機(jī)械完美設(shè)計(jì)第3題-設(shè)計(jì)加熱爐推料機(jī)傳動(dòng)裝置

課程設(shè)計(jì)(論文)題目名稱僅供參考課程名稱烏鴉分享學(xué)生姓名學(xué)號系專業(yè)指導(dǎo)教師2011年12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)送料過程。要求使用期限是雙班制10年。目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書……………………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〕鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算……………….……………21〔5〕聯(lián)軸器的選擇計(jì)算………….22〔6〕滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算……………..………………...22四、減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)…………......................................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(jì)……….……….…27(3)技術(shù)要求……….……….…28五、參考資料…………………..…28一、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)用于向加熱爐內(nèi)送料，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，室內(nèi)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?！?〕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200mm,所需電機(jī)功率kw,推桿工作周期s.4、設(shè)計(jì)任務(wù)：〔1〕設(shè)計(jì)總體傳動(dòng)方案，畫總體機(jī)構(gòu)簡圖，完成總體方案論證報(bào)告?！?〕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〕?！?〕設(shè)計(jì)主要零件，完成兩張零件工作圖〔A3〕?！?〕編寫設(shè)計(jì)說明書。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，該傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)分成原動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置兩局部：〔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)重過載時(shí)，可能燒壞電動(dòng)機(jī)，所以要有一個(gè)過載保護(hù)裝置。可選用的有：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)，且緩沖吸振能力差，也沒有過載保護(hù)；帶傳動(dòng)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)都比擬方便，本錢也較低，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，但還是比擬符合本設(shè)計(jì)的要求，所以采用蝸桿傳動(dòng)?？倐鲃?dòng)比為60，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，和比擬緊湊的結(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)。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(jì)是要將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)規(guī)律,但要使執(zhí)行滑塊到達(dá)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，本錢都較高，所以還是連桿機(jī)構(gòu)更適宜一些。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(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)該盡量簡單，所以選擇對心曲柄滑快機(jī)構(gòu)２．電動(dòng)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：Ｐ＝３.9kW，推桿工作周期T=2.5ｓ，即〔轉(zhuǎn)／分〕。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：８級精度滑塊摩擦：槽形摩擦輪總傳動(dòng)效率：〔3〕電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算確定傳動(dòng)比范圍：齒輪傳動(dòng)比范圍；渦輪傳動(dòng)比范圍在相關(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(dòng)比，結(jié)構(gòu)尺寸及本錢，選擇Y112Ｍ-４型，額定功率４.0kW電動(dòng)機(jī)，滿載轉(zhuǎn)速３．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：分配減速器的各級傳動(dòng)比：假設(shè)齒輪的傳動(dòng)比取，那么蝸輪蝸桿的傳動(dòng)比為iv=計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)〔１〕計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速電機(jī)軸：Ⅰ軸：Ⅱ軸：Ⅲ軸：〔２〕計(jì)算各軸輸入功率電機(jī)軸：1軸：2軸：3軸：推桿：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144010.9801Ⅰ軸1440200.8316Ⅱ軸7230.9702Ⅲ軸24三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算蝸輪蝸桿設(shè)計(jì)計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1．選擇傳動(dòng)精度等級，材料考慮傳動(dòng)功率不大，精度等級為7級，蝸桿用45號鋼淬火，外表硬度45~50HRC，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：蝸桿材料為錫青銅，那么,,載荷系數(shù)蝸輪轉(zhuǎn)矩：由表28.8，估取蝸桿傳動(dòng)效率渦輪分度圓直徑：蝸桿導(dǎo)程角渦輪圓周速度，由式2837查出當(dāng)量摩擦角由式攪油效率滾動(dòng)軸承效率與估取值近似取動(dòng)載荷系數(shù)載荷分布系數(shù)確定許用彎曲應(yīng)力確定渦輪的復(fù)合齒形系數(shù)渦輪當(dāng)量齒數(shù)導(dǎo)程角由式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)算面積為齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算工程計(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241HB～286HB，平均取260HB，大齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為229HB～286HB，平均取240HB。8級精度。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，由表查取接觸疲勞極限取確定根本參數(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(dòng)比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動(dòng)比不變。8級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)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)由表按調(diào)質(zhì)鋼查潤滑油膜影響系數(shù)取為由表取最小平安系數(shù)許用接觸應(yīng)力:3〉驗(yàn)算:接觸疲勞強(qiáng)度較為適宜,齒輪尺寸無須調(diào)整確定主要傳動(dòng)尺寸小齒輪直徑大齒輪直徑齒寬b=110mm,,齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算1〉,,,,,,齒根彎曲應(yīng)力:2〉計(jì)算許用彎曲應(yīng)力試驗(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查最小平安系數(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)無嚴(yán)重過載,故不作靜強(qiáng)度校核３．