间歇式推料机设计.doc
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1、XX学院毕业设计说明书课 题: 间歇式推料机的设计 子课题: 同课题学生姓名: 专 业 学生姓名 班 级 学 号 指导教师 完成日期 摘 要随着机械行业的的发展,热处理伴随其中,热处理是机械电子工业生产中极其重要的工艺,推料机在热处理的工艺中起着举足轻重的地位,从而对推料机的设计有着较深远的意义。本次毕业设计的课题是间歇式推料机设计。间歇式推料机是以间歇的方式将工件输送到加热炉中。其动力源是电动机,电动机通过传动装置、六杆机构,驱动滑架往复运动,工作行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长,当滑架返回时,推爪从工件下滑过,工件不动。当滑架再次向前移动时,推爪已复位,并推动新工件前移,前方推爪也推
2、动前一工件前移。周而复始,工件不断前移。本论文论述的是间歇式推料机的设计过程,主要包括传动系统方案的拟定、电动机的选择、蜗杆减速器的设计、开式齿轮传动及其轴系结构设计、六杆机构的设计等内容。关 键 词:间歇式推料机;蜗杆减速器;开式齿轮传动;六杆机构Abstract With the development of machinery industry, with one heat treatment, heat treatment is the production of machinery and electronics industry is extremely important pro
3、cess, push feeder process in the heat treatment plays an important position, thereby pushing feeder design has a more far-reaching significance . The graduation issue is intermittent Feeding Machine. Intermittent Feeding machine is intermittent manner transported to the furnace in the workpiece. The
4、 power source is a motor, electric motor drives, six institutions, driven reciprocating sliding shelf, sliding shelves when working stroke claw push forward a step to promote the work piece, when the sliding frame returns, pushing claw fell off from the workpiece , the workpiece is not moving. When
5、the slide frame to move forward again, the push claw has been reset, and push forward the new parts, front paws also helped push forward the previous piece. Cycle, the workpiece continuously forward. This paper discusses the intermittent feeder pushing the design process, including transmission prog
6、ramming, the selection of motor and worm gear reducer design, gear and the shafting of open structure design, six organizations in the design, etc . Key words: intermittent pusher machine; worm reducer; open-gear drive; six institutions3目 录前 言11 总体设计22 电动机的选择计算42.1 选择电动机的类型42.2 选择电动机容量42.3 电动机转速的确定4
7、2.4 分配减速器的各级传动比52.5 转速、转矩、功率的确定53 蜗轮蜗杆减速器的设计73.1 蜗杆传动设计73.2 轴的设计103.2.1 蜗轮轴的设计103.2.2 蜗杆轴的设计143.3轴承的校核163.3.1 蜗轮轴承的校核163.3.2 蜗杆轴轴承的校核183.4 键的校核193.4.1 蜗轮键的校核193.4.2 蜗杆轴与联轴器连接键的校核193.5 蜗杆蜗轮减速器箱体的设计计算203.6 蜗轮蜗杆键等相关标准的选择213.7 蜗轮蜗杆减速器结构与润滑、密封方式的概要说明223.7.1 减速器的结构223.7.2 减速器的润滑223.7.3 减速器的密封224 开式齿轮传动及其轴
