减速器（本站推荐）

第一篇：减速器（本站推荐）

包头职业技术学院毕业设计

设计题目：减速器箱体机械加工工艺及卡具设计

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摘要

箱体零件是一种典型零件，其加工工艺规程和工装设计具有典型性。该箱体零件结构复杂，零件毛坯采用铸造成型，在加工过程中，零件毛坯采用先面后孔的加工路线，以保证工件的定位基准统一、准确，为了消除切削力、夹紧力、切削热和因粗加工所造成的内应力对加工精度的影响，整个工艺过程分为粗，精两个阶段。通过对加工零件的分析完成了机械加工工艺的设计及各加工工序机动时间的计算。根据箱体零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了卡具设计。关键词 箱体 工艺 卡具

目录

摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

1绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.1 课题背景„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.2 制定工艺路线的意义与作用及其基本要求„„„„„„„„„„„„„„„„„ 1.3 卡具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2零件的分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.1箱体零件的功用和结构特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.2箱体零件图样分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.3箱体零件工艺分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.4箱体零件的主要技术要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 2.5主要设计内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3工艺规程设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.1箱体的材料及毛坯„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.2减速器箱体加工的主要问题和加工工艺过程设计所应采取的措施„„„„„„„ 3.3减速器箱体加工定位基准的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3.4制定箱体的工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.确定切削用量及基本时间（机动时间）。时间定额计算及生产安排„„„„„„„„„„„„„„„„

4卡具设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.1工件加工工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.2定位方案及定位元件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

4.3夹紧方案及夹紧元件设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.4镗杆的直径与长度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.5卡具体的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.6镗套的设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4.7切削力及夹紧力计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

绪论

1.1课题背景

毕业设计是我们在学校学习的最后一门课程也是对自己在大学中所学知识的一个全面的检验。

本课题是来自于实际的生产中，是一个典型箱体的加工工艺设计。要求对部分加工工序进行卡具设计。本课题的题目是：减速器箱体机械加工工艺及卡具设计。在毕业设计中要求我们要运用所学知识，勤动脑，培养独立思考能力，要有创新精神。

1.2制定工艺规程的意义与作用及其要求

机械加工工艺过程是机械生产过程的一部分，是直接生产过程。他使用金属切削刀具或者磨料工具加工零件，使零件达到的形状，尺寸要求和表面粗糙度。

因此机械制造加工工艺主要是用切的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质，成为具有所需的一定精度、粗糙度的零件。

对机械加工工艺规程的基本要求可以总结为质量、生产率和经济性三方面。这三者虽然有时候有矛盾，但是要把它们协调处理好，就成为一个整体。在编制工艺规程的时候要保证质量的前提下，尽量降低成本。因此，好的工艺规程应该是质量、生产率和经济性统一的表现。1.3卡具设计

制造业中广泛应用的卡具，是产品制造工艺阶段中十分重要的工艺装备之一，生产中所使用卡具的质量、工作效率及卡具的使用的可能性，对产品加工质量及生产效率有决定性的影响。机床卡具一般都是有定位装置、卡紧装置及其它元件组一装在个基本原件（卡具体）上形成的。由于各类机床的加工工艺特点、卡具和机床的连接方式等不尽相同，因此每一类卡具在总体结构和所需元件等方面都有自己的特点，但设计的步骤和方法则基本相同。2零件的分析

2.1箱体零件的功用和结构特点

箱体是机械的基础原件，它将机器和部件中的轴、齿轮等有关零件连成一个整体，并保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此箱体的加工质量直接影响机器的工作精度、使用性能和寿命。

箱体的种类很多，器尺寸大小很结构形式随着机器的机构和箱体在机器中的功用不同有着较大的差异，但从工艺上分析他们又有许多的相同之处，其结构特点：a、外形基本上由六个或五个平面组成的封闭式多面体，又分成整体式和组合式两种。b、结构形状比较复杂，内部是空腔形，腔体壁薄且厚薄不均。c、箱体上通常布置有平行孔系或垂直孔系。d、箱体上的加工面，主要是平面，此外还有许多精度要求较高的轴承支撑孔和精度要求较低的紧固孔。

2.2箱体零件工艺分析

此零件为减速器箱体设计合理的加工方法，工序数量和顺序，应考虑一下的关系：

①零件成形的内在联系

本箱体的材料为HT200.所以采用铸造。机械加工中的安排原则与零件的材

料、种类、结构形状、尺寸大小、精度高低相关联。从图纸上可以看出此箱体的主要的加工面有：A-F面

②零件加工质量的内在联系

在加工过程中，粗、精加工阶段应该分开，其目的在于对主要表面能及时发现毛坯的气孔，缩孔、疏孔等缺陷，以避免后续工序的浪费。粗、精加工由于其加工目的不同，切削用量选取的原则各异，其切削力、切学热和且切削功率也不同。对加工中的主要表面和次要表面，为保证主要表面的加工精度和表面粗糙度不受加工过程的影响，也应划分加工阶段和工序。此箱体应该先加工R面，以及其上的6个孔。然后是铣三个支撑轴承的孔的端面，最后是精度要求不高的孔和断面的加工

③零件加工成本的内在联系

机械加工工艺过程中的设计应该考虑工厂的优势，尽量做到机械加工过程中投入最小，物力消耗最低。

④零件加工生产率的内在联系

机械加工工艺过程设计中采用工序集中还是工序分散原则；各工序的工时定额是否符合生产节拍，是否合理的采用了高生产率的工艺方法等。综上所述主要保证以下精度： A．R面作为精基准的粗糙度 B．a-F面作为配合面的粗糙度 C．前后两孔的同轴度 D．R面到孔轴线的尺寸精度

2.3箱体零件的主要技术要求

箱体零件的精度要求较高，从零件图可归纳一下 几项精度要求。⑴孔径精度

孔径的尺寸误差和几何误差会使轴承与孔配合不良。装轴承的孔不圆，也使轴承外环变形而引起主轴的径向跳动。主要孔的尺寸精度约为IT8级，可由镗保证。⑵孔和平面的位置精度

一般都要规定主要孔和主轴箱安装基面的平行度要求，他们决定了主轴与床身轨道的相互位置关系。这项精度是在总装过程中通过刮研达到的。为减少刮研工作量，一般都要规定主轴轴线对安装基面的平行度公差。在垂直和水平两个方向上

只允许主轴前端向上和向前偏。⑶主要平面的精度

R面是定位基准，要有一定的平面度和垂直度，公差等级为5级。⑷表面粗糙度

重要孔和主要表面的表面粗糙会影响连接面的配合刚度，器具体要求用Ra值来评价主要孔为Ra1.6㎛，其它各纵向孔为Ra6.3㎛，定位基准面为Ra2.0㎛，其它面是Ra3.2㎛。

毛坯铸造时，应防止砂眼和气孔的产生。为减少毛坯的制造时产生残余应力，应使箱体壁尽量均匀，箱体铸造后安排退火或时效处理工序。2.4主要设计内容

本课题的基本内容是减速器箱体的加工工艺过程与卡具设计，要研究的主要内容有： ⑴分析零件图

在设计开始时，应认真分析零件图，了解其箱体零件的结构特点和相关的技术要求，对箱体零件的每一个细节都应仔细分析，如箱体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，以及箱体各孔系自身的精度（同轴度、圆柱度‘粗糙度等）和它们的相互位置精度(轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求)，箱体零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清楚箱体零件的每一个尺寸。我们采用AutoCAD软件绘制零件图，一方面增加对零件的了解和认识，另一方面增加对CAD软件的熟悉。⑵工艺分析

在设计开始时,我们必须根据批量等严格地选择毛坯、拟定工艺路线（基准的选择、定位、夹紧等问题）、确定加工余量、计算工艺尺寸、计算工时定额和每一步的工时以及分析定位误差，为了与实际加工吻合，我们还必须对加工设备、切学用量、加工方法等进行选择和设计。⑶设计专用卡具

在设计卡具过程中，主要考虑一下几点：

① 基准选择：在选择基准时侯，要注意区别粗基准与精基准以及要了解基准的选择原则，同时要知道基准的选择既要满足选择原则，同时还要方便定位和夹紧，避免引起不必要的加工误差，在基准选择完之后就要考虑用什么元件进行定位。

② 限制的自由度：在装夹的过程中，要注意自由度的限制，必须做到准确的定位，不能出现欠定位或过定位。

③ 夹紧机构：设计夹紧机构时必须计算夹紧力和切削力，不能出现夹紧力过小而使工件在切学过程中出现松动而影响精度，也不能出现因夹紧力过大而使工件变形影响工件质量。同时，要根据零件生产批量和生产率的考虑来选择夹紧方式（手动、气动或液压夹紧）。

