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减速器设计范文1
【关键词】减速器；类型；材料
1.选择减速器的类型
减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩以满足各种工作机械的需要。在原动机和工作机之间用来提高转速的独立闭式传动装置成为增速器。减速器的种类很多，按照传动形式不同可分为齿轮减速器，蜗杆减速器和星星减速器；按照传动的级数可分为单级和多级减速器；按照传动的不知形式又可分为展开式，分流式和同轴式减速器。若按换东和结构特点来划分，这类减速器又下述6种：
（1）齿轮减速器。
（2）蜗杆减速器。
（3）蜗杆齿轮减速器及齿轮-蜗杆减速器。
（4）行星齿轮减速器。
（5）摆线针轮减速器。
（6）谐波齿轮减速器。
常见减速器的特点：
（1）齿轮减速器的特点是效率及可靠性高，工作寿命长，维护简便，因而应用广泛。
（2）蜗杆减速器的特点是在外廓尺寸不大的情况下，可以获得大的传动比，工作平稳，噪声较小，但效率较低。其中应用最广的式单级蜗杆减速器，两级蜗杆减速器应用较少。
（3）行星减速器其优点是结构比较紧凑，回程间隙小、使用寿命很长，额定输出扭矩可以做的很大，但制造精度要求较高，结构复杂，且价格略贵。
2.齿轮轴的设计
2.1材料选择
轴是组成及其的主要零件之一。一切作回转运动的传动零件，都必须安装在轴上才能进行运动及动力传递。因此轴的主要功用是支撑回转零件及传递运动和动力。按照承受载荷的不同轴可分为转轴，心轴和传动轴三类。工作中只承受弯矩而不承受扭矩的轴成为心轴，既承受弯矩又承受扭矩的是转轴，只承受扭矩而不承受弯矩的是传动轴。
轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，又的直接用圆钢。
综合考虑轧制机的设计使用要求，在确保经济性的前提下，我在设计中选择最常用的45号钢做为传动轴的材料，并进行调质处理。
因为碳素钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理或化学处理的办法提高其耐磨性和抗疲劳强度，所以采用碳素钢制造传动轴比较切合本次设计的实际。
2.2轴结构设计
轴结构设计时，需要考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式，按比例绘制轴系结构草图。确定轴上零件的位置和固定方式：单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，轴承对称布置在齿轮两边。轴外伸端安装联轴器，齿轮靠油环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两端轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定，轴通过两端轴承盖实现轴向定位，联轴器靠轴肩平键和过盈配合分别实现轴向定位和周向定位。
3.减速器的箱体
3.1箱体材料
箱体是减速器的重要组成部件，它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。
选择铸钢ZG200-400，该材料韧性及塑性好，但强度和硬度较低，低温冲击韧性大，脆性转变温度低，导磁、导电性能良好，焊接性能好，但铸造性能差。适用于负载不大、韧性较好的零件，如轴承盖、底板、箱体、机座等。
3.2减速器的和密封
3.2.1减速器的
的主要目的是减小摩擦与磨损。根据剂的不同，可分为：①流体。指使用的剂为流体，又包括气体和液体两种。②固体。指使用的剂为固体 ，如石墨、二硫化钼、氮化硼、尼龙、聚四氟乙烯、氟化石墨等。③半固体。指使用的剂为半固体，是由基础油和稠化剂组成的塑性脂，有时根据需要还加入各种添加剂。该减速器采用油，其主要方式为浸油，浸油深度不小于10mm。根据滑动速度大小，选择油牌号为L-CKC齿轮油。
3.2.2减速器的密封
密封是防止流体或固体微粒从相邻结合面间泄漏以及防止外界杂质如灰尘与水分等侵入机器设备内部的零部件或措施。密封可分为静密封和动密封两大类。静密封主要有垫密封、密封胶密封和直接接触密封三大类。按密封件与其作相对运动的零部件是否接触，可分为接触式密封和非接触式密封；按密封件和接触位置又可分为圆周密封和端面密封，端面密封又称为机械密封。动密封中的离心密封和螺旋密封，是借助机器运转时给介质以动力得到密封，故有时称为动力密封。
（1）机体与机盖间的密封。
为了保证机盖与机座联接处的密封可靠，应使联接处凸缘有足够的宽度，联接表面应精刨，其表面粗糙度不低于Ra6.3。也可在机座凸缘上铣出回油沟，使渗接面的油重新流回箱底。本设计选择后一种方法。此外，凸缘联接螺栓之间的距离一般为150～200mm，且均匀布置，以保证剖分面的密封性。
（2）滚动轴承与机座间的密封。
根据的种类、工作环境、温度等，滚动轴承密封方法的选择为接触式密封。
4.主减速机的结构
减速机是由齿轮、箱体、轴、轴承、箱盖等主要零件组成。
齿轮做成人字齿，因为这种齿轮工作比较平稳，而且对轴承不产生轴向力。
齿轮的加工方法：滚齿刀（人字）（8级精度）。
在减速器中，只有底速轴采用轴向固定，其他的轴留有少量的轴向的游隙，使她可以自由的串动，以免卡主齿轮。轴向的游隙为0.8-1mm。
中心距小于或等于1000毫米的减速器，采用滚动轴承，减速器的材料为铸铁。
（1）中心距。查表的 a=1000mm。
（2）传动比。总的传动比由电动机轴的转速和轧辊的转数之比确定。i=16。
（3）齿宽系数φ。为齿轮的宽度和中心距之比。φ=，φ=0.4-0.6，取φ=0.5。
（4）模数和齿数。
模数降低，小齿轮齿数Z1齿数和Z2均应取较大的值。齿数增加使齿的磨损减小，同时增大重和的系数，有利于减低接触应力。
一对齿轮要求有较大的传动比时，Z1≥20，取一级小齿轮的齿数为22，大齿轮为84。
二级小齿的齿数为22，大齿轮为93。齿数和模数与中心距和齿倾角的关系为：=
模数按上式计算的6.5、9。
（5）齿顷角。
渐开线齿轮的齿顷角：对于人字型齿轮β=25°-30°取齿顷角为30° [科]
【参考文献】
[1]韩斌.2300轧钢机主减速器地脚螺栓断裂的分析与解决方法[J].装备维修技术，2004（03）.
