北航机械课程设计报告

1、北航机械课程设计报告机械设计课程设计计算说明书设计题目：加热炉装料机院系：宇航学院111513班设计者：石庆利(11151069)指导老师：李继婷2014年6月5日北京航空航天大学目录设计任务书：11.设十题-:12:；-背景：13:;t冬敏-14k:、机械装詈整体方案设计：21. 执行机构设计：2电动机选择3分配传动比4运动和动力参数计算5三、主要零部件的设计计算7传动零件的设计及校核71.1高速级蜗杆-蜗轮传动设计71.2低速级齿轮传动设计12轴的设计与校核252.1蜗杆轴（高谏轴）设计与校核252.2小齿轮轴（中间轴）设计与校核302.3大齿轮轴（低谏轴）设计与校核36轴承的寿命校核40

2、3.1蜗杆轴轴承寿命校核403.2蜗轮-小齿轮轴轴承寿命校核433.3大齿轮轴轴承寿命校核46键的选取及校核502.1高速轴联轴SB键2.2中间轴蜗轮50键2.3低谏轴大齿轮50键2.4低谏轴夕卜，日51键1. 52四、减速器箱体及附件设计53减谏器箱体设计计算：附件的设计552.1通气器的设计552.2外六角螺塞设计552.3杆式游标设计562.4后盖螺钉设计562.5轴承端盖设计56密封装置及润滑剂选择583.1密封St583.2润滑剂和润滑脂的选择59技术要求59设计计算依据和过程计算结果一、设计任务书：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，

3、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290mm,推杆所需推力6200N,推杆工作周期3.7so4. 设计任务：（1）设计总体传动方案，画出总体机构简图，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(A0)。(3) 设计主要零件，完成两张零件工作图(A3)。(4) 编写设计说明书。一

4、、机械装置整体力案设计：机械装置通常由原动件、传动部分和执行机构组成。机械装置总体设计任务是你定执行机构和传动方案，选定原动机的类型和具体型号，确定传动部分的总传动比，合理分配各级传动比，计算传动机构和执行机构的运动及动力参数，为传动机构和执行机构的设计提供依据。1.执行机构设计：本设计要使从动件最终执行直线的往复移动，需要最终实现由原动件输出的旋转运动转换为往复运动，且无须考虑是否等速，是否有急回特性，因此为了完成此任务选择最为简单的连杆机构即可。本设计米用一个六杆机构作为执行机构。设计过程示意图如下（已保留作图痕迹）：图1执行机构设计图2.电动机选择推杆行程S=300mm已知极位夹角0=1

5、20,则推杆工作时间？住4.3sX180+10360-:2.269?由推程可得推杆工作速度:s300?一一一?=-=?=132.19?/?2.296?0.1322?/?取?=0.26?/?推杆工作功率?=?X?=6000X0.26=1560?=1.56?现在计算工作效率：从原动件到滑块共经过有联轴器（两个）、球轴承（三对）、蜗杆蜗轮传动、齿轮传动以及一系列转动副和滑动副。?=0.656传动总效率？?=?=0.9932X0.993X0.80X0.975X0.995X0.92=0.656所需电机功率？?=专r2.38?电动机额定功率？务?户？我选电动机的额定功率为？?=3?选取Y112M-6型电动

6、机?=3?=1000?/?,=960?/?=68.8工作机主轴转速？?=7?/?=?4.3一?3?96013.95?/?幼比？=顽=录=?13.9568.8,蜗杆齿轮减速器传动比范围6090,综合考虑满足要求，所以选择同步转速为1000r/min的Y112M-6三相异步电动机。3.分配传动比?=23?3=2.9911）总传动比（减速器传动比）？=68.82）各级传动比减速器高速级蜗杆-涡轮传动比为：?=23,?=2.9914.运动和动力参数计算0轴（电动机轴）：?=?=2.38?=?=960?/?=9550?=23.68?01轴（高速轴）：?=?1=?=2.363?=普=960?/?=9550

7、?=23.51?2轴（中间轴）：?=?殄=?=1.8715?=?=41.74?/?=9550?=428.19?23轴（低速轴）：?=?3=?=1.825?=福=13.95?/?=9550?3=1249.37?4:滑块?=?34=?=1.56?轴名功率P/kW转矩T/Nm转速传动比i效输入输出输入输出n/(r/min)率?电动机2.3823.6896010.轴991轴2.2.23.5123.273633399604.9440.9621.1.42842341.轴872853.19.91743.8030.963轴1.1.1249.31236.513.95825807表14.运动和动力参数计算结果三、

8、主要零部件的设计计算1.传动零件的设计及校核图2传动零件结构示意图1.1高速级蜗杆-蜗轮传动设计1）选择材料和精度等级考虑转速不很高，传动尺寸无严格限制，批量较小，选用ZA型蜗杆传动，蜗杆用45钢，淬火处理，硬度HRC=4550,蜗轮轮缘用ZCuSn10P1,砂模铸造。同侧齿面精度等级选8级精度。2）确定蜗杆、蜗轮齿数传动比i=23,参考表3-4,取？=2,?=23X?=46蜗轮转速为？=41.74?/?3）确定蜗轮的许用接触应力?=2,?=46蜗轮的材料为锡青铜，计算公式为：？?=0?3?）由表3-10得也?亍200MPa,参考图3-8出谷滑动速度？?=3.3?/?浸油润滑，由图3-10得?

