《机械设计》-机械设计 第三部分

课题一

总论3.1.1综合实训项目的机械设计基础综合实训项目是对学生进行的初次较全面的机械设计基本训练。其目的如下：1)通过综合实训项目的开展，综合运用本课程与其他相关先修课程的理论知识，使所学知识进一步得到巩固和加深。2)学习机械设计的一般方法和步骤。通过设计，使学生初步具备正确的设计思想及构思设计的能力。3)培养学生机械设计的基本技能，如计算、制图、查阅设计资料、熟悉标准和规范、调研实践等。3.1.2综合实训项目的内容及方法综合实训项目通常选择一般参数的机械传动装置，如图3-1-1所示带式运输机中的减速器。机械类专业的学生以设计单级圆柱齿轮减速器为主，安排少量的单级锥齿轮减速器或蜗杆减速器设计；机电类专业的学生主要设计单级圆柱齿轮减速器。要求每个学生在项目中完成以下工作：1)减速器装配图一张(A1或A0图)。2)零件工作图(传动零件、轴等):机械类学生2~3张，机电类学生1~2张。3)项目设计说明书一份(用16开纸):机械类学生15～20页，机电类学生10～15页。以上要求一般通过手工绘图和计算来完成。由于计算机信息技术的发展，计算机辅助设计(CAD)已成为一种先进的设计方法，它可以大大提高设计的效率和质量。掌握并熟练运用CAD技术，已逐渐成为工程技术人员必须具备的基本技能之一。因此，若学生学习过有关的计算机课程(本课程仅仅是运用已学过的CAD基本知识),且具有计算机设备及指导教师，则可安排学生应用CAD方法进行项目设计，使学生在获得较全面的机械设计基本训练的同时，还能掌握运用CAD的基本技能。如果在项目过程中运用CAD方法，同样必须完成规定数量的减速器装配图和零件工作图，图样质量与手工绘图相比，不仅不能降低，而且必须有所提高。项目设计说明书则应按实训教材规定的计算内容及过程手工书写，也可以用计算机打印。3.1.3综合实训项目完成的步骤综合实训项目大体可按以下几个步骤进行：1)项目准备。阅读项目设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过电化教学、现场参观或减速器拆装实训，了解项目设计对象；阅读有关资料；明确进行综合项目设计的方法；初步拟订设计计划。2)传动装置的总体设计。分析和选定传动装置的结构方案；选择电动机；确定总传动比并分配各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率；画传动装置方案简图。3)各级传动零件的设计计算。设计计算和确定减速器中齿轮传动或蜗杆传动以及箱外传动件如带、链、联轴器等的主要参数和尺寸。4)减速器装配工作图的结构设计及绘制。分析和选定减速器的结构方案，用细线绘制轴系结构及箱体内外与其有关的部分；校核轴、键和联轴器的强度及滚动轴承的寿命；进行轴系、箱体及其附件的结构设计，底图完成后应进行检查并修改；标注尺寸和配合，写出减速器特性、技术要求和零件序号，编写明细表及标题栏，但不要加粗装配图。5)设计和绘制零件工作图。6)在设计零件工作图的基础上修改、加粗，完成减速器装配图。7)编写项目设计说明书。8)进行综合项目设计总结和答辩。以上各阶段所需时间约占总工作量的比例为：项目设计准备、总体设计和传动、零件设计计算10%～15%;减速器装配底图设计45%～50%;零件工作图及减速器装配图加粗25%～30%;编写设计说明书和答辩约10%。3.1.4综合实训项目中应正确对待的几个问题1)机械设计基础综合实训项目是一个重要的教学环节，既是对已学课程如力学、金属工艺学、机械制图、工程材料、互换性及技术测量、机械原理和机械设计或机械设计基础等所学知识的综合运用，又为以后的课程学习打下了基础。因此，学生必须明确学习目的，认真对待机械设计基础综合实训项目，努力掌握知识，以期通过训练提高能力。2)树立正确的设计思想。实践是检验设计的标准，要理论联系实际，力求设计合理、实用、经济。3)正确处理计算和绘图的关系。任何机械零件的尺寸都不应只按理论计算确定，而应综合考虑零件结构、加工、装配、经济性、使用条件以及与其他零件的关系等。有时，要用一些经验公式确定尺寸，如减速器箱体的某些结构尺寸。还有一些零件尺寸，则需要通过画图确定，然后再进行校核计算，如轴的尺寸。因此，在项目设计过程中，计算和绘图是互相补充、交叉进行的。边画、边算、边修改是完成设计的一般过程。4)正确处理学习与创新的关系。设计既要求运用已有的成熟的理论知识和实践经验，又要求设计者创造性地工作。初次进行机械设计综合实训，首先要虚心学习设计实践成果，掌握已有的设计资料，了解有关的设计结构，在分析比较的基础上选定设计方案。另外，设计又包含着创新，在学习和继承的基础上，教师要鼓励学生提出创新构思，倡导用实践进行检验。5)正确运用机械设计基础实训指导教材，做好设计。本书中指导书部分是按完成综合实训项目的步骤编写的，对每一步骤都说明了其工作内容和如何进行设计，并附有必要的图及表格，供设计时参考，以便使学生在阅读实训指导书并经教师指导后，能主动地进行设计。因此，在设计过程中，要认真阅读实训指导书及教材中的有关部分，并在阅读的基础上理解每一设计步骤的目的、内容和方法。还要注意实训指导书中所列举的常见错误结构，通过正误对比，了解错误的原因，并在设计过程中尽量避免。3.1.5应用CAD完成综合实训项目的注意事项如果学生应用CAD进行实训项目设计，应注意下列事项：1)首先要选择适当的软件。目前在众多微机CAD支撑软件中，AutoCAD、GHCAD等2)CAD软件为对图形进行有效的管理，通常为图素赋予一些特征参数，如图层、颜色、线型、线宽等。为便于图形输出及便于综合实训项目设计答辩，教师应事先根据输出设备的情况对这些参数的使用做出必要的约定，并要求学生遵守。3)好的CAD软件一般都具有完善的图形编辑功能，正确合理地使用这些功能可以使设计做得更快更好。例如有些结构或标准件在图中重复使用，可将这些结构定义为块(block),既便于成组复制，又有利于减小图形文件尺寸。有些结构具有对称性，对这种结构可以先表示其中一半，然后进行镜像(mirror)操作。由于计算机屏幕较小，所以设计人员在大多数情况下是将某一局部结构放大进行设计，为保证不同结构部分及不同视图间对齐，可先在某一特殊层中绘制一些结构线，表示图中一些特征位置，例如轴线、齿轮端面、箱体边界等，待图形完成后再将其删除或隐藏。4)应用CAD进行设计与手工绘图设计相比具有许多不同的特点，在使用中要注意摸索CAD软件的使用技巧，充分发挥软件的功能，更快更好地完成综合实训项目设计任务。5)要注意加强设计的整体观点，学习从整体与全局的观点来考虑和分析设计问题。由于上机操作时面对较小的屏幕，常常将较多的注意力集中在放大的局部结构上，容易忽略整体要求及结构功能的考虑，影响设计质量。为了弥补这一缺点，要求学生在上机前必须手工画一张装配图草图(可用大方格纸绘制),按规定比例把依据计算得出的传动零件的主要尺寸及其他各主要零件(如轴、轴承、箱体、端盖等)的轮廓、结构、相互位置及装配关系等画出(细部结构及剖面线可不必画出),用以加强整体设计能力的锻炼。这一张装配草图应作为指导教师检查学生设计情况的依据之一。课题二

