机械设计方案课程设计方案说明书送料机

1、 28、八前言加热炉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往复运动，将物料送入加热炉内。设计一台装料机由减速器与传动机构组成，配以适当的电动机等零部件，实现自动送料过程。要求使用期限是双班制10 年。目录、设计任务书. 2、总体方案设计 . .21、 传动方案拟定 . . 22、 电动机的选择 43、 传动系统的运动和动力参数4三、传动零件的设计计算 61）蜗轮蜗杆设计 62）齿轮设计 93）轴的设计和校核计算 144）滚动轴承的选择及寿命计算 21 5）键联接设计计算 256）联轴器的选择计算 27四、减速器箱体及附件的设计271 ）润滑和密封形式的选择

2、，润滑油和润滑脂的选择 27 2）箱体设计 273）技术要求 28五、参考资料一、设计任务书1、 设计题目： 加热炉装料机2、 设计背景：1 ) 题目简述 ：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）使用状况 ：生产批量为 5 台；动力源为三相交流电 380/220V ，电机单向转动， 载荷较平稳；使用期限为 10 年，每年工作 300 天，每天工作 16 小时；检修期 为三年大修。3）生产状况 ：生产厂具有加工 7、8 级精度齿轮、蜗轮的能力。3、设计参数：推杆行程290m m,推杆所需推力6200N，推杆工作周期 3.7s

3、。4、设计任务： 1）设计总体传动方案,画总体机构简图,完成总体方案论证报告。 2）设计主要传动装置,完成主要传动装置的装配图A0）。3）设计主要零件,完成两张零件工作图A3）。4）编写设计说明书。二、总体方案设计1、传动方案的拟定根据设计任务书,该传动方案的设计分成原动机和传动装置两部分： 1）原动机的选择设计要求：动力源为三相交流电 380/220v.故,原动机选用电动机。2 ）传动装置的选择减速器 电动机输出转速较高,并且输出不稳定,同时在运转故障或严重过载时, 可能烧坏电动机,所以要有一个过载保护装置。 可选用的有：带传动,链传动,齿轮传动,蜗杆传动。 链传动与齿轮传动虽然传动效率高,

4、但会引起一定的振动,且缓冲吸振 能力差,也没有过载保护； 带传动平稳性好,噪音小,有缓冲吸震及过载保护的能力,精度要求不 高,制造、安装、维护都比较方便,成本也较低,但是传动效率较低,传 动比不恒定,寿命短；而蜗杆传动虽然效率低,没有缓冲吸震和过载保护的能力,制造要求精 度高,但还是比较符合本设计的要求,所以采用蜗杆传动。总传动比为 86.4,轴所受到的弯扭矩较大,所以初步决定采用蜗轮蜗 杆加斜齿轮减速器,以实现在满足传动比要求的同时拥有较高的效率,和 比较紧凑的结构,同时封闭的结构有利于在粉尘较大的环境下工作。传动机构工作机应该采用往复移动机构。可选择的有：连杆机构，凸轮机构，齿 轮齿条机构

5、，螺旋机构。本设计是要将旋转运动转换为往复运动，且无须 考虑是否等速，是否有急回特性。所以连杆机构，凸轮机构，齿轮齿条机 构均可，凸轮机构虽然能较容易获得理想的运动规律，但要使执行滑块达到200mm的行程,并保证工作时处于较小的压力角范围，凸轮的径向尺寸较大此外凸轮与从动件为高副接触，不宜用于低速重载。且凸轮机构和齿轮齿条 机构加工复杂，成本都较高，所以还是连杆机构更合适一些。在连杆机构中，可以选择的又有对心曲柄滑快机构，正切机构和多杆机构。根据本设 计的要求，工作机应该带动装料推板，且结构应该尽量简单，所以选择对心曲 柄滑快机构。滑块摩擦：槽形摩擦轮总传动效率：计算总传动比:2 2.电动机的

