减速器设计十篇

减速器设计篇1

关键词：减速器优化设计

传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。

一、单级圆柱齿轮减速器的优化设计

单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i0≤7，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。单级圆柱齿轮减速器以体积最小为优化目标的优化设计问题，是一个具有16个不等式约束的6维优化问题，其数学模型可简记为：

minf(x)x=[x1x2x3x4x5x6]T∈R6

S.t.gj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)

采用优化设计方法后，在满足强度要求的前提下，减速器的尺寸大大地降低，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。优化设计法与传统设计密切相关，优化设计是以传统设计为基础，沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。优化设计虽然弥补了传统设计的某些不足，但该设计法仍有其局限性，因此可在优化设计中引入可靠性技术、模糊技术，形成可靠性优化设计或模糊可靠性优化设计等现代设计法，使工程设计技术由“硬”向“软”发展。

二、混凝土搅拌运输车减速器的优化设计

1.主要参数

混凝土搅拌运输车搅拌筒(罐)的设计容积为8～10m3，最大安装角度12°，工作转速2～4r/min和10～12r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比131∶1，最大输出转矩60kN·m，要求传动效率高、密封性好、噪声低、互换性强。2.2结构设计主要包括前盖组件、被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件和法兰盘组件6大部分。机体间采用螺栓和销钉连接与定位，机体与内齿圈之间采用弹性套销的均载机构。为便于用户在使用时装配与拆卸，减速器主轴线与安装面设计有15°的倾角，法兰盘轴线可以向X、Y和Z方向摆动±6°，并选用专用球面轴承作为支承。轴承装入行星轮中，弹簧挡圈装在轴承外侧且轴向间隙≤0.2mm，减速器最大外形尺寸467mm×460mm×530mm，总质量(不含油)为290kg。

2.传动系统设计

该减速器采用3级减速方案：第一级为高速圆柱齿轮传动，其余两级为NGW型行星齿轮传动。其中，第二、三级分别有3个和4个中空式行星轮，行星轮安装在单臂式行星架上，行星架浮动且采用滚动轴承作为支承；第二级行星架与法兰盘之间采用鼓形齿双联齿轮联轴器连接，混凝土搅拌运输车减速器对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损等要求十分苛刻，因此合理地选择变位系数和进行修形计算十分重要。

三、减速器优化设计的数学模型

1.目标函数

对于C型问题，目标函数是A=min{f(x)}=min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——减速器总中心距，即各级中心距之和；x——各设计变量(包括各级中心距、模数、螺旋角、齿数、齿宽和变位系数等)；n——设计变量的个数。对于P型问题，目标函数是P=max{f(x)}=max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——减速器的许可承载功率；x——同C型；n——同C型。

2.约束条件

约束条件是判断目标函数中设计变量的取值是否可行的一些规定，因此减速器优化设计过程中提出的每一个供选择的设计方案；都应当由满足全部约束条件的优化变量所构成。对于减速器来说，在列出优化设计的约束条件时，应当从各个方面细致周全的予以考虑。例如，设计变量本身的取值规则，齿轮与其它零件之间应有的关系等等。减速器优化设计应考虑以下约束条件：

（1）设计变量取值的离散性约束

齿数：每个齿轮的齿数应当是整数；模数：齿轮模数应符合标准模数系列(GB1357-78)；中心距：为避免制造和维护中的各种麻烦，中心距以10mm为单位步长。

（2）设计变量取值的上下界约束

螺旋角：对直齿轮为零，斜齿轮按工程上的使用范围取8°~15°；总变位系数：由于总变位系数将影响齿轮的承载能力，常取为0~0.8。

（3）齿轮的强度约束

齿轮强度约束是指齿轮的齿面接触疲劳强度与轮齿的弯曲疲劳强度，这两项计算根据国家标准GB3480-83中的方法进行。强度是否够，根据实际安全系数是否达到或超出预定的安全系数进行检验。

（4）齿轮的根切约束

为避免发生根切，规定最小齿数，直齿轮为17，斜齿轮为14~16。

（5）零件的干涉约束

要求中心距、齿顶圆和轴径这三者之间满足无干涉的几何关系。对于三级传动的减速器(如图1)，干涉约束相当于两个约束：第二级中心距应大于第一级大齿轮齿顶圆半径与第三级小齿轮顶圆半径之和；第三级中心距应大于第二级大齿轮顶圆半径与第4轴半径之和。而二级齿轮传动类推。

图1三级减速器示意图

四、结语

机械优化设计是在常规机械设计的基础上发展和延伸的新设计方法，而减速器的优化就是其中之一，是以传统设计为基础、沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。在实际应用中已产生了较好的技术经济效果，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量，使减速器发挥了最佳性能。

参考文献：

[1]孙元骁等著.圆柱齿轮减速器优化设计.机械工业出版社，1988.摘要：减速器是各类机械设备中广泛应用的传动装置。减速器设计的优劣直接影响机械设备的传动性能。本文通过对两种减速器主要优化设计方法的分析，提出了减速器设计中应考虑的约束条件、目标函数和变量等。

关键词：减速器优化设计

传统的减速器设计一般通过反复的试凑、校核确定设计方案，虽然也能获得满足给定条件的设计效果，但一般不是最佳的。为了使减速器发挥最佳性能，必须对减速器进行优化设计，减速器的优化设计可以在不同的优化目标下进行。除了一些极为特殊的场合外，通常可以分为从结构形式上追求最小的体积(重量)、从使用性能方面追求最大的承载能力、从经济效益角度考虑追求最低费用等三大类目标。第一类目标与第二类目标体现着减速器设计中的一对矛盾，即体积(重量)与承载能力的矛盾。在一定体积下，减速器的承载能力是有限的；在承载能力一定时，减速器体积(重量)的减小是有限的。由此看来，这两类目标所体现的本质是一样的。只是前一类把一定的承载能力作为设计条件，把体积(重量)作为优化目标；后一类反之，把一定的体积(重量)作为设计条件，把承载能力作为优化目标。第三类目标的实现，将涉及相当多的因素，除减速器设计方案的合理性外，还取决于企业的劳动组织、管理水平、设备构成、人员素质和材料价格等因素。但对于设计人员而言，该目标最终还是归结为第一类或第二类目标，即减小减速器的体积或增大其承载能力。

一、单级圆柱齿轮减速器的优化设计

单级主减速器可由一对圆锥齿轮、一对圆柱齿轮或由蜗轮蜗杆组成，具有结构简单、质量小、成本低、使用简单等优点。但是其主传动比i0不能太大，一般i0≤7，进一步提高i0将增大从动齿轮直径，从而减小离地间隙，且使从动齿轮热处理困难。单级主减速器广泛应用于轿车和轻、中型货车的驱动桥中。单级圆柱齿轮减速器以体积最小为优化目标的优化设计问题，是一个具有16个不等式约束的6维优化问题，其数学模型可简记为：

minf(x)x=[x1x2x3x4x5x6]T∈R6

S.t.gj(x)≤0(j=1，2，3∧，16)

采用优化设计方法后，在满足强度要求的前提下，减速器的尺寸大大地降低，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量。优化设计法与传统设计密切相关，优化设计是以传统设计为基础，沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。优化设计虽然弥补了传统设计的某些不足，但该设计法仍有其局限性，因此可在优化设计中引入可靠性技术、模糊技术，形成可靠性优化设计或模糊可靠性优化设计等现代设计法，使工程设计技术由“硬”向“软”发展。

二、混凝土搅拌运输车减速器的优化设计

1.主要参数

混凝土搅拌运输车搅拌筒(罐)的设计容积为8～10m3，最大安装角度12°，工作转速2～4r/min和10～12r/min(卸料时的反向转速)；减速器设计传动比131∶1，最大输出转矩60kN·m，要求传动效率高、密封性好、噪声低、互换性强。2.2结构设计主要包括前盖组件、被动轮组件、第一级行星轮总成、第二级行星轮总成、机体中部组件和法兰盘组件6大部分。机体间采用螺栓和销钉连接与定位，机体与内齿圈之间采用弹性套销的均载机构。为便于用户在使用时装配与拆卸，减速器主轴线与安装面设计有15°的倾角，法兰盘轴线可以向X、Y和Z方向摆动±6°，并选用专用球面轴承作为支承。轴承装入行星轮中，弹簧挡圈装在轴承外侧且轴向间隙≤0.2mm，减速器最大外形尺寸467mm×460mm×530mm，总质量(不含油)为290kg。

