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加热炉
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加热炉装料机设计(含源文件),加热炉,装料,设计,源文件
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课 程 设 计 题 目： 加热炉装料机 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 辽宁工程技术大学课程设计 I 一、设计题目 加热炉装料机 二、 上交材料 (1) 设计图纸 (2) 设计说明书 (3000 字 左右 ) 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 辽宁工程技术大学课程设计 要 在热轧生产中，必须将金属锭或者坯加热到一定的温度，是他具有一定的可塑性，才能进行轧制。为了对金属加热，就需要使用各种类型的加热炉。 热处理加热炉的装料机的传动性能对热处理的效果及效率有较大的影响。推拉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，拉料机布置在出料端的端部及侧面，用以将加热完的工件及料盘拉出炉外，其动力源可以是电动机，气缸或液压缸，在推拉料机上应有行程限位及超载保护装置，以利于安全操作。 其动力源为电动机的，推拉料的速度通过减速器来控 制，气缸或液压缸则通过改变传动介质气体（液体）的流量来控制。 此次设计的课题为加热炉的送料装置，通过对装料机所应达到预期动作 (间隙推送 )的分析，采用电动机为动力源，通过 联轴器 带动减速器，再通过曲柄连杆机构，推动装料机实现预期要求。 辽宁 工程技术大学课程设计 1 目 录 一 . 设计任务书 . 2 二 . 传动方案拟定 . 2 三 . 电动机选择 . 3 四 . 传动比分配 . 4 五 . 传动装置的运动和动力参数计算 . 4 六 . 传动零件的设计计算 . 6 七 . 滚动轴承的选择和计算 . 15 八 . 键的选择 . 19 九 . 联轴器的选择与校核 . 21 十 . 减速器箱体及附件结构设计 . 22 十 一 . 润滑和密封形式的选择 . 23 十二 . 参考文献 . 24 辽宁工程技术大学课程设计 2 1、设计题目：加热炉装料机 2、设计背景： （ 1） 题目简述 ：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） 使用状况 ：生产批量为 5 台；动力源为三相交流电 380/220V，电机单向转动，载荷较平稳；使用期限为 10 年，每年工作 300天，每天工作 16 小时；检修期为三年大修。 （ 3） 生产状况 ：生产厂具有加工 7、 8 级精度齿轮、蜗轮的能力。 3、设计参数： 推杆行程 200250需电机功率 .2 杆工作周期 3s 4、设计任务： （ 1）设计总体传动方案，画总体机构简图，完成总体方案论证报告。 （ 2）设计主要传动装置，完成主 要传动装置的装配图（ （ 3）设计主要零件，完成两张零件工作图（ （ 4）编写设计说明书。 一 . 传动方案拟定 1. 总体方案设计： 图一 2. 减速箱方案选择： 选择齿轮与蜗轮蜗杆传动。 辽宁工程技术大学课程设计 3 蜗轮蜗杆传动布置在高速级，具有较高效率和侧面相对紧凑的结构，同时还有利于油膜的形成。而蜗杆下置有利于蜗杆啮合处的冷却及润滑。 1. 减速器采用蜗轮 实现在满足较大传动比的同时拥有较高的效率， 和比较紧凑的结构，同时封闭的结构有利于在粉尘较大的环境下工作。蜗杆传动布置在高速级，有利于啮合处油膜的形成，齿轮传动布置在低速级，可适当降低制造精度，降低成本。 轴2轴1减速器传动简图：轴3图四 2. 工作机采用如下图所示六杆机构。机构工作原理：原动件 1 由减速器输出轴 3 驱动旋转，同时带动杆 2，杆 2 通过铰接处牵动杆 3 从而带动杆 4，进而推动滑块完成往复运动。且六杆机构的急回特性可以使滑块以较高的效率完成。 图三 蜗轮蜗杆传动布置在高速级 辽宁工程技术大学课程设计 4 图五：传动简图 二 电动机选择 1 类型和结构形式的选择： 按工作条件和要求，选用一般用途的 Y 系列三相异步卧式电动机，封闭结构。 已知电机功率 ,推杆工作周期 . 