加热炉推料机的执行机构综合与传动装置设计2（含全套CAD图纸） .pdf

课 程 设 计 加热炉推料机的执行机构综合 题 目： 与传动装置设计 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 辽宁工程技术大学课程设计 ii 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：推料机、加热炉、传动系统、减速器 辽宁工程技术大学课程设计 iii abstract pusher machine is a continuous furnace dedicated machines, pusher machines arranged in the furnace feed side of workpiece or material to be pushed into the furnace heating plate, its power source can be electric motors, heat treatment equipment design has a deeper significance.in this paper, furnace pusher machine drive system has been designed, on the pusher machine system design optimization and transformation provide some reference. keywords: pusher machine.oven.transmission.speed reducer 辽宁工程技术大学课程设计 iv 目 录 1电动机的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 . 1机构总传动效率计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 . 2滑块所需功率 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 . 3电动机功率与选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2传动系统的运动和动力参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2 . 1分配传动比 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2 . 2计算传动装置的运动和动力参数 . . . . . . . . . . . . . . .2 3 . 1蜗轮蜗杆设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 . 1 . 1选择材料及确定许用应力 . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 . 1 . 2确定蜗杆，涡轮齿数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 . 1 . 3确定许用接触应力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 . 1 . 4基本尺寸确定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .3 3 . 1 . 5接触强度设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 3 . 1 . 6计算散热条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 3 . 1 . 7润滑油选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 3 . 1 . 8主要几何尺寸 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .5 3 . 1 . 9蜗杆轴刚度验算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .6 3 . 2齿轮设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 3 . 2 . 1齿轮材料的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7 3 . 2 . 2按齿根弯曲疲劳强度初步确定模数. . . . . . . . .7 3 . 2 . 3校核齿根弯曲疲劳强度 . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 3 . 3四杆机构的设计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8 4轴的设计与校核计算 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 4 . 1蜗杆轴 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 4 . 1 . 