谐波齿轮减速器现状

谐波齿轮减速器现状（通用10篇）

篇1：谐波齿轮减速器现状

谐波齿轮减速机优缺点及应用

作者：http://

由于谐波齿轮减速机的构造和工作原理与普通的齿轮减速机友很大的差异，决定其在应用上有所不同，下面列出谐波齿轮减速机的优缺点及应用领域。

主要优点

(1)传动速比大。单级谐波齿轮传动速比范围为70~320，在某些装置中可达到1000，多级传动速比可达30000以上。它不仅可用于减速，也可用于增速的场合。

(2)承载能力高。这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多，双波传动同时啮合的齿数可达总齿数的30％以上，而且柔轮采用了高强度材料，齿与齿之间是面接触。

(3)传动精度高。这是因为谐波齿轮传动中同时啮合的齿数多，误差平均化，即多齿啮合对误差有相互补偿作用，故传动精度高。在齿轮精度等级相同的情况下，传动误差只有普通圆柱齿轮传动的1/4左右。同时可采用微量改变波发生器的半径来增加柔轮的变形使齿隙很小，甚至能做到无侧隙啮合，故谐波齿轮减速机传动 空程小，适用于反向转动。

(4)传动效率高、运动平稳。由于柔轮轮齿在传动过程中作均匀的径向移动，因此，即使输入速度很高，轮齿的相对滑移速度仍是极低(故为普通渐开线齿轮传动 的百分之—)，所以，轮齿磨损小，效率高(可达69%~96％)。又由于啮入和啮出时，齿轮的两侧都参加工作，因而无冲击现象，运动平稳。

(5)结构简单、零件数少、安装方便。仅有三个基本构件，且输入与输出轴同轴线，所以结构简单，安装方便。

(6)体积小、重量轻。与一般减速机比较，输出力矩相同时，谐波齿轮减速机的体积可减小2／3，重量可减轻1／2。

(7)可向密闭空间传递运动。利用柔轮的柔性特点，轮传动的这一可贵优点是现有其他传动无法比拟的。

主要缺点

(1)柔轮周期性地发生变形，因而产生交变应力，使之易于产生疲劳破坏。

(2)转动惯量和起动力矩大，不宜用于小功率的跟踪传动。

(3)不能用于传动速比小于35的场合。

(4)采用滚子波发生器(自由变形波)的谐波传动，其瞬时传动比不是常数。

(5)散热条件差。

应用范围

谐波齿轮减速机在航空、航天、能源、航海、造船、仿生机械、常用军械、机床、仪表、电子设备、矿山冶金、交通运输、起重机械、石油化工机械、纺织机械、农 业机械以及医疗器械等方面得到日益广泛的应用，特别是在高动态性能的伺服系统中，采用谐波齿轮传动

更显示出其优越性。它传递的功率从几十瓦到几十千瓦，但 大功率的谐波齿轮传动多用于短期工作场合。

篇2：谐波齿轮减速器现状

齿轮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。其特点是减速电机和大型减速机的结合。无须联轴器和适配器，结构紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速机高。满足小空间高扭矩输出的需要。广泛应用于大型矿山，钢铁，化工，港口，环保等领域。与K、R系列组合能得到更大速比。按照齿形分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆柱—圆锥齿轮减速器;二级圆柱齿轮减速器就是按其分类来命名的。圆柱齿轮减速器的设计是按传统方法进行的。设计人员按照各种资料、文献提供的数据，结合自己的设计实验，并对已有减速器做一番对比，初步定出一个设计方案，然后对这个方案进行一些验算，如果验算通过了，方案便被肯定了。显然，这个方案是可采用的。但这往往使设计的减速器有很大的尺寸富余量，造成财力、物力和人力的极大浪费。因此，优化圆柱齿轮减速器势在必行。

圆柱齿轮传动与普通定轴齿轮传动相比较，具有质量小、体积小、传动比大、承载能力大以及传动平稳和传动效率高等优点，这些已被我国越来越多的机械工程技术人员所了解和重视。由于在各种类型的圆柱齿轮传动中均有效的利用了功率分流性和输入、输出的同轴性以及合理地采用了内啮合，才使得其具有了上述的许多独特的优点。圆柱齿轮传动不仅适用于高速、大功率而且可用于低速、大转矩的机械传动装置上。它可以用作减速、增速和变速传动，运动的合成和分解，以及其特殊的应用中；这些功用对于现代机械传动发展有着重要意义。因此，圆柱齿轮传动在起重运输、工程机械、冶金矿山、石油化工、建筑机械、轻工纺织、医疗器械、仪器仪表、汽车、船舶、兵器、和航空航天等工业部门均获得了广泛的应用。对这种减速器进行优化设计，必将获得可观的经济效益。

选做这个毕业设计，一方面对于减速器的内部结构和工作原理也有一定的了解和基础，其次通过对圆柱齿轮减速器这一毕业课题设计可以巩固我大学4年来所学的专业知识，对于我也是一种检验。可以全面检验我大学所学的知识是否全面，是否能灵活运用到实际生活工作中。在做的过程中我还可以不断学习和拓宽视野和思路，做到理论与实际相结合的运用。最重要的是对于即将离校走向社会的我是一种挑战，培养我独立思考，树立全局观念，为以后的我奠定坚实的基础。

二、国内外研究概况及发展趋势（含文献综述）：

随着时代进步，科技与时俱进，对于齿轮的传动越来越多的科技因素在起 着主导地位。世界上一些工业发达国家，如日本、德国、英国、美国和俄罗斯等，对齿轮传动的应用，生产和研究都十分重视，在结构优化、传动性能，传动功率、转矩和速度等方面均处于领先地位，并出现一些新型的圆柱传动技术，如封闭圆柱齿轮传动、圆柱齿轮变速传动和微型圆柱齿轮传动等早已在现代化的机械传动设备中获得了成功的应用。圆柱齿轮传动在我国已有了许多年的发展史，很早就有了应用。然而，自20世纪60年代以来，我国才开始对圆柱齿轮传动进行了较深入、系统的研究和试制工作。无论是在设计理论方面，还是在试制和应用实践方面，均取得了较大的成就，并获得了许多的研究成果。

