大学课程《机械设计——学做一体化》PPT课件:第10章.pptx
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第10章减速器装配图的设计,10.1减速器装配图设计的准备10.2装配草图的设计及绘制10.3装配草图的检查和修改10.4公差配合与尺寸标注思考与练习,设计及绘制装配图涉及的内容较多,既包括结构设计,又有校核计算,因此设计过程比较复杂,须采用“由主到次、由粗到细”“边绘图、边计算、边修改”的方法逐步完成。
设计及绘制装配图可按以下步骤进行:
(1)装配图设计准备。
(2)设计及绘制装配草图。
(3)检查和修改装配草图。
(4)完成装配图。
10.1减速器装配图设计的准备,1.准备原始资料减速器装配图设计时,应根据有关设计计算,取得下列参数、尺寸和数据:
(1)电动机的型号、外伸轴直径、中心高等。
(2)各传动零件的主要参数和尺寸,如齿轮和蜗杆传动的中心距、分度圆和齿顶圆直径及齿宽等。
2.选择结构方案应认真阅读有关资料(本书第9章内容及减速器的典型结构图91),观看有关减速器的视频,拆装或观察实际减速器,了解其中各零件的功用、类型和结构,通过分析,比较有关减速器的结构方案,最后拟定一个切实可行的方案。
表101给出了结构方案选择的主要内容及资料供参考。
3.绘图准备1)选择图纸幅面装配图用A0或A1号图纸绘出,图纸幅面及图框格式应符合机械制图标准。
2)选择视图一般减速器选用三个视图(正视图、俯视图和侧视图),结构简单者可选用两个视图及必要的剖视和局部视图来表达。
3)选择图样比例和布置图面位置
(1)估计图面上除掉标题栏、明细表、减速器特性表和技术要求等所需位置后剩下的空白图面。
国家标准规定的标题栏、明细表的格式及尺寸见设计手册。
(2)根据传动件的大小(齿顶圆直径、轴长等)参考类似结构,估计出减速器的大约轮廓尺寸。
(3)根据空白图面和减速器轮廓尺寸,选择图样比例。
为了加强设计的真实感,应优先选用11或12的图样。
10.2装配草图的设计及绘制,设计装配草图的最初阶段应是通过绘图确定减速器的大致轮廓,同时进行轴的结构设计,确定轴承的型号及位置,找出轴承支点和轴上力作用点,继而对轴、轴承及键进行验算。
设计装配草图的最终目的是确定所有部件和零件的结构尺寸。
设计及绘制装配草图一般可分为三个阶段进行。
1.第一阶段第一阶段的主要任务是:
确定箱体内外零部件的外形尺寸和相互位置关系;选择联轴器,设计轴的结构尺寸;验算轴的强度;校核滚动轴承的承载能力与寿命;选择键连接并验算其强度。
传动零件、轴和轴承是减速器的主要零件,其他零件的结构和尺寸则由这些零件确定。
因此绘图时要先画主要零件,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轮廓线,后画详细结构。
画图时要以一个视图(一般为俯视图)为主,兼顾其他几个视图。
(1)画出传动零件的中心线、轮廓线及箱体内壁线。
根据图面布置,先在主视图和俯视图上画出齿轮中心线、齿顶圆、节圆和齿轮宽度对称线以及齿轮宽度线等轮廓线。
应注意,为避免安装误差影响轮齿的接触宽度,应使b1较b2宽910mm(见图101)。
箱体内壁与齿轮端面及大小齿轮顶圆间应留有一定间隙1及2,以避免铸造箱体的尺寸误差和箱体表面的凹凸不平造成间隙过小,甚至使箱体与齿轮相碰,推荐的间隙1、2值见第9章中的表92。
图101一级圆柱齿轮减速器齿轮中心距、轮廓线及箱体内壁线,
(2)选择联轴器。
为便于确定轴的最小直径,应先选定联轴器。
选联轴器类型。
联轴器的类型可根据工作要求选择。
轴的转速低、刚性大、能保证严格对中或轴的长度不大时,可选用固定式刚性联轴器(凸缘联轴器)。
减速器输入轴和电动机相连接时,其转速高、转矩小,多选用弹性套柱销联轴器。
它不仅可以缓和冲击,还适用于频繁启动或正反转的工作情况,并能补偿轴向移功和角位移,但当角位移过大时,耐油橡胶制作的弹性圈易磨损。
