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減速器設計范文1

【關鍵詞】減速器；類型；材料

1.選擇減速器的類型

減速器是原動機和工作機之間的獨立的閉式傳動裝置，用來降低轉速和增大轉矩以滿足各種工作機械的需要。在原動機和工作機之間用來提高轉速的獨立閉式傳動裝置成為增速器。減速器的種類很多，按照傳動形式不同可分為齒輪減速器，蝸桿減速器和星星減速器；按照傳動的級數可分為單級和多級減速器；按照傳動的不知形式又可分為展開式，分流式和同軸式減速器。若按換東和結構特點來劃分，這類減速器又下述6種：

（1）齒輪減速器。

（2）蝸桿減速器。

（3）蝸桿齒輪減速器及齒輪-蝸桿減速器。

（4）行星齒輪減速器。

（5）擺線針輪減速器。

（6）諧波齒輪減速器。

常見減速器的特點：

（1）齒輪減速器的特點是效率及可靠性高，工作壽命長，維護簡便，因而應用廣泛。

（2）蝸桿減速器的特點是在外廓尺寸不大的情況下，可以獲得大的傳動比，工作平穩，噪聲較小，但效率較低。其中應用最廣的式單級蝸桿減速器，兩級蝸桿減速器應用較少。

（3）行星減速器其優點是結構比較緊湊，回程間隙小、使用壽命很長，額定輸出扭矩可以做的很大，但制造精度要求較高，結構復雜，且價格略貴。

2.齒輪軸的設計

2.1材料選擇

軸是組成及其的主要零件之一。一切作回轉運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力傳遞。因此軸的主要功用是支撐回轉零件及傳遞運動和動力。按照承受載荷的不同軸可分為轉軸，心軸和傳動軸三類。工作中只承受彎矩而不承受扭矩的軸成為心軸，既承受彎矩又承受扭矩的是轉軸，只承受扭矩而不承受彎矩的是傳動軸。

軸的材料主要是碳鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數用軋制圓鋼和鍛件，又的直接用圓鋼。

綜合考慮軋制機的設計使用要求，在確保經濟性的前提下，我在設計中選擇最常用的45號鋼做為傳動軸的材料，并進行調質處理。

因為碳素鋼比合金鋼價格低廉，對應力集中的敏感性較低，同時也可以用熱處理或化學處理的辦法提高其耐磨性和抗疲勞強度，所以采用碳素鋼制造傳動軸比較切合本次設計的實際。

2.2軸結構設計

軸結構設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結構草圖。確定軸上零件的位置和固定方式：單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯軸器，齒輪靠油環和套筒實現軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現周向固定，兩端軸承靠套筒實現軸向定位，靠過盈配合實現周向固定，軸通過兩端軸承蓋實現軸向定位，聯軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現軸向定位和周向定位。

3.減速器的箱體

3.1箱體材料

箱體是減速器的重要組成部件，它是傳動零件的基座，應具有足夠的強度和剛度。

選擇鑄鋼ZG200-400，該材料韌性及塑性好，但強度和硬度較低，低溫沖擊韌性大，脆性轉變溫度低，導磁、導電性能良好，焊接性能好，但鑄造性能差。適用于負載不大、韌性較好的零件，如軸承蓋、底板、箱體、機座等。

3.2減速器的和密封

3.2.1減速器的

的主要目的是減小摩擦與磨損。根據劑的不同，可分為：①流體。指使用的劑為流體，又包括氣體和液體兩種。②固體。指使用的劑為固體 ，如石墨、二硫化鉬、氮化硼、尼龍、聚四氟乙烯、氟化石墨等。③半固體。指使用的劑為半固體，是由基礎油和稠化劑組成的塑性脂，有時根據需要還加入各種添加劑。該減速器采用油，其主要方式為浸油，浸油深度不小于10mm。根據滑動速度大小，選擇油牌號為L-CKC齒輪油。

3.2.2減速器的密封

密封是防止流體或固體微粒從相鄰結合面間泄漏以及防止外界雜質如灰塵與水分等侵入機器設備內部的零部件或措施。密封可分為靜密封和動密封兩大類。靜密封主要有墊密封、密封膠密封和直接接觸密封三大類。按密封件與其作相對運動的零部件是否接觸，可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱為機械密封。動密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機器運轉時給介質以動力得到密封，故有時稱為動力密封。

（1）機體與機蓋間的密封。

為了保證機蓋與機座聯接處的密封可靠，應使聯接處凸緣有足夠的寬度，聯接表面應精刨，其表面粗糙度不低于Ra6.3。也可在機座凸緣上銑出回油溝，使滲接面的油重新流回箱底。本設計選擇后一種方法。此外，凸緣聯接螺栓之間的距離一般為150～200mm，且均勻布置，以保證剖分面的密封性。

（2）滾動軸承與機座間的密封。

根據的種類、工作環境、溫度等，滾動軸承密封方法的選擇為接觸式密封。

4.主減速機的結構

減速機是由齒輪、箱體、軸、軸承、箱蓋等主要零件組成。

齒輪做成人字齒，因為這種齒輪工作比較平穩，而且對軸承不產生軸向力。

齒輪的加工方法：滾齒刀（人字）（8級精度）。

在減速器中，只有底速軸采用軸向固定，其他的軸留有少量的軸向的游隙，使她可以自由的串動，以免卡主齒輪。軸向的游隙為0.8-1mm。

中心距小于或等于1000毫米的減速器，采用滾動軸承，減速器的材料為鑄鐵。

（1）中心距。查表的 a=1000mm。

（2）傳動比。總的傳動比由電動機軸的轉速和軋輥的轉數之比確定。i=16。

（3）齒寬系數φ。為齒輪的寬度和中心距之比。φ=，φ=0.4-0.6，取φ=0.5。

（4）模數和齒數。

模數降低，小齒輪齒數Z1齒數和Z2均應取較大的值。齒數增加使齒的磨損減小，同時增大重和的系數，有利于減低接觸應力。

一對齒輪要求有較大的傳動比時，Z1≥20，取一級小齒輪的齒數為22，大齒輪為84。

二級小齒的齒數為22，大齒輪為93。齒數和模數與中心距和齒傾角的關系為：=

模數按上式計算的6.5、9。

（5）齒頃角。

漸開線齒輪的齒頃角：對于人字型齒輪β=25°-30°取齒頃角為30° [科]

【參考文獻】

[1]韓斌.2300軋鋼機主減速器地腳螺栓斷裂的分析與解決方法[J].裝備維修技術，2004（03）.

