不同的减速机型号具有不一样的特点
【导读】减速机这个词相对比较专业一些，对于普通的朋友来说可能不太了解。但是对于从是这样的行业的朋友，或者是接触这些的朋友来说，那可就是很亲切的关键词了。对于不一样的减速机型号，它们的特点也是不一样的。这就需要考虑我们的实际的用途来定了。
减速机型号有很多种，依据不同的标准我们可以划分为很多类别。它们的特点也是有很大变化的。比如我们说齿轮减速机型号，这类减速机依据国际的技术要求来进行制造，其科技含量相当的高。主要特点就是省空间而且可靠耐用，其功率在九十千瓦，能够承受过载。具有低能耗高效率的特点。此外这类减速机振动小且噪音低，用优质段钢材料铸造，且具有钢性铸铁箱体，相应的齿轮表面都是经过高频热处理过的。
减速机
对于摆线减速机型号我们可举一款行星摆线减速机来进行说明。这种型号的减速机利用行星传动的原理，通过摆线针轮啮合的先进设计理念，在结构上做到了新颖。它在大部分的情况中替代了两三级普通的圆柱齿轮减速机还有圆柱蜗杆减速机。这种减速机可以在军工、冶金、石油以及船舶、食品以及纺织、印染或者制药、橡胶或者塑料等方面应用。且其受重视程度在逐渐的增加。这类产品特点主要就是传动比大、传动效率高、结构紧凑、体积小并且故障少，寿命长、运转平稳可靠、拆装方便，容易维修、过载能力强，耐冲击，惯性力矩小。
减速机
针对于蜗轮蜗杆减速机来说，我们也可以举一个例子来说明。HW型直廓环面蜗杆减速器因所采用的环面蜗杆副，其蜗杆轴向截面齿廓为直线，故称其为直廓环面蜗杆（亦称球面蜗杆），与其他各种蜗杆减速器相同，为空间交错轴传动，承载能力和传动效率较高，适用于重载、大功率、大转矩传动，如冶金或者起重、石油或者化工以及建筑等相关的机械设备减速传动。其型号包括HWT、HWWT、HWB、HWWB型四种形式。
减速机
这类减速机的工作条件就是输入、输出轴交错角为90℃；相应的蜗杆转速小于等于500r/min；还有在蜗杆中间的平面分度的相对圆滑动速度一般是小于或者是等于16m/s的；这个蜗杆轴完全可以正反向双向运转；其工作温度会在-40℃~40℃这个范围内。一但环境温度小于0℃时，它的启动前润滑油必须加热到0℃以上；40℃时还要注意冷却措施。
减速机
我们通过上面的叙述，让大家知道了减速机的一些概念。对于减速机来说，它的使用可以分为很多种。因此，我们在不一样的应用的时候，也会呈现出不一样的型号。对于这一些不用的型号来说，自然就会有不一样的特点了。
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直轮廓环面蜗杆与平面包络环面蜗杆区别
直轮廓环面蜗杆与平面包络环面蜗杆区别在于形成方式不同。平面包络环面蜗杆是以直齿或斜齿的平面蜗轮为产形轮而展成的环面蜗杆，而直廓环面蜗杆具有螺旋齿的齿轮，其分度曲面为圆环面，在轴平面内理论齿廓为直线的蜗杆。
2018-08-23 蜗杆传动
12.1 蜗杆概述
12.1.1 蜗杆蜗轮的形成
蜗杆传动是用来传递空间交错轴之间的回转运动和动力的，它由蜗杆和蜗轮组成，两轴线交错角可为任意值，一般采用90°。
蜗杆蜗轮传动是由交错斜齿圆柱齿轮传动演变而来的。
12.1.2 蜗杆蜗轮传动的类型
根据蜗杆形状不同可分为圆柱蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆传动。
