加熱爐裝料機設(shè)計說明書詳實材料

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1、 設(shè)計說明書 一、設(shè)計任務概述 1、設(shè)計題目：加熱爐裝料機設(shè)計 2、設(shè)計要求 （1）裝料機用于向加熱爐內(nèi)送料，由電動機驅(qū)動，室內(nèi)工作，通過傳動裝置使裝料機推桿作往復移動，將物料送入加熱爐內(nèi)。 （2）生產(chǎn)批量為5臺。 （3）動力源為三相交流電380/220V，電機單向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)。 （4）使用期限為10年，大修期為3年，雙班制工作。 （5）生產(chǎn)廠具有加工7、8級精度齒輪、蝸輪的能力。 加熱爐裝料機設(shè)計參考圖如圖 1加熱爐裝料機設(shè)計參考圖 1—電動機 2—聯(lián)軸器 3—蝸桿副 4—齒輪 5—連桿 6—裝料推板 3、原始技術(shù)數(shù)據(jù) 推桿行程20

2、0mm,所需電機功率 2.8kw,推桿工作周期3.3s。 4、設(shè)計任務 （1）完成加熱爐裝料機總體方案設(shè)計和論證，繪制總體原理方案圖。 （2）完成主要傳動部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計。 （3）完成裝配圖一張（用A0或A1圖紙），零件圖2張。 （4）編寫設(shè)計說明書1份。 二、加熱爐裝料機總體方案設(shè)計 1、傳動方案的確定 根據(jù)設(shè)計任務書，該傳動方案的設(shè)計分成減速器和工作機兩部分： （1）、工作機的機構(gòu)設(shè)計 工作機由電動機驅(qū)動，電動機功率2.8kw，原動件輸出等速圓周運動。傳動機構(gòu)應有運動轉(zhuǎn)換功能，將原動件的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橥茥U的直線往復運動，因此應有急回運動特性。同時要保證機構(gòu)具有良好的傳

3、力特性，即壓力角較小。為合理匹配出力與速度的關(guān)系，電動機轉(zhuǎn)速快扭矩小，因此應設(shè)置蝸桿減速器，減速增扭。 （2）、減速器設(shè)計 為合理匹配出力與速度的關(guān)系，電動機轉(zhuǎn)速快扭矩小，因此應設(shè)置蝸桿減速器，減速增扭。 圖為高速級輸入，低俗級輸出，二級齒輪—蝸桿減速器示意圖 電動機選擇 1) 選擇電動機類型： 按工作條件和要求，選用Y系列全封閉自扇冷式籠型三相異步臥式電動機，電壓380v。 2) 選擇電動機容量： 由設(shè)計要求得電動機所需功率。因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率略大于即可，因此選定電動機額定功率Ped為3kw。 3) 確定電動機轉(zhuǎn)速： 曲柄

4、工作轉(zhuǎn)速nw= 18.18r/min，減速器傳動比為60～90，故電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為。符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1500r/min, 故選定電動機轉(zhuǎn)速為1500r/min。進而確定電動機型號為Y100L2-4，滿載轉(zhuǎn)速1420r/min。 分配傳動比 計算總傳動比： 分配減速器的各級傳動比： 取第一級齒輪傳動比i1=3，則第二級蝸桿傳動比為i2=iai1=26.03 運動和動力參數(shù)計算 滾動軸承效率：η 1=0.99 閉式齒輪傳動效率：η 2=0.97 蝸桿傳動效率：η 3=0.80 聯(lián)軸器效率：η 4=0.99 傳動裝置的總效率為： η=η13η2η3η4=0.75

5、 0軸（電機軸）： P0=Pd=2.8kw n0=nm=1420r/min T0=9550P0n0=95502.81420N?m=18.83N?m 1軸（高速軸）： P1=P0η01=P0η1=2.80.99=2.77kw n1=n0=1420r/min T1=9550P1n1=18.64N?m 2軸（蝸桿軸）： P2=P1η1η2=2.7720.990.97=2.66kw n2=n1/i1=473.3r/min T2=9550P2n2=53.67N?m 3軸（蝸輪軸）： P3=P2η3η1=2.660.80.99=2.11kw n3=n2i2=n2/26.03=

6、18.18r/min T3=9550P3n3=1108.39N?m 運動參數(shù)和動力參數(shù)的計算結(jié)果列表如下： 軸名 功率P / kW 轉(zhuǎn)矩T /Nm 轉(zhuǎn)速 N（r/min） 傳動比i 效率 η 輸入 輸出 輸入 輸出 電機軸 2.8 18.83 1420 1 高速軸 2.77 2.74 18.64 18.45 1420 1 0.99 蝸桿軸 2.66 2.55 53.67 51.52 473.3 3 0.96 蝸輪軸 2.11 1.67 1108.39 875.63 18.18 26.03 0.

