1、4磁至豐案呂-皿曇Az2014年6月3日 刖百加熱爐裝料機可用于向加熱爐送料。由電動機驅動,于室工作。通過傳動裝置使裝料機推桿往復運動,將物料送入加熱爐。設計一臺由減速器與傳動機構組成裝料機,配以適當?shù)碾妱訖C等零部件,實現(xiàn)自動送料過程。盡量實現(xiàn)占地面積小,工作平穩(wěn)及急回特性明顯等工作特征。目錄目錄、設計任務書11、設計題目12、設計要求13、技術數(shù)據(jù)14、設計任務2二、總體方案設計21、傳動方案的擬定2(1) 原動機2(2) 傳動機構2(3) 執(zhí)行機構32、執(zhí)行機構設計4設計計算過程4(3)推板設計73、電動機的選擇7(1) 電動機類型選擇7(2 )選擇電動機功率74、傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)8

2、三、傳動零件設計101、蝸輪蝸桿的設計10最終結果:142、直齒圓柱齒輪的設計14最終結果：203、軸的設計和校核計算21(1) 蝸桿軸21(2) 蝸輪軸24(3) 大齒輪軸274、軸承的設計和校核計算30(1) 蝸桿軸軸承30(2) 小齒輪軸32(3) 大齒輪軸345、鍵連接設計計算35(1)蝸桿上聯(lián)軸器軸鍵36(2) 蝸桿軸鍵36(3 )大齒輪軸鍵376、聯(lián)軸器的選擇37(1) 輸入軸37(2) 輸出軸38四、減速器箱體及附彳牛的設計381、箱體設計382、潤滑與密封39Is齒輪、蝸桿及蝸輪的潤滑392、滾動軸承的潤滑393、油標及HE油裝置394、密封形式的選擇395、技術要求40五、參

3、考資料40一.設計任務書1、設計題目加熱爐裝WI2、設計要求(1)裝料機用于向加熱爐送料,由電動機驅動,室工作,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。(2 )生產(chǎn)批量為5臺。(3 )動力源為三相交流電380/220V ,電機單向轉動,載荷較平穩(wěn)。(4 )使用期限為10年，每年工作300天,大修期為三年,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。加熱爐裝料機設計參考圖如圖1電動機2聯(lián)軸器3蝸桿副4齒輪5薊6料推板3、技術數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)編號6推桿行程/mm250推桿所需推力/N7000推桿工作周期/S2.54、設計任務(1) 完成加熱爐裝料機總體方案設計和論證,繪

4、制總體原理方案圖。(2 )完成主要傳動部分的結構設計。(3 )完成裝配圖一(用A0或A1圖纟氏)，零件圖2。(4 )編寫設計說明書1份。二總體方案設計1、傳動方案的擬定傳動方案分為原動機、傳動機構和執(zhí)行結構(1)原動機設計要求：動力源為三相交流電380/220V ,故原動機選用電動機。(2)傳動機構由于輸入軸與輸出軸有相交,因此傳動機構應選擇錐齒輪或蝸輪蝸桿機構。方案一：二級圓錐圓柱齒輪減速器。方案二：齒輪蝸桿減速器。方案三：蝸桿齒輪減速器。電動機輛出轉速較高,并且輸出不穩(wěn)定。總傳動比較大,軸所受到的彎扭矩 較大,所以初步?jīng)Q定采用方案三：二級蝸桿圓柱斜齒輪減速器，以實現(xiàn)在 滿足傳動比要求的同時

5、擁有較高的效率，和比較緊湊的結構，同時封閉的結構有 利于在粉塵較大的環(huán)境下工作。根據(jù)設計，電動機通過聯(lián)軸器,將功率傳到蝸輪蝸桿機構中,再通過與蝸輪 同軸的一個小齒輪，再與一個直齒圓柱齒輪相連,達到減速目的,最后通過輸出 軸與執(zhí)行機構相連接。(3) 執(zhí)行機構執(zhí)行機構由電動機驅動，原動件輸出等速圓周運動。傳動機構應有運動轉換 功能將原動件的回轉運動轉變?yōu)橥茥U的直線往復運動，因此應有急回運動特性。 同時要保證機構具有良好的傳力持性，即壓力角較小。方案一:用擺動導桿機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案二：用偏置曲柄滑塊機構實現(xiàn)運動形式的轉換功能。方案三：用曲柄搖桿機構和搖桿滑塊機構串聯(lián)組合,實現(xiàn)運動形式的