传动装置的总体设计3.2.1确定传动方案机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。机器的工作性能、运转费用、结构尺寸与所选定的传动装置方案有密切关系。合理的传动方案应首先满足机器的工作要求，如所需传递的功率及要求达到的转速。此外，还应保证机器的工作质量和可靠性，使之具有传动效率较高、工艺性好、结构简单、尺寸紧凑和使用维护方便等优点。要同时达到这些要求是不容易的，因此，在设计过程中，往往需要拟订多种方案以进行技术经济分析比较。图3-2-1列出了带式运输机的五种传动方案。如图3-2-1(a)所示方案选用了带传动和闭式齿轮传动。带传动布置于高速级，能发挥其传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点。在转速较高、传递功率相同的情况下，转矩较小，可使带传动结构较紧凑。但此方案的宽度较大，带传动也不适于繁重的工作要求及恶劣的工作环境。如图3-2-1(b)所示方案的结构紧凑，但由于蜗杆传动效率低，功率损失大，故用于长期连续运转场合很不经济。如图3-2-1(c)所示方案的宽度虽然也较大，但采用了闭式齿轮传动，更能适应在繁重及恶劣的条件下长期工作，使用维护方便。如图3-2-1(d)所示方案的宽度尺寸较图3-2-1(c)所示方案小，更适合布置在较狭窄的通道中，但加工锥齿轮比圆柱齿轮困难，成本也相对较高。如图3-2-1(e)所示方案采用了开式齿轮，成本较图3-2-1(c)所示方案低，也适用于繁重的工作条件，但多灰尘的工作环境对开式齿轮的寿命有影响。这五种传动方案各有其特点，适用于不同的工作场合，设计时要根据工作条件和主要要求，综合比较，选取其中较佳者。3.2.2选择电动机在项目设计中，要根据工作载荷大小及性质、转速高低、启动特性和过载情况、工作环境、安装要求及空间尺寸限制等来选择电动机的类型、结构型式、容量和转速，并最终确定具体型号。1.选择电动机的类型和结构型式生产单位一般用三相交流电源(小型电动机也可用单相电源),如无特殊要求，应选用交流电动机。其中笼型三相异步电动机用得最多，目前我国定型产品为Y系列电动机(其技术数据见表3-2-4),它适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体的场合和要求具有较好启动性能的机械中。在经常启动、制动和反转的场合(如冶金、起重机械),要求电动机的转动惯量小且过载能力大，应选用YZ和YZR系列及起重用的三相异步电动机。电动机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等，可根据防护要求选择。同一类型的电动机又具有机座固定及端盖凸缘固定等多种安装型式，可根据不同的安装要求选择。3.2.2选择电动机2.选择电动机的容量电动机的容量主要根据电动机运行时的发热条件决定，而发热又与其工作情况有关。对于在不变(或变化很小)载荷下长期连续运行的机械，只需使电动机的负载不超过其额定值，电动机便不会过热。因此，所选电动机的额定功率P应稍大于(或等于)所需的电动机功率Pa。Pa=P/η(3-1)式中，Pa为电动机输出所需功率(kW);P为工作机所需的功率(kW);η为由电动机至工作机的总效率。工作机所需工作功率Pw应由机器工作阻力和运行速度计算求得。在项目设计中，可按下式计算P=Fv/1000(3-2)或P=Tn/9550(3-3)式中，P。为工作机所需工作功率(kW);F为工作机的阻力(N);v为工作机的线速度(m/s);T。为工作机的阻力矩(N·m);n,为工作机的转速(r/min)。总效率η按下式计算η=η₁×η₂×η3×…×η式中，η、η2、η3、…、η。分别为传动装置中每一级传动副(齿轮、蜗杆、带或链等)、每对轴承及每个联轴器的效率。各种传动机构、轴承、联轴器的效率见表3-2-3。3.2.2选择电动机计算传动装置总效率时应注意以下几点：1)所取传动副效率是否已包括其轴承效率，如已包括则不再计入轴承效率。2)蜗杆传动效率与蜗杆头数及材料有关，设计时应初选头数，从表3-2-3中查出其效率值，待设计出蜗杆传动参数后，再校核效率，并修正以前的设计计算数值。3)对资料所推荐的数据，一般可取中间值。在工作条件差、传动装置加工精度低、润滑及维护不良的情况下，应取低值；反之，则取高值。3.确定电动机的转速容量相同的同类型电动机，有不同的转速供设计者选用。低转速电动机的极数多，外廓尺寸及质量都较大，价格高，但传动装置的传动比及结构尺寸比较小，从而降低了传动装置成本；高转速电动机则相反。因此，在确定电动机转速时，应与传动装置综合考虑，进行比较，同时考虑电动机的中心高尺寸稍大于小带轮的半径尺寸，保证两者能够正确安装，电动机的结构尺寸见附录H,综合多种因素进行比较，选择合理的电动机型号。如图3-2-2所示带式运输机的传动装置，要求电动机输出功率为2.15kW,用三种不同的电动机方案，其经济性比较见表3-2-5。3.2.3计算传动装置的总传动比并分配各级传动比已知电动机的满载转速n.及工作机转速nw,可得传动装置总传动比i为i=n./n(3-4)总传动比i与各级传动比i,i,…,i,的关系为i=i₁·i₂·…·in(3-5)合理分配各级传动比，可以减小传动装置结构尺寸，减轻质量，改善润滑状况。对单级减速器及箱外传动件分配传动比时，主要考虑以下几点：1)各级传动比一般应在推荐范围内选取(参见表3-2-1)。2)应注意使箱内外各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免各零件的干涉及安装不便。一般情况下，应使带的传动比略小于齿轮的传动比。3)应使传动装置的外廓尺寸尽可能紧凑。图3-2-3表示两级圆柱齿轮传动装置，在总距和总传动比相同时，粗实线所示方案具有较小的外廓尺寸，这是因为低速级大齿轮的直径较小而使结构紧凑。传动装置的实际传动比由于受到如齿轮齿数、标准带轮直径等因素的影响，因而与要求的传动比常有一定的误差。一般情况下，所选用的传动比应使工作机的实际转速与要求转速的相对误差在±(3%～5%)范围内。3.2.4计算传动装置的运动和动力参数传动装置的运动和动力参数，主要指的是各轴的转速、功率和转矩，它是设计计算传动件的依据。应先将各轴由高速至低速依次编号为I轴、Ⅱ轴……,再按顺序逐步计算，如图3-2-4所示。1.各轴转速以图3-2-4所示传动装置为例，各轴转速为3.2.4计算传动装置的运动和动力参数2.各轴功率P₁=PaPn=P₁n12=Pa×η12Pm=Pn×η23=Pa×712×η23式中，Pa为电动机输出功率(kW);P₁、P、Pm分别为I、Ⅱ、Ⅲ轴的输入功率(kW);η12为I轴与Ⅱ轴之间带传动的效率；η23为Ⅱ轴与Ⅲ轴之间的传动效率，它包括齿轮副和一对轴承的效率。应注意，传动装置的设计功率常按实际需要的电动机输出功率P。计算。对于通用机器，可以按电动机额定功率P计算，转速则均按电动机的满载转速n.计算。3.2.4计算传动装置的运动和动力参数3.各轴转矩式中，T₁、T、Tm分别为I、Ⅱ、Ⅲ轴的输入转矩(N·m)。运动和动力参数值可以整理列表备查，见表3-2-6。3.2.5绘制传动装置方案简图在选定电动机、确定传动装置的方案及其运动和动力参数后，应绘制传动装置方案简图。为了清楚表达各部分的传动关系及必要的相互位置关系，可用两个视图表达。简图应按国家标准规定的机构运动简图符号绘出，并注明各传动副的主要参数。图3-2-4所示为带式运输机的传动装置简图。。课题三