2.传动系统设计

该减速器采用3级减速方案：第一级为高速圆柱齿轮传动，其余两级为NGW型行星齿轮传动。其中，第二、三级分别有3个和4个中空式行星轮，行星轮安装在单臂式行星架上，行星架浮动且采用滚动轴承作为支承；第二级行星架与法兰盘之间采用鼓形齿双联齿轮联轴器连接，混凝土搅拌运输车减速器对齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度和齿面磨损等要求十分苛刻，因此合理地选择变位系数和进行修形计算十分重要。

三、减速器优化设计的数学模型

1.目标函数

对于C型问题，目标函数是A=min{f(x)}=min{f(x1，x2，…，xn)}式中：A——减速器总中心距，即各级中心距之和；x——各设计变量(包括各级中心距、模数、螺旋角、齿数、齿宽和变位系数等)；n——设计变量的个数。对于P型问题，目标函数是P=max{f(x)}=max{f(x1，x2，…，xn)}。式中：P——减速器的许可承载功率；x——同C型；n——同C型。

2.约束条件

约束条件是判断目标函数中设计变量的取值是否可行的一些规定，因此减速器优化设计过程中提出的每一个供选择的设计方案；都应当由满足全部约束条件的优化变量所构成。对于减速器来说，在列出优化设计的约束条件时，应当从各个方面细致周全的予以考虑。例如，设计变量本身的取值规则，齿轮与其它零件之间应有的关系等等。减速器优化设计应考虑以下约束条件：

（1）设计变量取值的离散性约束

齿数：每个齿轮的齿数应当是整数；模数：齿轮模数应符合标准模数系列(GB1357-78)；中心距：为避免制造和维护中的各种麻烦，中心距以10mm为单位步长。

（2）设计变量取值的上下界约束

螺旋角：对直齿轮为零，斜齿轮按工程上的使用范围取8°~15°；总变位系数：由于总变位系数将影响齿轮的承载能力，常取为0~0.8。

（3）齿轮的强度约束

齿轮强度约束是指齿轮的齿面接触疲劳强度与轮齿的弯曲疲劳强度，这两项计算根据国家标准GB3480-83中的方法进行。强度是否够，根据实际安全系数是否达到或超出预定的安全系数进行检验。

（4）齿轮的根切约束

为避免发生根切，规定最小齿数，直齿轮为17，斜齿轮为14~16。

（5）零件的干涉约束

要求中心距、齿顶圆和轴径这三者之间满足无干涉的几何关系。对于三级传动的减速器(如图1)，干涉约束相当于两个约束：第二级中心距应大于第一级大齿轮齿顶圆半径与第三级小齿轮顶圆半径之和；第三级中心距应大于第二级大齿轮顶圆半径与第4轴半径之和。而二级齿轮传动类推。

图1三级减速器示意图

四、结语

机械优化设计是在常规机械设计的基础上发展和延伸的新设计方法，而减速器的优化就是其中之一，是以传统设计为基础、沿用了传统设计中积累的大量资料，同时考虑了传统设计所涉及的有关因素。在实际应用中已产生了较好的技术经济效果，减少了用材及成本，提高了设计效率和质量，使减速器发挥了最佳性能。

减速器设计篇2

1．1设计变量的选择齿轮的材料性能影响减速器的体积、尺寸及成本，但不作为设计变量，作为常量来处理［4］。在满足设计要求情况下，按照总中心距aΣ最小进行优化设计，齿轮箱第1级、第2级齿轮法面模数分别为mn1、mn2;Z1、Z3分别为第1级、第2级小齿轮的齿数;i1为第1级传动比;β1、β2分别为第1级和第2级传动斜齿轮的螺旋角，所以优化变量取X=［mn1mn2Z1Z3i1β1β2］=［x1x2x3x4x5x6x7］。1．2目标函数的建立目标函数是以设计变量来表达设计所追求的某种性能指标的解析表达式，用来评价设计方案的优劣程度［5］。以减速器总中心距aΣ最小确定目标函数为f=a1+a2=mn1z1(1+i1)2cosβ1+mn2z3(1+20/i1)2cosβ2(1)1．3约束条件的建立考虑传动平稳性、轴向力不可过大、齿轮根切等因素，齿轮齿数约束如下:17≤Z1≤20，17≤Z3≤22;齿轮模数约束2≤mn1≤5，2≤mn2≤6。根据使各级传动承载能力大致相等，按强度条件获得较小外形尺寸和质量时，传动比约束如下:3≤i1≤5;斜齿轮一般取螺旋角β=7°～17°，以β=10°～13°较好，且常取整数，以方便记忆和加工。因此，螺旋角约束如下:10°≤β1≤15°，8°≤β2≤12°。齿轮接触强度公式为1()+i33052KT［σ］2ψa槡()i≤a(2)由此可知，第1级、第2级齿轮接触强度的约束条件为1+i()133052K1T1［σH1］2ψai槡()1≤a1(3)1+20i()133052K2T2［σH2］2ψa20i槡1≤a2(4)其中，［σH1］、［σH2］分别为第1级、第2级齿轮许用接触应力，单位为N/mm2;T1、T2分别为第1级、第2级齿轮的扭矩，单位为N·mm2;K1、K2分别为第1级、第2级齿轮的载荷系数。其中，［σF1］、［σF2］分别为第1级、第2级齿轮许用弯曲应力，单位为N/mm2;YF1、YF2分别为第1级、第2级齿轮的齿形系数;YS1、YS2分别为第1级、第2级齿轮的应力修正系数。1．4约束函数的建立由约束条件和优化设计的变量可建立线性不等式函数和非线性不等式函数。

2MatLab优化求解

mn1=2．1318，mn2=4．4180，Z1=17．0257，Z3=17．0502，i1=3．7007，β1=11．8660，β2=12．0000。实际设计中，圆柱齿轮的模数应为标准值，齿轮齿数应为整数。为满足设计要求，将设计参数圆整为:mn1=2，mn2=4，Z1=17，Z3=17，i1=4，β1=12，β2=12。根据传统设计经验，通过反复计算、校核获得一组经验设计方案，把经验设计方案的参数作为初始值代入传统的迭代优化算法，可得到一组传统优化方案。优化方案的数据对比如表1所示。

3结论

减速器设计篇3

关键词：大型塔式磨机；双行星减速器；速比优化；均载；与密封

1　前言

塔式磨机相对于球磨机节能约50%，且结构简单，磨矿效率高，在超细粉碎行业得到了广泛的应用，目前在国内外的化工、新材料、建材、矿山等领域获得了广泛应用。从目前国内外的情况看，塔式磨机的需求量越来越大，且逐渐向着大型化的方向发展。作为塔式磨机的核心设备，塔式磨机减速器的功率也随着磨机功率的增大而增大，其稳定可靠的运行，对塔式磨机而言至关重要。同时，由于其安装在塔式磨机之上，其上又固定着电机（图 一），一旦发生故障，检修维护非常困难。势必会造成整个生产线的运行停止，给生产效益带来无法估量的损失。

因此，对于大型塔式磨机来说，配套的减速器必须安全可靠，本文以我厂新开发的TMLX1120塔式磨机行星减速器为例，阐述了大型塔式磨机减速器的设计。

2　技术参数及结构设计

图（二） 塔式磨机减速器的结构

该塔式磨机减速器的传递功率1120KW ，输入转速940r/min， 传动比52，输出扭矩610KN。

塔式磨机减速器作为塔式磨机的核心设备，起到传递扭矩的作用，其不但要满足主轴旋转速度、传动方向的要求;同时，由于特殊的安装位置，也要求塔式磨机行星减速器驱动装置必须符合效率高、传动比大、体积小要求。通过借鉴国内外不同规格和型式的塔式磨机减速器的优点，以及根据它们在现场的实际运行特点及使用情况，我们决定采用立式双行星结构（图 二）。

3　双行星传动速比的优化分配

充分利用各种传动型式的最佳传动比范围可以极大提高产品的承载能力和获得最小的产品外形尺寸。该减速器总速比52-53，采用两级NGW行星传动，一级速比8.89，二级速比5.89。输入级采用大速比，是为了减小齿轮轮线速度及行星架转速，有利于动平衡和减少发热及噪声。

