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1、 数字化设计综合实验报告 数字化设计综合实验报告 名 称：数字化设计综合实验 题 目： 一级减速器设计 目 录 一、 综合实验的目的和要求………………………………………………3 二、 实验正文……………………………………………………………3 1. 电动机的选择 2. 分配各级传动比 3. 计算运动和动力参数(传动装置运动和动力参数的计算) 4. 减速器外传动零件的设计计算 5. 减速器内传动零件的设计
2、计算 6. 轴、轴承和键的设计与校核 7. 箱体的设计 8. 零件图、装配过程图 三、参考文献………………………………………………………………19 一、综合实验的目的与要求 数字化设计综合实验是在学完了机械设计及自动化专业方向相关专业课程之后进行的一个实践性教学环节。本综合实验基本涵盖了数字化设计的关键内容。本综合实验的目的是使学生通过数字化设计综合实验，有针对性地锻炼学生学会运用课程的基本知识来具体解决实际问题的能力,使学生掌握必要的基本技能,为将来在工作岗位上更好地发挥自己的才能打下良好基础。通过数字化设计综合实验的训练，提高学生的数字化设计能
3、力，同时也为学生今后参加工作进行一次综合训练和准备。学生通过综合实验环节，应该在下述几个方面得到锻炼： 1. 能熟练运用已修读的相关专业课程中的基本理论知识和实践知识，利用三维数字化设计建模软件正确地设计某型减速器的主要零件。 2. 通过数字化设计综合实验，要求学生掌握数字化设计步骤及方法，使学生具有较强的综合利用所学知识分析问题解决问题的能力，以培养创造型人才。 3. 学会使用手册及图表资料，掌握与本综合实验有关的各种参考资料的名称、出处，做到能熟练运用。 二、实验正文 原始数据 运输带传动的有效圆周力F=2900N，运输带速度V=0.75m/s，滚筒的计算直径D=45
4、0mm，滚筒效率=0.96（包括滚筒和轴承的效率损失），原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间10年，每年按300天计，单班工作（每班8小时）。 一、 电动机的选择 电动机的选择:选用Y系列三相异步电动机 1.带式输送机所需功率 2.初估电动机额定功率P= V带效率=0.96,一对滚动轴承效率=0.99,闭式齿轮传动效率=0.97(8级精度油润滑),联轴器 3.确定电动机转速 选择同步转速为1000电动机,型号为 4．各尺寸及主要性能如下: 额定功率 同步转速 满载转速 额定转矩 最大转矩 质量
5、 (kg) 3 1000 960 2.0 2.0 63 机座号 中心高 安装尺寸 轴伸尺寸 平键尺寸 外形尺寸 132S 132 A B D E G L HD AC/2 AD 216 140 38 80 33 475 315 135 210 二、 分配各级传动比 初取齿轮传动比 综上取传动比 三、 计算运动和动力参数(传动装置运动和动力参数的计算) 1.各轴转速 电动机轴 I轴 II轴
6、 卷筒轴III 2.各轴输入功率 I轴 II轴 卷筒轴III 3.各轴输入转矩 I轴 II轴 卷筒轴III 四、 减速器外传动零件的设计计算 一 V带的设计计算 1、确定计算功率 由表8-7查得工作情况系数，故 2、选择V带的带型 根据计算功率小带轮的转速可选普通V带中的A型带
7、 3、确定带轮的基准直径并验算带速 1）初选小带轮的基准直径，由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径 2）验算带速度v: 故V带选择合适 3）计算从动轮的基准直径 查表8-8，圆整为=450mm 4、确定v带的中心距 1)根据0.7，初选。 2)计算带的基准长度 查表8-2，选带的基准长度 3）计算实际中心距
8、a。 中心距变化范围为621.4mm到722.2mm 5、验算主动轮的包角 ， 主动轮的包角符合要求 6、确定带的根数z 1）计算单根V带的额定功率 由查表8-4a和8-4b得： 由表8-5得：=0.92 由表8-2得： 于是=（+）**=(1.16+0.11) 0.921.06=1.24 2）计算V带的根数 故取 z=3 7: 计算带的预紧力 查表8-3得：
9、 由于新带容易松弛，所以安装新带时的预紧力为上述预紧力的1.5倍 8：计算压轴力 9：带轮结构设计 槽间距 第一槽对称面 至端面的距离 带轮宽 五、 减速器内传动零件的设计计算 1. 选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数 1）选用直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器，速度不高，取8级精度等级 3）选择材料。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢
10、调质）,硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。 4）选小齿轮齿数, 大齿轮齿数 2. 按齿面接触强度设计 按设计计算公式（10-9a）计算, 即 （1）确定公式内的各计算数值 1） 试选 2） 小齿轮传动转矩 3） 由表10-7选取齿宽系数。 4） 由表10-6查得材料的弹性影响系数 5） 由图10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度；大齿轮的接触疲劳强度极限。 6） 由式10-13计算应力循环次数。