[2]徐宏濤.鼓形齒接軸的研制及應用[J].一重技術，2006（04）.

[3]劉淑珍，董春靈.高強度螺栓在大氣中的應力腐蝕開裂[J].西南交通大學學報，1990（03）.

[4]張鳳林，韓慶大，民.軋鋼機軋制力矩監測模型的改進研究[J].中國設備工程，1998（03）.

減速器設計范文2

關鍵詞：大型塔式磨機；雙行星減速器；速比優化；均載；與密封

1　前言

塔式磨機相對于球磨機節能約50%，且結構簡單，磨礦效率高，在超細粉碎行業得到了廣泛的應用，目前在國內外的化工、新材料、建材、礦山等領域獲得了廣泛應用。從目前國內外的情況看，塔式磨機的需求量越來越大，且逐漸向著大型化的方向發展。作為塔式磨機的核心設備，塔式磨機減速器的功率也隨著磨機功率的增大而增大，其穩定可靠的運行，對塔式磨機而言至關重要。同時，由于其安裝在塔式磨機之上，其上又固定著電機（圖 一），一旦發生故障，檢修維護非常困難。勢必會造成整個生產線的運行停止，給生產效益帶來無法估量的損失。

因此，對于大型塔式磨機來說，配套的減速器必須安全可靠，本文以我廠新開發的TMLX1120塔式磨機行星減速器為例，闡述了大型塔式磨機減速器的設計。

2　技術參數及結構設計

圖（二） 塔式磨機減速器的結構

該塔式磨機減速器的傳遞功率1120KW ，輸入轉速940r/min， 傳動比52，輸出扭矩610KN。

塔式磨機減速器作為塔式磨機的核心設備，起到傳遞扭矩的作用，其不但要滿足主軸旋轉速度、傳動方向的要求;同時，由于特殊的安裝位置，也要求塔式磨機行星減速器驅動裝置必須符合效率高、傳動比大、體積小要求。通過借鑒國內外不同規格和型式的塔式磨機減速器的優點，以及根據它們在現場的實際運行特點及使用情況，我們決定采用立式雙行星結構（圖 二）。

3　雙行星傳動速比的優化分配

充分利用各種傳動型式的最佳傳動比范圍可以極大提高產品的承載能力和獲得最小的產品外形尺寸。該減速器總速比52-53，采用兩級NGW行星傳動，一級速比8.89，二級速比5.89。輸入級采用大速比，是為了減小齒輪輪線速度及行星架轉速，有利于動平衡和減少發熱及噪聲。

兩級傳動的嚙合角按照=24°～26.5°，=17.5°～21°范圍選取，并通過合理分配變位系數，不僅提高減速器的承載能力，同時由于＞，太陽輪與行星輪嚙合的徑向力也比較大，有利于太陽輪和行星架浮動，從而提高均載效果。

4　行星傳動結構的載荷均布技術

輸入級和輸出級均為NGW型功率分流行星齒輪傳動。輸入行星級采用行星架完全浮動技術，以及行星齒輪采用調心滾子軸承支撐結構，達到均載的目的。輸出行星級采用太陽輪完全浮動技術,利用鼓形齒聯軸器聯接，達到均載的目的。

5　減速器的

對于大型塔式磨機來說，配套的減速器必須安全可靠，而對于采用雙行星立式結構的磨機減速器來說，要保證其可靠性，就必須保證減速器箱體內軸承及各齒輪點的充分和減速器的密封。塔式磨機行星減速器采用采用自上而下的瀑布式強制，由主機油站提供油，考慮到現場安裝，盡量簡化外部接口。

6　減速器的密封

（1）輸入軸處的密封。在端蓋處給出一骨架油封，一方面封住軸旋轉而帶出的油，另一方面可以防塵。但是需要注意的是，此處盡管油會在重力的作用下往下流，但是由于軸承的高速旋轉，會將油封在端蓋與上面軸承之間，且油量油壓逐漸增大，單靠骨架油封不足以到密封的作用。不僅造成油從骨架油封處泄露，也會讓下面的軸承得不到而磨損、溫度升高、產生噪音，并最終報廢。因此，此處給出回油孔（圖三），為保證回油暢通，建議回油孔徑的截面積應大于入油孔徑截面積的25倍。

圖（三）輸入軸處密封 圖（四）齒圈與軸承座處密封

（2）齒圈與軸承座處的密封。齒圈與軸承座的密封在以前其他減速器的設計中主要是靠加工精度保證的，對加工精度及裝配要求高，并且在長時間的工作中，由于震動等原因，易發生滲漏油。這里主要采用兩種方法來加強密封：

a在接觸面加密封圓橡膠（圖 四）。

b裝配時在接觸面抹上密封膠。

（3）輸出軸的密封。本減速器采用瀑布式強制，較大的油量使充分，避免了齒輪過度磨損、點蝕現象及軸承發熱等問題的產生。但是較大的油量會對密封造成壓力，尤其是立式結構的輸出軸處的密封，傳統的密封方法在這里已不能滿足輸出軸端的密封要求。這里針對輸出軸處的結構進行設計，給出了一套可行的立式行星減速器輸出軸端密封方案(圖 五）。