6、选择V1）类型和结构形式的选择：按工作条件和要求：电动机所需功率pd=P w/n工作所需功率：P w=Fv/1000=F*2s/1000*T=6200*2*0.29/1000*3.7=0.972kw选用一般用途的Y系列三相异步卧式电动机，封闭结构。2）电动机功率计算传动效率：n一对轴承：I齿式联轴器： 蜗轮蜗杆：油润滑 2头蜗杆 n n二j一对圆柱斜齿轮：8级精度| - I3）电动机转速计算齿轮传动比范围 三|；蜗杆传动比范围电动机转速范围丨在相关手册中查阅符合这一转速范围的电机，综合考虑总传动比，结构尺寸及成本，选择堵转转矩和最大转矩较大的Y90L-4型电机。Y90L-4型电机额定功率1.5

7、kW电动机，满载转速_f3 3 .传动系统的运动和动力参数1、分配减速器的各级传动比：若齿轮的传动比取一，则蜗轮蜗杆的传动比为2、计算传动装置的运动和动力参数 2）计算各轴输入功率电机轴： I ：n轴:1轴:2轴:3轴:推杆:a a、计算各轴输入转矩电动机输出转矩：1轴:2轴:3轴:将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表:功率P / kW转矩T /N m轴名输入输出输入输出转速n r/min传动比i效率0电机轴1.510.23140010.9801I轴1.4710.13140028.80.8316n轴1.22240.1848.6川轴1.17699.0716.230.9702传动零件的设计计

8、算1 1、 蜗轮蜗杆设计计算工程计算内容计算结果1 1.选择传 动精度等 级，材料考虑传动功率不大，精度等级为 7级，蜗杆用 45号钢淬 火，表面硬度 4550HRC，蜗轮轮缘材料用 ZCuSn10P1沙 模铸造。2 2.确定蜗 杆，涡轮 齿数传动比 涡轮转速为：-=一Z1=1 , Z2=29蜗杆材料为锡青铜，则1 ,1 1回3.3.确定涡 轮许用接 触应力4.4.接触强 度设计K I载荷系数蜗轮转矩：由表28.8 ,估取蜗杆传动效率a由式28.5搅油效率 Q 滚动轴承效率 =_与估取值近似7.校核接 触强度由式28.11由表28.11可查弹性系数I由表28.13使用系数二！取动载荷系数 _!

9、载荷分布系数I I IIII3Z18.轮齿弯 曲强度校 核由式28.12LJ由式28.4 厂由式2837查出当量摩擦角确定许用弯曲应力5.主要几 何尺寸计 算涡轮分度圆直径： 蜗杆6计算涡轮的圆周 速度和传 动效率涡轮圆周速度确定涡轮的复合齿形系数涡轮当量齿数EH1EH1涡轮无变位查图 27.17, 27.20得导程角aLrJ9蜗杆轴刚度验算由式28.14蜗杆所受圆周力蜗杆所受径向力蜗 杆 两 支 撑 间 距 离 L 取许用最大变形10.蜗杆传 动热平衡 计算由式28.15蜗杆传动效率 _I导热率取为由表28.10查出 _U由图28.10查出弯曲强度寿命系数蜗杆危险及面惯性矩K工作环境温度I

10、一 传动装置散热的计算面积为2、 齿轮设计计算内容计算结果工程材 精度初步计算小齿轮直径0选用斜齿轮，批量较小，小齿轮用40Cr，调质处理，硬度241HB286HB，平均取 260HB，大齿轮用 45钢，调 质处理，硬度为 229HB286HB，平均取 240HB。8级精 度。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A表 1由表A1取 ，动载荷系数 亠，转矩I ，由表27.11查取_I接触疲劳极限HJ确定 基本 参数圆周速度度等级取8级精度合理取!_J确定模数，查表取8级精度合理LHLH取 一:NJ齿面触劳度 校核接疲强zz=zz= =1计算齿面接触应力节点区域系

11、数：查图27-16非变位斜齿轮弹性系数：查表27.11 _IriL - I齿面接触应力校核传动比误差：因齿数未做圆整，传动比不变。重合度系数 端面重合度螺旋角系数I I X X X X EI一2计算许用接触应力 I总工作时间-由表27.14取最小安全系数凹 许用接触应力：11= =1 1接触寿命系数目1由图27-23查出 单向运转取丨）齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数二由表27.15按调质钢查 润滑油膜影响系数取为3验算:接触疲劳强度较为 合适,齿轮尺寸无须 调整确定 主要 传动 尺寸大齿轮直径齿宽 b=100mm.齿根 弯曲 疲劳 强度 验算1由式 27.11I ,.1 0 0齿根弯曲应力：

