卞澤宇

（潞安職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，山西 長治 046200）

引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會進(jìn)步，減速器受到人們的關(guān)注，并廣泛應(yīng)用到不同領(lǐng)域中。減速器的大批量生產(chǎn)，能夠提高生產(chǎn)效率，減少經(jīng)濟(jì)開支，提高加工質(zhì)量，為相關(guān)企業(yè)獲取更高的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)過程中不斷研究與總結(jié)，通過模塊化設(shè)計思想，將此方法和理念應(yīng)用到減速器批量生產(chǎn)中，以不斷完善和更新生產(chǎn)程序。制造領(lǐng)域中，對減速器的生產(chǎn)和應(yīng)用愈加重視，而將模塊化應(yīng)用到減速器批量生產(chǎn)中，能夠在不改變原有產(chǎn)品參數(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合模塊發(fā)展變型產(chǎn)品，提高減速器的適用性能，減少成本。因此對減速器批量生產(chǎn)快速設(shè)計方法的分析是非常必要的，具有一定的理論意義和實踐意義。

1 減速器模塊化設(shè)計

1.1 設(shè)計原理

減速器設(shè)計主要參考減速器參數(shù)，如輸出P（功率）、運轉(zhuǎn)D（速度）、輸入P（功率）等，以此對所有零件加以設(shè)計［1］。此設(shè)計方式不足的地方即為設(shè)計復(fù)雜繁瑣，耗費時間長，會造成重復(fù)勞動力現(xiàn)象出現(xiàn)。減速器的不同參數(shù)存在差異卻又相似處，依照一種型號設(shè)計有利于達(dá)標(biāo)。對不同減速器（參數(shù)不同），很多零件可以通用。

1.2 設(shè)計種類

減速器模塊化設(shè)計主要包括系列、縱系列、全系列、跨系列等等［2］。設(shè)計時，主要基于一種型號減速器類型，利用加減或者改變1種性能的模塊，形成多種類型減速器。設(shè)計減速器時，縱系列可以應(yīng)用到很多減速器中（有不同主要參數(shù)），但是難度較高，模塊通用化程度不高。

1.3 設(shè)計歷程

1）模塊系統(tǒng)設(shè)計過程主要為：明確設(shè)計目的→研究減速器創(chuàng)建功能模塊→優(yōu)化參數(shù)、確定模塊→基型設(shè)計／拓展設(shè)計→設(shè)計放方案［3］。

2）模塊化設(shè)計過程主要為：掌握市場需要→功能確定→分解功能、制作功能表→選擇基型、分模塊→選擇結(jié)構(gòu)、接口→建立系統(tǒng)→創(chuàng)建模塊庫→設(shè)計生產(chǎn)減速器產(chǎn)品。

1.4 模塊劃分

科學(xué)劃分模塊較為重要。模塊型號少，生產(chǎn)批量多，通用化程度高，則能夠減少經(jīng)濟(jì)開支。設(shè)計模塊化基于系統(tǒng)宏觀處罰，針對性能和費用具體研究，明確模塊種類和數(shù)量。下頁如圖1為功能模塊分類。

2 減速器批量生產(chǎn)齒輪模塊參數(shù)

2.1 傳動比與中心距

優(yōu)先數(shù)系為世界統(tǒng)一數(shù)值分級體制（我國采用GB／T 321－2005）。減速器齒輪模塊設(shè)計一般利用優(yōu)先系數(shù)（公比為10，方根為5、10、20、40等）。優(yōu)先系數(shù)具有統(tǒng)一、簡單、適用、方便計算的特征。如無特殊規(guī)定，則依照方根R序列采用公比數(shù)值高的參數(shù)［4］。

中心距設(shè)計時應(yīng)保證不同齒輪高強度傳動，對平行軸、直角軸等各種箱體實現(xiàn)互相交換齒輪。如保證減速器傳動比實現(xiàn)強度傳動，則可以把鄰近減速器中心距依照a1／a2＝常數(shù)設(shè)計。

圖1 功能模塊分類

2.2 變位系數(shù)優(yōu)化

一般情況，減速器的總變位系數(shù)可以利用以下公式計算：

以此結(jié)合機(jī)械優(yōu)化設(shè)計理論，將變位系數(shù)當(dāng)成設(shè)計變量，并采用計算機(jī)語言設(shè)計程序（軟件如Visual Basic、Microsoft Office Access數(shù)據(jù)庫等）。設(shè)計關(guān)于中心距、傳動比、模數(shù)、變位系數(shù)相關(guān)方案，提高齒輪傳動負(fù)荷能力。

3 減速器選型設(shè)計

大批量減速器，客戶應(yīng)挑選符合與使用機(jī)械相適應(yīng)的型號。選擇時應(yīng)考慮P、扭動l（距離）、傳動比率、齒輪箱安置種類、安裝方法等等［5］。若可以設(shè)計人機(jī)交互型號挑選體系，則用戶能夠快速高效選到需要的減速器種類。

