加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计.docx

1、题目：加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计一、设计题目加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计二、上交材料(1)设计图纸(2)设计说明书四、进度安排(参考)(1)熟悉设计任务，收集相关资料(2)拟定设计方案(3)绘制图纸(4)编写说明书(5)整理及答辩五、指导教师评语成绩：指导教师日期摘要推料机是连续式炉的专用机械，推料机布置在加热炉的进料端,用以将工件或料盘推入加热炉加热，其动力源可以是电动机，随着热处理行业的发展，热处理设备在机械行业产生了越来越重要的影响，热处理设备的设计有着较深的意义。本文对加热炉推料机的传动系统进行了设计，对推料机的系统优化设计和技术改造提供了一定的参考。关键词：

2、推料机、加热炉、传动系统、减速器q涡轮轴.dwgS期杆轴.dwgS装配图.dwg如需Cad图等其他文件，请加q：1985639755AbstractPushermachineisacontinuousfurnacededicatedmachines,pushermachinesarrangedinthefurnacefeedsideofworkpieceormaterialtobepushedintothefurnaceheatingplate,itspowersourcecanbeelectricmotors,heattreatmentequipmentdesignhasadeeperSig

3、nificanceJnthispaper,furnacepushermachinedrivesystemhasbeendesigned,onthepushermachinesystemdesignoptimizationandtransformationprovidesomereference.Keywords:pushermachine.oven.transmission.speedreducer目录1电动机的选择11.1机构总传动效率计算11.2滑块所需功率11. 3电动机功率与选择12传动系统的运动和动力参数12. 1分配传动比12.2计算传动装置的运动和动力参数23. 1蜗轮蜗杆设计3

4、3. 1.1选择材料及确定许用应力33. 1.2确定蜗杆，涡轮齿数33. 1.3确定许用接触应力31.1.1 1.4基本尺寸确定33.1.5 接触强度设计43. 计算散热条件44. 1.7润滑油选择53 .1.8主要几何尺寸54 .L9蜗杆轴刚度验算63. 2齿轮设计73.2. 1齿轮材料的选择73.2.2按齿根弯曲疲劳强度初步确定模数73. 2.3校核齿根弯曲疲劳强度83.3四杆机构的设计84轴的设计与校核计算114. 1蜗杆轴114.1.1蜗杆轴的最小轴径估算H4.1.2按照弯扭合成强度条件校核轴114.1.3计算支撑反力如图124.1.4画弯矩图、转矩图及其的合成图124.2涡轮轴的计算

5、与校核134.2.1初按扭转强度初步计算轴径134.2.2按照弯扭合成强度条件校核轴134.2.3计算支撑反力如图144.2.4画弯矩图、转矩图及其的合成图145轴承选取与校核165.1蜗杆上选用圆锥滚子轴承30211165.2涡轮轴上选用圆锥滚子轴承30209186设计体会191电动机的选择1.1 机构总传动效率计算连杆机构：连杆二0.98齿轮是开式传动，选择人工周期性加油润滑：n齿轮二094涡轮蜗杆选择双头式：蜗=0.80轴承：n轴承=0.98联轴器选择弹性联轴器：n联=0.992总传动效率：n总二n连杆n齿轮ntsn轴承3n8t=0.980.940.800.980.980.98x0.99

6、2=0.6881.2 滑块所需功率由题目可知，滑块运动频率n=60次min,则工作周期T=Is,所以：V_=2HT=360l=360mms=0.36msP三h=(F-V)/1000=0.108kw1. 3电动机功率与选择P由二Pw/n=0.108/0.688=0.157kw查表选用一般用途的Y系列三相异步卧式电机Y801-4,封闭结构。额定功率P=055kw,同步转速n=1500rmin,满载转速n潴=1390rmin.2传动系统的运动和动力参数1.1 分配传动比大齿轮转速nd=lT=lrs=60rmin计算总传动比：i=n满11d=139060=23.17若蜗轮蜗杆的传动比iK=15.5,为