7　小結

該大型塔式磨機減速器采用兩級立式行星結構，在保證大功率、大速比的同時，使整機結構緊湊，體積小，重量輕；并運用行星齒輪速比優化分配、齒輪修形和均載等設計方法，使整機承載能力更高，傳動更平穩，噪音水平更低；合理的及密封設計，使整機在惡劣工況下運行安全可靠，壽命長。

參考文獻：

[1]成大先主編.機械設計手冊.北京：化學工業出版社，2002

[2]朱孝錄主編.齒輪傳動設計手冊.北京：化學工業出版社，2004.7

減速器設計范文3

關鍵詞：MATLAB 行星減速器 優化設計

Abstract: this paper researched optimum tool of MATLAB. The paper solves optimum design for planet speed reducer of construction machinery. Through a practical example, it is concluded that using MATLAB can availably solve optimum design for planet speed reducer.

Key word: MATLAB, planet speed reducer,optimum design

中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：

工程機械是一種運行緩慢，體積大，承受的載荷也大的設備。它的行走驅動系統有兩種方案：一為高速方案，即用高速液壓馬達和齒輪減速器組合驅動；二是低速方案，即采用低速大扭矩液壓馬達驅動。后者可省去減速裝置，使機構大為簡化，但由于低速大扭矩液壓馬達的成本較高，維修困難，所以一般的工程機械都采用前者。又因行星減速器相對于其它類型的齒輪減速器具有較大減速比，所以工程機械的行駛系統驅動中多采用行星減速器實現減速增扭的目的。

1、MATLAB語言及優化設計簡介

MATLAB語言是由美國Mathworks公司開發的集科學計算、數據可視化和程序設計為一體的工程應用軟件，現已成為工程學科計算機輔助分析、設計、仿真以至教學等不可缺少的基礎軟件，它由MATLAB主包、Simulink組件以及功能各異的工具箱組成。MATLAB優化工具箱的應用包括：線性規劃和二次規劃，求函數的最大值和最小值，多目標優化，約束優化，離散動態規劃等，其簡潔的表達式、多種優化算法的任意選擇、對算法參數的自由設置，可使用戶方便地使用優化方法。[1]

通常多目標優化問題在求解時應作適當的處理，一種方法是將多目標優化問題重新構成一個新的函數，即評價函數，從而將多目標優化問題轉變為求評價函數的單目標優化問題，如線性加權和法，理想點法，目標達到法等。另一種是將多目標優化轉化為一系列單目標優化問題來求解，如分層序列法等。MATLAB優化工具箱采用改進的目標達到法使目標達到問題變為最大最小問題來獲取合適的目標函數值。

該論文中，行星減速器的設計就采用將多目標的優化問題轉化為單目標，多約束條件的優化問題。

2、行星減速器模型的建立

工程機械使用行星減速器的設計是一項較復雜的工作，一般采用經驗設計。經驗設計不僅對于一個新的企業很難進行設計，而且往往找到的不是最優方案。

2.1確定優化設計的目標函數

工程機械的體積較大，對其靈活運行帶來一定的影響，因此對行星減速器進行最優化設計時，取行星減速器最小重量為優化目標，不但可以減小行星減速器的重量，而且可以改善工程機械的靈活機動性、節約材料和降低成本。

行星減速器由太陽輪、行星輪、行星架和齒圈構成。由于太陽輪和全部行星輪的重量之和能影響和決定齒圈和整個機構的重量，由于太陽輪和全部行星輪的重量與它們的體積成正比，因此可選擇太陽輪和全部行星輪的體積為最優化設計的目標函數。

…………………（1）

式中： 為太陽輪的體積； 為行星輪的體積； 為行星輪的個數； 為太陽輪或行星輪模數； 為太陽輪或行星輪齒寬； 為太陽輪齒數； 為行星輪齒數。

2.2約束條件：

（1）傳動比條件[2]：

…………………（2）

式中： 為齒圈的齒數。

（2）為了使內外嚙合齒輪副強度接近相等，并提高外嚙合承載能力，應限制齒輪內外嚙合角在給定的范圍內，即：

…………………（3）

…………………（4）

式中： 、 為太陽輪和行星論、行星輪和齒圈的嚙合角。

（3）齒輪不發生根切的最少齒數為17，但太陽輪的齒數常小于規定的標準齒輪不根切最小齒數17，為保證不根切，太陽輪變位系數應滿足以下條件：

…………………（5）

式中： 太陽輪的最小變位系數

（4）各齒輪應滿足強度要求，即齒輪的齒面接觸強度和彎曲強度的安全系數均大于給定值，亦即

…………………（6）

…………………（7）

式中： 、 ——給定的齒輪接觸強度、彎曲強度安全系數；

、 ——各齒輪的接觸強度、彎曲強度的安全系數。

（5）為了保證傳動連續和平穩性，齒輪的重合度必須大于規定值，即

…………………（8）

…………………（9）

式中： 、 ——分別為太陽輪和行星輪、內齒圈與行星輪的重合度

（6）行星輪根圓直徑 不宜過小，以保證在行星輪內孔能安裝上符合壽命要求的滾動軸承，即

…………………（10）

式中： ——滾動軸承外徑 ;

m——齒輪的模數

（7）模數約束

…………………（11）

（8）齒寬約束

…………………（12）

（9）行星輪個數約束

…………………（13）

（10）變位系數的約束[3]

…………………（14）

…………………（15）

…………………（16）

式中： 、 、 分別為太陽輪、行星輪和齒圈的變位系數

通過以上分析，知以上建立的模型是一個具有7個設計變量，15個約束條件的單目標優化設計。

3、應用舉例：

某工程機械的輪邊減速器采用行星減速器，其具體要求為：轉速： ；功率： ；壽命：10a；工況：中等沖擊；日工作時間：14h；年工作天數300天；傳動比： ； ；精度：6級；太陽輪：材料為20CrMnTi，熱處理為滲氮滲碳；行星輪：材料為20CrMnTi，熱處理為滲碳淬碳；內齒輪為40Cr，熱處理為調質[4]。