8、系结构设计244.1 开式齿轮传动设计244.2 轴的设计284.2.1高速轴的设计284.2.2低速轴的设计314.3 轴承的校核344.3.1 小齿轮轴承的校核344.3.2大齿轮轴承的校核364.4键的校核374.4.1 与联轴器相配合的键374.4.2 与小齿轮相配合的键374.4.3 与大齿轮相配合的键384.4.4 与曲柄相配合的键38第五章 六杆机构的设计39总 结41致 谢43参考文献442XX学院 毕业设计(论文)前 言推料机是一种间歇的输送工件的机械,其电动机通过传动装置,工件机构驱动输送架作往复移动,工件行程时滑架上的推爪推动工件前移一个步长,当滑架返回时,由于推爪下装有
9、压缩弹簧,推爪得以从工件底面滑过,工件保持不动。当滑架再次向前推进时,推爪已复位并推动新工件前移,与此同时,该推爪前方的推爪前一工位的工件一起再向前移动一个步长。如此周而复始,工件不断前移。世界工业发展表明,制造技术的先进性是产品竞争能力的保证,而热处理技术的先进程度,则是保证机械产品质量的关键性因素。推料机对热处理技术的先进程度起着举足轻重的地位。研究此项任务,一方面可以对我这几年来所学知识的一个检测,也是对我工作能力的提高。在此次毕业设计中运用到了机械设计,机械制图,互换性,材料,机械原理及工程力学等多学科知识。本文研究内容主要包括:(1)怎样实现间歇进料的问题;(2)分析系统工作时各部分
10、之间的协调问题;(3)对传动系统进行设计计算;(4)推料机各机械部分的结构设计。1 总体设计1、传动方案的拟定根据设计任务书,该传动方案的设计包括原动机和传动装置两部分:(1)原动机的选择设计要求:动力源为三相交流电380/220v。故,原动机选用电动机。(2)传动装置的选择减速器电动机输出转速较高,并且输出不稳定,同时在运转故障或严重过载时,可能烧坏电动机,所以要有一个过载保护装置。 可选用的有:带传动,链传动,齿轮传动,蜗杆传动。 链传动与齿轮传动虽然传动效率高,但会引起一定的振动,且缓冲吸振能力差,也没有过载保护; 带传动平稳性好,噪音小,有缓冲吸震及过载保护的能力,精度要求不高,制造、
11、安装、维护都比较方便,成本也较低,但是传动效率较低,传动比不恒定,寿命短而蜗杆传动虽然效率低,没有缓冲吸震和过载保护的能力,制造要求精度高,但还是比较符合本设计的要求,所以采用蜗杆传动。 总传动比为23.81,轴所受到的弯扭矩较大,所以初步决定采用蜗轮蜗杆加开式齿轮传动,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。传动机构工作机应该采用往复移动机构。可选择的有:连杆机构,凸轮机构,齿轮齿条机构,螺旋机构。本设计是要将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。所以连杆机构,凸轮机构,齿轮齿条机构均可,凸轮机构虽然能较容易获得理想的运动规律,但要使执行滑块达到2
12、00mm的行程,并保证工作时处于较小的压力角范围,凸轮的径向尺寸较大,此外凸轮与从动件为高副接触,不宜用于低速重载。且凸轮机构和齿轮齿条机构加工复杂,成本都较高,所以还是连杆机构更合适一些。 在连杆机构中,可以选择的又有对心曲柄滑快机构,正切机构和多杆机构。根据本设计的要求,工作机应该带动推料推板,且结构应该尽量简单,所以选择六杆机构。传动方案如图1-1所示。图1-1间歇式推料机传动方案设计参数见表1-1表 1-1设计参数滑块运动行程H/mm250滑块运动频率n/(次/min)60滑块工作行程最大压力角30机构行程速比系数K1.5构件DC长度lDC/mm380构件CE长度LCE/mm150滑块
13、工作行程所受阻力(含摩擦阻力)Fr1/N3000滑块空回行程所受阻力(含摩擦阻力)Fr2/N9002 电动机的选择计算2.1 选择电动机的类型按工作要求和条件选取Y系列一般用途全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2.2 选择电动机容量1)工作机所需的功率: 2)电动机功率计算:传动效率:一对轴承: 齿式联轴器: 蜗轮蜗杆:油润滑头蜗杆 一对圆柱齿轮:级精度 滑块摩擦:槽形摩擦轮 总传动效率:所以总传动功率为对照10表12-1,电动机的额定功率为3KW2.3 电动机转速的确定根据已知条件计算出工作机滚筒的工作转速为:nw=60r/min查10表12-1根据电动机的功率为3KW,同步转速为1500r