7、则齿轮的传动比取i34=l.49,2. 2计算传动装置的运动和动力参数(a) .电动机轴转速、输出转矩、输出功率:n滞=1390rminPd=0.157kwTd=9550包=95500.1571390=1.08Nm(b) .1瑞展速、输入转矩、输入功率：=满=1390r/minP1=Pd-轴承联=0.1570.98X0.992=0.153kwT1=Td轴承联=1.080.980.992=l.()5Nm(c) .2轴转速、输入转矩、输入功率：W2“1390rminq.oz.15.5=89.68rmmP2=X涡X轴承=0.153ZWXo.8x0.98=0.12ZWT2=4轴承涡12=1.()5w0

8、98().815.5=12.76/Vm(d) .3轴转速、输入转矩、输入功率：区=9.68呵=6.所1.49A=RX齿轮X轴承=0.12ZrWX0.94X0.98=OAikW1轴承齿轮Z34=2.76Nm0.980.941.49=17.51TV轴的名称功率P/kW转矩T/(Nm)转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电机轴0.1571.08139010.97221轴0.1531.05139015.50.7842轴0.1212.7689.681.490.92123轴0.1117.5160.193传动零件的设计计算4.1 蜗轮蜗杆设计4.1.1 选择材料及确定许用应力蜗杆用45钢，蜗杆

9、螺旋部分表面淬火，齿面硬度45-55HRC。涡轮齿圈用铸锡青铜，砂模铸造，轮芯用铸铁HT150,采用齿圈静配式结构。3L2确定蜗杆，涡轮齿数3. 由表8-4-4查得涡轮蜗杆传动比i2=15.5,蜗杆头数4=2,涡轮齿数Z2=155Z=314. 1.3确定许用接触应力由图13-4-10滑动速度匕=3.9初S由图8-4-2Zs=0.93N=60n=6089.681016300=258278400=2.58IO8/?青铜与铜配对使用，材料弹性系数Ze=160函。查图8-4-4Zn=0.68许用接触应力EJ二口8忆2=2200.930.68=139.128MPa4.1 4基本尺寸确定由于运转平稳，取K

10、a=1.0,Kv=XK=.0,K=Ka-KvKp=1.1.估算传动效率：=(I(X)-3.5b%=86.22%,涡轮转矩：7=iT=15.586.22%1.05=14.03TVn由表8-4-9w2d1(f5V0-)2KT.=f5-11.114.03=190.42mm3,Z22(139.13x31)查表8-4-2,取nd=5120m=8rrm,d1=80mm0蜗杆分度圆直径d=80n,涡轮分度圆直径d2=mZ2=8x31=248m,查表8-4-4,x2=-0.5,中心距a=0.5(d1+d2+2x2m)=0.5(80+248-20.58)=160mm。4.2 5接触强度设计由表9吁鬻符KI几何参

11、数已经给定，K与丁2已经确定，声照表8-4-2查的/=11。183619100 cos/80x139019100 cosl 1.3= 5.94ms,根据VS由表8-4-15中的插入法算得4=1Cll/,tanytanll.360.2CMC77.=7-X=0.899tan(+pjtanl2.530.2243轴承=0.98,搅油及溅油效率小=9757=7%t73=868,rzhr,CLSei八八().153X0.868X15.5,一一，由此得7；=9550-l-=9550=14.14Nmn11390由于匕=3ms,查表8-4-9,取&=1.15,其他不变，则K=Ll5OH= 26.87M1.15x

12、14,14d2V丁248V80-3.1.6 计算散热条件由式8-4-9,传动中损耗的功率为R=R(I-)=0.153(l-0.868)=0.02kw由式8-4-10和设计要求RR,可导出下式A-Pk(t-t2)自然通风状况良好，取k=15w/(m，c)t=95c,t=20cA265w15x(95-20)=0.236m2若减速器散热的计算面积A不满足以上要求，则可以采用强迫冷却方式或增大散热计算面积的方法来满足要求。由表6-1,精度为8级，齿面粗糙度蜗杆&6.3,K12633.1.7 润滑油选择由表8-4-44,=6.07ms,粘度242198cSt(40C),全损耗系统用油牌号L-AN2203

