模塊化設(shè)計及其在齒輪減速器中的應(yīng)用研究

宋麗爽

摘 要：齒輪減速器是現(xiàn)代機械加工的重要組成部分，并且針對機械的運轉(zhuǎn)，起到了決定性的作用。相對而言，以往的齒輪減速器在設(shè)計過程中，未能實現(xiàn)階段性的進步，在性能和使用效果上，均出現(xiàn)了較大的問題。如今，模塊化設(shè)計方法的應(yīng)用，在多方面完成了齒輪減速器的進步，無論是在組成方面，還是在細節(jié)優(yōu)化方面，均取得了較大的突破。今后，應(yīng)進一步加強模塊化設(shè)計的應(yīng)用，提高齒輪減速器的設(shè)計功能，推動機械加工水平的提升。

關(guān)鍵詞：模塊化設(shè)計；齒輪減速器；應(yīng)用

中圖分類號：TM35 文獻標識碼：A

從機械的角度來分析，齒輪減速器的應(yīng)用，由于自身的效率較高、工作耐久度強、維護相對方便，因而在工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，目前的社會在物質(zhì)需求方面不斷提升，齒輪減速器也要得到系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計，固守功能和設(shè)計方法，勢必無法滿足機械的加工需求，并且在很多方面，都將導致加工生產(chǎn)的惡性循環(huán)，造成的損失是比較嚴重的。因此，必須尋求新的設(shè)計方法，針對齒輪加速器的設(shè)計，提供更多的幫助。在此，本文主要對模塊化設(shè)計及其在齒輪減速器中的應(yīng)用展開討論。

一、概述

模塊化設(shè)計是一種全新的設(shè)計方法，其在應(yīng)用過程中，可根據(jù)不同產(chǎn)品的標準、用途、目的等，實現(xiàn)針對性的設(shè)計、個性化的設(shè)計，彌補傳統(tǒng)設(shè)計的缺憾。一般而言，模塊化設(shè)計在使用的過程中，其核心的思想，主要是設(shè)計產(chǎn)品的具體功能進行分解處理，通過模塊的歸類及分析，將通用模塊、專用模塊進行有效的結(jié)合，促使設(shè)計出的產(chǎn)品，能夠達到多樣化的特點。齒輪減速器是一類突出的機械產(chǎn)品，在機械領(lǐng)域中應(yīng)用模塊化設(shè)計，會針對功能和各方面的要素進行分析、處理，包括形狀、尺寸、聯(lián)接件之間的配合等等，都是要重點考慮的部分。因此，模塊化設(shè)計可以匹配較多的產(chǎn)品設(shè)計，但在具體的應(yīng)用中，還是要考慮到較多的實際情況，否則無法取得理想的產(chǎn)品。

二、模塊化設(shè)計在齒輪減速器中的應(yīng)用

對于齒輪減速器而言，其最大的作用在于“減速”，但齒輪的傳動、運轉(zhuǎn)涉及到較多的因素，因此在設(shè)計齒輪減速器的過程中，即便是運用模塊化的設(shè)計方法，也要對較多的因素進行分析，應(yīng)充分避免在后續(xù)的設(shè)計中出現(xiàn)重復現(xiàn)象。同時，應(yīng)用模塊化設(shè)計方法的過程中，需針對既往產(chǎn)生的問題進行分析，在基礎(chǔ)工作上做好保障，避免設(shè)計方向出現(xiàn)偏差。

（一）市場調(diào)查分析與參數(shù)范圍的確定

齒輪減速器作為機械設(shè)備的重要組成部分，在級別的劃分上是比較嚴格的。模塊化設(shè)計方案在實施前，應(yīng)針對市場開展調(diào)查分析，針對參數(shù)范圍進行確定，從多方面來避免設(shè)計的錯誤和精度的偏差。從客觀的角度來分析，在現(xiàn)階段的齒輪減速器設(shè)計當中，應(yīng)充分滿足平行軸以及相交軸的有效傳動。在大量的調(diào)查和總結(jié)后，認為系列參數(shù)可設(shè)定為以下幾種：第一，單級。中心距離設(shè)定在80～560，傳動比設(shè)置在2.6～5.6。第二，二級。中心距離有所增大，主要是徘徊在200～560，傳動比配合設(shè)定在8～20。第三，三級。此級別一般是最高級別，中心距設(shè)定在200～500，傳動比相應(yīng)較大，主要是設(shè)定在25～100。

（二）模塊設(shè)計

齒輪減速器與一般的機械設(shè)備不同，其應(yīng)用模塊化設(shè)計的過程中，必須將齒輪減速器劃分為不同的模塊，協(xié)調(diào)好模塊之間的關(guān)系，組成后達到高效的配合，以此來實現(xiàn)齒輪減速器性能的提升。應(yīng)用模塊化設(shè)計后，主要是將齒輪減速器拆分為以下模塊：箱體模塊、齒輪模塊、軸模塊等等。

