北航機(jī)械課程設(shè)計(jì)報(bào)告

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：加熱爐裝料機(jī)院系：宇航學(xué)院111513班設(shè) 計(jì) 者：石慶利（ 11151069）指導(dǎo)老師：繼婷2014 年6月5日航空航天大學(xué)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書： .11.設(shè)計(jì)題目： .12.設(shè)計(jì)背景： .13.設(shè)計(jì)參數(shù)： .14.設(shè)計(jì)任務(wù)： .1二、機(jī)械裝置整體方案設(shè)計(jì)： .11.執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)： .12.電動(dòng)機(jī)選擇 .23.分配傳動(dòng)比 .24.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .3三、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .41.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)及校核 .41.1高速級蝸桿 -蝸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .41.2低速級齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) .62.軸的設(shè)計(jì)與校核 .122.1蝸桿軸（高速軸）設(shè)計(jì)與校核.122.2小齒輪軸（

2、中間軸）設(shè)計(jì)與校核.142.3大齒輪軸（低速軸）設(shè)計(jì)與校核.183.軸承的壽命校核 .203.1蝸桿軸軸承壽命校核 .203.2蝸輪 -小齒輪軸軸承壽命校核 .213.3大齒輪軸軸承壽命校核 .234.鍵的選取及校核 .242.1高速軸聯(lián)軸器鍵 .242.2中間軸蝸輪鍵 .242.3低速軸大齒輪鍵 .252.4低速軸外伸鍵 .25四、減速器箱體及附件設(shè)計(jì) .261.減速器箱體設(shè)計(jì)計(jì)算： .262.附件的設(shè)計(jì) .262.1通氣器的設(shè)計(jì) .262.2外六角螺塞設(shè)計(jì) .272.3桿式游標(biāo)設(shè)計(jì) .272.4啟蓋螺釘設(shè)計(jì) .272.5軸承端蓋設(shè)計(jì) .283.密封裝置及潤滑劑選擇 .283.1密封裝置 .

3、283.2潤滑劑和潤滑脂的選擇 .294.技術(shù)要求 .29設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)書：1. 設(shè)計(jì)題目： 加熱爐裝料機(jī)2. 設(shè)計(jì)背景：1) 題目簡述：裝料機(jī)用于向加熱爐送料，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，室工作，通過傳動(dòng)裝置使裝料機(jī)推桿作往復(fù)移動(dòng)，將物料送入加熱爐。2)使用狀況：生產(chǎn)批量為 5 臺；動(dòng)力源為三相交流電 380/220V ，電機(jī)單向轉(zhuǎn)動(dòng)，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(shí)；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(jì)參數(shù)：推桿行程 290mm ，推桿所需推力6200N ，推桿工作周期3.7s。4.

4、 設(shè)計(jì)任務(wù)：（ 1）設(shè)計(jì)總體傳動(dòng)方案，畫出總體機(jī)構(gòu)簡圖，完成總體方案論證報(bào)告。（ 2）設(shè)計(jì)主要傳動(dòng)裝置，完成主要傳動(dòng)裝置的裝配圖（A0 ）。（ 3）設(shè)計(jì)主要零件，完成兩零件工作圖（A3 ）。（ 4）編寫設(shè)計(jì)說明書。二、機(jī)械裝置整體方案設(shè)計(jì)：機(jī)械裝置通常由原動(dòng)件、傳動(dòng)部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。機(jī)械裝置總體設(shè)計(jì)任務(wù)是你定執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)方案，選定原動(dòng)機(jī)的類型和具體型號，確定傳動(dòng)部分的總傳動(dòng)比，合理分配各級傳動(dòng)比，計(jì)算傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)，為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。1. 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)：本設(shè)計(jì)要使從動(dòng)件最終執(zhí)行直線的往復(fù)移動(dòng)，需要最終實(shí)現(xiàn)由原動(dòng)件輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且無須考慮

5、是否等速，是否有急回特性，因此為了完成此任務(wù)選擇最為簡單的連桿機(jī)構(gòu)即可。本設(shè)計(jì)采用一個(gè)六桿機(jī)構(gòu)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。設(shè)計(jì)過程示意圖如下（已保留作圖痕跡）：圖1 執(zhí)行機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖2. 電動(dòng)機(jī)選擇推桿行程S=300mm ，已知極位夾角= 120°，則推桿工作時(shí)間?=180 ° +10 °4.3s ×360 °= 2.269?由推程可得推桿工作速度：s300?= 132.19?/?= 0.1322?/?,取 ?= 0.26?/?2.296?推桿工作功率? = ? ×?= 6000 ×0.26 = 1560 ? = 1.56?現(xiàn)在計(jì)算工作效率

