機械設計課程設計指導書

機械基礎設計課程設計

指導書

機電工程系機械教研室

.二00四年六月

第1章緒論

1.1機械設計基礎課程設計的目的

機械設計課程設計是繼《機械設計基礎》謖程后的一個重要的綜合性與實

踐性教學環(huán)節(jié)，是學生第一次較為全面的機械設計訓練，其基本目的是：

（1）通過機械設計基礎課程設計，綜合運用先修課程的理論，結合生產實

際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步

鞏固和擴展。

（2）學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單

機械的設計原理和過程。

（3）進行機械設計基木技能的訓練，如計算、繪圖、運用設計資料（手冊、

標準、規(guī)范等）以及經驗估算、數據處理等。

1.2機械設計基礎課程設計的內容

選擇作為機械設計基礎課程設計的題目，通常是一般傳動裝置或簡單機械,

例如圖1-1所示帶式運輸機的傳動裝置。

1-金程設計的內

2■輸送器軸包括:確定傳

3-S送器

4-聯軸器的總體設計

方隼級圓柱齒輪減速器

選擇電動機;

寧憔傳動

7-電動機動裝置的運

力參數;傳動

零件、軸的設計計算；軸承、聯軸器、潤滑和聯結件的選擇及校核計算；箱體

結構及其附件的設計；繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫設計計算說明書。

要求每個學生在設計中完成以下工作：

①減速器裝配圖1張

②零件工作圖2-3張（傳動零件、軸、箱體等）

③設計說明書1份（6000字左右）

1.3機械設計基礎課程設計的步驟

機械設計基礎課程設計的步驟通常是根據設計任務書，擬定若干方案并進

行分析比較，然后確定一個正確、合理的設計方案，進行必要的計算和結構設

計，然后用圖紙表達設計結果，用設計計算說明書表達設計依據。

機械設計基礎課程設計一般可按表1-1中所述幾個階段進行。

表1-1機械設計基礎課程設計階段及設計主要內容

階段主要內容

1.分析設訐任務，明確工作條件、設計要求、內容和步驟

2.了解設計對象，閱讀有關資料、圖紙，觀察實物或模型以及進

設計準備行減速器拆裝實驗等

3.復習課程有關內容，熟悉機械零件的設計方法和步驟

4.準備好設計需要的圖書、資料和用具，并擬定設計計劃等

1.確定傳動方案，畫出傳動裝置簡圖

傳動裝置2.計算電動機的功率、轉速，選擇電動機的型號

總體設計3.確定總傳動比和分配各級傳動比

4.計算各軸的功率、轉速和轉矩

各級傳動1.減速器外的傳動零件設計（帶傳動設計）

零件設計2.減速器內的傳動零件設計（斜齒輪傳動設計）

1.選擇比例尺，合理布置視圖，確定減速器各零件的相互位置

2.初步計箕軸徑，選擇聯軸器，初選軸承型號，進行軸的結構設

減速器裝

計

配草圖設

3.確定軸上力作用點及支點距離，進行軸、軸承的校核計算

計

4.分別進行軸系部件、傳動零件、減速器箱體及其附件的結構設

計

減速器裝1.繪制裝配圖、標注尺寸、配合及零件序號

配圖設計2.編寫明細表、標題欄、減速器技術特性及技術要求

3.完成裝配圖

1.軸類零件工作圖

零件工作2.齒輪類零件工作圖

圖設計3.箱體類零件工作圖

(具體繪制哪幾個由指導老師確定)

