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1、1 / 28 前 言加热炉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往复运动，将物料送入加热炉内。设计一台装料机由减速器与传动机构组成，配以适当的电动机等零部件，实现自动送料过程。要求使用期限是双班制10年。目录一、设计任务书2 二、总体方案设计.2 1、传动方案拟定.2 2、电动机的选择.4 3、传动系统的运动和动力参数.4 三、传动零件的设计计算6 1）蜗轮蜗杆设计. .6 2）齿轮设计 . 9 3）轴的设计和校核计算.14 4）滚动轴承的选择及寿命计算. .21 5）键联接设计计算. 25 6）联轴器的选择计算.27 四、减速器箱体及附件的设计.27 1）
2、润滑和密封形式的选择，润滑油和润滑脂的选择.27 2）箱体设计 .27 3）技术要求 .28 五、参考资料. 28 一、设计任务书1、设计题目：加热炉装料机2、设计背景：1） 题目简述 ：装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 28 页2 / 28 装置使装料机推杆作往复移动，将物料送入加热炉内。2）使用状况 ：生产批量为5 台；动力源为三相交流电380/220V，电机单向转动，载荷较平稳；使用期限为10 年，每年工作300 天，每天工作16 小时；检修期为三年大修。3）
3、 生产状况 ：生产厂具有加工7、8 级精度齿轮、蜗轮的能力。3、设计参数：推杆行程 290mm，推杆所需推力6200N，推杆工作周期3.7s。4、设计任务：1）设计总体传动方案，画总体机构简图，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A0）。3）设计主要零件，完成两张零件工作图A3）。4）编写设计说明书。二、总体方案设计1、传动方案的拟定根据设计任务书，该传动方案的设计分成原动机和传动装置两部分：1）原动机的选择设计要求：动力源为三相交流电380/220v. 故，原动机选用电动机。2）传动装置的选择减速器电动机输出转速较高，并且输出不稳定，同时在运转故障或严重过载时
4、，可能烧坏电动机，所以要有一个过载保护装置。可选用的有：带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动。链传动与齿轮传动虽然传动效率高，但会引起一定的振动，且缓冲吸振能力差，也没有过载保护；带传动平稳性好，噪音小，有缓冲吸震及过载保护的能力，精度要求不高，制造、安装、维护都比较方便，成本也较低，但是传动效率较低，传动比不恒定，寿命短；而蜗杆传动虽然效率低，没有缓冲吸震和过载保护的能力，制造要求精度高，但还是比较符合本设计的要求，所以采用蜗杆传动。总传动比为86.4，轴所受到的弯扭矩较大，所以初步决定采用蜗轮蜗杆加斜齿轮减速器，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
5、于在粉尘较大的环境下工作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 28 页3 / 28 传动机构工作机应该采用往复移动机构。可选择的有：连杆机构，凸轮机构，齿轮齿条机构，螺旋机构。本设计是要将旋转运动转换为往复运动，且无须考虑是否等速，是否有急回特性。所以连杆机构，凸轮机构，齿轮齿条机构均可，凸轮机构虽然能较容易获得理想的运动规律,但要使执行滑块达到200mm 的行程 ,并保证工作时处于较小的压力角范围,凸轮的径向尺寸较大,此外凸轮与从动件为高副接触,不宜用于低速重载。且凸轮机构和齿轮齿条机构加工复杂，成本都较高，所以还是连杆机
6、构更合适一些。在连杆机构中，可以选择的又有对心曲柄滑快机构，正切机构和多杆机构。根据本设计的要求，工作机应该带动装料推板，且结构应该尽量简单，所以选择对心曲柄滑快机构。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 28 页4 / 28 2电动机的选择1）类型和结构形式的选择：按工作条件和要求：电动机所需功率dW工作所需功率：W=Fv/1000=F*2s/1000*T=6200*2*0.29/1000*3.7=0.972kw 选用一般用途的Y 系列三相异步卧式电动机，封闭结构。2）电动机功率计算传动效率：一对轴承：齿式联轴器：蜗轮蜗杆：
7、油润滑2 头蜗杆一对圆柱斜齿轮：级精度滑块摩擦：槽形摩擦轮总传动效率：3）电动机转速计算工作机转速；齿轮传动比范围；蜗杆传动比范围电动机转速范围在相关手册中查阅符合这一转速范围的电机，综合考虑总传动比，结构尺寸及成本，选择堵转转矩和最大转矩较大的Y90L-4 型电机。Y90L-4 型电机额定功率1.5kW 电动机，满载转速传动系统的运动和动力参数计算总传动比：1、分配减速器的各级传动比：若齿轮的传动比取，则蜗轮蜗杆的传动比为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 28 页5 / 28 2、计算传动装置的运动和动力参数）计算各轴转
8、速电机轴：轴：轴：轴：计算许用接触应力总工作时间精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 28 页11 / 28 接触寿命系数由图 27-23 查出单向运转取）齿面工作硬化系数接触强度尺寸系数由表 27.15 按调质钢查润滑油膜影响系数取为由表 27.14 取最小安全系数许用接触应力: 3验算 :接触疲劳强度较为合适 , 齿轮尺寸无须调整确定主要传动尺寸小齿轮直径大齿轮直径精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 28 页12 / 28 齿宽 b=100mm,齿根