[2]徐宏涛.鼓形齿接轴的研制及应用[J].一重技术，2006（04）.
[3]刘淑珍，董春灵.高强度螺栓在大气中的应力腐蚀开裂[J].西南交通大学学报，1990（03）.
[4]张凤林，韩庆大，民.轧钢机轧制力矩监测模型的改进研究[J].中国设备工程，1998（03）.
减速器设计范文2
关键词：大型塔式磨机；双行星减速器；速比优化；均载；与密封
1 前言
塔式磨机相对于球磨机节能约50%，且结构简单，磨矿效率高，在超细粉碎行业得到了广泛的应用，目前在国内外的化工、新材料、建材、矿山等领域获得了广泛应用。从目前国内外的情况看，塔式磨机的需求量越来越大，且逐渐向着大型化的方向发展。作为塔式磨机的核心设备，塔式磨机减速器的功率也随着磨机功率的增大而增大，其稳定可靠的运行，对塔式磨机而言至关重要。同时，由于其安装在塔式磨机之上，其上又固定着电机（图 一），一旦发生故障，检修维护非常困难。势必会造成整个生产线的运行停止，给生产效益带来无法估量的损失。
因此，对于大型塔式磨机来说，配套的减速器必须安全可靠，本文以我厂新开发的TMLX1120塔式磨机行星减速器为例，阐述了大型塔式磨机减速器的设计。
2 技术参数及结构设计
图（二） 塔式磨机减速器的结构
该塔式磨机减速器的传递功率1120KW ，输入转速940r/min， 传动比52，输出扭矩610KN。
塔式磨机减速器作为塔式磨机的核心设备，起到传递扭矩的作用，其不但要满足主轴旋转速度、传动方向的要求;同时，由于特殊的安装位置，也要求塔式磨机行星减速器驱动装置必须符合效率高、传动比大、体积小要求。通过借鉴国内外不同规格和型式的塔式磨机减速器的优点，以及根据它们在现场的实际运行特点及使用情况，我们决定采用立式双行星结构（图 二）。
3 双行星传动速比的优化分配
充分利用各种传动型式的最佳传动比范围可以极大提高产品的承载能力和获得最小的产品外形尺寸。该减速器总速比52-53，采用两级NGW行星传动，一级速比8.89，二级速比5.89。输入级采用大速比，是为了减小齿轮轮线速度及行星架转速，有利于动平衡和减少发热及噪声。
两级传动的啮合角按照=24°～26.5°，=17.5°～21°范围选取，并通过合理分配变位系数，不仅提高减速器的承载能力，同时由于＞，太阳轮与行星轮啮合的径向力也比较大，有利于太阳轮和行星架浮动，从而提高均载效果。
4 行星传动结构的载荷均布技术
输入级和输出级均为NGW型功率分流行星齿轮传动。输入行星级采用行星架完全浮动技术，以及行星齿轮采用调心滚子轴承支撑结构，达到均载的目的。输出行星级采用太阳轮完全浮动技术,利用鼓形齿联轴器联接，达到均载的目的。
5 减速器的
对于大型塔式磨机来说，配套的减速器必须安全可靠，而对于采用双行星立式结构的磨机减速器来说，要保证其可靠性，就必须保证减速器箱体内轴承及各齿轮点的充分和减速器的密封。塔式磨机行星减速器采用采用自上而下的瀑布式强制，由主机油站提供油，考虑到现场安装，尽量简化外部接口。
6 减速器的密封
（1）输入轴处的密封。在端盖处给出一骨架油封，一方面封住轴旋转而带出的油，另一方面可以防尘。但是需要注意的是，此处尽管油会在重力的作用下往下流，但是由于轴承的高速旋转，会将油封在端盖与上面轴承之间，且油量油压逐渐增大，单靠骨架油封不足以到密封的作用。不仅造成油从骨架油封处泄露，也会让下面的轴承得不到而磨损、温度升高、产生噪音，并最终报废。因此，此处给出回油孔（图三），为保证回油畅通，建议回油孔径的截面积应大于入油孔径截面积的25倍。
图（三）输入轴处密封 图（四）齿圈与轴承座处密封
（2）齿圈与轴承座处的密封。齿圈与轴承座的密封在以前其他减速器的设计中主要是靠加工精度保证的，对加工精度及装配要求高，并且在长时间的工作中，由于震动等原因，易发生渗漏油。这里主要采用两种方法来加强密封：
a在接触面加密封圆橡胶（图 四）。
b装配时在接触面抹上密封胶。
（3）输出轴的密封。本减速器采用瀑布式强制，较大的油量使充分，避免了齿轮过度磨损、点蚀现象及轴承发热等问题的产生。但是较大的油量会对密封造成压力，尤其是立式结构的输出轴处的密封，传统的密封方法在这里已不能满足输出轴端的密封要求。这里针对输出轴处的结构进行设计，给出了一套可行的立式行星减速器输出轴端密封方案(图 五）。
7 小结
该大型塔式磨机减速器采用两级立式行星结构，在保证大功率、大速比的同时，使整机结构紧凑，体积小，重量轻；并运用行星齿轮速比优化分配、齿轮修形和均载等设计方法，使整机承载能力更高，传动更平稳，噪音水平更低；合理的及密封设计，使整机在恶劣工况下运行安全可靠，寿命长。
参考文献：
[1]成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，2002
[2]朱孝录主编.齿轮传动设计手册.北京：化学工业出版社，2004.7
减速器设计范文3
关键词：MATLAB 行星减速器 优化设计
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
