700T单级蜗轮蜗杆减速器设计【全套CAD图纸+word说明书】
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外文翻译资料 1 机电一体化技术及其应用研究 1 机电一体化技术发展 机电一体化是机械、微、控制、机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、化、人性化、微型化、集成化、带源化和绿色化。 字化 微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。 数字化的实现将便于远程操作、诊断和修复。 能化 即要求机电产品有一定的智能 ,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在 控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的进步与发展，为机电一体化技术发展开辟了广阔天地。 块化 由于机电一体化产品种类和生产厂家繁多，研制和开发具有标准机械接口、动力接口、环境接口的机电一体化产品单元模块是一项复杂而 有前途的工作。如研制具有集减速、变频调速电机一体的动力驱动单元；具有视觉、图像处理、识别和测距等功能的电机一体控制单元等。这样，在产品开发设计时，可以利用这些标准模块化单元迅速开发出新的产品。 络化 由于网络的普及，基于网络的各种远程控制和监视技术方兴未艾。而远程控制的终端设备本身就是机电一体化产品，现场总线和局域网技术使家用电器网络化成为可能，利用家庭网络把各种家用电器连接成以计算机为中心的计算机集成家用电器系统，使人们在家里可充分享受各种高技术带来的好处，因此，机电一体化产品无疑应朝网络化 方向发展。 性化 机电一体化产品的最终使用对象是人，如何给机电一体化产品赋予人的智能、情感和人性显得愈来愈重要，机电一体化产品除了完善的性能外，还要求在外文翻译资料 2 色彩、造型等方面与环境相协调，使用这些产品，对人来说还是一种享受，如家用机器人的最高境界就是人机一体化。 型化 微型化是精细加工技术发展的必然，也是提高效率的需要。微机电系统(称 指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制 电路，直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。自 1986 年美国斯坦福大学研制出第一个医用微探针， 1988 年美国加州大学 校研制出第一个微电机以来，国内外在艺、材料以及微观机理方面取得了很大进展，开发出各种 件和系统，如各种微型传感器（压力传感器、微加速度计、微触觉传感器），各种微构件（微膜、微粱、微探针、微连杆、微齿轮、微轴承、微泵、微弹簧以及微机器人等）。 成化 集成化既包含各种技术的相互渗透、相互融合和各种产品不同结构的优化与复合，又包含在生产过程 中同时处理加工、装配、检测、管理等多种工序。为了实现多品种、小批量生产的自动化与高效率，应使系统具有更广泛的柔性。首先可将系统分解为若干层次，使系统功能分散，并使各部分协调而又安全地运转，然后再通过软、硬件将各个层次有机地联系起来，使其性能最优、功能最强。 源化 是指机电一体化产品自身带有能源，如太阳能电池、燃料电池和大容量电池。由于在许多场合无法使用电能，因而对于运动的机电一体化产品，自带动力源具有独特的好处。带源化是机电一体化产品的发展方向之一。 色化 技术的发展给人们的生活 带来巨大变化，在物质丰富的同时也带来资源减少、生态环境恶化的后果。所以，人们呼唤保护环境，回归，实现可持续发展，绿色产品概念在这种呼声中应运而生。绿色产品是指低能耗、低材耗、低污染、舒适、协调而可再生利用的产品。在其设计、制造、使用和销毁时应符合环保和人类健康的要求，机电一体化产品的绿色化主要是指在其使用时不污染生态环境，产品寿命结束时，产品可分解和再生利用。 2 机电一体化技术在钢铁中应用 在钢铁企业中，机电一体化系统是以微处理机为核心，把微机、工控机、数外文翻译资料 3 据通讯、显示装置、仪表等技术有机的结合起来，采用组装合并方式，为实现工程大系统的综合一体化创造有力条件，增强系统控制精度、质量和可靠性。机电一体化技术在钢铁企业中主要应用于以下几个方面： 能化控制技术 (由于钢铁具有大型化、高速化和连续化的特点，传统的控制技术遇到了难以克服的困难，因此非常有必要采用智能控制技术。智能控制技术主要包括专家系统、模糊控制和神经等，智能控制技术广泛于钢铁的产品设计、生产、控制、设备与产品质量 诊断等各个方面，如高炉控制系统、电炉和连铸车间、轧钢系统、炼钢 连铸 轧钢综合调度系统、冷连轧等。 布式控制系统 ( 分布式控制系统采用一台中央机指挥若干台面向控制的现场测控计算机和智能控制单元。分布式控制系统可以是两级的、三级的或更多级的。利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制。随着测控技术的，分布式控制系统的功能越来越多。不仅可以实现生产过程控制，而且还可以实现在线最优化、生产过程实时调度、生产计划统计管理功能，成为一种测、控、管一体化的综合系统。 有特 点控制功能多样化、操作简便、系统可以扩展、维护方便、可靠性高等特点。 监视集中控制分散，故障面小，而且系统具有连锁保护功能，采用了系统故障人工手动控制操作措施，使系统可靠性高。