經使用MATLAB程序優化設計后行星減速器的主要參數和采用常規設計的主要參數的比較，如表1。

表1使用MATLAB優化設計和常規設計的參數比較

4、結論

（1）利用MATLAB優化設計的行星減速器的體積比常規設計的少了12%。

（2）建立目標函數時只考慮太陽輪和行星輪的體積，對內齒圈和行星架的體積沒有考慮，這樣可以減小計算量和提高計算速度。但是也存在著相應的問題，目標函數中沒有將齒圈的強度考慮在內，會對設計的結果產生一定的影響。

參考文獻

[1]薛定宇，陳陽泉.基于matlab/simulink的系統仿真技術與應用[M].北京：清華大學出版社，2002

[2]徐灝.機械設計手冊.[M]北京:機械工業出版社

[3]王永樂.機械優化設計基礎.[M]哈爾濱:黑龍江科學技術出版社

減速器設計范文4

為了估計傳動裝置的總傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機構和傳動方案，可先由已知條件計算其驅動卷筒的轉速nw,即

v=1.1m/s;D=350mm;

nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350)

一般常選用同步轉速為1000r/min或1500r/min的電動機作為原動機，因此傳動裝置總傳動比約為17或25。

2.選擇電動機

1）電動機類型和結構形式

按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結構。

2）電動機容量

（1）卷筒軸的輸出功率Pw

F=2800r/min;

Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000

(2)電動機輸出功率Pd

Pd=Pw/t

傳動裝置的總效率t=t1*t2^2*t3*t4*t5

式中，t1,t2,…為從電動機到卷筒之間的各傳動機構和軸承的效率。由表2－4查得：

彈性聯軸器1個

t4=0.99;

滾動軸承2對

t2=0.99;

圓柱齒輪閉式1對

t3=0.97;

V帶開式傳動1幅

t1=0.95;

卷筒軸滑動軸承良好1對

t5=0.98;

則

t=t1*t2^2*t3*t4*t5=0.95*0.99^2*0.97*0.99*0.98＝0.8762

故

Pd=Pw/t=3.08/0.8762

（3）電動機額定功率Ped

由第二十章表20－1選取電動機額定功率ped=4KW。

3）電動機的轉速

為了便于選擇電動事，先推算電動機轉速的可選范圍。由表2－1查得V帶傳動常用傳動比范圍2~4，單級圓柱齒輪傳動比范圍3~6，

可選電動機的最小轉速

Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min

可選電動機的最大轉速

Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6r/min

同步轉速為960r/min

選定電動機型號為Y132M1－6。

4）電動機的技術數據和外形、安裝尺寸

由表20－1、表20－2查出Y132M1－6型電動機的方根技術數據和

外形、安裝尺寸，并列表刻錄備用。

電機型號額定功率同步轉速滿載轉速電機質量軸徑mm

Y132M1-64Kw10009607328

目錄

設計計劃任務書1

傳動方案說明2

電動機的選擇3

傳動裝置的運動和動力參數5

傳動件的設計計算6

軸的設計計算8

聯軸器的選擇10

滾動軸承的選擇及計算13

鍵聯接的選擇及校核計算14

減速器附件的選擇15

與密封16

減速器設計范文5

（河北志誠建設有限公司 河北 邯鄲 056000）〖KH*2〗〖HT5”H〗〖HJ*2/5〗

【摘 要】通過對工程機械減速器制動器的實際應用、試驗、驗證，并結合制動器實際應用過程中出現的故障及其分析研究，總結工程機械減速器用制動器的設計方法及關鍵參數確定方法，解決了實際設計過程中很多難以確定的技術參數及相互匹配方法，對提高工程機械減速器產品性能及使用壽命有重大的意義和使用價值。

關鍵詞 工程機械；減速器；制動器；參數

Engineering machinery reducer brake design methods and determine the key parameters

Zhang Xin

（Hebei Zhicheng Construction Co.， Ltd Handan Hebei 056000）

【Abstract】By engineering the practical application of the mechanical brake retarder， testing， validation， and combined with the practical application of the brake failure occurred during the study and analysis， summary of construction machinery reducer brake design method to determine the method and key parameters to solve the actual design process many difficult to determine the technical parameters and mutual matching method to improve the engineering machinery reducer product performance and service life have great significance and value.?

【Key words】Engineering machinery;Reducer;Brake;Parameters

1. 前言?

（1）工程機械減速器是指應用于汽車起重機、履帶起重機、挖掘機、樁機等設備的行走機構、回轉機構、卷揚機構所配置的行走減速器、回轉減速器、卷揚減速器。它們具有類似的應用工況，對于減速器制動器有同樣的功能及性能要求。?

（2）工程機械減速器制動器屬于常閉式液壓松脫彈簧制動安全保護裝置（濕式），用于設備工作時保持設備穩定性，設備駐車后的安全保護，運行過程中緊急情況下的緊急停車。一般內置于減速器高速端，主要應用于工程機械汽車起重機、履帶起重機、挖掘機、樁機等工程機械的行走、回轉、卷揚機構，以防止整機傾翻、滑動，旋轉臂架晃動，重物下滑等，同時起到保護驅動裝置的作用。因此，無論對減速器而言，還是對整機來說，制動器的性能都是至關重要的。?