根据蜗杆齿廓形状及形成原理不同，蜗杆传动的分类如下。圆柱蜗杆传动：阿基米德圆柱蜗杆传动；法向直廓圆柱蜗杆传动；渐开线圆柱蜗杆传动；锥面包络圆柱蜗杆传动；圆弧圆柱蜗杆传动；双圆弧圆柱蜗杆传动。环面蜗杆传动：直廓环面蜗杆传动；平面包络环面蜗杆传动；渐开面包络环面蜗杆传动；锥面包络环面蜗杆传动。
圆柱蜗杆传动。可分为普通圆柱蜗杆传动和圆弧圆柱蜗杆传动。普通圆柱蜗杆传动一般是在车床上用直线刀刃的车刀车制的。根据不同的齿廓曲线，普通圆柱蜗杆可分为阿基米德圆柱蜗杆(ZA蜗杆)；法向直廓圆柱蜗杆（ZN蜗杆）；渐开线圆柱蜗杆（ZI蜗杆）；锥面包络圆柱蜗杆（ZK蜗杆）等四种。阿基米德圆柱蜗杆（ZA蜗杆），车削阿基米德圆柱蜗杆与加工梯形螺纹类似，其车刀车削刃夹角2α=40°，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓（即轴向齿廓）为直线。法向直廓圆柱蜗杆（ZN蜗杆），端面齿廓为延伸渐开线，法面齿廓为直线，也是用直线刀刃的单刀或双刀在车床上车削加工。渐开线圆柱蜗杆（ZI蜗杆），端面齿廓为渐开线，相当于一个少齿数、大螺旋角的渐开线圆柱斜齿轮，可用两把直线刀刃的车刀在车床上车削加工，刀具的齿形角应等于蜗杆的基圆柱螺旋角。锥面包络蜗杆（ZK蜗杆），非线性螺旋齿面蜗杆，只能在铣床上铣制并在磨床上磨削，加工时，工件做螺旋运动，刀具同时绕自身的轴线做回转运动，这种蜗杆便于磨削，精度较高，应用日渐广泛。圆弧圆柱蜗杆传动（ZC蜗杆），螺旋面是用刃边为凸圆弧形的刀具切制的，蜗轮是用范成法制造的，在中间平面上，蜗杆的齿廓为凹弧形，而与之相配的蜗轮的齿廓则为凸弧形，所以是一种凹凸弧齿廓相啮合的传动，也是一种线接触的啮合传动。
环面蜗杆传动。特征是蜗杆体在轴向的外形是以凹圆弧为母线所形成的的旋转曲面。在这种传动的啮合带内，蜗轮的节圆位于蜗杆的节弧面上，即蜗杆的节弧沿蜗轮的节圆包着蜗轮。在中间平面内，蜗杆和蜗轮都是直线齿廓。还有包络环面蜗杆传动，分为一次包络和二次包络环面蜗杆传动两种。
锥蜗杆传动。一种空间交错轴之间的传动，两轴交错角通常为90°，蜗杆是由在节锥上分布的等导程的螺旋所形成的。蜗轮在外观上就像是一个曲线齿锥齿轮，是用与锥蜗杆相似的锥滚刀在普通滚齿机上加工而成的。
12.1.3 蜗杆传动的特点和应用
蜗杆传动的特点：
当使用单头蜗杆时，蜗杆旋转一周，蜗轮只转过一个齿距，因而能实现大的传动比。在动力传动中，一般传动比i = 5~80；在分度机构或手动机构的传动中，传动比可达300；若只传递运动，传动比可达1000。由于传动比大，零件数目少，所以结构很紧凑；
蜗杆传动中，由于蜗杆齿是连续不断的螺旋齿，它和蜗轮齿是逐渐进入啮合及逐渐退出啮合的，同时啮合的齿对较多，故冲击载荷小，传动平稳，噪声低；
当蜗杆的螺旋升角小于啮合面的当量摩擦角时，蜗杆传动具有自锁性；
蜗杆传动与螺旋齿传动相似，在啮合处相对滑动。滑动速度大时，会产生较严重的摩擦与磨损，引起发热，恶化润滑，摩擦损失较大，效率低；当传动具有自锁性时，效率仅为0.4左右。同时由于摩擦与磨损严重，常需耗用有色金属制造蜗轮（或轮圈），以便与钢制蜗杆配对组成减摩性良好的滑动摩擦副。
蜗杆传动的应用。由于蜗杆传动具有以上特点，故广泛用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合。当要求传递大功率时，为提高传动效率，常取蜗杆头数z₁=2~4。此外，由于具有自锁性，故常用在卷扬机等起重机械中，起安全保护作用。
12.2 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算