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
工程机械是一种运行缓慢，体积大，承受的载荷也大的设备。它的行走驱动系统有两种方案：一为高速方案，即用高速液压马达和齿轮减速器组合驱动；二是低速方案，即采用低速大扭矩液压马达驱动。后者可省去减速装置，使机构大为简化，但由于低速大扭矩液压马达的成本较高，维修困难，所以一般的工程机械都采用前者。又因行星减速器相对于其它类型的齿轮减速器具有较大减速比，所以工程机械的行驶系统驱动中多采用行星减速器实现减速增扭的目的。
1、MATLAB语言及优化设计简介
MATLAB语言是由美国Mathworks公司开发的集科学计算、数据可视化和程序设计为一体的工程应用软件，现已成为工程学科计算机辅助分析、设计、仿真以至教学等不可缺少的基础软件，它由MATLAB主包、Simulink组件以及功能各异的工具箱组成。MATLAB优化工具箱的应用包括：线性规划和二次规划，求函数的最大值和最小值，多目标优化，约束优化，离散动态规划等，其简洁的表达式、多种优化算法的任意选择、对算法参数的自由设置，可使用户方便地使用优化方法。[1]
通常多目标优化问题在求解时应作适当的处理，一种方法是将多目标优化问题重新构成一个新的函数，即评价函数，从而将多目标优化问题转变为求评价函数的单目标优化问题，如线性加权和法，理想点法，目标达到法等。另一种是将多目标优化转化为一系列单目标优化问题来求解，如分层序列法等。MATLAB优化工具箱采用改进的目标达到法使目标达到问题变为最大最小问题来获取合适的目标函数值。
该论文中，行星减速器的设计就采用将多目标的优化问题转化为单目标，多约束条件的优化问题。
2、行星减速器模型的建立
工程机械使用行星减速器的设计是一项较复杂的工作，一般采用经验设计。经验设计不仅对于一个新的企业很难进行设计，而且往往找到的不是最优方案。
2.1确定优化设计的目标函数
工程机械的体积较大，对其灵活运行带来一定的影响，因此对行星减速器进行最优化设计时，取行星减速器最小重量为优化目标，不但可以减小行星减速器的重量，而且可以改善工程机械的灵活机动性、节约材料和降低成本。
行星减速器由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈构成。由于太阳轮和全部行星轮的重量之和能影响和决定齿圈和整个机构的重量，由于太阳轮和全部行星轮的重量与它们的体积成正比，因此可选择太阳轮和全部行星轮的体积为最优化设计的目标函数。
…………………（1）
式中： 为太阳轮的体积； 为行星轮的体积； 为行星轮的个数； 为太阳轮或行星轮模数； 为太阳轮或行星轮齿宽； 为太阳轮齿数； 为行星轮齿数。
2.2约束条件：
（1）传动比条件[2]：
…………………（2）
式中： 为齿圈的齿数。
（2）为了使内外啮合齿轮副强度接近相等，并提高外啮合承载能力，应限制齿轮内外啮合角在给定的范围内，即：
…………………（3）
…………………（4）
式中： 、 为太阳轮和行星论、行星轮和齿圈的啮合角。
（3）齿轮不发生根切的最少齿数为17，但太阳轮的齿数常小于规定的标准齿轮不根切最小齿数17，为保证不根切，太阳轮变位系数应满足以下条件：
…………………（5）
式中： 太阳轮的最小变位系数
（4）各齿轮应满足强度要求，即齿轮的齿面接触强度和弯曲强度的安全系数均大于给定值，亦即
…………………（6）
…………………（7）
式中： 、 ——给定的齿轮接触强度、弯曲强度安全系数；
、 ——各齿轮的接触强度、弯曲强度的安全系数。
（5）为了保证传动连续和平稳性，齿轮的重合度必须大于规定值，即
…………………（8）
…………………（9）
式中： 、 ——分别为太阳轮和行星轮、内齿圈与行星轮的重合度
（6）行星轮根圆直径 不宜过小，以保证在行星轮内孔能安装上符合寿命要求的滚动轴承，即
…………………（10）
式中： ——滚动轴承外径 ;
m——齿轮的模数
（7）模数约束
…………………（11）
（8）齿宽约束
…………………（12）
（9）行星轮个数约束
…………………（13）
（10）变位系数的约束[3]
…………………（14）
…………………（15）
…………………（16）
式中： 、 、 分别为太阳轮、行星轮和齿圈的变位系数
通过以上分析，知以上建立的模型是一个具有7个设计变量，15个约束条件的单目标优化设计。
3、应用举例：
某工程机械的轮边减速器采用行星减速器，其具体要求为：转速： ；功率： ；寿命：10a；工况：中等冲击；日工作时间：14h；年工作天数300天；传动比： ； ；精度：6级；太阳轮：材料为20CrMnTi，热处理为渗氮渗碳；行星轮：材料为20CrMnTi，热处理为渗碳淬碳；内齿轮为40Cr，热处理为调质[4]。
经使用MATLAB程序优化设计后行星减速器的主要参数和采用常规设计的主要参数的比较，如表1。
表1使用MATLAB优化设计和常规设计的参数比较
4、结论
（1）利用MATLAB优化设计的行星减速器的体积比常规设计的少了12%。
