减速机基础知识（一）

导语：硬齿面通用减速机自问世以来，已经过了80多年的发展。目前的硬齿面通用减速机都有哪些技术？下面跟着德力韦尔一起了解一下减速机的基础知识。

 

一、传动技术发展史

1. 传动设备的基本要求

工作机的需求：

• 高扭矩

• 低转速

电动机的产出：

• 低扭矩

• 高转速

 

需要在电动机和工作机之间连接一个必须的设备。

中间设备的任务：

• 速度的传递

• 扭矩的传递

• 旋转方向

 

可选择的中间设备：

带传动

链传动

齿轮传动

2. 硬齿面通用减速机的发展

下图为同扭矩下各代减速机的占地面积和重量对比。现在的硬齿面减速机占地面积和重量分别相当于1954年的35%和30%，扭矩传递密度提升很多。

二、齿轮传动基本知识

1. 齿轮传动的基本类型

圆柱齿轮传动

圆锥齿轮传动

蜗轮蜗杆传动

2. 各类齿轮传动的特点

名称 主要特点 传动比 传动效率
渐开线圆柱齿轮 传动的速度和功率范围很大，传动效率高；精度愈高，润滑愈好，效率愈高 <6 98% - 99.5%
螺旋圆锥齿轮 传动效率高，传动稳定，承载能力高 <6 98% - 99%
圆弧圆柱涡轮蜗杆（ZC蜗杆） 传动比大，工作平稳，噪声较小，结构紧凑，效率低，不适合长期连续工作 8~80 70% - 80%

 

3. 扭矩、转速和功率的基本公式：

扭矩T：Nm

功率P：kW

转速n：1/min

三、主要零部件介绍

减速机剖视图

1. 圆柱齿轮

目前工业减速机最常使用的为渐开线齿。

优势：1. 加工过程简单且精度高；

2. 可使用同一把工具加工不同齿数

3. 允许中心矩有偏差

1.1 渐开线的形成

在平面上,一条动直线(发生线)沿着一个固定的圆(基圆)作滚动的过程中,此直线上任意一点的轨迹,称为此基圆的一条渐开线。

1.2 齿轮基本参数

中心矩 – A                          模数 – Mn

齿数 – z1，z2                     压力角 – α

螺旋角 – β                          变位系数 – x1，x2

分度圆直径 – d                   齿顶圆直径 – da

齿根圆直径 – df                  齿宽 – b

1.3 渐开线齿部疲劳强度计算：依据DIN3990，ISO 6336，GB/T 3480

齿轮强度核算实际上是比较齿轮的“承载”和“承载能力”。

“承载”是ϬF和ϬH，即计算应力；“承载能力”是ϬFG和ϬHG，即计算极限应力。

  • 齿根弯曲强度

传递动力的轮齿抵抗由于弯曲力的作用，轮齿在齿根部抗折断的强度。

齿根弯曲强度计算公式：

许用弯曲应力

计算弯曲极限应力

计算弯曲应力

计算弯曲应力基本值

名称 含义
YST 试验弯曲应力修正系数  YST＝2.0
YNT 弯曲强度计算的寿命系数
Yd rel T 相对齿根圆角敏感系数
YR rel T 相对齿根圆角表面系数
YX 尺寸系数
ϬFlim 试验弯曲疲劳极限应力
SFmin 弯曲疲劳强度最小安全系数
YF 齿形系数
YS 应力修正系数
Yβ 螺旋角系数
bF 弯曲疲劳强度计算齿宽
Ft 分度圆上名义切向力
mn 法向模数

由齿根弯曲强度计算公式可以简单看出，中心距尺寸固定时，模数、螺旋角和齿宽对强度影响较大。

  • 齿面接触强度

啮合的轮齿在反复接触中，齿面的抗摩擦强度。

齿面接触强度计算公式：

许用接触应力

计算接触极限应力

计算接触应力

计算接触应力基本值

名称 含义
ZNT 接触强度计算的寿命系数
ZL 润滑剂系数
ZV 速度系数
ZR 粗糙度系数
ZW 工作硬化系数
ZX 尺寸系数
ϬHlim 试验接触疲劳极限应力
SHmin 接触疲劳强度最小安全系数
ZH 节点区域系数
ZE 弹性系数
Zε 重合度系数
Zβ 螺旋角系数
bH 接触疲劳强度计算齿宽
FT 分度圆上名义切向力
d1 小齿轮分度圆直径
  • 修正载荷的系数：

使用系数KA：为了补偿由于外部因素引起的齿轮载荷的增加而引进的系数。

动载系数KV：反映了齿轮精度、运转速度对内部附加动载荷的影响。

齿向载荷分布系数KHβ 、KFβ：考虑沿齿宽上载荷分布不均匀的影响，用以修正轮齿应力的系数。

齿间载荷分布系数KHα 、KFα：考虑同时啮合的各对轮齿之间载荷分配不均匀的影响，用以修正轮齿应力的系数。

1.4 修形

修形是为了让传递扭矩产生的应力分布在齿面的中部，避免在边缘如顶部、根部和两端有较大的应力。

  • 齿廓修形：齿顶修整、清根、压力角优化
  • 齿向修形：螺旋角优化、齿端修整、鼓形齿

以上为第一期内容，谢谢关注。下一期，我们将给大家介绍伞齿、轴承、轴封和轴。关注德力韦尔，为您提供专业的齿轮箱和减速电机支持。

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