减速机及应用

减速机及应用工厂辅助设备1什么是减速机一种由封闭在刚性壳体内的齿轮传动、蜗杆传动、齿轮-蜗杆传动所组成的独立部件，常用作原动件与工作机之间的减速传动装置，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。选用减速机时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速机的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速机。2§1减速机与电动机系统简介一、减速机减速机作用1）获得大的输出扭矩；2）获得精确转速；3）动力传递。当电机输入功率一定，我们很多时候需要很大的转矩，并且低速的运动；转速与转矩成反比，转速降低，则转矩增大，把高速旋转小转矩运动转换为低转速大转矩运动。降速同時降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。3在目前用于传递动力与运动的机构中，减速机的应用范围相当广泛，几乎在各式机械的传动系统中都可以见到它的踪迹，从交通工具的船舶、汽车、机车、建筑用的重型机具，机械工业所用的加工机具及自动化生产设备，到日常生活中常见的家电、钟表等等。其应用从大功率的传输工作、到小负荷、精确的角度传输都可以见到减速机的应用，而且在工业应用上，减速机具有减速及增加转矩功能，因此广泛应用在速度与扭矩的转换设备中。4三相异步电动机转速是分级的，是由电机的“极数”决定的。三相交流电机每组线圈都会产生N、S磁极，每个电机每相含有的磁极个数就是极数。由于磁极是成对出现的，所以电机有2、4、6、8……极之分。极数反映出电动机的同步转速：2极同步转速是3000r/min，4极同步转速是1500r/min，6极同步转速是1000r/min,8极同步转速是750r/min，10极同步转速是600r/min。5二、三相异步电动机电动机同步转速公式如下：n=60f/pf为频率,单位为Hz.n为转速，其单位为r/minp为磁极对数（注意是磁极对数而非磁极的个数，如2极电机p=1）6由于在中国三相交流电的频率为50Hz，因此这几种速度都只是各种极数电机的同步转速，而非实际转速。异步电机转子的转速总是低于或高于其旋转磁场的转速，异步之名由此而来。异步电机转子转速与旋转磁场转速之差（称为转差）通常在10%以内。由此可知，交流电机（不管是同步还是异步）的转速都受电源频率的制约。7大型高压同步电动机，1300KW/6KV同步电动机同步电机转子本身产生固定方向的磁场(用永磁铁或直流电流产生),定子旋转磁场拖着转子磁场(转子)转动,因此转子的转速一定等于同步速,也因此叫做同步电机.同步电动机的功率因数可以调节，在不要求调速的场合，应用大型同步电动机可以提高运行效率。8三、同步电动机同步电动机的拖动转矩与θ角成函数关系，在额定工况下，θ角一般在30°左右。（一）同步电机基本原理常见的旋转磁极式同步电动机，转子分隐极式和凸极式两种结构：（二）同步电动机的两种调速方法分类：它控式变频调速自控式变频调速评价优点：在多台参数一致的小容量同步电动机需要同时起动、同时调速的场合，采用一台变频器控制多台小电动机，系统对各台电动机的供电频率相同，供电电压也相同，易于群控。缺点：如果一台电动机出现失步，将影响整个群控系统的正常工作。它控式变频调速:自控式变频调速:评价优点：增加了闭环自动控制功能，在同步电动机中安装了转子位置检测器BQ，根据转子的实际位置来控制变频器的供电频率，保证定子旋转磁场的转速与转子磁极的转速始终处于同步状态。避免了它控式同步电动机变频调速系统运行中会失步的缺点。16减速机的一般理解：最简单的理解是，减速机是改变速度与输出力矩的，提供大力矩，低转速。减速机的转数比=输入转数/输出转数，若转数比为100，输出转矩大约为输入转矩的100倍。（转速减慢而转矩增加）如果用于低速的场合，只用一个普通低速的电机当然不行，因为：1）速度一般达不到：一般情况下减速机的数比可以低到3:1甚至更小，也可以高于180:1甚至更大。