（3）減速器內置濕式多片式制動器的性能、可靠性直接影響主機工作的安全性、可靠性。該類制動器的設計，涉及到密封、摩擦副、彈簧、連接等諸多環節，是一項系統性工程，每個環節的失誤都會導致制動器制動性能及可靠性下降甚至功能喪失。制動轉矩和開啟壓力是制動器的顯性指標，制動器的分離靈活性、密封性、穩定性、可靠性是隱性不易控制的指標。有些指標并非單一要素能夠直接控制，必須系統性考慮，比如制動轉矩就與摩擦副數量、彈簧工作壓力、摩擦副摩擦系數等相關。值得注意的是，摩擦片在實際應用中的的摩擦系數與理論摩擦系數并非一致，與摩擦副數量、彈簧正壓力、摩擦片形位精度等相關。

2. 結構及工作原理?

2.1 制動器結構。

制動器結構如圖1所示：包括定位結構、夾緊結構、傳扭結構、密封結構、接觸結構等模塊，傳動軸1為動力輸入件，通過漸開線外花鍵與對偶鋼片8的內花鍵連接；摩擦片9通過漸開線外花鍵與缸體7內的花鍵連接；缸體7固定，在壓縮組合彈簧4壓力的作用下使對偶鋼片8、摩擦片9之間產生摩擦力，限制傳動軸1的轉動，即對輸入端進行了制動。為了達到要求的制動轉矩、開啟壓力，可以合理匹配彈簧剛度、數量，摩擦片數量、大小、摩擦系數等。?

2.2 工作原理。

常態（制動狀態）：利用壓縮彈簧4的預壓力，在壓板2及定位裝置的支撐作用下壓緊摩擦片組9，摩擦片9及對偶鋼片8通過自有連接結構（花鍵、鍵等）分別與缸體7和傳動軸1連接，實現對傳動軸的制動。釋放：當系統工作（齒輪箱運轉）時，系統液壓油先經過減壓閥及制動油路進入圖1密封油腔5，壓力油克服彈簧壓力推動活塞3移動，直到彈簧力與高壓油達到平衡或活塞3與壓板2接觸，完全打開制動器。然后，系統液壓油開啟平衡閥進入液壓馬達驅動油路，驅動齒輪箱轉動。制動：當工作結束停機時，液壓系統先斷開液壓馬達驅動油路，通過液壓馬達制動能力將齒輪箱完全停止，然后，斷開制動油路，活塞在彈簧力的作用下被推動直到壓緊摩擦片組9，關閉制動器。在釋放過程中，由于制動器是停車制動器，不能作為制動或離合器使用，因此，釋放過程必須保證快速、靈活，避免制動器在沒有完全打開時即進入高速旋轉；在制動過程中，必須保證制動器制動時正好停止旋轉，在以上工作過程中，設置合理的延時是非常重要的。

3. 功能特性及設計要求?

3.1 產品特點及設計要求。?

（1）工程機械減速器制動器通常內置于減速器高速端內部或安裝在高速端外部，結構緊湊、空間狹小，浸油，散熱能力較弱。制動器分離時摩擦片轉速最高可達5000r/min，制動器分離或閉合過程有短時不同程度的沖擊或振動，每次持續運轉時間為5～15min。制動器安裝方式可分為水平安裝（卷揚、行走機構）或豎直安裝（回轉機構），水平安裝時油位為摩擦片中心位置，豎直安裝時油位為上端摩擦片表面。?

（2）制動器設計除滿足基本要求如制動轉矩、開啟壓力、密封性等基本指標外，制動器工作時摩擦片必須徹底分離，分離或閉合過程必須靈活、迅速。摩擦片設計時，摩擦片厚度一般在1.5～2mm左右，多組（通常為4～16組）組合使用；希望摩擦片與鋼片之間的靜態摩擦系數與動態摩擦系數比盡量大，減少摩擦片與鋼片之間分離不徹底時動態過程的有害轉矩和磨損發熱。彈簧設計時，盡量采用組合彈簧，降低單個彈簧剛度，提高彈簧工作穩定性。在保證靜態制動轉矩的前提下，開啟壓力盡量小，保證制動器開啟靈活、迅速，避免沖擊、振動現象。通過各要素的合理匹配，保證合理的開啟、制動曲線。?

3.2 設計流程。?

3.2.1 制動器基本設計要求。?

（1）制動轉矩。根據主機相關機構工作載荷及工作級別情況，計算出主機所需制動轉矩，再根據主機工作級別所需安全系數和傳動機構傳動比及傳動效率，計算確定制動器制動轉矩大小。?

（2）制動器解除方式及解除壓力要求。根據主機驅動系統配置條件，確定制動器解除方式及解除壓力。?

（3）安裝及方式。根據應用場合確定安裝和方式，結構形式。?

3.2.2 確定結構及主要參數的方案設計。?

（1）確定彈簧剛度及數量：根據解除壓力要求及空間大小確定彈簧剛度、尺寸及數量。?

（2）確定摩擦片數量及類型：根據制動轉矩、彈簧壓力、空間大小確定摩擦片類型、數量、尺寸。?

（3）確定密封腔尺寸、摩擦片連接花鍵規格：根據以上數據計算、匹配、反復調整。?

（4）密封結構及尺寸設計：根據壓力大小設計密封方式，確定活塞配合尺寸。?

（5）制動行程確定：根據摩擦片組數、大小、加工精度、安裝方式計算確定。?

（6）定位結構設計：確定軸向定位結構及尺寸。?

（7）制動器解除油路設計：保證油路穩定，無壓力損失，無流量損失。?

（8）方式：根據結構、安裝方式及齒輪箱方式設計（一般為浸油）。?

（9）結構設計：主要零件結構設計，尺寸鏈設計。?

3.2.3 強度及性能指標校核。?

（1）各參數的計算及校核：制動轉矩、開啟壓力（最大和最小）、彈簧剛度及數量、摩擦片數量及尺寸、制動行程、密封件規格等。?

（2）強度計算：彈簧、摩擦片（表面耐壓、花鍵強度）。?

（3）發熱驗算：攪油損失、粘油摩擦等。?

