物流工程专业减速器工程图设计教学探讨

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　　【摘要】本文探讨物流工程专业学生如何绘制减速器装配图和零件图。首先，对带式运输机传动方案进行设计;然后，确定减速器中齿轮参数;最后根据齿轮参数进行边画图、边计算、边设计。本文的研究为同学们顺利完成课程设计，并取得较好成绩提供了一些思路和方法。
　　【关键词】物流工程  减速器  工程图
　　【中图分类号】G42   【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2019）21-0242-02
　　物流工程专业机械类课程基础相对较弱，先修课程有机械制图、工程力学和机械设计基础等，与机械类专业学生相比，课时相对较少。经过2013至2015级同学对该门课程设计反映来看，同学们普遍反映该课程设计中工程图绘制最难。设计初期，很多同学对减速器工程图根本无从下手;设计后期，为了追赶进度随便乱画一通上交了事。因此，根据物流工程专业特点，着重探讨了对减速器工程图的绘制，指导学生了解减速器工程图的绘制过程。
　　1.减速器中齿轮参数的确定
　　1.1 设计题目及主要技术参数
　　设计带式运输机，输送带的最大有效拉力F，输送带的工作速度V，输送机滚筒直径D。带式输送机在常温下连续工作、单向运转;空载起动，工作载荷较平稳;两班制（每班工作8小时），减速器使用寿命设计为N年，中批量生产;三相交流电源的电压为380/220V。
　　1.2传动方案的确定
　　把带传动放在电动机和减速器之间，电动机连接V带，这样V带能够更好吸收振动，在工作装置或减速器因意外情况突然停止运动时不至于损坏电动机。带传动可以起到降速作用，再经过减速器进一步降速，减速器输出端连接工作装置滚筒，输送带一端安装在滚筒上。输送带工作时可以运送物品。通过该传动方案可以了解到减速器在整个传动方案中的位置和应起到的作用。
　　1.3电动机的选择及相关性能参数计算
　　根据给定的参数F、V和D，确定输送带的功率，再根据总机械效率可以确定所需要的电动机功率，查机械设计手册选择适当的电动机。根据输送带的速度可知输送带滚筒的转速，即减速器输出的速度。由电动机速度和减速器输出速度可以得到总的传动比i总，把传动比分配给带传动和减速器，即得到带传动传动比i带和减速器传动比i减。
　　根据电动机参数和传动比，可以得到减速器小齿轮轴的转速n1和大齿轮轴的转速n2，也可以得到小齿轮轴的功率P1和大齿轮轴的功率P2，还可以得到小齿轮轴T1和大齿轮轴的扭矩T2。
　　1.4齿轮的设计计算
　　齿轮材料和热处理的选择，小齿轮和大齿轮选用45#钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，小齿轮齿面硬度比大齿轮要硬一些，这样两个齿轮寿命相当。通过查相应表格可得小齿轮和大齿轮用的接触应力[бH]和弯曲应力[бF]。
　　按照接触疲劳强度初步设计齿轮主要尺寸。选取小齿轮齿数设计参数，确定齿数Z1，查表确定齿宽系数Ψd和载荷系数K。按齿面接触疲劳强度设计，公式为d1≥766，由m=d1/Z1， 确定齿轮模数。再由d1=mz1， 确定小齿轮直径。其他相应的参数都可以通过公式计算出来，比如大齿轮直径d2、齿顶圆直径da1和da2、齿根圆直径df1和df2、中心距a、齿轮宽度b等等。