分布式控制系统与集中型控制系统相比，其功能更强，具有更高的安全性。是当前大型机电一体化系统的主要潮流。 放式控制系统 (开放控制系统 (计算机技术发展所引出的新的结构体系概念。“开放”意味着对一种标准的信息交换规程的共识和支持，按此标准设计的系统，可以实现不同厂家 产品的兼容和互换，且资源共享。开放控制系统通过工业通信网络使各种控制设备、管理计算机互联，实现控制与经营、管理、决策的集成，通过现场总线使现场仪表与控制室的控制设备互联，实现测量与控制一体化。 算机集成制造系统 (钢铁企业的 将人与生产经营、生产管理以及过程控制连成一体，用以实现从原料进厂，生产加工到产品发货的整个生产过程全局和过程一体化控外文翻译资料 4 制。目前钢铁企业已基本实现了过程自动化，但这种“自动化孤岛”式的单机自动化缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理，难以适应钢铁生产的要求。 未来钢铁企业竞争的焦点是多品种、小批量生产，质优价廉，及时交货。为了提高生产率、节能降耗、减少人员及现有库存，加速资金周转，实现生产、经营、管理整体优化，关键就是加强管理，获取必须的效益，提高了企业的竞争力。美国、日本等一些大型钢铁企业在 20 世纪 80 年代已广泛实现 。 场总线技术 ( 现场总线技术 ( 连接设置在现场的仪表与设置在控制室内的控制设备之间的数字式、双向、多站通信链路。采用现场总线技术取代现行的信号传输技术 (如 4 20 C 直 流传输 )就能使更多的信息在智能化现场仪表装置与更高一级的控制系统之间在共同的通信媒体上进行双向传送。通过现场总线连接可省去 66%或更多的现场信号连接导线。现场总线的引入导致变革和新一代围绕开放自动化系统的现场总线化仪表，如智能变送器、智能执行器、现场总线化检测仪表、现场总线化 现场就地控制站等的发展。 流传动技术 传动技术在钢铁工业中起作至关重要的作用。随着电力技术和微电子技术的发展，交流调速技术的发展非常迅速。由于 交流传动的优越性，电气传动技术在不久的将来由交流传动全面取代直流传动，数字技术的发展，使复杂的矢量控制技术实用化得以实现，交流调速系统的调速性能已达到和超过直流调速水平。现在无论大容量电机或中小容量电机都可以使用同步电机或异步电机实现可逆平滑调速。交流传动系统在轧钢生产中一出现就受到用户的欢迎，应用不断扩大。 外文资料翻译 1 n is on of of of a of a of of as NC of as of a of it is to in NC / O of as of up a As of of a is a If is to of 文资料翻译 2 as in we As of of is of to AN a to a as of so in be of of be no 1.5 of is to of is in to it so on of or a to as is of 1.6 is a in to to be by is of or 986 1988 at at of as . 外文资料翻译 3 a of of of in at In to of a be to of at be to 1.8 to as As on be to a of of in s in at of of in of is of In of be in of is to of is at of of 2 in of in In of at of as by of a 文资料翻译 4 in in in As a of it is to in as a of a be or to on of be of be as a of be is of is to a of Is of 外文资料翻译 5 is of by a of in be of so to to to is be to of to of of of of of is of of of In to of is to to of of in 980s is in of in to 0 C 外文资料翻译 6 it in in on be 6% or to of CS of as C in a of C C to of in C C of to AC C or be to or AC in of as a to 1 毕业论文（设计） 题 目 700T 单级蜗轮蜗杆减速器设计 系 部 机械工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 年级 学生姓名 学 号 指导教师 2 700T 单级蜗轮蜗杆减速器设计 专业：机械设计制造及其自动化 摘 要 在论文中，首先，对蜗轮蜗杆作了简单的介绍，接着，阐述了蜗轮蜗杆的设计原理和理论计算。然后按照设计准则和设计理论设计了环面蜗轮蜗杆减速器。接着对减速器的部件组成进行了尺寸计算和校核。该设计代表了蜗轮蜗杆设计的一般过程。对其他的蜗轮蜗杆的设计工作也有一定的价值。 目前，在 环面蜗轮蜗杆减速器 的设计、制造以及应用上，国内与国外先进水平相比仍有较大差距。国内在设计 制造 环面蜗轮蜗杆减速器 过程中存在着很大程度上的缺点，正如论文中揭示的那样，重要的问题如：轮齿的根切；蜗杆毛坯的正确设计；蜗轮蜗杆的校核。 