齿轮减速器的反求设计
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1 机械反求工程设计原理
技术引进是促进民族经济高速增长的战略措 施 。要取得最佳技术和经济效益 , 必须对引进技术 进行深入研究 、消化和创新 , 开发出先进产品 , 形成 自己的技术体系 。
反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析 方法和应用技术的组合 。反求工程包括设计反求 、 工艺反求 、管理反求等各个方面 。以先进产品的实 物 、软件 (图样 、程序 、技术文件等) 或影像 (图片 、照 片等) 作为研究对象 , 应用现代设计的理论方法 , 生 产工程学 、材料学和有关专业知识 ,进行系统地分析 研究 ,探索掌握其关键技术 ,进而开发出同类产品 。
2 实物反求设计的一般进程
(1) 准备工作 。广泛了解国际国内同类产品的
结构 、性能参数 、产品系列的技术水平 、生产水平 、管 理水平和发展趋势 ,以确定是否具备引进条件 。
(2) 功能分析 。对实物进行功能分析 ,找出相应 的功能载体和工作原理 。
(3) 实物性能测试 。项目有整机性能 、运转性 能 、动态特性 、寿命 、可靠性等 。测试时把实际测试 与理论计算结合起来 。
(4) 实物分解 。分解工作必须保证能恢复原机 。 不可拆连接一般不分解 , 尽量不解剖或少解剖 。一 般先拍照并绘制外廓图 ,注明总体尺寸 、安装尺寸和 运动极限尺寸等 , 然后将机器分解成各个部件 。拆 卸前先画出装配结构示意图 , 在拆卸过程中不断修 正 ,注意零件的作用和相互关系 。再将部件分解为 零件 ,归类记数 ,编号保管 。
下 , 其关系如下 :
ai + 1≈114 ai i = 1 , 2 , 3
(3)
由式 (1) 、式 (3) 并圆整得到各级中心距分别为 :
a1 = 112mm , a2 = 160mm , a3 = 225mm , a4 = 315mm 。
(2) 有效齿宽的确定 齿宽的确定要满足机体宽 300mm 的要求 , 并 满足强度要求 , 考虑到机体必要的壁厚及内部间 距 , 通过结构设计 , 初定各级齿轮副的有效宽分别 为 : b1 = 40mm , b2 = 60mm , b3 = 80mm , b4 = 130mm 。 (3) 齿轮材料 、热处理及精度的确定 通过试算可知 , 要满足工作载荷要求 , 齿轮必 须为硬齿面齿轮 , 选用齿轮材料为 20CrMnMo , 渗 碳淬火 , 表面硬度为 54HRC～62HRC , 磨齿加工 , 齿轮精度等级按现场低噪声要求及硬齿面的技术要
算 , 并对各级齿轮副参数进行相关搭配选择 , 经过
其它计算结果如表 1 所示 :
多次选代计算 , 得到最终结果为 :
表 1 各级齿轮副参数搭配及选择
计算项目
第1级
第2级
第3级
第4级
mn (mm)
215
4
6
Hale Waihona Puke 8Z1/ Z2 β
16/ 71 12°
15/ 63 10°
16/ 57 10°
18/ 62 0°
经过计算及结构设计 , 选用 SKF 轴承 , 从第 1
构要求 ; b. 满足一定的寿命要求 。本齿轮减速器 级到第 4 级共 5 组支撑轴承的型号及计算寿命如表
轴承的选择须使轴承座宽不大于 480mm , 用户要求 2 所示 :
表 2 支撑轴承的型号及计算寿命关系表
项目类别
轴承 1 轴承 2
轴承 轴承
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
(5) 测绘零件 。完成零件工作图 ,部件装配图和 机器总装图 。
3 软件反求工程设计的一般进程
(1) 准备工作 。与实物反求设计相似 。 (2) 反求原理方案 。分析引进的软件资料 , 探求 其成品的工作可靠性和能否达到技术要求 。其原理 方案的科学性 。技术 、经济方面的可行性 、生产率的 合理性与先进性 、使用维护的宜人性 、零部件的加工 与装配的工艺性 、外观造型的艺术性等 。 (3) 反求结构方案 。分析资料 ,探求其结构要素 的新颖性 ,新材料 、新工艺的特点 ,先进技术的应用 , 如何创造性地满足下列结构设计原理 :等强度原理 、 合理力流原理 、变形协调原理 、力平衡原理 、任务分 配原理 、自补偿原理 、稳定性原理等 。
反求工程的次序首先进行反求分析 , 针对反求 对象的不同形式 ———实物 、软件或影像 ,采用不同的 方法 。实物如机器设备的反求 , 可用实测手段获得 所需参数和性能 、材料 、尺寸等 。软件如图样可直接 分析了解产品和各部件的尺寸 、结构和材料 ,但掌握 使用性能和工艺 , 则要通过试制和试验 。影像可用 透视法与解析法求出主要尺寸间的大小相对关系 , 用机器与人或已知参照物对比 ,求出几个绝对尺寸 , 推算其它尺寸 。材料和工艺等都需通过试制和试验 才能解决 。在以上充分分析的基础上 , 才能进行不 同的反求设计 。
