機械設計課程設計——蝸輪-斜齒輪二級減速器加熱爐裝料機

1、<p><b>　　機械設計課程設計</b></p><p><b>　　計算說明書</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　機械設計課程在機械工程學科中占有重要地位，它是面向工科相關專業(yè)課程改革的重要組成部分。課程內(nèi)容涉及機械原理、機械設計等多門學科是一門鍛煉

2、學生綜合能力的較強的綜合性實踐課程。理論與實踐緊密結合，為學生在今后的學習與工作中打下良好的基礎。</p><p>　　課程設計的目的主要體現(xiàn)在如下三個方面：</p><p>　　培養(yǎng)學生綜合運用所學的理論知識與實踐技能，樹立正確的設計思想，掌握機械設計的一般方法和規(guī)律，提高機械設計能力。</p><p>　　通過設計實踐，熟悉設計過程，學會準確使用資料、設計計算、

3、分析設計結果及繪制圖樣，在機械設計基本技能的運用上得到訓練。</p><p>　　在課程設計的實踐中通過查閱各種標準規(guī)范、機械設計手冊、機械設計圖冊和相關技術資料等熟悉和掌握機械設計的基本技能。</p><p>　　在老師的悉心指導以及同學們的熱心幫助下，通過認真仔細的進行設計工作，在接近一個學期的不懈努力下，終于完成了本次課程設計。在這個過程中，對以前所學專業(yè)課程完全不一樣的深刻理解、融

4、會貫通，同時消釋了許多以前對專業(yè)知識應用領域的懷疑。設計任務的完成使自己明顯地感覺實踐與科研能力有了很大提高。后期電腦繪制裝配圖的過程也是使自己對本行業(yè)的相關軟件的掌握程度有了很大提高。</p><p>　　由于能力有限，設計的疏漏錯誤之處在所難免，懇請指正。</p><p>　　感謝老師一直以來辛勤認真耐心的指導！</p><p><b>　　設計任務書

5、</b></p><p><b>　　設計題目</b></p><p><b>　　加熱爐裝料機</b></p><p><b>　　設計背景</b></p><p><b>　　1.題目簡述</b></p><p>　

6、　該機器用于向加熱爐內(nèi)送料。裝料機由電動機驅(qū)動，通過傳動裝置是裝料機推桿做往復移動，將物料送入加熱爐內(nèi)。</p><p><b>　　2.使用狀況</b></p><p>　　室內(nèi)工作，需要5臺，動力源為三相交流電動機，電動機單向轉動，載荷較平穩(wěn)，轉速誤差<4%；使用期限為10年，每年工作250天，每天工作16小時，大修期為3年。</p><

7、p><b>　　3．生產(chǎn)狀況</b></p><p>　　中等規(guī)模機械廠，可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。</p><p><b>　　設計參數(shù)</b></p><p>　　已知參數(shù)：推桿行程200mm。</p><p>　　表 1 原始技術數(shù)據(jù)</p><p>&l

8、t;b>　　設計任務</b></p><p>　　1）設計總體傳動方案，畫總體機構簡圖，完成總體方案論證報告。</p><p>　　2）設計主要傳動裝置，完成主要傳動裝置的裝配圖。</p><p>　　3）設計主要零件，完成兩張零件工作圖。</p><p><b>　　編寫設計說明書。</b></

9、p><p>　　機械裝置總體方案設計</p><p><b>　　1.1設計思想</b></p><p>　　根據(jù)任務說明書，該方案的設計可分為減速器（傳動機構）設計和工作機（執(zhí)行機構）設計兩部分。</p><p>　　減速器（傳動機構）采用閉式蝸輪——斜齒輪二級減速器，可以在結構緊湊的情況下，既能提供較大的傳動比，又具有較

10、高的效率。與此同時，采用閉式結構適于在粉塵較多的情況下工作，提高了環(huán)境適應能力。蝸輪——蝸桿機構布置在高速級，有利于嚙合表面潤滑油膜的形成；齒輪傳動布置在低速級，是在考慮工廠本身加工能力的基礎上做出的設計，可降低加工精度，減少生產(chǎn)成本。</p><p>　　工作機（執(zhí)行機構）采用六桿機構。</p><p><b>　　1.2原理簡述</b></p>&l

