減速器裝配圖的設(shè)計(jì)10.1減速器裝配圖設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備10.2裝配草圖的設(shè)計(jì)及繪制10.3裝配草圖的檢查和修改10.4公差配合與尺寸標(biāo)注思考與練習(xí)

設(shè)計(jì)及繪制裝配圖涉及的內(nèi)容較多,既包括結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),又有校核計(jì)算,因此設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜,須采用“由主到次、由粗到細(xì)”“邊繪圖、邊計(jì)算、邊修改”的方法逐步完成。

設(shè)計(jì)及繪制裝配圖可按以下步驟進(jìn)行:

(1)裝配圖設(shè)計(jì)準(zhǔn)備。

(2)設(shè)計(jì)及繪制裝配草圖。

(3)檢查和修改裝配草圖。

(4)完成裝配圖。

10.1減速器裝配圖設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備

1.準(zhǔn)備原始資料

減速器裝配圖設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算,取得下列參數(shù)、尺寸和數(shù)據(jù):(1)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)、外伸軸直徑、中心高等。(2)各傳動(dòng)零件的主要參數(shù)和尺寸,如齒輪和蝸桿傳動(dòng)的中心距、分度圓和齒頂圓直徑及齒寬等。

2.選擇結(jié)構(gòu)方案

應(yīng)認(rèn)真閱讀有關(guān)資料(本書第9章內(nèi)容及減速器的典型結(jié)構(gòu)圖9－1),觀看有關(guān)減速器的視頻,拆裝或觀察實(shí)際減速器,了解其中各零件的功用、類型和結(jié)構(gòu),通過分析,比較有關(guān)減速器的結(jié)構(gòu)方案,最后擬定一個(gè)切實(shí)可行的方案。表10－1給出了結(jié)構(gòu)方案選擇的主要內(nèi)容及資料供參考。

3.繪圖準(zhǔn)備

1)選擇圖紙幅面裝配圖用A0或A1號(hào)圖紙繪出,圖紙幅面及圖框格式應(yīng)符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)。

2)選擇視圖一般減速器選用三個(gè)視圖(正視圖、俯視圖和側(cè)視圖),結(jié)構(gòu)簡單者可選用兩個(gè)視圖及必要的剖視和局部視圖來表達(dá)。

3)選擇圖樣比例和布置圖面位置

(1)估計(jì)圖面上除掉標(biāo)題欄、明細(xì)表、減速器特性表和技術(shù)要求等所需位置后剩下的空白圖面。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的標(biāo)題欄、明細(xì)表的格式及尺寸見設(shè)計(jì)手冊。

(2)根據(jù)傳動(dòng)件的大小(齒頂圓直徑、軸長等)參考類似結(jié)構(gòu),估計(jì)出減速器的大約輪廓尺寸。

(3)根據(jù)空白圖面和減速器輪廓尺寸,選擇圖樣比例。為了加強(qiáng)設(shè)計(jì)的真實(shí)感,應(yīng)優(yōu)先選用1∶1或1∶2的圖樣。

10.2裝配草圖的設(shè)計(jì)及繪制

設(shè)計(jì)裝配草圖的最初階段應(yīng)是通過繪圖確定減速器的大致輪廓,同時(shí)進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),確定軸承的型號(hào)及位置,找出軸承支點(diǎn)和軸上力作用點(diǎn),繼而對(duì)軸、軸承及鍵進(jìn)行驗(yàn)算。設(shè)計(jì)裝配草圖的最終目的是確定所有部件和零件的結(jié)構(gòu)尺寸。

設(shè)計(jì)及繪制裝配草圖一般可分為三個(gè)階段進(jìn)行。

1.第一階段

第一階段的主要任務(wù)是:確定箱體內(nèi)外零部件的外形尺寸和相互位置關(guān)系;選擇聯(lián)軸器,設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)尺寸;驗(yàn)算軸的強(qiáng)度;校核滾動(dòng)軸承的承載能力與壽命;選擇鍵連接并驗(yàn)算其強(qiáng)度。

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)和尺寸則由這些零件確定。因此繪圖時(shí)要先畫主要零件,后畫次要零件;先由箱體內(nèi)的零件畫起,逐步向外畫;先畫零件的中心線及輪廓線,后畫詳細(xì)結(jié)構(gòu)。畫圖時(shí)要以一個(gè)視圖(一般為俯視圖)為主,兼顧其他幾個(gè)視圖。