第 10 卷 第 2 期 2000 年 4 月
长春大学学报 JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITY
Vol110 No12 Apr. 2000
齿轮减速器的反求设计
张晓辉
(长春大学 成人教育学院 ,长春 130022)
摘 要 :论述了反求工程设计的原理 、一般进程 。并给出了 齿轮减速器反求设计实例 ,指出解决此问题的方法及步骤 。 关键词 :反求设计 ;齿轮减速器 ;影像 中图分类号 :TH12 ;TH122 文献标识码 :A
Counter design of gear reducer
ZHANG Xiao2hui
Adult Education College , Changchun University , Changchun 130022
Abstract : The basis principle and general process of the counter engineering design is discussed here. Some examples for the counter design of gear decelerator are given out. The methods and procedures for solving this problem are finally pointed out. Key words : counter design ; gear decelerator ; image
6
长春大学学报
第 10 卷
(1) 准备工作 。与实物反求设计相似 。 (2) 确定基本尺寸 。根据影像形成原理分析确 定影像中能反映的各种尺寸 。影像多数为透视图 , 在掌握透视变换和透视投影的基础上 , 根据影像资 料作出透视图 ,从而初定产品的外形尺寸 、部件尺寸 和一切能观察到的尺寸和外部特征 。 (3) 功能原理分析 。根据外部尺寸和结构特征 , 分析产品的功能原理 、总体布局 、性能参数 、传动控 制方案等 ,初步确定功能载体和工作原理 。 (4) 结构分析 。根据技术人员的知识和经验 , 确 定具体结构 。观察图片等影像资料分辨材料 。进行 强度 、刚度 、稳定性等方面的分析计算 。作出反求方 案设计 ,进行评审 。 (5) 技术设计 。根据评审方案 ,完成技术设计 。
b (mm)
40
60
80
130
Xn1/ Xn2
01337/ 0
01302/ 01111
01332/ 01123
010361/ 0155
SH
114
113
111
111
S F1/ S F2
319/ 311
3/ 217
212/ 211
211/ 2
(5) 轴承的选择
寿命大于 15000 小时 。
轴承的选择须满足下面二个条件 : a. 满足结
5 反求设计实例
511 设某齿轮减速器的主要性能指标为 : 输入转速 n1 = 1460r/ min ,输入功率 P1 = 22kW ,
传动 比 u = 228 , 输 入 轴 与 输 出 轴 的 安 装 距 离 为 812mm ,机体宽 300mm , 轴承座宽 480mm , 齿轮减速 器为立式 4 级展开式齿轮传动 。 512 反求设计的关键问题
(1) 确定传动齿轮副级数及各级中心距 ,满足安 装距离 812mm;
(2) 确定各级齿轮宽度 ,满足机体宽度 300mm; (3) 确定各级齿轮宽度 , 热处理方式 、精度等级 及几何参数 ,满足工作要求 ; (4) 选用合适的轴承 , 使其具有可靠的工作寿 命 ,并满足轴承座宽 480mm; (5) 确定可靠的密封方式 ,保证无渗漏油 。 513 解决问题的方法与步骤 (1) 齿轮副级数及中心距的确定 由于总传动比 u = 228 , 因此齿轮箱为 4 级传 动 ,从第 1 级到第 4 级的中心距应满足 :
a1 + a2 + a3 + a4 = 812
(1)
由强度初算公式 :
σHi = 9642
(
ui + 1) 3 KTi Φa a3i ui
i
=1,
2,
3,
4 (2)
取各级齿宽系数 Φa 近似相等 , 并考虑到高速级的
动载荷要大于低速级的动载荷 , 可由式 (2) 得出
各级中心距在σH( i + 1) > σHi ( i = 1 , 2 , 3) 的 条 件
1 2
寿命 寿命
( h)
第1组
22210E 22208 E
70500 18300
第2组
22210E 22211 E
21000 35000
第3组 22315E 42000
第4组 22320E 70000
