机械制造实验报告——拆装

1、 北 京 科 技 大 学机械制造实验 题目 减速器的拆装测绘与分析 三维实物扫描及数据优化处理 零件的三坐标测量 班级 组员 2013年 6月 3 日 减速器的拆装测绘与分析实验报告实验报告成绩占课程考核成绩%实验考核成绩题号一二三小计得分 减速器的简介 减速器是位于原动机和工作机或执行机构之间的机械传动装置，用来匹配转速和传递转矩，通常用于降低转速并相应地增大扭矩以满足工作需要；在某些场合也用来增速，称为增速器。减速器由置于刚性的封闭箱体中的一对或几对相啮合的齿轮和蜗杆所组成，并相应地称为齿轮减速器和蜗杆减速器。 实验目的 通过对减速器的拆装测绘，了解减速器各个零部件的组成以及相互之间的装配

2、关系，学会如何拆装一个典型的机械部件，并借助卡尺、千分尺等检测器具测绘出实际的零部件图纸，分析出各个零件的公差配合关系，为后续减速器的重构设计与加工做好前期准备。实验设备及测量仪器 1、一级直尺圆柱齿轮减速器1个； 2、测量工具一套； 3、拆装工具一套。实验内容及要求 将减速器各个零部件进行拆分及装配，用提供的检具测量出各个零部件的尺寸，并结合减速器各个零部件的实际功能，分析给出各自的公差要求，给出相应的零部件图纸和装配图。实验报告一、写出详细的拆装步骤1 、拆卸前首先从各个视图方向观察减速器箱体外形，箱体采用灰铁铸造，涂有蓝色漆；为拆装方便，使用剖分式结构，剖分面在轴线所在的水平面内，用螺栓

3、将箱座与箱盖联成整体；为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面；为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，并增加轴承支座的刚性，在轴承端盖和箱体结合面制出凸台，测量确定凸台位置，结合扳手空间思考凸台尺寸是否合理合理；观察测量箱体上的加强筋的位置和结构，它是为了保证箱体具有足够的强度和刚度，以免引起沿齿轮齿宽上载荷分布不匀。2、观察输入轴和输出轴的位置并用手来回推动减速器的输入输出轴，体会存在轴向窜动，是轴承的轴向游隙；用手正反转动高速轴，感受齿轮啮合的侧向间隙并从观察孔盖中观察齿轮的啮合情况。3、观察减速器各种附件的位置、特点及功用：

4、观察通气孔结构及特点，并测量其开设的位置及尺寸大小。 通气器水平装在箱盖顶部，用来沟通箱体内、外的气流，使得箱体内的气压不会因减速器运转时的油温升高而增大，以保持箱内外压力平衡，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能。 观察窥视孔的结构和特点并测量其参数 长方形透明塑料，由4个螺钉固定在箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处，润滑油也由此孔注入。 观察六角螺塞的结构和位置，并测量其参数 设在箱座下侧面底部，设计时必须保证箱座内底面高于油塞螺纹孔，用以换油、排除油污和清洗减速器内腔时便于排尽油。平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。测量定位销孔、上下箱体联接螺栓的位置

5、，取出定位销，再用扳手旋下上下箱体联接螺栓及轴承旁联接螺栓，借助起盖螺钉将箱盖与箱体分离。测量定位销、联接螺栓和起盖螺钉的直径确定其参数。 采用两个销，在箱盖和箱座联接凸缘上，沿对角线布置，两销间距较远。定位销是为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在加工时，要先将箱盖和箱座用两个圆锥销定位，并用联接螺栓紧固，然后再镗轴承孔，以后的安装中，也由销定位。起盖螺钉用螺纹与箱盖联接，供拆装过程中搬运盖使用。 4、观察箱体内轴及轴系零件的结构、各零、部件间的相互位置；观察油沟的位置一直延伸到了轴承处，说明此减速器齿轮和轴承都采用的是油润滑方式，大轮齿的轮齿浸入油池中，靠它把润滑油带到啮合处进行润滑，靠飞

