二級減速器機械設(shè)計論文
減速器是將工作機作用在原動機上，使機械降低本身的轉(zhuǎn)動速度，達到控制的目的。下文是學習啦小編為大家整理的關(guān)于二級減速器機械設(shè)計論文的范文，歡迎大家閱讀參考!
二級減速器機械設(shè)計論文篇1
減速器設(shè)計中虛擬樣機技術(shù)的應用探討
摘 要：減速器設(shè)計是眾多機械工業(yè)中必不可少的程序流程，而虛擬樣機技術(shù)恰恰可以為減速器設(shè)計提供幫助，讓減速器的設(shè)計更加容易，更加高效。本文重點分析如何應用虛擬樣機技術(shù)設(shè)計減速器，以期對眾多機械工業(yè)設(shè)計部門有所幫助。
關(guān)鍵詞：減速器設(shè)計;虛擬樣機技術(shù);應用
減速器的原理是將工作機作用在原動機上，使機械降低本身的轉(zhuǎn)動速度，達到控制的目的，目前，在眾多機械工業(yè)中使用減速器，大到航空航天，小到我們的自行車，都離不開減速器的作用。在傳統(tǒng)的減速器設(shè)計中，往往技術(shù)人員需要事先制作需要試驗的減速器，然后再將這些減速器用作設(shè)計研究，在這過程中，會浪費很多制作原件的時間，讓設(shè)計過程放慢腳步，這不利于企業(yè)的發(fā)展。所以，采用虛擬樣機技術(shù)就成為了必然，它能減少設(shè)計研發(fā)的時間，增加設(shè)計的效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值，還能降低設(shè)計成本，對企業(yè)來說是非常值得推廣的技術(shù)。
1 虛擬樣機技術(shù)
虛擬樣機技術(shù)，最早誕生于上世紀80年代，它是一種以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)的設(shè)計手段，在產(chǎn)品設(shè)計研發(fā)的過程中，它能把零散的、甚至是不存在的零件組合成一個設(shè)計人員想要的完成品，在計算機中建立一個模型，以方便設(shè)計人員的分析、整理，還能將這個虛擬的完成品進行試驗，以此檢驗它的性能，為以后的改進設(shè)計打下基礎(chǔ)。虛擬樣機技術(shù)采用專業(yè)的設(shè)計軟件進行工作，這些專業(yè)的軟件非常適合設(shè)計人員的需求，上面有數(shù)不盡的零件信息，想要什么零件，都能在上面找到，如果實在找不到，還可以自己進行設(shè)計，用參數(shù)和幾何模型就能實現(xiàn)。設(shè)計人員通過在軟件上，建立產(chǎn)品的模型、虛擬調(diào)配以及后期的仿真試驗，就能對產(chǎn)品的設(shè)計有一個完整的認識，不需要再浪費時間制作原件，只需要動動手指，就能把設(shè)計搞定，這是多么高效率的工作方法。
目前，我國也設(shè)計出了自主知識產(chǎn)權(quán)的虛擬設(shè)計軟件，名字叫做CAXA。它的功能非常多，包括多角度的模型設(shè)計、虛擬模型材料庫、虛擬原件庫等多種功能，在設(shè)計好之后，還能對完成品進行測試，根據(jù)測試結(jié)果，指出產(chǎn)品的不足，設(shè)計人員就能根據(jù)這些提示，改進自己的設(shè)計，以使效果達到最好。
2 虛擬樣機技術(shù)在減速器設(shè)計中的應用
2.1 對零件進行數(shù)字化建模
