第四章减速器装配图设计
本章主要内容：
减速器装配图具体设计内容一览；画装配图所需进行的计算，如轴的结构设计及计算；如何绘制减速器装配草图；减速器装配图设计；等。
一、 概述
减速器装配图既要反映齿轮、轴、轴承、箱体、螺栓等零件的具体结构和尺寸，还应反映它们之间的传动、支承、联接等关系。因此，装配图设计是设计任务中的中心环节。
装配图设计要综合考虑各零部件的工作要求、强度、刚度、加工、装拆、调整和润滑等多方面因素，并采用“边绘图、边计算、边修改”的方法逐步完成。
由于装配图设计比较重要，设计过程又比较复杂，故设计一般从装配草图开始。
概括地说，装配草图设计包含计算、结构设计、绘图等内容。而绘图与计算是交错、反复进行的。通过计算仅仅是确定了某些关键零件的主要尺寸，而其它尺寸需根据结构、工艺或由经验公式确定。如果通过绘图改变了初步计算所得之数据，通常就需要进行验算，直至圆满解决为止。
二、减速器装配图的具体设计内容总起来说，减速器装配图的具体设计内容见下面的方框图：
三、装配草图设计前的准备工作
（一)绘制草图前应具备的技术资料
(1)传动装置的运动简图；
(2)各级传动零件的主要尺寸，如齿轮和蜗杆传动的中心距、齿宽等；带或链传动的中心距、外圆直径、轮缘宽度等，其它详细结构尺寸可暂时不确定；
(3)电动机的型号，电动机轴伸出端的直径、长度和中心高等；
(4)联轴器的型号，联轴器两端孔径范围、孔宽及有关装配要求的尺寸；
(5)选定减速器的结构型式和润滑方式。
(二)布置图面
(1)选择图纸幅面
图纸幅面应符合机械制图标准，见《机械零件设计手册》P.65表1.4—1。课程设计中建议采用A1或A0号图纸。
（2）选择视图
所选视图应能充分表达各零部件间的相互位置、结构形状和尺寸关系，并能作为绘制工作图、进行机器组装及调试的主要依据。
一般减速器选用三个视图（正视图、俯视图和侧视图）。结构简单者也可选用两个视图。必要时应附加剖视图或局部视图。
（3）布置图面
在选择图样比例和布置图面位置之前，应估计图面有效面积和减速器外廓尺寸（包括标注尺寸和零件序号的位置）。图面的有效面积是指除去标题栏、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。
对于减速器外廓尺寸，可根据传动零件的主要结构尺寸（如中心距、顶圆直径和轮宽等）估计，或参考类似结构拟定。
图样比例应符合国家标准，见《机械零件设计手册》P.66表1.4—2。为了加强设计的真实感，应尽可能采用1：1的图样比例。
四、轴的结构设计及强度验算
（一）轴的结构设计
减速器中的轴是既受弯矩又受扭矩的转轴，比较精确的设计方法应该是按弯扭合成强度来计算各段轴径。但当轴的支承距离未确定前，无法由强度决定轴径。为解决这一矛盾，一般采用初步估算的办法定出最小轴径，然后按轴上零件的位置和考虑装配、加工工艺等因素，设计出阶梯轴的各段直径和长度，确定支承跨度后，再进一步进行强度验算。
初估轴径可用两种方法：一是按轴受纯扭估算（请参考教材）；另一方法是参考类似减速器的轴径，或按相配零件（如联轴器）的孔径、轴的结构要求（如齿轮轴或蜗轮轴的结构要求）等来确定。
轴的结构设计，应在初估轴径和初选滚动轴承型号后进行。确定轴的各段直径和长度是阶梯轴结构设计的主要内容。
阶梯轴各段直径主要根据初估的最小轴径轴径、轴上零件的安装及固定要求、轴的加工工艺性要求等确定，阶梯轴各段的长度则由轴上零件的位置、配合长度及支承结构等因素决定。
确定阶梯轴各段直径和长度举例见图4.1和表4.1、表
4.2。
图4.1 阶梯轴各段直径和长度的确定
表4.1 轴各段直径的确定（见图4.2）
序号确定方法及说明
d
按许用扭转应力的计算方法估算。d应与外接零件（如联轴器）的孔径一致，并满足键的强度条件。尽可能圆整为标准直径。