关键词： 蜗轮蜗杆减速器 , 蜗杆 , 滚动轴承 3 4 5 6 7 700T of n of in to of of to of of On a At of a of in of as by of 8 目 录 摘 要 . 2 . 7 目 录 . 8 1 选定设计方案 . 1 2 电动机的选择 . 24 选电动机类型和结构型式 . 24 动机的功率 . 24 动参数计算 . 26 速与转矩 . 26 速与转矩 . 26 速与转矩 . 26 轮蜗杆的传动设计 . 27 杆、蜗轮的基本尺寸设计 . 31 轮轴的尺寸设计与校核 . 32 速器箱体的结构设计 . 34 3 轴的校核 . 36 杆轴的强度校核 . 36 轮轴的强度校核 . 39 动轴承的选择及校核 . 43 蜗杆轴滚动轴承的选择及校核 . 43 蜗轮轴上轴承的校核 . 44 联接的强度校核 . 46 蜗杆轴上安装联轴器处的键联接 . 46 蜗轮轴上装蜗轮处的键联接 . 47 9 蜗轮轴上装联轴器处的键联接 . 47 速器的润滑和密封 . 48 总结 . 50 参考文献 . 51 致 谢 . 52 1 绪论 减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，由技术上海长城减速器机厂技术不断发展减速器是一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗 杆传动、齿轮 用作原动件与工作机之间的减速传动装置 。在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。 装置概述 减速器是原动机和工作机之 间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸、传动效率、承载能力、质量、价格等，选择最适合的减速器。 减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。 2 结构 减速器主要由传动零件 (齿轮或蜗杆 )、轴、轴承、箱体及其附件所组成。其基本结构有三大部分： 齿轮、轴及轴承组合 小 齿轮与轴制成一体，称齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下，如果轴的直径为 d，齿轮齿根圆的直径为 当 7，应采用这种结构。而当 7，采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定平键联接，轴上零 件利用 轴肩 、 轴套 和 轴承 盖作轴向固定。两轴均采用了 深沟球轴承 。这种组合，用于承受径向载荷和不 2 大 的轴向载荷的情况。当轴向载荷较大时，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。 轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油，进行润滑。 箱座中油池的润滑油，被旋转的齿轮溅起飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面坡口后，通过导油槽流入轴承。当浸油齿轮圆周速度 2m/s 时，应采用润滑 脂润滑轴承，为避免可能溅起的稀油冲掉润滑脂，可采用 挡油环 将其分开。为防止润滑油流失和外界灰尘进入箱内，在轴承端盖和外伸轴之间装有密封元件。 箱体 箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零 件的基座，应具有足够的强度和刚度。 箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。单体生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接的箱体。 灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体 用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为 保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可 能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平 面。 附件 为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 1）检查孔为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置检查孔。检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。 3 2)通气器减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。 3)轴承盖为固定轴系部件的轴向位置并承受轴 向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。利用 六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的轴承盖是通孔，其中装有密封装置。凸缘式轴承盖的优点是拆装、调整轴承方便，但和嵌入式轴承盖相比，零件数目较多，尺寸 较大，外观不平整。 