④ 卡具的用途：为了工件定位准确和夹紧的快速，提高效率和降低工人的劳动强度，提高箱体零件的加工精度和安装赵正方便，我们要采用专用的铣床夹具和镗床夹具。同时，因为铣床卡具有T型槽、镗床夹具有镗模等特殊结构，因此还要考虑夹具与机床的匹配，即机床的工作台尺寸和结构能否满足夹具的安装。

在卡具的设计过程中，我们统一以R面为主要定位面进行加工。卡具的设计必须保证卡具的准确定位机构合理，考虑卡具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与卡具的认真分析，结合一些卡具的具体设计事例，查阅相关的卡具设计资料，联系工厂看见的一些箱体零件加工的卡具来解决这些问题。

3工艺规程设计

3.1箱体的材料及毛坯

箱体材料一般选用HT200-HT400的各种牌号的灰铸铁，最常见的为HT200,这是因为灰铸铁不仅成本低，而且具有较高的耐磨性、可铸性、可切削行和阻尼特性。此外，精度要求较高的坐标镗床主轴可选耐磨铸铁，负荷大的主轴箱也可采用钢件。

毛坯的加工余量与生产批量、毛坯尺寸、结构、精度和铸造方法等因素有关，有关数据可查阅有关资料及数据具体情况而定。如Ⅱ级精度灰铸铁铁件，在大批大量生产时，平面的总加工余量为4.5-3㎜，孔的半径余量为4.5㎜;成批生产时小于φ30㎜的孔和单件小批生产小于φ50㎜的孔不铸出。① 毛坯的种类

常用毛坯种类有：铸件、锻件、焊件、冲压件以及各种型材和工程塑料件等。在确定毛坯时，一般要综合考虑一下几点: a依据零件的材料及机械性能要求确定毛坯。对于本箱体材料选为铸铁，选用铸造毛坯。

b依据零件的结构形状和外形尺寸确定毛坯，对于结构比较复杂的零件采用铸造比锻造合理;c依据生产类型确定毛坯。大批大量生产中，应选用制造精度与生产率都比较高的毛坯制造方法。例如模锻、压力铸造等。单件小批生产则采用设备简单甚至用手工的毛坯制造方法，例如手工木摸砂型铸造。

d确定毛坯时既要考虑毛坯车间现有生产能力又要充分注意采用新工艺、新技术、新材料的可能性。

本箱体生产纲领较大，属于大批量生产，材料为HT200用铸造成型。

② 毛坯的形状及尺寸确定

毛坯的尺寸等于零件的尺寸加上或减去加工余量。毛坯的形状尽可能与零件相适应。在确定毛坯的形状时，为了方便加工，有时还要考虑下面问题：

a为了装夹稳定，加工方便，零件的镗削可以考虑用专用夹具。

b为了提高机械加工的生产率，本零件可采用流水线和专用机床进行生产。在考虑毛坯是，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的设备进行生产。因此，毛坯种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本问题而且要保证零件的使用性。由于本箱体是大批量生产，所以应考虑提高生产效率为先，其次是节约成本的考虑。

对于零件上的小孔由于铸造困难，不宜铸造出，所以在铸造时只对尺寸尺寸较大的进行铸造。

③毛坯的热处理

经验证明，HT200铸造性能良好，焊接性能尚好，可切削性好，用于机架，连杆，箱体等。

毛坯的热处理的主要目的是消除因铸造引起的内应力。毛坯铸造时不允许有沙眼、气孔、缩孔、非金属夹杂物等影响机械性能的缺陷。特别是主要加工面要求更高。毛坯还应该达到规定的化学成分和机械性能要求。

3.2减速器箱体加工的主要问题和加工工艺过程设计所采用的相应措施

箱体类零件的主要加工部分是平面和孔系。一般来说，保证平面的加工精度要求要比孔的加工精度要求容易，对于箱体而言，在加工过程中主要问题是保证孔的尺寸精度以及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。

①平面和孔的加工顺序

箱体类零件的加工应遵循先面后孔的原则，即先加工箱体上的基准平面，再以基准平面定位加工其他平面，然后在加工孔系。因为面的面积较大，用面定位可以确保定位可靠，夹紧劳靠，因而可以保证孔的加工精度。其次先加工面可以切去铸件表面的凹凸不平，为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀具的调整，也有利于保护刀具。

②孔系加工方案的选择

箱体孔系的加工方案应该选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑外，也要适当考虑经济因素，在满足精度要求以及生产率的条件下，应该选用价格比较低的机床。3.3减速器箱体加工定位基准的选择

⑴粗精准的选择

粗精准选择应当满足一下要求：保证各主要孔的加工余量均匀；保证端面的加工余量均匀。

⑵精基准的选择

从保证箱体面与孔、孔与孔、面与面之间的位置度关系考虑，经济准的选择应该能保证箱体在整个加工过程中基本上能用统一基准定位。综合在本零件图中先以以其 面为粗基准来加工 面，然后在以表面 为精基准来加工其上面的孔。。。。。。。3.4制定箱体的工艺路线

对于大量生产的零件，一般是首先加工出统一的定位基准。后续工序安排应当遵循先粗后精、粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。按上述原则亦先精加工平面再加工孔系。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可安排在粗、精加工阶段中分散进行。因此该零件的工艺流程如下；

1、铸造

2.时效

3.油漆

4、铣平面

粗铣半精铣R面

5.钻扩绞

钻扩绞R面上螺纹底孔倒角 6.铣A-F面 7.磨

磨R面

8.镗 粗镗 半精镗A –F孔 9.时效

10.镗 精镗A-F孔 11.铣 铣H面

12.钻扩攻

钻扩攻M18螺纹 13.铣

铣G面及u型槽 14.钻扩锪

钻扩锪φ12孔

15.钻扩绞攻

钻扩绞攻A-F面螺纹孔 16.攻 攻R面螺纹 17.去毛刺 清理

18.检验

由于在本方案加工中采用的是铸造毛坯，大批量生产，工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率机床，节省装夹工件时间，减少工件的搬动次数 3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定。确定切削用量及基本功时（机动时间）。机动时间0.6min辅助时间0.3min单件时间1min。时间定额计算及生产安排

1、R面的加工余量

根据工序要求，顶面加工分粗、半精铣磨加工。各工步余量如下：

粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2-23。其余量规定为 2.7-3.4mm，现取3.3mm半精铣0.9 磨余量0.3

2、R面上工艺孔及其他φ10孔

参照《机械加工工艺手册》表2.3-47，表2.3-48.确定工序尺寸及加

工余量为： 钻孔：φ8mm 扩孔：φ9m 铰孔：φ10mm

3.A-F面加工余量 A-F采用铣削 磨削加工方法 加工余量查《机械加工工艺手册》知 铣加工余量2.7mm 磨削加工余量0.3mm 4.H.G 面采用铣削加工 加工余量3mm 5.钻螺纹孔 采用钻扩绞攻加工方法 余量为钻φ8扩φ9mm绞 φ9.5 mm 6.H面螺纹孔采用钻扩攻方法 钻φ16mm17mm 7.φ12孔加工采用钻扩 余量为钻φ11mm扩φ12mm

工序尺寸

1、粗铣半精铣R面保证尺寸72.3-0.12 2在R面钻定位孔，铰定位孔及锪孔，保证

φ10K7 3.A-F面铣后保证余量0.3单面偏差-0.02mm

4.H.G 面铣削后保证尺寸保证与零件设计尺寸一样上 5螺纹孔工序尺寸按刀具实际尺寸

2.5确定切削用量及工时定额 工序4铣R面

1、机床：x52K 夹具：专用夹具

刀具：细齿锥柄立铣刀刀具尺寸φ22mm

量具：专用量具

2、铣刀每齿进给量为0.12

3、切削速度：粗铣12.43m/min半精铣13.8m/min

4、实际切削工时为5.6min 主轴转速：粗铣180r/min 精铣200r/min 5.机动时间=508mm/0.72mm/r/180r/min+508mm/0.6mm/r/200r/min=8.2 Min 辅助时间1.5min单件时间9.7*1.1=10.7min 工序5钻R面上螺纹低孔

