多段階非平行軸輪伝送システムの設計原理と実用的な経験
多段階の非平行シャフトギアトランスミッション,ベーブルギア,交叉螺旋ギア,ワームギアなどの空間的なトランスミッション形式を含む,工業機械機器に広く使用されています.配列設計の核は,トランスミッションの信頼性,構造のコンパクト性,およびプロセス経済性をバランスすることです.標準化された設計原則を遵守し,一般的なリスクを避けるために技術実務の経験を組み合わせることが必要ですこの論文では,基本構造の原則を体系的に整理し,エンジニアリング実務経験とシステムの典型的なレイアウト・スキーム理論的な指導と実用的な操作性の両方を備えています
1基本の配置原則
1.1 トランスミッション比の配分原則
合理的なステージ,前側が小さく,後側が大きい 高速ステージ (モーターのような電源入力端に近い) は,より小さなトランスミッション比率を採用します.低速ステージはより大きなステージを採用します高速ステージの小さな伝送比で,回転速度と慣性負荷を低下させ,高速ステージのギアに過度の磨きを避けることができます.低速段階の大きなトランスミッション比は,総トランスミッション需要を満たし,低速端の高トルク作業条件に対応できる.機械設計基準に基づく従来の基準値: 単段直角斜面ギア ≤ 5,単段螺旋斜面ギア ≤ 8,交差螺旋ギア ≤ 8 の伝達比 i単段ワームギアは10~80 (重荷条件下では8~60に減少)多段階の総送電比配分では,ギア強度が不十分で振動が激しくなるのを防ぐために,単段階の比率が過剰に大きいことを避けるべきである.
同じ強さのマッチング Prolong Service LifeThe contact strength and bending strength allowances of each stage gear pair should tend to be consistent to avoid premature failure of a certain stage gear due to load concentration例えば,三段階総伝送比 i_total = 60 の場合,すべての段階で均等な負荷分布を実現するために,i1=3,i2=4,i3=5 として割り当てることができます.
労働条件に適応し,柔軟な調節式サーボまたは精密トランスミッションシステムは最小回転慣性の原則に従うべきである.高速ステージのトランスミッション比は,システムのダイナミック応答を改善するために小さい必要があります負荷重量および低速トランスミッションシステムでは,軸径と軸承の大きさおよび制御コストを削減するために低速段階のトランスミッション比を適切に増加させることができます.
1.2 シャフトと空間配置の原則
軸マッチング,制御可能な回転方向 各段階の軸を含む角を明確にする (Σ=90°は最も一般的に使用される標準的な包括角である).ギアヘリックス方向と歯番号の組み合わせによって出力シャフトの回転方向を制御する変速器の損失やスペース占有を減らすために,追加的なオイラーギアを追加しないようにします.
多段階の連続配置では,軸の配置は,電力の流れが単方向に伝達されることを保証する必要があります.軸承に追加的な屈曲モメントと交替的な負荷を回避する軸形変形や早期ベアリング損傷を引き起こす可能性があります.
コンパクトな配置,硬さを考慮する 軸の大きさを大幅に減らすために,ベールの歯車が共通の頂点形に配置されていることが望ましい.交差した螺旋ギアが,中心距離を狭めるために,合理的にヘリックス角とシャフト交差角に一致する必要があります.; 十分な潤滑性を確保するために,ワームギアが,好ましくは下部に設置されたタイプ (ワームギアの下のワーム) に配置される.上部または横部に設置されたタイプは,高速および重荷のシナリオのために選択され,混ぜる損失を減らすことができます.一方,ギアペアが2つのベアリングの間に配置され,過剰に長いカントリレバーを避ける必要があります.カンチレバーシャフトは,シャフトの硬さを改善するために厚くまたは補助的サポートを追加する必要があります.
機械全体に適応し,簡単に統合する 入力/出力シャフトの相対的な位置 (垂直,交差,オフセット) は,機器の全体的なスペースに一致する.標準の角 (90°)45°) が好まれ,カスタマイズされた加工と組み立ての困難を軽減します.
1.3 力と負荷均衡の原則
軸力の合理的なオフセット 螺旋型ベーブルギアでは,軸力の軸間隔を中心に指すようにヘリックス方向を調整し,軸の変形を減らすことができる.複数の段階の連続で隣接する段階の軸力同士を可能な限り対照的にして,軸承の負荷を軽減し,軸承の使用寿命を延長する必要があります.
