減速器課程設計中常見問題及分析

肖 文

（西安航空學院 機械學院，陜西 西安 710077）

“機械設計基礎”是機械類各專業一門重要的基礎課程，通過學習初步了解機械原理機械零件等在生產中的應用，培養學生具備一定的機械設計能力。課程設計是本課程最后一次重要的實踐性教學環節，也是同學們在大學學習階段第一次較全面的設計訓練。課程設計的題目，一般是以單級齒輪減速器為主體的機械傳動裝置設計，這類減速器設計不僅能充分反映機械設計基礎課程的主要內容，也能對學生以后可能面對的在技術工作中的新課題研究給予一定的指導意義。

在指導學生課程設計的過程中，筆者發現學生習慣單純地按照課程設計指導書的步驟來完成，但設計指導書往往注重的是設計思路、設計方案、設計過程的闡述，并且一般授以實例來介紹，這就容易導致學生按部就班或者照單全收，設計出來的圖紙矛盾錯誤較多。但傳統的設計指導書又對學生常見問題和易犯的錯誤沒有明確的提示。下面就筆者在課程設計指導中發現的常見問題從減速器內傳動零件設計、箱體設計和尺寸標注三個方面加以分析，并給出改進建議。

1 減速器內傳動零件的設計計算

這部分內容學生基本按照課程來進行，也是對課本知識的一次計算實踐，所以錯誤較少，但有幾點仍需要注意。

1.1 材料的選擇

齒輪材料應考慮毛坯制造方法和齒輪尺寸。齒輪直徑較大時，多用鑄造毛坯，應選鑄鋼、鑄鐵材料；選擇材料時應兼顧軸的要求；同時減速器中各級傳動的小齒輪或大齒輪的材料，沒有特殊情況應選用相同牌號，以減少材料品種和工藝要求。看似一個小小的要求實際培養的是作為一個工程人員在設計過程中學會為加工實際過程考慮。

1.2 齒輪軸的選擇

什么情況選擇齒輪軸，是否該選用齒輪軸是有標準依據的。當圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離小于2～2.5m時，二者相差太小，傳動過程中由于結構上的薄弱容易導致破壞，所以會考慮做成齒輪軸。即小齒輪分度圓直徑與軸的直徑相差很小時，可將齒輪與軸做成一體。

1.3 齒寬系數選擇

齒寬系數的選擇取決于齒輪在軸上的位置，齒輪在軸上相對于軸承對稱分布時，取大值；懸臂時取小值。但應注意齒寬系數增大，齒輪寬度增大，可以提高承載能力，但同時載荷沿齒寬分布不均勻性也增大了。同時為保證安裝要求，小齒輪齒寬應比大齒輪齒寬大，以保證裝配誤差。

1.4 單級減速器的齒數、模數選擇原則

減速器的齒數、模數選擇應根據齒輪傳動的類型不同而有所區別，對于閉式軟齒面齒輪傳動易發生齒面點蝕，因此，在保持中心距最小時適當增加齒數，減小模數，可增大重合度使傳動平穩；而對于閉式硬齒面齒輪傳動則應適當減少齒數增大模數以保證其根部抗彎強度，并同時保證中心距最小。

2 減速器箱體設計

減速器箱體設計是邊計算邊畫圖邊修改來完成的，由于學生實踐經驗少，考慮難免不夠周密，是設計過程中出現問題較多的部分。

在畫草圖之前，應要求學生認真讀懂一張典型減速器的裝配圖，觀看有關減速器錄像，參觀并裝拆實際減速器，以便深入了解減速器內各零部件之間與箱體之間的關系。

2.1 軸承旁聯接螺栓凸臺高度h的確定

為盡量增大剖分式箱體軸承座的剛度，軸承旁聯接螺栓的位置在與軸承蓋聯接螺釘及軸承座孔不相干涉的前提下，兩螺栓距離S越小越好。在軸承旁螺栓中心線確定后，隨著軸承旁螺栓凸臺高度的增加，S值也在增加，當滿足扳手空間和值時，凸臺高度h也就隨之確定。扳手空間和值由螺栓直徑確定。

2.2 箱體的工藝性

減速器箱體設計時應盡量考慮到造型、拔模和澆注的方便，盡量使箱體形狀簡單，壁厚均勻，且應設計結構斜度以及造型斜度。

①減速器箱蓋、箱座接合面必須經過精密加工，裝配時不得采用墊片，以免破壞滾動軸承在軸承座孔中的配合精度；②軸承座孔通常設計為通孔，且同一根軸的軸承座孔最好直徑、精度和表面粗糙度一致，以便在加工時一次鏜削出來；③同側軸承座的外端面應位于同一平面內，且兩側對箱體的中心線對稱，以方便加工和檢驗；④為減少加工面積，箱體上的加工面與非加工面應嚴格分離開來，不應使他們處于同一平面上。為此，可在箱體與軸承端蓋處、窺視孔板、油標、油塞、地基等接合處設計出凸臺，螺栓頭和螺母支承面不做凸臺的地方，應在加工時锪出淺魚眼坑或沉臺。

