第３ｌ卷第５期 西安航空学院学报 ＶｏＩ．３１Ｎｏ．５ ２ ０ １ ３年９月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｓｅｐ．２ ０ １ ３ 减速器课程设计中常见问题及分析 肖 文 （西安航空学院机械学院，陕西西安７１００７７） 摘要：减速器课程设计作为学生在大学学习阶段进行的第一次较全面的设计训练，如何使设计能充分反映课程的 主要内容，并有机地结合，如何培养学生的”设计”思维和能力，如何理解理论设计和经验设计、理论数据和经验数据 及经验公式之间的关系都至关重要。针对在”减速器课程设计”中箱内传动零件设计和箱体及附件设计、尺寸标注 这三个方面容易出现的问题进行了详细地分析，并提出改进意见，且以实例介绍单级齿轮减速器设计中应该注意的 相关问题。 关键词：减速器；设计；结构；附件；标注 中图分类号：ＴＨ１３２．４６文献标识码：Ａ文章编号：１Ｏｏ８—９２３３（２Ｏ１３）０５—００７８—０３ “机械设计基础”是机械类各专业一门重要的基 础课程，通过学习初步了解机械原理机械零件等在 １减速器内传动零件的设计计算 生产中的应用，培养学生具备一定的机械设计能力。 这部分内容学生基本按照课程来进行，也是对 课程设计是本课程最后一次重要的实践性教学环 课本知识的一次计算实践，所以错误较少，但有几点 节，也是同学们在大学学习阶段第一次较全面的设 仍需要注意。 计训练。课程设计的题目，一般是以单级齿轮减速 １．１材料的选择 器为主体的机械传动装置设计，这类减速器设计不 齿轮材料应考虑毛坯制造方法和齿轮尺寸。齿 仅能充分反映机械设计基础课程的主要内容，也能 轮直径较大时，多用铸造毛坯，应选铸钢、铸铁材料； 对学生以后可能面对的在技术工作中的新课题研究 选择材料时应兼顾轴的要求；同时减速器中各级传 给予一定的指导意义。 动的小齿轮或大齿轮的材料，没有特殊情况应选用 在指导学生课程设计的过程中，笔者发现学生 相同牌号，以减少材料品种和工艺要求。看似一个 习惯单纯地按照课程设计指导书的步骤来完成，但 小小的要求实际培养的是作为一个工程人员在设计 设计指导书往往注重的是设计思路、设计方案、设计 过程中学会为加工实际过程考虑。 过程的阐述，并且一般授以实例来介绍，这就容易导 １．２齿轮轴的选择 致学生按部就班或者照单全收，设计出来的图纸矛 什么情况选择齿轮轴，是否该选用齿轮轴是有 盾错误较多。但传统的设计指导书又对学生常见问 标准依据的。当圆柱齿轮的齿根圆至键槽底部的距 题和易犯的错误没有明确的提示。下面就笔者在课 离小于２～２．５ｍ时，二者相差太小，传动过程中由 程设计指导中发现的常见问题从减速器内传动零件 于结构上的薄弱容易导致破坏，所以会考虑做成齿 设计、箱体设计和尺寸标注三个方面加以分析，并给 轮轴。即小齿轮分度圆直径与轴的直径相差很小 出改进建议。 时，可将齿轮与轴做成一体。 收稿日期：２０１３—０８－０８ 作者简介：肖文（１９６４一），男，四川乐至人，副教授，从事机械类专业的教学与科研工作。 第５期 肖文：减速器课程设计中常见问题及分析 ７９ １．３齿宽系数选择 齿宽系数的选择取决于齿轮在轴上的位置，齿 轮在轴上相对于轴承对称分布时，取大值；悬臂时取 小值。但应注意齿宽系数增大，齿轮宽度增大，可以 提高承载能力，但同时载荷沿齿宽分布不均匀性也 增大了。同时为保证安装要求，小齿轮齿宽应比大 齿轮齿宽大，以保证装配误差。 １．４单级减速器的齿数、模数选择原则 减速器的齿数、模数选择应根据齿轮传动的类 型不同而有所区别，对于闭式软齿面齿轮传动易发 生齿面点蚀，因此，在保持中心距最小时适当增加齿 数，减小模数，可增大重合度使传动平稳；而对于闭 式硬齿面齿轮传动则应适当减少齿数增大模数以保 证其根部抗弯强度，并同时保证中心距最小。 ２减速器箱体设计 减速器箱体设计是边计算边画图边修改来完成 的，由于学生实践经验少，考虑难免不够周密，是设 计过程中出现问题较多的部分。 在画草图之前，应要求学生认真读懂一张典型 减速器的装配图，观看有关减速器录像，参观并装拆 实际减速器，以便深人了解减速器内各零部件之间 与箱体之间的关系。 ２．１轴承旁联接螺栓凸台高度ｈ的确定 为尽量增大剖分式箱体轴承座的刚度，轴承旁联 接螺栓的位置在与轴承盖联接螺钉及轴承座孔不相 干涉的前提下，两螺栓距离Ｓ越小越好。在轴承旁螺 栓中心线确定后，随着轴承旁螺栓凸台高度的增加，Ｓ 值也在增加，当满足扳手空间和值时，凸台高度ｈ也 就随之确定。扳手空间和值由螺栓直径确定。 ２．