项目六摆线针轮减速机拆装-江西铜业高级技工学校.doc

江西铜业高级技工学校 机械设备装配与自动控制专业项目编号：2013-1-QG1-6-4-1-1-6 机械基础电子教案一体化课程机械基础学习任务任务 摆线针轮减速机拆装授课日期教学班级计划课时教学方法任务驱动式教学法、行动教学法、总结教学法、讨论教学法 、讲授法、演示法教学工具工具：尖嘴钳、活动扳手、开口扳手、内六方扳手、一字起、十字起、榔头、紫铜棒、冲头、游标卡尺、千分尺、塞尺、千分表及表架。辅助材料：油盆、柴油、抹布、毛刷。工作情境描述摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，（为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套）。重点掌握摆线针轮减速机工作原理掌握摆线针轮减速机的结构难点摆线针轮减速机工作原理情景目标1、了解摆线针轮减速机工作原理及结构；2、熟悉摆线针轮减速机拆装工艺。情景学习内容1、简单的行星齿轮机构的特点；2、单排行星齿轮机构的工作原理；3、行星齿轮机构基本特征；4、传动原理及传动比计算；5、摆线针轮减速机。工作对象工作过程工作描述教师活动学生活动前期准备教学实施前的准备确定拆装工具、量具的正常使用；1、查阅有关机械方面的资料；2、查阅有关行星轮传动工作原理及拆装方法的知识；3、提前预习任务相关知识； 工作过程任务提出提出任务及要求1、讲授任务流程；2、指导学生收集资料；1、阅读学习任务书；2、在老师指导下分析任务并收集相关资料；任务分析对工作任务进一步分析，引出完成任务所需要的知识；引导学习思考，学习相关知识；1、对任务进一步分析；2、摆线针轮减速装置拆装、多媒体教书教学；3、以学习组为单位，分析出若干个方案，讨论比较，选择最佳方案；1、了解摆线针轮减速工作原理、拆卸方法、步骤及注意事项；2、了解零件图的作用内容和格式；3、正确使用测量工具，并对零件进行测量；4、分组确定摆线针轮减速装置的拆卸方案及注意事项；任务实施根据任务报告单的要求，对机械产品的初步认识及培养兴趣。1、引导学生合理进行小组分工协议；2、引导学生规范操作；3、摆线针轮减速机进行拆装，工量具的使用讲解；4、对实施过程中出现的问题进行及时讲解；5、引导学生理论联系实际，使用学生具备绘图能力的同时掌握拆装的知识；6、在绘图室进行绘制；1、根据工作任务要求，进行任务分解，明确小组内部分工；2、学生分组拆、装千斤顶，分析工作原理；并使用量具对简单零件进行测量；3、小组内部进行活动交流绘制零件图；4、填写小组协作记录表和任务报告单；6.1行星齿轮一、简单的行星齿轮机构的特点行星齿轮机构的组成：简单（单排）的行星齿轮机构是变速机构的基础，通常自动变速器的变速机构都由两排或三排以上行星齿轮机构组成。简单行星齿轮和一个齿轮圈，其中行星齿轮由行星架的固定轴支承，允许行星轮在支承轴上转动。行星齿轮和相邻的太阳轮、齿圈总是处于常啮合状态，通常都采用斜齿轮以提高工作的平稳性，如图6-2）。图6-1 行星齿轮减速器结构剖析图6-2 行星齿轮结构外形1-齿圈轴 2-齿圈 3-行星架 4-行星轮 5-行星轮轴 6-太阳轮 7-太阳轮轴如图6-3表示了简单行星齿轮机构，位于行星齿轮机构中心的是太阳轮，太阳轮和行星轮常啮合，两个外齿轮啮合旋转方向相反。正如太阳位于太阳系的中心一样，太阳轮也因其位置而得名。行星轮除了可以绕行星架支承轴旋转外，在有些工况下，还会在行星架的带动下，围绕太阳轮的中心轴线旋转，这就像地球的自转和绕着太阳的公转一样，当出现这种情况时，就称为行星齿轮机构作用的传动方式。在整个行星齿轮机构中，如行星轮的自转存在，而行星架则固定不动，这种方式类似平行轴式的传动称为定轴传动。齿圈是内齿轮，它和行星轮常啮合，是内齿和外齿轮啮合，两者间旋转方向相同。行星齿轮的个数取决于变速器的设计负荷，通常有三个或四个，个数愈多承担负荷愈大。简单的行星齿轮机构通常称为三构件机构，三个构件分别指太阳轮、行星架和齿圈。这三构件如果要确定相互间的运动关系，一般情况下首先需要固定其中的一个构件，然后确定谁是主动件，并确定主动件的转速和旋转方向，结果被动件的转速、旋转方向就确定了。