加熱爐裝料機

《機械設(shè)計》課程設(shè)計說明書PAGE27目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章設(shè)計任務(wù)31.1設(shè)計題目 31.2設(shè)計背景 31.3設(shè)計任務(wù) 31.4設(shè)計方案 3第二章機械裝置的運動和動力參數(shù)計算 52.1電動機的選擇 52.2電動機的安裝尺寸及外形 52.3傳動比的確定 62.4運動和動力參數(shù)的確定 6第三章蝸桿和蝸輪的設(shè)計 83.1蝸桿蝸桿傳動設(shè)計計算 83.2蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸 93.3校核齒根彎曲疲勞強度 9第四章軸的設(shè)計及校核 124.1蝸桿軸的設(shè)計 124.2蝸輪軸的設(shè)計 134.3軸的校核 14第五章齒輪的計算 19第六章箱體的設(shè)計 23設(shè)計小結(jié)與心得體會 27參考文獻(xiàn) 28第1章設(shè)計任務(wù)1.1設(shè)計題目加熱爐裝料機圖1.1加熱爐裝料機1.2設(shè)計背景（1）題目簡述該機器用于向加熱爐內(nèi)送料。裝料機由電動機驅(qū)動，通過傳動裝置是裝料機推桿做往復(fù)移動，將物料送入加熱爐內(nèi)。（2）使用狀況室內(nèi)工作，需要5臺，動力源為三相交流電動機，電動機單向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速誤差<4%；使用期限為10年，每年工作250天，每天工作16小時，大修期為3年。（3）生產(chǎn)狀況中等規(guī)模機械廠，可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。1.3設(shè)計參數(shù)已知參數(shù)：推桿行程200mm。表1.1設(shè)計參數(shù)數(shù)據(jù)編號12345電動機所需功率/kW22.52.833.4推桿工作周期/s4.33.73.332.71.4、設(shè)計任務(wù)1）設(shè)計總體傳動方案，畫總體機構(gòu)簡圖，完成總體方案論證。2）設(shè)計主要傳動裝置，完成主要傳動裝置的裝配圖。3）設(shè)計主要零件，完成兩張零件工作圖。4）編寫設(shè)計說明書。方案如下：1——電動機2——聯(lián)軸器3——蝸桿減速器4——箱體5——齒輪減速器6——擺桿電動機所需功率:p=2kw圖1.1設(shè)計方案機械裝置的運動和動力參數(shù)計算2.1、電動機的選擇1.）電動機的類型按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷鼠籠式三相異步電動機，電壓380V。2.）選擇電動機的容量因為電動機所需功率已給出既p=2kw所以查《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》表6-164可選用Y112M-6表2-1電動機參數(shù)表電動機型號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/滿載轉(zhuǎn)速/（r/min）電動機質(zhì)量/kg最大轉(zhuǎn)距堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距額定轉(zhuǎn)距額定轉(zhuǎn)距Y112M-62.2kw940中2.02.02.2、電動機的安裝尺寸及外形尺寸根據(jù)題目的實際情況，可采用機座帶座腳，端蓋無凸緣Y系列電動機，該電動機的安裝尺寸及外形尺寸查《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》表6-166可列出下表。表2-2電動機的安裝尺寸及外行尺寸(mm)機座號級數(shù)ABCDEF112M61901407028+0.009-0.004608續(xù)表GHKABACADHDBBL2411212245230190265180400電動機的安裝尺寸和外形尺寸的大體示意圖如下圖所示。圖2-1電動機的安裝尺寸和外形尺寸的大體示意圖2.3、傳動比的確定總傳動比因運輸帶速度允許有誤差則分配傳動比估?。簞t2.4、運動和動力參數(shù)計算按《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》表2-5確定各部分的效率：滾動軸承：聯(lián)軸器:蝸輪蝸桿：齒輪：運動和動力參數(shù)計算：0軸（電動機軸）：1軸（蝸桿軸）：2軸（渦輪軸）：3軸（齒輪軸）：各軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.99。運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果匯總?cè)缦拢罕?