編寫設計

計算說明整理編寫設計計算說明書

書

設計總結1.總結設計的收獲和經驗教訓，做好答辯前的準備工作

及答辯2.參加答辯

1.4機械設計基礎課程設計中應正確對待的幾個問題

(1)學生要明確學習目的，端正學習態(tài)度。

在設計的全過程中必須嚴肅認真、刻苦鉆研、一絲不苛、精益求精。只有這樣，才能在

設計思想、力法和技能等各方面部獲得較好的鍛煉和提高。

(2)在教師指導下由學生獨立完成。

教師的指導作用主要在于使學生明確設計思路，啟發(fā)學生獨立思考，解答疑難問題和

按設計進程進行階段審查等。在設計中.學生必須充分發(fā)揮創(chuàng)造性和主觀能動性.認真閱

讀有關設計資料和課程設計指導書。仔細分析參考圖例的結構。提倡獨立思考問題、分析

問題和解決問題，獨立完成設計，而不應被動地依賴教師和百目抄襲。

(3)正確處理理論計算和結構設計的關系。

機械零件的尺寸不可能完全由理論計算確定，而應綜臺考慮零件結構、加工、裝配、經

濟性和使用條件等要求。通過強度條件計算出來的零件尺寸，常常是零件必須滿足的最小

尺寸，而不一定就是最終采用的結構尺寸。例如軸的尺寸，在進行結構設計時，要綜合地考

慮軸上零件的裝拆、調整和固定以及加工工藝等要求，并進行強度校核計算，之后才確定

軸的尺寸。因此，在設汁過程中，設計汁算和結構設計是相互補充、交替進行的。應計意

“邊計算、邊畫圖、邊修改”，因為產品的設計需要經過多次反復修改才能得到較高的設計

質量。

此外，一些次要尺寸不需強度校核。有的可根據經驗公式確定，如箱體的結構尺寸等；

有的則由設計者考慮加工、使用等條件，參照類似結構，佳類比的方法確定，例如軸上的定

位軸套、擋油環(huán)等。

(4)正確處理繼承與創(chuàng)新的關系。

長期的設計和生產實踐已經積累了許多可供參考和借鑒的寶貴經驗和資料.繼承和發(fā)展這些經

驗和成果，不但可以減少重復丁作，加快設計進程，而且是提高設計質量的重要保證。設計人員應

注意利用和繼承已有的成果和經驗，不應閉門造車、憑空臆造.要善于吸取前人的經驗和成果，學

握和使用已有的設計資料。但是，不能盲目地、機械地抄襲已有的類似產品，應在繼承的基礎上，

根據具體條件和要求.敢于創(chuàng)新.敢于提出新方案.不斷地完善和改進設計。所以，設計是繼承和

創(chuàng)新相結合的過程，這樣才能使設計工作不斷地向前發(fā)展。

(5)正確使用標準和規(guī)范。

設計中是否盡量采用標定和規(guī)范，也是評價設計質量的一項指標。例如設計中采用的

滾動軸承、帶、聯軸器、密封件和緊固件等，其參數和尺寸必須嚴格遵守標準的規(guī)定。

此外，繪圖時，圖紙的幅面及格式、比例、圖線、字體、視圖表達、尺寸標注等應嚴格遵守機

械制圖標準，要求圖紙表達正確、清晰、圖面整潔，設計說明書要求計算正確無誤.書寫工整清晰。

第2章傳動裝置總體設計

傳動裝置總體設計的內容包括確定傳動方案、選擇電動機型號、合理分配傳

動比、計算傳動裝置的運動和動力參數。

2.1確定傳動方案

在課程設計中，設計任務書已給定傳動裝置方案如圖2T所示，學生應了解

和分析這種方案的特點。

傳動方案應首先滿足工作機的工作要求，如所傳遞的功率及轉速。此外，還

應具有結構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方

便等特點，以保證工作機的工作質量和可靠性。要同時達到這些要求，常常是

困難的，設計時要統籌兼顧，保證重點要求。圖2-1所示是帶式運輸機的四種

傳動方案。圖2T所示是帶式運輸機的四種傳動方案。方案(a)選用了V帶傳

動和閉式齒輪傳動。V帶傳動布置于高速級，能發(fā)揮它的傳動平穩(wěn)、緩沖吸振和

過載保護的優(yōu)點，但此方案結構尺寸較大，V帶傳動也不適宜用于繁重工作要求

的場合及惡劣的工作環(huán)境。方案(b)結構緊湊，但由于蝸桿傳動效率低，功率損

國10,世十;毛匕廿1止斗七古

耗大，不適宜用于長期連續(xù)運轉的場合。方案(C)采用二級閉式齒輪傳動，更能

適應在繁重及惡劣的條件下長期工作，且使用維護方便。方案(d)適合布置在狹

窄的通道(如礦井巷道)中上作，但加工圓錐齒輪比圓性齒輪困難，成本也較高。

這4種方案各有其特點，適用于不同的工作場合。設計時要根據工作條件和設

計要求，綜合比較.選取其中最優(yōu)者。本課程設計擬選用類似方案(a),即圖

1-1所示裝置。

2.2選擇電動機

電動機是已經系列億的產品，在機械設計基礎課程設計中，要根據工作載荷

大小及性質、轉速高低、啟動特性、過載情況、工作環(huán)境、安裝耍求及空間尺

寸限制和經濟性等要求，從產品目錄中選擇電動機的類型、結構型式、容量(功

率)和轉速，最后確定具體型號。

2.2.1選擇電動機的類型和結構型式

本課程設計選擇使用Y系列三相異步電動機。在交流電動機中，三相異步電

動機在工業(yè)中廣泛應用。常用的Y系列三相異步電動機屬于一般用途的全封閉

自扇冷式籠型三相異步電動機。其結構簡單、工作可靠、起動特性好、價格低

廉、維護方便，適用于非易燃、非易爆、無腐蝕性和無特殊要求的機械上，如

運輸機等。

常

表2-1Y系列三相異步電動機技術數據田

的、

型號額定功率KW滿載轉速

設

r/min計

Y90L-41.51400

要

Y100L1-42.21420的Y

系

列三相異步電扉機轉朱顛編如表2-1o1420

電動機型壬打佛41的含義為：、1蠡手異步電動機，100表示機座中

心高(mm),L\\勺，1衣刃二竹匕］、.匕府住縣，4表示極數。

癰揚新加標1440

2.2.2選指

電動機的4瞪絢蟒),是否合適，對婚動機的工作除口經濟性都有影響。

Y160M-4111460

容量小于工作要求，則不能保證工作機的正常工作，或使電動機因長期超載而

過早損壞；容量選得過大，則電動機的價格高，傳動能力又不能充分利用，而