6、轉換功能。方案評價：方案一：結構簡單、緊湊，尺寸適中,最小傳動角適中，傳力性能良好，且 慢速行程為工作行程，快速行程為返回行程,機會性能好,工作效 率高,壽命長。方案二：結構簡單，但是不夠緊湊，且最小傳動角偏小，傳力性能差。方案三：結構簡單，可實現(xiàn)復雜軌跡，但極位夾角小。由于裝料機軌跡簡單,不需要較高精度,且單行程工作,考慮到工作效率問 題，需要良好的急回特性。綜上所述,方案一作為裝料機執(zhí)行機構的實施方案較 為合適。2、執(zhí)行機構設計(1)設計計算過程1)取工作圍為2)3)選定行程變化系數(shù)K二2 ,則極位夾角 =x陽搖桿 0嚴=bb = 250mmc4)取滑軌位置距】距離 = X。+。診cosl

7、5。)匕時滑軌與搖桿軌跡相對位置滑軌與搖頂端處于工作極限時距離相等,此時最大壓力角最小。.取厶=j(0b + Obcosl5) = 245.74mm圓整為L = 246nmo 5)最大壓力角取右。由4)可知揺桿屮位于最高點時壓力角最大此時Sm amax =oxb-Lsinnmax=40.225mm圓整為be = 40mnio此時最大壓力角知心=24.35(2) 機構簡圖及機構特性 機架 00 = 120mm 曲木丙oa = 60mm 擺桿。卩=2S0mm 連桿 be = 40mm導軌與】距離L = 246nw工作段行程250mm1）取行程速度變化系數(shù)K=2 f則極位夾角。2）機構特性急回持性：

8、行程速度變化系數(shù)K=2傳力特性：最大壓力角以=24.35Y 30。V 速度持性：由C0衛(wèi)oa wcosyn nJ經(jīng)matlab數(shù)值模擬z推板速度曲線為：由此可見推板在工作段速度平穩(wěn)且回程速度快。受力特性：取與偏角為土 15。為有效工作行程，顯然此時有效工作行程大于推桿行程的35%。L - obcosl50受力分析：當=15。時，壓力角=arcsiri 丘2.24。F =cosa= 7162.82* _ro 一一 =7171.14N cos (- a)00i oa siny sinpy = 31.17oya = 167.247mmF Ob = OQ.%F2 = 10719.38Na= 12527

9、,8.cosyM = F3 oa = 751.68/V m又經(jīng)簡易計算分析，推板受力與轉角的關系為如圖所示:即為有效行程。故取M = 751.68N m時，在土 15F均大于等于7000N ,(3) 推板設計3、電動機的選擇(1) 電動機類型選擇按工作條件和要求，選用Y系列三相異步電動機,電壓380v。(2) 選擇電動機功率1)機械效率效率彈性聯(lián)軸器910.991蝸輪蝸桿乃0.801油潤滑8級精度圓柱齒輪“30.971滾動軸承0.993總效率9 = %耳2耳3 % = 0.7452)功率w = 1889.2WwP(i = =2. 54kW n96& n zsl00 n二生嚼辭s 著e果(0)

10、ZT6S二去屆ew(I) 隸曲只幅具后舊煤能屆業(yè)孑TnA KE (15000)2 x 1. 3 x 267. 7 - 3496. 91mm31118.3 x 40選用 md = 5376/a3查2表3-3傳動基本尺寸：m =d = 80/zzzz?, q = 10. 000則蝸桿的寬度b = 2. 5mjz： + 1 q 128mmTo = 267. 7N mm = 8d、= 80 nunb. = 128/ZZZZ75 主要幾何尺寸計算渦輪分度圓直徑：g = mz2 = 320翊tan/ = z. / q = 0. 2mm 蝸桿導程角/ = 11. 3d, = 320 nuny = 11. 3