6、：從原動(dòng)件到滑塊共經(jīng)過有聯(lián)軸器（兩個(gè)）、球軸承（三對） 、蝸桿蝸輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)以及一系列轉(zhuǎn)動(dòng)副和滑動(dòng)副。傳動(dòng)總效率2352×0.993×0.80 ×0.975 ×?= ? = 0.9931234560.99 5 ×0.92 =0.656所需電機(jī)功率? 2.38 ?=?電動(dòng)機(jī)額定功率 ? ?，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為 ?= 3 ?選取 Y112M-6 型電動(dòng)機(jī)?= 3 ?， ?= 1000 ?/?, = 960 ?/?工作機(jī)主軸轉(zhuǎn)速 ? =60?/?=?960=4.313.95?/?，傳動(dòng)比 ?= ? =13.95?68.8 ，蝸桿齒輪減速器傳動(dòng)比

7、圍6090，綜合考慮滿足要求， 所以選擇同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/min的 Y112M-6 三相異步電動(dòng)機(jī)。?= 0.656?= 68.83. 分配傳動(dòng)比1) 總傳動(dòng)比（減速器傳動(dòng)比）?= 68.82) 各級傳動(dòng)比 減速器高速級蝸桿 -渦輪傳動(dòng)比為：? = 23 ， ? = 2.99112234. 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0 軸（電動(dòng)機(jī)軸） ：?0= ? = 2.38 ?0= ? = 960 ?/?0?0= 9550 ?= 23.68 ? ?01 軸（高速軸）：?1 = ?0?01 = ?0?1 = 2.363 ? = ?0 = 960 ?/?1?01?1 = 9550 ?1 = 23.51 ?12

8、 軸（中間軸）：?2= ? = ? = 1.8715 ?112123? =?= 41.74 ?/?12?12?2?2 = 9550 ?2 = 428.19 ? ?3 軸（低速軸）：? = ?= ? = 1.825 ?3223224?32= 13.95 ?/?= ?23?3?1249.37 ? ?= 9550 ?3 =34：滑塊5?4= ? = ? = 1.56 ?33431256功率 P/kW轉(zhuǎn)矩 T/Nm轉(zhuǎn)速效率軸名傳動(dòng)比n/(r/mi?輸入輸出輸入輸出in)電動(dòng)2.3823.68960機(jī)軸10.991 軸2.3632.33923.5123.279604.9440.962 軸1.8721.8

9、53428.19423.9141.743.8030.963 軸1.8251.8071249.31236.513.95?=2312? = 2.99123表1 4.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果三、主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)及校核圖 2 傳動(dòng)零件結(jié)構(gòu)示意圖1.1高速級蝸桿 -蝸輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1)選擇材料和精度等級考慮轉(zhuǎn)速不很高，傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)格限制，批量較小，選用ZA型蝸桿傳動(dòng)，蝸桿用45 鋼，淬火處理，硬度HRC=4550 ，蝸輪輪緣用 ZCuSn10P1 ，砂模鑄造。同側(cè)齒面精度等級選8 級精度。2)確定蝸桿、蝸輪齒數(shù)傳動(dòng)比 i=23 ，參考表3-4，取 ? = 2, ? = 23 ×

10、;? = 46121蝸輪轉(zhuǎn)速為 ?2 = 41.74 ?/?3) 確定蝸輪的許用接觸應(yīng)力蝸輪的材料為錫青銅， 計(jì)算公式為： ?，由表 3-10?= ?得 ，參考圖 3-8出谷滑動(dòng)速度 ?= 3.3?/?，浸油潤滑，?= 200MPa由圖 3 -10 得 ? = 0.94 ，單向運(yùn)轉(zhuǎn)取1，渦輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： ?=?60? = 60 ×1 ×41.74 ×10 ×250 ×16 = 1.0 ×10 8，由圖 3-112得： ? = 0.75 ，則：?= ? = 200 × 0.94 ×0.75 = 141MPa 。?