1、机床：z518 夹具：专用夹具

刀具：钻头φ8扩刀φ9绞刀φ10mm

量具：卡尺 塞规

2、主轴转速：340r/min

3、切削速度：钻32.6m/min 扩23.0m/min 绞24.0m/min

4、进给量：0.2mm/r 5走刀次数：1 6.机动时间=1.5+1.05+1.05=3.6min 辅助时间=1.5min单件时间=5.1*1.1=5.6min

工序6铣A-F面

1、机床：X52k 夹具：专用夹具

刀具：高速钢套式面铣刀

量具：专用量具

2、切削速度78m/min

3、主轴转速：250r/min 4.机动时间=1.5min 辅助时间=0.3min单件时间=2min

工序7磨R面

1、机床：MM7112 夹具：专用夹具

刀具：磨具 H=20mm 量具：专用量具

2、主轴转速：800r/min

3、切削速度：5m/min

4、进给量：8mm/r

5、切削深度：0.3mm

6、走刀次数：1 7.机动时间0.5min 辅助时间0.2min 单件时间1min 工序8粗镗半精镗A-F孔 1.机床T68 夹具；专用夹具 刀具;双刃浮动镗 量具；专用量具

2.主轴转速粗镗700r/min 半精镗800r/min 3.切削速度粗镗130m/min半精镗140m/min 4.进给量粗镗0.1mm/r半精镗0.08mm/r 5.机动时间4.7min辅助时间4min单件时间9.6min 工序10精镗A-F孔 1.机床T68 夹具；专用夹具 刀具;双刃浮动镗 量具；专用量具 2主轴转速900r/min 3切削速度150m/min

4进给量0.06mm/r 5.机动时间3.33min辅助时间2.5min单件时间6.2min 工序11铣H面 1.机床X60w 夹具；专用夹具 刀具;高速钢套式面铣刀 量具；专用量具 2.主轴转速200r/min 3.切削速度78m/min 4.机动时间0.5min辅助时间0.2min单件时间0.77min 4.进给量4mm/r 工序12钻扩攻M18螺纹孔 1.机床x60W 夹具；专用夹具 刀具;钻头 扩刀 丝锥 量具；专用量具 2主轴转速340r/min 3切削速度钻32.6m/min 扩23.0m/min攻20m/min 4进给量钻0.2mm/r扩0.2mm/r攻0.5mm/r 5.机动时间1.05min辅助时间0.3min单件时间1.5min 工序13铣G面u型槽 1机床X60W 夹具；专用夹具

刀具;高速钢套式面铣刀.立铣刀 量具；专用量具 2主轴转速；250r/min 3切削速度;铣G面78m/min 铣U型槽13.8m/min 4进给量;铣G面4mm/r铣U型槽0.6mm/r 5.机动时间2.2min辅助时间0.5min单件时间3min 工序14钻扩锪φ12孔 1.机床z516

夹具；专用夹具 刀具;钻头 扩刀 锪钻 量具；专用量具 2.主轴转速；340r/min 3切削速度；钻32.6m/min 扩23.0m/min 锪24.0m/min 4进给量；0.2mm/r 5.机动时间2.5min辅助时间0.6min单件时间3.6min 工序15钻扩绞攻 1.机床Z516 夹具；专用夹具

刀具;钻头 扩刀 绞刀 丝锥 量具；专用量具 2主轴转速；340r/min 3切削速度;钻32.6m/min扩23.0m/min绞24.0M/min攻20M/min 4进给量;0.2mm/r 攻0.15mm/r 5.机动时间4.62min辅助时间0.8min单件时间6min 工序16攻R面螺纹 1.机床z516 夹具；专用夹具 刀具;丝锥 量具；专用量具 2主轴转速340r/min 3切削速度;20m/min 4进给量;0.15mm/r 5.机动时间1.3min辅助时间0..2min单件时间1.7min 工序17磨A-F面 1.机床MM7112 夹具；专用夹具 刀具;磨具 量具；专用量具

2主轴转速;800r/min 3切削速度5m/min 4进给量;8mm/r 4卡具的设计

镗床卡具的设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用卡具。经过和老师的商量，决定设计第 道工序-——镗 孔的镗床卡具。本卡具将用于 镗床，刀具为硬质合金镗刀，对该孔进行加工。4.1工件加工工艺分析

加工内容： 镗减速器箱体上的 孔，为了保证其加工精度，在镗孔前所有的表面均已加工达到规定的尺寸和位置精度要求。4.2定位方案及定位元件设计

结合零件图的设计图。采用一面两孔定位方案，一个大支撑板限制三个自由度，一个圆柱销限制两个自由度，一个菱形销限制一个旋转自由度。4.3夹紧方案及夹紧元件设计

根据夹紧力应朝向主要定位基准面所以选取u型面为夹紧力施力点。通过查阅相关书籍决定采用弓形压板装置。4.4镗杆的直径与长度

镗杆的直径一般取孔径的0.7到0.8倍左右。采用前后双导向结构，镗杆的工件长度最好等于导向部分直径的10倍最大不超过20倍。镗杆装刀位置应该根据零件图确定，当在一根镗杆上安装几把镗刀时，其镗刀位置应对称分布，使刀杆径向分力平衡，以减少变形。φ ：镗杆直径。取为33㎜ 此镗杆的大致长度可算得为550㎜ 4.5夹具体的设计

夹具体底座的长度根据工件的尺寸与镗套的长度尺寸来确定。镗模支架与孔端面之间的距离取为 80㎜，夹具体底座的尺寸为： L= 546㎜ B=415㎜

至于夹具体的高度要根据箱体高度来确定。

4.6镗套的设计

镗套的结构形式和精度直接影响被加工孔的精度。常用的镗套有以下两类： ① 固定式镗套

固定式镗套与钻套相似，它固定在镗模打的导向支架上而不随镗杆一起转动。镗杆与镗套之间有相对移动和相对转动，使接触面之间产生摩擦和磨损。图中所示是固定镗套的两种结构，其中A型镗套无润滑装置，易于磨损，只适用于低速切削。B型镗套带有润滑油杯，镗套内孔上有油槽，可注油脂润滑，加工时可适当提高切削速度。

4.1 固定式镗套

②回转式镗套

回转式镗套带有可旋转部分。镗杆与镗套之间只有相对移动而无相对转动、使两者之间的摩擦大大降低。避免了高速镗孔时因发热而出现的“咬死”现象。因此，回转式镗套一般应用在高速锤孔或速因镗杆直径较大时线度超过20m/min的场合。

根据回转部分安装的位置不同，可分为内滚式回转镗套和外滚式回转镗套。如图4.2所示是在同一根镗杆上采用两种回转式镗套的结构。图中的后导向a采用的是内滚式镗套。前导向b采用的是外滚式镗套。

4.2回转式镗套

在钻床夹具中，钻套一般布置在被加工孔的前面，而镗模上镗套的位置则应按零件结构和加工要求确定。故参考文献【3】表8-69选择：B型固定式镗套（JB/T 8046.1-1995）,其镗套的长度可计算得：

φ 的镗套长度：L=(1.5∼2)d=（1.5∼2）x33=49.5∼66mm。取66mm 引导形式：

前后双支撑引导 4.7切削力及夹紧力计算 切削力：

根据文献【17】查表4-1得： 切削力公式：

FZ=9.81×CFZapxFZf Y fz(60v)nfzKFZ 式中 ap=0.3mm f=0.10mm/r 根据文献【17】查表4-1得： Cfz=92 xfz=1.0 yFZ=0.75 NFZ=0 根据文献【17】查表4-3得：KFZ=(HB∕190)0.8=1.04 将以上数据带入式（3.3）得切削力如下： 即FZ=9.81×CFZapxFZf Y fz(60v)nfzKFZ=47.87N 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数k=k1k2k3k4。其中：k1为基本安全系数2.0 k2为加工性质系数1.1 k3为刀具钝化系数1.1 k4为动力源波动系数1.5 所以 F’=KFV=2×1.1×1.1×1.5×47.87=173.77N 夹紧力：

根据文献[7]查表1-2-35得：

MQ=WO·[rtgφ1+rztg(α+φ2)] 式中：

ηo——除螺旋外机构的效率，其值为0.85∼0.95，取为0.9.r——螺杆端部与工件的当量摩擦半径（mm），其值视螺杆端面的结构形式而定参见根据文献[7]表查1-2-20.取r =0

φ1——螺杆端部与工件间的摩擦角φ1=0 φ2——螺旋副的当量摩擦角（。），φ2=arctg

tg2，式中φ2为螺旋副的cos摩擦角，β为螺纹牙型半角，参见文献[7]查表1-2-22。β=0 φ2=8˚32’ 根据工件受力切削 找出在加工状态中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际夹紧力的数值。

螺旋加紧产生的夹紧力按下式计算：

wa=QL

r1tg1r2tg(2)式中：wa——单个螺旋夹紧产生的夹紧力;Q——原始作用力 L——作用力力臂

α——螺纹升角由文献[7]查表1-2-21得：α=1˚22΄

r2——螺纹中经之半；根据文献[7]查表1-2-21得；r2=6.675 其余符号意义与以前形同

由以上数值可以算得夹紧力如下：

wa=

QL1088.16459.740.001= =429.43N

r1tg1r2tg(2)06.675tg954'则MQ=WO·[rtgφ1+rztg(α+φ2)]=468.8[0+6.675tg9˚54΄]=500.27N 采用次加紧机构能满足要求

