说明书正文加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计(课程设计)

1、 课 程 设 计 加热炉推料机的执行机构综合与传动装置题 目： 设计 班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 一、设计题目及要求一、设计题目及要求 加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计 图 620 为加热炉推料机结构总图与机构运动示意图。该机器用于向热处 理加热炉内送料。推料机由电动机驱动，通过传动装置使推料机的执行构件 （滑块）5 做往复移动，将物料 7 送入加热炉内。设计该推料机的执行机构和 传动装置。 图 620 加热炉推料机结构总图与机构运动示意图 二、设计参数与要求二、设计参数与要求 加热炉推料机设计参数如表 68 所示。该机器在室内工作，

2、要求冲击振动 小。原动机为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差 4%；使用期限为 10 年，每年工作 300 天，每天工作 16 小时。 分组 参数 1 滑块运动行程h(mm)220 滑块运动频率n(次/min)20 滑块工作行程最大压力角 30 机构行程速比系数k1.25 构件dc长度(mm) 1150 构件ce长度(mm) 150 滑块工作行程所受阻力(含摩擦阻力)(n)500 滑块空回行程所受阻力（含摩擦阻力）fr1(n)100 三、设计任务三、设计任务 (1) 针对图 620 所示的加热炉推料机传动方案，依据设计要求和已知参数， 确定各构件的运动尺寸，绘制机构运动简图

3、(2) 在工作行程中，滑块 f 所受的阻力为常数 fr1，在空回行程中，滑块 f 所 受的阻力为常 fr2；不考虑各处摩擦、其他构件重力和惯性力的条件下，分 析曲柄所需的驱动力矩； （3） 确定电动机的功率与转速； （4） 设计减速传动系统中各零部件的结构尺寸； （5） 绘制减速传动系统的装配图和齿轮、轴的零件图； （6） 编写课程设计说明书 四、进度安排四、进度安排 (1) 熟悉设计任务，收集相关资料 (2) 拟定设计方案 (3) 绘制图纸 (4) 编写说明书 (5) 整理及答辩 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日期期 摘摘要要 这次课程设计主要是设计了

4、加热炉推料装置的减速系统和 执行系统。推料机代替人工加料，即安全又方便，它包括机 架，在机架上安装有电动机，在电动机的驱动轴上装有联轴 器，联轴器与蜗杆 相连， 蜗杆涡轮减速器 ，在推料小车上装 有推杆 。用 proe 建立了减速器的三维装配图。计算了蜗轮蜗 杆的各种参数，减速器外大小齿轮的参数，并进行校核。执行 系统（六连杆机构）的设计，根据要求，计算出了各杆的工作 尺寸。通过这次课程设计，最重要的是催促我又学习了一个新 的应用软件，其功能之强大，以后工作或学习必备之。也在一 次体会到了设计任务的过程，需细心与较真，不管做的怎么样， 但是过程对自己很重要。 关键词：减速器 齿轮 曲柄连杆结构

5、 滑块机构 推料式加热 炉 abstract the curriculum is mainly designed furnace pusher device deceleration systems and delivery systems. pusher machine instead of artificial feeding, that is safe and convenient, which includes rack, the rack is installed on the motor, the motor drive shaft is equipped with couplin

6、g, coupling with the worm attached to turbine worm reducer, in the push feed a small car equipped with a putter. proe established a reducer with the three-dimensional assembly. calculated the various parameters of the worm, the size of gear reducer outside the parameters and carry out checking. exec

7、ution system (6 linkage) design, upon request, to calculate the size of the work of each rod. through this curriculum, the most important thing is to press i learn a new application software, the function of the powerful, after the necessary work or study. is also a feel of the design task of the pr

8、ocess, need to carefully and seriously, no matter how kind of do, but the process on their own is very important。 key words：reducer gear crank and connecting rod structure slider pusher-type furnace 目录目录 1 1 电电动动机机的的选选择择计计算算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9、. . .1 1 1.1 电动机系列的选择 .1 1.2 选择电动机功率 .1 1.3 分配传动比 .2 2 2 传传动动装装置置的的运运动动和和动动力力参参数数计计算算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .2 2 2.1 减速器外齿轮的设计.3 2.1.1 选择齿轮材料、确定精度等级.3 2.1.2 校核齿根弯曲疲劳强度.4 2.1.3 外齿轮的参数计算.4 2.2 涡轮蜗杆的计算 .5 2.2.1 选择材料及确定许用应力.5 2.2.2 验算涡轮齿根弯曲疲劳强度.6 2.2.3 涡轮蜗杆主要几何尺寸.6 2.2

