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1、机械设计课程设计计算说明书设计题目：设计题目：加热炉装料机设计 院院 系：系：能源与动力工程学院设设 计计 者：者： 指导教师：指导教师： 20142014 年年 6 6 月月 3 3 日日前言前言加热炉装料机可用于向加热炉内送料。由电动机驱动，于室内工作。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。设计一台由减速器与传动机构组成装料机，配以适当的电动机等零部件，实现自动送料过程。尽量实现占地面积小，工作平稳及急回特性明显等工作特征。目录目录目录目录一、设计任务书.11、设计题目.12、设计要求.13、技术数据.14、设计任务.2二、总体方案设计.21、传动方案的拟定.2（1）原动机
2、.2（2）传动机构.2（3）执行机构.32、执行机构设计.4（1）设计计算过程.4（3）推板设计.73、电动机的选择.7（1）电动机类型选择.7（2）选择电动机功率.74、传动系统运动和动力参数.8三、传动零件设计.101、蜗轮蜗杆的设计.10最终结果:142、直齿圆柱齿轮的设计.14最终结果：.203、轴的设计和校核计算.21（1）蜗杆轴.21（2）蜗轮轴.24（3）大齿轮轴.274、轴承的设计和校核计算.30（1）蜗杆轴轴承.30（2）小齿轮轴.32（3）大齿轮轴.345、键连接设计计算.35（1）蜗杆上联轴器轴键.36（2）蜗杆轴键.36（3）大齿轮轴键.376、联轴器的选择.37（1）
3、输入轴.37（2）输出轴.38四、减速器箱体及附件的设计.381、箱体设计.382、润滑与密封.391、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑.392、滚动轴承的润滑.393、油标及排油装置.394、密封形式的选择.395、技术要求.40五、参考资料.401一、设计任务书一、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
4、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1电动机 2联轴器 3蜗杆副 4齿轮 5连杆 6装料推板3、技术数据数据编号6推杆行程/mm250推杆所需推力/N70002推杆工作周期/s2.54、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 2 张。（4）编写设计说明书 1 份。二、总体方案设计二、总体方案设计1、传动方案的拟定传动方案分为原动机、传动机构和执行结构（1）原动机设计要求：动力源为三相交流电 380/220v，故原动机选用电动机。（2）传动
5、机构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。电动机输出转速较高，并且输出不稳定。总传动比较大，轴所受到的弯扭矩较大，所以初步决定采用方案三：二级蜗杆圆柱斜齿轮减速器，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。根据设计，电动机通过联轴器，将功率传到蜗轮蜗杆机构中，再通过与蜗方案一方案二方案三3轮同轴的一个小齿轮，再与一个直齿圆柱齿轮相连，达到减速目的，最后通过输出轴与执行机构相连接。（3）执行机构执行机构由电动机驱动，原动件输出
6、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。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。方案评价：方案一：结构简单、紧凑，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，机会性能好，工作效率高，寿命长。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：结构简单，可实现复杂轨迹，但极位夹角小。由于装料机轨迹简单，不
7、需要较高精度，且单行程工作，考虑到工作效率问题，需要良好的急回特性。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。方案一方案二方案三42、执行机构设计（1）设计计算过程1)选定行程变化系数 K=2，则极位夹角，取工作范围为 = 180 1 + 1= 60。 152)取机架，由几何关系得：1= 120 = 1 60 = 603)由行程可得：= 250，摇杆。bb = cc = 250mm1 = bb = 250mm4)取滑轨位置距距离，此时滑轨与摇杆轨迹相对位1 =1 2(1 + 115)置为：滑轨与摇杆顶端处于工作极限时距离相等，此时最大压力角最小。取 =1 2(1 + 115)= 2