4.8夹具精度分析计算

⑴定位误差计算

定位误差包括基准不重合误差和基准位移误差。基准不重合误差是定位基准与设计基准不重合所引起的误差。基准位移误差是定位基准位移误差。基准位移误差又可分为由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定位元件不准确所引起的两部分。工件定位表面不准确所引起的基准位移误差，对一批零件来说，就有一个尺寸分布带，其中有系统误差和随机误差。而夹具定位元件不准确所引起的基准位移误差，对于一个夹具来说是系统误差，但如果有几个夹具同时使用，则随机误差在一起，出现多峰状尺寸分布曲线。

则：定位误差（ΔD）=基准不重合误差(ΔB)+基准位移误差（ΔY）基准不重合误差(ΔB)：

在此夹具中定位基准与设计基准重合，所以基准不重合误差为0.因此只要计算

基准位移误差。

基准位移误差；

工件以平面定位时不考虑定位副的制造误差，即ΔY=0 ⑵夹具精度计算

夹具精度计算是一个非常重要的环节，它是检验夹具是否合乎零件加工要求。利用夹具在机床上加工工件时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统，它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间正确的正确位置关系，从而保证工序尺寸的要求。这些联系环节中的任何误差，都将以加工误差的形式直接影响工件的加工精度，这些误差主要有：

① 因工件在夹具中定位不准确，使工件的原始基准偏离规定位置而产生工件定位误差。

② 因夹具在机床上安装不准确，使夹具的安装面偏离规定位置而产生夹具安装误差。

③ 因刀具相对夹具位置不准确，或刀具与导向。对刀元件之间的配合间隙引起的导向或对刀误差。

④ 因机床精度、刀具制造精度和磨损，加工调整、加工变形等因素引起的与加工方法有关的加工方法误差。

这里主要考虑夹具制造与装夹误差。因为镗套存在尺寸公差，所以镗杆会有一定的偏移。

e =(H/2+h+B)Δmax∕H 式中e——刀具引偏量； H——小镗套高度； h——中间距离； B——大镗套高度；

Δmax——刀具与镗套之间的最大间隙。

本夹具中，镗杆与镗套的配合选用H6/g5.可确定Δmax=0.075mm。将H=150mm，B=180mm，h=380+30=410mm。代入上面公式，可求得e=0.252mm。

上述各项误差都是按最大值计算的。实际上各项误差都不可能出现最大值，而且各项误差方向也不可能都一样。即有：

Δ0=（0.05²+0.02²+0.029²+0.01²+0.252²）½≈0.067mm 式中Δ0为与夹具有关的加工误差总和。该值小于两孔的尺寸公差，故此夹具的制造与装夹误差满足要求。

结论

本文是对蜗杆减速器速器箱体加工工艺及钻夹具的设计，主要做了以下工作：调查研究设计的原始资料，明确加工应满足的要求，收集了国内外有关技术文献，现有壳体加工零件图的设计图纸及经验总结。差速器壳体加工工艺的设计为：首先进行五面粗车到精车, 根据零件的特点,在组合机床上用车削方法加工平面,只有使机床结构简单、刚性好、加工精度高,这样才能保证零件的精度。然后进行前后面、右面各孔的粗加工、精加工。大量的钻、镗工序都分开,没有集中在同一个主轴箱完成。这是因为,钻孔与镗孔直径往往相差很大,主轴转速也就相差很大,导致主轴箱的传动链复杂和设计困难。然后针对两面钻孔设计了一套钻床夹具。本夹具采用的是“一面两销”定位方法。它的特点是：可以简便的消除工件的六个自由度，使工件获得稳定可靠的定位，有同时加工零件五个表面的可能，既能高度集中工序，又有利于提高各面上孔的位置精度。另外本设计本设计还有许多欠缺的地方，例如夹具在加紧装置设计方面针对夹紧力选用的螺旋夹紧在个方面考虑不是很全面。

致谢

经过两个多月来的专心设计，在张海军.邢志刚老师耐心、细致和极其辛苦的辅导下，我们小组设计出了一套相对完整的箱体加工（尤其是铣加工）工艺流程，完成了专用组合机床概念设计和专用夹具设计。对于本次毕业设计我感触颇多，首先该课题的工作量大大超过以往的课程设计，难度也超过我的想象，由于设计早期阶段时间没有充分利用，导致在后期阶段工作量具增，进度缓慢，在这里再次感谢两位老师的理解，让我感觉到一位良师益友的帮助对于一个处于困难时期的人是多么的重要，完成设计后我有种脱胎换骨的感觉，让我更加坚信该毕业设计课题的实用性。由于本人能力有限，设计中难免会出现诸多譬如设计思想不成熟、设计不周到、不完善以及一些错误等不足之处，还请老师给予批评指正，在这里万分感谢！

主要参考文献

[1]《 金属机械加工工艺人员手册》 上海科学技术出版社 金属机械加工工艺人员手册小组编

[2] 《金属切削机床夹具设计手册》 机械工业出版社 蒲林祥主编 [3] 《机械制造技术》 机械工业出版社 王茂元主编 [4]《机械制图》 机械工业出版社 金大鹰主编 [5] 《公差配合与测量技术基础》中国电力出版社 韩丽华主编

[6] 《机械工程材料及成型工艺基础》 机械工业出版社 张至丰主编

第二篇：《主减速器设计》

第三章

主减速器设计

一、主减速器结构方案分析

主减速器的结构形式主要是根据齿轮类型、减速形式的不同而不同。

主减速器的齿轮主要有螺旋锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。

1.螺旋锥齿轮传动

螺旋锥齿轮传动(图5-3a)的主、从动齿轮轴线垂直相交于一点，齿轮并不同时在全长上啮合，而是逐渐从一端连续平稳地转向另一端。另外，由于轮齿端面重叠的影响，至少有两对以上的轮齿同时啮合，所以它工作平稳、能承受较大的负荷、制造也简单。但是在工作中噪声大，对啮合精度很敏感，齿轮副锥顶稍有不吻合便会使工作条件急剧变坏，并伴随磨损增大和噪声增大。为保证齿轮副的正确啮合，必须将支承轴承预紧，提高支承刚度，增大壳体刚度。

图5—3 主减速器齿轮传动形式

a)螺旋锥齿轮传动 b)双曲面齿轮传动 c)圆柱齿轮传动 d)蜗杆

传动

2.双曲面齿轮传动

双曲面齿轮传动(图5-3b)的主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交，主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线在空间偏移一距离E，此距离称为偏移距。由于偏移距E的存在，使主动齿轮螺旋角1大于从动齿轮螺旋角2(图5—4)。根据啮合面上法向力相等，可求出主、从动齿轮圆周力之比

F1cos1F2cos2

【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com(5-1)

图5-4双曲面齿轮副受力情况

式中,F1、F2分别为主、从动齿轮的圆周力；β

1、β2分别为主、从动齿轮的螺旋角。

螺旋角是指在锥齿轮节锥表面展开图上的齿线任意一点A的切线TT与该点和节锥顶点连线之间的夹角。在齿面宽中点处的螺旋角称为中点螺旋角(图5—4)。通常不特殊说明，则螺旋角系指中点螺旋角。

双曲面齿轮传动比为

i0sF2r2r2cos2F1r1r1cos1

(5-2)式中，i0s为双曲面齿轮传动比；r1、r2分别为主、从动齿轮平均分度圆半径。

螺旋锥齿轮传动比i0L为

i0Lr2r1

(5-3)令Kcos2cos，则i0sKi0L。由于1>2，所以系数K>1，一般

1为1.25～1.50。这说明：

1)当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。

2)当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。

3)当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮为小，因而有较大的离地间隙。

另外，双曲面齿轮传动比螺旋锥齿轮传动还具有如下优点： 1)在工作过程中，双曲面齿轮副不仅存在沿齿高方向的侧向滑动，而且还有沿齿长方向的纵向滑动。纵向滑动可改善齿轮的磨合过程，使其具有更高的运转平稳性。

2)由于存在偏移距，双曲面齿轮副使其主动齿轮的1大于从动齿轮的2，这样同时啮合的齿数较多，重合度较大，不仅提高了传动平稳性，而且使齿轮的弯曲强度提高约30％。

3)双曲面齿轮传动的主动齿轮直径及螺旋角都较大，所以相啮合轮齿的当量曲率半径较相应的螺旋锥齿轮为大，其结果使齿面的接触【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com 强度提高。

