论减速器中齿轮传动应用设计

【摘 要】齿轮传动是利用两齿轮的轮齿相互咬合传递动力的机械传动。齿轮传动的类型很多，按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。根据齿轮的工作条件，可分为：半开式齿轮传动、开式齿轮传动、闭式齿轮传动。

【关键词】减速器；传动；设计

齿轮传动作为机械传动中最重要也是最广泛的传动形式之一，广泛的运用于各种减速器中。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器，用于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，在现代机械中应用极为广泛。

齿轮减速器对齿轮传动的最基本要求是运转平稳且有足够的承载能力。其中齿轮传动的主要优点是：①瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，可传递空间任意两轴之间的运动和动力；②适用的功率和速度范围广；③传动效率高，η=0.92-0.98；④工作可靠、使用寿命长；⑤外轮廓尺寸小、结构紧凑。国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长，比如矿用减速器。

齿轮减速器在工作过程中可能会出现传动的不平稳，同时产生振动、冲击与噪声问题等。齿轮经过实际负载工况工作至一定的寿命后，就可能产生轮齿折断、齿面接触疲劳点蚀以及磨损等形式的损伤。由以上这些问题可以看出齿轮传动过程中必须遵循的两项基本要求：一是齿轮传动过程需具备必要的工作稳定性，即对不同用途的齿轮需要求不同程度的工作平稳性指标，使得齿轮在其传动过程中产生的振动、噪声等处于允许的范围内，保证整个传动系统都能正常的工作；二是齿轮应具备足够的强度，即要求传动齿轮尺寸小、重量轻、在保证承载能力的基本前提下有尽可能长的寿命，也就是说传动齿轮在工作过程中做到轮齿不折断，齿面无点蚀，同时也不会因为严重的磨损而失效。

为了改善各种问题，我们会做相应的齿轮结构设计，以满足齿轮在减速器使用中的各种要求。减速器齿轮的设计参数主要包括各档齿数、模数、齿宽、斜齿轮螺旋角、压力角、齿顶高系数以及齿轮的中心距等。

1.齿轮齿数

①应满足动力性、经济性等的要求。

②增加齿轮齿数可适当降低齿轮传动时的噪声。

③最少齿数应使齿轮不产生根切。

④对于相互啮合的齿轮，其齿数不应有公因数，高速齿轮更应该注意这点。

2.齿轮模数

由于低档齿轮与高档齿轮承受载荷的不同，故模数也最好做到不相同。同一减速器中的齿轮模数种类不应过多。在减速器中心距都相同的情况下，选用小模数的齿轮可以有效的减小传动噪声。

3.齿轮齿宽

齿轮宽度较大时，其承载能力会提高，但是当齿轮受载后，由于存在轴的挠度变形及齿轮的齿向误差等原因，使得齿轮沿齿宽方向的受力不均匀，因而选择齿宽时不宜过大。

4.螺旋角

减速器采用斜齿轮时，其螺旋角选用范围一般在10°～35°。

5.压力角

齿轮压力角较小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，传动平稳，有利于降低噪声；压力角较大时，轮齿的抗弯强度和表面接触强度高。

6.齿顶高系数

矿用减速器多采用长齿齿轮，重合度大，在强度、噪声、动载荷和振动等方面有明显改善。

7.齿轮变位系数的选择

对减速器进行齿轮修正可以有效改善齿轮传动的某些性能。齿轮修正的方法主要有以下三种：一是加工前改变刀具的原始齿廓参数；二是加工时改变刀具与齿轮毛坯的相对位置，即齿轮变位；三是加工后改变齿轮齿廓的局部渐开线，即齿面修形。

为了避免齿轮啮合时产生根切或干涉，同时为了配凑中心距以及满足各档传动齿轮在弯曲强度、接触强度、抗胶合、耐磨损和运转平稳性等方面的不同要求，并且有效地提高齿轮寿命，矿用减速器均采用变位齿轮。

齿轮应按照使用时的工作条件选用合适的材料。齿轮材料的合适与否对齿轮的加工性能和使用寿命都有直接的影响。

当今的减速器是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向发展。减速器与电动机的连体结构，也是大力开拓的形式，并已生产多种结构形式和多种功率型号的产品。近十几年来，由于近代计算机技术与数控技术的发展，使得机械加工精度，加工效率大大提高，从而推动了机械传动产品的多样化，整机配套的模块化，标准化，以及造型设计艺术化，使产品更加精致，美观化。

在21世纪成套机械装备中，齿轮仍然是机械传动的基本部件。CNC机床和工艺技术的发展，推动了机械传动结构的飞速发展。在传动系统设计中的电子控制、液压传动、齿轮、带链的混合传动，将成为工业应用中各种设计的优化传动组合的方向。在传动设计中的学科交叉，将成为新型传动产品发展的重要趋势。

【参考文献】

[2]曲宝章，黄广烨.机械加工工艺基础.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002.

[3]渐开线齿轮行星传动的设计与制造编委会著.渐开线齿轮行星传动的设计与制造[M].北京：机械工业出版社，2002.