10、.4 热平衡计算 .7 2.2.5 蜗杆的结构设计.7 2.2.6 蜗杆轴的强度计算 （按轴进行计算）.8 2.2.7 计算、校核蜗杆轴承.10 2.2.8 涡轮轴的计算与校核.11 3 3 键键的的选选择择和和参参数数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 13 3 3.1 蜗杆与电机的键 .13 3.2 涡轮轴与齿轮的键 .14 3.3 涡轮轴与涡轮的键 .14 4 4 六六杆杆机机构构的的设设计计（执执行行机机构构）. . . . . . . . . .

11、. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 14 4 5 5 参参考考文文献献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 17 7 1 电动机的选择计算电动机的选择计算 1.11.1 电动机系列的选择电动机系列的选择 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，电压380v，y 系列。 1.21.2 选择电动机功率选择电动机功率 1.3分配传动比分配传动比 2 传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动

12、和动力参数计算 2.12.1 减速器外齿轮的设计减速器外齿轮的设计 对于开式齿轮传动，磨损是其主要的失效形式，因磨损后轮齿变薄易 发生折断，故按齿根弯曲疲劳强度计算，通过降低许用应力的方法来考虑 磨损的影响。开式齿轮的主要失效形式是齿面磨损和轮齿折断，不会发生 点蚀。由于当前尚无较成熟的磨损计算方法，因此只进行齿根弯曲疲劳强 度计算，把求得的模数增大1020，以考虑轮齿磨薄的影响。用于 低速传动对于开式齿轮传动中的齿轮，齿面磨损为其主要失效形式，故通 常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数，考虑磨损因素， 再将模数增大10%20%，而无需校核接触强度。 软齿面，齿面硬度 350hb

13、s，常用中碳钢和中碳合金钢，如45 钢 40cr，35simn 等材料，进行调质或正火处理。这种齿轮适用于强度。 精度要求不高的场合，轮坯经过热处理后进行插齿或滚齿加工，生产便利、 成本较低。在确定大，小齿轮硬度时应注意使小齿轮的齿面硬度比大齿轮 的齿面硬度高30 一 50hbs，这是因为小齿轮受载荷次敷比大齿轮多，且 小齿轮齿根较薄为使两齿轮的轮齿接近等强度，小齿轮的齿面要比大齿 轮的齿面硬一些。 2.1.1 选择齿轮材料、确定精度等级选择齿轮材料、确定精度等级 2.1.2 校核齿根弯曲疲劳强度校核齿根弯曲疲劳强度 强 2.22.2 涡轮蜗杆的计算涡轮蜗杆的计算 2.2.1 选择材料及确定许

14、用应力选择材料及确定许用应力 蜗杆用 45 钢，蜗杆螺旋部分采用淬火，齿面硬度45-55hrc。涡 轮齿圈用铸锡青铜，沙漠铸造，轮芯用ht150. 查手册涡轮的许用接触应力为,许用弯曲应力为mpa h 150 1 。mpa f 40 1 选择蜗杆头数和涡轮齿数： 5 . 25 0 i2 1 z51 5 . 25*2* 102 ziz 按涡轮齿面接触疲劳强度设计如下： 蜗杆转矩 ：mmnmnt3 .770771 . 0 1 涡轮转矩 ：mmnmnt1694094.16 2 载荷较平稳， 取 0 . 1 a k1 . 1 v k0 . 1 k 则载荷系数k=1 . 1* kkk va 应力循环次数