4)双曲面主动齿轮的变1大，则不产生根切的最小齿数可减少，故可选用较少的齿数，有利于增加传动比。

5)双曲面齿轮传动的主动齿轮较大，加工时所需刀盘刀顶距较大，因而切削刃寿命较长。6)双曲面主动齿轮轴布置在从动齿轮中心上方，便于实现多轴驱动桥的贯通，增大传动轴的离地高度。布置在从动齿轮中心下方可降低万向传动轴的高度，有利于降低轿车车身高度，并可减小车身地板中部凸起通道的高度。

但是，双曲面齿轮传动也存在如下缺点：

1)沿齿长的纵向滑动会使摩擦损失增加，降低传动效率。双曲面齿轮副传动效率约为96％，螺旋锥齿轮副的传动效率约为99％。

2)齿面间大的压力和摩擦功，可能导致油膜破坏和齿面烧结咬死，即抗胶合能力较低。3)双曲面主动齿轮具有较大的轴向力，使其轴承负荷增大。

4)双曲面齿轮传动必须采用可改善油膜强度和防刮伤添加剂的特种润滑油，螺旋锥齿轮传动用普通润滑油即可。

由于双曲面齿轮具有一系列的优点，因而它比螺旋锥齿轮应用更广泛。

一般情况下，当要求传动比大于4.5而轮廓尺寸又有限时，采用双曲面齿轮传动更合理。这是因为如果保持主动齿轮轴径不变，则双曲面从动齿轮直径比螺旋锥齿轮小。当传动比小于2时，双曲面主动齿轮相对螺旋锥齿轮主动齿轮显得过大，占据了过多空间，这时可选用螺旋锥齿轮传动，因为后者具有较大的差速器可利用空间。对于中等传动比，两种齿轮 传动均可采用。

3．圆柱齿轮传动

圆柱齿轮传动(图5—3c)一般采用斜齿轮，广泛应用于发动机横置且前置前驱动的轿

车驱动桥(图5—5)和双级主减速器贯通式驱动桥。

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图5—5 发动机横置且前置前驱动轿车驱动桥 4．蜗杆传动

蜗杆(图5—3d)传动与锥齿轮传动相比有如下优点：

1)在轮廓尺寸和结构质量较小的情况下，可得到较大的传动比(可大于7)。

2)在任何转速下使用均能工作得非常平稳且无噪声。3)便于汽车的总布置及贯通式多桥驱动的布置。4)能传递大的载荷，使用寿命长。5)结构简单，拆装方便，调整容易。

但是由于蜗轮齿圈要求用高质量的锡青铜制作，故成本较高；另外，传动效率较低。

蜗杆传动主要用于生产批量不大的个别重型多桥驱动汽车和具有高转速发动机的大客车上。

主减速器的减速形式可分为单级减速、双级减速、双速减速、单双级贯通、单双级减速配以轮边减速等。

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1.单级主减速器

单级主减速器(图5—6)可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i0≤7，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。

单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。

2.双级主减速器

双级主减速器(图5—7)与单级相比，在保证离地间隙相同时可得到大的传动比，i0一般为7～12。但是尺寸、质量均较大，成本较高。它主要应用于中、重型货车、越野车和大客车上。

整体式双级主减速器有多种结构方案：第一级为锥齿轮，第二级为圆柱齿轮(图5—8a)；第一级为锥齿轮，第二级为行星齿轮；第一级为行星齿轮，第二

图5—6 单级主减速器 级为锥齿轮(图5—8b)；第一级为圆柱齿轮，第二级

为锥齿轮(图5—8c)。

对于第一级为锥齿轮、第二级为圆柱齿轮的双级主减速器，可有纵向水平(图5—8d)、斜向(图5—8e)和垂向(图5—8f)三种布置方案。

纵向水平布置可以使总成的垂向轮廓尺寸减小，从而降低汽车的质心高度，但使纵向尺寸增加，用在长轴距汽车上可适当减小传动轴长度，但不利于短轴距汽车的总布置，会使传动轴过短，导致万向传动轴夹角加大。垂向布置使驱动桥纵向尺寸减小，可减小万向传动轴夹角，但由于主减速器壳固定在桥壳的上方，不仅使垂向轮廓尺寸增大，而且降低了桥壳刚度，不利于齿轮工作。这种布置可便于贯通式驱动桥的布置。斜向布置对传动轴布置和提高桥壳刚度有利。

在具有锥齿轮和圆柱齿轮的双级主减速器中分配传动比时，圆柱齿轮副和锥齿轮副传动

比的比值一般为1.4～2.O，而且锥齿轮副传动比一般为1.7～3.3，这样可减小锥齿轮啮合时的轴向载荷和作用在从动锥齿轮及圆柱齿轮上的载荷，同时可使主动锥齿轮的齿数适当增多，使其支承轴颈的尺寸适当加大，以改善其支承刚度，提高啮合平稳性和工作可靠性。

3.双速主减速器

双速主减速器(图5—9)内由齿轮的不同组合可获得两种传动比。它与普通变速器相配合，可得到双倍于变速器的挡位。双速主减速器的高低挡减速比是根据汽车的使用条件、发动机功率及变速器各挡速【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com 比的大小来选定的。大的主减速比用于汽车满载行驶或在困难道路上行驶，以克服较大的行驶阻力并减少变速器中间挡位的变换次数；小的主减速比则用于汽车空载、半载行驶或在良好路面上行驶，以改善汽车的燃料经济性和提高平均车速。

图5-7双级主减速器

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图5-8双级主减速器布置方案

双速主减速器可以由圆柱齿轮组(图5-9a)或行星齿轮组(图5-9b)构成。圆柱齿轮式双速主减速器结构尺寸和质量较大，可获得的主减速比较大。只要更换圆柱齿轮轴、去掉一对圆柱齿轮，即可变型为普通的双级主减速器。行星齿轮式双速主减速器结构紧凑，质量较小，具有较高的刚度和强度，桥壳与主减速器壳都可与非双速通用，但需加强行星轮系和差速器的润滑。

图5—9 双速主减速器 a)圆柱齿轮式 b)行星齿轮式

1-太阳轮 2-齿圈 3-行星齿轮架 4-行星齿轮

5-接合齿轮

对于行星齿轮式双速主减速器，当汽车行驶条件要求有较大的牵引力时，驾驶员通过操纵机构将啮合套及太阳轮推向右方(图示位置)，接合齿轮5的短齿与固定在主减速器上的接合齿环相接合，太阳轮1就与主减速器壳联成一体，并与行星齿轮架3的内齿环分离，【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com 而仅与行星齿轮4啮合。于是，行星机构的太阳轮成为固定轮，与从动锥齿轮联成一体的齿圈2为主动轮，与差速器左壳联在一起的行星齿轮架3为从动件，行星齿轮起减速作用，其减速比为(1+a)，a为太阳轮齿数与齿圈齿数之比。在一般行驶条件下，通过操纵机构使啮合套及太阳轮移到左边位置，啮合套的接合齿轮5与固定在主减速器壳上的接合齿环分离，太阳轮1与行星齿轮4及行星齿轮架3的内齿环同时啮合，从而使行星齿轮无法自转，行星齿轮机构不再起减速作用。显然，此时双速主减速器相当于一个单级主减速器。

双速主减速器的换挡是由远距离操纵机构实现的，一般有电磁式、气压式和电一气压综合式操纵机构。由于双速主减速器无换挡同步装置，因此其主减速比的变换是在停车时进行的。双速主减速器主要在一些单桥驱动的重型汽车上采用。

4．贯通式主减速器

贯通式主减速器(图5-10，图5-1 1)根据其减速形式可分成单级和双级两种。单级贯通式主减速器具有结构简单，体积小，质量小，并可使中、后桥的大部分零件，尤其是使桥壳、半轴等主要零件具有互换性等优点，主要用于轻型多桥驱动的汽车上。根据减速齿轮形式不同，单级贯通式主减速器又可分为双曲面齿轮式及蜗轮蜗杆式两种结构。双曲面齿轮式单级贯通式主减速器(图5-lOa)是利用双曲面齿轮副轴线偏移的特

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图5—10 单级贯通式主减速器 a)双曲面齿轮式 b)蜗轮蜗杆式

点，将一根贯通轴穿过中桥并通向后桥。但是这种结构受主动齿轮最少齿数和偏移距大小的

限制，而且主动齿轮工艺性差，主减速比最大值仅在5左右，故多用于轻型汽车的贯通式驱

动桥上。当用于大型汽车时，可通过增设轮边减速器或加大分动器速比等方法来加大总减速

比。蜗轮蜗杆式单级贯通式主减速器(图5—10b)在结构质量较小的情况下可得到较大的 速比。它使用于各种吨位多桥驱动汽车的贯通式驱动桥的布置。另外，它还具有工作平滑无

