機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)送料機(jī)

1、 前 言加熱爐裝料機(jī)用于向加熱爐內(nèi)送料，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，室內(nèi)工作，通過(guò)傳動(dòng)裝置使裝料機(jī)推桿往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將物料送入加熱爐內(nèi)。設(shè)計(jì)一臺(tái)裝料機(jī)由減速器與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，配以適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)等零部件，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)送料過(guò)程。要求使用期限是雙班制10年。 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2二、總體方案設(shè)計(jì).21、傳動(dòng)方案擬定.22、電動(dòng)機(jī)的選擇.43、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù).4三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6（1）蝸輪蝸桿設(shè)計(jì).6（2）齒輪設(shè)計(jì).9（3）軸的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算.14（4）滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算.21（5）鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算.25（6）聯(lián)軸器的選擇計(jì)算.27四、減速器箱體及附件的設(shè)計(jì).27（1）潤(rùn)滑和密封形式的選擇，潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂

2、的選擇.27（2）箱體設(shè)計(jì). . 27（3）技術(shù)要求. . 28五、參考資料.28一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)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(jiǎn)述：裝料機(jī)用于向加熱爐內(nèi)送料，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，室內(nèi)工作，通過(guò)傳動(dòng)裝置使裝料機(jī)推桿作往復(fù)移動(dòng)，將物料送入加熱爐內(nèi)。（2）使用狀況：生產(chǎn)批量為5臺(tái)；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(jí)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、設(shè)計(jì)任務(wù)：（1）設(shè)計(jì)總體傳動(dòng)方案

3、，畫(huà)總體機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)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，完成兩張零件工作圖（A3）。（4）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。二、總體方案設(shè)計(jì)1、傳動(dòng)方案的擬定根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，該傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)分成原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置兩部分：（1）原動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)要求：動(dòng)力源為三相交流電380/220v.故，原動(dòng)機(jī)選用電動(dòng)機(jī)。（2）傳動(dòng)裝置的選擇<1>減速器 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速較高，并且輸出不穩(wěn)定，同時(shí)在運(yùn)轉(zhuǎn)故障或嚴(yán)重過(guò)載時(shí)，可能燒壞電動(dòng)機(jī)，所以要有一個(gè)過(guò)載保護(hù)裝置?？蛇x用的有：帶傳動(dòng)，鏈傳動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，蝸桿傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)雖然傳動(dòng)效率高，但會(huì)引起一定的振動(dòng)，

4、且緩沖吸振能力差，也沒(méi)有過(guò)載保護(hù)；帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，噪音小，有緩沖吸震及過(guò)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(dòng)效率較低，傳動(dòng)比不恒定，壽命短； 而蝸桿傳動(dòng)雖然效率低，沒(méi)有緩沖吸震和過(guò)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(jì)的要求，所以采用蝸桿傳動(dòng)?？倐鲃?dòng)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(dòng)比要求的同時(shí)擁有較高的效率，和比較緊湊的結(jié)構(gòu)，同時(shí)封閉的結(jié)構(gòu)有利于在粉塵較大的環(huán)境下工作。<2>傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作機(jī)應(yīng)該采用往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)?？蛇x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(jì)

5、是要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且無(wú)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(dòng)規(guī)律,但要使執(zhí)行滑塊達(dá)到200mm的行程,并保證工作時(shí)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(dòng)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(duì)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(jì)的要求，工作機(jī)應(yīng)該帶動(dòng)裝料推板，且結(jié)構(gòu)應(yīng)該盡量簡(jiǎn)單，所以選擇對(duì)心曲柄滑快機(jī)構(gòu)。2電動(dòng)機(jī)的選擇（1）類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式的選擇：按工作條件和要求：電動(dòng)機(jī)所需功率dW工作所需

6、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(dòng)機(jī)，封閉結(jié)構(gòu)。（2）電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算傳動(dòng)效率：一對(duì)軸承： 齒式聯(lián)軸器： 蝸輪蝸桿：油潤(rùn)滑2頭蝸桿 一對(duì)圓柱斜齒輪：級(jí)精度 滑塊摩擦：槽形摩擦輪 總傳動(dòng)效率：（3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算工作機(jī)轉(zhuǎn)速；齒輪傳動(dòng)比范圍；蝸桿傳動(dòng)比范圍電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍在相關(guān)手冊(cè)中查閱符合這一轉(zhuǎn)速范圍的電機(jī)，綜合考慮總傳動(dòng)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(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 計(jì)算總傳動(dòng)比： 1、 分配