两级传动的啮合角按照=24°～26.5°，=17.5°～21°范围选取，并通过合理分配变位系数，不仅提高减速器的承载能力，同时由于＞，太阳轮与行星轮啮合的径向力也比较大，有利于太阳轮和行星架浮动，从而提高均载效果。

4　行星传动结构的载荷均布技术

输入级和输出级均为NGW型功率分流行星齿轮传动。输入行星级采用行星架完全浮动技术，以及行星齿轮采用调心滚子轴承支撑结构，达到均载的目的。输出行星级采用太阳轮完全浮动技术,利用鼓形齿联轴器联接，达到均载的目的。

5　减速器的

对于大型塔式磨机来说，配套的减速器必须安全可靠，而对于采用双行星立式结构的磨机减速器来说，要保证其可靠性，就必须保证减速器箱体内轴承及各齿轮点的充分和减速器的密封。塔式磨机行星减速器采用采用自上而下的瀑布式强制，由主机油站提供油，考虑到现场安装，尽量简化外部接口。

6　减速器的密封

（1）输入轴处的密封。在端盖处给出一骨架油封，一方面封住轴旋转而带出的油，另一方面可以防尘。但是需要注意的是，此处尽管油会在重力的作用下往下流，但是由于轴承的高速旋转，会将油封在端盖与上面轴承之间，且油量油压逐渐增大，单靠骨架油封不足以到密封的作用。不仅造成油从骨架油封处泄露，也会让下面的轴承得不到而磨损、温度升高、产生噪音，并最终报废。因此，此处给出回油孔（图三），为保证回油畅通，建议回油孔径的截面积应大于入油孔径截面积的25倍。

图（三）输入轴处密封 图（四）齿圈与轴承座处密封

（2）齿圈与轴承座处的密封。齿圈与轴承座的密封在以前其他减速器的设计中主要是靠加工精度保证的，对加工精度及装配要求高，并且在长时间的工作中，由于震动等原因，易发生渗漏油。这里主要采用两种方法来加强密封：

a在接触面加密封圆橡胶（图 四）。

b装配时在接触面抹上密封胶。

（3）输出轴的密封。本减速器采用瀑布式强制，较大的油量使充分，避免了齿轮过度磨损、点蚀现象及轴承发热等问题的产生。但是较大的油量会对密封造成压力，尤其是立式结构的输出轴处的密封，传统的密封方法在这里已不能满足输出轴端的密封要求。这里针对输出轴处的结构进行设计，给出了一套可行的立式行星减速器输出轴端密封方案(图 五）。

7　小结

该大型塔式磨机减速器采用两级立式行星结构，在保证大功率、大速比的同时，使整机结构紧凑，体积小，重量轻；并运用行星齿轮速比优化分配、齿轮修形和均载等设计方法，使整机承载能力更高，传动更平稳，噪音水平更低；合理的及密封设计，使整机在恶劣工况下运行安全可靠，寿命长。

参考文献：

[1]成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2002

[2]朱孝录主编.齿轮传动设计手册.北京：化学工业出版社，2004.7

减速器设计篇4

【关键词】：活齿波动减速器；优化设计；模拟稳健设计

活齿摆动器是一种新型的摆动器，这种摆动器在转动的同时能够实现两同轴之间的回转。相比较齿轮减速器，该转动器不仅有承载能力大的优点，而且还有转动比范围广等体征。另外一点需要注意的是：该转动器有复杂的结构，运动部件多是这方面的最好体现。在对活齿波动减速器进行安装的时候，各部件安装误差将在很大程度上影响该转动器的使用寿命和转动性能。如果想要降低这种误差带来的不良影响，单单提高减速器的使用条件和提高零部件的精度还远远不够，并不能取得理性的效果。如果数差增大，减速器的径向尺寸虽增大一些，但转轴臂轴上的载负荷可降低很多；并且由于齿轮直径的增大，从而可使轴承的寿命得到显著提高[1]。另外误差和精确等级对该减速器的使用寿命和传动性能也会产生一定的影响，但是这种影响却是非非线性的。

一、稳健设计方法优化设计

在具体的优化过程中，依然能够看到传统的优化算法的身影，这种算法有符合型法。这些传统的优化算法存在一定的局限性，不仅有较低的速度，而且时常还会出现局部最优的像。这种落后的优化方式产生的优化结果和实际情况很不相符，严重的情况是行不通的。优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新学科，它将最优化原理与计算机应用于设计领域，为工程设计提供一种重要的科学设计方法[2]。目前采用的机械稳健设计借助于传统的优化设计方法的基础，各参数的随机性和模糊性引起了足够的重视。不同的设计方案产生大小不等的误差。这些误差对性能波动的影响也是不相同的。另一方面，如果提高了使用条件和提高精度将在一定程度上不利于减少制造和使用成本。针对这样的问题，稳健优化设计法能够很好的解决出现的这些问题。稳健优化设计法在使用之前是充分考虑到了成本的开销和产品的质量、性能等因素，是一种先进的设计方法，不仅能够保障产品的高质量，而且能够减少成本的使用。在该设计方法中，设计方案处于核心地位，能够确保所得到的产品满足设计的要求，不受制作和安装误差的影响，在一定层面上较少成本的使用，提高了使用性能的质量。稳健设计方法是目前新发展起来的一种研究方法，有其内在的指导思想：因素状况的变化能够对变量产生较小的影响，影响后期对产品性能和质量做出的优化设计，目的是为了减少成本的使用，保障产品有较高的质量。文章中所出现的稳健设计还有另外一种称呼，叫稳健优化设计。模糊因素在一定程度上影响活齿的转动，针对这种情况，需要减少减速器的体积，提高减速器的效率，构建稳健优化模型，通过对活齿减速器进行稳健优化设计，借助最终的模糊综合评判方式实现了最终的优化预期结果，同时也表明，该优化方式是一种比较优异的设计组合。

二神经网络优化法

传统的优化设计为了使设计结果达到规定的要求，进而反复迭代 [3]。文章对设计参数的随机性和模糊性进行了探讨，在实现活齿波动减速器的优化过程中，这种神经网络优化方法是一种比较先进的优化方法。活齿减速器有着较高的转动速率，是一种新型的转动设备，不仅能够实现承载能力大，而且还具有结构紧凑和转动比范围广等特点。这些优异的性能特征使得活齿波动减速器在工业上得到了广泛的应用，但是在具体的研究领域还存在一定的局限性，所使用的优化方式并没能实现最终令人满意的优化效果。当有极小值出现在神经网络优化过程中，可以采用针对性的方法进行解决，这类方法有模拟退火法、遗传算法和混沌理论。当多目标优化使用到神经网路非线性映射的时候，能够避免各目标函数的权重所带来的影响，这也是后续研究工作需要发展的方向。活齿减速器的动态仿真和一些重要部件的有限元件的力学分析等方面的内容也是课题以后需要发展的方向。神经网络优化应用的原理：借助系统稳定的平衡点和神经网络能量函数之间对应关系的特点，促使最终能量函数极小点的出现，也就是实现最终系统的平衡点。所以，通过假设的方式，将一个合适的能量函数极小点代表为神经网络系统中的稳定平衡点，具体的优化工程的开展是从初始点中找到适当的目标函数，也就实现了最终的优点。所以，在文章具体的讨论中，需要将神经网络优化应用的方法应用到活齿波动减速器的优化设计中，通过其中具体操作实现最终期望看到的结果：众多设计方案中脱颖而出获得最优的设计方案，从而保证了设计结果的合理性，不仅如此，设计结果的实用性和经济性也在这里得到了体现。在具体研究过程中，研究的载体平台是大型科学计算机软件，这种软件有着出色的优化和计算功能，同时还有另外一个名字MATLAB。具体的优化环节是在MATLAB这种大环境下进行的，通过对活齿减速器进行模糊性优化，模糊性优化阶段所产生的结果需要进一步细化优化，这种细化的优化借助田口稳健设计方法，接着对内外表参数进行设计，得到最终有关模糊稳健优化设计结果，这样就产生了模糊稳健优化。神经网络应用正是在这种基础上应用到出现的求解优化问题，然后得到最终的优化结果，优化质量的高低能够在优化结果中得到体现。借助MATALB软件所具有的强大功能对相关的图像进行具体的分析。最后一个环节就是虚拟建模环节，这个环节是在Pro/ENGINEER这种大环境下进行的，同时这种环境也是对活齿减速器进行虚拟建模所必须具备的。