图6-3行星齿轮机构二、单排行星齿轮机构的工作原理根据能量守恒定律，三个元件上输入和输出的功率的代数和应等于零，从而得到单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程。特性方程：n1+an2-(1+a)n3=0其中：n1太阳轮转速；n2齿圈转速；n3行星架转速；a齿圈与太阳轮齿数比。由特性方程可以看出，由于单排行星齿轮机构具有两个自由度，在太阳轮、环形内齿圈和行星架三个机构中，任选两个分别作为主动件和从动件，而使另一个元件固定不动，或使其运动受一定的约束（即该元件的转速为某定值），则机构只有一个自由度，整个轮系以一定的传动比传递动力。1、齿圈固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而行星架则为被动件。太阳轮2 顺时针转动时，太阳轮轮齿必给行星轮齿a一个推力f1，则行星轮应为逆时针转动，但由于齿圈固定，所以齿圈轮齿必给行星轮齿b一个反作用力f2,行星轮在f1和f2合力作用下必绕太阳轮顺时针旋转，结果行星轮不仅存在逆时针自转，并且在行星架的带动下，绕太阳轮中心轴线顺时针公转。在这种状态下，就出现了行星齿轮机构作用的传动方式，而且被动件行星架的旋转方向与主动件同方向。在这里，太阳轮是主动件而且是小齿轮，被动件行星架没有具体齿数的传动关系，因此定义行星架的当量齿数等于太阳轮和齿圈齿数之和。这样，太阳轮带动行星架转动仍属于小齿轮带动最大的齿轮，是一种减速运动且有最大的传动比。因为此时n2=0，故传动比i13=n1n3=1+a。（如图6-4）图6-4 齿圈固定，太阳轮驱动，行星架被动 2、太阳轮固定，行星架为主动件且顺时针转动，齿圈为被动件。当行星架顺时转动时，势必造成行星轮的顺时针转动，但因太阳轮制动，太阳轮齿给行星轮齿b齿一个反作用力f1,行星轮在f1的作用下顺时针旋转，其轮齿给齿圈轮齿a一个f2的推力，齿圈在f2的作用下顺时针旋转。在这里，主动件行星架的旋转方向和被动件齿圈相同。由于行星架是一个当量齿数最大齿轮，因此被动的齿圈以增速的方式输出，两者间传动比小于1。因为此时n1=0，故传动比i23=n3n2=a/(1+a)。（如图6-5）图6-5 太阳轮固定，齿圈被动，行星架驱动 3、行星架固定，太阳轮为主动件且顺时针转动，而齿圈则作为被动件。由于行星架被固定，则机构就属于定轴传动，太阳轮顺时针转动，给行星轮齿a一个作用力f1，行星轮则逆时针转动，给齿圈轮齿b一个作用力f2，齿圈也逆时针旋转，结果齿圈的旋转方向和太阳轮相反。在定轴传动中，行星轮起了过渡轮的作用，改变了被动件齿圈的旋向。因为此时n3=0，故传动比i12=n1n2=-a。（如图6-6）图6-6 行星架固定，太阳轮驱动，齿圈被动4、联锁行星齿轮机构的任意两个元件。若行星齿轮机构的太阳轮、行星架和环形内齿圈三者中，有任意两个机构被联锁成一体时，则各齿轮间均无相对运动，整个行星机构将成为一个整体而旋转，此时相当于直接传动。太阳轮与齿圈连成一体时，太阳轮的轮齿与齿圈的轮齿间便无任何相对运动，夹在太阳论与齿圈之间的行星轮也不会相对运动，因此太阳轮、齿圈和行星架便成为一体，传动比为1。（如图6-7）图6-7 齿圈与太阳轮连成一体5、不固定任何元件。若行星齿轮机构的太阳轮、行星架和环形内齿圈三者中，无任何元件被固定，而无任意两个机构被联锁成一体，各构件将都可做自由运动，不受任何约束。当主动件转动时，从动件可以不动，这样可以不传递动力，从而得到空挡。从结构图上已经可以看到，太阳轮的齿数小于齿圈的齿数，属于小齿轮带动大齿轮的传动关系，因此齿圈显然是减速状态，即两者间的传的比大于l。注意，由于行星轮是过渡轮，传动比的大小与行星轮的齿数多少无关。三、行星齿轮机构基本特征通过以上三种传动关系的分析，可以把简单行星齿轮机构的运动特征归纳成下列几点：1、当行星架为主动件时，从动件超速运转；2、当行星架为从动件时，行星架必然较主动件转速下降；3、当行星架为固定时，主动件和从动件按相反方向旋转；4、太阳轮为主动件时，从动件转速必然下降；5、若行星架作为被动件，则它的旋转方向和主动件同向；6、若行星架作为主动件，则被动件的旋转方向和它同向；7、在简单行星齿轮机构中，太阳轮齿数最少，行星架的当量齿数最多。