（4）制動器開啟曲線、制動轉矩曲線驗算：計算制動器開啟時間一壓力一轉矩曲線。

4. 設計要點?

制動器設計可靠性的關鍵除合理匹配、計算各特性參數外，零部件結構設計也是制動器可靠使用的關鍵所在，尤其需要注意各個細節部位的設計。?

4.1 定位。

制動器軸向定位及支撐軸向力通常有以下定位方式：?

（1）孔用彈性擋圈+壓板定位，這種定位方式結構簡單，加工、安裝、維修方便，但承受軸向力大小受限制，對溝槽加工質量的依賴性比較大，徑向受力點影響支撐強度，安裝可靠性要求高。

注意事項：壓板近擋圈側外圓倒角應盡量小，減少擋圈受壓點與支撐點之間的距離，提高軸向受力能力；壓板徑向間隙設計要合理（0.05～0.1mm），不能太大；擋圈槽加工質量必須保證；擋圈安裝必須到位，不能敲擊到位。?

（2）法蘭定位螺釘緊固定位，這種方式定位可靠，受力大，但安裝不便，需增加密封結構，維修也不方便。?

4.2 配合。

活塞與缸體的配合面設計，是制動器開啟是否靈活、輕便、可靠、卡滯的關鍵。配合面采用H7/f6配合，兩圓同軸度、圓柱度，活塞兩端面與外圓垂直度要求至少6級精度。?

4.3 連接。

摩擦片與輸入軸及缸體的連接有多種形式，只要能傳遞轉矩，有足夠的強度，任何連接形式都可以，如半圓鍵、矩形鍵、矩形花鍵、漸開線花鍵等，可根據結構、加工難易度靈活選取，最常見的是漸開線花鍵連接。配合間隙要合理設計：間隙太小，軸向移動不靈活，導致摩擦片分離不靈活，影響制動器開啟靈活性；間隙太大，容易導致摩擦片開啟后關閉時卡死。一般漸開線花鍵側隙設計為0.2～0.4mm之間比較合理。?

4.4 導向角。

密封件在安裝過程中都會經過多個棱角，容易導致密封件在裝配過程中被切壞或擠壓，影響制動器的密封性能。經模擬分析，導向角設計成斜角+圓角方式時，密封件經過時應力最小。因此密封件經過棱角一定要設計成斜角+圓角形式，如圖2所示。?

4.5 油路。

制動器開啟油孔一般設置成?6和?4組合孔形式，以方便積累壓力和快速泄壓。與系統油路連接的是?6孔通路，與密封腔連接的是?4孔通路。如圖3、圖4所示。?

4.6 密封結構。

密封結構有很多種，可根據具體結構、密封壓力、行程距離、壽命、可靠性等參數進行設計，設計時需考慮密封件安裝方法、壓縮量、活塞或缸體要求。?

4.7 摩擦系數修正系數。?

4.7.1 該類制動器一般選用銅基燒結片，在配制摩擦材料配方時必須滿足動、靜摩擦系數，磨損率，熱平衡能力，比壓等性能參數，在保證靜摩擦系數要求下，動摩擦系數要盡量小，必要時要求測試動、靜摩擦系數與壓力關系曲線以供設計參考。?

4.7.2 對摩擦片及內鋼片的平面度和平行度要求要嚴格控制，內鋼片不允許出現裂紋。?

4.7.3 同一種摩擦副的摩擦系數在不同的應用場合有一定的波動，實際設計中需要考慮一定的修正值。經過實際應用及實驗研究發現，修正系數丘與以下因素相關：?

（1）摩擦副數量；?

（2）摩擦片形狀精度（平面度、平行度）；?

（3）摩擦面的面壓。?

4.7.4 從實際應用中得出的修正系數魁曲線如圖5所示，僅供參考。該曲線是在同種規格摩擦片及內鋼片，批量生產模式下任意組裝情況下測得，平面度0.05～0.1mm（圖紙要求0.1mm），平行度0.01～0.03mm（圖紙要求0.03mm）。?

4.7.5 圖中的pr為摩擦片面壓，MPa。圖中3條曲線由上至下：第1條曲線是摩擦片面壓設計為2.4 MPa時的修正曲線；第2條曲線是摩擦片面壓設計為2．1 MPa時修正曲線；第3條曲線是摩擦片面壓設計為1．8 MPa時修正曲線。?

4.8 彈簧。

彈簧設計時要注意，每個工作點處的剛度是不一致的，因此必須給出工作點處的彈力，單個彈簧工作點彈力按±5％的公差控制，必須進行立定處理，經多次壓并后總高度仍能滿足設計要求；成組彈簧必須進行分組，每個彈簧在彈力公差范圍內按5～10N進行分組，分別包裝，裝配時成組裝配，不能混裝，保證圓周受力一致，提高活塞移動靈活性。

5. 結論?

本文介紹了工程機械減速器制動器的應用工況、結構特點、工作原理，對制動器的性能指標、關鍵參數進行了詳細分析，提出了各關鍵參數匹配、計算方法，并提出了結構、細節、關鍵件設計思路。文中相關基礎數據、曲線、結構、方法均是通過試驗驗證、實踐所得。按本文方法進行設計的制動器，在實際應用中均表現出良好的運行穩定性、可靠性及安全性。本文設計方法主要針對工程機械應用工況，希望能對工程機械減速器制動器的設計、計算及應用提供參考啟示作用。

參考文獻

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減速器設計范文6

【關鍵詞】汽車，變速器，減噪設計

在對汽車性能進行評價時，變速器噪聲是非常重要的一個指標，變速器噪聲會對乘客乘坐的舒適性和行駛的安全性產生直接影響，需要引起人們足夠的重視。隨著時代的進步和發展，人們要求汽車具有更高的乘坐舒適性，那么在汽車產業的發展過程中，就需要將減噪設計給應用過來。要對變速器振動噪聲產生原因進行深入的研究，并且結合具體的原因，提出有針對性的設計優化方案，促使噪聲得到有效降低。

