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各种减速机的优缺点以及发展趋势减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将电动机的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。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.其应用从大动力的传输工作，到小负荷，精确的角度传输都可以见到减速机的应用，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。减速机的作用主要有： 1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。 2）减速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。 减速机的工作原理 减速机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的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。 减速机的种类 减速机是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。它的种类繁多，型号各异，不同种类有不同的用途。减速器的种类繁多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星齿轮减速器；按照传动级数不同可分为单级和多级减速器；按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥圆柱齿轮减速器；按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。以下是常用的减速机分类： 蜗轮蜗杆减速机的主要特点是具有反向自锁功能，可以有较大的减速比，输入轴和输出轴不在同一轴线上，也不在同一平面上。但是一般体积较大，传动效率不高，精度不高。谐波减速机的谐波传动是利用柔性元件可控的弹性变形来传递运动和动力的，体积不大、精度很高，但缺点是柔轮寿命有限、不耐冲击，刚性与金属件相比较差。输入转速不能太高。行星减速机其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、精度较高，使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大。但价格略贵。 20世纪7080年代，世界上减速器技术有了很大的发展，且与新技术革命的发展紧密结合。通用减速器的发展趋势如下： 高水平、高性能。圆柱齿轮普遍采用渗碳淬火、磨齿，承载能力提高4倍以上，体积小、重量轻、噪声低、效率高、可靠性高。 积木式组合设计。基本参数采用优先数，尺寸规格整齐，零件通用性和互换性强，系列容易扩充和花样翻新，利于组织批量生产和降低成本。 型式多样化，变型设计多。摆脱了传统的单一的底座安装方式，增添了空心轴悬挂式、浮动支承底座、电动机与减速器一体式联接，多方位安装面等不同型式，扩大使用范围。 促使减速器水平提高的主要因素有： 理论知识的日趋完善，更接近实际（如齿轮强度计算方法、修形技术、变形计算、优化设计方法、齿根圆滑过渡、新结构等）。 采用好的材料，普遍采用各种优质合金钢锻件，材料和热处理质量控制水平提高。 结构设计更合理。 加工精度提高到ISO56级。 轴承质量和寿命提高。 润滑油质量提高。 自20世纪60年代以来，我国先后制订了JB113070圆柱齿轮减速器等一批通用减速器的标淮，除主机厂自制配套使用外，还形成了一批减速器专业生产厂。目前，全国生产减速器的企业有数百家，年产通用减速器25万台左右，对发展我国的机械产品作出了贡献。 20世纪60年代的减速器大多是参照苏联20世纪4050年代的技术制造的，后来虽有所发展，但限于当时的设计、工艺水平及装备条件，其总体水平与国际水平有较大差距。 改革开放以来，我国引进一批先进加工装备，通过引进、消化、吸收国外先进技术和科研攻关，逐步掌握了各种高速和低 速重载齿轮装置的设计制造技术。