选型 方案一：用摆动导杆机构实现运动形 式的转换功能。 方案二：用偏置曲柄滑块机构实现运动形式的转换功能。 方案三：用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联组合，实现运动形式的转换功能。 （ 3）方案评价 方案一：结构简单，尺寸适中，最小传动角适中，传力性能良好，且慢速行程为工作行程，快速行程为返回行程，工作效率高。 方案二：结构简单，但是不够紧凑，且最小传动角偏小，传力性能差。 方案三：结构复杂，且滑块会有一段时间作近似停歇，工作效率低，不能满足工作周期 地要求。 综上所述，方案一作为装料机执行机构的实施 方案较为合适。 （ 4）机构设计 急回系数 ，则 , , 得。 简图如下：暂定机架长 100由可得曲柄长 50杆长 200 方案一 方案二 方案三 买文档就送您 01339828或 11970985 9 （ 5）性能评价 图示位置即为最小位置 ,经计算。性能良好。 热炉装料机传动装置方案确定 （ 1）传动方案设计 由于输入轴与输出轴有相交，因此传动机构应选择锥齿轮或蜗轮蜗杆机构。 方案一：二级圆锥 圆柱齿轮减速器。 方案二：齿轮 蜗杆减速器。 方案三：蜗杆 齿轮减速器。 （ 2）方案评价 由于工作周期为 ，相当于 14r/而电动机同步转速为 1000r/1500r/总传动比为 71 或 107 , 较大，因此传动比较小的方案一不合适，应在方案二与方案三中选。而方案二与方案三相比，结构较紧凑，且蜗杆在低速方案一 方案二 方案三 买文档就送您 01339828或 11970985 10 级，因此方案二较为合适。 买文档就送您 01339828或 11970985 11 3 电动机选择、传动系统运动和动力参数计算 动机的选择 按工作要求和条件 ,选用 由于工作周期为 ,电动机功率 2据周期计算公式 22 1 3 . 9 5 r / m i 由 2表 13圆柱齿轮传动 i 齿 小于 8 蜗轮蜗杆传动 i 齿 =8 40 则传动装置总传动比的合理范围为 i 总 =（ 2 8）（ 8 40） =（ 16 200） 电动机转速的可选范围为 故电动机转速可选范围为 2 2 3 . 2 2 7 9 0 / m i nd a Wn i n r 。符合这一范围的同步转速 根据电动机所需功率和 同步转速 ， 查 2表 12符合这一范围的常用同步 转速 有1500 1000 4 确定电动机的型号 选上述不同转速的电动机进行比较，查机械基础 0 及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比，列于下表： 表 3机参数比较表 方案 电机型号 额定功率机转速 r/机质量考 价格（元） 总传动比 同步 转速 满载转速 1 500 1420 38 760 文档就送您 01339828或 11970985 12 2 6 000 940 63 1022 50 710 79 800 用同步转速为 :1500 r/降低电动机重量和价格，由表二选取同步转速为 1500r/系列电动机，型号为 查机械基础 1，得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸 (见以下两表： 具体参数表如下： 表 3动机的技术数据 电动机型号 额定功率 （ 同步转速 （ r/ 满载转速 （ r/ 堵 转 转 矩额 定 转 矩最 大 转 矩额 定 转 矩500 1420 3动机 动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 总i= 1420 1 0 1 1 3 式中 1420r/r/ 买文档就送您 01339828或 11970985 13 齿轮传动比为 2 那么取蜗轮蜗杆减速比为 中 1 、 2 、 3 、4分别为 、单级圆柱齿轮、滚动轴承、 蜗杆传动 、联轴器和效率，查取机械基础 选取、1=8级精度）、2=轴承）、3 、 4 = 动参数和动力参数计算 r/4200 m 10r / m 1 4 2 0 / 2 i/ 齿r / m m 7 1 0 / 5 0 6 i/ I 齿 d 2 8 K 2 . 0 9 1 5 K 9 7 K 9 92 . 1 7 82 6 9 9 K 82 . 0 9