11、t;p>　　圖2所示。機構的工作原理簡述如下：</p><p>　　原動件BC安裝在減速器輸出軸上并隨其一同轉動，帶動桿CD，桿CD通過D處的鉸鏈牽動桿AB同時推動桿DE做往復運動，進而帶動滑塊完成送料運動。利用急回特性可提高效率。利用AutoCAD繪制的機構簡圖見圖2.</p><p><b>　　其中具體參數(shù)如下：</b></p><p&

12、gt;　　AB=84mm；BC=220mm；OC=300mm；OD=364mm；DE=100mm</p><p>　　極位夾角急回特性系數(shù)K=1.667。 </p><p><b>　　電動機選擇</b></p><p>　　2.1類型和結構形式的選擇</p><p>　　由設計任務書中的工作條件和技術要求，選用一般用途

13、的Y系列三相臥式異步電動機，封閉結構。又有如下電動機選擇的基本數(shù)據(jù)要求：</p><p>　　P=4.8kw；T=2.2s</p><p>　　2.2確定電動機具體型號</p><p>　　經(jīng)計算可知原動件1 的最終轉速如下</p><p>　　參照《機械設計綜合課程設計》教材表2-4可知，單級斜齒圓柱齒輪減速器：i;單級蝸輪蝸桿減速器: ；

14、參考二級齒輪蝸桿減速器，則總傳動比可選為：90，則有</p><p>　　2454.57r/min。</p><p>　　選擇電機型號為Y132S-4,同步轉速，，P=5.5kw。</p><p>　　傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)計算</p><p>　　3.1傳動比的計算與分配</p><p><b>　　系統(tǒng)

15、的傳動比為</b></p><p><b>　　分配傳動比</b></p><p>　　聯(lián)軸器選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器， ?；瑒虞S承效率。</p><p>　　3.2機軸裝置動力參數(shù)</p><p>　　(1)0軸(電機軸)</p><p>　　(2)1軸（蝸桿軸）(聯(lián)軸器選擇彈性套柱銷聯(lián)

16、軸器，)</p><p>　　(3)2軸（蝸輪、小齒輪軸）</p><p>　　(4)3軸（輸出軸，大齒輪軸）</p><p>　　將以上數(shù)據(jù)整理匯總后記入如下表格：</p><p>　　表 2 機軸裝置動力參數(shù)</p><p>　　傳動零件的設計與計算</p><p>　　4.1蝸桿的設計與

17、計算</p><p>　　設計與計算過程列表如下：</p><p>　　表 3 蝸桿的設計與計算</p><p>　　注：本表格所有設計公式均來自于《機械設計》，下同。</p><p>　　最終設計參數(shù)如下表所示：</p><p>　　表 4 蝸輪——蝸桿傳動設計參數(shù)</p><p>　　4

18、.2斜齒圓柱齒輪的設計與計算</p><p>　　設計與計算過程列表如下：</p><p>　　表 5 斜齒圓柱齒輪的設計與計算</p><p>　　最終設計參數(shù)如下表所示：</p><p>　　表 6 斜齒圓柱齒輪的設計參數(shù)</p><p>　　4.3蝸桿軸的設計與計算</p><p>　

19、　設計與計算過程列表如下：</p><p>　　表 7 蝸桿軸的設計計算</p><p>　　4.4中間軸的設計與計算</p><p>　　中間軸的設計與計算列表如下：</p><p>　　表 8 中間軸的設計與計算</p><p>　　4.5低速軸的設計與計算</p><p>　　低速軸的設

20、計與計算列表如下：</p><p>　　表 9 低速軸的設計與計算</p><p>　　滾動軸承的選擇與計算</p><p>　　5.1蝸桿兩端滾動軸承的選擇與計算</p><p>　　蝸桿兩端滾動軸承固定端選擇為一對面對面安裝的角接觸軸承7311C，游動端選擇深溝球軸承6311?，F(xiàn)分別校核如下。</p><p>