且由于電動機經常在輕載下運轉，其效率和功率因數較低從而造成能源的浪費。

對于載荷比較穩(wěn)定、長期運轉的機械（例如運輸機），通常按照電動機的額

定功率選擇，而不必校核電動機的發(fā)熱和起動轉矩。選擇電動機容量時應保證

電動機的額定功率即等于或稍大于工作機所需的電動機功率P.即

工作機所需電動機功率為

KW

式中匕一一工作機所需功率，指輸入輸送器軸的功率，KW；

7一一由電動機至工作機的總效率。

工作機所需功率匕，在任務書第一類題目中已經給出。在第二類題目中，

應由工作機的工作阻力（輸送帶工作拉力）產和運動參數如工作機線速度（輸

送帶速度）-計算求得。

1UUU

式中F——工作機的工作阻力，N；

v一一工作機的線速度，m/so

傳動裝置的總效率〃應為組成傳動裝置的各人運動副效率的乘積，即

式中7,%,名，…分別為每一運動副、每對軸承、每個聯軸器及傳動滾筒的效

率。各種傳動機構、軸承、聯軸器和滾筒的效率概略值見表2-2。

計算總效率時應注意以下幾點：

①資料中查出的效率值為一范圍時，按具體情況取值，一般可取中間值。

②軸承效率是指一對軸承的效率。

③當動力經過每一個運動副時，都會產生功率損耗，故計算效率時應逐一

計入。

對于本課程設計，任務書第一類題目中總的效率為

任務書第二類題目中總的效率為

表2-2機械傳動和摩擦副的效率概略值

種類效率

圓柱齒輪傳8級精度油潤滑0.97

動9級精度油潤滑0.98

V帶傳動0.96

球軸承0.99

滾動軸承

滾子軸承0.98

0.99飛.9

彈性聯軸器

95

傳動滾筒0.96

2.2.3選擇電動機的轉速

除了選擇合適的電動機系列和容量外，還要選擇適當的電動機轉速，以便

確定滿足工作機要求的電動機型號。容量相同的同類型電動機，有幾種不同的

轉速可供設計者選用，如三相異步電動機的同步轉速，一般有3000r/min（2極）、

1500r/min（4極）、1000r/min（6極）及750r/min（8極）四種。電動機的

同步轉速愈高，磁極對數愈少，其重量愈輕、外廓尺寸愈小、價格愈低。但是

電動機轉速與工作機轉速相差過多勢必使總傳動比加大，致使傳動裝置的外廓

尺寸和重量增加，價格提高。而選用較低轉速的電動機時，則情況正好相反，

即傳動裝置的外廓尺寸和重量減小，而電動機的尺寸和外廓增大，價格提高。

因此，在確定電動機轉速時，應進行分析比較，權衡利弊，選擇最優(yōu)方實。

設計中常選用同步轉速為1500r/min或1000r/min兩種電動機,如無特

殊要求，一般不選用3000r/min和750r/min的電動機。

就木設計來講，電動機的選擇可查表2-1。

設計計算傳動裝置時，通常用工作機所需電動機功率P”進行計算，而不用

電動機的額定功率心,。傳動裝置的輸入轉速可按電動機額定功率時的轉速，即

滿載轉速明,計算，這一轉速與實際工作時的轉速相差不大。

2.3計算裝置的總傳動比和分配各級傳動比

由選定的電動機滿載轉速〃”和工作機的轉速凡"可得傳動裝置總傳動比為

〃“在任務書第一類題目中已經給出，在任務書第二類題目中

60x1000v,.

nw=--------r/mm

式中D----卷筒直徑，mmo

v一一工作機的線速度（輸送帶速度），m/so

總的傳動比為各級傳動比",小￡，，3，的乘積，即

就本課程設計而言，。=3?，齒輪

如何合理分配各級傳動比，是傳動裝置設計中又一個重要問題。傳動比分配

得合理，可以減小傳動裝置的外廓尺寸、重量，達到結構緊湊、降低成本的目

的，還可以得到較好的潤滑條件。就本課程設計而言，分配傳動比主要應考慮

以下兒點：

（I）各級傳動比均應在推薦范圍內選取，不得超過最大值。V帶傳動的單

級傳動比常用值為2~4,最大值為7；圓柱齒輪傳動的單級傳動比常用值為

3?5，最大值為8。

（2）各級傳動零件應做到尺寸協調、結構勻稱，避免相互間發(fā)生碰撞或安

裝不便。例如圖2-2所示，由V帶和一級圓柱齒輪減速器組成的二級傳動中，

由于帶傳動的傳動比過大，使得大帶輪外圓

徑大于減速器中心高，造成尺寸不協調，安

時需將地基控坑，為避免出現這種情況，應

理分配帶傳動與齒輪傳動的傳動比。

傳動比可按下式分配：

注意：以上傳動比的分配只是初步的。

動裝置的實際傳動比必須在各級傳動零件

參數，如帶輪直徑、齒輪齒數確定后才能計

出來，故應在各級傳動零件的參數確定后計

實際總傳動比。一般允許總傳動比的實際值

設計要求的規(guī)定值有±（3%?5%）的誤差。

2.4計算傳動裝置的運動和動力參數

在選定電動機型號，分配傳動比之后，應計算傳動裝置各部分的功率及各軸

的轉速、轉矩，為傳動零件和軸的設計計算提供依據。

各軸的轉速可根據電動機的滿載轉速（及傳動比進行計算；轉動裝置各部分

的功率和轉矩通常是指各軸的輸入功率和輸入轉矩。

電動機軸的輸出功率、轉速和轉矩分別為

"二9550%(Nm)

穌=與，〃（）=〃,“‘

帶傳動的輸入功率和轉速分別為

為=庶，〃［帶=〃0

主動軸的輸入功率、轉速和轉矩分別為

/帶/,帶建動軸=955()生維(Nm)

G動軸=之.〃帶〃主動軸二

〃主動軸

主動軸承的轉速為

齒輪的輸入功率、轉速和轉矩分別為

7；齒輪=9550~^L(Nm)

電輪=心動軸，"軸承，齒輪=〃主動軸

%齒輪

從動軸的輸入功率、轉速和轉矩分別為

與、動軸=%輪”齒〃從動軸=及主動軸/'%,晨動軸=9550殳幽(Nm)

>〃從動軸

從動軸承的轉速為

聯軸器的輸入功率、轉速和轉矩分別為

p—p.>—丁聯軸器

「聯軸留一"從初軸'7/軸承〃n/聯軸費一〃從劭袖'/聯軸落一'DOU

〃聯軸器

設計與校核計算所需轉動裝置各部分的功率和轉速如表2-3。

表2-3轉動裝置各部分的功率和轉速

帶傳動主動軸主動軸承齒輪傳動從動軸從動軸承聯軸港

輸入功率(KW)XX

輸入轉速(r/min)

