机械设计圆锥齿轮减速器课程设计.doc

第一部份 机械设计课程设计指导书第7章 圆锥齿轮减速器装配草图设计要点与圆柱齿轮减速器比较，圆锥齿轮减速器设计的特性内容，主要是小圆锥齿轮轴系部件设计；其次还有传动件与箱壁位置确定方法以及大圆锥齿轮结构设计等。圆锥齿轮减速器设计步骤与圆柱齿轮减速器相同。本章以常见的圆锥圆柱齿轮减速器为例，按设计步骤，并着重介绍圆锥圆柱齿轮减速器设计的特性内容。因此，在设计圆锥圆柱齿轮减速器时，除学习本章内容外，其它共性问题须仔细参阅第5章、第6章的有关内容。在结构视图表达方面，圆锥圆柱齿轮减速器要以最能反映轴系部件特征的俯视图为主，兼顾其它视图。圆锥齿轮减速器有关箱体结构尺寸见图4-3和表4-1。减速器结构设计涉及减速器的润滑方式。开始画装配图前，按4.2节减速器润滑所述内容，先确定出传动件及轴承的润滑方式。减速器结构设计，包括轴系部件、箱体和附件等结构设计。轴系部件设计是装配图设计第一阶段的内容。轴系部件包括轴、轴承组合和传动件。7.1 轴系部件设计装配图设计第一阶段7.1.1 确定传动件及箱体轴承座位置传动件安装在轴上，轴通过轴承支承在箱体轴承座孔中。设计轴系部件，首先要确定传动件及箱体轴承座的位置。1确定传动件中心线位置参照参考图例，根据计算所得到的锥距和中心距数值，估计所设计减速器的长、宽、高外形尺寸（见第5章图5-3），并考虑标题栏、明细表、技术特性、技术要求以及编号、尺寸标注等所占幅面，确定出三个视图的位置，画出各视图中传动件的中心线。2按大圆锥齿轮确定箱体两侧轴承座位置 按所确定的中心线位置，首先画出圆锥齿轮的轮廓尺寸（图7-1）。估取大圆锥齿轮轮毂长度l=(1.11.2)b，b为圆锥齿轮齿宽。当轴径d确定后，必要时对l值再作调整。大圆锥齿轮背部端面与轮毂端面间轴向距离较大，为使箱体宽度方向结构紧凑，大圆锥齿轮轮毂端面与箱体轴承座内端面(常为箱体内壁)间距离5应尽量小，其值与轴承的润滑方式有关。当轴承用脂润滑时，取5=23mm（图7-2a）；用油润滑时，取5=(0.61.0)（图7-2b）。靠近大圆锥齿轮一侧的箱体轴承座内端面确定后，在俯视图中以小圆锥齿轮中心线作为箱体宽度方向的对称线，便可确定箱体另一侧轴承座内端面位置。箱体采用对称结构，可以使中间轴及低速轴调头安装，以便根据工作需要改变输出轴位置。3按箱体内壁面确定圆柱齿轮位置 取箱体内壁面至小圆柱齿轮端面（靠近箱体内壁）的距离为2，并使小圆柱齿轮宽度大于大圆柱齿轮宽度510mm，在俯视图中画出圆柱齿轮轮廓(图7-1)。一般情况下，大圆柱齿轮与大圆锥齿轮之间仍有足够的距离3。同时也在主视图中画出齿轮轮廓。4按小圆锥齿轮确定输入端箱体轴承座内端面位置 如图7-1所示，取小圆锥齿轮背锥面距箱盖内壁的距离为1=，画出箱盖及箱座内壁的位置。小圆锥齿轮轴承座外端面位置暂不考虑，待设计小圆锥轮轴系部件时确定。5确定箱体其余内壁位置 在此之前，与轴系部件有关的箱体轴承座位置已经确定，从绘图程序的连续和方便考虑，其余箱壁位置也可在此一并确定。取大圆柱齿轮顶圆至箱体内壁的距离为1=，画出大圆柱齿轮齿一侧的箱体内壁位置（图7-1）。箱底位置由传动件润滑要求（见第四章第二节）确定，减速器中心高H应当圆整。图7-1 传动件、轴承座端面及箱体内壁面的位置 图7-2 轴承润滑方式与5值7.1.2 圆锥齿轮结构小圆锥齿轮直径较小，一般可用锻造毛坯或轧制圆钢毛坯制成实心结构。当小圆锥齿轮齿根圆到键槽底面的距离x1.6m（m为大端模数）时，应将齿轮和轴制成一体；当x1.6m时，齿轮与轴分开制造，见表19-2所示。x值除与齿轮尺寸有关外，也与轴的径向尺寸有关，需与轴的结构设计一起考虑。