确定电动机转速 工作机转速m i n/245.2 m i n/60m i n/60 ； 齿轮传动比范围41齿i；蜗杆传动比范围4010蜗i电动机转速范围m 5 5220 0d 蜗齿在相关手册中查阅符合这 一转速范围的电机，综合考虑辽宁工程技术大学课程设计 5 总传动比，结构尺寸及成本，选择堵转转矩和最大转矩较大的 电机。 结论： 电动机型号定为 技术数据如下表： 同步转速 r/载转速 r/ 定 功率 500 1440 、 传动比分配 1. 计算总传动比： 60m 4 m 44 0 分配减速器的各级传动比： 在蜗杆传动比范围内取 181i，故齿轮传 动比 12 a，符合齿轮传动比的推荐值范围 传动装置的运动和动力参数计算 1. 计算总传动比： 60m 4 m 44 0 分配减速器的各级传动比： 在蜗杆传动比范围内取 181i，故齿轮传动比 12 a，符合齿轮传动比的推荐值范围 传动装置的运动和动力参数计算 a、 计算各轴转速 电机轴： m 4401 轴： m 4401 2 轴：m i n/8018 i 3 轴：m i n/ m i n/80223 辽宁工程技术大学课程设计 6 i. 计算各轴输入功率 计算各轴输入转矩 d 轴名 功率 p/矩 T/N m 转速 n r/动比i 效率 输入 输出 输入 输出 电机轴 440 1 轴 1440 18 轴 80 轴 30 48 二 . 传动零件的设计计算 1. 齿轮设计 斜齿轮啮合好，且可以抵销一部分蜗杆轴向力，降低轴承轴向负荷，故选用斜齿轮，批量较小，小齿轮用 40质处理，硬度 241286均取 260齿轮用 45钢，调质处理，硬度为 229286均取 240算步骤如下： 计算项目 计算内容 计算结果 （ 1）初步计算 转矩 1T 161 辽宁工程技术大学课程设计 7 齿宽系数 d由表 27 疲 劳 极 限 图 27P 807102初 步 计 算 需 用接触应力 M P 2 263 92! 由表 估计13取756 756 初 步 计 算 小 齿轮直径 1d 11取 38 初步齿宽 b d 01 14 （ 2）校核计算 圆周速度 1 00 060801 381 00 060 11 577 精度等级 由表 27择 8 级精度 = 齿数z、模数 角取 271z 取 271z， 912 z %1 ，1 1 1 1 1 3 8/ 11 1 11 1 11 d=宁工程技术大学课程设计 8 由表 27511 111 rc c rc c 由表 27动机均匀平稳，工作机有中等冲击 K 由图 27K 先求138/5 1 4 7 8 02/2 11 41 6 100由表 27硬齿面斜齿轮，精度等级 8 级 7出 Z Z 由表 27出 M M 由表 27o na rc ta nc o na rc ta n o r c c o o sa r c c o sa r c c o o r c co o sa r c co sa r c co 由于无变位，端面啮合角 tt辽宁工程技术大学课程设计 9 t a nt a nt a nt a 1 Z 7最小安全系数 工作时间1630010 8000应力循环次数 hL 1 60（单向运转取 1） 03 0 L 81 7出 21 7调质钢查 Z 润滑油膜影响系数取为 1212121 2221/验算 21/ 31 21,m 合格 （ 3）确定主要传动尺寸 辽宁工程技术大学课程设计 10 中心距 1 取整 300a 螺旋角 3 0 02)9127(4c o c o n切向模数 nt 度圆直径 co s/n 21 齿宽 1 db 2011421 取2. 蜗轮蜗杆设计 蜗杆采用 45 钢，调质处理，表面硬度大于 45轮采用 型铸造，计算步骤如下： 计算项目 计 算 内 容 计 算 结 果 （ 1）按齿面接触强度设计 齿数 由表 28 1z, 12 36,2 21 载荷系数 由于载荷平稳 传动效率 由表 24取 蜗轮转矩 蜗轮材料许用接触应力 由表 28滑动速度影响系数 由图 28估滑动速度5，浸油润滑，由图 查出 )1(60 1 取单向运转 hL 由图 28出 Z 蜗轮许用接触应力 Z 2/6 辽宁工程技术大学课程设计 11 计算项目 计 算 内 容 计 算 结 果 模数 直径系数 分度圆直径 由5 30 41 50 00 2222 P查表28定 基本传动尺寸 蜗轮分度圆直径 8836822 88蜗杆导程角 a r c r c 蜗轮齿宽 42蜗杆圆周速度 10 006014 060 111 相对滑动速度 o o 由表 28 V当量摩擦系数 2）按齿面接触疲劳强度校核验算 弹性系数 由表 2855用系数 原动机为电动机，工作平稳，由表28载荷系数 3100 060 222 K 载荷分布系数 载荷平稳 1K 接触应力 M P 49 4 0 01 5 59 4 0 022212 合格 导程角系数 01 12 计算项目 计 算 内 容 计 算 结 果 蜗轮弯曲应力 22212/ 合格 3. 