在這里，我們主要介紹CAXA軟件在減速器設(shè)計中的應用情況。在確定好減速器的設(shè)計方案之后，我們使用CAXA軟件進行數(shù)字化建模，就是需要的零件的三維模型，這些模型可能在零件庫中不能找到，就需要設(shè)計人員自己進行設(shè)計，根據(jù)參數(shù)的調(diào)整，零件模型能夠展現(xiàn)出來，想要什么樣的零件，就輸入什么數(shù)值，軟件會自動調(diào)整，使結(jié)果達到設(shè)計人員的需求。例如，設(shè)計人員需要軸承的模型，而此時零件庫中有一個模型和設(shè)計人員的需求有所出入，那就需要對這個零件進行調(diào)整，這時，設(shè)計人員就可以把這個零件拖到參數(shù)改值的項目中，改變參數(shù)的數(shù)值，因為是非常高級的軟件，數(shù)值可以精確到小數(shù)點后四位，軟件就會根據(jù)數(shù)值的變化，進行調(diào)整，使零件的樣式達到數(shù)值的要求，同時，也使設(shè)計人員滿意。這對設(shè)計人員來說非常方便，有時在現(xiàn)實中往往花費大量的時間來制作原件，現(xiàn)在只需要改變數(shù)值就可以，大大提高了他們的工作效率。
2.2 減速器零件模型的虛擬組合
在得到設(shè)計人員想要的零件模型之后，就需要對零件進行虛擬組合。此時，設(shè)計人員已經(jīng)獲得了很多零件，這些零件有的是現(xiàn)成的，有的是根據(jù)自己的要求改的，一個減速器中需要多種多樣的零件，光有零件也不能完成設(shè)計的任務(wù)，此時，就需要對這些零件進行組合，軟件可以根據(jù)設(shè)計人員的指示，將零件模型調(diào)到適合的位置，例如軸承在哪、齒輪在哪、箱體在哪等等，設(shè)計人員可以把這些零件模型編上號碼，在零件模型進行虛擬組合的時候，不至于產(chǎn)生混亂，而且讓設(shè)計人員能夠一目了然，哪個零件在哪，能夠清楚地看到，不需要再重新分解開來查找，為設(shè)計人員節(jié)省了不少時間，同時也提高了效率。
3 減速器虛擬樣機的仿真測試
在這里，設(shè)計人員應經(jīng)得到了一個完整的設(shè)計模型，也就是減速器虛擬樣機。這時候的減速器已經(jīng)有了非常好的設(shè)計方案，就需要對方案進行檢驗了。在CAXA軟件中的減速器虛擬樣機，要放到ADAMS軟件中進行仿真測試，ADAMS軟件能夠記錄減速器虛擬樣機的參數(shù)值和屬性，并把仿真測試的環(huán)境記錄下來，包括環(huán)境中的虛擬時間、虛擬溫度、虛擬濕度等等，同時，它還能為設(shè)計人員提供非常精確地測試條件，例如，在1秒之內(nèi)，可以使轉(zhuǎn)速在0至1420之間隨意調(diào)節(jié)，它都能滿足設(shè)計人員的要求，還可以對虛擬溫度、虛擬濕度進行調(diào)節(jié)，以達到充分測試的目的。
4 減速器虛擬樣機的分析
此時，減速器虛擬樣機已經(jīng)完成了測試，這時候就該進行測試分析了。我們都知道，分析往往是一個非常繁瑣的過程，要分析大量的數(shù)據(jù)，得出各個階段的結(jié)論，然后再對這些結(jié)論進行歸納整理，得出最后總的結(jié)論，一個分析往往要用掉很長的時間，這對設(shè)計成本來說，又是一個挑戰(zhàn)。虛擬樣機技術(shù)就能很好地解決這個問題，它能指出哪里的設(shè)計存在問題，在測試中，會對零件進行評分，哪個零件測試結(jié)果不佳，就會得很少的分，并且得出各個零件的分數(shù)，以便設(shè)計人員后期分析時使用。
5 減速器虛擬設(shè)計的優(yōu)化
優(yōu)化是設(shè)計中必不可少的環(huán)節(jié)，設(shè)計人員在運用虛擬樣機技術(shù)進行測試之后，往往不會得出最完美的設(shè)計，這時，就需要對原來的設(shè)計進行優(yōu)化，在前面的幾個環(huán)節(jié)中，設(shè)計人員已經(jīng)達到了設(shè)計的建模、組合、測試等目的，接下來，就要根據(jù)上述環(huán)節(jié)進行改進，改進過程中，要充分結(jié)合以上的幾個環(huán)節(jié)，不能貿(mào)然做出改變，哪個零件的得分不高，就該哪個零件，然后把改過的零件進行組合，再做出虛擬樣機，然后在進行測試，測試結(jié)束之后在進行分析，如此重復，以達到最佳的設(shè)計效果。