4)定位销为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。 5)油面指示器检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较 稳定的部位，装设油面指示器。 6)放油螺塞换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。 7)启箱螺钉为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开 盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出 2 个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。小型减速器也可不设启箱螺 钉，启盖时用起子撬开箱盖，启箱螺钉的大小可同于凸缘联接螺栓。 3 发展趋势 减速机 的下游应用行业主要包括起重运输、水泥建材、重型矿山、冶金、电力和航空船用等国民经济及国防工业的各个领域。由于下游市场给力，我国减速机行业 发展前景看好 据 中国减速机行业产销需求预测与转型升级分析报告前瞻 数据显示， 2011我国减速机 制造行业经营指标整体呈现增长趋势， 2012 年，行业的工业总产值为 元，较上年增长 销售收入为 元，较上年增长 行业的资产总额和负债规模分 4 别为 元和 元。在新统计口径下， 2012 年行业规模 (2000 万元 )以上企业数量有 439 家，从业人员为 74701 人，利润总额为 元。 1、高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿， 承载能力提高 4 倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 2、积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 3、型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 促使减速器水平提高的主要因素有： 理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。 采用 好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。 结构设计更合理。 加工精度提高到 6 级。 轴承质量和寿命提高。 润滑油质量提高。 4 主要载荷 与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素 ，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类： 均匀载荷 ; 中等冲击载荷 ; 强冲击载荷。 5 设计程序 设计的原始资料和数据 1、原动机的类型、规格、转速、功率（或转矩）、启动特性、短时过载能力、转动惯量等。 2、工作机械的类型、规格、用途 、转速、功率（或转矩）。工作制度：恒定载荷或变载荷，变载荷的载荷图；启、制动与短时过载转矩，启动频率；冲击和振动程度；旋转方向等。 3、原动机 作机与减速器的联接方式，轴伸是否有径向力及轴向力。 4、安装型式（减速器与原动机、工作机的相对位置、立式、卧式）。 5、传动比及其允许误差。 6、对尺寸及重量的要求。 5 7、对使用寿命、安全程度和可靠性的要求。 8、环境温度、灰尘浓度、气流速度和酸碱度等环境条件；润滑与冷却条件（是否有循环水、润滑站）以及对振动、噪声的限制。 9、对操作、控制的要求。 10、材料、毛坯、标准件来源和库存情况。 11、制造厂的制造能力。 12、对批量、成本和价格的要求。 13、交货期限。 上述前四条是必备条件，其他方面可按常规设计，例如设计寿命一般为 !年。用于 重要场合时，可靠性应较高等。 初定各项工艺方法及参数 选定性能水平，初定齿轮及主要机件的材料、热处理工艺、精加工方法、润滑方式及润滑油品。 确定传动级数 按总传动比，确定传动的级数和各级的传动比。 初定几何参数 初算齿轮传动中心距（或节圆直径）、模数及其他几何参数。 整体方案设计 确定减速器的结构、轴的尺寸、跨距及轴承型号等。 6 校核 校核齿轮、轴、键等负载件的强度，计算轴承寿命。 润滑冷却计算 确定减速器的附件 确定齿轮渗碳深度 必要时还要进行齿形及齿向修形量等工艺数据的计算。 绘制施工图 在设计中应贯彻国 家和行业的有关标准。 6 使用分类 通用减速器 1、减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。 20 世纪 70 80 年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。 其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮 蜗杆减速器；行星齿轮减速器。 2、一般的减速器有斜齿轮减速器 (包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器等等 )、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械 无级变速机等等。 