减速器输出轴的设计及加工

1、减速器输出轴的设计及加工1绪论国内减速器现状？国内的减速器多以齿轮传动、蜗杆传动为主，但普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。另外，材料品质和工艺水平上还有许多弱点，特别是大型的减速器问题更突出，使用寿命不长。国内使用的大型减速器（500kw以上）,多从国外（如丹麦、德国等）进口，花去不少的外汇。60年代开始生产的少齿差传动、摆线针轮传动、谐波传动等减速器具有传动比大，体积小、机械效率高等优点？。但受其传动的理论的限制，不能传递过大的功率，功率一般都要小于40kw。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量

2、轻、机械效率高等这些基本要求。90年代初期，国内出现的三环（齿轮）减速器，是一种外平动齿轮传动的减速器，它可实现较大的传动比，传递载荷的能力也大。它的体积和重量都比定轴齿轮减速器轻，结构简单，效率亦高。由于该减速器的三轴平行结构，故使功率/体积（或重量）比值仍小。且其输入轴与输出轴不在同一轴线上，这在使用上有许多不便。北京理工大学研制成功的"内平动齿轮减速器”不仅具有三环减速器的优点外，还有着大的功率/重量（或体积）比值，以及输入轴和输出轴在同一轴线上的优点，处于国内领先地位。国内有少数高等学校和厂矿企业对平动齿轮传动中的某些原理做些研究工作，发表过一些研究论文，在利用摆线齿轮作平动

3、减速器开展了一些工作。二、平动齿轮减速器工作原理简介，平动齿轮减速器是指一对齿轮传动中，一个齿轮在平动发生器的驱动下作平面平行运动，通过齿廓间的啮合，驱动另一个齿轮作定轴减速转动，实现减速传动的作用。平动发生器可采用平行四边形机构，或正弦机构或十字滑块机构。本成果采用平行四边形机构作为平动发生器。平动发生器可以是虚拟的采用平行四边形机构，也可以是实体的采用平行四边形机构。有实用价值的平动齿轮机构为内啮合齿轮机构，因此又可以分为内齿轮作平动运动和外齿轮作平动运动两种情况。外平动齿轮减速机构，其内齿轮作平动运动，驱动外齿轮并作减速转动输出。该机构亦称三环（齿轮）减速器。由于内齿轮作平动，两曲柄中心

4、设置在内齿轮的齿圈外部，故其尺寸不紧凑，不能解决体积较大的问题。内平动齿轮减速，其外齿轮作平动运动，驱动内齿轮作减速转动输出。由于外齿轮作平动，两曲柄中心能设置在外齿轮的齿圈内部，大大减少了机构整体尺寸。由于内平动齿轮机构传动效率高、体积小、输入输出同轴线，故由广泛的应用前景。？三、本项目的技术特点与关键技术？1.本项目的技术特点，本新型的"内平动齿轮减速器”与国内外已有的齿轮减速器相比较，有如下特点:（1）传动比范围大，自1=10起，最大可达几千。若制作成大传动比的减速器，则更显示出本减速器的优点。（2）传递功率范围大：并可与电动机联成一体制造。（3）结构简单、体积小、重量轻。比现

5、有的齿轮减速器减少1/3左右。（4）机械效率高。啮合效率大于95%整机效率在85犯上，且减速器的效率将不随传动比的增大而降低，这是别的许多减速器所不及的。（5）本减速器的输入轴和输出轴是在同一轴线上。本减速器与其它减速器的性能比较见表1。因缺少数据，表中所列的各减速器的功率/重量比是最优越的。？表1?各类减速器比较型号功率（kw）减速比质量（kg）。注:NP-100为内平动齿轮减速器，SEW减速器的质量含电机。2.本项目的关键技术？由图2可知，”内平动齿轮减速器”是由内齿轮Z2、外齿轮Z1和平行四边形机构组合而成的。它的传动原理是：电机输入旋转运动，外齿轮作平行移动，其圆心的运动轨迹是一个圆，

6、与之啮合的内齿轮则作定轴转动。因为外齿轮作平行移动，所以称谓平动齿轮机构。齿轮的平行移动需要有辅助机构帮助实现的，可采用（612副）销轴、滚子作为虚拟辅助平动机构，也可以采用偏心轴作为实体辅助平动机构。内平动齿轮减速器的关键技术和关键工艺是组成平行四边形构件的尺寸计算及其要求的加工精度、轮齿主要参数的选择。这些因数都将影响传动的能力和传动的质量。总的说，组成本减速器的各零部件都要求有较高的精度，它们将决定着减速器的整体传动质量。3.本项目的概况本项目已获得中国实用新型专利，专利号：ZL95227767。本项目自1995年试制出第一台样机（功率2.5kW,传动比I=32）后，陆续与一些厂矿合作，