6 總結(jié)
通過虛擬樣機技術(shù)，設(shè)計人員能夠更好地完成設(shè)計任務(wù)。在傳統(tǒng)的減速器設(shè)計中，往往技術(shù)人員需要事先制作需要試驗的減速器，然后再將這些減速器用作設(shè)計研究，在這過程中，會浪費很多制作原件的時間，讓設(shè)計過程放慢腳步，這不利于企業(yè)的發(fā)展。所以，采用虛擬樣機技術(shù)就成為了必然，它能減少設(shè)計研發(fā)的時間，增加設(shè)計的效率，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價值，還能降低設(shè)計成本，對企業(yè)來說是非常值得推廣的技術(shù)。
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二級減速器機械設(shè)計論文篇2
掘進機二級行星減速器噪聲淺析
摘要： 本文從掘進機二級行星圓柱齒輪減速器的設(shè)計、制造、裝配及維護方面分析噪聲產(chǎn)生的原因，并提出了減小噪聲的相應措施。
關(guān)鍵詞： 行星圓柱齒輪減速器;噪聲分析;噪聲控制
0 引言
隨著掘進機產(chǎn)業(yè)的規(guī)范化，產(chǎn)品質(zhì)量是衡量產(chǎn)品好壞的主要性能指標。在現(xiàn)代掘進機產(chǎn)品行業(yè)竟爭越來越激烈的情況下，開機率越來越受到人們的重視，而截割減速器作為工作機構(gòu)的傳動件是影響其效率的重要因素之一。減速器噪聲的大小直接影響工人對機組的正確判斷，本文將從縱軸式掘進機用二級行星圓柱齒輪減速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計、加工制造、車間裝配及井下維護方面加以分析減速器產(chǎn)生噪聲的原因，提出能降低其噪聲的一些措施，以保證減速器的使用性能，進而改善工人工作環(huán)境，降低工人勞動強度。
1 掘進機二級行星圓柱齒輪減速器的主要噪聲來源
1.1 設(shè)計
設(shè)計包括結(jié)構(gòu)設(shè)計及參數(shù)設(shè)計兩方面。其中參數(shù)設(shè)計主要指標為重合度，其代表著同時參與嚙合的齒輪對數(shù)。減速器工作時，參與嚙合的齒輪平均對數(shù)越多，表明其重合度系數(shù)越大，此時齒輪受力合理，傳動就比較平穩(wěn)，產(chǎn)生的噪音就越小。結(jié)構(gòu)設(shè)計指內(nèi)部軸系和孔系配合要求合理，間隙不能過大或過小。間隙太大，起不到配合的效果，容易發(fā)生偏移，產(chǎn)生不必要的摩擦，增加噪聲等級;間隙過小容易造成軸承之類的零件轉(zhuǎn)動不靈活，也容易增加噪聲等級。
1.2 精度
齒輪的制造精度決定著二級行星圓柱齒輪減速器的噪聲值。齒輪精度越高，則齒面越光滑，相互嚙合的齒面接觸區(qū)域就越均勻密集，如果整個嚙合齒面上的接觸區(qū)域越多越密集，其產(chǎn)生噪聲就越低。反之如果齒輪精度越低，則嚙合齒面就越粗糙，相互嚙合的齒面接觸區(qū)域就越小且分布不均，導致齒輪在其寬度方向上嚙合不充分，在工作過程中則會運轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，嚴重時會產(chǎn)生劇烈的沖擊，提高其噪聲等級。
1.3 齒面點蝕