1）圆柱齿轮减速器 单级、二级、二级以上二级。布置形式：展开式、分流式、同轴式。 2）圆锥齿轮减速器 用于输入轴和输出轴位置成相交的场合。 3）蜗杆减速器 7 主要用于传动比 i10 的场合，传动比较大时结构紧凑。其缺点是效率低。广泛应用阿基米德蜗杆减速器。 4）齿轮 蜗杆减速器 减速器 若齿轮传动在高速级，则结构紧凑；若蜗杆传动在高速级，则效率较高。 5）行星齿轮减速器 传动效率高，传动比范围广，传动功率 12W50000积和重量小。 6）行星摩擦式无级变速器 变速范围大：变速范围 R=5，即输出速比可在 1: 1:间任意变化。 组合能力强：本机能与摆线针轮减速机，齿轮减速机，蜗轮蜗杆减速机直连式组合，因此具有良好的适应性，能够得到广泛的应用。 3、 常见减速器的种类 1）蜗轮蜗杆减速器的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。 2） 谐波减速器的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。 3）行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。 减速器 : 简言之，一般机器的功率在设计并制造出来后 ，其额定功率就不在改变，这时，速度越大，则扭矩（或扭力）越小；速度越小，则扭力越大。 齿轮常用材料 一、锻钢 8 钢的强度高，耐冲击，用热处理方法能显著改善机械性能，所有它是制造齿轮的主要材料。由于锻造毛坯的纤维方向有利于 提高轮齿的弯曲强度，所以大部分齿轮如采用锻造毛 坯，只有受力小和不重要的齿轮才直接采用轧制钢材。按照齿坯处理方法和切齿工艺，制造齿轮的钢材及热处理 方法分为两大类： 第一类：齿面硬度 50 ，用中碳钢 45号钢、 50号钢或中碳合金钢 404035调质或正火处理，终切齿可在热处理后进行。调质后，硬度不高 (20250)，材料的综合性能 (机械强度和冲右韧性等 )比较好，适用于低速、中速 和中等平稳载荷下工作。工控设备机械中的减速机齿轮多用此类。 45号钢价格低，供应充足，应用最普遍。 正火后，综合性能有所改善，但不如调质，多 用于直径很大不便调质和不重要的齿轮。选用第 类材料时，小齿轮硬度要比大齿轮硬度高出 2040使两个齿轮寿命接近相等。 第二类：齿面硬度 50 ，用中碳钢和中碳合金钢进行表面淬火 (齿面硬度 0 一 55)，或者用低碳钢和 低碳合金钢进行表面掺碳淬火处理 (齿面硬度 8 63)。处理后齿面硬度高；齿芯韧性好。所以承载能力强，耐冲击，但加工困难，成本较高，减速机 中应用较少。 二、铸钢 当齿轮直径较大 (D400 600 毫米 )时，齿坯不易锻造，因而常采用铸钢齿坯并进行正火处理。常用的牌号有 。 三、铸铁 铸铁价格低廉，能铸造出复杂的结构形状，但灰铸铁的抗弯强度及耐冲击能力较差，故只用于低速轻载的开式齿轮传动中，常用的牌号有 40、 54 等，球墨铸铁的机械性能比灰铸铁高，可部分代替优质碳素钢，常用的牌号有 四、非金属材料 高速轻载的齿轮传功，常用非金属齿轮与另一金属齿轮配合工作，以减少齿轮传动的噪音。常用的非金属材料有酚醛层压板 (夹布胶木 )、尼龙等。这种齿轮的承载能力低、寿命短，其许用载荷只有钢齿轮的 25 30%。 8 传动比原则 分配 9 1、使各级传动的承载能力于相等； 2、使各级传动的大齿轮浸入油中的深度大致相近； 3、使减速器获得最小的外形尺寸或者重量等。 9 型号选择 尽量选用接近理想减速比： 减速比 =伺服马达转速 /减速机出力轴转速 扭力计算： 对减速机的寿命而言 ,扭力计算非常重要 ,并且要注意加速度的最大转矩值 (是否超 减速器 过减速机之最大负载扭力 . 适用功率通常为市面上的伺服机种的适用功率 ,减速机的适用性很高 ,上 ,但在选用上也可以以自己的需要来决定 : 要点有二 : 转速可以满足平常运转 ,但在伺服全额输出时 ,有不足现象时 ,我们可以在电机侧之驱动器 ,做限流控制 ,或在机械轴上做扭力保护 ,这是很必要的 . 10 10 安装方法 正确的安装，使用和维护减速器，是保证机械设备正常运行的重要环节。 因此，在您安装减速器时，请务必严格按照下面的安装使用相关事项，认真地装配和使用。 第一步是安装前确认电机和减速器是否完好无损，并且严格检查电机与减速器相连接的各部位尺寸是否匹配，这里是电机的定位凸台、输 入轴与减速器凹槽等尺寸及配合公差。 第二步是旋下减速器法兰外侧防尘孔上的螺钉，调整夹紧环使其侧孔与防尘孔对齐，插入内六角旋紧。之后，取走电机轴键。 减速器 第三步是将电机与减速器 自然连接。连接时必须保证减速器输出轴与电机输入轴同心度一致，且二者外侧法兰平行。如同心度不一致，会导致电机轴折断或减速机齿轮磨损。 减速器 - 作用 1、降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器 额定扭矩。 2、速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。 减速器 - 种类 11 减速器 1、减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。 20世纪 70 80年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。 