(完整版)北航优秀机械设计说明书_加热炉装料机

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：能源与动力工程学院设计者：

指导教师：

2014年6月3日

前言

加热炉装料机可用于向加热炉内送料。由电动机驱动，于室内工作。通过传动装置使装料机推杆往复运动，将物料送入加热炉内。

设计一台由减速器与传动机构组成装料机，配以适当的电动机等零部件，实现自动送料过程。尽量实现占地面积小，工作平稳及急回特性明显等工作特征。

目录

目录

一、设计任务书 (1)

1、设计题目 (1)

2、设计要求 (1)

3、技术数据 (1)

4、设计任务 (2)

二、总体方案设计 (2)

1、传动方案的拟定 (2)

（1）原动机 (2)

（2）传动机构 (2)

（3）执行机构 (3)

2、执行机构设计 (4)

（1）设计计算过程 (4)

（3）推板设计 (7)

3、电动机的选择 (7)

（1）电动机类型选择 (7)

（2）选择电动机功率 (7)

4、传动系统运动和动力参数 (8)

三、传动零件设计 (10)

1、蜗轮蜗杆的设计 (10)

最终结果: (14)

2、直齿圆柱齿轮的设计 (14)

最终结果： (20)

3、轴的设计和校核计算 (21)

（1）蜗杆轴 (21)

（2）蜗轮轴 (24)

（3）大齿轮轴 (27)

4、轴承的设计和校核计算 (30)

（1）蜗杆轴轴承 (30)

（2）小齿轮轴 (33)

（3）大齿轮轴 (34)

5、键连接设计计算 (36)

（1）蜗杆上联轴器轴键 (36)

（2）蜗杆轴键 (36)

（3）大齿轮轴键 (37)

6、联轴器的选择 (38)

（1）输入轴 (38)

（2）输出轴 (38)

四、减速器箱体及附件的设计 (38)

1、箱体设计 (38)

2、润滑与密封 (39)

1、齿轮、蜗杆及蜗轮的润滑 (39)

2、滚动轴承的润滑 (39)

3、油标及排油装置 (40)

4、密封形式的选择 (40)

5、技术要求 (40)

五、参考资料 (41)

一、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

1——电动机2——联轴器3——蜗杆副4——齿轮

5——连杆6——装料推板

3、技术数据

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2张。

（4）编写设计说明书1份。

二、总体方案设计

1、传动方案的拟定

传动方案分为原动机、传动机构和执行结构

（1）原动机

设计要求：动力源为三相交流电380/220v，故原动机选用电动机。

（2）传动机构

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。

方案一方案二方案三电动机输出转速较高，并且输出不稳定。总传动比较大，轴所受到的弯扭矩较大，所以初步决定采用方案三：二级蜗杆——圆柱斜齿轮减速器，以实现在满足传动比要求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。

根据设计，电动机通过联轴器，将功率传到蜗轮蜗杆机构中，再通过与蜗轮

同轴的一个小齿轮，再与一个直齿圆柱齿轮相连，达到减速目的，最后通过输出轴与执行机构相连接。

（3）执行机构

执行机构由电动机驱动，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。

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。

方案一方案二方案三方案评价：

方案一：结构简单、紧凑，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，机会性能好，工作效

率高，寿命长。

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：结构简单，可实现复杂轨迹，但极位夹角小。

由于装料机轨迹简单，不需要较高精度，且单行程工作，考虑到工作效率问题，需要良好的急回特性。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。

2、执行机构设计

（1）设计计算过程

1) 选定行程变化系数K=2，则极位夹角θ=180°×

k−1k+1

=60°，取工作范围为

±15°。

2) 取机架oo 1=120mm ，由几何关系得：oa =oo 1∙

cos60°=60mm

3) 由行程cc ′=250mm 可得：bb’=cc’=250mm ，

摇杆o 1a =bb’=250mm 。

4) 取滑轨位置距o 1距离L =1

2(o 1b +o 1bcos15°)，此时滑轨与摇杆轨迹相对位置

为：

滑轨与摇杆顶端处于工作极限时距离相等，此时最大压力角最小。 ∴取L =1

2(o 1b +o 1bcos15°)=245.74mm 圆整为L =246mm 。 5) 最大压力角取25°

由4)可知摇杆o 1b 位于最高点时压力角最大

O

O1

a

O1

b’

c’

b

c

L

相等 相等