目前硬齒面齒輪在掘進機中被廣泛應用，主要是由于其具有傳動質(zhì)量好、承載能力高、重量輕、體積小等優(yōu)點，能滿足掘進機的惡劣工況。掘進機二級行星圓柱齒輪減速器在井下運轉(zhuǎn)一定時間后，由于環(huán)境因素的影響，在齒輪嚙合面經(jīng)常會出現(xiàn)麻點即點蝕。雖然選用的是硬齒面齒輪，表面硬度比較高，點蝕現(xiàn)象不容易發(fā)生，但是一旦有點蝕發(fā)生，就很不容易跑合，由于井下檢修減速器非常困難，所以不容易被發(fā)現(xiàn)，于是隨著時間的推移，工作時間的累積，被點蝕的齒面會不斷受到?jīng)_擊，點蝕區(qū)域也就隨著不斷擴大，最終使得整個齒面受到破壞，增大了齒輪嚙合時產(chǎn)生沖擊，使得噪聲等級增加。而點蝕產(chǎn)生的金屬碎屑在箱體內(nèi)隨著潤滑油不斷的沖擊齒輪，加快了齒面的磨損，進而導致整個減速器產(chǎn)生更大的噪聲。
1.4 加工誤差
加工誤差主要有齒距累積誤差及齒形誤差兩種。齒距累積誤差是指在加工齒輪時，毛坯在機床上的旋轉(zhuǎn)軸線和成品齒輪在減速器內(nèi)工作時的旋轉(zhuǎn)軸線相互不重合，從而造成齒輪各個齒的厚度不均勻。齒形誤差主要是指加工齒輪的刀具在制造、磨刃和裝卡中存在的誤差導致成品齒輪齒面出現(xiàn)齒形不對稱，以及在根切后續(xù)加工中校正不充分，使得齒輪在工作過程中出現(xiàn)不平穩(wěn)以及脈動、根切及打齒現(xiàn)象從而產(chǎn)生噪聲。
行星架在加工制造過程中，機床選擇不合理，不能一次裝卡完成所有孔系的加工，會對行星輪軸位置度產(chǎn)生偏差，直接導致齒輪副的側(cè)隙發(fā)生變化，如果側(cè)隙過大，在傳動件正反轉(zhuǎn)換向時將會產(chǎn)生巨大的沖擊，從而產(chǎn)生噪聲。內(nèi)齒圈加工過程中，由于機床和裝卡誤差會導致齒面產(chǎn)生徑向跳動誤差，而這直接影響到二級行星減速器內(nèi)浮動件的浮動量，過大的偏差會使得浮動件產(chǎn)生振動現(xiàn)象，進而引發(fā)噪聲;在熱處理工序中，如果選擇的工藝不當，熱處理后會造成內(nèi)齒圈齒向、齒形以及齒距等一系列參數(shù)都發(fā)生變化，這也能導致使用過程中產(chǎn)生噪聲。
1.5 齒面彈性變型
現(xiàn)有大型掘進機均使用在巖巷，所以截割用的二級行星減速器均需承受重載，因此齒輪在設(shè)計時都是硬齒面，表面均做過熱處理，這樣導致齒輪齒面的彈性變形會很大，而由于其極差的跑合性，導致齒輪在受重載嚙合時較大的變形會引起沖擊，進而產(chǎn)生噪聲。
1.6 裝配誤差
裝配時由于齒側(cè)間隙未調(diào)整到設(shè)計值以及零件清洗不干凈，都會導致齒輪嚙合時出現(xiàn)振動產(chǎn)生噪聲，或者在裝配時由于個別零部件未安裝到位，產(chǎn)生松動，導致齒輪定位不準，處于非正常嚙合位置，也會因為軸向移動而產(chǎn)生振動和噪聲。
1.7 維護不當
掘進機減速器在長期使用過程中，由于井下環(huán)境惡劣，工作強度大，齒輪工作時必然磨損齒面，如果此時潤滑油不能及時充分供給，以及冷卻系統(tǒng)不能正常工作，潤滑油不能及時更換，這些都將導致受損齒面的加速磨損，當磨損達到一定的嚴重程度時，齒面精度發(fā)生變化，嚙合區(qū)域也發(fā)生變化，減速器噪聲就會增大。
2 降低減速器噪聲的措施
針對以上這些噪聲的產(chǎn)生都原由，我們應從以下幾個方面加以控制：
2.1 齒輪參數(shù)設(shè)計的改進
在設(shè)計時在保證強度要求的前提下增大齒輪重合度，選用合理的配合等級，保證浮動件以及軸承的游隙，這些都能提高齒輪傳動的平穩(wěn)性。由于重合度與齒輪齒數(shù)以及齒形角有關(guān)，因此我們可通過齒輪齒數(shù)的增加、齒輪變位系數(shù)的加大及將相互嚙合齒輪的齒形角都調(diào)小，以此來減小輪齒嚙合時產(chǎn)生的沖擊，從而提高重合度，進而減小齒輪傳動時產(chǎn)生的噪聲。
2.2 齒輪修形
對中、低速級以及承受重載的齒輪采取齒向修形(見圖1)和齒頂齒廓修形(見圖2)的措施，這樣可以使齒輪在齒工作面的中部承載，且區(qū)域分布均勻，避免了由于齒輪齒端承受重載現(xiàn)象的發(fā)生，不容易斷齒，使其能夠平穩(wěn)嚙合，提高傳動穩(wěn)定性，降低了噪聲。
