机械设计课程设计3章综述.docx
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机械设计课程设计3章综述
第3章减速器结构和润滑
图3-1、图3-2、图3-3分别为单级圆柱齿轮减速器、双级圆柱齿轮减速器和蜗杆减速器的典型结构。
表3-1和表3-2列出了计算减速器机体有关尺寸的经验值。
3.1减速器的附件
图3-1单级圆柱齿轮减速器
（1）窥视孔和窥视孔盖
在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙，了解啮合情况。
润滑油也由此注入机体内。
窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。
（2）放油螺塞
换油时，为了排出油污和清洗剂，应在减速器底部开设放油孔，平时放油孔用带有细牙螺纹的螺塞堵住。
放油螺塞（油塞）和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。
图3-2双级圆柱齿轮减速器
（3）油标或油面指示器
油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。
油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。
（4）通气器
减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙（如剖
面、轴伸处间隙）向外渗漏。
所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气体
自由逸出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。
（5）定位销
为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联接后，镗孔之前装上两个定位销，销孔位置尽量远些。
如机体结构是对称的（如蜗杆传动机体），销孔位置不应对称布置。
图3-3蜗杆减速器
（6）调整垫片
调整垫片由多片很薄的软金属制成，用以调整轴承间隙。
有的垫片还要起调整传动零件（如蜗轮、圆锥齿轮等）轴向位置的作用。
（7）吊环螺钉、吊钩
在机盖上装有吊环螺钉，用以搬运或拆卸机盖。
在机座上铸出吊钩，用以搬运机座或整个减速器。
（8）密封装置
在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。
密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。
表3-1铸铁减速器机体结构尺寸
名称
符号
荐用尺寸关系
齿轮减速器
蜗杆减速器
箱座壁厚
δ
一级
0.025a+1≥8
0.04a+3≥8
二级
0.025a+3≥8
箱盖壁厚
δ1
一级
0.02a+1≥8
蜗杆在上：
δ1≈δ≥8
蜗杆在下：
δ1=0.85δ≥8
二级
0.02a+3≥8
箱座剖分面处凸缘厚度
b
1.5δ
箱盖剖分面处凸缘厚度
b1
1.5δ1
箱座底凸缘厚度
b2
2.5δ
地脚螺栓直径
df
0.036a+12
0.036a+12
地脚螺栓数目
n
a≤250时，n=4
a＞250～500时，n=6
b＞500时，n=8
4
轴承旁联接螺栓直径
d1
0.75df
上下箱联接螺栓直径
d2
（0.5～0.6）df
联接螺栓d2的间距
l
150～200
轴承端盖螺钉直径
d3
（0.4～0.5）df
窥视孔盖螺钉直径
d4
（0.3～0.4）df
定位销直径
d
（0.7～0.8）d2
df、d1、d2至外机壁距离
c1
见表3-2
df、d2至凸缘边缘距离
c2
见表3-2
轴承旁凸台半径
R1
c2
凸台高度
h
根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准
外机壁至轴承座端面距离
l1
c1+c2+（8～12）
