数字化设计综合实验

1、单级圆柱齿轮减速器华北电力大学名 称： 数字化设计综合实验 题 目： 单级齿轮减速器 院 系： 机械工程系 班 级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 10天 成 绩： 日期：2011年11月15日目录一、工作要求1二、原动机选择2三、传动比分配3四、各轴转速和转矩计算4五、传动零件设计计算51.带传动的设计及校核52.变速箱齿轮设计及校核63.最终实际传动比8六、轴的设计计算及校核91.计算轴的最小直径92.轴的结构设计93.确定输入轴的各段直径和长度16七、轴承的选择及计算17八、键的选择和计算18九、联轴器的选择196VI一、工作要求运输带传递的有效圆周力F=4000N，输送

2、速度V=0.75m/s，运输带滚筒直径D=300mm。原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间为10年，每年300天计，单班8小时工作。总体设计示意图所下：根据以上参数及要求设计其中的单级齿轮减速器。二、原动机选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机（工作要求：连续工作机器）2、电动机功率选择：(1) 传动装置的总功率：        =0.95×0.982×0.97×0.99×0.96=0.9035(2) 电机所需的工作功率：工作机所需的功率：Pw =FV/1000=4000

3、0.75/10000.83=3.32KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速： =60×1000V/D=60×1000×0.75/（×300）=48r/min   取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为=624。故电动机转速的可选范围为=（624）×47.77=286.71146.7r/min，符合这一范围的同步转速有750 r/min和1000 r/min和1500r/min.  4、确定电动机型号综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比,

4、选定电动机型号为Y132M1-6，额定功率为4KW，满载转速960r/min。三、传动比分配1、总传动比： =960/48=202、分配各级传动比（1） 分配各级传动比i平均=3.87若=4 =20/4=5四、运动参数及动力参数计算各轴输入功率 各轴转速确定 根据计算各轴的转矩 五、传动零件设计计算1.带传动的设计及校核1.1计算功率工况系数KA=1(表13-8)1.2选取普通V带根据Pc和no根据表13-15可用A型带，小带轮直径为112mm140mm，考虑带速,现取d1=115mm1.3实际传动比1.4带速符合要求。1.5中心距初步选取a0实际取值为650mm。查表13-2，基准长度Ld=

5、2500，实际中心距为1.6小带轮包角符合要求。1.7V带根数计算由n1、d1查表13-3得到P0=1.4kW由i查表13-5得到P0=0.11kW由查表13-7，K=0.97由Ld查表13-3，KL =1.09则应取3根。1.8轴上压力查表13-1，A型带q=0.1kg/m，单根V带的初拉力作用在轴上的压力2.变速箱齿轮设计及校核2.1材料选择小齿轮采用40Cr调质，硬度280HBS，。大齿轮选用45号钢，硬度240HBS,选8级精度。查表11-5知安全系数SH=1.1，SF=1.252.2由齿面接触强度计算尺寸根据表11-3载荷系数K=1.2许用应力 查表11-4，ZE=188；对于标准齿

6、轮ZH=2.5小齿轮直径d12.32(kT1(u+1)/duH2)1/3 =2.32 1.3×39800×(3.9+1)/0.9×3.9×522.521/3mm =48.87mm模数m=48.87/20=2.44mm取标准模数第一数列上的值，m=2.5选取齿数为齿轮实际传动比实际齿轮直径 中心距查表11-6，齿宽系数=0.82.3校核齿轮弯曲强度由图11-8和11-9得到齿型系数YFa1=2.60；YSa1=1.63YFa2=2.21；YSa2=1.81齿面危险截面弯曲应力<<2.4齿轮圆周速度1.49m/s用8级精度设计制造是合适的。六、轴

7、的设计计算及校核 1.计算输入轴，输出轴查表11.3,取:轴:轴:考虑有键槽,将直径增大=32mm；=48mm。2.输入轴的结构设计（1）输入轴的结构设计，轴上零件的定位、固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，该设计润滑方式是油润滑，箱体四周开有输油沟，齿轮一面用轴肩定位，另一面用轴套定位，轴向定位采用键和过渡配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，齿轮、右轴承和联轴器依次从右面装入( 2 )各段直径和长度的确定有计算出输入轴最小直径d=32mm，查表得:输入轴长度确定：取取查表得： (1)轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模

8、型水平面的支反力：Ra=Rb=Ft/2=983.33N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0 那么Ra1=Rb1=Fr×62/124=314.1N(2)绘制轴受力简图（如图a）（3）绘制垂直面弯矩图（如图b）垂直面的弯矩：Mc1=Mc2=Ra×62=19.47Nm(4)绘制水平面弯矩图（如图c）水平面的弯矩：Mc=Pa×62=60.97Nm (5)绘制合弯矩图（如图d）合成弯矩：Mc1=Mc2=64.0Nm(6)绘制扭矩图（如图e）(7)绘制当量弯矩图（如图f）Ft =4750NFr=1730NFAY =865NFBY =865NFAZ =2375NFBZ=