6、溅起得油液流入油槽进入滚动轴承进行油润滑；测量高低速轴的中心距、大齿轮端面和顶圆至箱体内壁的距离以及大齿轮中心至箱体底部的高度并记录到表中。5、取下轴承端盖及调整垫片，分别将高低速轴系部件取出并按顺序摆放，观察轴系部件上轴承、轴套、齿轮等零件的结构，分析轴及轴上零件的轴向定位方法及轴上零件的周向定位方法。 数出各个齿轮的齿数，测量齿轮的分度圆直径并计算出传动比和模数，填入表，高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大，小齿轮与轴制成一体，低俗级大齿轮与轴分开，用普通平键作周向固定；测量轴承端盖的相关参数并记录，轴上零件用轴肩、轴套和轴承端盖作轴向固定，保证相对位置；两轴均采用深沟球轴承作支承，主要承

7、受径向载荷的作用，根据轴承外径确定轴承型号；轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有调整垫片组，以调整轴承游隙，保证轴承正常工作。6、将各零件擦拭干净，按次序装回；装配完毕后用手转动高速轴，保证转动灵活。表：减速器相关参数名 称 符 号 数 据 箱座上凸缘的厚度 /mmb16.0箱座下凸缘的厚度/mm b 7.0肋板厚度 /mmm 6.0大齿轮中心至箱体底部的高度 /mmh 60大齿轮顶圆与内箱壁的距离/mm1 15.5大齿轮端面与内箱壁的距离/mm28.0表 ：齿轮参数名 称 大齿轮 小齿轮模数/mm22齿数z1=42z2=13分度圆直径/mmd1=84d2=26传动齿轮啮合中心距/mma=55传动

8、比i i=z1/z23.23二、零部件图（总装配图）1、 零件图及公差标注分析1） 箱盖如图1-1所示：几何误差：a、平面度，因为此减速器是剖分结构，且剖分面在轴线所在的水平面内，为了避免润滑油泄漏，应该保证箱盖与箱座的剖分面接触的密合性，所以其底面根据机械设计课程设计手册表9-9，箱体精度为IT7，主参数97mm为依据确定平面度误差为0.015mm；b、垂直度，箱盖侧面与剖分面轴线有垂直度要求，查根据机械设计课程设计手册表9-11，确定为0.06mm；c、平行度，为了保证齿轮能够正确的啮合并平稳运转，齿轮装在轴上不能歪斜和产生变形，所以两齿轮轴线应该保持平行，根据机械设计课程设计手册表9-1

9、1，根据一般减速器的重要轴承孔的精度等级为IT5，确定平行度误差0.015mm；尺寸公差a、外壳孔H7，根据直径分别为38和55，查机械设计课程设计手册表9-6，得空的极限偏差分别 b、中心距极限偏差f根据机械设计课程设计手册表10-15，中心距为55mm，精度等级为IT7，所以f=28m。2） 箱座如图1-2所示几何公差a、圆柱度：为了保证轴承端盖与箱体配合紧密，提高密封性能，减少润滑油液泄漏，对外壳孔有圆柱度的要求，根据机械设计课程设计手册表9-10，根据外壳孔径和精度等级为IT7确定其圆柱度如图所示。b、平行度：且剖分面在轴线所在的水平面内，为了避免润滑油泄漏，应该保证箱盖与箱座的剖分面

10、接触的密合性，而且为保证减速器安置在基础上的稳定性所以其上表面根据机械设计课程设计手册表9-11，箱体精度为IT7，主参数97mm为依据确定平行度误差为0.03mm；c、同轴度：为了保证减速器在运转过程中平稳，不产生振动，需要保证外壳孔与轴线有同轴度的要求，查机械设计课程设计手册表9-12确定同轴度误差如图所示。尺寸公差a、外壳孔H7，根据直径分别为38和55，查机械设计课程设计手册表9-6，得空的极限偏差分别 b、中心距极限偏差f根据机械设计课程设计手册表10-15，中心距为55mm，精度等级为IT7，所以f=28m。3）高速轴如图1-3所示：几何误差a、圆跳动：跳动公差是关联实际要素绕基准

