物流工程專業減速器工程圖設計教學探討

唐獻全

【摘要】本文探討物流工程專業學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計;然后，確定減速器中齒輪參數;最后根據齒輪參數進行邊畫圖、邊計算、邊設計。本文的研究為同學們順利完成課程設計，并取得較好成績提供了一些思路和方法。

【關鍵詞】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

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

1.減速器中齒輪參數的確定

1.1 設計題目及主要技術參數

設計帶式運輸機，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工作、單向運轉;空載起動，工作載荷較平穩;兩班制（每班工作8小時），減速器使用壽命設計為N年，中批量生產;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起到的作用。

1.3電動機的選擇及相關性能參數計算

根據給定的參數F、V和D，確定輸送帶的功率，再根據總機械效率可以確定所需要的電動機功率，查機械設計手冊選擇適當的電動機。根據輸送帶的速度可知輸送帶滾筒的轉速，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。

根據電動機參數和傳動比，可以得到減速器小齒輪軸的轉速n1和大齒輪軸的轉速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，小齒輪調質處理，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。通過查相應表格可得小齒輪和大齒輪用的接觸應力[бH]和彎曲應力[бF]。

按照接觸疲勞強度初步設計齒輪主要尺寸。選取小齒輪齒數設計參數，確定齒數Z1，查表確定齒寬系數Ψd和載荷系數K。按齒面接觸疲勞強度設計，公式為d1≥766，由m=d1/Z1， 確定齒輪模數。再由d1=mz1， 確定小齒輪直徑。其他相應的參數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，由齒數查表得兩齒輪的復合齒形系數為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。

齒輪的結構設計，小齒輪采用齒輪軸結構，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結構。大齒輪軸孔直徑d，應與齒輪上的軸配合設計。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 裝配圖的設計內容

根據學校實際情況，在繪制裝配圖之前，讓學生在電腦上反復觀看減速器三維模型，了解減速器的基本結構，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 裝配圖設計數據及注意的問題

準備好齒輪的參數數據，齒頂圓直徑、分度圓直徑、齒寬、中心距等的數據。初步估計軸的最小直徑，推導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。

減速器的裝配圖應從里往外畫起，先畫減速器的內部，再畫減速器的外部，然后畫箱體和附件。反之，會造成零部件發生干涉現象。

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，根據齒輪情況畫出箱體結構，再完善細節。

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該是5的倍數，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、輪緣內徑都可以確定下來，齒輪的完整結構就確定下來。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還應該在推薦的尺寸系列里面選擇。

2.4.2 箱體的繪制

根據齒輪的位置，在俯視圖和主視圖上畫出箱體內壁的位置。為了避免齒輪運轉時與箱體碰撞，齒輪與箱體內壁留有一定的距離。箱體內壁確定后，根據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得到了。根據軸承的尺寸參數，設計箱體上軸承座的尺寸。選定軸承后，考慮到軸承的密封，能夠設計軸承端蓋。軸承端蓋有悶蓋和透蓋之分，悶蓋設計簡單。透蓋設計還要考到軸承的潤滑和密封，結構比悶蓋要復雜一些。

箱體不允許變形，箱體應該有足夠的壁厚，防止凸臺引起變形，箱體上的凸臺應該有加強筋支撐。軸承端蓋安裝在凸臺上，凸臺應與軸承端蓋配合設計。考慮到齒輪的潤滑問題，在箱座上表面應開有導油槽。

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情況和加注潤滑油，和箱蓋之間用螺紋連接即可，大小應能夠伸得下一只手。通氣孔的繪制，通氣孔是為了平衡減速器內部和外部之間氣壓，避免由于內外部壓力不同引起應力。通氣孔通常安裝在視孔蓋上，用螺紋連接，內部中空用于連接減速器內部和外部。

游標尺的繪制。游標尺用于檢測減速器內部潤滑油的情況。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。游標尺設計師要能夠裝得進，拿得出，不能發生干涉現象。

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。

開啟螺釘的繪制。當減速器內部需要檢修時，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，安排在適當的位置。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構。

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、輪緣內徑等。有些是通過查表得到的尺寸，如鍵槽的尺寸。根據齒輪的具體結構，由主視圖和左視圖已經把齒輪的結構完全顯示出來，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，其余的直徑根據軸的階梯性推導而來。安裝軸承處的軸的直徑一定是5的倍數。軸上的鍵槽尺寸，通過查詢機械設計手冊得到。軸上有若干零件，這些零件和軸應配合設計。根據軸的結構特點，軸有一個主視圖就已經基本顯示完整了。鍵槽之處可通過剖視圖顯示其具體結構。

4.結論

文中著重探討了同學們對工程圖的繪制，使同學們對制圖內容、制圖的順序、制圖時應注意的問題均有所了解。為同學們順利完成課程設計，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.機械設計課程設計（第四版）[M].北京：機械工業出版社，2015