中小型减速器输出轴可采用弹性柱销联轴器。
这种联轴器制造容易,装拆方便,成本低,可用于频繁启动或正反转,并有一定轴向位移和角位移的场合,在高速级可代替弹性套柱销联轴器。
对于安装对中困难、频繁启动和正反转的低速重载轴的连接,可选用齿轮联轴器。
这种联轴器的制造工艺复杂,成本较高。
对高温、潮湿或多尘的单向传动,且有一定角位移时,可选用滚子链联轴器。
选择联轴器的型号和尺寸。
在确定好联轴器类型之后可根据轴所传递转矩的大小和轴的转速,参考第6章6.4节选取适用的型号。
所选型号的许用转矩和许用转速应大于计算转矩及实际转速。
必须指出的是,每种型号的联轴器都有几种轴径,具体选用轴径时还要结合轴的强度计算确定。
(3)轴径的初步计算。
选择轴的材料及热处理工艺,确定许用应力。
初步估算轴径。
减速器中轴的直径可按扭转剪应力计算公式初步估算,即式中:
P、n分别为轴所传递的功率(kW)和从轴的转速(r/min),A的值由表72查出。
(4)轴的结构设计。
轴的结构设计在第7章已进行了详细系统的介绍,实际上,轴的结构设计必须与装配图设计一起进行。
要综合考虑轴的强度、刚度、加工工艺性和轴上零件的安装、固定、拆卸等各种因素。
在确定轴的各段直径和长度的同时,也要同时确定其他一些零件及箱体的有关尺寸。
轴的结构设计可分为两步进行,即先确定轴的各段直径,再确定轴的各段长度。
在确定轴的各段长度时,所涉及的箱体及轴上零件尺寸,轴承盖及其固定螺钉尺寸,轴承座孔宽度及两旁连接螺栓尺寸,带轮或联轴器尺寸,封油环、挡油环尺寸等,都应查出来记下,以备后用。
应注意,轴段长度一般不与轴上相配零件宽度相等,以保证轴向压紧。
决定轴承座的宽度L时,除应考虑轴承座两旁连接螺栓的扳手空间位置外,还应考虑轴承的润滑方式、有无挡油环、封油环及轴承端盖结构所需位置的大小。
一般情况下,低速轴轴承较宽,故画图时应先从低速轴轴承画起,并使高速轴和中间轴的轴承座宽与低速轴轴承座宽度相等,从而使各轴承座外端面在同一平面上,以便于一块加工(刨或铣)。
在这一阶段绘制的一级圆柱齿轮减速器如图102所示。
图102减速器装配图设计的第一阶段,(5)确定轴上力的作用点和支点跨距。
轴的结构确定后,便可以从减速器装配图设计第一阶段的草图上定出力的作用点,计算出轴的支点距离,轴上零件作用力一般视作集中力作用于轮缘宽度中间。
(6)校核轴、键的强度及轴承的寿命。
轴的受力计算。
画出受力简图并按适当比例画出弯矩图和转矩图。
弯矩图和转矩图上的特征点必须注明数值大小,然后校核轴的强度,其详细方法和步骤见第7章。
键的选择计算。
轴与齿轮、带轮、联轴器等的连接常用普通平键,其尺寸可根据轴的直径选取。
键的长度可根据轮毂的宽度从键的长度系列值中选取,键长一定要比轮毂的宽度稍短一些。
然后验算键的挤压强度,如果验算结果强度不足,可增加键的长度(但不得超过轮毂宽度)或改用两个键(互成120或180),或增大轴的直径,以满足强度要求。
使用两个键时,考虑到各键受载不均,其承载能力应按单键的1.5倍计算,即在验算挤压强度时,将许用挤压力提高1.5倍。
键的选择计算。
轴与齿轮、带轮、联轴器等的连接常用普通平键,其尺寸可根据轴的直径选取。
键的长度可根据轮毂的宽度从键的长度系列值中选取,键长一定要比轮毂的宽度稍短一些。
然后验算键的挤压强度,如果验算结果强度不足,可增加键的长度(但不得超过轮毂宽度)或改用两个键(互成120或180),或增大轴的直径,以满足强度要求。
使用两个键时,考虑到各键受载不均,其承载能力应按单键的1.5倍计算,即在验算挤压强度时,将许用挤压力提高1.5倍。
2.第二阶段第二阶段的主要工作是设计轴系部件(包括轴上所有零件及与轴承组合有关的零件)。
(1)传动件的结构设计。
当小齿轮齿根圆(锥齿轮为小端根圆)到键槽顶面的距离a(22.5)mm时,应采用齿轮与轴做成一体的轴齿轮,此时俯视图中的大齿轮采用全剖视而小齿轮只能采用局部剖,以表明两齿轮的啮合情况。