其主要类型：齿轮减速器；蜗杆减速器；齿轮 蜗杆减速器；行星齿轮减速器。 2、一般的减速器有斜齿轮减速器 (包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器 、锥齿轮减速器等等 )、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械 无级变速机 等等。 1） 圆柱齿轮 减速器 单级、二级、 二级以上二级。布置形式：展开式、分流式、同轴式。 2） 圆锥齿轮 减速器 用于输入轴和输出轴位置成相交的场合。 3）蜗杆减速器 主要用于传动比 i10的场合，传动比较大时结构紧凑。其缺点是效率低。目前广泛应用阿基米德蜗杆 减速器。 4）齿轮 蜗杆减速器 若 齿轮传动 在高速级，则结构紧凑； 若蜗杆传动在高速级，则效率较高。 5）行星齿轮减速器 传动效率高，传动比范围广，传动功率 12W50000积和重量小。 3、 常见减速器的种类 1） 减速器 的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。 12 2） 谐波减速器 的 谐波传动 是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击， 刚性 与金属件相比较差。输入转速不能太高。 3） 行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。 减速器 : 简言之，一般机器的功率在设计并制造 出来后，其额定功率就不在改变，这时，速度越大，则扭矩（或扭力）越小；速度越小，则扭力越大。 减速器 - 设计程序 减速器 一、设计 的原始资料和数据 1、原动机的类型、规格、转速、功率（或转矩）、启动特性、短时 过载能力 、转动惯量等。 2、工作机械的类型、规格、用途、转速、功率（或转矩）。工作制度：恒定 载荷 或变载荷，变载 荷的载荷图；启、制动与短时过载转矩，启动频率；冲击和振动程度；旋转方向等。 3、原动机 作机与减速器的联接方式，轴伸是否有径向力及轴向力。 4、安装型式（减速器与原动机、工作机的相对位置、立式、卧式）。 5、传动比及其允许误差。 6、对尺寸及重量的要求。 7、对使用寿命、安全程度和可靠性的要求。 8、环境温度、灰尘浓度、气流速度和酸碱度等环境条件； 润 滑 与 冷却 条件（是否有循环水、润滑站）以及对振动、噪声的限制。 9、对操作、控制的要求。 13 10、材料、毛坯、 标准件 来源和库存情况。 11、制造厂的制造能力。 12、对批量、成本和价格的要求。 13、交货期限。 上述前四条是必备条件，其他方面可按常规设计，例如设计寿命一般为 !年。用于重要场合时，可靠性应较高等。 二、选定减速器的类型和安装型式 三、初定各项工艺方法及参数 选定性能水平，初定齿轮及主要机件的材料、 热处理 工艺、精加工方法、润滑方式及 润滑油品。 四、确定传动级数 按总传动比，确定传动的级数和各级的传动比。 五、初定几何参数 初算齿轮传动中心距（或节圆直径）、 模数 及其他几何参数。 六、整体方案设计 确定减速器的结构、轴的尺寸、跨距及轴承型号等。 七、校核 校核齿轮、轴、键等负载件的强度，计算轴承寿命。 八 、润滑冷却计算 九、确定减速器的附件 十、确定齿轮 渗碳 深度 必要时还要进行齿形及齿向修形量等工艺数据的计算。 十一、绘制施工图 在设计中应贯彻国家和行业的有关标准。 减速器 - 检查和维护 14 减速器 不同的润滑油禁止相互混合使用。油位螺塞、放油螺塞和通气器的位置由安装位置决定。它们的相关位置可参考减速机的安装位置图来确定。 一、油位的检查 切断电源，防止触电！等待减速机冷却！ 移去油位螺塞检查油是否充满。 安装 油位螺塞 。 二、油的检查 切断电源，防止触电！等待减速机冷却！ 打开放油螺塞，取油样。 检查油的粘度指数 如果油明显浑浊，建议尽快更换。 对于带油位螺塞的减速机 检查油位，是否合格 安装油位螺塞 三、油的更换 冷却后油的粘度增大放油困难，减速机应在运行温度下换油。 切断电源，防止触电！等待减速机冷却下来无燃烧危险为止！ 注意：换油时减速机仍应保持温热。 在放油螺塞下面放一个 接油盘。 打开油位螺塞、 通气器 和放油螺塞。 将油全部排除。 装上放油螺塞。 15 注入同牌号的新油。 油量应与安装位置一致。 在油位螺塞处检查油位。 拧紧油位螺塞及通气器。 减速器 - 型号选择 减速器 尽量选用接近理想减速比： 减速比 =伺服马达转速 /减速机出力轴转速 扭力计算： 对减速机的寿命而言 ,扭力计算非常重要 ,并且要注意加速度的最大转矩值 (是否超过减速机之最大 负载扭力 . 适用功率通常为市面上的伺服机种的适用功率 ,减速机的适用性很高 ,上 ,但在选用上也可以以自己的需要来决定 : 要点有二 : 服电机 的出力轴径不能大于表格上最大使用轴径 . 转速可以满足平常运转 ,但在伺服全额输出时 ,有不足现象时 ,我们可以在电机侧之驱动 器 ,做限流控制 ,或在机械轴上做扭力保护 ,这是很必要的 . 减速器 - 基本构造 16 减速器 减速器主要由传动零件 (齿轮或蜗杆 )、轴、轴 承、箱体及其附件所组成。其基本结构有三大部分： 1、齿轮、轴及轴承组合 小齿轮与轴 制成一体，称齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下，如果轴的直径为 d，齿轮齿根圆的直径为 当 7采用 这种结构。