近20多年来，尤其是我国改革开放以来，随着我国科学技术水平的进步和发展，我国已从世界上许多工业发达国家引进了大量先进的机械设备和技术，经过我国机械科技人员不断积极的吸收和消化，与时俱进，开拓创新地努力奋进，使我国的齿轮传动技术有了迅速的发展。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平。纵观国内减速器行业的现状，为保持行业的健康可持续发展在充分肯定行业不断发展、进步的同时，更应看到存在的问题，并积极研究对策，采取措施，力争在较短时间内能有所进展。目前，同外减速器行业存在的比较突出的问题是，行业整体新产品开发能力弱、工艺创新及管理水平低，企业管理方式较为粗放，相当比例的产品仍为中低档次、缺乏有国际影响力的产品品牌、行业整体散、乱情况依然较为严重。基于此，推进行业优势企业间的购并、整合，尽快形成有着一定的市场影响力的品牌、有较大规模的和实力、有较强产品研发和技术支持能力的这样若干个集团型企业，如此放能在与国外同行的竞争中保持一定的优势并不断得以发展。

国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，完全可承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区。

目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。在第一代通用硬齿面齿轮减速器及圆弧圆柱蜗杆减速器系列产 2 品的基础上，由西安重型机械研究落开发并完成标准化的新一代圆柱及圆锥——圆柱齿轮减速器及圆弧圆柱蜗杆减速器业已投方市场。新一代减速器的突出特点为不仅在产品性能参数上进一步进行于优化，而且在系列设计上完全遵从模块化的设计原则，产品造型更加美观，更宜于组织批量生产，更适应现代工业不断发展而对基础件产品提出的愈来愈高的配套要求。此外，南京高精齿轮股份有限公司也推动了PR系列的模块式齿轮减速器系列产品。但总体而言，国内同外减速器系列产品的开发及更新工作近几年进展缓慢，与国外同行在此方面的差距有拉大的趋势。而且与市场的需求也很不适应，西安重型机械研究所及国内其他单位今年已着手开始这方面的开发级标准化工作。

在通用减速器的制造方面，国内目前生产厂家数目众多，如对各种类型的圆柱齿轮机圆锥——圆柱齿轮或者齿轮——蜗杆减速器系列产品，国内主要厂家有南京高精齿轮股份有限公司、宁波东力传动设备有限公司、江阴齿轮箱制造有限公司、江苏泰星减速器有限公司、江苏金象减速机有限公司、山西平遥减速机厂等。对象蜗杆减速器，目前国内主要生产圆弧圆柱蜗杆减速器、锥面包络圆柱蜗杆减速器、平面二次包络环面蜗杆减速器等多种类型，主要生产厂家有江苏金象减速机有限公司、首钢机械制造公司、杭州减机厂、杭州万杰减速剂有限公司、天津万新减速机厂、上海浦江减速机有限公司等，对各种通用圆柱齿轮减速器、包括标准的NGW系列圆柱齿轮减速器，也包括各类回转圆柱减速器及封闭式圆柱齿轮检录其等，主要生产厂家有荆州巨鲸动机械有限公司、洛阳中重齿轮箱有限公司、西安重型机械研究所、石家庄科一重工有限公司、内蒙兴华机械厂等。

在各类专用传动装置的开发机制造方面，国内近几年取得的明显的进展，如重庆齿轮箱有限责任公司生产的MDH28型磨机边缘驱动传动装置，其最大功率已达7000KW，传动转矩达5000KN.m，总重46吨，生产的1700热连轧主传动齿轮箱子的最大模数为30，重量达180吨。由杭州前进齿轮箱有限公司生产的gwc70/76型1.2万吨及装箱船用齿轮箱，传动功率已达6250KW。(转载中国锻压网)由南京高精齿轮股份有限公司及重庆齿轮箱有限公司生产的里磨系列齿轮箱最大功率已达3800KW，由西安重型机械研究所、洛阳重重齿轮箱有限公司、荆州巨鲸传动机械有限公司等开发制造的重载圆柱齿轮箱系列产品在矿山、冶金、建材、煤炭及水电等行业也都得到了广泛应用，其中西安重型机械研究所开发的水泥行业辊压机悬挂系列圆柱齿轮箱的输入功率已达1250KW，用于铝造轧 机的圆柱齿轮箱有司责任公司、杭州前进出论箱有限公司、西安重型机械研究所开发的风力发电增速箱系列产品也逐步取代进口产品，广泛应用于国内风电行业。在大型齿圈的制造方面，国内目前最大直径为9.936米，净重达80吨的齿圈已由中信重机制造完成，并用于武钢集团年产500万吨氧化球生产线，至此用于大型烧结机、磨机、回转窑的大型驱动装置以及用于转炉及烧结设备的大型柔性传动装置国内均可圈套供货，而无需再行进口。

在其他类型新产品的开发方面，行业企业也取得了不少成果，如西安重型机械研究所开发的工程车辆变速箱和风机及泵用差动节能调速装置、洛阳中重齿轮箱有限公司的大型矿井提升机圆柱齿轮箱、江苏金象减速机公司的磨机驱动齿轮箱、北京太富力传动有限公司的大型三环传动齿轮箱及传动装置等，也都受到了市场的欢迎并得以广泛应用。

在行业企业的产能扩展及技术改造方面，近几年呈现出跨越式的发展，这一方面得益于近几年市场强劲需求的拉动，另一方面也是受企业扩大生产规模、提升加工制造水平、进而提升企业竞争力的主观愿望的驱动，国内主要产品厂家近二年购进的关键加工设备，如大型磨齿机、镗铣床、技工中心及热处理设备等，累计超过200余台（套），预计行业产能扩大一倍以上，技改工作的开展固然有提审行业企业规模和生产集中度及竞争力的客观效果，但由于仍存在行业企业数量多、规格小及水平参差不齐等实际问题，因之随着市场需求的回落和国外同行厂商大规模进入国内市场，行业竞争必将进一步加剧，这也必将促进行业企业间的购并、整合甚至转型。