12.2.1 普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择
主要参数有模数m，压力角α、蜗杆的分度圆直径d₁、蜗杆头数z₁及蜗轮齿数z₂等。进行蜗杆传动的设计时，首先要正确的选择参数。
模数m和压力角α。与齿轮传动一样，蜗杆传动的几何尺寸也以模数为主要计算参数。在中间平面内蜗杆蜗轮传动的正确啮合条件为：蜗杆的轴面模数、压力角应与蜗轮的端面模数、压力角相等，即ma₁ = mt₂ = m，αa₁ = αt₂。ZA蜗杆的压力角αa为标准值（20°），其余三种（ZN，ZI，ZK）蜗杆的法向压力角αn为标准值，轴向压力角与法向压力角的关系为tan αa = tan αn/cos γ。其中，γ为导程角。
蜗杆的分度圆直径d₁和直径系数q。为了限制蜗轮滚刀的数目，及便于滚刀的标准化，就对每一标准模数规定了一定数量的蜗杆分度圆直径d₁，而把比值q = d₁/m，称为蜗杆的直径系数。d₁与q已有标准值。如果采用非标准滚刀或飞到切制蜗轮，d₁与q值可不受标准的限制。
蜗杆头数z₁。蜗杆头数z₁可根据要求的传动比和效率来确定。单头蜗杆传动的传动比可以较大，但效率较低。如果提高效率，应增加蜗杆的头数。但蜗杆头数过多又会给加工带来困难。所以，通常蜗杆头数取为1,2,4,6。
导程角γ。蜗杆的直径系数q和蜗杆头数z₁选定之后，蜗杆分度圆上的导程角γ也就确定了。 tan γ = z₁Pa/Πd₁ = z₁m/d₁ = z₁/q 。
传动比i和齿数比u。传动比i = n₁/n₂，n₁，n₂是蜗杆和蜗轮的转速。齿数比u = z₂/z₁，z₂是蜗轮的齿数，当蜗杆为主动时， i = n₁/n₂ = z₂/z₁ = u 。
蜗轮齿数z₂。主要根据传动比来确定。为了避免干涉与根切，理论上应使z₂ ≥ 17。当z₂ 26时，啮合区显著减小，影响传动平稳性，而z₂ ≥ 30时，则可始终保持有两对以上的齿啮合，所以通常规定z₂ 28。对于动力传动，z₂一般不大于80.
蜗杆传动的标准中心距a。当蜗杆节圆与分度圆重合时称为标准传动，其标准中心距为 a=(d₁+d₂)/2=(q+z₂)·m/2 。
12.2.2 普通圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算
设计蜗杆传动时，一般先根据传动的功用和传动比的要求，选择蜗杆头数z₁和蜗轮齿数z₂，然后按强度计算确定中心距a和模数m，最后计算出蜗杆、蜗轮的几何尺寸。
12.3 蜗杆传动的失效形式、设计准则及常用材料
12.3.1 失效形式和设计准则
和齿轮传动一样，蜗杆传动的失效形式也有点蚀（齿面接触疲劳破坏）、齿根折断、齿面胶合及过度磨损等。失效经常发生在蜗轮轮齿上，所以，一般只对蜗轮轮齿进行承载能力计算。
蜗杆与蜗轮齿面间有较大的相对滑动，增加了产生胶合和磨损失效的可能性。因此，蜗杆传动的承载能力往往受到抗胶合能力的限制。
在开式传动中多发生齿面磨损及过度磨损引起的轮齿折断，因此应以保证齿根弯曲疲劳强度作为主要设计准则。
在闭式传动中，蜗杆副多因齿面胶合或点蚀而失效。因此，通常是按齿面接触疲劳强度进行设计，而按齿根弯曲疲劳强度进行校核。此外，闭式蜗杆传动中，由于散热较为困难，还应做热平衡核算。
12.3.2 常用材料
常用青铜作蜗轮的齿圈，与淬硬的钢制蜗杆相配。
蜗杆。一般是用碳钢或合金钢制成，要求齿面光洁并具有较高硬度。高速重载蜗杆常用20Cr，20CrMnTi（渗碳淬火到56~62HRC）或40Cr，40SiMn，45钢（表面淬火到45~55HRC）等，并应磨削。一般蜗杆可采用40钢、45钢，经调质处理（硬度为220~250HBS）。在低速或人力传动中，蜗杆可不经热处理，甚至可采用铸铁。