9、=0.94,单向运转丫取1,涡轮的应力循环次数：？?=60?=60x1x41.74x10x250x16=1.0x108，由图3-11得：?=0.75,则：?=0?=200X-?=1.0X1080.94X0.75=141MPa。4）接触强度计算载荷系数K=1.05,有表3-8故去我干的传动效率？?=0.8,则蜗轮的转矩为？=428.2?,?2?A?=141MPa初取？?=0.8?2?=2500?=6.3?=63?=10?=289.8?Y=1118齿面相对滑动速度为：？务=?cos?60x100036=3.229?/?,15000、215000、2(?).2.-(139.12X46X1.05X42

10、8.2=2470.15?5,取?矿？=2500?/3,取?=6.3?=63?则q=10。5) 主要尺寸计算：蜗轮分度圆直径为?=?=6.3X46=289.8?蜗杆导程角tan?=?=120=0.2,丫=111836蜗轮齿宽(表3-5)为：?=2?(0.5+v?+1)=48.089?取?=50?传动中心距为：？?=0.5(?+?)=176.4?6) 计算蜗轮圆周速度和传动效率蜗轮圆周速度?2=603*0=0.63?/?由表3-7差出当量摩擦角？?=132=1.53；由式（3-5）得：tan?=tan（丫+?）=0.877，?=0.95,?=0.99,?=?=0.82,与初取值相近。7）校核接触强

11、度蜗轮转矩为？=?443.3?由表3-12可查弹性系数为？?=155,由表3-13得使用系数？?=1由于?=0.63?/?3?/?,取?=1.02，载荷分布系数？?=1,则：?-?-?1?2138.9?141?合格。8）轮齿弯曲强度校核确定许用弯曲应力为：？?=?=50?=176.4?=0.82由表3-10查？务?尸51?律侧受载）由图3-11查?=0.6,所以?=?30.6?3?=?/?=?I9.81?所以合格。9）蜗杆轴刚度验算蜗杆所受圆周力为：？务1=2?1=-1746.35?径向力?1=2?tan?=?o?=?=48?0.000955?0.063?,?,合格。10)?=0.82,导热率

12、?赤合格。K=15W/(?P?C),工作环境温度?2?=20CA=0.33()1.73=0.881?2,由式(3-15)得：？1?=地?1+1?52C95C,合格。?=1.2低速级齿轮传动设计?1?1，故?=Vttt=?1.690.769。螺旋角系数？泌?=V?V?5?942=0.986使用系数？?由表2-7查得？?=1.25;动载荷系数？?由图2-6查得?=1.02。齿间载荷分配系数？?查表2-8。其中：2?2X443.3X1000?=?105=8443.8?1.25X8443.8=83.77?/?126100?/?=?孩？明?=?3729?20?/?54=0.975”_”_1.69?=?尸

13、?该=0.9752=1.778齿向载荷分布系数？务?查表2-9。其中：非对称支承，调质齿轮精度等级8级。?2?2?价?A?a1+0.6（?）?（村+?10-3?1262=1.17+0.16X（1+0.6X（105）2）?=608?/?2x（竺）2（105）+0.61X10-3x126=1.55齿面接触应力为：?=2.44X189.8X0.769X0.986/8443.82.971+1XV1.25X1.02X1.778X1.55XX105X1262.971=608?/?22计算许用接触应力？?？由式?尸?5?计算许用接触应力？?？其中，接触强度寿命系数？?由图2-27查得?1=1.15）?2=1

14、.21o应力循环次数为：?1=60?=60X1X190.129X10X250X16=1.0X108?2=色=1.0X10=3.37x1072?2.971齿面工作硬化系数？?1为?-130?1=?2=1.2-1700-_240-130_=1.2-1700=1.14接触强度尺寸系数？?由表2-18查得?1=?2=1.0o润滑油膜影响系数为?1=?2=?1=?2=?1=?2=1?1=886.5?接触最小安全系数？务?2-17（一般可靠度），取?=?1.05。许用接触应力为?新?1710X1.04X1X1X1X1.14X1=15=886.5?2_580X1.10X1X1X1X1.14X1=15=762