9、弯曲疲劳强度验算1由式 27.11 , , , , 齿根弯曲应力: 2计算许用弯曲应力由式 27.17实 验 齿 轮 的 齿 根 弯 曲 疲 劳 极 限查 图27-24c，另外取由图 27-26 确定尺寸系数=由表 27.14 查最小安全系数3弯曲疲劳强度验算=精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 28 页13 / 28 合格静强度校核静强度校核 ,因传动无严重过载,故不作静强度校核轴的设计和校核计算、蜗杆轴的设计材料选择45号钢，调质处理查表 16.2 有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 -
10、- - - - - -第 13 页，共 28 页14 / 28 用插入法由表16.3 中求得，最大弯矩处图 5.3 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 28 页15 / 28 、蜗轮轴的设计考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为40Cr，调质处理，查表 16.2 有精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 28 页16 / 28 见图 5.4i）用插入法由表16.3 中求得，最大弯矩处设计时弹键的削弱、大齿轮轴的设计精选学习资料 - - - - - -
11、- - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 28 页17 / 28 考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为45 号钢，调质处理查表 16.2 有见图 5.5c）用插入法由表16.3 中求得，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 28 页18 / 28 最大弯矩处设计时弹键的削弱4、滚动轴承的选择和计算蜗杆轴承的选择蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两个角接触球轴承，以承受蜗杆轴向力，按轴径初选7210AC；游动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选 6210。下面进行校核：
12、计算工程计算内容计算结果轴承主要性能参数查手册 7210AC 轴承主要性能参数如下：；查手册 6210 轴承主要性能参数如下：；轴承受力情况；X、Y 值由表 18.7查得冲击载荷系数由表 18.8查得精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 28 页19 / 28 计算工程计算内容计算结果当量动载荷轴承寿命球轴承） T1 合格需用转速 n=7600r/min 蜗杆轴转速 n1=1440r/min n n1 合格四、减速器箱体及附件的设计1、润滑和密封形式的选择，润滑油和润滑脂的选择1润滑形式的选择(1 油标：选择杆式油标B型指标
13、： d: M16 d1=4 d2=16 d3=6 h=35 a=12 b=8 c=5 D=26 D1=22 (2 排油装置：管螺纹外六角螺赛及其组合结构指标： M14*1.5d1=11.8 D=23 e=20.8 S=18L=25 h=12 b=3 b1=3 C=1.0 D0=22 2密封装置（1） 蜗杆轴密封：毡圈油封 d=44, 挡油盘内密封润滑油和润滑脂的选择1）蜗轮蜗杆的润滑：LCKE220 运动粘度 198242 dfd3=(0.40.5 dfd4=(0.30.4 dfl=(120 200mm d=(0.7 0.8d2 11.22D2=1.25D+10 t=(1.11.2d3 m1=
14、0.851 m=0.85=11mm 取1=9.5mm b=16.5mm b1=14mm b2=27.5mm df=20mm n=4 取d1=16mm 取d2=10mm 取d3=8mm 取d4=8mm 取l=150mm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 28 页28 / 28 取d=8mm 取1=13.2 取2=11 取D2=116 t=10 取m1=8 取m=10 3、技术要求1 装配前所有零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油浸洗，箱体内不允许有任何杂物存生。2 保持侧隙不小于0.115mm 。3 调整、固定轴承时应留轴向间隙，。4 涂色检查接触斑点，沿齿高不小于55% ，沿齿长不小于50% 5 箱体被隔开为两部分，分别装全损耗系统用油L-AN68 至规定高度。6 减速器部分面，各接触面及密封处均不允许漏油，剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用垫片。7 箱体外表面涂深灰色油漆，内表面涂耐油油漆。五、参考资料1、任嘉卉、李建平、王之栎、马纲机械设计课程设计2001 年 1 月出版，北京航空航天大学出版社。2、吴瑞祥主编机械设计基础下册） 2004 年 8 月版，北京航空航天大学出版社。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 28 页，共 28 页