《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》課件第5章

第5章機(jī)械裝配圖設(shè)計(jì)

5.1概述5.2裝配圖設(shè)計(jì)第一階段—傳動(dòng)零件的布置及軸系部件的設(shè)計(jì)5.3裝配圖設(shè)計(jì)第二階段—零部件具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)5.4裝配圖設(shè)計(jì)第三階段—箱體及附件設(shè)計(jì)5.5裝配圖設(shè)計(jì)第四階段—完善裝配工作圖

5.1概述

5.1.1機(jī)械裝配工作圖的設(shè)計(jì)內(nèi)容

裝配圖是反映各個(gè)零件的相互位置、裝配關(guān)系、結(jié)構(gòu)形狀以及尺寸的圖紙，也是設(shè)計(jì)零件工作圖和組裝、調(diào)試、維護(hù)機(jī)器的技術(shù)依據(jù)。在設(shè)計(jì)過程中，一般先進(jìn)行裝配圖設(shè)計(jì)，再根據(jù)裝配圖設(shè)計(jì)零件圖，零件加工完成后，最后根據(jù)裝配圖進(jìn)行裝配并檢驗(yàn)。產(chǎn)品的使用和維護(hù)也根據(jù)裝配圖和相關(guān)技術(shù)文件進(jìn)行，因此裝配圖在整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和使用過程中起著關(guān)鍵作用，設(shè)計(jì)裝配圖是機(jī)械設(shè)計(jì)過程中非常重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計(jì)裝配圖時(shí)，要綜合考慮工作要求、材料、強(qiáng)度、剛度、磨損、加工、裝拆、調(diào)整、潤滑和維護(hù)以及經(jīng)濟(jì)性等諸多因素，并要用足夠的視圖表達(dá)清楚。一般應(yīng)包括以下四方面的內(nèi)容：

(1)完整、清晰地表達(dá)機(jī)器全貌的一組視圖。

(2)必要的尺寸標(biāo)注。

(3)技術(shù)要求及調(diào)試、裝配、檢驗(yàn)說明。

(4)零件編號(hào)、標(biāo)題欄、明細(xì)表。5.1.2機(jī)械裝配工作圖的設(shè)計(jì)步驟

設(shè)計(jì)機(jī)械裝配工作圖一般按以下步驟進(jìn)行：

(1)設(shè)計(jì)裝配工作圖的準(zhǔn)備(準(zhǔn)備階段)。

(2)傳動(dòng)零件的布置及軸系部件的設(shè)計(jì)(第一階段)。

(3)零部件具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(第二階段)。

(4)箱體和附件的設(shè)計(jì)(第三階段)。

(5)完善裝配工作圖(第四階段)。

裝配工作圖設(shè)計(jì)的各個(gè)階段不是絕對分開，而是會(huì)有交叉和反復(fù)的。在設(shè)計(jì)過程中，隨時(shí)要對前面已進(jìn)行的設(shè)計(jì)作必要的修改。5.1.3設(shè)計(jì)裝配工作圖的準(zhǔn)備(裝配圖設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段)

開始繪制機(jī)械裝配工作圖前，應(yīng)做好必要的準(zhǔn)備工作。下面以減速器裝配工作圖設(shè)計(jì)為例進(jìn)行說明。

1．確定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

通過閱讀有關(guān)資料，看實(shí)物、模型、錄像或減速器拆裝實(shí)驗(yàn)等，了解各零件的功能、類型和結(jié)構(gòu)，做到對設(shè)計(jì)內(nèi)容心中有數(shù)。分析并初步確定減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，其中包括箱體結(jié)構(gòu)(剖分式或整體式)、軸及軸上零件的固定方式、軸的結(jié)構(gòu)、軸承的類型、潤滑及密封方案、軸承蓋的結(jié)構(gòu)(凸緣式或嵌入式)以及傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)等。

2．準(zhǔn)備原始數(shù)據(jù)

根據(jù)本書第2章和第3章的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)該獲得下列數(shù)據(jù)：

(1)選擇電動(dòng)機(jī)類型和型號(hào)，查出其軸徑和伸出長度。

(2)按工作情況和轉(zhuǎn)矩選出聯(lián)軸器類型和型號(hào)、兩端軸孔直徑和孔寬、確定有關(guān)裝配尺寸。

(3)確定各類傳動(dòng)零件的中心距、外圓直徑和寬度(輪轂和輪緣)，如齒輪傳動(dòng)的中心距、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒輪寬度等，其他詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸暫不確定。

(4)確定滾動(dòng)軸承類型，如深溝球軸承、角接觸軸承或向心推力軸承等?？沙踹x軸承型號(hào)。

(5)根據(jù)軸上零件的受力、固定和定位等要求，初步確定軸的階梯段，具體尺寸暫不定。

(6)確定減速器箱體的結(jié)構(gòu)形式(如剖分式或整體式等)，并計(jì)算其各部分的尺寸以及有關(guān)零件的尺寸，列表備用。

減速器的典型構(gòu)造如圖5-1、圖5-2和圖5-3所示。圖5-1二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器圖5-2錐齒輪-圓柱齒輪減速器圖5-3蝸桿減速器(蝸桿下置式)減速器箱體的結(jié)構(gòu)如圖5-38和圖5-39所示，表5-1給出了齒輪減速器、蝸桿減速器的箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸以及零件間相互尺寸關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)值。這是在保證箱體強(qiáng)度和剛度的條件下，考慮結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便等要求，由經(jīng)驗(yàn)決定的。所以要先計(jì)算表5-1中箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，計(jì)算結(jié)果有的要作適當(dāng)圓整，有的要根據(jù)具體情況作適當(dāng)修改。

5.2裝配圖設(shè)計(jì)第一階段—傳動(dòng)零件的

布置及軸系部件的設(shè)計(jì)

5.2.1第一階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟

這一階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容是通過繪圖布置傳動(dòng)零件并確定其相互位置，設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)尺寸以及確定軸承的位置、型號(hào)，設(shè)計(jì)軸系零件的組合結(jié)構(gòu)，進(jìn)行軸、鍵的強(qiáng)度校核以及軸承壽命的校核。大致步驟如圖5-4所示。圖5-4裝配圖設(shè)計(jì)第一階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟5.2.2視圖選擇與圖面布置

減速器裝配圖通常用三個(gè)視圖并輔以必要的局部視圖來表達(dá)，如圖5-5所示，同時(shí)，還要考慮標(biāo)題欄、明細(xì)表、技術(shù)要求、尺寸標(biāo)注等所需的圖面位置。繪制裝配工作圖時(shí)，應(yīng)根據(jù)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)簡圖和由計(jì)算得到的減速器內(nèi)部齒輪的直徑、中心距，來估計(jì)減速器的外形尺寸，合理布置三個(gè)主要視圖。視圖的大小可按表5-2進(jìn)行估算。圖5-5視圖布置參考圖5.2.3確定傳動(dòng)零件位置和箱體內(nèi)壁線

傳動(dòng)零件、軸和軸承是減速器的主要零件，其他零件的結(jié)構(gòu)和尺寸是根據(jù)主要零件的位置和結(jié)構(gòu)而定的。減速器裝配工作圖設(shè)計(jì)時(shí)，一般從傳動(dòng)零件畫起，由箱內(nèi)零件逐步延至箱外，先畫出中心線和輪廓線再過渡到結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，以俯視圖為主，兼顧主視圖和左視圖。

1.箱內(nèi)傳動(dòng)零件中心線及外形輪廓的確定

如圖5-6所示，根據(jù)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算所得的箱內(nèi)傳動(dòng)零件的主要尺寸，在俯視圖上先畫出傳動(dòng)零件的中心線，再畫齒頂圓、分度圓、齒寬和輪轂寬等輪廓尺寸，其他細(xì)部結(jié)構(gòu)暫不畫出。為了保證全齒寬嚙合并降低安裝要求，通常取小齒輪寬比大齒輪寬大5～10mm。相鄰兩齒輪端面間的距離c=8～12mm，可參見表5-3。同時(shí)，在主視圖中畫出節(jié)圓和齒頂圓。圖5-6二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)零件的布置示意圖

