加热炉推料机的执行机构与传动装置设计

1、题 目：加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计班级：姓名：指导教师：完成日期：2010年1月6日一、设计题目加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计二、上交材料(1) 设计图纸(2) 设计说明书四、进度安排(参考)(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、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要推料机是连续式炉的专用机械，推料机布置在加热炉的进料端，用以将工件或料盘推入加热炉加热，其动力源可以是电动机，随着热处理行业的发展，热处理设备在机械行业产生了越来越重要的影响，热处理设备的设计有着较深的意义。本文对加热炉推料机的传动系

2、统进行了设计，对推料机的系统优化设计和技术改造提供了一定的参考。关键词：推料机、加热炉、传动系统、减速器AbstractPusher machine is a continuous furnace dedicated machines, pusher machines arranged in the furnace feed side of workpiece or material to be pushed into the furnace heating plate, its power source can be electric motors, heat treatment equip

3、ment design has a deeper significance.In this paper, furnace pusher machine drive system has been designed, on the pusher machine system design optimization and transformation provide some reference.Keywords: pusher machine.oven.transmission.speed reducer目 录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc15147 1电动机的选

4、择 PAGEREF _Toc15147 1 HYPERLINK l _Toc28653 1.1机构总传动效率计算 PAGEREF _Toc28653 1 HYPERLINK l _Toc14856 1.2滑块所需功率 PAGEREF _Toc14856 1 HYPERLINK l _Toc4225 1.3电动机功率与选择 PAGEREF _Toc4225 1 HYPERLINK l _Toc25837 2传动系统的运动和动力参数 PAGEREF _Toc25837 1 HYPERLINK l _Toc15759 2.1分配传动比 PAGEREF _Toc15759 1 HYPERLINK l

5、_Toc22951 2.2计算传动装置的运动和动力参数 PAGEREF _Toc22951 2 HYPERLINK l _Toc23640 3.1蜗轮蜗杆设计 PAGEREF _Toc23640 3 HYPERLINK l _Toc13453 3.1.1选择材料及确定许用应力 PAGEREF _Toc13453 3 HYPERLINK l _Toc7042 3.1.2确定蜗杆，涡轮齿数 PAGEREF _Toc7042 3 HYPERLINK l _Toc9880 3.1.3确定许用接触应力 PAGEREF _Toc9880 3 HYPERLINK l _Toc22888 3.1.4基本尺寸确

6、定 PAGEREF _Toc22888 3 HYPERLINK l _Toc18670 3.1.5接触强度设计 PAGEREF _Toc18670 4 HYPERLINK l _Toc5609 3.1.6计算散热条件 PAGEREF _Toc5609 4 HYPERLINK l _Toc512 3.1.7润滑油选择 PAGEREF _Toc512 5 HYPERLINK l _Toc5015 3.1.8主要几何尺寸 PAGEREF _Toc5015 5 HYPERLINK l _Toc12401 3.1.9蜗杆轴刚度验算 PAGEREF _Toc12401 6 HYPERLINK l _Toc

7、11125 3.2齿轮设计 PAGEREF _Toc11125 7 HYPERLINK l _Toc12896 3.2.1齿轮材料的选择 PAGEREF _Toc12896 7 HYPERLINK l _Toc12206 3.2.2按齿根弯曲疲劳强度初步确定模数 PAGEREF _Toc12206 7 HYPERLINK l _Toc21446 3.2.3校核齿根弯曲疲劳强度 PAGEREF _Toc21446 8 HYPERLINK l _Toc23780 3.3四杆机构的设计 PAGEREF _Toc23780 8 HYPERLINK l _Toc17675 4轴的设计与校核计算 PAGE

8、REF _Toc17675 11 HYPERLINK l _Toc5890 4.1蜗杆轴 PAGEREF _Toc5890 11 HYPERLINK l _Toc770 4.1.1蜗杆轴的最小轴径估算 PAGEREF _Toc770 11 HYPERLINK l _Toc21959 4.1.2按照弯扭合成强度条件校核轴 PAGEREF _Toc21959 11 HYPERLINK l _Toc9182 4.1.3计算支撑反力如图 PAGEREF _Toc9182 12 HYPERLINK l _Toc1621 4.1.4画弯矩图、转矩图及其的合成图 PAGEREF _Toc1621 12 HY