结束语：

在活齿波动减速器进行优化时，采用的稳健优化设计法有着突出的性能，不仅能够实现最终的优化结果，同时还能了解到各因素对目标函数产生的影响，能够根据实际需求，选择相应的参数。相比较普通优化方案，稳健优化方案不仅能够实现实验数据的可靠性，而且产生的各项参数抗干扰性能更为显著，有利于节约成本，延长产品使用寿命，降低制作和安装带来的误差影响。文章的载体平台是借助MATLAB，不仅采用了优化初始阶段的模糊优化，而且还进行了稳健设计，并完成了对最终结果的模糊评判。这种做法不仅能够实现最终的优化结果，而且还说明了这种先进的优化手段有着实用性和可行性的优点。产生的最终优化结构能够在一定层面上说明了目标函数受各因素影响，将最佳的参数应用到相应的实际条件中。优化结果的产生也生成了相应的图像。通过对具体的图像分析，有助于最终对模型的构建，提供了真实的数据基础。文章在研究神经网络知识多目标模糊稳健优化总的一点，还存在不足。

参考文献：

[1]王冬梅.基于matlab的少齿差行星齿轮减速器的优化设计[J].中国科技信息，2015，（01）：159-160.

减速器设计篇5

关键词：减速器设计；虚拟样机技术；应用

减速器的原理是将工作机作用在原动机上，使机械降低本身的转动速度，达到控制的目的，目前，在众多机械工业中使用减速器，大到航空航天，小到我们的自行车，都离不开减速器的作用。在传统的减速器设计中，往往技术人员需要事先制作需要试验的减速器，然后再将这些减速器用作设计研究，在这过程中，会浪费很多制作原件的时间，让设计过程放慢脚步，这不利于企业的发展。所以，采用虚拟样机技术就成为了必然，它能减少设计研发的时间，增加设计的效率，为企业创造更多的价值，还能降低设计成本，对企业来说是非常值得推广的技术。

1 虚拟样机技术

虚拟样机技术，最早诞生于上世纪80年代，它是一种以计算机技术为基础的设计手段，在产品设计研发的过程中，它能把零散的、甚至是不存在的零件组合成一个设计人员想要的完成品，在计算机中建立一个模型，以方便设计人员的分析、整理，还能将这个虚拟的完成品进行试验，以此检验它的性能，为以后的改进设计打下基础。虚拟样机技术采用专业的设计软件进行工作，这些专业的软件非常适合设计人员的需求，上面有数不尽的零件信息，想要什么零件，都能在上面找到，如果实在找不到，还可以自己进行设计，用参数和几何模型就能实现。设计人员通过在软件上，建立产品的模型、虚拟调配以及后期的仿真试验，就能对产品的设计有一个完整的认识，不需要再浪费时间制作原件，只需要动动手指，就能把设计搞定，这是多么高效率的工作方法。

目前，我国也设计出了自主知识产权的虚拟设计软件，名字叫做CAXA。它的功能非常多，包括多角度的模型设计、虚拟模型材料库、虚拟原件库等多种功能，在设计好之后，还能对完成品进行测试，根据测试结果，指出产品的不足，设计人员就能根据这些提示，改进自己的设计，以使效果达到最好。

2 虚拟样机技术在减速器设计中的应用

2.1 对零件进行数字化建模

在这里，我们主要介绍CAXA软件在减速器设计中的应用情况。在确定好减速器的设计方案之后，我们使用CAXA软件进行数字化建模，就是需要的零件的三维模型，这些模型可能在零件库中不能找到，就需要设计人员自己进行设计，根据参数的调整，零件模型能够展现出来，想要什么样的零件，就输入什么数值，软件会自动调整，使结果达到设计人员的需求。例如，设计人员需要轴承的模型，而此时零件库中有一个模型和设计人员的需求有所出入，那就需要对这个零件进行调整，这时，设计人员就可以把这个零件拖到参数改值的项目中，改变参数的数值，因为是非常高级的软件，数值可以精确到小数点后四位，软件就会根据数值的变化，进行调整，使零件的样式达到数值的要求，同时，也使设计人员满意。这对设计人员来说非常方便，有时在现实中往往花费大量的时间来制作原件，现在只需要改变数值就可以，大大提高了他们的工作效率。

2.2 减速器零件模型的虚拟组合

在得到设计人员想要的零件模型之后，就需要对零件进行虚拟组合。此时，设计人员已经获得了很多零件，这些零件有的是现成的，有的是根据自己的要求改的，一个减速器中需要多种多样的零件，光有零件也不能完成设计的任务，此时，就需要对这些零件进行组合，软件可以根据设计人员的指示，将零件模型调到适合的位置，例如轴承在哪、齿轮在哪、箱体在哪等等，设计人员可以把这些零件模型编上号码，在零件模型进行虚拟组合的时候，不至于产生混乱，而且让设计人员能够一目了然，哪个零件在哪，能够清楚地看到，不需要再重新分解开来查找，为设计人员节省了不少时间，同时也提高了效率。

3 减速器虚拟样机的仿真测试

在这里，设计人员应经得到了一个完整的设计模型，也就是减速器虚拟样机。这时候的减速器已经有了非常好的设计方案，就需要对方案进行检验了。在CAXA软件中的减速器虚拟样机，要放到ADAMS软件中进行仿真测试，ADAMS软件能够记录减速器虚拟样机的参数值和属性，并把仿真测试的环境记录下来，包括环境中的虚拟时间、虚拟温度、虚拟湿度等等，同时，它还能为设计人员提供非常精确地测试条件，例如，在1秒之内，可以使转速在0至1420之间随意调节，它都能满足设计人员的要求，还可以对虚拟温度、虚拟湿度进行调节，以达到充分测试的目的。

4 减速器虚拟样机的分析

此时，减速器虚拟样机已经完成了测试，这时候就该进行测试分析了。我们都知道，分析往往是一个非常繁琐的过程，要分析大量的数据，得出各个阶段的结论，然后再对这些结论进行归纳整理，得出最后总的结论，一个分析往往要用掉很长的时间，这对设计成本来说，又是一个挑战。虚拟样机技术就能很好地解决这个问题，它能指出哪里的设计存在问题，在测试中，会对零件进行评分，哪个零件测试结果不佳，就会得很少的分，并且得出各个零件的分数，以便设计人员后期分析时使用。

5 减速器虚拟设计的优化

优化是设计中必不可少的环节，设计人员在运用虚拟样机技术进行测试之后，往往不会得出最完美的设计，这时，就需要对原来的设计进行优化，在前面的几个环节中，设计人员已经达到了设计的建模、组合、测试等目的，接下来，就要根据上述环节进行改进，改进过程中，要充分结合以上的几个环节，不能贸然做出改变，哪个零件的得分不高，就该哪个零件，然后把改过的零件进行组合，再做出虚拟样机，然后在进行测试，测试结束之后在进行分析，如此重复，以达到最佳的设计效果。

6 总结

通过虚拟样机技术，设计人员能够更好地完成设计任务。在传统的减速器设计中，往往技术人员需要事先制作需要试验的减速器，然后再将这些减速器用作设计研究，在这过程中，会浪费很多制作原件的时间，让设计过程放慢脚步，这不利于企业的发展。所以，采用虚拟样机技术就成为了必然，它能减少设计研发的时间，增加设计的效率，为企业创造更多的价值，还能降低设计成本，对企业来说是非常值得推广的技术。

参考文献：

减速器设计篇6

【关键词】汽车，变速器，减噪设计

在对汽车性能进行评价时，变速器噪声是非常重要的一个指标，变速器噪声会对乘客乘坐的舒适性和行驶的安全性产生直接影响，需要引起人们足够的重视。随着时代的进步和发展，人们要求汽车具有更高的乘坐舒适性，那么在汽车产业的发展过程中，就需要将减噪设计给应用过来。要对变速器振动噪声产生原因进行深入的研究，并且结合具体的原因，提出有针对性的设计优化方案，促使噪声得到有效降低。