7、減速器的各級(jí)傳動(dòng)比：若齒輪的傳動(dòng)比取，則蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為 2、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速電機(jī)軸：軸： 軸： 軸： （）計(jì)算各軸輸入功率電機(jī)軸： 1軸： 2軸： 3軸： 推桿：a、 計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：1軸：2軸：3軸：將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：軸名功率P / kW轉(zhuǎn)矩T /N·m轉(zhuǎn)速nr/min傳動(dòng)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(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目

8、計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1選擇傳動(dòng)精度等級(jí)，材料考慮傳動(dòng)功率不大，精度等級(jí)為7級(jí)，蝸桿用45號(hào)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(dòng)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(jì) 載荷系數(shù)蝸輪轉(zhuǎn)矩：由表28.8，估取蝸桿傳動(dòng)效率5.主要幾何尺寸計(jì)算渦輪分度圓直徑：蝸桿導(dǎo)程角 6.計(jì)算渦輪的圓周速度和傳動(dòng)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(dòng)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)

9、取動(dòng)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(wú)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(xiǎn)及面慣性矩許用最大變形10.蝸桿傳動(dòng)熱平衡計(jì)算由式28.15 蝸桿傳動(dòng)效率導(dǎo)熱率取為）K工作環(huán)境溫度 傳動(dòng)裝置散熱的計(jì)算面積為2、 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)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

10、 29HB286HB，平均取240HB。8級(jí)精度。初步計(jì)算小齒輪直徑因?yàn)椴捎瞄]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,由附錄A表由表A1取，動(dòng)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(jí)取8級(jí)精度合理取,確定模數(shù),查表取校核傳動(dòng)比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動(dòng)比不變。8級(jí)精度合理取校齒核面接觸疲勞強(qiáng)度1計(jì)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(jì)算許用接觸應(yīng)力總工作時(shí)間接觸壽命系數(shù)由圖27-23查出 （單向運(yùn)轉(zhuǎn)取）齒面工作硬化系數(shù)接觸強(qiáng)度尺寸系數(shù)由表27.15

11、按調(diào)質(zhì)鋼查潤(rùn)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(wú)須調(diào)整確定主要傳動(dòng)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(jì)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(dòng)無(wú)嚴(yán)重過(guò)載,故不作靜強(qiáng)度校核軸的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算、蝸桿軸的設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果材料的選擇材料選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑蝸

12、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(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)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(jiàn)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

13、處設(shè)計(jì)時(shí)彈鍵的削弱合格、大齒輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)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(hào)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(jiàn)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(jì)時(shí)彈鍵的削弱合格4、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算蝸桿軸承的選擇蝸桿軸采用一端固定一端游動(dòng)的支撐方案，固定端采用兩個(gè)角接觸球軸承，以承受蝸桿軸向力，按軸徑初選7210AC；游動(dòng)端采用一個(gè)深溝球軸承，只承受徑向力，按

14、軸徑初選6210。下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊(cè)7210AC軸承主要性能參數(shù)如下：；查手冊(cè)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(dòng)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(jì)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1440r/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。蝸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

15、一對(duì)角接觸球軸承，按軸徑初選7311AC。下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊(cè)7311AC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(dòng)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(jì)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(duì)深溝

16、球軸承，按軸徑初選6215。下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊(cè)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(dòng)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(jì)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(jì)計(jì)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(shí)，應(yīng)選用鍵 GB

17、1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長(zhǎng)接觸長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)選用鍵 GB1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長(zhǎng)接觸長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)選用鍵 GB1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長(zhǎng)接觸長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)選用

18、鍵 GB1096轉(zhuǎn) 矩鍵 長(zhǎng)接觸長(zhǎng)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(jì)算選擇Y型聯(lián)軸器 公稱(chēng)扭矩Tn=160N·m 蝸桿軸扭矩T1=25.997N·m 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(jì)1、潤(rùn)滑和密封形式的選擇，潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的選擇1>潤(rùn)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

19、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(pán)內(nèi)密封（2）大齒輪軸密封：氈圈油封 d=673>潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂的選擇（1）蝸輪蝸桿的潤(rùn)滑：LCKE220 運(yùn)動(dòng)粘度198242（40）2、箱體設(shè)計(jì)：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)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(xiāo)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