大圆锥齿轮的直径小于500mm时，用锻造毛坯，一般用自由锻毛坯经车削加工和刨齿而成。在大量生产并具有模锻设备的条件下，才用模锻毛坯齿轮。图7-3 小圆锥齿轮轴系支点跨距与悬壁长度图7-4 小圆锥齿轮悬壁长度a）不正确 b）正确圆锥齿轮的结构尺寸见表19-2所示。7.1.3 轴的结构设计和滚动轴承类型选择1轴的结构设计圆锥齿轮减速器轴的结构设计基本与圆柱齿轮减速器相同，所不同的主要是小圆锥齿轮轴的轴向尺寸设计中支点跨距的确定。因受空间限制，小圆锥齿轮一般多采用悬臂结构，为了保证轴系刚度，一般取轴承支点跨距LB1=2LCl（图7-3）。在满足LB1=2LCl的条件下，为使轴系部件轴向尺寸紧凑，在结构设计中须力求使LCl达到最小。图7-4a轴向结构尺寸过大，图7-4b轴向结构尺寸紧凑。2滚动轴承类型选择滚动轴承类型选择与圆柱齿轮减速器的考虑基本相同（见5.4节）。但锥齿轮轴向力较大，载荷大时多采用圆锥滚子轴承。7.1.4 确定支点及受力点，并校核轴、键、轴承支点及受力点的确定见图7-5。轴、键、轴承校核计算与圆柱齿轮减速器相同（见5.3节）。 图7-5 圆锥圆柱齿轮减速器初步装配草图7.1.5 小圆锥齿轮轴系部件的轴承组合设计1轴承布置方案的确定(1)两端固定 由于轴的热伸长很小，常采用两端固定式结构。图7-5中，小圆锥齿轮轴系为采用深沟球轴承两端固定的结构形式。用圆锥滚子轴承时，轴承有正装与反装两种布置方案，图7-6为正装结构；图7-7为反装结构。反装的支承刚度较正装的要大。选用正装时，图7-6 a)为齿轮与轴分开制造的固定方法，即轴承内圈双向固定，外圈单向固定，此方式使轴承安装方便。图7-6 b)为齿轮轴的固定方法，即内圈双固定，外圈单向定，此方式适用于小圆锥齿轮外径小于套杯凸肩孔径的场合。图7-6 轴承的正装结构图7-7 轴承的反正装结构图7-7为反装方案。图7-7 a)为齿轮轴结构，内圈靠左端的圆螺母和右端挡油盘加以单向固定，外圈靠套杯的凸肩固定。图7-7 b)为齿轮与轴分开结构，内圈靠圆螺母和齿轮端面加以单向固定，外圈靠套杯的凸肩固定。此方案的缺点是：安装轴承不方便，且调整游隙也麻烦，应用不多。(2)一端固定和一端游动 对于小圆锥齿轮轴系，采用一端固定和一端游动的结构形式（图7-8），一般不是考虑轴的热伸长影响，而多与结构因素有关。图7-8a左端用短套杯结构构成固定支点，右端为游动支点，套杯轴向尺寸小，制造容易，成本低，而且装拆方便。图7-8b左端密封装置直接装在套杯上，不另设轴承盖，左端轴承的双向固定结构简单，装拆方便。但上述两种结构方案的轴承间隙不能调整。 a) b)图7-8 小圆锥齿轮轴承组合结构方案(3)套杯 套杯常用铸铁制造。套杯的结构尺寸根据轴承组合结构要求设计。图7-9中给出的结构尺寸可供设计参考。 图7-9 套杯的结构和尺寸sls2s3(0.080.1)D，DD2s2(22.5)d3，D2D0(2.53)d3 D轴承外径，d3轴承盖螺钉直径，Dl由轴承确定，m由结构确定2轴承润滑小圆锥齿轮轴系部件中轴承用脂润滑时，如图7-10所示，要在小圆锥齿轮与相近轴承之间设封油盘；用油润滑时，如图7-7 b），需在箱座剖分面上制出输油沟和在套杯上制出数个进油孔，将油导人套杯内润滑轴承。图710为圆锥圆柱齿轮减速器装配草图设计第一阶段完成的内容。图7-10 圆锥圆柱齿轮减速器第一阶段装配草图7.2 箱体及附件设计装配图设计第二阶段圆锥圆柱齿轮减速器箱体及附件结构设计与圆柱齿轮减速器基本相同(见第6章)。图7-11为圆锥圆柱齿轮减速器装配草图设计完成第二阶段后的内容。图7-11 圆锥圆柱齿轮减速器装配草图第7章