(1)畫出傳動(dòng)零件的中心線、輪廓線及箱體內(nèi)壁線。

根據(jù)圖面布置,先在主視圖和俯視圖上畫出齒輪中心線、齒頂圓、節(jié)圓和齒輪寬度對(duì)稱線以及齒輪寬度線等輪廓線。應(yīng)注意,為避免安裝誤差影響輪齒的接觸寬度,應(yīng)使b1較b2寬9~10mm(見圖10－1)。箱體內(nèi)壁與齒輪端面及大小齒輪頂圓間應(yīng)留有一定間隙Δ1及Δ2,以避免鑄造箱體的尺寸誤差和箱體表面的凹凸不平造成間隙過小,甚至使箱體與齒輪相碰,推薦的間隙Δ1、Δ2值見第9章中的表9－2。圖10－1一級(jí)圓柱齒輪減速器齒輪中心距、輪廓線及箱體內(nèi)壁線

(2)選擇聯(lián)軸器。

為便于確定軸的最小直徑,應(yīng)先選定聯(lián)軸器。

①選聯(lián)軸器類型。

聯(lián)軸器的類型可根據(jù)工作要求選擇。軸的轉(zhuǎn)速低、剛性大、能保證嚴(yán)格對(duì)中或軸的長度不大時(shí),可選用固定式剛性聯(lián)軸器(凸緣聯(lián)軸器)。

減速器輸入軸和電動(dòng)機(jī)相連接時(shí),其轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小,多選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。它不僅可以緩和沖擊,還適用于頻繁啟動(dòng)或正反轉(zhuǎn)的工作情況,并能補(bǔ)償軸向移功和角位移,但當(dāng)角位移過大時(shí),耐油橡膠制作的彈性圈易磨損。

中小型減速器輸出軸可采用彈性柱銷聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器制造容易,裝拆方便,成本低,可用于頻繁啟動(dòng)或正反轉(zhuǎn),并有一定軸向位移和角位移的場合,在高速級(jí)可代替彈性套柱銷聯(lián)軸器。

對(duì)于安裝對(duì)中困難、頻繁啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)的低速重載軸的連接,可選用齒輪聯(lián)軸器。這種聯(lián)軸器的制造工藝復(fù)雜,成本較高。對(duì)高溫、潮濕或多塵的單向傳動(dòng),且有一定角位移時(shí),可選用滾子鏈聯(lián)軸器。

②選擇聯(lián)軸器的型號(hào)和尺寸。

在確定好聯(lián)軸器類型之后可根據(jù)軸所傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和軸的轉(zhuǎn)速,參考第6章6.4節(jié)選取適用的型號(hào)。所選型號(hào)的許用轉(zhuǎn)矩和許用轉(zhuǎn)速應(yīng)大于計(jì)算轉(zhuǎn)矩及實(shí)際轉(zhuǎn)速。必須指出的是,每種型號(hào)的聯(lián)軸器都有幾種軸徑,具體選用軸徑時(shí)還要結(jié)合軸的強(qiáng)度計(jì)算確定。

(3)軸徑的初步計(jì)算。

①選擇軸的材料及熱處理工藝,確定許用應(yīng)力。

②初步估算軸徑。減速器中軸的直徑可按扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力計(jì)算公式初步估算,即

式中:P、n分別為軸所傳遞的功率(kW)和從軸的轉(zhuǎn)速(r/min),A的值由表7－2查出。

(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在第7章已進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)的介紹,實(shí)際上,軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須與裝配圖設(shè)計(jì)一起進(jìn)行。要綜合考慮軸的強(qiáng)度、剛度、加工工藝性和軸上零件的安裝、固定、拆卸等各種因素。在確定軸的各段直徑和長度的同時(shí),也要同時(shí)確定其他一些零件及箱體的有關(guān)尺寸。

軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可分為兩步進(jìn)行,即先確定軸的各段直徑,再確定軸的各段長度。在確定軸的各段長度時(shí),所涉及的箱體及軸上零件尺寸,軸承蓋及其固定螺釘尺寸,軸承座孔寬度及兩旁連接螺栓尺寸,帶輪或聯(lián)軸器尺寸,封油環(huán)、擋油環(huán)尺寸等,都應(yīng)查出來記下,以備后用。

