機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書-送料機(jī).doc

前 言加熱爐裝料機(jī)用于向加熱爐內(nèi)送料，由電動機(jī)驅(qū)動，室內(nèi)工作，通過傳動裝置使裝料機(jī)推桿往復(fù)運(yùn)動，將物料送入加熱爐內(nèi)。設(shè)計一臺裝料機(jī)由減速器與傳動機(jī)構(gòu)組成，配以適當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)等零部件，實(shí)現(xiàn)自動送料過程。要求使用期限是雙班制10年。 目錄一、設(shè)計任務(wù)書2二、總體方案設(shè)計.21、傳動方案擬定.22、電動機(jī)的選擇.43、傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù).4三、傳動零件的設(shè)計計算6（1）蝸輪蝸桿設(shè)計.6（2）齒輪設(shè)計.9（3）軸的設(shè)計和校核計算.14（4）滾動軸承的選擇及壽命計算.21（5）鍵聯(lián)接設(shè)計計算.25（6）聯(lián)軸器的選擇計算.27四、減速器箱體及附件的設(shè)計.27（1）潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇.27（2）箱體設(shè)計. . 27（3）技術(shù)要求. . 28五、參考資料.28一、設(shè)計任務(wù)書1、設(shè)計題目：加熱爐裝料機(jī)2、設(shè)計背景：（1）題目簡述：裝料機(jī)用于向加熱爐內(nèi)送料，由電動機(jī)驅(qū)動，室內(nèi)工作，通過傳動裝置使裝料機(jī)推桿作往復(fù)移動，將物料送入加熱爐內(nèi)。（2）使用狀況：生產(chǎn)批量為5臺；動力源為三相交流電380/220V，電機(jī)單向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作16小時；檢修期為三年大修。（3）生產(chǎn)狀況：生產(chǎn)廠具有加工7、8級精度齒輪、蝸輪的能力。3、設(shè)計參數(shù)：推桿行程290mm，推桿所需推力6200N，推桿工作周期3.7s。4、設(shè)計任務(wù)：（1）設(shè)計總體傳動方案，畫總體機(jī)構(gòu)簡圖，完成總體方案論證報告。（2）設(shè)計主要傳動裝置，完成主要傳動裝置的裝配圖（A0）。（3）設(shè)計主要零件，完成兩張零件工作圖（A3）。（4）編寫設(shè)計說明書。二、總體方案設(shè)計1、傳動方案的擬定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，該傳動方案的設(shè)計分成原動機(jī)和傳動裝置兩部分：（1）原動機(jī)的選擇設(shè)計要求：動力源為三相交流電380/220v.故，原動機(jī)選用電動機(jī)。（2）傳動裝置的選擇減速器 電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)速較高，并且輸出不穩(wěn)定，同時在運(yùn)轉(zhuǎn)故障或嚴(yán)重過載時，可能燒壞電動機(jī)，所以要有一個過載保護(hù)裝置?？蛇x用的有：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動。鏈傳動與齒輪傳動雖然傳動效率高，但會引起一定的振動，且緩沖吸振能力差，也沒有過載保護(hù)；帶傳動平穩(wěn)性好，噪音小，有緩沖吸震及過載保護(hù)的能力，精度要求不高，制造、安裝、維護(hù)都比較方便，成本也較低，但是傳動效率較低，傳動比不恒定，壽命短； 而蝸桿傳動雖然效率低，沒有緩沖吸震和過載保護(hù)的能力，制造要求精度高，但還是比較符合本設(shè)計的要求，所以采用蝸桿傳動。總傳動比為86.4，軸所受到的彎扭矩較大，所以初步?jīng)Q定采用蝸輪蝸桿加斜齒輪減速器，以實(shí)現(xiàn)在滿足傳動比要求的同時擁有較高的效率，和比較緊湊的結(jié)構(gòu)，同時封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的環(huán)境下工作。傳動機(jī)構(gòu)工作機(jī)應(yīng)該采用往復(fù)移動機(jī)構(gòu)。可選擇的有：連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)，螺旋機(jī)構(gòu)。本設(shè)計是要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動，且無須考慮是否等速，是否有急回特性。所以連桿機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)，齒輪齒條機(jī)構(gòu)均可，凸輪機(jī)構(gòu)雖然能較容易獲得理想的運(yùn)動規(guī)律,但要使執(zhí)行滑塊達(dá)到200mm的行程,并保證工作時處于較小的壓力角范圍,凸輪的徑向尺寸較大,此外凸輪與從動件為高副接觸,不宜用于低速重載。且凸輪機(jī)構(gòu)和齒輪齒條機(jī)構(gòu)加工復(fù)雜，成本都較高，所以還是連桿機(jī)構(gòu)更合適一些。 