2.箱體內(nèi)壁位置的確定

如圖5-7所示，大齒輪齒頂圓與箱體內(nèi)壁之間要留一定的距離Δ，小齒輪端面與箱體內(nèi)壁之間要有距離p，以免因箱體鑄造誤差造成間隙過小時(shí)，齒輪與箱體相碰。Δ和p的值按表5-3確定。根據(jù)p值大小在俯視圖上先畫出箱體寬度方向的兩條內(nèi)壁線，再由Δ的大小畫出箱體長度方向低速級(jí)大齒輪一側(cè)的內(nèi)壁線，小齒輪齒頂圓與內(nèi)壁線間的距離暫不確定，待裝配底圖設(shè)計(jì)后，由主視圖上箱體結(jié)構(gòu)的投影關(guān)系確定。同時(shí)，在主視圖上畫出箱體內(nèi)壁高度方向和一側(cè)寬度方向的輪廓線。圖5-7二級(jí)圓柱齒輪減速器箱體內(nèi)壁的確定示意圖對于含錐齒輪的減速器，在確定箱體內(nèi)壁位置時(shí)，應(yīng)先估計(jì)大錐齒輪的輪轂寬度，待軸徑確定后再作必要的調(diào)整和修改。具體尺寸參考表5-3。

3.箱體凸緣外緣線的確定

如圖5-8所示，對于剖分式減速器，箱體凸緣外緣線應(yīng)由箱體壁厚δ，連接螺栓所需要的扳手空間c1、c2等尺寸來確定。需要注意的是，箱體凸緣在寬度方向的尺寸正是軸承座孔的寬度，因此確定其寬度尺寸L時(shí)，應(yīng)按照軸承旁連接螺栓d1的尺寸來考慮扳手空間c1、c2的尺寸，同時(shí)還要來考慮軸承座外端面加工表面與毛坯面相區(qū)分，且留出一定的加工余量，約5～8mm，即mm。圖5-8二級(jí)圓柱齒輪減速器箱體凸緣外緣線的確定示意圖幾種減速器底圖的俯視圖的輪廓如圖5-9、5-10、5-11、5-12、5-13所示，供設(shè)計(jì)時(shí)參考。其中，圖5-9是單級(jí)圓柱齒輪減速器底圖的俯視圖、圖5-10是二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器(軸承端蓋是嵌入式)底圖的俯視圖、圖5-11是單級(jí)蝸桿減速器底圖的主視圖和側(cè)視圖、圖5-12是單級(jí)錐齒輪減速器底圖的俯視圖、圖5-13是二級(jí)錐齒輪-圓柱齒輪減速器底圖的俯視圖。圖5-9單級(jí)圓柱齒輪減速器底圖的俯視圖圖5-10二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器底圖的俯視圖圖5-11單級(jí)蝸桿減速器底圖的主視圖和側(cè)視圖圖5-12單級(jí)錐齒輪減速器底圖的俯視圖圖5-13二級(jí)錐齒輪-圓柱齒輪減速器底圖的俯視圖

4.軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)

軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)一般先從高速軸開始，然后再進(jìn)行中間軸和低速軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。

1)

軸徑的初步估算

當(dāng)軸的支承距離未確定時(shí)，軸徑可按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算，即假定軸只受轉(zhuǎn)矩，根據(jù)軸上所受的轉(zhuǎn)矩可以估算軸的最小直徑，并用降低許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的方法來考慮彎矩的影響。初步估算軸最小直徑計(jì)算公式為：

(5-1)式中：P為軸所傳送的功率(kW)；n為軸的轉(zhuǎn)速(r/min)；C為由軸的材料的許用切應(yīng)力所確定的系數(shù)，其值可參見表5-5。按式(5-1)計(jì)算出的軸徑，一般作為軸的最細(xì)處的直徑。如果在該處有鍵槽，則應(yīng)考慮鍵槽對軸的強(qiáng)度的削弱。通常若有一個(gè)鍵槽，d值應(yīng)增大5%；若有兩個(gè)鍵槽，d值應(yīng)增大10%，最后需將軸徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。對外伸軸，初步估算的軸徑常作為軸的最小直徑(軸端直徑)。當(dāng)外伸軸通過聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)連接時(shí)，則初步估算的直徑d必須與電動(dòng)機(jī)軸和聯(lián)軸器孔相匹配；如外伸軸上裝帶輪，則其直徑應(yīng)與帶輪孔徑相同，必要時(shí)可改變軸徑d(或增大或減小)。具體軸的直徑圓整方法如下：

(1)該軸段若裝有標(biāo)準(zhǔn)件(如聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承等)，則查相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，按標(biāo)準(zhǔn)件的孔徑來確定軸徑。滾動(dòng)軸承內(nèi)徑的尺寸一般為5的倍數(shù)，具體請參見本書第13章相關(guān)內(nèi)容。聯(lián)軸器的孔徑尺寸參見表5-6。

(2)該軸段若裝有非標(biāo)準(zhǔn)件，則軸徑應(yīng)盡量取表5-7中的標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列。

2)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在初步估算軸徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。為了滿足軸上零件的裝拆、定位、固定等要求，且為了便于軸的加工，通常將軸設(shè)計(jì)成階梯軸，如圖5-14所示。圖5-14階梯軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的任務(wù)是合理確定階梯軸的形狀和全部結(jié)構(gòu)尺寸。

階梯軸結(jié)構(gòu)尺寸的確定包括徑向尺寸(直徑)和軸向尺寸兩部分。各軸段徑向尺寸的變化和確定主要取決于軸上零件的安裝、定位、受力情況以及軸的加工精度要求等。而各軸段的長度則根據(jù)軸上零件的位置、配合長度、軸承組合結(jié)構(gòu)以及箱體的有關(guān)尺寸來確定。

(1)軸各段直徑的確定。確定各軸段的直徑，應(yīng)考慮對軸肩大小的尺寸要求及與軸上零件、密封件的尺寸匹配。對用于固定軸上零件或傳遞軸向力的定位軸肩，如圖5-14中直徑d和d1，d3和d4，d4和d5形成的軸肩，直徑變化值要大些。這些軸肩的圓角半徑r應(yīng)小于裝配零件孔的倒角C(表5-8)和軸肩高h(yuǎn)，定位軸肩高度h應(yīng)大于該處軸上零件的倒角或圓角半徑2～3mm，通常取h≥(0.07～0.1)d。當(dāng)固定滾動(dòng)軸承時(shí)，軸肩(或套筒)直徑D應(yīng)小于軸承內(nèi)圈的外徑(厚度)，以便于拆裝軸承。定位軸肩的尺寸如表5-8所示。對于僅僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)別不同的加工表面時(shí)，其直徑變化值應(yīng)較小，甚至采用同一公稱直徑而取不同的偏差值。如圖5-14中的d1和d2，d2和d3的直徑差取1～3mm即可。在確定裝有滾動(dòng)軸承、氈圈密封、橡膠密封等標(biāo)準(zhǔn)件的軸段的直徑時(shí)，除了滿足軸肩大小的要求外，其軸徑應(yīng)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸查取相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值。如裝配滾動(dòng)軸承的軸徑d2和d5應(yīng)取滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的標(biāo)準(zhǔn)直徑值，d1應(yīng)根據(jù)所采用的密封圈查取標(biāo)準(zhǔn)直徑，見表5-13和表5-14。相鄰軸段的過渡圓角半徑，見表9-19。

仍以圖5-14中減速器的階梯軸為例來說明軸各段直徑的確定。在圖5-14(a)中，軸承潤滑方式為脂潤滑，左端裝剛性聯(lián)軸器；在圖5-14(b)中，軸承潤滑方式為油潤滑，左端部裝彈性柱銷聯(lián)軸器。其各部分軸徑的大小可以按照表5-9來確定。