声、便于汽车总布置的优点。如蜗杆下置式布置方案被用于大客车的贯通式驱动桥中，可降 低车厢地板高度。

对于中、重型多桥驱动的汽车，由于主减速比较大，多采用双级贯通式主减速器。根据齿轮的组合方式不同，可分为锥齿轮一圆柱齿轮式和圆柱齿轮一锥齿轮式两种形式。锥齿轮一圆柱齿轮式双级贯通式主减速器(图5—11a)可得到较大的主减速比，但是结构高度尺寸大，主动锥齿轮工艺性差，从动锥齿轮采用悬臂式支承，支承刚度差，拆装也不方便。圆柱齿轮一锥齿轮式双级贯通式主减速器(图5—11b)的第一级圆柱齿轮副具有减速和贯通的作用。有时仅用作贯通用．将其速比设计为1。在设计中应根据中、后桥锥齿轮的布置、旋转方向、双曲面齿轮的偏移方式以及圆柱齿轮副在锥齿轮副前后的布置位置等因素来确定

锥齿轮的螺旋方向，所选的螺旋方向应使主、从动锥齿轮有相斥的轴【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com 向力。这种结构与前者

相比，结构紧凑，高度尺寸减小，有利于降低车厢地板及整车质心高度。

图5—11 双级贯通式主减速器 a)锥齿轮一圆柱齿轮式 b)圆柱齿轮一锥齿轮式

1-贯通轴 2-轴间差速器

5.单双级减速配轮边减速器

在设计某些重型汽车、矿山自卸车、越野车和大型公共汽车的驱动桥时，由于传动系总传动比较大，为了使变速器、分动器、传动轴等总【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com

成所受载荷尽量小，往往将驱动桥的速比分配得较大。当主减速比大于12时，一般的整体式双级主减速器难以达到要求，此时常采用轮边减速器(图5—12)。这样，不仅使驱动桥的中间尺寸减小，保证了足够的离地间隙，图5—12 轮边减速器

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a)圆柱行星齿轮式 b)圆锥行星齿轮式 c)普通外啮合圆柱齿轮式

1-轮辋 2-环齿轮架 3-环齿轮 4-行星齿轮 5-行星齿轮架 6-行星齿轮轴 7-太阳轮 8-锁紧螺母 9、10-螺栓 11-轮毂 12-接合轮 13-操纵机构 14-外圆锥齿轮 15-侧盖

而且可得到较大的驱动桥总传动比。另外，半轴、差速器及主减速器从动齿轮等零件由于所受载荷大为减小，使它们的尺寸可以减小。但是由于每个驱动轮旁均设一轮边减速器，使结构复杂，成本提高，布置轮毂、轴承、车轮和制动器较困难。

圆柱行星齿轮式轮边减速器(图5-12a)可以在较小的轮廓尺寸条件下获得较大的传动比，且可以布置在轮毂之内。作驱动齿轮的太阳轮连接半轴，内齿圈由花键连接在半轴套管上，行星齿轮架驱动轮毂。行星齿轮一般为3～5个均匀布置，使处于行星齿轮中间的太阳轮得到自动定心。圆锥行星齿轮式轮边减速器(图5-1 2b)装于轮毂的外侧，具有两个轮边减速比。当换挡用接合轮12位于图示位置时，轮边减速器位于低挡；当接合轮被专门的操纵机构1 3移向外侧并与侧盖1 5的花键孔内齿相接合，使半轴直接驱动轮边减速器壳及轮毂时，轮边减速器位于高挡。

普通外啮合圆柱齿轮式轮边减速器，根据主、从动齿轮相对位置的不同，可分为主动齿轮上置和下置两种形式。主动齿轮上置式轮边减速器主要用于高通过性的越野汽车上，可提高桥壳的离地间隙；主动齿轮下置式轮边减速器(图5-12c)主要用于城市公共汽车和大客车上，可降低车身地板高度和汽车质心高度，提高了行驶稳定性，方便了乘客上、下车。

二、主减速器主、从动锥齿轮的支承方案

主减速器中必须保证主、从动齿轮具有良好的啮合状况，才能使它们很好的工作。齿轮的正确啮合，除与齿轮的加工质量、装配调整及轴承、主减速器壳体的刚度有关以外，与齿轮的支承刚度密切相关。

1.主动锥齿轮的支承

主动锥齿轮的支承形式可分为悬臂式支承和跨置式支承两种。悬臂式支承结构(图5-13a)的特点是在锥齿轮大端一侧采用较长的轴颈，其上安装两个圆锥滚子轴承。为了减小悬臂长度倪和增加两支承间的距离b，以改善支承刚度，应使两轴承圆锥滚子的大端朝外，使作用在齿轮上离开锥顶的轴向力由靠近齿轮的轴承承受，而反向轴向力则由另一轴承承受。为了尽可能地增加支承刚度，支承距离b应大于2.5倍的悬臂长度a，且应比齿轮节圆直径的70％还大，另外靠近齿轮的轴径应不小于尺寸a。为了方便拆装，应使靠近齿轮的轴承【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com 的轴径比另一轴承的支承轴径大些。靠近齿轮的支承轴承有时也采用圆柱滚子轴承，这时另一轴承必须采用能承受双向轴向力的双列圆锥滚子轴承。支承刚度除了与轴承形式、轴径大小、支承间距离和悬臂长度有关以外，还与轴承与轴及轴承与座孔之间的配合紧度有关。

图5—13 主减速器锥齿轮的支承形式

a)主动锥齿轮悬臂式 b)主动锥齿轮跨置式 c)从动锥齿轮

悬臂式支承结构简单，支承刚度较差，用于传递转矩较小的轿车、轻型货车的单级主减速器及许多双级主减速器中。

跨置式支承结构(图5-13b)的特点是在锥齿轮的两端均有轴承支承，这样可大大增加支承刚度，又使轴承负荷减小，齿轮啮合条件改善，因此齿轮的承载能力高于悬臂式。此外，由于齿轮大端一侧轴颈上的两个相对安装的圆锥滚子轴承之间的距离很小，可以缩短主动齿轮轴的长度，使布置更紧凑，并可减小传动轴夹角，有利于整车布置。但是跨置式支承必须在主减速器壳体上有支承导向轴承所需要的轴承座，从而使主减速器壳体结构复杂，加工成本提高。另外，因主、从动齿轮之间的空间很小，致使主动齿轮的导向轴承尺寸受到限制，有时甚至布置不下或使齿轮拆装困难。跨置式支承中的导向轴承都为圆柱滚子轴承，并且内外圈可以分离或根本不带内圈。它仅承受径向力，尺寸根据布置位置而定，是易损坏的一个轴承。

在需要传递较大转矩情况下，最好采用跨置式支承。2.从动锥齿轮的支承

从动锥齿轮的支承(图5-13c)，其支承刚度与轴承的形式、支承间的距离及轴承之间的分布比例有关。从动锥齿轮多用圆锥滚子轴承支承。为了增加支承刚度，两轴承的圆锥滚子大端应向内，以减小尺寸c+d。为了使从动锥齿轮背面的差速器壳体处有足够的位置设置加强肋以增强支承稳定性，c+d应不小于从动锥齿轮大端分度圆直径的70％。为了使载荷能尽量均匀分配在两轴承上，应尽量使尺寸c等于或大于尺寸d。在具有大的主传动比和径向尺寸较大的从动锥齿轮的主减速器中，为了限制从动锥齿轮因受轴向力作用而产生偏移，在从动锥齿轮的外缘背面加设辅助支承(图5-14)。辅助支承与从动锥齿【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com 轮背面之间的间隙，应保证偏移量达到允许极限时能制止从动锥齿轮继续变形。主、从动齿轮受载变形或移动的许用偏移量如图5-15所示。

图5—14 从动锥齿轮辅助支承 图5—15 主、从动锥齿轮的许用偏移量

三、主减速器锥齿轮主要参数的选择

主减速器锥齿轮的主要参数有主、从动锥齿轮齿数z1和z2、从动锥齿轮大端分度圆直径D2和端面模数ms主、从动锥齿轮齿面宽b1和b2、双曲面齿轮副的偏移距E、中点螺旋角、法向压力角等。

1.主、从动锥齿轮齿数z1和z2

选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素： 1)为了磨合均匀，z1、z2之间应避免有公约数。

2)为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不少于 40。

3)为了啮合平稳、，噪声小和具有高的疲劳强度，对于轿车，z1一般不少于9；对于货 车，z1一般不少于6。

4)当主传动比主。较大时，尽量使z1取得少些，以便得到满意的离地间隙。

5)对于不同的主传动比，z1和z2应有适宜的搭配。2.从动锥齿轮大端分度圆直径D2和端面模数m。

对于单级主减速器，D2对驱动桥壳尺寸有影响，D2大将影响桥壳离地间隙；D2小则

影响跨置式主动齿轮的前支承座的安装空间和差速器的安装。

D2可根据经验公式初选

D2KD23Tc【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com(5-4)式中，为D2从动锥齿轮大端分度圆直径(mm)；KD2为直径系数，一般为13.0～15.3；Tc