在連桿機(jī)構(gòu)中，可以選擇的又有對心曲柄滑快機(jī)構(gòu)，正切機(jī)構(gòu)和多桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)本設(shè)計的要求，工作機(jī)應(yīng)該帶動裝料推板，且結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡單，所以選擇對心曲柄滑快機(jī)構(gòu)。2電動機(jī)的選擇（1）類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇：按工作條件和要求：電動機(jī)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選用一般用途的Y系列三相異步臥式電動機(jī)，封閉結(jié)構(gòu)。（2）電動機(jī)功率計算傳動效率：一對軸承： 齒式聯(lián)軸器： 蝸輪蝸桿：油潤滑2頭蝸桿 一對圓柱斜齒輪：級精度 滑塊摩擦：槽形摩擦輪 總傳動效率：（3）電動機(jī)轉(zhuǎn)速計算工作機(jī)轉(zhuǎn)速；齒輪傳動比范圍；蝸桿傳動比范圍電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在相關(guān)手冊中查閱符合這一轉(zhuǎn)速范圍的電機(jī)，綜合考慮總傳動比，結(jié)構(gòu)尺寸及成本，選擇堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩較大的Y90L-4型電機(jī)。Y90L-4型電機(jī)額定功率1.5kW電動機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù) 計算總傳動比： 1、 分配減速器的各級傳動比：若齒輪的傳動比取，則蝸輪蝸桿的傳動比為 2、 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)（）計算各軸轉(zhuǎn)速電機(jī)軸：軸： 軸： 軸： （）計算各軸輸入功率電機(jī)軸： 1軸： 2軸： 3軸： 推桿：a、 計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：1軸：2軸：3軸：將運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：軸名功率P / kW轉(zhuǎn)矩T /Nm轉(zhuǎn)速nr/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸1.510.23140010.9801軸1.4710.13140028.80.8316軸1.22240.1848.630.9702軸1.17699.0716.2三、傳動零件的設(shè)計計算1、 蝸輪蝸桿設(shè)計計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1選擇傳動精度等級，材料考慮傳動功率不大，精度等級為7級，蝸桿用45號鋼淬火，表面硬度4550HRC，蝸輪輪緣材料用ZCuSn10P1沙模鑄造。2確定蝸桿，渦輪齒數(shù)傳動比渦輪轉(zhuǎn)速為：Z1=1，Z2=293.確定渦輪許用接觸應(yīng)力蝸桿材料為錫青銅，則, , 4.接觸強(qiáng)度設(shè)計 載荷系數(shù)蝸輪轉(zhuǎn)矩：由表28.8，估取蝸桿傳動效率5.主要幾何尺寸計算渦輪分度圓直徑：蝸桿導(dǎo)程角 6.計算渦輪的圓周速度和傳動效率渦輪圓周速度， 由式28.4 由式2837查出當(dāng)量摩擦角 由式28.5攪油效率滾動軸承效率 與估取值近似7.校核接觸強(qiáng)度由式28.11由表28.11可查彈性系數(shù)由表28.13使用系數(shù) 取動載荷系數(shù)載荷分布系數(shù)8.輪齒彎曲強(qiáng)度校核由式28.12 確定許用彎曲應(yīng)力由表28.10查出由圖28.10查出彎曲強(qiáng)度壽命系數(shù)確定渦輪的復(fù)合齒形系數(shù)渦輪當(dāng)量齒數(shù)渦輪無變位查圖27.17，27.20得導(dǎo)程角 9.蝸桿軸剛度驗(yàn)算由式28.14 蝸桿所受圓周力蝸桿所受徑向力蝸桿兩支撐間距離L取蝸桿危險及面慣性矩許用最大變形10.蝸桿傳動熱平衡計算由式28.15 蝸桿傳動效率導(dǎo)熱率取為）K工作環(huán)境溫度 傳動裝置散熱的計算面積為 2、 齒輪設(shè)計計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果選材、精度選用斜齒輪，批量較小，小齒輪用40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241HB286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為2 29HB286HB，平均取240HB。8級精度。初步計算小齒輪直徑因?yàn)椴捎瞄]式軟齒面?zhèn)鲃?