-3運動和動力參數(shù)匯總第三章蝸桿和蝸輪的設(shè)計3.1、蝸桿蝸桿傳動設(shè)計計算1）、選擇蝸桿傳動類型：由以上分析可知：輸入功率P=2kw，，i=22。根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線渦輪蝸桿（ZI）。2）、選擇材料考慮到蝸桿傳動的功率不大，速度是中等，故蝸桿用45鋼，因希望效率高些，耐磨性好些，故蝸桿螺旋齒面要求淬火，硬度為45~55HRC。蝸輪用鑄造錫磷青銅ZCuSn10P1，砂模鑄造。為了節(jié)約貴重的有色金屬，僅齒面用青銅制造，而輪芯用鑄鐵HT100鑄造。3）、按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計根據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強度進(jìn)行設(shè)計，再校核齒根彎曲疲勞強度，傳動中心距：（1）由表3-1可知作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩（2）確定載荷系數(shù)K因工作中有輕微的振動，故取載荷分布不均系數(shù)；由主教材表11-5選?。挥捎谵D(zhuǎn)速中等，沖擊不大，可取動載荷系數(shù)；則：（3）確定彈性系數(shù)因為選用的是鑄造錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故：=160。4）、確定接觸系數(shù)先假設(shè)蝸桿的分度圓直徑于傳動比的比值，從主教材圖11-18中可查的=2.9。5）、確定許用接觸應(yīng)力根據(jù)蝸輪的材料為鑄造錫磷青銅ZCuSn10P1，砂模鑄造，查表11-7中查的渦輪的基本許用壓力應(yīng)力循環(huán)次數(shù):n=42.73；j=1；所以；壽命系數(shù)：；6）、計算中心距取中心距a=160mm，因i=22，故從主教材表11-2取模數(shù)m=6.3，蝸桿的分度圓直3.2、蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸：1）蝸桿軸向齒距直徑系數(shù)齒頂圓直徑齒根圓直徑分度圓導(dǎo)程角蝸桿軸向齒厚蝸輪：齒數(shù)；蝸輪分度圓直徑蝸輪喉圓直徑蝸輪齒頂高蝸輪齒根圓直徑 蝸輪齒根高蝸輪咽喉母半徑3.3、校核齒根彎曲疲勞強度當(dāng)量齒數(shù)根據(jù)，；從主教材圖11-19中可查得齒形系數(shù)螺旋角系數(shù)許用彎曲應(yīng)力從主教材表11-8中查得由鑄造錫磷青銅ZCuSn10P1基本許用彎曲應(yīng)力。壽命系數(shù)所以強度是滿足的。圖3.1蝸桿外形圖圖3.2蝸輪圖3.4、熱平衡校核蝸桿傳動由于效率低，所以工作是發(fā)熱量大，在閉式傳動中，如果產(chǎn)生的熱量不能及時散掉，將因油溫不斷升高而使?jié)櫥拖♂?，從而增大摩擦損失，甚至膠合。所以，必須采取冷卻措施。常采用的冷卻措施有：加散熱片以增大散熱面積。在蝸桿軸端加裝風(fēng)扇以加速空氣的流通。在傳動箱內(nèi)裝循環(huán)冷卻管路。3.5、效率的校核已知，，。從表11-18中用插值法查的；代入式中的，大于估計值，因此不用重算。第四章軸的設(shè)計及校核4.1、蝸桿軸的設(shè)計1、求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由表3-1可知：2、求作用在齒輪上的力3、初步確定軸的最小直徑先按主教材式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)主教材表15-3，取于是得：輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處，軸的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查主教材表14-1考慮轉(zhuǎn)矩變化很小故取則：按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)該小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》表6-100選用彈性柱銷聯(lián)軸器：LT4聯(lián)軸器=。聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩為63N.M.孔徑，故取。聯(lián)軸器的長度為62mm，聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為40mm。4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、為了滿足聯(lián)軸器的軸向定位，左端需制出一軸間故，為了保證軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸上故、初步選擇滾動軸承因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照。