据有关资料介绍，人们认为目前齿轮传动技术的发展方向如下：

（1）标准化、多品种 目前世界上已经有50多个渐开线圆柱齿轮传动系列设计；而且还演化出多种形式的圆柱减速器、差速器和圆柱变速器等多种产品。

（2）硬齿面、高精度 圆柱传动机构中的齿轮广泛采用渗碳和氮化等化学热处理。齿轮制造精度一般均在6级以上。显然，采用硬齿面、高精度有利于进一步提高承载能力，使齿轮尺寸变得更小。

（3）高转速、大功率 圆柱齿轮传动机构在高速传动中，如在高速汽轮中已获得日益广泛的应用，其传动功率也越来越大。

大规格、大转矩 在中低速、重载传动中，传递大转矩的大规格的圆柱齿轮传 动已有了较大的发展。

三、研究内容及实验方案：

在圆柱齿轮传动的设计时，应该根据设计任务书所要求该圆柱传动的要求（原始数据及设计技术要求），进一步分析该传动所需的使用要求、工作状况和所需齿轮的机械特性，首先应了解和掌握该圆柱齿轮传动的已知条件；通常，已知的其原始数据为输入功率、输入转速、传动比、工作特性和载荷工况等。

建立优化设计模型，优化问题的数学是实际优化设计问题的数学抽象。在明确设计变量、约束条件、目标函数之后，优化设计问题就可以转化成一般数学问题。采用惩罚函数法对设计参数进行约束优化，以中心距最小为目标进行优化设计，并与常规设计进行比较。进而绘制出减速器装配图及主要零件图。

二级圆柱齿轮减速器的优化设计的一般原则是：

（1）各级传动的承载能力大致相等（可以最大性能的发挥减速器的承载能力）；

（2）在一定承载能力下，减速器具有最小的外形尺寸和重量；（3）各级传动中大齿轮的浸油深度大致相等。

四、目标、主要特色及工作进度

1、设计目标：

设计出的圆柱齿轮减速器：其输入功率P=6.2kW，输入转速n1=1450r/min，总传动比i=16.5，齿轮的宽度系数φa=0.4，工作寿命10年，每年工作300天。结构紧凑、传动功率较高，采用惩罚函数法，以中心距最小为目标进行减速器优化设计

2、圆柱齿轮减速器主要特色：

1、重量轻、体积小，结构紧凑、承载能力大

2、传动效率高

3、传动功率范围大，可以实现运动的合成与分解

4、运动平稳、抗冲击和振动的能力较强

5、采用硬齿面技术，使用寿命长，使用性广。

3、工作进度：

1.收集资料、开题报告、外文翻译

3.05－3.25

第1周—第3周 2.建立优化设计的数学模型

3.26－4.8

第4周—第6周 3．编写优化设计程序、计算

4.11－4.24

第 7周—第9周 4.减速器常规设计计算、结果分析

4.25－5.6

第10周—第12周 5.绘制减速器装配图及主要零件图

5.9－5.20

第13周—第14周 6.撰写毕业设计论文

5.21－5.31

第15周—第16周 7．答辩准备及论文答辩

6.1－6.2

第17周

五、参考文献

篇3：谐波齿轮减速器现状

行星齿轮减速器通常工作在低速重载的恶劣环境下, 而且在整个工作系统中具有重要的地位, 它一旦出现故障会导致整个工作系统的延时或停滞, 势必会给企业带来重大的经济损失。

1 行星齿轮减速器的结构和齿轮故障特点分析

行星齿轮传动系统的基本部件有太阳轮、行星轮、行星架和内齿圈。根据行星齿轮减速器的具体结构有很多不同的分类方法, 简单的我们可以用一级减速、二级减速、三级减速和四级减速来加以区别。其中二级减速以上的减速器的太阳轮采用浮动联接的方式, 因此在故障机理和信号传递路径和方式上有很多相同之处, 运动形式和自身结构都更加复杂, 所以以一级减速行星齿轮减速器为例进行分析。

在一级行星齿轮减速器中, 通常情况下太阳轮固定在主动轴上, 若干个行星轮分别和太阳轮、内齿圈啮合, 通过行星架输出动力或运动。轮系的主要故障有点蚀、齿面磨损、断齿等。常见齿轮故障的发生比例为:齿面磨损为10%, 点蚀为31%, 断齿为41%, 其他为18%。齿面磨损通常发生在齿轮工作一段时间以后, 初期的齿面磨损不易发现, 当磨损达到一定的程度振动信号才有明显的显示, 齿轮的啮合频率及其谐波的幅值明显增大。断齿一般是因为齿轮传动中的循环应力作用超出了轮齿材料的疲劳极限, 逐渐在齿根产生裂纹, 进而发展成断齿。断齿故障的振动信号通常以齿轮啮合频率及其谐波为载波频率, 故障齿轮 (针对太阳轮) 所在轴转频及其倍频为调制频率, 调制边频带宽而高。对于行星齿轮其载波频率为齿轮的啮合频率或其倍频, 调制频率为故障齿轮的特征频率或其倍频。

2 行星齿轮减速器齿轮振动信号的特点

由于行星齿轮减速器传动系统中有既自转又公转的行星齿轮, 它的振动信号不仅包含太阳轮、行星轮、内齿圈和行星架的旋转频率, 还包含它们之间相互啮合的啮合频率。此外还有以上频率的倍频和其他部件产生的振动信号的叠加。