(2)軸各段長度的確定。軸上安裝傳動(dòng)零件的軸段長度是由所裝零件的輪轂寬度決定的，而輪轂寬度一般都和軸的直徑有關(guān)，可根據(jù)不同零件的結(jié)構(gòu)要求確定其輪轂寬度。除此之外，還要考慮相鄰零件之間必要的間距以及軸上零件定位和固定可靠的需要。

①為了保證軸向定位和固定可靠，與齒輪、聯(lián)軸器或帶輪等零件相配合的軸段長度一般應(yīng)比與其相配合的輪轂長度稍短一點(diǎn)，如圖5-14所示，即在軸肩端面與輪轂端面之間留有一定距離Δl(Δl=2~3mm)，在軸的末端面與輪轂端面之間也留有一定距離Δl

。②軸上裝有平鍵時(shí)，鍵的長度應(yīng)略小于零件(齒輪、蝸輪、帶輪、鏈輪、聯(lián)軸器等)的輪轂寬度，一般平鍵長度比輪轂長度短5～10mm并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值(表5-6)。為了保證安裝零件時(shí)輪轂上的鍵槽與軸上的鍵容易對準(zhǔn)，應(yīng)使軸上鍵槽靠近輪轂裝入軸端一側(cè)(如圖5-l4齒輪軸段的左端)，且距離不宜過大，一般取Δ≤2～5mm。③軸的外伸長度取決于軸承蓋結(jié)構(gòu)和軸伸出端安裝的零件。如軸端裝有聯(lián)軸器，則必須留有足夠的裝配尺寸。采用不同的軸承端蓋結(jié)構(gòu)，軸外伸的長度也不同。例如，當(dāng)裝有彈性套柱銷聯(lián)軸器[見圖5-15(a)]時(shí)，就要求有裝配尺寸A(A可由聯(lián)軸器型號(hào)確定)；當(dāng)采用凸緣式端蓋[見圖5-15(b)]時(shí)，軸外伸端長度必須考慮拆卸端蓋螺釘所需要的長度LB(LB可參考端蓋螺釘長度來確定)，以便在不拆卸聯(lián)軸器的情況下，可以打開減速器機(jī)蓋；當(dāng)外接零件的輪轂不影響螺釘?shù)牟鹦禰見圖5-15(c)]或采用嵌入式端蓋時(shí)，箱體外旋轉(zhuǎn)零件至軸承蓋外端面或軸承蓋螺釘頭頂面距離l4一般不小于15～20mm(見圖5-14)。圖5-15軸外伸端長度的確定④軸穿越箱體段的長度必須與已經(jīng)確定的箱體軸承孔處凸緣的寬度及有待確定的軸承蓋厚度、軸外伸端所安裝的零件的位置和尺寸相適應(yīng)。

⑤軸承的位置應(yīng)適當(dāng)，軸承的內(nèi)側(cè)至箱體壁應(yīng)留有一定的間距，其大小取決于軸承的潤滑方式。采用脂潤滑時(shí)，所留間距較大，為8～12mm，以便放置擋油環(huán)，防止?jié)櫥蜑R入而帶走潤滑脂，如圖5-14(a)所示；若采用油潤滑，一般所留間距為3～5mm即可，如圖5-14(b)所示。擋油環(huán)結(jié)構(gòu)如圖4-6所示。

仍以圖5-14中減速器的輸入軸為例，當(dāng)滾動(dòng)軸承和聯(lián)軸器型號(hào)的選擇、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算、軸承座旁螺栓的選擇完成后，可以根據(jù)表5-10從安裝齒輪的軸段處向兩端進(jìn)行軸向尺寸的計(jì)算。

(3)軸的圓角、倒角、砂輪越程槽、鍵槽。軸的圓角尺寸可以參考Q/ZB138—73的相關(guān)表來確定，但在軸上與零部件配合位置處，軸肩處圓角的大小必須小于零部件的圓角或倒角。軸的倒角可在本書表9-17中查取。

當(dāng)軸表面需要磨削加工或切削螺紋時(shí)，軸徑變化處應(yīng)留有砂輪越程槽或退刀槽，軸的螺紋退刀槽和砂輪越程槽尺寸可在本書表11-5和表9-18中查取。

軸的鍵槽尺寸由軸徑大小、軸傳遞扭矩的大小來確定，而鍵槽在軸向的位置要求是使傳動(dòng)件便于安裝，即鍵要盡量靠近傳動(dòng)件安裝的方向。同時(shí)，如果軸上有多個(gè)鍵槽，為了加工方便和保證加工精度，一般把鍵槽放在軸的同一母線上。

5.支承組合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

1)軸承在箱體軸承座孔中的軸向位置確定

滾動(dòng)軸承在箱體座孔中的軸向位置確定，主要與滾動(dòng)軸承的潤滑方式有關(guān)。當(dāng)軸承為脂潤滑時(shí)，應(yīng)設(shè)封油環(huán)，取軸承內(nèi)端面離開箱體內(nèi)壁的距離l2=8～12mm，如圖5-14(a)所示；當(dāng)軸承為油潤滑時(shí)，取l2=3～5mm，如圖5-9、圖5-10、圖5-14(b)所示。

2)軸承的支承形式及調(diào)整方式的確定

滾動(dòng)軸承的類型選定后，可進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)時(shí)要從結(jié)構(gòu)上保證軸系的固定和調(diào)整的可靠。常用的固定方式有以下幾種：

(1)兩端固定。在一般齒輪減速器及軸承支點(diǎn)跨距較小的蝸桿減速器中，多選用兩端固定的軸系結(jié)構(gòu)，并利用凸緣式軸承端蓋與箱體外端面之間的一組墊片來調(diào)整軸承間隙(圖5-16)。圖5-16兩端固定方式當(dāng)小錐齒輪軸系采用角接觸軸承支承時(shí)，軸承有正裝(即兩個(gè)軸承面對面安裝)及反裝(即兩個(gè)軸承背對背安裝)兩種布置方案。圖5-17為軸承正裝布置結(jié)構(gòu)，這種支承結(jié)構(gòu)的支點(diǎn)跨距較小，剛度較差，但用墊片調(diào)整比較方便。圖5-18為軸承反裝布置結(jié)構(gòu)，這種支承結(jié)構(gòu)安裝軸承不便，用圓螺母調(diào)整也較麻煩，但支點(diǎn)跨距較大，剛性較好，當(dāng)要求兩軸承布置緊湊且要提高軸系的剛性時(shí)，常采用此種結(jié)構(gòu)。

在圖5-17和圖5-18中，為保證圓錐齒輪傳動(dòng)的嚙合精度，裝配時(shí)需要調(diào)整小錐齒輪的軸向位置，使兩圓錐齒輪的錐頂重合。因此，小錐齒輪軸與軸承通常放在套杯內(nèi)，用套杯凸緣內(nèi)端面與軸承座外端面之間的一組墊片調(diào)整小錐齒輪的軸向位置。軸承端蓋與套杯凸緣外端面之間的一組墊片用以調(diào)整軸承間隙。套杯右端的凸肩用于固定軸承外圈，其凸肩高度需根據(jù)軸承型號(hào)從標(biāo)準(zhǔn)中查取。圖5-17小錐齒輪軸系軸承正安裝結(jié)構(gòu)圖圖5-18小錐齒輪軸系軸承反安裝結(jié)構(gòu)圖

(2)一端固定，一端游動(dòng)。在蝸桿減速器中，當(dāng)蝸桿軸支點(diǎn)跨距小于300mm時(shí)，可采用兩端單向固定的結(jié)構(gòu)；當(dāng)蝸桿軸支點(diǎn)跨距較大時(shí)，可采用一端固定、一端游動(dòng)的支承結(jié)構(gòu)(圖5-19)。固定端一般選在非外伸端并采用套杯結(jié)構(gòu)，以便固定軸承。為了便于加工，游動(dòng)端也常采用套杯或選用外徑與箱座孔徑尺寸相同的軸承。設(shè)計(jì)套杯時(shí)應(yīng)注意，如果蝸桿的外徑大于箱體軸承座孔徑，則無法裝配蝸桿。圖5-19蝸桿軸系結(jié)構(gòu)

