1.2.3 减速器

1.减速器的功能分析

减速器是将高速运动（通常为旋转运动）转换为低速运动的一种传动装置。由于人们常用的动力源（如电动机等）的转速通常较高，如果直接将其与工作机相连，会使工作机的转速也较高，而不能满足实际使用要求，因此在动力源与工作机之间要使用减速器。减速器一般由封闭在刚性箱体内的齿轮传动、蜗杆传动或齿轮-蜗杆传动等机构组成，它是独立部件，有标准系列，可专业化或批量生产，制造质量高、成本低，应用广泛。在少数场合，也有用作起增速作用的传动装置，称为增速器。

减速器通常具有固定不变的传动比，在动力源输出功率和功率损失不变的情况下，减速器一方面可降低转速，另一方面也增大了转矩。通常对减速器有如下要求：

1）结构紧凑、工作可靠、维护方便、使用寿命长。

2）润滑良好，传动效率高，传递的功率及速度范围广，传递功率可从几百瓦到几万千瓦；

3）机体结实，容易保证制造精度，传动质量可靠，传动比稳定。

2.减速器的主要类型

减速器的类型很多，主要可按以下两种方式进行分类。

（1）按传动和结构特点分类

1）齿轮减速器。主要有圆柱齿轮减速器（图1-12）、锥齿轮减速器（图1-13）和圆柱-锥齿轮减速器（图1-14）三种。

2）蜗杆减速器（图1-15）。主要有圆柱蜗杆减速器、环面蜗杆减速器、锥蜗杆减速器以及蜗杆-齿轮减速器等。

3）行星减速器。主要有渐开线行星齿轮减速器、摆线针轮减速器以及谐波齿轮减速器等。

（2）按啮合齿轮对数分类 按减速器内啮合齿轮的对数来划分，可分为一级、二级、三级和多级减速器，一级、二级、三级减速器的示意图如图1-16所示。

3.减速器的结构分析

虽然减速器的外形各式各样，但其基本构造均是由轴系部件、箱体及附件等组成。下面以图1-17所示的一级圆柱齿轮减速器为例说明减速器的基本构造。

（1）轴系部件 轴系部件是轴及轴上所安装零件（如齿轮、套筒、轴承、轴承端盖等）的总称，它是减速器的核心部分。图1-17所示的减速器有两个轴系部件，即高速轴系部件和低速轴系部件，图1-18所示为其低速轴系部件的剖视图。

1）轴。轴是组成机器的主要零件之一，是机械产品中运动部件设计的核心。轴的作用是支承轴上旋转的零部件（如齿轮、滚动轴承等），并传递转矩。

图1-18中从左端起，轴段①用于安装外连零部件，如带轮、链轮或联轴器；轴段②上装有毛毡密封圈（防止箱内润滑油外泄）和轴承端盖；轴段③上装有滚动轴承和套筒；轴段④上装有齿轮；轴段⑦上装有滚动轴承，其中轴段①和②、④和⑤、⑥和⑦之间的台阶分别用于确定外连零部件、齿轮及滚动轴承的轴向位置。

轴按轴线形状的不同，可分为直轴（图1-19）、曲轴（图1-20）和挠性轴（图1-21）。直轴根据外形的不同，又可分为光轴和阶梯轴两种。光轴的优点是形状简单，制造方便，应力集中源少，其主要缺点是轴上的零件不易装配及定位；阶梯轴便于轴上零件的装拆与定位，加工也容易，因而使用广泛。减速器中的轴一般都采用阶梯轴。

轴没有标准的结构形式，其结构随着具体应用及要求不同而异，详见学习情境4和学习情境5。

2）齿轮。齿轮的作用是传递运动和动力，改变角速度的大小，它依靠两齿轮的轮齿相互啮合，由主动轮的轮齿依次推动从动轮的轮齿进行工作。其啮合原理及类型详见学习情境4，此处不再赘述。

3）滚动轴承。轴承的功用是支承轴及轴上的零件，使轴与轴上零件做回转运动，并保持轴的旋转精度，减少转动时轴与支承之间的摩擦和磨损。根据工作时的摩擦性质不同，轴承可分为滑动轴承和滚动轴承两大类。此处仅就滚动轴承作简单介绍。