9、PERLINK l _Toc22769 4.2涡轮轴的计算与校核 PAGEREF _Toc22769 13 HYPERLINK l _Toc4745 4.2.1初按扭转强度初步计算轴径 PAGEREF _Toc4745 13 HYPERLINK l _Toc13099 4.2.2按照弯扭合成强度条件校核轴 PAGEREF _Toc13099 13 HYPERLINK l _Toc1015 4.2.3计算支撑反力如图 PAGEREF _Toc1015 14 HYPERLINK l _Toc26797 4.2.4画弯矩图、转矩图及其的合成图 PAGEREF _Toc26797 14 HYPERLI

10、NK l _Toc10157 5轴承选取与校核 PAGEREF _Toc10157 16 HYPERLINK l _Toc3062 5.1蜗杆上选用圆锥滚子轴承30211 PAGEREF _Toc3062 16 HYPERLINK l _Toc304 5.2涡轮轴上选用圆锥滚子轴承30209 PAGEREF _Toc304 18 HYPERLINK l _Toc26991 6设计体会191电动机的选择连杆机构：齿轮是开式传动，选择人工周期性加油润滑：涡轮蜗杆选择双头式：轴承：联轴器选择弹性联轴器：总传动效率：=由题目可知，滑块运动频率n=60次/min，则工作周期T=1，所以：VP=（FP=P

11、/查表选用一般用途的Y系列三相异步卧式电机Y801-4，封闭结构。额定功率P=0.55kw，同步转速n=1500r/min,满载转速n=1390r/min.2传动系统的运动和动力参数 大齿轮转速n=1/T=1r/s=60r/min 计算总传动比：i=n/n若蜗轮蜗杆的传动比i=15.5，为则齿轮的传动比取i=1.49， （a）.电动机轴转速、输出转矩、输出功率：（b）.1轴转速、输入转矩、输入功率：（c）.2轴转速、输入转矩、输入功率：（d）.3轴转速、输入转矩、输入功率：轴的名称功率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139011轴13902轴

12、3轴3传动零件的设计计算选择材料及确定许用应力蜗杆用45钢，蜗杆螺旋部分表面淬火，齿面硬度45-55HRC。涡轮齿圈用铸锡青铜，砂模铸造，轮芯用铸铁HT150，采用齿圈静配式结构。确定蜗杆，涡轮齿数由表8-4-4查得涡轮蜗杆传动比i=15.5，蜗杆头数，涡轮齿数。确定许用接触应力由图13-4-10 滑动速度由图8-4-2 青铜与铜配对使用，材料弹性系数。查图8-4-4 许用接触应力基本尺寸确定由于运转平稳，取估算传动效率：，涡轮转矩：由表8-4-9查表8-4-2，取。蜗杆分度圆直径，涡轮分度圆直径，查表8-4-4，中心距。接触强度设计由表8-4-9 几何参数已经给定，K与T已经确定，根据，由此

13、得由于计算散热条件由式8-4-9，传动中损耗的功率为由式8-4-10和设计要求自然通风状况良好，取若减速器散热的计算面积A不满足以上要求，则可以采用强迫冷却方式或增大散热计算面积的方法来满足要求。由表6-1，精度为8级，齿面粗糙度润滑油选择由表8-4-44，粘度242198cSt（40），全损耗系统用油牌号L-AN 220主要几何尺寸齿数Z=2，Z=31模数m=8分度圆直径d=80mm，d=248mm蜗杆直径系数q=10中心距蜗杆导程角分度圆上螺旋升角蜗杆轴面齿形角阿基米德螺线蜗杆蜗杆涡轮齿顶高ha=m=8mm，ha=（1+x）m=4mm蜗杆涡轮齿根高hf=1.2m=9.6mm，hf蜗杆涡轮分