6.軸、軸承、鍵的校核計(jì)算

在軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成后，由軸上傳動(dòng)零件和軸承的位置可以確定軸上受力的作用點(diǎn)和軸的支承點(diǎn)之間的距離。軸上力的作用點(diǎn)取在傳動(dòng)零件寬度中點(diǎn)。支承點(diǎn)位置是由軸承類型確定的，向心軸承的支承點(diǎn)可取在軸承寬度的中點(diǎn)，角接觸軸承的支承點(diǎn)取在離軸承外圈端面為a處(見圖5-20)，a值可查第13章的軸承標(biāo)準(zhǔn)來確定。圖5-20角接觸軸承的支點(diǎn)軸上零件作用力一般當(dāng)做集中力作用在輪緣寬度的中間。支承與作用力位置的相對距離，可在裝配草圖上直接量出，如圖5-21中的A、B、C等尺寸。圖5-21軸的支承點(diǎn)和受力點(diǎn)位置

1)軸的校核計(jì)算

以圖5-21中左邊的高速軸為例，軸的強(qiáng)度校核步驟是：

(1)建立軸的簡化力學(xué)模型。該軸端裝有聯(lián)軸器，將軸簡化成一端為固定鉸鏈，另一端為活動(dòng)鉸鏈的簡支梁，簡化力學(xué)模型圖如圖5-22(a)所示。圖5-22軸的受力分析簡圖

(2)對軸進(jìn)行受力分析。計(jì)算出軸上零件(包含齒輪、帶輪等)作用在軸上的力，包括切向力Ft、徑向力Fr和軸向力Fa等，并畫出軸的受力簡圖，如圖5-22(a)所示。

再根據(jù)作用平面，將這些力分解為水平面的力與垂直面的力，把這些力以及相應(yīng)的支反力再分別畫出圖5-22(b)和圖5-22(c)。最后根據(jù)靜力平衡條件，求出兩支點(diǎn)的水平反力FH1、FH2和垂直反力FV1、FV2。

(3)作彎矩圖。根據(jù)所求支反力，分別計(jì)算相應(yīng)軸截面上的水平面彎矩和垂直面彎矩，垂直面彎矩圖如圖5-22(b)所示，水平面彎矩圖如圖5-22(c)所示。根據(jù)公式：

(5-2)可計(jì)算合成彎矩，并畫出合成彎矩圖[見圖5-22(d)]。

(4)作轉(zhuǎn)矩圖。根據(jù)軸的轉(zhuǎn)速n(r/min)和所傳遞的功率P(kW)，可算得轉(zhuǎn)矩為畫出如圖5-22(e)所示的轉(zhuǎn)矩圖。

(5)軸的校核計(jì)算。軸的強(qiáng)度校核計(jì)算應(yīng)在危險(xiǎn)截面處進(jìn)行。軸的危險(xiǎn)截面是指力矩較大、軸徑較小且應(yīng)力集中嚴(yán)重的截面，一般應(yīng)在軸的結(jié)構(gòu)圖上標(biāo)出其位置。例如在圖

5-22中，截面A—A由于力矩較大、開有鍵槽且存在應(yīng)力集中而成為危險(xiǎn)截面，因此，應(yīng)對此截面進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。

常用的強(qiáng)度校核計(jì)算方法有以下兩種：

①彎扭合成法。這種方法是將彎矩和扭矩合成為當(dāng)量彎矩后，用其計(jì)算危險(xiǎn)截面的應(yīng)力，并與許用彎曲應(yīng)力進(jìn)行比較，具體內(nèi)容見《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材。②安全系數(shù)法。對于既受彎矩又受扭矩的轉(zhuǎn)軸，無論是在穩(wěn)定載荷作用下，還是在變載荷作用下，其截面上的應(yīng)力皆為變應(yīng)力。因此，對于重要用途的軸，應(yīng)對其危險(xiǎn)截面進(jìn)行疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)校核計(jì)算，具體方法見《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材。

(6)如果計(jì)算結(jié)果表明軸的強(qiáng)度不足，則要增大軸的直徑；如果計(jì)算結(jié)果表明軸的強(qiáng)度富余較多，則應(yīng)適當(dāng)減小軸的直徑。但在此階段一般不宜急于修改軸的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)待鍵及軸承校核完成后，再?zèng)Q定是否修改及如何修改。

對于蝸桿減速器中的蝸桿軸，一般應(yīng)對其進(jìn)行剛度校核，以保證其嚙合精度。

2)軸承壽命校核計(jì)算

計(jì)算軸承壽命可按以下步驟進(jìn)行：

(1)由式計(jì)算出水平支反力和垂直支反力的合力，作為軸承的徑向載荷。

(2)對于角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，應(yīng)綜合考慮分析軸上作用的全部外載荷以及軸承的內(nèi)部軸向力Fs，來確定其軸向載荷。具體方法見《機(jī)械設(shè)計(jì)》教材。

(3)根據(jù)軸承類型，計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P。

(4)計(jì)算軸承壽命。滾動(dòng)軸承的預(yù)期使用壽命可以取為與減速器的使用壽命相等，以便節(jié)省維修費(fèi)用。但當(dāng)減速器的預(yù)期使用壽命較長時(shí)，會(huì)使所選滾動(dòng)軸承的尺寸較大，從而導(dǎo)致減速器的整體結(jié)構(gòu)不盡合理。因此，也常將滾動(dòng)軸承的預(yù)期使用壽命取為與減速器大修或中修的時(shí)間相等，這樣可利用檢修機(jī)會(huì)更換軸承，同樣能滿足節(jié)省維修費(fèi)用的要求。

(5)經(jīng)校核計(jì)算，若軸承壽命不符合要求，一般不輕易改變軸承的內(nèi)徑尺寸，可通過改變軸承類型或尺寸系列，選擇額定動(dòng)載荷不同的軸承，使之滿足設(shè)計(jì)要求。

3)鍵連接的強(qiáng)度校核計(jì)算

鍵連接的類型是根據(jù)設(shè)計(jì)要求選用的。常用的普通平鍵規(guī)格可根據(jù)軸徑d從國家標(biāo)準(zhǔn)(見本書表11-26)中選擇。鍵長L可參考輪轂寬度B確定，一般取L≤B，并且L≤(1.6～1.8)d。為便于裝配時(shí)輪轂鍵槽與軸上鍵對準(zhǔn)，軸上鍵與軸端面間的距離不宜太長。

普通平鍵連接的主要失效形式是工作面的壓潰，因此應(yīng)主要驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度。

經(jīng)校核計(jì)算，如發(fā)現(xiàn)強(qiáng)度不足，但相差不大時(shí)，可通過加長輪轂，并適當(dāng)增加鍵長來解決；否則，應(yīng)采用雙鍵、花鍵或增大軸徑以增加鍵的剖面尺寸等措施來滿足強(qiáng)度要求。5.3裝配圖設(shè)計(jì)第二階段—零部件具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

5.3.1第二階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟

減速器裝配圖設(shè)計(jì)第二階段的主要任務(wù)是在第一階段的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行傳動(dòng)零件、軸上其他零件及潤滑密封裝置的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大致步驟如圖5-23所示。圖5-23裝配圖設(shè)計(jì)第二階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟5.3.2傳動(dòng)零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)形狀與所選材料、毛坯尺寸及制造方法有關(guān)。圓柱齒輪、圓錐齒輪、蝸輪及蝸桿的結(jié)構(gòu)在裝配底圖設(shè)計(jì)前，傳動(dòng)零件的基本參數(shù)已經(jīng)確定，并且在底圖設(shè)計(jì)的第一階段畫出了傳動(dòng)零件輪廓。完成了軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以后，還需設(shè)計(jì)傳動(dòng)零件的具體結(jié)構(gòu)，即進(jìn)行傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。減速器內(nèi)的傳動(dòng)零件包括齒輪、蝸桿和蝸輪，下面對這三個(gè)傳動(dòng)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分別作一介紹。