7、79 二、傳動零件的設(shè)計計算 1、聯(lián)軸器 根據(jù)公式： 式中：K為載荷系數(shù)；T為聯(lián)軸器傳遞的工作扭矩（即軸的扭矩）。因為載荷較平穩(wěn)，查表得，T=18.83N?m，故Tc=18.83N?m。 由于n1=n0= 1420r/min，所以選彈性聯(lián)軸器。 匹配：電動機Y100L2-4軸徑D=28mm。 綜上，查表選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器，型號LT4，齒輪軸軸徑為25mm。 2、齒輪設(shè)計 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1、選材、精度 考慮主動輪轉(zhuǎn)速n1=1420r/min，批量較小，大齒輪用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度H

8、B=217～255，平均取230HB，小齒輪用40Cr，硬度HB=229～286，平均取260HB，精度等級選8級精度。 2、初步計算小齒輪直徑 因為采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?按齒面接觸強度初步估算小齒輪分度圓直徑,由附錄B表由表A1取，動載荷系數(shù)，初取轉(zhuǎn)矩T1=18.64N?m 由表查取 接觸疲勞極限 ， T1=18.64N?m 取 3、確定基本參數(shù) 圓周速度 取， 確定模數(shù) 確定模數(shù)m=d1z1=40mm31=1.29，查表取 確定齒數(shù)z1=d1m=40mm1.25=32，z1取為32 則，

9、z1與z2互質(zhì)取97 校核傳動比誤差為：?=3.03-33=0.01 精度等級取8級精度合理 取 傳動比誤差滿足要求 4、校齒核面接觸疲勞強度 計算齒面接觸應力σH 查圖得非變位斜齒輪 查表得彈性系數(shù) 重合度系數(shù)Zε為 端面重合度 重合度系數(shù)Zε為 Zε=4-εα3=4-3.143=0.535 縱向重合度 螺旋角系數(shù) 齒間載荷分布系數(shù)KHα KHα=1Zε2=10.5352=3.49 齒面接觸應力 計算許用接觸應力σHP 總

10、工作時間 齒面工作硬化系數(shù) 接觸強度尺寸系數(shù)ZX由查表得 潤滑油膜影響系數(shù)取為 接觸最小安全系數(shù)查表得 許用接觸應力為 驗算 接觸疲勞強度較為合適,齒輪尺寸無須調(diào)整 5、確定主要傳動尺寸 小齒輪直徑 大齒輪直徑 齒寬b=48m

11、m，， 6、齒根彎曲疲勞強度驗算 由式 , , ,, , 查表得 齒根彎曲應力為 σF2=σF1YFa2YFa1YSa2YSa1=142.12.221.792.551.63MPa=135.9MPa 計算許用彎曲應力σFP 由式 試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限查圖得， 另外取 由圖確定尺寸系數(shù)= 由查表查最小安全系數(shù) 彎曲疲勞強度驗算 = 合格 7、靜強度校核 靜強度校核

12、,因傳動無嚴重過載,故不作靜強度校核 3、蝸輪蝸桿設(shè)計 計算項目 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，轉(zhuǎn)速也不很高，選用ZA型蝸桿傳動，精度等級為8級。蝸桿用45鋼淬火，表面硬度HRC =45~50，蝸輪輪緣材料采用ZCuSn10P1，砂模鑄造。 2．確定蝸桿，渦輪齒數(shù) 傳動比 取 校核傳動比誤差： 渦輪轉(zhuǎn)速為： 3.確定渦輪許用接觸應力 蝸桿材料為錫青銅，則 4.接觸強度設(shè)計 載荷系數(shù) 渦輪轉(zhuǎn)矩：估計蝸桿的傳動效率 5.主要幾何尺

13、寸計算 渦輪分度圓直徑： 蝸桿導程角 6.計算渦輪的圓周速度和傳動效率 渦輪圓周速度 ， 查表得當量摩擦角 攪油效率滾：η2=0.96 滾動軸承效率：η3=0.99 與估取值近似 7.校核接觸強度 查得彈性系數(shù)，使用系數(shù) 取動載荷系數(shù) 載荷分布系數(shù) 8.輪齒彎曲強度校核 確定許用彎曲應力 查出 查表得彎曲強度壽命系數(shù) 確定渦輪的復合齒形系數(shù) 渦輪當量齒數(shù) 渦輪無變位查圖得 導程角γ的系數(shù)