近些年来，关于变速器降噪方面的研究在国内外得到了广泛的开展，其中，主动振动噪声控制是集中方向，也就是对齿轮本身产生的敲击和啸叫进行降低，比如对重合度进行增大，齿面修形，磨齿工艺处理等，在降低变速器噪声总体水平上，主动降噪设计发挥了不小的作用。另外，因为是通过箱体来辐射变速器产生的噪声，如果对齿轮激励源进行主动控制，有着较大的难度，就可以对箱体产生的声辐射值进行降低或者衰减。要想降低变速器噪声，非常简便和快捷的方法就是在声传递过程中，对噪声进行降低和吸收，应用这种方法，不会对变速器的原有结构布局进行改变，因此说这种降噪方法也是科学有效的。本文简要分析了汽车机械变速器噪声的因素分析及减噪设计，希望可以提供一些有价值的参考意见。

1汽车机械变速器噪声产生机理

变速器作为一个重要的机械系统，比较的复杂，它包括了诸多的组成零部件，如齿轮、传动轴、轴承、同步器以及箱体等等。因为有误差存在于汽车的制造和装配过程中，再加上其他一些外部因素的影响，如负荷等，就会有振动现象产生于箱体内零部件工作过程中，同时噪声也会向空气中辐射；通常情况下，可以从两个方面来划分噪声，一种是箱体内齿轮在啮合的过程中，有噪声产生，直接向空气中辐射，导致空气声的形成；另一方面则是在激励作用下，箱体发生振动，有结构声辐射到空气中。

一是齿轮系统振动噪声的产生机理：通常情况下，人们认为变速器噪声的形成，主要是齿轮的传动过程中，诸多因素导致了啮合冲击，如轮齿的弹性、有误差出现于制造和装配过程中等，导致振动和声辐射的产生，然后通过轴和轴承向箱体内传递。主要有两个途径会传递噪声，一方面是齿轮表面产生的噪声直接向空气中四周辐射噪声，也可能是通过轴来间接传播的；另外一方面则是在冲击作用下，有强迫振动出现，激励了齿轮系统的各个部分，导致再生噪声的形成，进而出现了共鸣噪声。因此，变速器产生噪声的根本原因就在于齿轮传动系统的振动。

二是箱体振动噪声的产生机理：要想研究汽车变速器的振动并不容易，因为它作为一个随机振动过程，复杂程度较高，包括诸多的振动内容，如轴会有周期性旋转振动，还有振动和高频振动产生与齿轮啮合过程中和轴承运行过程中，这些振动都会向变速器箱体上传递，这样就会有复杂的随机振动产生于变速器上。通过上文的叙述分析我们可以得知，因为有误差存在于齿轮的制造和安装中，那么就会有振动和噪声产生于齿轮的啮合过程中。齿轮振动会引发振动产生于轴上，然后通过轴承来向变速器箱体传递振动，导致振动出现于箱体上。如果轴或者箱体的固有频率接近或者等同于齿轮的啮合频率，那么就会有共振出现于轴或箱体上，从而增大噪声。

2汽车机械变速器的主动降噪设计方法

一是齿轮的结构优化设计：首先是控制齿轮副侧隙，齿轮副产生噪声会直接受到侧隙的影响；如果载荷较低，在发动机扭矩波动的影像学，就会有拍击现象出现于啮合的齿轮副之间，导致敲击声的产生；如果载荷较高时，虽然拍击现象不会出现，但是却在较短时间内较大程度上升高啮合面之间的啮合冲击，啸叫现象很容易出现；另外， 还不能设计过小的侧隙，因为如果是过小的侧隙，那么就很容易有误差出现于齿轮的加工和装配过程中，并且很容易有热变形产生于工作过程中，在这些因素的综合作用下， 过小的侧隙就很容易被吃掉，这样就会有干涉问题出现于齿轮副之间，导致相互挤压出现于齿面之间，从而在较大程度上增大噪声。

其次是齿轮设计参数的优化，要想对齿轮传动的噪声进行减小，就可以对重合度进行适当增大。因为重复度的增大，可以促使单对轮齿的负载得到有效减小，这样啮入和啮出的负载冲击就可以得到减小，进而实现齿轮噪声降低的目的。另外，增加接触齿对，也可以均化单对轮齿的传递误差，这样轮齿的动态激励就可以得到有效减小。

最后是齿轮轮齿的微观修形，通过实践研究表明，将上述两种方法应用过来，对齿轮副的侧隙进行控制，对齿轮参数进行改变，以促使重合度得到增大，可以促使啮合冲击得到一定程度的减小，实现噪声降低的目的。但是因为有误差很容易出现齿轮系统的安装制造过程中，再加上在荷载作用下，有变形问题产生于齿轮、轴系以及箱体上，虽然轮齿与理论齿形非常的接近，但是在高速大功率传动过程中，与相关的规定要求却不能够符合。那么就可以将齿顶和齿根修缘、齿向修形方法给应用过来，促使轮齿的啮合性能得到有效改善，实现齿轮噪声降低的目的。

另外，因为变速器中大多齿轮都是一体结构，在加工方面主要采用了钢材或者坯料，将刚性连接应用到齿轮和传动轴之间，那么往往只有较小的齿轮系统阻尼，在传动的过程中，有振动产生于齿轮上，这时候依靠自身就无法消耗掉振动能量，有较大的冲击和振动产生于加速或者减速的过程中。对承载能力充分考虑，可以在变速器中应用吸振降噪的柔性齿轮，，将橡胶层安装于齿轮本体两侧，同时将扭转减震弹簧安装于周向，橡胶和扭转减振弹簧就可以对齿轮工作过程中的各种振动和冲击作用进行有效的阻隔和衰减，那么就可以有效降低变速器运行过程中产生的噪声。

二是变速箱体降噪优化设计：虽然通过上文的叙述分析我们可以得知，变速器箱体并不是异响产生的根本原因，并且通过优化齿轮结构，也可以在很大程度上改善变速器的噪声，但是我们需要注意的是，整个变速器辐射出来的噪声还会在较大程度上受到箱体结构的影响。特别是如果能够将结构优化软件应用到变速器开发阶段，在减振降噪目标的指引下，优化设计箱体，那么就会有较好的效果产生。通常情况下，可以按照这些方法来对变速器箱体进行优化：

首先是不对箱体结构的几何形状进行改变，在设计时，将箱体厚度、材料以及弹性属性作为主要变量。在相关的文献中指出，在摩托车变速器端盖的低噪声设计中，通过对壁厚进行增加，就可以提高整个频率范围内的固有频率，将某些固有频率从危险频率范围中移出来，并且对抗弯截面系数进行增加，促使局部结构的刚度得到提高，进而实现局部区域的响应得到有效降低。但是，因为汽车变速器是需要批量生产的，那么要想对箱体厚度进行增加，就需要花费更多的成本，因此，这种优化方案一般不会被变速器厂家所选取。

其次是进行修改函数的构建工作，对修改域进行定义，在设计变量方面，选择几何模型或有限元模型的坐标，通过优化，来对变速器箱体进行直接修改，避免有局部凸起或者凹陷问题的出现，这样就可以最大程度的降低辐射声能量。这种设计方案需要全新开发变速器，那么就需要较高的成本。

然后是优化变速器箱体上的点质量或加强筋，在设计变量方面，选取了点质量的质量大小、点质量或加强筋的位置，在具体的变速器箱体优化设计中，主要对箱体侧面原有加强筋进行加宽和延长。

之后是在优化的目标函数方面，选择了变速器箱体的重量，在设计变量方面，选择了箱体的厚度，在优化的过程中，将约束条件定义为设计域点某一频率或某些频域声能量，这种方法是综合考虑了减振降噪以及成本控制，将最优的结果给选取了出来，目前已经被国内的很多变速器厂商所应用，取得了不错的效果。

最后是在优化目标上，选择了设计域点的声压，选择的修改手段是结构拓扑。一般可以从两种方面来分析它的目标函数，一种是在某一频率时，所有研究域点拥有最小的声压或者声能量；另外一种则是在某一频段结构，设计域点拥有最小的辐射声能量均值。