（2）建立目标函数时只考虑太阳轮和行星轮的体积，对内齿圈和行星架的体积没有考虑，这样可以减小计算量和提高计算速度。但是也存在着相应的问题，目标函数中没有将齿圈的强度考虑在内，会对设计的结果产生一定的影响。
参考文献
[1]薛定宇，陈阳泉.基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用[M].北京：清华大学出版社，2002
[2]徐灏.机械设计手册.[M]北京:机械工业出版社
[3]王永乐.机械优化设计基础.[M]哈尔滨:黑龙江科学技术出版社
减速器设计范文4
为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速nw,即
v=1.1m/s;D=350mm;
nw=60*1000*v/(∏*D)=60*1000*1.1/(3.14*350)
一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比约为17或25。
2.选择电动机
1）电动机类型和结构形式
按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。
2）电动机容量
（1）卷筒轴的输出功率Pw
F=2800r/min;
Pw=F*v/1000=2800*1.1/1000
(2)电动机输出功率Pd
Pd=Pw/t
传动装置的总效率t=t1*t2^2*t3*t4*t5
式中，t1,t2,…为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的效率。由表2－4查得：
弹性联轴器1个
t4=0.99;
滚动轴承2对
t2=0.99;
圆柱齿轮闭式1对
t3=0.97;
V带开式传动1幅
t1=0.95;
卷筒轴滑动轴承良好1对
t5=0.98;
则
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）电动机额定功率Ped
由第二十章表20－1选取电动机额定功率ped=4KW。
3）电动机的转速
为了便于选择电动事，先推算电动机转速的可选范围。由表2－1查得V带传动常用传动比范围2~4，单级圆柱齿轮传动比范围3~6，
可选电动机的最小转速
Nmin=nw*6=60.0241*6=360.1449r/min
可选电动机的最大转速
Nmin=nw*24=60.0241*24=1440.6r/min
同步转速为960r/min
选定电动机型号为Y132M1－6。
4）电动机的技术数据和外形、安装尺寸
由表20－1、表20－2查出Y132M1－6型电动机的方根技术数据和
外形、安装尺寸，并列表刻录备用。
电机型号额定功率同步转速满载转速电机质量轴径mm
Y132M1-64Kw10009607328
目录
设计计划任务书1
传动方案说明2
电动机的选择3
传动装置的运动和动力参数5
传动件的设计计算6
轴的设计计算8
联轴器的选择10
滚动轴承的选择及计算13
键联接的选择及校核计算14
减速器附件的选择15
与密封16
减速器设计范文5
（河北志诚建设有限公司 河北 邯郸 056000）〖KH*2〗〖HT5”H〗〖HJ*2/5〗
【摘 要】通过对工程机械减速器制动器的实际应用、试验、验证，并结合制动器实际应用过程中出现的故障及其分析研究，总结工程机械减速器用制动器的设计方法及关键参数确定方法，解决了实际设计过程中很多难以确定的技术参数及相互匹配方法，对提高工程机械减速器产品性能及使用寿命有重大的意义和使用价值。
关键词 工程机械；减速器；制动器；参数
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）工程机械减速器是指应用于汽车起重机、履带起重机、挖掘机、桩机等设备的行走机构、回转机构、卷扬机构所配置的行走减速器、回转减速器、卷扬减速器。它们具有类似的应用工况，对于减速器制动器有同样的功能及性能要求。?
（2）工程机械减速器制动器属于常闭式液压松脱弹簧制动安全保护装置（湿式），用于设备工作时保持设备稳定性，设备驻车后的安全保护，运行过程中紧急情况下的紧急停车。一般内置于减速器高速端，主要应用于工程机械汽车起重机、履带起重机、挖掘机、桩机等工程机械的行走、回转、卷扬机构，以防止整机倾翻、滑动，旋转臂架晃动，重物下滑等，同时起到保护驱动装置的作用。因此，无论对减速器而言，还是对整机来说，制动器的性能都是至关重要的。?
（3）减速器内置湿式多片式制动器的性能、可靠性直接影响主机工作的安全性、可靠性。该类制动器的设计，涉及到密封、摩擦副、弹簧、连接等诸多环节，是一项系统性工程，每个环节的失误都会导致制动器制动性能及可靠性下降甚至功能丧失。制动转矩和开启压力是制动器的显性指标，制动器的分离灵活性、密封性、稳定性、可靠性是隐性不易控制的指标。有些指标并非单一要素能够直接控制，必须系统性考虑，比如制动转矩就与摩擦副数量、弹簧工作压力、摩擦副摩擦系数等相关。值得注意的是，摩擦片在实际应用中的的摩擦系数与理论摩擦系数并非一致，与摩擦副数量、弹簧正压力、摩擦片形位精度等相关。
2. 结构及工作原理?