1.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

齒輪的結(jié)構(gòu)形式與齒輪的幾何尺寸、毛坯類型、材料、加工方法、生產(chǎn)批量、使用要求及經(jīng)濟(jì)性等因素有關(guān)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮上述因素。首先根據(jù)齒輪直徑的大小選定合適的結(jié)構(gòu)形式，然后用推薦的經(jīng)驗(yàn)公式與數(shù)據(jù)進(jìn)行齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

常用的齒輪結(jié)構(gòu)形式有齒輪軸、實(shí)心式、腹板式和輪輻式四種類型，具體結(jié)構(gòu)尺寸可參考表5-11。

齒輪一般采用鍛造或鑄造毛坯。由于鍛造后的鋼材力學(xué)性能好，當(dāng)齒根圓直徑與該處軸直徑差值過小時(shí)，為避免由于鍵槽處輪轂過于薄弱而發(fā)生失效，應(yīng)將齒輪與軸加工成一體。當(dāng)齒頂圓直徑較大時(shí)，可采用實(shí)心或腹板式結(jié)構(gòu)齒輪。腹板式結(jié)構(gòu)又分為模鍛和自由鍛兩種，前者用于批量生產(chǎn)。腹板式結(jié)構(gòu)重量輕，節(jié)省材料。當(dāng)齒頂圓直徑da≤400～

500mm時(shí)，通常采用鍛造毛坯；當(dāng)受鍛造設(shè)備限制或齒頂圓直徑da>500mm時(shí)，常采用鑄造齒輪，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮鑄造工藝性，如斷面變化的要求，以降低應(yīng)力集中或鑄造缺陷。

2.蝸桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

蝸桿螺旋部分的直徑一般與軸徑相差不大，常與軸做成一體，稱為蝸桿軸，具體結(jié)構(gòu)尺寸可參考圖5-24。當(dāng)蝸桿齒根圓直徑大到允許與軸分開時(shí)，也可做成裝配式的。圖5-24蝸桿軸的結(jié)構(gòu)尺寸圖

3.蝸輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

蝸輪結(jié)構(gòu)根據(jù)尺寸和用途的不同可分為整體式和裝配式兩種形式。整體式適用于鑄鐵蝸輪和直徑小于100mm的青銅蝸輪。當(dāng)蝸輪直徑較大時(shí)，為節(jié)約有色金屬，可采用輪箍式[見表5-11中蝸輪圖(a)]、螺栓連接式[見表5-11中蝸輪圖(b)]和鑲鑄式[見表5-11中蝸輪圖(c)]等組合結(jié)構(gòu)。其中輪箍式是將青銅輪緣壓裝在鋼制或鑄鐵輪轂上，再進(jìn)行齒圈的加工。為了防止輪緣松動(dòng)，應(yīng)在配合面圓周上加裝緊固螺釘4～8個(gè)。這種螺栓連接形式在大直徑蝸輪上應(yīng)用較多，這種形式裝拆方便，磨損后容易更換齒圈。鑲鑄式是在輪轂上預(yù)制出榫槽，將輪緣鑲鑄在輪轂上，適用于大批量生產(chǎn)。

4．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇

在設(shè)計(jì)齒輪或蝸輪結(jié)構(gòu)時(shí)，通常先按其直徑選擇適宜的結(jié)構(gòu)形式，然后再根據(jù)推薦的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算相應(yīng)的結(jié)構(gòu)尺寸，詳細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸見表5-11。5.3.3軸承的潤滑和密封設(shè)計(jì)

1．軸承的潤滑

當(dāng)滾動(dòng)軸承的速度因數(shù)時(shí)，一般采用潤滑脂潤滑。潤滑脂通常在裝配時(shí)填入軸承室，其填裝量一般不超過軸承室空間的1/3～1/2，常用潤滑脂的牌號(hào)、性能和用途參見本書表14-2。為防止箱內(nèi)潤滑油進(jìn)入軸承，使?jié)櫥♂尪鞒?，通常在箱體軸承座內(nèi)側(cè)一端安裝擋油環(huán)，如圖5-25(a)所示，軸承距內(nèi)壁的距離為8～12mm。擋油環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸如圖

5-25(b)所示。圖5-25軸承的脂潤滑當(dāng)滾動(dòng)軸承的速度因數(shù)時(shí)，軸承采用油潤滑，可利用傳動(dòng)零件進(jìn)行飛濺式潤滑，如圖4-7所示。減速器中傳動(dòng)件與軸通常采用同種潤滑油潤滑，潤滑油的選擇應(yīng)優(yōu)先考慮傳動(dòng)件的需要。

當(dāng)軸承采用油潤滑時(shí)，為使飛濺到箱蓋內(nèi)壁上的潤滑油能夠通暢地流進(jìn)軸承，應(yīng)在箱蓋分箱面處制出坡面，并在箱體剖分面上制出油溝，在軸承蓋上制出缺口和環(huán)形通路，如圖5-26所示。

下置式蝸桿軸的軸承，由于位置較低，可以利用箱內(nèi)油池中的潤滑油通過油浴潤滑，但油面不應(yīng)高于軸承最下面滾動(dòng)體的中心，以免攪油功率損耗太大。圖5-26油路和油溝的結(jié)構(gòu)及尺寸

2．軸承的密封

為防止軸承內(nèi)的潤滑劑向外泄漏，以及外界的灰塵、水汽等雜質(zhì)滲入，導(dǎo)致軸承磨損或腐蝕，在輸入軸和輸出軸外伸處，都必須在端蓋軸孔內(nèi)安裝密封件。密封分為接觸式和非接觸式兩種類型。密封形式的選擇主要由密封處軸表面的圓周速度、潤滑劑的種類、工作溫度、周圍環(huán)境等決定的。常用密封類型很多，密封效果也不相同，同時(shí)不同的密封形式還會(huì)影響到該軸的長度尺寸。常見密封形式如圖5-27所示，其性能說明參見表5-12。軸承常用密封的結(jié)構(gòu)尺寸介紹如下。

1)接觸式密封

(1)氈圈密封。如圖5-28所示，將D稍大于D0、d1稍小于軸徑d的矩形截面浸油氈圈嵌入梯形槽中，對軸產(chǎn)生壓緊作用，從而實(shí)現(xiàn)密封。

氈圈及梯形槽尺寸見表5-13。

氈圈密封結(jié)構(gòu)簡單，但磨損快，密封效果差。它主要用于脂潤滑和接觸面速度不超過5m/s的場合。圖5-28氈圈密封結(jié)構(gòu)尺寸圖

(2)唇形密封圈密封。設(shè)計(jì)時(shí)密封唇方向應(yīng)朝向密封方向，若是為了防止漏油，密封唇朝向軸承一側(cè)，見圖5-27(b)、(d)、(e)；若是為了防止外界灰塵、雜質(zhì)侵入，應(yīng)使密封唇背向軸承，見圖5-27(c)、(d)；若需要雙向密封，可使用兩個(gè)橡膠油封反向安裝，見圖5-27(d)。橡膠油封分無內(nèi)包骨架和有內(nèi)包骨架兩種，對無內(nèi)包骨架油封，需要有軸向固定，見圖5-27(b)、(d)。為減小軸頸與橡膠油封接觸處磨損，軸的表面應(yīng)精車或磨光。橡膠油封安裝位置背側(cè)應(yīng)有工藝孔，以便拆卸，見圖5-27(c)、(e)。

唇形密封圈及透蓋上安裝槽的尺寸見表5-14。

采用氈圈和唇形密封圈密封時(shí)，為了盡量減輕磨損，要求與其相接觸軸的表面粗糙度值小于1.6μm。

2)非接觸式密封

(1)油溝式密封。利用軸與軸承蓋孔之間的油溝和微小間隙充滿潤滑脂實(shí)現(xiàn)密封，其間隙愈小，密封效果愈好。油溝密封結(jié)構(gòu)形式見圖5-27(f)。油溝式密封槽的結(jié)構(gòu)尺寸見表5-15。

