【正文】 8071063016001400710630522240106010608001250670190452002803207033438088 圖 13 減速器結(jié)構(gòu)PWU系列選型參數(shù)PW型蝸桿減速器中心距a見表12。表12中心距a/mm第一系列80100125160 200250315 400500630第二系列140180225280355450560 710注：優(yōu)先選用第一系列。PW型蝸桿減速器公稱傳動(dòng)比iN見表13。表13公稱傳動(dòng)比i第一系列10162025405063第二系列1418 28 45 56平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)在我國受到各方面的重視，其研究基本上以三條相對(duì)獨(dú)立的主線展開。1) 基于方程的嚙合理論研究我國關(guān)于平面二包的嚙合理論研究以空間微分幾何為工具，運(yùn)用運(yùn)動(dòng)法、相似微分法等方法對(duì)其進(jìn)行了廣泛研究，主要包括:接觸線與根切分析。接觸線與相對(duì)速度夾角分析。二次接觸原理的數(shù)學(xué)論證。蝸桿齒頂變尖及根切規(guī)律研究。變位傳動(dòng)研究，變位因素包括中心距、傳動(dòng)比、蝸桿軸向位移、平面傾角變化等。潤滑理論研究。其它相關(guān)研究。平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿的初期嚙合理論研究的主要成員有:北京鋼鐵學(xué)院沈蘊(yùn)方領(lǐng)導(dǎo)的蝸桿傳動(dòng)科研組，南開大學(xué)數(shù)學(xué)家吳大任教授的齒輪嚙合理論研究組以及重慶大學(xué)等。他們的研究為生產(chǎn)實(shí)踐以及以后的理論研究奠定了基礎(chǔ)。2) 以平面二包蝸輪副的制造為主要內(nèi)容的生產(chǎn)實(shí)踐研究我國學(xué)者和工程技術(shù)人員對(duì)平面二包蝸輪副的制造工藝和制造設(shè)備進(jìn)行了廣泛的理論與實(shí)踐研究，積累了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。1977年，首都鋼鐵公司研制了平面二包蝸輪副的專用磨頭。針對(duì)大型平面二包蝸桿磨削余量的嚴(yán)重不均的問題，第二重型機(jī)器廠的李成金(1997)，西南交通大學(xué)的周汝忠(1997)相繼進(jìn)行了研究。對(duì)于蝸輪滾刀設(shè)計(jì)問題，天津機(jī)械研究所的張亞雄、齊麟、代學(xué)坤(1995)等進(jìn)行了研究。四川冶金設(shè)計(jì)院的杜厚金創(chuàng)造性地提出了單線布齒多頭滾刀的滾刀加工方法，推動(dòng)了制造工藝的進(jìn)步。1997年，秦大同等運(yùn)用坐標(biāo)測(cè)量的方法提高了蝸桿制造精度，他還針對(duì)蝸桿在熱處理過程中的變形提出了偏差誤差補(bǔ)償辦法。1997年賀惠農(nóng)等運(yùn)用等效模擬的方法對(duì)平面二包的潤滑機(jī)理進(jìn)行了研究，得出了有益的結(jié)論。根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐人們發(fā)現(xiàn):利用對(duì)偶范成法加工出的蝸輪副的性能通過修形可以得到大大改善，許馮平等對(duì)此進(jìn)行了分析。平面二包傳動(dòng)對(duì)于制造與安裝誤差較為敏感，因而在實(shí)際中常常出現(xiàn)各種故障，文獻(xiàn)對(duì)此進(jìn)行了較為系統(tǒng)深入的分析。為促進(jìn)平面二包的進(jìn)一步推廣，我國在1996年6月17日頒發(fā)了“平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿傳動(dòng)國家標(biāo)準(zhǔn)”，(1996年12月1日起實(shí)施，包括GBPT16442～61996共52項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn))，標(biāo)志著我國平面二包制造水平將步入成熟期。其它如平面二包的機(jī)床設(shè)備改裝、工裝設(shè)計(jì)文獻(xiàn)都有較詳細(xì)的介紹。