而当6 7用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定 平键 联接，轴上零件利用轴肩、轴套 和轴承盖作轴向固定。两轴均采用了深沟球轴承。这种组合，用于承受径向载荷和不大的轴向载荷的情况。当轴向 载荷 较大时，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油，进行润滑。箱座中油池的润滑油，被旋转的 齿轮 溅起飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面坡口后，通过导油槽流入轴承。当浸油齿轮圆周速度 2m/s 时，应采用润滑脂润滑轴承，为避免可能溅起的稀油冲掉润滑脂，可采用挡油环将其分开。为防止润滑油流失和外界灰尘进入箱内，在轴承端盖和外伸轴之间装有密封元件。 2、箱体 箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 箱体通常用 灰铸铁 制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。单体生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接的箱体。 灰铸铁具有很好的 铸造性能 和 减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座 旁的凸台，应具有足够的 承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置 在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。 17 3、减速器附件 为了保证减速器的正常工作，除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外，还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。 1）检查孔为检查传动零件的啮合情况，并向箱内注入 润滑油 ，应在箱体的适当位置设置检查孔。检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。 2)通气器减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自由排出，以保持箱内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏，通常在箱体顶部装设通气器。 3)轴承盖为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座 孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处的 轴承 盖是通孔，其中装有密封装置。凸缘式轴承盖的优点是拆装、调整轴承方便，但和嵌入式轴承盖相比，零件数目较多，尺寸较大，外观不平整。 4)定位销为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱 体应呈对称布置，以免错装。 5)油面指示器检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器。 6)放油螺塞换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。 7)启箱螺钉为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或 密封胶 ，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出 2个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。小型减速器也可不设启箱螺钉，启盖时用起子撬开箱盖，启箱螺钉的大小可同于凸缘联接螺栓。 1 减速器 - 发展趋势 18 减速器 1、高水平、高性能。 圆柱齿轮 普遍采用 渗碳淬火 、磨齿，承载能力提高 4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 2、积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 3、型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式 ，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 促使减速器水平提高的主要因素有： 理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。 采用好的材料，普遍采用各种优质 合金钢 锻件，材料和热处理质量控制水平提高。 结构设计更合理。 加工 精度提高到 6级。 轴承 质量和寿命提高。 润滑油质量提高。 减速器 - 载荷分类 与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是 减速器 选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类： 均匀 载荷 ; 中等冲击载荷 ; 强冲击载荷。 