油溝式密封結(jié)構(gòu)簡單，但密封效果較差，適用于脂潤滑及較清潔的場合。

(2)迷宮式密封。其適用于脂潤滑或油潤滑，一般不受圓周速度限制。它將旋轉(zhuǎn)件與靜止件之間的間隙做成迷宮形式，在間隙中充填潤滑油或潤滑脂以加強(qiáng)密封效果，其結(jié)構(gòu)形式見圖5-27(g)。

迷宮式密封槽的結(jié)構(gòu)尺寸見表5-16。

毛氈加迷宮密封適用于脂潤滑或油潤滑。毛氈加迷宮可充分發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，從而提高密封效果，其結(jié)構(gòu)形式見圖5-27(h)。

3．軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軸承端蓋用來密封、軸向固定軸承、承受軸向載荷和調(diào)整間隙。軸承端蓋有嵌入式和凸緣式兩種。

1)嵌入式軸承端蓋

嵌入式軸承端蓋的軸向結(jié)構(gòu)緊湊，與箱體間無需用螺栓連接，但密封性能差，一般應(yīng)選用帶O型密封圈的結(jié)構(gòu)，如圖5-29(a)、(b)所示。調(diào)整軸承間隙時(shí)，須打開箱蓋增減調(diào)整墊片，比較麻煩，如果用于固定向心角接觸球軸承，則應(yīng)增加調(diào)整間隙的結(jié)構(gòu)[圖5-29(c)]。嵌入式軸承端蓋結(jié)構(gòu)尺寸見表5-17。圖5-29嵌入式軸承端蓋結(jié)構(gòu)圖

2)凸緣式軸承端蓋

凸緣式軸承端蓋用螺釘固定在箱體上，調(diào)整軸系位置或軸系間隙時(shí)不需開箱蓋，比較方便，如圖5-30所示，凸緣式軸承蓋密封性較好，應(yīng)用較多，但外緣尺寸大。凸緣式軸承端蓋結(jié)構(gòu)尺寸見表5-18。圖5-30凸緣式軸承端蓋結(jié)構(gòu)軸承端蓋的材料一般使用鑄鐵來制造，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使其厚度均勻。當(dāng)軸承采用輸油溝飛濺潤滑時(shí)[圖5-31(a)]，軸承端蓋端部車出一段小直徑和銑出尺寸為b×h的徑向?qū)ΨQ缺口[圖5-31(b)]，為了防止在裝配時(shí)缺口沒有對準(zhǔn)油溝而將油路堵塞，可將端蓋端部直徑取小一些，以便讓油能順利流入軸承室。圖5-31軸承端蓋端部結(jié)構(gòu)圖5.4裝配圖設(shè)計(jì)第三階段—箱體及附件設(shè)計(jì)

5.4.1第三階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟

減速器裝配圖設(shè)計(jì)第三階段的主要任務(wù)是在第二階段的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上進(jìn)行減速器箱體及附件的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其大致設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟如圖5-32所示。

第三階段設(shè)計(jì)是按先箱體、后附件，先主體、后局部，先輪廓、后細(xì)節(jié)的原則進(jìn)行的，并同時(shí)注意視圖的選擇、表達(dá)及視圖間的關(guān)系。圖5-32裝配圖設(shè)計(jì)第三階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟5.4.2箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

箱體起著支承軸系、保證傳動(dòng)零件正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要作用。在已確定箱體結(jié)構(gòu)形式、箱體毛坯制造方法以及前兩階段已進(jìn)行的裝配工作草圖設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，現(xiàn)在將全面地進(jìn)行箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。下面簡單介紹其設(shè)計(jì)步驟。

1．箱體壁厚及其結(jié)構(gòu)尺寸的確定

箱體要有合理的壁厚。軸承座、箱體底座等處承受的載荷較大，其壁厚應(yīng)更厚些。箱座、箱蓋、軸承座、底座凸緣等處的壁厚可參照表5-1來確定。

2．軸承旁連接螺栓凸臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸的確定

1)確定軸承旁連接螺栓位置

如圖5-33所示，為了增大剖分式箱體軸承座的剛度，軸承旁連接螺栓距離S應(yīng)盡量小，但是不能與軸承蓋連接螺釘相干涉(如圖5-34所示)，一般S≈D2，D2為軸承蓋外徑。用嵌入式軸承蓋時(shí)，D2為軸承座凸緣的外徑。當(dāng)兩軸承座孔之間安裝不下兩個(gè)螺栓時(shí)，可在兩個(gè)軸承座孔間距的中間安裝一個(gè)螺栓。

2)確定凸臺(tái)高度h

在最大的軸承座孔的軸承旁連接螺栓的中心線確定后，根據(jù)軸承旁連接螺栓直徑d1確定所需的扳手空間c1和c2值，用作圖法確定凸臺(tái)高度h。用這種方法確定的值不一定為整數(shù)，可向大的方向圓整為R20標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列值(見表5-7)。其他較小軸承座孔凸臺(tái)高度，為了制造方便，均設(shè)計(jì)成等高度?？紤]到便于鑄造拔模，凸臺(tái)側(cè)面的拔模斜度一般取1∶20(見圖5-33)。圖5-33軸承旁連接螺栓凸臺(tái)的設(shè)計(jì)圖圖5-34箱體連接螺栓與軸承蓋連接螺釘孔、輸油溝相干涉設(shè)計(jì)圖

3．確定箱蓋頂部外表面輪廓

對于鑄造箱體，箱蓋頂部一般為圓弧形。大齒輪一側(cè)，可以軸心為圓心，以R=ra2+Δ+δ1為半徑畫出圓弧作為箱蓋頂部的部分輪廓。在一般情況下，大齒輪軸承座孔凸臺(tái)均在此圓弧以內(nèi)。而在小齒輪一側(cè)，用上述方法取的半徑畫出的圓弧，往往會(huì)使小齒輪軸承座孔凸臺(tái)超出圓弧，一般最好使小齒輪軸承座孔凸臺(tái)在圓弧以內(nèi)，這時(shí)圓弧半徑R應(yīng)大于(為小齒輪軸心到凸臺(tái)處的距離)。如圖5-35(a)為用R為半徑畫出小齒輪處箱蓋的部分輪廓。當(dāng)然，也有使小齒輪軸承座孔凸臺(tái)在圓弧以外的結(jié)構(gòu)[圖5-35(b)]。

在初繪裝配工作底圖時(shí)，在長度方向小齒輪一側(cè)的內(nèi)壁線還未確定，這時(shí)根據(jù)主視圖上的內(nèi)圓弧投影，可畫出小齒輪側(cè)的內(nèi)壁線。

畫出小齒輪、大齒輪兩側(cè)圓弧后，可作兩圓弧切線。這樣，箱蓋頂部輪廓便完全確定了。圖5-35小齒輪一側(cè)箱蓋圓弧的確定和凸臺(tái)三視圖

4．確定箱座高度H和油面

箱座高度H常先按結(jié)構(gòu)需要來確定，然后再驗(yàn)算是否能容納按功率所需要的油量。如果不能，再適當(dāng)加高箱座的高度。

減速器工作時(shí)，一般要求齒輪不得攪起油池底部的沉積物。這樣就要保證大齒輪齒頂圓到油池底面的距離大于30～50mm(如圖4-3所示)，即箱座的高度H為

H≥

最后要將H值圓整。

圓柱齒輪潤滑時(shí)的浸油深度和減速器箱體內(nèi)潤滑油量的確定見表4-1。

5.箱蓋、箱座凸緣及連接螺栓的布置

箱蓋與箱座連接凸緣、箱底座凸緣要有一定寬度，可參照表5-1確定。另外，還應(yīng)考慮在安裝連接螺栓時(shí)，要保證留有足夠的扳手活動(dòng)空間。

軸承座外端面應(yīng)向外凸出5～8mm，以便切削加工。箱體內(nèi)壁至軸承座孔外端面的距離L(軸承座孔長度)為

布置凸緣連接螺栓時(shí)，應(yīng)盡量均勻?qū)ΨQ。為保證箱蓋與箱座接合的緊密性，螺栓間距不要過大，對中小型減速器應(yīng)不大于150～200mm。布置螺栓時(shí)，與其他零件間也要留有足夠的扳手活動(dòng)空間。

