物流工程專業(yè)減速器工程圖設(shè)計教學(xué)探討

唐獻全

【摘要】本文探討物流工程專業(yè)學(xué)生如何繪制減速器裝配圖和零件圖。首先，對帶式運輸機傳動方案進行設(shè)計;然后，確定減速器中齒輪參數(shù);最后根據(jù)齒輪參數(shù)進行邊畫圖、邊計算、邊設(shè)計。本文的研究為同學(xué)們順利完成課程設(shè)計，并取得較好成績提供了一些思路和方法。

【關(guān)鍵詞】物流工程? 減速器? 工程圖

【中圖分類號】G42 ? 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2019）21-0242-02

物流工程專業(yè)機械類課程基礎(chǔ)相對較弱，先修課程有機械制圖、工程力學(xué)和機械設(shè)計基礎(chǔ)等，與機械類專業(yè)學(xué)生相比，課時相對較少。經(jīng)過2013至2015級同學(xué)對該門課程設(shè)計反映來看，同學(xué)們普遍反映該課程設(shè)計中工程圖繪制最難。設(shè)計初期，很多同學(xué)對減速器工程圖根本無從下手;設(shè)計后期，為了追趕進度隨便亂畫一通上交了事。因此，根據(jù)物流工程專業(yè)特點，著重探討了對減速器工程圖的繪制，指導(dǎo)學(xué)生了解減速器工程圖的繪制過程。

1.減速器中齒輪參數(shù)的確定

1.1 設(shè)計題目及主要技術(shù)參數(shù)

設(shè)計帶式運輸機，輸送帶的最大有效拉力F，輸送帶的工作速度V，輸送機滾筒直徑D。帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作、單向運轉(zhuǎn);空載起動，工作載荷較平穩(wěn);兩班制（每班工作8小時），減速器使用壽命設(shè)計為N年，中批量生產(chǎn);三相交流電源的電壓為380/220V。

1.2傳動方案的確定

把帶傳動放在電動機和減速器之間，電動機連接V帶，這樣V帶能夠更好吸收振動，在工作裝置或減速器因意外情況突然停止運動時不至于損壞電動機。帶傳動可以起到降速作用，再經(jīng)過減速器進一步降速，減速器輸出端連接工作裝置滾筒，輸送帶一端安裝在滾筒上。輸送帶工作時可以運送物品。通過該傳動方案可以了解到減速器在整個傳動方案中的位置和應(yīng)起到的作用。

1.3電動機的選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算

根據(jù)給定的參數(shù)F、V和D，確定輸送帶的功率，再根據(jù)總機械效率可以確定所需要的電動機功率，查機械設(shè)計手冊選擇適當?shù)碾妱訖C。根據(jù)輸送帶的速度可知輸送帶滾筒的轉(zhuǎn)速，即減速器輸出的速度。由電動機速度和減速器輸出速度可以得到總的傳動比i總，把傳動比分配給帶傳動和減速器，即得到帶傳動傳動比i帶和減速器傳動比i減。

根據(jù)電動機參數(shù)和傳動比，可以得到減速器小齒輪軸的轉(zhuǎn)速n1和大齒輪軸的轉(zhuǎn)速n2，也可以得到小齒輪軸的功率P1和大齒輪軸的功率P2，還可以得到小齒輪軸T1和大齒輪軸的扭矩T2。

1.4齒輪的設(shè)計計算

齒輪材料和熱處理的選擇，小齒輪和大齒輪選用45#鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)處理，大齒輪正火處理，小齒輪齒面硬度比大齒輪要硬一些，這樣兩個齒輪壽命相當。通過查相應(yīng)表格可得小齒輪和大齒輪用的接觸應(yīng)力[бH]和彎曲應(yīng)力[бF]。

按照接觸疲勞強度初步設(shè)計齒輪主要尺寸。選取小齒輪齒數(shù)設(shè)計參數(shù)，確定齒數(shù)Z1，查表確定齒寬系數(shù)Ψd和載荷系數(shù)K。按齒面接觸疲勞強度設(shè)計，公式為d1≥766，由m=d1/Z1， 確定齒輪模數(shù)。再由d1=mz1， 確定小齒輪直徑。其他相應(yīng)的參數(shù)都可以通過公式計算出來，比如大齒輪直徑d2、齒頂圓直徑da1和da2、齒根圓直徑df1和df2、中心距a、齒輪寬度b等等。

校核彎曲疲勞強度，由齒數(shù)查表得兩齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)為YFS1和YFS2。？滓F1=2000KT1YFS1/bd1m，當？滓F1≤[？滓F1]時合格。？滓F2=2000KT2YFS2/bd2m，當？滓F2≤[？滓F2]時合格。

齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計，小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪軸孔直徑d，應(yīng)與齒輪上的軸配合設(shè)計。輪轂直徑D1=1.6d，輪轂長度L=b2，輪緣厚度δ0=（3～4）m，輪緣內(nèi)徑D2=da2-2h-2δ0，腹板厚度C=0.3b2，腹板中心孔直徑 D0=0.5（D1+D2），腹板孔直d0=0.25（D2-D1）。

2 減速器裝配圖繪制

2.1 裝配圖的設(shè)計內(nèi)容

根據(jù)學(xué)校實際情況，在繪制裝配圖之前，讓學(xué)生在電腦上反復(fù)觀看減速器三維模型，了解減速器的基本結(jié)構(gòu)，了解減速器各部分的作用。先繪制裝配草圖，在繪制裝配草圖的基礎(chǔ)上，完成裝配圖。繪制裝配圖的方法采用邊計算、邊繪圖、邊修改交替進行。

2.2 裝配圖設(shè)計數(shù)據(jù)及注意的問題

準備好齒輪的參數(shù)數(shù)據(jù)，齒頂圓直徑、分度圓直徑、齒寬、中心距等的數(shù)據(jù)。初步估計軸的最小直徑，推導(dǎo)出階梯軸各段軸直徑。無特殊要求，一般選擇平鍵連接，單鍵連接，根據(jù)該段軸的直徑查表得鍵的尺寸。

選擇好圖紙的比例，盡量采用1;1，一般采用三視圖，主視圖、俯視圖和左視圖，局部表達不清楚的可以采用局部視圖或采用剖視圖。

畫圖之前估計減速器的輪廓尺寸，計算好視圖間的間隔，留出空間將來寫標題欄和明細表的位置。

2.3 裝配圖繪制的順序

從尺寸確定的零部件開始畫起。比如，齒輪的尺寸是事先確定的，那么從齒輪零件開始畫起，已知兩個齒輪的齒頂圓、齒根圓、齒寬、兩個齒輪的中心距。

減速器的裝配圖應(yīng)從里往外畫起，先畫減速器的內(nèi)部，再畫減速器的外部，然后畫箱體和附件。反之，會造成零部件發(fā)生干涉現(xiàn)象。

先畫主要零件，后畫次要零件。比如，減速器裝配圖上先畫齒輪，然后再畫軸和軸上零件，根據(jù)齒輪情況畫出箱體結(jié)構(gòu)，再完善細節(jié)。

主視圖、俯視圖、左視圖三個視圖在畫的時候交替來畫，避免在其中一個視圖上能表達出來，在另外兩個視圖上無法表達。

2.4減速器裝配圖繪制

2.4.1 齒輪、軸及軸上零件的繪制

先畫裝配草圖，根據(jù)裝配草圖估計三視圖的尺寸，留出標題欄和明細欄，適當留出尺寸標注的空間，盡可能把三視圖均勻分布在圖紙上。這樣，基本可以確定齒輪應(yīng)該畫在什么位置，在主視圖、俯視圖和左視圖上畫出齒輪的輪廓。畫齒輪上軸之前要初估軸的最小直徑，然后每過一個臺階半徑就增加2-5毫米，還要考慮到安裝軸承處的軸直徑尺寸應(yīng)該是5的倍數(shù)，這樣階梯軸的直徑及每段長度就可以確定下來。安裝齒輪處的該段軸的直徑確定后，輪轂直徑、輪轂長度、輪緣厚度、輪緣內(nèi)徑都可以確定下來，齒輪的完整結(jié)構(gòu)就確定下來。軸的直徑確定后，安裝在軸上的鍵的尺寸寬度b、高度h就可以通過查表確定。鍵的長度L的確定就要考慮到安裝在該段軸上的零件的尺寸，同時鍵的長度L還應(yīng)該在推薦的尺寸系列里面選擇。

2.4.2 箱體的繪制

根據(jù)齒輪的位置，在俯視圖和主視圖上畫出箱體內(nèi)壁的位置。為了避免齒輪運轉(zhuǎn)時與箱體碰撞，齒輪與箱體內(nèi)壁留有一定的距離。箱體內(nèi)壁確定后，根據(jù)箱體的厚度就可以確定箱體外壁的位置。軸的直徑確定后，通過查表選定該段軸上軸承，一旦選定軸承，軸承的直徑和寬度尺寸就已經(jīng)得到了。根據(jù)軸承的尺寸參數(shù)，設(shè)計箱體上軸承座的尺寸。選定軸承后，考慮到軸承的密封，能夠設(shè)計軸承端蓋。軸承端蓋有悶蓋和透蓋之分，悶蓋設(shè)計簡單。透蓋設(shè)計還要考到軸承的潤滑和密封，結(jié)構(gòu)比悶蓋要復(fù)雜一些。