11、1 = 2, ?2 = 46?= 1.0 ×10 8?= 141MPa?4) 接觸強(qiáng)度計(jì)算載荷系數(shù) K=1.05 ，有表 3 -8故去我干的傳動(dòng)效率?= 0.8，則蝸輪的轉(zhuǎn)矩為 ? =428.2? ?， ?2? 150002150002()?=()×21? ?2139.12× 46? 21.05 ×428.2 = 2470.15?3 ，取 ?2 ? = 2500?3，取1? = 6.3?， ? = 63?，則 q=10。15)主要尺寸計(jì)算:蝸輪分度圓直徑為? = ? = 6.3 ×46 = 289.8?22?2蝸桿導(dǎo)程角 tan ?=1= 0.

12、2, = 11 ° 18 36 ? 10蝸輪齒寬（表3-5）為：初取 ?= 0.8?2? = 2500?31? = 6.3? = 63?1?= 10?2 = 289.8? = 11°1836?2 = 2?(0.5 + ?+ 1) = 48.089?, 取 ?2 = 50?傳動(dòng)中心距為：?= 0.5 ( ? + ?) = 176.4?126)計(jì)算蝸輪圓周速度和傳動(dòng)效率蝸輪圓周速度?2 =?=0.63?/?602 2× 1000?=?= 3.229?/?齒面相對滑動(dòng)速度為：1 =1 1cos ?60× 1000由表 3-7 差出當(dāng)量摩擦角，°由式（

13、 3-5）得：?= 1° 32= 1.53tan ?1 = tan( )= 0.877 ,?2= 0.95, ?3 = 0.99 ,?= ?123 = 0.82 ，+?與初取值相近。7)校核接觸強(qiáng)度蝸輪轉(zhuǎn)矩為 ? = ?= 443.3? ?21由表 3 -12 可查彈性系數(shù)為? = 155 ，由表 3 -13 得使用系數(shù) ? =?1由于 ? = 0.63?/?<3?/?，取? = 1.02 ，載荷分布系數(shù) ? = 1，2?則：9400?2? = 138.9?< 141?= ? ，合格。? = ? ?2? ? ?128) 輪齒彎曲強(qiáng)度校核確定許用彎曲應(yīng)力為： ? = ? ?

14、 ?由表查3 -10?= 51?（單側(cè)受載）? = 50?2?= 176.4?= 0.82? < ?,合格。由圖 3 -11 查 ? = 0.6，所以 ? = ? ?= 30.6? ?蝸輪復(fù)合齒形系數(shù)計(jì)算：?= ?蝸輪當(dāng)量齒數(shù)?=2= 48.793?2cos?蝸輪不變位，查圖2-20 和 2-21 得： ?= 2.35， ? = 1.71，?所以? = ? ? = 4.14 導(dǎo)程角的系數(shù)為?= 1-?=0.906?120°? =666?2 ? ? = 9.81?< ? ，所以合格。? ? ?129)蝸桿軸剛度驗(yàn)算2?1蝸桿所受圓周力為：?1= ? = 746.35?1徑向

15、力 ? = 2? tan ? = 1113.5?， ?= 0.92? = 260.82?1?2?2蝸桿危險(xiǎn)截面慣性矩為：?=?46464= 2.47 ×10?許用最大變形為：? = 0.001? = 0.063?1蝸桿軸變形為：22? =?1+?13? = 0.000955? < 0.063?,? < ?，合格。148?1?10) ?= 0.82 ，導(dǎo)熱率K=15W/( ?2 ?)，工作環(huán)境溫度?2 = 20 ?1.732 ，由式（ 3-15 ）得：?(1-?)A = 0.33()= 0.881?=1+ ?2=1001?52 < 95 ，合格。1.2低速級齒輪傳動(dòng)設(shè)

16、計(jì)1) 選擇材料和精度等級考慮轉(zhuǎn)速不很高，傳動(dòng)尺寸無嚴(yán)格限制，批量較小，故小齒輪用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度 HB=241286 ，平均取為 260HB ，大齒輪用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度 HB=229286 ，平均取為 240HB 。同側(cè)齒面精度等級選 8 級精度。2) 初步估算小齒輪直徑 d1因采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，按齒面接觸強(qiáng)度初步估算小齒輪分度圓直徑。?= 30.6? < ? ，合格。? ? < ?，合格。1?< 95 ，合格。1查附錄 B 中表 B-1，初取 =13°，查得 Ad =756 ，K=1.4，轉(zhuǎn)矩 ? =1443.3 ? ?由表 2 -14 取