A：齒向修形量按下式計算：
△s1=4fHβ
2.2mn+5≥△b1≤0.1b2+5
式中：△s1-齒端修形量;fHβ-齒向線角度誤差;△b1-齒向端部修形長度;b1-小齒輪齒寬;b2-大齒輪齒寬，齒向修形只需修一對齒輪的小齒輪。
B：齒頂齒廓修形即漸開線的齒頂部分修去△Sa。
△Sa一般按模數(shù)取經(jīng)驗數(shù)，參考數(shù)據(jù)見表1，修形高度△h=(0.3至0.5)mn。修形角αk=0.25°至0.5°，小模數(shù)取較大值，大模數(shù)取較小值。
2.3 控制減速器內(nèi)部關(guān)鍵件
齒圈和行星架是行星減速器內(nèi)部最為重要的兩個部件，也是體積和質(zhì)量最大的兩個零件。二級行星圓柱齒輪減速器內(nèi)齒圈最常用的材料為42CrMo，熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理后氮化處理。對于模數(shù)較大的內(nèi)齒圈合理的加工工藝應采用采用粗插齒→調(diào)質(zhì)→半精車→精插齒以消除插齒后的應力的方式，這樣可為后續(xù)熱處理變形的控制打好基礎(chǔ)，最終宜采用氮化處理，即可將其變形量控制在最小，亦可提高齒圈的承載能力。為了保證齒輪軸的位置度以及各行星軸孔與行星架基準軸線的平行度，對于行星架的加工應采用統(tǒng)一基準，關(guān)鍵部位最好通過一次裝卡完成。
合理應采用硬齒面來提高齒輪機械性能，為了齒輪保證精度等級，二級行星圓柱齒輪在加工制造過程中基準應該統(tǒng)一，且精加工完成后應磨齒。
2.4 提高裝配質(zhì)量
裝配質(zhì)量直接影響減速器噪聲等級的大小，因此在減速器裝配過程中應注意以下事項：
?、傺b配前仔細檢查各零部件，認真清洗干凈，不允許留有毛刺等。組裝時各級齒輪應能正常轉(zhuǎn)動，保證各級齒輪嚙合齒面良好以及嚙合側(cè)隙準確無誤，保證定位零件(如軸套)的固定可靠，避免齒輪端面在運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生振擺等現(xiàn)象。對于采用浮動均載機構(gòu)的行星傳動，為了降低噪聲以及減少發(fā)熱，得到較好的浮動和均載效果，對于每一件浮動構(gòu)件與相鄰的兩端零件之間應留有δ=0.5-1.0mm軸向間隙。
?、谳S承在運輸、裝配過程中要避免碰撞以及劃傷，安裝時內(nèi)圈必須緊貼軸肩或定距環(huán)，安裝過程中避免施加不當?shù)那脫簦S向間隙需要安裝時給定、調(diào)整。
?、郯闯鰪S檢驗標準對減速器進行試運行跑合，待結(jié)束后更換潤滑油。
2.5 日常維護與保養(yǎng)
減速器組裝完成后，其噪聲等級即已產(chǎn)生。為了使減速器噪聲保持在較低的噪聲等級范圍內(nèi)，我們需要對減速器進行定期維護和保養(yǎng)，雖然這種做法不能直接降低減速器固有噪聲等級，但是可以使減速器抵抗噪聲等級劣化的能力得以提高，使其壽命得到合理的利用。因此定期檢查和更換齒輪潤滑油，可以使齒輪及軸承一直處在良好的潤滑環(huán)境下，不但表面能光滑接觸，還可以及時散熱，使減速器達到平穩(wěn)傳遞運動的效果。
3 結(jié)語
縱軸式掘進機用二級行星圓柱齒輪減速器產(chǎn)生噪聲主要來源于零部件的設(shè)計的合理性、制造工藝的合理性、裝配質(zhì)量的好壞及維護保養(yǎng)是否到位，因此優(yōu)化齒輪結(jié)構(gòu)及合理的參數(shù)設(shè)計、提高制造精度及制造工藝的合理性、提高裝配質(zhì)量及及時的維護保養(yǎng)是降低減速器噪聲的有效途徑，也是產(chǎn)品在行業(yè)競爭之本。
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