軸的設(shè)計(jì)和校核計(jì)算1、蝸桿軸計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1、選擇材料，熱處理2、初估軸徑3、初定軸的結(jié)構(gòu)4、軸的空間受力支撐反力圓周力徑向力軸向力法向力5、軸承支點(diǎn)的支反力繪出水平面和垂直面彎矩圖6、計(jì)算機(jī)合成彎矩，繪制合成彎矩圖7、轉(zhuǎn)矩圖8、求當(dāng)量彎矩,繪制當(dāng)量彎矩圖9、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度45鋼,正火,硬度170至27HB。查表得，當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=112，根據(jù)與聯(lián)軸器端連接的尺寸，按聯(lián)軸器的標(biāo)準(zhǔn)系列，取其直徑d=28mm，軸孔長度50mm.初定該軸為一端游動(dòng)，一端固定選角接觸球軸承7214C〔一對〕，其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和蝸輪上的作用力。1〕垂直面支反力及彎矩計(jì)算2〕水平面支反力及彎矩計(jì)算前已計(jì)算危險(xiǎn)截面C處當(dāng)量彎矩：d=28初步結(jié)構(gòu)圖見下空間受力簡圖合格2、蝸輪軸計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果1、選擇材料、熱處理2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸徑3、初定軸的結(jié)構(gòu)4、軸的空間受力分析5、軸承支點(diǎn)的支反力繪出水平面和垂直面6、計(jì)算機(jī)合成彎矩，繪制合成彎矩圖7、轉(zhuǎn)矩圖8、求當(dāng)量彎矩,繪制當(dāng)量彎矩圖9、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度45鋼正火，硬度為170至217HB當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=112，那么取其軸徑為40mm該軸與小齒輪制成整體式。選角接觸球軸承7208C〔一對〕，其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm.該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩、蝸輪和大齒輪上的作用力。輸入轉(zhuǎn)矩根據(jù)前面結(jié)果，C點(diǎn)受力為：；D點(diǎn)受力為：1〕垂直面支反力及彎矩計(jì)算2〕水平面支反力及彎矩計(jì)算前已計(jì)算危險(xiǎn)截面C處當(dāng)量彎矩：危險(xiǎn)截面D處當(dāng)量彎矩：取d=40初步結(jié)構(gòu)圖見下空間受力簡圖合格3、大齒輪軸計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)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、軸的空間受力5、軸承支點(diǎn)的支反力繪出水平面和垂直面彎矩圖6、計(jì)算機(jī)合成彎矩，繪制合成彎矩圖7、轉(zhuǎn)矩圖8、求當(dāng)量彎矩,繪制當(dāng)量彎矩圖9、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度45鋼，正火，硬度為170至217HB當(dāng)軸材料為45鋼時(shí)可取C=112，那么考慮有鍵聯(lián)接，取其直徑d=60mm，軸孔長度50mm.處選角接觸球軸承7212C，其尺寸：D=110mm,d=60mm,B=22mm.處選角接觸球軸承7213C，其尺寸：D=120mm,d=65mm,B=23mm.該軸所受的外載荷為轉(zhuǎn)矩和大齒輪上的作用力。前面已算得1〕垂直面支反力及彎矩計(jì)算2〕水平面支反力及彎矩計(jì)算危險(xiǎn)截面C處當(dāng)量彎矩：取d=60合格4．鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)計(jì)算1〉蝸桿連接鍵鍵的選擇和參數(shù)選用普通平鍵，圓頭。由表6-57查得d=28mm時(shí)，應(yīng)選用鍵GB1096轉(zhuǎn)矩鍵長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校核查表7-3可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=120MPa故滿足要求3〉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=64mm時(shí)，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2〉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=48mm時(shí)，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4〉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=60mm時(shí)，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5．聯(lián)軸器的選擇計(jì)算選擇Y型聯(lián)軸器公稱扭矩Tn=160N·m蝸桿軸扭矩T1=2N·mTn>T1合格需用轉(zhuǎn)速[n]=7600r/min蝸桿軸轉(zhuǎn)速n1=1440r/min[n]>n1合格6．滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算1>蝸桿軸軸承的校核角接觸球軸承7214C〔一對〕，其尺寸：D=125mm,d=70mm,B=24mm計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表得軸承7214C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)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命〔球軸承〕、，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值平安系數(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)載荷分布系數(shù)許用轉(zhuǎn)速結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。2>小齒輪軸軸承的校核角接觸球軸承7208C〔一對〕，其尺寸：D=80mm,d=40mm,B=18mm計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表得軸承7208C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)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命〔球軸承〕、，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值平安系數(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)載荷分布系數(shù)許用轉(zhuǎn)速結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。3>大齒輪軸軸承的校核角接觸球軸承7212C，其尺寸：D=110mm,d=60mm,B=22mm角接觸球軸承7214C，其尺寸：D=120mm,d=65mm,B=23mm計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表得軸承7212C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)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命〔球軸承〕、，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值平安系數(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)載荷分布系數(shù)許用轉(zhuǎn)速結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。計(jì)算工程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表得軸承7212C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)當(dāng)量動(dòng)載荷軸承壽命〔球軸承〕、，當(dāng)量靜載荷兩式中取大值平安系數(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)載荷分布系數(shù)許用轉(zhuǎn)速結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。四、減速器箱體及附件的設(shè)計(jì)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)C型指標(biāo)：d:M20d1=6d2=20d3=8h=42a=15b=10c=6D=32D1=26(2)排油裝置：管螺紋外六角螺賽及其組合結(jié)構(gòu)指標(biāo)：M20S=21L=30h=15b=4b1=3C=1.5D0=402>密封裝置蝸桿軸密封：氈圈油封d=50,擋油盤內(nèi)密封〔2〕大齒輪軸密封：氈圈油封d=653>潤滑油和潤滑脂的選擇〔1〕蝸輪蝸桿的潤滑：L—CKE