11、轴线回转一周或连续回转时所允许的最大跳动量，圆跳动是指被测要素在某个测量截面内相对于基准轴线的变动量，为了保证运转的平稳性，对轴承的定位轴肩有端面圆跳动、轴承段、齿轮轴均有有径向圆跳动的要求，公共基准为B-C,查机械设计课程设计手册表9-12查得圆跳动误差如图中所示。b、圆柱度：通用减速器轴颈的精度等级一般为IT6，低速轴上齿轮轴段、轴承轴段、输入轴段都需要有圆柱度的要求，保证运转平稳，根据轴颈查机械设计课程设计手册表9-10，确定其圆柱度如图中所示。c、对称度，为了保证平键能够正常平稳地传递扭矩，对轴上的键槽有对称度的要求，根据机械设计课程设计手册表9-12，依据键槽所在轴段的直径并且减速器

12、轴颈的精度等级一般为IT6确定键槽的对称度误差为0.015mm；尺寸公差a、轴上的键槽根据机械设计课程设计手册表4-1可得，轴正常连接时，根据轴颈的公称直径，均处于1722mm的区间内，宽度B的极限偏差均为，深度t的极限偏差为，所以除键槽以外的部分d-t的极限偏差为。b、齿轮轴段、轴承轴段以及输出轴段的基本偏差根据其公差带代号分别查机械设计课程设计手册表9-5轴的极限偏差即得。4） 低速轴如图1-4所示，几何误差a、圆跳动：圆跳动是指被测要素在某个测量截面内相对于基准轴线的变动量，为了保证运转的平稳性，对轴承的定位轴肩有端面圆跳动、轴承段有径向圆跳动的要求，公共基准为A-B,查机械设计课程设计

13、手册表9-12查得圆跳动误差如图中所示。b、圆柱度：通用减速器轴颈的精度等级一般为IT6，低速轴上齿轮轴段、轴承轴段都需要有圆柱度的要求，保证运转平稳，根据轴颈查机械设计课程设计手册表9-10，确定其圆柱度如图中所示。c、对称度，为了保证平键能够正常平稳地传递扭矩，对轴上的键槽有对称度的要求，根据机械设计课程设计手册表9-12，依据键槽所在轴段的直径并且减速器轴颈的精度等级一般为IT6确定键槽的对称度误差为0.02mm；尺寸公差a、轴上的键槽根据机械设计课程设计手册表4-1可得，轴正常连接时，根据轴颈的公称直径，均处于1722mm的区间内，宽度B的极限偏差均为，深度t的极限偏差为，所以除键槽以

14、外的部分d-t的极限偏差为。b、齿轮轴段、轴承轴段以及输出轴段的基本偏差根据其公差带代号分别查机械设计课程设计手册表9-5轴的极限偏差即得。为了降低加工难度，放大几何误差，对齿轮轴段和输出轴段采用包容要求。5） 低速齿轮如图1-5所示， 对于IT7的齿轮，其孔的尺寸公差和形状公差均等于IT7，齿顶圆直径作为测量基准时公差为IT8，不做测量基准时按IT11给定。几何误差a、圆跳动：齿轮的齿顶圆相对于齿轮轴线有圆跳动的要求，查机械设计课程设计手册表10-14查得圆跳动误差为0.012mm。b、对称度，为了保证平键能够正常平稳地传递扭矩，对齿轮轮毂上的键槽有对称度的要求，根据机械设计课程设计手册表9

15、-12，依据键槽所在轴段的直径并且减速器轴颈的精度等级一般为IT6确定键槽的对称度误差为0.01mm；尺寸公差a、轮毂上的键槽根据机械设计课程设计手册表4-1可得，轴正常连接时，根据轴颈的公称直径，均处于1722mm的区间内，宽度B的极限偏差均为0.015mm，深度d+t的极限偏差为。b、为了保证齿轮运转平稳，不会偏心，齿顶圆的尺寸公差为IT8。6）四个轴承端盖如图1-6所示。7）通气器如图1-7所示。2、总装配图及公差标注分析 根据使用要求，该减速器所用轴承的精度等级为0级，齿轮也是一般精度。但与之相配合的轴颈和箱体孔为较重要的配合，轴的轴颈处及与齿轮孔配合出的标准公差等级取为IT6，箱体孔