2.1 制动器结构。
制动器结构如图1所示：包括定位结构、夹紧结构、传扭结构、密封结构、接触结构等模块，传动轴1为动力输入件，通过渐开线外花键与对偶钢片8的内花键连接；摩擦片9通过渐开线外花键与缸体7内的花键连接；缸体7固定，在压缩组合弹簧4压力的作用下使对偶钢片8、摩擦片9之间产生摩擦力，限制传动轴1的转动，即对输入端进行了制动。为了达到要求的制动转矩、开启压力，可以合理匹配弹簧刚度、数量，摩擦片数量、大小、摩擦系数等。?
2.2 工作原理。
常态（制动状态）：利用压缩弹簧4的预压力，在压板2及定位装置的支撑作用下压紧摩擦片组9，摩擦片9及对偶钢片8通过自有连接结构（花键、键等）分别与缸体7和传动轴1连接，实现对传动轴的制动。释放：当系统工作（齿轮箱运转）时，系统液压油先经过减压阀及制动油路进入图1密封油腔5，压力油克服弹簧压力推动活塞3移动，直到弹簧力与高压油达到平衡或活塞3与压板2接触，完全打开制动器。然后，系统液压油开启平衡阀进入液压马达驱动油路，驱动齿轮箱转动。制动：当工作结束停机时，液压系统先断开液压马达驱动油路，通过液压马达制动能力将齿轮箱完全停止，然后，断开制动油路，活塞在弹簧力的作用下被推动直到压紧摩擦片组9，关闭制动器。在释放过程中，由于制动器是停车制动器，不能作为制动或离合器使用，因此，释放过程必须保证快速、灵活，避免制动器在没有完全打开时即进入高速旋转；在制动过程中，必须保证制动器制动时正好停止旋转，在以上工作过程中，设置合理的延时是非常重要的。
3. 功能特性及设计要求?
3.1 产品特点及设计要求。?
（1）工程机械减速器制动器通常内置于减速器高速端内部或安装在高速端外部，结构紧凑、空间狭小，浸油，散热能力较弱。制动器分离时摩擦片转速最高可达5000r/min，制动器分离或闭合过程有短时不同程度的冲击或振动，每次持续运转时间为5～15min。制动器安装方式可分为水平安装（卷扬、行走机构）或竖直安装（回转机构），水平安装时油位为摩擦片中心位置，竖直安装时油位为上端摩擦片表面。?
（2）制动器设计除满足基本要求如制动转矩、开启压力、密封性等基本指标外，制动器工作时摩擦片必须彻底分离，分离或闭合过程必须灵活、迅速。摩擦片设计时，摩擦片厚度一般在1.5～2mm左右，多组（通常为4～16组）组合使用；希望摩擦片与钢片之间的静态摩擦系数与动态摩擦系数比尽量大，减少摩擦片与钢片之间分离不彻底时动态过程的有害转矩和磨损发热。弹簧设计时，尽量采用组合弹簧，降低单个弹簧刚度，提高弹簧工作稳定性。在保证静态制动转矩的前提下，开启压力尽量小，保证制动器开启灵活、迅速，避免冲击、振动现象。通过各要素的合理匹配，保证合理的开启、制动曲线。?
3.2 设计流程。?
3.2.1 制动器基本设计要求。?
（1）制动转矩。根据主机相关机构工作载荷及工作级别情况，计算出主机所需制动转矩，再根据主机工作级别所需安全系数和传动机构传动比及传动效率，计算确定制动器制动转矩大小。?
（2）制动器解除方式及解除压力要求。根据主机驱动系统配置条件，确定制动器解除方式及解除压力。?
（3）安装及方式。根据应用场合确定安装和方式，结构形式。?
3.2.2 确定结构及主要参数的方案设计。?
（1）确定弹簧刚度及数量：根据解除压力要求及空间大小确定弹簧刚度、尺寸及数量。?
（2）确定摩擦片数量及类型：根据制动转矩、弹簧压力、空间大小确定摩擦片类型、数量、尺寸。?
（3）确定密封腔尺寸、摩擦片连接花键规格：根据以上数据计算、匹配、反复调整。?
（4）密封结构及尺寸设计：根据压力大小设计密封方式，确定活塞配合尺寸。?
（5）制动行程确定：根据摩擦片组数、大小、加工精度、安装方式计算确定。?
（6）定位结构设计：确定轴向定位结构及尺寸。?
（7）制动器解除油路设计：保证油路稳定，无压力损失，无流量损失。?
（8）方式：根据结构、安装方式及齿轮箱方式设计（一般为浸油）。?
（9）结构设计：主要零件结构设计，尺寸链设计。?
3.2.3 强度及性能指标校核。?
（1）各参数的计算及校核：制动转矩、开启压力（最大和最小）、弹簧刚度及数量、摩擦片数量及尺寸、制动行程、密封件规格等。?
（2）强度计算：弹簧、摩擦片（表面耐压、花键强度）。?
（3）发热验算：搅油损失、粘油摩擦等。?
（4）制动器开启曲线、制动转矩曲线验算：计算制动器开启时间一压力一转矩曲线。
4. 设计要点?
制动器设计可靠性的关键除合理匹配、计算各特性参数外，零部件结构设计也是制动器可靠使用的关键所在，尤其需要注意各个细节部位的设计。?
4.1 定位。
制动器轴向定位及支撑轴向力通常有以下定位方式：?