蜗轮。常用的蜗轮材料为10-1锡青铜、5-5-5锡青铜、10-3铝青铜及灰铸铁等。10-1锡青铜抗胶合和耐磨性能好，但价格较高，允许的滑动速度可达25m/s。在滑动速度Vs≤12m/s的蜗杆传动中，可采用含锡量低的5-5-5锡青铜。10-3铝青铜的抗胶合性较锡青铜差一些，切削性能差，但强度高、铸造性能好、耐冲击、价格便宜，一般用于滑动速度Vs≤6m/s的传动；如果滑动速度不高（Vs2m/s），对效率要求也不高，可采用球墨铸铁或灰铸铁。蜗轮也可用尼龙或增强尼龙材料制成。
12.4 蜗杆传动的受力分析
不计摩擦力的影响时，各力的大小可按下列各式计算： Ft₁ = Fa₂ = 2T₁/d₁，Fa₁ = Ft₂ = 2T₂/d₂，Fr₁ = Fr₂ = Ft₂tan α 。Fn = Fa₁/cos αn·cos γ = Ft₂/cos αn·cos γ = 2T₂/d₂·cos αn·cos γ 。其中，T₁,T₂分别是蜗杆及蜗轮上的转矩，T₂ = T₁·i₁₂·η，η为蜗杆传动的效率；d₁,d₂，分别是蜗杆及蜗轮的分度圆直径。
12.5 圆柱蜗杆传动的计算
12.5.1 蜗轮齿面接触疲劳强度计算
计算应力。强度校核公式为 σH = ZeZp(KaT₂/a³)½ ≤ [σH] ，设计式为 a ≥ [KaT₂(ZeZp/[σH])²]⅓ 。其中，a是中心距；Ze是材料综合弹性系数，钢与铸锡青铜配对时，取Ze = 150，与铝青铜或灰铸铁配对时，取Ze = 160；Zp是接触系数，用以考虑当量曲率半径的影响，由蜗杆分度圆直径与中心距之比表示，一般取0.3~0.5，取小值时，导程角大，因而效率高，但蜗杆刚性较小；Ka，使用系数，Ka = 1.1~1.4，当冲击载荷、环境温度高、速度较高时，取***值。
许用接触应力[σH]。对于铸锡青铜，可以查表；对于铸铝青铜及灰铸铁，其主要失效形式是胶合2而不是接触强度，而胶合与相对速度有关。由设计公式算出中心距a后，可由下列公式粗算出蜗杆分度圆直径d₁和模数m：d₁≈0.68aⁿ，n=0.875，m=(2a-d₁)/z₂。然后选定标准模数m及q，d₁的数值。
12.5.2 蜗轮齿根弯曲强度计算
通常把蜗轮近似的当做斜齿圆柱齿轮来考虑，验算公式为 σF = (1.53KaT₂/d₁d₂mcos γ)·Yf₂ ≤ [σF] ，设计式为 m²d₁≥(1.53KaT₂/z₂cos γ[σF])·Yf₂ 。其中，γ为螺杆导程角， γ=arctan (z₁/q) ；[σF]为蜗轮许用弯曲应力；Yf₂是蜗轮齿形系数，由当量齿数Zv = Z₂/cos³γ，查渐开线轮齿形系数。
12.5.3蜗杆传动的刚度计算
蜗杆较细长，支承跨距较大，受力后如产生过大的变形，就会造成轮齿上的载荷集中，影响蜗杆与蜗轮的正确啮合，所以蜗杆还需进行刚度校核。刚度条件为 y = [(Ft₁²+Fr₁²)½/48EI]·l³ ≤ [y] 。其中，Ft₁是蜗杆所受的圆周力；Fr₁是蜗杆所受的径向力；E是蜗杆材料的弹性模量；I是蜗杆危险截面的惯性矩；l是蜗杆两端支承间的跨距；[y]是许用***挠度，[y]=d₁/1000，此处d₁为蜗杆分度圆直径。
12.6 普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算
12.6.1 蜗杆传动的效率
