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ป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。유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ฉ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.