（1）孔用弹性挡圈+压板定位，这种定位方式结构简单，加工、安装、维修方便，但承受轴向力大小受限制，对沟槽加工质量的依赖性比较大，径向受力点影响支撑强度，安装可靠性要求高。
注意事项：压板近挡圈侧外圆倒角应尽量小，减少挡圈受压点与支撑点之间的距离，提高轴向受力能力；压板径向间隙设计要合理（0.05～0.1mm），不能太大；挡圈槽加工质量必须保证；挡圈安装必须到位，不能敲击到位。?
（2）法兰定位螺钉紧固定位，这种方式定位可靠，受力大，但安装不便，需增加密封结构，维修也不方便。?
4.2 配合。
活塞与缸体的配合面设计，是制动器开启是否灵活、轻便、可靠、卡滞的关键。配合面采用H7/f6配合，两圆同轴度、圆柱度，活塞两端面与外圆垂直度要求至少6级精度。?
4.3 连接。
摩擦片与输入轴及缸体的连接有多种形式，只要能传递转矩，有足够的强度，任何连接形式都可以，如半圆键、矩形键、矩形花键、渐开线花键等，可根据结构、加工难易度灵活选取，最常见的是渐开线花键连接。配合间隙要合理设计：间隙太小，轴向移动不灵活，导致摩擦片分离不灵活，影响制动器开启灵活性；间隙太大，容易导致摩擦片开启后关闭时卡死。一般渐开线花键侧隙设计为0.2～0.4mm之间比较合理。?
4.4 导向角。
密封件在安装过程中都会经过多个棱角，容易导致密封件在装配过程中被切坏或挤压，影响制动器的密封性能。经模拟分析，导向角设计成斜角+圆角方式时，密封件经过时应力最小。因此密封件经过棱角一定要设计成斜角+圆角形式，如图2所示。?
4.5 油路。
制动器开启油孔一般设置成?6和?4组合孔形式，以方便积累压力和快速泄压。与系统油路连接的是?6孔通路，与密封腔连接的是?4孔通路。如图3、图4所示。?
4.6 密封结构。
密封结构有很多种，可根据具体结构、密封压力、行程距离、寿命、可靠性等参数进行设计，设计时需考虑密封件安装方法、压缩量、活塞或缸体要求。?
4.7 摩擦系数修正系数。?
4.7.1 该类制动器一般选用铜基烧结片，在配制摩擦材料配方时必须满足动、静摩擦系数，磨损率，热平衡能力，比压等性能参数，在保证静摩擦系数要求下，动摩擦系数要尽量小，必要时要求测试动、静摩擦系数与压力关系曲线以供设计参考。?
4.7.2 对摩擦片及内钢片的平面度和平行度要求要严格控制，内钢片不允许出现裂纹。?
4.7.3 同一种摩擦副的摩擦系数在不同的应用场合有一定的波动，实际设计中需要考虑一定的修正值。经过实际应用及实验研究发现，修正系数丘与以下因素相关：?
（1）摩擦副数量；?
（2）摩擦片形状精度（平面度、平行度）；?
（3）摩擦面的面压。?
4.7.4 从实际应用中得出的修正系数魁曲线如图5所示，仅供参考。该曲线是在同种规格摩擦片及内钢片，批量生产模式下任意组装情况下测得，平面度0.05～0.1mm（图纸要求0.1mm），平行度0.01～0.03mm（图纸要求0.03mm）。?
4.7.5 图中的pr为摩擦片面压，MPa。图中3条曲线由上至下：第1条曲线是摩擦片面压设计为2.4 MPa时的修正曲线；第2条曲线是摩擦片面压设计为2．1 MPa时修正曲线；第3条曲线是摩擦片面压设计为1．8 MPa时修正曲线。?
4.8 弹簧。
弹簧设计时要注意，每个工作点处的刚度是不一致的，因此必须给出工作点处的弹力，单个弹簧工作点弹力按±5％的公差控制，必须进行立定处理，经多次压并后总高度仍能满足设计要求；成组弹簧必须进行分组，每个弹簧在弹力公差范围内按5～10N进行分组，分别包装，装配时成组装配，不能混装，保证圆周受力一致，提高活塞移动灵活性。
5. 结论?