13、1.8主要几何尺寸齿数Z,=2,Z2=31模数m=8传动比i-15.5分度圆直径d=80mm,d2=248mm蜗杆直径系数q=10涡轮变位系数x=-0.5中心距a=0.5(d1+d2+2x2m)=0.5(80+248-20.58)=160mm蜗杆导程角y=arctan=11.36,q7O分度圆上螺旋升角y=arctan!=arctan=12.53q+2x2101蜗杆轴面齿形角=20阿基米德螺线蜗杆tanezn=tancos径向间隙c=0.2m=0.28=1.6mm蜗杆涡轮齿顶高ha1=m=8mm,ha2=(l+x)m=4mm蜗杆涡轮齿根高hf1=1.2m=9.6mm,hf2=(1.2-)m=

14、13.6mm蜗杆涡轮分度圆直径d=qm=80mm,d2=mZ=248mm蜗杆涡轮节圆直径d1-(q2x)m=72mm,d2=d2=248mm蜗杆涡轮齿顶圆直径da=(q+2)m=96mm,da2=(Z+2+2x)m=256mm蜗杆涡轮齿根圆直径df1=(q-2.4)m=60.8mm,df2=(Z+2x-2.4)m=220.8mm蜗杆沿分度圆圆柱上的轴向齿厚s=O.5万m=12.57mm,snl=scos/=12.32mm1.(8+朝勿2弦福用8回嘲加蜗杆螺纹部分长度L78.88+25=103.88mm涡轮最大外圆直径取&嬴Hg1.5m=256+12=268mm涡轮轮缘宽度b=0.73da1=7

15、0.08mm涡轮齿顶圆弧半径ra2=0.5df1+0.2m=32mm涡轮齿根圆弧半径rf2=0.5da1+0.2m=49.6mm3.1. 9蜗杆轴刚度验算由表 13-4-l3，y, 48EIL3y1WrbyrlqL2000T,200012.76蜗杆所受径向力耳I=tanax=tan20=37.45Nd2248受圆周力FH=等工 42000x1.05=-80= 26.25N蜗杆两端支撑点距离l=d2O.9=223.2mm45钢弹性模量E=201Nmm2蜗杆危险及面惯性矩I=西x(80-2.4x8.0)2=.46526464许用最大变形LyJ=O.001X4=0.08mm蜗杆轴变形二.37.45?

16、26223.23=0.00787mm合格力4.82016.7107L力3. 2齿轮设计3.1.1 齿轮材料的选择开式传动的主要失效形式为齿面磨粒磨损和轮齿的弯曲疲劳折断。由于目前齿面磨粒磨损尚无完善的计算方法，因此通常只对其进行抗弯曲疲劳强度计算。按齿根弯曲疲劳强度设计公式作齿轮的设计计算，不按齿面接触疲劳强度设计公式计算，也无需用齿面接触疲劳强度校核公式进行校核。开式齿轮传动，将计算所得模数加大10%-15%o选用斜齿轮，小齿轮用40Cr钢，调质处理，查表8-3-24,硬度241HB286HB,平均取260HB,大齿轮用45钢，调质处理，查表8-3-24,硬度为229HB286HB,平均取

17、240HB。根据表8-3-124,8级精度。查图8-3-53弯曲疲劳极限Jiml=500MP,lim2=450Mo3.2. 2按齿根弯曲疲劳强度初步确定模数计算应力循环次数Nl=Sjnjh=60189.681030016=25.8107h、N25.8107s7lN)=l=17.310hz1.49查手册图8-3-55得L=O.80v2=0.85,右=1取SL=L8,%=2,弯曲疲劳许用应力=Mim/YNlYX=200*2X0.80=444.5MPSbminL8f2=Yn2Yx=450x20.85=425MPa5Fmin,L8齿轮传动中，小齿轮打=0.12kw,T2=12.56/Vm查图8-3-4

