(完整版)减速器的轴及轴上零件的结构设计

一、轴的结构设计

轴结构设计包括确定钢的结构形状和尺寸。轴的结构是由多方面的因素决定的，其中主 要考虑轴的强度、刚度、轴上零件的安装、定位、轴的支承结构以及轴的工艺性等，其设计方法和结构要素的确定，可参照教科书有关章节进行。

单级圆柱齿轮减速器的轴一般均为阶梯轴，确定阶梯轴各段的直径和长度是阶梯轴设计 的主要内容。下面通过图1-2-17和表1-2-2、表1-2-3来说明。

1、阶梯轴各段直径的确定

图1-2-17中阶梯轴各段的直径可由表1-2-2确定。

符号 d1 d2 d3 确定方法及说明 按许用扭转应力进行估算。尽可能圆整为标准直径，如果选用标准联轴器，d1应符合联轴器标准的孔径。 d2= d1+2a，a为定位轴肩高度。通常取a=3-10mm d2尽可能符合密封件标准孔径的要求，以便采用标准密封圈。 此段安装轴承，故d3必须符合滚动轴承的内径系列。为便于轴承安装，此段轴径与d2段形成自由轴肩，因此，d3= d2+1~5mm，然后圆整到轴承的内径系列。当此轴段较长时，可改设计为两个阶梯段，一段与轴承配合，精度较高，一段与套筒配 d4= d3+1~5mm（自由轴肩），d4与齿轮孔相配，应圆整为标准直径。 d5= d4+2a，a为定位轴环高度，通常可取a=3~10mm d6= d3，因为同一轴上的滚动轴承最好选取同一型号。 d4 d5 d6 2、阶梯轴各段长度的确定 图1-2-17中各阶梯长度可由表1-2-3确定。

表1-2-3轴各段长度的确定 符号 L1 L2 L3 L4 L5 确定方法及说明 按轴上零件的轮毂宽度决定，一般比毂宽短2~3mm。也可按（1.2~1.5）d1取定。 L2=l3+l4(l3为轴承端盖及联接螺栓头的高度) L3=B+l2+⊿2+(2~3) B轴承宽度 L4按齿轮宽度b决定，L4=b-(2~3)mm 无挡油环时，L5=B 有挡油环时，L5=B+挡油环的毂宽 注：表中l2、l3、l4、⊿2参见表1-2-4。

由表中计算式可知，各段长度的确定与箱外的旋转零件至固定零件的距离l4；轴承端盖及联

接螺栓头高度的总尺寸l3；轴承端面至箱体内壁的距离l2；转动零件端面至箱体内壁的距离⊿2以及档油环的结构尺寸有关，这些尺寸又取决于轴承盖的类型、密封型式以及各零件 在装配图中的相关位置。因此，阶梯轴各段的长度应通过装配草图设计过程中边绘制边计算

确定。尤其值得注意的是：当各零件相对位置确定以后，支承点的跨距即可确定，这时就可以计算支承反力，对轴的危险截面进行复合强度核核以及轴承寿命计算等，如果轴的强度不合格或者轴承寿命不符合要求，这时就要重新选择轴承和调整结构。当然，轴的各阶梯段直径和长度也相应发生变化。由上述可知，轴的结构设计应该在装配草图设计过程中，以边绘图、边计算、边修改的方式逐步完成。

表1-2-4为单级圆柱齿轮减速器的位置尺寸关系。

二、齿轮的结构设计

中小型减速器的齿轮一般用锻钢制造。当齿轮的齿顶圆直径da≤200mm时，可以做成圆盘式结构。当齿轮的齿根圆与键槽底部的距离小于!&（ &为模数）时，则齿轮与轴应做成一体的齿轮轴。当da=200~500时，可以做成腹板式结构。

齿轮结构设计可参照教科书有关章节进行。

三、支承部件的结构

单级圆柱齿轮减速器轴的支承一般采用滚动轴承，如图1-2-18所示。

滚动轴承类型与尺寸选择以及轴承组合设计可参照教材有关章节进行。

轴承组合中，除滚动轴承外，还有轴承盖、调整垫片、内外密封装置的结构设计。 1、轴承盖

轴承盖的作用是固定轴承的位置并承受轴向力和密封轴承座孔。 轴承盖的材料一般为铸铁（HT150）。

轴承盖结构型式分为凸缘式（用螺钉将盖固定在箱体上）和嵌入式（用盖的圆周凸缘嵌入轴承座孔的槽内固定）。每种结构又可分为闷盖（中间无孔）和透盖（中间有孔，用于轴外伸端的轴承座上）两种型式，如图1-2-19所示。