14、 9.蝸桿軸剛度驗算 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 蝸桿傳動效率 導熱率取為） K工作環(huán)境溫度 傳動裝置散熱的計算面積為 三、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算 1、軸的強度校核 （1）小齒輪軸 計算項目 計算

15、內(nèi)容 計算結(jié)果 1、材料選擇、熱處理 2、初估軸徑 3、初定軸的結(jié)構(gòu) 4、軸的空間受 5、軸支承點的支反力 6、合成彎矩 7、求當量彎矩 8、按彎扭合成應力校核軸的強度 45鋼，正火，硬度為170至217HB 當軸材料為45鋼時可取C=110，則 考慮有鍵聯(lián)接，故軸徑增加3%，因需與聯(lián)軸器匹配，，軸孔長度L=62mm。 初選中系列深溝球軸承6006，軸承尺寸外徑D=55

16、mm，寬度B=13mm。 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和大齒輪上的作用力。 小齒輪圓周力 小齒輪徑向力 小齒輪軸向力 1）垂直面支反力及彎矩計算 2）水平面支反力及彎矩計算 T=9.55106Pn=9.551062.771420=18629.2N?m 危險截面C處當量彎矩： σbC<[σ-1b]，安全 （2）蝸輪軸 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1、選擇材料、熱處理 2、按扭轉(zhuǎn)強度初估軸徑 3、初定軸的結(jié)構(gòu) 4、軸的空間受力分析

17、 5、計算軸承支點的支反力繪出水平面和垂直面彎矩 6、計算合成彎矩 7、求當量彎矩 8、按彎扭合成應力校核軸的強度 45鋼正火，硬度為170至217HB 當軸材料為45鋼時可取C=110，則 取其軸徑為60mm 選圓錐滾子軸承30216（一對），其尺寸：D=140mm，d=80mm,，B=26mm，T=28.25mm 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和蝸輪上的作用力。 輸入轉(zhuǎn)矩 軸向力 圓周力 徑向力 1）垂

18、直面支反力及彎矩計算 2）水平面支反力及彎矩計算 前已計算 危險截面C處當量彎矩： 取d=60mm 合格 （3）蝸桿軸（結(jié)構(gòu)簡圖、受力圖、彎矩、扭矩圖附表后） 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 1、選擇材料、熱處理 2、按扭轉(zhuǎn)強度初估軸徑 3、

19、初定軸的結(jié)構(gòu) 4、軸的空間受力分析 5、計算軸承支點的支反力繪出水平面和垂直面彎矩 6、計算合成彎矩 7、求當量彎矩 8、按彎扭合成應力校核軸的強度 45鋼正火，硬度為170至217HB 當軸材料為45鋼時可取C=110，則 最小直徑處有單鍵，故軸徑增加3%，圓整后取d=35mm 左端選深溝球軸承6011，其尺

20、寸：D=90mm，d=55mm, B=16mm. 右端選圓錐滾子軸承30210，其尺寸：D=90mm，d=50mm， B=20mm，T=21.75. 該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩、蝸桿和大齒輪上的作用力。 輸入轉(zhuǎn)矩 根據(jù)前面結(jié)果，大齒輪處受力為： 圓周力； 徑向力 軸向力 蝸桿處受力為： 圓周力 軸向力 徑向力 1）垂直面支反力及彎矩計算 2）水平面支反力及彎矩計算 危險截面C處當量彎矩： 取d=35

21、 合格 2、軸承校核計算 （1）小齒輪軸 該軸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6006，設(shè)計假定每五年一大修，下為校核過程： 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 查手冊6006軸承主要性能參數(shù)如下： ；； 軸承受力情況 ； ；

22、 X、Y值 ， 沖擊載荷系數(shù) 查表得 當量動載荷 軸承壽命 （球軸承） >24000h，壽命合格 載荷變化系數(shù) 查圖得 載荷分布系數(shù) 對于深溝球軸承，查得 許用轉(zhuǎn)速 大于工作轉(zhuǎn)速1420r/min 滿足要求 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。 （2）蝸輪軸 該軸采用兩端單向固定的方式，所受軸向力比較小，選用一對圓錐滾子軸承，按軸徑初選30216，設(shè)計假定每五年一次大修，下校核過程： 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 查手冊30216軸承主要性能參數(shù)如下：