近些年來，關于變速器降噪方面的研究在國內外得到了廣泛的開展，其中，主動振動噪聲控制是集中方向，也就是對齒輪本身產生的敲擊和嘯叫進行降低，比如對重合度進行增大，齒面修形，磨齒工藝處理等，在降低變速器噪聲總體水平上，主動降噪設計發揮了不小的作用。另外，因為是通過箱體來輻射變速器產生的噪聲，如果對齒輪激勵源進行主動控制，有著較大的難度，就可以對箱體產生的聲輻射值進行降低或者衰減。要想降低變速器噪聲，非常簡便和快捷的方法就是在聲傳遞過程中，對噪聲進行降低和吸收，應用這種方法，不會對變速器的原有結構布局進行改變，因此說這種降噪方法也是科學有效的。本文簡要分析了汽車機械變速器噪聲的因素分析及減噪設計，希望可以提供一些有價值的參考意見。

1汽車機械變速器噪聲產生機理

變速器作為一個重要的機械系統，比較的復雜，它包括了諸多的組成零部件，如齒輪、傳動軸、軸承、同步器以及箱體等等。因為有誤差存在于汽車的制造和裝配過程中，再加上其他一些外部因素的影響，如負荷等，就會有振動現象產生于箱體內零部件工作過程中，同時噪聲也會向空氣中輻射；通常情況下，可以從兩個方面來劃分噪聲，一種是箱體內齒輪在嚙合的過程中，有噪聲產生，直接向空氣中輻射，導致空氣聲的形成；另一方面則是在激勵作用下，箱體發生振動，有結構聲輻射到空氣中。

一是齒輪系統振動噪聲的產生機理：通常情況下，人們認為變速器噪聲的形成，主要是齒輪的傳動過程中，諸多因素導致了嚙合沖擊，如輪齒的彈性、有誤差出現于制造和裝配過程中等，導致振動和聲輻射的產生，然后通過軸和軸承向箱體內傳遞。主要有兩個途徑會傳遞噪聲，一方面是齒輪表面產生的噪聲直接向空氣中四周輻射噪聲，也可能是通過軸來間接傳播的；另外一方面則是在沖擊作用下，有強迫振動出現，激勵了齒輪系統的各個部分，導致再生噪聲的形成，進而出現了共鳴噪聲。因此，變速器產生噪聲的根本原因就在于齒輪傳動系統的振動。

二是箱體振動噪聲的產生機理：要想研究汽車變速器的振動并不容易，因為它作為一個隨機振動過程，復雜程度較高，包括諸多的振動內容，如軸會有周期性旋轉振動，還有振動和高頻振動產生與齒輪嚙合過程中和軸承運行過程中，這些振動都會向變速器箱體上傳遞，這樣就會有復雜的隨機振動產生于變速器上。通過上文的敘述分析我們可以得知，因為有誤差存在于齒輪的制造和安裝中，那么就會有振動和噪聲產生于齒輪的嚙合過程中。齒輪振動會引發振動產生于軸上，然后通過軸承來向變速器箱體傳遞振動，導致振動出現于箱體上。如果軸或者箱體的固有頻率接近或者等同于齒輪的嚙合頻率，那么就會有共振出現于軸或箱體上，從而增大噪聲。

2汽車機械變速器的主動降噪設計方法

一是齒輪的結構優化設計：首先是控制齒輪副側隙，齒輪副產生噪聲會直接受到側隙的影響；如果載荷較低，在發動機扭矩波動的影像學，就會有拍擊現象出現于嚙合的齒輪副之間，導致敲擊聲的產生；如果載荷較高時，雖然拍擊現象不會出現，但是卻在較短時間內較大程度上升高嚙合面之間的嚙合沖擊，嘯叫現象很容易出現；另外， 還不能設計過小的側隙，因為如果是過小的側隙，那么就很容易有誤差出現于齒輪的加工和裝配過程中，并且很容易有熱變形產生于工作過程中，在這些因素的綜合作用下， 過小的側隙就很容易被吃掉，這樣就會有干涉問題出現于齒輪副之間，導致相互擠壓出現于齒面之間，從而在較大程度上增大噪聲。

其次是齒輪設計參數的優化，要想對齒輪傳動的噪聲進行減小，就可以對重合度進行適當增大。因為重復度的增大，可以促使單對輪齒的負載得到有效減小，這樣嚙入和嚙出的負載沖擊就可以得到減小，進而實現齒輪噪聲降低的目的。另外，增加接觸齒對，也可以均化單對輪齒的傳遞誤差，這樣輪齒的動態激勵就可以得到有效減小。

最后是齒輪輪齒的微觀修形，通過實踐研究表明，將上述兩種方法應用過來，對齒輪副的側隙進行控制，對齒輪參數進行改變，以促使重合度得到增大，可以促使嚙合沖擊得到一定程度的減小，實現噪聲降低的目的。但是因為有誤差很容易出現齒輪系統的安裝制造過程中，再加上在荷載作用下，有變形問題產生于齒輪、軸系以及箱體上，雖然輪齒與理論齒形非常的接近，但是在高速大功率傳動過程中，與相關的規定要求卻不能夠符合。那么就可以將齒頂和齒根修緣、齒向修形方法給應用過來，促使輪齒的嚙合性能得到有效改善，實現齒輪噪聲降低的目的。

另外，因為變速器中大多齒輪都是一體結構，在加工方面主要采用了鋼材或者坯料，將剛性連接應用到齒輪和傳動軸之間，那么往往只有較小的齒輪系統阻尼，在傳動的過程中，有振動產生于齒輪上，這時候依靠自身就無法消耗掉振動能量，有較大的沖擊和振動產生于加速或者減速的過程中。對承載能力充分考慮，可以在變速器中應用吸振降噪的柔性齒輪，，將橡膠層安裝于齒輪本體兩側，同時將扭轉減震彈簧安裝于周向，橡膠和扭轉減振彈簧就可以對齒輪工作過程中的各種振動和沖擊作用進行有效的阻隔和衰減，那么就可以有效降低變速器運行過程中產生的噪聲。