第3章傳動零件設計

傳動裝置是由各種類型的零、部件組成的，其中決定其工作性能、結構布置

和尺寸大小的主要是傳動零件。而支承零件和聯結零件等都要根據傳動零件的

需求來設計，所以，一般應先設計傳動零件。傳動零件的設計包括確定傳動零

件的材料、熱處理的方法、參數、尺寸和主要結構。減速器是獨立、完整的傳

動部件，為了使設計減速器時的原始條件比較準確，通常應先設計減速器外的

傳動件，例如帶傳動等。

各類傳動零件的設計方法均按有關教材所述，這里不再重復。下面僅就應注

意的問題做簡要提示。

3.1普通V帶傳動設計

通常，由于課程實際的學時限制，帶傳動設計只需確定主要參數和尺寸，而

不進行詳細的結構設計。

設計普通v帶傳動所需的已知條件主要有：原動機種類和所需的傳遞功率;

主動輪和從動輪的轉速（或傳動比）；工作要求及對外廓尺寸、傳動位置的要求

等。設計內容包括：帶的型號、長度和根數；帶輪的材料、結構類型、基準直

徑及傳動中心矩。另外，特別要求出作用在軸上的載荷心以及輪轂的長度/。輪

轂的長度/可按軸孔直徑d的大小確定，常取/=（1.5?23。而輪轂長度則取決于

帶的型號和根數。

3.2減速器內傳動零件設計

本設計采用圓柱齒輪傳動，齒輪傳動的設計步驟可參閱有關教材。下面僅就

應注意的問題做簡要提示。

齒輪頂圓直徑4,W400~500〃〃〃時，一般采用鍛造毛坯；當齒輪直徑與軸的

直徑相差不大時，應將齒輪和軸做成一體。

齒輪傳動的幾何參數和尺寸應分別進行標準化、圓整或計算其精確值。例如,

模數必須標準化；中心矩和齒寬應該圓整；分度圓、齒頂圓和齒根圓、螺旋角

等必須計算其精確值。

齒輪的結構尺寸訂算查閱相關資料并應盡量圓整，以便于制造和測量。另外，

其結構設計還有賴于第四章軸的結構設計即軸頭部分直徑的確定。

第4章裝配草圖設計

裝配圖是表達各零件的相互關系、位置、形狀和尺寸的圖樣，也是機器組裝、

調試、維護和繪制零件圖等的技術依據。由于裝配圖的設計和繪制比較復雜，

因此，應先做裝配草圖設計。在設計過程中，必須綜合考慮零件的工作條件、

材料、強度、剛度、制造、安裝、調整、潤滑和密封等方面的要求，以期得到

工作性能好、便于制造維護、成本低廉的機器。

裝配草圖的設計內容包括：確定軸的結構及其尺寸；選擇軸承型號；確定軸

的支點距離和軸上零件力的作用點；設計和繪制軸上的傳動零件和其它零件的

結構；箱體及其附件的結構，為工作圖（裝配工作圖和零件工作圖等）的設計

打下基礎。在繪圖過程中要注意：傳動零件的結構尺寸是否協調和是否有干涉;

驗算軸的強度和軸承的壽命。

在裝配草圖的設計過程中，繪圖與計算是交互進行的，經過反復修改，以獲

得較好的設計效果。應該避免單純追求圖紙的表面美觀，而不愿意修改已發(fā)現

的不合理結構。設計時通常采用“邊計算、邊畫圖、邊修改”，逐步完善和細化

設計圖紙。

裝配草圖設計可按初繪裝配草圖，軸、軸承的校核計算，完成裝配草圖三個

階段進行。

4.1初繪減速器裝配草圖

4.1.1初繪裝配草圖前的準備

在繪制裝配草圖前，應做好以下準備工作：

(1)通過參觀和拆裝實際減速器，觀看有關減速器的錄象，閱讀減速器裝

配圖，了解各零部件的功用、結構和相互關系，做到對設計內容心中有數；

(2)確定主要零件的主要尺寸，如齒綸的分度圓和齒頂圓直徑、寬度、綸

轂長度、傳動中心矩等；

(3)按工作條件和轉矩選定聯軸器的類型和型號，查出對兩端軸孔直徑和

孔寬及其有關裝配尺寸的要求。具體的型號確定還有賴于釉的結構尺寸的確定;