第5组 23948CC 271100
技术引进是促进民族经济高速增长的战略措 施 。要取得最佳技术和经济效益 , 必须对引进技术 进行深入研究 、消化和创新 , 开发出先进产品 , 形成 自己的技术体系 。
反求工程是针对消化吸收先进技术的系列分析 方法和应用技术的组合 。反求工程包括设计反求 、 工艺反求 、管理反求等各个方面 。以先进产品的实 物 、软件 (图样 、程序 、技术文件等) 或影像 (图片 、照 片等) 作为研究对象 , 应用现代设计的理论方法 , 生 产工程学 、材料学和有关专业知识 ,进行系统地分析 研究 ,探索掌握其关键技术 ,进而开发出同类产品 。
2 实物反求设计的一般进程
(1) 准备工作 。广泛了解国际国内同类产品的
结构 、性能参数 、产品系列的技术水平 、生产水平 、管 理水平和发展趋势 ,以确定是否具备引进条件 。
(2) 功能分析 。对实物进行功能分析 ,找出相应 的功能载体和工作原理 。
(3) 实物性能测试 。项目有整机性能 、运转性 能 、动态特性 、寿命 、可靠性等 。测试时把实际测试 与理论计算结合起来 。
(4) 实物分解 。分解工作必须保证能恢复原机 。 不可拆连接一般不分解 , 尽量不解剖或少解剖 。一 般先拍照并绘制外廓图 ,注明总体尺寸 、安装尺寸和 运动极限尺寸等 , 然后将机器分解成各个部件 。拆 卸前先画出装配结构示意图 , 在拆卸过程中不断修 正 ,注意零件的作用和相互关系 。再将部件分解为 零件 ,归类记数 ,编号保管 。
下 , 其关系如下 :
ai + 1≈114 ai i = 1 , 2 , 3
(3)
由式 (1) 、式 (3) 并圆整得到各级中心距分别为 :
a1 = 112mm , a2 = 160mm , a3 = 225mm , a4 = 315mm 。
(2) 有效齿宽的确定 齿宽的确定要满足机体宽 300mm 的要求 , 并 满足强度要求 , 考虑到机体必要的壁厚及内部间 距 , 通过结构设计 , 初定各级齿轮副的有效宽分别 为 : b1 = 40mm , b2 = 60mm , b3 = 80mm , b4 = 130mm 。 (3) 齿轮材料 、热处理及精度的确定 通过试算可知 , 要满足工作载荷要求 , 齿轮必 须为硬齿面齿轮 , 选用齿轮材料为 20CrMnMo , 渗 碳淬火 , 表面硬度为 54HRC～62HRC , 磨齿加工 , 齿轮精度等级按现场低噪声要求及硬齿面的技术要
算 , 并对各级齿轮副参数进行相关搭配选择 , 经过
其它计算结果如表 1 所示 :
多次选代计算 , 得到最终结果为 :
表 1 各级齿轮副参数搭配及选择
计算项目
第1级
第2级
第3级
第4级
mn (mm)
215
4
6
Hale Waihona Puke 8Z1/ Z2 β
16/ 71 12°
15/ 63 10°
16/ 57 10°
18/ 62 0°
经过计算及结构设计 , 选用 SKF 轴承 , 从第 1
构要求 ; b. 满足一定的寿命要求 。本齿轮减速器 级到第 4 级共 5 组支撑轴承的型号及计算寿命如表
轴承的选择须使轴承座宽不大于 480mm , 用户要求 2 所示 :
表 2 支撑轴承的型号及计算寿命关系表
项目类别
轴承 1 轴承 2
轴承 轴承
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
(5) 测绘零件 。完成零件工作图 ,部件装配图和 机器总装图 。
3 软件反求工程设计的一般进程
(1) 准备工作 。与实物反求设计相似 。 (2) 反求原理方案 。分析引进的软件资料 , 探求 其成品的工作可靠性和能否达到技术要求 。其原理 方案的科学性 。技术 、经济方面的可行性 、生产率的 合理性与先进性 、使用维护的宜人性 、零部件的加工 与装配的工艺性 、外观造型的艺术性等 。 (3) 反求结构方案 。分析资料 ,探求其结构要素 的新颖性 ,新材料 、新工艺的特点 ,先进技术的应用 , 如何创造性地满足下列结构设计原理 :等强度原理 、 合理力流原理 、变形协调原理 、力平衡原理 、任务分 配原理 、自补偿原理 、稳定性原理等 。
反求工程的次序首先进行反求分析 , 针对反求 对象的不同形式 ———实物 、软件或影像 ,采用不同的 方法 。实物如机器设备的反求 , 可用实测手段获得 所需参数和性能 、材料 、尺寸等 。软件如图样可直接 分析了解产品和各部件的尺寸 、结构和材料 ,但掌握 使用性能和工艺 , 则要通过试制和试验 。影像可用 透视法与解析法求出主要尺寸间的大小相对关系 , 用机器与人或已知参照物对比 ,求出几个绝对尺寸 , 推算其它尺寸 。材料和工艺等都需通过试制和试验 才能解决 。在以上充分分析的基础上 , 才能进行不 同的反求设计 。