1蜗杆轴的最小轴径估算 . . . . . . . . . . . . . . . . .1 1 4 . 1 . 2按照弯扭合成强度条件校核轴 . . . . . . . . . . .1 1 4 . 1 . 3计算支撑反力如图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 2 4 . 1 . 4画弯矩图、转矩图及其的合成图 . . . . . . . . .1 2 4 . 2涡轮轴的计算与校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 3 4 . 2 . 1初按扭转强度初步计算轴径 . . . . . . . . . . . . .1 3 辽宁工程技术大学课程设计 v 4 . 2 . 2按照弯扭合成强度条件校核轴 . . . . . . . . . . .1 3 4 . 2 . 3计算支撑反力如图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 4 4 . 2 . 4画弯矩图、转矩图及其的合成图 . . . . . . . . .1 4 5轴承选取与校核 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 6 5 . 1蜗杆上选用圆锥滚子轴承 3 0 2 1 1. . . . . . . . . . . . . .1 6 5 . 2涡轮轴上选用圆锥滚子轴承 3 0 2 0 9. . . . . . . . . . . .1 8 6设计体会. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1 9 辽宁工程技术大学课程设计 1 1电动机的选择 1 . 1机构总传动效率计算 连杆机构： 连杆= 0 . 9 8 齿轮是开式传动，选择人工周期性加油润滑： 齿轮= 0 . 9 4 涡轮蜗杆选择双头式： 蜗= 0 . 8 0 轴承： 轴承= 0 . 9 8 联轴器选择弹性联轴器： 联= 0 . 9 9 2 总传动效率： 总= 连杆 齿轮 蜗 轴承 3 联= 0 . 9 8 0 . 9 40 . 8 00 . 9 80 . 9 80 . 9 80 . 9 9 2 = 0 . 6 8 8 1 . 2滑块所需功率 由题目可知，滑块运动频率 n = 6 0次/ m i n ，则工作周期 t = 1 ， 所以： v 滑块= 2 h / t = 3 6 0 / 1 = 3 6 0 m m / s = 0 . 3 6 m / s p 滑块= （f v ）/ 1 0 0 0 = 0 . 1 0 8 k w 1 . 3电动机功率与选择 p 电= p滑块/ 总= 0 . 1 0 8 / 0 . 6 8 8 = 0 . 1 5 7 k w 查表选用一般用途的 y系列三相异步卧式电机 y 8 0 1 - 4 ，封闭结 构。额定功率 p = 0 . 5 5 k w ，同步转速 n = 1 5 0 0 r / m i n , 满载转速 n 满= 1 3 9 0 r / m i n . 2传动系统的运动和动力参数 2 . 1分配传动比 大齿轮转速 n d= 1 / t = 1 r / s = 6 0 r / m i n 计算总传动比 ：i = n 满/ nd= 1 3 9 0 / 6 0 = 2 3 . 1 7 若 蜗 轮 蜗 杆 的 传 动 比i12= 1 5 . 5 ， 为 则 齿 轮 的 传 动 比 取 i 34= 1 . 4 9 ， 辽宁工程技术大学课程设计 2 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： min/r1390n= 满 kw157 . 0 pd= mn08 . 1 1390157 . 0 9550 n p 9550t d d = 满 （b ）. 1轴转速 、输入转矩 、输入功率 ： min/ r1390 1 = 满 nn kw153. 0992. 098. 0157. 0pp d1 = 联轴承 mn05. 1992. 098. 008. 1tt d1 = 联轴承 （c ）. 2轴转速 、输入转矩 、输入功率 ： min/68.89 5 .15 min/1390 21 1 2 r r i n n= kwkwpp12. 098. 08 . 0153. 0 12 = 轴承涡 mnmnitt= =76.125 .158 . 098. 005. 1 1212涡轴承 （d ）. 3轴转速 、输入转矩 、输入功率 ： min/19.60 49. 1 min/68.89 34 2 3 r r i n n= kwkwpp11. 098. 094. 012. 0 23 = 轴承齿轮 mnmnitt=51.1749. 194. 098. 076.12 3423齿轮轴承 辽宁工程技术大学课程设计 3 功率 p / k w 转矩 t / （n m ） 轴的 名称 输入 输出 输入 输出 转速 n （r / m i n ） 传动 比 i 效率 电机 轴 0 . 1 5 7 1 . 0 8 1 3 9 0 1 0 . 9 7 2 2 1轴 0 . 1 5 3 1 . 0 5 1 3 9 0 1 5 . 5 0 . 7 8 4 2轴 0 . 1 2 1 2 . 7 6 8 9 . 6 8 3轴 0 . 1 1 1 7 . 5 1 6 0 . 1 9 1 . 4 9 0 . 