减速器 - 安装方法 19 减速器 正确的安装，使用和维护减速器，是保证机械设备正常运行的重要环节。 因此，在您安装减速器时，请务必严格按照下面的安装使用相关事项，认真地装配和使用。 第一步是安装前确认电机和减速器是否完好无损，并且严格检查电机与减速器相连接 的各部位尺寸是否匹配，这里是电机的定位凸台、输入轴与减速器凹槽等尺寸及 配合公差 。 第二步是旋下减速器法兰外侧防尘孔上的螺钉，调整夹紧环使其侧孔与防尘孔对齐，插入内六角旋紧。之后，取走电机轴键。 第三步是将电机与减速器自然连接。连接时必须保证减速器输出轴与电机输 入轴同心度一致，且二者外侧法兰平行。如同心度不一致，会导致电机轴折断或减速机齿轮磨损。 2 减速器的作用 减速器在原动机和工作机之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。减速器按用途可分为通用减速器和专用减速器两大类，二者的设计、制造和使用特点各不相同。 70 80年代，世界减速器技术有了很 大发展。通用减速器体现以下发展趋势： （ 1）高水平、高性能。 （ 2）积木式组合设计。基本参数采取优先数，尺寸规格整齐、零件通用性和互换性强、系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 20 （ 3）形式多样化、变型设计多。摆脱了传统的单一底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速机一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 促进减速器水平提高的主要因素有： （ 1）硬齿面技术的发展和完善，如大型磨齿技术、渗碳淬火工艺、齿轮强度计算方法、修形技术、变形及三、优化设计方法、齿根强化及其 元化过渡、新结构等。 （ 2）用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平高。 （ 3）结构设计更合理。 （ 4）加工精度提高到 （ 5）轴承质量和寿命提高。 （ 6）润滑油质量提高。 齿轮减速器的特点 齿轮传动是机械传动中重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达近十万千瓦，圆周速率可达 200m/s。 齿轮传动的特点主要有： 1 效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动效率最高。如一级圆柱齿轮传动的效率可达 99。 2 结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺 寸一般比较小。 3 工作可靠，寿命长 设计制造正确合理，使用维护良好的齿轮传动，工作可靠，寿命可长达一，二十年，这也是其它机械传动所不能比拟的。 4 传动比稳定 传动比稳定是对传动性能的基本要求。齿轮传动能广泛应用，也是因为具有这一特点。 但是齿轮传动的制造及安装精度要求高，价格昂贵，且不宜用于传动距离过大的场合。 21 蜗杆减速器的特点 蜗杆传动是在空间交错的两轴之间传递运动和动力的一种机构，两轴交错的夹角可为任意值，常用的为 90度，这种传动由于具有下述特点，故应用颇为广泛。 1 当使用单头蜗杆时，蜗杆旋转一周， 蜗轮只转过了一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比 I=5分度机构或手动机构中，传动比可达 300；若只传递运动，传动比可达 1000。由于传动比大，零件数目又少，因而结构很紧凑。 2 在杆蜗传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入 啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对又较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低。 3 当蜗杆的螺旋线升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动更具有自锁性。 4 蜗杆传动与螺旋齿轮传动相似，在啮合处有相对滑动。当滑动速度很大，工作条件不够良好时，会产 生较严重的磨擦和磨损，从而引起过分发热，使润滑情况恶化。因此磨损较大，效率低；当蜗杆传动具有自锁性时，效率仅为 时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮，以便与钢制的蜗杆配对组合成减磨性良好的滑动摩擦剂。 根据蜗杆分度曲面的形状，蜗杆传动可以分成三大类：圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动、锥蜗杆传动。 蜗杆分度曲面是圆环内表面的一部分，蜗杆轴线平面内理论齿廓为直线的蜗杆传动称为直廓环面蜗杆传动，俗称“球面蜗轮传动”。它始于 1921 年的美国造船业，其代表产品是美国50年代起在我 国得到推广应用。与普通圆柱蜗杆传动相比，这种蜗杆同时包容齿数
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