第 10 卷 第 2 期 2000 年 4 月
长春大学学报 JOURNAL OF CHANGCHUN UNIVERSITY
Vol110 No12 Apr. 2000
齿轮减速器的反求设计
张晓辉
(长春大学 成人教育学院 ,长春 130022)
摘 要 :论述了反求工程设计的原理 、一般进程 。并给出了 齿轮减速器反求设计实例 ,指出解决此问题的方法及步骤 。 关键词 :反求设计 ;齿轮减速器 ;影像 中图分类号 :TH12 ;TH122 文献标识码 :A
Counter design of gear reducer
ZHANG Xiao2hui
Adult Education College , Changchun University , Changchun 130022
Abstract : The basis principle and general process of the counter engineering design is discussed here. Some examples for the counter design of gear decelerator are given out. The methods and procedures for solving this problem are finally pointed out. Key words : counter design ; gear decelerator ; image
6
长春大学学报
第 10 卷
(1) 准备工作 。与实物反求设计相似 。 (2) 确定基本尺寸 。根据影像形成原理分析确 定影像中能反映的各种尺寸 。影像多数为透视图 , 在掌握透视变换和透视投影的基础上 , 根据影像资 料作出透视图 ,从而初定产品的外形尺寸 、部件尺寸 和一切能观察到的尺寸和外部特征 。 (3) 功能原理分析 。根据外部尺寸和结构特征 , 分析产品的功能原理 、总体布局 、性能参数 、传动控 制方案等 ,初步确定功能载体和工作原理 。 (4) 结构分析 。根据技术人员的知识和经验 , 确 定具体结构 。观察图片等影像资料分辨材料 。进行 强度 、刚度 、稳定性等方面的分析计算 。作出反求方 案设计 ,进行评审 。 (5) 技术设计 。根据评审方案 ,完成技术设计 。
b (mm)
40
60
80
130
Xn1/ Xn2
01337/ 0
01302/ 01111
01332/ 01123
010361/ 0155
SH
114
113
111
111
S F1/ S F2
319/ 311
3/ 217
212/ 211
211/ 2
(5) 轴承的选择
寿命大于 15000 小时 。
轴承的选择须满足下面二个条件 : a. 满足结
5 反求设计实例
511 设某齿轮减速器的主要性能指标为 : 输入转速 n1 = 1460r/ min ,输入功率 P1 = 22kW ,
传动 比 u = 228 , 输 入 轴 与 输 出 轴 的 安 装 距 离 为 812mm ,机体宽 300mm , 轴承座宽 480mm , 齿轮减速 器为立式 4 级展开式齿轮传动 。 512 反求设计的关键问题
(1) 确定传动齿轮副级数及各级中心距 ,满足安 装距离 812mm;
(2) 确定各级齿轮宽度 ,满足机体宽度 300mm; (3) 确定各级齿轮宽度 , 热处理方式 、精度等级 及几何参数 ,满足工作要求 ; (4) 选用合适的轴承 , 使其具有可靠的工作寿 命 ,并满足轴承座宽 480mm; (5) 确定可靠的密封方式 ,保证无渗漏油 。 513 解决问题的方法与步骤 (1) 齿轮副级数及中心距的确定 由于总传动比 u = 228 , 因此齿轮箱为 4 级传 动 ,从第 1 级到第 4 级的中心距应满足 :
a1 + a2 + a3 + a4 = 812
(1)
由强度初算公式 :
σHi = 9642
(
ui + 1) 3 KTi Φa a3i ui
i
=1,
2,
3,
4 (2)
取各级齿宽系数 Φa 近似相等 , 并考虑到高速级的
动载荷要大于低速级的动载荷 , 可由式 (2) 得出
各级中心距在σH( i + 1) > σHi ( i = 1 , 2 , 3) 的 条 件
1 2
寿命 寿命
( h)
第1组
22210E 22208 E
70500 18300
第2组
22210E 22211 E
21000 35000
第3组 22315E 42000
第4组 22320E 70000
第5组 23948CC 271100
![减速器设计及齿轮计算[参考文档]](https://imgs-1438308264.cos.ap-hongkong.myqcloud.com/4e4f747ecf84b9d528ea7a88.webp)