23、 ；； e =0.44 e =0.44 軸承受力情況 FA=931.45N X、Y值 ， 沖擊載荷系數(shù) 查表得 當量動載荷 軸承壽命 （滾子軸承） 壽命合格 載荷變化系數(shù) 查圖得 載荷分布系數(shù) 對于圓錐滾子軸承，查圖得 許用轉(zhuǎn)速 大于工作轉(zhuǎn)速18.18r/min 滿足要求 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。 （3）蝸桿軸 蝸桿軸采用一端固定一端游動的支撐方案，固定端采用兩個圓錐滾子軸承，以承受蝸桿軸向力，按軸徑初選30210；游動端采用

24、一個深溝球軸承，只承受徑向力，按軸徑初選6011。受力圖如下圖： 下面進行校核：深溝球軸承6006 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 查手冊6006軸承主要性能參數(shù)如下： ；； 軸承受力情況 ； ； X、Y值 ， 沖擊載荷系數(shù) 查表得 當量動載荷 軸承壽命 （球軸承） 壽命合格 載荷變化系數(shù) 查圖得 載荷分布系數(shù) 對于深溝球軸承，查得 許用轉(zhuǎn)速 大于工作轉(zhuǎn)速473.3r/min 滿足要求 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。 圓錐滾子

25、軸承30210： 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 軸承主要性能參數(shù) 查手冊30210軸承主要性能參數(shù)如下： ；； e=0.42 軸承受力情況 ； X、Y值 ， 沖擊載荷系數(shù) 查表得 當量動載荷 軸承壽命 （滾子軸承） >24000h，壽命合格 載荷變化系數(shù) 查圖得 載荷分布系數(shù) 對于圓錐滾子軸承，α=13.13查得 許用轉(zhuǎn)速 大于工作轉(zhuǎn)速473.3r/min 滿足要求 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。 3、鍵校核計算 鍵的選擇主要考慮所傳

26、遞的扭矩的大小，軸上零件是否需要沿軸向移動，零件的對中要求等等。 計算項目 計算內(nèi)容 計算結(jié)果 （1）小齒輪軸鍵的選擇與校核 鍵的選擇和參數(shù) 與聯(lián)軸器相聯(lián)接，為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。 由手冊查得d=25mm時，應選用 鍵GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 鍵長 依據(jù)輪轂長度為60mm，選擇標準鍵長L=56mm 接觸長度 許用擠壓應力校 核 查表可得鋼的許用擠壓應力為 =（70-80）MPa 故滿足要求 （2）蝸輪鍵的選擇和校核 鍵的選擇和參數(shù) 靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，由手冊查得d=80mm時，選用鍵GB1096-79

27、轉(zhuǎn)矩 鍵長 依據(jù)輪轂長度為90mm，選擇標準鍵長L=80mm 接觸長度 許用擠壓應力校 核 查表可得鋼的許用擠壓應力為 =（70-80）MPa 故滿足要求 （3）蝸桿軸鍵的選擇和校核 鍵的選擇和參數(shù) 靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭 由手冊查得d=35mm時，選用鍵，GB1096-79 轉(zhuǎn)矩 鍵長 依據(jù)輪轂長度為40mm，選擇標準鍵長L=36mm 接觸長度 許用擠壓應力校 核 查表可得鋼的許用擠壓應力為 =（70-80）MPa 故滿足要求 四、箱體及附件設(shè)計 計算項目 計算

28、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 機蓋與機座連接螺栓直徑 軸承端蓋螺釘直徑 窺視孔蓋螺釘直徑 定位銷直徑 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 軸承端蓋外徑 軸承端蓋突緣厚度 機座肋厚 δ=0.04a+3≥8 δ1=0.85δ=10.2 b=1.5δ b1=1.5δ b2=2.5δ df=0.036a+12 d1=0.75 df =16 d2=(0.5—0.6) df d3=(0.4—0.5) df d4=(0.3—0.4) df