由《機械設(shè)計綜合教程設(shè)計》選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承32208，起尺寸由手冊上查得32208型軸承的定位軸間高度好為7mm，因此?？紤]到軸承端蓋的寬度取。軸上零件的周向定位，采用平鍵連接，查主教材表6-1選用平鍵為bxh=6x6,長度為40mm。確定軸上的圓角和倒角尺寸參考主教材表15-2，取軸端倒角為45度,各軸間處的圓角半徑如圖圖4.1蝸桿軸4.2、蝸輪軸的設(shè)計1、求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩由表3-1可知：2、求作用在齒輪上的力3、初步確定軸的最小直徑先按主教材式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)主教材表15-3，取于是得：軸的設(shè)計尺寸如圖：圖4.2蝸輪軸5、軸承的類型的選擇：初步選擇滾動軸承，由《機械設(shè)計綜合教程設(shè)計》選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承參照工作要求，取單列圓錐滾子軸承型號為：32208.軸上零件的周向定位，采用平鍵連接，查主教材表6-1選用平鍵為bxh=6x6,長度為40mm。確定軸上圓角和倒角尺寸參考主教材表15-2，取軸端倒角為45度,各軸間處的圓角半徑如圖。4.3、軸的校核1、做出軸的計算簡圖如下：根據(jù)前面的分析，我們可以分析出：2、做出彎矩圖、扭矩圖如下：圖4.3彎矩扭矩圖3、校核軸的強度：水平面力和力矩：豎直平面內(nèi)的力和力矩總彎矩按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進(jìn)行校核時，通常只校核軸上承受的最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。根據(jù)式（15-5）及上表中的數(shù)值，并取前面已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查的因此，按疲勞強度條件進(jìn)行精確校核這種校荷計算的實質(zhì)在于確定變應(yīng)力情況下軸的安全程度。在已知軸的外形、尺寸及載荷的基礎(chǔ)上，即可通過分析確定出一個或幾個危險截面，按主教材式（3-35）求出計算安全系數(shù)并應(yīng)使其稍微大于或至少等于設(shè)計安全系數(shù)S，即：軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為。故有效應(yīng)力集中系數(shù)按（附3-4）為：由附圖3-2知尺寸系數(shù)，由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為:軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為，軸未經(jīng)表面強化處理即，按式3-12及3-12a得綜合系數(shù)為故的綜合系數(shù)為:又由3-1及3-2得碳鋼的特性系數(shù)：于是計算安全系數(shù)值，按式15-7及15-8則得故可知其安全。5、鍵的校荷1）蝸輪軸上的校核平鍵截面，鍵的工作長度，鍵軸和輪轂的材料都是鋼。由表6-2查得許用擠壓應(yīng)力，取其平均值鍵與輪轂鍵槽的接觸高度由式6-1可得：可見聯(lián)接的擠壓強度合適6、滾動軸承的確定與校核工作期限為十年，每年工作250天；大修期為三年，軸承的壽命：軸承上所承受的徑向力軸向力。軸承的工作轉(zhuǎn)速為，軸的直徑為40ｍｍ，初選圓錐滾子軸承32208，由《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》表６－67知基本額定動載荷基本額定靜載荷。根據(jù)主教材表13-7知，派生的軸向力的計算公式：又查主教材表13-5知Y=1.4，X=0.4徑向當(dāng)量載荷計算公式由主教材表13-6知載荷系數(shù)，取，由主教材表13-4知溫度系數(shù)，（軸承工作溫度）；對于滾子軸承。所以軸承的基本額定動載荷為：32208型軸承能滿足工作要求。驗算該軸承壽命，根據(jù)式高于預(yù)期壽命，即滿足設(shè)計要求。第五章齒輪的計算1、選定齒輪類型精度等級、材料及齒數(shù)。（1）、根據(jù)傳動方案選用直齒圓柱齒輪傳動。（2）、加熱爐裝料機為一般工作機，速度不高，故選用7級精度。（3）、材料的選擇：由表(10-1)選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。二者材料硬度差為40HBS。（4）、選小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù).2、按齒面接觸強度設(shè)計由主教材公式(10-9a)進(jìn)行試算：（1）、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值。