3) 以計(jì)算機(jī)應(yīng)用為特點(diǎn)的CADPCAM等研究近30年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)迅速發(fā)展，廣大平面二包研究者利用計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力與圖形功能對(duì)平面二包進(jìn)行了廣泛研究。蔣伯英等提出了平面二包蝸桿齒厚的計(jì)算方法，用于蝸桿誤差檢測(cè)。大慶石油學(xué)院魏學(xué)海、姚立綱等對(duì)蝸桿傳動(dòng)的強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)行了研究，并研制了平面二包的CADPCAM系統(tǒng)，包括嚙合特性分析、優(yōu)化和基本參數(shù)計(jì)算模塊以及強(qiáng)度設(shè)計(jì)、加工平面二包的繪圖模塊，可參數(shù)化生成平面二包的各種二維機(jī)械零件圖和裝配圖。1992年上海水工機(jī)械廠在PC機(jī)上開發(fā)了平面二包CAD軟件包，包括畫一次包絡(luò)過程母平面上的接觸線及一界曲線模塊、畫蝸桿齒面的非工作區(qū)判別線及根切判別線模塊、蝸桿軸間齒厚計(jì)算模塊、計(jì)算平面二包綜合曲率模塊、幾何尺寸計(jì)算模塊等。為平面二包的設(shè)計(jì)帶來了方便。湘潭鋼鐵公司機(jī)修廠對(duì)平面二包傳動(dòng)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，取得了較好的效果。值得重視的是1998年武漢汽車工業(yè)大學(xué)胡建軍，張仲甫等人對(duì)平面二包進(jìn)行了三維造型的應(yīng)用研究[31],結(jié)果表明，三維造型對(duì)于平面二包的嚙合過程分析，齒面接觸分析，參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)等諸多傳統(tǒng)問題都能取得突破性的進(jìn)展。以上計(jì)算機(jī)在平面二包研制中的應(yīng)用對(duì)其生產(chǎn)起到了一定的推動(dòng)作用。 當(dāng)前平面二包理論與應(yīng)用研究不足與研究展望由上可以看到，目前平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿副的研究仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足生產(chǎn)的需要。平面二包的設(shè)計(jì)與生產(chǎn)還停留在憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的水平，它的加工方法基本上仍舊采用傳統(tǒng)的對(duì)偶范成法，CAD的應(yīng)用還局限于進(jìn)行一些簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)計(jì)算、作零件圖等。平面二包的強(qiáng)度分析，有限元分析，跑合過程研究等還很不完善。由于缺乏強(qiáng)大的三維建模環(huán)境工具。未能對(duì)平面二包的嚙合過程、嚙合特性與表面性能進(jìn)一步深入分析。目前隨著三維實(shí)體造型技術(shù)與CAM技術(shù)的發(fā)展，平面二次包絡(luò)的進(jìn)一步研究至少可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。1) 基于商品化三維實(shí)體造型系統(tǒng)的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪副三維造型研究?；赨G或ProEngineer的三維實(shí)體造型軟件的二次開發(fā)平臺(tái)進(jìn)行平面二包的造型便于充分利用其強(qiáng)大的分析工具，如有限元分析等功能。進(jìn)而在此基礎(chǔ)上開發(fā)平面二包三維CADPCAM系統(tǒng)。2) 在三維模型基礎(chǔ)上進(jìn)行平面二包嚙合過程分析與仿真，進(jìn)行接觸面的型面分析3) 蝸桿粗切的余量均化的問題通過建立車床加工方法的數(shù)字模型和蝸桿的三維實(shí)體模型可直接生成控制數(shù)控車床的走刀軌跡指令。先進(jìn)行仿真切削，然后生產(chǎn)加工，因?yàn)槔脭?shù)控車床可以動(dòng)態(tài)控制走刀，從而可以加工出最均勻的余量，減少隨后的磨削加工量。4) 修形問題。