材料和热处理质量及齿轮加工精度均有较大提高，通用圆柱齿轮的制造精度可从JB17960的89级提高到GB1009588的6级，高速齿轮的制造精度可稳定在45级。部分减速器采用硬齿面后，体积和质量明显减小，承载能力、使用寿命、传动效率有了较大的提高，对节能和提高主机的总体水平起到很大的作用。 我国自行设计制造的高速齿轮减（增）速器的功率已达42000kW ，齿轮圆周速度达150m/s以上。但是，我国大多数减速器的技术水平还不高，老产品不可能立即被取代，新老产品并存过渡会经历一段较长的时间。 发展趋势：模块系统可分为开式和闭式两大类。开式系统的特征是：足够数量和品种的模块，以直接或间接的方式相互连接，同品种模块可以不受限制地重复出现，从而可组成无限多的组合；但当模块的品种和数量有限时，则组合数也是有限的。例如：货币、文字、供电、管道、块规、碟簧等系统；悬挂式运输装置是一种较复杂的开式系统，它由直轨、弯轨、道叉、底架、吊架、起落架和末端板等组成，适当地选择前述模块便可组成不同长度和形状的运输线。闭式系统的特征是：有限数量和品种的模块，不能或只能有限次重复选用同品种模块，以构成有限种组合的模块系统。实际组合时应考虑模块间的相容性，需要和加工的可能性等。模块化机床、台灯等均为闭式系统。闭式系统和一定条件下的开式系统模块的可能组合数可用组合与排列的数学方法进行计算。设系统的品种数为N、系统的模块总数为M、每种产品所需的模块总数为K、每种产品所需的相同模块数为Z、系统模块的组合数为C（不计顺序）、系统模块的排列数为A(考虑组合并区分不同的排列顺序)、综合组合数为P。模块系统的布局和连接方式、互换性和相容性模块在产品中的功能不同，它与其它模块的组合关系也不同，接某一模块所连接的其它模块的数量不同，可分为线性连接（单、双向）、平面连接（四向）和立体连接；按模块相关性的不同，可分为：刚性连接有直接的装配系统，并分为静、动两种连接；柔性连接具有间接、物理相关条件，而无几何相关条件的连接。9 模块综合的层次和产品的可用组合数产品分级模块化设计比产品由基本模块构成的常规模块化设计受到的约束更少，且可充分地利用现代化设计、制造与管理方法。分级模块系统中,产品和中间各级模块是由其相邻的下一级子(分)模块构成的,且其结构或性能参数均取决于构成它的各个子模块。子模块在产品中的层次愈低,对产品的构成(变形)数的影响愈大,因此,在进行分级模块化系统的模块综合时,应由最低层次的模块开始,逐级向高一级模块综合，直至构成产品。分级模块化产品的模块综合示意图多数为树枝状结构,且各树枝的长短（层次）不一,其理论组合数为各末端模块的同位模块数之积，而不论末端处于何层次。当考虑参数匹配（不同部分的同类参数应一致）、功能无冗欠等因素，则可用组合数将大为减少。 某磨床尾架，其壳体A有4种中心高和3种莫氏顶尖可供选择；其套筒B与防护罩C均有4种行程尺寸和3种莫氏项尖可供选择，操作手柄D有2种结构4种尺寸可供选择；触点传感器E有4种行程可供选择。这五组模块共33个参数，则A、B、C三组模块各有43=12种组合，D、E分别有8、4种组合；尾架的总组合数为A=12121284=55296。考虑不同部分不同模块的同类参数应该一致，则有4种中心高、4种行程、3种顶尖、2种手柄结构，则尾座的可用组合数A1=4432=96种，仅为理论组合数的576分之一。 模块化设计中的一项基本工作是首先进行减速器基本模块的划分。根据模块划分理论，基本模块应按其功能进行划分，一般地减速器的基本模块可划分为：(1)壳体或箱体模块 对一般齿轮箱，即为其支承箱体，它是减速器的一个主要模块，轴系、齿轮的支承、封闭都由其完成。对行星齿轮箱，一般称之为壳体模块。(2)齿轮模块 系列产品中按确定的速比系列和和组合要求而选定的基本模块，齿轮副要求最大限度模块化，以减少齿轮数目。(3)端盖模块 包括通盖、闷盖模块。(4)轴模块 包括光轴、空心轴、花键轴模块。(5)驱动单元模块 包括电机（交流、直流、变频）、液压马达模块等。(6)冷却风扇模块。(7)轴承座模块 应用于伞齿轮齿轮箱及行星齿轮箱，和基本箱体或壳体模块构成完整的箱体模块。(8)行星架模块 主要应用于行星齿轮箱系列。(9)润滑装置模块 对需强制润滑的齿轮箱，此为一必需的模块。(10)过渡模块 驱动模块和箱体模块,或者不同种类箱体模块连接所需的过渡模块。(11)其它配套部件模块 如油标模块、透气帽模块、反力矩支架模块、安装底座模块等等。