3.1 齒輪箱種類設(shè)計

齒輪箱依照傳動方法能夠設(shè)計成水平軸與垂直軸2個種類。水平軸傳動分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ傳動等級，垂直軸則為Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ傳動等級。輸出軸放置方法有空心、實心軸、帶鎖緊盤等，而安裝方式也有多種選擇（臥式、立式等）。如表1為齒輪箱種類劃分。

水平軸的單機(jī)傳動齒輪通常選擇一堆或者一個齒輪。而垂直軸減速器設(shè)計圓柱齒輪需要將誤差降低到最小，在齒輪箱種類或者型號一樣情況下，Ⅱ級速度低，與Ⅲ級速度等級相同。Ⅲ級最后2級和Ⅳ級最后2級相同。大批量生產(chǎn)減速器需要的數(shù)值、參數(shù)多、傳動比值高。選擇需要的齒輪難度較大。在規(guī)定精度標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，將中心距與傳動比值固定，把螺旋角控制在一個范圍中，采用Computer設(shè)計程序，統(tǒng)計處理得到齒輪模數(shù)、角度等參數(shù)。例如如果齒輪傳動比是13，則采用Computer計算會非常精準(zhǔn)［6］。

表1 齒輪箱種類劃分

3.2 選型參數(shù)及要素表現(xiàn)形式

1）傳動方式。水平軸齒輪箱為H表示，垂直軸為B表示。

2）利用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ表示傳動等級。

3）實心軸為S，空心軸為H。

4）臥式安裝為H（不帶底腳的用M表示），立式安裝為V。

5）利用等級數(shù)字將齒輪箱基座型號表現(xiàn)出來，且對所有編好的齒輪箱應(yīng)分別對應(yīng)自身獨有的參數(shù)，如顯示 D（傳動速度）、P（功率），J／（kg·℃）（熱容量）等等。

3.3 箱體設(shè)計

減速器箱體設(shè)計重點為保證結(jié)構(gòu)科學(xué)，是中心距與傳動比決定的。中心距應(yīng)明確不同齒輪傳動強度，通常不同級別中心距比例為槡2。如中心距數(shù)值一樣，而傳動比有差異，則Ⅱ、Ⅲ級能夠利用一種型號箱體，并在箱體旁邊設(shè)計端蓋，應(yīng)用到Ⅱ級傳動過程中把其他軸孔密封，并在和水平軸呈90°位置的旁邊設(shè)計軸孔，保證90°方向能夠傳動。

3.4 軸設(shè)計

軸設(shè)計主要將輸入傳距離和軸上零件相互組合工作納入衡量中，針對各種傳動比最大程度上利用同樣的軸，即使軸不同，也要保證安置軸承部位的R（直徑）與L（長度）保持相等，利于利用高規(guī)格軸承、封蓋等。

減速器的重要零件模塊化設(shè)計是較為特殊的，是模塊化的對象為零件，并非功能。通過優(yōu)化參數(shù)設(shè)計減速器中的箱體、軸、齒輪、軸承等，能夠優(yōu)化設(shè)計方案，完善設(shè)計方案質(zhì)量，保證更加適用于批量加速器的生產(chǎn)。完成設(shè)計后，需要檢查校正強度，涵蓋軸強度、軸承使用周期、箱體強度、硬度等等。對于齒輪要求不能與減速器內(nèi)體接觸，高級傳動的齒輪杜絕與低級傳動齒輪接觸。

4 結(jié)語

批量減速器生產(chǎn)快速設(shè)計方法中利用模塊化方式，主要針對零件進(jìn)行優(yōu)化和模塊化。對于箱體、軸、齒輪等不同零件的參數(shù)、規(guī)格、數(shù)據(jù)等進(jìn)行設(shè)計和規(guī)定，能夠優(yōu)化設(shè)計方法，實現(xiàn)生產(chǎn)效率的提升。日后的設(shè)計可以向齒輪箱實際參數(shù)制定、非主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、深層次計算機(jī)軟件連接應(yīng)用等方向發(fā)展，促進(jìn)減速器批量生產(chǎn)的發(fā)展與進(jìn)步，以為有關(guān)領(lǐng)域提供便利，提高效率，增加數(shù)量，節(jié)約成本。

［1］ 付曉莉，韓超，李勇，等.減速器設(shè)計方法的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢［J］.機(jī)械傳動，2012，10（12）：112－114.

［2］ 張昌明.圓柱齒輪減速器下箱體參數(shù)化設(shè)計與快速原型制作研究［J］.陜西理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2010，2（6）：105－108.

［3］ 張昌明.圓柱齒輪減速器的快速設(shè)計系統(tǒng)開發(fā)［J］.陜西理工學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2012，4（9）：346－349.

［4］ 賈海利，李充寧，張偉明，等.2K－V型減速器系列產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計與系統(tǒng)開發(fā)［J］.機(jī)械設(shè)計與制造，2010，9（3）：222－224.

［5］ 李新年.高精度少齒差減速器的傳動回差精度控制［J］.船舶工程，2008，6（5）：228－320.

［6］ 趙波，龔勉.基于CBR的減速器快速設(shè)計系統(tǒng)研究［J］.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2011（7）：203－205.