6．箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮的幾個(gè)問題

1)足夠的剛度

箱體除有足夠的強(qiáng)度外，還需有足夠的剛度，剛度和強(qiáng)度同樣重要。若剛度不夠，會(huì)使軸和軸承在外力作用下產(chǎn)生偏斜，引起傳動(dòng)零件嚙合精度下降，而使減速器不能正常工作。因此，在設(shè)計(jì)箱體時(shí)，箱體軸承座處應(yīng)有足夠的厚度，并設(shè)置加強(qiáng)肋。箱體加強(qiáng)肋主要有外肋[圖5-36(a)]和內(nèi)肋[圖5-36(b)]兩種結(jié)構(gòu)形式。內(nèi)肋結(jié)構(gòu)剛度大，箱體外表面平整，但會(huì)增加攪油損耗，制造工藝也比較復(fù)雜；外肋式箱體結(jié)構(gòu)或凸壁式箱體結(jié)構(gòu)[圖5-36(c)]可增加散熱面積，采用較多。圖5-36箱體加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)圖

2)良好的箱體結(jié)構(gòu)工藝性

箱體的結(jié)構(gòu)工藝性主要包括鑄造工藝性和機(jī)械加工工藝性等。

(1)箱體的鑄造工藝性。設(shè)計(jì)鑄造箱體時(shí)，力求外形簡單、壁厚均勻、過渡平緩。在采用砂模鑄造時(shí)，箱體鑄造圓角半徑一般可取R≥5mm。使液態(tài)金屬流動(dòng)暢通，壁厚應(yīng)大于最小鑄造壁厚(最小鑄造壁厚見表9-20)。還應(yīng)注意鑄件應(yīng)有1∶10～1∶20的拔模斜度。

(2)箱體的機(jī)械加工工藝性。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，應(yīng)盡量減少機(jī)械加工面的數(shù)量和面積。箱體上任何一處加工表面與非加工表面要分開，不使它們在同一平面上。采用凸出還是凹入結(jié)構(gòu)應(yīng)視加工方法而定。軸承座孔端面、視孔、通氣器、吊環(huán)螺釘、放油螺塞等處均應(yīng)凸起3～8mm。支承螺栓頭部或螺母的支承面，一般多采用凹入式結(jié)構(gòu)，即沉頭座。沉頭座锪平時(shí)，深度不限，锪平為止，在圖上可畫出2～3mm深，以表示锪平深度。箱座底面也應(yīng)鑄出凹入部分，以減少加工面，如圖5-37所示。圖5-37減速器箱體的底面結(jié)構(gòu)外形圖為保證加工精度，縮短工時(shí)，應(yīng)盡量減少加工時(shí)工件和刀具的調(diào)整次數(shù)。因此，同一軸線上的軸承座孔的直徑、精度和表面粗糙度應(yīng)盡量一致，以便一次鏜成。各軸承座的外端面應(yīng)在同一平面上，而且箱體兩側(cè)軸承座孔端面應(yīng)與箱體中心平面對稱，便于加工和檢驗(yàn)。

7.箱體其他結(jié)構(gòu)尺寸的確定

由于箱體的結(jié)構(gòu)和受力情況比較復(fù)雜，故其結(jié)構(gòu)尺寸通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定。圖5-38和圖5-39分別為常見的齒輪減速器和蝸桿減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸，其確定方法如表

5-1所示。圖5-38齒輪減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸圖

圖5-39蝸桿減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸圖5.4.3附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1．窺視孔和窺視孔蓋

窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋的上部，以便于觀察傳動(dòng)零件嚙合區(qū)的位置，其尺寸應(yīng)足夠大，以便于檢查和手能伸入箱內(nèi)操作。

窺視孔蓋可用軋制鋼板或鑄鐵制成，它和箱體之間應(yīng)加紙質(zhì)密封墊片，以防止漏油。如圖5-40(a)所示為軋制鋼板窺視孔蓋，其結(jié)構(gòu)輕便，上下面無需機(jī)械加工，無論單件或成批生產(chǎn)均常采用；如圖5-40(b)所示為鑄鐵窺視孔蓋，因有較多部位需進(jìn)行機(jī)械加工，故應(yīng)用較少。圖5-40窺視孔蓋

2．通氣器

通氣器多安裝在視孔蓋上或箱蓋上，如圖5-40、圖5-2所示，當(dāng)通氣器安裝在鋼板制視孔蓋上時(shí)，用一個(gè)扁螺母固定，為防止螺母松脫落到箱內(nèi)，可將螺母焊在視孔蓋上，這種形式結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛；安裝在鑄造視孔蓋或箱蓋上時(shí)，要在鑄件上加工螺紋孔和端部平面。

選擇通氣器類型時(shí)應(yīng)考慮其對環(huán)境的適應(yīng)性，其規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器大小相適應(yīng)。常見通氣器的結(jié)構(gòu)和尺寸見表5-20～表5-22。

3.油標(biāo)

油標(biāo)用于顯示箱體內(nèi)的油面高度。常用的油標(biāo)形式有油標(biāo)尺、圓形油標(biāo)、長形油標(biāo)等。油標(biāo)尺結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用較多。在檢查油面高度時(shí)，要拔出油標(biāo)尺，以桿上的油痕來判斷油面高度。油標(biāo)尺上兩條刻線的位置分別表示極限油面的允許值，如圖5-41所示。油標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)尺寸列于表5-23。圖5-41油標(biāo)尺刻線油標(biāo)尺一般安裝在箱體側(cè)面，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理確定油標(biāo)尺插座的位置及傾斜角度，以免油從箱中溢出，同時(shí)要考慮油標(biāo)尺插取和加工的方便以及與其他結(jié)構(gòu)是否有干涉、碰撞等，確定時(shí)可參看圖5-42。圖5-42油標(biāo)尺的位置油標(biāo)尺座凸臺(tái)的設(shè)計(jì)可參照圖5-43。圖5-43油標(biāo)尺座凸臺(tái)的設(shè)計(jì)示例圖

4．放油孔和放油螺塞

如圖5-44所示，為了排放污油和便于清洗減速器箱體內(nèi)部，在箱座油池的最低處要設(shè)置放油孔，油池底面可做成斜面，向放油孔方向傾斜1°～5°，且放油螺塞孔應(yīng)低于箱體的內(nèi)底面，以利于油的放出，平時(shí)用放油螺塞將放油孔堵住，放油螺塞采用細(xì)牙螺紋。放油孔處機(jī)體上應(yīng)設(shè)置凸臺(tái)，在放油螺塞頭和箱體凸臺(tái)端面間應(yīng)加防漏用的封油墊片，以保證良好的密封性。在如圖5-44所示的放油孔及油塞結(jié)構(gòu)中，圖(a)為不合理的放油孔位置設(shè)置(污油排放不干凈)，圖(b)為合理，圖(c)有半邊螺孔，其攻螺紋工藝性較差，一般不采用。圖5-44放油孔的位置放油螺塞及油封墊的結(jié)構(gòu)和尺寸列于表5-24。

5．定位銷

為保證裝拆減速器箱蓋時(shí)仍能保持軸承座孔制造加工時(shí)的精度，應(yīng)在精加工軸承座孔前，在箱蓋與箱座的連接凸緣上配裝兩個(gè)圓錐銷。兩圓錐定位銷相距應(yīng)盡量遠(yuǎn)些，并設(shè)置在箱體的兩縱向連接凸緣上。對稱箱體的兩定位銷的位置應(yīng)呈非對稱布置，以免錯(cuò)裝。在上下箱體裝配時(shí)應(yīng)先裝入定位銷，然后再裝入螺栓并擰緊。定位銷有圓錐形和圓柱形兩種結(jié)構(gòu)。為保證重復(fù)拆裝時(shí)定位銷與銷孔的緊密性和便于定位銷拆卸，應(yīng)采用圓錐銷。一般取定位銷直徑d=(0.7～0.8)d2，d2為箱蓋和箱座凸緣連接螺栓直徑(見表5-1)。其長度應(yīng)大于上下箱體連接凸緣的總厚度，并且裝配成上、下兩頭均有一定長度的外伸量，以便裝拆，如圖5-45所示，圓錐銷的尺寸見本書表11-28。圖5-45圓錐定位銷裝配局部剖視圖圖5-46啟蓋螺釘裝配局部剖視圖