9 2 1 2 3传动零件的设计计算 3 . 1蜗轮蜗杆设计 3 . 1 . 1 选择材料及确定许用应力 蜗杆用 4 5钢，蜗杆螺旋部分表面淬火，齿面硬度 4 5 - 5 5 h r c 。 涡轮齿圈用铸锡青铜，砂模铸造 ，轮芯用铸铁 h t 1 5 0 ，采用齿圈静 配式结构。 3 . 1 . 2 确定蜗杆，涡轮齿数 由表 8 - 4 - 4查得涡轮蜗杆传动比 i 12= 1 5 . 5 ，蜗杆头数 2 1= z ，涡轮齿 数 315 .15 12 =zz 。 3 . 1 . 3 确定许用接触应力 由图 1 3 - 4 - 1 0 滑动速度smvs/9 . 3= 由图 8 - 4 - 2 93 . 0 = s z hhtnn 8 2 1058 . 2 258278400300161068.896060= 青铜与铜配对使用 ，材料弹性系数mpa160ze=。 查图 8 - 4 - 4 = n z0 . 6 8 许用接触应力 mpazz hshbh 128.13968 . 0 93 . 0 220= 辽宁工程技术大学课程设计 4 3 . 1 . 4 基本尺寸确定 由于运转平稳，取. 1 . 1, 0 . 1, 1 . 1, 0 . 1= kkkkkkk vava 估算传动效率：%22.86)%5 . 3100(=i， 涡轮转矩：mntit=03.1405. 1%22.865 .15 12 由表 8 - 4 - 9 3 2 2 2 2h 1 2 mm42.19003.141. 1 3113.139 15150 kt) z 15150 (d= = m 查表 8 - 4 - 2 ，取5120dm 1 2 = mm80dmm8m 1= =，。 蜗杆分度圆直径mm80d1=， 涡轮分度圆直径mm248318md 22 =z， 查表 8 - 4 - 4 ，5 . 0 x2=， 中心距()()mm16085 . 02248805 . 0mx2dd5 . 0a 221 =+=+=。 3 . 1 . 5 接触强度设计 由表 8 - 4 - 9 h 1 2 2 h d kt d 14783 = 几何参数已经给定 ，k与 t 2已经确定， 查的按照表361811248= svs/m94 . 5 3 . 11cos19100 139080 cos19100 nd 11 = = ， 根据 中的插入法算得由表11111548vs = ， () 899. 0 2243. 0 2 . 0 53.12tan 36.11tan tan tan 1 = + = 975. 098. 0 3 =，搅油及溅油效率 轴承 868. 0 31 = 轴承 由此得m14.14 1390 5 .15868. 0153. 0 9550 n i 9550 1 1 2 = =n p t 由于，其他不变，取查表15 . 1 948,/m3 v =ksvs，则 k = 1 . 1 5 h 1 2 2 a87.26 80 14.1415. 1 248 14783 dd 14783 = =mp kt h 辽宁工程技术大学课程设计 5 3 . 1 . 6 计算散热条件 由式 8 - 4 - 9 ， 传动中损耗的功率为()()kw02 . 0 868 . 0 1153 . 0 1pp 1s = 由式 8 - 4 - 1 0和设计要求 () 21 s sc t -tk p app，可导出下式 自然通风状况良好 ，取()c20tc95tcm/w15k 2 =， 2 m236. 0 209515 w265 a= ）（ 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3 . 63 . 6 2a1a rr，蜗杆 3 . 1 . 7 润滑油选择 由表 8 - 4 - 4 4 ，s/m07 . 6 s =v，粘度 2 4 2 1 9 8 c s t （4 0c ） ，全损耗 系统 用油牌号 l - a n 2 2 0 3 . 1 . 8 主要几何尺寸 齿数 z 1= 2 ，z2= 3 1 模数 m = 8 传动比 i = 1 5 . 5 分度圆直径 d 1= 8 0 m m ，d2= 2 4 8 m m 蜗杆直径系数 q = 1 0 涡轮变位系数 x = - 0 . 5 中心距()()mm16085 . 02248805 . 0mx2dd5 . 0a 221 =+=+= 蜗杆导程角 =36.11 q arctan 1 z 分度圆上螺旋升角 = = + =53.12 110 2 arctan x2q z arctan 2 1 蜗杆轴面齿形角 = 20 阿基米德螺线蜗杆costantan n = 径向间隙 c = 0 . 2 m = 0 . 28 = 1 . 6 m m 蜗杆涡轮齿顶高 h a 1= m = 8 m m ，h a2= （1 + x ）m = 4 m m 蜗杆涡轮齿根高 h f 1= 1 . 2 m = 9 . 6 m m ，h f2= （1 . 2 - x ）m = 1 3 . 6 m m 辽宁工程技术大学课程设计 6 蜗杆涡轮分度圆直径 d 1= q m = 8 0 m m ，d2= m z = 2 4 8 m m 蜗杆涡轮节圆直径 d 1 = （q + 2 x ）m = 7 2 m m ，d 2 = d 2= 2 4 8 m m 蜗杆涡轮齿顶圆直径 d a 1= （q + 2 ）m = 9 6 m m , d a2= ( z + 2 + 2 x ) m = 2 5 6 m m 蜗 杆 涡 轮 齿 根 圆 直 径d f 1 =（ q - 2 . 