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
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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
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链传动
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齿轮传动
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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
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圆锥齿轮传动
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蜗轮蜗杆传动
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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:
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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。
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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
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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。
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- 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
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计算弯曲极限应力
计算弯曲应力
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计算弯曲应力基本值
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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
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计算接触极限应力
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计算接触应力
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计算接触应力基本值
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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
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- 齿向修形:螺旋角优化、齿端修整、鼓形齿
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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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