大齿轮顶圆（蜗轮外圆）
与内机壁距离
Δ1
＞1.2δ
齿轮端面与内机壁距离
Δ2
＞δ
箱盖肋厚
m1
m1≈0.85δ1
箱座肋厚
m
m≈0.85δ
轴承端盖外径
D2
轴承孔直径+（5～5.5）d3；
对嵌入式端盖D2=1.25D+10,D—轴承外径
轴承端盖凸缘厚度
t
（1～1.2）d3
轴承旁联接螺栓距离
S
尽量靠近,以Md1和Md2互不干涉为准，一般取S≈D2
表3-2c1、c2值（单位：
mm）
螺栓直径
M8
M10
M12
M16
M20
M24
c1min
13
16
18
22
26
34
c2min
11
14
16
20
24
28
沉头座直径
20
24
26
32
40
48
3.2机体结构
减速器机体是用以支持和固定轴系零件，是保证传动零件的啮合精度、良好润滑及密封的重要零件，其重量约占减速器总重量的50％。
因此，机体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及成本等有很大影响，设计时必须全面考虑。
图3-4焊接机体
机体材料多用铸铁（HTl50或HT200）制造。
在重型减速器中，为了提高机体强度，也有用铸钢铸造的。
铸造机体（图3-1、图3-2、图3-3）重量较大，适于成批生产。
机体也可用钢板焊成，如图3-4所示。
焊接机体比铸造机体轻1／4—1／2，生产周期短，但焊接时容易产生热变形，故要求较高的技术，并应在焊后退火处理。
机体可以作成剖分式或整体式。
（1）剖分式机体
图3-1、图3-2和图3-3所示减速器都是剖分式机体。
剖分面多取传动件轴线所在平面，一般只有一个水平剖分面。
在大型立式齿轮减速器中，为了便于制造和安装．也有采用两个剖分面的（如图3-5）。
剖分式机体增加了联接面凸缘和联接螺校，使机体重量增大。
图3-5两个剖分面的机体
图3-6齿轮传动的整体式机体图3-7蜗杆传动的整体式机体
（2）整体式机体
图3-6为齿轮传动的整体式机体。
图3-7为蜗杆传动的整体式机体。
整体式机体加工量少、重量轻、零件少，但装配比较麻烦。
3.3减速器的润滑
在减速器中，良好的润滑可降低传动件和轴承的摩擦功率损耗，减少磨损，提高传动效率，并能带走摩擦表面的热量，防止零件生锈。
此外，较小的摩擦系数和摩擦面间油层的减振性可降低动裁荷，从而增加了运转的平稳性。
3.3.1减速器中齿轮、蜗轮及蜗杆的润滑
减速器中的传动零件大都是采用润滑油润滑，它们的润滑方式有以下两种：
1．油池浸浴润滑
在减速器中，当齿轮圆周速度v<12～15m／s，圆柱蜗杆传动（下置式）圆周速度v<10m／s时，采用油池浸浴润滑，即将齿轮浸在油池中，见图3-8。
待齿轮运转时，将润滑油带到啮合面。
为了减少传动件的运动阻力和温升，齿轮浸入油池的深度以l～2个齿高为宜。
速度高时还可浸得少些，约为齿高的70％即可，但不少于10mm；如速度低（0.5～0.8m/s以下）且齿轮轮幅上没有肋,其浸油深度可达齿轮半径的1／6～1／3，但不宜超过100mm，在大模数（m>20mm）和润滑油粘度较高时，可浸入半个齿高。
对圆锥齿轮要使整个齿宽浸在油中。
蜗杆上置的蜗杆减速器蜗轮的浸油深度与齿轮相同；蜗杆下置的蜗杆减速器，蜗杆浸油深度约为一个齿高，但不应超过滚动轴承最下面滚动体的中心线，否则容易漏油。
（a）（b）
图3-8浸浴润滑
在多级减速器中，应尽量使各级大齿轮的浸油深度接近相等。
在两级齿轮减速器中，如果低速级大齿轮浸油太深，减速器箱体可做成斜接合面（图3-7b）；或采用带油轮将油带到未侵入油池内的齿轮的齿面上，可参见教材。
油池应保持一定的深度，通常以大齿轮齿顶圆到油池底面的距离不小于30～60mm为宜，否则，会激起沉积在箱底的污物杂质。
同时，油池应保持一定的油量，单级圆往齿轮减速器的油量可按每传递lkw功率需油0.35～0.7L来计算；而在蜗杆传动中，则按每传递1kw功率需油0.6～1L计算。
对于粘度高的润滑油，取较大值。
油池的容积越大，润滑油的性能维持得越久，因而润滑状况越好。
2．压力喷油润滑
当齿轮圆周速度v>12～15m／s，或下置式蜗杆