为从动锥齿轮的计算转矩(N·m)，TcminTce,Tcs(见本节计算载荷确定部分)。

ms由下式计算

msD2z2

(5-5)式中，ms为齿轮端面模数。

同时，ms还应满足

msKm3Tc

(5-6)式中，Km为模数系数，取0.3～0.4。

3.主、从动锥齿轮齿面宽b1和b2

锥齿轮齿面过宽并不能增大齿轮的强度和寿命，反而会导致因锥齿轮轮齿小端齿沟变窄引起的切削刀头顶面宽过窄及刀尖圆角过小。这样，不但减小了齿根圆角半径，加大了应力集中，还降低了刀具的使用寿命。此外，在安装时有位置偏差或由于制造、热处理变形等原因，使齿轮工作时载荷集中于轮齿小端，会引起轮齿小端过早损坏和疲劳损伤。另外，齿面过宽也会引起装配空间的减小。但是齿面过窄，轮齿表面的耐磨性会降低。

从动锥齿轮齿面宽b2推荐不大于其节锥距A2的0.3倍，即b2≤0.3A2,而b2应满足b2≤10ms，一般也推荐b2=0.155D2。对于螺旋锥齿轮，b1一般比b2大10％。

4.双曲面齿轮副偏移距E E值过大将使齿面纵向滑动过大，从而引起齿面早期磨损和擦伤；E值过小，则不能发挥双曲面齿轮传动的特点。一般对于轿车和轻型货车E≤0.2D2且E≤40％A2；对于中、重型货车、越野车和大客车，E≤(0.10～0.12)D2，且E≤20％A2。另外，主传动比越大，则E也应越大，但应保证齿轮不发生根切。

双曲面齿轮的偏移可分为上偏移和下偏移两种。由从动齿轮的锥顶向其齿面看去，并使主动齿轮处于右侧，如果主动齿轮在从动齿轮中心线的上方，则为上偏移；在从动齿轮中心线下方，则为下偏移。如果主动齿轮处于左侧，则情况相反。图5-16a、b为主动齿轮轴线下偏移情况，图5-16c、d为主动齿轮轴线上偏移情况。

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图5—16 双曲面齿轮的偏移和螺旋方向 a)、b)主动齿轮轴线下偏移 c)、d)主动齿轮轴线上偏移

5.中点螺旋角

螺旋角沿齿宽是变化的，轮齿大端的螺旋角最大，轮齿小端的螺旋角最小。

弧齿锥齿轮副的中点螺旋角是相等的，双曲面齿轮副的中点螺旋角是不相等的，而且1>2,1与2之差称为偏移角(图5-4)。

选择时，应考虑它对齿面重合度F、轮齿强度和轴向力大小的影响。越大，则F也越大，同时啮合的齿数越多，传动就越平稳，噪声越低，而且轮齿的强度越高。一般F应不小于1.25，在1.5～2.0时效果最好。但是过大，齿轮上所受的轴向力也会过大。

汽车主减速器弧齿锥齿轮螺旋角或双曲面齿轮副的平均螺旋角一般为35°～40°。轿车选仔较大的值以保证较大的F，使运转平稳，噪声低；货车选用较小值以防止轴向力过大，通常取35°。

6.螺旋方向

从锥齿轮锥顶看，齿形从中心线上半部向左倾斜为左旋，向右倾斜为右旋。主、从动锥旨轮的螺旋方向是相反的。螺旋方向与锥齿轮的旋转方向影响其所受轴向力的方向。当变速导挂前进挡时，应使主动齿轮的轴向力离开锥顶方向，这样可使主、从动齿轮有分离趋势，号止轮齿卡死而损坏。

7.法向压力角

法向压力角大一些可以增加轮齿强度，减少齿轮不发生根切的最少齿数。但对于小尺寸的齿轮，压力角大易使齿顶变尖及刀尖宽度过小，并使齿轮端面重合度下降。因此，对于轻负荷工作的齿轮一般采用小压力角，可使齿轮运转平稳，噪声低。对于弧齿锥齿轮，轿车：

货车：为20°；重型货车：为22°一般选用14°30′或16°；30′。对于双曲面齿轮，大齿轮轮齿两侧压力角是相同的，但小齿轮轮齿两侧的压力角是不等的，选取平均压力角时，轿车为19°或【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com

20°，货车为20°。或22°30′。

四、主减速器锥齿轮强度计算

(一)计算载荷的确定

汽车主减速器锥齿轮的切齿法主要有格里森和奥利康两种方法，这里仅介绍格里森齿制锥齿轮计算载荷的三种确定方法。

(1)按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tce

TceKdTemaxki1ifi0n

(5-7)式中，为计算转矩(N·m)；其它见表4-1的注释。

(2)按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩

TcsrrG2m2imm

(5-8)式中，Tcs为计算转矩(N·m)；其它见表4-1的注释。

(3)按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩TcF

TcFFtrrimmn

(5-9)式中，TcF为计算转矩(N·m)；Ft为汽车日常行驶平均牵引力(N)；其它见表4-1的注释。

用式(5-7)和式(5-8)求得的计算转矩是从动锥齿轮的最大转矩，不同于用式(5-9)求得的日常行驶平均转矩。当计算锥齿轮最大应力时，计算转矩Tc取前面两种的较小值，即TcminTce,Tcs；当计算锥齿轮的疲劳寿命时，Tc取TcF。

主动锥齿轮的计算转矩为

TzTci0G

(5-10)式中，Tz为主动锥齿轮的计算转矩(N·m)；i0为主传动比；G为主、从动锥齿轮间的传动效率。计算时，对于弧齿锥齿轮副，G取95％；对于双曲面齿轮副，当i0>6时，G取85％，当i0≤6时，G取90％。

(二)主减速器锥齿轮的强度计算 在选好主减速器锥齿轮主要参数后，可根据所选择的齿形计算锥齿轮的几何尺寸，而后根据所确定的计算载荷进行强度验算，以保证锥齿轮有足够的强度和寿命。

【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com 轮齿损坏形式主要有弯曲疲劳折断、过载折断、齿面点蚀及剥落、齿面胶合、齿面磨损等。下面所介绍的强度验算是近似的，在实际设计中还要依据台架和道路试验及实际使用情况等来检验。

1.单位齿长圆周力

主减速器锥齿轮的表面耐磨性常用轮齿上的单位齿长圆周力来估算

pFb2

(5-11)式中，p为轮齿上单位齿长圆周力；F为作用在轮齿上的圆周力；b2为从动齿轮齿面宽。

按发动机最大转矩计算时

p2kdTemaxkigifnD1b2103

(5-12)式中，ig为变速器传动比；D1为主动锥齿轮中点分度圆直径(mm)；其它符号同前。

按驱动轮打滑转矩计算时

prr2G2m2D2b2imm

(5-13)式中符号同前。

许用的单位齿长圆周力[p]见表5-1。在现代汽车设计中，由于材质及加工工艺等制造质量的提高，[p]有时高出表中数值的20％～25％。

表5—1 单位齿长圆周力许用值[p]

2.轮齿弯曲强度

锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力为

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w2Tk0kskm103kvmsbDJw

(5-14)式中，w为锥齿轮轮齿的齿根弯曲应力(MPa)；T为所计算齿轮的计算转矩(N·m)，对于从动齿轮，TminTce,Tcs和TcF，对于主动齿轮，T还要按式(5-10)换算；k0为过载系数，一般取1；ks为尺寸系数，它反映了材料性质的不均匀性，与齿轮尺寸及热处理等因素有关，当ms≥1.6mm时，ks=(ms／25.4)0.25，当ms<1.6mm时，ks=0.5；km为齿面载荷分配系数，跨置式结构：悬臂式结构：km=1.0～1.1，km=1.10～1.25；kv为质量系数，当轮齿接触良好，齿距及径向跳动精度高时，kv=1.0；b为所计算的齿轮齿面宽(mm)；D为所讨论齿轮大端分度圆直径(mm)；．jw为所计算齿轮的轮齿弯曲应力综合系数，取法见参考文献[10]。