11、 7） 由图10-19查得接触疲劳寿命系数： 8） 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1% , 安全系数s=1 , 由式（10-12）得 （2） 计算 1） 试算小齿轮分度圆直径 , 由计算公式得 2） 计算圆周速度v 3） 计算齿宽b 和齿宽和齿高之比b/h。 4）计算载荷系数K 由8级精
12、度,由图10-8查得动载系； 直齿轮，； 由表10-2查得使用系数； 由表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支撑对称布置时，。 由=8.88，=1.362，查图10-13得=1.34；故载荷系数 5） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式10-10a得 6） 计算模数 （3)由齿根弯曲强度设计 由式10-17： 1）确定上式中的计算参数 ① 计算载荷参数,
13、 由表10-5查取齿形系数和应力校正系数 由图10-20c查得大小齿轮弯曲疲劳强度极限 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数s=1.4 , 由式10-12得 计算大小齿轮的 , 并加以比较 大齿轮数值大 2）计算
14、 =2.24 取=2.5 取=26 （4） 几何尺寸计算 计算中心距, 圆整取 计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度 圆整后： 经以上设计可得，=65mm，=327.5mm；=26，。 六、轴、轴承和键的设计与校核 一. 绘制装配草图的准备工作 1> 按已知选定的电动机查得其轴
15、伸直径D=38mm , 轴伸长度E=80mm , 中心高H=132mm , 2> 确定各传动零件的主要尺寸 小齿轮 , 其中 , 齿全高 3> 初选滚动轴承类型及润滑密封方式,I轴、II轴均选角接触球轴承,由于,故采用脂润滑. 二. 装配草图的初步绘制 1. 传动零件中心线、轮廓线及箱体内壁线的确定 1> 估算减速器的外轮廓尺寸 一级圆柱齿轮减速器 A=3a , B=2a , C=2a A=588mm
16、B=392mm C=392mm 2> 画传动零件中心线和外部轮廓 3> 确定箱体内壁线 为避免齿轮与箱体内壁干涉,齿轮与箱体的内壁应留有一定的距离,大齿轮齿顶圆与箱体内壁距离取小齿轮端面与箱体内壁取两级齿轮端应留有间隙,～,取,小齿轮齿顶圆与箱体内壁的距离暂不能确定,待完成主视图中箱体结构的设计后才能确定.另外,输入轴与输出轴上的齿距最好布置在远离外伸轴端的位置. 2. 箱体轴承座及轴承的位置确定 轴承座的宽度B为其中为箱体壁厚,为轴承旁螺栓所需扳手的空间.[地脚螺栓直径，轴承旁连接螺栓直径,所以,轴承内
17、端面至箱体内壁的距离为 3. 轴的结构设计 （一）I轴的结构设计 ① 轴I的功率 , 转速 , 转矩 , , ② 求作用在齿轮上的力 因已知小齿轮的分度圆直径 则 ③ 初步确定轴的最小直径 按式15-2初步估算轴的最小直径.选取轴的材料为40Cr,调质处理 根据表15-3,取,于是得 圆整后取 ④ 轴的结构设计 i. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ⑴ 易知，为满足V带轮的轴向定位要求
18、I-II轴段右断需制出一定位轴肩,故取;左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=35mm，轴端连带轮，带轮宽50mm,轴端应内缩，故取. ⑵ 初步选择角接触球轴承 参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初选角接触球轴承7207AC,其尺寸为故,。 ⑶ 齿轮处，取,齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮宽度为70mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，故取齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h>=0.07d，故取h=4mm，则轴环处的直径。轴环宽度b>=1.4h，取。 ⑷轴承端盖的总宽度为30mm（由减速器及轴承端盖的
19、结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑剂的要求，取端盖的外端面与带轮的右端面间的距离l=40mm，故。 ⑸ 取齿轮与箱体之间的距离a=16mm，考虑到箱体的制造误差，在确定轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=7mm，已知轴承宽度T=17mm，则=T+s+a+4=40mm 各段直径和长度如下表 I-II II-III III-IV IV-V V-VI VI-VII d(mm) 25 32 35 40 48 35 l(mm) 48 70 40 66 8 32 ⅲ. 轴上零件的周向定位