17、齒寬系數(shù) ?。? = 1.2，初步計(jì)算許用接觸應(yīng)力 ?由 圖 2-24查得接觸疲勞極限 ?1= 710 ?，?2=580 ?，則?1 0.9?1=0.9 ×710 ?= 639 ? 0.9?=0.9 ×580 ?= 522 ?2?2由附錄 B 中式（ B-2 ）得：3?1?+ 13 1.4 ×443.32.991 + 1?1 ?2?= 756 ×2×?1.2 ×5222.991= 103.05 ?初取 d1=105 mm 。初取 d1=105 mm3) 確定基本參數(shù)?× 105 × 41.7411校 核 圓 周 速

18、 度 v和精度 等級： ?= 60×1000 = 60×1000 =0.23?/?查表 2 -1，取 8 級精度合理。初取齒數(shù)為?1= 34，?2= ?12?1= 2.991 ×34 = 101.694 取?2 = 101 。確定模數(shù)為 ?= ?/?11 = 105/34= 3.088 ，查表 2-4 取 ?= 3。?確定螺旋角為： ?= ?=13.729 °?小齒輪直徑為?1= ?1 = 3.088 ×34 = 104.992 ?大齒輪直徑為?= ? ? = 3.088 ×105 = 311.888 ?2? 2初步齒寬為?= ?=

19、1.2 ×105 = 126 ?1?1012.991-2.971校核傳動(dòng)比誤差：?=?2 =34 = 2.971 ,相對誤差：2.991×1100% = 0.7% ，在允許誤差圍。4) 校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度由式? = ? ? ? ?±1校核接觸疲勞強(qiáng)? ? ? ? ? ? ? ? ? ?1度。?= 341? = 1012?= 3?= 13.729 °?1 = 104.992 ?2 = 311.888 ?= 126 ?= 2.971?1 計(jì)算齒面接觸應(yīng)力?。節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) ? 由圖 2 -18查得，非變位斜齒輪 ? = 2.44 。?彈性系數(shù) ?由表 2 -

20、15 查得， ?= 189.8 2。?/?重合度系數(shù) ?的計(jì)算公式由端面重合度?和縱向重合度 ?確定。其?中：端面重合度為1? =?( ?-) + ?( ?-)?2?1?1?2?2?由表 2-5 可得?=?(?(?20 °) =) = 20.54 °?13.729 °? ?105 × ?20.54 °?11?)? = ?=?() = ?(?1?1?1105 +2×3= 27.648°? ?22?2= ?=?(?2)?2= ?(311.888 ×?20.54 °°311.888+ 2) = 23.

21、256×3由于無變位，端面嚙合角，°因此端面重合度? =? = ?= 20.54?1.69縱向重合度為?126 ×?13.729°? = 3.17?×3因?yàn)?? >11= 0.769 。1，故 ?= = ?1.69螺旋角系數(shù) ?為? =?= ?15.942 °=0.986使用系數(shù) ?由表2-7 查得 ?由圖 2-6 查得? = 1.25 ；動(dòng)載荷系數(shù)? = 1.02 。?齒間載荷分配系數(shù)?查表 2 -8 。其中：?=2?12 ×443.3 ×1000= 8443.8 ?1105? ?1.25×844

22、3.8? ?= 83.77 ?/? < 100 ?/?=?126?= ?/= ?13.729 °?20 °/ ?20.54 °= 0.975?=? =?1.69= 1.7782=2?0.975?齒向載荷分布系數(shù)? 查表 2 -9 。其中：非對稱支承，調(diào)質(zhì)齒輪精度?等級 8級。? =?+ ?1 + 0.6 (? 2? 2) ?() + ?10-3 ?1?1= 1.17 + 0.16 ×(1 + 0.6 ×(126)2) ×(126) 2 + 0.61 ×10 -3 ×126105105= 1.55齒面接觸應(yīng)力為：? = 2.44 ×189.8 ×0.769 ×0.9868443.82.971 + 1×1.25 ×1.02 ×1.778 ×1.55 ×105 ×126 ×2.971= 608 ?/?22 計(jì)算許用接觸應(yīng)力?。由式?=?計(jì)算許用接觸應(yīng)力?。其中，接觸強(qiáng)度壽命系數(shù)?由圖 2-27 查?得? =1.15 ， ?=1.21 。?1?2應(yīng)力循環(huán)次數(shù)為：? = 60? = 60 × 1 × 190.129 &