15、为 7 2 10* 2 . 1516*300*10*94.52*1*6060 h ljnn mpa hh 75.106 10* 2 . 15 10 8 7 7 1 mpa ff 5 . 7 10* 2 . 15 10 9 7 6 1 青铜与钢配对，材料的弹性系数mpaze160 从手册查得公式 322 2 21 2 15.155) 51*75.106 160 (*16940*1 . 1*64 . 9 ) (64 . 9 mm z z ktdm h e 由手册取 m=4 40 1 d 蜗杆导程角 31.11 蜗杆分度圆直径 mmd40 1 涡轮分度圆直径 mmmzd20451*4 22 涡轮变位

16、系数 75.0 x 涡轮圆周速度 sm nd v/56 . 0 60000 94.52*204*14 . 3 10*60 3 22 2 传动中心距 mmxmdda125)4*75 . 0 *220440(*5 . 0)2(*5 . 0 21 2.2.2 验算涡轮齿根弯曲疲劳强度验算涡轮齿根弯曲疲劳强度 按 查手册的涡轮齿形系数51 5 . 25*2* 102 ziz15 . 2 2 a f y 查手册得式 合格85 . 1 cos53 . 1 2 21 2 fff mpay mdd kt a 合格46.49 14783 1 2 2 hh mpa d kt d 2.2.3 涡轮蜗杆主要几何尺寸涡

17、轮蜗杆主要几何尺寸 蜗杆直径系数 mmq10 涡轮蜗杆的齿顶高 mmmxh mmmh a a 7)1 ( 4 2 1 涡轮蜗杆的齿根高 mmmxh mmmh f f 8 . 1)2 . 1 ( 8 . 42 . 1 2 1 涡轮蜗杆齿顶圆直径 mmmxzd mmmqd a a 218)22( 48)2( 2 2 1 涡轮蜗杆节圆直径 mmdd mmmxqd 204 46)2( 2 , 2 , 1 涡轮蜗杆齿根园直径 mmmxzd mmmqd f f 4 . 200)4 . 22( 4 . 30)4 . 2( 2 2 1 蜗杆轴向齿距 mmmpx56.12 蜗杆沿分度圆柱上的轴向齿厚 mmms2

18、8 . 6 5 . 0 1 蜗杆沿分度圆柱上的法向齿厚 mmssn15. 6cos 1 1 涡轮轮缘宽度 mmdb a 347 . 0 1 涡轮齿顶圆弧半径 mmmdr fa 162 . 05 . 0 12 涡轮齿根圆弧半径 mmmdr af 8 . 242 . 05 . 0 12 蜗杆螺旋部分长度 mmmzl10535)1 . 012( 2 2.2.4 热平衡计算热平衡计算 sm nd v/826 . 2 10*60 3 11 1 滑动速度 sm v vs/88 . 2 cos 1 根据滑动速度查手册得当量摩擦角为 4 . 1 v 传动效率 85 . 0 )tan( tan 955 . 0

19、v 取油的允许温度为，环境空气温度为，按自然通风ct 80ct 20 条件散热系数为 ccmwkd 2 /16 散热面积 2 0 1 0172 . 0 )( )1 (1000 m ttk p a d 2.2.5 蜗杆的结构设计蜗杆的结构设计 蜗杆轴的刚度计算 将蜗杆螺旋部分看做是以齿根圆直径为直径的轴来校核蜗杆轴的弯 曲刚度，具有最大弯曲挠度可近似按下式计算 48 22 11 yl ei ff y rt 蜗杆两支撑间的距离mmdl 6 . 183204*9 . 09 . 0 2 蜗杆危险截面的惯性矩 4 4 4 15.41924 64 4 . 30* 64 1 mm d i f 蜗杆所受的圆周

20、力 n d t ft515.38 40 3 . 770*22 1 1 1 蜗杆所受的径向力 n d t fr45.6020tan 204 16940*2 20tan *2 2 2 1 45 钢 取 e=201 mmy0011 . 0 6 . 183* 10*15.41924*48*201 45.60515.38 3 3 22 mm d y04 . 0 1000 40 1000 1 所以安全yy 2.2.6 蜗杆轴的强度计算蜗杆轴的强度计算 （按轴进行计算）（按轴进行计算） 蜗杆用 45 钢，蜗杆螺旋部分采用淬火，齿面硬度45-55hrc。 按扭转硬度初步计算轴径 查表取 3 0 n p ad