若为斜齿轮,则应在小齿轮未剖外形部分用三条细线画出齿斜方向。
(2)轴承端盖的结构设计。
轴承端盖的结构尺寸参阅教材有关部分。
由于嵌入式轴承端盖的密封性差,一般应选用带O形密封圈的结构。
若嵌入式端盖用于固定向心角接触轴承,则应增加调整轴承间隙的结构。
(3)轴系的轴向固定与调整设计。
关于轴系的轴向固定与调整设计,在教材中已进行了比较详细的叙述,这里仅介绍一下轴系轴向固定与调整方法的选择。
双支点单向固定,适用于一般齿轮减速器和轴承支点跨距300mm的蜗杆减速器的轴。
一端双向固定,一端游动。
它的特点是允许轴系有较大的热伸长,但结构复杂,适用于温升较高的细长轴。
轴系的轴向位置调整的目的是保证传动件的正确啮合,对圆锥齿轮及蜗杆传动,调整方法和结构可参看教材有关章节。
(4)轴承的润滑与密封装置设计。
轴承的润滑。
轴承润滑方式的选择参看第6章6.2小节。
当采用飞溅润滑时,油沟的形状及尺寸见第9章图910,这时轴承端盖上必须开缺口,如第9章图915俯视图所示。
如传动件为斜齿轮且小齿轮直径又小于轴承座孔直径时或下置式蜗杆轴承采用油浸润滑时,为防止小齿轮或蜗杆将不清洁的热油挤入轴承,应加挡油环,如第9章图916所示。
但此时大齿轮及蜗轮轴轴承不需挡油环。
当采用油脂润滑时,应设封油环。
轴承的密封。
轴承密封的结构形式应根据设计任务书所给定的工作环境、轴承的润滑方式和密封处的圆周速度等条件来确定。
装配草图设计第二阶段的设计图如图103所示。
图103减速器装配草图设计的第二阶段,3.第三阶段第三阶段的主要内容是设计减速器箱体及其附件结构和尺寸,确定减速器的润滑方式及润滑剂,完成装配图底稿。
这一阶段绘图的次序是先箱体、后附件,先轮廓、后细节。
画图时应在几个视图上同时进行。
(1)箱体结构的设计。
箱体结构的设计见第9章9.2节。
连接箱座和箱盖的螺栓组应对称布置,在保证不与轴承端盖螺钉发生干涉的前提下,使轴承两侧的连接螺栓尽量靠近轴承。
一般来说,当连接螺栓的中心线与轴承盖外圆相切时,可得到较为满意的效果。
(2)箱体上附属零件的设计。
箱体上附属零件的设计见本书第9章9.4节。
(3)减速器的润滑及油面高度的确定、润滑油的选择、箱体接合面的密封。
装配图设计第三阶段的具体内容见图104,应符合任务书中传动方案的要求。
图104减速器装配草图设计的第三阶段,10.3装配草图的检查和修改,1.结构、工艺方面
(1)装配草图布置与传动方案布置是否一致,特别注意装配草图上轴伸出端的位置是否符合任务书中传动方案的要求。
(2)轴上零件沿轴向能否固定。
(3)轴上零件沿轴向能否顺利装配及拆卸。
(4)轴承轴向间隙和轴承组合位置(主要指圆,(5)润滑和密封是否能保证。
(6)箱体结构的合理性及工艺性,附件的布置是否恰当,结构是否正确。
(7)重要零件(如传动件、轴、轴承及箱体等)是否满足强度、刚度等要求,其计算方法和结果是否正确。
2.制图方面
(1)减速器中所有零件的基本外形及相互位置是否表达清楚。
(2)各零件的投影关系是否正确,应特别注意零件配合处的投影关系。
(3)螺纹连接、弹簧垫圈、键连接、啮合齿轮以及其他零件的画法是否符合机械制图标准规定的画法。
10.4公差配合与尺寸标注,1.绘图要求在图上避免用虚线表示零件结构,必须表达的内部结构可采用局部剖视或向视图表达。
画剖视图时,相邻零件的剖面线方向或间距应不同,以便区别。
对于剖面宽度尺寸较小(2mm)的零件,其剖面线允许涂黑表示。
应特别注意同一零件在各视图上,其剖面线的方向和间距应一致。
2.标注尺寸装配图上应标注的尺寸有:
特性尺寸、外形尺寸、安装尺寸和配合尺寸等。
(1)特性尺寸。
传动零件的中心距及其偏差等。
(2)外形尺寸。
外形尺寸指减速器所占空间位置的尺寸,供安装时布置机组及运输装箱时作参考,如减速器总的长、宽、高尺寸。
的配合直径长度及伸出距离等。
(4)配合尺寸。
凡有配合要求的结合部位都应标注配合尺寸,如传动件与轴头、轴承内孔与轴颈、外圈与箱座孔、轴承盖与箱座孔等。