16、及齿轮孔取为IT7。轴承孔与轴之间的配合H7/r6，为基孔制，为了保证对中性，传递运动的平稳性和装拆方便，选择小的过盈配合。用于精确的定位配合，不通过过盈来传递力矩，另外添加紧固件平键来传递力矩。轴承内圈与轴颈处的配合为k6，按照标准件滚动轴承的国家标准GB/T275-1993选取。轴承外圈与外壳孔之间的配合J7，采用基轴制，为了保证轴在受热伸长时有轴向游隙，采用轴承外圈为游动轴套的结构形式，这种游隙通过轴承盖与箱体连接处的垫片来进行调整，因此，轴承外圈与箱体外壳体之间采用较松的过渡配合，外壳孔的公差带取为J7。输入轴与联轴器之间的配合r6，一般联轴器的精度等级为IT6，由于输入轴的转速比较高

17、，为了保证可靠连接，定心精度比较高，选择松紧适度的过盈配合r6。输出轴与链轮之间的配合r6，输出轴的转速比较低，链轮与轴之间通过键来传递运动和转矩，为了保证有一定的定心精度，可选用较小的过盈配合r6.中心距极限偏差f根据机械设计课程设计手册表10-15，中心距为55mm，精度等级为IT7，所以f=28m。三、思考题1、你认为箱体轴承孔的同轴度如何测量？答：同轴度公差带的定义是指直径公差为t，且与基准轴线通州的圆柱面内的区域，有以下三种控制要素：轴线与轴线，轴线与公共轴线，圆心与圆心。因此影响同轴度的主要因素有被测元素与基准元素的圆心位置和轴线方向。可以用三坐标法测量。公共轴线法：在被测要素和基

18、准要素上测量多个横截面的圆，再将这些圆的圆心构造一条3D直线，作为公共轴线，每一个圆的直径可以不一致，然后分别计算基准圆柱和被测圆柱对公共轴线的同轴度，取其最大值作为该零件的同轴度。这条公共轴线近似于一个模拟心轴，这种方法接近零件的实际装配过程。直线度法：在被测要素和基准要素上测量多个横截面的圆，然后选择这几个圆构造一条3D直线，同轴度近似是直线度的两倍，被收集的圆再测量时最好测量其整圆，如果是在一个扇形上测量，则测量软件计算出来的偏差可能很大。求距法：同轴度为被测元素和基准元素轴线间最大距离的两倍。计算出最大距离后乘以2即可。求距法在计算最大距离时将其投影到一个平面上来即使算，因此这个平面与

19、用作基准的轴的垂直度要好。2、你认为箱体上轴承孔加工时应如何保证平行？答：减速器的箱体用来支承和固定轴系零件，需要保证传动件轴线相互位置的正确性，因而轴孔必须精确加工，按照“基准重合”原则和“基准”统一原则，尽量选择统一的精基准一次性加工完成。选择原始孔和镗孔加工顺序时,要把有孔距精度要求的两孔紧紧连在一起,以减少坐标尺寸累积误差对孔距精度的影响；尽量减少工作台和进给箱往返移动时反向间隙对进给精度的影响；根据孔系加工顺序正确判定封闭环,并把平面尺寸链分解为较简单的线性尺寸链来计算坐标尺寸及其公差；在数控镗床上加工孔系时,按坐标尺寸的平均值给定位移值编制孔系加工程序。原始孔应有较高的精度和较细的

20、表面粗糙度,以保证加工中,镗床主轴相对坐标原点位移检验的准确性。3、装配时若要保证齿轮正确啮合，你认为应该考虑哪些因素？答：装配时要想保证齿轮的正确啮合需要考虑以下因素：齿轮正确啮合的条件是：齿轮的模数和压力角必须分别相等；保证两齿轮的中心距是两分度圆半径之和；两齿轮轴线应该保持平行，齿轮装在轴上不能歪斜和产生变形；装配前对齿轮传动装置的有关零件进行检查、清洗；齿轮孔与轴、键等配合应符合国家标准；装配后要检测齿侧间隙和接触斑点。 三维实物扫描及数据优化处理实验报告思考题1、列举不同领域中用到逆向工程技术的实例。答：从油泥模型开始的产品设计：近年来，油泥除了雕塑家经常用它来创作一些艺术作品也广泛