传动件的设计计算3.3.1箱外传动件的设计及联轴器的选择1)设计V带传动应确定带的型号和根数、带轮直径和宽度、带的长度、传动中心距及作用在轴上的力。设计时，应考虑带轮尺寸与其相关零部件尺寸的相互关系，如小带轮孔径是否与电动机轴径一致、小带轮外圆半径是否小于电动机的中心高、大带轮外圆半径是否与机器底座相干涉等。在带轮直径最后确定后，应验算带传动的实际传动比。2)设计开式齿轮传动应确定模数、齿数、齿宽、齿轮孔径、轮毂长度、材料及热处理方式以及作用在轴上的力。开式齿轮一般只需计算轮齿的弯曲强度，并考虑因磨损而引起的轮齿的强度削弱。最后，要检查开式齿轮的结构尺寸是否与其他零件相干涉，并根据确定的齿数计算实际传动比。3)设计链传动应确定链的节距，链轮的材料、齿数、直径和轮毂宽度，传动中心距及作用在轴上的力。在保证拉曳能力的情况下，应尽量取较小的链节距；为了不使大链轮尺寸过大，速度较低的链传动齿数不宜取得过多，必要时可选用双列链，以减小节距和链轮尺寸。设计链传动时，还应考虑润滑与维护。4)联轴器的选择，多用可移式，以补偿制造、安装误差及两轴轴线的相对偏移。由于弹性可移式联轴器不仅可以补偿两轴偏移，而且具有缓冲和吸振的作用，故应优先考虑。选用联轴器时，还应注意所连接的两轴轴径要在联轴器所允许的轴孔尺寸范围内。3.3.2箱内传动件的设计要点在箱外传动件设计结束后，各传动件的传动比可能会有所变化，因而会引起传动装置运动及动力参数的变动，这时应先对其参数作相应修改，再进行箱内传动件的设计计算。1.圆柱齿轮传动和蜗杆传动齿轮传动与蜗杆传动的设计计算方法和步骤及其结构尺寸的确定可参考教材中的有关内容。除此之外，设计中应注意以下几点：1)选择齿轮材料及热处理方法时，要考虑到毛坯的制造方法。当齿轮直径d≤500mm时，一般采用轧制钢材或锻造毛坯；当d>500mm时，由于锻造设备能力的限制，多采用铸造毛坯。同一减速器内各级大小齿轮的材料最好对应相同，以减少材料品种，简化工艺要求。2)正确理解齿轮强度计算公式及其中每一个系数和符号的含义。对于直齿圆柱齿轮，考虑到装配后两齿轮可能产生的轴向位置误差，为了便于装配及保证全齿宽接触，小齿轮齿宽b₁常比大齿轮齿宽b₂大5～10mm;对于锥齿轮传动，大小两齿轮的齿宽应相等。齿宽一般应圆整，取整数值。3.3.2箱内传动件的设计要点3)要正确处理强度计算所得参数尺寸和啮合几何尺寸之间的关系。由强度计算所得的中心距一般应圆整为偶数或以0、5结尾的数值；模数必须取标准值；而齿数、螺旋角则应事先根据传动要求选取合适值。此时，齿轮啮合几何尺寸关系必然会出现不一致。因此应对上述各参数进行调整，以求得既满足强度要求，又符合啮合几何关系的合理值。然后进行其他齿轮啮合尺寸(如分度圆、齿顶圆和齿根圆等)的计算。4)齿轮的啮合几何尺寸必须精确，一般应准确到小数点后2～3位，角度应准确到秒。齿轮的结构尺寸(如轮毂、轮辐及轮缘尺寸)一般应取圆整值。各级齿轮几何尺寸、参数的计算结果，应整理列表备查，并将模数、齿数、螺旋角等参数在传动方案简图中注明。5)蜗杆传动副材料的选择和滑动速度有关。材料不同，其适用的滑动速度范围不同，失效形式也不一样。设计时，应根据工作要求，先估计滑动速度和传动效率，选择合适材料，并分析可能产生的主要失效形式，按此进行设计计算。在蜗杆传动尺寸确定后，再校核实际滑动速度和传动效率，并修正有关计算数据。蜗杆传动中心距的数值应尽量圆整。6)根据蜗杆分度圆圆周速度来决定蜗杆的位置在蜗轮之上还是之下，当速度不大于4～5m/s时，可将蜗杆放在蜗轮之下。如有必要进行蜗杆轴的强度及刚度验算或蜗杆传动热平衡计算，应在画装配底图确定蜗杆轴支点距离和箱体轮廓尺寸以后进行。3.3.2箱内传动件的设计要点2.轴的设计轴的设计是课程设计的关键环节，一般圆柱齿轮传动要设计低速轴，蜗杆传动要设计蜗杆轴。在设计轴结构的过程中会涉及箱体的一些尺寸，综合实训设计时，设计轴结构应与确定箱体结构及附件等同时进行。例3-3-1设计如图3-3-1所示单级直齿圆柱齿轮减速器的低速轴，已知该轴的功率为P=4kW,转速n₂=70r/min,大齿轮宽度b₂=70mm,单向转动，轴的材料无特殊要求。解(1)选择轴的材料因轴的材料无特殊要求，故选用45钢，正火处理。(2)初选轴外伸段直径d由公式查表可得45钢C=118～107,因此,

考虑该轴段上有一个键槽，故应将直径增大5%,即d=(45.4~41.2)×(1+0.05)=43~47(mm)。查附录C,按联轴器标准直径系列取d₁=45mm。3.3.2箱内传动件的设计要点(3)轴的结构1)轴上的零件布置：轴上安装有齿轮、联轴器和一对轴承。因是单级传动，一般将齿轮安装在箱体中间，轴承安装在箱体的轴承孔内，相对于齿轮左右对称为好。联轴器根据其作用只能布置在箱体外面的一端。2)零件的装拆顺序：轴上零件不同的装拆顺序要求轴具有不同的结构形式，轴的各段直径按安装顺序依次变化，后段直径应大于前段直径。本题目中主要零件齿轮可以从左端装拆，也可从右端装拆，现取齿轮从左端装入，如图3-3-2所示，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、联轴器等零件依次从轴的左端装入，这样安装的好处是保证安装齿轮和联轴器的两轴段在同一加工方向加工，便于保证加工的同轴度；右端的轴承从右端装入。这样就形成：d联<d左启<d左承<d轮<d环，而d环>d右肩>d右承，两端安装轴承处的直径相等，形成两头细中间粗的阶梯形轴，既符合等强度的要求，又便于零件的装拆。3.3.2箱内传动件的设计要点3)轴的结构设计：设计轴的结构时要考虑零件在轴上位置的固定，轴上零件的固定包括周向固定和轴向固定。本题目中联轴器和齿轮的周向固定均采用键连接，键的具体尺寸可根据直径查手册。轴向固定是为了防止零件沿轴线方向窜动，为了达到这个目的，就需要在轴上设计(置)某些装置，如轴肩、套筒、挡圈等，这些内容即是轴的结构设计。低速轴的结构如图3-3-2所示，各轴段设计的具体方法如下：①轴段安装联轴器，用键进行周向固定。②轴段高于①轴段形成轴肩，用来定位联轴器。③轴段高于②轴段，以方便安装轴承。④轴段高于③轴段，以方便安装齿轮。③轴段也可再分为两部分，这主要是考虑便于加工，因前一部分安装轴承，需要磨削加工；而后一部分只安装一个套筒，不需要很高的加工精度。将来在零件图上可在分开的地方画一条细线，以表示精度不同，也可在安装轴承宽度处开一越程槽。齿轮在④轴段上的周向固定可用键进行。⑤轴段高于④轴段形成轴环，用来定位齿轮。⑦轴段直径应和③轴段直径相同。⑥轴段高于⑦轴段形成轴肩，用来定位轴承；⑥轴段高于⑦轴段的部分取决于轴承标准。⑤轴段与⑥轴段的高低没有什么直接的影响，只是一般的轴身连接。本题目中：①-②、④-⑤、6-⑦三处的轴肩用来定位，属于定位轴肩；②-③、③-④两处的轴肩不是用来定位的，只是为了安装零件方便，属于非定位轴肩；⑤-⑥处的轴肩仅是一般连接上造成的直径差值，无特殊作用。3.3.2箱内传动件的设计要点4)确定轴的各段尺寸。①各轴段的直径。①轴段的直径已由前面计算确定为d₁=45mm。②轴段的直径d₂应在d₁的基础上加上两倍的轴肩高度，这里的轴肩为定位轴肩，定位轴肩的高度应大于被定位零件的倒角，一般可取为(0.07～0.1)d₁。这里取h₁₂=4.5mm,即d₂=d₁+2h₁₂=45+2×4.5=54(mm),考虑该轴段安装密封圈，故直径d₂还应符合密封圈的标准，取d₂=55mm。③轴段的直径d₃应在d₂的基础上增加两倍的轴肩高度，此处为非定位轴肩，一般情况下，非定位轴肩可取h=1.5~2mm。因该轴段要安装滚动轴承，故其直径要与滚动轴承内径相符合。滚动轴承内径在20～495mm范围内均为5的倍数，即20mm、25mm、30mm、35mm、…、495mm,这里取d₃=60mm。同一根轴上的两个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承处的直径应相同，即d₇=d₃=60mm。