エクセントリック負荷を避ける,調整精度を制御する,ギアペアの調整精度をGB/T 10095.1-2008ギア精度標準の要件に従って厳格に制御する.ベーベルギアは,コーン頂点の一致を保証する必要があります軸を含む角度誤差は,通常,負荷濃度による局所的なギア磨きと歯の破損を防ぐために, ±10′~±30′ (精度グレードに応じて調整) で制御される.低速ステージは,大きなトルクを送信軸径とベアリングサイズは,ベアリング能力を向上させるために同期的に増加する必要があります. さらに,軸直径設計は,扭曲強度と硬度検査の要件を満たす必要があります..
1.4 潤滑,熱分散,精密制御の原則
潤滑方法 作業条件に適した スプラッシュ潤滑は,中速および低速トランスミッション (線形速さv<10m/s,コーベルギアおよび交叉螺旋ギアに適用可能) に採用できます.そして油のレベルは,最も低いギア半径の1/3~1/2で制御されるべきです高速 (v≥10m/s) と重荷トランスミッションでは,油注入圧を0.15~0で制御し,油注入潤滑が必要である.3MPa,メッシュエリアに十分なオイル供給を確保するために. ワームギアトランスミッションでは,下部搭載型ではスプラッシュスムリケーションを使用することができ,上部搭載型では圧力オイル注入スムリケーションが必要です.油温が80°C (重荷下では90°C) を超えないように制御し,潤滑機能の障害を避ける.GB/T 30582-2014 歯車潤滑仕様に従って 高速および高負荷のベアリング用油霧潤滑は,潤滑の信頼性と熱散効果をさらに改善するために採用することができます..
熱分散を強化し,熱バランスを確保する 非平行シャフトの伝送効率は,平行シャフトよりもわずかに低い.コーベルギヤーの伝送効率 (精度グレード5~8) は95%~98%ワームギア (単頭ワーム) の 70%~90% (複数頭ワームでは 85%~95%まで増加できます)冷却オイルパイプや扇風機を追加. The area of heat dissipation fins should be determined according to temperature rise calculation to avoid excessive temperature rise (usually controlled within 40℃) leading to gear scuffing and pitting,ギアトランスミッション装置のGB/T 14039-2002温度上昇仕様に従って伝統的なワームギアトランスミッションは,メッシュ歯の表面の高い滑り速度のために明らかに熱生成熱消耗設計は強く強化されるべきです
精密マッチング,制御振動とノイズ GB/T 10095.1-2008 に準拠して,高速ステージのギア精度はグレード5~6で,低速ステージはグレード7~8で選択されます.精密トランスミッション (サーボシステムなど) 4~5級; 細角角の斜角ギアスの精度については,GB/T 10225-2025の要件にも言及すべきである.作業速度 (安全限界が1で) を避けるために,各段階のシャフトの自然頻度は.2~1.4回保留),モダル分析により共鳴を避けるべきである.柔らかい歯表面 (硬さ ≤350HBW,消し,冷却) は,中低速に適している.軽量・中等負荷衝撃を緩衝する; 中程度の硬い歯表面 (350~450HBW) は中程度の高速,中程度の高速,重度の負荷に適しています.高速および重荷のシナリオのために選択され,負荷容量を向上させる.20CrMnTiのような高強度合金が,ギア設計材料基準の要件に従ってギア材料のために好ましい.
1.5 組み立て,維持,処理の原則
容易な組み立てと調節 箱ボディは,両輪の設置,調整,逆反応を容易にするため,好ましくは分割型 (水平または垂直分割) である.斜面ギアペアが軸調整ガシケットで装備され,マッシュギャップと接触エリアを正確に制御する必要があります..
容易な保守,コスト削減,効率の向上 軸承とシールが取り壊しやすい位置に配置されています.ボックスのボディにはオイルレベル計があります.オイルドレインプラグと呼吸プラグ標準モジュール,圧力角度,圧縮角度,圧縮角度,圧縮角度軸の交差角と軸承モデルは,加工とスペアパーツのコストを削減するために好ましい.
2エンジニアの実務経験
2.1 トランスミッション比分配分に関する実務経験
総伝送比が80を超えると,ワームギア+コーベルギア組み合わせが好ましい.ワーム・ギアが主要減速作業を行い,コーベル・ギアが方向変更を担当する場合複数の段階のコーベルギアシリーズによる軸誤差の蓄積を避ける. 総伝達比が30~80である場合,方向変化と軸承容量をバランスさせるために,ベーブル・ギア+シリンダリング・ギア組み合わせを採用できます..
実際の設計では,単段式伝送比が従来の範囲を超えなければならない場合 (例えば直角曲面ギア i=6~7)十分な強度がない場合は,ギアモジュールを増やすことで補償する必要があります.硬い歯の表面を採用し,軸の硬さを強化するなど歯車接触強度と屈曲強度の検査は,ピニオンが早速磨損しないようにする必要があります.機械の軸承容量に関するGB/T 3480.1-2018計算基準に従って
サーボシステムでは,高速ステージの伝送比が大きすぎない (通常i≤4) 必要があります.そうでなければ高速シャフトの回転慣性は増加します.システム応答速度を低下させ,制御精度に影響を与える.
