模块化设计及其在齿轮减速器中的应用研究

宋丽爽

摘 要：齿轮减速器是现代机械加工的重要组成部分，并且针对机械的运转，起到了决定性的作用。相对而言，以往的齿轮减速器在设计过程中，未能实现阶段性的进步，在性能和使用效果上，均出现了较大的问题。如今，模块化设计方法的应用，在多方面完成了齿轮减速器的进步，无论是在组成方面，还是在细节优化方面，均取得了较大的突破。今后，应进一步加强模块化设计的应用，提高齿轮减速器的设计功能，推动机械加工水平的提升。

关键词：模块化设计；齿轮减速器；应用

中图分类号：TM35 文献标识码：A

从机械的角度来分析，齿轮减速器的应用，由于自身的效率较高、工作耐久度强、维护相对方便，因而在工业领域获得了广泛的应用。但是，目前的社会在物质需求方面不断提升，齿轮减速器也要得到系统的优化设计，固守功能和设计方法，势必无法满足机械的加工需求，并且在很多方面，都将导致加工生产的恶性循环，造成的损失是比较严重的。因此，必须寻求新的设计方法，针对齿轮加速器的设计，提供更多的帮助。在此，本文主要对模块化设计及其在齿轮减速器中的应用展开讨论。

一、概述

模块化设计是一种全新的设计方法，其在应用过程中，可根据不同产品的标准、用途、目的等，实现针对性的设计、个性化的设计，弥补传统设计的缺憾。一般而言，模块化设计在使用的过程中，其核心的思想，主要是设计产品的具体功能进行分解处理，通过模块的归类及分析，将通用模块、专用模块进行有效的结合，促使设计出的产品，能够达到多样化的特点。齿轮减速器是一类突出的机械产品，在机械领域中应用模块化设计，会针对功能和各方面的要素进行分析、处理，包括形状、尺寸、联接件之间的配合等等，都是要重点考虑的部分。因此，模块化设计可以匹配较多的产品设计，但在具体的应用中，还是要考虑到较多的实际情况，否则无法取得理想的产品。

二、模块化设计在齿轮减速器中的应用

对于齿轮减速器而言，其最大的作用在于“减速”，但齿轮的传动、运转涉及到较多的因素，因此在设计齿轮减速器的过程中，即便是运用模块化的设计方法，也要对较多的因素进行分析，应充分避免在后续的设计中出现重复现象。同时，应用模块化设计方法的过程中，需针对既往产生的问题进行分析，在基础工作上做好保障，避免设计方向出现偏差。

（一）市场调查分析与参数范围的确定

齿轮减速器作为机械设备的重要组成部分，在级别的划分上是比较严格的。模块化设计方案在实施前，应针对市场开展调查分析，针对参数范围进行确定，从多方面来避免设计的错误和精度的偏差。从客观的角度来分析，在现阶段的齿轮减速器设计当中，应充分满足平行轴以及相交轴的有效传动。在大量的调查和总结后，认为系列参数可设定为以下几种：第一，单级。中心距离设定在80～560，传动比设置在2.6～5.6。第二，二级。中心距离有所增大，主要是徘徊在200～560，传动比配合设定在8～20。第三，三级。此级别一般是最高级别，中心距设定在200～500，传动比相应较大，主要是设定在25～100。

（二）模块设计

齿轮减速器与一般的机械设备不同，其应用模块化设计的过程中，必须将齿轮减速器划分为不同的模块，协调好模块之间的关系，组成后达到高效的配合，以此来实现齿轮减速器性能的提升。应用模块化设计后，主要是将齿轮减速器拆分为以下模块：箱体模块、齿轮模块、轴模块等等。

1 箱体模块

箱体模块的主要特点是中心距相同而速比不同，级级都可采用同一种箱体模块，只是级传动时，原箱体高速级孔不要镗出或用闷盖封死。输入轴与输出轴需要保持垂直，高速级采用圆锥齿轮传动时，在输入端增加侧盖同样可使用原基本箱体。为了使减速器的安装更加灵活方便，以适应各类安装环境，可以在箱体的上下前后轴向端面四个面上分别进行安装平面和安装孔的设置，这样就可以实现四种安装方式，即两种卧式安装方式和两种立式箱体安装方式，极大的方便了减速器安装。

2 齿轮模块

齿轮模块的设计要点是：

（1）在各级传动齿轮的技术参数确定的基础上，最大化提高各箱体间齿轮的互换程度，不仅要在相同中心距和速比的传动齿轮进行互换，还要在不同中心距和速比的传动齿轮实现一定的比例互换。

（2）进一步优化具体的设计几何尺寸参数，齿轮设计应采用角度变位，以期达到标准的中心距。另外以单级齿轮为基础模块，从单级齿轮模块中选取级级传动齿轮，最大可能的提高齿轮通用化，尽可能的减少齿轮品种。

3 轴模块

该模块的设计工作，主要是根据其他零部件的关系来确定的，这其中包括了轴承、密封圈等等。设计的过程中，需对传动比有一个较强的把控，以传动比的具体数值，选择合适的轴承，并且在端盖密封等方面，做出系统的设计和规范。由此可见，通过应用模块设计，可确保齿轮减速器的每一个部分，均具有专业化的特点，提高模块之间的組合特性，确保新的齿轮减速器，是符合要求的。

（三）技术文件的编制

齿轮减速器在具体的设计中，除了上述的两项工作外，技术文件的编制也是比较重要的内容。相对而言，以往的技术文件编制，偏向于主观，导致无法形成统一的规范和标准。应用模块化设计的方法后，技术文件的编制，能够从客观角度出发，符合实际的限制条件。经过总结与分析，认为技术文件的编制，通过模块化的设计方法，集中在以下几点：第一，编制模块组合与配制减速器产品的关系表，表中全系列的模块种类及各种减速器使用的模块种类和数量。第二，编制所有产品的模块组和模块目录表，标明各产品和模块组的组成。第三，编制系列通用的制造和验收条件，合格证明书及装箱单。第四，编制模块式的使用说明，以适应不同产品、不同模块的需要。

三、对模块化设计的讨论

随着工业的不断发展和社会需求的提升，设计受到了各行各业的广泛重视。齿轮减速器是工业加工、生产中的代表机械，在很多方面都表现为较大的积极作用。利用模块化的设计方法，实现了齿轮减速器设计的简洁和功能的提升。但是，在应用模块化设计的过程中，应充分避免模块拆分的繁杂，要避免将简单问题复杂化。同时，模块的拆分、组合，必须要按照一定的规范、标准来完成，不可随意的进行，应充分考虑到产品的日常使用和维护，要确保设计的合理性。

结语

本文对模块化设计及其在齿轮减速器中的应用展开讨论，从目前掌握的情况来看，当前的模块化设计应用，基本上能够发挥其积极的作用，在多方面创造了较大的经济效益和社会效益。模块化设计需要不断完善不断改进的实践过程，发展至今，国内外齿轮减速器模块设计的种类日益丰富，一些设计不良的模块连续被替代和淘汰，优异的模块设计层出不穷，为减速器的模块化设计注入了新鲜血液，也在鞭策生产企业不断改进。但是，在模块化设计的应用、掌握、体系等方面，还是存在一定的缺陷，未能充分发挥设计方法的优势，对产品的设计还有更大的提升空间。今后，应针对模块化设计深入研究，创造出更大的价值。

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