通常, 传感器安装在齿圈或与之相连的箱体上采集振动信号。太阳轮-行星轮以及行星轮–齿圈啮合副的啮合点相对传感器的位置随行星架旋转变化, 使得啮合点至传感器之间的振动传递路径发生变化。这种时变的传递路径对振动测试信号产生幅值调制效应, 进一步增加了信号的复杂性。针对行星齿轮系统的这种特性, 对不同结构的行星齿轮减速器建立适合的振动信号模型是进一步分析信号的基础。国内外的众多学者根据行星齿轮减速器的某些特点建立了与之相应的信号模型和处理方法。澳大利亚新南威尔士大学的BARSZCZ等针对常规诊断方法不能诊断出风电行星齿轮箱内齿圈裂纹的问题, 2009年利用谱峭度有效地提取出故障特征。清华大学的冯志鹏[1]等针对风机行星齿轮减速器的分布式故障和局部故障进行系统的研究, 详细论述了行星齿轮系中太阳轮行星轮和内齿圈的故障机理, 建立了信号模型, 推导出了与之相应的故障特征频率的计算公式, 为行星齿轮系的故障诊断建立了相对较完善的分析方法。但是由于行星齿轮系统自身的复杂特性, 研究者们目前只是通过精简的方法来研究, 忽略了很多特性, 只是针对某一点进行分析, 并没有形成完善系统的诊断方法。并且在研究中也只是以严重的齿轮故障 (严重磨损、断齿等) 作为对象, 并不能够区别早期的故障信号, 而且对于大减速比的多级行星齿轮减速器的研究也非常少。由于一些行星齿轮减速器应用部位很重要, 提高早期故障的预判几率, 避免重大故障的发生才是研究行星齿轮减速器的方向。

3 行星齿轮减速器故障信号的分析方法

鉴于行星齿轮减速器的结构特性, 实际工作中测量到的信号通常包含多种频率成分, 如何从中分离出故障信号和识别故障类型是解决问题的关键。冯志鹏[1]等提出了基于经验模式分解的频率解调分析方法和行星齿轮减速器的振动信号的调幅特点。提出了本质模式函数的选择原则, 推导了瞬时频率Fourier频谱的解析表达式, 提出了幅值解调分析方法, 推导了包络谱的解析表达式。在分析时要考虑齿轮啮合的瞬时冲击因素, 齿轮刚度的影响和相位变化。在现在的行星齿轮系统中, 多级行星齿轮减速器通常应用于非常重要的场合, 它的结构更加复杂。因此, 对于它的齿轮故障诊断需要融合基于实时信号处理的时域同步平均方法, 提高信号的真实性, 运用现代的信号采集技术, 进行实时有效的检测。要综合利用多种手段, 提高行星齿轮系齿轮故障预判的准确性。

4 结语

(1) 论述了行星齿轮减速器齿轮故障的诊断分析特点和信号处理方法。 (2) 提出了多级行星齿轮减速器齿轮信号分析的难点, 分析了采用多种技术融合来预判行星齿轮减速器齿轮故障的可行性。

参考文献

篇4：行星齿轮减速器效率及自锁分析

【关键词】行星齿轮；减速器；优化设计；自锁

1.引言

行星齿轮工作过程中，采用正确的齿数，获得的效率高、使用的期限延长以及传动更加可靠。行星齿轮机构的设计的工作任务艰巨，而且用普通的设计方法只能够满足一般的工作要求。所以，用体积最小的原理对行星齿轮减速器进行优化设计。

2.行星齿轮减速器结构概述

行星齿轮是被装配在一个可以自由转动的行星杆上，能够围绕自身的轴线转动，与此同时，还可以绕着行星杆转动。

由于行星杆的存在，导致了转动轴的动力的输入及输出。从而可以充分利用这一特性，使离合器在适当的时候固定某一条轴的运转，剩下的轴继续转动，这就导致了相互啮合的齿轮之间的传动有很多的配合。自动变速箱就是利用行星齿轮的这种特点，改变离合器相对运动的关系获得不同的传动比，使得速度得到一定的调节。

3.行星齿轮减速器效率的优化分析

在一个行星杆和两个太阳轮的行星轮系中，行星轮系的传动效率影响着减速器的整体的效率。一般采用“行星轮系转化法”，首先需要弄清楚周转轮系和定轴轮系在效率方面的应有内在关系，以此来计算周转轮系的效率的方法。

3.12K-H型行星齿轮系统的传动效率

行星齿轮传动系统的传动效率与功率的传递相关，选择齿轮系统的不同构件作为主动件，功率的传递的方向不同，相对应的功率的平衡方程也不相同。图1为周转轮系，分别以行星杆H和太阳轮1为主动构件，得到对应的行星齿轮传动系统的效率计算公式。如表1。

3.2行星齿轮减速器的效率分析

1）当时，行星齿轮系为负号机构，这时不管以太阳轮为主动件还是行星杆为主动件，行星轮系的效率一般要大于转化机构的效率。但是，想要运用负号機构达到较大的减速传动比，最主要的是加大行星齿轮减速器的转化机构的传动比。

2）当时，行星齿轮传动系统为正号机构。当时，行星齿轮系统的效率随着的变大而变大，然而不会比大。当正号机构被应用在减速装置时，即使在行星齿轮减速机构的减速比很大的情况下，减速机构都不会发生自锁的现象。

4.行星齿轮（Planetary Gear Trains）传动自锁条件分析

如果传动的输入部件、输出部件以及固定部件，它们分别用字母表示为A、B和C。行星齿轮减速器的传动中，A部件仅仅能够作为输入部件，B仅仅能够作为输出部件，输入和输出部件不能够相反。这样的传动称为行星齿轮的自锁。

在行星齿轮传动机构的设计过程中，不仅要分析变换A，B-C，而且变换B，A-C。怎样才知道齿轮机构是否自锁，在什么样的条件下自锁才会发生，一定要弄清楚效率的两个公式的转换，那么转换机构的实际的传动效率自锁时等于零，但是公式中的效率的乘积应该小于零。即：（1）

4.1行星齿轮传动中四构件的自锁

5.结语

行星齿轮减速器的加工制造技术越来越完善，因此被广泛地应用在自动减速器中。在不改变齿轮设计强度的条件下，改变齿轮中心距、获得恒定的传动比，与此同时也可以减少减速器的结构尺寸。通过优化结果分析可知，对行星齿轮减速器的设计与制造提供了参考。

参考文献

篇5：圆锥圆柱齿轮减速器任务书

本次设计为课程设计，通过设计二级齿轮减速器，学习机械设计的基本过程、步骤，规范、学习和掌握设计方法，以学习的各种机械设计，材料，运动，力学知识为基础，以《机械设计》、《机械原理》、《机械制图》、《机械设计课程设计手册》、《制造技术基础》、《机械设计课程设计指导书》以及各种国标为依据，独立自主的完成二级减速器的设计、计算、验证的全过程。亲身了解设计过程中遇到的种种问题和解决的方法，思考、分析最优方案，这是第一次独立自主的完成设计过程，为毕业设计以及以后的就业工作做下铺垫。