7、设计了下面几种不同功率、不同传动比的减速器。2输出轴的零件图和技术要求减速器输出轴/0.015(1.DC5?!1时Z0/15Q.C0525日L词费处理信表面硬度220-25OHBS工打巳两鞫中心于【.：E三旧/1.口口&14曰一83粕赛暗r3全都网用半径尺1,口；4,仝部倒角门5：5-未注尺寸公*6按IT12.3毛坯的选择3.1 选择材料：45钢。生产类型：大批量生产。生产条件：中等。3.2 选择毛坯：模锻。毛坯尺寸：262X小70。选择理由：(1)通过锻造生产的零件力学性能高，使用寿命长。(2)通过锻造能得到所需要的零件形状且尺寸和形状精度高。(3)生产效率高，操作过程简单，个人劳动

8、强度低，技术要求低。4输出轴的表面分析4.1 主要加工表面(1)小55外圆面Ra0.8长20。(2)小55外圆面Ra0.8长37。(3)小60外圆面Ra1.6长58。(4)小42外圆面Ra1.6长65。(5)小50外圆面Ra1.6长66。(6)小68右端面Ra3.2。(7)键槽18Ra3.2高53Ra6.4。(8)键槽12Ra3.2高37Ra6.4。(9)螺纹孔2-M6-6H。4.2 次要加工表面R1.5。(1)小55长20的左端面全部圆角(2)小42右端面。(3)小68外圆面长12。(4)全部倒角C1.55定位基准的选择5.1 粗基准的选择原则:(1)余量均匀原则；(2)保证不加工面位置正确

9、的原则；(3)粗基准只能有效使用一次的原则；(4)粗基准平整光洁和定位可靠原则。5.2 精基准的选择原则：(1)基准重合原则；(2)基准统一原则；(3)余量均匀原则；(4)便于装夹原则。5.3 选择粗基准：小55的外圆面和小55的端面理由：(1)余量均匀原则；(2)保证不加工面位置正确的原则；(3)保证不加工表面平整光洁、定位可靠的原则5.4 选择精基准：小55的轴心线理由：(1)基准重合原则；(2)基准统一原则;(3)便于装夹原则。6各表面加工路线的拟定6.1加工路线(1)小55外圆面Ra0.8。加工路线：粗车一半精车一粗磨一精磨(2)小60外圆面Ra1.6长58。加工路线：粗车一半精车一粗

10、磨一精磨(3)小42外圆面Ra1.6长65。加工路线：粗车一半精车一粗磨一精磨(4)小50外圆面Ra1.6长66。加工路线：粗车一半精车一精车。(5)小68右端面Ra3.2。加工路线：粗车一半精车。(6)键槽18Ra3.2高53Ra6.4。加工路线：粗铳一精铳。(7)键槽12Ra3.2高37Ra6.4。加工路线：粗铳一精铳。(8)螺纹孔2-M6-6H。加工路线：钻孔一攻丝。(9)(68外圆面长12加工路线：粗车。(10)小42右端面。加工路线：粗车。(11)小55长20的左端面加工路线：粗车。7加工阶段的划分该轴的加工质量要求较高，需要很多工序逐步才能达到所要求的加工精度，因此需要分为三个加工

11、阶段即粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。7.1 粗加工阶段:主要任务是切除毛坯上大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品。即车小55和小42的端面，钻两端面的中心孔和粗车全部外圆面。7.2 半精加工阶段：主要任务是使主要表面达到一定的精加工余量。即半精车所有外圆面，精车小50外圆面，钻螺纹孔以及攻丝和粗精铳键槽。7.3 精加工阶段:主要任务就是保证各主要表面达到规定的尺寸精度，即粗磨以及精磨小55、小60、小42各外圆面。8热处理工序的安排8.1热处理(D粗加工前对模锻进行正火处理。(2)半精加工前对零件进行调质处理后表面硬度220-250HBS(3)精加工前对小55、小60、小42各