按齒面接觸強(qiáng)度初步估算小齒輪分度圓直徑,由附錄A表由表A1取，動載荷系數(shù)，轉(zhuǎn)矩，由表27.11查取接觸疲勞極限取確定基本參數(shù)圓周速度精度等級取8級精度合理取,確定模數(shù),查表取校核傳動比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動比不變。8級精度合理取校齒核面接觸疲勞強(qiáng)度1計算齒面接觸應(yīng)力節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù):查圖27-16非變位斜齒輪彈性系數(shù):查表27.11重合度系數(shù):端面重合度螺旋角系數(shù) 齒面接觸應(yīng)力2計算許用接觸應(yīng)力總工作時間接觸壽命系數(shù)由圖27-23查出 （單向運(yùn)轉(zhuǎn)?。X面工作硬化系數(shù)接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)由表27.15按調(diào)質(zhì)鋼查潤滑油膜影響系數(shù)取為由表27.14取最小安全系數(shù)許用接觸應(yīng)力:3驗(yàn)算: 接觸疲勞強(qiáng)度較為合適,齒輪尺寸無須調(diào)整確定主要傳動尺寸小齒輪直徑大齒輪直徑齒寬b=100mm, , 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1由式27.11, , , 齒根彎曲應(yīng)力:2計算許用彎曲應(yīng)力由式27.17試驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞極限查圖27-24c ，另外取由圖27-26確定尺寸系數(shù)=由表27.14查最小安全系數(shù)3彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算=合格靜強(qiáng)度校核靜強(qiáng)度校核,因傳動無嚴(yán)重過載,故不作靜強(qiáng)度校核軸的設(shè)計和校核計算、蝸桿軸的設(shè)計計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果材料的選擇材料選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)處理材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑蝸桿受轉(zhuǎn)矩 圓周力徑向力軸向力蝸桿受力圖垂直面反力水平面反力垂直面受力圖水平面受力圖垂直面彎矩圖水平面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ，當(dāng)量彎矩圖校核軸徑最大彎矩處合格圖5.3、蝸輪軸的設(shè)計計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果材料的選擇考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)查表16.2有 C=106估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力蝸輪圓周力蝸輪徑向力蝸輪軸向力軸受力圖垂直面反力水平面反力垂直面受力圖水平面受力圖垂直面彎矩圖水平面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖見圖5.4（i）應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ，當(dāng)量彎矩圖校核軸徑最大彎矩處設(shè)計時彈鍵的削弱合格、大齒輪軸的設(shè)計計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果材料的選擇考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力軸受力圖垂直面反力水平面反力垂直面受力圖見圖5.5（c）水平面受力圖垂直面彎矩圖水平面彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ，當(dāng)量彎矩圖校核軸徑最大彎矩處設(shè)計時彈鍵的削弱合格4、滾動軸承的選擇和計算蝸桿軸承的選擇蝸桿軸采用一端固定一端游動的支撐方案，固定端采用兩個角接觸球軸承，以承受蝸桿軸向力，按軸徑初選7210AC；游動端采用一個深溝球軸承，只承受徑向力，按軸徑初選6210。下面進(jìn)行校核：計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊7210AC軸承主要性能參數(shù)如下：；查手冊6210軸承主要性能參數(shù)如下：；軸承受力情況；X、Y值由表18.7查得沖擊載荷系數(shù)由表18.8查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）48000h，壽命合格、查表18.12，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表計算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)查圖載荷分布系數(shù)查圖18.20許用轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速72r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。