21、　　5.1.1角接觸軸承7311C的校核</p><p>　　表 10 角接觸軸承7311C的校核</p><p>　　5.1.2深溝球軸承6311的校核</p><p>　　表 11 深溝球軸承6311的校核</p><p>　　5.2中間軸兩端滾動軸承的選擇與計算</p><p>　　中間軸兩端滾動軸承選擇為角

22、接觸軸承7213C，現(xiàn)校核如下。</p><p>　　表 12 角接觸軸承7213C的校核</p><p>　　5.3低速軸兩端滾動軸承的選擇與計算</p><p>　　低速軸兩端滾動軸承選擇為深溝球軸承6214，現(xiàn)校核如下。</p><p>　　表 13 深溝球軸承6214的校核</p><p>　　鍵和聯(lián)軸器的

23、選擇與計算</p><p>　　6.1鍵的選擇和校核</p><p>　　6.1.1聯(lián)軸器固定鍵的選擇與校核</p><p>　　表 14 聯(lián)軸器固定鍵的選擇與校核</p><p>　　6.1.2蝸輪固定鍵的選擇與校核</p><p>　　表 15 蝸輪固定鍵的選擇與校核</p><p>　

24、　6.1.3大齒輪固定鍵的選擇與校核</p><p>　　表 16 大齒輪固定鍵的選擇與校核</p><p>　　6.1.4低速軸與外部連接件固定鍵的選擇與校核</p><p>　　因設計任務書中未給出相關數(shù)據(jù)，故此部分校核省略。</p><p><b>　　6.2聯(lián)軸器的校核</b></p><p

25、>　　聯(lián)軸器主要用于軸與軸之間的連接，以傳遞運動和扭矩。本設計中采用彈性套柱銷聯(lián)軸器，可起到補償兩軸軸線的相對位移、緩和載荷的沖擊及吸收振動的作用，同時其結構簡單，制造方便，成本低，適用于轉矩小、轉速高的場合。工作溫度。</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊（第五版）第二卷》“機械式聯(lián)軸器的選用和計算”部分可知，聯(lián)軸器的型號（尺寸）選擇可根據(jù)配合處的軸頸d及計算轉矩進行選擇。選擇是應遵循</p>

26、;<p>　　根據(jù)題中條件，可選擇GB/T5843-1986，彈性套柱銷聯(lián)軸器TL6，Y型，公稱轉矩。而計算轉矩</p><p><b>　　合格。</b></p><p>　　減速器機體各部分結構尺寸</p><p>　　減速器機體各部分結構尺寸見下頁表17。</p><p>　　表 17 減速器機體各

27、部分結構尺寸</p><p>　　潤滑和密封形式的選擇</p><p>　　8.1蝸桿-蝸輪以及齒輪的潤滑</p><p>　　在本設計中，采用蝸桿下置的浸油潤滑。其中，蝸輪-蝸桿齒面相對滑動速度為，在此速度下，形成油楔的作用較強，故需采用低黏度的潤滑油；由于加熱爐送料機工作環(huán)境溫度為室溫，故可采用凝點較低的潤滑油。</p><p>　　大齒

28、輪下端亦采用浸油潤滑，由于大齒輪轉速，轉速較低，為保證齒輪傳動能得到充分潤滑，應選用黏度適當較大的潤滑油。</p><p>　　綜合考慮以上因素。根據(jù)GB 443-1989，選取L-AN全損耗系統(tǒng)用油，黏度等級（GB 3141-1994）22，運動黏度（時為。</p><p>　　浸油深度一方面不得超過支撐蝸桿滾動軸承最低滾動體的中心位置，同時又要保證大齒輪浸油深度為至少1個齒高，綜合以上

29、因素選取浸油深度，詳見裝配圖。</p><p>　　8.2滾動軸承的潤滑</p><p>　　8.2.1支撐蝸桿滾動軸承的潤滑</p><p>　　支撐蝸桿的滾動軸承屬于浸油潤滑。潤滑油的選擇與蝸輪-蝸桿潤滑一致。</p><p>　　8.2.2中間軸和低速軸滾動軸承的潤滑</p><p>　　中間軸轉速較低，選擇脂潤

