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1、机械设计课程设计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： 能源动力学院 学 号： 10041007 姓 名： 庞岩 年 月 日北京航空航天大学设计任务书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300mm,所需推杆推力
2、为6000N,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。总体方案设计1、执行机构的选型与设计 （1）机构分析 执行机构由电动机驱动，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。 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
3、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。方案三方案二方案一 （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取为2，则根据，极位夹角为。根据角度几何关系，行程为300mm，所以导杆长度为3
4、00mm，推杆长度设为100mm，曲柄长度设为75mm，机构简图如下，尺寸标注如图。（5） 性能评价 图中导杆的位置即为两个极限位置 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。方案三方案二方案一（2）方案评价 由于工作周期为4.3秒，所以曲柄的转速为，而电动机同步转速为1000r/min或1500r/min,故总传动比为71或107 , 传动比较大，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。方案三结构比较紧凑，部件布置合理，比方案二有
5、优势，所以选择方案三。（3）电动机选择 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。 选择电动机容量 由所给计算参数计算得曲柄所需功率。因此选定电动机额定功率为。计算详细过程如下设推杆上推力为，设曲柄作用于滑块上，沿着曲柄圆弧切线方向上的力为，推杆与水平方向压力角为，其余各参数如附录所示。根据计算过程可得曲柄上推力与推杆上推力之间关系其中、满足其中，满足几何关系，时，即导杆处于左右极限位置，时，即导杆处于中间位置时，根据对称性可得，有效工作行程的一半为，题目中要求有效工作行程不小于推杆行程的，不妨取为，即为120mm，则有效工作行程的一半为60
6、mm。试算，则，则，所以，则，所以选择这组参数，即压力角时，推杆进入有效工作行程，此时推力满足条件，所以，根据式，得根据式，得所以曲柄功率，考虑到传动装置的功率损失，确定电动机的功率为 确定电动机转速曲柄工作转速 13.95r/min，方案三中齿轮蜗杆减速装置的传动比为6090，故电动机转速可选范围为。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 计算总传动比： 分配减速器的各级传动比：取第一级蜗杆传动比，故第二级蜗杆传动比。（5）运动和动力参数计算 滚动球轴承（三对）效率：油润滑2头蜗杆传动效率：圆柱斜齿轮闭式传动效率：（油润滑9级精度）联轴器效率：故电机轴：， ， 对于轴（蜗杆轴）: 对于轴（涡轮轴）： 对于轴（齿轮轴）： 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 /Nm转速nr/min传动比效率输入输出输入输出电机轴1.514.32100010.99蜗杆轴1.4851.4714.3214.04100035.840.99涡轮轴1.471.3414.04458.6727.920.91齿轮轴1.28641.27458.67869.4313.9520.98731