1）試選載荷系數(shù)。2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：查表(10-7)選取齒寬系數(shù)。由表（10-6）查得材料的彈性影響系數(shù)。查圖（10-21d）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。由公式(10-13)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。查圖(10-19)取接觸疲勞壽命系數(shù)；。計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)，由公式10-12得(2)計算試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。計算圓周速度。計算齒寬。計算齒寬與齒高之比。模數(shù)齒高計算載荷系數(shù)。根據(jù)，7級精度，查圖10-8得動載系數(shù)；直齒輪，；查表(10-2)得使用系數(shù)；查表(10-4)用插值法查得7級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，。由，查圖得；故載荷系數(shù)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度直徑，由公式(10-10a)得計算模數(shù)。3按齒根彎曲強度設(shè)計彎曲強度的設(shè)計公式(10-5):確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值查圖得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；查圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)，;計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)，由公式得計算載荷系數(shù)。查取齒形系數(shù)。查表查得；。查取應(yīng)力校正系數(shù)。查表查得；計算大、小齒輪的并加以比較。顯然:大齒輪的數(shù)值大。設(shè)計計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強度算得的模數(shù)2.88并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm，按接觸強度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)。這樣設(shè)計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。幾何尺寸計算計算分度圓直徑計算中心距計算齒輪寬度取，。第六章箱體的設(shè)計6.1、箱體1、箱體尺寸計算表6-1名稱符號蝸桿減速器的尺寸關(guān)系及結(jié)果箱座壁厚=10mm箱蓋壁厚箱座凸緣厚度箱蓋凸緣厚度箱座底凸緣厚度地腳螺栓直徑地腳螺栓數(shù)目軸承旁聯(lián)接螺栓直徑箱蓋箱座聯(lián)接螺栓直徑聯(lián)接螺栓的間距軸承端蓋螺釘直徑窺視孔蓋螺釘直徑定位銷直徑螺栓扳手空間與凸緣寬度安裝螺栓直徑M8M10M12M20至外箱壁距離13161826至凸緣邊距離11141624沉頭座直徑20242640軸承旁凸臺半徑凸臺高度外箱壁至軸承座端面距離蝸輪外圓與內(nèi)壁距離蝸輪輪轂端面與內(nèi)壁距離箱蓋、箱座肋厚軸承端蓋外徑軸承端蓋凸緣厚度軸承旁螺栓距離二、箱體附件的設(shè)計1、視孔和視孔蓋該視孔蓋采用軋制鋼板制作，其示意圖如下圖所示。圖6-1視孔和視孔蓋以及通氣孔的簡意圖取窺視孔蓋上的螺紋緊固件的直徑為M6，即，取A=120mm。，?。?；，；，取2、通氣器直徑，則相應(yīng)系數(shù)為：，3、軸承端蓋a、蝸桿上的軸承端蓋，選用凸緣式軸承蓋。圖11-2由前面的計算知，軸承外徑D=120mm。螺栓直徑選為M10，所以,取，取，取m=21mmb、蝸桿上的軸承端蓋，選用凸緣式軸承蓋。由前面的計算知，軸承外徑D=100mm。螺栓直徑選為M8，所以,取，取，取m=21mm(4)油標(biāo)如圖桿式油標(biāo)，螺紋直徑選為M16，則相應(yīng)系數(shù)為：尺寸：設(shè)計小結(jié)與心得體會課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練，是我們邁向社會，從事職業(yè)工作前一個必不少的過程．”千里之行始于足下”，通過這次課程設(shè)計，我深深體會到這句千古名言的真正含義．我們今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)．

這次老師為我們安排的設(shè)