④轴段上安装齿轮，取d₄=63mm。④轴段高于③轴段只是为了安装齿轮方便，不是定位轴肩，应按非定位轴肩计算，取h₃4=1.5mm。⑤轴段的直径d₅=d₄+2h₄5,h₄5是定位轴环的高度，取h₄s=(0.07～0.1)d₄=6mm,即ds=63+2×6=75(mm)。⑥轴段的直径d₆应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该轴段用6312轴承(深沟球轴承，轴承数据见附录B),查得d₆=72mm。在确定各轴段的直径时应该注意：安装工作零件的轴段直径(d₁、d₄)应尽量取标准直径系列；安装轴承的轴段直径(d₃、d₇)以及滚动轴承定位的轴段直径(d₆)应符合滚动轴承规范，同时还要考虑轴上的其他零件(如密封圈)等。②各轴段的长度(设计计算过程中可以暂不确定轴的各轴段长度，把这一部分内容放到非标准图设计中)。设计时轴段长度从安装齿轮部分的轴段开始确定，在确定轴的长度时涉及一些箱体结构，本例因没有具体箱体的有关数据，有些尺寸在这里只能假设。3.3.2箱内传动件的设计要点④轴段因安装有齿轮，故该轴段的长度L₄与齿轮宽度有关，为了使套筒能顶紧齿轮轮廓，应使L₄略小于齿轮轮毂的宽度，一般情况下L齿轮-L₄=2～3mm,L齿轮=70mm,取L₄=68mm。③轴段的长度包括三部分，再加上L₄小于齿轮毂宽的数值(2mm),即L₃=B+△₂+△₃+2mm。B为滚动轴承的宽度，查附录B可知6312轴承的B=31mm;△₂为齿轮端面至箱体内壁的距离，通常可取△₂=10～15mm;△₃为滚动轴承内端面至减速器内壁的距离。轴承的润滑方式不同，△₃的取值也不同，当轴承为脂润滑时应设挡油环，取△₃=8～12mm;当轴承为油润滑时，取△₃=3~5mm。这里选润滑方式为油润滑，可取△₃=3~5mm。本例取△₂=15mm,△₃=5mm。L₃=B+△₂+△₃+2=31+15+5+2=53(mm)。△3处图示结构是油润滑情况，如改用脂润滑，这里的套筒应改为挡油环，△₃的取值将会发生变化。②轴段的长度应包括三部分：L₂=l₁+e+m,其中，l₁为联轴器的内端面至轴承端盖的距离，通常可取15～20mm;e为轴承端盖的厚度，查表3-4-3(6312轴承D=130mm,d₃=10mm),可得e=1.2d₃=1.2×10mm=12mm;m则为轴承盖的止口端面至轴承座孔边缘距离，此距离应按轴承盖的结构形式、密封形式及轴承座孔的尺寸来确定，设计时这一尺寸确定较难，要先确定轴承座孔的宽度，轴承座孔的宽度减去轴承宽度和轴承距箱体内壁的距离即为这一部分的尺寸。轴承座孔的宽度L座孔=δ+C₁+C₂+(5~10)mm。其中，δ为下箱座壁厚，应查表3-4-12,这里取δ=8mm;C₁、C₂为轴承座旁连接螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸，应根据轴承座旁连接螺栓的直径，查表3-4-12,这里假设轴承座旁连接螺栓直径d₁=12mm,查表3-4-13得，C₁=20mm、C₂=16mm;为加工轴承座孔端面方便，轴承座孔的端面应高于箱体的外表面，一般可取两者的差值为5～10mm。故最终得L座孔=8+20+16+6=50(mm)。反算m=L座孔-△₃-B=50-5-31=14(mm),L₂=l₁+e+m=15+12+14=41(mm)。3.3.2箱内传动件的设计要点在确定各轴段长度时应注意：装有零件的轴段，其长度与所装零件的宽度(或长度)有关，一定要先确定零件的宽度(或长度),再确定各轴段的长度。当采用套筒、螺母等做零件的轴向固定时，应使安装零件轴段(如轴段④)的长度比零件的宽度(或长度)小2～3mm,以确保套筒、螺母等能紧靠零件端面进行轴向固定。当轴的长度与箱体或外围零件有关时(如轴段②),一定要先确定箱体或外围零件的相关尺寸，才能确定出轴的长度。单级圆柱齿轮减速器主要确定低速轴。高速轴一般为齿轮轴结构，确定出轴颈直径即可，其余尺寸在箱体设计时再进一步确定。单级蜗杆减速器主要确定蜗轮轴。蜗杆轴自为一体，估算出外伸端直径，再确定出轴颈直径即可。二级圆柱齿轮减速器主要确定中间轴和低速轴，高速轴若为齿轮轴结构，则只估算出外伸端和轴颈直径即可，若为单独轴结构，则要确定出各段直径。课题四

减速器装配工作图的设计3.4.1减速器的结构1.减速器的结构组成减速器一般由传动零件(如齿轮或蜗杆、蜗轮等)、轴系零件(如轴、轴承等)、箱体、附件以及润滑密封装置等组成。图3-4-1表示出了减速器主要零部件的名称、相互关系及箱体部分尺寸。2.箱体箱体是减速器所有零件的基座，其作用在于支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供一封闭的工作空间，使其处于良好的工作状况，同时防止外界灰尘、异物侵入以及箱体内润滑油溢出。箱体兼作油箱使用，以保证零件啮合过程的良好润滑。因此，箱体设计时必须注意以下几个要点：(1)箱体要具有足够的刚度1)轴承座上下设置加强肋。2)轴承座设计凸台结构。凸台的设置可使轴承座旁的连接螺栓靠近座孔，以提高连接的刚性。3)箱座的内壁应设计在底部凸缘之内。4)地脚螺栓孔应开在箱底部凸缘与地基接触的部位，不能悬空。5)箱座是受力的重要部件，应保证足够的箱座壁厚，且箱座凸缘厚度可稍大于箱盖凸缘厚度。3.4.1减速器的结构(2)确保箱体接合面的密封、定位和内部传动零件的润滑为保证箱体轴承座孔的加工和装配的准确性，在接合面的凸缘上必须设置两个定位用的圆销。定位圆销直径d=(0.7~0.8)d₂(d₂为凸缘连接螺栓直径),两圆销距离应远一些，一般宜放在对角位置。对于结构对称的箱体，定位销不宜对称布置，以免箱盖盖错方向。为保证箱盖、箱座的接合面之间的密封性，接合面凸缘连接螺栓的间距不宜过大，一般不大于150～180mm,并尽量对称布置。(3)箱体应具有良好的制造工艺性1)铸造工艺性的要求：壁厚应均匀，避免出现狭缝结构，且不宜太薄，壁厚δm≥8mm,以免浇铸时铁液流动困难，出现充不满型腔的现象。2)机械加工工艺性的要求：轴承座孔应为通孔，最好两端一样，以利于加工。两端轴承外径不同时，可在座孔中安装衬套，使支座孔径相同。同一侧的各种加工端面应尽可能保持平齐，以便于一次调整刀具进行加工。加工表面与非加工表面必须严格区分，并尽量减少加工面积。箱体底部应采用挖空或开槽的结构。3.4.1减速器的结构3.减速器的附件为保证减速器正常工作并具备完善的性能，如传动件的啮合情况、注油、排油、通气情况正常并便于安装、吊运等，减速器箱体上常设置某些必要的装置和零件，这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为附件，现将各种附件的作用分述如下。(1)窥视孔和窥视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑油，平时窥视孔盖用螺栓封住。为防止污物进入箱体内及润滑油渗漏，盖板底部垫有纸质封油垫片，其结构见表3-4-1。3.4.1减速器的结构(2)通气器减速器工作时，其内部的温度和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其他缝隙渗漏出来，其结构形式和尺寸见表3-4-2。3.4.1减速器的结构(3)轴承盖轴承盖的作用是固定轴承的位置并承受轴向力和密封轴承座孔。轴承盖的材料一般为铸铁(HT150)。轴承盖的结构形式分为凸缘式(用螺钉将盖固定到箱体上，见图3-4-2(a))和嵌入式(用盖的周围凸缘嵌入轴承座孔的槽内固定，见图3-4-2(b))。