２箱体的工艺性 减速器箱体设计时应尽量考虑到造型、拔模和 浇注的方便，尽量使箱体形状简单，壁厚均匀，且应 设计结构斜度以及造型斜度。 ①减速器箱盖、箱座接合面必须经过精密加工， 装配时不得采用垫片，以免破坏滚动轴承在轴承座 孑Ｌ中的配合精度；②轴承座孔通常设计为通孔，且同 一根轴的轴承座孔最好直径、精度和表面粗糙度一 致，以便在加工时一次镗削出来；③同侧轴承座的外 端面应位于同一平面内，且两侧对箱体的中心线对 称，以方便加工和检验；④为减少加工面积，箱体上 的加工面与非加工面应严格分离开来，不应使他们 处于同一平面上。为此，可在箱体与轴承端盖处、窥 视孔板、油标、油塞、地基等接合处设计出凸台，螺栓 头和螺母支承面不做凸台的地方，应在加工时锪出 浅鱼眼坑或沉台。 ２．３输油沟的结构形式和尺寸 设计手册上有轴承如何选择飞溅润滑和油脂润 滑的计算原则。学生往往不理解飞溅润滑的原理， 不知道该将油导向何处，如何去润滑轴承，导致设计 的输油沟不能正确使用。所以应首先介绍飞溅润滑 的原理，并结合实物让学生认识到箱壁上的斜槽、箱 座接合面的油槽、以及轴承端盖上的缺口等在飞溅 润滑过程中所起的作用。 在采用油脂润滑时，为防止箱体内的润滑油流 人轴承而对润滑脂造成稀释，应在靠近箱体内侧处 安装挡油环。这也是两种润滑方式设计过程中的区 别之处。学生在确定内壁线时往往忽略了轴承内侧 与箱体之间的距离，造成无法安装挡油环，或者安装 了挡油环又画了油槽，或者在脂润滑时又在轴承端 盖上开出了缺口等自相矛盾的问题。 ２．４箱体附件的设计 ２．４．１观察孔盖和通气器的设计 箱体上的观察孔是用作检查箱内传动零件的啮 合情况和加注润滑油用的。所以应开在啮合区的上 方，其位置和尺寸以能看到传动件的啮合区为宜。 由于箱体内的润滑油也由观察孔注入，为防止润滑 油外渗和杂质进入箱体内，安装时，应在盖板底部垫 纸质封油垫片，并用螺钉加以固定。 减速器工作时产生的热量会使箱体内部温度升 高，箱内气体膨胀，压力增大。为防止润滑油黏度随 温度的升高而下降，同时也防止润滑油在高压下从 箱体分界处和外伸轴密封处泄漏，应在减速器的箱 体顶部或观察孔盖板上安装通气器。应注意的是， 通气器的孔不能直通顶端，以免杂质掉人其内。 ２．４．２油标尺 减速器中的油标和油标尺是箱内油面高低的指 示器，一般应将其设在便于观测油面和油面稳定的 地方，最好放于低速级齿轮附近。确定油尺倾斜角 度时（一般与水平面成４５。或大于４５。），尤其要注意 的是，应使加工斜孔的刀具以及取放油尺时不会与 西安航空学院学报 第３１卷 箱座的凸缘相碰。这个错误在学生设计中极为 ①特征尺寸：传动零件中心距。②配合尺寸：主要 普遍。 零件的配合处都应标出尺寸、配合性质及公差等级。 ２．４．３起盖螺钉和圆锥定位销 ③安装尺寸：机体底面尺寸（长宽厚），地脚螺栓孔中 为了在拆卸时易于把箱盖和箱座分开，在箱盖 心的定位尺寸，地脚螺栓孑Ｌ之间的中心距和直径，减 端部应装起盖螺钉。为了起到把箱盖顶起的作用， 速器中心高，主动轴与从动轴外伸端的配合长度和 起盖螺钉的末端为圆柱端，以免反复拧动时将杆端 直径。④外形尺寸：减速器总长宽高。标注时，应使 螺纹破坏。起盖螺钉的直径一般与箱体凸缘连接螺 尺寸线及数字布置整齐清晰，多数尺寸应布置在视 栓直径相同。 图外面，并尽量集中在反映主要结构的视图上。 定位销用于保证箱盖和箱座的装配精度和轴承 ４结语 座孔的精度。定位销应成对使用，相对距离应大些， 并采用不对称形式布置。确定销孔位置时应考虑加 本文总结了学生在减速器课程设计中存在的部 工箱座钻孔、铰孔的方便和不妨碍邻近联接螺栓的 分常见问题，对减速器设计时能充分反映到的机械 装拆，并且销钉长度应稍大于箱盖和箱座的厚度 设计基础课程的主要内容加以强调，并对学生尚未 之和。 学习到的有关机械制造方面的知识进行了必要介 ２．４．４放油孔位置以及螺塞的垫片 绍。更为重要的是通过对一些设计数据的确定方法 和思维让学生初步树立起了”设计”的概念，并培养 减速器通常设置一个放油孔，放油孔应设在箱 学生严谨的设计作风，希冀能为学生以后可能面对 体最低处，这点很多学生忽略了，导致放油不净。为 的在技术工作中的新课题研究给予一定的指导。 便于钻孔和攻丝，箱座底面在放油孔处应有一凹坑。 ． 参考 文献 不放油时该孔用螺塞堵住，螺塞一般选用圆柱细牙 ［１］濮良贵，纪名刚．机械设计［Ｍ］．７版．北京：高等教育 螺纹，该螺塞自身不能防止漏油，因此要在螺塞与箱 出版社，２００３． 体之间放置一个封油垫片，垫片用石棉橡胶纸板或 Ｅ２］郭红星，宋敏．机械设计基础［Ｍ］．西安：西安电子科技 皮革制成。 