應(yīng)注意,軸段長度一般不與軸上相配零件寬度相等,以保證軸向壓緊。

決定軸承座的寬度L時(shí),除應(yīng)考慮軸承座兩旁連接螺栓的扳手空間位置外,還應(yīng)考慮軸承的潤滑方式、有無擋油環(huán)、封油環(huán)及軸承端蓋結(jié)構(gòu)所需位置的大小。一般情況下,低速軸軸承較寬,故畫圖時(shí)應(yīng)先從低速軸軸承畫起,并使高速軸和中間軸的軸承座寬與低速軸軸承座寬度相等,從而使各軸承座外端面在同一平面上,以便于一塊加工(刨或銑)。在這一階段繪制的一級(jí)圓柱齒輪減速器如圖10－2所示。圖10－2減速器裝配圖設(shè)計(jì)的第一階段

(5)確定軸上力的作用點(diǎn)和支點(diǎn)跨距。

軸的結(jié)構(gòu)確定后,便可以從減速器裝配圖設(shè)計(jì)第一階段的草圖上定出力的作用點(diǎn),計(jì)算出軸的支點(diǎn)距離,軸上零件作用力一般視作集中力作用于輪緣寬度中間。

(6)校核軸、鍵的強(qiáng)度及軸承的壽命。

①軸的受力計(jì)算。畫出受力簡圖并按適當(dāng)比例畫出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖上的特征點(diǎn)必須注明數(shù)值大小,然后校核軸的強(qiáng)度,其詳細(xì)方法和步驟見第7章。

②鍵的選擇計(jì)算。軸與齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等的連接常用普通平鍵,其尺寸可根據(jù)軸的直徑選取。鍵的長度可根據(jù)輪轂的寬度從鍵的長度系列值中選取,鍵長一定要比輪轂的寬度稍短一些。然后驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度,如果驗(yàn)算結(jié)果強(qiáng)度不足,可增加鍵的長度(但不得超過輪轂寬度)或改用兩個(gè)鍵(互成120°或180°),或增大軸的直徑,以滿足強(qiáng)度要求。使用兩個(gè)鍵時(shí),考慮到各鍵受載不均,其承載能力應(yīng)按單鍵的1.5倍計(jì)算,即在驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度時(shí),將許用擠壓力提高1.5倍。

②鍵的選擇計(jì)算。軸與齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等的連接常用普通平鍵,其尺寸可根據(jù)軸的直徑選取。鍵的長度可根據(jù)輪轂的寬度從鍵的長度系列值中選取,鍵長一定要比輪轂的寬度稍短一些。然后驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度,如果驗(yàn)算結(jié)果強(qiáng)度不足,可增加鍵的長度(但不得超過輪轂寬度)或改用兩個(gè)鍵(互成120°或180°),或增大軸的直徑,以滿足強(qiáng)度要求。使用兩個(gè)鍵時(shí),考慮到各鍵受載不均,其承載能力應(yīng)按單鍵的1.5倍計(jì)算,即在驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度時(shí),將許用擠壓力提高1.5倍。

2.第二階段

第二階段的主要工作是設(shè)計(jì)軸系部件(包括軸上所有零件及與軸承組合有關(guān)的零件)。

(1)傳動(dòng)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。當(dāng)小齒輪齒根圓(錐齒輪為小端根圓)到鍵槽頂面的距離a≤(2~2.5)mm時(shí),應(yīng)采用齒輪與軸做成一體的軸齒輪,此時(shí)俯視圖中的大齒輪采用全剖視而小齒輪只能采用局部剖,以表明兩齒輪的嚙合情況。若為斜齒輪,則應(yīng)在小齒輪未剖外形部分用三條細(xì)線畫出齒斜方向。

(2)軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸參閱教材有關(guān)部分。由于嵌入式軸承端蓋的密封性差,一般應(yīng)選用帶O形密封圈的結(jié)構(gòu)。若嵌入式端蓋用于固定向心角接觸軸承,則應(yīng)增加調(diào)整軸承間隙的結(jié)構(gòu)。

(3)軸系的軸向固定與調(diào)整設(shè)計(jì)。

關(guān)于軸系的軸向固定與調(diào)整設(shè)計(jì),在教材中已進(jìn)行了比較詳細(xì)的敘述,這里僅介紹一下軸系軸向固定與調(diào)整方法的選擇。

①雙支點(diǎn)單向固定,適用于一般齒輪減速器和軸承支點(diǎn)跨距<300mm的蝸桿減速器的軸。

②一端雙向固定,一端游動(dòng)。它的特點(diǎn)是允許軸系有較大的熱伸長,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,適用于溫升較高的細(xì)長軸。

③軸系的軸向位置調(diào)整的目的是保證傳動(dòng)件的正確嚙合,對(duì)圓錐齒輪及蝸桿傳動(dòng),調(diào)整方法和結(jié)構(gòu)可參看教材有關(guān)章節(jié)。