8、45.74圆整为。L = 246mm5)最大压力角取25由 4)可知摇杆位于最高点时压力角最大1OO1aO1bcbcL相等相等5此时,sin=1 =1 sin= 40.225圆整为。bc = 40mm此时最大压力角。= 24.35（2）机构简图及机构特性机架1= 120曲柄 = 60摆杆1 = 250连杆 = 40导轨与距离1L = 246mm工作段行程 250mm61)取行程速度变化系数 K=2，则极位夹角 = 180 1 + 1= 602)机构特性急回特性：行程速度变化系数 K=2传力特性：最大压力角= 24.35 1 =4 3(1 )+= 0.77螺旋角系数 cos0. 99Z由2表 2
9、-71. 25AK由2图 2-61. 1VK112/4867. 27tFTdN55. 77/100/A tK FNm mNm mb查2表 2-821 /1. 74HFKKZ查2表 2-92231110. 6101. 28HbbKABCbdd A齿面接触应力22. 47189. 80. 770. 994867. 272. 9611. 251. 11. 281. 74109. 998662. 96592. 28/HNm m计算许用接触应力HP0. 77Z0. 99Z1. 25AK1. 1VK1. 74HK1. 28HK2592. 28/HNm m11. 16N TZ18limlimHXWRVLNT
10、H HPSZZZZZZ总工作时间103651658400hth（单向运转取）1118应力循环次数 606017158402. 4910LhNnt7 21/8. 410LLNNi接触寿命系数121. 16，1. 22N TN TZZ齿面工作硬化系数14.11700/)130240(2.117001302.1221 HBZZWW接触强度尺寸系数121. 0XXZZ润滑油膜影响系数取为1212121VVRRLLZZZZZZ取最小安全系数05. 1limHS许用接触应力:12227101. 161111. 141 / 1. 05894. 19/ 5801. 221111. 141 / 1. 05768
11、. 25/H PH PNm mNm m 验算: 2 12592.28/m i n,768.25HHPHPNm mM Pa21. 22N TZ14. 121WWZZ0 . 121XXZZ1212121LLRRVVZZZZZZ05. 1limHS2 12 2894. 19/768. 25/H PH PNm mNm m212592.28/m i n,768.25HHPHPNm mM Pa接触疲劳强度较为合适,齿轮尺寸无须调整5、确定、确定主要传主要传动尺寸动尺寸12中心距a(dd ) / 2217. 959, 圆整取a220m mm m 19 = (1+ 2)2= 132442= = 4.11214
12、8小齿轮直径1t1111. 028dmzm m大齿轮直径2t2328. 972m mdmz齿宽，2166bdm m170bm m1=1 3= 292=2 3= 871111. 028dm m2328. 972dm m266bm m170bm m2= 871= 296、齿根、齿根弯曲疲弯曲疲劳强度劳强度验算验算计算尺根弯曲应力FPSaFa nt FFVAFYYYYmbFKKKK1，1. 25AK1. 1VK1. 74FHKK = 7.33由2图 2-9、图 2-20、图 2-211. 1FK0. 750. 250. 68cosbY ， 12. 6FY22. 24FY， 11. 62SY21. 7
13、5SY0. 90Y齿根弯曲应力:1. 25AK1. 1VK1. 74FK1. 1FK12. 6FY22. 24FY11. 62SY21. 75SY0. 68Y0. 90Y20111 1 119. 5t FAVFFFaSa nFK K KKY Y YYb m M Pa221211/111. 2FFFaSaFaSa aYYYYM Pa计算许用弯曲应力FPl i ml i mFSTN T Vrel TR rel TX FP FY Y YYY S试验齿轮的齿根弯曲疲劳极限limF，MPaF3001limMPaF2702lim另外取1212121,0. 93,0. 95Vrel TVrel TR rel
14、 TR rel TN TN TYYYYYY确定尺寸系数=1XY12XY查最小安全系数25. 1minFS130020. 93111446. 41. 25FPM Pa227020. 95111410. 41. 25FPM Pa弯曲疲劳强度验算11119. 5FFPM Pa22111. 2FFPM Pa1119. 5FM Pa2111. 2FM PaMPaF3001limMPaF2702lim10. 93N TY20. 95N TY=1XY12XY25. 1minFS1446. 4FPM Pa2410. 4FPM Pa11119. 5FFPM Pa22111. 2FFPM Pa合格7、静强、静强度校核度校核静强度校核,因传动无严重过载,故不作静强度校核最终结果：i=2.96, = 0.97,3