(4)按工作條件初步選擇軸承類型；

(5)確定滾動軸承的潤滑和密封方式。當大齒輪的圓周速度u>2?3m/s

時，可采用飛濺的潤滑油潤滑軸承；當y<2〃7/s時，可采用潤滑脂潤滑軸承。軸

承的密封型式可根據軸承的潤滑方式和工作環(huán)境選定；

(6)推薦減速器箱體的結構采用剖分式，如圖圖4-2和4-3為鑄造

箱體的減速器結構圖，其各部分尺寸可按表4-1、4-2所列公式確定。

寂視孔蓋通氣器頰視孔蓋螺釘

箱蓋

軸承端蔑蝶<1

軸承端蓋

箱座與箱蓋

聯結螺栓

箱座加強肋

箱座凸緣

油標

從動軸伸出端

與聯軸器聯結都分

放油孔螺塞

軸承端蓋

箱座底凸緣

RHA-A一4R回什士?奴、)田：由

4-1鑄

鐵一級

圓柱減

速器箱

體結構

尺寸

rviA-o同他一同什止以si』：市吧

制

圖4-4軸承在箱體中的位置圖4-5軸承

名稱符號尺寸關系

箱座壁厚

箱蓋壁厚

箱座凸緣厚度

箱蓋凸緣厚度

箱座底凸緣厚度

地腳螺釘直徑

地腳螺釘數目

軸承旁聯結螺栓直徑

箱蓋與箱座聯結螺栓直徑

聯結螺栓d2的間距

軸承端蓋螺釘直徑

窺視孔蓋螺釘立徑

定位銷直徑

d「4、”2至外箱壁距離見表4-2

d2至凸緣邊緣距離見表4-2

軸承旁凸臺半徑

凸臺高度根據低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準

外箱壁至軸承座端面距離

大齒輪頂圓與內箱壁距離

齒輪端面與內箱壁距離

箱蓋、箱座筋厚〃?］、m7721a0.85d>,0.853

軸承端蓋外徑軸承座直徑?(5?5.5)43

軸承旁聯結螺栓距離盡量靠近，以拉小和A/心互不干涉為準，

一般取S=

D2

表4-2q、G值

螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M30

沉頭座直14161822263440

徑12141620242835

18222633404861

4.1.2初繪裝配草圖的步驟

傳動零件(齒輪)、軸和軸承是減速器的主要零件，其它零件的結構隨之確

定。繪圖時先畫主要零件，后畫次要零件；由箱內零件畫起，內外兼顧，逐步

向外畫；先畫零件的中心線及輪廓線，后畫細部結構。畫圖時以一個視圖為主,

兼顧其它視圖。

初繪裝配草圖的步驟如下：

盡量選用1：1比例。布圖時，應根據齒輪的中心矩、頂圓直徑及輪寬等主

要尺寸，估計出減速器的輪廓尺寸，合理布置圖面。

繪圖順序如下：

(1)確定傳動件的輪廓和相對位置

在主、俯視圖上畫出箱體內齒輪的中心線、齒頂圓、分度圓、齒寬和輪轂

長等輪廓尺寸，其它細部結構暫不畫出。

(2)確定箱體內壁和軸承座端面的位置

大齒輪頂圓和齒輪端面與箱體內壁之間留有一定距離與和A2,以避免由

于箱體鑄造誤差引起的間隙過小,造成齒輪與箱體相碰c和A?取值參見表

47。小齒輪頂圓與箱體內壁間的距離，可待完成裝配草圖階段由主視圖上箱體

結構的投影關系確定。

減速器箱體內壁至軸承內側之間的距離為A,o如I軸承采用箱體內潤滑油潤

滑時，A的值見圖4-4(a),如軸承采用潤滑脂潤滑時，則需要裝擋油環(huán)，的

值見圖4-4(b)。在軸承位置確定后，畫出軸承輪廓。

箱體內壁至軸承座端面的距離4的值的確定要考慮板手空間的尺寸G、C?,

參見圖4-5；G、g值見表4-2。

畫出齒輪和箱體的輪廓圖后，根據軸所傳遞的轉矩，按扭轉強度初步計算

軸的直徑，具體可查有關教材。

當從動軸外伸部分與聯軸器聯結時，計算軸徑應在所選聯軸器孔徑的允許

范圍內，否則應改變軸經d,與其相匹配。

軸的結構設計包括確定軸的合理外形和全部結構尺寸。

軸的結構應滿足：軸和軸上零件有準確的工作位置；軸上零件應便于裝拆和

調整；軸應具有良好的制作工藝等。通常把軸做成階梯形（圖4-6）。

圖4-6軸的結構

軸的結構設計參考有關教材。

注意：軸的外伸長度取決干外接零件及軸承蓋的結構。

軸承型號和具體尺寸可根據軸的直徑初步選出，一般一根軸上取同一型號的

軸承，使軸承孔可一次鑲出，保證加工精度。

7畫出軸承蓋外形

除畫出軸承蓋外形外，還要完整畫出一個聯結螺栓，其余只畫出中心線。

8確定軸上力的作用點及支點距離

軸的結構確定后，根據軸上傳動零件和軸承的位置可定出軸上力的作用點和

軸的支點距離（圖4-7）。軸承的支點可近似取軸承寬度的重點位置。

確定出傳動零件的力作用點及支點距離后，便可進行軸和軸承的校核計算。

4.2軸、軸承的校核計算

4.2.1校核軸的強度

軸的強度校核可參閱有關教材。

4.2.2驗算滾動軸承壽命

軸承壽命計算可參閱有關教材。注意的一點是，軸承的徑向載荷應該由齒輪

所受徑向力與切向力的合力計算獲得。

按外接零件要求而定

+

a

Rd/1-7―4R百十十Jh■以古皿加1

4.3完成減速器裝配草圖