(4)軸承的潤滑與密封裝置設(shè)計(jì)。

①軸承的潤滑。軸承潤滑方式的選擇參看第6章6.2小節(jié)。當(dāng)采用飛濺潤滑時(shí),油溝的形狀及尺寸見第9章圖9－10,這時(shí)軸承端蓋上必須開缺口,如第9章圖9－15俯視圖所示。如傳動(dòng)件為斜齒輪且小齒輪直徑又小于軸承座孔直徑時(shí)或下置式蝸桿軸承采用油浸潤滑時(shí),為防止小齒輪或蝸桿將不清潔的熱油擠入軸承,應(yīng)加擋油環(huán),如第9章圖9－16所示。但此時(shí)大齒輪及蝸輪軸軸承不需擋油環(huán)。當(dāng)采用油脂潤滑時(shí),應(yīng)設(shè)封油環(huán)。

②軸承的密封。軸承密封的結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給定的工作環(huán)境、軸承的潤滑方式和密封處的圓周速度等條件來確定。

裝配草圖設(shè)計(jì)第二階段的設(shè)計(jì)圖如圖10－3所示。圖10－3減速器裝配草圖設(shè)計(jì)的第二階段

3.第三階段

第三階段的主要內(nèi)容是設(shè)計(jì)減速器箱體及其附件結(jié)構(gòu)和尺寸,確定減速器的潤滑方式及潤滑劑,完成裝配圖底稿。這一階段繪圖的次序是先箱體、后附件,先輪廓、后細(xì)節(jié)。畫圖時(shí)應(yīng)在幾個(gè)視圖上同時(shí)進(jìn)行。

(1)箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)見第9章9.2節(jié)。連接箱座和箱蓋的螺栓組應(yīng)對(duì)稱布置,在保證不與軸承端蓋螺釘發(fā)生干涉的前提下,使軸承兩側(cè)的連接螺栓盡量靠近軸承。一般來說,當(dāng)連接螺栓的中心線與軸承蓋外圓相切時(shí),可得到較為滿意的效果。

(2)箱體上附屬零件的設(shè)計(jì)。箱體上附屬零件的設(shè)計(jì)見本書第9章9.4節(jié)。

(3)減速器的潤滑及油面高度的確定、潤滑油的選擇、箱體接合面的密封。

裝配圖設(shè)計(jì)第三階段的具體內(nèi)容見圖10－4,應(yīng)符合任務(wù)書中傳動(dòng)方案的要求。圖10－4減速器裝配草圖設(shè)計(jì)的第三階段

10.3裝配草圖的檢查和修改

1.結(jié)構(gòu)、工藝方面(1)裝配草圖布置與傳動(dòng)方案布置是否一致,特別注意裝配草圖上軸伸出端的位置是否符合任務(wù)書中傳動(dòng)方案的要求。(2)軸上零件沿軸向能否固定。(3)軸上零件沿軸向能否順利裝配及拆卸。(4)軸承軸向間隙和軸承組合位置(主要指圓

(5)潤滑和密封是否能保證。

(6)箱體結(jié)構(gòu)的合理性及工藝性,附件的布置是否恰當(dāng),結(jié)構(gòu)是否正確。

(7)重要零件(如傳動(dòng)件、軸、軸承及箱體等)是否滿足強(qiáng)度、剛度等要求,其計(jì)算方法和結(jié)果是否正確。

2.制圖方面

(1)減速器中所有零件的基本外形及相互位置是否表達(dá)清楚。

(2)各零件的投影關(guān)系是否正確,應(yīng)特別注意零件配合處的投影關(guān)系。

(3)螺紋連接、彈簧墊圈、鍵連接、嚙合齒輪以及其他零件的畫法是否符合機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的畫法。

10.4公差配合與尺寸標(biāo)注

1.繪圖要求在圖上避免用虛線表示零件結(jié)構(gòu),必須表達(dá)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可采用局部剖視或向視圖表達(dá)。畫剖視圖時(shí),相鄰零件的剖面線方向或間距應(yīng)不同,以便區(qū)別。對(duì)于剖面寬度尺寸較小(≤2mm)的零件,其剖面線允許涂黑表示。應(yīng)特別注意同一零件在各視圖上,其剖面線的方向和間距應(yīng)一致。