11、查2表35渦輪尺寬Q 2m(0. 5 + Jq + 1) = 61. 066肋 傳動中心距呂=0. 5(4 + ) = 2OO/Z2OT經(jīng)圓整，取br = 62/M7bo = &2mma = 200mm6 .計算渦渦輪圓周速度:輪的圓周vo = /rdciic / (60 x 1000) = 1. 19m/s速度和傳齒面相對滑動速度v. = V / cos/ =丹凸 / (60 x 1000) cos 11. 3 = 6. 07m / svn = 1. 19刃 / s動效率r = 6 01刃 / s查2表37出當量摩擦角n = ril, = 1. 34s =0. 87tan y小= = 0.

12、902ot an (/ + pv)攪油效率 =0.96T = 0. 9025 x 0. 96 x 0. 99 = 0. 87 與估取值近似7 校核接b” ZgJ dd?-心S觸強度T2 = 268. 04N m樂=87. 24查2表3-12得彈性系數(shù)Ze =155 ,N / mnr查2表3-13使用系數(shù)心=1 bp 合格= 1. 19刃 / s v 3m / s取動載荷系數(shù)心，=1-03載荷分布系數(shù)= 1嚴 9400 x 268.04 q 107 01A. f 2久=loo x J； x 1 x 1. 03 x 1 = 8/. 24A / nunHY 80 x 32028 .輪齒彎_666丁2

13、心心一6YpjYy bppdld2m曲強度校核確走許用彎曲應力6； = b& yn查2表 3-10 出 bL = 5N/mm2查2圖3-11出彎曲強度壽命系數(shù)bpp = 27.642N/nun2YN= 0.542,故帀 二 51 x 0.542 = 27.642N / mm2確定渦輪的復合齒形系數(shù)= Sa渦輪當星齒數(shù)Z勺=Z2 / cos7 = 42. 42渦輪無變位查2圖2-20和圖2-21得bp = 5. 25YFa = 2. 39N / mmYSa = 1. 68YFs = 2. 39 x 1. 68 = 4. 02叭 f 合格導程角7的系數(shù) = 1 - / / 120 = 0. 91其

14、他參數(shù)同接觸強度設計666 x 268. 04 x 1 x 1. 03 x 1,A HO v A Q1O -X 丄.U厶X UM丄F80 X 320 X 8=5. 25N / nun29.蝸稈軸剛度驗算y IL y p48EI蝸桿所受圓周力F _ 200QT1 _ 2000 x 16. 91 _ 389.v rl 4 80Ft. = 389N蝸桿所受徑向力匸200012000 x 268. 04“F, = tana = x tan20rldos320=609. INF： = 609. 7N蝸桿兩支撐間距離L取L = 0. 9d = 0. 9 x 320 = 288mm蝸桿危險及面慣性矩T兀d：

15、X 60. 84c*“54I = x = 6. 36 x 10 mm6464許用最大變形兒=0. 001 x dv = 0. 08zzzq7蝸桿軸變形I = 6. 36 x 105a/3892 + 609 7三ooo34yx-x 288148 x 2. 1 x IO5 x 6. 36 x 10mm=0. 0027zzzzz7 =20. 372:二 20. 372由于沒有變位，端面嚙合角a： = a = 20. 372端面重合度=1.68j = 1. 68absinp縱向重合度 =呪=0.99675Z = 0. 77Z = 0. 99K. = 1. 25Ky = 1. 1=1. 74切 1 J

16、=- p) + = 0.77螺旋角系數(shù)5 = = 0- 由2表27心=1. 25 A由2圖2-6Kv = 1. 1打=2可 / q = 4867. 21NK F r = 55. 11N / m/n 100Ar / mm b查2表2-8=1 / Z/ = 1. 74查2表2-9Kh卩=1281 + 0. 6b_+ C IO3 b=1.28齒面接觸應力Z、“ = 1- 16=1. 22crv = 592. 28Ar / zzzz= 2. 47 x 189. 8 x 0. 77 x 0. 99xl25xl.1x1.28xL74xIJx =592. 28N / mm計算許用接觸應力”肪-_ 6/ 怙