表1-2-4单级圆柱齿轮减速器的位置尺寸

符号 名称 转动零件端面至箱体内壁的距离 小齿轮的宽度 轴承宽度 齿顶圆与减速器内壁之间的最小间隙 轴承支点的跨距 #!尺寸（mm） ⊿2 b B ⊿1 l L1 L2 L3 L4 L5 ⊿2=10~15，对于重型减速器应取大些 由齿轮结构设计而定。 根据轴颈直径可按中系列预选。 ⊿1≥1.2δ, δ—箱座壁厚。 由草图设计决定 L1=B/2+l3+l4+l5/2 轴承用油池内油润滑时# L2=5-10, 轴承用脂润滑且有挡油环时L2=10-15。 根据轴承端盖结构型式决定 箱外零件至轴承支点的计算距离#! 轴承端面至箱体内壁的距离 轴承端盖及联接螺栓头高度 箱外零件与轴的配合长度 -箱外转动零件至固定零件的距离# *L4=15~20 L5=（1.2~1.5）d,d-配合轴径

表1-2-5和表1-2-6分别列出凸缘式轴承盖和嵌入式轴承盖的结构尺寸。

符号 （D轴承外径） d3（螺钉直径） n（螺钉数） 尺寸关系 30~60 6~8 4 62~100 8~10 4 110~130 10~12 6 140~230 12~16 6 符号 D5 e e1 尺寸关系 D0-(2.5~3) d3 1.2 d3 (0.10~0.15)D (e1≥e) d0 D0 D2 D4 d3+(1~2) D+2.5 d3 D0+(2.5~3) d3 (0.85~0.9)D m 由结构确定 8~10 8~10 (0.8~1)b Δ2 b h

不带O型密封圈 带O型密封圈 D(f9) E2(h11) S D3 D4 m 40~80 35~110 115~170 D5 10 8~10 D+e2 D—20 由轴承部件结构确定 40 45 50 封 d封 D封 55 50 60 55 63 58 65 60 68 63 70 65 75 70 80 75 85 80 6 12 8 15 35 40 45 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 d封 当D封=30~50，W实际3.1 D(f9) e2(h11) 40~80 8 85~110 10 115~170 12 注：透盖毡圈密封槽的尺寸参见表1-2-13 S D3 d4(h9) b0 15 18 20 D3=D+(10~15) d4=d封(与D封相应) 4(与W实际3.1相应) 轴承盖设计应注意下列几点：

（1）当轴承盖的宽度较长时，应在端部车出一段较小直径（比孔径小2~4mm ），但必须保留够的配合长度e1。

（2）轴承采用飞溅润滑时，轴承盖端部必须开缺口并车出一段小直径，以便润滑油流入轴承。（3）嵌入式轴承盖结我紧凑，重量轻，但承载能力较差，且不便于调整轴承间隙，不宜用于要求准确调整间隙的场合。 2、调整垫片组

调整垫片的作用是调整轴承的轴向游隙和轴承内部间隙以及轴的轴向位置。

调整垫片组由多片厚度不同的垫片组成。调整时，根据需要组合成不同的厚度。调整垫片组的组别，片数及厚度可由表1-2-7查得。

厚度δ 片数Z A组 0．5 0．2 3 4 0．1 2 B组 0．5 1 0．15 0．1 4 4 C组 0．5 1 0．15 0．125 3 3 注：1.材料冲压铜片或08钢抛光 2.d 2=D(2~4) 用于凸缘 D0,D2,n×d见表(1-2-5) 式轴承盖 D—轴承外径 D2=D-1 用于嵌 d2按轴承外圆 入式 安装尺寸确定 轴承盖 3.建议准备0.55mm的垫片若干片以备调整微小间隙用。 滚动轴承的内外密封装置的设计可参见本章第五节“减速器的润滑与密封”。

第四节减速器附件的结构设计

一、观察孔及盖板

观察孔应开在箱盖顶部，便于检查，观察轮齿啮合情况的部位。箱体内润滑油也由观察孔 注入，因此，孔口尺寸应足够大。观察孔平时用盖板封住。盖板常用钢板或铸铁制成，为了防止渗油，盖板应垫有纸质封油垫片。