1 箱體模塊

箱體模塊的主要特點是中心距相同而速比不同，級級都可采用同一種箱體模塊，只是級傳動時，原箱體高速級孔不要鏜出或用悶蓋封死。輸入軸與輸出軸需要保持垂直，高速級采用圓錐齒輪傳動時，在輸入端增加側(cè)蓋同樣可使用原基本箱體。為了使減速器的安裝更加靈活方便，以適應(yīng)各類安裝環(huán)境，可以在箱體的上下前后軸向端面四個面上分別進行安裝平面和安裝孔的設(shè)置，這樣就可以實現(xiàn)四種安裝方式，即兩種臥式安裝方式和兩種立式箱體安裝方式，極大的方便了減速器安裝。

2 齒輪模塊

齒輪模塊的設(shè)計要點是：

（1）在各級傳動齒輪的技術(shù)參數(shù)確定的基礎(chǔ)上，最大化提高各箱體間齒輪的互換程度，不僅要在相同中心距和速比的傳動齒輪進行互換，還要在不同中心距和速比的傳動齒輪實現(xiàn)一定的比例互換。

（2）進一步優(yōu)化具體的設(shè)計幾何尺寸參數(shù)，齒輪設(shè)計應(yīng)采用角度變位，以期達到標準的中心距。另外以單級齒輪為基礎(chǔ)模塊，從單級齒輪模塊中選取級級傳動齒輪，最大可能的提高齒輪通用化，盡可能的減少齒輪品種。

3 軸模塊

該模塊的設(shè)計工作，主要是根據(jù)其他零部件的關(guān)系來確定的，這其中包括了軸承、密封圈等等。設(shè)計的過程中，需對傳動比有一個較強的把控，以傳動比的具體數(shù)值，選擇合適的軸承，并且在端蓋密封等方面，做出系統(tǒng)的設(shè)計和規(guī)范。由此可見，通過應(yīng)用模塊設(shè)計，可確保齒輪減速器的每一個部分，均具有專業(yè)化的特點，提高模塊之間的組合特性，確保新的齒輪減速器，是符合要求的。

（三）技術(shù)文件的編制

齒輪減速器在具體的設(shè)計中，除了上述的兩項工作外，技術(shù)文件的編制也是比較重要的內(nèi)容。相對而言，以往的技術(shù)文件編制，偏向于主觀，導致無法形成統(tǒng)一的規(guī)范和標準。應(yīng)用模塊化設(shè)計的方法后，技術(shù)文件的編制，能夠從客觀角度出發(fā)，符合實際的限制條件。經(jīng)過總結(jié)與分析，認為技術(shù)文件的編制，通過模塊化的設(shè)計方法，集中在以下幾點：第一，編制模塊組合與配制減速器產(chǎn)品的關(guān)系表，表中全系列的模塊種類及各種減速器使用的模塊種類和數(shù)量。第二，編制所有產(chǎn)品的模塊組和模塊目錄表，標明各產(chǎn)品和模塊組的組成。第三，編制系列通用的制造和驗收條件，合格證明書及裝箱單。第四，編制模塊式的使用說明，以適應(yīng)不同產(chǎn)品、不同模塊的需要。

三、對模塊化設(shè)計的討論

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展和社會需求的提升，設(shè)計受到了各行各業(yè)的廣泛重視。齒輪減速器是工業(yè)加工、生產(chǎn)中的代表機械，在很多方面都表現(xiàn)為較大的積極作用。利用模塊化的設(shè)計方法，實現(xiàn)了齒輪減速器設(shè)計的簡潔和功能的提升。但是，在應(yīng)用模塊化設(shè)計的過程中，應(yīng)充分避免模塊拆分的繁雜，要避免將簡單問題復雜化。同時，模塊的拆分、組合，必須要按照一定的規(guī)范、標準來完成，不可隨意的進行，應(yīng)充分考慮到產(chǎn)品的日常使用和維護，要確保設(shè)計的合理性。

結(jié)語

本文對模塊化設(shè)計及其在齒輪減速器中的應(yīng)用展開討論，從目前掌握的情況來看，當前的模塊化設(shè)計應(yīng)用，基本上能夠發(fā)揮其積極的作用，在多方面創(chuàng)造了較大的經(jīng)濟效益和社會效益。模塊化設(shè)計需要不斷完善不斷改進的實踐過程，發(fā)展至今，國內(nèi)外齒輪減速器模塊設(shè)計的種類日益豐富，一些設(shè)計不良的模塊連續(xù)被替代和淘汰，優(yōu)異的模塊設(shè)計層出不窮，為減速器的模塊化設(shè)計注入了新鮮血液，也在鞭策生產(chǎn)企業(yè)不斷改進。但是，在模塊化設(shè)計的應(yīng)用、掌握、體系等方面，還是存在一定的缺陷，未能充分發(fā)揮設(shè)計方法的優(yōu)勢，對產(chǎn)品的設(shè)計還有更大的提升空間。今后，應(yīng)針對模塊化設(shè)計深入研究，創(chuàng)造出更大的價值。

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