17、Z vjr Z Zy Zr Zw ZxHPZd/hm中工作時間乙=10 x 365 x 16 = 584007?（單向運轉取7=1）應力循環(huán)次數(shù)NL1 = 60yq0 = 60 x 1 x 71 x 5840 =2. 49 x 10s=心 / 工=8. 4 x 1O7接觸壽命系數(shù)7 = 116，At2 = L22齒面工作硬化系數(shù)7 一“2130叩f 21700=1.2-(240 -130)/1700 = 接觸強度尺寸系數(shù)N“ = f = k01.14潤滑油膜影響系數(shù)取為Zq = Av 2 =L14Zq = Z厶 2 = Zri = ZK2 = ZVi = ZV2 = 1Zxi = Zx2 =

18、l0取最小安全系數(shù)臥=15紜=4 = 4許用接觸應力：=z肥=4：=1b叭=710 X 1. 16 X 1 X 1 X 1 X 1. 14 X1 / 1. 05= 1=894. 19Ar / mnrb；嚴=580 x 1. 22 x 1 x 1 x 1 x 1. 14 x=768. 25N / nun21 / 1. 05= 894. 19V / mm(7護= 768. 25Ar / mm驗算：(7, = 592.28-V / min /旳7沖j = 592.2&V / nnf 2a動尺寸mn /叫二4.112148小齒輪直徑4 = 叭z、= 111. 028/zzzz7大齒輪直徑dr = in

19、zz = 328. 972mm齒寬方c =屮d、= 66zzzot ,= 70/nmzi/ COS2P = %2d、= 111. 028mm比 =328. 972zzzzz76 = 66zzzzz7b、= 70 mmz 陀=87知 i = 296、齒根 穹曲疲 勞強度驗算計算尺根彎曲應力兀二 1.25,心=1.1,心=心= 忖 7.33由2圖 2-9、圖 2-20、圖 2-21=O. 68 =1.25Ky = I- 1Kfo = 1- 74KFP = L 1F =2.6 =2. 24=1- 62 母* = I- 75 y = 0. 68Yp = 0. 90Yp = 0. 90crpi = 11

20、9. 5MPa= 111. 2MPa齒根彎曲應力：* = KAKvKFpKFa 暮 YFaSaYp1 n=119. 5MPafx x & / 入 / 挨比=HL 2沁計算許用彎曲應力5r _STNTVrelTRrelTXFlim6如=300MRz bg=270MRzF =93試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限升響=300 MPa b訕 2 = 270 MR/=0. 95另外取診” = SwrVT1 = 0. 93, rVT2 = 0. 95確定尺寸系數(shù)YXl=YX2 =1 查最小安全系數(shù)*min =125300 x2x 0. 93 x1x1x1L25=446. 4MPa5Fmin = 1.25(yFP

21、1 = 446. MPa b尸戶“ =410. 4MPaJC1 = 119. 5MPa b加270 x2x 0. 95 x1x1x1rr /110 A IfP7嚴=111. 2MPa曠廳2合格O .丄丄 U Llfll clI1.25彎曲疲勞強度驗算b” = 119. 5MPa cr護cF2 = 111. 2MPa CyjP / n = 13. 94/zzot根據(jù)與聯(lián)軸器端連接的尺寸,按聯(lián)軸器的標準系列， 取彈性套柱銷式聯(lián)軸器LT6Y型 其直徑d二35mm , 軸孔長度L = 80/77/77 od=35mm/L=80mm3 初定軸的結構初定該軸為一端游動,端固定4 軸的空輸入軸轉矩間受力T

