加热炉装料机设计机械设计说明书

机械设计课程设计

计算说明书

设计题目：加热炉装料机设计

院系：

设计者：

指导教师：

年月日

北京航空航天大学

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设计任务书

1、设计题目：加热炉装料机

2、设计要求

（1）装料机用于向加热炉内送料，由电动机驱动，室内工作，通过传动装置使装料机推

杆作往复移动，将物料送入加热炉内。

（2）生产批量为5台。

（3）动力源为三相交流电380/220V ，电机单向转动，载荷较平稳。

（4）使用期限为10年，每年工作300天，大修期为三年，双班制工作。

（5）生产厂具有加工7、8级精度齿轮、蜗轮的能力。

加热炉装料机设计参考图如图

3、技术数据

推杆行程200mm,所需电机功率 2kw,推杆工作周期4.3s.

4、设计任务

（1）完成加热炉装料机总体方案设计和论证，绘制总体原理方案图。

（2）完成主要传动部分的结构设计。

（3）完成装配图一张（用A0或A1图纸），零件图两张。

（4）编写设计说明书1份。

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目录

一、总体方案设计 (3)

1、执行机构的选型与设计 (3)

2、传动装置方案确定 (4)

二、传动零件的设计计算 (6)

1、联轴器 (6)

2、齿轮设计 (7)

3、蜗轮蜗杆设计 (12)

三、轴系结构设计及计算 (16)

1、轴的强度计算 (16)

2、轴承校核计算 (24)

3、键校核计算 (29)

四、箱体及附件设计 (30)

五、润滑与密封 (30)

1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑 (30)

2、滚动轴承的润滑 (31)

3、油标及排油装置 (31)

4、密封形式的选择 (31)

六、技术要求 (31)

七、总结与体会 (32)

参考文献 (32)

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一、总体方案设计

1、执行机构的选型与设计

（1）机构分析

①执行机构由电动机驱动，电动机功率2kw ，原动件输出等速圆周运动。传动机构应有运动

转换功能，将原动件的回转运动转变为推杆的直线往复运动，因此应有急回运动特性。同时要保证机构具有良好的传力特性，即压力角较小。

②为合理匹配出力与速度的关系，电动机转速快扭矩小，因此应设置蜗杆减速器，减

速增扭。

（2）机构选型

方案一：用摆动导杆机构实现运动形式的转换功能。

方案二：用偏置曲柄滑块机构实现运动形式的转换功能。

方案三：用曲柄摇杆机构和摇杆滑块机构串联组合，实现运动形式的转换功能。

（3）方案评价

方案一：结构简单，尺寸适中，最小传动角适中，传力性能良好，且慢速行程为工作行

程，快速行程为返回行程，工作效率高。

方案二：结构简单，但是不够紧凑，且最小传动角偏小，传力性能差。

方案三：结构复杂，且滑块会有一段时间作近似停歇，工作效率低，不能满足工作周期

4.3秒地要求。

综上所述，方案一作为装料机执行机构的实施方案较为合适。

（4）机构设计

急回系数k 定为2，则

, , 得。

简图如下：暂定机架长100mm ，则由可得曲柄长50mm ，导杆长200mm 。

方案一

方案二 方案三

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（5）性能评价 图示位置即为最小位置，经计算，。性能良好。

2、传动装置方案确定

（1）传动方案设计

由于输入轴与输出轴有相交，因此传动机构应选择锥齿轮或蜗轮蜗杆机构。 方案一：二级圆锥——圆柱齿轮减速器。

方案二：齿轮——蜗杆减速器。

方案三：蜗杆——齿轮减速器。

（2）方案评价

方案一 方案二 方案三

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由于工作周期为4.3秒，相当于14r/min, 而电动机同步转速为1000r/min 或1500r/min,故总传动比为71或107 ,较大，因此传动比较小的方案一不合适，应在方案二与方案三中选。而方案二与方案三相比，结构较紧凑，且蜗杆在低速级，因此方案二较为合适。

（3）电动机选择

<1>选择电动机类型

按工作条件和要求，选用Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步卧式电动机，电压380v 。

<2>选择电动机容量

由设计要求得电动机所需功率kw P d 2=。因载荷平稳，电动机额定功率略大于d P 即可，因此选定电动机额定功率

为2.2kw 。 <3>确定电动机转速 曲柄工作转速

13.95r/min ，方案二中减速器传动比为60～90，故电动机转速可选范围为min /1260840r n i n W a d -==。符合这一范围的同步转速有1000r/min, 故选定电动机转速为1000r/min 。进而确定电动机型号为Y112M-6。

（4）分配传动比

<1>计算总传动比：38.67min

/95.13min /940===r r n n i W M a <2>分配减速器的各级传动比：

取第一级齿轮传动比31=i ，故第二级蜗杆传动比46.22/12==i i i a 。

（5）运动和动力参数计算

滚动轴承效率：η1=0.99

闭式齿轮传动效率：η2=0.97

蜗杆传动效率：η3=0.80

联轴器效率：η4=0.99

故η=

电机轴：N m =940r/min,P d =2kw, T 0=9550*P 0/N m =20.319N*M

对于Ⅰ轴（小齿轮轴）:

P 1=2.0*η4=1.98kw

N 1=940r/min

T 1=9550*P 0/N m =20.116N*M

对于Ⅱ轴（蜗杆轴）：

P 2=P 1*η1*η2=1.98*0.99*0.97=1.90kw

N 2=N 10/3=313.3r/min

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T 2=9550*P 2/N 2=57.934N*M 对于Ⅲ轴（蜗轮轴）：

P 3=P 2*η3*η1=1.90*0.8*0.99=1.5kw

N 3=N 2/22.46=13.95r/min

T 3=9550*P 3/N 3=1026.882N*M

运动参数核动力参数的结果加以汇总，列出参数表如下:

总体设计方案简图如下：

二、传动零件的设计计算

1、联轴器

（1）T K T A C

=式中：K 为载荷系数；T 为联轴器传递的工作扭矩（即轴的扭矩）。因

为载荷较平稳，A K 查表得1，T=20.32N*m ，故C T = 20.32N*m 。

（2）由于

1000r/min ，所以选弹性联轴器。

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（3）匹配：电动机Y112M-6轴径D=28mm。

综上，查表选择弹性套柱销联轴器，型号LT4，齿轮轴轴径为25mm。

2、齿轮设计

，调质处理。小齿轮硬度

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3、蜗轮蜗杆设计

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三、轴系结构设计及计算

1、轴的强度计算

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（2）蜗轮轴（结构简图、受力图、弯矩、扭矩图附表后）

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ucwl.html