14、度圆直径d=qm=80mm，d=mZ=248mm蜗杆涡轮节圆直径d=（q+2x）m=72mm，d=d=248mm蜗杆涡轮齿顶圆直径da=（q+2）m=96mm,da=(Z+2+2x)m=256mm蜗杆涡轮齿根圆直径df=（q-2.4）m=60.8mm，df蜗杆沿分度圆圆柱上的轴向齿厚sm=12.57mm，s=scos 法向弦齿高h=m=8mm蜗杆螺纹部分长度涡轮最大外圆直径d=da+1.5m=256+12=268mm涡轮齿顶圆弧半径r+0.2m=32mm涡轮齿根圆弧半径r蜗杆轴刚度验算由表13-4-13， 蜗杆所受径向力受圆周力蜗杆两端支撑点距离l=d45钢弹性模量E=201N/mm蜗杆危险及

15、面惯性矩许用最大变形 齿轮材料的选择开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳折断。由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对其进行抗弯曲疲劳强度计算。按齿根弯曲疲劳强度设计公式作齿轮的设计计算，不按齿面接触疲劳强度设计公式计算，也无需用齿面接触疲劳强度校核公式进行校核。开式齿轮传动，将计算所得模数加大10%-15%。选用斜齿轮，小齿轮用40Cr钢，调质处理，查表8-3-24，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齿轮用45钢，调质处理，查表8-3-24，硬度为229HB286HB，平均取240HB。根据表8-3-124，8级精度。查图8-3-53弯曲疲劳极限，。按

16、齿根弯曲疲劳强度初步确定模数计算应力循环次数 查手册图8-3-55得 ，取 ， ，弯曲疲劳许用应力 齿轮传动中，小齿轮查图 8-3-46 则载荷系数 查手册 图8-3-38图，8-3-38 ， 对于开式齿轮传动，取m=6mm。， ， 取重新计算传动比 。校核齿根弯曲疲劳强度强度验算公式：， 齿轮分度圆直径 齿轮齿顶圆直径 齿轮基圆直径 中心距 圆周速度 齿宽 1）执行机构为杆机构，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，

17、在设计各杆的尺寸。在三角形中，设 对于曲柄摇杆机构，最大压力角出现在主动曲柄与机架共线的两位置之一处。这时有： 在matlab里编程计算得a,b=solve(a+b)2+(b-a)2-152.312=2*(a+b)*(b-a)*cos(pi/9),cos(pi/6)*2*b*1100=b2+11002-(152.3-a)2)其解为复数，实数范围内没有解a,b=solve(a+b)2+(b-a)2-152.312=2*(a+b)*(b-a)*cos(pi/6),acos(b2+11002-(355.32+a)2)/(2200*b)+(pi/6)=3.14)其解为复数，实数范围内没有解a,b=so

18、lve(a+b)2+(b-a)2-152.312=2*(a+b)*(b-a)*cos(pi/9),cos(pi/6)*2*b*1100=b2+11002-(152.3+a)2)29 29 4*i 4964.58 a取87mm，b取965mm4轴的设计与校核计算蜗杆轴的最小轴径估算 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 ，取轴端最小直径为 蜗杆的结构设计，各部分尺寸如图 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 弹性联轴器。按照弯扭合成强度条件校核轴画出轴的力学模型图求蜗杆上的作用力 计算支撑反力如图 水平面支撑反力 垂直面支撑反力 画弯矩图、转矩图及其的合成图水平弯矩图 垂直弯矩图合成弯矩图 转矩按脉动循环变化处理 即 前已计算危险截面处当量弯矩：4.2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，初按扭转强度初步计算轴径 取按照弯扭合成强度条件校核轴画出轴的力学模型图求蜗杆上的作用力 计算支撑反力如图 水平面支撑反力 垂直面支撑反力 画弯矩图、转矩图及其的合成图水平弯矩图 垂直弯矩图合成弯矩图 转矩按脉动循环变化处理 即 危险截面第一处当量弯矩：危险截