中小型减速器的观察孔及盖板的结构尺寸见表1-2-8。

表1-2-8观察孔和盖板尺寸

A 70 80 90 100 150 200 B 60 70 70 75 100 150 A1 100 110 130 150 200 250 B1 85 95 95 100 150 210 C 85 95 115 125 175 230 K 72 82 82 85 125 180 R 5 5 10 12 12 15 螺钉直径 螺钉数目 M6 M6 M8 M8 M8 M10 4 4 4 4 4 6 二、透气塞

透气塞一般安装在箱盖的顶部。简单的透气塞可装在观察孔的盖板上并兼作把手用。图 1-2-20为与观察孔盖铸在一起的透气塞。

图1-2-21为钢制小型透气塞焊在观察孔盖上并兼作把手

图1-2-21

图1-2-22为用螺纹联接在盖板或箱盖上的透气塞。其结构尺寸见表1-2-9。

图1-2-22

表1-2-9 透气塞结构尺寸（图1-2-22） mm

三、油标

油标的作用是观测箱体内润滑油的油面高度。

常用油标有油标尺（图1-2-23）、长形油标（图1-2-24）、圆形油标（图1-2-25）以及管状油标（图1-2-26）。油标尺结构简单，但在工作时不能直接观察到油面高度，由于制作方便，一般减速器使用较多。圆形、长形和管状油标均为窗式结构，可直接观察到油面，其尺寸规格已标准化，用于较为重要的或大型减速器。

图1-2-23

长形油标（GB1161—79）

标记示例子 A=120长型油标 油标 120GB1161—79

图1-2-24

图1-2-25

图1-2-26

设计油标结构时，应注意下列几点： （ 1）油标上应刻有最高和最低许用油面的标线（许用油面高度详见第五节减速器的润滑和密封）。

（ 2）油标安装的位置应设在油面稳定（如低速齿轮附近），能正确反映油面高低和便于观察的箱壁处。

（ 3）油标尺安装的倾斜度不应小于45O，并能顺利地拔出箱体进行观察，如图# - % - %&所示。

图1—2-27

图1-2-28

四、螺塞

减速器的排油孔应设在箱座油池底部的最低处，确保箱体内的污油能够流净。平时排油 孔用螺塞及用耐油橡胶或皮革制造的封油圈密封，如图1-2-28所示。

螺塞和封油圈结构尺寸参见表1-2-10。

表1-2-10 螺塞和封油圈结构尺寸

注：材料A3。

五、吊环螺钉、吊耳及吊钩

吊环螺钉装在箱盖上，用以拆卸和吊运箱盖。为了简便加工，也可以在箱盖上直接铸出吊耳代替吊环螺钉。

为保证安全，吊环螺钉一般仍按整台减速器的重量选用，参见表1-2-11。

表1-2-11 吊环螺钉及减速器的重量

标记示例：粗牙普通螺纹d=20mm 吊环螺钉 螺钉M20GB825—76

级圆柱齿轮减速器重量W（N）（a—中心距）

表1-2-12 吊耳及吊钩的结构

设计吊环螺钉时，其支承座孔必须符合标准结构（表1-2-11附图），以保证吊环螺钉的 台肩抵紧箱盖的支承面。同时，支承座的厚度应稍大于螺钉的埋入深度，以保证足够的承载能力，如图1-2-29所示。

吊钩一般铸在箱座凸缘的下部，用来吊运整台减速器。 吊钩及吊耳的结构尺寸参见表1-2-12。

图1-2-29

六、定位销

圆锥定位销的尺寸为

直径d=(0.7~0.8)d2并符合标准。d2为箱盖与箱座结合面凸缘联接螺栓的直径。

推销长度l略大于箱盖与箱座凸缘的总厚度（图1-2-30）。可取l=1.5(δ+δ1)+（3~5）mm 式中δ、δ1分别为箱座、箱盖的壁厚。

七、启盖螺钉

启盖螺钉（图1-2-31）的螺纹长度应大于箱盖凸缘的厚度，螺钉端部制成圆柱形或半圆形。其直径可与凸缘联接螺栓直径相同。

对于小型减速器，由于启盖容易，也可不设启盖螺钉。

图1-2-30

图1-2-31