本文介绍了工程机械减速器制动器的应用工况、结构特点、工作原理，对制动器的性能指标、关键参数进行了详细分析，提出了各关键参数匹配、计算方法，并提出了结构、细节、关键件设计思路。文中相关基础数据、曲线、结构、方法均是通过试验验证、实践所得。按本文方法进行设计的制动器，在实际应用中均表现出良好的运行稳定性、可靠性及安全性。本文设计方法主要针对工程机械应用工况，希望能对工程机械减速器制动器的设计、计算及应用提供参考启示作用。
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减速器设计范文6
【关键词】汽车，变速器，减噪设计
在对汽车性能进行评价时，变速器噪声是非常重要的一个指标，变速器噪声会对乘客乘坐的舒适性和行驶的安全性产生直接影响，需要引起人们足够的重视。随着时代的进步和发展，人们要求汽车具有更高的乘坐舒适性，那么在汽车产业的发展过程中，就需要将减噪设计给应用过来。要对变速器振动噪声产生原因进行深入的研究，并且结合具体的原因，提出有针对性的设计优化方案，促使噪声得到有效降低。
近些年来，关于变速器降噪方面的研究在国内外得到了广泛的开展，其中，主动振动噪声控制是集中方向，也就是对齿轮本身产生的敲击和啸叫进行降低，比如对重合度进行增大，齿面修形，磨齿工艺处理等，在降低变速器噪声总体水平上，主动降噪设计发挥了不小的作用。另外，因为是通过箱体来辐射变速器产生的噪声，如果对齿轮激励源进行主动控制，有着较大的难度，就可以对箱体产生的声辐射值进行降低或者衰减。要想降低变速器噪声，非常简便和快捷的方法就是在声传递过程中，对噪声进行降低和吸收，应用这种方法，不会对变速器的原有结构布局进行改变，因此说这种降噪方法也是科学有效的。本文简要分析了汽车机械变速器噪声的因素分析及减噪设计，希望可以提供一些有价值的参考意见。
1汽车机械变速器噪声产生机理
变速器作为一个重要的机械系统，比较的复杂，它包括了诸多的组成零部件，如齿轮、传动轴、轴承、同步器以及箱体等等。因为有误差存在于汽车的制造和装配过程中，再加上其他一些外部因素的影响，如负荷等，就会有振动现象产生于箱体内零部件工作过程中，同时噪声也会向空气中辐射；通常情况下，可以从两个方面来划分噪声，一种是箱体内齿轮在啮合的过程中，有噪声产生，直接向空气中辐射，导致空气声的形成；另一方面则是在激励作用下，箱体发生振动，有结构声辐射到空气中。
一是齿轮系统振动噪声的产生机理：通常情况下，人们认为变速器噪声的形成，主要是齿轮的传动过程中，诸多因素导致了啮合冲击，如轮齿的弹性、有误差出现于制造和装配过程中等，导致振动和声辐射的产生，然后通过轴和轴承向箱体内传递。主要有两个途径会传递噪声，一方面是齿轮表面产生的噪声直接向空气中四周辐射噪声，也可能是通过轴来间接传播的；另外一方面则是在冲击作用下，有强迫振动出现，激励了齿轮系统的各个部分，导致再生噪声的形成，进而出现了共鸣噪声。因此，变速器产生噪声的根本原因就在于齿轮传动系统的振动。
二是箱体振动噪声的产生机理：要想研究汽车变速器的振动并不容易，因为它作为一个随机振动过程，复杂程度较高，包括诸多的振动内容，如轴会有周期性旋转振动，还有振动和高频振动产生与齿轮啮合过程中和轴承运行过程中，这些振动都会向变速器箱体上传递，这样就会有复杂的随机振动产生于变速器上。通过上文的叙述分析我们可以得知，因为有误差存在于齿轮的制造和安装中，那么就会有振动和噪声产生于齿轮的啮合过程中。齿轮振动会引发振动产生于轴上，然后通过轴承来向变速器箱体传递振动，导致振动出现于箱体上。如果轴或者箱体的固有频率接近或者等同于齿轮的啮合频率，那么就会有共振出现于轴或箱体上，从而增大噪声。
2汽车机械变速器的主动降噪设计方法
一是齿轮的结构优化设计：首先是控制齿轮副侧隙，齿轮副产生噪声会直接受到侧隙的影响；如果载荷较低，在发动机扭矩波动的影像学，就会有拍击现象出现于啮合的齿轮副之间，导致敲击声的产生；如果载荷较高时，虽然拍击现象不会出现，但是却在较短时间内较大程度上升高啮合面之间的啮合冲击，啸叫现象很容易出现；另外， 还不能设计过小的侧隙，因为如果是过小的侧隙，那么就很容易有误差出现于齿轮的加工和装配过程中，并且很容易有热变形产生于工作过程中，在这些因素的综合作用下， 过小的侧隙就很容易被吃掉，这样就会有干涉问题出现于齿轮副之间，导致相互挤压出现于齿面之间，从而在较大程度上增大噪声。
其次是齿轮设计参数的优化，要想对齿轮传动的噪声进行减小，就可以对重合度进行适当增大。因为重复度的增大，可以促使单对轮齿的负载得到有效减小，这样啮入和啮出的负载冲击就可以得到减小，进而实现齿轮噪声降低的目的。另外，增加接触齿对，也可以均化单对轮齿的传递误差，这样轮齿的动态激励就可以得到有效减小。
最后是齿轮轮齿的微观修形，通过实践研究表明，将上述两种方法应用过来，对齿轮副的侧隙进行控制，对齿轮参数进行改变，以促使重合度得到增大，可以促使啮合冲击得到一定程度的减小，实现噪声降低的目的。但是因为有误差很容易出现齿轮系统的安装制造过程中，再加上在荷载作用下，有变形问题产生于齿轮、轴系以及箱体上，虽然轮齿与理论齿形非常的接近，但是在高速大功率传动过程中，与相关的规定要求却不能够符合。那么就可以将齿顶和齿根修缘、齿向修形方法给应用过来，促使轮齿的啮合性能得到有效改善，实现齿轮噪声降低的目的。