3变速器降噪的被动设计方法

一是阻尼材料的选择：在设计变速器的过程中，将其发声部位的高噪声材料替换为低噪声材料，比如高阻尼材料就是不错的选择，因为它有着较大的内摩擦阻力，那么就可以用热能来转换材料中机械振动能量，这样噪声的产生和传播就可以得到有效的减少。通常情况下，材料阻尼的大小用材料的损耗因数来表示，比如，普通钢材损耗因数可以达到10-4 到10-5之间，而其他金属、母材以及软橡胶则分别为10-4、10-2、10-2，但是高阻尼合金材料却可以达到10-2到10-3之间。通过调查研究发现，如今在国外的各类内燃机的气阀罩壳、齿轮箱体等方面，已经开始广泛的应用高阻尼合金材料，经过实践研究表明，可以在较大程度上对设备的噪声进行降低，特别是对那些中高频噪声有着明显的降低作用。

二是吸声材料的选择：通过研究发现，耐高温是变速器阻尼吸声材料需要达到的基本要求，一般在140摄氏度以上；除了在变速器箱体主要发声部位布置吸声材料之外，还需要对变速器的散热性能充分考虑。目前，有着很多种类的吸声材料，其中多孔吸声材料才可以对高频噪声进行最大程度的吸收，但是却无法有效的吸收低频噪声。在中低频噪声的吸收方面，主要采用的是共振吸声结构，比如薄板共振吸声结构、穿孔板吸声结构等，其中，微穿孔板可以将那些频带较宽的噪声给吸收掉。一般利用吸声系数来表示吸声材料的吸声能力，也就是被材料吸收的声能与入射到材料的总声能之比。入射声波会直接影响到吸声系数的大小，因此，材料的吸声系数，就需要结合入射声的频带来进行确定。

三是变速器被动降噪的主要思路：结合变速器振动噪声产生激励的原理，就可以从这些方面来进行被动降噪设计；在对变速器箱体进行制作时，将合适的新型高阻尼吸声材料给应用过来；将阻尼吸声材料布置于变速器内壁上；将阻尼吸振材料布置于变速器传动路线上，这样齿轮传动激励传递到箱体的振动就可以得到有效的隔绝和降低。最后是对箱体和齿轮本身的声辐射效率进行降低。

4结语

通过上文的叙述分析我们可以得知，随着时代的发展和社会经济的进步，汽车行业获得了较快的发展和进步；人们生活质量的提高，对汽车行驶性能也提出了更高的要求。特别是近些年来，不断提高变速器载荷和速度，在较大程度上改善了发动机振动噪声特性，那么就更加需要重视变速器的振动噪声问题。本文简要分析了汽车机械变速器噪声的产生因素，然后从多个方面进行了分析和阐述，如何更好的减小降噪设计，希望可以提供一些有价值的参考意见。

参考文献：

[1]张仕海.简述汽车变速器总成的噪声源及降噪措施[J].科学之友，2008，8（23）：123-125.

[2]黄森，郑智，凌启辉.汽车变速器噪声控制[J].汽车工程师，2013，2（4）：55-58.

[3]李海林，谢惠敏.车用发动机噪声测试研究[J].湖南大学学报自然科学版，2004，2（3）：344-346.

[4]徐武.汽车振动和噪声控制[M].北京：北京人民交通出版社，2001，：55-57.

[5]李振光.MQ250变速器齿轮误差对噪声影响作用分析研究[D].长春：吉林大学，2009.

[6]葛如海，蒋旭义，杨文涛.齿面微观修形在汽车变速器降噪中的运用研究[J].汽车工程，2009，31（6）：77-79.

[7]田熊，李洪成，吕先锋.基于传递路径试验分析的变速器敲击噪声优化[J].振动工程学报，2010，23（6）：666-667.

[8]苏程，尹鹏鹏.齿轮系统非线性动力学特性分析[J].中国机械工程，2011，22（16）：176-178.

减速器设计篇7

关键词 板式给料机；直交行星减速器；电脑优化设计；防漏油

中图分类号TH6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）106-0077-02

1概述

板式给料机是用于沿水平或倾斜方向向破碎机、输送机或其它工作机械连续均匀地配给和转运物料。尤其对运送大块、高温和尖锐的物料最为适合，并能在露天和潮湿和恶劣的环境下可靠地工作。

板式给料机又分为重型、中型、和轻型。驱动装置上的减速器质量的好坏对整机的使用寿命非常关键。多年前我们传动机械研究所参照德国弗兰德公司技术开发设计出了DT35、DT36、DT37、DT38 四个系列的减速器，用于大功率重型板上。但小功率重型板、中型板和轻型板式给料机驱动装置上的减速器一直都选用外购行星摆线针轮减速器。

自从2006年开始我们又开发设计了地脚连接型式的DT39、DT40，空心轴连接的DT39K，DT40K、空心轴连接并带逆止器的DT39KNA、DT40KNA两种输出扭矩共六种减速器。

2主要技术参数

DT39系列：额定输出扭矩：60000N.m 入轴转速：1000-1500r/min 传动比：280-500。

DT40系列：额定输出扭矩：30000N.m 入轴转速：1000-1500r/min 传动比：280-440。

3结构设计

以前的DT系列减速器是由两台单独的减速器组合而成，其中一台是三级直交减速器，另一台是NGW型两级行星减速器，两台减速器外壳靠螺栓连接，内部靠齿轮接手连接（见图1）。

图1

这种结构的优点是选用不同速比的三级直交减速器和定速比的两级行星减速器组装在一起就构成不同传动比的直交星形减速器，但是这种结构也有弊端，一是结合处容易漏油，二是装配也比较麻烦。

这次设计的新型DT减速器系列还是基于这种思路，但在结构上作了如下改动：

1）把两台减速器做成一体，减少了两个箱体壁，使重量大大减轻了，漏油问题和装配麻烦也得到了解决；

2） 将后两级行星传动部分的速比尽量放大，这样使直交传动部分的速比减小了，改用两级直交传动加两级行星传动共四级就实现最大速比500的要求。其结构型式见式图2这种结构使整机效率比原来提高了两个百分点；

3）采用了当今最流行的模块化设计方法，地脚架为焊接件，与箱体用螺栓连接。可根据客户的要求组装成有地脚的实心轴型式和没地脚的空心轴型式；

a地脚连接；b空心轴连接

图2

4）有倾角要求的板式给料机减速器还配备了最先进的内置式逆止器，既美观又简化了主机配件结构，也不使主机增加重量。

4各级齿轮参数的计算

各级传动比的分配是一台减速器的关键要素，利用计算机编程使设计简化了许多，选定了各级传动比之后，再分别计算各级齿轮的接触强度和弯曲强度，最后确定中心距和齿部参数。计算时许用强度按20CrMnMo材料选，工矿系数取1.75，最小安全系数取1.5。输入级用克林根贝尔格螺旋伞齿轮。平行级用斜齿圆柱齿轮，螺旋角选 10-12度。行星传动的内啮合角都在17-18度之间，外啮合角都在24-26度之间。

计算的原则是使各级的强度接近，高速级比低速级略高些，这样整机的寿命最高。也就是性价比最高。

5 行星部分内部结构的改进

原来的高速级行星部分的太阳轮和行星架都是浮动件，与前端的三级直交减速器是用浮动齿套联接，新的系列减速器为了使结构更加紧凑，将前一级平行级定轴加长做成齿轮轴，取消了浮动齿套，用齿轮轴直接做太阳轮。

6全速比的实现

为了使该系列减速器实现不同的传动比要求，第一级设计了两个速比的锥齿轮副，第二级设计了五个速比的圆柱齿轮副这样就配出了七种传动比。

图3

7与密封方法

经过热功率计算本系列减速器采用飞溅。为了使用户在换油时能排干净箱体里的残油，在减速器的最低点增加了一套带阀门的放油系统。见图2a。由于该减速器的油位比较高，输入轴在高速运转时前端形成了高压区，用一般质量的油封难以达到不漏油，为了解决这一问题在油封与轴承之间开了一个小孔，利用外部铜管使之与箱体连接，试车时证明效果很不错。本来这个问题可以在箱体内部解决，但是由于减速器太小，无法加工，只好用明管。

8这种结构减速器的优点

实现全速比的同时又做到结构紧凑体积小、重量轻，合理利用内、外啮合、功率分流的原理达到承载能力高， 传动效率高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。安装尺寸可以与摆线减速机相同，内部的齿轮轴和齿轮采用20CrMnMo渗碳淬火和磨齿，齿轮精度6级，内齿轮插齿7级精度，内齿轮也可根据强度要求通过氮化做成硬齿面。

9 经济效益

与同功率的行星摆线针轮减速器相比DT39系列的价格每台低2.5万元，DT40系列的价格每台低0.8万元。四年以来该系列减速器已经有九台先后投入使用，分别销往吉林金刚集团、长春双阳水泥厂、吉林亚泰水泥厂、湖北兴山水泥厂、湖北宜城葛洲坝水泥厂、湖北荆门子陵葛洲坝水泥厂。到目前为止运转良好。即将有四出口即将到埃塞俄比亚。

参考文献

[1]丁康等主编.齿轮及齿轮箱故障诊断实用技术.北京：机械工业出版社，2006.