d1
d1=d+2a,a为轴肩高度，用于轴上零件的定位和固定，故a值应稍大于毂孔的圆角半径或倒角深，通常a≥（0.07~0.1）d。
d2
d2= d1+1~5mm。图中，d1及d2的变化仅为装配方便及区分加工表面，故其差值可小些，一般直径差值1~5mm即可；该轴径过渡为自由表面，d2与滚动轴承相配，应与轴承孔径一致。
d3d3= d2+1~5mm。直径变化仅为区分加工表面。
d4
d4= d3+1~5mm。直径变化仅为装配方便及区分加工表面，d4与齿轮相配，最好圆整为标准直径。
d5d5= d4+2a。轴环供齿轮轴向定位和固定用，a≥（0.07~0.1）d。
d6
一般d6= d2，同一轴上的滚动轴承最好选同一型号，以便于轴承座孔镗制和减少轴承品种。
又d6= d5-2a，a为装滚动轴承处的轴环高度。为便于轴承拆卸，a值不应太大；为轴向定位和固定可靠，a值又不应太小。a与过渡圆角r均有适当数值的要求。
故d5应同时满足d4与d6轴段的轴环高度要求，如不能同时满足，则应改变d5轴段的结构形状，如设计成台阶形或锥形轴段。
表4.2 轴各段长度的确定（见图4.2）
符号名称确定方法及说明
b1小齿轮宽度b1= b2+5~10mm，b2为大齿轮宽度，即齿轮啮合的有效宽度，油齿
轮设计计算确定
Δ2齿轮端面至箱体
内壁的距离
Δ2≥δ（δ为箱座壁厚），确定Δ2时应考虑铸造和安装精度。
Δ3箱体内壁至轴承
端面的距离当轴承为脂润滑时，应设封油环，取Δ3=5~10mm，图4.2（a）；当轴承为油润滑时，取Δ3=3~5mm，图4.2（b）。
T 轴承宽度按轴颈直径初选轴承型号后确定。
L及m、e 轴承座孔宽度及
轴承盖长度尺寸
对剖分析式箱体，L一般由轴承两旁的联接螺栓的扳手空间位置确
定，即L≥δ+C1+C2+(3~8)mm。
由L=Δ3+T+m可定出尺寸m。凸缘式轴承盖的m尺寸不宜太短，以免拧紧固定螺钉时轴承盖歪斜，一般m≥e；对嵌入式轴承盖，m应满足
轴承盖结构要求。当由L定出的m尺寸太短时，应放大m，图示即放大
L尺寸。
l2外伸轴上旋转零
件的内端面至轴
承盖外端面的距
离
l2与外接零件及轴承盖的结构要求有关。
图4.2（a）中，l2应保证轴承盖螺钉的装拆要求；图4.2（b）中，l2应保证联轴器柱销的装拆要求（A由联轴器标准查得）。图4.2（c）为嵌入式轴承盖，其外伸轴的伸出长度较短（l2约5~10mm）。
l2还与轴承外密封装置的结构有关
l3外伸轴上装旋转
零件的轴段长度
由轴上旋转零件的毂孔宽度及固定方式而定。当采用键联接时，l3应满足键的强度要求。
一般取l3=（1.2~1.8）d（d为轴头直径）
（二）轴的强度验算
1.按弯扭合成强度进行轴的强度验算
强度验算的步骤和方法参考教材有关章节。
2．按疲劳强度进行轴的精确验算
对重要的轴还需要按疲劳强度进行精确验算。验算目的在于确定变应力情况下轴的安全程度。通常选一个或几个危险断面进行验算， 验算的公式和方法参考《机械零件设计手册》P.632“轴的疲劳强度精确校核计算”。
（三）键的选择
减速器轴与传动零件的周向固定一般都采用平键连接。键槽的宽度和深度，根据轴颈确定，可查《机械零件设计手册》P.287表3.2-5。键长L根据轮毂长确定，在选取键长L时，应注意键槽距离轴肩不要太远，一般小于5mm。
平键联接的设计计算主要是校核挤压强度，当采用单键强度不够时，可采用双键，但其承载能力应按单键的1.5倍计算。计算中许用挤压应力[σ]P应选取肘、肩、轮毂三者中最弱的。
（四）验算轴承寿命
减速器中轴承类型的选择可参阅第一章中的“（六）减速器中常用的滚动轴承”。
轴承寿命一般按照减速器的使用年限确定。对前面初选的轴承型号，应根据载荷情况验
