减速器装配图底图的设计毕业设计

减速器装配图底图的设计

6.1 概述

减速器装配图是表达各种机械零件结构、形状、尺寸及相互关系的图样，也是减速器进行组装、调试、维护和使用的技术依据。由于减速器装配图的设计及绘制过程比较复杂，为此必须先进行装配底图（又称装配草图）的设计，经过修改完善后再绘制装配工作图。装配底图的设计过程即为装配图的初步设计。

装配底图的设计内容包括确定减速器总体结构及所有零件间的相互位置；确定所有零件的结构尺寸；校核主要零件的强度、刚度。在装配底图设计过程中绘图和计算常常交叉进行，即采用“边画、边算、边改”的设计方法。装配底图的设计是全部设计过程中最重要的阶段，减速器结构基本在此阶段确定。为了保证设计过程的顺利进行，需注意装配底图绘制的顺序，一般是先绘制主要零件，再绘制次要零件；先确定零件中心线和轮廓线，再设计其结构细节；先绘制箱内零件，再逐步扩展到箱外零件；先绘制俯视图，再兼顾其他视图。

初步完成装配底图的设计后，要认真、细致地进行检查，对错误或不合理的设计要做进一步的改进。在校核计算完成并经过指导教师审核后才能绘制减速器装配工作图。装配底图是考核评定课程设计成绩的主要依据之一。只有做好底图设计，才能设计出满足要求、方便实用、结构合理、安全可靠的减速器。

6.2 绘制底图前的准备工作

在绘制减速器装配底图之前，应进行减速器拆装实验或观看有关减速器录像，认真读懂一张减速器装配图（单级或双级），以便加深对减速器各零、部件的功能、结构和相互关系的认识，为正确绘制减速器底图做好准备。此外，还应完成以下几项工作。

6.2.1 确定各级传动零件的主要尺寸和参数

传动零件（如齿轮或蜗杆、蜗轮等）是减速器的中心零件，轴系部件、箱体结构及其他附件都是围绕着如何固定传动零件、支撑传动零件或保障其正常工作进行的。在绘制减速器装配底图之前，首先要确定传动零件的主要尺寸，如齿轮传动的中心距、分度圆直径、齿顶圆直径、齿轮宽度等。

6.2.2 初步考虑减速器箱体结构、轴承组合结构

减速器箱体结构和尺寸对箱内、箱外零件的大小都有着重要的影响。在绘制减速器底

44 图之前，应对箱体结构形式、主要结构尺寸予以考虑。还应根据载荷的性质、转速及工作要求，对轴承类型、轴承的固定定位方式、轴承间隙调整、轴承的装拆、轴承配合、支承的刚度与同轴度及润滑和密封等问题予以考虑。

一般用途的减速器的箱体采用铸铁制造，对受较大冲击载荷的重型减速器可采用铸钢制造，单件生产的减速器可采用钢板焊接而成。通常齿轮减速器箱体都采用沿齿轮轴线水平剖分式的结构。对蜗杆减速器也可采用整体式箱体的结构。图6-1、图6-2、图6-3 及图5-l 所示为常见的铸造箱体结构图，其各部分结构尺寸按表6-l 确定。

图6-1 双级圆柱齿轮减速器

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图6-2 圆锥-圆柱齿轮减速器

图6-3 蜗杆减速器

表6-l 减速器铸造箱体的结构尺寸

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注：1．式中a 值：对圆柱齿轮传动、蜗杆传动为中心距；对锥齿轮传动为大、小齿轮节圆半径之和；对

多级齿轮传动则为低速级中心距。当算出的δ、1δ值小于8mm 时，应取8mm 。

2．?与减速器的级数有关：单级减速器，取?=1；双级减速器，取?=3；三级减速器，取?=5。 3．0.025～0.03：软齿面为0.025；硬齿面为0.03。

6.2.3考虑减速器装配图的布图

在课程设计中，为了加强绘图真实感，培养学生在工程图样上判断结构尺寸的能力，应优先选用1∶1的比例尺，其次选用1∶2的比例尺，用0号或1号图纸绘制。

减速器装配图一般多用3个视图（必要时另加剖视图或局部视图）来表达。在开始绘图之前，可根据减速器内传动零件的特征尺寸（如齿轮中心距a ），参考类似结构，估计减速器的外廓尺寸，并考虑标题栏、零件明细表、零件序号、标注尺寸及技术条件等所需的空间，做好图面的合理布局。图6-4所示的为减速器装配图的图面布置，可供设计时参考。