圆周速度v>10m／s时，如果选用油池浸浴油滑，则
扰油消耗功率很大，使油温升高。
同时，油被高速扰
动会起泡和氧化，还会将油池底部的污物、沉积等杂
物吸入喷合处。
因此在这种情况下，就应采用压力喷
油润滑。
喷油润滑是用油泵将一定压力的润滑油经喷
嘴喷到啮合的齿面上，见图3-9。
当v<25m/s时，喷嘴
位于轮齿的啮出一边或啮入一边均可；当v>26m/s时，
喷嘴应置于齿轮啮出的一边，使喷出的油不但润滑了齿
轮，而且还及时地冷却了刚啮合过的轮齿。
喷油润滑也
常用于速度并不很高而工作条件相当紫重的重型减速器，
以及需要用大量润滑油进行冷却的重要减速器，这种润图3-9喷油润滑
滑方法比较完善，摩擦表面不断受到经冷却和过滤过
的润滑油喷射，润滑和冷却的效果良好，但须有专门的供油循环系统，成本较高。
3.3.2减速器中滚动轴承的润滑
1．润滑油润滑
减速器中的滚动轴承可以直接利用减速器油池内的润滑油进行润滑，方便简单。
缺点是容易漏油，对密封装置的要求较高。
此外，被磨落的金属削混在润滑油中，可能被带入滚动轴承，使轴承易被磨损。
采用润滑油的润滑方式有以下几钟：
（1）飞溅润滑。
减速器中只要有一个齿轮的圆周速度v>2m/s，滚动轴承就可依靠齿轮飞溅起来的油进行润滑，飞溅起来的油可以直接进入轴承。
如果齿轮的圆周速度v=1.5m/s左右，则靠飞溅到箱壁上的油来润滑轴承。
飞溅在箱壁上的油顺着箱盖的内壁流入箱底的油槽中，沿油槽经轴承端盖上的缺口进入轴承，如图3.10。
为使润滑油能流入油槽，箱盖内壁靠
图3-10输油沟结构
近接合面处应做成斜面，否则油不能流入油槽。
油槽应在箱座的接合面上，可直接铸出或铣出。
油槽尺寸一般取为a=3～5mm（机加工），a=5～8mm（铸造）；b=6~10mm；c=3～5mm。
为使油槽中的润滑油能进入轴承，轴承端盖与轴承接触处需开有缺口，否则油进不了轴承座，如图3-11所示，其中（a）不正确，（b）为正确的结构。
（a）误（b）正
图3-11轴承座进油
（2）刮板润滑。
当齿轮的圆周速度很低而不能采用飞溅润滑时，可利用装在箱体内的特制刮板，它与轮缘端面间保持微小间隙（约0.5mm），当轮子转动时，轮缘上的油就被刮板刮下，然后沿特制的油槽流向轴承，如图3-12所示。
图3-12刮板润滑
（3）油池浸浴润滑。
如下置式蜗杆轴上的轴承，将轴承的滚动体浸在油中取得润滑，但油面不能高于最下面滚动体的中心，以免增大搅油损耗功率。
当轴承转速超过1000r/min时，一般不采用这种润滑方式，因为搅油损耗功率太大。
（4）压力喷油润滑。
如轴承转速太高，可采用压力喷油润滑。
2．润滑脂润滑
当齿轮的圆周速度v<1.5m/s时，就不能依靠油的飞溅来润滑轴承，宜采用润滑脂润滑。
在装配时，就把润滑脂填入轴承中，添油时
可拆去轴承端盖，也可开加油孔，通过箱盖
油杯或拆去轴承端盖，也可开加油孔，通过
油杯或用油枪供油。
润滑脂的装入量可占轴
承空间的1/3。
每工作三个月后，补加新油；
每过一年，拆开清洗部件，并换用新油。
为了不使润滑脂因箱体内润滑齿轮的润
滑油浸入而稀释（稀释后易流失），应在轴承
靠近箱体内壁的一侧安装封油环，见图3-13。
滚动轴承采用润滑脂润滑时，不易漏油，故
密封装置可以较简单。
图3-13封油环
思考题
1．减速器机体有那些结构形式？
各自有哪些特点？
2．铸造机体和焊接机体有什么区别？
各自采用什么材料？
使用条件有什么？
3．机体上有关尺寸如何确定？
需考虑哪些问题？
4．通气器、油标、螺塞的作用是什么？
有哪些结构形式？
各自有哪些持点？
5．窥视孔的作用是什么？
如何确定其位置？
窥视孔盖可用哪些材料？
6．为什么要安装启盖螺钉，其大小如何确定？
7．定位销的作用是什么？
其位置如何确定？
8．吊环、吊钩有那些结构形式？
设计时应考虑哪些问题？
为什么机盖和机座都有吊环或吊钩？
9．密封装置的作用是什么？
有哪些结构型式？
适用于什么场合？
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