這一階段的主要任務是對減速器的軸系部件進行結構細化設計，并完成減速

器箱體及其附件的設計。

4.3.1軸系部件結構設計

以初繪草圖階段所確定的設計方案為基礎，對軸系部件（包拈齒輪、軸上其

它零件和與軸承組合有關的零件）進行結構設計。設計步驟大致如下。

齒輪的結構設計可參閱有關教材。

軸承的簡化畫法可參閱有關書籍。

軸承蓋用于固定軸承、調整軸承間隙及承受軸向載荷，軸承蓋有嵌入式和凸

緣式兩種。嵌入式軸承蓋結構簡單，但間隙調整比較麻煩。本課程設計推薦使

用凸緣式。

凸緣式軸承蓋調整軸承間隙比較方便，密封性能好，應用較多。

凸緣式軸承蓋多用鑄鐵鑄造，應使其具有良好的鑄造工藝性。對穿通式軸承

蓋，由于安裝密封件要求軸承蓋與軸配合處有較大厚度，設計時應使其厚度均

勻，如圖4-8所示的結構。

當軸承采用箱體內的潤滑油潤滑時，為了將傳動件飛濺的油經箱體剖分面上

的油溝引入軸承.應在軸承蓋上開槽，并將軸承蓋的端部直徑做小些。以保證

油路暢通（圖4-9）。

軸承蓋的結構尺寸見附表3。

RF1A1nib國

14?IA_O.fl.Arif14?IA_AJrfi11加11

在

輸入軸或輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥瑒┩饴┘巴饨绲幕覊m、水分和其它雜質

滲入，造成軸承的磨損或腐蝕，要求設置密封裝置。

密封的型式很多，密封效果也不相同。本課程設計推薦采用氈圈密封。氈圈

密封使用于脂潤滑及轉速不高的稀油潤滑，其結構型式見圖4-10o

擋油環(huán)的細部結構可參閱有關書籍。

軸套結構簡單，可根據實際結構自行設計。軸端擋圈是標準件，其結構型式

和尺寸可參閱有關書籍。

減速器箱體是支承和固定軸系部件、保證傳動傳動零件正常嚙合、良好潤滑

和密封的基礎零件。因此，應具有足夠的強度和剛度。

箱體多用灰鑄鐵鑄造。

為便于軸系部件的安裝和拆卸，箱體多做成剖分式，由箱座和箱蓋組成，剖

分面多取軸的中心線所在平面，箱座和箱蓋采用普通螺栓聯結，圓錐銷定位。

剖分式鑄造箱體的設計耍點如下。

為保證減速器箱體的支承剛度，箱體軸承座處應有足夠的厚度，并且設置加

強肋。

為了提高箱體軸承座孔處的聯結剛度，應使軸承孔兩側的聯結螺栓盡量靠近

軸承，但應避免與箱體上固定軸承蓋的羅紋孔及箱體剖分面上的油溝發(fā)生干涉。

通常取兩聯結螺栓的中心矩SxD?（4為軸承蓋外徑）。

為提高聯結剛度，在軸承座旁聯結螺栓處應做出凸臺，凸臺的高度〃由聯結

螺栓直徑所確定的扳手空間尺寸G和C2確定（圖4-11）。由于減速器上各軸承蓋

的外徑不等，為便于制造，各凸臺高度應設計一致，并以最大軸承蓋直徑2所

確定的高度為準。

凸臺的尺寸由作圖確定，畫凸臺結構時應按投影關系，在三個視圖上同時進

行。

通常箱蓋頂部在主視圖上的外廓由圓

和直線組成，大齒輪所在一側箱蓋的外表

圓弧半徑R=4+△]+d（4為齒頂圓半

徑）。在一般情況下，軸承旁螺栓凸臺均在

弧內側，按有關尺寸畫出即可。而小齒輪

側的外表面圓弧半徑應根據結構作圖確

為了保證箱蓋與箱座的聯結剛度，箱

與箱座聯結凸緣應有較大的厚度片和〃，箱座底面凸緣的寬度8應超過箱座的內

壁，以利于支撐（圖4T2）。

箱體凸緣聯結螺栓的布置

為保證箱體密封，除箱體剖分面聯結凸緣要有足夠的寬度及剖分面要經過

精剖或刮研加工外，還應合理布置箱體凸緣聯結螺栓。通常對中小型減速器，

螺栓間距取100?150〃〃〃。盡量對稱均勻布置，并注意不要與吊耳、吊鉤和定位

銷等發(fā)生干涉。

當

傳動零件采用浸油潤滑時，浸油深度應根據傳動零件的類型而

定。對于圓柱齒輪，通常浸油深度為一個齒高。

為避免傳動零件轉動時將沉積在油池底部的污物攪起，造成齒面磨損，應

使大齒輪齒頂距油池底面的距離不小于30?50〃〃〃（圖4-13）o

為保證潤滑及散熱的需要，減速器內應有足夠的油量。單級減速器每傳遞

1KW的功率，需油量為匕=0.35~0.7L。匕小值用于低粘度油，大值用于高粘度

油。

應使油池容積油池容積越大，則潤滑油的性能維持越久，潤滑效果

越好。

綜合以上各項要求即可定出箱座高度。

當軸承利用傳動零件飛濺起來的潤滑油潤滑時，應在箱座的剖分面上開設

輸油溝，使濺起的油沿箱蓋內壁經斜面流入輸汨溝內，再經軸承蓋上的導油槽

流入軸承（圖4-9）0

輸油溝有鑄造油溝和

機加工油溝兩種結構型式。

機加工油溝容易制造，工

藝性好，故用得較多,其結

構尺寸見圖4T4。

為提高減速器箱體的

密封性，可在箱座的°=3?5n皿機加X）；0=5-8mm（鑄造）剖分

而上制造出與箱內溝通的

回油溝，使?jié)B入箱體質I4_1d必剖分

面的油沿回油溝流回箱內。

（1）鑄造工藝性

為便于造型、澆鑄及減少鑄造缺陷，箱體應力求形狀簡單、壁厚均勻、過