[2]成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2002.

减速器设计篇8

关键词：圆柱齿轮减速器 多模块 拆装

中图分类号：G642 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0206-01

1 钳工拆装测量模块的使用

技师学院的新生生源大多刚刚初中毕业，他们对自己所学的新专业充满了想象。我们在安排教学模块时应当注重激发他们的兴趣，让他们保持好奇心，从而自主的进行探索学习。为了达到这个目的，我认为机械专业的学生入学之后教学的第一模块就是安排他们拆装一级齿轮减速器模型，让他们对最基础的机械模型有一定的了解。可采取若干人一组的方式，要求每组学生仔细观察减速器模型中各构件结构，并进行圆柱齿轮减速器模型的拆装与测量。在这个模块里，要完成的教学任务主要有以下几点。

1.1 通过拆装，了解齿轮减速器铸造箱体的结构以及轴和齿轮的结构

为了便于装配，减速器体一般做成箱盖和箱体两部分，用螺栓联成一体，同时采用两个定位销来保证其准确定位，在箱体上的轴承安装部位加肋用于提高减速器箱体的刚度，防止受载变形而影响正常传动，箱盖顶部设有视孔，以供观察箱体内齿轮啮合情况和加油之用，其上还设有通气塞，使它能及时排出箱内的热量。为了检查箱内油面的高低，在箱体的侧面设有观察孔，在箱体的另一侧面还设有油塞，用于放出箱内的废油。

小齿轮是主动齿轮，大齿轮是被动齿轮，其中小齿轮与轴做成一体，大齿轮与轴之间是用A型普通平键连接的，两端用深沟球轴承支承，轴承的内圈由轴肩和挡圈定位，外圈由端盖的端面定。

1.2 了解减速器轴上零件构造作用

轴上零件的定位和固定。一级圆柱齿轮减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。

1.3 熟悉减速器的拆装和调整的方法和过程

此项任务主要是为了让学生认识直齿圆柱齿轮减速箱的用途、工作原理、零件之间的装配关系及相互位置。将零件按一般件、常用件和标准件进行分类。观察、分析、研究部件的结构和工作情况，测量并记录必要的原始数据（如主要间隙、活动范围等），以便重新装复后能够恢复原有性能。

1.4 培养学生对减速器主要零件尺寸目测和测量能力

此项任务主要目的是通过目测和精确测量，综合运用所学的《机械制图》书及其他相关课程知识。通过自己动手拆卸减速器以及对其每个零件外形尺寸的测量，提高动手能力，加深印象，使理论与实践结合在一起。在实践中进一步学习和掌握减速器的工作原理以及一些其他小零件的作用。

2 机械制图的零件测绘

随着课程的进行，当机械制图课程的模块进行零件的测绘时，减速器的箱体、轴又可用来作为测绘的实体，进一步增进学生的专业知识技能，并且能达到以下几点效果：综合运用制图课所学的知识，实际动手，通过对部件实物的测量画出其装配图和零件图，使学生对本课程所学的基本知识、投影理论、机械形状的常用表达方法、零件图、装配图等内容作一次系统复习及掌握程度的全面检查；熟悉部件测绘的一般方法和步骤，学会常用测量工具的使用方法；学会查阅有关资料并为后续课程的学习打下基础。

2.1 仔细分析，对所画对象做到心中有数

在画装配图之前，要对现有资料进行整理和分析，进一步搞清装配体的用途、性能、结构特点以及各组成部分的相互位置和装配关系，对其它完整形状做到心中有数。

2.2 根据实际情况，确定表达方案

该减速器的表达方案可考虑为：主视图应符合其工作位置，重点表达外形，同时对右边螺栓连接及放油螺塞连接采用局部剖视，这样不但表达了这两处的装配连接关系，同时对箱体右边和下边壁厚进行了表达，而且油面高度及大齿轮的浸油情况也一目了然；左边可对销钉连接及油标结构进行局部剖视，表达出这两处的装配连接关系；上边可对透气装置采用局部剖视，表达出各零件的装配连接关系及该结构的工作情况。

俯视图采用沿结合剖切的画法，将内部的装配关系以及零件之间的相互位置清晰地表达出来，同时也表达出齿轮的啮合情况、回油槽的形状以及轴承的情况。左视图可采用外形图或局部视图，主要表达外形。可以考虑在其上作局部剖视，表达出安装孔的内部结构，以便于标注安装尺寸。另外，还可用局部视图表达出螺栓台阶面的形状。

3 机械设计课程模块

机械设计课程设计是机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节，是让学生们从动手向动脑转化、从测绘向设计转化的重要阶段。

3.1 机械课程设计的目的

（1）通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。（2）学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析、解决问题的能力。（3）进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计手册，熟悉标准和规范。

3.2 设计课题举例

设计某一带式运输机用一级直齿圆柱齿轮减速器。运输机二班制连续工作，单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘。减速器小批量生产，使用期限10年，运输带速度允许差值为±5%。要求设计后画出装配图并对轴和齿轮进行零件图剖析。相关数据运输带拉力2.8 kN、运输带速1.4 m/s、卷筒直径350 mm。

3.3 设计任务要求

减速器装配图纸一张（1号图纸）、轴、齿轮零件图纸各一张（3号图纸）、设计说明书一份。

4 结语

多模块教学是一种新型的正日益广泛使用的教学方法，本文针对现金机械装备中最基本的单级圆柱齿轮减速器模型进行探讨，以力求让学生们在对该模型有所了解的同时提高他们的学习兴趣为目标，分三个模块进行了研究，富有针对性、时效性、高效性，相信在今后的教学过程中予以施行会达到很好的效果。

参考文献

[1] 邱宣怀.机械设计[M].北京：高等教育出版社出版.

[2] 谌康寿.机械制图[M].上海：上海交通大学出版社，2005.

[3] 张悦丰.职校机械基础课程设计的教学改革[J].天津职业院校联合学报，2011（5）.

减速器设计篇9

关键词：减速器；翅片管；换热器

中图分类号：TH132.46 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）11-0035-02

现阶段，运用在减速器上的盘状冷却水管冷却装置多数为光管式，翅片管式换热器在部分领域专机上有所运用，比如煤炭领域刮板输送机用减速器，但国内生产该减速器的厂家多数是通过最大尺寸设计来实现最大的换热性能，并没有开展相关的定量计算和定性分析工作。为了了解和掌握该种换热器的传热性能和规律，本文针对我司设计的某减速器上的翅片管式换热器进行了研究。

1 换热原理

减速器上使用的盘状冷却水管式换热器通常设计为内置于减速器形式，且冷却的介质通常为流动水。当油流过带翅片的壁面时，通过翅片表面与未被翅片根部遮盖的基壁进行换热。一般情况下，油传至冷却水的热流量与油放热热流量及冷却水的吸热热流量三者相等。换热器的传热热流量用式（1）表示：

Q=KmΔtmA （1）

式中：Km―平均传热系数，W/（m2K）；

A―总表面积，m2；

Δtm―平均温差，°C。

2 平均温差算法

在各种流体介质的流动形式中，进口、出口温度相同时，逆流的平均温差最大，其他形式均低于逆流的平均温差。因此，在进行设计时，可以考虑相对保守的算法，通过顺流计算方法计算平均温差。