1.2课程设计题目

带式运输机

1.3机构简图

1.4已知条件

1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35℃；

2）使用折旧期：8年；

3）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 4）动力来源：电力，三相交流，电压380/220V； 5）运输带速度允许误差：±5%；

6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。

1.5设计数据

运输带工作拉力：2800N 运输带工作速度：1.4m/s 卷筒直径：350mm 1.6传动方案

圆锥圆柱齿轮减速器

篇6：齿轮系与减速器机械基础电子教案

【课程名称】 齿轮系与减速器 【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010 栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

1．了解齿轮系的组成与类型和传动特点。

2．会计算定轴轮系的比。能读懂齿轮减速器的结构和标记。

二、能力目标

掌握定轴轮系的传动比计算。

三、素质目标

1． 了解定轴轮系的作用、组成、类型和传动特点。2． 会计算定轴轮系齿轮传动的传动比。

四、教学要求

掌握定轴轮系的传动比计算。【教学重点】

定轴轮系的传动比计算。【难点分析】

会从定轴轮系中，找到定轴轮系的传动路线，求出轮系的传动比。【教学方法】

演示与讲授相结合，边讲边练。

【学生分析】

由于学生第一次接触到轮系的传动比，实际上轮系的传动比是由多级单传动比组成的。以前已经学了单级传动比的计算，轮系的传动比等于各级传动比的乘积。讲课时从实例出发，总结出普遍的规律。这样才能使学生理解又记得住。【教学资源】

1． 机械基础网络课程。北京：高等教育出版社，2010。

2． 吴联兴主编。机械基础练习册。北京：高等教育出版社，2010。3． 教具、实物、课件或挂图。【教学安排】

4学时（180分钟）【教学过程】 一． 新课导入

回忆单级圆柱齿轮传动比的计算方法，举一对圆柱齿轮传动比为例引入新课。二． 讲授新课

1．齿轮系的组成与类型

实际应用中，一般都不用一对齿轮传动，而是由多对齿轮传动组合而成，这就是齿轮系。齿轮系分为定轴轮系和行星轮系两种。

定轴轮系

所有的齿轮轴线在传动中都是固定不动的。

行星轮系

所有的齿轮轴线在传动中至少有一个是不断变化的。2．齿轮系传动的主要特点

（1）

齿轮系的传动能获得大的传动比。

（2）

可实现变速和变向传动，如汽车速度的变化和变向.3.定轴轮系传动比的计算

以图7－65齿轮系为例，由个体实例推导出定轴轮系传动比的计算通用公式，注意要使学生能读懂简图的含义。并用汽车的箱四级变速为例分别计算出四种不同的转速。讲课时注意分析四种不同传动路线，就能得出四种不同的传动比。4．齿轮减速器的结构和标记

齿轮减速器的结构种类很多，国家已有统一的标准，并已成系列化。如图7－72为例，是典型的齿轮减速器的结构。学习时重点会读懂齿轮减速器标记含义，如教材中的标牌：

Z/Y-400-12.5-1 JB/8853-2001

三．小结

1．定轴轮系的含义，应用较广。行星轮系的结构较为复杂，但应用也很多，如自动挡的汽车变速器。

2．定轴轮系传动比的计算为多级齿轮传动比的乘积。

3．会读懂齿轮减速器标记含义。

四．布置作业

篇7：谐波齿轮减速器现状

图8－1为单级圆柱齿轮减速器的立体图；图8－2为单级圆柱齿轮减速器的装配图（之一：凸缘式端盖）；图8－3 高速齿轮轴工作图；图8－4 圆柱齿轮工作图；图8－5 低速轴工作图；图8－6 减速器箱盖工作图；图8－7 减速器箱座工作图；图8－8为单级圆柱齿轮减速器的装配图（之二：嵌入式端盖）。

8－1

单级圆柱齿轮减速器立体图

图

图8－2 单级圆柱齿轮

减速器装配图（之一）

图8－4 圆柱齿轮工作图

－5

低速轴工作图

图

篇8：谐波减速器柔轮结构优化设计研究

谐波齿轮传动是谐波传动中的一种主要结构类型, 它是以齿轮作为基本元件的传动形式, 一般由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个构件组成。主要依靠波发生器迫使柔性齿轮变形所产生的连续移动着的变形波来实现运动或动力的传递, 具有传动比大、结构紧凑、效率高、运动精度高等优点, 在机械和机器人等方面有很多应用[1,2]。柔轮是一薄壁壳体元件, 作为谐波齿轮传动中的主要构件, 在工作中受交变应力作用, 易发生破坏, 容易导致齿根疲劳裂纹的扩展而引起疲劳破坏。柔轮的疲劳断裂是谐波齿轮传动中最常见、最主要的失效形式, 因此对柔轮的强度研究是谐波齿轮传动中的重点。而确定柔轮的应力大小和分布规律是强度研究的关键。

因而很多学者对其进行了研究, 辛洪兵[3], 王知行[4]等采用有限元法对杯型柔轮进行应力数值模拟研究;郑德林等[5]采用边界元法, 研究了谐波齿轮传动齿间啮合力的分布规律以及杯型柔轮齿根应力的计算。但是, 该研究方法只对杯型柔轮进行了研究, 并没有对不同形状的柔轮进行模拟分析。本文通过采用有限元方法, 分析模拟了不同形状的柔轮在空载条件下的应力以及应变情况, 研究表明:在相同的工作条件下, 直线直角回形柔轮产生的等效应力和等效应变都较小。

1 柔轮结构及其参数

1.1 柔轮结构及其参数

柔轮材料为55Si2Mn, 其弹性模量E=197GPa, 泊松比为u=0.2548。

柔轮结构参数按照图1~图3中的标注, 其数值如下:

壳体壁厚S=1.6mm, 齿圈处厚度S1=2mm, 壳体长度L=160mm, 齿圈宽度bR=25mm, 齿圈前沿宽度b1=8mm, 齿圈与壳体连接处圆角半径R1=R2=0.12mm, 壳体底部圆角半径R3=3.5mm, 壳体内径d=160mm, 壳体杯底处内径d1=80mm, 其它结构中L1=40mm, d2=20mm, d3=10mm, d4=20mm。

按照图1、图2、图3中显示的数值, 对三种不同结构柔轮模型进行三维建模。

1.2 波发生器模型

由于采用内波发生器的结构能充分利用空间, 其径向尺寸小, 结构紧凑, 制造安装方便。因此, 在应用中大都采用内波发生器的谐波传动。常用的有滚轮、凸轮及圆盘式波发生器。凸轮波发生器作用时的模型如图4所示。

在有限元分析建模时考虑到柔轮齿模数小、齿数多、齿很小, 为了分析方便, 将柔轮齿圈部分的齿简

化为当量厚度的光壳, 取当量厚度[6]:

为了便于分析波发生器与柔轮之间的作用, 将波发生器假设成椭圆形状的柱体, 在模拟分析时设置成刚体。

2 柔轮的强度分析

根据圆柱壳体的半无矩理论, 得到柔轮:

弯曲应力为:

剪切应力为:

波发生器采用标准的椭圆凸轮结构波发生器, 这种结构使柔轮与刚轮的啮合达到理想状态, 其运转平稳, 精度高, 效率高, 而且由于柔轮内部的应力分布状态得到改善, 因而承载能力高[7]。

由于采用的是凸轮波发生器, 所以柔轮装入波发生器后的变形规律为:

将 (4) 式代入 (2) 、 (3) 中得到:

标准椭圆凸轮轮廓线的极坐标方程为[8]:

其中, aH, bH分别为椭圆凸轮的长轴和短轴半径。若令rb为柔性滚动轴承的内半径, 则长轴半径、短轴半径分别为:

3 柔轮的有限元模拟

3.1 边界条件设置

分别对三种不同结构的柔轮和波发生器进行有限元网格划分。以杯形柔轮为例, 因为柔轮的壁厚比较薄, 将柔轮模型设置为柔体。采用自由划分方式, 网格单元为:四结点曲面薄壳或厚壳 (S4R) , 其网格划分后的模型如图5所示。

波发生器和柔轮之间设置为“刚体—柔体”接触。经过计算, 摩擦系数为0.15时, 模拟的结果比较准确[9], 因此设置摩擦系数为0.15。进行有限元模拟时, 波发生器设置为刚体, 且将其设置为主动件, 使其绕中心轴旋转, 将柔轮底部完全固定。

3.2 有限元模拟结果分析

采用ABAQUS有限元软件分别对杯形柔轮、“之”字形柔轮、直线直角回形柔轮进行数值模拟分析, 得到三种不同结构的柔轮在空载条件下的等效应变云图和等效应力云图。

由表1可以看出, 尺寸相同的三种结构, 在同样的工作条件下, 直线直角回形柔轮的最大等效应变和最大等效应力都要小于“之”字形柔轮及杯形柔轮结构。从三种结构柔轮的等效应变和等效应力分析结果来看, 直线直角回形柔轮为三种结构中较好的。

4 结论

通过对三种不同结构的柔轮进行有限元模拟分析, 得到如下结论:在设计谐波减速器时, 将柔轮设计成直线直角回形结构比较好;在设计柔轮时, 应将柔轮的危险区域齿圈部分的倒角设置的大一些, 防止齿圈部分产生裂纹。

参考文献

[1]JAMES F A, DENNIS R H.Characteristics and requirements of robotic manipulators for space prerations[J].SPIE, 1991, 1612:13-23.

[2]SHMITZ E, RAMEY M.Initial experiments on the endpoint control of a2-DOF log-reach elastic manipulator[J].SPIE, 1991, 1612:245-256.

[3]辛洪兵.柔轮齿圈应力的有限元分析[J].机械科学与技术, 2003, 22 (4) :558-559.

[4]王知行, 徐克.杯型柔轮应力分析与研究[J].齿轮, 1989, 13 (2) :23-26.

[5]郑德林, 胡海燕, 李华敏.谐波齿轮传动齿间啮合力分布规律及柔轮齿根应力的计算[J].齿轮, 1989, 13 (2) :11-12.

[6]M.H.伊万诺夫著.谐波齿轮传动[M].沈允文, 译.北京:国防工业出版社, 1987.

[7]邓娟, 杨荣松, 郑香美, 高兴旺.基于ANSYS的谐波减速器杯型柔轮应力分析与参数优化[M].机械设计与制造, 2012:59-61.

[8]沈允文, 叶庆泰.波齿轮传动理论和设计[M].北京:机械工业出版社, 1985.

篇9：谐波齿轮减速器现状

关键词：制图测绘 齿轮减速器 问题分析

《机械制图测绘》是继《机械制图》课程后开的一门实践性较强的实训课程，重点培养学生的读图、绘图、查阅资料以及团队协作能力。制图测绘实训教学课程时间较短，为了使学生能更好的将书本上的理论知识与实际相结合，必须合理安排时间和任务，采用科学有序的教学方法，才能保证测绘实训课程达到预期效果。本文主要以齿轮减速器为例讲解了机械制图测绘的方法和步骤，对测绘过程中出现的一些常见问题进行了分析，并提出了改进措施。

一、齿轮减速器的工作原理

齿轮减速器主要由箱体、箱盖、齿轮、齿轮轴、轴、滚动轴承、轴承端盖、挡油环、支撑环等零件组成。它是通过一对或多对齿数不同的齿轮啮合传递转矩进而实现减速的一个部件。[1]其工作原理是：动力从主动轴即小齿轮轴伸出箱外的一端传入，通过互相啮合的一对齿轮，传递到从动轴上，从而带动工作机械传动。由于从动齿轮的齿数比主动齿轮的齿数多，所以从动轴的转速下降，达到减速的目的。