二是變速箱體降噪優化設計：雖然通過上文的敘述分析我們可以得知，變速器箱體并不是異響產生的根本原因，并且通過優化齒輪結構，也可以在很大程度上改善變速器的噪聲，但是我們需要注意的是，整個變速器輻射出來的噪聲還會在較大程度上受到箱體結構的影響。特別是如果能夠將結構優化軟件應用到變速器開發階段，在減振降噪目標的指引下，優化設計箱體，那么就會有較好的效果產生。通常情況下，可以按照這些方法來對變速器箱體進行優化：

首先是不對箱體結構的幾何形狀進行改變，在設計時，將箱體厚度、材料以及彈性屬性作為主要變量。在相關的文獻中指出，在摩托車變速器端蓋的低噪聲設計中，通過對壁厚進行增加，就可以提高整個頻率范圍內的固有頻率，將某些固有頻率從危險頻率范圍中移出來，并且對抗彎截面系數進行增加，促使局部結構的剛度得到提高，進而實現局部區域的響應得到有效降低。但是，因為汽車變速器是需要批量生產的，那么要想對箱體厚度進行增加，就需要花費更多的成本，因此，這種優化方案一般不會被變速器廠家所選取。

其次是進行修改函數的構建工作，對修改域進行定義，在設計變量方面，選擇幾何模型或有限元模型的坐標，通過優化，來對變速器箱體進行直接修改，避免有局部凸起或者凹陷問題的出現，這樣就可以最大程度的降低輻射聲能量。這種設計方案需要全新開發變速器，那么就需要較高的成本。

然后是優化變速器箱體上的點質量或加強筋，在設計變量方面，選取了點質量的質量大小、點質量或加強筋的位置，在具體的變速器箱體優化設計中，主要對箱體側面原有加強筋進行加寬和延長。

之后是在優化的目標函數方面，選擇了變速器箱體的重量，在設計變量方面，選擇了箱體的厚度，在優化的過程中，將約束條件定義為設計域點某一頻率或某些頻域聲能量，這種方法是綜合考慮了減振降噪以及成本控制，將最優的結果給選取了出來，目前已經被國內的很多變速器廠商所應用，取得了不錯的效果。

最后是在優化目標上，選擇了設計域點的聲壓，選擇的修改手段是結構拓撲。一般可以從兩種方面來分析它的目標函數，一種是在某一頻率時，所有研究域點擁有最小的聲壓或者聲能量；另外一種則是在某一頻段結構，設計域點擁有最小的輻射聲能量均值。

3變速器降噪的被動設計方法

一是阻尼材料的選擇：在設計變速器的過程中，將其發聲部位的高噪聲材料替換為低噪聲材料，比如高阻尼材料就是不錯的選擇，因為它有著較大的內摩擦阻力，那么就可以用熱能來轉換材料中機械振動能量，這樣噪聲的產生和傳播就可以得到有效的減少。通常情況下，材料阻尼的大小用材料的損耗因數來表示，比如，普通鋼材損耗因數可以達到10-4 到10-5之間，而其他金屬、母材以及軟橡膠則分別為10-4、10-2、10-2，但是高阻尼合金材料卻可以達到10-2到10-3之間。通過調查研究發現，如今在國外的各類內燃機的氣閥罩殼、齒輪箱體等方面，已經開始廣泛的應用高阻尼合金材料，經過實踐研究表明，可以在較大程度上對設備的噪聲進行降低，特別是對那些中高頻噪聲有著明顯的降低作用。

二是吸聲材料的選擇：通過研究發現，耐高溫是變速器阻尼吸聲材料需要達到的基本要求，一般在140攝氏度以上；除了在變速器箱體主要發聲部位布置吸聲材料之外，還需要對變速器的散熱性能充分考慮。目前，有著很多種類的吸聲材料，其中多孔吸聲材料才可以對高頻噪聲進行最大程度的吸收，但是卻無法有效的吸收低頻噪聲。在中低頻噪聲的吸收方面，主要采用的是共振吸聲結構，比如薄板共振吸聲結構、穿孔板吸聲結構等，其中，微穿孔板可以將那些頻帶較寬的噪聲給吸收掉。一般利用吸聲系數來表示吸聲材料的吸聲能力，也就是被材料吸收的聲能與入射到材料的總聲能之比。入射聲波會直接影響到吸聲系數的大小，因此，材料的吸聲系數，就需要結合入射聲的頻帶來進行確定。

三是變速器被動降噪的主要思路：結合變速器振動噪聲產生激勵的原理，就可以從這些方面來進行被動降噪設計；在對變速器箱體進行制作時，將合適的新型高阻尼吸聲材料給應用過來；將阻尼吸聲材料布置于變速器內壁上；將阻尼吸振材料布置于變速器傳動路線上，這樣齒輪傳動激勵傳遞到箱體的振動就可以得到有效的隔絕和降低。最后是對箱體和齒輪本身的聲輻射效率進行降低。

4結語

通過上文的敘述分析我們可以得知，隨著時代的發展和社會經濟的進步，汽車行業獲得了較快的發展和進步；人們生活質量的提高，對汽車行駛性能也提出了更高的要求。特別是近些年來，不斷提高變速器載荷和速度，在較大程度上改善了發動機振動噪聲特性，那么就更加需要重視變速器的振動噪聲問題。本文簡要分析了汽車機械變速器噪聲的產生因素，然后從多個方面進行了分析和闡述，如何更好的減小降噪設計，希望可以提供一些有價值的參考意見。

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