每种结构又可分为闷盖(中间无孔)和透盖(中间有孔，用于轴外伸端的轴承座上)两种形式。凸缘式轴承盖的密封性好，调整轴承间隙方便，因此使用较多。当端盖较宽时，为减少加工量，可对端部进行加工，使其直径D'<D。但端盖与箱体的配合段必须保留有足够的长度l,否则拧紧螺钉时容易使端盖歪斜，一般取l=(0.1~0.5)D,如图3-4-2(a)所示。嵌入式轴承端盖结构简单，密封性能差(一般在端盖与机体间放置0形密封圈，如图3-4-3(a)所示),调整间隙不方便，只适用于深沟球轴承(不用调整间隙)。如用于角接触轴承，则应增加调整螺钉，如图3-4-3(b)所示。3.4.1减速器的结构(4)定位销为保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下部分也始终保持加工时的位置精度，箱盖与箱座需用两个圆锥销定位。定位销是在减速器箱盖与箱座用螺栓连接紧固后、镗削轴承座孔之前加工的。定位圆销d=(0.7～0.8)d₂(d₂为凸缘连接螺栓直径),两锥销距离应远一些，一般应放在对角位置。对于结构对称的箱体，定位销不宜对称布置，以免箱盖盖错方向。圆柱销和圆锥销的具体结构见附录K。(5)油面指示装置为了指示减速器内油面的高度是否符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上设置油面指示装置，其结构形式和尺寸参见表3-4-4。3.4.1减速器的结构(6)放油螺塞为了更换减速器箱体内的污油，应在箱体底部油池的最低处设置排油孔。平时，排油孔用油塞堵住，并使用封油圈以加强密封，其结构形式和尺寸参见表3-4-5。3.4.1减速器的结构(7)起盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开。为了便于开起箱盖，常设置起盖螺钉(见图3-4-4),只要拧动此螺钉，就能顶起箱盖。起盖螺钉的直径一般等于凸缘连接螺栓直径，螺纹有效长度要大于凸缘厚度，钉杆的端部要做成圆形或者半球形，以免损坏螺纹。3.4.1减速器的结构(8)起吊装置起吊装置有吊环螺钉、吊耳、吊钩等，供搬运减速器之用。吊环螺钉(或吊耳)设在箱盖上，通常用于吊运箱盖，也用于吊运轻型减速器；吊钩铸在箱座两端的凸缘下面，主要用于吊运整台减速器，其结构形式及尺寸参见表3-4-6。3.4.1减速器的结构(8)起吊装置起吊装置有吊环螺钉、吊耳、吊钩等，供搬运减速器之用。吊环螺钉(或吊耳)设在箱盖上，通常用于吊运箱盖，也用于吊运轻型减速器；吊钩铸在箱座两端的凸缘下面，主要用于吊运整台减速器，其结构形式及尺寸参见表3-4-6。3.4.2减速器的润滑与密封减速器润滑的目的是：减少传动过程中齿轮和轴承的摩擦损耗与磨损，从而提高传动的效率和寿命，同时也起到防锈和散热的作用。减速器的润滑不仅会影响传动性能，而且不同的润滑方式，也会影响减速器结构的设计。1.齿轮的润滑(1)浸油润滑浸油润滑适用于齿轮圆周速度v≤12m/s的场合。这种润滑方式是使齿轮一部分浸入油池中，靠齿轮传动时将油带至啮合区进行润滑，如图3-4-5(a)所示。3.4.2减速器的润滑与密封采用浸油润滑时应注意解决下列问题：1)油面高度：油面高低会影响到润滑性能和搅油功率，因此，油面高度应适中。单级圆柱齿轮减速器以低速齿轮的一个齿高浸入油中为适度，但不得少于10mm。对于二级传动，高、低速级的大齿轮并不常是同样的尺寸，因而它们的浸油深度也不一样，高速级的大齿轮按上述要求浸入油中时，低速级的大齿轮往往浸油深度过多，不过对于圆周速度v<(0.5～0.8)m/s的低速级大齿轮，浸油深度可达1/6～1/3的分度圆直径(由齿顶圆向中心量)。故油面允许的下限位置为：使齿轮浸入油中，浸入深度略高于全齿高(不得小于10mm);油面允许的上限位置为：考虑油的损耗，中、小型减速器箱体内装油最高面位置可比下限高出10mm左右。2)油池深度：浸入油内的零件至少应距箱底30mm,以免浸入零件运转时激起沉积在箱底的泥渣。(2)喷油润滑喷油润滑适用于齿轮圆周速度v>12m/s的高速传动场合。这种润滑方式是利用油泵将润滑油(压力为2～2.5atm)从喷嘴直接喷到啮合表面上的，如图3-4-5(b)所示。喷油润滑需要专用设备和装置，成本较高。3.4.2减速器的润滑与密封2.滚动轴承的润滑(1)飞溅式润滑飞溅式润滑适用于齿轮圆周速度v>2m/s的减速器。飞溅式润滑是利用大齿轮运转时，将油池中的润滑油激起并飞溅到箱盖内壁上，沿箱壁流到接合面上的油沟里，再沿油沟流入轴承中，使轴承得到润滑。为便于将油引入油沟，应将箱盖内壁接合面的边缘处制成倒角。(2)润滑脂润滑润滑脂润滑适用于齿轮圆周速度v<2m/s的减速器。由于齿轮圆周速度较低，齿轮飞溅的油量不能满足轴承润滑的需要，故可在装配时将润滑脂直接填充在轴承空隙中进行润滑。填油量一般为轴承空隙的1/3～1/2为宜。为了防止飞溅起来的润滑油冲稀润滑脂，应在轴上安装内密封用的挡油环。挡油环的安装及结构尺寸如图3-4-6所示(图中表示两种结构的挡油环)。3.4.2减速器的润滑与密封3.减速器的密封为了防止油从箱体内部渗漏出来，以及防止外界灰尘的侵入，在各接合面及活动间隙处均应进行密封，根据各部位的不同工作情况，应选择不同的密封方式和密封件。(1)箱盖与箱座凸缘接合面的密封接合前，在接合面上可涂一层密封胶(醇基漆)或水玻璃，必要时沿箱体的接合面凸缘开回油沟，但不允许在接合面间放置垫片。(2)观察孔、油孔等处接合面的密封应在观察孔、螺塞与箱体之间加纸封油垫片或皮封油圈进行密封(见表3-4-2和表3-4-5)。(3)轴承孔的密封轴承孔是通过轴承盖以及盖与箱体孔端面之间的微调垫片来达到密封目的的。轴的外伸轴段与轴承透盖孔之间间隙的密封是轴承外密封的主要部位，应在设计支承结构时一并考虑。轴承透盖与轴之间为活动配合，其密封形式较多，其中毡圈式密封结构最简单，主要用于润滑脂润滑及轴圆周速度较低时(v≤5m/s)的润滑油润滑。毡封油圈和槽的尺寸见表3-4-7。3.4.2减速器的润滑与密封4.润滑剂的选择润滑剂的选择应根据传动件和轴承的载荷大小、载荷性质、转速、温度和工作环境等因素进行。对于中、小型减速器齿轮的润滑油，可先按表3-4-8选取油的黏度，再按表3-4-9选择润滑油。3.4.3减速器装配草图的绘制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，因此装配图绘制包括装配草图的绘制和装配图的绘制。装配草图是表达设计者设计减速器总体结构意图的图样，也是绘制减速器正式装配图的依据。因为减速器许多零件的结构形状和尺寸的确定不是通过一次计算或一次绘图即可完成的，往往需要经过反复修改才能完善，而减速器装配草图的绘制就是完成这一过程的体现。图3-4-7所示为单级斜齿圆柱齿轮减速器的装配草图(应在方格纸上绘制)。3.4.3减速器装配草图的绘制1.装配草图绘制的基本任务绘制装配草图的基本任务如下：1)确定减速器主要零件的结构形状和尺寸以及其在减速器中的相互位置。2)进行轴的强度校核、轴承寿命校核以及键的选择与校核。3)减速器箱体的结构设计。4)确定减速器各种附件的结构和位置。5)考虑减速器的润滑和散热等问题。3.4.3减速器装配草图的绘制2.绘制装配草图前应具备的数据绘制装配草图前应具备的数据如下：1)确定各级传动零件的主要尺寸和参数。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。