21、110 0 a 取轴端最小直径为 30mm。 mm n p ad739 . 4 1350 108 . 0 *110 33 0 在轴的输入端安装联轴器，联轴器的尺寸可以从手册中查得，采用 联轴器。 38*22 42*19 1 1 3 cj cj tl =770n mmmn n p t771 . 0 1350 77 . 0 *9550*9550 1 1 1 n d t ft515.38 40 3 . 770*22 1 1 1 n d t fr45.6020tan 204 16940*2 20tan *2 2 2 1 n d t ff ta 08.166 204 16940*22 2 2 21 计算

22、支撑反力如下 ： 水平面支撑反力 n f r n f r t b t a h h 41 . 0 186 *93 41 . 0 186 515.38*93 186 *93 1 1 垂直面支撑反力 n d ff r n d ff r ar b ar a v v 37.12 186 20*08.16645.60*93 186 2 *93 08.48 186 20*08.16645.60*93 186 2 *93 1 1 11 11 水平弯矩图 mmnrm h ah 13.3841 . 0 *9393 垂直弯矩图 mmnrm mmnrm v v bv av 41.115037.12*9393 44.4

23、47108.48*9393 2 1 合成弯矩图 mmnmmm mmnmmm vh vh 05.115141.115013.38 61.447144.447113.38 22 22 2 22 22 1 21 1 转矩按脉动循环变化处理 即6 . 0 mmntmm mmntmm ca ca 38.1239)770*6 . 0(05.1151)( 41.4495)770*6 . 0(61.4471)( 222 2 222 1 12 1 mmn fm mmn fm bhvc ahhc 74.7692 14669.52146 1128 16005 . 7 160 mmnmmm mmnmmm hcvcc

24、hcvcc 01.50208 82.49628 22 2 2 前已计算mmnt22.25997 1 mpa tmm b bb e 600 / )( 01 2 查表得 58. 095/55 ,95,55 01 则 mpampa bb 危险截面 c 处当量弯矩： mmntmm cec 61.52536)( 22 mpa d m w m cb b ee b 03 . 1 801 . 0 61.52536 1 . 0 3 1 3 2.2.7 计算、校核蜗杆轴承计算、校核蜗杆轴承 选用圆锥滚子轴承 32006 查手册得 mmd3023200 r c26. 0e3 . 2y y r s 2 nrrr nr

25、rr avah bv bh 081.4808.4841 . 0 371.1237.1241 . 0 22 22 2 22 22 1 n y r s n y r s 45.10 3 . 2*2 081.48 2 69. 2 3 . 2*2 371.12 2 2 2 1 1 1 紧 2 松 12 53.17645.1008.166snsfa na na 45.10 53.176 2 1 e r a e r a 22 . 0 08.48 45.10 27.14 37.12 53.176 2 2 1 1 按轴承 1 校核 查表得 4 . 0 x6 . 1y1 d f5 . 1 m f1 t f 则10

26、.431)53.176*6 . 1371.12*4 . 0(*5 . 1*1)( 11 yaxrffp md h p cf n l rt h 7264643) 1 . 431 23200*1 ( 1350*60 10 )( 60 10 3 10 6 3 10 6 10 安全 hh ll 1010 48000016*10*300 2.2.8 涡轮轴的计算与校核涡轮轴的计算与校核 该轴传动中小功率，无特殊要求，选用 45 优质碳素钢调质处理，其机 械性能查表得 mpa b 637mpa s 353mpa353 1 mpa155 1 2 . 0 1 . 0 mpa b 60 1 初按扭转强度初步计算

27、轴径 取mm n p ad32.13 94.52 0939 . 0 *110 33 0 mmd30 min n d t ft08.166 204 16940*22 2 2 2 n d t fr45.6020tan 204 16940*2 20tan *2 2 2 2 n d t fa515.38 40 3 . 770*22 1 1 n t fq33.282 120 16940*2 120 2 2 计算支撑反力如下： 水平面支撑反力 n fr r n ff r tah b qt a h h 63.87 215 14881 06.536 134 )67*281(*67 2 垂直面支撑反力 n d