3 确定表面传热系数

根据换热面结构布置及工作条件计算流体流过壁面的质量流速，确定出流体运动过程中的雷诺数Re。由Re值，根据所用壁面的换热特性确定出对应的传热因子，最终求得传热装置表面的传热系数。

①流体在圆形直管内做强制湍流，Re>10 000，0.6

hi=0.023■（■）■p■■（■）■（2）

式中：λ―导热系数，W/（m・k）；

di―基管内径，mm；

u―流体流速，m/s；

ρ―流体密度，kg/m3；

μ―流体黏性系数，pa.s；

Pr―流体普兰特准数；

（■）0.14―考虑流体方向的校正项，被加热时，此项取1.05，被冷却时，取0.95。

dε―翅片管当量直径，mm。

②流体在管外强制对流Re=2×103～106时，通过凯恩（Kern）法如式（3）所示：

ho=0.36Re0.55pr1/3（■）0.14（3）

式中相关参数换为油的物性参数。

③总体平均传热系数Km，如式（4）所示。

Km=■（4）

式中：δ―翅片厚度，mm；

λ―翅片导热系数，W/（m・k）；

ri―管内污垢系数，此数值通常较小，故忽略不计；

ηfo―翅片管的传热效率；

β―翅化比：在光管表面加装翅片后表面积扩大的倍数，为面积的比值。

4 换热量与设计变量之间的关系

结合以上分析，通过我司某型号刮板输送机用减速器上的换热器的应用分析来获得换热量和设计变量之间的关系。由于减速器的最高许用温度为80 °C，在自然冷却条件下，按照我国相关标准，井下环境温度按20 °C进行计算，基于此温度来确定流体相关的物性参数。见表1。

减速器在不加任何冷却装置下，通过效率计算，油温通常在150 °C左右，冷却水出口温度设定40 °C，得出对数平均温度约为82.5 °C。

初步设定翅片管排数和列数均为4，单根管长245 mm，翅片管距44 mm，片厚0.4 mm，翅片采用T2铜材质，翅片导热系数λ=379.5 W/（m・k），基管为钢管φ22×2，两种材质通过高频焊工艺加工而成。油流速9.75 m/s。通过改变翅片外径do、冷却水流速u和翅片间距t来得到与换热量Q的关系。

4.1 翅片外径do与换热量Q之间的关系

基管直径di为定值，翅片外径do为变量，其他参数不变，得出关系图，如1所示。

翅片外径do随着尺寸的增大，换热量升高，加大到一定限度后，换热量相应减少。因此不能无限加大翅片外径，也即翅片管翅化比的提高是有限度。

4.2 冷却水流速u与换热量Q之间的关系

冷却水流速u为变量，其他参数不变，得出关系图，如图2所示。流速u与冷却装置的换热量Q呈递增关系，即增大冷却水的流速对提高换热量有效果。

4.3 翅片节距t与换热量Q之间关系

翅片节距t为变量，其他参数不变，得出关系图，如图3所示。翅片节距t与换热量Q呈递减关系，即在一定范围内减小翅片节距对提高换热量有效果，但工程应用中，还需要考虑杂质和加工工艺等因素，并非翅片间距t无限小越好。

5 结 语

①通过换热学相关理论，对应用于减速器的翅片管式换热器建立一种算法；

②实现对换热器的定量计算和定性分析，寻找出最佳解，实现换热器的实用性、经济性设计，对实际生产具有一定的指导意义。

参考文献：

[1] 余建祖.换热器原理与设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2005.

减速器设计篇10

关键词：行为导向；教学；案例；洗衣机；减速器

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.06.026

根人才市场对毕业生的综合能力要求，及创建示范高职院校不断深入，教育教学改革势在必行。“行为导向”教学法是教学改革的方向之一，“行动导向”理论中的项目教学法、案例教学法以及模拟教学法都需要合适的教学项目（案例）。

教学案例（项目）是教学任务的载体，应具备以下特点：（1）适用性，案例应符合专业（课程）人才培养目标；（2）新颖性，案例应具有一定的新颖和先进性，能激发学生的学习兴趣和获取知识的欲望；（3）典型性，（4）可操作性，案例应具有较丰富的参考资料，技术较为成熟，难度适中，学生通过努力可完成任务。洗衣机在城市已经普及，乡村正在普及（机电产品下乡的产品之一），减速离合器是波轮式自动洗衣机的关键传动部件之一，减速离合器传动原理和结构都具有机械设计的典型性。

1 波轮式洗衣机减速离合器的工作原理

波轮式全自动洗衣机传动系统主要由电动机和减速离合器组成。目前各种大波轮新水流套桶洗衣机普遍采用减速离合器，它在洗涤、漂洗时波轮的转速较慢，而脱水时离心桶的转速较快。

减速离合器能满足新水流套桶洗衣机的要求，即洗涤时波轮低速旋转，脱水时离心桶高速旋转。减速离合器采用了行星减速器。洗涤轴分成洗涤主动轴和洗涤被动轴（齿轮轴），同在一条轴线上。洗涤被动（传动）轴下端用花键插入行星机构的传动盖，上端与波轮固定。

脱水轴由下半轴、中半轴和上半轴组成，下半轴、中半轴、下半轴分别与行星机构、刹车盘连接成一根整体。脱水轴上端（上半轴上端）与脱水桶固定。

减速离合器的工作过程是，洗衣机处于洗涤状态时，排水电磁阀断电关闭。排水电磁阀的衔铁释放而使棘爪拨叉在拨叉弹簧的作用下复位，固定在棘爪拨叉下端的棘爪拨动棘轮转过一个角度，方丝离合器中的抱簧下端因嵌在棘轮内壁的小孔内而被拔松，这样便使脱水轴下部（下半轴）与离合套不能啮合。由于此时脱水轴（中半轴）已经被扭簧与刹车带（制动带）制动，即内齿轮固定不动，所以当洗涤主动轴（恒星齿轮）顺时针转动时，行星齿轮一边作逆时针自转，同时绕恒星齿轮顺时针公转，从而带动传动架和洗涤被动轴作顺时针旋转。这时为周转轮系传动，洗涤主动轴转动约5周，被动轴才转动一周。同理，当洗涤主动轴逆时针高速转动时，被动轴也做逆时针低速转动。

洗衣机处于脱水状态时，排水电磁阀通电开启。衔铁在带动阀门开启的同时，还使刹车带（制动带）放松刹车盘，并使拨叉带动棘爪放松棘轮。当离合套作顺时针高速转动时，正好使抱簧旋紧，从而将脱水轴（下半轴）与离合套啮合。这时因内齿轮也随脱水轴高速转动，所以行星轮绕恒星齿轮公转的转速与恒星齿轮、内齿轮的转速是相同的，此时波轮与脱水桶无相对转动，即洗涤主动轴、脱水轴及洗涤被动轴作同步高速运转，而且因这种顺时针转动正好是扭簧被拔松的方向，所以扭簧对脱水轴无制动的作用。

2 传动系统的主要参数

（1）减速器速比计算。行星减速器洗涤时大波轮（洗涤被动轴）转速nH为160～180r/min；电机功率260W，同步转速为1500r/min， 电机皮带传动速比为1：1.76，因此，电机输出与洗涤被动轴转速的总速比应为：

（2）主要齿轮的齿数和直径计算。

由减速离合器的结构工作原理和主要参数计算可知：

减速离合器传动原理典型，方丝单向离合器目前是生产厂家的设计新型专利，目前教课书中还没有涉及，行星减速器速比计算可作为行星齿轮传动计算的典型例题和习题。

减速离合器结构新颖、紧凑，体积小，重量轻，适合学生做拆装及测绘实训等实操技能训练。

减速离合器整体设计可作为机械设计专业毕业设计课题，通过查找专利、产品等相关资料和设计计算，可提高学生分析问题和解决问题的能力。“项目教学技术”有利于学生独立工作能力的形成。学生独立地获取资料信息，独立地制订方案，独立地作出决案，独立地实施方案，独立地反馈信息，独立地评价成果，通过训练，有利于学生创新能力和承受能力的形成，每当碰到新的问题、新的任务时，就不再会束手无策了。

其零部件可作为冲压工艺及模具设计课题。

参考文献：

[1]金国砥等.洗衣机维修入门[M].浙江科学技术出版社，2004.