另外，因为变速器中大多齿轮都是一体结构，在加工方面主要采用了钢材或者坯料，将刚性连接应用到齿轮和传动轴之间，那么往往只有较小的齿轮系统阻尼，在传动的过程中，有振动产生于齿轮上，这时候依靠自身就无法消耗掉振动能量，有较大的冲击和振动产生于加速或者减速的过程中。对承载能力充分考虑，可以在变速器中应用吸振降噪的柔性齿轮，，将橡胶层安装于齿轮本体两侧，同时将扭转减震弹簧安装于周向，橡胶和扭转减振弹簧就可以对齿轮工作过程中的各种振动和冲击作用进行有效的阻隔和衰减，那么就可以有效降低变速器运行过程中产生的噪声。
二是变速箱体降噪优化设计：虽然通过上文的叙述分析我们可以得知，变速器箱体并不是异响产生的根本原因，并且通过优化齿轮结构，也可以在很大程度上改善变速器的噪声，但是我们需要注意的是，整个变速器辐射出来的噪声还会在较大程度上受到箱体结构的影响。特别是如果能够将结构优化软件应用到变速器开发阶段，在减振降噪目标的指引下，优化设计箱体，那么就会有较好的效果产生。通常情况下，可以按照这些方法来对变速器箱体进行优化：
首先是不对箱体结构的几何形状进行改变，在设计时，将箱体厚度、材料以及弹性属性作为主要变量。在相关的文献中指出，在摩托车变速器端盖的低噪声设计中，通过对壁厚进行增加，就可以提高整个频率范围内的固有频率，将某些固有频率从危险频率范围中移出来，并且对抗弯截面系数进行增加，促使局部结构的刚度得到提高，进而实现局部区域的响应得到有效降低。但是，因为汽车变速器是需要批量生产的，那么要想对箱体厚度进行增加，就需要花费更多的成本，因此，这种优化方案一般不会被变速器厂家所选取。
其次是进行修改函数的构建工作，对修改域进行定义，在设计变量方面，选择几何模型或有限元模型的坐标，通过优化，来对变速器箱体进行直接修改，避免有局部凸起或者凹陷问题的出现，这样就可以最大程度的降低辐射声能量。这种设计方案需要全新开发变速器，那么就需要较高的成本。
然后是优化变速器箱体上的点质量或加强筋，在设计变量方面，选取了点质量的质量大小、点质量或加强筋的位置，在具体的变速器箱体优化设计中，主要对箱体侧面原有加强筋进行加宽和延长。
之后是在优化的目标函数方面，选择了变速器箱体的重量，在设计变量方面，选择了箱体的厚度，在优化的过程中，将约束条件定义为设计域点某一频率或某些频域声能量，这种方法是综合考虑了减振降噪以及成本控制，将最优的结果给选取了出来，目前已经被国内的很多变速器厂商所应用，取得了不错的效果。
最后是在优化目标上，选择了设计域点的声压，选择的修改手段是结构拓扑。一般可以从两种方面来分析它的目标函数，一种是在某一频率时，所有研究域点拥有最小的声压或者声能量；另外一种则是在某一频段结构，设计域点拥有最小的辐射声能量均值。
3变速器降噪的被动设计方法
一是阻尼材料的选择：在设计变速器的过程中，将其发声部位的高噪声材料替换为低噪声材料，比如高阻尼材料就是不错的选择，因为它有着较大的内摩擦阻力，那么就可以用热能来转换材料中机械振动能量，这样噪声的产生和传播就可以得到有效的减少。通常情况下，材料阻尼的大小用材料的损耗因数来表示，比如，普通钢材损耗因数可以达到10-4 到10-5之间，而其他金属、母材以及软橡胶则分别为10-4、10-2、10-2，但是高阻尼合金材料却可以达到10-2到10-3之间。通过调查研究发现，如今在国外的各类内燃机的气阀罩壳、齿轮箱体等方面，已经开始广泛的应用高阻尼合金材料，经过实践研究表明，可以在较大程度上对设备的噪声进行降低，特别是对那些中高频噪声有着明显的降低作用。
二是吸声材料的选择：通过研究发现，耐高温是变速器阻尼吸声材料需要达到的基本要求，一般在140摄氏度以上；除了在变速器箱体主要发声部位布置吸声材料之外，还需要对变速器的散热性能充分考虑。目前，有着很多种类的吸声材料，其中多孔吸声材料才可以对高频噪声进行最大程度的吸收，但是却无法有效的吸收低频噪声。在中低频噪声的吸收方面，主要采用的是共振吸声结构，比如薄板共振吸声结构、穿孔板吸声结构等，其中，微穿孔板可以将那些频带较宽的噪声给吸收掉。一般利用吸声系数来表示吸声材料的吸声能力，也就是被材料吸收的声能与入射到材料的总声能之比。入射声波会直接影响到吸声系数的大小，因此，材料的吸声系数，就需要结合入射声的频带来进行确定。
三是变速器被动降噪的主要思路：结合变速器振动噪声产生激励的原理，就可以从这些方面来进行被动降噪设计；在对变速器箱体进行制作时，将合适的新型高阻尼吸声材料给应用过来；将阻尼吸声材料布置于变速器内壁上；将阻尼吸振材料布置于变速器传动路线上，这样齿轮传动激励传递到箱体的振动就可以得到有效的隔绝和降低。最后是对箱体和齿轮本身的声辐射效率进行降低。
4结语
通过上文的叙述分析我们可以得知，随着时代的发展和社会经济的进步，汽车行业获得了较快的发展和进步；人们生活质量的提高，对汽车行驶性能也提出了更高的要求。特别是近些年来，不断提高变速器载荷和速度，在较大程度上改善了发动机振动噪声特性，那么就更加需要重视变速器的振动噪声问题。本文简要分析了汽车机械变速器噪声的产生因素，然后从多个方面进行了分析和阐述，如何更好的减小降噪设计，希望可以提供一些有价值的参考意见。
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