二、齿轮减速器测绘的基本方法和步骤

2.1测绘前的准备工作

测绘前指导老师首先要根据班级人数和所要测绘的减速器数量任务，对学生进行合理分组。以36名学生为期一周的实训教学为例，测绘的减速器主要有单级圆柱齿轮减速器、二级同轴式圆柱齿轮减速器和二级分流式圆柱齿轮减速器，可以分6组，每组6人，由于学生的基础参差不齐，分组的时候尽量将基础好的学生和基础相对差的学生分在一组，并且选一名基础好的学生为组长。然后抽签选择要测绘的减速器，最后给每组分发测绘指导书、测绘工具、绘图用品以及一些参考图册等。

2.2掌握理论基础知识

掌握减速器的工作原理和结构特点是开展测绘教学实训课程的前提。首先让同学们认真阅读测绘指导书，根据减速器工作原理图和结构示意图初步掌握减速器的工作原理和结构特点，并进一步掌握各零部件的名称和用途。

2.3拆卸减速器

按组对各减速器进行拆卸，进一步理解减速器的工作原理和结构特点，拆卸的过程中要认真观察每个零件之间的装配关系和连接关系，弄清各零件的装配位置及拆卸顺序，拆卸下来的零件要妥善保管，避免碰坏或丢失。拆卸完毕后，列出每组减速器中所有零件的明細，包括零件的名称、数量、规格、标准代号等。

2.4测绘零件并画草图

减速器装配体中的每个零件，除了标准件外，其他零件都应画出零件草图。首先根据各零件的结构形状画出零件视图，确定要标注的尺寸，然后对零件进行测量，将测量的尺寸标注在视图上，加以整理后就得到零件草图。对于标准件可通过测量有关尺寸，从相应标准中查出名称、规格和标准代号等，做好相应记录。画零件草图时还应尽可能注意到零件间尺寸的协调。

2.5画减速器装配图

根据装配示意图、零件草图画出装配图。画装配图的过程是一次检验、校对零件形状和尺寸的过程，草图中的形状和尺寸如有错误或不妥之处，应及时改正，保证各零件之间的装配关系能在装配图上正确的反映出来。

2.6画零件工作图

根据装配图和修改后的零件草图画出每个零件的工作零件图。

三、齿轮减速器测绘教学中常见问题及对策

3.1画零件图的一些常见问题及对策

1.表达方案的选择

对于一些典型零件的画法，不知道如何选择表达方案。

（1）轴类零件

齿轮减速器中的轴类零件主要有轴和齿轮轴，对于这类零件只要将轴线水平放置画一个主视图，如果上面有键槽或通孔，再画一个移出断面图或局部剖视图就可以了。注意画齿轮轴时，齿轮的齿顶线、分度线、齿根线的画法。

（2）轮盘类零件

轮盘类零件如齿轮、轴承端盖。对于腹板式齿轮，由于圆周上分布有通孔、轮毂、键槽等结构，应该将齿轮轴线水平放置，主视图采用全剖视图，再配一个左视图反映上面通孔的个数及分布位置、键槽的结构等。轴承端盖主要是用来固定轴承的位置，调整轴承间隙并承受轴向力的，本次测绘的减速器采用的是凸缘式端盖，有可通端盖和不可通端盖，轴承端盖与箱体之间都是采用螺钉连接，所以端盖上也分布有需要安装螺钉的通孔，在选择表达方案时，一样将端盖轴线水平放置，主视图采用全部视图，配一个左视图反映通孔的分数和分布位置。

（3） 套筒类零件

齿轮减速器中的套筒类零件有调整环、挡油环、支撑环等，这类零件的结构比较简单，只要将轴线水平放置，画一个全剖视图就足以把零件的结构表达清楚了。

（4） 箱体类零件

齿轮减速器中箱体类零件无非就是齿轮箱体和箱盖，箱体和箱盖内外结构都比较复杂，至少需要三个或三个以上的视图，为了将内外结构表达清楚，可应用各种表达方法。

2. 尺寸的标注

尺寸标注主要是选择尺寸基准的问题。尺寸基准的选择主要遵循“三面一线”的原则，“三面”指的是底面、对称面、重要断面，“一线”指的是回转体的轴线。尺寸基准的选择如果不合理，标注尺寸时就会出现很多问题，特别是轴和齿轮轴的尺寸标注，如果基准选择不好，就不知道如何标注尺寸，一些重要的尺寸可能不能直接标出来，甚至有的同学会标出封闭的尺寸链。

3.技术要求的标注和书写

技术要求有表面粗糙度、尺寸公差、形位公差等，应按标准规定的各种符号、代号、文字标准在图形上。[2]其他一些无法标准在图形上的内容或需要统一说明的内容，可以用文字注写在图纸下方的空白处。但是由于测绘的时间短暂，对于技术要求上的表面粗糙度、尺寸公差、形位公差没有足够的时间测量，对于一张没有技术要求的零件图来说也不算是一张完整的零件图，所以可以通过增加测绘的时间和配备足够的工具来解决这些问题。

3.2画装配图的一些常见问题及对策

前面的工作都是为画装配图做准备。装配图主要是反映减速器的工作原理、传动路线、各零件之间的装配位置、齿轮的啮合情况等。在画装配图时，应以俯视图为主，兼顾主视图和左视图，俯视图可以采用沿接合面剖切的画法。在画装配图时，很多同学直接从主视图开始画，中心距的也是通过测量而得，结果在画俯视图时，齿轮要么啮合不上，要么啮合的位置不对。其实在画装配图时，应该先画传动件的中心线，中心距的确定应该通过两啮合齿轮的齿数和模数计算而得。

四、结论

《制图测绘》是机械专业必须开设的一门实训课，尽管在测绘教学过程中会出现不同的问题，但只要加强理论课的学习并在测绘过程中采用科学的教学方法，对出现的各种问题进行认真的思考和分析，一定能够收到良好的教学效果。相信通过科学的测绘教学实训后，学生们能更好的将理论与实践结合，分析问题和解决问题的能力也会全面提高，同时也更加符合企业单位的人才需求。

参考文献：

[1]刘晓丹，周永伏.浅谈项目教学法在教学改革中的应用[J].中国科教创新导刊，2014，（1）：148.