30、滑，以提高潤滑的可靠性。但應考慮軸承處當時，宜用油脂潤滑，否則應選用輔助潤滑裝置。經(jīng)簡單計算可知，中間軸滾動軸承部位</p><p><b>　　低速軸滾動軸承部位</b></p><p><b>　　故均選用脂潤滑。</b></p><p>　　根據(jù)GB/T 7324-1994，選擇通用鋰基潤滑脂，黏度等級1，錐入度 。

31、其具有良好的抗水性、機械安定性、耐蝕性和氧化安定性，適用于工作溫度范圍內(nèi)各種機械設備的滾動軸承的潤滑。</p><p>　　8.3密封形式的選擇</p><p>　　為防止機體內(nèi)部潤滑劑的流失以及外部灰塵、水分等雜志進入機體而影響減速器的正常使用性能，在構成機體的個零件之間，如箱蓋與箱座之間、動力輸入軸與端蓋之間以及動力輸出軸與端蓋之間、放油口處螺塞與箱體之間，均需設置密封裝置，其形式隨功

32、能及結構的不同而不同。對于無相對運動的接合面如箱蓋與箱體之間，常用密封膠密封，而放油口處螺塞與箱體之間則采用耐油橡膠墊圈密封；對于旋轉零部件如本設計中的外伸軸，需根據(jù)不同的旋轉速度以及密封要求考慮不同的密封結構。本設計采用接觸式密封中的J形無骨架橡膠油封，其具有使用方便、密封可靠等優(yōu)點。</p><p><b>　　其他技術說明</b></p><p>　　減速器裝配

33、前，必須按圖紙檢驗各個部分零件，然后需用煤油清洗，滾動軸承用汽油清洗，內(nèi)壁涂刷抗機油浸蝕的涂料兩次；</p><p>　　在裝配過程中軸承裝配要保證裝配游隙；</p><p>　　軸承部位油脂的填入量要小于其所在軸承腔空間的 2/3；</p><p>　　減速器的潤滑劑在跑合后要立即更換，其次應該定期檢查，半年更換一次。潤滑軸承的潤滑脂應定期添加；</p>

34、;<p>　　在機蓋機體間，裝配是涂密封膠或水玻璃，其他密封件應選用耐油材料；</p><p>　　對箱蓋與底座結合面禁用墊片，必要時可涂酒精漆片或水玻璃。箱蓋與底座裝配好后，在擰緊螺栓前應用 0.05mm 塞尺檢查其密封性。在運轉中不許結合面處有漏油滲油現(xiàn)象；</p><p>　　減速器裝配完畢后要進行空載試驗和整機性能試驗如下：</p><p>　

35、　空載實驗：在額定轉速下正反轉各 1～2 小時，要求運轉平穩(wěn)、聲響均勻、各聯(lián)接件密封處不得有漏油現(xiàn)象。</p><p>　　負載實驗：在額定轉速及額定載荷下，實驗至油溫不再升高為止。通常，油池溫生不得超過，軸溫升不得超過。</p><p>　　搬動減速器應用底座上的釣鉤起吊。箱蓋上的吊環(huán)僅可用與起吊箱蓋。</p><p>　　機器出廠前，箱體外表面要涂防護漆，外伸軸

36、應涂脂后包裝。運輸外包裝后，要注明放置要求。 </p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　成大先. 機械設計手冊: 單行本. 潤滑與密封[M]. 化學工業(yè)出版社, 2004.</p><p>　　成大先. 機械設計手冊: 單行本: 軸及其聯(lián)接[M]. 化學工業(yè)出版社, 2004.</p><p>

37、　　成大先. 機械設計手冊: 單行本. 聯(lián)接與緊固[M]. 化學工業(yè)出版社, 2004.</p><p>　　成大先. 機械設計手冊: 單行本. 減 (變) 速器· 電機與電器[M]. 化學工業(yè)出版社, 2004.</p><p>　　王之櫟,王大康.機械設計綜合課程設計.機械工業(yè)出版社,2007.</p><p>　　王之櫟,馬綱,陳心頤.機械設計.北京