【机械制造行业】加热炉装料机设计机械设计说明书xxxx年xx月xx日xxxxxxxx集团企业有限公司Please enter your company's name and contentv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。
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 (6)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)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。
（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。
因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可，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。
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：<2>分配减速器的各级传动比：取第一级齿轮传动比，故第二级蜗杆传动比。
（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, T0=9550*P0/N m=20.319N*M 对于Ⅰ轴（小齿轮轴）:P1=2.0*η4=1.98kwN1=940r/minT1=9550*P0/N m=20.116N*M对于Ⅱ轴（蜗杆轴）：P2=P1*η1*η2=1.98*0.99*0.97=1.90kwN2=N10/3=313.3r/minT2=9550*P2/N2=57.934N*M对于Ⅲ轴（蜗轮轴）：P3=P2*η3*η1=1.90*0.8*0.99=1.5kwN3=N2/22.46=13.95r/minT3=9550*P3/N3=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）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，查表得1，T=20.32N*m ，故= 20.32N*m 。
（2）由于 1000r/min ，所以选弹性联轴器。
（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3、蜗轮蜗杆设计三、轴系结构设计及计算1、轴的强度计算（1）小齿轮轴（结构简图、受力图、弯矩、扭矩图附表后）（2）蜗轮轴（结构简图、受力图、弯矩、扭矩图附表后）（3）蜗杆轴（结构简图、受力图、弯矩、扭矩图附表后）2、轴承校核计算（1）小齿轮轴该轴采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对深沟球轴承，按轴径初选6006。
下面进行校核：结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。
（2）蜗轮轴该轴采用两端单向固定的方式，所受轴向力比较小，选用一对圆锥滚子轴承，按轴径初选30215。
下面进行校核：结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。
（3）蜗杆轴蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两个圆锥滚子轴承，以承受蜗杆轴向力，按轴径初选32309；游动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选6009。
受力图如下图：下面进行校核：深沟球轴承6009结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。
圆锥滚子轴承32309：结论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。
3、键校核计算键的选择主要考虑所传递的扭矩的大小，轴上零件是否需要沿轴向移动，零件的对中要求等等。
四、箱体及附件设计五、润滑与密封1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑在减速器中，蜗杆相对滑动速度 V=1.34m/s，采用浸油润滑，选用蜗轮蜗杆油（摘自），用于蜗杆蜗轮传动的润滑，代号为。
浸油深度一般要求浸没蜗杆螺纹高度，但不高于蜗杆轴承最低一个滚动体中心高。
2、滚动轴承的润滑三对轴承处的零件轮缘线速度均小于，所以应考虑使用油脂润滑，但应对轴承处值进行计算。
值小于时宜用油脂润滑；否则应设计辅助润滑装置。
三对轴承处值分别为：，，均小于，所以可以选择油脂润滑。
采用脂润滑轴承的时候，为避免稀油稀释油脂，需用挡油板将轴承与箱体内部隔开。
在选用润滑脂的牌号时，根据手册查得常用油脂的主要性质和用途。
因为本设计的减速器为室内工作，环境一般，不是很恶劣，所以6212和6214轴承选用通用锂基润滑脂（），它适用于宽温度范围内各种机械设备的轴承，选用牌号为的润滑脂。
3、油标及排油装置(1)油标：选择杆式油标A型(2)排油装置：管螺纹外六角螺赛及其组合结构4、密封形式的选择为防止机体内润滑剂外泄和外部杂质进入机体内部影响机体工作，在构成机体的各零件间，如机盖与机座间、及外伸轴的输出、输入轴与轴承盖间，需设置不同形式的密封装置。
对于无相对运动的结合面，常用密封胶、耐油橡胶垫圈等；对于旋转零件如外伸轴的密封，则需根据其不同的运动速度和密封要求考虑不同的密封件和结构。
本设计中由于密封界面的相对速度不是很大，采用接触式密封，输入轴与轴承盖间V<3m/s，采用粗羊毛毡封油圈，输出轴与轴承盖间也为V <3m/s，故采用粗羊毛毡封油圈。
六、技术要求1〉装配前所有零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油浸洗，箱体内不允许有任何杂物存生。
2〉保持侧隙不小于0.115mm。
3〉调整、固定轴承时应留轴向间隙，。
4〉涂色检查接触斑点，沿齿高不小于55%，沿齿长不小于50%5〉箱体被隔开为两部分，分别装全损耗系统用油L-AN68至规定高度。
6〉空载试验，在n1=1000r/min、L-AN68润滑油条件下进行，正反转各1小时，要求减速器平稳，无撞击声，温升不大于60°C，无漏油。
7〉减速器部分面，各接触面及密封处均不允许漏油，剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用垫片。
8〉箱体外表面涂深灰色油漆，内表面涂耐油油漆。
七、总结与体会参考文献1、王之栎、王大康主编《机械设计综合课程设计》2010年8月第2版，机械工业出版社。
2、吴瑞祥，王之栋，郭卫东，刘静华主编《机械设计基础（下册）》2007年2月第2版，北京航空航天大学出版社。
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