18、6Ka=1KV=I.05勺=1.12Ka=I.2则载荷系数K=KAKVKaKA=IXLO5x1.12x1.2=1.41查手册图8-3-38L=I.58图，8-3-38L=2.85,=0.5,%=0.912KQ 匕义了12xl.41xl2560 x 1.58 x 2.85 x 0.90V z12f1 fc. V 0.5202x444.5=4.02对于开式齿轮传动，取m=6mm0Z1=3(),Z2=ZZ1=1.4930=44.7,Z2=47重新计算传动比i三1.57o3.2.3校核齿根弯曲疲劳强度强度验算公式/哈Kyj=职4%d=1.58,YFH=285,Ye=0.9(),Yra2=2.4,K=L

19、41W篙WL喑架xx0.90534M*“K _ K %42%j2F y1Fal1Sai齿轮分度圆直径741Sa17.34X-=14.14MPa437V1904.2.4画弯矩图、转矩图及其的合成图水平弯矩图MHI=72Fq=72x212.67=15312.24NmmA/”？=95与=95X212.67=20203.65Nmm垂直弯矩图Mr=95Rt=951.59=151.057VwwvlavM.,=95Rb=9548.43=46OO.857Vmm合成弯矩图M=7m22+mv12=20203.652+151.052=20204.23NmmM2=JMH2?+M；=20203.652+4600.852

20、20720,89/Vmm3=hi=15312.24nw转矩按脉动循环变化处理即。=0.6McaI=M1+(aT)2=20204.232+(0.612760)2=21606.14NmmMCth=JM2+W)?=20720.892(0.612760)2=22090.03NmmMca3=yM32+(aT)2=15312.242+(0.612760)2=17119.34NmmMc=JM+(,Tla=SA=K+S2=115.45NA2=52=12.55Vl 115.4513.298.69 e = 0.4A2 _ 12.55瓦 一 37.660.33e = 0.4按轴承1校核查手册=1Jm=I.5查表得

21、Xl=O.4X=L5则p=fdfm(xRi+K41)=11.5(0.413.29+1.5115.45)=267.74TVIO6 ,1x86500、与()601390 267.74查手册=1=27744486h4。力额定=300*10*16=48(XXX)e = 0.41.5按轴承1校核查手册=查表得Xl=O.4匕=1.5则p=fdfm(Ri+K41)=11.5(0.451.49+1.5191.86)=273.85查手册=1= 84525856 hK?力C与_IO6l64200y而-F60x89068120右。力额定=300*10*16=48(XXX)LIoh安全6设计体会在期末课程设计中，我们

22、所选择的是设计一个加热炉推料机，这对我们来说是又一次尝试与创新的过程，现在利用自己学到的知识设计一个传动系统。在设计过程中，对具体的设计步骤、思路、方法、技巧都有了进一步的了解，并感受深刻。在设计过程中也认识到了自己的不足，在设计中方法比较生硬，只是按照书上步骤按部就班，主与次也没能很好把握住，这些方面通过这次我们都要加强了解。在这次设计中也谢谢老师和同学的帮助。参考文献1吴宗泽.机械设计实用手册M.北京：化学工业出版社，2000.2巩云鹏，田万禄，张祖立，黄秋波.机械设计课程设计M.沈阳：东北大学出版社3孙恒，陈作模，葛文杰.机械原理M.西安：高等教育出版社，20064辽工大机械基础教研室.机械原理课程设计M.阜新，2006.115刘会英，杨志强.机械基础综合课程设计M.机械工业出版社6王三民.机械原理与设计课程设计M.西安：机械工业出版社8周品.MATLAB数值分析M.北京.机械工业出版社，2009.9Tunay,I.,Rodin,E.,&Beck,A.(2001).Modelingandrobustcontroldesignforaircraftbrakehydraulics.IEEETransactionsonControlSystemTechnology,9,319-329.