蜗杆轴的设计 计算项目 计算内容 计算结果 材 料 的 选择 材料选择 45 号 钢 ， 调 质 处 理 00材料系数 查表 C=112 估算轴径 044 33 0m 蜗 杆 受 转矩 圆周力 80 11 1径向力 20288 221 r 1轴向力 221 7 41辽宁工程技术大学课程设计 13 图六 4、 高速轴的设计 计算项目 计算内容 计算结果 材料 的选择 考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为 40质处理， 00 材料系数 查表 C=106 估算轴径 3 0m 所受转矩 齿 轮 圆 周力 122 92齿 轮 径 向力 c 齿 轮 轴 向力 922 32 蜗 轮 圆 周力 12 a 1 力简图 蜗杆 合成弯矩 扭矩 当量弯矩 173280 单位 ： N * 0420 67404 36110 1101 74637 185928 73950 186672 辽宁工程技术大学课程设计 14 计算项目 计算内容 计算结果 蜗 轮 径 向力 蜗 轮 轴 向力 垂 直 面 反力 320144100)100140( 222 320144)14080(80 222 4、 低速轴的设计 计算项目 计算内容 计算结果 材 料 的 选择 考虑到相互摩擦作用，材料选择与齿轮相同，为 45 号钢，调质处理， 50材料系数 查表 26 C=112 估算轴径 3 0m 所受转矩 1 6 6 3 3齿 轮 圆 周力 9 923 93齿 轮 径 向力 轮 轴 向力 2 33 轴受力图 见图八 垂 直 面 反力 240100100 3 F 240100240 3 水 平 面 反力 34 023 124 0 33 辽宁工程技术大学课程设计 15 计算项目 计算内容 计算结果 340231100 33 七滚动轴承的选择和计算 蜗杆轴采用一端固定一端游动的支撑方案，固定端采用两个角接触球轴承，以承受蜗杆轴向力，按轴径初选 7211动端采用一个深沟球轴承，只承受径向力，按轴径初选 6211。 如下图示： 图 面进行校核： 计算项目 计算内容 计算结果 轴承主要性能参数 查手册 7211承主要性能参数如下： 25； 635 55050 7 0 003 8 5 0022 010 m 4 48 03 36 0()001 63551 700010 m 36 001 202 轴承主要性能参数如下： 32002； 9 20 020 ； m 5 0002 32002 r 29 20 020 m 50002 轴承受力情况 1621； a 35751 ； 282；2 1621 512822 X、 Y 值 由表 34得 由表 36得 量动载荷 1111 6811 16 计算项目 计算内容 计算结果 6 6 7 010（球轴承 3） hL h 40 659110 75 8 78 3210 24000h 寿命合格 载荷变化系数 5568 111 01 0058 122 图 1134 11211 荷分布系数 235 7511 22 查图 34021 m 1 rm 5002 于 工 作 转 速1440r/论：所选轴承能满足寿 命、静载荷与许用转速的要求。 2、 高速轴轴承的选择 该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点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 6215。 下面进行校核： 计算项目 计算内容 计算结果 轴承主要性能参数 查手册 6215 轴承主要性能参数如下： 6000； 95000 ； m 50 00 6000 r 495000 m 0 00 6531； ； 93126531 r 29312NF 6121 校核轴承 1 即可 辽宁工程技术大学课程设计 17 X、 Y 值 由表 34 0 5 0 0/2 6 10 19.0e， 04 5 3/26 11X 0由表 34得 1.1量动载荷 218 轴承寿命 6 7 010（球轴承 3） 4 91 8610 14400h ，寿命合格 载荷系数 0621 8 134 f 载荷分布系数 42f 许用转速 021 m 27 5r 大 于 工 作 转 速80r/论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。 