而齿圈齿数则介于中间。（注：行星架的当量齿数=太阳轮齿数十齿圈齿数。）8、若行星齿轮机构中的任意两个元件同速同方向旋转，则第三元件的转速和方向必然与前两者相同，即机构锁止，成为直接档。9、仅有一个主动件并且两个其它部件没被固定时，此时处于空挡。表6-1 列出简单行星齿轮机构的三元件经组合后六种不同的运动状况。若假设太阳轮20齿，齿圈40齿，则行星架当量齿数为60齿。工作状态太阳轮行星架齿圈速度状态旋转方向传动比1主动被动固定减速同向3:12固定被动主动减速同向3:23主动固定被动减速反向2:14被动固定主动增速反向1:25固定主动被动增速同向2:36被动主动固定增速同向1:3表6-1 简单行星齿轮机构六种工作状态四、传动原理及传动比计算根据轮系在运动时各齿轮轴线的相对位置是否固定，可以分为两种类型。1、定轴轮系：所有齿轮几个轴线的位置都是固定的轮系（如图6-8）。图6-8 定轴轮系（图中数字为齿轮编号）轮系的传动比是指该轮系中首、末两轮角速度（转速）的比值。设首轮a的转速为n a，末轮g的转速为n g，则轮系的传动比可写为：i ag=a/b=na/ngi 12=1/2=-z2/z1 ；i 23=2/3=z3/z2；i 34=3/4=-z4/z3；i 45=4/5=-z5/z4 ；i 15= i 12i 23i 34i45=（-z2/z1）（z3/z2）（-z4/z3）（-z5/z4）=（-13）（z2 z3 z4 z5/ z1 z2z3z4）可以推广到平行轴间定轴轮系的一般情况。设l和k分别表示首、末齿轮的标号，m为轮系中外啮合齿轮对数，则i lk=l/k=（-1）m（-从l到k所有从动轮齿数的连乘积/从l到k所有主动轮齿轮数的连乘积。2、简单行星齿轮轮系简单行星齿轮轮系中只要固定太阳齿轮、行星齿轮架、齿圈中的任意一个，其余两个为输入或输出，便可得到不同的传动比。如固定齿圈，则可以太阳齿轮为输入，行星齿轮架为输出；加之固定太阳齿轮、行星齿轮架、齿圈，其中两个零件或全部自由转动而不再固定，其组合形式一共可以有8种，如表6-2所示。档位12345678圈齿输出固定输入固定输入输出固定其中两个部件全不固定行星架输入输入输出输入固定固定太阳齿轮固定输出固定输出输出输入输出轴转速增加增加降低降低增加到转降低到转直接驱动空挡表6-2 8种组合形式设太阳轮、齿圈和行星架的转速分别为n1、n2和nH，齿数分别为z1、z2，齿圈与太阳轮的齿数比为a，根据能量守恒定律，可得单排行星齿轮机构一般运动规律的特性方程式为：n1+an2-（1+a）nH=0,式中a= z2/z11。1）固定其中一个，即让太阳轮、齿圈或行星架中的一个转速为0，则可以计算剩余两者之间的传动比（固定的动作可由制动器完成）。2）使其中任意两者的转速相同，则三者同速，即传动比为1（转速相同可由离合器完成）。五、摆线针轮减速机 摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。1、工作原理及机构摆线针轮减速机是一种采用摆线针齿啮合行星传动原理的传动机型，是一种理想的传动设置，具有很多优点，用途广，操作简便，并且可以正反运转。在输入轴上装有一个180的双偏心套，又在偏心套上装有两个滚柱轴承，形成H机构，两个摆线轮的中心孔即形成了偏心轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组针齿相啮合，组成齿差为一齿的内啮合减速机构。当输入轴带着偏心套转动一周时，由于摆线轮上齿廓曲线的特点及其受针齿轮上针齿限制之故，摆线轮的运动成为既有公转又有自转的平面运动，在输入轴正转一周时，偏心套亦转动一周，摆线轮于相反方向转过一个齿从而得到减速，再借助W输出机构，将摆线轮的低速自转运动通过销轴，传递给输出轴，从而获得较低的输出转速。图6-9 摆线针轮减速器结构2、特点1）能达到1：87的高的减速比和90%以上的高效率单级传动，如果采用多级传动，减速比更大。