图6-4 装配图的图面布置

48 6.3 减速器装配底图的绘制（第一阶段）

6.3.1设计内容

本阶段的主要设计内容有：进行轴的结构设计，确定轴承的型号、轴的支点距离和作用在轴上零件的力的作用点，进行轴的强度、键联接的强度和轴承的寿命计算等。

6.3.2初绘减速器装配底图

初绘减速器装配底图的主要任务是初绘减速器的俯视图和部分主视图。下面以圆柱齿轮减速器为例说明底图的绘制步骤：

1．画出传动零件的中心线

先画主视图的各级轴的轴线，然后画俯视图的各轴线。

2．画出齿轮的轮廓

先在主视图上画出齿轮的节圆和齿顶圆，然后在俯视图上画出齿轮的齿顶圆和齿宽。为了保证啮合宽度和降低安装精度的要求，通常小齿轮比大齿轮宽5～10mm。其他详细结构可暂时不画出（见图6-5）。双级圆柱齿轮减速器可以从中间轴开始，中间轴上的两齿轮端面间距为8～15mm。然后，再画高速级或低速级齿轮。

图6-5 双级圆柱齿轮减速器传动件、轴承座及内壁位置绘制

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3．画出箱体的内壁线

先在主视图上，距大齿轮齿顶圆1?≥1.2δ的距离画出箱盖的内壁线，取1δ为壁厚，画出部分外壁线，作为外廓尺寸。然后画俯视图，按小齿轮端面与箱体内壁间的距离2?≥δ的要求，画出沿箱体长度方向的两条内壁线。沿箱体宽度方向，只能先画出距低速级大齿轮齿顶圆1?≥1.2δ的一侧内壁线。高速级小齿轮一侧内壁涉及箱体结构，暂不画出，留到画主视图时再画（见图6-5、图6-6）。

4．确定轴承座孔宽度L ，画出轴承座的外端线

轴承座孔宽度L 一般取决于轴承旁联接螺栓M 1d 所需的扳手空间尺寸1c 和2c ，（1c +2c ）即为凸台宽度。轴承座孔外端面需要加工，为了减少加工面，凸台还需向外凸出5～8mm 。因此，轴承座孔总宽度L ＝1δ+1c +2c +（5～8）mm （见图6-5和图6-6）。

图6-6 双级圆柱齿轮减速器初绘装配底图

5．轴的结构设计

轴的结构主要取决于轴上零件、轴承的布置、润滑和密封，同时还要满足轴上零件定位正确、固定牢靠、装拆方便、加工容易等条件。一般情况下，轴常设计成阶梯轴，如图

50 6-7所示。

图6-7 阶梯轴的结构

轴的结构设计，通常按下述步骤来完成： （1）轴的径向尺寸的确定

阶梯轴各段径向尺寸，应满足轴有足够的强度、便于轴上零件、定位、固定、安装等要求进行确定，首先以式（4-1）初步确定的轴径作为轴的最小轴径，再根据上述要求，确定轴的各段径向尺寸。

①安装标准件处的直径的确定，安装标准件(如滚动轴承、联轴器、密封圈等)部位的轴径，应取为相应的标准值及所选配合的公差。如图6-7中所示的直径3d 、8d 必须等于滚动轴承的内径。

②有配合要求的零件处的直径的确定，与一般回转零件（如齿轮、带轮和凸轮等）相配合的轴段，其直径（如图6-7中直径5d ）应与相配合的零件毂孔直径相一致，且为标准轴径（见表6-2，且尽可能取整数值）。

表6-2 标准轴径系列（摘自GB 2822-1981）

10 11.2 12.5 13.2 14 15 16 17 18 19 20 21.2 22.4 23.6 25 26.5 28 30 31.5 33.5 35.5 37.5 40 42.5 45 47.5 50 53 56 60 63 67 71 75 80 85 90 95 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170

③非配合轴段的直径（如图6-7中直径4d ）可取非标准轴径，但为了轴上零件装拆方便或加工需要，相邻轴段直径之差应取1～3mm ，且尽可能取为整数。

④起着零件定位作用的轴肩或轴环，为了使零件紧靠定位面（见图6-8），轴肩和轴环的圆角半径r 应小于零件毂孔圆角半径R 或倒角C 1，轴肩和轴环高度h 应比R 或C 1稍大，