3、低速轴轴承的选择 该轴为工作于普通温度下的短轴，故支点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 6216。 下面进行校核： 计算项目 计算内容 计算结果 轴承主要性能参数 查手册 6216 轴承主要性能参数如下： 1500 42000 m 3 000 承受力情况 6631； ； 29526631 29521221 校核轴承 2 即可 辽宁工程技术大学课程设计 18 X、 Y 值 由表 34 1 2 0 0/7 1 20 19.0e， 1 9 5/7 121X 0由表 34得 1.1量动载荷 824 轴承寿命 6 7 010（球轴承 3） 02 81 7810 14400h ，寿命合格 载荷系数 081 0582 4134 f 载荷分布系数 42f 许用转速 021 m 21 4r 大 于 工 作 转 速30r/论：所选轴承能满足寿命、静载荷与许用转速的要求。 八键和联轴器的选择 1、键的选择和校核 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。 计算项目 计算内容 计 算 结 果 （ 1）蜗杆轴键的选择与校核 键的选择和参数 与联轴器相联接，为静联接，选用普通平键，圆头。 由手册查得 d=40，应选用 键 812 矩 361 10 键 长 2 接触长度 12 0许用挤压应力 P校 核 查表可得钢的许用挤压应力为 P=（ 125P 931044 故满足要求 （ 2） 高速轴键的选择和校核 辽宁工程技术大学课程设计 19 键的选择和参数 静联接 ,选用普通平键，圆头，由标准得 d=85，选用25 14 转 矩 5147 80键 长 0 接触长度 2590 5 许用挤压应力 P校 核 查表可得钢的许用挤压应力为 P=（ 125P 1478044 故满足要求 （ 3） 低速轴键的选择和校核 键的选择和参数 静联接 ,选用普通平键，圆头 由手册查得 d=70/90，同时考虑到同一根轴尽量选用相同公称尺寸的键，故两键应分别选用键 1220， 键1220 矩 键 长 0511002接触长度 20 51 02 许用挤压应力 P校 核 查表可得钢的许用挤压应力为 P=（ 125P 1216 63 19 044 21P 992 故满足要求 九联轴器的选择与校核 计算项目 计算内容 计算结果 选择连轴器类 为减轻振动并缓和冲击，适用于高速轴选用 弹性套柱销联轴器 辽宁工程技术大学课程设计 20 型 弹性套柱销联轴器 转矩 m 确定型号 综 合 考 虑 轴 及 转 矩 因 素 ， 取 其T=2000N m 3T， 许 用 转 速n=2300r/3n, 故符合要求 选用弹性套柱销联轴器 减速器箱体及附件结构设计 1. 减速器箱体设计 名称 符号 减速器型式及尺寸 机匣壁厚 考虑铸造工艺，壁厚取 10 机座底凸缘厚度 2b 5 取 225b 地脚螺钉直径 取20fd 脚螺钉数目 n 取 6n 轴承端盖螺钉直径 3d .5 12d 窥视孔盖螺钉直径 4d .4 取 3 10d 定位销直径 d 取 10d 蜗轮外圆与内机壁距离 1 取1=12轮轮毂端面与内机壁距离 2 10 取2=12 2. 油标 采用杆式油标，倾斜安装与水平面成 55，最低油面处为圆锥滚子轴承滚子中心，最高油面处高于最低 油面 10 3. 定位销 由表 11 可知定位销公称直径为 8度大于机 盖和机座凸缘总厚度50 60位销共布置两枚，非对称布置，查 标准 117 型圆锥销 0。 4. 启盖螺钉 辽宁工程技术大学课程设计 21 在机盖凸缘上布置一个启盖螺钉，用于将机盖顶起，方便拆卸。螺纹长度应大于机盖凸缘厚，故选用螺栓 20 5781杆端部加工成圆柱形，以免启盖时破坏螺纹 十一 . 润滑和密封形式的选择 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=s，采用浸油润滑，选用轮蜗杆油（摘自 0094 91），用于蜗杆蜗轮传动的润滑，代号为 220。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 蜗杆轴承浸泡于油液中，故采用油润滑，另外两对轴承处的零件轮缘线速度均小于 2/以应考虑使用油脂润滑，但 应对轴承处 进行计算。 两对轴承处 分别为
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