20、 大V带轮与轴的周向定位采用C型平键联接,可选用平键为,大V带轮与轴的配合为. 小齿轮与轴的周向定位采用C型平键联接,可选用平键为,小齿轮与轴的配合为 ⅳ. 确定轴上圆角和倒角尺寸 参照表15-2取轴端倒角,各轴肩处的圆角半径见附图一. ⅴ. 求轴上的载荷 根据结构图可作出轴的计算简图如下: 载荷 水平面H 垂直面V 支反力F =3249 =1548 =-855 =1442 ⅵ.校核轴承寿命
21、 ⑴ 计算派生轴向力 对于7207AC型轴承 (2) 计算载荷寿命 可在大修时更换轴承 viii. 键联接强度的校核 根据所选平键查表6-2得键的许用挤压应力, 所以键满足要求 （二）低速轴II的设计 ① 求轴上的功率 , 转速 和转矩 ② 求作用在齿轮上的力 因已知大齿轮的分度圆直径 则
22、 圆周力,径向力及轴向力的方向如图所示 ③ 初步确定轴的最小轴径 按式15-2估算轴的最小直径,所取轴材料为调质钢, 根据表15-3取,于是得 此轴的最小直径显然是安装联轴器处的最小直径,为使所选轴径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号. 联轴器的计算转矩,查表14-1,考虑到转矩变化小,故取,则 按照计算转矩应小于联轴器公转转矩的条件,查取手册,选用YLD10型凸缘联轴器,Y型轴孔其公转转矩为,半联轴器的孔径故取;半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度
23、
24、
25、 ④ 轴的结构设计 ⅰ.根据装配方案如图 ii. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 ⑴ 易知，为满足半联轴器的轴向定位要求,I-II轴段左端需制出一定位轴肩,故取;
26、右端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=55mm。 ⑵初步选择角接触球轴承 参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初选角接触球轴承7211AC,其尺寸为故,。 ⑶ 齿轮处，取。已知齿轮宽度为65mm，取齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h>=0.07d，故取h=5mm，则轴环处的直径。轴环宽度b>=1.4h，取。 ⑷轴承端盖的总宽度为30mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑剂的要求，取端盖的外端面与带轮的右端面间的距离l=40mm，故。 ⑸ 取齿轮与箱体之间的距离a=16mm，考虑到箱
27、体的制造误差，在确定轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=7mm，已知轴承宽度T=21mm，则取= 31mm。 I-II II-III III-IV IV-V V-VI VI-VII d(mm) 42 50 55 72 62 55 l(mm) 110 70 31 10 61 44 ⅲ. 轴向零件的周向定位 联轴器与轴的周向定位采用A型平键联接,选用平键为,齿轮与轴选用平键,齿轮与轴的配合为 ⅳ. 确定轴上的圆角和倒角尺寸 参考表15-2取轴端倒角,各轴肩圆角半径见附图3 v. 求轴上的载荷 根据结构图可做出轴
28、的计算简图如下 跨距为: 作出弯扭图如图： 载荷 水平面H 垂直面V 支反力F =11210 = =1690 ⅵ. ⅶ. 校核轴承寿命 a) 计算派生轴向力 对于7211AC型轴承 (2) 计算载荷寿命 ⅷ. 根据所选A型平键和A键查表6-1得键的许用挤压应力均为 因为 都满足强度要求. 七、箱体的设计
29、 减速器铸造箱体的结构尺寸如下表： 名称 符号 减速器型式及结构尺寸 圆柱齿轮减速器 箱座壁厚 箱盖壁厚 箱座凸缘厚度 b ＝15 箱盖凸缘厚度 ＝15 箱座底凸缘厚度 箱座上的肋厚 地角螺栓直径 地脚螺栓数目 n 4 地脚螺栓 螺栓直径 M20 螺栓通孔直径 20 螺栓沉头座直径 45 地脚凸缘尺寸 L 25 轴承旁连接螺栓直径 M16 轴承旁螺栓 螺栓直径 M16 螺栓个数 N 4 上下箱连接螺栓直径 M12 上下箱螺栓 螺栓直径 M
30、12 螺栓沉头座直径 20 剖分面凸缘尺寸 18 16 定位销孔直径 ，取8 轴承旁连接螺栓距离 S 取 轴承旁凸台半径 大齿轮顶圆与箱体内壁距离 10 箱体外壁至轴承座端面距离 ，取52 附： 零件图 小轴 大轴 箱体 轴承 螺栓和螺母 轴承盖 杆式油标 装配过程 三、参考文献 机械设计（第七版）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。高等教育出版社 机械设计(基础)课程设计（第八版）。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。中国电力出版社 19
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