12、表面进行渗氮处理。9输出轴加工工艺路线9.1 轴的加工流程(1)备料：45钢。(2)锻造模锻。(3)热处理正火处理。(4)车端面钻中心孔车小55和小42的端面，钻两端面的中心孔(5)粗车粗车所有外圆面以及小68右端面和所有倒角以及倒圆角。(6)热处理调质处理后表面硬度220-250HBS(7)半精车半精车所有外圆面以及小68右端面。(8)钻孔攻丝钻2-M6-6H螺纹孔以及攻丝。(9)精车精车小50外圆面。(10)粗铳粗铳键槽18和键槽12。(11)精铳精铳键槽18和键槽12。(12)热处理对小55、小60、小42各表面进行渗氮处理。(13)粗磨粗磨小55、小60、小42各外圆面。(14)精磨精

13、磨小55、小60、小42各外圆面。(15)检验按图样技术要求项目检查。10选择机床与工艺装备10.1选择机床(1)工序4、5、7、和9是粗车、半精车和精车。生产类型是大批量生产，故选用卧式车床CA614CB能满足加工要求。(2)工序8是钻孔和攻丝。工序工步简单，故可选用立式钻床Z5725A(3)工序10和11是粗精铳键槽。故可选用铳床X61W就能满足要求。(4)工序13和14是粗磨和精磨。工序工步简单，故可选常用万能外圆磨床M1412就能满足加工要求10.2 选择夹具车销工序需要用三爪自定心卡盘和顶尖夹具，其他各工序都使用通用夹具即可。10.3 选择刀具由于零件材料为45钢，车销时使用的是硬质

14、合金刀具，即车端面使用45度硬质合金刀，车外圆面使用93度硬质合金刀。铳削时使用的刀具是小12和小18硬质合金立铳刀。钻削时使用小5的高速钢钻头。磨削时使用的刀具是砂轮WA60L5V11各表面加工余量和工序尺寸的确定11.1制定表格0.01S<1,1|)S0.0210.0500.034外圆面Ra1.6长65(Z叵1巫(1)小550.002外圆面Ra0.8工序名称工序余量经济精度表面粗糙度工序间尺寸尺寸公差精磨0.1,0.021,h6(0.002)Ra0.8550.021,小550.002粗磨0.30h8(0.046)Ra2.555.10455.10.0461.80h10(0.120)Ra

15、3.255.40小55.40.120粗车2.80h12(0300)Ra12.557.20小57.2。300毛坯60小60±20060(2)小600.041外ETHRa1.6长580.015A工序名称工序余量经济精度表面粗糙度工序间尺寸尺寸公差精磨0.10.060h6(0.041)Ra0.8600.0604600.041粗磨0.30h8(口046)Ra2.560.10(|)60.10。461.80h10(0.120)Ra3.260.4,0小60.4。120粗车2.80h12(。.300)Ra12.562.20462.20.300毛坯65小65±2工序名称工序余量经济精度表面粗

16、糙度工序间尺寸尺寸公差精磨0.10.050h6(0.034)Ra0.8420.050小420.034粗磨0.30h8(0.046)Ra2.542.10442.10046平精车1.80h10(0.120)Ra3.242.40j42.40120粗车2.80h12(0.300)Ra12.544.20小44.20300毛坯47小47±2(3)小42(4)小50外圆面Ra1.6长66工序名称工序余量经济精度表面粗糙度工序间尺寸尺寸公差精车10.40h7(0.030)Ra1.650小501.80h10(0.120)Ra3.250.4-0350.40.120粗车2.80h12(0.300)Ra12

17、.552.20j52.20300毛坯55小55±2-e-e-(5)键槽180.043Ra3.2高53口200Ra6.4目口旎c,工序名称工序余量经济精度表面粗糙度工序间尺寸尺寸公差精铳0.4h10Ra3.27.20.1/0720.02050(0.043)粗铳6.80h12(°.180)Ra6.46.806.8018000.(6)键槽120.043Ra3.2高37口200Ra6.4产田2回工序名称工序余量经济精度表面粗糙度工序间尺寸尺寸公差精铳1.20h10(0.043)Ra3.25.20.1655.2。017粗铳4.80h12(0.180)Ra6.44.804.8。1801

18、2键槽尺寸链的计算12.1计算001、键槽180.043Ra3.2高530200Ra6.4回返HA00.060A20600.041530.2000.260八on0.030Accc070.041mmA2300.0205mm1A30.20.060mm因为A0AA2A所以A1A0A3A2730.2307.2mm因为ESA)ESAESAEIA3所以ESAESA0EIA3ES&0.2600.0600.0300.170mm因此EIA0EIA1EIA2ES为所以EIA1EIA0ESAEIA20.04100.02050.0205mmA-7c0.170求得A17.20.0205mm2、键槽120.043

