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,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,两者的设计、制造和使用特点各不相同。
减速器的工作原理:
减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备,把电动机、内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的,普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想减速的效果,大小齿轮的齿数之比,就是传动比。
减速器的基本构造:
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;2)箱体;3)减速机附件。斜齿轮减速机
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df,则当df-d≤6~7mn时,应采用这种结构。而当df-d>6~7mn时,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。
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。
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准定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。
减速机齿轮材质
一、锻钢
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:
一类:齿面硬度HB≤350,用中碳钢45号钢、50号钢或中碳合金钢40Gr、40MnB、35SiMn等近行调质或正火处理,终切齿可在热处理后进行。调质后,硬度(HB=220~250),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—类材料时,小齿轮硬度要比大齿轮硬度高出20~40HB,以使两个齿轮寿命接近相等。
第二类:齿面硬度HB≥350,用中碳钢和中碳合金钢进行表面淬火(齿面硬度HRG=50一55),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HRG=58—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(D>400—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ZG45及ZH50等。
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HT15-33、HT20—40、HTr30—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QT60-2等。
四、非金届材料
高速轻载的齿轮传功,常用非金属齿轮与另一金届齿轮配合工作,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%。
减速器的种类很多。常用的齿轮及蜗杆减速器按其传动及结构特点,大致可分为三类:
(1)齿轮减速器 主要有圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥—圆柱齿轮减速器三种。
(2)蜗杆减速器 主要有圆柱蜗杆减速器、圆弧齿蜗杆减速器、锥蜗杆减速器和蜗杆—齿轮减速器等。
(3)行星减速器 主要有渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器和谐波齿轮减速器等。
18.1 常用减速器的主要类型、特点和应用
1.齿轮减速器
单级圆柱齿轮减速器 分流式双级圆柱齿轮减速器
同轴式双级圆柱齿轮减速器 圆锥减速器
圆锥—圆柱齿轮减速器 蜗杆减速器
齿轮减速器按减速齿轮的级数可分为单级、二级、三级和多级减速器几种;按轴在空间的相互配置方式可分为立式和卧式减速器两种;按运动简图的特点可分为展开式、同轴式和分流式减速器等。单级圆柱齿轮减速器的传动比一般为8——10,作此限制主要为避免外廓尺寸过大。若要求igt;10时,就应采用二级圆柱齿轮减速器。
二级圆柱齿轮减速器应用于i:8—50及高、低速级的中心距总和为250—400mmm的情况下。图示三级圆柱齿轮减速器,用于要求传动比较大的场合。圆锥齿轮减速器和二级圆锥—圆柱齿轮减速器,用
于需要输入轴与输出轴成90~配置的传动中。因大尺寸的圆锥齿轮较难制造,同轴式斜齿轮减速机,所以圆锥—圆柱齿轮减速器的高速级总是采用圆锥齿轮传动以减小其尺寸,提高制造精度。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便,因而应用极为广泛。
2.蜗杆减速器
蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下可以获得很大的传动比,同时工作平稳、噪
声较小,但缺点是传动效率较低。蜗杆减速器中应用最广的是单级蜗杆减速器。
单级蜗杆减速器根据蜗杆的位置可分为上置蜗杆、下置蜗杆及侧蜗杆三种,其传动比范围一般为i:10—70。设计时应尽可能选用下置蜗杆的结构,以便于解决润滑和冷却问题。
3.蜗杆—齿轮减速器
这种减速器通常将蜗杆传动作为高速级,因为高速时蜗杆的传动效率较高。它适用的传动比范围为50—130。
18.2 减速器传动比的分配
由于单级齿轮减速器的传动比不超过10,当总传动比要求超过此值时,应采用二级
或多级减速器。此时就应考虑各级传动比的合理分配问题,否则将影响到减速器外形尺寸的大小、承载能力能否充分发挥等。根据使用要求的不同,滨州斜齿轮减速机,可按下列原则分配传动比:
(1)使各级传动的承载能力接近于相等;
(2)使减速器的外廓尺寸和质量小;
(3)使传动具有很小的转动惯量;
(4)使各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等。
18.3 减速器的结构
图示为单级直齿圆柱齿轮减速器的结构,它主要由齿轮(或蜗杆)、轴、轴承、箱体等组成。箱体必须有足够的刚度,为保证箱体的刚度及散热,常在箱体外壁上制有加强肋。为方便减速器的制造、装配及使用,还在减速器上设置一系列附件,如检查孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等。
§18-2 变 速 器
减速器的传动比是固定的,但在工程实际中,有些工作机往往需要在几种不同的转速下工作,这就需要根据使用要求在工作中随时调整原动机与工作机之间的传动比。
功用:根据需要能随时改变传动比。
类型:有级变速器---有级变速器的传动只能按既定的设计要求通过操纵机构分级进行变速,
无级变速器--无级变速器的传动比在设计预定的范围内无级地进行改变。
工作原理: 依靠摩擦传动,改变主动件和从动件的输出半径,实现传动比的无变化
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