29、d=(0.7—0.8)d2 Δ1>1.2δ Δ2>δ D2=1.25D+10 t=(1.1—1.2)d3 m=0.85δ 取δ=10mm 取δ1=10mm b=15mm b1=15mm b2=25mm df =16mm n=4 取d1=16mm 取d2=12mm 取d3=10mm 取d4=8mm 取d=9mm 取Δ1=12 取Δ2=12 依軸承而定 t=12 取m=10 五、潤滑與密封 1、齒輪、蝸桿及蝸輪的潤滑 在減速器中，蝸桿相對滑動速度 V=1.34m/s，采用浸油潤滑，選用蝸輪蝸桿油（摘自），用于蝸桿蝸輪傳動的潤滑，代號為。浸油深度一般

30、要求浸沒蝸桿螺紋高度，但不高于蝸桿軸承最低一個滾動體中心高。 2、滾動軸承的潤滑 三對軸承處的零件輪緣線速度均小于，所以應考慮使用油脂潤滑，但應對軸承處值進行計算。值小于時宜用油脂潤滑；否則應設(shè)計輔助潤滑裝置。 三對軸承處均小于，所以可以選擇油脂潤滑。 采用脂潤滑軸承的時候，為避免稀油稀釋油脂，需用擋油板將軸承與箱體內(nèi)部隔開。 在選用潤滑脂的牌號時，根據(jù)手冊查得常用油脂的主要性質(zhì)和用途。因為本設(shè)計的減速器為室內(nèi)工作，環(huán)境一般，不是很惡劣，所以6011和6006軸承選用通用鋰基潤滑脂（），它適用于寬溫度范圍內(nèi)各種機械設(shè)備的軸承，選用牌號為的潤滑脂。 3、油標及排油裝置 (1)油標：

31、選擇桿式油標A型 (2)排油裝置：管螺紋外六角螺賽及其組合結(jié)構(gòu) 4、密封形式的選擇 為防止機體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進入機體內(nèi)部影響機體工作，在構(gòu)成機體的各零件間，如機蓋與機座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設(shè)置不同形式的密封裝置。對于無相對運動的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運動速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。本設(shè)計中由于密封界面的相對速度不是很大，采用接觸式密封，輸入軸與軸承蓋間V <3m/s，采用粗羊毛氈封油圈，輸出軸與軸承蓋間也為V <3m/s，故采用粗羊毛氈封油圈。 六、技術(shù)要求 1) 裝配前所有零件用煤油

32、清洗，滾動軸承用汽油浸洗，箱體內(nèi)不允許有任何雜物存生。 2) 保持側(cè)隙不小于0.115mm。 3) 調(diào)整、固定軸承時應留軸向間隙，。 4) 涂色檢查接觸斑點，沿齒高不小于55%，沿齒長不小于50% 5) 箱體被隔開為兩部分，分別裝全損耗系統(tǒng)用油L-AN68至規(guī)定高度。 6) 空載試驗，在n1=1000r/min、L-AN68潤滑油條件下進行，正反轉(zhuǎn)各1小時，要求減速器平穩(wěn)，無撞擊聲，溫升不大于60C，無漏油。 7) 減速器部分面，各接觸面及密封處均不允許漏油，剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用墊片。 8) 箱體外表面涂深灰色油漆，內(nèi)表面涂耐油油漆。 七、總結(jié)與體會

33、通過機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計這門課程的訓練，我系統(tǒng)的回顧了過去三年學習的畫法幾何、機械制圖、機械原理、機械設(shè)計等課程，重新認識了過去所學的知識，同時也獲得了機械系統(tǒng)設(shè)計的初步知識和經(jīng)驗。 這次訓練過程比較艱難，雖然很多知識在以前都已經(jīng)學習過，但是綜合運用它們還是第一次。這次設(shè)計中，我開始認識到初始設(shè)計對于一件工業(yè)機械產(chǎn)品的重要性。往往是最開始的設(shè)計就決定了以后整個方案的可行性和經(jīng)濟性。 這次的設(shè)計過程也使我學習到工作習慣的條理和延續(xù)的重要性。由于在最開始的設(shè)計過程中有些設(shè)計數(shù)據(jù)并沒有及時的保存下來，在后來繪制裝配圖的時候有些地方又經(jīng)過了二次設(shè)計，編寫設(shè)計說明書的過程也是一個將自己的工作條理化的過程。 參考文獻 1、 王之櫟、王大康主編《機械設(shè)計綜合課程設(shè)計》2010年8月第2版，機械工業(yè)出版社。 2、 吳瑞祥，王之棟，郭衛(wèi)東，劉靜華主編《機械設(shè)計基礎(chǔ)（下冊）》2007年2月第2版，北京航空航天大學出版社。 38 詳細規(guī)范