14、/min现将电动机的数据和总传动比列于表2-1表2-1电动机的数据及总传动比电动机型号额定功率同步转速满载转速总传动比极数 Y100L2-4 31500r/min 1430r/min 23.8 42.4 分配减速器的各级传动比若齿轮的传动比取,则蜗轮蜗杆的传动比为2.5 转速、转矩、功率的确定1)计算各轴输入转速电机轴:轴:轴:轴:轴 :2)计算各轴输入功率电机轴: 1轴: 2轴: 3轴: 4轴: 推杆: 2)计算各轴输入转矩电动机输出转矩:1轴:2轴:3轴:4轴:将上述计算结果列于表2-2,以供查阅。表2-2 各轴的运动和动力参数轴名功率P / kW转矩T /Nm转速nr/min传动比i效率
15、输入输出输入输出电动机轴320.03143010.9801轴2.9419.83143011.90.8316轴2.44196.24120.1710.9801轴2.41194.28120.1720.9603轴2.31373.1360.0823 蜗轮蜗杆减速器的设计3.1 蜗杆传动设计1选择蜗轮蜗杆的传动类型 根据 GB/T10085-1988的推荐,采用渐开线蜗杆ZI。2选择材料 考虑到蜗杆的传动功率不大,速度只是中等,故选择45钢,蜗杆螺旋部分要求淬火,硬度为4555HRC,蜗轮用铸锡磷青铜ZCuSn10P1,金属模铸造,为了节约贵重金属,仅齿圈用青铜制造,而轮芯用灰铸铁HT100制造。3按齿面
16、接触强度进行设计 根据闭式蜗杆传动的设计准则,先按齿面接触疲劳强度进行设计,在校核齿根弯曲疲劳强度。由传动中心距公式1)确定作用在蜗轮上的转矩 2)确定载荷系数K因工作载荷较稳定,故取载荷分布系数,KA=1.11,由于转速不高冲击不太大,可选取动荷系数,则K=KA=1.1111.05=1.173)确定弹性影响系数 因选用的是铸锡磷青铜蜗轮和钢蜗杆相配,故=1604)确定接触系数先假设蜗杆分度圆d1和传动中心矩a的比值,从9图11-18可查得=3.15)确定许用接触应力根据蜗轮材料为ZCuSn10P1,蜗杆螺旋齿面硬度45HRC,可从9表11-7中查得无蜗轮的基本许用应力。应力循环次数N=60=
17、601(16)=3.46108根据有关规定:锡青铜的基本接触应力循环次数N=107时之值,当N107时,需将表中数值乘以寿命系数,当N,取N=25故 N=。=0.669寿命系数 =0.669268=179.296)计算中心矩= 120.65 取中心矩a=180mm 因i=11.9取m=6.3mm 蜗杆分度圆直径d1=63mm这时, =2.9由9图11-18查得,因为,因此以上计算结果可用。4蜗杆与蜗轮的主要参数和几何尺寸 1)蜗杆:分度圆直径d1=63mm模数 m=6.3直径系数q=10,齿顶圆 齿根圆df1=m(q-2.4)=6.3(10-2.4)mm=47.88 mm分度圆导程角,蜗杆轴向
18、齿厚Sa=9.92mm2)蜗轮:蜗轮齿数=48 变位系数为验算传动比i=传动比误差,是允许的。蜗轮分度圆直径=mz2=6.348=302.4mm蜗轮喉圆直径=(302.4+7.2)=309.6mm蜗轮齿根直径=(302.4-210.26)=281.9mm蜗轮咽喉母圆直径=(180-302.4)=28.8mm5.校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数根据=-0.4286 =58.75 从9图11-19中可查得齿形系数=2.56 螺旋角系数=许用弯曲应力从9表11-8中查得:由ZCuSn10P1制造的蜗轮的基本许用应力=56MPa寿命系数=560.541=30.32MPa=6.5MPa=30.32MPa所以
19、弯曲强度是满足要求的。6验算效率已知r= 21.8= , 与相对滑动速度有关= =5.077m/s从表11-18中用插值法查得:=0.022 =1.6667 代入式中 =0.4341 =0.39997 则= 0.86 大于原估计值,因此不用重算。7精度等级公差和表面粗糙度的确定考虑到所设计的蜗杆传动是动力传动,属于用机械减速器。GB/T10089-1988圆柱蜗杆,蜗轮精度中选择38级精度,侧隙种类为f,标注为8f GB/T10089-1988。蜗杆与轴做成一体,即蜗杆轴。蜗轮采用轮箍式,与铸造铁心采用H7/S6配合,并加台肩和螺钉固定(螺钉选用6个)。3.2 轴的设计3.2.1 蜗轮轴的设计
20、1材料选择及最小直径的确定考虑到减速器为普通中用途中小功率减速传动装置,轴主要传递蜗轮的转矩选取轴的材料为45钢,调质处理。根据9表15-3,取A0=110,于是得:d轴的最小直径为d1,与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器的型号计算转矩 = 查表14-1,选取=1.5,则有:=KT=1.5196.24=294.362选联轴器 查表GB 4323-84 选TL7弹性联轴器,标准孔径d=42mm,半联轴器长度为L=112mm,半联轴器与轴配合毂孔长为L联孔=84mm。 所以,最小直径d1=42mm 许用转矩 355 许用转速3150r/min。1) 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度。
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