当然，根据应用环境或安装方式的不同，也可有其它的基本功能模块及划分方法，总之一切应以设计及制造过程中取得最大便利性和经济性以及高效率为前提来进行功能模块的划分和设计。10.2 模块划分及设计时应考虑的因素（1）功能性要求指为满足特定使用目的而必需满足的强度、刚度、稳定性等方面的要求，另外还要注意该模块功能性上的相对完整，例如壳体模块应满足轴承支承的刚度、强度要求，满足与其它相关联模块的连接要求，满足散热、渗漏性方面的要求等。（2）经济性要求不同形状、结构、材质及成型方法和工艺性的好坏都决定着一个模块经济性的优劣，如行星齿轮箱系列设计中，齿圈部分的功能模块可有两种选择方法，一种直接选取齿圈为外壳，两侧再与轴承座连接，这时齿圈模块由于为锻件，因而模块设计时应使其尺寸尽可能小，过渡部分尽量由采用铸铁的轴承座来伸展，这样以便尽可能节省锻件部分的重量和费用。另外一种处理方法为可采用整体铸造外壳，内齿圈镶嵌进外壳内，这样齿圈部分可变小，但外壳体则会明显加粗，整体尺寸将会加大。目前通用产品以采用前一种模块设计方法居多。（3）外观造型要求现代产品技术发展的特征之一为越来越重视产品外观设计的美观性、欣赏性、艺术性和宜人性要求，因此在充分满足产品功能要求的前提下，还要充分兼顾到其艺术造型及宜人性方面的要求。当然在进行这一过程设计时，还要充分考虑到使用环境及用户的要求，不能因为过分追求其艺术造型的效果导致不协调或造价过于昂贵。（4）工艺性要求模块选择应便于成型、便于加工，便于装配及拆卸，应尽量避免采用特种成形方法，特种材料，特种设备及工装等，以免增加制造、装配或维修难度及成本。（5）可维修性要求功能模块选择时还应注意使其成为一个相对独立的可更换模块，这样在损坏或出现故障时易于维修更换。容易看出，进行模块设计应考虑的上述几个方面的要求也往往是相互关联的，具体设计时应综合权衡、统筹处理，正确处理好主与次，先与后的关系。此外模块设计时还要对其功能扩展方面的要求有一定考虑，以使该模块在进行整体产品系列开发中发挥更大的作用。11 国外模块化减速机概况国外模块化减速机发展情况简介已在有关报告中作了介绍。涉及Flender、住友、SEW、Rossi、David Brown、PIV Drives等公司的产品规格。这里仅就SEW公司的模块化组合体系作一简介。该公司以集中制造的统一标准零部件构成了SEW特有的传动模块组合体系,理论上可完成成千上万种组合。该体系要求所有产品的零部件均需采用最现代化的制造工艺及全自动加工生产线进行大批量生产，因而可以承担大批量加工,每个结构部件均可完美地优化组合,随时可以快捷地为客户提供各种要求的选型和服务。该系统是包含四个层次的模块组合：一、动力模块（MOVITRAC变频调速器或交流制动电机、MOVIMOT变频减速机一体机、MOVIDRIVE矢量变频器或伺服电机）；二、带式或锥盘环盘式无级变速器、联轴器、低齿隙行星减速机；三、超低速附加斜齿轮减速机、输入轴模块；四、Q、M、C系列大型工业用减速机、S系列直角输出蜗杆减速机、K系列直角输出斜齿轮伞齿轮减速机、F系列轴装式斜齿轮减速机（非展开式平行轴）、R系列斜齿轮减速机（同轴式、RX系列为单级非同轴式）、W系列为用Spiroplan螺旋平面齿轮副的直角输出减速机和SEW微型减速电机等九种。减速电机最大功率为280kW，工业用减速机最大输出转矩1200kNm，功率7500kW，变频器最大功率160kW。可以组成纯减速或减变速传动系统。其中R、F、K、S系列最为常用，R、F、K系列均可与低13级的R系列减速机串联使用以获得大的传动比，其代号为RR、FR、KR。S系列仅有斜齿轮与蜗轮的2级传动。其安装方法有底脚安装（无后缀）、底脚空心轴（后缀AB）、底脚花键轴（VB）、底脚空心轴锁紧盘（HB）、法兰安装（F为B5法兰，Z为B14法兰）、TorgLOG空心轴安装（T）和搅拌机专用（M）。RX单级 型号/Tmax 57/69Nm、67/134、77/215、87/405、97/595、107/830W 仅有少数型号、小规格、钢质螺旋平面齿轮spiroplan，Tmax=70 Nm型号按最大输出转矩的大小排序是合理的，因为最大输出转矩限制了机械功率。故该公司的样本中，按型号制定了输出转速na、转矩Mmax及i的表格，以及按电机功率Pm、na、Mi、i排序制定选型表。该公司样本中输出转速及传动比值甚多，公比 无规律排列。