一级传动减速比为987，双级传动减速比为 1215133，多级组合可达数万，且针齿啮合系套式滚动摩擦， 啮合表面无相对滑动，故一级减速效率达94%；2）结构紧凑体积小由于采用了行星传动原理，输入轴输出轴在同一轴心线上，使其机型获得尽可能小的尺寸；3）运转平稳噪声低摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和嗓声限制在最小程度。在运转中同时接触的齿对数多，重合度大，运转平稳，过载能力强，振动和噪音低，各种规格的机型噪音小；4）使用可靠、寿命长因主要零件采用轴承钢材料，经淬火处理（HRC5862）获得高强度，并且，部分传动接触采用了滚动摩擦，所以经久耐用寿命长。因主要零件是采用轴承钢淬火处理 （HRC58-62），再精磨而成，且摆线齿与针齿套啮合传递至针齿形成滚动磨擦副，磨擦系数小，使啮合区无相对滑动，磨损 极小，所以经久耐用；5）设计合理，维修方便，容易分解安装，最少零件个数以及简单的润滑，使摆线针轮减速机深受用户的信赖。与同功率的其它减速机相比，重量体积 小1/3以上，由于是行星传动，输入轴和输出轴在同一轴线上， 以获得尽可能小的尺寸。3、用途摆线针轮减速机采用摆线针齿啮合、行星式传动原理，所以通常也叫行星摆线减速机，行星摆线针轮减速机可以广泛的应用于石油、环保、化工、水泥、输送、纺织、制药、食品、印刷、起重、矿山、冶金、建筑、发电等行业，做为驱动或减速装置，该机分为卧式、立式、双轴型和直联型等装配方式。其独特的平稳结构在许多情况下可替代普通圆柱齿轮减速机及蜗轮蜗杆减速机，因此，行星摆线针轮减速机在各个行业和领域被广泛的使用，受到广大用户的普遍欢迎。4、使用条件1）摆线针轮减速机允许使用在连续工作制的场合，同时允许正、反两个方向运转。部分型号摆线针轮减速机只允许单方向旋转；2）输入轴的转速额定转数为1500转/分，在输入功率大于18.5千瓦时建议采用960转/分的6极电机配套使用；3）卧式安装摆线针轮减速机的工作位置均为水平位置。在安装时最大的水平倾斜角一般小于15。在超过15时应采用其他措施保证润滑充足和防止漏油；4）摆线针轮减速机的输出轴不能受较大的轴向力和径向力，在有较大轴向力和径向力时须采取其他措施；5、润滑1）卧式摆线减速机在正常情况下采用油池润滑，油面高度保持在视油窗的中部即可，在工作条件恶劣，环境温度处于高温时可采用循环润滑；2）摆线针轮减速机在常温下一般选用40#或50#机械油润滑，为了提高减速机的性能、延长摆线针轮减速机的使用寿命，建议采用70#或90#极压齿轮油，在高低温情况下工作时也可应重新考虑润滑油；3）立式安装行星摆线针轮减速机要严防油泵断油，以避免减速机的部件损坏；4）加油时可旋开机座上部的通气帽即可加油。放油时旋开机座下部的放油塞，即可放出污油。该减速机出厂时内部无润滑油；5）第一次加油运转100小时应更换新油，（并将内部污油冲干净）以后再连续工作，每半年更换一次（8小时工作制），如果工作条件恶劣可适当缩短换油时间，实践证明减速机的经常清洗和换油（如3-6个月）对于延长减速机的使用寿命有着重要作用。在使用过程中应经常补充润滑油；6）出厂的减速机已加润滑油脂，每六个月更换一次。油脂采用二硫化铝-2#或2L-2#锂基润滑油脂。6、安装1）在摆线减速机的输出轴上加装联轴器、皮带轮、链轮等联结件时不允许采用直接捶击方法，因该减速机的输出轴结构不能承受轴向的捶击力，可用轴端螺孔旋入螺钉压入联结件；2）输出轴及输入轴的轴径选用GB1568-79配合；3）减速机上的吊环螺钉只限起吊减速机用；4）在基础上安装减速机时，应校准减速机的安装中心线标高，水平度及其相连部分的相关尺寸。校准装动轴的同心度不应超过联轴器所允许的范围；5）减速机校准时，可用钢制垫块或铸铁垫块进行，垫块在高度方面不超过三块，也可用契铁进行，但减速机校准后应换入平垫块；6）垫块的配置应避免引起机体变形，应按基础螺栓两边对称排列，其相互距离能足够使水浆在灌溉时自由流通；7）水泥浆的灌溉应密实，不可有气泡、空隙和其他缺陷。7、安装技巧、安装步骤和说明图6-10 双级摆线针轮减速机的结构图图6-11 摆线针轮减速机的装配图图6-12 摆线针轮减速机内部图首先