2）普通电机转矩一般达不到：要求在低速运转的负载，一般说来都要求比较大的转矩(比如说提升机、电梯、生产线、卷绕机等等)，即使普通电机的转速符合要求了，转矩也往往不能刚好符合要求。3）在电动机与减速机的系统配置方面，既要选择电动机的功率和转速，又要选择减速机的转速比和输出转矩的大小。四、减速机与电动机系统减速机是一种相对精密的机械，它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速机按用途可分为通用减速机和专用减速机两大类，两者的设计、制造和使用特点各不相同。按照传动类型可分为齿轮减速机、蜗轮蜗杆减速机和行星齿轮减速机；按照传动级数不同可分为单级和多级减速机；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速机、圆锥齿轮减速机和圆锥-圆柱齿轮减速机；（斜齿圆柱齿轮传动，因其接触线倾斜，同时啮合的齿数多，重合度大，故传动平稳，噪声小，承载能力高，常在速度较高的传动系统中使用）按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式（简单地讲就是一分二，一个齿轮同时带动两个齿轮）和同轴式减速机。17§2减速机类型减速机按传动类型分类：齿轮减速机蜗杆减速机行星减速机圆柱齿轮减速机圆锥齿轮减速机圆锥—圆柱齿轮减速机圆柱蜗杆减速机圆弧齿蜗杆减速机锥蜗杆减速机蜗杆—齿轮减速机渐开线行星齿轮减速机摆线齿轮减速机谐波齿轮减速机18展开式三级圆柱齿轮减速机特点：传动效率高、工作可靠、寿命长、维护简便、因而应用很广泛。一、齿轮减速机类型：单级圆柱齿轮减速机展开式双级圆柱齿轮减速机常见减速机的主要类型、特点及应用分流式双级圆柱齿轮减速机两级圆锥齿轮—圆柱齿轮减速机分流式三级圆柱齿轮减速机同轴式双级圆柱齿轮减速机分流式双级圆柱齿轮减速机单级圆锥齿轮减速机产品实例：可动锥轴安装在偏心轴承套内，可实现可动锥自转和旋转破碎。产品实例：展开式三级圆柱齿轮减速机产品实例：展开式双级圆柱齿轮减速机两级圆锥齿轮—圆柱齿轮减速机特点：兼有两者的传动特点，通常把蜗杆传动作为高速级，因为在高速时，蜗杆传动的效率较高。三、蜗杆—齿轮减速机类型：fSfSfSSSS特点：结构紧凑、传动比大、工作平稳、噪声较小、传动效率低。二、蜗杆减速机类型：其中：S-低速级；f—高速级下蜗杆式上蜗杆式侧蜗杆式fff双级蜗杆减速机fS三维模型：蜗杆减速机产品实例：产品实例：蜗杆--齿轮减速机展开式就是不同轴，一般输入轴在一侧，输出轴在另一侧的非输入轴轴线上301—下箱体2—油标指示器3—上箱体4—透气孔5—检查孔盖6—吊环螺钉7—吊钩8—油塞9—定位销钉10—起盖螺钉孔§3减速机结构311.圆柱齿轮减速机优缺点优点：结构简单，修理方便，而且从价格的因素考虑，它比较便宜，圆柱齿轮减速机运行起来比较稳定。圆柱齿轮减速机应用是最广泛，应用场合最多的一类。极高的性价比赢得了众多设计师的亲睐。缺点：体积较大，占用面积大，给整机设计和空间安排造成困难。圆柱齿轮减速机功能演示32涡轮蜗杆减速机最主要的优点就是具有反向自锁的功能，而且相比其它几种减速机具有较大的减速比，涡轮蜗杆减速机的输入、输出轴不在同一轴线上，甚至不在同一个平面上。2.涡轮蜗杆减速机特点缺点：传动效率不够高，精度也不是很高。333.行星减速器优缺点优点：该行星减速器体积小、重量轻，承载能力高，精度也比较高，使用寿命长、运转平稳，噪声低。具有功率分流、多齿啮合独用的特性。最大输入功率可达104kW，同时它还具备较大输出扭矩的特点。缺点：优异的性能决定了它制造麻烦，结构复杂，价格很高。3435行星减速器行星减速器364摆线针轮减速器37摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分:输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴上装有一个错位180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成H机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿轮上一组环形排列的针齿相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构，(为了减小摩擦，在速比小的减速机中，针齿上带有针齿套)。