22、= 9. 55x106x- = 16910.V - mm n 二 16910;V mm蝸桿受圓周力廠2T2 x 16910“c ruc.rrl 4 80徑向力F譏=422. 750jV27F、= =- tan a = 608. 968Ar rl么軸向力97F、=二=1673. 125VFrl = 608. 9687VF1 = 1673. 1255求支反FAy = 1002N力，并繪FBy =一 393N岀水平面和垂直面的穹矩圖 及合成穹 矩圖1) 垂直面支反力廠(Friz2 + Fairi) (608.968 x 347 + 1673.125 x 40)1 Ay“ + 勺131 + 347=

23、1002N耳嚴393N2) 水平面支反力Ftll2 422.750 X 347Fa- 307/V心 l + l2131 + 347Fg = F門 Ax= 116N3) 彎矩計算Mxc = FAylA = 131262/V mmMxc =耳丿1 airi = 136731N mmFAx = 307/VFbx=H6NMxc = 131262N nnMrc=-136731 NmmMyr = 40217/V mm= 137285M；= 142522 NmmMyc = FAxlx = 40217/V mm4）合成彎矩= jMx/ + My = 137285/V mmM； =+ M, = 142522/V

24、 mm6、計算并彳=16. 9LV mT、= 16. 9LV m繪制轉矩g7、求當量轉矩按脈動循環(huán)考慮，取穹矩a = a_lh / j ,查表得 6, = 600 MPab十=55昭勺 bb = 95MN則a = 55 / 95 = 0. 579危險截面處當呈彎矩：Me = J/ + (aT)2 = 143522 nunMMrnb = C耳P / n = 34nun 刖 4in = 35/zzot斗 w4uin714、軸的空Try|4-tTV7| . 1.H-i+n rrr屆車匕受力與蝸桿受力大小相等/方向相反間受力分T2 = 267.2/V mm析渦輪軸向力行二行42.750NF# = 44

25、2. 750Ar徑向力7 =行= 608.968Fr2 = 608. 968圓周力7 =弟=1673. 125NF池=1673. 125沖小齒輪圓周力行卡/廠4822.20NF3 = 4822.2QNtan aF. - Fa二一 1804. 35.V徑向廠Fri = 1804. 35F3 = 1149. SIN軸向力行乂3 tan 0 = 1149. 87M5.求支反力,并繪FAy = 3035/V岀水平面FBy = 1178/V和垂直面的穹矩圖及合成穹矩圖FAx =- 468/VF/337N1）垂直面支反力lFt3（.l2 + l3）Ft2l3-Fa2r2 ”十乙 v = 3035/Vr加1

26、-&2山+ /2）+尸腫2Frp = 1178NBy5+ 5+52）水平面支反力- Fr3（Z2 + l3）+ Ft2l3 + Fa3r3FAy =_ 468/V廠Ft2（.l2 + l3）-Fr3llFa3r3l + 5 + 43）彎矩計算Mxc = FAylr = 169960/V mmMxD = FByl3 = 87172/V mmMxD= Fb3 - a2r2 = 16332AT - mmMyc = FAxl =- 26208N mmMxr = 169960/V mmM沙= 87172M乂。= 16332AT mmMyc =- 26208/V-mmMyc =- 90026/V mmMy

27、D = 24938/V mmMcf = 171969/VM；= 192330NMp1 =90669 NmmMo = 29810 NnunEE N0Eez6I = ZK5+ H運EE N696IZJ H+14H r5Ew W8C6VZ H H9(wEw .壬 90006 H I H Ms6、計算并 繪制轉矩 g= 267. IN m= 267. 7Ar m7、求當量穹矩Me轉矩按脈動循環(huán)考慮，取a = cr_lh / cr()/),查表得 ab = 600 MPabj, = 55MPa,b()b = 95 MPa,則 a = 55/95=0.58危險截面處當臺彎矩：.1/ =楓疋+ (aT)：