　　校核弯曲疲劳强度，由齿数查表得两齿轮的复合齿形系数为YFS1和YFS2。？滓F1=2000KT1YFS1/bd1m，當？滓F1≤[？滓F1]时合格。？滓F2=2000KT2YFS2/bd2m，当？滓F2≤[？滓F2]时合格。
　　齿轮的结构设计，小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构。大齿轮轴孔直径d，应与齿轮上的轴配合设计。轮毂直径D1=1.6d，轮毂长度L=b2，轮缘厚度δ0=（3～4）m，轮缘内径D2=da2-2h-2δ0，腹板厚度C=0.3b2，腹板中心孔直径 D0=0.5（D1+D2），腹板孔直d0=0.25（D2-D1）。
　　2 减速器装配图绘制
　　2.1 装配图的设计内容
　　根据学校实际情况，在绘制装配图之前，让学生在电脑上反复观看减速器三维模型，了解减速器的基本结构，了解减速器各部分的作用。先绘制装配草图，在绘制装配草图的基础上，完成装配图。绘制装配图的方法采用边计算、边绘图、边修改交替进行。
　　2.2 装配图设计数据及注意的问题
　　准备好齿轮的参数数据，齿顶圆直径、分度圆直径、齿宽、中心距等的数据。初步估计轴的最小直径，推导出阶梯轴各段轴直径。无特殊要求，一般选择平键连接，单键连接，根据该段轴的直径查表得键的尺寸。
　　选择好图纸的比例，尽量采用1;1，一般采用三视图，主视图、俯视图和左视图，局部表达不清楚的可以采用局部视图或采用剖视图。
　　画图之前估计减速器的轮廓尺寸，计算好视图间的间隔，留出空间将来写标题栏和明细表的位置。
　　2.3 装配图绘制的顺序
　　从尺寸确定的零部件开始画起。比如，齿轮的尺寸是事先确定的，那么从齿轮零件开始画起，已知两个齿轮的齿顶圆、齿根圆、齿宽、两个齿轮的中心距。
　　减速器的装配图应从里往外画起，先画减速器的内部，再画减速器的外部，然后画箱体和附件。反之，会造成零部件发生干涉现象。
　　先画主要零件，后画次要零件。比如，减速器装配图上先画齿轮，然后再画轴和轴上零件，根据齿轮情况画出箱体结构，再完善细节。
　　主视图、俯视图、左视图三个视图在画的时候交替来画，避免在其中一个视图上能表达出来，在另外两个视图上无法表达。
　　2.4减速器装配图绘制
　　2.4.1 齿轮、轴及轴上零件的绘制
　　先画装配草图，根据装配草图估计三视图的尺寸，留出标题栏和明细栏，适当留出尺寸标注的空间，尽可能把三视图均匀分布在图纸上。这样，基本可以确定齿轮应该画在什么位置，在主视图、俯视图和左视图上画出齿轮的轮廓。画齿轮上轴之前要初估轴的最小直径，然后每过一个台阶半径就增加2-5毫米，还要考虑到安装轴承处的轴直径尺寸应该是5的倍数，这样阶梯轴的直径及每段长度就可以确定下来。安装齿轮处的该段轴的直径确定后，轮毂直径、轮毂长度、轮缘厚度、轮缘内径都可以确定下来，齿轮的完整结构就确定下来。轴的直径确定后，安装在轴上的键的尺寸宽度b、高度h就可以通过查表确定。键的长度L的确定就要考虑到安装在该段轴上的零件的尺寸，同时键的长度L还应该在推荐的尺寸系列里面选择。 　　2.4.2 箱体的绘制
　　根据齿轮的位置，在俯视图和主视图上画出箱体内壁的位置。为了避免齿轮运转时与箱体碰撞，齿轮与箱体内壁留有一定的距离。箱体内壁确定后，根据箱体的厚度就可以确定箱体外壁的位置。轴的直径确定后，通过查表选定该段轴上轴承，一旦选定轴承，轴承的直径和宽度尺寸就已经得到了。根据轴承的尺寸参数，设计箱体上轴承座的尺寸。选定轴承后，考虑到轴承的密封，能够设计轴承端盖。轴承端盖有闷盖和透盖之分，闷盖设计简单。透盖设计还要考到轴承的润滑和密封，结构比闷盖要复杂一些。
