课程设计----加热炉自动装料机的设计

机械设计学课程设计院（系）：机械工程学院

2010年7月11日

加热炉自动装料机的设计

目录

第一章设计任务

1目的及意义 (1)

1.2设计要求 (2)

第二章功能原理设计

2.1总功能 (3)

2.2功能分析 (3)

2.3方案及评价 (4)

第三章选定方案的详细说 (10)

第四章机械系统方案设计

4.1总体功能机械系统设计方案 (11)

第五章结束语 (13)

参考文献 (15)

附录

第一章设计任务

1.1目的及意义

一﹑目的

《机械设计学》课程设计是《课程设计学》课程的一个主要实践环节，也是机械设计及其自动化方向学生全面的应用该课程基础理论与专业进行设计的一次综合训练。通过课程设计﹑以功能设计结构设计和商品化设计为核心内容，初步树立正确的设计思想，掌握机械产品形成过程，培养在掌握现代化设计技术的基础上更加创造性地从事设计工作的能力和思想。

该机器用于向加热炉内送料。装料机由电动机驱动，通过传动装置使装料机推杆做往复移动，将物料送入加热炉内。

二、意义

加热炉自动装料机可在无人看管的情况下实现自动送料，这样既省时又省力，大大提高工作效率，因此加热炉装料机在工业生产中的使用越来越广泛。

1.2设计要求

一、任务

完成向加热炉内自动送料。

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二、设计要求

—1

图1-1

（1）完成加热炉装料机的功能原理设计。

（2）针对确定的功能原理设计方案，完成机械运动系统方案设计。

（3）针对确定的机械系统设计方案，完成必要的运动分析和设计计算

（4）设计技术要求：室内工作，需要5台，动力源为三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差<4%；使用期限为10年，每年工作250天，每天工作16小时，大修期为3年。

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第二章功能原理设计

所谓功能原理设计就是机械产品设计的最初环节，事先要针对该产品的主要功能原理性思想。这种针对主要功能原理型设计，简称“功能原理设计”．

2.1总功能

本次设计总功能为：实现加热炉装料机的自动装料。2.2功能分析

本套系统主要包括：动力装置，自动进料装置和传动装置。在进料口外，有一倾斜的工作台，上面放有准备加热的料，在进料口处，有一挡板，以便将料挡在进料口外，与挡板挨近的顶板，它的作用是逐一将料顶过挡板，进入送料轨，由推杆将其推入加热炉，这就是加热炉自动送料机的主要工作过程。

图2-1

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2.3方案及评价

一、动力装置

动力装置根据技术要求，选用三相交流电动机，电动机单向转动，载荷较平稳，转速误差<4%。

图2-2

二、自动进料装置

三、方案一：

图2-3

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此方案利用的是凸轮机构，当凸轮到达最高点时，顶板将将料挡在进料口外；当凸轮到达最低点时，顶板也随之下降，此时料可通过顶板，但是还是会被挡板挡在进料口外；当凸轮再次上升时，顶板就将其上面的料顶过挡板就进入送料轨，这样就实现自动进料。