2.標(biāo)注尺寸

裝配圖上應(yīng)標(biāo)注的尺寸有:特性尺寸、外形尺寸、安裝尺寸和配合尺寸等。

(1)特性尺寸。傳動(dòng)零件的中心距及其偏差等。

(2)外形尺寸。外形尺寸指減速器所占空間位置的尺寸,供安裝時(shí)布置機(jī)組及運(yùn)輸裝箱時(shí)作參考,如減速器總的長、寬、高尺寸。

的配合直徑長度及伸出距離等。

(4)配合尺寸。凡有配合要求的結(jié)合部位都應(yīng)標(biāo)注配合尺寸,如傳動(dòng)件與軸頭、軸承內(nèi)孔與軸頸、外圈與箱座孔、軸承蓋與箱座孔等。

標(biāo)注配合時(shí)需解決選用何種基準(zhǔn)制、配合特性及配合精度的問題。正確解決這三個(gè)問題對(duì)于提高減速器工作性能、簡化裝拆流程、改善加工工藝及降低減速器成本等具有重要意義。

減速器主要零件的薦用配合可查表10－2。一般均應(yīng)優(yōu)先采用基孔制,但滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件,其外圈與座孔相配用基軸制,內(nèi)孔與軸頸相配用基孔制;軸承配合的標(biāo)注方法也與其他零件不同,只需標(biāo)出與軸承相配合的座孔和軸頸的公差帶符號(hào),如圖10－1中的配合尺寸?40k6和?55k6。當(dāng)零件的一個(gè)表面同時(shí)與兩個(gè)(或更多)零件相配合、其配合性質(zhì)又互不相同時(shí),往往采用不同基準(zhǔn)制的配合。

3.編寫零件序號(hào)

裝配圖上所有零件均應(yīng)標(biāo)出序號(hào),但相同零件只能有一個(gè)編號(hào),編號(hào)引線不應(yīng)相交,并盡量不與剖面線平行。獨(dú)立部件(如滾動(dòng)軸承、油標(biāo)等)可作為一個(gè)零件編號(hào)。對(duì)于裝配關(guān)系清楚的零件組(如螺栓、螺母及墊圈)可利用公共引線,編號(hào)應(yīng)按順時(shí)針或逆時(shí)針方向順次排列。

4.編制標(biāo)題欄和標(biāo)準(zhǔn)件明細(xì)表

明細(xì)表由下向上填寫,標(biāo)準(zhǔn)件按規(guī)定方法標(biāo)記,材料應(yīng)注明牌號(hào)。對(duì)箱內(nèi)傳動(dòng)件還應(yīng)在各明細(xì)表內(nèi)注明模數(shù)、齒數(shù)、螺旋升角等主要參數(shù)。

5.編寫減速器的技術(shù)特性

減速器的技術(shù)特性包括輸入功率和轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)效率、總傳動(dòng)比及各級(jí)傳動(dòng)比、傳動(dòng)主要參數(shù)(齒輪傳動(dòng)有mn、z1、z2、β等)等。

技術(shù)特性通常采用表格形式布置在裝配圖的空白處。

6.編寫技術(shù)要求

裝配圖的技術(shù)要求是用文字說明在視圖上無法表達(dá)的有關(guān)裝配、調(diào)整、檢驗(yàn)、潤滑、維護(hù)等方面的內(nèi)容,它和圖面表示的內(nèi)容是同等重要的。正確制訂技術(shù)要求將保證減速器的工作性能。技術(shù)要求與設(shè)計(jì)要求有關(guān),主要包括以下幾個(gè)方面。

1)裝配前的零件表面要求

(1)所有零件均應(yīng)清除鐵屑并用煤油、汽油等清洗干凈。

(2)箱體內(nèi)表面和齒輪(蝸輪)等未加工表面應(yīng)先后涂底漆和紅色耐油漆。箱體外表面應(yīng)先后涂底漆及油漆。

(3)零件配合面洗凈后應(yīng)涂潤滑油。

2)安裝和調(diào)整要求

(1)滾動(dòng)軸承的安裝。安裝時(shí)軸承內(nèi)圈應(yīng)緊貼軸肩或定位環(huán),要求間隙不得通過0.05mm厚的塞尺。

(2)軸承軸向間隙或游隙C。對(duì)游隙不可調(diào)軸承(如深溝球軸承),C=0.25~0.4mm。

(3)齒輪(蝸輪)副的齒側(cè)間隙和齒面的接觸斑點(diǎn)。對(duì)這兩項(xiàng)要求必須提出具體數(shù)值以供安裝后檢驗(yàn)使用。

3)密封要求

(1)箱體