加热炉装料机的设计

机械课程设计机电041周鹏第1页目录第一章设计任务1-1设计题目…………………………………………………………31-2设计背景…………………………………………………………31-3设计参数…………………………………………………………41-4设计任务…………………………………………………4第二章电动机的选用……………………………………5第三章各轴运动和动力参数计算…………………………7第四章传动零件设计4-1蜗轮蜗杆设计计算…………………………………………84-2蜗轮蜗杆主要参数与几何尺寸…………………………………94-3角和弯曲疲劳强度………………………………………94-4精度等级和表面粗糙度…………………………………104-5热平衡计算………………………………………………10第五章轴的设计5-1蜗杆轴的设计和计算………………………………………………115-2蜗轮轴的设计和计算…………………………………………135-3校核轴承强度………………………………………………16机械课程设计机电041周鹏第2页第六章箱体的设计……………………………………19第七章机械设计课程设计总结………………………21第八章参考资料………………………………………22机械课程设计机电041周鹏第3页第一章．设计任务书加热炉装料机的设计1.设计题目加热炉装料机如图图1-1加热炉装料机工作简图2设计背景（1）题目简述该机械用于向加热炉内送料。有电动机驱动，通过传动装置是装料机做往复移动，将物料送于加（2）使用状况室内工作，需要5台，动力源为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷平稳，转速误差＜4%；使用年限10年，每年工作250天，每天工作16小时，大修3年。（3）生产状况机械课程设计机电041周鹏第4页中等规模机械厂，可加工7，8级精度的齿轮蜗杆。3设计参数已知参数：推杆行程200mm表1-1设计参数表数据编号12345电动机所需功率22.52.833.4推杆工作周期4.33.73.332.74.设计任务（1）设计总体传动方案，画出总体机构简图，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。（3）设计主要零件，完成两张零件工作图。（4）编写设计说明书方案如下：1——电动机2——联轴器3——蜗杆减速器4——箱体5——齿轮减速器6——摆杆电动机所需功率p=3.4kw摆杆转速要求n=162r/min图1-2方案设计示意图机械课程设计机电041周鹏第5页第二章.电动机的选择一．电动机的选择1.）电动机的类型按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷鼠笼式三相异步电动机，电压380V。2.）选择电动机的容量因为电动机所需功率已给出既p=3.4kw所以查《机械设计课程设计手册》表12-1可选用Y132S-6表2-1电动机参数表电动机型号额定功率/kw同步转速/满载转速mn/（r/min）电动机质量/kg最大转距堵转转距额定转距额定转距Y132M1-64kw960732.02.0电动机如图所示图2-1电动机结构简图二．传动比的确定总传动比9605.9162mwinn总因运输带速度允许有误差4%则5.90.236i分配传动比01iii总机械课程设计机电041周鹏第6页01ii为蜗杆-蜗轮的传动比为齿轮的传动比根据蜗杆-蜗轮的传动比一般取100.03~0.06ii再据《机械设计手册》表35.5-6所以取0i=28则1i=1.8机械课程设计机电041周鹏第7页第三章．各轴运动和动力参数计算0轴（电动机轴）000003.4;960min;955033.82dmPPkwnrPTNmnn1轴（蜗杆轴）101101113.40.993.366;960min;955033.48PPkwnrPTNmnn2轴（蜗轮轴）212122223.3660.752.52;96036.9min;269550652.2PPkwnnriPTNmn表3-1各轴运动参数表轴名称功率kw转速r/min转矩N.m效率1电动机轴3.496033.8212蜗杆轴3.3680334.80.993蜗轮轴2.5226652.20.75机械课程设计机电041周鹏第8页第四章．传动零件设计计算一．蜗轮蜗杆传动设计计算由以上分析可知：输入功率P=4kw，1960minnri=261、选择蜗杆材料根据GB/T10085—1988的推荐，采用渐开线蜗杆（ZI）2、选择材料考虑到蜗杆传动的功率不大，速度是中等，故蜗杆用45钢，因希望效率高些，耐磨性好些，故蜗杆螺旋齿面要求淬火，硬度为45~55HRC。蜗轮用铸造锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造。为了节约贵重的有色金属，仅齿面用青铜制造，而轮芯用铸铁HT100铸造。3、按齿面接触疲劳强度进行设计根据闭式蜗杆传动的设计准则，先按齿面接触疲劳强度进行设计，再校核齿根弯曲疲劳强度，传动中心矩322HPEZZKTa1）、由表一可知作用在蜗轮上的转矩526.52210NmmT2）、确定载荷系数K因工作中有轻微的振动，故取载荷分布不均系数45.1K；由主教材表11-5选取05.1AK；由于转速中等，冲击不大，可取动载荷系数15.1vK；则:75.115.145.105.1VAKKKK3）、确定弹性系数EZ因为选用的是铸造锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配，故EZ=16021MPa。4）、确定接触系数Z先假设蜗杆的分度圆直径于传动比的比值35.01ad，从主教材图11-18中可查的Z=2.9。