4） m = 6 0 . 8 m m， d f 2= ( z + 2 x - 2 . 4 ) m = 2 2 0 . 8 m m 蜗 杆 沿 分 度 圆 圆 柱 上 的 轴 向 齿 厚s1= 0 . 5m = 1 2 . 5 7 m m， s1 n = s c o s= 1 2 . 3 2 m m 法向弦齿高 h = m = 8 m m 蜗杆螺纹部分长度 mm132 mm88.1032588.78l mm88.78mz06. 08 2 = =+ =+ l l 取 ）（ 涡轮最大外圆直径 d max2a = d a 2+ 1 . 5 m = 2 5 6 + 1 2 = 2 6 8 m m 涡轮轮缘宽度 b = 0 . 7 3 d a 1= 7 0 . 0 8 m m 涡轮齿顶圆弧半径 r2 a = 0 . 5 d f 1+ 0 . 2 m = 3 2 m m 涡轮齿根圆弧半径 r2 f = 0 . 5 d a 1+ 0 . 2 m = 4 9 . 6 m m 3 . 1 . 9 蜗杆轴刚度验算 由表 1 3 - 4 - 1 3 ， 1 3 2 r1 2 t1 1 yl 48ei ff y + = 蜗杆所受径向力n45.37tan20 248 76.122000 tan d 2000t f x 2 2 r1 = = ? 受圆周力n25.26 80 05. 12000 d 2000t f 1 1 t1 = = 蜗杆两端支撑点距离 l = d20 . 9 = 2 2 3 . 2 m m 4 5钢弹性模量 e = 2 0 1 n / m m 2 蜗杆危险及面惯性矩 2 22 f1 46.181 64 )0 . 84 . 208( 64 d imm= = 许用最大变形 mm08. 0001. 0 11 =dy 合格 蜗杆轴变形 1 3 7 22 1 mm00787.0 2 . 223 10 7 . 62018 . 4 25.2645.37 yy= + = 辽宁工程技术大学课程设计 7 3 . 2齿轮设计 3 . 2 . 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 1 0 % - 1 5 % 。 选用斜齿轮， 小齿轮用 4 0 c r 钢， 调质处理， 查表 8 - 3 - 2 4 ， 硬度 2 4 1 h b 2 8 6 h b ，平均取 2 6 0 h b ，大齿轮用 4 5钢，调质处理 ，查表 8 - 3 - 2 4 ， 硬度为 2 2 9 h b 2 8 6 h b ，平均取 2 4 0 h b 。根据表 8 - 3 - 1 2 4 ，8级精度。 查图 8 - 3 - 5 3弯曲疲劳极限mpa f 500 1lim =，mpa f 450 2lim =。 3 . 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h108 .25163001068.8916060 7 21 = h ljnn h10 3 . 17 49 . 1 10 8 . 25 7 7 1 2 = = i n n 查 手 册 图8 - 3 - 5 5 得80.0 1 = n y 85 . 0 2 = n y ，1= x y取8 .1 min = f s ， 2= st y ， 弯曲疲劳许用应力 mpayy s y mpayy s y xn f stf f xn f stf f 42585. 0 8 . 1 2450 5 .44480. 0 8. 1 2500 2 min 2lim 2 1 min 1lim 1 = = = = 齿轮传动中，小齿轮m56.12tkw12. 0 22 =np， 查图 8 - 3 - 4 6 1= a k 05 . 1 = v k 12.1= k 2 . 1= k 则载荷系数 41.12 . 112.105.11= k kkkk va 查 手 册 图8 - 3 - 3 858 . 1 = sa y图 ， 8 - 3 - 3 8 85 . 2 = fa y ，5 . 0 = d ， 9 . 0= y 辽宁工程技术大学课程设计 8 02.4 5 .444205 . 0 90. 085. 258. 11256041. 122 m 2 3 1 2 1 2 3 = = = fd safa z yyykt 对于开式齿轮传动 ，取 m = 6 m m 。 30 1= z， 7 .443049. 1 12 = izz， 取47 2 =z 重新计算传动比 57. 1 30 47 1 2 = z z i。 3 . 2 . 3 校核齿根弯曲疲劳强度 强度验算公式： fsafasabf yyy mbd kt yky w m = 1 1 2 58 . 1 1=sa y，85 . 2 1 = fa y，90.0= y，4 . 2 2 = fa y，41. 1=k 2 11 22 12 111 1 2 1 14.14 58. 185. 2 53. 14. 2 34.17 34.1790.058. 185. 2 18046 1256041. 122 f safa safa ff fsafaf mpa yy yy mpayyy bd kt = = =+=+ nsa nsfa 55.12 45.115 22 2a1 = =+= 4 .033. 0 66.37 55.12 4 . 069. 8 29.13 45.115 2 2 1 1 = e r a e r a 按轴承 1校核 查手