根據(jù)文獻(xiàn)在生產(chǎn)中，無論是用滾刀還是用飛刀加工蝸輪，不修正刃形或不修正加工參數(shù)獲得的傳動(dòng)都是不理想的，利用數(shù)字實(shí)體模型可以方便地進(jìn)行各種修形與變位試驗(yàn)，從而便于尋求修形的最佳方法。5) 跑合規(guī)律研究。跑合過程對(duì)于最終蝸輪副的性能有重要影響。因此應(yīng)重視跑合規(guī)律的研究。利用三維造型技術(shù)，可以對(duì)各種跑合后的蝸輪副進(jìn)行實(shí)測(cè)，建立其數(shù)學(xué)實(shí)體模型，然后與理論(或最初)的實(shí)體模型進(jìn)行比較即可找出蝸輪副跑合過程中的磨損規(guī)律。6) 平面二包接觸分析與油腔設(shè)計(jì)。平面二包環(huán)面蝸桿傳動(dòng)過程中油腔的形狀、位置、大小變化規(guī)律對(duì)嚙合性能有極大地影響。通過蝸輪副的三維實(shí)體模型嚙合的動(dòng)態(tài)仿真，可以十分直觀地從計(jì)算機(jī)屏幕上觀察油腔形狀及接觸線的變化規(guī)律，從而可以優(yōu)選參數(shù)，得出最合適的油膜。7) 有限元分析。平面二包的強(qiáng)度研究目前是個(gè)研究難點(diǎn)。通過建立平面二包蝸輪副的三維實(shí)體模型可以生成專業(yè)有限元分析程序的接口數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行有限元的分析。8) 蝸輪數(shù)控加工刀位軌跡生成。由于利用實(shí)體造型中的集合運(yùn)算很容易實(shí)現(xiàn)碰撞分析等各種空間幾何分析，因而可以根據(jù)加工模型求解最佳數(shù)控刀位軌跡。9) 平面二包蝸輪副的故障診斷。由于制造安裝誤差與運(yùn)行過程中的磨損等原因，蝸輪副常常出現(xiàn)各種故障。通過蝸輪副的實(shí)體模型可以方便地通過變化安裝參數(shù)、尺寸參數(shù)來觀察嚙合中的現(xiàn)象，從而為判斷、分析運(yùn)行故障提供依據(jù)。由上分析可知，建立在實(shí)體造型技術(shù)之上的虛擬技術(shù)對(duì)研制新型蝸桿傳動(dòng)、改進(jìn)現(xiàn)有蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、制造過程均有巨大的意義。 齒輪減速器的發(fā)展趨勢(shì)齒輪減速器是一種廣泛應(yīng)用于國防、宇航、交通、建筑、冶金、建材、礦山等領(lǐng)域的重要裝備，20世紀(jì)80年代以來，世界齒輪減速器技術(shù)有了很大的發(fā)展，產(chǎn)品發(fā)展的總趨勢(shì)是小型化、高速化、低噪聲和高可靠性，技術(shù)發(fā)展中最引人注目的是硬齒面技術(shù)、功率分支技術(shù)和模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)。硬齒面技術(shù)硬齒面技術(shù)就是采用優(yōu)質(zhì)合金鋼鍛件，滲碳淬火磨齒的硬齒面齒輪，磨齒精度不低于ISO13281975的6級(jí)，綜合承載能力為中硬齒面調(diào)質(zhì)齒輪的3～4倍，為軟齒面齒輪的4～5倍。一個(gè)中等規(guī)格的硬齒面減速器的重量?jī)H為中硬齒面減速器的1/3左右，且噪聲底、效率高、可靠性高。在高速船用透平齒輪，大型軋機(jī)齒輪，輕工、化工、礦山和建材機(jī)械用齒輪等應(yīng)用廣泛。主要特點(diǎn):傳動(dòng)的速度和功率范圍很大，傳動(dòng)效率高，一對(duì)齒輪可達(dá)98～%。精度愈高潤滑愈好，效率愈高。對(duì)中心距的敏感性小，即互換性好。裝配和維修方便?？梢赃M(jìn)行變位切削及各種修形、修緣，從而提高傳動(dòng)質(zhì)量。易于進(jìn)行精密加工，可以取得高精度，是各種齒輪中應(yīng)用最為廣泛的一種齒輪。1) 傳動(dòng)比。單級(jí):(軟齒面)、(硬齒面)。兩級(jí):50(軟齒面)、28(硬齒面)。三級(jí):315(軟齒面)、180(硬齒面)。2) 傳動(dòng)功率。低速重載傳動(dòng)可達(dá)6000kW以上，高速傳動(dòng)可達(dá)40000kW以上。3) 速度?？蛇_(dá)到200m/s以上。功率分支技術(shù)功率分支技術(shù)主要指行星及大功率齒輪箱的功率雙分支及多分支裝置，其核心技術(shù)是均衡，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、電工、起重、運(yùn)輸、石化、輕工機(jī)械等設(shè)備上，特別是在重載連續(xù)傳動(dòng)領(lǐng)域。