渡平緩，為避免產生金屬積聚，不宜采用形成銳角的傾斜肋和壁。

考慮液態(tài)金屬的流動性，箱體壁厚不應過薄，砂型鑄造圓角半徑一般可取

R>5mm。

為便于造型時取模，鑄件表面沿拔模方向應設計成1:10?1:2()的拔模斜度,

拔模斜度在圖上可不畫出，但應在零件圖中注出。

在鑄造箱體的拔模方向上應盡量減少凸起結構，必要時可設置活塊，以減

少拔模難度。當鑄件表面有多個凸起結構時，應當盡量連成一體，以便于木模

制造和造型。

箱體設計應盡量避免出現狹縫，因砂型強度較差，拔模時容易帶砂，澆鑄

時容易被鐵水沖壞而形成廢品。

(2)機加工工藝性

各軸承座的外端面要盡量位于同一平面內，兩側與箱體中心線對稱，以便

于加工和檢驗。

為了減少箱體的加工面積，箱體上任何一處的加工面與非加工面必須分開。

箱體與其它零件的結合處，如箱體軸承座端面與軸承蓋、窺視孔與窺視孔

蓋、螺塞及吊環(huán)螺釘的支承面處均應做出凸臺，以便于機加工。

箱體底面的結構型式如圖4-15所示。

螺栓頭及螺母的支撐面需銃平或銅平，應設計出凸臺或沉頭座。

依I，_1二給/*武石臺匕Mi、中

快、造型美觀、重量減輕。

目前，廣泛應用的是內肋方型外廓減速器箱體。

為了保證減速器正常工作，除了對箱體、軸系部件的結構設計應給予足夠

重視外，還應考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、指示油面，裝拆時箱座與

箱蓋的精確定位、啟蓋及吊運等減速器附件的合理選擇和設計。減速器各種附

件的作用及設計要點如下：

為了檢查傳動零件的嚙合和潤滑情況，并為了向箱體內注入潤滑油，應在

傳動件嚙合區(qū)的上方設置窺視孔。窺視孔應足夠大，以便于檢查操作。

窺視孔上設有窺視蓋，用螺釘緊固，視孔蓋可用鋼板、鑄鐵或有機玻璃等

材料制造，其結構型式可參考圖4-16,尺寸由結構設計確定。

視孔蓋下面墊有封油墊片，以防止污物進入箱體或潤滑油滲入出來（圖

減速器運轉時，由于摩擦發(fā)熱，箱內會發(fā)生溫度升高、氣體膨脹、

壓力增大等現象。為使箱體內受熱膨脹的空氣和油蒸氣能自由地排出，

以保證箱體內外氣壓相等，不致使?jié)櫥脱叵潴w結合面、軸伸處及其

它縫隙滲漏出來，通常在箱蓋頂部或視孔蓋上設置通氣器。

通氣器的結構形式很多，圖4T8為簡單通氣器，用于比較清潔的

團。病M

場合。通氣器結構尺寸見附表2。

為了將污油排放干凈，應在油池的最低位置設置放油孔（圖4T9）。

平時放油孔用螺塞及封油墊圈密封。螺塞直徑約為箱體壁厚的2~3倍，墊

圈材料為耐油橡膠、石棉及皮革等；螺塞及密封墊圈的尺寸見附表1。

為了指示減速器內油面的高度，以保證箱內正常的油

量，應在便于觀察和油面比較穩(wěn)定的部位設置油而指示

器。

油面指示器的結構形式及尺寸見圖4-20,檢查油面時

需將油標拔出，由其上的油痕判斷油面高度是否合適。

設計時應合理確定桿式油標插座的位置及傾斜角度，

既要避免箱體內潤滑油溢出，又要便于油標的插取及插座

卜沉頭座孔的加

為了便于搬運減速器，應在箱體上設置起吊裝置。起吊裝置有吊環(huán)螺釘、

吊鉤及吊耳、吊環(huán)等。本課程設計采用吊鉤或吊環(huán)（圖4-21、4-22）o

為

r^1/Ion卜工二Etl二莊

孔，并保證減速器每次裝拆后軸承座

的上下半孔始終保持加工時的位置

精度，應在箱蓋和箱座的剖分面加工

完成并用螺栓聯結之后、像孔之前，

在箱蓋和箱座的聯結凸緣上裝配兩

個定位圓錐銷。定位銷的位置應便于

鉆、校加工，且不防礙附近聯結螺栓

的裝拆。兩圓錐銷應相距較遠，且不

宜對稱布置，以提高定位精度。

圓錐銷的公稱直徑（小端直徑）

可取為（0.7~0.8）出（一為箱蓋和箱

座聯結螺栓直徑），其長度應稍大于

箱蓋和箱座聯結凸緣的總厚度

（4-23）,以便于裝拆。

定位銷直徑應取標準值。

為了加強密封效果，防止?jié)櫥?/p>

RM1-L2)d從箱體剖分面滲漏，通常在箱蓋和箱

y0,8?l)d座剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因

反14Q.EC￡6上修工口而在拆卸時往往因粘接較緊而不易

分開，為此，常在箱蓋凸緣的適當位

置設置1?2個啟蓋螺釘。

啟蓋螺釘的直徑與箱蓋凸緣聯結螺栓直徑相同，其長度應大于箱蓋凸緣的

厚度。其端部應為圓柱形或半圓形，以免在擰動時將其端部破壞，見圖4-24。

完

成

減

速

器

裝

配

圖定位鐺結構圖啟蓋螺釘結構

4-234-24草

圖后，應進行認真檢查并做必要的修改。檢查的主要內容為：裝配圖設計與傳

動方案布置是否一致；輸入、輸出軸的位置及結構尺寸是否符合設計要求；圖

面布置和表達方式是否合適；視圖選擇、投影關系是否正確；傳動件、軸、軸