15、.0?3验算：？?=608?2=762.0?取?和?2较小的?2,接触疲劳强度较为合适，齿轮尺寸无需调整。5）确定传动主要尺寸中心距为?=(?+?)2(104.992+311.888)2=208.440?圆整取？?=210?由公式？?=地*?2?可求得精确的螺旋角为?2=762.0?2圆整：?=210?=1521?3232?=物?3/cos152323.111?=105.778?大齿轮直径：?=3.111?=105.778?=314.222?=130?=126?1=38?2=113(?+?)?=?一2?(34+101)X3=?2X210=15.359=1521端面模数为:小齿轮直径:?=(?初

16、？=3.111X34?=(?=3.111X101=314.222?齿宽b为：?=126?=130?=126?小齿轮当量齿数为?1=?初?=38小齿轮当量齿数为?2=?/?=1136)齿根弯曲疲劳强度验算由式？?=?s?_?-?实验齿轮的齿根弯曲疲劳极限？?由图2-30查得?1300?,280?由表弯曲强度最小安全系数2-17查得？?？1.25。弯曲强度尺寸系数？务由图2-33查得?1=?2=1。弯曲强度寿命系数？务?？由图2-32（应力循环次数确定同接触疲劳强度校核）查得？?1=0.92,?2=0.95。应力修正系数？?为?1=?2=2o?1=441.6?2=425.6?1?1?2?=?X17

17、0=63439.75?垂直面、水平面受力图如下垂直面、水平面受力图如下:图4蜗杆轴垂直面、水平面受力图垂直面、水平面弯矩图如下:?=V?+(?求出危险截面C处当量弯矩为?务?=S?+(?=检56257.6?+(0.58X23510)2=156851.4?当量弯矩图如下：nTmTrrrnTrnTTn川川IIITHTh*BCK图8蜗杆轴当量弯矩图?156851.4:T?0.1X636.27?55?所以合格。9）轴的整体设计如下图所示:2.2小齿轮轴（中间轴）设计与校核1）选材料，热处理方式：40Cr调质，硬度HB=241-2862）查表得40Cr取C=104,?好?104X混警？?36.95?该小

18、41.747齿轮轴轴径最小处大于36.95?宏I：可。3）初定轴的结构：将支撑布置成两端固定式结构,轴承初选7211AC4）轴空间受力计算：?2=?1=746.35?,?2=?1=1113.5?,?2=2?2?1=3059.35?22000?如=8381.71?,?如?=?3=8381.71?3=?3?tan?=2302.25?,?4?,合格。=?3=2302.25?Man?3=3163.68?,?4cos?=?3=3163.68?轴的空间受力图如下：%空间受力图图10小齿轮轴空间受力图5）计算支反力：垂直面、水平面支反力计算简图如下:?图ii垂直面、水平面受力图=55?111?8381.71

19、X210+746.35X144.9-315=5630.66?8381.71X105-1113.5X230-746.33151637.55?3163.68X210+2302.25X52.889-33151670.13?30?3059.35X230-3163.68X105+23151565.80?6）计算弯矩并绘制弯矩图:?=5630.66X105=591219.3?=?尸5630.66X230-8381.71X125=247338.05?=1637.55X85=139191.75?=1565.80X85=133093?=?=1565.80X210-3059.35X125=-53600.75?=-

20、53600.75-2302.25X52.889=-175364.45?=a/?+?,=展91219.32+175364.452=616678.97?=S?孙?2，?=593644.10?，合格C图14小齿轮轴转矩图8）对于不变转矩？?=M,由表1-2?祈？?=V?+(?求出危险截面C处当量弯矩为?祝?=璀？2?+(?=V6166792+(0.56X443300)2=664770.68?当量弯矩图如下：ACD图15小齿轮轴当量弯矩图?99?664770.68?=?0.1X80?=70?12.98?所以合格。图16小齿轮轴整体结构设计图2.3大齿轮轴（低速轴）设计与校核1）选材料，热处理方式：45

21、钢，调质处理，硬度HB=2172552）查表得45钢取C=106,?A?=106X3当5?=53.75?由此13.95可定该大齿轮轴轴径最小处取55?挪可。?，合格?安全。9）轴的整体设计如下图所示:3）初定轴的结构：将支撑布置成两端固定式结构，轴承初选7213AG4）轴空间受力计算：?4=?3=8381.71?,?4=?3=2302.25?,?初=?3=3163.68?轴空间受力图如下：if.o2NS力图图17大齿轮轴空间受力图5）计算支反力：垂直面、水平面支反力计算简图如下：Rm图18大齿轮轴垂直面、水平面受力图?尸8381.71X210315=5587.8?,?8381.71X105315=2793.9?安全。?_3163.68X210-2302.255157.111一315=960.8?_3163.68X105+2302.25X157.111=315=2202.84?6）计算弯矩并绘制弯矩图：?=5587.8X105=586719?=?=960.8X105=100884?,安全?=100884+2302.25X157.111=462592.8?=s?+?2?=展867192