可能是该公司根据长年积累的使用经验给出，更有利于用户的选用。而选用方法非常细化，甚至规定了润滑剂的品种与数量和安装方式之间的关系，以及无菌化生产用的减速机等。此外，比利时Hansen公司的以17对弧齿锥齿轮和28对斜齿圆柱齿轮共组成2320种传动比，8种箱体模块，中心距采用折返式布置以满足全系列的传动件布置要求。箱体为方形，可六面安装。第一部分:通用圆柱、圆锥齿轮减速器系列产品简介一、国外发展情况简介在机械传动基础件中，齿轮减速器占有非常重要的地位，其产品水平和质量对机械产品有着重大的影响。目前国内外齿轮减速器的发展趋向为，产品制造水平进一步精密化，承载能力进一步得以提高，各种不同系列产品之间的模块化互换程度越来越高，这对系列产品的大批量生产提供了便利，也为产品的进一步扩展留下了空间。目前国际上几大典型的传动基础件公司均拥有独具特色的模块化产品组合体系和极其丰富的产品系列，产品销售网络遍布全球。在国外，齿轮减速器系列无国家标准，只有企业自己的系列产品和标准，各企业的产品及标准基本上是每5年更新一次。以FLENDER、住友、SEW为代表的减速器制造商，其最新的产品均具有以下特点：（1）齿轮采用高含Ni的优质低碳合金钢，磨齿，齿轮精度高于GB6级，且进行修形（修缘）；（2）采用模块化设计，互换程度高，减少零件库存,缩短供货周期；（3）可多面安装；（4）输出型式种类多（有圆柱轴伸、法兰盘、空心轴、带胀紧盘的空心轴等）；（5）选用方法更加细化。下面对国外几家主要公司近年的齿轮减速器系列产品予以简单介绍：(1) FLENDER公司的圆柱齿轮减速器产品系列FLENDER公司的最新圆柱齿轮减速器产品系列包括H、BH、D、F等多种类型及数十个系列，现将其主要系列产品的技术性能参数列于表1。表1 FLENDER公司齿轮减速器主要技术性能参数 名 称 速比范围 功率范围(KW) 规格数 重量范围（kg）H H1 单级齿轮减速器 H2 二级齿轮减速器 H3 三级齿轮减速器 H4 四级齿轮减速器B B2H 圆锥单级齿轮减速器 B3H 圆锥双级齿轮减速器 B4H 圆锥三级齿轮减速器 D 同轴齿轮减速器 F 悬挂式齿轮减速器 该公司的齿轮减速器产品具有如下特点：采用模块化设计、可多面安装。其中小规格减速器的箱体为整体式结构，大规格减速器的箱体则为剖分结构。b、承载能力大,由于采用精细工艺,齿面接触率高，因而公称承载能力明显提高。c、产品规格排列合理（R20/R40），用户选用经济方便。d、输出方式多样,既有实心轴,又有带锁紧盘或键联接的空心轴等多种形式。e、配套附件多，备有冷却风扇、冷却润滑装置、逆止器等，用户可根据需要选用。(2)住友重机公司的圆柱齿轮减速器产品系列(2004)日本住友重机公司于2004年推出了PARAMAX9000系列圆柱齿轮减速器系列产品，与PARAMAX8000相比有以下变化：机型增加到26个规格（90159136）(a=112224/a=112500/710)增加电机直联不需要联轴器（R系列）热功率增大PARAMAX9000包括了P、R两大类别共六个系列，卧式安装、立式安装、直立式安装三种安装型式，其主要技术性能住友(Buddy Box)电机直联圆柱、圆锥齿轮减速器该公司的产品有如下特点：a、采用可剖分箱体的模块化组合设计、互换性强，系列箱体数目少，当规格一定，H2、H3、H4、R3、R4均采用同一个箱体。b、齿轮采用25压力角修形齿轮，大大提高了齿轮的承载能力和承受冲击负荷的能力。c、安装附件多，可实现座式安装、扭力平衡杆安装等。(3)SEW公司的圆柱齿轮减速器系列(2004)SEW公司的圆柱齿轮减速器共包括了S、R、F及K四个系列的电机直联型减速器（S系列为蜗轮蜗杆减速器）。M、MC、ML系列等多种类型的工业减速器。估计中心距为R20系列。该公司的齿轮减速器产品具有如下特点：a、产品系列既包括了中大功率的齿轮减速器系列，亦包括了中小功率减速器系列，品种规格十分丰富，且均采用模块化设计方法，各系列之间模块互换性高，十分便于组织生产和系列产品扩展。b、相对M、MC、ML系列，S、R、F及K四个系列的电机直联型减速器模块互换性高，应用范围广。（1）M系列包括P（PV）、R（RV）圆柱、圆锥圆柱两大系列。卧式安装、立式安装两种安装型式，5个规格（末级中心距a=425）。P/R同级机体通用。铸造机体。主要技术性能参数如表4所示。P（PV）系列有2、3、4级；R（RV）系列有3、4、5级。