4摆线针轮减速器38高速比和高效率单级传动，就能达到1：87的减速比，效率在90%以上，如果采用多级传动，减速比更大。摆线针轮减速机一级传动减速比为9~87，双级传动减速比为121～5133，多级组合可达数万，且针齿啮合系套式滚动摩擦，啮合表面无相对滑动，故一级减速效率达94%。结构紧凑体积小由于采用了行星传动原理，输入轴输出轴在同一轴心线上，使其机型获得尽可能小的尺寸。运转平稳噪声低摆线针齿啮合齿数较多，重叠系数大以及具有机件平衡的机理，使振动和嗓声限制在最小程度。在运转中同时接触的齿对数多，重合度大，运转平稳，过载能力强，振动和噪音低，各种规格的机型噪音小。特点4摆线针轮减速器3940组成49行星减速器5.减速机中的零部件（1）箱体箱体的作用是为齿轮、轴、轴承等零部件提供安装空间，装润滑油、安装固定整机。箱体一般都是铸铁制造。用铸铁制造方便，能够有较大刚度，且有吸收振动和噪声的作用。但有个缺点是不耐冲击，当采用悬挂方式安装的时候应特别注意这种情况，采取适当的缓冲措施，避免冲击而导致安装处断裂。当然特殊情况下也有铸钢制造的情况。50（2）齿轮齿轮是减速机中最重要的零件，负责传递转矩和转速。齿与齿之间配合为线接触，且运动过程中磨损严重，冲击承受较大冲击，因此需要齿轮有很大的表面硬度而芯部有一定的韧性。一般齿轮都是经过表面硬化处理，从而满足力学性能要求。5152（3）特点和类型齿轮传动用来传递任意两轴间的运动和动力，其圆周速度可达到300m/s，传递功率可达105KW，齿轮直径可从不到1mm到150m以上，是现代机械中应用最广的一种机械传动。齿轮传动与带传动相比主要有以下优点：①传递动力大、效率高；②寿命长，工作平稳，可靠性高；③能保证恒定的传动比，能传递任意夹角两轴间的运动。齿轮传动与带传动相比主要缺点有：①制造、安装精度要求较高，因而成本也较高；②不宜作远距离传动。③无过载保护④需专门加工设备53对齿轮传动的基本要求：①传动准确平稳：齿轮传动的最基本要求之一是瞬时传动比恒定不变。以避免产生动载荷、冲击、震动和噪声。这与齿轮的齿廓形状、制造和安装精度有关。②承载能力强齿轮传动在具体的工作条件下，必须有足够的工作能力，以保证齿轮在整个工作过程中不致产生各种失效。这与齿轮的尺寸、材料、热处理工艺因素有关。541.按两轴位置直齿圆柱齿轮机构（轮齿与轴平行）斜齿圆柱齿轮传动（轮齿与轴不平行）人字齿轮传动（轮齿成人字形）传递相交轴运动（锥齿轮机构）传递交错轴运动直齿斜齿曲线齿交错轴斜齿轮蜗轮蜗杆准双曲面齿轮（4）类型空间齿轮机构齿轮机构平面齿轮机构(圆柱齿轮机构)外啮合内啮合齿轮齿条外啮合内啮合齿轮齿条55外啮合直齿圆柱齿轮机构内啮合直齿圆柱齿轮机构齿轮齿条机构（直齿条）外啮合斜齿圆柱齿轮机构人字齿轮机构齿轮齿条机构（斜齿条）56直齿圆锥齿轮机构曲齿圆锥齿轮机构螺旋齿轮机构（交错轴斜齿轮机构）蜗杆机构准双曲面齿轮机构572、按工作条件3、按齿形渐开线——常用摆线——计时仪器圆弧——承载能力较强开式—适于低速及不重要的场合半开式—农业机械，建筑机械及简单机械设备，只有简单防护罩闭式—润滑、密封良好，汽车、机床及航空发动机等齿轮传动中4.按使用情况分：动力齿轮-以动力传输为主，常为高速重载或低速重载传动。传动齿轮-以运动准确为主，一般为轻载高精度传动。5.按齿面硬度分：软齿面齿轮（齿面硬度≤350HBS）硬齿面齿轮（齿面硬度＞350HBS）58KNA当一直线沿半径为rb的圆作纯滚动时，该直线上任一点K的轨迹称为该圆的渐开线，该圆称为渐开线的基圆，直线x-x称为渐开线的发生线，角θK称为渐开线AK段的展角。rb发生线渐开线基圆Kθ§4渐开线与渐开线齿廓啮合传动的特点一、渐开线的形成及其特性1.渐开线的形成59(1).齿顶圆:过所有轮齿顶端的圆，其半径用ra表示。(2).齿根圆:过所有齿槽底部的圆，其半径用rf表示。(3).基圆:形成渐开线齿廓的圆，其半径用rb表示。(4).分度圆:位于轮齿的中部，是设计、制造的基准圆，其半径用r表