箱體不允許變形，箱體應(yīng)該有足夠的壁厚，防止凸臺引起變形，箱體上的凸臺應(yīng)該有加強筋支撐。軸承端蓋安裝在凸臺上，凸臺應(yīng)與軸承端蓋配合設(shè)計?？紤]到齒輪的潤滑問題，在箱座上表面應(yīng)開有導(dǎo)油槽。

2.4.3箱體附屬功能圖的繪制

視孔蓋的繪制。視孔蓋是為了探視齒輪的運轉(zhuǎn)情況和加注潤滑油，和箱蓋之間用螺紋連接即可，大小應(yīng)能夠伸得下一只手。通氣孔的繪制，通氣孔是為了平衡減速器內(nèi)部和外部之間氣壓，避免由于內(nèi)外部壓力不同引起應(yīng)力。通氣孔通常安裝在視孔蓋上，用螺紋連接，內(nèi)部中空用于連接減速器內(nèi)部和外部。

游標尺的繪制。游標尺用于檢測減速器內(nèi)部潤滑油的情況。游標尺上有兩條刻度，潤滑油液面低于下限時需要加注潤滑油，加注潤滑油不能高于上線。游標尺連接在減速器的下部，采用螺紋連接。游標尺設(shè)計師要能夠裝得進，拿得出，不能發(fā)生干涉現(xiàn)象。

螺塞的繪制。螺塞是為了在減速器檢修時放掉里面的潤滑油，因此螺塞位置設(shè)計要低一些，放在箱座最底部，確保潤滑油能夠徹底放凈。

開啟螺釘?shù)睦L制。當減速器內(nèi)部需要檢修時，由于減速器時間久了，箱蓋和箱座緊緊連接在一起，不容易把它們分離開。這時通過擰動開啟螺釘，用螺釘把箱體和箱蓋頂開，省力省時。

定位銷的繪制。定位銷的作用確保箱蓋和箱體對正整齊，只要定位銷插入箱蓋和箱體，那么箱蓋和箱體就能準確定位，螺栓能夠輕松裝進孔里面，安裝方便。

起吊裝置繪制。當需要把減速器吊起來時，掛鉤能夠掛在起吊裝置位置把減速器吊起來。

2.4.4 裝配圖的完善

裝配圖畫圖部分完成后，反復(fù)檢查多次，確保無誤后，進行輪廓線加粗。然后標注尺寸，主要包括配合尺寸、特性尺寸、安裝尺寸、外形尺寸等主要尺寸，其他尺寸不用標注。給零部件編號，編制標題欄和明細表。明細表要填寫完整。

3.減速器關(guān)鍵零件工程圖繪制

3.1 箱座的繪制

箱座在減速器的零件中屬于比較復(fù)雜的零件了。在繪圖之前了解箱座主視圖、俯視圖和左視圖的尺寸，留有尺寸標注空間，并盡可能均勻分布在圖紙上，安排在適當?shù)奈恢?。箱座的所有尺寸由裝配圖來確定，配合尺寸、特征尺寸、安裝尺寸和外形尺寸在裝配圖上都有標注，箱座上的這些尺寸和裝配圖上的尺寸完全相同。對于在三視圖上還沒有完全展示清楚的地方，可以通過向視圖來呈現(xiàn)出來。對于有螺紋孔、螺塞孔、游標尺孔、定位銷孔、螺栓孔等地方通過局部剖視圖來表達該部分的結(jié)構(gòu)。

3.2 齒輪的繪制

齒輪的尺寸有些是在繪制裝配圖之前就計算出來的，如分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓直徑、齒輪寬度等。有些尺寸是在畫圖過程中確定的，如輪轂直徑、輪轂長度、輪緣厚度、輪緣內(nèi)徑等。有些是通過查表得到的尺寸，如鍵槽的尺寸。根據(jù)齒輪的具體結(jié)構(gòu)，由主視圖和左視圖已經(jīng)把齒輪的結(jié)構(gòu)完全顯示出來，有這兩個視圖足矣。

3.3 齒輪上軸的繪制

連接齒輪的軸的繪制，軸的最小直徑通過估算而來，其余的直徑根據(jù)軸的階梯性推導(dǎo)而來。安裝軸承處的軸的直徑一定是5的倍數(shù)。軸上的鍵槽尺寸，通過查詢機械設(shè)計手冊得到。軸上有若干零件，這些零件和軸應(yīng)配合設(shè)計。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)特點，軸有一個主視圖就已經(jīng)基本顯示完整了。鍵槽之處可通過剖視圖顯示其具體結(jié)構(gòu)。

4.結(jié)論

文中著重探討了同學(xué)們對工程圖的繪制，使同學(xué)們對制圖內(nèi)容、制圖的順序、制圖時應(yīng)注意的問題均有所了解。為同學(xué)們順利完成課程設(shè)計，并取得較好成績提供一些思路和方法。

參考文獻：

[1]陸玉，馮立艷.機械設(shè)計課程設(shè)計（第四版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015