28、= 247180N mmMMnbS b bW0. Id3lb247180“= = 33 MPabc0. 1 x 1103也=247180用 mm查得許用應力a_h = 55MPa合格(3)大齒輪軸計算項目計算容計算結果1、選擇材料、熱處理45鋼，正火，硬度HB二170-2172、按扭轉 強度初估 軸徑查表得，當軸材料為45鋼時可取C=112 , d C*P / n = 48血ain = 50肋in = 50 恥3、初定軸的結構初定該軸為兩端固定,取軸承30212 (對)4、軸的空 間受力分 析大齒輪軸圓周力#4 =行=4822. 20N徑向力仔4 =仔3 = 1804.35/軸向力 7 = F

29、*= 1149. 87NFt, = 4822. 20JVF 4 = 1804. 35NFs = 1149. 87Ar5.求支反 力,并繪 岀水平面 和垂直面 的穹矩圖 及合成穹 矩圖1 ）垂直面支反力件4,2怙話4250NPAy = 3572/VFey = 1250/VFAx = 2212NFFx=-407/VMyr= 123872/V miMyC =- 65139/V nmiMxr = 210112 Nmm2）水平面支反力耳4,2 +卩4Fa-2212/V處I +12喀=5一怯亠407N3）彎矩計算Myc = FAxlt = 123872/V mmMyc = Pax - alrl =一 65

30、139N mmMxc = 210112/V mmM； = 243908/V-wmM；= 219978N mm4）合成彎矩= 嘰? + Myc2 = 243908/V mmM； =+ My/ = 219978N mm6、計算并 繪制轉矩 g可=760. 42” 加7； = 760. 42” m8、求當量穹矩轉矩按脈動循環(huán)考慮，取a = o-_lh / %,查表得 6, = 600 MPacr_ib = 55MPa, crOh = 95MPa, 則 a = 55 / 95 = 0.58危險截面處當星彎矩：Me = Jm；2 + (aT)2 = 503995；V nunMM廠nb, = - = cr

31、 W0. Id3cr. = = 2 IMPabc0. 1 x 623查得許用應力6“ = 55 MPa孔=503995 磁% V J合格4、軸承的設計和校核計算滾動軸承壽命厶=16 x 365 X 1 = 58400力（1 ）蝸桿軸軸承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球軸 承，以承受蝸桿軸向力,按軸徑初選30208 ;游動端采用一個深溝球軸承，只 承受徑向力，按軸徑初選6010。1）深溝球軸承6010 （個），其尺寸：D二80mm,d二50mm, B二 16mm朕 UH W :tec* 芒JFrl = 1008.69NFal = QII?X二(NT58400/1 滿

32、足使用壽命要求rHIIi七查1表6-63得軸承6010主要性能參數(shù)如下：Frl =Fa； + F盒008.69N 球軸承不承擔軸向力：Fal = 0oIIoI2II、*y:op 00 尷*II$+II轡（剖 （球軸承 = 3 ）囂tmbggBKBHM K 陋 S Ps AX栢 Mi ft IE稠Vk阪 4&S系數(shù)載荷分布系數(shù)許用轉速n = ff2nhm = 9000r/mmn = 9000r/mm大于工作轉速1420r/min結論:所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉速的要求。2）圓錐滾子軸承30208 （對，且成對安裝），其尺寸D=80mm/d=40mm/B=18mm計MI頁目計算容計算結果查

33、表6-67，軸承主要性能參數(shù)如下：S = 63 創(chuàng)5 = 63劇；rOr = 74MQ = 7kN/2：in = 6300r / min?2lim = 63001- / mine = 0. 37e = 0. 37軸承主要/ = 1.6r = 1.6性能參數(shù)7/成對安裝:C吃=2 /9Cr = lQ8kNCrX = 2 /9Cr = 108/cNnllmY. = (0.60.8)nWmnllmX = (0.60.8)nWm=37805040r/?n 加=3780 5040r/min軸承受力Fr/F嚴 7(2r) = 128N，$= 128Nf“ = i8(hn情況s+5=1801=4.39 eFrX = 0.67 y= 1.6X = 0.67X、Y值y = i.6沖擊載荷查2表8-8%=1.2系數(shù)當量動載P = fd(XFr+YFa)P = 4103N荷P = 4103N軸承壽命（滾子軸承 = 1