在功率分支技術(shù)利用上，新一代的星輪減速器是一種全新的內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了減速器內(nèi)部傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的單元化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品的可靠性和承載能力得到了很大提高，可在更大范圍內(nèi)滿足用戶的不同需求。主要特點(diǎn):1) 傳動(dòng)效率高。采用嚙合效率高的內(nèi)嚙和齒輪副的力分流結(jié)構(gòu)，通過高載能力滾動(dòng)星輪連續(xù)純滾動(dòng)地傳遞轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因而具有效率高的優(yōu)點(diǎn)，HJ單機(jī)效率可達(dá)95%以上，HN型效率可達(dá)93%，HH兩級(jí)串聯(lián)效率可達(dá)90%。2) 承載能力高，結(jié)構(gòu)緊湊。由于星輪減速器同時(shí)兼?zhèn)洹按笏俦?、大轉(zhuǎn)矩、小體積”三者合一的優(yōu)點(diǎn)，其單位重量傳遞轉(zhuǎn)矩高達(dá)76Nm/kg以上，用于低速重載傳動(dòng)領(lǐng)域可節(jié)材30～50%，比其他類型減速器重量平均減輕約40%。3) 傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。減速器核心單元有多達(dá)14～28對(duì)齒同時(shí)嚙合，因此，產(chǎn)品不僅具有耐沖擊的優(yōu)點(diǎn)性能，而且具有工作可靠、傳動(dòng)平穩(wěn)、噪音低、壽命長、齒輪可長期免維修實(shí)用等特點(diǎn)。4) 速比范圍大，傳動(dòng)比密寬。傳動(dòng)比范圍寬而密集，一級(jí)減速時(shí)傳動(dòng)比為18～80，串聯(lián)擴(kuò)大級(jí)傳動(dòng)比75～600，兩級(jí)串聯(lián)傳動(dòng)比為450～5000，根據(jù)需要可以在4～25000之間選用需要的傳動(dòng)比。5) 核心單元模塊化，維護(hù)方便。模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)已成為齒輪減速器發(fā)展的一個(gè)主要方向，它旨在追求高性能的同時(shí)，盡可能減少零件及毛坯的品種規(guī)格和數(shù)量，以便于組織生產(chǎn)，形成批量，降低成本，獲得規(guī)模效益。同時(shí)，采用基本零件，增加產(chǎn)品的型式和花樣，盡可能多地開發(fā)實(shí)用的變型設(shè)計(jì)或派生系列產(chǎn)品，能由一個(gè)通用系列派生多個(gè)專用系列，擺脫了傳統(tǒng)的單一有底座實(shí)心軸輸出的安裝方式。增添了空心軸輸出的無底座懸掛式、浮動(dòng)支承底座、電動(dòng)機(jī)與減速器一體式連接、多方位安裝面等不同型式，擴(kuò)大了使用范圍。主要特點(diǎn):模塊化組合齒輪減速機(jī)的顯著特點(diǎn)之一，是實(shí)施零部件集約化生產(chǎn)與組裝。按照其輸入模塊、輸出模塊和支承模塊三大體系設(shè)置的零部件，本著標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、專業(yè)化、系列化規(guī)則設(shè)計(jì)，具有極強(qiáng)的通用性與互換性，這不僅大大減少了木模制作與部件制造程序，而且產(chǎn)品性能穩(wěn)定、合格率高、組裝方便、生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品庫存率低、綜合經(jīng)濟(jì)效益高。1) 高度模塊化設(shè)計(jì):可以方便地配用各種型式的電動(dòng)機(jī)或采用其他動(dòng)力輸入。同種機(jī)型可配用多種功率的電動(dòng)機(jī)。容易實(shí)現(xiàn)各機(jī)型間組合聯(lián)接。2) 傳動(dòng)比:劃分細(xì)，范圍廣。組合機(jī)型可以形成很大的傳動(dòng)比，即輸出極低的轉(zhuǎn)速。3) 安裝形式:安裝位置不受限制。4) 強(qiáng)度高、體積小:箱體采用高強(qiáng)度鑄鐵。齒輪及齒輪軸采用氣體滲碳淬火精磨工藝，因