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）

“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生产中的应用，培养学生具备一定的机械设计能力。课程设计是本课程最后一次重要的实践性教学环节，也是同学们在大学学习阶段第一次较全面的设计训练。课程设计的题目，一般是以单级齿轮减速器为主体的机械传动装置设计，这类减速器设计不仅能充分反映机械设计基础课程的主要内容，也能对学生以后可能面对的在技术工作中的新课题研究给予一定的指导意义。

在指导学生课程设计的过程中，笔者发现学生习惯单纯地按照课程设计指导书的步骤来完成，但设计指导书往往注重的是设计思路、设计方案、设计过程的阐述，并且一般授以实例来介绍，这就容易导致学生按部就班或者照单全收，设计出来的图纸矛盾错误较多。但传统的设计指导书又对学生常见问题和易犯的错误没有明确的提示。下面就笔者在课程设计指导中发现的常见问题从减速器内传动零件设计、箱体设计和尺寸标注三个方面加以分析，并给出改进建议。

1 减速器内传动零件的设计计算

这部分内容学生基本按照课程来进行，也是对课本知识的一次计算实践，所以错误较少，但有几点仍需要注意。

1.1 材料的选择

齿轮材料应考虑毛坯制造方法和齿轮尺寸。齿轮直径较大时，多用铸造毛坯，应选铸钢、铸铁材料；选择材料时应兼顾轴的要求；同时减速器中各级传动的小齿轮或大齿轮的材料，没有特殊情况应选用相同牌号，以减少材料品种和工艺要求。看似一个小小的要求实际培养的是作为一个工程人员在设计过程中学会为加工实际过程考虑。

1.2 齿轮轴的选择

什么情况选择齿轮轴，是否该选用齿轮轴是有标准依据的。当圆柱齿轮的齿根圆至键槽底部的距离小于2～2.5m时，二者相差太小，传动过程中由于结构上的薄弱容易导致破坏，所以会考虑做成齿轮轴。即小齿轮分度圆直径与轴的直径相差很小时，可将齿轮与轴做成一体。

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，以便深入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孔中的配合精度；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入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，以免杂质掉入其内。

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箱座的凸缘相碰。这个错误在学生设计中极为普遍。

2.4.3 起盖螺钉和圆锥定位销

为了在拆卸时易于把箱盖和箱座分开，在箱盖端部应装起盖螺钉。为了起到把箱盖顶起的作用，起盖螺钉的末端为圆柱端，以免反复拧动时将杆端螺纹破坏。起盖螺钉的直径一般与箱体凸缘连接螺栓直径相同。

定位销用于保证箱盖和箱座的装配精度和轴承座孔的精度。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工箱座钻孔、铰孔的方便和不妨碍邻近联接螺栓的装拆，并且销钉长度应稍大于箱盖和箱座的厚度之和。

2.4.4 放油孔位置以及螺塞的垫片

减速器通常设置一个放油孔，放油孔应设在箱体最低处，这点很多学生忽略了，导致放油不净。为便于钻孔和攻丝，箱座底面在放油孔处应有一凹坑。不放油时该孔用螺塞堵住，螺塞一般选用圆柱细牙螺纹，该螺塞自身不能防止漏油，因此要在螺塞与箱体之间放置一个封油垫片，垫片用石棉橡胶纸板或皮革制成。

3 减速器装配图的标注

减速器装配图应严格按照制图要求选择合适的线宽进行加深，粗细分明，纸面整洁。尺寸标注这部分是学生常见的错误。有些学生将零件的定位尺寸，上下偏差等要求都标注在装配图上。造成图面十分凌乱。这里应注意，装配图上应标注的尺寸有：①特征尺寸：传动零件中心距。② 配合尺寸：主要零件的配合处都应标出尺寸、配合性质及公差等级。③安装尺寸：机体底面尺寸（长宽厚），地脚螺栓孔中心的定位尺寸，地脚螺栓孔之间的中心距和直径，减速器中心高，主动轴与从动轴外伸端的配合长度和直径。④外形尺寸：减速器总长宽高。标注时，应使尺寸线及数字布置整齐清晰，多数尺寸应布置在视图外面，并尽量集中在反映主要结构的视图上。

4 结语

本文总结了学生在减速器课程设计中存在的部分常见问题，对减速器设计时能充分反映到的机械设计基础课程的主要内容加以强调，并对学生尚未学习到的有关机械制造方面的知识进行了必要介绍。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，并培养学生严谨的设计作风，希冀能为学生以后可能面对的在技术工作中的新课题研究给予一定的指导。

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