加热炉装料机设计机械设计说明书(doc 33页)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。
目录一、总体方案设计 (4)1、执行机构的选型与设计 (4)2、传动装置方案确定 (7)二、传动零件的设计计算 (11)1、联轴器 (11)2、齿轮设计 (12)3、蜗轮蜗杆设计 (21)三、轴系结构设计及计算 (27)1、轴的强度计算 (27)2、轴承校核计算 (42)3、键校核计算 (50)四、箱体及附件设计 (53)五、润滑与密封 (54)1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑 (54)2、滚动轴承的润滑 (55)3、油标及排油装置 (55)4、密封形式的选择 (56)六、技术要求 (56)七、总结与体会 (57)参考文献 (57)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方案一 方案二方案三施方案较为合适。
（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。
（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。
而方方案一方案二方案三案二与方案三相比，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kwP d 2=。
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 /1260840r n i n W a d -==。
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===r r n n iW M a<2>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==i i ia 。
（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：N m =940r/min,P d =2kw,T 0=9550*P 0/N m =20.319N*M 对于Ⅰ轴（小齿轮轴）:P 1=2.0*η4=1.98kwN 1=940r/minT 1=9550*P 0/N m =20.116N*M 对于Ⅱ轴（蜗杆轴）： P 2=P 1*η1*η2=1.98*0.99*0.97=1.90kwN 2=N 10/3=313.3r/min T 2=9550*P 2/N 2=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: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。
（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+⋅ψ≥σ由表A1取756=dA，动载荷系数4.1=K，初4.1=K3、蜗轮蜗杆设计三、轴系结构设计及计算1、轴的强度计算（1）小齿轮轴（结构简图、受力图、弯矩、扭矩图附表后）（2）蜗轮轴（结构简图、受力图、弯矩、扭矩图附表后）计算项目计算内容计算结果1、选择材料、热处理2、按扭转强度初估轴45钢正火，硬度为170至217HB当轴材料为45钢时可取C=110，则mmnPCd31.5295.13/5.1110/33=⨯=≥取d=559、按弯扭合成应力校核轴的强度计算项目计算内容计算结果9、按弯扭合成应力校核轴的强度2、轴承校核计算（1）小齿轮轴该轴采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对深沟球轴承，按轴径初选6006。
下面进行校核：计算项目计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册6006轴承主要性能参数如下：NCr14200=；NCr8300=；min/10000rN=NCr14200=NCr8300=min/10000rN=轴承受力情况NFr5661=；NFNFaa,29021= =；NFr5172=X、Y 值035.8300/290==raCF，23.=e，eFFra>==51.0566/2901=X=Y冲击载荷系数查得1.1=d f当量动载荷()ardYFXFfP+=NP691=轴承寿命ε⎪⎭⎫⎝⎛=PCnL rh1667010（球轴承3=ε）hLh5720210=>48000h，寿命合格结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。
（2）蜗轮轴该轴采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对圆锥滚子轴承，按轴径初选30215。
下面进行校核：轴承主要性能参数查手册30215轴承主要性能参数如下：NCr1138000=；NCr185000=；min/2800rN=接触角α=16.35°e=1.5tanα=0.44NCr113800=NCr18500=min/2800rN=α=16.35°轴承受力情况NFr35831=；NFr28852=4.1,/==YYFFrS，方向向右；1030方向向左；,128021NFNFSS==1198-12>=+NFFFSAS故NFFNFFFSaASa103024782221===+=X、Y 值44.=e，eFFra>==69.03583/2478轴承一：eFFra<==36.02885/1030轴承二：4.1=X4.11=Y12=X02=Y冲击载荷系数查得1.1=d f当量动载()ardYFXFfP+=NPNP3173,539321==NP5393=结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。
（3）蜗杆轴蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两个圆锥滚子轴承，以承受蜗杆轴向力，按轴径初选32309；游动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选6009。
受力图如下图：下面进行校核：深沟球轴承6009 计算项目计算内容 计算结果轴承主要性能参数 查手册6009轴承主要性能参数如下： NC r 21000=；NCr148000=；min/80000r N =N C r 21000= N C r148000=min/80000r N =轴承受力情况 NF r 10261=； NF a 01=；X 、Y 值 014800/00==r a C F ， 16.0=e ，e F F r a <=01=X 0=Y冲击载荷系数 查得1.1=d f当量()a r d YF XF f P +=NP 1129=结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。
圆锥滚子轴承32309：。