传动效率。闭式蜗杆传动的功率损耗一般包括三部分，即啮合摩擦损耗、轴承摩擦损耗及浸入油浴中的零件搅油时的油阻损耗。其中最主要的是齿面相对滑动而引起的啮合损耗。蜗杆主动时，蜗杆传动的总效率为 η=(0.95~0.96)tan γ/tan (γ+ρ') 。其中，γ是普通圆柱蜗杆分度圆柱上的导程角；ρ'是当量摩擦角，ρ' = arctan f'，f'为当量摩擦系数，主要与蜗杆副材料、表面状况以及滑动速度有关。
增大导程角可提高效率，故在动力传动中多采用多头蜗杆，但导程角过大，会引起蜗杆加工困难，且导程角达到28°之后，效率提高很少。
滑动速度。 Vs = v₁/cos γ = Πd₁n₁/60x1000cos γ 。其中，v₁是蜗杆分度圆的圆周速度；d₁是蜗杆分度圆直径；n₁是蜗杆的转速，r/min。
12.6.2 蜗杆传动的润滑
润滑对蜗杆传动来说具有特别重要的意义。因为润滑不良时，传动效率会显著下降，并且会带来剧烈的磨损和产生胶合破坏的危险，所以往往采用粘度大的矿物油进行良好的润滑，在润滑油中还常加入添加剂，使其提高抗胶合能力。
用油浴润滑时，常采用蜗杆下置式，由蜗杆带油2润滑。但当蜗杆线速度v₁4m/s时，为了减小搅油损失，常常将蜗杆置于蜗轮之上，形成上置式传动，由蜗轮带油润滑。
12.6.3 蜗杆传动的热平衡计算
在闭式传动中，热量通过箱壳散逸，要求箱体内的油温t℃和周围空气温度t0℃之差不超过允许值，即 ∆t = 1000P(1-η)/αdS ≤ [∆t] 。其中，[∆t]为温差允许值，一般为60~70℃；αd是箱体的表面传热系数，一般取值为10~17，空气流通良好时，取偏大值；P是蜗杆传递的功率，单位默认为kw；S是散热面积，指箱体外壁与空气接触的内壁被油飞溅到的箱壳面积，对于箱体上的散热片，其散热面积按50%计算。
如果温差超过允许值，可采用下述冷却措施：增加散热面积；提高表面传热系数，在蜗杆轴上装置风扇，或在传动箱内装循环冷却管路。
12.7 圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计
12.7.1 蜗杆结构
蜗杆螺旋部分的直径不大，所以常和轴做成一个整体。当蜗杆螺旋部分的直径较大时，可以将蜗杆与轴分开制作。
12.7.2 蜗轮结构
常用的蜗轮结构由以下几种：
整体式。主要用于铸铁蜗轮或尺寸很小的青铜蜗轮。
组合式。为了节约贵重的有色金属，对大尺寸的蜗轮通常采用组合式结构，即齿圈由青铜等有色金属制造，而轮芯用钢或铸铁制成。，齿圈与轮芯多用过盈配合，并加装4~8个紧定螺钉，以增强连接的可靠性。这种结构多用于尺寸不太大或工作温度变化较小的地方，以免热胀冷缩影响配合的质量。
螺栓连接式。轮圈与轮芯可用铰制孔用螺栓连接，螺栓的尺寸和数目可参考蜗轮的结构尺寸决定，然后做适当的校核。装拆比较方便，多用于尺寸较大或磨损后需要更换齿圈的场合。
拼铸式。这是在铸铁轮芯上加铸青铜齿圈，然后切齿，只用于成批制造的蜗轮。
蜗杆传动的类型有哪些
蜗杆传动分为圆柱蜗杆传动和环面蜗杆传动两大类。圆柱蜗杆传动又分为：阿基米德圆柱蜗杆（ZA型），渐开线圆柱蜗杆（ZI型），法向直廓圆柱蜗杆（ZN型），锥面包络圆柱蜗杆（ZK型），圆弧圆柱蜗杆（ZC型）等传动型式。环面蜗杆传动包括：平面一次包络环面蜗杆（TVP型）、环面二次包络环面蜗杆（TOP型）、直廓环面蜗杆（球面蜗杆，TSL型）等传动型式。
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