标注配合时需解决选用何种基准制、配合特性及配合精度的问题。
正确解决这三个问题对于提高减速器工作性能、简化装拆流程、改善加工工艺及降低减速器成本等具有重要意义。
减速器主要零件的荐用配合可查表102。
一般均应优先采用基孔制,但滚动轴承是标准件,其外圈与座孔相配用基轴制,内孔与轴颈相配用基孔制;轴承配合的标注方法也与其他零件不同,只需标出与轴承相配合的座孔和轴颈的公差带符号,如图101中的配合尺寸40k6和55k6。
当零件的一个表面同时与两个(或更多)零件相配合、其配合性质又互不相同时,往往采用不同基准制的配合。
3.编写零件序号装配图上所有零件均应标出序号,但相同零件只能有一个编号,编号引线不应相交,并尽量不与剖面线平行。
独立部件(如滚动轴承、油标等)可作为一个零件编号。
对于装配关系清楚的零件组(如螺栓、螺母及垫圈)可利用公共引线,编号应按顺时针或逆时针方向顺次排列。
4.编制标题栏和标准件明细表明细表由下向上填写,标准件按规定方法标记,材料应注明牌号。
对箱内传动件还应在各明细表内注明模数、齿数、螺旋升角等主要参数。
5.编写减速器的技术特性减速器的技术特性包括输入功率和转速、传动效率、总传动比及各级传动比、传动主要参数(齿轮传动有mn、z1、z2、等)等。
技术特性通常采用表格形式布置在装配图的空白处。
6.编写技术要求装配图的技术要求是用文字说明在视图上无法表达的有关装配、调整、检验、润滑、维护等方面的内容,它和图面表示的内容是同等重要的。
正确制订技术要求将保证减速器的工作性能。
技术要求与设计要求有关,主要包括以下几个方面。
1)装配前的零件表面要求
(1)所有零件均应清除铁屑并用煤油、汽油等清洗干净。
(2)箱体内表面和齿轮(蜗轮)等未加工表面应先后涂底漆和红色耐油漆。
箱体外表面应先后涂底漆及油漆。
(3)零件配合面洗净后应涂润滑油。
2)安装和调整要求
(1)滚动轴承的安装。
安装时轴承内圈应紧贴轴肩或定位环,要求间隙不得通过0.05mm厚的塞尺。
(2)轴承轴向间隙或游隙C。
对游隙不可调轴承(如深沟球轴承),C=0.250.4mm。
(3)齿轮(蜗轮)副的齿侧间隙和齿面的接触斑点。
对这两项要求必须提出具体数值以供安装后检验使用。
3)密封要求
(1)箱体结合面应涂密封胶或水玻璃,但不允许填任何垫片。
(2)装配时在拧紧箱体连接螺栓前,应使用0.05mm的塞尺检查箱盖和箱座结合面之间的密封件。
(3)轴伸出处的密封应涂润滑脂,各密封装置应严格按图纸所示位置安装。
4)润滑要求润滑剂对传动性能有很大的影响,在技术要求中,应写明传动件及轴承的润滑剂品种、用量及更换时间。
更换润滑油的时间:
一般新减速器第一次使用时,运转714天后换油,以后可根据情况每隔36个月换一次油。
5)试验要求
(1)空载试验。
在额定转速下正反向运转12h。
(2)负荷试验。
在额定转速、额定载荷下运转至全油温平衡为止。
对齿轮减速器,要求油池温升不超过35,轴承温升不超过40;对蜗杆减速器,要求油池温升不超过85,轴承温升不超过65。
(3)全部试验过程中,要求运转平稳,噪声小,连接固定处不松动,各密封、结合处不渗油、不漏油。
6)包装和运输要求
(1)外伸轴及其附件应涂油包装;
(2)搬动、起吊时不得使用吊环螺钉及吊耳。
以上技术要求不一定要全部列出,有时还须另增项目,主要由设计的具体要求并参照国家标准圆柱齿轮减速器通用技术条件确定。
完整的减速器装配工作图如图105所示。
图105一级直齿圆柱齿轮减速器装配图,思考与练习,1.对照实例完成自选题目装配图的设计。
2.装配图设计主要有哪些步骤?
3.在装配图上主要标注哪些尺寸?
4.轴承油润滑与脂润滑对减速器的结构有何影响?
5.如图106所示,试根据装配图设计的要求和规则分析该装配图中的错误。
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