12、2计算许用弯曲应力一由式 27.17=*实验齿轮的齿根弯曲疲劳极限 一I查图27-24c_，I另外取由图27-26确定尺寸系数=_I -由表27.14查最小安全系数- 一1 1 = = = = I I3弯曲疲劳强度验算1 - 11 = II合格静强 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 3 .轴的设计和校核计算、蜗杆轴的设计材料选择45号钢，调质处理一 1 1查表16.2有1 11 1 1 1 = = = 1 1厂一二U UL L4 4 込L L= = LJLJC C- -11 1山1 1丨川丨1 1川1 1丨丨1 1丨1 1丨严用插入法由表16.3中求得,最大弯矩处匸IM

13、” WFLrinL74|图5.3、蜗轮轴的设计FnFnF FB BH HA AC C九1 1“ FrUFrUb b B BDB54H. j见图 5.4i)_:用插入法由表16.3中求得,I I = I I、大齿轮轴的设计最大弯矩处设计时弹键的削弱316174 .考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为45号钢，调质处理查表16.2有见图5.5c)用插入法由表16.3中求得,最大弯矩处设计时弹键的削弱计算工程计算内容轴承主要性能参数查手册6210轴承主要性能参数如下:轴承受力情况4、滚动轴承的选择和计算.蜗杆轴承的选择蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两个角接触球轴承，以承受蜗杆

14、轴向力，按轴径初选7210AC ;游动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选6210。F面进行校核:查手册7210AC轴承主要性能参数如下:由表18.7查得冲击载荷系数由表18.8查得计算工程计算内容计算结果当量动载荷轴承寿命当量静载荷安全系数计算额定静载荷载荷系数载荷分布系数球轴承I )正常使用球轴承，查表匕许用转速 Ti合格需用转速n=7600r/min蜗杆轴转速n仁1440r/minn n1合格四、减速器箱体及附件的设计1、润滑和密封形式的选择，润滑油和润滑脂的选择1润滑形式的选择（1油标：选择杆式油标B型指标：d: M16 d仁4 d2=16 d3=6 h=35 a=12 b=

15、8 c=5 D=26 D仁 22（2排油装置：管螺纹外六角螺赛及其组合结构指标：M14*1.5d1=11.8 D=23 e=20.8 S=18L=25 h=12 b=3 b仁3 C=1.0 D0=222密封装置（1）蜗杆轴密圭寸：毡圈油圭寸d=44,挡油盘内密圭寸润滑油和润滑脂的选择1）蜗轮蜗杆的润滑：L CKE220 运动粘度198 242 8=1度S 1=0.851m箱座突S =8.5m缘厚度b=1.5 S取箱盖突b1=1.5 合8缘厚度11 =箱座底b2=2.5 89.突缘厚df =0.036a5m度+12m地角螺b=钉直径d1=0.7516地角螺df=15.5钉数目d2=(0.5mm轴

16、承旁0.6 d fb1连接螺d3=(0.4=1钉直径0.5 d f4m机盖与d4=(0.3m机座连0.4 d fb2接螺栓1=(120 =2直径200mm7.轴承端d=(0.7 5m盖螺钉0.8d2m直径 11.2df窥视孔8=2盖螺钉 2 80m直径D2=1.25Dm连接螺+10n=栓d2的t=(1.1 4间距1.2d3取定位销m仁 0.85d1直径8 1=1大齿轮m=0.85 86m顶圆与m内机壁 距离取d2齿轮端=1面与内0m机壁距 离m取轴承端 盖外径d3=8轴承端mm盖突缘 厚度取d4机盖肋 厚=8 mm机座肋厚取 l=15 0m m取 d= 8m m 取 A1 = 13 .2 取 A 2= 11 取D2 =1 16 t= 10 取 m1 =8 取 m=103、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