28、ff r n d ff r ar b ar a v v 00 . 1 134 102*515.3845.60*67 134 2 *93 54.59 134 2 67 2 2 2 11 水平弯矩图 mmnfm mmnfqm qh h 84.4178433.282*148148 73.2286833.282*8181 2 1 垂直弯矩图 mmnrm mmnrm v v bv av 671*6767 18.398954.59*6767 2 1 合成弯矩图 mmnmm mmnmmm mmnmmm h vh vh 73.22868 89.417486784.41748 83.4197418.398984

29、.41784 13 22 22 22 22 22 21 21 1 转矩按脉动循环变化处理 即6 . 0 mmntmm mmntmm mmntmm ca ca ca 7 . 25025)16940*6 . 0(73.22868)( 32.42968)16940*6 . 0(85.41748)( 64.43161)16940*6 . 0(83.41947)( 222 2 33 222 2 222 1 12 1 mpa tmm bbb e 600,/ )( 01 2 查表得 58. 095/55 ,95,55 01 则 mpampa bb 危险截面 c 处当量弯矩： mmntmm cec 56.44

30、3999)( 22 危险截面 d 处当量弯矩： mmntmm ded 06.712323)( 22 mpa d m w m cb b ee b 15.40 481 . 0 56.443999 1 . 0 3 1 3 mpa db 16 . 5 325.1111 . 0 06.712323 3 mpa b 55 1 查得许用应力 计算、校核蜗轮轴承 选用圆锥滚子轴承 32006 查手册得 mmd3023200 r c26. 0e3 . 2y y r s 2 nrrr nrrr bv bh avah 64.87163.87 36.53954.5906.536 22 22 2 22 22 1 n y

31、 r s n y r s 05.19 3 . 2*2 64.87 2 25.117 3 . 2*2 36.539 2 2 2 1 1 1 松 2 紧 12 565.5705.19515.38snsfa na na 565.57 25.117 2 1 e r a e r a 656.0 64.87 565.57 217 . 0 36.539 25.117 2 2 1 1 按轴承 2 校核 查表得 4 . 0 x6 . 1y1 d f5 . 1 m f1 t f 则74.190)565.57*6 . 164.87*4 . 0(*5 . 1*1)( 22 yaxrffp md h p cf n l

32、rt h 7664643) 74.190 23200*1 ( 1350*60 10 )( 60 10 3 10 6 3 10 6 10 安全 hh ll 1010 48000016*10*300 3 3 键的选择和参数键的选择和参数 3.13.1 蜗杆与电机的键蜗杆与电机的键 为静联接, 选用普通平键，圆头.由手册查得 d=22 时, 应选用键 gb1096.3011a 许用挤压应力校 核, 钢的许用挤压应力为=120mpa p p mpa dhl t p 19 . 3 22308 22.199744 故满足要求.mpa p 19. 3 p 3.23.2 涡轮轴与齿轮的键涡轮轴与齿轮的键 为静

33、联接, 选用普通平键，圆头.由表 6-57 查得 d=25mm 时, 应选用键 gb1096.2514a 许用挤压应力校 核, 钢的许用挤压应力为=120mpa p p mpa dhl t p 9 . 12 230257 1694044 故满足要求mpa p 9 .12 p 3.33.3 涡轮轴与涡轮的键涡轮轴与涡轮的键 为静联接, 选用普通平键，圆头.查手册得 d=32mm 时, 应选用键 gb1096.5015a 许用挤压应力校 核, 钢的许用挤压应力为=120mpa p p mpa dhl t p 6 50328 1694044 故满足要求mpa p 29. 5 p 4 六杆机构的设计（执行机构）六杆机构的设计（执行机构） 执行机构为平面六杆机构，由曲柄摇杆机构和滑块机构串联而成。 滑块的行程 h 主要与曲柄长度o1a 及比值o2c/o2b有关，而其行程 速度变化系数k 则取决于曲柄摇杆机构。 对于有急回运动要求的机械，在设计时，应先确定行程速度变化系 数 k，求出极位夹角后，在设计各杆的尺寸。 20 25 . 2 25 . 0 *180 1 ) 1(180 k k 在三角形中，设 12b boa bab aoa a 22 2 m