大学出版社，２００５． ３减速器装配图的标注 Ｅ３］柴鹏飞，王晨光．机械设计课程设计指导书［Ｍ］．２版． 北京：机械工业出版社，２０１２． 减速器装配图应严格按照制图要求选择合适的 Ｅ４］张春宜，郝广平，刘敏．减速器设计实例精解ＥＭ］．北 线宽进行加深，粗细分明，纸面整洁。尺寸标注这部 京：机械工业出版社，２０１０． 分是学生常见的错误。有些学生将零件的定位尺 Ｅｓ－Ｉ李曼．齿轮减速器设计常见问题剖析ＥＪ３．机械与电子， ２０１０，７（１）：２７１—２７２． 寸，上下偏差等要求都标注在装配图上。造成图面 ［责任编辑、校对：包安源］ 十分凌乱。这里应注意，装配图上应标注的尺寸有： Ｃｏｍｍｏｎ Ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｉｎ Ｒｅｄｕｃｅｒ Ｃｏｕｒｓｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｘ ０吼 （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ＇ａｎ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ ７１００７７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｒｅｄｕｃｅｒ ｃｏｕｒｓｅ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ ｄｅｓｉｇｎ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｏｆ ｓｔｕｄｅｎｔｓ ｉｎ ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｓｔｕｄｙ． Ｈｏｗ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｃａｎ ｆｕｌｌｙ ｒｅｆｌｅｃｔ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ．Ｉｔ ｉｓ ｏｆ ｇｒｅａｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｔｏ ｉｎｔｅｇｒａｔｅ ｈｏｗ ｔｏ ｃｕｌｔｉｖａｔｅ ｓｔｕｄｅｎｔｓ＂ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｉｎｋｉｎｇ ａｎｄ ａｂｉｌｉｔｙ，ｈｏｗ ｔｏ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｄｅ— ｓｉｇｎ，ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｄａｔａ ａｎｄ ｔｅａｃｈｉｎｇ ｄａｔａ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ ｆｏｒｍｕｌａ．Ｔｈｅ ａｒｔｉｃｌｅ ｍａｋｅｓ ｔｈｅ ｄｅｔａｉｌｅｄ ａｎａｌｙ— ｓｉｓ ｏｎ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｌｉｋｅｌｙ ｔｏ ｈａｐｐｅｎ ｉｎ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐａｒｅ ｐａｒｔ ｄｅｓｉｇｎ，ｂｏｘ ａｎｄ ａｃｃｅｓｓｏｒｙ ｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄ ｓｉｚｅ ｍａｒｋｉｎｇ ｏｆ ｒｅｄｕｃｅｒ ｃｏｕｒｓｅ ｄｅｓｉｇｎ，ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｏｍｅ ｓｕｇｇｅｓｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ，ａｎｄ ｅｘｅｍｐｌｉｆｉｅｓ ｐｒｏｂ— ｌｅｍｓ ｎｅｅｄｉｎｇ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｇｅａｒ ｒｅｄｕｃｅｒ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｒｅｄｕｃｅｒ；ｄｅｓｉｇｎ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ａｃｃｅｓｓｏｒｙ；ｍａｒｋｉｎｇ