表4 M系列（a=280425）（2）C系列包括P（PL、PV、PE）、R（PL、RV、RE）圆柱、圆锥圆柱两大系列。卧式安装、立式安装、直立式安装三种安装型式，8个规格（末级中心距a=315）。P/R同级机体通用。铸造机体。主要技术性能参数如表5所示。P（PL、PV、PE）系列有2、3级；R（RL、RV、RE）系列有2、3级。表5 MC系列（a=160315） （3）ML系列包括P、R圆柱、圆锥圆柱两大系列，卧式安装，5个规格（末级中心距a=710）。P系列有2、3、4级；R系列仅有3级。焊接机体。主要技术性能参数如表6所示。表6 ML系列(a=315710) 二、国内情况简介（1）ZBJ19004-88圆柱齿轮减速器系列简介（西重所起草归口）七十年代中期以来,随着冶金、矿山、化工、水泥等各行业的发展,对设备的性能要求越来越高,生产规模的进一步扩大和自动化程度的提高，同时要求环境噪声有所降低,对其传动系统提出了高承载能力、高寿命、低噪声等高要求，从而促使减速器的发展和更新。我国从七十年代末开始研究通用硬齿面齿轮减速器，于86年完成标准产品的设计，制订了以圆柱齿轮减速器（ZBJ1900488）为代表的新一代减速器标准。我们称这类减速器为硬齿面齿轮减速器。该系列减速器经过二十年的推广应用，已广泛应用于各行各业的机械传动中，提高了我国基础件及成套产品的水平，同时由于我国制造水平的提高，其产品性能已达到当时（八十年代中期）国际先进水平。主要技术性能参数如表8所示。但在ZBJ19004等系列标准减速器使用中也发现了一些问题系列型谱较小、履盖面不够大；箱体互换性差，生产准备周期长；与圆锥圆柱齿轮减速器（DBY、DCY）无通用性；产品内部有诸多不完善之处。（2）JB/ZQ6101-2000 模块化减速器系列简介（西重所起草归口）1、减速器系列型谱减速器系列分为二大类：圆柱齿轮减速器和圆锥、圆柱齿轮减速器；均为卧式安装。可扩展为立式安装。圆柱齿轮减速器有：MP1(单级)、MP2(二级)、MP3(三级)、MP4(四级)四个系列；圆锥、圆柱齿轮减速器有： MR2（二级）、MR3（三级）、MR4（四级）四个系列。模块式减速器的特点模块式减速器继续采用渗碳淬火磨齿硬齿面齿轮技术，保留了ZBJ19004高承载能力等优点外，还具有以下特点：(1)采用模块化设计模块化设计是系列优化的重要组成部分。要实现积木式组合设计，必须采用优先数。系列的主要参数如中心距、公称传动比、中心高等都以R20优先数为基础，但对于大规格中心距增加R40优先数。采用优先数的主要优点为：可满足减速器的总传动比等于各级传动比乘积的条件，实现使齿轮在跨系列互换的条件下进行各级等强度优化。便于积木式组合设计，末级中心距决定了减速器的宽窄和承载能力的大小，结构上以末级为基础往前组合。因此凡中心距相同部分的结构，外型安装尺寸可以完全相同，可以用组合模造型，零件可以互换通用。这样使零件的尺寸规格简化统一，大大减少系列内零件和毛坯的数量。采用模块化设计，机体、机盖通用性最好，齿轮、轴齿轮、轴等互换性最大，零件数量最少，使减速器生产周期缩短、库存减少，供货周期缩短。模块式减速器机体、机盖通用说明见图4。另外由于采用CAD技术，模块化设计实现了从系列型谱到施工图设计的计算机程序模块化设计和管理。 （2）优化设计齿轮优化分单级齿轮优化确定单级齿轮参数和级间等强度优化确定多级传动比分配。单级齿轮的优化目标为：a.接触和弯曲应力最低且接近相等；b.两齿轮齿根滑动系数最低且接近相等。多级优化目标为各级等强度。（3）减速器的公称机械功率比ZBJ19004减速器平均提高15。新型的结构设计，提高减速器热功率硬齿面减速器其承载能力主要受到其热功率的限制，新型减速器由于采用方型箱体及二级减速器借用三级的机体，单机减速器的机体比原机体宽，同等规格时热功率比ZBJ19004可平均提高20。系列规格型谱排列更加合理ZBJ19004减速器规格（未级中心距）是按R20优先数系排列，在小规格时密集，而在较大规格（400）时，规格排列较疏，每个规格间承载能力跨挡大，用户选用时往往只能向上靠，造成用户成本增加。(6)选用更加合理选用增加了齿轮材料系数,对含Ni钢和非含Ni钢加以区别,使选用更加合理。模块式减速器与国外公司同类产品同步，达到国际当代先进水平。R系列模块化减速器系列简介（南高齿）1、减速器系列型谱减速器系列分为二大类:圆柱齿轮减速器和圆锥、圆柱齿