3)确定轴的外伸端轴径、预选的轴承型号、预选的联轴器或离合器型号，选定减速器的结构形式、润滑方式、主要结构尺寸以及减速器各主要零件的相对位置尺寸。一般用途的减速器箱体采用铸铁制造，对受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3-4-1、图3-4-8和图3-4-9所示为常见的箱体结构。3.4.3减速器装配草图的绘制3.装配草图的绘制要求装配草图的绘制要求如下：1)应有足够的视图，能全面反映减速器的结构和各零件间的相互装配关系。但根据实际要求，也可由指导老师指定只画两个主要视图——主视图及俯视图。2)用方格纸绘制。应按选定的比例尺用方格纸确定尺寸进行绘制，以便获得准确的零件结构和尺寸数据；各零件相互位置尺寸数据尽可能以1:1的比例绘制。3)绘图设计时，应注意各零件之间装配关系的协调，力求达到结构合理、加工和装配方便、维修容易和成本低廉等要求。设计数据要有依据。4)为便于修改，绘制装配草图时，线条要细，不必加深、加粗，但要线条分明、清楚整洁。在不影响尺寸关系的部位(如剖面线、过渡线、圆角、倒角等)可以徒手绘制。5)轴、轴承的详细结构应在轴的强度校核、轴承寿命计算及键的校核计算合格后再详细绘出，以便修改。图上结构尺寸应和计算数据一致。6)装配草图中各种零件的表示方法按国家制图标准的规定绘制。根据教学要求，每一种规格的连接螺栓应剖开一个。7)装配草图不绘制边框、标题栏，不标注尺寸，也不进行零件编号和零件明细表填写。8)根据教学要求，装配草图绘制完成后，需经指导老师审阅签字后，方可进行下一步装配图的绘制。3.4.3减速器装配草图的绘制4.装配草图绘制的步骤装配草图绘制的步骤并无固定的程序，一般的方法是：由里到外，由粗到细，先总体后局部，主、俯视图交错绘制。下列参考步骤可供参考。1)第一步，布置图面(见图3-4-10),根据装配图用纸规格，恰当地选择绘图比例尺。为了加强绘图的真实感，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号图纸来绘制。3.4.3减速器装配草图的绘制注意：①确定绘图纸的有效面积——图纸中去除标题栏和明细表、书写技术要求及特性数据所占面积后剩下的空白部分。②视图所占面积可按中心距参照ZD型减速器(见图3-4-11)的外廓尺寸(见表3-4-11)估计。③选定好比例尺，绘出中心线。2)第二步，画出传动零件外廓及箱体内壁线(见图3-4-12)。注意：①准确画出两齿轮分度圆、齿顶圆(主视图)和宽度外廓(俯视图)。②根据△₁、△₂画出箱体内壁，做到合理、匀称。3)第三步，画轴、齿轮和轴承的粗略结构(见图3-4-13),确定轴承相对箱体与轴上零件的相对位置，并对轴、轴承和键进行校核计算，经验算合格后，进一步完善轴及齿轮的结构。3.4.3减速器装配草图的绘制2)第二步，画出传动零件外廓及箱体内壁线(见图3-4-12)。注意：①准确画出两齿轮分度圆、齿顶圆(主视图)和宽度外廓(俯视图)。②根据△₁、△₂画出箱体内壁，做到合理、匀称。3)第三步，画轴、齿轮和轴承的粗略结构(见图3-4-13),确定轴承相对箱体与轴上零件的相对位置，并对轴、轴承和键进行校核计算，经验算合格后，进一步完善轴及齿轮的结构。3.4.3减速器装配草图的绘制注意：①以估算的轴为外伸端最小直径，按轴上零件的安装关系设计轴的阶梯结构，但外伸端轴承以外的各轴段，例如高速与带轮配合处轴的长度可以由所设计带轮的结构确定(带轮的结构尺寸详见附录J),其余长短暂不确定的可粗略画出。②初选好轴承型号，查明轴承的外径与宽度。③根据△₂和l₂的关系，确定轴承与齿轮的相对位置，计算出支承的跨距L。④验算轴、轴承和键的强度、寿命。4)第四步，逐步完善箱体、轴承盖等结构(见图3-4-14)。3.4.3减速器装配草图的绘制注意：①确定尺寸S和h时，应确保螺栓与轴承盖螺钉互不干涉，并有足够的扳手空间。②轴承座旁与箱体两侧接合凸缘的C₁和C₂应按螺栓直径d₁与d₂分别确定(参考表3-4-12和表3-4-13)。③特别注意轴承座端面、接合面边缘及轴承旁凸台三者间的投影层次。④轴承采用飞溅润滑时，应画出油槽结构。⑤当采用深沟球轴承(6000型)时，一端轴承的端面与轴承盖之间应留有游动间隙。3.4.4减速器装配工作图的绘制减速器装配图是表达减速器工作原理、结构形式、技术条件和零件相互位置以及几何尺寸的图样，也是拆绘零件图的依据。所以，减速器装配图是生产中制造、装配以及使用减速器的重要技术文件之一。装配图绘制是在装配草图的基础上进行的，但绘制装配图时，应对某些不完善的结构做进一步的修改和完善。因此，绘制装配图的过程并不仅仅是照抄装配草图的过程，而应该是一个修改和提高的过程。1.装配工作图的内容一张完整的装配图应具备下列基本内容：(1)视图这些视图应当完整、正确、清晰地表达出减速器的工作原理、零部件的装配关系以及主要零件的结构形状。(2)标注尺寸一般应标注下列尺寸：1)特性尺寸——表明减速器性能的尺寸，以符号T表示。2)配合尺寸——减速器中凡要求配合的部位均应标出尺寸数值和配合类别，以符号P表示。3)安装尺寸——表明减速器安装于机座或基地上时的尺寸，以符号A表示。4)外廓尺寸——表明减速器所占空间大小，以符号W表示。各类尺寸标注内容如图3-4-16所示。3.4.4减速器装配工作图的绘制减速器装配图是表达减速器工作原理、结构形式、技术条件和零件相互位置以及几何尺寸的图样，也是拆绘零件图的依据。所以，减速器装配图是生产中制造、装配以及使用减速器的重要技术文件之一。装配图绘制是在装配草图的基础上进行的，但绘制装配图时，应对某些不完善的结构做进一步的修改和完善。因此，绘制装配图的过程并不仅仅是照抄装配草图的过程，而应该是一个修改和提高的过程。1.装配工作图的内容一张完整的装配图应具备下列基本内容：(1)视图这些视图应当完整、正确、清晰地表达出减速器的工作原理、零部件的装配关系以及主要零件的结构形状。(2)标注尺寸一般应标注下列尺寸：1)特性尺寸——表明减速器性能的尺寸，以符号T表示。2)配合尺寸——减速器中凡要求配合的部位均应标出尺寸数值和配合类别，以符号P表示。3)安装尺寸——表明减速器安装于机座或基地上时的尺寸，以符号A表示。4)外廓尺寸——表明减速器所占空间大小，以符号W表示。各类尺寸标注内容如图3-4-16所示。3.4.4减速器装配工作图的绘制2.减速器的特性数据在装配图的空白处应写明反映减速器特性的主要数据，如减速器传递功率、输入转速、传动比及传动特性数据(传动主要参数m、z、β和精度等)。3.技术要求装配图上应列出与减速器装配、检验和使用等方面有关的技术性要求，一般写在明细表的上方和图样下方的空白处。装配图上的技术要求通常包括下列内容：1)传动件及轴承润滑油的牌号、用量以及更换时间。2)滚动轴承的轴向间隙及其调整方法。3)齿轮啮合的传动侧隙和接触点的要求。4)减速器的密封。5)试验要求包括空载和负荷情况下试验的条件及要求。6)其他要求：如对清洗、外观和运输等方面的要求。