19、Ra3.2高370.200Ra6.4+0,D3Dlu.r-T50,02飞了口7z-O.EOO4E由掇4己4kw因为0.050八_,00.2500.0250A0420.034370.20050.034mmA2210.017mmA321.20.060mm因为A0A1A2A3所以A1A0A3A2521.2215.2mm因为ESA)ESAES&EIA3所以ESAESA)EIA3ESA20.2500.0600.0250.165mm因此EIA0EIA1EIA2ESAo所以EIA1EIA0ESA3EIA20.03400.0170.017mmALc0.165求得A15.20.017mm13输出轴加工工

20、艺过程卡片13.1机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称减速器零件名称输出轴共1页第1页材料牌号45钢毛坯种类模锻毛坯外形尺寸262X小70每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时作单件1备料45钢2锻造模锻3热处理正火处理4车端面钻中心孔车小55和小42的端面,钻两端面的中心孔卧式车床CA61406中心钻和45度硬质合金刀5粗车粗车所有外圆面以及小68右端面和所有倒角以及倒圆角卧式车床CA614093度硬质合金刀6热处理调质处理后表面硬度220-250HBS7半精车半精车所有外圆间以及小68右端卧式车床CA614093度硬质合金刀8钻孔攻丝钻2-M6-6

21、H螺纹孔以及攻丝立式钻床Z5725A小5钻头，丝锥9精车精车小50外圆向卧式车床CA614093度硬质合金刀10粗铳粗铳键槽18和键槽12铳床X61W小12和小18硬质合金立铳刀11精铳精铳键槽18和键槽12铳床X61W小12和小18硬质合金立铳刀12热处理对小55、小60、小42各表面进行"氮处理13粗磨粗磨小55、小60、小42各外圆面万能外圆磨床M1412砂轮WA60L5V14精磨精磨小55、小60、小42各外圆面万能外圆磨床M1412砂轮WA60L5V15检验"图样技术要求项目检查14输出轴加工工序卡片14.1机械加工工序卡片产品型号产品名称减I'1)9J*

22、旷工步号工步内容工艺装备1车55和42的端面45度硬质合金刀2钻两端面的中心孔6中心钻零件图号i速器零件名称输出轴共9页第1页车间工序名称材料牌号4车端面钻中心孔45钢毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数模锻262X37011设备名称设备型号设备编号同时力口工件数卧式车床CA61401夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件主轴1转速刀削羽度进给量切削深度进给次数工步工时r/minrn/minmm/rmm机动辅助6007700.221300:250.262机械加工工序卡片产品零件型号图号产品名称减速器零件名称输出轴共9页第2页车间工序名称材料牌号21S7.2一必口口

23、一5粗车45钢卜.Tiftts-17M毛坯不恢毛坯外形尺寸每坯件数每台件数3.ee.e.;J1C1模锻262X37011g7山叩设备名称设备型号设备编号同时加工件数1A6卧式车床CA61401_i'!''J.J.LJI.夹具编号夹具名称切削液脂1E3.o/ihl工位器具编号工位器具名称工序工时（分）准终单件.-r工步号工步内容工艺装备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数工工日机动步寸辅助1粗车中55,长20的外圆面93度硬质合金刀600700.3122粗车68,长12的外圆面93度硬质合金刀600700.31.413粗车中60,长58的

24、外圆面93度硬质合金刀600700.31.424粗车中55,长37的外圆面93度硬质合金刀600700.31.425粗车中50,长66的外圆面93度硬质合金刀600700.31.426粗车中42,长65的外圆面93度硬质合金刀600700.31.42机械加工工序卡片产品型号零件图号工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1平精车中55,长20的外圆向93度硬质合金刀800900.10.922辛精车中60,长58的外圆向93度硬质合金刀800900.10.923平精车中55,长37的外圆向93度硬质合金刀800900.10.924平精车中50,长66的外圆向93度硬质合金刀800900.10.925辛精车中42,长65的外圆向93度硬质合金刀800900.10.92产品零件图产品名称减速器名称输出轴车间工序名称材料牌号毛坯种类毛坯外形尺寸模锻设备名称卧式车床夹具编号半精车45钢每坯件数每台件数262X小70设备型号设备编号同时加工件数CA6140夹具名称切削液工序工时工位器具编号工位器具名称（分）单件机械加工工序卡片型号减速器零件名输出轴名称称页页车间工序名称材料牌号8钻孔攻丝45钢毛坯不恢毛坯外形尺寸每坯件数每台件数52