承、箱體、箱體附件及其它零件結構是否合理；定位、固定、調整、加工、裝

拆是否方便可靠；重要零件的結構尺寸與設計訐算是否一致，如中心距、分度

圓直徑、齒寬、軸的結構尺寸等。

圖4-25是減速器裝配草圖設計中常見的錯誤及其改正方法，可供檢查時參

考。

、、一A-rwrt、lI."w-r>1.1?I-、r-

第5章裝配圖設計

裝配圖是表達產品中各零件之間裝配關系的身樣。在設計過程中，應先畫出

裝配圖，根據裝配圖畫零件圖。零件加工完后，根據裝配圖進行裝配和檢驗。

所以裝配圖在整個產品的設計、制造、裝配過程中起著重要作用。

裝配圖是在裝配草圖的基礎上繪制的，在設計時要綜合考慮裝配草圖中各零

件的材料、強度、剛度、加工、裝拆、調整和潤滑等要求，修改其錯誤和不合

理之處，保證裝配圖的設計質量。

減速器裝配圖的主要內容包括：表達減速器裝配結構和位置的圖形；尺寸標

注和配合代號；技術要求；技術特性表；零件編號；標題欄和明細表。

5.1繪制減速器裝配圖

繪制裝配圖前應根據裝配草圖確定圖紙幅面、圖形比例，綜合考慮裝配圖的

各項設計內容，合理布置視圖。

減速器裝配圖選用兩個或三個視圖，必要時加輔助剖面、剖視或局部視圖。

在完整、準確地表達產品零、部件的結構形狀、尺寸和各部分相互關系的前提

下，視圖數量應較少。

畫剖視圖時，同一零件在各剖視圖中的剖面線方向應一致，相鄰的不同零件,

其剖面線方向或間距應取不同，以示區(qū)別。對于薄的零件，其剖面可以涂黑。

裝配圖上某些結構可以采用機械制圖標準規(guī)定的畫法，例如螺栓、螺母、滾

動軸承等。對于相同類型、尺寸、規(guī)格的螺栓聯結可以只畫一個，其余用中心

線表示。

裝配圖繪制好后，先不要加深，待零件工作圖設計完成后，修改裝配圖中某

些不合理的結構或尺寸，然后再加深完成裝配圖設計。

5.2標注尺寸

根據使用要求，在裝配圖中應標注以下幾類尺寸：

(1)特性尺寸：表明減速器性能和規(guī)格的尺寸。如傳動零件中心距及其偏

差。

(2)配合尺寸：表明減速器內零件之間裝配關系的尺寸。主要零件的配合

處都應標出尺寸、配合性質和精度等級。如軸與傳動零件、軸承、聯軸器的配

合尺寸，軸承與軸承座孔的配合尺寸等。配合與精度的選擇對于減速器的工作

性能、加工工藝及制造成本影響很大，應根據設計資料認真選定。

（3）安裝尺寸：表明減速器安裝在基礎上或安裝其它零、部件所需的尺寸。

如箱體底面尺寸；地腳螺栓孔的中心距、直徑和定位尺寸；減速器的中心高；

軸外伸端配合長度和直徑；軸外伸端面與減速器某基準軸線的距離等。

（4）外形尺寸：表明減速器總長、總寬和總高的尺寸。以供包裝運輸和車

間布置時參考。

標注尺寸時，應使尺寸線的布置整齊、清晰，尺寸應盡量標注在視圖外面，

并盡可能集中標注在反映主要結構的視圖上。

5.3標注減速器的技術特性

應在裝配圖上的適當位置列表說明減速器的技術特性，所列項目及格式見

表。

技術特性

輸入功輸入轉運效率傳動比傳動特性

率

Pnnimn￡精度等

/kW/(r/mi級

n)

5.4編寫技術要求

裝配圖技術要求是用文字說明在視圖上無法表示的有關裝配、調整、檢驗、

潤滑和維修等方面的內容。正確地制訂技術要求，以保證減速器的工作性能。

減速器裝配圖主要有以下幾方面的技術要求。

在裝配前所有零件均用煤油或汽油清洗，配合表面涂上潤滑油。箱體內不允

許有任何雜物存在，箱體內壁涂上防侵蝕涂料。

為保證滾動軸承的正常工作，在安裝時必須留出一一定的軸向游隙。對于可調

間隙的軸承（角接觸軸承）的軸向間隙可查表。

對于不可調間隙的軸承（向心軸承），可在軸承

蓋與軸承外圈端面間留出適當間隙△

（A=0.25~0.4m???）。

軸向游隙調整方法有墊片調整和螺紋零件

調整兩種。本課程設計推薦使用墊片調整法

(如圖5-1)。

齒輪安裝后，所要求的傳動側隙和接觸斑點歪由傳動精度確定的，可查表得

到。

潤滑對減速器的傳動性能有很大影響，在技術要求中應注明傳動件和軸承的

潤滑劑品種、用量和更換時間。

選擇傳動件的潤滑劑時，應考慮傳動特點、載荷性質、載荷大小及運轉速度。

一般說，重載、高速、頻繁啟動、反復運轉等情況，由于刑場油膜的條件差，

溫升高，所以應選用粘度高、油性和極壓性好的潤滑油。輕載、高速、間歇工

作的傳動件可選用粘度較低的潤滑油。

當傳動件與軸承采用同一潤滑劑時，應優(yōu)先滿足傳動件的要求，適當兼顧軸

承的要求。

傳動件與軸承所用潤滑劑的選擇方法參見教材或手冊。

減速器換油時間取注于油中雜質的多少和被氧化與被污染的程度，一般為半

年左右。

減速器剖分面、各接觸而和密封處均不允許漏油。剖分面上允許涂密封膠或

水玻璃，不允許使用墊片或填料。

減速器作空載實驗時，在額定轉速下正反轉各一小時，要求運轉平穩(wěn)，噪聲

小，聯結處不松動，無滲漏等。作負載實驗時，在額定轉速和額定功率下，油

池溫升