上述按minTce,Tcs计算的最大弯曲应力不超过700MPa；按TcF计算的疲劳弯曲应力不应超过210MPa，破坏的循环次数为6106。

3.轮齿接触强度

锥齿轮轮齿的齿面接触应力为

jcpD12TZk0kmkfkvbjj103

(5-15)式中，j为锥齿轮轮齿的齿面接触应力(MPa)；D1为主动锥齿轮大端分度圆直径(mm)；b取b1和b2的较小值(mm)；ks为尺寸系数，它考虑了齿轮尺寸对淬透性的影响，通常取1.0；kf为齿面品质系数，它取决于齿面的表面粗糙度及表面覆盖层的性质(如镀铜、磷化处理等)，对于制造精确的齿轮，kf取1.0；cp为综合弹性系数，钢对钢齿轮，cp取232.6N／mm,jj为齿面接触强度的综合系数，取法见参考文献12[10]；k0、km、kv见式(5-14)的说明。

上述按minTce,Tcs计算的最大接触应力不应超过2800MPa，按TcF计算的疲劳接触应力不应超过1750MPa。主、从动齿轮的齿面接触应力是相同的。

五、主减速器锥齿轮轴承的载荷计算

1.锥齿轮齿面上的作用力

锥齿轮在工作过程中，相互啮合的齿面上作用有一法向力。该法向力可分解为沿齿轮切线方向的圆周力、沿齿轮轴线方向的轴向力及垂直于齿轮轴线的径向力。

【中文word文档库】-专业海量word文档免费下载：http://www.xiexiebang.com(1)齿宽中点处的圆周力.齿宽中点处的圆周力F为

F2TDm2

（5-16）

式中，T为作用在从动齿轮上的转矩;Dm2为从动齿轮齿宽中点处的分度圆直径，由式(5-17)确定，即

Dm2D2b2sin2(5-17)式中，D2为从动齿轮大端分度圆直径；b2为从动齿轮齿面宽；2为从动齿轮节锥角。

由F1Fcos1cos可知，对于弧齿锥齿轮副，作用在主、从动22齿轮上的圆周力是相等的；对于双曲面齿轮副，它们的圆周力是不等的。

(2)锥齿轮的轴向力和径向力图5-1 7为主动锥齿轮齿面受力图。其螺旋方向为左旋，从锥顶看旋转方向为逆时针。FT为作用在节锥面上的齿面宽中点A处的法向力。在A点处的螺旋方向的法平面内，FT分解成两个相互垂直的力FN和Ff。FN垂直于OA且位于∠OOA所在的平面，Ff位于以OA为切线的节锥切平面内。Ff在此切平面内又可分解成沿切线方向的圆周力F和沿节锥母线方向的力Fs。F与Ff之间的夹角为螺旋角，FT与Ff之间的夹角为法向压力角。这样有

FFTcoscos

(5-18)

FNFTsinFtancos

(5-19)

FsFTcossinFtan

(5-20)于是作用在主动锥齿轮齿面上的轴向力Faz和径向力Frz分别为

FazFNsinFscos

(5-21)

FrzFNcosFssin

(5-22)若主动锥齿轮的螺旋方向和旋转方向改变时，主、从动齿轮齿面上所受的轴向力和径向力见表5-2。

表5-2 齿面上的轴向力和径向力

轴承上的载荷确定后，很容易根据轴承型号来计算其寿命，或根据寿命要求来选择轴承型号。

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六、锥齿轮的材料

驱动桥锥齿轮的工作条件是相当恶劣的，与传动系其它齿轮相比，具有载荷大、作用时间长、变化多、有冲击等特点。它是传动系中的薄弱环节。锥齿轮材料应满足如下要求：

1)具有高的弯曲疲劳强度和表面接触疲劳强度，齿面具有高的硬度以保证有高的耐磨性。

2)轮齿芯部应有适当的韧性以适应冲击载荷，避免在冲击载荷下齿根折断。

3)锻造性能、切削加工性能及热处理性能良好，热处理后变形小或变形规律易控制。

4)选择合金材料时，尽量少用含镍、铬元素的材料，而选用含锰、钒、硼、钛、钼、硅等元素的合金钢。

汽车主减速器锥齿轮目前常用渗碳合金钢制造，主要有20CrMnTi、20MnVB、20MnTiB、22CrNiMo和l 6SiMn2WMoV等。

渗碳合金钢的优点是表面可得到含碳量较高的硬化层(一般碳的质量分数为0.8％一1.2％)，具有相当高的耐磨性和抗压性，而芯部较软，具有良好的韧性，故这类材料的弯曲强度、表面接触强度和承受冲击的能力均较好。由于较低的含碳量，使锻造性能和切削加工性能较好。其主要缺点是热处理费用高，表面硬化层以下的基底较软，在承受很大压力时可能产生塑性变形，如果渗透层与芯部的含碳量相差过多，便会引起表面硬化层剥落。

为改善新齿轮的磨合，防止其在运行初期出现早期的磨损、擦伤、胶合或咬死，锥齿轮在热处理及精加工后，作厚度为0.005～0.020mm的磷化处理或镀铜、镀锡处理。对齿面壶行应力喷丸处理，可提高25％的齿轮寿命。对于滑动速度高的齿轮，可进行渗硫处理以击高耐磨性。渗硫后摩擦因数可显著降低，即使润滑条件较差，也能防止齿面擦伤、咬死习胶合。

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第三篇：二级减速器课程设计

目 录

一．设计任务书……………………………………………………1 二．传动方案的拟定及说明………………………………………3 三．电动机的选择…………………………………………………3 四．计算传动装置的运动和动力参数……………………………4 五．传动件的设计计算……………………………………………5 六．轴的设计计算…………………………………………………14 七．滚动轴承的选择及计算………………………………………26 八．箱体内键联接的选择及校核计算……………………………27 九．连轴器的选择…………………………………………………27 十．箱体的结构设计………………………………………………29

十一、减速器附件的选择……………………………………………30

十二、润滑与密封……………………………………………………31

十三、设计小结………………………………………………………32

十四、参考资料………………………………………………………33

第四篇：减速器拆装实验报告

减速器拆装实验指导书

1.实验目的（1）了解减速器的整体结构及工作要求

（2）了解减速器的箱体零件、轴、齿轮等主要零件的结构及加工工艺

（3）了解减速器主要部件及整机的装配工艺

（4）了解齿轮、轴承的润滑、冷却及密封

（5）通过自己动手拆装，了解轴承及轴上零件的调整、固定方法、及消除和防止零件间发生干涉的方法

2.实验要求

实验前必须预习实验指导书及课程设计指导书，初步了解减速器的基本结构。多提出实际问题，以便在实验中加以解决。

3.实验设备及工具

（1）Ⅰ级,Ⅱ级圆柱齿轮减速器

（2）活动扳手、螺丝刀、木锤、钢板尺等工具

4.实验方法

首先由指导老师对减速器现场进行结构分析、介绍，并对主要零,部件的结构及加工工艺过程进行分析、讲解及介绍；再由学生们分组进行拆装。指导老师解答学生们提出的各种问题。在拆装过程中学生们进一步观察了解减速器的各零、部件的结构、相互间配合的性质；零件的精度要求、定位尺寸、装配关系及齿轮、轴承润滑、冷却的方式及润滑系统的结构和布置；输出、输入轴与箱体间的密封装置及轴承工作间隙调整方法及结构等。

5.减速器拆装步骤

（1）观察外形及外部结构

（2）拆卸箱盖

（3）观察减速器内部各零部件的结构和布置

（4）从箱体中取出各传动轴部件

（5）装配

（6）清点好工具，擦净后交还指导老师验收

6.撰写实验报告

2013.11.26

第五篇：减速器拆装心得体会

装配减速器实训心得体会

本次钳工装配实训我们主要是自由分组进行了针对二级减速器、涡轮蜗杆减速器、摆线针轮减速器和行星锥盘无级变速器这四种减速器的拆卸、测量、记录、装配。由于每组都要拆装四个减速器，所以需要每组成员再分小组同时相互配合。

我们组共有七个成员，各有分工，分两小组同时开始，分别记录测量结果。在实训结束之前恰好完成了四个减速器的拆装。

在拆装过程中，往往需要组员之间相互配合，拆卸、测量、记录同时进行，省时省力。同时在拆卸过程中往往会有各种问题，这时又有老师来给我们讲解原理，在动手的同时更能直观的了解不同减速器的工作原理。我相信动手得来的知识会比从课本上得来的更又有价值。

在装的过程中，往往会遇到一些小问题，比如某个零件装不上了，或者发现装完之后还有某个零件没有装呢等等，所以在机械工作中同样需要细心去观察，用心去记录步骤，否则很容易出错的，现在我们只是在实训，如果是在真正的生产中，少有疏忽，那肯定就会造成很大的损失。

拆装结束之后，饿哦们还需要在实训报告中填写各种零件的作用，这就需要我们的专业知识了。所以动手也是考验我们专业知识的时候。