2.3 輸油溝的結構形式和尺寸

設計手冊上有軸承如何選擇飛濺潤滑和油脂潤滑的計算原則。學生往往不理解飛濺潤滑的原理，不知道該將油導向何處，如何去潤滑軸承，導致設計的輸油溝不能正確使用。所以應首先介紹飛濺潤滑的原理，并結合實物讓學生認識到箱壁上的斜槽、箱座接合面的油槽、以及軸承端蓋上的缺口等在飛濺潤滑過程中所起的作用。

在采用油脂潤滑時，為防止箱體內的潤滑油流入軸承而對潤滑脂造成稀釋，應在靠近箱體內側處安裝擋油環。這也是兩種潤滑方式設計過程中的區別之處。學生在確定內壁線時往往忽略了軸承內側與箱體之間的距離，造成無法安裝擋油環，或者安裝了擋油環又畫了油槽，或者在脂潤滑時又在軸承端蓋上開出了缺口等自相矛盾的問題。

2.4 箱體附件的設計

2.4.1 觀察孔蓋和通氣器的設計

箱體上的觀察孔是用作檢查箱內傳動零件的嚙合情況和加注潤滑油用的。所以應開在嚙合區的上方，其位置和尺寸以能看到傳動件的嚙合區為宜。由于箱體內的潤滑油也由觀察孔注入，為防止潤滑油外滲和雜質進入箱體內，安裝時，應在蓋板底部墊紙質封油墊片，并用螺釘加以固定。

減速器工作時產生的熱量會使箱體內部溫度升高，箱內氣體膨脹，壓力增大。為防止潤滑油黏度隨溫度的升高而下降，同時也防止潤滑油在高壓下從箱體分界處和外伸軸密封處泄漏，應在減速器的箱體頂部或觀察孔蓋板上安裝通氣器。應注意的是，通氣器的孔不能直通頂端，以免雜質掉入其內。

2.4.2 油標尺

減速器中的油標和油標尺是箱內油面高低的指示器，一般應將其設在便于觀測油面和油面穩定的地方，最好放于低速級齒輪附近。確定油尺傾斜角度時（一般與水平面成45°或大于45°），尤其要注意的是，應使加工斜孔的刀具以及取放油尺時不會與箱座的凸緣相碰。這個錯誤在學生設計中極為普遍。

2.4.3 起蓋螺釘和圓錐定位銷

為了在拆卸時易于把箱蓋和箱座分開，在箱蓋端部應裝起蓋螺釘。為了起到把箱蓋頂起的作用，起蓋螺釘的末端為圓柱端，以免反復擰動時將桿端螺紋破壞。起蓋螺釘的直徑一般與箱體凸緣連接螺栓直徑相同。

定位銷用于保證箱蓋和箱座的裝配精度和軸承座孔的精度。定位銷應成對使用，相對距離應大些，并采用不對稱形式布置。確定銷孔位置時應考慮加工箱座鉆孔、鉸孔的方便和不妨礙鄰近聯接螺栓的裝拆，并且銷釘長度應稍大于箱蓋和箱座的厚度之和。

2.4.4 放油孔位置以及螺塞的墊片

減速器通常設置一個放油孔，放油孔應設在箱體最低處，這點很多學生忽略了，導致放油不凈。為便于鉆孔和攻絲，箱座底面在放油孔處應有一凹坑。不放油時該孔用螺塞堵住，螺塞一般選用圓柱細牙螺紋，該螺塞自身不能防止漏油，因此要在螺塞與箱體之間放置一個封油墊片，墊片用石棉橡膠紙板或皮革制成。

3 減速器裝配圖的標注

減速器裝配圖應嚴格按照制圖要求選擇合適的線寬進行加深，粗細分明，紙面整潔。尺寸標注這部分是學生常見的錯誤。有些學生將零件的定位尺寸，上下偏差等要求都標注在裝配圖上。造成圖面十分凌亂。這里應注意，裝配圖上應標注的尺寸有：①特征尺寸：傳動零件中心距。② 配合尺寸：主要零件的配合處都應標出尺寸、配合性質及公差等級。③安裝尺寸：機體底面尺寸（長寬厚），地腳螺栓孔中心的定位尺寸，地腳螺栓孔之間的中心距和直徑，減速器中心高，主動軸與從動軸外伸端的配合長度和直徑。④外形尺寸：減速器總長寬高。標注時，應使尺寸線及數字布置整齊清晰，多數尺寸應布置在視圖外面，并盡量集中在反映主要結構的視圖上。

4 結語

本文總結了學生在減速器課程設計中存在的部分常見問題，對減速器設計時能充分反映到的機械設計基礎課程的主要內容加以強調，并對學生尚未學習到的有關機械制造方面的知識進行了必要介紹。更為重要的是通過對一些設計數據的確定方法和思維讓學生初步樹立起了"設計"的概念，并培養學生嚴謹的設計作風，希冀能為學生以后可能面對的在技術工作中的新課題研究給予一定的指導。

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