加热炉装料机设计_机械设计说明书(1)

机械设计课程设计计算说明书设计题目：加热炉装料机设计院系：设计者：指导教师：年月日北京航空航天大学机械设计课程设计1设计任务书1、设计题目：加热炉装料机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，每年工作300天，大修期为三年，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3、技术数据推杆行程200mm,所需电机功率2kw,推杆工作周期4.3s.4、设计任务（1）完成加热炉装料机总体方案设计和论证，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），零件图两张。（4）编写设计说明书1份。机械设计课程设计2目录一、总体方案设计...................................................................................................................31、执行机构的选型与设计.................................................................................................32、传动装置方案确定.........................................................................................................4二、传动零件的设计计算.......................................................................................................61、联轴器.............................................................................................................................62、齿轮设计.........................................................................................................................73、蜗轮蜗杆设计...............................................................................................................12三、轴系结构设计及计算.....................................................................................................161、轴的强度计算...............................................................................................................162、轴承校核计算...............................................................................................................243、键校核计算...................................................................................................................29四、箱体及附件设计.............................................................................................................30五、润滑与密封.....................................................................................................................301、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑...........................................................................................302、滚动轴承的润滑...........................................................................................................313、油标及排油装置...........................................................................................................314、密封形式的选择...........................................................................................................31六、技术要求.........................................................................................................................31七、总结与体会.....................................................................................................................32参考文献.................................................................................................................................32机械设计课程设计3一、总体方案设计1、执行机构的选型与设计（1）机构分析①执行机构由电动机驱动，电动机功率2kw，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。②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4.3秒地要求。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k定为2，则,,得。简图如下：暂定机架长100mm，则由可得曲柄长50mm，导杆长200mm。方案一方案二方案三机械设计课程设计4（5）性能评价图示位置即为最小位置，经计算，。性能良好。2、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）方案评价方案一方案二方案三机械设计课程设计5由于工作周期为4.3秒，相当于14r/min,而电动机同步转速为1000r/min或1500r/min,故总传动比为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，且蜗杆在低速级，因此方案二较为合适。（3）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kwPd2。因载荷平稳，电动机额定功率略大于dP即可，因此选定电动机额定功率为2.2kw。3确定电动机转速曲柄工作转速13.95r/min，方案二中减速器传动比为60～90，故电动机转速可选范围为min/1260840rninWad。符合这一范围的同步转速有1000r/min,故选定电动机转速为1000r/min。进而确定电动机型号为Y112M-6。（4）分配传动比1计算总传动比：38.67min/95.13min/940rrnniWMa2分配减速器的各级传动比：取第一级齿轮传动比31i，故第二级蜗杆传动比46.22/12iiia。（5）运动和动力参数计算滚动轴承效率：η1=0.99闭式齿轮传动效率：η2=0.97蜗杆传动效率：η3=0.80联轴器效率：η4=0.99故η=电机轴：Nm=940r/min,Pd=2kw,T0=9550*P0/Nm=20.319N*M对于Ⅰ轴（小齿轮轴）:P1=2.0*η4=1.98kwN1=940r/minT1=9550*P0/Nm=20.116N*M对于Ⅱ轴（蜗杆轴）：P2=P1*η1*η2=1.98*0.99*0.97=1.90kwN2=N10/3=313.3r/min机械设计课程设计6T2=9550*P2/N2=57.934N*M对于Ⅲ轴（蜗轮轴）：P3=P2*η3*η1=1.90*0.8*0.99=1.5kwN3=N2/22.46=13.95r/minT3=9550*P3/N3=1026.882N*M运动参数核动力参数的结果加以汇总，列出参数表如下:轴名功率P/kW转矩T/N·m转速nr/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴220.31994010.99小齿轮轴1.981.9620.11619.91594010.99蜗杆轴1.901.88579.34573.54313.330.99蜗轮轴1.501.481026.8821016.61313.9522.460.99总体设计方案简图如下：二、传动零件的设计计算1、联轴器（1）TKTAC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，AK查表得1，T=20.32N*m，故CT=20.32N*m。（2）由于1000r/min，所以选弹性联轴器。机械设计课程设计7（3）匹配：电动机Y112M-6轴径D=28mm。综上，查表选择弹性套柱销联轴器，型号LT4，齿轮轴轴径为25mm。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=940r/min不是很高，故大小齿轮均用，调质处理。小齿轮硬度HB=229～286，取260HB。大齿轮HB=217～255，取230HB。精度等级选8级。2、初步计算小齿轮直径1d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32111uuKTAdHPdd由表A1取756dA，动载荷系数4.1K，初取15转矩mNT11.201，由表27.11查取2.1d接触疲劳极限MPaH6101limMPaH5802limMPaM