3.4.4减速器装配工作图的绘制4.零件编号、标题栏和零件明细表(1)零件编号减速器装配图中可采用标准件和非标准件统一编号。对于独立组装件(如滚动轴承、油表装置等),只按一个零件编号；对于装配关系清楚的零件组(如螺栓、垫圈、螺母等),可采用公共编号引线。(2)标题栏标题栏应安排在图样的右下角，用以说明减速器的名称、重量、比例等，其格式与尺寸不作统一。从教学角度，推荐使用学生用标题栏的格式、内容和尺寸。(3)零件明细表零件明细表位于标题栏之上，与标题栏等宽。明细表是减速器所有零件的详细目录，填写时由下向上填写，标准件应写明名称、规格、标记与标准代号，材料栏填写牌号。对于独立组件可在备注栏中注明“外购件”。齿轮和轴应在备注栏中填写热处理方法和主要参数。3.4.4减速器装配工作图的绘制5.装配图绘制要求装配图绘制要求如下：1)装配图的图形、文字应严格按制图标准进行。2)标注尺寸应布置整齐、书写清楚，多数尺寸可能标注在视图外围。3)根据教学要求，减速器装配图可用1号图纸绘制，只画两个视图——主视图和俯视图。4)装配图绘制好后，应折叠好以便于装订。折叠方法以留出装订部分和露出标题栏为准则。从教学角度，为交图时整齐、方便考虑，建议将图样长宽方向以“S”形三等分折叠，把标题栏折叠在外面。6.减速器主要零件的配合正确选择减速器中的各种配合类别对提高减速器的工作性能、改善装配和加工的工艺性以及降低成本等具有重要意义。目前生产中多采用类别法，即参照结构与工作条件相仿的减速器产品和有关资料进行选择。减速器主要零件的配合可参照表3-4-14选择。课题五

零件工作图的设计3.5.1零件工作图的设计要点1)每个零件需单独绘制在标准图幅中，使用适当比例尺展示所有结构。必要时，可放大显示细部结构。2)零件设计应与装配图保持一致，尺寸修改需同步更新装配图。3)选择基准标注尺寸，确保加工制造便利，避免加工时的额外计算。尺寸主要在特征视图上集中标注。4)所有表面需标注表面粗糙度等级，相同等级可集中标注。优先选择低等级标准。5)标注几何公差以评估零件质量，参考相关手册确定具体值和标注方式。6)传动零件需列出关键几何参数、精度等级和偏差信息。7)在标题栏中详细列出零件名称、材料、编号、数量和绘图比例等信息，符合机械制图标准。3.5.2轴类零件工作图的设计要点轴类零件是指圆柱体形状的零件，如轴、套筒等。1.视图由于轴是回转件，故只需一个视图。为清楚起见，对有键槽或孔的截面，可增加剖视或剖面图；而对于退刀槽、中心孔等，必要时应绘制局部放大图。2.标注尺寸标注径向尺寸时，凡有配合处的直径，都应标出尺寸偏差。首先应选好基准面，并尽量使尺寸的标注反映加工工艺的要求，不允许出现封闭的尺寸链(但必要时可以标注带有括号的参考尺寸)。轴类零件在标注长度尺寸时应反映加工顺序，并考虑便于测量和检验。一般来说，轴都是从两端开始加工的，即以最大轴肩为界，加工完一端，调转过来加工另一端。轴向基准的选择，应以两端面为基准，见图3-5-3中的1。由于与两轴承端面相靠的轴肩之间的距离有精度要求，所以又以该两轴肩侧面为辅助基准，如图3-5-3中的2所示。3.5.2轴类零件工作图的设计要点图3-5-4所示为轴向尺寸不合理标注的两种例子。图3-5-4(a)的标注法，不仅与实际加工顺序不符，测量不便，而且降低了两轴承间距离的精度；图3-5-4(b)的标注法，轴向尺寸呈串联式尺寸链，只有当每一尺寸都精确时，才能使各段的长度之和保持精确。图3-5-5所示为轴向尺寸合理标注的示例，图中小齿轮用弹性挡圈固定其轴向位置，所以轴向尺寸32-0.05要求精确，应从基准面依次标出，加工时依次测量，以减少误差。φ35轴段长度是次要尺寸，误差大小不影响装配精度，取它作为封闭环，在图中二处不注尺寸，使加工时的误差积累在该轴段上，避免出现封闭的尺寸链。由于该轴在加工时要调头，所以取①为主要基准面、②为辅助基准面。3.5.2轴类零件工作图的设计要点3.尺寸公差及几何公差标注由于轴类零件在机器中是支承转动零件，因此其形状位置精度相当重要，不容忽略。表3-5-1中列出了轴的几何公差项目及其对工作性能的影响，可供设计时参考。3.5.2轴类零件工作图的设计要点4.表面粗糙度表面粗糙度应与尺寸精度相对应。表3-5-2列出了轴加工表面粗糙度的推荐值，以供参考。表面粗糙度标注方法如图3-5-6所示。3.5.2轴类零件工作图的设计要点5.技术要求轴类零件图的技术要求包括：1)对材料的力学性能和化学成分的要求、允许的代用材料等。2)对材料表面力学性能的要求，如热处理方法、热处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等。3)对加工的要求，如是否要保留中心孔，若要保留中心孔，应在零件图上画出或按国家标准加以说明。与其他零件一起配合加工的(如配钻或配铰等)也应说明。4)对于未注明的圆角、倒角的说明，个别部位的修饰加工要求，以及对较长的轴要求毛坯校正等的说明。5)在零件工作图上对尺寸及偏差相同的直径应逐一标注，不得省略；对所有倒角、圆角都应标注，无遗漏，或在技术要求中说明。3.5.2轴类零件工作图的设计要点6.零件工作图示例(1)图3-5-6所示为阶梯轴零件工作图(2)键槽的尺寸偏差及标注方法。1)普通平键、导向平键和键槽的截面尺寸及公差如图3-5-7和表3-5-3所示。注：①在工作图中，轴槽深用t或(d-t)标注，轮毂槽深用(d+t₁)标注。②(d-t)和(d+t₁)两组组合尺寸的极限偏差按相应的t和t₁的极限偏差选取，但(d-t)极限偏差值应取负号。2)普通切向键、强力切向键及键槽的尺寸参见教材。注：①一对切向键在装配之后的相互位置应用销或其他适当方法固定。②长度L按实际结构确定，建议一般比轮毂厚度长10%～15%。③一对切向键在装配时，1:100的两斜面之间以及键的两工作面与轴槽和轮毂槽的工作面之间，都必须紧密贴合。键槽尺寸和公差的标注如图3-5-8所示。3.5.3齿轮类零件工作图的设计要点齿轮类零件包括齿轮、蜗轮、蜗杆等。此类零件工作图除上述要求外，还应有供加工和检验用的啮合特性表。3.5.3齿轮类零件工作图的设计要点1.视图选择齿轮类零件一般用两个视图(主视图和左视图)表示。主视图通常采用通过轴线的全剖视图或半剖视图，左视图可采用表达毂孔和键槽形状、尺寸为主的局部视图。若齿轮是轮辐结构，则应详细画出左视图，并附加必要的局部视图，如轮辐的横剖视图。对于组装的蜗轮，应分别画出齿圈、轮芯的零件工作图及蜗轮的组装图，也可以只画出组装图。齿轮轴、蜗杆轴可按轴类零件绘制，如图3-5-9和图3-5-10所示。3.5.3齿轮类零件工作图的设计要点2.尺寸及公差标注(1)尺寸标注标注齿轮的尺寸时首先应选定基准面，基准面的尺寸和形状公差应严格规定，因为它将影响到齿轮加工和检验的精度。各径向尺寸以轴的中心线为基准标出，齿宽方向的尺寸以端面为基准标出。齿轮分度圆直径虽不能直接测量，但它是设计的基本尺寸，应加以标注；齿顶圆直径、轴孔直径、轮毂直径、轮辐(或腹板)尺寸等是齿轮生产加工中不可缺少的尺寸，均必须标注。其他如圆角、倒角、锥度、键槽等尺寸，应做到既不重复标注，又不遗漏。(2)公差标注齿轮的轴孔和端面是齿轮加工、检验、安装的重要依据。轴孔直径应按装配图的要求标注尺寸公差和形状公差(如圆柱度等)。齿轮两端应标注位置公差和跳动公差。圆柱齿轮常以齿顶圆作为齿面加工时定位找正的工艺基准或作为检验齿厚的测量基准，应标注齿顶圆尺寸公差和位置公差。齿轮几何公差的推荐项目见表3-5-4,各公差标注方法如图3-5-9(圆柱齿轮轴零件工作图)和图3-5-10(蜗杆轴零件工作图)所示。3.5.3齿轮类零件工作图的设计要点3.表面粗糙度齿轮类零件各加工表面的表面粗糙度可查表3-5-5,标注方法如图3-5-11所示。3.5.3齿轮类零件工作图的设计要点4.啮合特性表在齿(蜗)轮零件工作图的右上角应列出啮合特性表(见图3-5-11),其中包括齿轮的主要参数及测量项目。5.技术要求1)对铸件、锻件或其他类型坯件的要求。2)对材料的力学性能和化学成分的要求及允许代用的材料。3)对材料表面力学性能的要求，如热处理方法、处理后的硬度、渗碳深度及淬火深度等。4)对未注明倒角、圆角半径的说明。5)对大型或高速齿轮的平衡试验要求。6.齿轮类零件工作图示例蜗轮零件工作图、蜗轮轮心零件工作图、蜗轮轮缘零件工作图分别如图3-5-12~图3-5-14所示。