　　箱体不允许变形，箱体应该有足够的壁厚，防止凸台引起变形，箱体上的凸台应该有加强筋支撑。轴承端盖安装在凸台上，凸台应与轴承端盖配合设计。考虑到齿轮的润滑问题，在箱座上表面应开有导油槽。
　　2.4.3箱体附属功能图的绘制
　　视孔盖的绘制。视孔盖是为了探视齿轮的运转情况和加注润滑油，和箱盖之间用螺纹连接即可，大小应能够伸得下一只手。通气孔的绘制，通气孔是为了平衡减速器内部和外部之间气压，避免由于内外部压力不同引起应力。通气孔通常安装在视孔盖上，用螺纹连接，内部中空用于连接减速器内部和外部。
　　游标尺的绘制。游标尺用于检测减速器内部润滑油的情况。游标尺上有两条刻度，润滑油液面低于下限时需要加注润滑油，加注润滑油不能高于上线。游标尺连接在减速器的下部，采用螺纹连接。游标尺设计师要能够装得进，拿得出，不能发生干涉现象。
　　螺塞的绘制。螺塞是为了在减速器检修时放掉里面的润滑油，因此螺塞位置设计要低一些，放在箱座最底部，确保润滑油能够彻底放净。
　　开启螺钉的绘制。当减速器内部需要检修时，由于减速器时间久了，箱盖和箱座紧紧连接在一起，不容易把它们分离开。这时通过拧动开启螺钉，用螺钉把箱体和箱盖顶开，省力省时。
　　定位销的绘制。定位销的作用确保箱盖和箱体对正整齐，只要定位销插入箱盖和箱体，那么箱盖和箱体就能准确定位，螺栓能够轻松装进孔里面，安装方便。
　　起吊装置绘制。当需要把减速器吊起来时，挂钩能够挂在起吊装置位置把减速器吊起来。
　　2.4.4 装配图的完善
　　装配图畫图部分完成后，反复检查多次，确保无误后，进行轮廓线加粗。然后标注尺寸，主要包括配合尺寸、特性尺寸、安装尺寸、外形尺寸等主要尺寸，其他尺寸不用标注。给零部件编号，编制标题栏和明细表。明细表要填写完整。
　　3.减速器关键零件工程图绘制
　　3.1 箱座的绘制
　　箱座在减速器的零件中属于比较复杂的零件了。在绘图之前了解箱座主视图、俯视图和左视图的尺寸，留有尺寸标注空间，并尽可能均匀分布在图纸上，安排在适当的位置。箱座的所有尺寸由装配图来确定，配合尺寸、特征尺寸、安装尺寸和外形尺寸在装配图上都有标注，箱座上的这些尺寸和装配图上的尺寸完全相同。对于在三视图上还没有完全展示清楚的地方，可以通过向视图来呈现出来。对于有螺纹孔、螺塞孔、游标尺孔、定位销孔、螺栓孔等地方通过局部剖视图来表达该部分的结构。
　　3.2 齿轮的绘制
　　齿轮的尺寸有些是在绘制装配图之前就计算出来的，如分度圆直径、齿顶圆直径、齿根圆直径、齿轮宽度等。有些尺寸是在画图过程中确定的，如轮毂直径、轮毂长度、轮缘厚度、轮缘内径等。有些是通过查表得到的尺寸，如键槽的尺寸。根据齿轮的具体结构，由主视图和左视图已经把齿轮的结构完全显示出来，有这两个视图足矣。
　　3.3 齿轮上轴的绘制
　　连接齿轮的轴的绘制，轴的最小直径通过估算而来，其余的直径根据轴的阶梯性推导而来。安装轴承处的轴的直径一定是5的倍数。轴上的键槽尺寸，通过查询机械设计手册得到。轴上有若干零件，这些零件和轴应配合设计。根据轴的结构特点，轴有一个主视图就已经基本显示完整了。键槽之处可通过剖视图显示其具体结构。
　　4.结论
　　文中着重探讨了同学们对工程图的绘制，使同学们对制图内容、制图的顺序、制图时应注意的问题均有所了解。为同学们顺利完成课程设计，并取得较好成绩提供一些思路和方法。
　　参考文献：
　　[1]陆玉，冯立艳.机械设计课程设计（第四版）[M].北京：机械工业出版社，2015
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