6．啟蓋螺釘

如圖5-46所示，啟蓋螺釘設(shè)置在箱蓋連接凸緣上，其螺紋有效長度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度，釘桿端部要做成圓形或半圓形，以免損傷螺紋。啟蓋螺釘直徑可與凸緣連接螺栓直徑相同，這樣必要時(shí)可用凸緣連接螺栓旋入螺紋孔頂起箱蓋。

7．吊運(yùn)裝置

為便于搬運(yùn)，在箱體上需設(shè)置起吊裝置。減速器吊運(yùn)裝置有吊環(huán)螺釘、吊耳、吊鉤、箱座吊鉤等。箱蓋上的起吊裝置用于起吊箱蓋，箱座上的起吊裝置用于起吊箱座或整個(gè)減速器。

吊鉤在箱座兩端凸緣下部直接鑄出，其寬度一般與箱壁外凸緣寬度相等。吊鉤用以起吊整臺(tái)減速器。吊耳、吊耳環(huán)和吊鉤的結(jié)構(gòu)尺寸見表5-25，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)具體條件進(jìn)行適當(dāng)修改。

5.5裝配圖設(shè)計(jì)第四階段—完善裝配工作圖

5.5.1第四階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟

完善裝配工作圖的主要內(nèi)容：完善表達(dá)減速器裝配特征、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和位置關(guān)系的各視圖；標(biāo)注尺寸和配合；編寫技術(shù)特性和技術(shù)要求；對零件進(jìn)行編號(hào)，填寫明細(xì)表和標(biāo)題欄等。裝配圖設(shè)計(jì)第四階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟如圖5-47所示。圖5-47裝配圖設(shè)計(jì)第四階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟5.5.2檢查和完善裝配草圖

1．計(jì)算、結(jié)構(gòu)及工藝方面

傳動(dòng)件、軸及箱體等零件的強(qiáng)度、剛度等計(jì)算是否正確；草圖中的尺寸(中心距、傳動(dòng)件與軸的尺寸、軸承尺寸與支點(diǎn)跨距)是否與計(jì)算的結(jié)果一致；裝配草圖的布置與傳動(dòng)方案(運(yùn)動(dòng)簡圖)是否一致；裝配草圖上運(yùn)動(dòng)輸入軸、輸出軸以及傳動(dòng)零件的位置與傳動(dòng)方案是否一致；傳動(dòng)件、軸及其他零件的結(jié)構(gòu)是否合理；軸上零件在軸向及圓周方向是否有定位；定位是否準(zhǔn)確可靠；軸上零件能否順利裝拆；軸承軸向間隙和軸系部件位置(主要指錐齒輪、蝸輪的軸向位置)能否調(diào)整；檢查潤滑和密封是否可靠；軸承旁連接螺栓與軸承孔不應(yīng)貫通；各螺栓連接處是否留有足夠的扳手空間；箱體上軸承孔的加工能否一次鏜出等。

2．制圖方面

所有零件的基本外形及相互位置關(guān)系是否表達(dá)清楚；投影關(guān)系是否正確，應(yīng)特別注意零件配合處的投影關(guān)系；嚙合齒輪、螺紋連接、軸承及其他標(biāo)準(zhǔn)件、常用件視圖表達(dá)是否符合制圖標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定；視圖投影關(guān)系是否正確等。

為便于自我檢查和修改，在圖5-48至圖5-60中列舉了裝配底圖中一些常見的錯(cuò)誤，以供參考。圖5-48輸油溝的加工1—螺栓桿與孔之間應(yīng)有間隙；2—螺紋小徑應(yīng)該用細(xì)實(shí)線繪制；3—彈簧墊圈開口方向不對；4—應(yīng)有沉孔圖5-49螺栓連接圖5-50窺視孔及窺視孔蓋圖5-51軸承蓋及箱體連接圖5-52吊環(huán)螺釘圖5-53定位銷圖5-54油標(biāo)尺圖5-55俯視圖上的凸臺(tái)圖5-56軸系組合結(jié)構(gòu)圖圖5-57軸承及螺栓的位置圖5-58油溝圖5-59圓柱齒輪嚙合圖5-60減速器裝配草圖常見錯(cuò)誤及改正示例5.5.3完成裝配圖的全部視圖

在減速器裝配草圖設(shè)計(jì)階段，裝配圖的幾個(gè)主要視圖已經(jīng)完成。在將草圖繪制成正式裝配圖時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)在完整、準(zhǔn)確地表達(dá)減速器零件、部件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸和各部分相互關(guān)系的前提下，視圖數(shù)量應(yīng)盡量少，盡量將減速器的工作原理和主要裝配關(guān)系集中表達(dá)在一個(gè)基本視圖上。在圖上避免采用虛線表示零件的結(jié)構(gòu)形狀，必須表達(dá)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可采用局部剖視圖或局部視圖。

(2)在畫剖視圖時(shí)，同一零件在不同視圖中的剖面線方向和間隔應(yīng)一致，相鄰零件的剖面線方向或間隔應(yīng)取不同，裝配圖中的薄件(≤2mm)可用涂黑畫法畫出。

(3)裝配圖上某些結(jié)構(gòu)可以采用機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的簡化畫法，如滾動(dòng)軸承、螺紋連接件等。

(4)同一視圖的多個(gè)配套零件，如螺栓、螺母等，允許只詳細(xì)畫出一個(gè)，其余用中心線表示。

(5)裝配圖線型設(shè)置應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，如輪廓線為粗實(shí)線、中心線為點(diǎn)畫線、剖面線和尺寸線為細(xì)實(shí)線等。用軟件CAD繪圖時(shí)要設(shè)置線型，用手工畫圖時(shí)要進(jìn)行加深。5.5.4標(biāo)注尺寸

在減速器裝配圖中，主要標(biāo)注下面四類尺寸。

1.特性尺寸

表明減速器的性能和規(guī)格的尺寸，如傳動(dòng)零件的中心距及其偏差。

2.配合尺寸

表明減速器內(nèi)零件之間裝配要求的尺寸，一般應(yīng)標(biāo)注出基本尺寸及配合代號(hào)。主要零件的配合處都應(yīng)標(biāo)出配合尺寸、配合性質(zhì)和配合精度。如軸與傳動(dòng)零件、軸與聯(lián)軸器、軸與軸承、軸承與軸承座孔等配合處。配合性質(zhì)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，在確定零件間的配合時(shí)，要根據(jù)零件的作用和零件間配合間隙或過盈的大小，同時(shí)參考同類產(chǎn)品并參考設(shè)計(jì)資料，經(jīng)過深入分析，最終來合理確定。在減速器設(shè)計(jì)中，常用的配合可參閱表5-26來選擇。

3.外形尺寸

表明減速器大小的尺寸，供包裝、運(yùn)輸和布置安裝場所時(shí)參考。如減速器的總長、總寬和總高。

4.安裝尺寸

與減速器相連接的各有關(guān)尺寸。如減速器箱體底面長、寬、厚尺寸，地腳螺栓的孔徑、間距及定位尺寸，伸出軸端的直徑及配合長度，減速器中心高等。5.5.5編寫技術(shù)特性

減速器的技術(shù)特性常寫在減速器裝配工作圖上的適當(dāng)位置，如圖5-5所示，可采用表格形式，其形式可參見表5-27。5.5.6制定技術(shù)要求

裝配圖的技術(shù)要求是用文字說明那些在視圖上無法表達(dá)清楚的有關(guān)裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、潤滑、維護(hù)等方面的內(nèi)容，它和圖樣上已畫出的內(nèi)容是同等重要的。正確制定技術(shù)要求將保證減速器的工作性能。技術(shù)要求主要包含以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

1.對零件的要求

裝配前所有零件均要