3.5.4箱体类零件工作图的设计要点箱体类零件是连接、支承、包容件，一般为部件的外壳，如各种变速器箱体或齿轮泵泵体等，主要起到支承和包容其他零件的作用。1)基本构成：零件结构较为复杂。2)材料：一般为铸件。3)加工：其加工位置较多。1.常见结构箱体类零件的结构按其作用不同常分为下列四个部分。(1)支承部分该部分结构形状比较复杂，下部通常做成带有加强肋的空腔，壁上设有装轴承用的轴承孔。(2)润滑部分为了使运动件得到良好的润滑，箱体类零件常设有储油池、注油孔、排油孔、油标孔以及各种油槽。(3)安装部分为将箱体设计成一封闭结构，使润滑油不致泄漏，常在箱体零件上装上顶盖、侧盖以及轴承盖，因此在连接处要加工出连接配合孔、螺钉孔及安装平面。在每一轴承孔的外侧面设计了凹槽，用于固定轴承盖，当然也可设计四个螺孔作为固定轴承盖之用。另外箱体类零件必须固定在其他部件上，因此一般有安装底面和连接孔以便安装固定。(4)加强部分箱体受力较薄弱的部分常用加强肋增加其强度，如箱体的轴承孔除安装轴承外还要安装轴承盖，因此对于较长的轴承孔，可在轴承孔外部设置加强肋，以增加其强度。另外，为了减少加工面积，可将箱体底板下部做成空腔。为使空腔具有足够的强度，也可在中间部分设置加强肋。图3-5-15所示为常见的几种箱体结构。3.5.4箱体类零件工作图的设计要点2.常用视图箱体类零件一般采用三个以上基本视图表达，广泛应用各种表达方法，如断面图、展开剖视图以及局部视图等。(1)主视图箱体类零件一般以工作位置作为主视图，这是由于箱体类零件所属的装配图通常是按工作位置来绘制的，且槽体类零件加工位置较多。由于内腔较外形复杂，因此在主视图上采用剖视，以表达内部结构，如图3-5-16所示。(2)左视图(俯视图或右视图)左视图(俯视图或右视图)用于配合主视图表达箱体的内外形状，采用多少视图要根据箱体类零件结构的复杂程度而定。例如，为了表示箱体类零件的底部形状，需要绘出仰视图；为了表示零件左右方向的形状，可选择左视图或右视图。图3-5-16所示为CA6140型车床主轴箱箱体结构图。3.5.4箱体类零件工作图的设计要点3.尺寸标注的特点在标注箱体类零件尺寸时，确定各部位的定位尺寸很重要，因为它关系到装配质量的好坏。为此首先要选择好基准面，一般以安装表面、主要孔的轴线和主要端面作为基准。在箱体零件长、宽、高三个方向各选择一个主要基准。当各部位的定位尺寸确定后，其定形尺寸才能确定。箱体的尺寸标注较轴类零件和齿轮类零件复杂，形状多样、尺寸繁多，标注尺寸时，既要考虑铸造、加工工艺及测量的要求，又要多而不乱、一目了然，为此，必须注意以下几点：1)机体尺寸可分为形状尺寸和定位尺寸。形状尺寸是机体各部位形状大小的尺寸，如壁厚、各种孔径及其深度、圆角半径、槽的深度、螺纹尺寸及机体的长、高、宽等。这类尺寸应直接标出，而不应有任何运算。定位尺寸是确定机体各部位相对于基准的位置尺寸，如孔的中心线、曲线的中心位置及其他有关部位的平面等与基准的距离。定位尺寸都应从基准(或辅助基准)直接标注，如图3-5-17所示，图中以轴承孔中心线作为基准。3.5.4箱体类零件工作图的设计要点2)要选好基准。最好采用加工基准作为标注尺寸的基准，以便于加工和测量。3)对于影响机器工作性能的尺寸应直接标出，以保证加工准确性，如机体孔的中心距及其偏差按齿轮中心距极限偏差±fa注出。4)标注尺寸要考虑铸造工艺特点。机体大多为铸件，因此标注尺寸要便于木模制作。5)配合尺寸都应标出其偏差。标注尺寸时应避免出现封闭尺寸链。6)所有圆角、倒角、拔模斜度等都必须标注或在技术要求中说明。3.5.4箱体类零件工作图的设计要点4.标注几何公差与表面粗糙度箱体几何公差推荐标注项目见表3-5-6。箱体的表面粗糙度推荐值见表3-5-7。3.5.4箱体类零件工作图的设计要点5.技术要求1)机盖与机座的轴承孔应用螺栓连接，并装入定位销后镗孔。2)剖分面上的定位销孔加工，应将机盖和机座固定后配钻、配铰。3)时效处理及清砂，天然时效不少于6个月。4)机体内表面需用煤油清洗，并涂防腐漆。5)铸造斜度及圆角半径。6)机体应进行消除内应力的处理。图3-5-18所示为减速器箱盖零件工作图，图3-5-19所示为减速器箱座零件工作图，供参考。课题六

应用AutoCAD软件绘制装配图3.6.1绘制轴结构图绘制轴结构图的主要任务是确定箱体内外零部件的外形尺寸和相互位置关系，以确定轴受力点的位置及相互间的尺寸关系，为轴的强度校核提供相关数据，并为画减速器的总装图做准备。绘制轴结构图时不能只单独绘制轴而不绘制与轴有关的零件；不能只画一根轴，而要同时将所设计减速器中的轴都画出来。为此绘制轴结构图时要先画与轴结构有关系的主要零件，后画次要零件；先由箱体内的零件画起，逐步向外画；先画零件的中心线及齿轮轮廓线，再画箱座的内壁线等。轴结构设计时不必把零件的详细结构(如圆角、倒角、大齿轮的辐板厚度等)画出来。画图时要以一个视图(一般是俯视图)为主，兼顾其他几个视图。下面以在计算机上用AutoCAD2004绘图软件绘制单级直齿圆齿轮减速器为例，叙述轴结构图的绘制。3.6.1绘制轴结构图1)在计算机上打开AutoCAD2004绘图软件，不同线型需要建立不同的图层，并各自命名，按要求建立好，如图3-6-1所示。在中心线层上，根据已算好的齿轮中心距，按1:1的比例(后面的绘图比例相同)绘制齿轮轴线(中心线)和对称线。2)在粗实线A层上，根据已算好的大、小齿轮齿顶圆、齿宽尺寸绘制齿轮轮廓。为了便于在装配图中能将各零件及其相互间的关系表示清楚，小齿轮应画在大齿轮的左面，如图3-6-2所示。3.6.1绘制轴结构图3)减速器中的箱座接合面、轴承、轴承端盖、轴等相关零件也在0层上绘制。但特别要注意轴伸出端的位置是否符合设计任务书中传动方案的要求。在绘制过程中，要考虑轴承的润滑方式、轴承端盖的结构、轴伸出端的密封方式等因素。这些因素的考虑及相关零件尺寸的确定是根据课题五讨论的，并参考前几个课题中所叙述的有关内容。轴承等标准零件可直接从AutoCAD2004零件库中提取，按要求直接提取并插入到图中适当的位置，或按标准要求画出。这里还有部分零件的尺寸及它们之间的相互关系，可参考相关表格确定。4)完成后的单级直齿圆齿轮减速器轴结构设计图如图3-6-3所示。为了后面绘制装配图等的需要，为该图命名(如轴结构图)后保存在一个专门用于综合实训设计的文件夹内。同时在绘图的过程中应养成随时保存图形的习惯，以免由于意外而使所画的图形丢失。5)轴结构设计完成后，利用捕捉及标注尺寸功能将轴受力点及受力点间的尺寸确定出来，然后按课题三中所述的方法进行轴的强度校核。

3.6.2绘制装配图当轴的强度校核足够后，接着绘制减速器装配图。绘制减速器装配图时，首先打开原先保存的图3-6-3所示的轴结构装配草图，然后将它复制到新建的装配图文件中。调整好原轴结构图的位置，延长轴线，在中心线层上的适当位置绘制减速器主视图及左视图的中心线，如图3-6-4所示。接着根据已知的大、小齿轮尺寸，再根据算出的箱体壁厚、箱盖壁厚、箱座底凸缘厚度，结合大齿轮的齿顶圆到油池底面的距离，画出主视图的一部分。最后依据算出的箱体结构尺寸，并考虑到“箱体结构设计应满足的基本要求”,可绘制出图3-6-5所示的减速器主视图、左视图和俯视图中相关零件的主要轮廓形状。

3.6.2绘制装配图当减速器主视图、左视