5）确定许用接触应力根据蜗轮的材料为铸造锡磷青铜ZCuSn10P1，金属模铸造，查表11-6得MPaH1906）计算中心距2253321602.91.754.39510189.87190EPHZZaKTmm取中心距a=200mm由机械设计手册表35.5-2选取蜗杆模数3.6m机械课程设计机电041周鹏第9页蜗杆分度圆直径mmd561二.蜗轮蜗杆主要参数与几何尺寸1）蜗杆：轴向齿距mmmPa782.19直径系数89.81mdq齿顶圆直径6.683.612562*11mhddaa齿根圆直径88.403.62.12562*11mhddff分度圆导程角0168.12;225.089.82tanqz蜗杆轴向齿厚mmmS891.9202）蜗轮：齿数5.0;5622xz变位系数蜗轮分度圆直径15.3,8.3522*222xhamhammmzd蜗轮喉圆直径71.10;1.35922**2222xchamhmmhddafa齿根圆直径;38.3312222mmhddff咽喉母圆半径mmdarag45.202122三.校核弯曲疲劳强度FFaFYYmddKT221253.18.352;56;3.6;5.439;75.1212ddmmNTK蜗轮当量系数;5.0;3.60cos2322xzzv则可由图11-19查得蜗轮齿形系数65.22FaY螺旋角系数9094.014068.121140100oY铸造锡磷青铜ZCuSn10P1基本许用弯曲应力MPaF56'工作应力循环次数:hnjLN60n=51.43；j=1hLh480001630010所以81046.148000143.5160N；寿命系数575.01096NKFN；MPaKFNFF2.32575.056'机械课程设计机电041周鹏第10页FFaFYYmddKT78.229094.065.23.68.352565.43975.153.153.12212所以弯曲强度是满足的。四.精度等级和表面粗糙度的确定该蜗杆传动是动力传动，属于通用机械减速器从GB/T10089-88精度中选8级精度，蜗轮圆周速度v=0.9m/s;第2公差组9级公差：孔尺寸IT7形状IT6；轴尺寸IT6形状IT5；蜗轮宽度mmdBa45.5175.01顶圆直径mmmddae55.3683.65.11.3595.122蜗杆齿宽336.11006.01121zb蜗杆分度圆周速度sm22.4100060561440在4~5m/s间，蜗杆下置蜗杆外形图图4-1蜗杆轴示意图五.热平衡校核取13d；散热面积2/340120S1701201372.011878.31000201100010SPttda出应采用取冷却措施机械课程设计机电041周鹏第11页第五章．轴的设计和计算1.蜗杆轴的计算1.作用在蜗轮上的力11212233.481.256taTFKNFd212222652.23.7352.8atFFKNTdKNFFFtrr910.0tan2212.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理：[IT]=25~45PMa;1120A于是mmnpAd6.1414401878.311233110min考虑到键槽对轴强度的削弱，33.156.14%51mind3.拟定轴上零件的装配蜗杆螺旋部分的直径不大，故蜗杆和轴做成一个整体，示意图如下：图4-2蜗杆轴示意图4.根据轴的定位要求，确定轴各段长度和直径该轴最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，与联轴器孔径相适应，故需要同时选取联轴器型号，转矩变化小，为运输机。原动机是电动机，由主教材表14-1查得3.1AK计算转矩:mNTKTAca755.2735.213.11为了隔离振动和冲击，据机械设计综合课程设计表6-100选用弹性柱销联轴器:522052241JBZCHL联轴器故取；；25250202121mmLd为满足联轴器轴向定位要求，2面制一轴肩mmdd30522132机械课程设计机电041周鹏第12页初选滚动轴承（同时受径向力和轴向力作用）考虑到滚动轴承寿命，故选一对圆锥滚子轴承30000（正装），据机械设计综合课程设计表6-67选取圆锥滚子轴承型号32208基本尺寸75.249040TDd故mmd4043mmd4065蜗杆螺旋部分长mmb120蜗杆轴各段长度大致为：25,160,45,30,506554433221lllll蜗杆轴总长mml310251604530505.校核轴的强度求轴上的载荷，受力图如下图4-3轴的弯扭局图;98.25631010363120.3158136.131026315831NFFFaererv054.1382522633120746.40603158978.256maxmmNMvNFFFrvrerv013.879987.256113612机械课程设计机电041周鹏第13页mmNMNFFFHterHrH6240158395;39521max21;9866.151685maxmmNMmmNT540.251则WTM212maxmax取331.032;6.0ddW13.9MPa8.471.0)255406.0(9866.75168532245钢调制处理MPa601故安全。2.蜗轮轴的设计计算1.按转矩初步计算轴径和选择特殊联轴器（1）初步估算轴径：选择轴的材料为45钢，经调质处理，据主教材表5-13，取mmH1120，于是mmnPHd13.4043.51367.211233220min考虑联轴器要加键，需将其轴增加4%—5%，故取mmd45min（2）选择联轴器考虑动载荷及过载，工作情况系数取5.1AK，则联轴器的计算转矩mNTKTAca25.6