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通常可取h =（0.07～0.1）d （d 为与零件相配处的轴径），r =（0.67～0.75）h ；滚动轴承所用轴肩的高度应根据第15章轴承安装直径尺寸来确定。轴环的宽度一般可取为b =1.4 h 或（0.1～0.15）d 。

图6-8 轴肩和轴环的定位

零件毂孔圆角半径和倒角的尺寸见表6-3。

表6-3 零件毂孔圆角半径R 和倒角C 1的尺寸（单位mm ）

另外，需要磨削加工或车制螺纹的轴段，应设计相应的砂轮越程槽或螺纹退刀槽。 （2）轴的轴向尺寸的确定

考虑轴上零件的宽度,零件的拆装、定位，根据轴上安装的零件(如齿轮、轴承等)和相关零件(如箱体轴承座孔、轴承盖等)的布局确定出各轴长度。

①与滚动轴承相配合的轴段，其长度（如图6-7中直径8d 处）应等于滚动轴承的宽度。

②当用套筒或挡油盘等零件来固定轴上零件时，轴端面与套筒端面或轮毂端面之间应留有2～3mm 的间隙，即轴段长度小于轮毂宽度2～3mm （如图6-7中直径5d 右端处），以防止加工误差使零件在轴向固定不牢靠。当轴的外伸段上安装联轴器、带轮、链轮时，为了使其在轴向固定牢靠，也需作同样处理（如图6-7中直径1d 右端处）。

③轴段在轴承座孔内的结构和长度与轴承的润滑方式有关。轴承用脂润滑时，为了便于安装挡油盘，轴承的端面距箱体内壁的距离B 为10～15mm （见图5-12）；轴承用油润滑时，轴承的端面距箱体内壁的距离B 为3～5mm （见图6-6）。

④轴上的平键的长度应短于该轴段长度5～10mm ，键长要圆整为标准值。键端距零件装入侧轴端距离一般为2～5mm ，以便安装轴上零件时使其键槽容易对准键。

52 ⑤轴的外伸长度与轴上零件和轴承盖的结构有关。如图6-9所示，轴上零件端面距轴承盖的距离为A 。如轴端安装弹性套柱销联轴器，A 必须满足弹性套和柱销的装拆条件，如图6-9（a ）所示。如采用凸缘式轴承盖，则A 至少要大于或等于轴承盖联接螺钉的长度，如图图6-9（b ）所示。当外接零件的轮毂不影响螺钉的拆卸，如图6-9（c ）所示或采用嵌入式端盖时，箱体外旋转零件至轴承盖外端面或轴承盖螺钉头顶面距离4l 一般不小于10～15mm 。

图6-9 外伸轴段零件的安装结构

6．画出轴、滚动轴承和轴承盖的外廓

按照以上6个步骤就可以初步绘出减速器装配底图（见图6-6）。

6.3.3轴、滚动轴承及键联接的校核计算

1.确定轴上力作用点及支点跨距

在轴的结构设计完成后，由轴上传动零件和轴承的位置可以确定轴上受力的作用点和轴的支承点之间的距离。传动件的力作用点可取在传动零件宽度中点。支承点位置是由轴承类型确定的，向心轴承的支承点可取在轴承宽度的中点，角接触轴承的支承点可查轴承标准确定（见第15章）。确定出传动零件的力作用点及轴的支承点距离后，便可以进行轴、轴承和键联接的校核计算。

2．轴的校核计算

根据装配底图确定出的轴的结构，轴承支点及轴上零件力的作用点位置，可画出轴的受力图，进行轴的受力分析并绘制弯矩图、扭矩图和当量弯矩图，然后判定轴的危险截面，进行轴的强度校核计算。

减速器各轴是转轴，一般按弯扭组合变形强度条件进行计算；对于载荷较大、轴径小、应力集中严重的截面（如轴上有键槽、螺纹、过盈配合及尺寸变化处），再按疲劳强度对危险截面进行安全系数校核计算。

如果校核结果不满足强度要求，应对轴的一些参数和轴径、圆角半径等作适当修改，

如果轴的强度余量较大，也不必立即改变轴的结构参数，待轴承和键的校核计算完成后，