2.2 シャフトの配置に関する実用的な経験
カンビルギアにカントリレバーを配置することは,可能な限り避けなければならない.機器のスペースが限られており,カントリレバーが必要である場合,カンチリバーの長さは,シャフト直径の3倍を超えない同時に,軸直径を厚くしたり,補助的支柱を追加したりし,軸直径が硬度検査 (傾斜 ≤0.01mm) は,シャフトの変形によって引き起こされる悪質なメッシュを防ぐために軸の設計硬さ基準に従って
交叉螺旋ギアトランスミッションでは,ヘリックス角は通常15°~30°で,軸の交差角は好ましくは90°で,軸力を軽減し,網状の安定性を向上させることができる.出力軸の回転方向を調整する必要がある場合レーダーギアを加えない限り,ステージギアのヘリックス方向を変更することで実現できる.
ワーム・ギア配置では,下部に設置されたタイプが採用されている場合,ワームを過剰に浸透させることで引き起こされる過剰な揺れ損失を避けるために,オイルレベルの高さを制御する必要があります.高速および重荷用シナリオで上部型が選択されている場合, 強制潤滑装置が加えられ,メッシュエリアに十分なオイル供給が確保される.
2.3 力と潤滑の実践経験
多段階トランスミッションでは,隣接する段階の軸力を完全にオフセットできない場合,負荷容量が高い軸承 (角型接触球軸承や角型ロール軸承など) を選択する必要があります., and the bearing life should be calculated in accordance with GB/T 6391-2010 Calculation Standard for Rolling Bearing Life to ensure that the bearing life is not lower than the expected service life of the equipment and avoid bearing failure due to excessive load高速および高負荷のシナリオでは,高精度および高信頼性のベアリングが,機器の操作要件を満たすために選択されるべきです.
潤滑油の選択は,GB/T 30582-2014に従って,トランスミッションの作業条件に適合すべきである.高粘度ギアオイル (ISO VG 220~460) を低速と重荷 (負荷因数 K≥1) に使用する.8),低粘度ギアオイル (ISO VG 68~150) は高速運転と軽荷重 (荷重因数K<1.2) 用; special worm gear oil (containing extreme pressure and anti-wear additives) must be used for worm gear transmission to avoid insufficient lubrication and intensified tooth surface wear caused by ordinary gear oilワーム・ギア・トランスミッションの割合が高い装置では特に重要です.
箱の設計は,油が蓄積する死区のないスムーズな油流を確保し,油が長期にわたって保持されるため酸化により劣化しないように,油を返却するチャネルを設定すべきである.高温環境では熱消散効果を向上させるため,箱の外に熱隔熱層を追加できます.
2.4 一般的な問題と回避方法
異常なギアメッシュノイズと過度の振動: 主に軸の調整誤差が過度に多いこと,不合理なメッシュ逆反応,または軸の硬さが不十分であることによる.経験:組立中に箱ベアリング穴の同軸性と軸を含む角容量を厳格に制御切合口を調整することで,網状の逆反応を正確に制御する. 箱と軸の硬さを向上させるために,軸直径を増やしたり,硬化剤を設定する.
レーヤリングの早速損傷: 主に軸間力の重なり,滑油の不良,または設置の偏差によるもの.経験:軸力の一部をオフセットするためにトランスミッション比配分を最適化定期的に潤滑油のオイルレベルと状態をチェックし,間に合って交換します. 設置中に軸と軸座席とのマッチング精度を保証します.
ギアピットとスクーフィング: 主に負荷濃度,過度の油温,または潤滑機能障害によって引き起こされる.経験: 異常負荷を避けるためにギアアラインナインの精度を制御する.油温を制御するための熱消耗対策を強化する作業条件に適した潤滑油を選択し,メッシュエリアに十分なオイル供給を確保する.
不都合な保守: 主に箱構造の不合理な設計と軸承とギアを分解するのが難しいため.経験: 箱ボディを分割し,分解スペースを備える.主要な部品 (ベアリングなど) の取り外し可能な構造を採用し,統合解体を避ける; 日々の検出を容易にするための検査窓を設定します.
3概要
多段階非平行軸輪の配送装置の配置は,原則を基礎とし,経験を補完すべきである.トランスミッション性能の要件を満たすだけでなく,耐久性や精度を考慮し,組み立てや保守の便利性,コスト管理も考慮します.設備の作業条件に応じて柔軟に調整する必要があります輸送システムの長期にわたる安定かつ効率的な運用を保証するために,同じ時期に一般的な設計の誤解を回避する.