[2]袁惊滔，高红英等.高职教育中的机械制图测绘实践改革[J].新课程研究，2013，（8）：8-9.

篇10：谐波齿轮减速器现状

关键词：行星减速器；齿轮轴；热处理技术；加工工艺

我们知道行星减速器主要用于行星的减速作用，是连接传动装置传输减小动力的主要装置，而齿轮轴是行星减速器中最为重要的装置。齿轮轴性能的好坏以及机械加工工艺是否精湛直接关系到行星系统的安全，因此我们对于行星减速器的要求很高。在行星减速器的制作工艺过程中，行星减速器齿轮轴的热处理技术以及机械加工制作工艺是判定行星减速器质量好坏的关键因素。在我们日常的生产工作中，通过科学的理论以及不断地实践总结，我们通过三级行星减速器的加工制作工艺，能够准确的分析出减速效果，保证传输动力的精确度，并且使用寿命比传统技术制造的寿命要延长。因此，笔者在实践总结中，本文重点介绍行星减速器齿轮轴的热处理与机械加工工艺研究。

一、行星减速器技术简介

行星齿轮减速机又称为行星减速机，伺服减速机。在减速机家族中，行星减速机以其体积小，传动效率高，减速范围广，精度高等诸多优点，而被广泛应用于伺服电机、步进电机、直流电机等传动系统中。其作用就是在保证精密传动的前提下，主要被用来降低转速增大扭矩和降低负载/电机的转动惯量比。行星齿轮减速机主要传动结构为：行星轮，太阳轮，内齿圈。行星减速机因为结构原因，单级减速最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：3/4/5/6/8/10，减速机级数一般不超过3，但有部分大减速比定制减速机有4级减速。相对其他减速机，行星减速机具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高传动效率(单级在97%-98%)、高的扭矩/体积比、终身免维护等特点。因为这些特点，行星减速机多数是安装在步进电机和伺服电机上，用来降低转速，提升扭矩，匹配惯量。行星减速机额定输入转速最高可达到18000rpm(与减速机本身大小有关，减速机越大，额定输入转速越小)以上，工作温度一般在-25℃到100℃左右，通过改变润滑脂可改变其工作温度。精密行星减速机因搭配伺服电机所以背隙等级(弧分)相当重要，不同背隙等级价格差异相当大，行星减速机可做多齿箱连结最高减速比达100000。

二、行星减速器工作原理与齿轮轴性能分析

目前，服务于工业中的行星减速器主要是有二级或者三级工艺加工生产的，这种加工工艺对于减速器齿轮轴的精度要求很高，所以制造行星减速器的要求会很高。行星减速器的工作原理主要是通过主动转轴连接浮动齿套，再通过浮动齿轮将传输动力以及减速动力传输给太阳轮，太阳轮会将这两种动力传输给分布在太阳齿轮周围的太阳星轮，行星轮在旋转的同时会会绕着太阳轮以及固定内齿轮转动，通过以上的简单分析，我们发现齿轮轴在行星减速器中的作用是必要而且是非常重要的，并且能够起到关键性的作用，由此我们知道齿轮轴的重要性，齿轮轴作为行星减速器的核心关键技术，主要连接传输动力以及减速动力，所以行星减速器的齿轮轴建工工艺要严密并且精湛，否则会影响到整个行星气器的安全以及使用。在齿轮轴的机加工过程中，制作齿轮轴材料的选择也是重中之中，因为这直接影响到齿轮抽的使用寿命以及行星器的安全。齿轮轴主要是传输动力的中间介质，齿轮轴的工作形式要求其必须承受强大的压力以及负荷，这对齿轮轴的性能要求极其高，因此，对于齿轮轴的材料选择要求其首先具有耐磨性、以及承压性。在这样的条件下，一般性的首选材料是碳钢，但选择碳钢之后首先进行淬火加回温的不断锻造，以保证其耐磨性，这就是所谓的热处理技术。热处理技术是非常繁琐并且要求极高的吗，对于精度的要求非常高，并且必须达到要求才能使用，只有这样才能保证齿轮轴的耐磨性以及承压性，使其具有极高的综合性能。

三、行星减速器齿轮轴热处理技术与机械加工工艺研究

上文，我们已经简单介绍了行星齿轮轴热处理技术，以及行星齿轮轴的简介，我们都已经基本了解行星齿轮轴的工作原理，那么，笔者将简单介绍行星减速器齿轮轴的热处理技术以及机械建工工艺的研究，以期望提高我国的行星齿轮轴热处理技术与机械加工工艺。由于行星减速器齿轮轴的机构非常复杂，材料选择也十分严苛，因此对于行星减速器的齿轮轴热处理技术要求也极高，为了使得齿轮轴能够更坚韧，保证其较强的耐磨性和抗压性，充分发挥其优良的性能，我们的热处理技术主要是正火、调制、淬火加低温调制。齿轮轴的机械加工工艺主要分为下料、锻造、正火（预备热处理）、毛坯粗加工、整体调制（中间热处理）、半漕加工、滚淬火、低温回火、（最终热处理）、磨削、以及检验。这是齿轮轴机械加工工艺的过程，其中的任何一步都关系到齿轮轴最终形成的合格性能。因此，我们如果想要提高我国的行星减速器齿轮轴的热处理技术以及机械加工工艺，就必须在这些步骤中多加研究。

本文笔者通过实际研究操作，重点介绍了行星减速器齿轮轴热处理技术以及加工工艺的研究。齿轮轴质量的好坏以及处理技术的好坏将之间影响到行星减速器的使用效果。通过时间证明，优化生产后的行星减速器比传统知道工艺生产的使用效果要良好许多，使用寿命要延长一倍，稳定性能也获得了极大地提高，综合性能分析性能要提高许多。但这并不是我们的最终目标，我们前进的脚步换不能懈怠，我们还需要不断的努力研究，争取做最好的行星齿轮轴热处理技术以及机械加工工艺的研究。

作者:闫自有 单位:云南东源煤电有限公司一平浪煤矿

参考文献：

[1]韩荣东，吴立新，龚桂仙，张友登.变速箱齿轮轴断裂分析[A];全国冶金物理测试信息网建网30周年学术论文集