滚动轴承主要由内圈1、外圈2、滚动体3和保持架4组成，如图1-22所示。内圈装在轴颈上，外圈装在轴承座孔内。通常内圈随轴回转，外圈固定，也有外圈回转而内圈不动或内、外圈同时回转的场合。内、外圈上一般都开有凹槽，称为滚道。当内、外圈相对转动时，滚动体沿着滚道滚动，使相对运动表面之间为滚动摩擦。保持架将滚动体隔开并均匀分布在滚道上，以减少滚动体之间的摩擦和磨损。

滚动体是形成滚动摩擦所不可缺少的零件，滚动体有多种形式，以适应不同类型滚动轴承的结构要求。常见的滚动体形状有球、短圆柱滚子、长圆柱滚子、螺旋滚子、圆锥滚子、鼓形滚子和滚针等7种，分别如图1-23a～g所示。

我国对滚动轴承的技术规格、结构形状、尺寸、材料和热处理等制定了标准，滚动轴承一般由专门的厂家集中生产，在进行机械设计时只需根据相应需要选择适当的轴承型号，到市场上购买即可。像这种经过优化、选择、简化、统一后，给予标准代号的零件和部件称为标准件，如螺钉、螺母、键、联轴器等，标准件通常由专业厂家成批生产。统一制定标准、由专门厂家成批生产的部件称为标准部件，如减速器、电动机等均属于标准部件。

4）轴承端盖。轴承端盖的作用是固定轴承及调整轴承间隙，并承受轴向力，同时防止箱内润滑油向外渗漏，它通过螺栓或直接与箱体相连来定位，并使整个轴系部件沿轴向具有确定位置，保证两齿轮沿齿宽方向完全接触。

轴承端盖有嵌入式（图1-24）和凸缘式（图1-25）两种。嵌入式轴承端盖结构简单，质量小，但密封性能差，调整轴承间隙比较麻烦，需要打开箱盖，放置调整垫片，不宜用于要求准确调整轴承间隙的场合，只宜用于深沟球轴承；凸缘式轴承端盖调整轴承间隙比较方便，密封性能也好，因而应用广泛。

5）套筒。当轴上两相邻零件间的距离较小时，常用套筒（图1-18）作轴向定位，避免因使用台阶而使轴径增大。图1-18所示的套筒，一端用于固定齿轮，另一端用于固定滚动轴承。套筒的结构、尺寸由所需定位的零件决定。

由于轴系部件是多个零部件装配在一起构成的，为便于装拆其上零件，须拟出零件的装配顺序。对于图1-18所示的轴系部件，其装配方案如图1-26所示，齿轮、套筒、左边的滚动轴承、轴承端盖依次从轴的左端向右安装，右边的滚动轴承及其轴承端盖从轴的右端向左安装。

（2）箱体 箱体是用来安装减速器上其他零部件，保证传动件准确运转、良好润滑和密封的重要零件。为便于安装轴系部件，箱体多采用剖分式结构，即由箱盖（图1-27）和箱座（图1-28）两部分组成。通常在剖分面上涂一层薄薄的水玻璃或密封油，以保证箱体的密封性。成批生产时，箱体通常用灰铸铁制成，单件或小批量生产时常用钢板焊接而成。

箱盖与箱座常由一定数量的螺栓联接成一体，并用两个圆锥销保证其精确定位，螺栓的位置应尽量靠近轴承。为保证螺栓和螺母联接时，能与箱体的支承面很好地接触，一般支承面应加工平整；安装螺栓处应留足够的扳手活动空间。箱体在设计制造时应满足以下要求：有足够的刚度，以避免在载荷作用下产生过大的变形；剖分面有合适的宽度，并且加工精度高，以保证密封可靠；箱座的高度有一定的要求，以便容纳足够的润滑油润滑零件，并起散热作用。

（3）附件 为检查减速器内传动件的啮合情况、注油及排油情况、油面高度、通气、装拆、吊运等，通常还需在减速器箱体上设置一些装置或附加结构，统称附件。这些附件包括放油螺塞、油标尺、定位销、视孔盖、通气器、吊环和吊钩等，如图1-29所示。

任务实施

任务实施过程见表1-2。