这一方案的优点是，顶板的运动轨迹可以很精确，只要凸轮的外形满足要求。不足是，在与传动装置组合时，要添加凸轮机构，这样就显得机构繁杂。

方案二：

图2-4

此方案是凸轮—连杆机构，凸轮和连杆实现一级行程放大，由摇杆带动与摇杆固接的拨杆实现二级行程放大，来满足挡板行程。此方案结构简单，紧凑。此方案的缺点是需

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要保证连杆与摇杆的传动角不小于40°且点接触易磨损。

相比较而言，在都能完全所需功能的情况下，机构越简单就越优化，同时损耗也会减少，所以我的选择倾向于方案二。

四、传动装置

方案一：

图2-5

方案一采用的是圆柱凸轮机构传动，此方案可以实现回转运动转换为一定规律的大行程往复运动。

优点是减少制造和装配的困难，减轻质量，缩小尺寸，降低成本，还可以减少机构的累积误差，提高机器的效率和工作的可靠性。

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缺点是点、线接触，易磨损，不适合高速、重载

方案二：

图2-6

方案二采用的曲柄滑块机构，结构非常简单，加工制作简便，但是很有可能满足不了行程的要求。

方案三：

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图2-7

方案三采用的是凸轮机构，同方案二，结构简单，但是很难满足行程的要求。

比较这三种方案，我选择方案一，虽然有磨损，但是其构件的数目和运动副数目较少且工作可靠性优于方案二、方案三，另外，为保证方案二、方案三满足行程要求，对齿轮和凸轮的要求也相应提高。因此最佳方案我选择方案一。

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综上所述，根据自动送料装置和传动装置的最佳方案，我们可得到以下结构简图：

图2-8

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第三章选定方案的详细说明

首先动力源为三相交流电机，其输出轴连接一圆柱凸轮，带动圆柱凸轮转动并且带动凸轮转动，其上面有连杆和摇杆形成行程扩大，一方面带动推杆，实现左右移动，另一方面，带动顶板，实现上下运动。在进料口外，有一倾斜的工作台，上面放有准备加热的料，在进料口处，有一挡板，以便将料挡在进料口外，与挡板挨近的顶板，它的作用是逐一将料顶过挡板，进入送料轨，由推杆将其推入加热炉。挡板、推杆的具体运动参见第四章。

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第四章 机械系统方案设计

根据前面整个工作流程的介绍，我们可得到以下大致的运动循环图。

t 0°180360φ(t)

φ(t)3600180 图4-1

首先假设推杆完全收回的位置为起始位置，这时带有摇杆的齿轮转过的角度为0°，顶板的最低位置设为0。如图所示，机器工作开始后，推杆随着角度的增大，位移也逐渐增大，把已进入送料轨的料推向加热炉，此时顶板在较高位置，将料挡在进料口外；角度达到180°时，料已被完全送入加热炉，推杆有外回走的趋势，此时挡板慢慢下降到料下面；

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到达角度t时，推杆已接近完全收回，此时顶板慢慢升高，将料顶过挡板进入送料轨，准备下一轮的工作。如此循环往复，实现自动装料。

机械总体布局如附图1

图4-2

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第五章结束语

通过对机械设计学的学习对本次机械设计学课程的理解和操作，使我学到了很多知识，尤其是对设计有了新的认识。

机械设计分为三部分，第一部分功能原理设计，第二部分实用化设计，第三部分商品化设计。在设计过程中，尤其要注意功能原理的分解，分解到每个功能都能找到功能原理，从而通过功能原理解提出能够实现此功能的方案，通过比较选出最优方案。

事物总是不断发展的，机械设计学也是在不断地发展，反映在具体的设计中也是如此，加热炉自动装料机也是在不断发展创新的。

回顾起此次机械设计学课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，在整整一星期的日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己独立思考的能力。在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，

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难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。通过这次课程设计之后，我一定把以前所学过的知识重新温故。

这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的辛勤指导下，同学的耐心帮助下，终于游逆而解。同时，对给过我帮助的所有同学和各位指导老师再次表示忠心的感谢！相信此次的课程设计对我受益匪浅！

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参考文献

1 黄靖远等主编．机械设计学．北京:机械工业出版社，2008

2 邹慧君主编.机械系统设计原理.科学出版社，2003

3 慧君主编．机械原理课程设计手册．北京：高等教育出版社,1998

4慧君主编．机械原理课程设手册．北京：高等教育出版社，1998

5吴瑞祥，王之栋，郭卫东，刘静华主编.机械设计基础下册（第二版）.北京航空航天出版社，2007

6吕仲文主编.机械创新设计.机械工业出版社，2004

7 机械设计编委会编．机械设计．北京：机械工业出版社，1993

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