21、应用于工业设计领域，尤其是汽车、航空、航天、摩托车等行业。在汽车的设计初期，设计师将设计方案用油泥模型表达出来，然后对它进行风阻实验，逐渐完善确定最终方案，再把这时的模型通过逆向工程技术转化为CAD模型。逆向工程在汽车领域的应用大大提高了汽车整车开发的周期。 产品的仿制及改进：逆向工程的思想最初是来自从油泥模型到产品实物的设计过程，除此之外，目前基于实物的逆向工程应用最广的还是进行产品复制和仿制，尤其是外观设计产品。逆向工程在产品开发领域的应用，大大提高了产品开发的速度，对现有产品进行数字化扫描，完成实物的3D重建后，通过NC加工就能快速地制造出模具，最终注塑得到所需的产品，这个过程已经成为我

22、国沿海地区许多企业的产品开发及生产模式。 在模具制造中的应用：由于相关学科发展水平的限制，对零件的功能和性能分析还不能完全由CAE来完成，往往需要通过实验来最终确定零件形状，如在模具制造中经常需要通过反复试冲和修改模具型面方可得到最终符合要求的模具。其将最终符合要求的模具测量并反求出其CAD模型在再次制造该模具时就可运用这一模型生成加工程序，就可大大减少修模量，提高模具生产效率，降低模具制造成本。 艺术品的复制：对有价值的艺术品进行复制，特别是那些考古文物进行复制有着深远的意义。2、逆向工程的基本步骤包括哪些。答：实物：对要扫描的零件做好表面处理,如喷漆或喷砂处理；根据零件的外形确定扫描方法，

23、如果是大的板金件采取平面扫描方式，如果是回转体可选择旋转扫描方式，尽量以最少的次数采集最多的数据；将零件固定在工作台上，保证稳定。获取数据点源：一般使用激光干涉法或光栅投影，首先确定扫描范围，调整激光强度及步进大小，扫描数据并保存数据文件。点源优化处理：因为受扫描设备和环境因素的影响，扫描以后得到的点云会存在大量的无用点，这些无用点会干扰我们后继工作的展开，所以在进行曲面重构之前要把这些杂点去除。因为受激光扫描仪的限制，很多零件是不能一次就采集全所有数据的，而多次扫描后每块点云的坐标都发生了变化，数据拼合就是把它们统一在一个坐标系下。三维重构：经过点云预处理、提取特征线、将特征线导入三维造型软

24、件、构造自由曲面并裁剪等处理、生成过渡曲面、加厚生成实体。再设计修改。3、阐述三维数据点运优化处理的基本方法答：数据精简，在保证模型特征不缺失的情况下，按照百分比对点云进行有效的精简可以大大的提高工作效率；点源去噪，先利用软件自动去噪，再手动修改；填补缺失点，针对小孔可以利用软件自动填补，但是对于在获取点源时应位于死区范围呢没有获取特征点，因而缺失较大的部位，如果用软件自动生成可能会造成模型与实物特征不符合，此时应该重新放置实物，对缺失部位重新扫描，再进行数据拼合；数据光顺，使形成的三维模型表面光滑。零件的三坐标测量方法实验报告思考题1、三坐标测量机的测量特点是什么？与普通测量的差别是什么？答：三坐标测量机是指在一个六面体的空间范围内，能够表现几何形状、长度及圆周分度等测量能力的仪器，又称为三坐标测量仪或三次元。三坐标测量机的测量特点是：a、测量精度高，能够达到m级；b、测量范围广，能够测量各种普通要素、曲线、曲面、齿轮等，并能计算公差；c、操作简单；d、缺点是测量速度慢，对于柔性材料会出现变形而产生测量误差，在进行半径补偿时也会出现误差。三坐标测量机与普通测量的差别是：三坐标测量只需要在所测截面上任意选择均匀分布的至少三个点就可以自动生成截面形状并显示参数，而普通测量需要将被测物体与基准相比较才能得到参数。2、叙述采用三坐标测量机检测工件