大齒輪軸軸承的選擇該軸為工作于普通溫度下的短軸，故支點(diǎn)采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對深溝球軸承，按軸徑初選6215。下面進(jìn)行校核：計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊6215軸承主要性能參數(shù)如下：；軸承受力情況； 校核軸承2 即可X、Y值由表18.7，沖擊載荷系數(shù)由表18.8查得當(dāng)量動載荷軸承壽命（球軸承）48000h，壽命合格、查表18.12，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值安全系數(shù)正常使用球軸承,查表計算額定靜載荷；靜載合格載荷系數(shù)查圖載荷分布系數(shù)查圖18.20許用轉(zhuǎn)速大于工作轉(zhuǎn)速22.22r/min結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。5、鍵聯(lián)接設(shè)計計算 蝸桿連接鍵鍵的選擇和參數(shù)為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由表6-57查得d=38mm時，應(yīng)選用鍵 GB1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核鋼的許用擠壓應(yīng)力為=120MPa故滿足要求 蝸輪軸鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由表6-57查得d=60mm時，應(yīng)選用鍵 GB1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核鋼的許用擠壓應(yīng)力為=120MPa故滿足要求 大齒輪鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由表6-57查得d=80mm時，應(yīng)選用鍵 GB1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核鋼的許用擠壓應(yīng)力為=120MPa故滿足要求 大齒輪軸外伸端鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由表6-57查得d=59mm時，應(yīng)選用鍵 GB1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核鋼的許用擠壓應(yīng)力為=120MPa故滿足要求6聯(lián)軸器的選擇計算選擇Y型聯(lián)軸器 公稱扭矩Tn=160Nm 蝸桿軸扭矩T1=25.997Nm Tn T1 合格 需用轉(zhuǎn)速n=7600r/min 蝸桿軸轉(zhuǎn)速 n1=1440r/min n n1 合格四、減速器箱體及附件的設(shè)計1、潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇1潤滑形式的選擇(1)油標(biāo)：選擇桿式油標(biāo)B型指標(biāo)：d: M16 d1=4 d2=16 d3=6 h=35 a=12 b=8 c=5 D=26 D1=22(2)排油裝置：管螺紋外六角螺賽及其組合結(jié)構(gòu)指標(biāo)： M14*1.5 d1=11.8 D=23 e=20.8 S=18 L=25 h=12 b=3 b1=3 C=1.0 D0=22 2密封裝置（1） 蝸桿軸密封：氈圈油封 d=44, 擋油盤內(nèi)密封（2）大齒輪軸密封：氈圈油封 d=673潤滑油和潤滑脂的選擇（1）蝸輪蝸桿的潤滑：LCKE220 運(yùn)動粘度198242（40）2、箱體設(shè)計：計算項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果箱座厚度箱蓋厚度箱座突緣厚度箱蓋突緣厚度箱座底突緣厚度地角螺釘直徑地角螺釘數(shù)目軸承旁連接螺釘直徑機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑軸承端蓋螺釘直徑窺視孔蓋螺釘直徑連接螺栓d2的間距定位銷直徑大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離軸承端蓋外徑軸承端蓋突緣厚度機(jī)蓋肋厚機(jī)座肋厚=0.04a+381=0.85=8.5b=1.5b1=1.51b2=2.5df=0.036a+12d1=0.75 df =15d2=(0.50.6) dfd3=(0.40.5) dfd4=(0.30.4) dfl=(120200)mmd=(0.70.8)d211.22D2=1.25D+10t=(1.11.2)d3m1=0.851m=0.85取=11mm取1=9.5mmb=16.5mmb1=14mmb2=27.5mmdf =20mmn=4取d1=16mm取d2=10mm取d3=8mm取d4=8mm取l=150mm取d=8mm取1=13.2取2=11取D2=116t=10取m1=8取m=103、技術(shù)要求1 裝配