9、2375MC1=56.23NmMC2=60.97NmMC =64.0N·mT=143.6N·m3.输出轴的结构设计轴的结构设计 轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。 （1）、联轴器的选择 可采用弹性柱销联轴器，查2表9.4可得联轴器的型号为HL3联轴器：35×82 GB5014-85 （2）、确定轴上零件的位置与固定方式 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置 在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实

10、现周向固定 ，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位 （3）、确定各段轴的直径有计算出输出轴最小直径d=47mm,查表得：输出轴长度确定取取查表得：(1) 轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。水平面的支反力：Ra=Rb=Fr/2=1881.48N垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么Ra1=Rb1=Fr×62/124=684.81N(2) 画弯矩图水平面的弯矩：Mc=Ra×62=116.65Nm垂直面的弯矩：Mc1=Mc2=Ra×62=41.09Nm合成弯矩：Mc1=1

11、23.68Nm(3) 画转矩图：T=Fr×d2/2=508.0Nm(4) 画当量弯矩图因为是单向回转，转矩为脉动循化=0.6Mc2=307.56Nm(9)判断危险截面并验算强度已知Mec2=307.56Nm, -1=60Mpa 则e=Mec2/W=307.56×1000/(0.1×60e3)= 14.24Nm<-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面：Md=0.6×508.0=304.8Nme=304.8×1000/(0.1×45e3)= 33.45Nm<-1所以确定的尺寸是安全的。七、轴承的选择及计算

12、1.计算输入轴承初选轴承为深沟球轴承，型号为6010，额定动载荷为16.8KN。1）、计算当量载荷由于是深沟球轴承，且只承受径向载荷，则P=F1V+F=836+1730=25952）、轴承寿命计算根据条件，取；由于是球轴承，则Lh=47500h>24000h预期寿命足够。2.计算输出轴承初选轴承为深沟球轴承，型号为6012，额定动载荷为24.5KN。1）、计算当量载荷由于是深沟球轴承，且只承受径向载荷，则P=F1V+F=865+1730=25952）、轴承寿命计算根据条件，取；由于是球轴承，则Lh=49990h>24000h预期寿命足够。八、键联接的选择及校核计算轴径d1=40mm

13、,L1=100mm查手册得，选用C型平键，得：键A 12×8 GB1096-79 l=L1-b=100-10=90mmT2=191.5N·m h=8mm根据课本得p=4T2/dhl=4×191500/40×8×90 =19.34Mpa<R(110Mpa)2、输出轴与齿轮联接采用平键联接轴径d3=64mm L3=87mm T=805.93N·m查手册P51 选A型平键键18×11 GB1096-79l=L3-b=87-17=70mm h=11mmp=4T/dhl=4×805930/70×11×

14、;64 =65.4Mpa<p(110Mpa)3、输出轴与联轴器联接用平键联接轴径d2=50mm L2=60mm T=805.93Nm选用C型平键键14×9 GB1096-79l=L2-b=60-10=50mm h=9mm据课本得p=4T/dhl=4×805930/50×9×50=89.7Mpa<p九、联轴器的选择轴是通过联轴器与轴相连接的轴，轴的直径最小处与联轴器连接，d=50mm,转矩T=805.93NM，因带式直运输机中齿轮的单向传动，有微量冲击结合此条件，选用弹性联轴器。查表（机械设计基础）得出，选用型弹性套柱联轴器，其主要参数如下：公

15、称扭矩。主动轴孔直径50mm,从动轴轴也选用50mm.Y型轴孔长度L=142mm,A=65。十、减速器的润滑和密封形式、润滑油的牌号选择1、齿轮的润滑V齿=1.21m/s12m/s，采用浸油润滑，浸油高度h约为一个齿高为宜，但不应少于10，取10。大齿轮的齿顶圆至油池底面的距离应大于3050，取50。2、滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为0.62m/s4 m/s，所以采用润滑脂润滑。结构上增设档油盘。3、润滑油的选择由指导书附表7.1和7.2，齿轮选用全损耗系统用润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN5润滑油。轴承选用1号通用锂基润滑脂。4、密封方法的选取选用凸缘式闷盖易于调整，

16、采用毡圈密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十一、减速器箱体设计1 减速器箱体结构设计表名称符号尺寸（mm机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d 116机盖与机座联结螺栓直径d 212联轴器螺栓d2的间距l160轴承端盖螺钉直径d 310窥视孔盖螺钉直径d 48定位销直径d8Df,d1,d2至外机壁距离C126,22,18Df,d2至凸缘边缘距离C224,16轴承旁凸台半径R124,16凸台高度h根据低速级轴承座外径确定外机壁至轴承座端面距离L160,44大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离210机盖、机座肋厚m 1, m 27,7轴端盖外径D290,1